第二节 气流染色机的结构特征

气流染色仍然是通过染料对被染物进行吸附、扩散和固着来完成上染过程，但其实现染色过程的一些方式与设备的结构有密切关系。只有了解气流染色机的结构特征，才能够充分发挥其效能及潜在功能。气流染色机主要是通过以下组成部分反映出其结构特征。

一、气流牵引织物循环

与传统溢流或喷射染色机所不同的是，气流染色机主要是依靠气流来牵引织物作循环运动，染液携带染料通过喷嘴与被染织物进行周期性地交换，完成上染过程。在气流喷嘴中，织物一方面受到气流的牵引，另一方面在气流中悬浮并产生激烈抖动。这一过程加快了染液向织物纤维动力边界层的运动，不断打破染料吸咐和解吸所形成的动态平衡，在一定程度上起到了缩短上染和匀染时间的作用。

织物在气流喷嘴中运行时，实际上还有一个扩展过程，不断改变绳状位置，减少了织物经向或者纬向永久性折痕形成。织物进入喷嘴前是呈绳状的，进入喷嘴和导布管后，在气流场的作用下，纬向得到一定扩展，充分与雾状染液接触（若采用气压渗透原理的气流染色，扩大了气流与已吸附染液织物的接触面，进一步提高渗透的均匀性）。当织物离开喷嘴和导布管后，气流动压力突然释放，织物速度减慢，并受到气流自由射流的扩展作用，又以一定纬向扩展的松式绳状摆幅落入储布槽。在整个染色过程中，织物在储布槽内始终没有浸在染液中。

采用气流牵引织物循环，气流在不同截面通道（如喷嘴和导布管的变截面）的速度变化，可对织物产生一种柔和的松紧（挤压或扩伸）作用，消除织物及纱线在染色或前处理之前织造过程中所产生的应力，并且可获得良好的织物手感。某些织物（如亚麻类），通过一定的工艺参数调整（如速度、喷湿量），可以进行机械式柔软整理。

二、织物与染液的交换方式

织物与染液的交换是染料上染过程的一个重要组成部分，其交换的方式对染色均匀性以及染色过程的时间有很大影响。对浸染来说，织物与染液相对运动越强烈，交换的频率就越高，有利于织物染色的均匀性。在气流染色过程中，织物与染液的相对运动比较强烈。织物在高速气流牵引下，不仅运行速度快，而且在气流中的抖动也很激烈。染液除自身的循环频率高外，还以极细的水雾与抖动的织物快速接触，加速了染料在动力边界层和扩散边界的扩散速度。

织物与染液的交换主要是在喷嘴中完成的。气流雾化（确切地讲应该称为染液的雾化）染色时，首先是染液经特殊喷嘴形成液滴较小的雾状，然后借助气流作用喷向织物，完成染液的吸附过程。气液染色的织物先经过染液喷嘴（实际上是软流喷嘴），与比较缓和的染液进行交换，交换后的染液大部分通过旁通直接回到主回液管，而交换后的织物经过提布辊后进入气流喷嘴。气流在牵引织物运行的同时，对织物表面所吸附的染液形成压力渗透，加速染料向纤维表面的扩散。

三、空气动力循环系统

空气循环不仅是牵引织物循环的动力，同时还对染料向织物纤维扩散产生渗透作用。由风机、气流喷嘴、气流风道和过滤装置等组成的封闭循环系统，可形成空气循环。风机一般采用高压离心风机，并有足够大的风量。其安装形式有内置式和外置式两种。内置式结构紧凑，风道沿程阻力损失小；外置式占地空间较大，局部阻力损失小。风机的额定功率，一般设计得比较大，主要考虑到克重大的织物需要保证足够大的风量牵引。而对中厚以下织物的风量，可通过电机变频控制在80%以下；如果是轻薄织物，风量甚至可用到50%。为了解决气流染色机循环风机额定功率过大的问题，目前已有采用单管独立风机的结构形式。这样可以减少风道沿程或局部损失，提高风能的有效利用率，达到减小风机额定功率的目的。这种单管独立风机的气流染色机总风机额定功率，可以比原来下降50%，并且有利于多管气流染色机的设计和制造。

空气动力循环系统是气流染色机的技术核心部分，尤其是采用气流雾化形式的结构，必须保证染液的雾化效果，以及与织物的充分接触。降低循环风机的额定功率，也是目前气流染色机技术发展的创新点。对这部分结构，制造商都有自己的专利技术保护。

四、染液循环系统

染液循环系统是为染料上染织物纤维过程提供均匀交换条件而设置的。染料在织物每一个循环中的上染量，织物所含带的染液与主体染液的温度和浓度差，都是由染液循环系统来控制。由于气流染色的浴比极低，染液的浓度相对较高，对温度和浓度的变化非常敏感，因此，必须通过控制来保证整个染液系统，在温度变化（升、降温）和浓度变化（加料）时的均匀性。

染液喷嘴是染液循环系统中的一个重要组件，其作用是为织物和染液提供交换条件。在气流染色中，无论采用哪种原理，染液都不起牵引织物循环的作用。染液喷嘴的结构形式决定了织物与染液的交换方式，对于采用雾化原理的染液喷嘴，要求能够产生雾化效果；而对于采用气压渗透原理的染液喷嘴，则相当于一个软喷射的喷嘴，要求能够控制织物的带液量，保证气压渗透作用的效果。

五、连续式水洗

水洗是染色工艺中一道重要工序，水洗是否充分关系到色牢度的好环。传统工艺中大浴比的水洗，是通过溢流稀释来达到要求，但往往耗水量非常大。小浴比如果采用稀释水洗，不但耗水量更大，失去了小浴比节水的意义，而且水洗的效果也不佳。相比之下，气流染色机采用的是连续式水洗方式，进水和排液同时开启，与织物交换后的洗液直接排放，不参与循环。此外，根据染色后浮色在织物纤维中存在的形式，分别以水流、温度的不同组合进行控制。气流染色机的连续式水洗和过程控制，可以提高水洗浓度梯度，达到高效、节水的水洗目的。

六、染色过程控制

实现染色工艺必须对染色过程进行控制，程序各阶段的时间、染液的温度、织物的运行状态、染料和助剂的注入等，都是对染色过程实施控制的手段。相对溢喷染色浴比较大的条件而言，气流染色的小浴比条件，对这些控制手段的精度要求更高。除此之外，空气在常温和高温下的密度变化，热塑性纤维在高温条件下的收缩，也会影响到织物最初设定的循环频率。对于这些变化，只要有可能影响到织物的匀染性，一般都需要实施过程控制。对一些影响过程变化的参数检测，通过PLC和电脑进行动态控制，可以有效地保证染色过程的顺利进行。

染色过程控制已经涉及了染液循环比例分配，对织物进行高带液量和低带液量的控制。根据被染织物纤维比表面积大小的不同，以及染色与水洗所需水量的不同，控制织物的带液量，可以保证上染速率快的织物在最短的时间内达到最佳的匀染效果。尤其是超细纤维织物，在这种条件下可以获得比溢喷染色更好的效果，并且“一次成功率”很高。所以染色过程控制是气流染色的一项关键技术。