作者：邵阳纺织机械有限责任公司 刘江坚
然而 ， 由合纤长丝所构成不同风格的织物组织结构为纺织品带来丰富多样品种的同时 ， 也给染整加工带来了一些新问题 ， 其中折痕就是目前绳状织物染色中存在的一个棘手问题 。下文对此进行分析讨论 ， 并提出了解决方案 。
1 .1 纤维的热收缩
纤维受热 ， 分子链运动 ， 释放残余内应力 ， 而经纬纱若受到不均匀的外力影响 ， 就会发生不均匀收缩 ， 最终影响织物表面的平整度 。纤维的热收缩一般在第一次遇热遇湿过程中最为强烈 , 而一旦纤维残余内应力释放完后 ， 在后续的湿热条件下就不再发生了 。基于纤维这种特性,罐式喷射染色机的半圆形储布槽结构 , 织物相互之间严重挤压，使得纤维热收缩受到牵制而不均匀 。
1.2 湿热加工的温度分布
由于热传递方式的影响使织物受热不均匀 , 也会导致织物经纬向纱线纤维收缩不一致 。在染色过程中 ， 染液作为热载体向织物进行热传递主要在喷嘴中进行 。这是一种局部加热 ， 依靠热传递进行热平衡以获得所需的工艺温度 。然而热平衡需要一定时间 ， 尤其是织物与染液交换的热传递形式 ，对达到热平衡的时间具有很大影响 。实际应用中 ，在升降温过程中 ， 喷嘴的温度与主缸底部主回液管中主体染液的温度相差 8~10 您 ， 这是设备的结构性能所决定的 。染液在循环过程中 , 经过换热器后温度升高 , 并且随着升温速率的加大 , 温差也加大 。
为了减小这种温差 ， 一般采用控制升温速率的方式 。但由于低升温速率有一定限制 ， 所以 ， 有时采用阶段性保温 ， 以控制温度惯性的影响。
1.3 织物运行受到的张力
由于织物在染色过程中需要通过牵引进行循环运动 ， 必然产生纵向张力 。化纤在受热条件下产生收缩 ， 而经向张力限制其收缩 。绳状染色的织物往往受到的经向张力是不均匀的 ， 因而纤维产生收缩状态也不一致 。
合纤长丝内应力一般是在染整中第一次遇湿热就释放,而此时的外界张力对其影响最大 。只要内应力释放完成后 ， 在后续的湿热过程中 ， 外界的张力对其影响就不大了。
基于这一特性 , 在湿热染整加工中 ， 首先应该进行低张力的应力释放 ， 也就是给其一个松弛回缩的过程 。一般以平幅形式最为合适,而采用绳状形式只要严格控制纵向张力 ， 保证织物能够自由松弛也可达到松弛回缩的效果。
1.4 织物染色中的堆置
间歇式喷射染色机储布槽是用于堆放织物的 。在堆积过程中，织物之间会产生相互挤压，尤其是罐式染色机的圆形储布槽 ， 在其底部的织物受到前后织物的挤压 ， 并且随着织物载量的增大，挤压就更严重。当织物受热后纤维收缩受到限制时，一旦温度变化不均匀就会形成永久性折痕 。在织物松式绳状加工的堆置中 ， 受到储布槽结构的限制 ， 织物之间产生相互挤压,影响纱线纤维残余应力的充分释放 , 从而也会导致织物产生折痕。
经过分析合纤长丝产生折痕的原因 ， 通过改进工艺条件和设备结构可以有效解决合纤长丝类织物折痕的产生。
2.1 改变织物堆积状态
目前大部分合纤长丝类织物主要采用管式大浴比喷射染色机进行染色加工 。氨纶含量超过 18% 的合纤长丝经编类织物需要采用经轴染色机 。但是,管式喷射染色机能耗 （ 水 、 蒸汽和电 ） 相对较大 ， 且生产效率较低 。经轴染色机也存在内外和边中色差 ， 以及产能低等问题 ， 而且加工的织物手感要比绳状加工的差 。因而 ， 对于罐式（ 包括喷射 、 气液或气流 ） 染色机 ， 可将储布槽底部设计成较平缓形式 , 减少织物之间的相互挤压 ， 但在一定程度上会减少织物的容布量 。此外,可采用窄布槽 、 多布环形式 ， 减少单布环载量方式,在改善织物堆积状态的同时 ， 提高织物总体载量。
2.2 湿热松弛回缩
传统的平幅前处理 ， 一般是利用蒸箱的松弛堆置过程来完成织物的松弛回缩 。气液染色机可利用其前置喷嘴 ， 在前处理中增加一道直接蒸汽湿热处理工序 ， 让织物在带液量尽可能低的条件下进行松弛回缩 ， 充分释放其内应力 。此外 ， 需改进罐式绳状间歇式染色机储布槽结构 ， 避免织物之间相互过分挤压 。也可通过导布增设织物松弛段进行回缩 , 但应特别注意提布辐与喷嘴之间的张力控制。
2.3 限制单管载量
对单管织物最大载量进行限制,尤其是罐式喷射染色机 ， 减小储布槽中织物相互挤压造成的影响 。与罐式喷射染色机相比,管式喷射染色机储布槽中织物堆积比较平缓 ， 相互挤压力较小 。如果在大浴比条件下 ， 部分织物还可以悬浮在染液中 ， 织物之间的相互挤压力更小 。但是大浴比会增加能耗和排污 ， 如何解决质量和能耗的矛盾 ， 需借助于设备和工艺的改进。
2.4 织物牵引张力控制
主要反映在设备的结构性能方面 。喷嘴与提布车昆之间速度匹配 ， 除了常温下的同步外，还要考虑到高温下喷嘴压力变化的影响 。与普通喷射染色机不同 ， 气液染色机主要通过气流牵引织物循环 ， 同时还借助了提布银的辅助牵引作用 。但空气在高温下具有不同的物理变化特性 ， 如黏性系数增加 、 含有水蒸气 ， 而这种物理变化也同时改变了织物牵引力大小。
从工艺方面来看 , 绳状织物纵向张力过大 , 纬向展开就困难 ， 织物纱线纤维纵向无法松弛回缩 。尤其是合纤长丝类织物内应力无法释放 ， 容易产生纵向折痕 ， 而含有弹性纤维织物则会影响布面平整度 。为此,必须对织物的张力进行控制 ， 保持张力基本恒定 。其中，风机恒功率控制是一种有效方法。
2.5 温度平衡系统
浸染方式中循环染液在升 、 降温过程中的温差 ， 是目前所有小浴比流体 （ 液体 、 气流 ） 染色机普遍存在的问题 ， 尤其是染液喷嘴与主回液管的温差 。其原因与所采用的间接换热方式有关。
为了改变这种状况 ， 可将主缸底部主回液管的主循环染液分为并联两路 ， 一路输入到染液喷嘴与织物进行交换 ， 另一路通过换热器进行热交换 , 然后直接回到主回液管 。由于向喷嘴输送的染液来自于主回液管 ， 只有输送中微量热损失 ， 温差不超过 ±1°C。与此同时 ， 换热器只对主回液管中染液进行热交换 ， 并且因大部分自由染液储存在主回液管中 ， 即使加快升温速率 ， 对喷嘴和主回液管的温差影响也不大 。
2.6 工艺条件设计
当设备具备以上条件后,就要对工艺条件进行设计和调整 。除了常规的升降温速率 、 保温时间和织物循环周期外 , 主要通过喷嘴形式 、 温度平衡控制 ， 为织物提供湿热条件下能够充分松弛回缩的过程 。其中最重要的是从前处理开始进行控制 ， 染色过程中主要是控制温度变化对各点温差和张力的影响。
2.6.1 前处理
控制处理液与织物的交换量 ， 减小处理液对织物的作用力 。无论是织物的带液量 ， 还是液体对织物产生的作用力. 都应尽可能小 。目前具备与织物进行低给液量前处理条件的只有气液染色机 ， 其前置式喷雾喷嘴能够以较少的处理液与织物进行交换 ， 降低对织物的作用力 。在此湿热松弛条件下 ，织物纤维得到充分的自由回缩,释放内应力。
2.6.2 工艺温度变化
对于气液 （ 或气流 ） 染色机 ， 应控制工艺温度变化过程 （ 如常温和高温的变化 ） 对织物的影响 。其中上述设备的温度平衡以及织物恒张力的控制 ， 是前处理和染色机过程中的关键工艺环节 。目前一些技术先进的染色机已将这些功能实现了动态控制 。
就目前小浴比绳状染色机而言,合纤长丝织物采用气液染色机和喷涌式染色机可获得较好的应用效果 。该两款机型在较低浴比条件下 ， 织物低张力运行 ， 产生松弛回缩。
3.1 气液染色机
气液染色机是集气流和喷射为一体的机型 , 无论是设备结构性能 , 还是所适应的工艺条件 , 都能够较好地满足合纤长丝织物染色品质的要求 ， 尤其是织物平整度和折痕情况均优于传统的喷射染色机。
3.1.1 前置式液体雾化液交换
气液染色机独特的前置式液体雾化喷嘴 ， 可以产生颗粒细化的液体与织物进行交换 。由于该溶液 （ 染料或助剂 ） 并不用于牵引织物循环 ， 因而织物的带液量较低 。织物少量的带液量不仅质量轻 ， 而且不容易受水张力影响粘在一起 ， 有利于气流自由射流对织物的纬向扩展 ， 消除暂时性折痕。
3.1.2 气流与提布棍的匹配
气液染色机气流和提布辐是牵引织物循环的主要动力源,两者除了速度的匹配 （ 或同步 ） 是决定织物所受张力 （ 提布辗与气流喷嘴之间 ） 大小的关键外 ， 更重要的是织物在提布银表面的相对滑动 ，对织物的表面擦伤也产生了很大影响 。气液染色机采用了大直径提布辐和大包角结构 ， 且不使用橡胶条 ， 织物能够在较高的线速度条件下 ， 不产生相对滑动 （ 俗称打滑 ），这样就可以避免织物表面出现擦伤现象。
3.1.3 气流对织物的扩展作用
带液量低的织物出导布管后 ， 受到气流的自由射流作用 ， 产生纬向扩展 ， 可消除部分暂时性折痕 。对于罐式主缸形式的储布槽 ， 虽然织物相互挤压状态比较严重 , 但如果能够使织物在每一个循环过程中有扩展机会 ， 暂时性的织物折痕还是能够得到改善或消除 。气液染色机就是利用这种设备条件，较好地避免折痕的产生 。这也是一般小浴比罐式喷射染色机所不及的。
3.1.4 织物单次循环的匀染度
合纤长丝趋于超细化 , 其单位表面积较大 ， 染色过程中染料的上染率快 ， 匀染性差 。这是合纤长丝织物在传统喷射染色机中加工时遇到的最大问题 。气液染色机的前置式组合染液喷嘴 ， 首先 ， 能够给予被染织物充分交换的机会；其次 ， 交换后的织物还要经过提布辐的挤压和气流喷嘴的渗透压作用 , 使得织物在一个单次循环过程中 ， 相当于经历了三次染液与织物的相互作用 ， 因而织物可以获得较好的单次循环匀染度 。这样不仅整体的匀染性比一般喷射染色机好 , 而且匀染工艺时间短。
3.2 喷涌式染色机
喷涌 — — 即流体(水)喷射涌流之意 。借鉴这一物理现象 ， 牵引织物循环,完成染料对被染织物的上染过程 ， 是该机设计的基本原理 。在一个循环过程中 ， 储布槽内被染织物经内置提布辐垂直提升 、 垂直落入喷嘴 I ， 利用喷嘴产生染液的喷射力形成染液动能 ， 然后经过 “ U ” 形导布管 、 喷嘴 II 涌出后落入储布槽 。如此周而复始地按照设定的循环周期和次数,完成被染织物的上染过程 。由于在单次循环中 ， 可选择两次染液与织物的强烈交换过程 ， 因而提高了织物单次循环的匀染度 。
3.2.1 双喷嘴
采用双喷嘴和 “ U ” 型导布管结构形式 ， 可根据纤维的品种 、 织物的组织结构以及染色的工艺要求 ， 选择四种织物与染液的交换方式和不同的作用效果 。当采用喷嘴 I 时 ， 织物经过 “ U ” 型导布管爬升段时 ， 主要受到自重 、 染液向上涌出和浮力作用 ， 织物可以获得充分的回缩 ， 释放内应力以及弹力恢复 ， 同时还会减少对织物幅宽的影响 。当采用喷嘴 Ⅱ 时 ， 织物可获得一定经向张力 ， 并在导布管出口处产生松式抛射效果 ， 对改变织物的绳状形态 、 减小织物的折痕具有一定作用 。如果以喷嘴 I或喷嘴 Ⅱ为主喷射 ， 另一套为辅助喷射时，织物既可获得较好的松弛回缩效果 , 又可获得充分的匀染性。
3.2.2 “ U ” 型导布管
“ u ” 型导布管前后分别连接喷嘴 I 和喷嘴 Ⅱ，织物完全浸没在全充满的染液中 ， 受到全充满 、 松弛 、 缓和及较长时间的作用 。绳状织物在一定程度上可获得展开 ， 使被包裹在绳状织物中的染液与主体染液得到混合 ， 以提高匀染性 ， 并消除绳状折皱印 。“ U ” 型导布管 、 双喷嘴以及提布银的相对位置关系 ， 为弹力类织物的松弛回缩 、 减少折痕及尺寸的稳定性提供了有利条件。
3.2.3 内置大包角提布棍
采用了内置式大直径提布辐 ， 降低了织物提升高度 ， 可减小织物提升过程中因吸水自重所产生的张力 。织物在提布辐的包角为 180 。(织物被垂宜提升 ， 垂直落入喷嘴 I）, 增加了提布辐对织物的握持力(注: 不是摩擦力 ), 减少织物与辐面之间的相对滑动。
1. 分析和掌握合纤长丝类织物的受热变化规律后 ， 给予纤维受热后的内应力充分松弛回缩的设备和工艺条件 ， 可以有效防止或避免织物产生折痕 。
2. 充分发挥小浴比绳状间歇式染色机节能和染色性能的同时 , 通过改进设备结构 ， 改善织物受热应力变化状态 , 以提高织物表面品质 。
3. 气液染色机和喷涌式染色机低张力牵引织物运行的机械结构形式 ， 使合纤长丝能够获得充分的松弛回缩 ， 较好地解决了合纤长丝类织物产生折痕和表面平整度问题 ， 并且实现小浴比 、 低能耗 、 高效率的染色工艺 。对于目前绝大部分仍然保留使用染色机进行前处理工艺的印染企业 ， 采用气液染色机或喷涌式染色机加工合纤长丝类织物无疑是一个行之有效的手段。
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