染色方法和设备优化：如何更好地染色？

（一）染色方法

染色方法按纺织品的形态不同，主要有：散纤维染色、纱线染色、织物染色三种。散纤维染色多用于混纺织物、交织物和厚密织物所用的纤维；纱线染色主要用于纱线制品和色织物或针织物所用纱线的染色；织物染色应用最广，被染物可以是机织物或针织物，可以是纯纺织物或混纺织物。除上述方法外，还有原液着色、成衣染色等方法。原液着色是在纺丝液中加入颜料，制成有色原液，然后进行纺丝，从而得到有色纤维的加工方法。原液着色产品牢度较好，对环境污染少，用染色方法难以染色的合成纤维，可采用原液着色的方法得到有色纤维，如丙纶着色纤维。所谓成衣染色是指将纺织品制成衣服后再染色。成衣染色最初多用于衣服的复染及改色，由于人民生活水平的提高，目前在这方面的应用已很少，而白坯成衣的染色，因其能适应市场快速变化的特点而发展较快。成衣染色的主要优点是可小批量生产，交货时间短，能适应市场的变化，而且成衣染色的产品具有柔软、蓬松、手感好、不缩水的特点。

根据把染料施加于被染物和使染料固着在纤维中的方式不同，染色方法可分为浸染（或称竭染）和轧染两种。

浸染是将纺织品浸渍在染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维中的染色方法。浸染时，染液及被染物可以两种同时循环，也可以只有一种循环。浸染适用于散纤维、纱线、针织物、真丝织物、丝绒织物、稀薄织物、毛织物、网状织物等不能经受张力或压轧的染物的染色。浸染一般是间歇式生产，生产效率较低。浸染时被染物重量（kg）和染液体积（L）之比叫做浴比。浴比的大小对染料的利用率、能量消耗和废水量等都有影响，一般来说，浴比大对匀染有利，但会降低染料的利用率和增加废水量。浸染时，染料用量一般用对纤维重量的百分数（owf）表示，称为染色浓度。浸染时，染液的温度和染化药剂的浓度应均匀，否则会造成染色不匀。

轧染是将织物在染液中浸渍后，用轧辊轧压，将染液挤入纺织品的组织空隙中，同时将织物上多余的染液挤除，使染液均匀地分布在织物上，再经过汽蒸或焙烘等后处理使染料上染纤维的过程。浸轧液要求均匀，以得到均匀的染色效果。浸轧方式一般有一浸一轧、一浸二轧、二浸二轧、多浸一轧等几种形式，根据织物、设备、染料等情况而定。浸轧时织物的带液率一般宜低些，带液率过高，织物不易烘干，而且还容易造成染料泳移，导致染色不匀。所谓泳移是指浸轧染液后的织物在烘干过程中，织物上的染料会随水分的移动而移动的现象。泳移产生的染色不匀，在以后的加工过程中无法纠正。为减少染料的泳移，烘干时可先用红外线预烘，然后再用热风烘燥或烘筒烘燥。轧染是连续染色加工，生产效率高，但被染物所受张力较大，通常用于机织物的染色，丝束和纱线有时也用轧染染色，但不能经受张力或压轧的织物不宜采用轧染。轧染适合于大批量织物的染色。

（二）染色设备

染色设备是染色的必要手段。它们对于染色时染料的上染速度、匀染性、染料的利用率、染色操作、劳动强度、生产效率、能耗和染色成本等都有很大的影响。染色设备应具有良好的性能，应将被染物染匀、染透，同时尽量不损伤纤维或不影响纺织品的风格。一般再生纤维的湿强力很低，加工时应将张力减小至最低限度；合成纤维是热塑性纤维，加工时也不应使其承受过大的张力，因此都应采用松式加工的染色设备。对于涤纶，一般须在130℃左右的温度染色，应采用密封的染色设备，即高温高压染色设备。

染色设备的类型很多，按被染物的状态不同，可分为散纤维、纱线、织物染色设备三类。

1.散纤维染色机

这种设备所染纺织物的形态为散纤维、纤维条。散纤维染色可得到匀透、坚牢的色泽。由于散纤维容易散乱，所以一般采用被染物添装而染液循环的染色机。羊毛纤维以毛条状态在毛条染色机内染色较为普遍。

散纤维染色机是间歇式加工设备，换色方便，适宜于小批量生产，主要用于混纺织物或交织物所用纤维的染色。散纤维染色大都采用吊筐式染色机，如图4-1所示。

吊筐式散纤维染色机主要由盛放纤维的吊筐1、染槽2、循环泵3及贮液槽4等部分组成。在吊筐的正中有一个中心管5，在吊筐的外围及其中心管上布满小孔。

染色前，将散纤维置于吊筐内，吊筐装入染槽，拧紧槽盖6，染液借循环泵的作用，自贮液槽输至吊筐的中心管流出，通过纤维与吊筐外壁，回到中心管形成染液循环，进行染色。染液也可做反向流动。染毕，将残液输送至贮液槽，放水环流洗涤。最后将整个吊筐吊起，直接放置于离心机内，进行脱水。

2.纱线染色机

纱线根据其形状有绞纱（包括绞丝、绒线）、筒子纱、经轴纱等，纱线染色产品主要供色织用。纱线染色机根据加工产品的不同，可分为绞纱染色机、筒子纱染色机、经轴染纱机和连续染纱机。毛线染色一般多采用旋桨式绞纱染色机，绞丝的染色可采用喷射式绞纱染色机。涤纶及其混纺纱可采用高温高压绞纱染色机。连续染纱机适宜大批量的低支数的纱、线或带的染色。筒子纱、经轴纱采用筒子纱染色机、经轴纱染色机，染色后可直接用于织造，比绞纱染色的工序简单。图4-2为筒子纱染色机。

图4-1　吊筐式散纤维染色机
1—吊筐　2—染槽　3—循环泵　4—贮液槽　5—中心管　6—槽盖

图4-2　筒子纱染色机
1染槽　2—筒子架　3—筒子纱　4—循环泵　5—循环自动换向装置　6—贮液槽　7—加液泵

筒子纱染色机由染槽1、筒子架2、筒子纱3、循环泵4、循环自动换向装置5、贮液槽6和加液泵7组成。

染色前，纱线先卷绕在由不锈钢或塑料制成的筒管上。筒管有各种形状，如柱状、锥状等。染色时，将筒子纱安装到筒子架上，先用水使纱线均匀湿透，除尽纱线内的空气，然后将染液从贮液槽借助加液泵送入染槽，染液自筒子架内部喷出，穿过筒子纱层流入贮液槽。染色一定时间后，通过循环泵由循环自动换向装置使染液做反向流动。染毕，排去残染液，清洗筒子纱。

3.织物染色机

针织物染色时要求所受的张力小，大都以绳状的形式进行染色，也有少量的以平幅形式进行染色。常用的染色设备有绳状染色机（图4-3）、常温溢流染色机（图4-4）、高温高压染色机（图4-5）等绳状染色设备和经轴平幅染色机等。针织成衣或袜子等产品，常采用转鼓式染色机和旋桨式染色机。

图4-3　绳状染色机
1—染槽　2—主动导布辊　3—导辊　4—分布档　5—蒸汽加执管　6—加液槽

图4-4　常温溢流染色机
1—储布槽　2—提升辊筒　3—织物打结报警装置　4—超低压溢流喷嘴　5—过滤器及热交换器　6—循环泵　7—加料桶

图4-5　高温高压染色机
1—工作门　2—送布辊筒　3—超低压溢流喷嘴　4—储布槽　5—循环泵　6—过滤器及热交换器　7—加料桶　8—加料泵　9—自动织物打结报警装置

绳状染色机是织物绳状浸染设备。染色时，织物所受张力较小，多用于毛、丝、黏胶纤维织物的染色。

绳状染色机由染槽1、椭圆形或圆形主动导布辊2、导辊3、分布档4、直接或间接蒸汽加热管5和加液槽6组成。染色前，染料溶液倒入加液槽流至染槽中。染色时，织物经椭圆形主动导布辊的带动送至染槽中，在染槽中向前自由推动，逐渐染色。然后穿过分布档，通过导布辊继续运转，直至染成所需色泽。染毕，织物由导布辊2导出机外。

常温溢流染色机由储布槽1、织物提升辊筒2、循环泵6、热交换器5和加料桶7等组成。染色时，绳状织物在储布槽前部由提升滚筒提起后送进溢流喷嘴4，通过喷嘴的染液带动织物穿过独特的摆布装置，不断做横向摆动折叠在储布槽的后部。织物沿着平滑性的底部，在重力和循环泵吸力的作用下，滑移到储布槽前部。在整个染色过程中，织物重复循环，完成染色。这种设备配置有可调节的溢流喷嘴和无级变速的提升辊筒，织物与染液可以接近同步速度运行，可避免织物起毛和变形磨损。

高温染色机也由储布槽4、送布辊筒2、循环泵5、热交换器6、加料桶7、加料泵8等组成。染色时，绳状织物由无级变速滚筒提升并输送进超低压溢流喷嘴，被超低压染液包裹，经输布管流向染色机储布槽尾部，然后有节奏地向储布槽前部推进，如此重复循环，直至完成整个染色过程。(www.xing528.com)

高温染色机最高染色温度可达到140℃，适用于含涤纶织物的染色；也可以在常温下进行染色，因此，也适用于其他织物的染色。

液流喷射染色机具有生产灵活性强、适宜小批量织物染色、染色织物手感好等特点，是一种普遍应用的染色设备。但由于传统的液流染色机是通过液流带动被染物运行，因此其具有染色浴比大、能耗高、排污多的缺点。

图4-6　气流染色机
1—染液循环泵　2—染缸　3—织物　4—空气循环系统　5—热交换器　6—加料桶

气流染色机是目前比较先进的染色设备，包括高温高压和常温常压两种。气流染色机（图4—6）主要由染液循环泵、染缸、空气循环系统和热交换器等组成。与液流染色机不同，气流染色机在染色时，高压风机产生的气流在通过喷嘴后形成高速气流，这种高速气流带动织物在染色机内运行，并同时使染液以雾状喷向织物，从而使织物均匀染色。

气流染色机的喷嘴是设备的关键部位，决定高速气流的产生及染化料雾化效果的优劣。气流染色机的喷嘴可分为圆形和方形两种类型，圆形喷嘴的优点是织物运行顺畅，运行速度快，不易产生有规律的折痕；方形喷嘴的优点是织物在染色过程中不易产生扭转，适合比较厚重织物的染色。

气流染色机具有许多优点，如染色浴比小（1∶3～1∶4），染化料、蒸汽及水的消耗少，染色废水排放量小；染色效果好，染色织物的匀染性及手感好，在染色过程中不存在传统液流染色机的堵布和织物打结现象；染色适应性强，可用于多种织物的染色，对染色织物的损伤小；可进行高温排液，使高温染色后的降温时间大大缩短，染色周期短，生产效率高。

气流染色机对于比表面积大、上染速率快的织物具有良好的匀染效果。目前气流染色机主要用于超细纤维织物、Lyocell纤维织物、化纤仿真织物（如仿桃皮绒织物和仿麂皮织物）等的染色。

图4-7　卷染机
1—染缸　2—导布辊　3—卷布辊　4—布卷支架　5—蒸汽加热管　6—布卷

机织物染色的形状也有绳状和平幅，相应地有绳状染色机和平幅染色机两类。绳状染色机和常温溢流染色机、高温染色机、气流染色机等绳状染色设备，均适用于机织物的染色，但一般用于稀薄、疏松以及弹性好的织物如毛织物和双绉、乔其纱等丝型产品的染色，容易产生折痕的机织物不宜在绳状染色机上进行染色。平幅染色机有星形架染色机、卷染机（图4-7）、连续轧染机、轧卷染色机等。

卷染机是织物平幅浸染设备，常用于多品种、小批量棉或黏胶纤维织物的染色。

卷染机由染缸1、导布辊2、卷布辊3、布卷支架4、直接或间接蒸汽加热管5组成。染色前，先将需染色的布卷放在布卷支架4上，然后卷绕到一只卷布辊上，如图4-7中6所示。染色时，白布进入染缸浸渍染液后，带染液被卷到另一只卷布辊上，直到织物快要卷完，称为第一道。然后两只卷布辊反向旋转，织物又入染缸进行第二道染色。在布卷卷绕过程中，由于布层间的相互挤压，染料逐渐渗入织物内，并向纤维内部扩散。织物染色道数由染色织物色泽浓、淡决定。染毕，放去染液，进水清洗织物。两只卷布辊中，退卷的一只为被动辊，卷布的一只为主动辊。染槽底部有直接蒸汽或间接蒸汽加热管。

卷染机运行的调头和停车都可以自动控制的染色机，称为自动卷染机。

自动卷染机染色时，两只卷布辊均为主动辊，织物所受张力较小，适宜于湿强力较低的织物，如黏胶纤维织物的染色。除自动卷染机外，还有用于合成纤维织物染色的高温高压卷染机（通过在卷染机上加盖来实现高温高压染色）。

连续轧染机是织物平幅连续染色机，生产效率高，但织物所受张力较大，多用于大批量织物，如棉和涤棉混纺织物的染色加工。连续轧染机由多台单元机联合组成。不同染料染色适用的轧染机，由不同单元机排列组成。棉织物染色常用的轧染机，如还原染料悬浮体轧染机、不溶性偶氮染料轧染机和活性染料轧染机等，它们的单元机组成并不完全相同，按各自的染色工艺要求而定。还原染料悬浮体轧染机的单元机组成如图4-8所示。

图4-8　还原染料悬浮体连续轧染机
1—进布架　2—三辊轧车　3—红外线预烘机　4—单柱烘筒　5—升降还原槽　6—还原蒸箱　7—氧化平洗槽　8—皂煮蒸箱　9—皂洗、热洗、冷水槽　10—三柱烘筒　11—落布架　12—松紧调节架

织物轧染时，常用两辊或三辊轧车，使织物浸轧染液。带染液织物先用红外线预烘，再用烘筒（或热风）烘干，然后织物进入蒸箱还原汽蒸，使染料向纤维内部扩散，最后，织物经氧化、皂煮和水洗。

涤纶织物染色使用的热熔轧染机的单元机组成如图4-9所示。

图4-9　热熔轧染机
1—进布架　2—三辊轧车　3—红外线预烘机　4—单柱烘筒　5—热风道　6—热熔室　7—落布架

织物热熔轧染时，先经浸轧、预烘、烘干，然后进入热熔室（200℃左右）热熔染色，最后皂煮和水洗。