技术关键：低浴比染色的优化方法

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：其实在所有的筒子纱染色工艺以及现场应用中，几乎大浴比染色浸染技术都会经常出现染色色花、边角染不透、内外层质量不一致问题，只是在实际中会将这个质量问题当作一个容易处理的技术问题，可进行再次修缮。

传统染色水位只能降低到覆盖纱线20%～40%的高度，实现所谓的“半缸染色技术”，其对质量问题的影响有以下几点：

（1）在生产过程中由于液量与染液吸附的程度不一致，主泵在大循环液空间的循环次数以及实现表面的接触时间不一致，造成里外层的色差较大而且容易染花。

（2）促染压力与电离子以及活性基团交换上色的机会不均衡，出现上下差异是导致色差的最大关键。盐碱吸附不一致会造成颜色的差异较大。

（3）上、下层纱线容易出现得色量不一致，也出现颜色不稳定。

（4）订单减量变化不适宜自动减小浴比，这样容易导致流量不足而色花。

（一）机械流量

在传统染色设备设计的过程中，也是所有设备设计中共有的一个技术要求就是机械流量，但是在机械流量上一般是根据主泵标准件流量的高低来进行固定设计，但是每个制造商有自己的机械流量力学标准，所以各有不同的设计体系，采用离心泵、轴流泵、混流泵的特点进行配置；按照对应的水泵结构选择规定的循环管道的长度、直径以及各自的间隙公差控制。因此出现的制造差异与设计的差异就是制造误差，在每个流体运动的空间以及所有泄漏的距离间隙是影响流量的因素之一。筒子纱的有效循环做功流量的利用率，即应用要求的设计要考虑低流工艺运行的主要因素，不是所有设计循环流量最大的程度才能满足实现低浴比，因为工艺要求的最低浴比技术能满足质量才是低浴比特征，也不是所有染色纤维的工艺条件要将主泵功率调至百分百全开才能应用，也不是所有设计流量全部利用才能满足低浴比工艺设计主泵要求才可以，所以有允许泄漏与不需要全部应用才是低浴比设计优势所体现的特点，也是低浴设备主泵所具备的基础。

（二）工作压力、机械压力与循环压差

所有染色设备的压力与染液运动条件下上染的比例有很大关系，如超临界染色技术与超声波染色实验的其中一个因素就是压力促染，在整个过程中流体在压力条件下直接变成分散性质的气压状态，所以上染得色率提高较快，在竭染率的提升阶段直接改变溶解结构；压力高于染料与纤维结合吸附的速度时穿透纤维单一表面以及密度直径范围就是设计所需要的基本条件，因为低浴比的液体流动量小于大浴比的液体流动量，改变浸染为压力分散穿透做功，强制提升接触交换时间就是要改变交换的平衡一致性，这就是压力上染的关键条件；而低浴比就是能做到机械原理与主泵启动压力的基础，在高压密封筒体内的压力循环就是直接加速流体介质的快速循环，帮助密封条件下压力远远高于水压介质条件下的循环压力与穿透效果，这就是压力的整体变化优势所在。浴比（介质）越小，压力的作用就更加有效果，所以压力大到一定程度时对于染料溶解过程中的上染能有所促进；越是在表面张力高的环境下流体利用效率越高，对张力物质产生的空气就更能快速分解减小流体运动的阻碍力，达到更好的利用效果，也是局部与整体运动的相对平衡量，染色工作的高压就是染缸内的工作气体压力大，压力大改变液体气浊在主泵做功阶段的有效利用，而压力大就是加速液体的机械做功效率，压力大就是比液体流速更高的分散雾化体系，也是从液体到气体增压的一种动力升级变化过程，所有气体更多的是视压力值的大小来判断承受面积的结构是否合格。因为材料质量与焊接压力好坏决定承受压力的设备是否具备高压承载，而染色压力大能直接提高上染率。这就是低浴比设备工艺流程中纤维成型密度要加大的原因。所以压力上染的程度比全浴上染要高，要更加快捷合理。

（三）染色分散值与pH值在低浴比生产技术中的要求

通常在所有反应性染料以及多活性基团的染料体系下，对染料本身的基础上染条件独有的因素就是pH值的范围，而超低浴比工艺技术在染色中为了彻底解决这些问题，在筒子纱（经轴）前处理工艺过程中，尤其是超低浴比条件下，提高了密度处理要求，还要注意化学处理剂的选择，以碱性偏低的，如烧碱、结碱应用较多。强碱在处理纤维的天然杂质以及油脂杂质方面既彻底又有效率，但是对纤维的处理程度已经超过染色吸附的标准值，也由于强碱的直接渗透过于强烈直接，导致后续的中和阶段在低浴比液量介质的环境中不能完整地稀释，尤其是纤维组织腔的内部结构很难清洗透彻。实践中，以水中的化学成分值来衡量工艺条件是不准确的，可能进一步导致染色的色花与内部（内层）得色很深，错误的影射到设备的原理结果上，认为设备在单向循环条件下，低浴比工艺技术不成熟，并进一步将所有低浴比的工艺技术作为一个不合格的开发技术，认为低浴比技术现在不能适应。其实在所有的筒子纱染色工艺以及现场应用中，几乎大浴比染色浸染技术都会经常出现染色色花、边角染不透、内外层质量不一致问题，只是在实际中会将这个质量问题当作一个容易处理的技术问题，可进行再次修缮。其实目前以活性翠蓝以及艳蓝色系的染色工艺为主的染色技术都容易出现过程中的质量问题，在生产实践中大多数技术研发人员还没有高度重视这个问题。任何浴比下的碱性环境中，经助剂高温处理后纤维的pH值都会呈碱性，再利用醋酸（酸性处理剂）进行中和后介质表现为快速呈现低于前一阶段的pH值，即呈酸性。但是实际上，所有高密度的筒子纱更容易出现内层残留清洗不干净的现象，也就是一般筒子纱密度大就会出现内层深甚至染不透的现象，以染蓝、红色为例，大部分筒子纱的表现是内层深蓝较重。从染料的得色吸附结果分析看出，碱性条件下蓝色能够快速上染，导致内层得色深，只有少部分染料会出现深红的色花问题，这是化学残留与纤维内部结构层的合理反应结果，与设备以及浴比没有直接的关联。

在染色实践中，前处理与染色的工艺过程中，pH值偏弱酸性是匀染质量的主要条件。pH值为4～6.5是最佳分散上染的点，在染液偏酸性时，上染初期由于钠离子（无水硫酸钠，也称元明粉）的促染阶段是缓慢提升的。在整个酸性阶段染料上染慢，也就是分解媳妇明显低于碱性的条件，而低浴比主泵循环交换次数快的优点在机械功能上体现出特点，所以得色阶段与机械循环交换的快速循环有效形成补偿，循环交换次数多能改变得色率。在阶段交替过程中，同时在压力增大快速上染的环境下内层得色相对停留时间短，从而实现上染均匀，就是化学变化与机械变化、“促染+压力强制上染”的平衡值，在酸性阶段具备缓染条件而着色均匀。酸性物质对于分散性能的改变是很明显的，尤其是在循环动态条件下上染率配合优良分散助剂就能成为改变匀染效果的有利因素。

技术关键：低浴比染色的优化方法

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