Zagniecenia utrwalone w poliestrze, dzianina wydłużona pod naciągiem, smugi biegnące wzdłuż beli — część wad gotowej partii powstaje nie w recepturze, lecz w maszynie. Aparat barwiarski to urządzenie, w którym wyrób styka się z kąpielą barwiącą, a sposób jego prowadzenia — luźnym sznurem, w rozprostowanej szerokości albo nawiniętego na perforowany wał — decyduje o naprężeniu, tarciu i równomierności wybarwienia.
Od czego zależy wybór aparatu barwiarskiego?
Wybór wyznacza odporność wyrobu na naprężenie i tarcie oraz długość partii, która ma przez maszynę przejść. Surowiec dokłada do tego warunek temperaturowy.
Dzianina o strukturze pętelkowej prowadzona pod naciągiem wydłuża się i oddaje to wydłużenie dopiero przy pierwszym praniu u odbiorcy. Tkanina o zwartym splocie znosi naciąg dobrze, ale zagniecenie powstałe w kąpieli potrafi zostać w niej na stałe, zwłaszcza na gładkich powierzchniach, gdzie każdy załamek widać pod światło. Poliester barwiony barwnikami zawiesinowymi barwi się zwykle w temperaturze rzędu 125–135 °C, co oznacza aparat ciśnieniowy; wariant z karierem w temperaturze wrzenia jest możliwy, ale stosowany rzadziej. Każdy z tych warunków zawęża listę maszyn, zanim zacznie się rozmowa o kosztach.
Drugim ograniczeniem jest wielkość zlecenia. Aparat wyciągowy ma pojemność roboczą, poniżej której koszt kilograma rośnie, bo kąpiel trzeba napełnić i ogrzać niezależnie od tego, ile wyrobu w niej pływa. Niedoładowany aparat podnosi przy tym efektywny stosunek kąpieli, czyli zmienia sam przebieg wyciągania, a nie tylko rachunek za media.
Jak wyrób jest prowadzony w kąpieli
Aparaty wyciągowe różnią się przede wszystkim formą, jaką nadają wyrobowi w czasie obiegu, a ta przesądza o działających na niego siłach.
W prowadzeniu sznurowym materiał zszywa się w pętlę i krąży w postaci luźnej liny. Najstarsza w tej grupie barka z napędowym hasplem traktuje wyrób łagodnie, lecz pracuje przy bardzo obfitej kąpieli. Aparaty przelewowe niosą sznur strumieniem cieczy przelewającej się przez dyszę, a aparaty dyszowe nadają mu prędkość wtryskiem kąpieli pod ciśnieniem — im silniejszy wtrysk, tym krótszy obieg i mniejsze zapotrzebowanie na wodę, ale i większe obciążenie mechaniczne powierzchni. Wyrób styka się tu sam ze sobą na przegięciach, więc przy poliestrze w wysokiej temperaturze załamki mogą utrwalić się termicznie.
Prowadzenie w rozprostowanej szerokości realizuje jigger, w którym tkanina przewija się z wału na wał przez płytką wannę z kąpielą. Wyrób nie zostaje w żadnym momencie zgnieciony, co czyni tę maszynę naturalnym wyborem dla powierzchni wrażliwych na załamki. Cena kryje się w kontakcie z kąpielą — materiał przechodzi przez wannę odcinkami, a stężenie barwnika maleje w miarę wyciągania, więc początek beli barwi się w kąpieli bogatszej niż jej koniec. Przeciwdziała się temu dozowaniem barwnika w trakcie kolejnych przejść.
Ostatnia droga prowadzi przez nawój. Wyrób nawija się równomiernie na perforowany wał, umieszcza w zamkniętym zbiorniku i przetłacza kąpiel przez warstwy materiału. Materiał pozostaje nieruchomy, więc nie działa na niego ani tarcie powierzchniowe, ani naciąg — barwi się tak dzianiny osnowowe, tkaniny techniczne i wyroby, które w sznurze uległyby zniekształceniu. Warunkiem powodzenia jest jednorodność nawoju — kąpiel wybierze drogę najmniejszego oporu, a miejsce luźniejsze przyjmie jej więcej.
Aparaty barwiarskie w zestawieniu
Zestawienie porządkuje maszyny według formy prowadzenia wyrobu. Podane stosunki kąpieli, czyli stosunek masy kąpieli do masy wyrobu, są wartościami typowymi — konkretny aparat odchyla się od nich zależnie od konstrukcji i stopnia wypełnienia.
| Aparat | Forma wyrobu | Typowy stosunek kąpieli | Gdzie sprawdza się najlepiej | Na co uważać |
|---|---|---|---|---|
| Barka z hasplem | Sznur, transport mechaniczny | rzędu 1:15–1:30 | Wyroby delikatne, krótkie partie, praca do temperatury wrzenia | Wysokie zużycie wody i pary, brak pracy pod ciśnieniem |
| Aparat przelewowy | Sznur niesiony strumieniem kąpieli | rzędu 1:8–1:15 | Dzianiny bawełniane i wiskozowe wrażliwe na tarcie | Dłuższy czas obiegu sznura niż w aparacie dyszowym |
| Aparat dyszowy, także ciśnieniowy | Sznur rozpędzany wtryskiem | rzędu 1:4–1:10 | Dzianiny i tkaniny poliestrowe barwione powyżej 100 °C | Załamki utrwalone termicznie, mechacenie powierzchni |
| Jigger | Rozprostowana szerokość, przewijanie | rzędu 1:1–1:3 | Tkaniny gładkie, wrażliwe na zagniecenia | Różnica odcienia wzdłuż beli, naciąg wzdłużny |
| Aparat nawojowy | Nawój na perforowanym wale | rzędu 1:5–1:10 | Dzianiny osnowowe, tkaniny techniczne, wyroby nietolerujące zagnieceń | Nierówny nawój daje smugi i różnice między warstwami |
| Linia napawania z leżakowaniem lub parowaniem | Rozprostowana szerokość, praca ciągła | bez kąpieli obiegowej, liczy się odcisk | Długie partie jednego odcienia | Nieopłacalna przy częstych zmianach koloru |
Dlaczego stosunek kąpieli zmienia więcej niż rachunek za wodę?
Stosunek kąpieli przy tej samej recepturze zmienia stężenie substancji w kąpieli, a więc i szybkość, z jaką barwnik przechodzi na włókno. Zużycie mediów jest tylko najłatwiej zauważalnym skutkiem.
Receptury barwienia wyciągowego podaje się w procentach masy wyrobu dla barwnika oraz w gramach na litr kąpieli dla soli i środków pomocniczych. Krótsza kąpiel zmniejsza więc bezwzględną ilość elektrolitu, którą trzeba wprowadzić do aparatu, a potem usunąć ze ścieków — to realna korzyść przy barwnikach reaktywnych. Równocześnie ta sama ilość barwnika rozpuszcza się w mniejszej objętości, więc wyciąganie startuje gwałtowniej i wymaga starannego dozowania oraz wolniejszego dochodzenia do temperatury. Materiał, który w pierwszych minutach przyjmie barwnik nierównomiernie, rzadko wyrównuje się później sam.
Mniejsza objętość kąpieli ogrzewa się szybciej, co skraca cykl, ale zawęża margines na reakcję. Wybór między krótką a obfitą kąpielą jest wyborem między oszczędnością mediów a zapasem bezpieczeństwa. Własne ograniczenia nakłada na niego klasa barwnika i chemia procesu.
Kiedy aparat wyciągowy przestaje wystarczać?
Wtedy, gdy partia jednego odcienia jest na tyle długa, że powtarzanie wsadów zaczyna kosztować więcej niż uruchomienie linii pracującej w sposób ciągły. Granica nie jest stała i przesuwa się wraz z liczbą kolorów w zleceniu.
W układzie ciągłym wyrób przechodzi przez wannę z roztworem barwnika, zostaje odciśnięty między wałami i trafia do strefy utrwalania. Przy barwnikach reaktywnych na bawełnie utrwalanie bywa prowadzone na zimno — napawany materiał ze środkiem alkalizującym nawija się na wał, owija folią i obraca przez kilka do kilkunastu godzin, bez zużycia pary. Wariant z parowaniem skraca to do minut, kosztem energii. Poliester utrwala się termicznie w temperaturze rzędu 190–210 °C przez kilkadziesiąt sekund.
Linia ciągła daje jednorodność na całej długości i niskie zużycie wody, ale każda zmiana koloru oznacza przemycie układu i odcinek wyrobu zużyty na ustabilizowanie procesu. Dlatego zlecenie złożone z wielu krótkich partii w różnych odcieniach trafia do aparatów wyciągowych.
Co sprawdzić w wyrobie po barwieniu
Ślady wyboru aparatu widać w cechach łatwych do przeoczenia przy ocenie odcienia. Warto ich szukać, zanim partia pojedzie do krojowni.
- Załamki i smugi wzdłuż wyrobu, widoczne na beli oglądanej pod kątem do światła
- Różnice odcienia od brzegu do brzegu oraz na długości beli
- Stan powierzchni po obiegu w sznurze — mechacenie, zmierzwienie runa, początki pillingu
- Szerokość i masa powierzchniowa po wykończeniu w odniesieniu do wartości zapisanych w karcie technologicznej wyrobu
- Zmiana wymiarów po praniu, mierzona na próbkach przygotowanych według ISO 3759 i pranych według ISO 6330 — naciąg w aparacie zostawia naprężenia, które ujawniają się dopiero w pralce
- Odporność wybarwienia na tarcie w stanie suchym i mokrym według ISO 105-X12 — wymaganie stawiane wyrobowi niezależnie od tego, w jakiej maszynie był barwiony
Naprężenia wprowadzone w barwieniu nakładają się na to, co dzieje się dalej na linii wykończalniczej, więc wymiary ocenia się dopiero na wyrobie gotowym. Mechanizmy powstawania i ograniczania skurczu wyrobu po praniu opisane są osobno.
Podsumowanie
Aparat barwiarski nie jest szczegółem technicznym wykonawcy, lecz parametrem widocznym w gotowym wyrobie. Materiał wrażliwy na zagniecenia prowadzi się w rozprostowanej szerokości lub na nawoju, wrażliwy na naciąg — luźnym sznurem, a długą partię jednego odcienia przez linię ciągłą. Zapisanie w specyfikacji formy prowadzenia wyrobu, dopuszczalnego naciągu i tolerancji szerokości daje podstawę do rozmowy o wyniku przed produkcją.