【染色系列篇】不同織物的布速控制

 布速是氣流染色中一個重要的工藝參數，對染料的上染速率和勻染性，以及織物性能均有很大的影響。

氣流染色布速的產生

1.氣流循環系統中氣流的形成

在氣流染色機中，循環流動的高速氣流是牽引和帶動繩狀織物運行的主要動力。氣流循環系統主要由高壓離心風機、氣流風道、氣流過濾風管和氣流噴嘴系統等組成。

（1）氣流風道

通常分三個部分：第一部分為風機出口至噴嘴系統中氣流噴嘴出口的一段管路通道；第二部分為吸布口導布環至氣流噴嘴出口的一段管路通道，通道中設有提布輥；第三部分為氣流噴嘴出口至擺布口的一段管路通道。從風機產生的高速氣流通過第一部分管路通道流至噴嘴系統的氣液二相混合室內，在混合室內與由染液噴嘴噴出的染液進行氣液二相混合，再由氣流噴嘴的出口噴出，通過第三部分管路通道后，從擺布口流到缸體內，這部分氣流稱為主動氣流，其具有進一步霧化染液，并將噴灑與織物接觸進行交換的作用。

（2）氣流噴嘴

由兩部分組成，一部分為聚四氟乙烯噴嘴外錐面與喉管組成的環形窄縫，主動氣流從該處噴出后再流向第三部分管路通道；另一部分為聚四氟乙烯噴嘴內孔。由于主動氣流的噴出，停留在氣流噴嘴孔出口處的氣體分子會隨著主動氣流的高速流動而突然加速，流向第三部分管路通道。由于這部分氣體分子的加速，孔口產生負壓，使染缸內的一部分氣體通過吸布口導布環，流入第二部分管路通道，然后從氣流噴嘴內孔噴出，與主動氣流匯合。這部分因負壓作用在第二部分管路通道內形成的氣流稱為被動氣流，有吸布穿布的作用。主動氣流和被動氣流匯合后的氣流，稱為匯合氣流。匯合氣流通過第三部分管路通道后流入主缸內。在氣流染色過程中，匯合氣流是牽引繩狀織物運行的主要動力。

（3）風機和氣流過濾風管

風機的吸風口與設在主缸體內的氣流過濾風管相連，因此，從缸體內進入風機的氣流，都經過了過濾。氣流染色時，因離心風機葉輪的高速旋轉，缸體內氣體從風機吸風口抽入，產生的高速氣流從風機出風口進入氣流風道的第一部分通道，形成了上述的主動氣流、被動氣流和匯合氣流，從而完成氣流染色時的氣流循環工作。

2.繩狀織物的運行與布速的產生

繩狀織物入缸時，布頭由吸布口導布環進入，被動氣流將繩狀織物帶入第二部分通道運行，繞過提布輥后從氣流噴嘴內孔進入到噴嘴系統，然后在匯合氣流的牽引下，使織物通過第三部分通道，經擺布口落入儲布槽。織物完全入缸后，首尾相接，在氣流循環流動的牽引下，完成織物的循環運行。織物僅僅是在剛入缸時，由被動氣流牽引帶動；進入氣流噴嘴口以后，其都是由匯合氣流牽引帶動運行，氣流速度越快，牽引織物運行的速度也越快。氣流速度，則由風機送出的風量來決定。由于風道通風口的截面積恒定，風量越大，同一截面中單位時間內的氣體流量越多，也即氣流速度越快；反之，則氣流速度越慢。因此，風機風量決定氣流速度，氣流速度帶來布速。所以，氣流染色的布速主要由風機風量決定。

氣流染色時，織物在進入氣流噴嘴前要經過提布輥。提布輥的作用主要有兩個，一是導向，使織物的運行軌跡理想，避免堵布、纏布和打結；二是輔助織物運行。假如提布輥為被動輥，那么氣流牽引織物通過提布輥時，就要克服織物與提布輥間的摩擦阻力，布速會變慢。假如不考慮提布輥阻力，布速為v1，因考慮克服這個阻力時布速變慢為v2，那么，因提布輥阻力消耗的速度為Δv=v1-v2。但是，氣流染色機的提布輥為交流變頻電機帶動的主動輥，不僅可補償提布輥自身阻力消耗的布速Δv，而且可以克服織物重力，加速織物運行。在不考慮提布輥與織物相對滑動時，這部分速度就是提布輥最大直徑處的線速度。

所以，氣流染色時，織物的運行速度，實際上是由風機風量和提布輥速度決定的。正常情況下，以風機風量決定為主，提布輥的輔助運行為輔。

布速對氣流染色的影響

1.對染色性能的影響

1.1上染速率

在染色機中，染液通過主泵循環到噴嘴系統并霧化后，與運行至噴嘴系統的繩狀織物相遇而上染織物。因此，布速越快，織物得色越快，即染料的上染速率越快。這是由于：

（1）染液與織物的交換次數，不僅與染液的循環頻率有關，還與織物的循環頻率有關，布速越快，織物循環頻率越高，單位時間內織物通過噴嘴系統的次數越多，即織物與染液交換的次數越多，得色也越快。

（2）假定噴嘴系統內染液的霧化狀態和噴出量恒定，布速越快，則織物與染液之間的相對速度越大，相當于染液在織物纖維表面流動的速度加快，染液與纖維表面形成的黏滯“界面層”變薄，染料進入纖維的速度加快。

1.2勻染性在其它條件相同的情況下，布速越快，勻染性越好。這是由于氣流染色時布液分離，織物對染料和溫度的獲得，都是通過在噴嘴系統內與染液交換實現的。染液和織物都有各自的循環周期。在循環周期內，染液本身存在一個溫度梯度和染化料濃度梯度，特別是在升溫過程中，染料快速上染，溫度梯度和染化料濃度梯度更加明顯。布面各處實際上也存在溫度梯度和染化料濃度梯度，這種梯度會影響其得色的均勻性，梯度越大，織物得色均勻性越差。布速越快，織物的循環周期縮短，單位時間內織物與染液的交換次數越多，織物各處的溫度和染化料濃度的梯度平均值越低，得色也越均勻，即勻染性越好。

2.2對織物的影響

提高布速有利于染料的上染和勻染。但是，布速太快會帶來織物疵病，如棉針織物、滌綸短纖或滌棉混紡織物等易起毛起球，一些高支高密輕薄型機織物易擦傷拉傷和產生極光印等。

2.1起毛起球

提高布速，即加大帶動織物的風量，滌綸短纖維、滌棉混紡及一些針織物的短細絨毛易被吹出而發生起毛起球。此外，織物與通道管壁摩擦劇烈，織物表面的短纖茸毛易拉伸卷曲而起毛起球。

2.2擦傷拉傷和極光印

布速太快，輕薄型機織物易擦傷拉傷或起極光印。究其原因有三：第一，通過織物的管路通道較長，且通道軸心線為不規則曲線，織物在氣流帶動下經過時，會與管壁接觸發生不同程度的摩擦。同時，織物在管道內的運行過程中，還要經過多處通道口，如吸布口、繞過提布輪之前的出口、氣流噴嘴的進口和出口、喉管的出口、擺布出口等。雖然這些通道口的過渡及其表面均做了特殊處理，但對于一些相對“嬌嫩”的織物，如果布速太快，還是有可能擦傷拉傷。第二，布速快，意味著風量加大，或提布輥速度加快，這就存在循環風機電機頻率和提布輥電機頻率的匹配問題。正常情況下，匯合氣流給予織物的速度大于提布輥給于織物的速度，這個速度差會使織物產生經向張力，速度差越大，織物經向張力就越大。因此，加快布速，如果風量與提布輥速度匹配不當，帶著較大張力的“嬌嫩”織物在管道內運行，或在高速繞過提布輥時易擦傷拉傷。第三，織物在管路通道內高速運行，會不可避免地拍打撞擊彎道處的管壁，布速越快，撞擊越猛烈，一些高支高密的輕薄型機織物在這種猛烈的撞擊下極可能產生極光印。

3布速的控制

從染色的角度，布速越快越好，但對一些輕薄型織物，布速太快易引起織物病疵。因此，氣流染色時，布速應根據不同的織物進行調節。克重較大、不易引起病疵的織物，對布速控制的要求可稍低一些；一般情況下，可以盡可能地提高布速，使染料快速上染和勻染，以提高染色生產效率；對一些克重小的輕薄型“嬌嫩”織物，則應嚴格控制布速。

3.1布速控制的表現形式

氣流染色過程中，控制系統是通過縫在布頭的檢測元件，獲得織物循環一圈所需的時間，輸入織物布長，通過編寫的PLC控制程序進行換算，獲得布速值。但這個布速實際上是一個循環周期內織物的平均布速值，而非即時布速。這個布速是氣流牽引和提布輥的轉動賦予織物的綜合布速，不能體現風量大小和提布輥速度之間的匹配關系。由于氣流給予織物的速度隨氣流的變化而變化，屬于瞬時動態速度，且提布輥與織物之間理論上存在相對滑動，提布輥給予織物的速度也不完全等于提布輥最大直徑處的線速度，因此控制系統很難獲得織物的即時布速。基于上述原因，有些氣流染色機在控制系統中并沒有顯示染色時的實際布速值，在控制布速時，控制系統只顯示了循環風機電機頻率和提布輥電機頻率（有些設備制造商換算為電機功率）的控制值

。

3.2不同織物的布速控制

3.2.1克重較大織物的布速控制

克重較大的織物進行氣流染色時，提高布速，對織物的損傷一般不明顯，因此，可以盡可能地將風機電機頻率和提布輥電機頻率開至較高。這樣一方面可以加快織物運行速度，提高與染液的交換次數，使染料快速上染并勻染；另一方面加大了風量風壓，易于將織物吹開，染液易于滲透至織物纖維內部而實現快速上染和勻染。不過，提布輥電機頻率也不能開得太高，否則若提布輥給予織物的速度大于氣流給予織物的速度，可能會引起織物超喂，進入氣流噴嘴口時易纏布、堵布和打結。停車時，要先停提布輥電機，再停風機電機，也是基于同理。

3.2.2輕薄型織物的布速控制

對于容易損傷產生病疵的“嬌嫩”織物進行氣流染色時，布速不宜太快。其控制布速的原則為：第一，要保證風機的風量能吹開和帶動織物；第二，在保證織物染色質量的前提下，盡量降低布速，以避免損傷織物；第三，盡量使氣流給予織物的速度接近提布輥給予織物的速度，以免二者速度差過大，造成織物張力較大而引起損傷。具體操作時，可適當降低風機的電機頻率，提高提布輥的電機頻率。降低風機電機頻率以減少風量，目的是避免織物速度過快和抖動劇烈而加劇其與管壁的摩擦。提高提布輥的電機頻率，其目的為：一是滿足織物運行需要的速度，補償因降低風量而降低的布速；二是減小氣流和提布輥給予織物的速度差，避免引起較大的織物張力。但同樣要注意的是，應避免提布輥速度過快而引起織物超喂。

因此，對于輕薄型“嬌嫩”織物的氣流染色，為了保證織物的染色質量，同時又避免織物產生病疵，調整風機風量與提布輥速度控制布速是關鍵，即要使風機電機頻率和提布輥電機頻率具有最佳匹配值。不同克重和品種的織物，這個匹配值不同，具體需要在長期的生產實踐中探索。

氣流染色中，布速對染料的上染速率、勻染性及對織物本身都有一定的影響，如果控制不當，一些輕薄型“嬌嫩”織物易產生損傷。氣流染色機中，控制系統一般無法直接顯示織物的即時布速。因此，在實際應用中，對于克重小的輕薄型織物，應嚴格控制風機風量和提布輥速度。針對不同的織物，要相應確定風機電機頻率和提布輥電機頻率的最佳匹配值。