染色生產(chǎn)中對筒子染色疑問最大的,也是最常見的質(zhì)量問題,就是內(nèi)—中—外色差。這里姑且不論由于纖維品質(zhì)的原因,而造成內(nèi)—中—外色差,就工藝和設(shè)備而言造成內(nèi)—中—外色差最主要的原因是染液流量不足?？蓮南铝?4個方向進行分析。

14種內(nèi)中外色差原因分析

1.主泵流量不足

筒子內(nèi)—中—外色差的實質(zhì)是內(nèi)—中—外層紗線上染的染料量不一。這里可以先設(shè)想一個特例:如果筒子染色時沒有開主泵,即相當(dāng)于將筒子浸在靜止的染浴中,則會出現(xiàn)筒子內(nèi)層、外層與染料接觸處有色,越向中部色越淺,中心部位可能還是本色。這與20世紀(jì)70年代的軸流泵染機經(jīng)常發(fā)生皮帶打滑泵轉(zhuǎn)速不足,或泵停后也未察覺而造成“白芯”現(xiàn)象相似。很顯然,此時染液與筒子中層的紗線未接觸,雖然由于毛細(xì)作用,內(nèi)層紗已濕了,但由于沿程紗線的吸附作用,染料已被先接觸的紗線吸盡了,所以中層紗無染料可上染。

由上可知,沒有主泵的強制循環(huán),造成筒子內(nèi)—中—外色差是必然的。

從筒子染色理論模型分析可知,筒子染色有個明顯的特征,即染液在筒子紗線中的循環(huán)運動過程中,染料濃度會沿程下降(dc/dx,沿程濃度差),只有當(dāng)染液循環(huán)速度大到足以補充染料被吸附變稀,使內(nèi)—中—外各處紗線接觸到的染液濃度一致,才不會出現(xiàn)沿程色差。

也就是說,要防止內(nèi)—中—外色差,主泵必須提供足夠的染液流動速度———流量。由此并綜合了其他因素,比流量、循環(huán)頻率等等。理論和實踐證明:只要流量足夠,即使只打正循環(huán),也可以勻染,使內(nèi)—中—外達到無色差的滿意效果(實際情況中由于染液在內(nèi)—中—外圈的流線密度不同,還會出現(xiàn)內(nèi)—中—外色差。

2.有效流量不足

主泵流量不等于實際上真正穿透筒子紗層的流量(有效流量),兩者之比為有效流量率(有效流量率=有效流量/主泵實際流量)。造成兩種流量不等的原因是部分流量泄漏了,如筒管之間的密封不良。如前所述,不同筒管的有效流量率,從60%～90%不等,以間隔片密封的不銹鋼錐形筒管主泵有將近一半的流量是無效流量。另外由于某些原因造成的“露眼”或“破肚”,導(dǎo)致染液“短路”,也會顯著降低有效流量率。

3.主泵揚程不足

主泵的揚程是用來克服染液循環(huán)時的各種阻力(沿程阻力、局部阻力、紗線過濾阻力等)的,如果遇到系統(tǒng)阻力較大,而主泵揚程不足就會產(chǎn)生問題,從泵的H—Q特性曲線可知,染液雖不至于不循環(huán),但是隨著H的增大,工作點轉(zhuǎn)移,流量會變小,即會造成內(nèi)—中—外色差。

補充：泵的揚程流量，正反循環(huán)時間。筒子紗染色時染液要靠泵的揚程滲透到筒子紗內(nèi)層，通過內(nèi)外往復(fù)循環(huán)達到染色平衡。筒子紗染色時要求泵有足移的揚程流量，并可通過染液旁通閥來調(diào)節(jié)。如揚程流量過大，會使紗中部分短纖維脫出紗捻而浮出，起毛乃至斷裂；如揚程過小，造成染液滲透不良，產(chǎn)生筒子紗中層比外層淺的現(xiàn)象。一般全棉紗的流量在35～50L／（min·kg）之間，T／C紗在30～40L／（min·kg）之間。筒子紗在染色過程中正反循環(huán)時間比應(yīng)根據(jù)泵的揚程流量、紗線類別而定。一般筒子紗染色時，采用反循環(huán)（外一內(nèi)）的時間大于正循環(huán)（內(nèi)一外）的時間。筒子紗顏色內(nèi)層淺、外層深，增加染液的正循環(huán)；筒子紗顏色內(nèi)層深，外層淺，增加染液的反循環(huán)時間。筒子紗染色液流正反循環(huán)的調(diào)整，對色澤勻染有較大效果。因為正循環(huán)時染液從筒子中心向外噴射，壓力大，這時筒子受正壓，筒子內(nèi)中心小，液流集中向筒子外層擴張，染液通過紗層產(chǎn)生阻力。這種阻力能使染液在紗層中間流通不暢、不勻，流速逐漸減慢，染液容易在筒子內(nèi)分布不勻。因此正循環(huán)時間過長，更易產(chǎn)生內(nèi)外色差。而反循環(huán)是染液從筒子四周流向中心，筒子受負(fù)壓，雖然染液通過紗層仍有一定阻力，但筒子直徑逐漸變小，對筒子中的流量、流速影響不大，染液在筒子中分布較均勻，紗層與染液接觸濃度和時間上比較接近。因此多打反循環(huán)對改善色差較有利，同時反循環(huán)時由外向里吸，筒子不易變形。但是具體正反循環(huán)時問比如何確定，應(yīng)根據(jù)各廠設(shè)備實際情況而定。

4.卷繞密度過大、筒子紗層過厚

眾所周知,筒子染色需準(zhǔn)備松式筒子,不僅密度勻,而且比常規(guī)筒子松———密度小。不論染色筒子卷繞密度如何,在筒染時,都會產(chǎn)生“過濾阻力”。密度大,阻力大,反之阻力小。過濾阻力是筒染系統(tǒng)阻力的一部分,會使系統(tǒng)阻力曲線形狀發(fā)生變化,導(dǎo)致主泵工作點轉(zhuǎn)移,即阻力大、流量小。因而筒子卷繞密度的大小,還應(yīng)與染機相匹配。當(dāng)泵的能力不是太充裕時,卷繞密度應(yīng)小一些。

筒管上卷繞的紗層太厚(紗太多),過濾阻力也會增大,一般認(rèn)為紗層厚度不超過50mm為宜。

5.正、反循環(huán)安排

染色筒子從內(nèi)層到外層,半徑逐漸增大,各層容紗量也隨之增大,但是主泵的有效流量,在各層上并沒有增大。也就是說,不同半徑處的紗層面上通過的染液流量是同樣的。當(dāng)染液作由內(nèi)向外的正循環(huán)時,沿程紗的面積逐漸增加,單位面積上通過的染液隨半徑的增加而。減少(即流線密度下降)。盡管流體的速度已大到足以彌補沿程濃度降低,然而由于(染)料少紗多,同樣會發(fā)生內(nèi)深外淺的問題。

當(dāng)染液作反循環(huán)時(從外向內(nèi)),流向沿程染液流線密度越來越大,情況變成(染)料多紗少,沿程染料濃度減少,就有利于減少內(nèi)—中—外色差。

因而,對主泵能力不足的染色機應(yīng)考慮一定的反循環(huán)時間。以致出現(xiàn)有人設(shè)計反循環(huán)時間比正循環(huán)還長的情況。

但筆者并不贊成頻繁換向,特別是對一些換向緩慢的染色機。因為換向會減少染液循環(huán)時間,而且有的還會造成紗線毛羽增加、氈結(jié)等問題。

6.進料時染液主循環(huán)的方向

一般染色機進料時由注料泵把配好的料打到主泵進口,再由主泵混同主釜中其他染液通過出口進入紗線強制循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)方向有正反之分。

正循環(huán)時,泵出口染液直接通向各筒子內(nèi)層,此時該部分染浴物料濃度比全浴濃度大,而紗線量又最少。反循環(huán)時,泵出口染浴首先進入染缸缸體與全浴混合后,從筒子的外表面被壓入(或吸入)到筒子的內(nèi)側(cè)。反循環(huán)時,一方面由于染液被稀釋,濃差沒有正循環(huán)開始時大,而另一方面紗線量又是從大變小,因而造成的沿程濃差要小得多,這對筒子內(nèi)層沉積物的減少也是有益的。本書作者建議注料時,主循環(huán)應(yīng)取反循環(huán),有利于減少內(nèi)—中—外色差。

7.筒子密度變化

紗線染色過程中不同纖維其溶脹程度不一致。如在水中,棉纖維的直徑增大20%,羊毛直徑增大15%,粘膠纖維直徑增大35%以上,Tencel直徑增大更多。由于絡(luò)松筒時是干紗,在水中直徑增大造成紗變粗,而長度增加很小(1%～2%),使卷繞密度變大。在堿溶液中溶脹更是嚴(yán)重。

合成纖維在熱水中其長度會收縮,也會使筒子密度變大。一些彈性紗(如氨綸包芯紗、包纏紗)在濕熱狀態(tài)下也會劇烈收縮。所有這些都會破壞原來卷繞均勻的筒子,一方面密度變大,另一方面變得不均勻。

如上所述,筒子密度變大就會使過濾阻力增大,導(dǎo)致染液流量變小,而加劇內(nèi)—中—外色差。

8.筒管直徑及其穿透率影響

所有資料及大量實踐都說明筒管直徑大有利于勻染,穿透率高有利于勻染,這是因為:

(1)筒管直徑大,卷繞紗層薄:同樣的卷繞量,筒管直徑大,其紗層就薄,這是很明顯的事實。紗層薄,染液穿透循環(huán)的過濾阻力就小,流量就大,所以內(nèi)—中—外色差小。

另外,紗層越薄,內(nèi)外層紗的卷繞直徑相差就越小,流線密度差異越小,內(nèi)外色差也就越小。紗層越薄,染液穿透的時間就越短,沿程染料度差就越小,內(nèi)—中—外色差就越小。

(2)筒管穿透率大、阻力小:筒管滿布孔眼,染液只有穿過這些孔眼才能再分布到紗線內(nèi)層。對染液而言,這些孔眼形成局部阻力,屬于系統(tǒng)阻力的一部分。穿透率大,阻力小,反之阻力大,流量減小,會導(dǎo)致內(nèi)—中—外色差。

9.染化料性質(zhì)及染色工藝的影響

無論是染化料本身的性質(zhì)還是染色工藝參數(shù)的設(shè)定,都會影響上染速率(尤其是初染率)和移染率,當(dāng)上染速率太快,移染率又低時會造成不勻染,即內(nèi)—中—外色差。。

10.染后柔軟劑使用不當(dāng)?shù)挠绊?/span>

一般染色后紗線會發(fā)澀、發(fā)毛,致使后道工序進行困難,深色尤為嚴(yán)重。為此不少廠家增加了“上油”工序,一般是用平滑性表面活性劑處理,有的用有機硅處理。但是有機硅由于折光度低會產(chǎn)生“增深”效應(yīng),如果“上油”不勻,即增深不勻,也會造成內(nèi)—中—外色差。

11.水質(zhì)影響

筒子紗染色對水質(zhì)要求較高，一般要求為：含游離氯<0.05mg／L；硬度< 25mg／kg；混濁度<3°；含鐵<0.1mg／kg。水質(zhì)含氯偏高，對氯敏感的活性染料就會發(fā)生色變，造成筒子紗外層與內(nèi)層色差。水質(zhì)渾濁表示水中含有一些懸浮物和其他微粒，在染色時，筒子紗如同一個“過濾器”，其雜質(zhì)等在紗層中吸附，使之不能正常流通，能導(dǎo)致內(nèi)、外層色差。水中含F(xiàn)e2+、Fe3+量過多，會使漂白、淺色產(chǎn)品內(nèi)層紗及筒紗之間兩端接觸緊密處產(chǎn)生鐵繡黃圈，且在氧漂過程中起催化作用，造成筒子紗脆損。水質(zhì)硬度過高，對絕大多數(shù)染料能產(chǎn)生凝聚而造成染色疵病。

筒子染色時,筒子上的紗線如同濾材。染色全過程中,前處理、染色、皂洗、清洗液數(shù)千次的穿透過濾。當(dāng)水質(zhì)不良、含雜過高,管道設(shè)備中鐵銹污垢存在,或在前處理中,纖維素共生物在前處理液中,因分散不勻,有些雜質(zhì)沉積在紗線上,造成內(nèi)層發(fā)黃(也有黃褐色)。用草酸加醋酸處理可去除鐵銹(Fe2+、Fe3+)。因而筒染應(yīng)使用軟水,設(shè)備管道一定要沖洗干凈。

12.筒子卷繞密度不勻

筒子卷繞時,徑向密度分布不均勻,內(nèi)層太松,以致染液軸向流量增加,造成內(nèi)深外淺。

13.筒子紗預(yù)縮

如果是滌／棉紗，在絡(luò)筒前必須經(jīng)130℃汽蒸處理30min，將紗退捻到具有一定的回縮，而預(yù)縮工序往往被許多染廠所忽視：如滌／棉紗在煮練及高溫染色時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重收縮（5％～10％收縮率），而筒紗內(nèi)層比外層收縮更快、更緊密，不易使染液均勻滲透。而純棉筒子紗則不存在收縮。

14.制訂合理染色工藝。

如活性染料應(yīng)掌握好食鹽、元明粉的分次加入，控制升溫。分散染料應(yīng)控制染液pH值，90～130℃必須嚴(yán)格控溫。還原染料染色后，立即升溫、進水、去泡沫，避免筒子表面色點產(chǎn)生，要嚴(yán)格執(zhí)行操作要求。