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針織物在氣流染色中的質量控制（一）

來源：印染在線　發布時間：2015年04月24日

針織物在氣流染色中的質量控制（一）
氣流染色工藝及設備性能對針織物的染色質量起著至關重要的作用。將針織物的濕加工特點與氣流染色的工藝條件相結合，在滿足針織物原坯和染化料一定要求的條件下，通過設備的結構性能和染色工藝參數的保證，對染色的全過程進行控制，可以保證針織物的勻染性和染色工藝的重現性。本文對此提出了具體的控制方法和要求。

氣流染色以其高效、節能和環保的特性，在印染行業已逐步得到應用。由于氣流染色的浴比僅為l：3～l：4，染色的工藝時間(升溫時間及染液與織物的交換頻率)和能耗(水、蒸汽、染化料等)都大為減少，并且還為針織物的生態加工提供了工藝條件。例如，具有生態加工特點的針織物酶處理工藝，就是利用氣流染色的低浴比條件，始終保持酶的較高濃度和酶處理液的強烈循環運動，達到織物的最佳處理效果。此外，氣流染色的小浴比條件還可以提高活性染料的直接性，降低鹽的用量，減少排放液中鹽的殘留量，提高染料的利用率和染色深度。目前出現的低鹽染色工藝，除活性染料本身的直接性提高外，還可采用氣流染色的小浴比來提高染料的直接性，以達到節省染料和助劑的目的。
氣流染色雖說具有諸多的優點，但在過去十幾年的具體應用中，人們并沒有完全掌握氣流染色的工藝規律和設備特點(其中包括氣流染色技術方面有些還不是很成熟)，絕大部分還是采用傳統的溢流或噴射染色工藝，因此經常會出現染色質量問題。相對傳統的溢流或噴射染色工藝大浴比而言，氣流染色的小浴比染色條件對染色要求更加苛刻。因為織物不是浸沒在染液中，所以染料溫度和濃度變化的差異，如果在被染織物各部分保持過長，肯定會出現染色不均勻，并且很難通過移染來達到勻染。除此之外，針織物編織過程中形成的內應力也會因為處理的條件不當而產生折痕。
要保證織物染色質量，除了滿足常規間歇式染色工藝對織物原坯、染化料、水質、染色工藝和操作規程等要求外，還要根據氣流染色工藝的特點，進行染色全過程控制。

與機織物相比，針織物的氣流染色控制要求更加高一些，如張力和時間在整個加工過程中應處于最低和最短的狀態，否則，不但會出現染色條痕而且還會導致織物的變形。因此，為了氣流染色能夠成為針織物具有高附加值和節能減排的有效加工方法，必須針對針織物濕加工的特點和要求，結合氣流染色的特性設計出一個有效的過程控制，以達到被染物、染色工藝和設備的最佳統一。
1針織物濕加工的特點和要求
針織物因編織的組織結構原因成形較差，并且具有一定內應力，因此在整個濕加工過程中要求外界施加的作用力要盡可能小，作用的時間也要盡可能短，通常都是采用間歇式松式繩狀加工。為了滿足針織物濕加工的要求，應先了解一下有關針織物的一些特點。
1．1織物的內應力
與機織物不同，針織物的編織組織比較松弛，同時又因紗線在編織過程中的變形而產生了一定內應力。這種內應力在一定的條件下會釋放出來，容易在針織物的以繩狀堆放加工中形成折痕。如果針織物堆放的形狀位置長時間不改變，那么，在繩狀染色過程中就會出現染料上染不均勻現象，最終造成顏色深淺不一的條痕。因此，針織物在后續的濕加工之前，最好增加一道松弛過程，讓織物的內應力充分釋放；若對彈力針織物(含氨綸或合纖長絲)進行一次預定形，那將更有利于后續的濕加工。
1．2織物的吸水性
針織物的松弛組織具有較高的吸水性，主要是紗線之間吸附的水量大，所以在濕加工中不能快速運行，原因是為了避免產生過大的拉伸而引起變形。如果說濕加工過程需要針織物與處理液有較快交換頻率，那么只有加快處理液的循環速度，并且盡量減少針織物在運行過程中的含液量。在間歇式繩狀染色中，最好的辦法是織物不浸在染液中，并且織物與主體染液(循環染液)在噴嘴中完成交換后盡快分離。目前，氣流染色已經具備了這項功能，槽體內的織物與主體染液是處于分離狀態，織物在動程中所夾帶的染液較少。

1．3織物的張力
針織物在濕加工中的另一個特點，就是不能長時間處于某個具有張力

的相對運行過程中。其原因是，針織物纖維彈性變形得不到回復而產生塑性變形(即織物形態變化后無法恢復原狀)，雖然可以通過最后的拉幅定形得到緩解，但嚴重的經向拉伸變形，即使通過較大的超喂整理也是無法消除的。所以針織物的濕加工時間應該盡量縮短。
總之，針織物在濕加工中表現出的特性，必須充分考慮到采取的加工方法所具備的條件，要求能夠在加工過程的時間盡量短，運行中產生的張力盡可能小。根據這個加工要求，氣流染色通過設備的結構性能和控制程序，采用相應的染色工藝，對所有影響到染色質量的參數進行控制，最終滿足染色質量要求。
2設備與工藝條件
基于針織物濕加工中表現出的特性，要保證染色質量要求，就必須對氣流染色的設備和工藝提出一些條件。這些條件從染色理論上講還是屬于染料吸盡法所要求的，只是形式上與傳統溢流或噴射染色有所不同，但并不妨礙對染色質量的控制。
2．1織物與染液的交換
在織物間歇式染色工藝中，通常都是以時間來控制染色過程的每個工序，完成設定染色工藝所需的時間，實際上就是染料在被染物中上染和固色過程所需的時間。應用表明：溫度、浴比、染液和織物的相對運動，對完成上染和固色過程所需的時間是有影響的，其中影響最大的是染液與織物的交換頻率，而它又體現在二者的相對運動程度上。如果說上染和固色過程需要一定的染液和織物的交換次數來實現，那么，完成一定交換次數所需的時間就反映出了染色時間的長短。
由此可見，要完成一定的染液和織物的交換次數，交換頻率高的比交換頻率低的所需的時間肯定要短。因此，氣流染色過程應通過染液與織物交換次數來確定每個過程所需的時間，而不應套用大浴比的過程時間。實際上，在超出的時間里并不能上染更多的染料，甚至還有可能使部分染料產生水解，反而降低上染率，并且針織物處于長時間的運行對其紗線表面容易造成損傷或起毛。
氣流染色過程中，織物與染液都處于相對運動，織物的運行狀況和染液循環運動的激烈程度，都對染色的

均勻性產生影響。染液的溫度變化在染料的上染過程起著至關重要作用，而被染物各局部之間所含帶染液和主體染液溫度和濃度的均勻性，主要還是依靠染液和織物循環狀態來保證。染液與被染織物的快速循環，可以增加二者的交換頻率，提高染料的上染率，縮短時間，并且可保證整個被染織物的均勻上染率。對比表面積較大的超細纖維，具有更好的勻染性。染液快速循環的另一個好處，就是可以縮短染液溫度和濃度在變化過程中出現織物所帶染液和主體染液以及被染物各部分差異的滯留時間，減少織物吸附不勻和溫差的影響。這種條件實際上提高了染料吸附的均勻性，而降低了對移染的依存性，對使用親和力低的染料，可以獲得更好的色牢度。
在傳統溢流或噴射染色浴比較大的條件下，儲布槽中的織物是懸浮在染液中，依靠染液的流動來進行緩慢移動。織物在染液中的相互擠壓較輕，并且可自由松弛，不容易產生堆置折痕，但唯一缺陷就是織物之間容易相互糾纏，造成堵布打結現象頻繁發生。而在氣流染色的小浴比條件下，織物與染液在槽體內一般是分開的，即使加快染液循環，也不會擾亂織物的堆置和運行狀況。設置的擺布裝置，可保證織物左右折擺落在槽體內，同時，儲布槽內設置光滑的聚四氟乙烯棒或者轉轂，讓織物在自重的條件向前緩慢滑行。采用這些結構形式，一般不會出現壓布和堵布打結現象。但值得注意的是，織物循環的頻率要高，尤其容易起皺織物，在槽體內滯留的時間不得超過2.5min，同時織物通過噴嘴后要有一個擴展過程，不斷對織物繩狀進行解捻，這樣就可以避免形成永久性折痕。

針織物在酶處理工藝中與處理液的快速交換，可以加快酶的反應速度，提高處理效果。而對超細纖維的針織物來說，超細纖維的比表面積較大，上染速率很快，容易產生上染不均勻。因此，能夠提供染液和被染織物快速交換條件，對染料的均勻上染是十分有利的。在氣流染色中，針織物因張力的原因，布速不能太快，但考慮到織物的循環周期對均勻上染和折痕產生的影響，所

以對織物的單股長度也有限制。為了保證織物與染液的快速交換，一方面加快染液的循環頻率，另一方面可以采用多股進布(尤其是輕薄織物)。這樣一來，就可以發揮出氣流染色不容易產生纏布堵布的優勢，增加了容布量。可謂一舉兩得。
2．2染液的溫度和濃度分布
在間歇式染色過程中，當染液溫度變化或者加注染化料時，主體染液內部之間，被染物各局部所含帶的染料之間，肯定會出現不同程度的差異。如果這種差異的時間保留過長，那么最終反映出來的是織物各局部之間的顏色深淺不均勻，即所謂的色差或色花。因此，為了避免這種現象的產生，必須對升溫速率以及加料方式進行控制，當然更主要的是加快染液的循環速度，在盡可能短的時間內，通過強制對流來達到染液和織物各處的溫度和濃度的均勻性。
氣流染色中的織物在儲布槽里，與主體染液是分離的，除織物中夾帶染液外，其余自由主體染液積聚在主回液管中。處于這種條件下，當染液溫度和濃度根據染色工藝要求發生變化時，其溫度和濃度差若不盡快縮小，對染色的均勻性會產生很大影響。對此，除加快染液與織物的相對運動外，還須考慮設置染液循環旁路，采用低升溫速率，縮小儲布槽內織物與噴嘴和導布管中織物之間的溫度差，并且達到平衡所需的時間應盡可能短。除此之外，染料和助劑的注入，要控制主體循環染液的濃度變化率不要太大，通過一定的注入方式和時間，保證均勻變化，并且盡快達到總體均勻一致。
2．3水洗受控
提高水洗效率主要是依靠工藝和設備。氣流染色小浴比節水的真正含義應該是包括前處理、染色和后處理的全過程。目前間歇式溢噴染色可兼作前、后處理江藝，其中水洗過程的耗水所占比例最大。這主要是傳統大浴比水洗工藝都是采用溢流式水洗，以耗費大量水來不斷稀釋殘留在織物中的廢液而造成的。小浴比如果采用稀釋水洗，由于織物殘留的廢液濃度相對較高，需要消耗更多的水量和時間才能達到水洗的要求，從而失去了小浴比節水的意義。因此，根據凈洗基本原理，增大擴散系

數和濃度梯度，縮短擴散路程能夠加快凈洗速度，也就是提高凈洗效率。對這三個參數的控制是：擴散系數通過提高洗液溫度來增大，擴散路程通過洗液水流速度的激烈程度來縮短，濃度梯度是通過新鮮洗液與污濁液的快速分離來提高。
氣流染色機由于自身結構的特點，織物在儲布槽內與主體洗液分離，高溫條件下自然形成一個汽蒸過程，而通過噴嘴時又有一個熱洗的過程。織物在水洗的過程中，實際上是處于：汽蒸一熱洗一汽蒸不斷地交替過程。汽蒸可提高織物纖維的膨化效果，加速纖維、紗線毛細管孔隙中污雜質向外表面的擴散速度，熱洗可盡快打破洗液平衡的邊界層，縮短擴散路程并且提高濃度梯度。顯然，這一過程為氣流染色提高凈洗效率提供了有利條件。
基于氣流染色上述的結構特點和水洗過程，可實施階段受控，以消耗最少的水和時間達到充分水洗效果。其受控方式是，根據水解染料、未上染的染料以及中性電解質在織物中的不同狀況，分別以水流的速度和溫度來控制水洗過程。

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