第一節 氣流染色的工作原理及形式

一、氣流染色的工作原理

就染色方式而言，氣流染色中染料對被染物的上染過程屬于浸染。被染織物與染液在噴嘴中經過一定交換次數，完成染料對織物纖維的吸附、擴散和固著過程。氣流染色與傳統溢流或溢噴染色最大的不同點是：氣流染色是以循環空氣牽引被染織物作循環運動，而染液不承擔牽引織物循環運動的作用，只作為攜帶染料及熱能的媒介，為染料上染織物纖維提供均勻的分配條件。因此，氣流染色省去了牽引織物循環的那一部分染液，從而降低了染色浴比。此外，氣流牽引織物通過噴嘴和導布管后，由于氣流的自由射流作用比較大，使繩狀織物可以獲得較好的緯向擴展，織物在儲布槽中堆積所形成的折痕可以得到充分展開。所以，氣流染色可以最大限度地減少織物折痕的產生。

由此可見，氣流染色并非是染色原理的改變，而只是牽引織物循環方式的改變，并且是以氣流作為牽引織物循環的主要動力源。染液對被染織物的上染過程，仍然是要通過兩者進行周期性的交換才能夠完成。一切滿足上染條件的控制參數，如溫度、浴比、加料、染液與織物的相對運動及交換程度，在氣流染色過程同樣作為工藝條件需要得到有效控制。當然，染色浴比的降低，會在一定程度上改變染色條件，在上染過程中更多的是起到了積極作用。

二、氣流染色的形式

氣流染色的形式主要是從染液與氣流循環的相對關系來區分的，沒有確切的定義。從氣流染色的概念出現后，出現了各種形式，主要是體現在染液與氣流對織物的作用形式不同，但以空氣牽引織物作循環運動，卻是它們的共同特點；而染液在氣流染色中，對織物的牽引作用已經不存在了。從這種意義上來講，染液對被染織物的作用，僅僅是提供染料向被染織物纖維上染的介質，所以，氣流染色仍然屬于浸染方式，只是染色條件與傳統溢噴染色相比發生了變化。鑒于這種情況，這里僅從染液與氣流對織物的作用形式來對氣流染色作區分。目前主要分為氣流霧化式和氣壓滲透式兩種。

圖2-1 氣流霧化式噴嘴結構示意圖

1—織物 2—染液與氣流混合窒

3—染液霧化噴嘴 4—提布輥

1．氣流霧化染色

該形式的原創技術是德國特恩（THEN）公司。其結構示意圖如圖2-1所示。它的原理是染液通過特殊的霧化噴嘴，形成霧狀染液噴入染液與氣流混合室；經混合后的氣液兩相流體（相當于夾帶染液的氣流），再通過拉法爾管喉部環形縫隙噴出，與被染織物接觸，并牽引其運行。夾帶染液的氣流在牽引織物運行的同時，并為染料上染織物纖維提供機會。相對傳統溢噴染色噴嘴而言，氣流對織物纖維的接觸面積大，滲透力強，可盡快打破織物纖維表面與內部的動態平衡，并且減薄擴散和動力邊界層厚度，及時提供新鮮染液，為纖維的勻染提供了條件。由于染液不擔負牽引織物循環的作用，所以可以有效地控制織物在每一個循環過程中上染量，有利于對顏色深淺和上染速率的控制。

需要說明的是，噴嘴中的染液是彌散在氣流中的，其濃度和溫度對織物纖維的分布較為均勻。對于浴比低、染液濃度高的氣流染色來講，被染織物與染液的這種交換方式，即可保證染料對織物纖維的均勻上染，同時氣流對織物有一定的擴展和抖動作用，可減少織物永久性折痕的產生。但是，霧化后染液氣流混合后，并由氣流帶入拉法爾管的過程中，氣流要消耗很大一部分能量。為了保證氣流具有足夠的能量（靜壓能和動壓能之和）牽引織物循環，通常選擇額定功率比較大的風機。

由于染液的浴比小、濃度高，必須控制織物循環一周的染料上染量，以保證整個織物的均勻上染，所以總體循環的部分染液要通過旁通直接回到主回液管中。這部分回流染液在保證所需的噴嘴染液同時，更重要的是及時縮短在升溫或加料過程中平衡時間。在染色的過程中，回流染液必須始終處于流動狀態，只有在水洗過程才關閉。對于回流部分與提供給噴嘴的染液分配比例一般是有要求的，可通過染液通道的流量變化來控制，當然最好是采用比例閥控制。至于分配比例是多少為最好，與織物纖維品種和染料上染特性有關，可通過一定的經驗積累，將成功的參數編入程序中去。

圖2-2 氣壓滲透式噴嘴結構示意圖

1—織物 2—氣流噴嘴 3—提布輥

4—旁通染液回流 5—染液噴嘴

2．氣壓滲透染色

該項技術是德國第斯（Thies）公司采用的。氣壓滲透噴嘴如圖2-2所示。它的設計原理是：將染液噴嘴和氣流噴嘴分成兩個獨立部分，染液噴嘴在氣流噴嘴之前。織物首先經過染液噴嘴，與染液進行交換，多余的染液通過一個旁通直接回到主回液管。交換后的織物經過提布輥進入氣流噴嘴，氣流在牽引織物循環的同時，對已吸附在織物上的染液加以氣壓滲透，加快染料對纖維上染。該形式的染液也不起牽引織物循環的作用，實際上相當一個軟流噴嘴，對織物的作用非常緩和。由于染液噴嘴是被染織物進行交換的地方，僅需要滿足染料對織物的上染條件，而不考慮牽引織物循環的染液，所以需要的染液量也很小，可以達到減少浴比的目的。

相對氣流霧化式而言，氣壓滲透式的氣流噴嘴，只承擔純粹的氣流牽引織物的作用，不對染液產生消耗，所以風機的額定功率可以取得相對低一些。與此同時，染液與織物的交換狀態與溢噴染色更接近。

從近十年的應用情況來看，氣流霧化式染色形式占主流，并經過不斷改進以及工藝的開發，獲得了良好的使用效果；氣壓滲透式染色形式，從染色工藝條件來看，更接近于小浴比溢噴染色形式。德國第斯（Thies）公司在小浴比溢噴染色技術上，進行了較為深入的研究，許多技術已經延伸到氣流染色機中，甚至具有氣流染色和溢噴染色兩種功能。

考慮到目前市場上的應用情況，本書主要以介紹氣流霧化染色形式為主，而對氣壓滲透染色的不同點也作一簡單介紹。