从业30年印染师傅大揭秘：筒子纱染色时经常出现筒子内、外层色差，原因有14个！

14种内中外色差原因分析

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。

补充：泵的扬程流量，正反循环时间。筒子纱染色时染液要靠泵的扬程渗透到筒子纱内层，通过内外往复循环达到染色平衡。筒子纱染色时要求泵有足移的扬程流量，并可通过染液旁通阀来调节。如扬程流量过大，会使纱中部分短纤维脱出纱捻而浮出，起毛乃至断裂；如扬程过小，造成染液渗透不良，产生筒子纱中层比外层浅的现象。一般全棉纱的流量在35～50L／（min·kg）之间，T／C纱在30～40L／（min·kg）之间。筒子纱在染色过程中正反循环时间比应根据泵的扬程流量、纱线类别而定。一般筒子纱染色时，采用反循环（外一内）的时间大于正循环（内一外）的时间。筒子纱颜色内层浅、外层深，增加染液的正循环；筒子纱颜色内层深，外层浅，增加染液的反循环时间。筒子纱染色液流正反循环的调整，对色泽匀染有较大效果。因为正循环时染液从筒子中心向外喷射，压力大，这时筒子受正压，筒子内中心小，液流集中向筒子外层扩张，染液通过纱层产生阻力。这种阻力能使染液在纱层中间流通不畅、不匀，流速逐渐减慢，染液容易在筒子内分布不匀。因此正循环时间过长，更易产生内外色差。而反循环是染液从筒子四周流向中心，筒子受负压，虽然染液通过纱层仍有一定阻力，但筒子直径逐渐变小，对筒子中的流量、流速影响不大，染液在筒子中分布较均匀，纱层与染液接触浓度和时间上比较接近。因此多打反循环对改善色差较有利，同时反循环时由外向里吸，筒子不易变形。但是具体正反循环时问比如何确定，应根据各厂设备实际情况而定。

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。公众号印染人。

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。染者无疆整理发布。

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。本书作者建议注料时,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

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(如氨纶包芯纱、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.水质影响筒子纱染色对水质要求较高，一般要求为：含游离氯<0.05mg／L；硬度< 25mg／kg；混浊度<3°；含铁<0.1mg／kg。水质含氯偏高，对氯敏感的活性染料就会发生色变，造成筒子纱外层与内层色差。水质浑浊表示水中含有一些悬浮物和其他微粒，在染色时，筒子纱如同一个“过滤器”，其杂质等在纱层中吸附，使之不能正常流通，能导致内、外层色差。水中含Fe2+、Fe3+量过多，会使漂白、浅色产品内层纱及筒纱之间两端接触紧密处产生铁绣黄圈，且在氧漂过程中起催化作用，造成筒子纱脆损。水质硬度过高，对绝大多数染料能产生凝聚而造成染色疵病。
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。

13.筒子纱预缩

如果是涤／棉纱，在络筒前必须经130℃汽蒸处理30min，将纱退捻到具有一定的回缩，而预缩工序往往被许多染厂所忽视：如涤／棉纱在煮练及高温染色时，就会产生严重收缩（5％～10％收缩率），而筒纱内层比外层收缩更快、更紧密，不易使染液均匀渗透。而纯棉筒子纱则不存在收缩。

14.制订合理染色工艺。

如活性染料应掌握好食盐、元明粉的分次加入，控制升温。分散染料应控制染液pH值，90～130℃必须严格控温。还原染料染色后，立即升温、进水、去泡沫，避免筒子表面色点产生，要严格执行操作要求。