染色过程中的引力及其对染色质量的影响

染色是指染料从染液中自动转移到纤维上，并在纤维上形成均匀、坚牢、鲜艳色泽的过程。衡量染色产品质量好坏的三个指标为：匀染性、色牢度和鲜艳度。

(一)染料在溶液中的存在形式

染料在溶液中存在的基本形式有电离、溶解、分散、聚集四种。染料分子中一般含有羟基、氨基、硝基等极性基团，当染料放入水中后，将受到极性水分子的作用，使染料的亲水部分与水分子形成氢键结合，从而使染料溶解。有的染料还含有磺酸基、羧基、硫酸酯基等可电离的基团。若染料电离后的色素离子带负电荷的，称为阴离子染料，如直接染料、活性染料等；若染料在水中电离后的色素离子带正电荷的，称为阳离子染料，如阳离子染料；染料在水中不电离的称为非离子染料，如分散染料，在水溶液中呈现分散状态。在染料溶解和电离的同时，染料分子或离子之间由于氢键和范德华力的作用，会发生不同程度的聚集。

(二)纤维在溶液中的状态

一般情况下，纤维在中性和碱性溶液中都带有负电荷，并发生不同程度的吸湿和膨胀现象。对于蛋白质纤维和锦纶来说，纤维所带电荷与溶液的p H有一定关系，在等电点以下带有正电荷，等电点以上带有负电荷，等电点时呈电中性。等电点是指纤维上正负电荷相等时溶液的p H。

(三)染色过程

按照现代染色理论的观点，染料之所以能够上染纤维，并在纤维上具有一定的染色牢度，主要是因为染料分子和纤维分子之间存在着各种引力的缘故，这种引力包括范德华力、氢键、静电引力以及共价键等。染料和纤维不同，其染色原理和染色工艺差别也比较大。但就染色过程而言，都可以分为三个基本阶段。

1.染料的吸附 染料在染液中靠近纤维到一定距离后，染料分子被纤维表面迅速吸附，并与纤维分子间产生氢键、范德华力或库仑引力结合。染料的吸附是一个可逆过程，吸附和解吸反复进行，这有利于染色的均匀。染色初期，吸附快，解吸慢；随着染色进行吸附逐渐变慢，解吸变快；直到达到平衡。染料的吸附的主要原因是染料对纤维的直接性，所谓直接性是指染料舍染液而自动上染纤维的性质。其大小一般用平衡上染百分率来表示。上染百分率(At)是指上染到纤维上的染料量占投入染液中的染料总量的百分率，它而平衡上染百分率是指染色达到平衡时，纤维上的染料量占投入染浴中染料总量的百分数，它表示染料利用率的高低。

2.染料的扩散 染料由染液浓度高的向低的地方运动及染料由纤维表面向纤维内部运动的过程，称为扩散。染料的扩散性能决定了染色速率和染色的匀染性。扩散性能比较好的染料，容易染得均匀。染料从纤维上重新转移到染液中，然后再上染到织物上，这个过程称为移染。

3.染料的固着 染料的固着是指扩散后均匀分布在纤维上的染料通过染料—纤维间的作用力而固着在纤维上的过程。染料和纤维的类型不同，结合的方式也各不相同。包括氢键、范德华力、离子键、共价键和配位键等。染料纤维间固着力的类型和大小对染色的色牢度起着决定性的作用。

(四)盐效应(www.xing528.com)

在染料染色过程中，有时需要加入中性电解质，来提高或降低染料的上染速率和上染百分率，这称为染色的“盐效应”。凡是能提高染料的上染速率和上染百分率的效应，称为“促染”；反之，称为“缓染”。盐发生促染的机理是，染料在溶液中离解成色素阴离子而上染负电荷的纤维时，染料和纤维之间存在电荷斥力，在染液中加入盐后，盐电离产生的钠离子由于体积小，首先吸附到负电荷的纤维表面，降低了纤维表面的负电荷，即可降低染料和纤维之间的电荷斥力，提高了上染速率和上染百分率。盐的缓染作用发生在正电荷的染料上染负电荷的纤维或者负电荷的染料上染正电荷的纤维上，由于两者存在的是相互吸引力，加入盐后降低了染料和纤维之间的吸引力，起缓染作用。

(五)染色方法

根据染料施加于被染物及其固着在纤维中的方式不同，染色方法可分为浸染和轧染两种，若细分可分为浸染、卷染、轧染和冷轧堆四种。

1.浸染 浸染是将被染物浸渍于染液中处理一定时间，借助于染料对纤维的直接性而将染料上染并固着纤维的一种加工方法。浸染设备简单，操作容易，适用于小批量、多品种的间歇式生产方式，劳动生产率较低。浸染时染液和染物的相对运动至关重要，否则，易造成染色不匀。该方法广泛用于散纤维、纱线、针织物、稀薄娇柔型织物等的染色。

2.卷染 卷染是浸染的一种形式，其卷染浴比(是指织物重量与染液体积之比)很小，具有布面平整的优点。

3.轧染 轧染是将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即用轧辊轧压，将染液挤入纺织物的组织空隙中，并除去多余的染液，使染料均匀地分布在织物上。染料的上染主要是在以后汽蒸或焙烘等处理过程中完成的。轧染时织物的得色深度与轧液率有很大关系，轧液率是指浸轧前后织物的重量差值与浸轧前织物重量的比值。轧液率一般在30%～100%，合纤30%左右，棉65%～70%，黏胶90%左右。在轧染中若浸轧不匀，如轧辊两端与中间压力不等，会产生左、中、右色差；轧槽始染液配制不当，固色液使用不当，机械使用状态不佳，均会造成染色不匀；浸轧染液后的烘燥不当会引起染料泳移，更易造成染色不匀。所谓泳移是指织物浸轧染液后在织物的烘干过程中，染料随水分向纤维表面迁移的现象。为了降低或抑止烘干时染料的泳移，可采用降低轧染时的轧液率、采用无接触烘燥设备和加适量的抗泳移剂等方法。

4.冷轧堆染色 冷轧堆染色是指织物在浸轧含有染料和碱剂的染液后，立即打卷，并用塑料薄膜包好，在不停地缓慢转动下堆放一定时间，使染料完成扩散和固着，最后在卷染机或平洗机上后处理。此染色法具有设备简单、能耗低、匀染性好等特点，由于染色是在室温下进行，染料水解少，又因堆置时间较长，故染料固色率高。

(六)染色设备

染色设备与染色工艺的适应性是评价染色设备好坏的重要指标。它不仅关系到染色质量、生产效率及劳动强度，而且对能耗、染色成本有着很大的影响。染色设备种类很多，按设备运转的性质可分为间歇式染色机和连续式染色机；按染色方法划分可分为浸染机、卷染机和轧染机；按被染物状态划分可分为散纤维染色机、纱线染色机和织物染色机；按织物在染色时的状态可分为绳状染色机和平幅染色机，如图4-2-1所示。

图4-2-1 染色设备