第一节 气流染色的工作原理及形式

一、气流染色的工作原理

就染色方式而言，气流染色中染料对被染物的上染过程属于浸染。被染织物与染液在喷嘴中经过一定交换次数，完成染料对织物纤维的吸附、扩散和固着过程。气流染色与传统溢流或溢喷染色最大的不同点是：气流染色是以循环空气牵引被染织物作循环运动，而染液不承担牵引织物循环运动的作用，只作为携带染料及热能的媒介，为染料上染织物纤维提供均匀的分配条件。因此，气流染色省去了牵引织物循环的那一部分染液，从而降低了染色浴比。此外，气流牵引织物通过喷嘴和导布管后，由于气流的自由射流作用比较大，使绳状织物可以获得较好的纬向扩展，织物在储布槽中堆积所形成的折痕可以得到充分展开。所以，气流染色可以最大限度地减少织物折痕的产生。

由此可见，气流染色并非是染色原理的改变，而只是牵引织物循环方式的改变，并且是以气流作为牵引织物循环的主要动力源。染液对被染织物的上染过程，仍然是要通过两者进行周期性的交换才能够完成。一切满足上染条件的控制参数，如温度、浴比、加料、染液与织物的相对运动及交换程度，在气流染色过程同样作为工艺条件需要得到有效控制。当然，染色浴比的降低，会在一定程度上改变染色条件，在上染过程中更多的是起到了积极作用。

二、气流染色的形式

气流染色的形式主要是从染液与气流循环的相对关系来区分的，没有确切的定义。从气流染色的概念出现后，出现了各种形式，主要是体现在染液与气流对织物的作用形式不同，但以空气牵引织物作循环运动，却是它们的共同特点；而染液在气流染色中，对织物的牵引作用已经不存在了。从这种意义上来讲，染液对被染织物的作用，仅仅是提供染料向被染织物纤维上染的介质，所以，气流染色仍然属于浸染方式，只是染色条件与传统溢喷染色相比发生了变化。鉴于这种情况，这里仅从染液与气流对织物的作用形式来对气流染色作区分。目前主要分为气流雾化式和气压渗透式两种。

图2-1 气流雾化式喷嘴结构示意图

1—织物 2—染液与气流混合窒

3—染液雾化喷嘴 4—提布辊

1．气流雾化染色

该形式的原创技术是德国特恩（THEN）公司。其结构示意图如图2-1所示。它的原理是染液通过特殊的雾化喷嘴，形成雾状染液喷入染液与气流混合室；经混合后的气液两相流体（相当于夹带染液的气流），再通过拉法尔管喉部环形缝隙喷出，与被染织物接触，并牵引其运行。夹带染液的气流在牵引织物运行的同时，并为染料上染织物纤维提供机会。相对传统溢喷染色喷嘴而言，气流对织物纤维的接触面积大，渗透力强，可尽快打破织物纤维表面与内部的动态平衡，并且减薄扩散和动力边界层厚度，及时提供新鲜染液，为纤维的匀染提供了条件。由于染液不担负牵引织物循环的作用，所以可以有效地控制织物在每一个循环过程中上染量，有利于对颜色深浅和上染速率的控制。

需要说明的是，喷嘴中的染液是弥散在气流中的，其浓度和温度对织物纤维的分布较为均匀。对于浴比低、染液浓度高的气流染色来讲，被染织物与染液的这种交换方式，即可保证染料对织物纤维的均匀上染，同时气流对织物有一定的扩展和抖动作用，可减少织物永久性折痕的产生。但是，雾化后染液气流混合后，并由气流带入拉法尔管的过程中，气流要消耗很大一部分能量。为了保证气流具有足够的能量（静压能和动压能之和）牵引织物循环，通常选择额定功率比较大的风机。

由于染液的浴比小、浓度高，必须控制织物循环一周的染料上染量，以保证整个织物的均匀上染，所以总体循环的部分染液要通过旁通直接回到主回液管中。这部分回流染液在保证所需的喷嘴染液同时，更重要的是及时缩短在升温或加料过程中平衡时间。在染色的过程中，回流染液必须始终处于流动状态，只有在水洗过程才关闭。对于回流部分与提供给喷嘴的染液分配比例一般是有要求的，可通过染液通道的流量变化来控制，当然最好是采用比例阀控制。至于分配比例是多少为最好，与织物纤维品种和染料上染特性有关，可通过一定的经验积累，将成功的参数编入程序中去。

图2-2 气压渗透式喷嘴结构示意图

1—织物 2—气流喷嘴 3—提布辊

4—旁通染液回流 5—染液喷嘴

2．气压渗透染色

该项技术是德国第斯（Thies）公司采用的。气压渗透喷嘴如图2-2所示。它的设计原理是：将染液喷嘴和气流喷嘴分成两个独立部分，染液喷嘴在气流喷嘴之前。织物首先经过染液喷嘴，与染液进行交换，多余的染液通过一个旁通直接回到主回液管。交换后的织物经过提布辊进入气流喷嘴，气流在牵引织物循环的同时，对已吸附在织物上的染液加以气压渗透，加快染料对纤维上染。该形式的染液也不起牵引织物循环的作用，实际上相当一个软流喷嘴，对织物的作用非常缓和。由于染液喷嘴是被染织物进行交换的地方，仅需要满足染料对织物的上染条件，而不考虑牵引织物循环的染液，所以需要的染液量也很小，可以达到减少浴比的目的。

相对气流雾化式而言，气压渗透式的气流喷嘴，只承担纯粹的气流牵引织物的作用，不对染液产生消耗，所以风机的额定功率可以取得相对低一些。与此同时，染液与织物的交换状态与溢喷染色更接近。

从近十年的应用情况来看，气流雾化式染色形式占主流，并经过不断改进以及工艺的开发，获得了良好的使用效果；气压渗透式染色形式，从染色工艺条件来看，更接近于小浴比溢喷染色形式。德国第斯（Thies）公司在小浴比溢喷染色技术上，进行了较为深入的研究，许多技术已经延伸到气流染色机中，甚至具有气流染色和溢喷染色两种功能。

考虑到目前市场上的应用情况，本书主要以介绍气流雾化染色形式为主，而对气压渗透染色的不同点也作一简单介绍。