纯棉筒子纱染色一般选用活性染料染色，影响筒子纱染色大小样的差异的因素有很多，如染料的性能直接到大小样的差异，络筒工序与染色质量关系密切，络筒质量的好坏也会影响到染色质量的好坏，容易出现内外层色差，不锈钢筒蕊质量的好坏也会影响的染色效果。由于这些因素的影响，筒子纱染色大小样存在着的差异有颜色的深浅度不一致；色光的不一致；大样易出现花纱现象，甚至内外层色差。
筒子纱染色大小样差异的种类
A.色光一致，深浅不一致
大样与小样相比或深或浅，就是指大样和小样的色光是一样的，但大样有时会比小样深好多，但更多的是大样会比小样浅。如果大小样染色浴比不一样，小样的浴比大，大样浴比小。那么大样就会比小样颜色深，反之大样就变浅；煮纱时间也会影响大小样深浅差异，时间短了，纱没煮透，大样生产颜色会浅，反之，时间过长了，纱线煮过了，大样就深了。一般煮纱30分钟；大小样染色时间，温度不一样也是会影响颜色深浅度。
B.色光的不一致
大样与小样在深浅程度上没有太大的差异，但色光有很大的偏差。这与拼色染料的选择有很大的关系，如小样所选染料不合理，配伍性不好，也许在小样仿色时没太大的影响，但到大样生产时就会有明显的反映；大样人员工艺操作规范会造成色光上的差异；纱支.批次不同也会出现大小色光差异悬殊。
筒子纱染色是将纱线卷绕在一个有孔的筒子上，然后将许多的筒子装入染色缸。筒子纱染色机基本操作流程：松筒——装笼——染色——烘干——倒筒。纯棉筒子纱染色一般选用活性染料染色，影响筒子纱染色大小样的差异的因素有很多，如染料的性能直接到大小样的差异，络筒工序与染色质量关系密切，络筒质量的好坏也会影响到染色质量的好坏，容易出现内外层色差，不锈钢筒蕊质量的好坏也会影响的染色效果。由于这些因素的影响，筒子纱染色大小样存在着的差异有颜色的深浅度不一致；色光的不一致；大样易出现花纱现象，甚至内外层色差。
1、色光一致，深浅不一致
大样与小样相比或深或浅，就是指大样和小样的色光是一样的，但大样有时会比小样深好多，但更多的是大样会比小样浅。如果大小样染色浴比不一样，小样的浴比大，大样浴比小。那么大样就会比小样颜色深，反之大样就变浅；煮纱时间也会影响大小样深浅差异，时间短了，纱没煮透，大样生产颜色会浅，反之，时间过长了，纱线煮过了，大样就深了。一般煮纱30分钟；大小样染色时间，温度不一样也是会影响颜色深浅度。
2、色光的不一致
大样与小样在深浅程度上没有太大的差异，但色光有很大的偏差。这与拼色染料的选择有很大的关系，如小样所选染料不合理，配伍性不好，也许在小样仿色时没太大的影响，但到大样生产时就会有明显的反映；大样人员工艺操作规范会造成色光上的差异；纱支.批次不同也会出现大小色光差异悬殊。
3、大样易出现花纱现象
小样染色没有明显的色花，而大样染出来后却出现花纱现象。有内外层色差；筒子两端与中间的色差。散纤维的装笼既要均匀，还要紧密。紧密度与均匀度不一，会使这缸大样出现花纱，筒子与筒子间出现色光差异；倒筒卷绕密度有的松有的紧，就会出现内外层色差。这需要规范大样生产人员的操作。
1、缸上操作人员的技术熟练程度
缸上的操作人员技术水平不够就会加大小样色差的可能性。对温度的控制，不能过高也不可以太低；对时间的掌握；时间长短合理，和小样工艺尽量一致；煮纱质量的影响，煮纱一定要透匀，毛效要达到8—10cm/30min，否则会造成筒子纱染色色花及内外层差，影响一次符样率，煮纱后要酸洗中和至中性，再用除氧酶去除残留的双氧水，因双氧水去除不净，将会引起色浅、色花；化料的影响，化料要均匀，若化料不匀或未化开，染料粒子吸附在筒子纱表面，不仅影响染料的上染和色牢度，而且直接影响大样的符样率。化料温度不能过高，时间不能过长，否则部分染料会发生水解，造成色浅，色光不符，影响一次符样率；染色后处理.染色后处理需根据染料用量及染料品种加以调整。
2、小样人员打样时的精确性及处方的可行性
打小样的人员要是吸料不精确就直接影响到大样的色光稳定性。处方如不合理更是会影响到大样染色效果。只有小样精确度高，才可能有高的符样性。
A.小样仿色时纱线称量要准确
如果纱线称量或高或低，即使色光调得再准，大生产时也会产生色泽深浅。纱线计量要准确，首先应控制好小样纱线回潮率，回潮率高低直接影响到纱线的重量；其次，小样用纱称量必须精确到0．001g，不能以传统的圈数而定，要根据实际情况来。
B.染料计量要准确
必须做好每批染料来样的比样工作，获取每批染料的详细资料；称料应准确；仿色染料要保持新鲜，选用与大生产相同批次的染料进行仿色，以消除不同批次染料之间力分和色光差异。
3.小样与大样工艺操作的一致性
染浴浴比，染色用水的水质，前处理，染色温度，PH值等的一致性。筒子纱染色对于前处理及各方面的要求都是和严格的。大小样的工艺操作不一致会严重影响到大小样之间的差异。
A.小样仿色工艺与大生产要统一。
尽量用相同的工艺流程和相同的工艺条件。
B.小样仿色浴比尽量与染缸实际生产相同。
筒子纱大生产大多采用小浴比，最低达1：5—6，但化验室小样仿色由于设备限制，常温振荡式仿色机最小浴比为1：15。那么就要根据实际条件来考虑，仿色时需选用合适设备的。
4、装笼操作的均匀性和倒筒密度
装笼不均匀，纱线倒筒密度不一都会导致大样出现色花，甚至会导致内外层色差。那样就要回修，既麻烦又要耗费很大的成本。
A.减少筒子纱染色大小样的差异的有效措施
要减少筒子纱大小样的差异就要从它们的影响因素上分析，来减少大小样之间的差异。加强大小样操作人员的技术熟练水平：加强培训大样人员对染缸每道工序操作的熟练度，和各项注意事项的操作。小样仿色工艺与大生产要统一，小样仿色浴比尽量与染缸实际生产相同。小样仿色时纱线称量要准确，染料计量要准确。小样与大样工艺操作的一致性。在染浴浴比，染色用水的水质，前处理，染色温度，染色时间，PH值等染色条件都要一致。加强装笼操作的均匀性和倒筒密度一致性。
B.加强大小样操作人员的技术熟练水平
大样人员如果技术不过那么他就直接影响到大样的染色效果。加大了大样色差性。同理，小样人员的技术水平也很重要，小样人员吸料的精确与否，处方是否合理都会影响大样与小样的不一致。要不断加强大小样人员的技术水平，小样人员在拼色时，染料选用不当亦能造成不匀染及内、外层色差。因为选用两种以上染料拼色时，由于染料的扩散性和亲和力性质不同，使在染色过程中造成上染速率不匀。所以要选料合理。
5、纱线前处理工艺
筒子染色前对纱线前处理要求十分严格，要煮练匀透，有较好的毛细管效应，染色前应予检查合格方可染色。
另外，由于筒子纱经煮练后，由于纱线收缩使筒子密度增大，一般普通纱线可收缩6～8％，高支纱线收缩可能达8～10％(请预先试验)左右，由于纱线收缩染色时阻碍染液循环，亦能造成筒子内、外层色差。
因此，原纱卷绕时应考虑纱线的缩率。筒子纱煮练后纱线中的棉蜡虽被去除，但纤维中充满了水份，这部分水在染色前不经充分脱水就投入染锅，势必造成染液循环中与这部分水达到平衡的时间长，易使筒子纱外层与内层因染液平衡不同而影响匀染，增大了内、外层色差。
筒子纱线染色对水质要求较高，一般应使用软水(30ppm以下)，若使用硬水能导致大量絮状沉淀物粘在筒子纱层表面。染料应选择含杂少的染料为好，必要时可经研磨。活性染料应随化随用，防止染料水解变质。
尽量选用同匹次的纱线，同匹次的染料，助剂。因为不同批次间的原棉由于配棉或棉花产地的变化使批次间存在差异，仅依靠前处理很难根除这些差异，会造成染色后色光差异，所以更换棉纱批次后，化验室要在染色前复样，假如色光有变化，则须及时做出调整。
6、调整好装笼操作的均匀性和倒筒卷绕密度
与笼装绞纱染色相类似，纱线染色亦很容易发生染色水流的走短路问题，这是产生色花的重要因素。装笼既要均匀，还要紧密。
纤维的装载量要适当，如若低于合理的装载量，就很容易形成不规则水流通道，亦即“短路”现象；一旦产生，将会越走越明显，并还将逐渐地使整个笼子的水流穿透量大的地方愈大，弱的地方越弱。由于染料分子随着液流与各部位的纤维接触和交换，因流量与强弱的不均匀、不一致，色花现象亦就不可避免。
所以，对于不同装载容量规格的染缸，生产计划人员必须都清楚了解其各自的最高装载量和最低装载量。装笼时要使每个筒子均匀，紧密的分布在笼子中。使水流均匀的穿过笼子中的每一个筒子。这样才能尽可能的减少色花现象。
而卷绕密度对筒子染色也有很大的影响。密度不一会使筒子染花。卷绕太紧，染液难以穿透很厚的纱层，局部因接触染料太少而得色偏浅造成色花或色圈等染疵，卷绕太松，筒纱容易变形脱落，造成乱纱，难于上机。那么我们就要使装笼操作更均匀和倒筒卷绕密度一致。
染前处理对天然纤维而言主要是去除其共生物。对涤纶等合成纤维来说则是去除其人为的后加“杂质” 包括纺丝或织造过程中加入的油剂以及沾污的油垢、灰尘、色素等。其中，最值得注意的是油剂。
油剂中含有润滑剂、乳化剂、抗静电剂等。施加油剂对涤纶等合成纤维的纺丝、织造是必要的。但在染整加工时必须将油剂洗除倘若染前不洗涤，带着这些油剂染色，油剂会在涤纶表面形成一层“阻染膜”，妨碍染料向纤维内部均匀扩散、渗透。
因而，容易造成上色不匀，产生色花、色斑等染疵。而且，还会使浮色增加，影响色牢度。如果染前处理工艺不到位，纤维上的油剂去除不匀，就可能产生云状色花；如果在染色过程中，染液中的染料分散稳定性差，出现凝聚现象，这些油剂又会与染料的聚集体结合，沾附染色物而产生色斑。必须注意的是前处理后一定要清洗干净，否则容易造成染花疵病。
分散染料不含磺酸基(一S03Na)、羧酸基(一COONa)等亲水性基团，只含部分羟基、氨基、乙醇基、偶氮基、取代氨基等极性基团，因此，亲水性很差，几乎不溶于水。只能借助于阴离子分散剂将染料微粒包复后，分散在水中。
然而，在100℃以上高温和染液快速流动双重因素的作用下，分散剂分子与染料微粒之间的“包复能”会降低。如果所包复的染料微粒游离出来，就会重新聚集成更大的染料颗粒。这种现象即为分散染料的“高温凝聚性”不同结构的分散染料，其热凝聚现象不同。
大体可分三种：
一为不易发生热凝聚。这类染料不会因升温、降温或相互碰撞而凝聚。使用这样的染料染色一般不会造成染色不匀或色斑色渍。
二为容易发生热凝聚但随着染料分子向纤维内部扩散，染料的聚集体会再度解聚，只要染料在纤维表面吸附均匀，一般就不会造成色花、色渍。
三为容易发生热凝聚，而且在染色过程中，又难以解聚。使用这类染料染色时，特别是当使用的分散剂或匀染剂高温分散能力较差时，就很容易由于染料的热凝聚而造成色泽不匀。甚至由于染料聚集体与染液中的低聚物、油剂、纤维屑等杂质相结合而产生焦油化物由于高温高压染色的方式对染液具有很强的过滤性．对染液的分散均匀性要求很高。
因此，一旦染料选用不当，在升温或降温过程中染液产生聚集现象．筒轴外层内层便会产生递减性色差。倘若卷筒张力、密度不匀．筒轴各部位也会产生深浅差异性色花。
应对措施：
选用热凝聚性小的分散染料不同结构的分散染料，其热凝聚性大小不同。选用热凝聚性小的染料染色是预防色花、色渍。高温凝聚性较小的品种如：分散金黄SE一3R、分散蓝E一4R(B一56#)、分散红5E—G5(R一153#)、分散嫩黄SE一4GL、分散紫HFRL(V一26# )、分散艳蓝R5E(B—l83#)等。高温凝聚倾向大的品种如：分散红玉S一5BL(S-2GFL)(R一167#)、分散灰S—BL、分散红KB—SE、分散翠蓝S—GL(B一60#)、分散橙G—SF(O一73#)等。
高温高压染色通常分为四步：
1、染色物先在高温分散剂和醋酸一醋酸钠组成的缓冲浴中运行，使之浸透走匀并排除染色物中的空气，同时开始升温。
2、将染料用搅拌机充分打匀搅透，制成染料分散液，并在50～60℃时加入。
3、以1～2℃／min的速率升温至130℃ ，并保温染色30～60 min。
4、以1～2℃／min的速率降温，水洗，必要时做还原清洗但升温速率不宜太快。否则，很容易造成染料上色不匀而色花。尤其是染中浅色泽以及增白时(内加分散紫HFRL或分散蓝2BLN等上蓝剂)，色花染疵最容易发生。
这是因为分散染料上染速率的快慢与染色温度的高低成正比的缘故。染色温度提高，涤纶的膨化速度与染料的上色速度都会显著加快。
根据经验，升温速率的快慢，①与所用染料匀染性的好坏有关。匀染性好的，可快些；差的则要慢些。②与染色深度有关。染深色时可快些，染浅色时则要慢些。③与涤纶的耐热性能有关。涤纶的玻璃化温度为67～8l℃ ，85℃下涤纶的微结构呈玻璃态，吸色很慢，故升温可快些。85～110℃，涤纶快速溶胀，吸色能力显著增强，故升温要慢些。110-130℃，由于染液中染料已少，故升温又可快些。④与染液的循环状态有关。倘若染液的压力大、穿透力强，染液能与纤维快速紧密接触．则升温可快些；否则，则要慢些。
应对措施：
要正确控制升温速度。实际升温速度一定要根据所用染料匀染性的好坏、染色的深浅、染液的循环状态以及不同的染色阶段来合理设定，通常的升温速率为l～2℃／min该快时可以快，不该快时必须慢，不可一刀切。
当染色温度在85℃以下时，染料很少上染，可直接升温。85℃-110℃是上染速度增加最快的温度区域，需要严格控制升温速度在1.5/min以下。115℃-130℃范围内可稍快点，但需要将升温速度控制在2℃/min左右。这里的保温时间是对中等深度的颜色而言，浅色可适当缩短，深色可适当延长。保温时间要适宜，太短会产生环染现象，太长易产生毛丝。一般应控制在30-60min。
染色完毕后降温要快，因为在缓慢的降温过程中会产生低聚物，其残留线表面呈焦油状难以去除。
由于分散染料是靠氢键和范德华力上染涤纶，在高温条件下具有较好的移染性。因此，适当延长保温时间（深色 60min、中色40min、浅色30min）可以通过移染作用纠正升温阶段所产生的吸色不均匀性，实现色泽的匀一化。这对染较深的色泽具有明显的效果。
印染经验之谈低支筒子纱染色时产生色圈的防治。此种现象产生的原因是：染料粒子过大或未经研磨；水质硬度过大，与染料发生凝聚；助剂选用不当。
防止方法：
应加强染料的研磨；在染浴中添加螯合分散剂；优选染色助剂，例宁波华科助剂的色点色圈防止剂。低支纱染色不透，有“白节”现象，这是由于低支纱含杂较多，前处理除杂未尽，产生部分纱染色不透。或因煮练后毛效不匀，部分纱吸色少而出现“白节”。在筒子纱染色时，未将空气排尽，在染液循环中将空气带入筒纱内部而产生气泡白斑。也有可能在煮练后水洗不尽，纱线带碱斑、钙斑而使染色时产生“白节”。应加强前处理工艺，染色时注意将空气排尽。
只有尽量减少这些因素对大小样染色的影响，才能真正减少筒子纱大小样染色差异。
人们对筒子染色疑问最大的,也是最常见的质量问题,就是内、中、外色差。这里姑且不论由于纤维品质的原因,而造成内—中—外色差,就工艺和设备而言造成内、中、外色差最主要的原因是染液流量不足。可从下列12个方向进行分析。
1、主泵流量不足
筒子内、中、外色差的实质是内、中、外层纱线上染的染料量不一。这里可以先设想一个特例:如果筒子染色时没有开主泵,即相当于将筒子浸在静止的染浴中,则会出现筒子内层、外层与染料接触处有色,越向中部色越浅,中心部位可能还是本色。这与20世纪70年代的轴流泵染机经常发生皮带打滑泵转速不足,或泵停后也未察觉而造成“白芯”现象相似。很显然,此时染液与筒子中层的纱线未接触,虽然由于毛细作用,内层纱已湿了,但由于沿程纱线的吸附作用,染料已被先接触的纱线吸尽了,所以中层纱无染料可上染。
由上可知,没有主泵的强制循环，造成筒子内、中、外色差是必然的从筒子染色理论模型分析可知,筒子染色有个明显的特征,即染液在筒子纱线中的循环运动过程中,染料浓度会沿程下降(dc/dx,沿程浓度差),只有当染液循环速度大到足以补充染料被吸附变稀,使内、中、外各处纱线接触到的染液浓度一致,才不会出现沿程色差。
也就是说,要防止内、中、外色差,主泵必须提供足够的染液流动速度-流量。由此并综合了其他因素,就有了第五章所涉及的比流量、循环频率等等。理论和实践证明:只要流量足够,即使只打正循环,也可以匀染,使内—中—外达到无色差的满意效果(实际情况中由于染液在内—中—外圈的流线密度不同,还会出现内、中、外色差。
2、有效流量不足
主泵流量不等于实际上真正穿透筒子纱层的流量(有效流量),两者之比为有效流量率(有效流量率=有效流量/主泵实际流量)。造成两种流量不等的原因是部分流量泄漏了,如筒管之间的密封不良。如前所述,不同筒管的有效流量率,从60%～90%不等,以间隔片密封的不锈钢锥形筒管主泵有将近一半的流量是无效流量。另外由于某些原因造成的“露眼”或“破肚”,导致染液“短路”,也会显著降低有效流量率。
3、主泵扬程不足
主泵的扬程是用来克服染液循环时的各种阻力(沿程阻力、局部阻力、纱线过滤阻力等)的,如果遇到系统阻力较大,而主泵扬程不足就会产生问题,从泵的H—Q特性曲线可知,染液虽不至于不循环,但是随着H的增大,工作点转移,流量会变小,即会造成内—中—外色差。
4、卷绕密度过大、筒子纱层过厚
众所周知、筒子染色需准备松式筒子,不仅密度匀,而且比常规筒子松-密度小。不论染色筒子卷绕密度如何,在筒染时,都会产生“过滤阻力”。密度大,阻力大,反之阻力小。过滤阻力是筒染系统阻力的一部分,会使系统阻力曲线形状发生变化,导致主泵工作点转移,即阻力大、流量小。
因而筒子卷绕密度的大小,还应与染机相匹配。当泵的能力不是太充裕时,卷绕密度应小一些；筒管上卷绕的纱层太厚(纱太多),过滤阻力也会增大,一般认为纱层厚度不超过50mm为宜。
5、正、反循环安排
染色筒子从内层到外层,半径逐渐增大,各层容纱量也随之增大,但是主泵的有效流量,在各层上并没有增大。也就是说,不同半径处的纱层面上通过的染液流量是同样的。当染液作由内向外的正循环时,沿程纱的面积逐渐增加,单位面积上通过的染液随半径的增加而。减少(即流线密度下降)。尽管流体的速度已大到足以弥补沿程浓度降低,然而由于(染)料少纱多,同样会发生内深外浅的问题。
当染液作反循环时(从外向内),流向沿程染液流线密度越来越大,情况变成(染)料多纱少,沿程染料浓度减少,就有利于减少内、中、外色差。因而,对主泵能力不足的染色机应考虑一定的反循环时间。以致出现有人设计反循环时间比正循环还长的情况。但笔者并不赞成频繁换向,特别是对一些换向缓慢的染色机。因为换向会减少染液循环时间,而且有的还会造成纱线毛羽增加、毡结等问题。
6、进料时染液主循环的方向
一般染色机进料时由注料泵把配好的料打到主泵进口,再由主泵混同主釜中其他染液通过出口进入纱线强制循环系统。循环方向有正反之分。
正循环时,泵出口染液直接通向各筒子内层,此时该部分染浴物料浓度比全浴浓度大,而纱线量又最少。反循环时,泵出口染浴首先进入染缸缸体与全浴混合后,从筒子的外表面被压入(或吸入)到筒子的内侧。反循环时,一方面由于染液被稀释,浓差没有正循环开始时大,而另一方面纱线量又是从大变小,因而造成的沿程浓差要小得多,这对筒子内层沉积物的减少也是有益的。建议注料时,主循环应取反循环,有利于减少内、中、外色差。
7、筒子密度变化造成内、中、外色差
纱线染色过程中不同纤维其溶胀程度不一致。如在水中,棉纤维的直径增大20%,羊毛直径增大15%,粘胶纤维直径增大35%以上,Tencel直径增大更多。由于络松筒时是干纱,在水中直径增大造成纱变粗,而长度增加很小(1%～2%),使卷绕密度变大。
在碱溶液中溶胀更是严重。合成纤维在热水中其长度会收缩,也会使筒子密度变大。一些弹性纱(如氨纶包包缠纱)在湿热状态下也会剧烈收缩。所有这些都会破坏原来卷绕均匀的筒子,一方面密度变大,另一方面变得不均匀。如上所述,筒子密度变大就会使过滤阻力增大,导致染液流量变小,而加剧内、中、外色差。
8、筒管直径及其穿透率影响
所有资料及大量实践都说明筒管直径大有利于匀染,穿透率高有利于匀染，这是因为:
(1)筒管直径大,卷绕纱层薄:同样的卷绕量,筒管直径大,其纱层就薄,这是很明显的事实。纱层薄,染液穿透循环的过滤阻力就小,流量就大,所以内—中—外色差小。另外,纱层越薄,内外层纱的卷绕直径相差就越小,流线密度差异越小,内外色差也就越小。纱层越薄,染液穿透的时间就越短,沿程染料度差就越小,内—中—外色差就越小。
(2)筒管穿透率大、阻力小:筒管满布孔眼,染液只有穿过这些孔眼才能再分布到纱线内层。对染液而言,这些孔眼形成局部阻力,属于系统阻力的一部分。穿透率大,阻力小,反之阻力大,流量减小,会导致内—中—外色差。
9、染化料性质及染色工艺的影响
无论是染化料本身的性质还是染色工艺参数的设定,都会影响上染速率(尤其是初染率)和移染率,当上染速率太快,移染率又低时会造成不匀染,即内—中—外色差。
10、染后柔软剂使用不当的影响
一般染色后纱线会发涩、发毛,致使后道工序进行困难,深色尤为严重。为此不少厂家增加了“上油”工序,一般是用平滑性表面活性剂处理,有的用有机硅处理。但是有机硅由于折光度低会产生“增深”效应,如果“上油”不匀,即增深不匀,也会造成内—中—外色差。
11、水质影响
筒子染色时,筒子上的纱线如同滤材。染色全过程中,前处理、染色、皂洗、清洗液数千次的穿透过滤。当水质不良、含杂过高,管道设备中铁锈污垢存在,或在前处理中,纤维素共生物在前处理液中,因分散不匀,有些杂质沉积在纱线上,造成内层发黄(也有黄褐色)。用草酸加醋酸处理可去除铁锈(Fe2+、Fe3+)。因而筒染应使用软水,设备管道一定要冲洗干净。
12、筒子卷绕密度不匀
筒子卷绕时，径向密度分布不均匀，内层太松，以致染液轴向流量增加,造成内深外浅。
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