用于数码印花与小批量的新型多功能紧凑型连续洗涤线

N. Wickert

卡尔·门泽尔机械制造公司(德国)

用于数码印花与小批量的新型多功能紧凑型连续洗涤线

N. Wickert

卡尔·门泽尔机械制造公司(德国)

摘要：2015年在意大利米兰举办的国际纺织机械展览会上，德国卡尔·门泽尔机械制造公司推出了新一代连续洗涤生产线——Compactflow。该设备最初设计用于数码印花后的洗涤，但事实证明，对于小批量，尤其是精细织物生产或工厂内部空间受限的小批量生产情况下，该设备无疑是理想的解决方案。

关键词：连续洗涤生产线；Compactflow；数码印花；小批量

在纺织品的湿整理加工过程中，无论是数码印花、预处理或染色后的水洗，还是纺织品印花工艺中的水洗，任何一项洗涤操作都是最重要且最不容忽视的。相比于非连续绳状洗涤，连续洗涤在成品质量、批次循环、生产成本及动力消耗等方面具有明显的优势。但就许多纺织品加工设备，尤其是那些较小的纺织品加工设备而言，投资于传统的连续洗涤生产线并无多大意义，因为在大多数情况下，无法发挥传统连续洗涤生产线潜在的竞争优势，主要是因为难以覆盖成本或投资折旧费过高。因此，投资传统的、全套尺寸的连续洗涤生产线毫无意义。

1洗涤过程

纺织品加工无需水洗几乎是不可能的，因为去除杂质、染色或印花的前处理，以及去除非固着染料等都需水洗加工。水洗的最佳效果取决于物料成分，但也与温度、水的用量、化学品的选择及其浓度、接触时间及洗涤动力学等因素有关。水洗过程中，重点应放在影响洗涤槽湍流的比率与溶液横流通过织物并从织物扩散至周围洗涤液的比率等因素上，以获得最佳的水洗效果。

2数码印花后的洗涤成本对比

对大多数企业而言，新型连续洗涤生产线投资的经济因素与操作成本方面的优势是接受这种加工处理方法的驱动力。除了生产成本较低外，在多数情况下，还可以获得更高的自身产品质量标准。

为了能更好地理解，可通过数码印花后的洗涤直接比较其洗涤效果。为此，对射流绳状洗涤与Compactflow洗涤进行了对比(图1和表1)。水洗处理加工速率为30 m/min，织物宽度为1.8 m，织物面密度为250 g/m2。

图1　Compactflow洗涤设备

成本要素洗涤效能对比蒸汽消耗节约量高达81%水消耗节约量高达80%能源消耗几乎相同生产力提高250%人工成本约55%

此案例也示明了中型至较小型整理设备的机遇与困境。选用Optisplash连续洗涤处理相对于绳状洗涤显著降低了成本和动力消耗，以更高的效率提高了竞争力和灵活性，且增加了提高成品质量的机会，甚至有可能生产出新产品，而这种产品在过去是无法生产的。

传统的连续洗涤设备的批量大多不是过小，就是需要在短期内费力地更改配方，会浪费几十米的导布且耗费大量的停机时间。这些因素使得传统的连续洗涤设备效率低、成本高，几乎耗尽了大部分连续加工的收入和利润。并且，大多数情况下，没有经济上可行的方法解决高投资成本、基础设施费用、媒介和管道费、安装和调试费问题，以及回收当前的成本。

3Compactflow系统的特征

3.1紧凑设计的新型洗涤流水线

小批量和数码印花后采用Compactflow弥补了传统连续洗涤设备的缺陷。这种新设备的性能与同类的Optisplash滚筒洗涤生产线相比，除了生产力外几乎完全相同。小型Compactflow每天基本上进行5 000～6 000 m 的生产运作即可实现经济运作。相比之下，常规的大型连续洗涤设备要求每天至少生产运作40 000 m 才有利可图。

门泽尔公司已成功地在仅4 m或2个Compactflow机组中排列4个完整的洗涤组件，并且不会降低设备的效率。

Compactflow的设计已经涉及到模块化理念的细节方面，即包含一个外包和模块化的即插即用实用齿条，并具备随生产增长需求的可扩展性。门泽尔公司也实现了安装和调试时间的大幅削减，并使将设备连接到客户的实时交换点成为现实。

新型Compactflow的目标是不仅要达到所有相关实际洗涤方法的性能要求及技术要求，而且性能要求更优。加工处理范围包括轻质薄纱类织物、经编针织物、拉舍尔双面织花带、绣花面料、轻巧精致的机织物、网格织物、双向弹力布及厚重的羊毛坐垫。

即便是从传统洗涤生产线的动力消耗方面考虑，Compactflow也在显著降低操作成本的同时超出了规定的标准要求。对于中小型织物后整理商而言，Compactflow的整体操作实际上极具经济与竞争优势。

3.2织物路径

为了寻找更通用的洗涤设备以便用于张力敏感材料(如针织物或轻质敏感织物)的洗涤，将尽可能短的无牵引的织物路径与复杂的驱动及张力管理系统相结合无疑是非常重要的。

Compactflow是一种具备低压喷射/振荡相互垂直交错的洗涤设备。它极其精确、快速的反应与敏感的张力管理系统，使其能够在生产速度为5～20 m/min的条件下，保证机器运行时织物幅宽的线性张力尽可能低于15 N/m。

织物的几何路径与织物导向元件也得到改进，以便于加工卷边织物，并降低水洗过程中重力这一干扰因素对针织物及其他张力敏感材料的影响。

3.3洗涤原理

为更好地理解一般的洗涤原理，获得设备结构设计的相关因素，改进的Sinner环是基础。著名的Sinner环作为一个解释洗涤原理的理论模型，其随“耗水量”的变化而扩大，但这并非Sinner的原始理论。

改进的Sinner环模型清楚地描述了接触时间、化学品、温度、洗涤动力学及水的用量的权重，以及权重的改变对各因素的影响，以达到相同的洗涤效果(图2)。在此，重点描述洗涤动力学、水的用量和接触时间，尤其需要注意的是洗涤动力学因素，因为它可在一个恒定但短暂的接触时间内显著降低水的用量。这个看似积极的副作用可以理解为，在洗涤过程中，保持加工处理温度所需的能量直接正比于水的用量。换言之，蒸汽消耗量直接取决于耗水量，节约用水意味着节约蒸汽。

图2　绳状洗涤与Compactflow洗涤变量权重的对比

3.4洗涤动力学

洗涤动力学包括各种参数，通过织物的横向流动是很重要的，因为该过程可以保持和促进织物表面及其内部杂质的解吸、扩散和稀释。为了降低接触时间的影响，应通过不断更换受污染的液体，及时补充新的洗涤液或其他介质，尽量保证洗涤动力学因素。这可以理解为上文所提到的横流，而横流是洗涤动力学如湍流、喷射或挤压形成的。

洗涤和物质传输与它们的流动时间、扩散及浓度梯度等参数有关。因此洗涤是一个类似于平衡的循序渐进的过程，此处是指织物与洗涤介质之间的杂质的均匀分布。

一个均衡且性能良好的洗涤设备，加上理想的化学品及相关温度选择是为了打破原有平衡，从而实现洗涤后新的平衡。洗涤设备必须保持织物与洗涤介质之间固有的浓度梯度及可溶性杂质的均匀分布，以增强洗涤液的污染承载能力。

在开发新型Compactflow洗涤生产线时，遵循下述原则：为了实现以低水耗获取较高的洗浴交换，溶液含量最小化，水流系统精简化。

3.5Monsoon流和喷射杆

每个水洗槽除了具备精简的基础功能外(图3)，还具备高性能的循环系统，该系统单位时间内的循环量为其自身容量的60倍。Monsoon流(图4)和喷淋系统是关键的组成部分，它们与循环系统及双重过滤箱连接在一起，可在喷射、叶栅和低压水帘之间不断切换。Monsoon流喷射旋转可以超过45°，其强度也可调节。Monsoon流喷射为抗扭轻流系统，由于摈弃了传统的喷嘴设计，其不会阻塞。内部多腔设计使得液体均匀分布，辊面达3 400 mm。以上这些改进使得宽角度喷嘴、条状物及在材料表面作标记的重叠洗涤模式都成为了过去。

图3　沿织物运行方向分析1～4号水洗槽污染物洗涤设备

图4　Monsoon流

3.6湍流和槽循环的影响

湍流在各类洗涤过程中起着重要的作用，因为随着通过织物表面和内部的横流液的增加，洗涤效率几乎呈线性增加。

观察Compactflow的功能性原理可以发现，获专利授权的门泽尔Splash辊是其中一个关键因素，它在多孔织物导辊外产生有效洗涤湍流体积，这是由织物和滚筒压迫产生的。虽然每台洗涤设备每千克织物的总耗水量下降到仅4 L，但总体而言，Monsoon流和Splash辊以中等的生产速度即可产生高达每千克织物1000 L的有效洗涤湍流。

每千克织物1000 L的有效洗涤湍流意味着洗涤介质可完全渗透到织物表面和内部，穿过多孔导辊到达滚筒内部，并原位返回到系统中。同时洗浴不断更换，被污染的水溢出，在洗涤设备的腔室之间形成逆流后直接排出。换言之，其确保Compactflow可在被洗涤的织物内部产生较大的横流，使得杂质从织物内部到表面再到洗涤液中具有较高的分散率。

3.7紧凑的布局设计

由于节省空间和设计周密，可以发现，在环境受限的情况下，放置Compactflow洗涤台(图5)仍然有足够的空间。

由于洗涤设备相对于Infra-Rac相应的模块化布局，使得4台洗涤设备与长度仅为4 m的单台轧液机的匹配成为可能。

上述Infra-Rac是一个中心单元，其在节省的空间布局中将整个管道和基础设施外加控制器模块集成于一个整体中，因此精心设计的基本框架或基础设施，以及复杂且昂贵的管线都不再成为必需(图6)。

图5　Compactflow 洗涤台

图6　带有Infra-Rac的Compactflow

在Compactflow结构系统中，可在具备不同型号尺寸的两种不同类型的基本洗涤设备与其他升级设备之间自由选择。可根据功能要求，为目前所有的洗涤过程选择配置设备。

4总结与展望

Compactflow系统对于不同尺寸和功能性包装件均适用，并且可以根据整理需求加以配置。Compactflow可进一步应用于医用纺织品和产业用纺织品、弹道纺织品、过滤介质及某些特殊的载体材料的生产中。

Compactflow可作为代加工染整厂中一个普通的洗涤设备，也可作为机织物及针织物的洗涤生产线，或是作为数码印花后的洗涤设备。

就动力消耗方面而言，从经济学角度来看，新型Compactflow在设计紧凑性、灵活性，以及经济效益与生产效率等方面树立了新的标准。

黄明 译罗艳 校

New multifunctional and compact continuous washing line for washing after digital printing and small batches

NicolaiWickert

KarlMenzelMaschinenfabrikGmbH&Co.,Bielefeld/Germany

Abstract:Just in time for the ITMA 2015 in Milan/Italy,Karl Menzel Maschinenfabrik GmbH & Co., Bielefeld/Germany, launches the next generation of continuous washing line, the Compactflow. Originally designed for washing after digital printing, this machine also turned out to be the ideal solution for smaller batches, especially for delicate fabrics or in case of space limitations inside the factory.

Key words:continuous washing line； Compactflow； digital printing； smaller batch