第四節 織物的上染過程
氣流染色的織物上染過程,也是通過一定次數的染液與被染織物交換,完成染料對被染織物的吸附、擴散和固著過程。其中織物對染液的吸附主要是在噴嘴中進行,擴散和固著是在已吸附染料的織物中,經過一定的時間和溫度條件而完成的。雖然每個循環周期染液與織物在噴嘴中交換的時間非常短(通常認為1~2s),但兩者的交換程度卻非常劇烈。足以使織物所吸附的染液在下一個循環周期到來之前,能夠滿足向織物纖維表面提供新鮮染液的量,并且大于纖維表面向內部擴散的染料量,使織物纖維可獲得均勻上染。為了對氣流染色有一個全面認識和了解,本節對氣流染色的織物上染過程進行討論和分析。
一、織物與染液的交換方式
在氣流染色中,織物和染液都是運動的。織物主要是依靠循環風機產生的高速空氣流牽引,而提布輥僅僅是輔助帶動并用來改變織物運行方向的。織物循環速度的快慢是根據染色工藝要求由循環風機的風量來控制的。染液是由循環泵進行強制循環,并可通過電機變頻控制染液循環量大小。織物和染化料溫度變化所需的熱量,均由染液在循環過程中通過熱交換器不斷熱交換而傳遞。考慮到染液浴比很低,染液濃度較高,為了保證織物在整個上染過程的均勻性,一般都要控制染液噴嘴的染液供給量。同時又要兼顧總體循環染液溫度和濃度的均勻分布,還要增加一個旁通回路,保證總體染液的循環周期。
織物與染液主要是在噴嘴中進行交換,目前有兩種方式。一種是染液經過霧化噴嘴形成顆粒非常小的霧化狀,然后噴射到氣液混合腔的氣流中,再由氣流攜帶共同作用在織物表面上,完成染液的吸附過程。另一種是織物先經過染液噴嘴,染液以緩流形式與織物進行充分接觸,交換后的多余染液通過一個旁通支管直接回到主回液管。與染液交換后的織物經過提布輥,再進入第二道氣流噴嘴。在氣流噴嘴中,高速氣流一方面對織物表面的染液進行壓力滲透,另一方面牽引織物運行。
1.氣液兩相混合交換 該種交換方式確切地講應該是染液霧化后的交換,染液和氣流同時作用在織物上。染液先經過霧化處理,然后噴灑在氣流中,經高速氣流的作用,再均勻地噴灑在織物上。顯然,不僅織物與染液交換的強烈程度高,而且對織物表面的損傷也相對較小。織物在噴嘴中基本上是與氣液兩相流體接觸,非常有利于染料向纖維邊界層擴散。這種交換方式,實際上還伴隨著氣流對織物已吸附染液的滲透作用,加速了織物纖維表面染液邊界層染料向纖維表面的擴散速度。也就是說,織物與染液的交換程度要高于普通溢噴染色的交換程度,這就意味著氣流染色的上染時間短。對于一些比表面積較大的超細纖維織物,由于氣流染色可獲得較快的織物與染液的交換頻率,可有效控制織物單次循環周期內的染料上染量,因而可保證染料在整個上染過程中對織物的均勻分配,即達到均勻上染的效果。應用表明,染液的霧化顆粒越細小,對高速氣流形成阻礙也越小;而均勻細化的染液與氣流兩相體既有利于織物勻染,同時又可降低風機功率的消耗。
2.純染液交換 相對前一種交換方式而言,染液與織物的交換是在第一道染液噴嘴中進行的,類似液流噴射染色機中的噴嘴。但所不同的是,這部分染液僅與織物交換,而不牽引織物運行,交換后的多余染液通過旁路直接回至主回液管,因而所需的染液也很少。在染液噴嘴中,由于染液對織物的滲透力不是很強,所以織物吸附染液后,須再經氣流噴嘴中的高速氣流加以擠壓滲透,盡快補充染料向織物纖維內部擴散后在邊界層出現的空缺,以便縮短織物達到吸盡勻染的時間。
采用氣壓滲透方式的氣流染色,氣流噴嘴的高速氣流既要牽引織物運行,同時兼顧對吸附染液后的織物施加氣壓滲透。如果染液噴嘴的染液噴射角度設計得合理,減少對織物運行所產生的阻力,那么就可以減少氣流能耗的損失,降低風機的功率。
3.織物與染液的交換頻率 間歇式染色工藝一般是通過一定的時間來控制染色過程的每個階段,如升溫、保溫、降溫各需多長時間。在一定染色工藝條件下所需的時間,實際上就是完成上染和固色過程所需的時間。實踐表明,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,而它又體現在兩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。在低浴比條件下,織物與染液的快速交換是保證織物勻染性和不產生折痕的基本要求。而氣流染色就是在織物和染液的快速循環條件下實現低浴比染色的。
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,而不應套用傳統溢噴染色大浴比的過程時間。否則,超出的時間里,只能做無用的運行,不僅引起織物表面起毛,而且還可能造成部分已固著的染料斷鍵,降低色牢度。
二、上染溫度和染液濃度分布
在織物染色過程中,通過升高溫度可以加快染料分子的擴散動能,并可使纖維分子鏈段運動,為染料向纖維擴散提供條件。因此,溫度是用來控制染料對織物纖維的上染速率,并獲得均勻固著的有效工藝手段。染料對織物纖維上染速率過快,尤其是初始瞬染的速率,直接關系到織物的勻染性,必須控制循環染液的溫度來獲得所需的上染速率。對染液溫度的控制,主要是保證升溫、降溫速率的精度和染液溫度分布的均勻性,而這兩方面是通過一定的工藝條件和設備控制功能來實現的。
1.染色過程的熱平衡 氣流染色中,溫度仍然是由循環染液來傳遞。由于這部分染液的量非常少,所以需要的熱量也很小,并且通過快速循環可以縮短染液溫度熱平衡的時間。與液流噴射染色不同,氣流染色的染液除了在噴嘴中與織物交換的那一部分外,其余大部分是通過一個旁通支路直接回到主回液管,并且在染色過程中始終處于開啟狀態。其原因是,染液的濃度較高,對織物每一次循環的供液量必須控制,否則容易造成染料對織物總體分配不均勻。而噴嘴這部分染液僅占到總體循環染液的三分之一,完全依靠噴嘴染液的循環,會延長總體循環染液的熱平衡時間,在織物各部分產生較大溫差,最終影響到染料在織物上的均勻上染。因此,必須將其余染液參與同樣的循環過程,以縮短總體染液的熱平衡時間。
同樣,采用氣壓滲透方式的氣流染色,染液在噴嘴中與織物交換后,除織物吸附一部分染液外,多余的染液也是通過旁通直接回至染槽底部主回液管并進行循環。織物從導布管落入儲布槽后,還有部分非結合水與織物分離,流入主回液管與旁通回流液混合,以保證下一個循環染液溫度和濃度的均勻性。與剛經過染液噴嘴的織物相比,儲布槽中織物的溫度要相對低一些。為了保證織物各部分染料上染溫度差不影響勻染,也要控制織物和染液的循環狀態,以及溫度變化率(即升溫速率)。
由于氣流染色浴比小,被染織物與循環染液僅在噴嘴中進行交換,并且在儲布槽中的織物與循環染液處于分離狀態,而染液經熱交換器后首先進入噴嘴,所以經過噴嘴的織物溫度,在溫度變化(如升溫或降溫)過程中總要高于儲布槽中的織物。國外有測試表明,最大溫差可相差5~6℃。這種溫差對溫度比較敏感的染料,顯然會影響到對織物的均勻上染。為了控制溫差過大,氣流染色機一般是采用多點溫度檢測,如熱交換器染液出口、主回液管以及主缸體內氣相空間等位置。對各檢測點溫度進行比較,采用比例溫度控制,將各點溫度差盡可能控制在允許的溫差范圍內。在染液循環系統中,需要加快染液和織物循環頻率,尤其染液的旁通循環系統,對減小總體染液的溫度梯度,縮短熱平衡時間起到了非常重要的作用。
2.染液濃度的平衡 在間歇式染色的加注染化料過程中,主體染液內部及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。如果這種染液濃度差異的時間保留過長,就會對織物各局部之間產生不均勻上染,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織物各部位染液濃度的平衡。
對于氣流染色來說,儲布槽內織物與主循環染液是分離的。在加料過程中的染液濃度變化,因浴比較小,往往形成較高濃度梯度。必須借助旁通循環支路和加料控制,盡可能減小濃度梯度。對于旁通循環支路與染液噴嘴噴灑染液的分配比列,究竟取多少為合適,與染料性能(特別是混拼染料)和工藝有關。目前還沒有一個較好的程序控制,主要依靠經驗或試驗。有人在主回液管中增加一套強制循環管路(通過循環泵),加料時先加入到主循環管中,通過與主體染液的強制循環進行稀釋,然后再進入染液噴嘴。采用這種方式,在一定程度上減小了加料時的濃度梯度。但對有些敏感色還是沒有得到徹底解決。總之,低浴比對染液濃度的變化影響較大,目前還沒有很好的辦法完全依靠設備的結構在短時間內達到平衡。能否通過助劑的作用,減小濃度變化對染料上染分配均勻性的影響值得研究。
三、織物與氣流的接觸過程
氣流染色與噴射染色的最大不同點是:織物主要是依靠氣流牽引循環,染液僅作為熱量和染料向被染織物傳遞的載體。與液流牽引織物相比,空氣的質量比液體小,即使以很高的速度來帶動織物,也不會對織物表面造成損傷。而在液流噴射染色中,因液體質量較大,若以高速液流牽引織物循環,會對一些織物表面造成損傷,嚴重時織物會產生緯斜。為了避免這種現象發生,一般噴射染色的織物循環線速度總是受到限制,而這對纖維比表面積較大的織物來說,容易出現上染不均勻。
1.織物在噴嘴和導布管中的狀態 在氣流染色過程中,織物是以繩狀進入氣流噴嘴和導布管,在氣流場的作用下,織物可充分與霧化染液接觸(采用氣壓滲透原理,氣流對已吸附染液織物產生均勻滲透作用)。與此同時,氣流受到拉法爾管(氣流噴嘴)不同橫截面的影響,速度發生變化,對該段織物產生一定的擠壓和拉伸作用,可提高針織物的手感。當織物離開導布管(在氣流噴嘴之后)后,氣流動壓能突然釋放,氣流向四周擴散,并且風速急劇衰減。織物的線速度也隨之迅速減慢,并在擴散氣流的作用下產生一定的緯向擴展,減少了織物經向永久性折痕的形成。
在氣流噴嘴中,織物除了被氣流牽引之外,還受到氣流劇烈的紊流作用,使織物纖維染液邊界層的動態平衡不斷被打破,并且減薄邊界層的厚度,從而加速了染料向織物纖維染液邊界層的運動,縮短織物的勻染時間。因此,織物與染液的交換過程中,織物纖維染液邊界層無論是動平衡的維持時間,還是染料在織物纖維染液邊界層(包括動力邊界層和擴散邊界層)的擴散距離,都為勻染提供了有利條件。
2.氣流對織物表面的影響 雖然氣流染色從原理和實際應用方面來講,都能滿足一般織物的染色,尤其對一些比表面積較大的新合成纖維織物,更具有比普通溢噴染色的優勢。但是,對一些克重較輕的薄型針織物,卻容易使織物表面起毛。主要原因是,織物在通過噴嘴和導布管時,沒有像溢噴染色中那樣充滿液體,織物表面之間、織物與管壁之間(尤其是新設備管壁)都存在較大的摩擦力。因此,目前解決的辦法主要從兩方面:一是提高設備與織物接觸內表面粗糙度加工精度;二是對容易起毛的織物,在工藝中加注適量的潤滑助劑,并調整織物運行線速度。對于個別質量要求較高的針織物,只有增加一道生物酶拋光處理,不過織物重量將減輕3%~5%。據了解,目前針織物(主要是純棉或短纖合成纖維)即使在普通溢噴染色機加工中,只要對表面質量要求高一些,最后都要經過生物酶拋光處理,才能夠達到布面的質量要求。也就是說,普通溢噴染色機對純棉或短纖合成纖維針織物,也同樣存在不同程度的起毛或起球現象。
四、染料對纖維的上染
與其他織物浸染過程一樣,氣流染色過程中的染液循環劇烈程度、動力邊界層和擴散邊界層,也對染料的上染產生一定影響,并且主要表現在染料的上染速率和勻染程度上。而其中的染液循環狀態,既關系到與織物的交換程度,也影響到纖維表面染液的動力邊界層和擴散邊界層的厚度大小。因此,這里結合染液循環的劇烈程度,對染料對纖維的上染規律進行討論。
1.染液循環狀態 氣流染色的染液循環是一套獨立循環系統,承載著染料和熱量的傳送。在染色過程中,染液在織物纖維外部流動始終存在著染液內部、染液與纖維表面之間的摩擦,使得染液向纖維表面接近流速逐漸減慢,直到在纖維表面處的染液流速降至為零。與此同時,纖維表面在吸附染料的過程中,其染液邊界層的濃度也逐漸趨于下降。通常將流速降至主體循環染液流速的99%的液面層,稱之為動力邊界層;而將纖維表面邊界層的染料濃度降至主體循環染液濃度的99%的液面層,稱之為擴散邊界層。擴散邊界層的厚度只有動力邊界層的幾分之一,但兩者的厚度大小都與染液的循環狀態或攪拌程度有關。一般加快染液的循環頻率或攪拌程度的目的:一是為了保證染液與整個織物的均勻接觸,使織物各部分獲得同樣的上染條件;二是為了減薄動力和擴散邊界層的厚度,減少染料的擴散阻力,縮短擴散時間;三是及時不斷地打破纖維表面上染的動平衡,為纖維表面染液邊界層及時提供新鮮染液,以補充纖維表面向纖維內部擴散所需的染料。
氣流染色的主體染液是在噴嘴中與被染織物進行交換,并且經霧化的染液彌散在氣流中。顆粒較細染液受到劇烈擾動,不僅與被染織物的接觸面積大,而且均勻。由于動力邊界層的厚度大小對染料的輸送速度有很大影響,而動力邊界層的厚度隨著染液的流速增加而減薄,所以染液在氣流的強烈作用下,加速了動力邊界層的染液流速,減薄了動力邊界層厚度,提高了染料的輸送速度。
需要說明的是,氣流染色的浴比很低,同樣染色深度的染液濃度要比溢噴染色高,尤其是染深色。盡管是均屬于竭染過程,但織物與染液在噴嘴中的每一次交換過程中,織物所獲得的染料上染量是不同的。顯然,氣流染色在每次交換時對織物的上染量要高一些。如果不控制氣流染色過程中織物的每次交換上染量,就會對整個織物的勻染造成影響。所以,氣流染色中織物每個循環的染料上染量必須嚴格控制,特別是提高活性染料在低浴比條件下的直接性更應引起注意。
2.染料在纖維表面染液邊界層中的擴散 當染料隨染液被送到織物纖維表面的動力邊界層后,還需經過擴散邊界層到達纖維表面,再通過纖維表面與內部濃度差的作用,進一步向纖維內部擴散,直至纖維內外濃度差為零后,達到動態平衡后為止。擴散實際上是由于化學位不同,即由高向低轉移的一種定向運動。在實際染色過程中,擴散邊界層對纖維的吸附染料或解吸染料具有阻礙作用,影響到染料對纖維上染速率和勻染程度。實驗表明,擴散邊界層的厚度也隨著染液流速的增加而減薄。所以氣流染色的染液循環狀態或攪拌程度對減薄擴散邊界層的厚度起到了重要作用,可加快染料向纖維表面擴散速度。
3.染料在纖維中的擴散 染料通過擴散邊界層后接近纖維表面,直到達到分子作用力產生作用的距離后,就會迅速被纖維表面所吸附,完成了從染液向纖維轉移的過程。吸附在纖維表面的染料在纖維內外濃度梯度的作用下,會從高濃度的纖維表面向低濃度的內部擴散,直至達到動態平衡。染料在纖維內部的擴散速度,由于受到染料結構、纖維化學結構以及溫度的影響,通常是一個比較緩慢的過程。
從染料對纖維的上染整個過程來看,設備工藝條件主要是染液與被染織物的交換狀態以及溫度控制產生作用。染液與氣流的兩相流體對織物的作用,無論是均勻性還是劇烈程度,都要比單純的染液作用有優勢。最主要是反映在對織物纖維表面染液邊界層的影響,加快了染料向纖維表面擴散速度,并且可以在較低的浴比條件下,及時補充纖維表面向纖維內部擴散的染料。而這部分時間的縮短和染料擴散條件,對縮短染色的全過程時間以及勻染性提供了有利條件。因此,氣流染色工藝應該根據其染料上染條件進行設計,而不能完全套用傳統溢噴染色的工藝。
4.染料對電解質的依存性 等量的同種染料,在不同浴比的染浴中,濃度是不一樣的。浴比高的顏色淺一些,浴比低的顏色要深一些。如果是染料濃度相等而浴比不同,那么,浴比高的染浴所含的染料要多一些,而浴比低的染浴所含染料則要少一些。這是客觀存在的事實。這里除了與染料的結構特性有關外,還與染料在不同浴比條件下所表現出的直接性有關。活性染料在低浴比條件下,直接性會提高,也就是上染率會提高。而活性染料直接性的提高,意味著對促染劑(如鹽)依存性的降低,這不僅有利于提升活性染料的上染率,同時還減少了鹽對環境所造成的污染。
許多染料需在一定的堿性條件下與織物纖維發生反應,如活性染料在堿性條件下與織物纖維形成化學鍵而固著,還原染料在堿性浴中進行還原。堿將染浴的pH值控制在一定的范圍內,高浴比要消耗大量的堿。活性染料的直接性較低,一方面要借助堿的作用與纖維發生鍵合反應;另一方面在堿性濃度較高的染浴中,又會使大量的染料水解,無法染成深色。相比之下,氣流染色的低浴比可提高活性染料的直接性,在相同堿性濃度下消耗的堿量更少,使染料的水解程度下降,有利于染深色,節省染料。
五、織物的勻染過程
織物的勻染性是染色質量的基本要求,也是染色控制中的難點之一。影響織物勻染性的因素很多,如織物與染液的交換方式、染色過程的溫度變化、織物的運行狀態以及加料方式等。在實際染色過程中,這些影響因素都有可能導致織物某些局部區域出現染料濃度和溫度的差異,并維持較長時間,使這種差異固定下來而形成染料分布不均勻,造成視覺上的顏色差異。因此,織物的勻染過程對其各部分染料分布的均勻性具有重要的作用,必須通過工藝條件和相關的控制程序來保證。
1.染液與織物的交換 氣流染色的上染過程主要發生在噴嘴和導布管中,即使織物每次通過的時間僅為1s左右,織物也可獲得很高的染料上染率。其原因是浴比低,染液濃度高,并且染液的擾動劇烈,減薄織物纖維表面邊界層厚度,加快了染料向織物纖維表面的擴散速度和量。所以,氣流染色過程中織物每次通過噴嘴,必須控制染料對織物纖維的上染量,以保證整個織物的均勻分配。
圖2-7 實際升溫過程
2.染液與織物的熱平衡 氣流染色的織物是以繩狀進行循環,通過導布管后會因氣流壓力突然釋放而獲得一定展開松解。在實際升溫過程中,繩狀織物的展開,以及自由循環染液與繩狀織物內部所含帶染液的混合都需要一定的時間,因而繩狀織物內部所含帶染液升溫存在一個滯后時間,即與被染織物接觸的染液升溫是呈階梯形的,而并不是沿著設計升溫曲線進行的。如圖2-7所示,在升溫至時間t1時,織物內、外染液獲得充分混合后,接觸到織物的染液溫度就會沿著1或2很快升高至設計升溫曲線上。顯然,染液與織物的交換頻率越高(即織物的循環周期越短),織物含帶染液的內外溫度滯后時間越短,實際升溫與設計溫度曲線的偏差就會越小,對勻染性和重現性也越有利。
此外,正如前面所講過的,在升溫或保溫過程中,氣流染色的織物在噴嘴中的溫度總會高于儲布槽。因為織物是通過噴嘴中染液獲得熱量的,且溫度最高,織物進入儲布槽后沒有浸在染液中,溫度會不斷降低。然而,這種溫差主要是依靠氣流染色過程中織物與染液的均勻接觸和快速交換來進一步縮小,并控制均勻染色所允許的溫差范圍內。因此,從這一點來看,織物與染液的交換狀態也是起到了關鍵作用。
3.上染(吸附)速率與勻染性 染料對織物纖維上染的均勻程度是織物獲得勻染性的前提,而上染速率過快又是造成勻染性差的原因,因此,控制染料對織物纖維上染速率的目的,就是將上染速率控制在一個合理的范圍內,最大限度地保證染料對織物纖維表面的均勻吸附。在實際染色過程中,染料的選擇、浴比、升溫速率和加料方式,對染料的均勻吸附都起著很重要的作用。有研究表明,在線性升溫條件下,每種升溫速率都有相應的上染曲線,升溫速率的快慢決定了某一溫度下染料上染量的高低。升溫速率快,實際的染色時間短,染料的上染率就低。在升溫過程中,如果染液中染料能夠及時補充纖維上所消耗的染料,就能夠保持均勻上染。對于同一染色深度,氣流染色的低浴比會使染液的濃度增加,即使在升溫速率較快的條件下,在短時間內織物纖維也能夠獲得所需補充的染料量。這也是氣流染色比普通溢噴染色更能夠獲得勻染效果的原因之一。
圖2-8 上染速率與勻染性的關系
圖2-8表示了上染速率與勻染性的關系。由圖中可看出,上染速率達到一定程度后,不勻染程度就會超過不勻染程度臨界值,無法獲得勻染效果。因此,必須通過一定的工藝控制手段,控制上染速率不能超過不勻染程度臨界值。主要包括染料的正確選用、升溫速率、保溫時間和加料方式等。
此外,上染速率還與染料濃度有關,染料濃度高,上染百分率增加得慢;反之,染料濃度低,上染百分率增加得快。因此,對于氣流染色的低浴比來說,意味著染液濃度相對較高,上染百分率增加得比較慢,有利于獲得均勻上染。
4.移染與勻染性 在織物間歇式染色中,織物的勻染程度和上染率隨著時間的變化,會趨于一個臨界勻染線。只有在整個染色過程中,被染織物的勻染程度均高于這個臨界勻染線,才能夠獲得均勻的染色效果。所以,對于上染較快的織物,必須通過控制染料上染速率進行緩染,以保證染色的均勻性。一般是通過控制上染溫度和加入一定的緩染劑來達到緩染的目的。雖然活性染料具有較好的勻染性,一般很少加入緩染劑,但其直接性在氣流染色的低浴比條件下有明顯提高,對勻染性的控制也應引起注意。
圖2-9 移染與勻染的關系
移染也是提高勻染性的一條有效途徑,可將織物染料濃度分布不均勻部分,通過染料的解吸從濃度較高的部位向較低的部位轉移,以達到重新均勻分布的目的。根據染料在纖維上的分布狀態,可分為全過程移染和界面移染兩種。全過程移染指的是將已擴散到纖維內部的染料,再擴散到纖維表面上,然后進入染液中重新吸附到其他染料濃度較低的纖維上。界面移染指的是染料通過染液吸附到纖維表面,還沒有擴散到纖維內部就被解吸到染液中,然后再由染液吸附到纖維其他染料濃度較低的部位。在實際染色過程中,兩種移染均會發生,只是界面移染主要發生在上染的初始階段,并且相對容易;而全過程移染主要是發生在染色的后期,且相對要困難一些。圖2-9反映出移染和勻染的關系。當上染速率過快時,上染不均勻程度有可能超過臨界不勻線。如果是發生在低溫區或高溫區,則可通過保溫一定時間來促使染料進行移染,將上染不均勻程度降至臨界不均勻線以下,以重新獲得均勻上染效果。
通過移染來獲得勻染的控制手段,除了選擇移染性好(如親和力較低、溶解性較好)的染料和助劑外,主要是通過合理地控制溫度和時間,使染料在不同溫區獲得充分移染。在纖維玻璃化溫度以下,主要是界面移染,可采用恒溫和升溫兩種方式進行控制。恒溫界面移染是在某一溫度保溫一定時間,使染料從吸染料濃度高的部位解吸下來,重新吸附到染料濃度低的部位。升溫界面移染是在升溫過程中,上染的同時也進行移染。但這一過程必須采用減慢升溫速率,否則會對勻染產生影響。
當染色溫度高于纖維玻璃化溫度時,主要是全過程移染,已經達到較高上染率的染料在向纖維內部擴散(即透染)的同時,還會有相當一部分染料從內部解吸下來,并發生移染。因此,在染色溫度達到最高時,保溫一定時間,可以進一步提高透染性和勻染性。但應注意時間的控制,過長的保溫時間,不僅不能提高勻染性,反而還會因染料的水解或還原降低上染率,嚴重時產生變色。
需要說明的一點是,移染只能發生在染料沒有與纖維發生結合的條件下,染料一旦與纖維發生結合,就失去了移染的能力。所以,活性染料的移染過程只能發生在加堿固色之前。
氣流染色中,織物與染液的交換頻率相對較高,并且兩者在每次交換中的劇烈程度也比較高,這為上染過程中提供了良好的染料界面移染條件。特別是染液與織物交換過程中,還伴隨著氣流的滲透作用,加快了已吸附在纖維上染料通過邊界層的速度;即使解吸下來的染料也會在氣流的強烈作用下,迅速轉移到其他吸附較少的纖維部位。對于溫度升高所引起的染料上染速率加快,造成勻染程度下降的情況,在氣流染色過程中也同樣存在。對此,也是在大部分染料上染到纖維后,通過提高溫度來加快移染,以獲得勻染。實際上,這也是借助了全過程移染來達到最后的透染和勻染目的。
六、織物的工作狀態
在氣流染色過程中,織物除了周期性地經過噴嘴和導布管與染液進行交換,以獲得所需的帶液量之外,其余時間是堆置在儲布槽中。織物在儲布槽中雖然與主體循環染液處于分離狀態,但是織物在噴嘴中交換所獲得的吸附染液,卻能夠滿足下一個循環周期之前纖維表面染液邊界層擴散所需的染料。織物在儲布槽的過程中,實際上是在進行纖維表面染液邊界層的染料擴散。因此,即使不像溢噴染色那樣浸在染液中,也能夠完成染料對織物纖維的上染過程。相反,如果儲布槽中若存放主循環染液,還會出現織物各部位不均勻上染狀態,反而會造成上染不勻現象。這也是與普通溢噴染色所不同的地方。
除此之外,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,并依靠染液的流動對其進行緩慢移動。織物在染液中的相互擠壓較輕,織物狀態自由、松弛,不容易產生堆置折痕。但織物之間容易相互糾纏,尤其是在溫度較高的情況下,堵布打結現象頻繁發生。而在氣流染色的小浴比條件下,儲布槽內織物與主體循環染液是分離的,即使加快染液循環,也不會擾亂織物的堆置和運行狀況。織物落入儲布槽之前的擺布控制,可使織物左右有序地擺落在槽體內;同時,儲布槽內設置光滑的聚四氟乙烯棒或者轉鼓,織物可在自重作用下向前緩慢滑行。采用這些結構形式,一般不會出現壓布和堵打結現象。但是,織物在儲布槽內滯留的時間不宜過長,特別是容易起皺的織物,必須通過氣流噴嘴和導布管后的擴展過程,不斷對繩狀織物進行解捻,才能夠避免形成永久性折痕。