CN112689694B - 用于对布料和经纱进行染色的多功能机器和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种包括至少一个染色模块的染色机器，在染色模块中依次定位有用于织物支撑体的第一挤压设备、第一处理缸、中心缸、第二处理缸和第二挤压设备。染色机器还包括用于馈送、循环以及交替调节缸中工艺流体的液位的液压系统。缸优选地以气密封的上罩壳围封。两个处理缸具有相同形状、相同尺寸和容量特征，以及相对于位于中心缸中的并相对于织物支撑体的前进方向垂直布置的对称平面是对称的。染色机器设置有用于移动织物支撑体的装置，该装置被构造成使织物支撑体交替地沿两个方向前进，即，要么从第一挤压设备到第二挤压设备，依次通过上述多个缸，要么从第二挤压设备到第一挤压设备，同样依次通过上述多个缸。

Description

用于对布料和经纱进行染色的多功能机器和方法

技术领域

本发明大体上涉及用于普遍使用的多功能机器，以及涉及用于在惰性环境中使用交替的分阶段分批次系统和使用任何染料特别地使用靛蓝和其他还原性染料对编织布料、针织布料和经纱进行染色的方法。更具体地，本发明涉及用于使用低和/或高浓度的浴以及在低或高温处、一般使用靛蓝和其他还原性染料对丹宁(denim，粗斜棉布、细帆布、劳动布)布料和衣物进行生态染色(dyeing：印染)的极其有利且经济的多功能机器。

背景技术

丹宁是用于制作牛仔裤的特别布料，每年生产大约五十亿条牛仔裤使这种布料在数量上是世界上使用最多的。牛仔裤起源于加利福尼亚，作为平民的工作服。接下来牛仔裤的发展阶段将其带到了美国的东部，然后带到了欧洲和世界其他地方。工作服变成了休闲服，从那以后继续演变并改善。

牛仔裤主宰并赢过了所有其他类型的裤装，不仅是因为其质量和价格的广泛实用性和可用性，最重要的是其象征价值及其承载的意义光环。

首先，历史原因：作为低廉、叛逆、粗糙的美国男性服装，因此有点自由和勇敢，其是他们民间回忆的部分。其次是这种特别的蓝：在西方文化中代表乐观和冷静、高尚和工作的颜色。但在牛仔裤中，存在特别的着色，以渐变地染色方式进行，因此随着时间可以明确地变化，与任何其他布料不同，因此引起刻印、撕扯、褪色、彩色补丁和刺绣。另一重要的因素是丹宁布料：强韧、坚韧、能承受任何糟蹋，但是天然、柔软、能适于身体，而且具有记忆。

丹宁和蓝色牛仔裤结合的成功是由于该布料的特别构造，仅其经线用靛蓝染色，而纬线是原棉。靛蓝是最老的一种染料，不易应用在棉上，其对棉的亲和力很小，但其具有独特的特征，即，在清洗后随着时间会使布料以及因此使服装有光泽、讨人喜欢。据我们所知，没有其他染料具有这种性质。上述特别的特征与穿戴的服装的印象——因暴露得最多的区域的磨损而突出并在穿戴者的身体上形成浮雕效应——一起是以许多方式制作和处理的蓝色牛仔裤有魅力的原因，蓝色牛仔裤是且将继续保持世界上最畅销的现成服装。

不幸的是，牛仔裤在整个服装业的记录令人遗憾：该服装造成了最恶劣的环境和社会影响。形成蓝色牛仔裤的周期，从棉花的培养到销售点，都需要消耗非常多的水和能量，而且在不同生产阶段还需要使用化学品，化学品最终会流入环境中或者被消费者接触。

使靛蓝染料独特的特征之一是将其应用到棉纱线所需的特别染色方法。由于其分子相对较小以及对纤维素纤维的亲和力低，要应用的话，这种染料不仅必须在碱性溶液(隐色体)中进行化学还原，而且需要经历多次浸渍，夹杂着拧干以及之后在空气中氧化。在实践中，仅通过使纱线经过初始染色(浸渍、挤压、氧化)紧接着进行多个过度染色步骤就可以得到中等色度或深色色度，过度染色步骤越多，色度越深，所需的色牢度越高。

这种特别的染色方法，通常是靛蓝染料的染色方法，突出了遵照与浸涂和氧化次数相关的某些基础参数的巨大重要性。这允许染料浸渍并均匀分布在纱线的皮层或表层(“环形染色”)，在被完全挤压后，在进入下一缸(tank，槽、罐)之前彻底氧化，以能够“积累”，即，增强颜色色度。不幸的是，除了这些参数，用靛蓝连续染色还受到许多其他因素影响，这些因素涉及每个单独染厂的不同物理化学环境以及这种设施(plant：工厂设备、装置)所处的环境条件，诸如空气的温度和相对湿度、多风性、海拔等。另外，不同的染色条件(诸如缸的数量、其容量、上染率、染料浴的类型和循环速度、用于靛蓝的自动给料系统的类型和精确度、亚硫酸钠和烧碱)和不同的染料浴条件(诸如温度、浓度、pH、氧化还原电势等)不仅对染色的结果(诸如染色的强度、牢度、渗透深度等较强或者较弱)有着决定性的影响，而且在很大程度上决定牛仔裤在其正常经过各种清洗和修整处理后的最终外观。还要说明的是，与对棉的亲和力随着温度增加而升高的其他组的染料不同，对于靛蓝，亲和力和颜色强度由于染料的渗透深度较大，会随着温度降低而升高。

因此，清楚的是控制丹宁布料的整个生产周期最重要的操作是在将丹宁布料放入织布机进行布料生产之前用靛蓝染料和/或其他还原性染料对经纱进行连续染色。经典丹宁实际上是通过纺织预染色的棉纱线制作的。特别地，仅对经线进行染色，而纬线不经处理即使用。

对用于丹宁布料的经线进行连续靛蓝染色主要根据两个相当复杂、长度和成本相当高的串列系统进行，即，所谓的“绳”系统和所谓的“环”或“浆纱”系统。上述两个系统虽然实质上不同，但在靛蓝染色的情况下都有共同的特征——使用相同的染色方法，本质上由重复若干次的三个操作阶段构成：使用隐色体浸渍纱线，挤压以去除多余染料浴，将染色纱线暴露于空气中使染料氧化。

通常传统上，在绳和浆纱系统两个系统中，对用于丹宁布料的经线进行靛蓝染色在敞开的低温缸中进行。详细地说，在该两个系统中，用于使用靛蓝进行连续染色的系统通常包括3至4个预处理缸、8至10个染色缸和3至4个最终清洗缸。所有缸都配备有用以去除多余染料的挤压单元和清洗浴，而染色缸也配备有用于在空气中氧化纱线的多组辊。

染色缸是敞开型的，每个具有1000至4000升的容量，穿绕(draw：穿入)约4至11米纱线。染料浴的这些数量决定设施中循环的浴的总容积，总容积因此可以在约10000至40000升的范围内变化。每个缸中存在的染料浴持续再循环，确保每个缸中的浓度一致。这种再循环通常由各种已知的管道系统进行，管道系统具有高流量低扬程离心泵，以避免有害的湍流。染料浴的移动使浴本身的与空气接触的表面部分持续地被置换。此外，由于缸在顶部是敞开的，因此染料浴的这种移动引起氧化。染料浴的氧化导致其中存在的还原剂即亚硫酸钠和烧碱持续消耗，所述消耗增加，染料浴的温度越高。

然而，比上述提到的多得多的多个氧化阶段耗尽浸渍纱线所使用的染料浴中的这些成分(亚硫酸钠和烧碱)。这些氧化阶段是染色周期的组成部分，在实践中包括将使用隐色体浸渍的约30至40米的纱线在设施中的8至10个染色缸中的一个缸与另一个缸之间暴露于空气。总的来说，纱线因此在整个染色设施中暴露于空气持续几百米。

基于以上，需要不断对染料浴补充被上述氧化破坏的亚硫酸钠和烧碱的数量，使得染料浴始终维持在最佳化学条件下，使染色性能最好，并确保结果是恒定且可复制的。对染料浴的这些持续的添加构成了显著的经济成本，增加了染料浴本身的盐度，伴随着染色问题，而且还对最终清洗水造成显著污染。

当然，必须向染料浴持续恒定地添加期望颜色色度在浓缩隐色体条件方面、在数量方面所必需的染料。可以使用各种系统以用于靛蓝染料、亚硫酸钠和烧碱的自动持续给料，诸如给料泵、称重系统、容积系统、重量相关系统等，所有这些系统在任何情况下都是已知的，因为它们在其他织物工艺中经常使用。逻辑上，染料浴的容积越大，使新染料浴一致地达到实现相同颜色色度所需的化学/染料平衡花费的时间越长。对可能的纠正措施的响应时间也会较长，而这对于实现质量没有帮助。

靛蓝染料的另一特别特征在于下述事实，所述事实是具有这种染料的染料浴从不置换，除了改变染料的强度。如已提到的，靛蓝染料浴相反地是持续再使用的，同时添加亚硫酸钠、烧碱和染料，以维持其化学/染色平衡恒定。因此，每个染色设施都具有特定数量的容器，设施特定数量的容器具有与生产中的蓝色变体的数量相等的所有染色缸的总容量。这些容器用于储存和再使用染料浴。

出于质量目的，最重要的是能将染料浴的物理化学条件维持对于整个批次的纱线进行染色所需的时长来说是恒定的。取决于纱线的长度和染色速率，平均时间在15至30个小时之间。不幸的是，虽然对染色设施进行了持续的机械和液压改进，并且有精细的控制和给料系统的帮助，但是由于涉及的容积大，以及上述许多原因，这些单独或彼此结合可能促进对染料浴的条件造成不期望的改变，因此使用靛蓝连续染色仍然是复杂的操作。在生产周期的各种阶段，因此，染色阶段是主要决定最终布料的质量、其等级而因此售价较高或较低的阶段。

除了上述以外，在浆纱染色系统中，馈送到染色生产线的纱线的长度——其可以达到约500至600米——使得设施难以控制。在浆纱系统中，由于在每个批次改变时损失的纱线的数量，还存在经济上的缺点。在该操作条件下，实际上，构成批次的末尾的所有量的纱线——其染色已完成，并在设施停止后留在设施内——必须视为损失，因为其染色不均匀。类似地，构成下一批次的开始的相同量的纱线——其与末尾纱线连接，还在穿绕至染色设施(出于技术和安全原因，以低速穿绕)时置换末尾纱线——染色不均匀，因此必须丢弃。

不幸的是，经济危机，竞争激烈，各种社会、政治和生态问题，生产搬迁，代际变化以及时尚变化，加上普遍贫困以及因此的购买力下降和其他原因，都造成收入不可避免地下降，因此丹宁生产链需要实质性改变。此外，外观一致且没有对修整、对比等有任何特别需要的相同牛仔裤成为重要的时尚产品，这需要丹宁布料的生产持续多样化，以不同重量、不同编织，使用各种纱线数、棉或混纺或其他纤维、以许多颜色色度等制作。出于这些原因，因此丹宁生产商被迫不仅要最大化并持续多样化在售布料类型的数量，而且还要更快地生产，周期越来越短，价格越来越低，使得利润率显著降低。

在这种全球化的环境下，为了在行业中维持或占据市场位置并从竞争劣势中恢复过来，创新和成本降低从未如此至关重要。与其说是产品或材料本身创新，不如说是生产方法创新。另外，不是基于时间和季节系列的经典工作节奏，而是需要新且快的操作灵活性，以实时适应不断增长的市场需求、时尚需求等。所有这些都是因为购买布料的“品牌”又想避免系列展示和在销售点的现成服装交货之间拖延太久，因为这些长的时间可能造成在评估产品、颜色和趋势方面的一系列错误，而在正确的时间将正确的产品推向市场至关重要。

对于丹宁生产商而言，降低成本并将交货时间压缩到最低的唯一方法就是将其输出的部分改变为原色布料，始终保持仓库就绪，使得他们只需要不时在顾客明确要求的长度和颜色方面对其进行修整、染色就可以。鉴于以上，清楚的是，现在丹宁生产商面临着下述势在必行的经济和商业需求：改变生产系统，提高操作灵活性，增加原色丹宁的染色可能性以缩短交货时间、减少成本和浪费，并能够回收缺陷批次，以及对其常规染色机械进行创新以减少能量、水和化学品消耗，以最小化浪费，换言之，尽一切可能帮助以较低成本、更经济地但同时生态地且尊重环境可持续性——这是全世界都越来越关注的主题——来展现新产品。关于生态，强制减少消耗并符合健康和环境保护的特别规则的国际法律并非不可能；实际上，现在许多消费者保护团体要求或认为有望即将到来。

在用靛蓝对丹宁布料的经线进行连续染色的特别行业，已经开发了满足大部分上述要求的机器。在这种新的创新工作条件中，即，在惰性环境中(如，由于氮的存在)运行的染色机器使得可以消除传统染色系统的许多问题，与之相比，它们不仅具有能将染色缸数量减半的优点，而且具有大幅降低烧碱和亚硫酸钠的消耗(降低50％至80％)的优点。另外，由于染料对纱线的固色更好，还显著节省了清洗水。此外，在惰性环境中(如，在氮气下)，靛蓝的化学还原是完全且彻底的，隐色体被分解为纳米级颗粒，这提高了其染色能力。与传统的染色系统相比，隐色体的染色能力提高允许染料更好地渗透和更好地固色至纤维，在色牢度、强度和亮度方面具有优势染色效果，不同之处在于在质量上改善了最终布料。此外，通过上述新技术获得的经验表明，相比于在传统机器中染色，在使用硫基染料——其最耗能量——进行染色时，特别是用于黑色，得色量较高，其视觉上评估达到大约40％，使得固色好得多，亮度也更好。

例如US6,355,073B1和US2005/028303A1中的实施例描述了在惰性环境中运行的根据已知技术的染色机器。文件GB1,107,035A描述了所谓的“卷染机”染色机器，其操作将在下文更详细地解释。

总之，丹宁生产行业要作出两大主要改进。第一，最有用的且到目前为止最关键的是拥有既以常规方式运行又根据理念运行的新染色机器，以及在惰性、简单、实际且多用途环境中运行的染色机器的所有优点，与使用靛蓝和其他还原性染料的传统连续染色生产线相比，适度的投入就可以以生态且经济的方式在交替的分阶段分批次系统中对原色丹宁甚至是经纱进行染色。第二个改进是使用具有所有内在经济、生态和质量优点的惰性环境中的新染色生产线来代替在空气中对布料和经纱使用靛蓝和其他还原性染料的现有经典连续染色生产线。

不幸的是，出于已提到的社会和经济原因，世界上在运行的用于在空气中使用靛蓝和其他还原性染料对纱线布料和经线进行染色大约一千条连续生产线，虽然老式，但是非常大，非常昂贵，而且设施工程学非常昂贵且复杂，即使不是不可能，但也不太可能在合理的短时间内被满足当前需求的在惰性环境中运行的新生产线代替。即使不是不可能但同样也不太可能的是，丹宁生产商会考虑安装特别长、复杂、要求高，最重要的是昂贵的连续染色生产线，因为要能对保留为原色布料的仅一些输出进行染色的新要求。相反，合理的是思考以更加实在且可行的方案满足降低成本和消耗同时增加操作灵活性的迫切需求，包括在其现有的连续经线染色机器旁边放置新的布料染色机器。该新的染色机器将以批次模式以交替阶段运行，优选地在惰性环境中，即，以经济且生态的方式运行。该新的染色机器将是短、简单、实际且多功能，但最重要的是，比连续染色生产线便宜得多。

发明内容

因此，本发明的目的是能提供具有下述系统的机器和多功能染色模块二者，所述系统具有交替批次阶段的系统，在惰性环境中使用任何染料，特别是靛蓝和其他还原性染料，具有多样化结构，具有普遍应用性，其可以单独地使用，用于对原色(“准备好染色”)布料进行染色，用于对任何其他编织和针织布料以及缠绕在任何类型的支撑体或在适合的容器中的经纱进行染色。特别地，根据本发明的多功能染色模块可以独立地用于对在惰性环境中使用靛蓝和其他还原性染料以交替阶段对越来越多地要求的短长度丹宁布料进行分批次染色，用于对经染色的丹宁进行过度染色，以及用于对编织和针织布料和经纱进行染色。可替代地，这些布料也可以使用所有其他类的染料染色。

本发明的另一目的是提供多功能染色模块，其能够在惰性环境中运行，使得可以在使用靛蓝和其他还原性染料对布料和经纱进行批次染色时显著减少亚硫酸钠和烧碱的正常消耗。

本发明的另一目的是提供在惰性环境中的多功能染色模块，其使得可以在技术最优的情况下以断续方式使用靛蓝和其他还原性染料对布料和经纱进行染色，并且使得提高染料对于纤维的扩散和固色，同时减少清洗水的消耗，以有助于生产的可持续性。

根据本发明的这些目的通过创建用于根据不同需求的普遍用途的多功能染色机器或模块的适合不同型式得以实现，其可以匹配不同要求，用于对编织和针织布料和经纱进行染色，如本发明的实施方式中所描述的。

对于丹宁生产商，这种新型的多功能染色机器的可用性将使得他们可以减少库存的成品丹宁布料的正常数量(其随着时尚变化可能很快滞销，除非显著降价)，用等量的原色丹宁代替，因此实现：

生产程序简化；

促进销售服务；

在对长度和颜色有明确要求的情况下快速交货；

消除浪费(如果使用边料)；

最大化生产通用性，

具有下述优点：

生态和经济染色，质量难以模仿，同时降低成本以及减少化学品和水的消耗；

可以改进成品丹宁，其中，过度染色以用于特别效果；

可以通过过度染色再利用缺陷和/或未售布料；

可以对非常轻的丹宁进行染色，其经线由大量非常细的纱线构成，难以使用传统机器对其进行染色；

可以使用具有低浓度的靛蓝的浴进行多次交替染色，以达到非常深的颜色色度和非常好的牢度(“日本丹宁”)；

可以便宜地进行丹宁染色，用于低成本非时尚的工作牛仔裤。

根据本发明的多功能染色机器是惰性环境中的染色过程——在“卷染机”上改造超过一百年的常规布料染色技术，与其的共同之处仅在于布料的交替移动类似这一事实——以及典型地向使用靛蓝和其他还原性染料用于染色的连续生产线进行浴馈送/循环/给料的特别系统之间的结合的结果。

“卷染机”大体上是“辊到辊”机器，即其中被加工布料从一个辊展开以缠绕至另一个辊上的机器，其中，实际加工发生在两个辊之间。该机器包括两个缠绕器/解绕器辊，它们的中心之间的距离决定布料的最大缠绕直径，布料放置在小缸的顶部上，使得穿绕长度较短。待加工布料初始被缠绕在该两个辊中之一上，然后穿过染料浴若干次、浆纱、展开并再缠绕至另一辊上，然后反之亦然，与空气接触进行的操作。染色后，以相同数量的步骤清洗布料，以去除任何多余的未固色染料。最终，布料必须从机器卸下并脱水，以去除多余的水，然后前进至随后的干燥和修整过程。

根据本发明的多功能染色机器大致上包括许多已知元件，这些元件放置在原创的新型多功能模块的上游或下游，该多功能模块普遍适用于在惰性环境中通过批次系统以交替阶段来使用靛蓝和其他还原性染料对所有种类的布料以及经纱进行染色。在实践中，该新型机器的操作包括从第一辊解绕布料，优选地布料已经准备好进行染色，以前述方式使布料穿过多功能染色模块，在将布料氧化后，使布料向上滚转至第二缠绕器上，然后可能地沿相反方向重复操作循环，持续得到期望结果所需的次数。

根据本发明的多功能染色机器实质上在许多方面与“卷染机”不同，在设计、构造和操作方面，以及在于其在惰性环境中工作。在惰性环境中使用靛蓝和其他还原性染料染色是生态且经济的，因为其使得能够通过节约时间、能量、化学品和水以及通过较好的功能灵活性来降低生产成本，并且确保具有高度的染料渗透和固色的空前的质量结果，这在传统空气染色中是达不到的。与在惰性环境中运行的已知机器类型相似，该机器可以以低和/或高温浴工作，也可以以低和/或高浓度的染料工作，这是有助于决定染色阶段数量因此决定生产能力变化的特征。应注意的是，除了在布料染色这一重要行业使用，该机器还增加了下述可能性，即用于对小批次的经纱染色，如有必要经纱可以进行干燥，并在任何情况下都分开地设置大小。

应注意的是，相对于仅进行经纱染色，该新型机器还可以增补至少两个附加机动站(一个在右侧，一个在左侧)，用于缠绕/解绕另外两个辊的经纱，以便能够同时对两种经线进行染色，一个与另一个叠覆。这种特别的工作布置不仅使生产能力翻倍，而且提高了质量，因为纱线带的较好的密实性允许更高效和更均匀地挤压，同时因此消除了中心和布边之间成问题的缺陷染色。

根据本发明的多功能染色机器的构造简单、经济、合理而且实用。该机器是普遍应用的，而且可能地，将在惰性环境中的新染色技术以及其所有长处和优点，增加至在空气中使用靛蓝和其他还原性染料对布料和经线染色的常规技术。所有这些在操作阶段期间都不用消耗惰性气体，仅在惰化的初始阶段消耗。应注意的是，除了在惰性环境中运行以外，该机器的特殊构造和功能特征还包括能使用靛蓝执行若干连续的染色操作，如在传统连续染色机器中一样，使得染料可以累积实现较深的颜色色度和较好的色牢度，这是使用传统的“卷染机”无法实现的操作，因为“卷染机”在一个染色操作和下一操作之间没有即时挤压和氧化系统。具体地，这是新型机器，其有助于使用靛蓝和其他还原性染料对布料和经线进行分批次染色，毫无疑问最能响应所有当前和未来的技术和经济需求，以及环境可持续性的最高要求。还应注意的是，该机器是目前为止使用靛蓝和其他还原性染料对布料和经线进行染色的最短的机器。

附图说明

根据下文通过示例且没有限制并参照所附图解性附图，根据本发明的使用交替阶段和任何染料特别是在惰性环境中以及使用靛蓝和其他还原性染料用于对布料和纱线进行分批次染色的机器的特征和优点将变得明显，附图中：

图1A是用于对织物支撑体进行染色的多功能机器的正视图解性侧视图，其通常包括在惰性环境在交替的分阶段分批次系统中使用靛蓝和其他还原性染料对布料或经纱染色；

图1B是图1A中的机器的图解性视图，但在每侧具有至少一对织物支撑体缠绕/解绕站；

图1C是图1A中的机器的图解性视图，其为“环”系统，其中，织物支撑体被浸没以在多层叠覆的情况下操作；

图1D是图1A中的机器的图解性视图，但配备有串列布置的一对多功能染色模块；

图1E是图1D中的机器的图解性视图，其为“环”系统，其中，织物支撑体被浸没以在多层叠覆的情况下操作；

图1F是图1E中的机器的图解性视图，其中，织物支撑体放置在与“环”系统一起的第一缸内，并以传统方式放置在第二缸内；

图1G是图1E中的机器的图解性视图，是在仅一侧上布置一对织物支撑体缠绕/解绕站的型式；

图1H和图1I是图1A中的机器的图解性视图，但没有两组氧化辊；

图1J和图1K是图1A中的机器的图解性视图，具有单个处理容积，没有盖；

图2是处于使用靛蓝进行染色的优选操作型式且处于织物支撑体从左侧前进至右侧的阶段的单个多功能模块的正视图解性侧视图，该多功能模块普遍适用于在惰性环境中使用交替的分阶段分批次系统对所有类型的布料包括经纱进行染色；

图3是图2所示的在优选的操作型式中用于靛蓝染色的相同图解性视图，但是处于织物支撑体从右侧前进至左侧的阶段；

图4是图2和图3所示的相同图解性视图，但是处于用硫基染料染色的优选操作型式，并处于布料/纱线从左侧前进至右侧以及从右侧前进至左侧两种阶段；

图5图示地示出了用于可能的使用靛蓝染色的操作循环的指示性方法，其中各个缸以各种不同的方式使用；

图6图示地示出了用于可能的使用硫基染料染色的操作循环的指示性方法，其中各个缸以各种不同的方式使用；

图7示出了多功能染色机器中的液压系统的简化功能图；

图8A和图8B分别示出了如图2、图3、图4所示的模块的替代型式的正视图解性侧视图，其分别处于用靛蓝和硫基染料染色的优选操作型式中，其中，两个内部荷重空转(idling rotating：空转转动、空载转动)挤压器分别地被两个气压机动化挤压器56代替；

图8C是如图8A和图8B所示的染色模块处于替代构造形式的正视图解性侧视图，其提供穿绕经处理织物支撑体的其中一种可能的特别方式，使得其可以在正面和背面均被喷涂，优选地从泡沫染料溶液的分配器被喷涂；

图9示出了如图2、图3和图4所示的染色模块处于使用靛蓝染料的另一替代形式的正视图解性侧视图，其通过改变穿绕而具有减少的浸涂和扩散/固色次数；

图10是如图2、图3和图4所示的染色模块处于使用靛蓝染料的另一替代形式的正视图解性侧视图，其在不改变穿绕的情况下通过降低上辊而具有减少的浸涂和扩散/固色次数；

图11如图2、图3和图4所示的染色模块处于使用靛蓝染料的另一替代形式的正视图解性侧视图，其通过降低上辊或通过改变穿绕而具有减少的浸涂和扩散/固色次数；以及

图12是如图2、图3和图4所示的染色模块处于使用靛蓝染料的另一替代形式的正视图解性侧视图，其中，发生染色，优选地在所有三个缸中以低液位发生染色。

具体实施方式

应注意的是，下文的描述和附图未示出通常为该类型的染色机器提供的许多部件、附件和仪器，诸如用于铺展和引导布料、惰化、馈送、卸下、加热、自动给料、液位调节等的设备，因为这些对本领域技术人员是熟知的。

参照附图示出了根据本发明的多功能染色机器。染色机器依次包括至少一个染色模块10，在该至少一个染色模块内，依次存在下述部件：

用于进入染色模块10的织物支撑体100的第一挤压设备12，第一挤压设备12被构造成从这种织物支撑体100中取出多余液体。应注意的是，织物支撑体100可以包括布料或纱线；

第一多功能处理缸14，通常包括染色缸，用于来自该第一挤压设备12的织物支撑体100。第一处理缸14定位在第一挤压设备12的下游，并被构造成至少部分地填充有第一工艺流体；

中心多功能缸16，定位在第一处理缸14的下游并意在容纳第一工艺流体或第二工艺流体，例如氮，用以防止利用在该被染色织物支撑体100的纤维中扩散/固色的染料进行染色时织物支撑体100的氧化，或者用来在空气中运行以氧化染色的织物支撑体100；

用于织物支撑体100的第二多功能处理缸18，通常包括染色缸。第二处理缸18定位在中心缸16的下游并被构造成至少部分地填充有与填充第一处理缸14相同的第一工艺流体，或者填充有另一流体；

用于该织物支撑体100的第二挤压设备20，该第二挤压设备定位在第二处理缸18的下游并被构造成从该织物支撑体100中取出多余流体；以及

液压系统62，用以供应并循环分别处于两个处理缸14、18和/或中心缸16中的第一工艺流体和/或第二工艺流体，以及用于交替调节分别处于两个处理缸14、18和/或中心缸16中的第一工艺流体和/或第二工艺流体的液位。

第一处理缸14、中心缸16和第二处理缸18优选地由气密封罩壳22围封，气密封罩壳定位在染色模块10上方。第一处理缸14和第二处理缸18优选地具有相同形状以及相同尺寸和容量特征。另外，第一处理缸14和第二处理缸18优选地相对于对称平面P对称，该对称平面位于中心缸16中并垂直于织物支撑体100的向前移动的方向布置。因此，染色机器配备有移动装置，移动装置被构造成使织物支撑体100沿两个方向交替向前移动，即，要么从第一挤压设备12到第二挤压设备20而依次通过第一处理缸14、中心缸16和第二处理缸18，要么从第二挤压设备20到第一处理缸12而依次通过第二处理缸18、中心缸16和第一处理缸14。

在图1A的实施方式中，染色机器被设置成使用靛蓝和其他还原性染料——优选地在惰性环境中，在批次系统中以交替阶段对布料和经纱进行染色。因此，染色机器配备有用于织物支撑体100的在相对于染色模块10的入口/出口两侧——反之亦然的——中的每一者上的至少一组辊24、26，用于在空气中对还原性染料进行氧化。特别地，存在定位在第一挤压设备12处的至少一组氧化辊24以及定位在第二挤压设备20处的至少一个第二组氧化辊26。每组辊24、26可以配备有在其上方的至少一个对应抽吸罩28、30。每组辊24还可以配备至少一个相应的氧化增强剂(intensifier：增强器)设备32、34。

用于移动织物支撑体100的装置可以包括用于受控地将布料或纱线100缠绕在相应的辊上/将布料或纱线从相应的辊上解绕的至少一对机动站36、38。特别地，参照图1A的实施方式，至少一个第一机动缠绕/解绕站36位于第一组氧化辊24处，所处的位置与第一挤压设备12的位置相反，而至少一个第二机动缠绕/解绕站38位于第二组氧化辊26处，所处的位置与第二挤压设备20的位置相反。参照图1B的实施方式，存在：至少两个第一机动缠绕/解绕站36，均定位在第一组氧化辊24处，并处在与第一挤压设备12的位置相反的位置处；以及至少两个第二机动缠绕/解绕站38，均定位在第二组氧化辊26处，并处在与第二挤压设备20的位置相反的位置处。此外，参照图1C，根据本发明的染色机器可以配备有用以再循环织物支撑体100的系统60，该系统提供装置以实现将该织物支撑体100环绕为两个或多个叠覆层。因此，在该构造中，染色机器作为所谓的“环”系统运行，具有提高生产能力的优点。

第一处理缸14、中心缸16和第二处理缸18中的每一者内部配备有多个支撑辊(return roller，回程辊、托带辊、支承辊)54，多个支撑辊被构造成将处于断续移动中的织物支撑体100定位在彼此平行的多个竖向平面中。特别地，这些支撑辊54中的至少一些可以沿竖向方向移动，以改变织物支撑体100穿绕染色模块10的方式，如下文将更特别详细说明的。

在图1D的实施方式中，多功能染色机器依次包括：

用于布料或纱线100的卷的至少一个第一机动缠绕/解绕站36；

至少一个第一组氧化辊24，优选地配备有对应的抽吸罩28和对应的氧化增强剂设备32；

第一染色模块10；

至少一个第二组氧化辊26，优选地配备有对应的抽吸罩30和对应的氧化增强剂设备34；

第二染色模块10；

至少一个第三组氧化辊40，优选地配备有对应的抽吸罩42和对应的氧化增强剂设备44；以及

用于布料或纱线100的卷的至少一个第二机动缠绕/解绕站38。

具有比图1A和图1B的前述实施方式多一个多功能染色模块10的该实施方式仅具有下述优点，所述优点为使得染色交替的数量减半，结果相同，因此几乎使生产能力翻倍。

图1E中的实施方式与图1D相同，其变化之处仅在于提供系统60，用以再循环织物支撑体100，使得这种织物支撑体100被穿绕为两个或多个叠覆层，如所谓的“环”系统，具有提高生产能力的优点。图1F中的实施方式与图1E中的相同，其不同之处在于系统60，该实施方式中的系统用于再循环织物支撑体100、将该织物支撑体100穿绕为两个或多个叠覆层且限于第一多功能染色模块10，其因此仅意在用于染色。第二多功能染色模块10意在用于进行辅助操作，因此避免更换批次时所需的模块清洗操作。图1G中的实施方式与图1E中的相同，其不同之处在于，用于缠绕/解绕织物支撑体100的两个机动站36、38仅布置在一侧，其优点是容易操作，以及简化织物支撑体100在再循环系统60中的路径。

在图1H和图1I的实施方式中，多功能染色机器如图1A一般依次构造，然而没有两个侧向氧化辊组。这种简化的型式使得可以生产新型的传统经典式布料染色机器，该机器由于其所有特别特征而在技术和功能上都淘汰了“卷染机”。

且不论构造形式，与传统“卷染机”相比，根据本发明的多功能染色机器还配备有：

两个挤压设备12、20，每个挤压设备优选地包括在单个染色模块10的端部处定位于外部的一对气压辊，可以使它们的行进方向交替；

两个荷重挤压设备46、48，各自包括布料或纱线100在其之间穿过的、放置在染色模块10内的一对空转(rotating idling：转动空转、转动空载)辊。更具体地，第一挤压设备46介于第一处理缸14与中心缸16之间，而第二挤压设备48介于中心缸16与第二处理缸18之间；

染色模块10具有长的多的穿绕长度，并被划分为三个水密隔室，在惰性环境中运行，可以同时执行两种不同的染色操作和/或两种处理。另外，存在定位在染色模块10的两个端部处的、在两个处理缸14、18之间的处于惰性环境中用于染料的扩散/固色的中心缸16。中心缸还可以用作染色或清洗缸；

缸内液压系统，用于惰化、馈送并交替调节两个处理缸14、18中的浴液位，循环染料浴供两个依序的处理缸14、18使用，还用于不同的处理和工艺，而且还使用染料扩散/固色缸16进行染色和清洗；

至少一组氧化辊24、26、40，放置在单个染色模块10的每侧，用于在空气中氧化还原性染料。每组氧化辊24、26、40优选地配备有对应的抽吸罩28、30、42和对应的氧化增强剂设备32、34、44；以及

用于受控地交替地缠绕/解绕布料或纱线100的至少两个机动站36、38。

因此，还是和传统的“卷染机”相比，根据本发明的多功能染色机器使得可以获得下述操作优点：

可以根据过度染色程序若干连续次地使用靛蓝和还原性染料染色，以增强颜色的色度；

可以处理长度较长的布料和/或纱线100，因为染色模块10的外部有机动缠绕/解绕站36、38，缠绕/解绕站彼此独立以及还可以具有大直径；

直接使用来自之前工艺的布料卷，所述工艺诸如：烧燎、丝光、冲刷和漂白；

可以通过降低缸中的浴液位以及/或者减少浸没的布料或纱线的长度，通过改变穿绕包括在扩散/固色区域的穿绕，使浴/纤维接触时间差异化；

在惰性环境中以空前的质量特征染色，优越的颜色渲染，减少烧碱和亚硫酸钠的消耗，染料的渗透和固色更好，并且显著节省清洗水；

迄今为止不可思议的操作通用性。

图1J和图1K是图1A中的机器的正视图解性侧视图，设置有单个处理容积，没有罩壳。换言之，在该实施方式中，第一处理缸14、中心缸16和第二处理缸18彼此流体连通，以形成填充有单种工艺流体通常包括染料浴的单个处理容积。在处于最大液位的单个浴的情况下起作用的该方案，即使得上支撑辊54被覆盖并因此也使得染色模块10中所有织物支撑体100被覆盖的该方案，使得可以在空气中使用任何染料进行染色，也可以如传统连续染色机器一样使用靛蓝和其他还原性染料染色。

图2示出了在优选的操作型式中用于靛蓝染色并处于布料或纱线100从左侧前进至右侧的阶段的单个多功能染色模块10。与传统设施中在空气中使用靛蓝用于对布料和/或经纱连续染色的缸相比，除了在惰性环境中运行，该多功能染色模块10的不同之处还在于：

划分成三个水密隔室(缸)；

两个侧向处理缸14、18，各自包括相应的竖向水密门50、52，以在工艺流体与外部环境之间形成两个液压密封腔，以在不释放惰性气体的情况下用于布料和/或纱线100的带状物的进出；

两个竖向水密门50、52在顶部处在所有缸14、16、18与罩壳22之间具有连接通道，以便在多功能染色模块10的整个周界形成用于该罩壳22的液压密封；

机动气压挤压设备12定位在外部，在第一处理缸14的上游；

可以使两个挤压设备12、20交替行进方向；

具有空转辊的相应荷重挤压设备46、48定位在染色扩散/固色区域内，在缸14、18的竖向壁上方；

可以使两个处理缸14、18根据需求和/或被处理的织物支撑体100的向前移动的方向，来使用高液位和低液位浴交替地运行，例如如图2和图3所示；

增补有液压系统62，用于两个处理缸14、18中的浴液位的交替调节；

液压系统62增补有图7详细示出的缸内循环系统，依次供三个缸14、16、18使用，包括用于不同处理和工艺。

图8C中的多功能染色模块10使得正在被处理的织物支撑体100的正面和反面都被定位在三个缸14、16、18中的一个缸内部的多个泡沫染色溶液分配器58喷涂，多个泡沫染色溶液分配器优选地被定位在中心缸16内部。该染色系统是最经济最生态可持续的染色系统中之一。当然，本发明的保护范围还包括仍然在惰性环境中对布料和/或纱线应用还原性染料溶液的所有其他可能系统，诸如层流喷射、喷涂、雾化、涂覆、刮涂等，在任何情况下，所有系统均不要求布料和/或纱线浸没在传统染色缸中存在的水溶液中。

图9中的多功能染色模块10被构造成在惰性环境中运行，使用靛蓝和其他还原性染料。特别地，相对于图2、图3和图4所示的实施方式，该多功能染色模块10根据使用靛蓝染料的替代方法运行，即，通过改变穿绕减少浸涂和扩散/固色次数。

图10中的多功能染色模块10根据用于使用靛蓝染料染色的另一替代方法运行，即，通过降低上支撑辊54在不改变穿绕的情况下减少浸涂和扩散/固色次数。图11的多功能染色模块10根据用于使用靛蓝染料染色的另一替代方法运行，即，通过即降低上支撑辊54又改变穿绕，而减少浸涂和扩散/固色次数。

最后，图12中的多功能染色模块10根据另一替代染色方法运行，即，在所有三个缸14、16、18中使用靛蓝染料浴，优选地使用处于低液位的靛蓝染料浴。在该情况下，在靛蓝染料浓度低的浴中以多次交替染色进行操作，得到色度非常深且色牢度优越——这是著名的“日本丹宁”的特征——的染料，时尚精英需求很大。该多功能染色模块10以简单、经济且合理的方式对在空气中使用靛蓝和其他还原性染料对布料和经纱连续染色的传统技术上增加了在惰性环境中染色的新技术，以及其所有长处和优点。

因此，可以看出，根据本发明的具有用于布料和经纱的交替的分阶段分批次系统的多功能染色机器实现了上文列出的目的。根据本发明的具有用于布料和经纱的交替的分阶段分批次系统，优选地使用靛蓝和其他还原性染料的多功能染色机器实现了说明书的序言中提到的目的。应注意的是，为了使最终结果的灵活性最大化，在环染以及染料的渗透和固色深度方面，除了已知的物理/化学变量，上述机器还设计成通过降低染色缸的液位以及/或者减少浸没的布料和/或纱线的长度、通过改变包括在扩散/固色区域中的穿绕，来改变浴-纤维接触时间。根据本发明的多功能染色机器还提供对小批次的布料和纱线进行染色的可能性，即，市场上需求越来越大的小批次纱线。还应注意的是，出于解释的简洁性，在序言和说明书中，术语“辊”不区分地用于布料和经纱二者。在纱线的情况下，实际上意为它们还可以呈现为平坦的，在一个或多个卷轴、线轴等上，或者作为绳，作为一个或更多个“球”，或者设置在层中，在适合的容器中。根据本发明的具有用于布料和经纱的交替的分阶段分批次系统的多功能染色机器以这种方式设想在任何情况下都可以有许多修改和变化，均落入相同的发明理念内；此外，所有细节可以用技术上同等的元件代替。在实践中，取决于技术需求，可以使用任何材料以及任何形状和尺寸。因此，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (16)

1.一种包括至少一个染色模块(10)的染色机器，所述至少一个染色模块又包括：

用于进入所述染色模块(10)的织物支撑体(100)的第一挤压设备(12)，所述第一挤压设备(12)被构造成从所述织物支撑体(100)取出多余液体；

用于来自所述第一挤压设备(12)的织物支撑体(100)的第一处理缸(14)，所述第一处理缸(14)定位在所述第一挤压设备(12)的下游并被构造成至少部分地填充有第一工艺流体；

中心缸(16)，定位在所述第一处理缸(14)的下游并被构造成容纳所述第一工艺流体或第二工艺流体，用以当利用染料在被染色的织物支撑体(100)的纤维中的扩散/固色进行染色时防止所述织物支撑体(100)的氧化，或者用以在空气中运行以氧化被染色的织物支撑体(100)；

用于所述织物支撑体(100)的第二处理缸(18)，所述第二处理缸(18)定位在所述中心缸(16)的下游并被构造成至少部分地填充有与填充所述第一处理缸(14)相同的所述第一工艺流体，或者填充有另一流体；以及

用于所述织物支撑体(100)的第二挤压设备(20)，所述第二挤压设备定位在所述第二处理缸(18)的下游并被构造成从所述织物支撑体(100)中移除多余液体，

所述染色机器还包括：

液压系统(62)，用以交替地供应、循环和调节分别处于所述第一处理缸(14)、所述第二处理缸(18)和所述中心缸(16)中的所述第一工艺流体和所述第二工艺流体；以及

用于移动所述织物支撑体(100)的移动装置(36、38)，

所述染色机器的特征在于，所述第一处理缸(14)和所述第二处理缸(18)具有相同形状以及相同尺寸和容量特征，其中，所述第一处理缸(14)和所述第二处理缸(18)相对于位于所述中心缸(16)中且相对于所述织物支撑体(100)的向前移动方向垂直地布置的对称平面(P)是对称的，并且其中，用于移动所述织物支撑体(100)的所述移动装置(36、38)被构造成使所述织物支撑体(100)交替地沿两个方向向前移动，即，要么从所述第一挤压设备(12)到所述第二挤压设备(20)，依次通过所述第一处理缸(14)、中心缸(16)和所述第二处理缸(18)，要么从所述第二挤压设备(20)到所述第一挤压设备(12)，依次通过所述第二处理缸(18)、所述中心缸(16)和所述第一处理缸(14)，

其中，所述液压系统(62)被构造用于对所述第一处理缸(14)和所述第二处理缸(18)中的浴液位进行交替调节，使所述第一处理缸(14)和所述第二处理缸(18)以高液位浴和低液位浴交替地运行。

2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述第一处理缸(14)、所述中心缸(16)和所述第二处理缸(18)由气密封的罩壳(22)围封。

3.根据权利要求1或2所述的机器，其特征在于，在所述织物支撑体(100)相对于所述染色模块(10)的入口/出口两侧中的每一者上设置有用于在空气中氧化还原性染料的至少一组辊，其中，设置了定位在所述第一挤压设备(12)处的至少一个第一组氧化辊(24)以及定位在所述第二挤压设备(20)处的至少一个第二组氧化辊(26)，使得所述染色机器被布置成在惰性环境中使用靛蓝染料或其他还原性染料对布料或经纱进行交替的分阶段分批次染色。

4.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，在所述至少一组辊中的每组辊的上方设置有至少一个相应的抽吸罩(28、30、42)。

5.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，所述至少一组辊中的每组辊配备有至少一个相应的氧化增强剂设备(32、34、44)。

6.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，用于移动所述织物支撑体(100)的所述移动装置(36、38)包括用于受控地将所述织物支撑体(100)缠绕在相应的辊上/将所述织物支撑体从相应的辊上解绕的至少一对机动站。

7.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，至少一个第一机动缠绕/解绕站定位在所述第一组氧化辊(24)处、位于与所述第一挤压设备(12)的位置相反的位置，而至少一个第二机动缠绕/解绕站定位在所述第二组氧化辊(26)处、位于与所述第二挤压设备(20)的位置相反的位置。

8.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，设置有：至少两个第一机动缠绕/解绕站，均定位在所述第一组氧化辊(24)处，并处在与所述第一挤压设备(12)的位置相反的位置处；以及至少两个第二机动缠绕/解绕站，均定位在所述第二组氧化辊(26)处，并处在与所述第二挤压设备(20)的位置相反的位置处。

9.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述第一处理缸(14)和所述第二处理缸(18)是染色缸，所述第一工艺流体包括染色物质，并且所述织物支撑体(100)是布料或纱线。

10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述第一处理缸(14)、所述中心缸(16)和所述第二处理缸(18)中的每一者内部设置有多个支撑辊(54)，所述多个支撑辊被构造成将处于断续移动中的所述织物支撑体(100)布置在彼此平行的多个竖向平面中，其中，所述支撑辊(54)中的至少一些支撑辊能够沿竖向方向移动，以使所述织物支撑体(100)到所述染色模块(10)中的穿绕发生改变。

11.根据权利要求9或10所述的机器，其特征在于，所述机器包括两个荷重挤压设备，各自包括所述织物支撑体(100)在其之间穿过的一对空转辊，所述两个荷重挤压设备放置在所述染色模块(10)内，其中，两个荷重挤压设备中的第一挤压设备(46)介于所述第一处理缸(14)与所述中心缸(16)之间，而两个荷重挤压设备中的第二挤压设备(48)介于所述中心缸(16)与所述第二处理缸(18)之间。

12.根据权利要求9或10所述的机器，其特征在于，侧部的第一处理缸(14)和第二处理缸(18)各自包括相应的水密竖向门(50、52)，以在工艺流体之间形成两个液压密封腔，其中，两个竖向门(50、52)在顶部处在所述第一处理缸(14)、所述中心缸(16)和所述第二处理缸(18)中的所有缸与所述罩壳(22)之间设置有连接通道，以便沿所述染色模块(10)的整个周界形成用于所述罩壳(22)的液压密封。

13.根据权利要求9或10所述的机器，其特征在于，所述染色模块(10)设置有定位在所述第一处理缸(14)、所述中心缸(16)和所述第二处理缸(18)中的一个缸内部的多个泡沫染料溶液分配器(58)，所述分配器(58)被布置成对经处理的所述织物支撑体(100)的正面和背面均进行喷涂。

14.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述第一处理缸(14)、所述中心缸(16)和所述第二处理缸(18)相互流体连通，以形成填充有单种工艺流体的单个处理容积，所述单种工艺流体通常包括染料浴。

15.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述机器包括用于再循环所述织物支撑体(100)的系统(60)，所述系统提供用以将所述织物支撑体(100)穿绕为两个或更多个叠覆层的装置。

16.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，所述染色模块(10)设置有定位在所述中心缸(16)内部的多个泡沫染料溶液分配器。