溢流氣流染色清潔生產(chǎn)工藝
1 前言
溢流染色機(jī)和氣流染色機(jī)目前正朝著高品質(zhì)、手感好、適用性廣、工藝流程短、節(jié)能、節(jié)水、小批量及大載量、自動化控制和符合生態(tài)環(huán)保等方面發(fā)展。
噴射染色機(jī)通常定義為噴嘴壓力介于2-3kg／cm2之間的染色機(jī)。其特點(diǎn)是噴嘴壓力大，噴射出的液流產(chǎn)生足夠大的推力推動織物運(yùn)行，導(dǎo)布輥僅起對織物導(dǎo)向和計(jì)速作用。由于布速快，在單位時間內(nèi)染液與織物交換頻繁，從而改善了勻染效果，能避免產(chǎn)生*性皺印。這類設(shè)備較適用于純化纖織物或梭織物的染色。對結(jié)構(gòu)疏松的織物，由于產(chǎn)生較大的連續(xù)摩擦和拉力作用（織物受到液流較大推力的沖擊并被夾帶），易造成起毛起球和拉長現(xiàn)象。噴射染色機(jī)不但可用于織物的染色，還可用于織物的退漿、預(yù)縮和滌綸織物的堿減量處理等。
為了減少水對結(jié)構(gòu)疏松織物的沖擊，減少起毛起球現(xiàn)象，改善織物手感及外觀，提升輥（導(dǎo)布輥）被廣泛用來協(xié)助織物運(yùn)行，并將噴嘴壓力減小至0-1kg/cm2，此類低壓力噴嘴染色機(jī)稱為溢流染色機(jī)，而噴嘴壓力介于1.2kg／Cm2的染色機(jī)，則通常稱為緩流染色機(jī)。由于噴嘴液流對織物的沖擊輕微，溢流染色機(jī)的應(yīng)用較噴射染色機(jī)和緩流染色機(jī)更為廣泛。
根據(jù)不同染色溫度的需要，溢流染色機(jī)又可分為高溫高壓型和常溫常壓型。
氣流染色機(jī)與溢流染色機(jī)的主要區(qū)別在于溢流染色的織物運(yùn)行靠液流推動，而氣流染色機(jī)則采用空氣動力系統(tǒng)推動織物?？椢锏倪\(yùn)行速度與織物的克重、透氣性（與織物平方克重和組織結(jié)構(gòu)有關(guān)）、干濕狀態(tài)和干濕摩擦因數(shù)等參數(shù)有關(guān)。
氣流染色也有獨(dú)立的液流循環(huán)系統(tǒng)。氣流霧化染色是將氣流和溢流在噴嘴處混合，由于沒有液流循環(huán)，因而可以實(shí)現(xiàn)超低浴比，織物在霧化狀態(tài)的染液中進(jìn)行染色。霧化染色適合加工超細(xì)纖維織物和化纖仿真類織物。
2 創(chuàng)新的環(huán)保型溢流染色機(jī)
溢流染色機(jī)從誕生之日起，就以其相對低的浴比（1：15左右）向環(huán)保染色邁出了一大步，當(dāng)時六角盤拖拉式染色機(jī)（俗稱拉缸）的浴比在1：25以上。目前常規(guī)的溢流染色機(jī)浴比雖已降至1：7-1：8，但仍偏高，染色周期也較長，不能達(dá)到生態(tài)環(huán)保的要求，生產(chǎn)成本也較高。由于浴比較大，織物在運(yùn)行過程中會攜帶大量水分，增加了自重，也易造成過度拉伸及起毛現(xiàn)象。因此，進(jìn)一步降低染色機(jī)的浴比，減少環(huán)境污染，縮短染色周期，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保染色，降低生產(chǎn)成本，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，也是染色技術(shù)發(fā)展的方向和21世紀(jì)印染工業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
溢流染色機(jī)中的用水量主要包含：
（1）織物吸附的水量；
（2）儲布槽中的水；
（3）循環(huán)管路，包括噴嘴、土泵、熱交換器中的水：
（4）配制染料、助劑所需水量；
（5）為保證染色質(zhì)量（如均勻、防皺等），需適當(dāng)增加水量。
上述5項(xiàng)之和即為染色浴比，其中前3項(xiàng)為染色機(jī)的可行性zui小浴比。
對棉織物來講，織物吸附水量大約為織物重的3倍，加上配制染料、鹽、堿液用水量較大，因此染純棉織物的浴比大于染純滌綸等疏水性織物的浴比。
2．1 溢流染色機(jī)的改進(jìn)
目前，溢流染色機(jī)已優(yōu)化成長管L型及圓筒U型或O型兩種主要形式。由于L型染色機(jī)的儲布管為長型且平臥，浴比要略大于U型或O型染色機(jī)。
為降低溢流染色機(jī)的染色浴比，應(yīng)盡量降低循環(huán)管路中的水量，特別是儲布槽中的水量。U型或O型溢流染色機(jī)在降低浴比的發(fā)展歷程經(jīng)過了3個主要階段。
2.1.1 織物全浸染型
織物幾乎全浸漬在儲布槽的染液中，浴比為1：10-1：15。
2.1.2 織物部分浸染型
20世紀(jì)90年代發(fā)展的布液分離技術(shù)，在儲布槽底部增加了一個隔層（圖1），使織物在儲布槽內(nèi)運(yùn)行，染液在隔層中快速循環(huán)，僅部分織物浸在染液中。因此，降低了染液的用量，使染色浴比降到1：7-1：10，但仍偏大。
2.1.3 布液完全分離
保留了染液快速循環(huán)隔層，其創(chuàng)新之處是在隔板上辟有許多縫隙，使流入儲布槽中的染液及織物上多余染液通過該縫隙快速回流到染液夾層中，即快速進(jìn)入管路循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。此項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)顯著降低了浴比，可達(dá)1：3.5-1：4，棉織物染色浴比降低至1：5。此項(xiàng)技術(shù)以香港立信公司開發(fā)的ECO系列生態(tài)環(huán)保溢流染色機(jī)（以下簡稱ECO）zui具代表性。
E=C×F=C×（NF+NL） （1）
式中：E-染料上染速率；
C-織物單次循環(huán)的染料上染率；
F-染液循環(huán)頻率總和；
NF-每分鐘織物循環(huán)次數(shù)；
NL-每分鐘染液循環(huán)次數(shù)。
式（1）表達(dá)了在染色過程中染料的上染速率（E）與織物單次循環(huán)的染料上染率（C）和染液循環(huán)頻率總和（F），每分鐘織物循環(huán)次數(shù)NF+每分鐘染液循環(huán)次數(shù)NL的關(guān)系。說明液流經(jīng)分離結(jié)構(gòu)的提速，對縮短染色周期效果明顯。
ECO系列染色機(jī)，如ECO-38常溫染色機(jī)（U型，圖2）和ECO-6高溫染色機(jī)（O型，圖3），其成功的關(guān)鍵是既降低了浴比，又通過優(yōu)化設(shè)計(jì)及合理配置噴嘴、導(dǎo)布管和儲布槽，使織物在染色過程中處于松弛及展開的狀態(tài)，達(dá)到均勻染色的效果。應(yīng)用布液完全分離原理，ECO-8也將L型染色機(jī)的浴比降低至1：6（圖4）。
在染色過程中，由于ECO系列染色浴比低,織物在運(yùn)行過程中所攜帶的水量少，大大降低了織物的運(yùn)行重量，從而降低了織物所受的張力及因摩擦造成的起毛現(xiàn)象，改善了織物的表面效果，降低了縮水率。
縮短染色加工時間、降低能源消耗是生態(tài)環(huán)保染色的另一個重要方面。EC0-38、ECO-6和EC-8等染色機(jī)繼承了香港立信GN28和GN6-Super等染色機(jī)縮短棉織物染色周期的成功經(jīng)驗(yàn)，使棉織物的染色時間縮短至4～6h。
因此，ECO生態(tài)環(huán)保系列染色機(jī)既降低了染色浴比，減少水及染化料的消耗，又縮短了染色周期，降低了能耗，達(dá)到生態(tài)環(huán)保染色，同時又顯著地提高了織物的布面質(zhì)量。
2.2 ECO－6高溫染色機(jī)
ECO-6高溫染色機(jī)采用布液完全分離系統(tǒng)，降低了行機(jī)水位，減少了儲布槽中的水量，進(jìn)一步降低了染色浴比，其浴比可低至1：5，同時也降低了升降溫所需的蒸汽和冷卻水。ECO－6高溫染色機(jī)還配備有蒸汽加熱（汽、水混合器）快速升溫系統(tǒng)，利用蒸汽直接加熱染液，配合熱交換器快速提高升溫速率。EC－6高溫染色機(jī)具有MSR及MIR快速水洗系統(tǒng)。MSR為節(jié)水的水洗系統(tǒng)，是指在冷卻降溫的過程中同時利用冷卻水進(jìn)行連續(xù)水洗，達(dá)到省時、省水和省電等目的 ；MIR多功能智能水洗系統(tǒng)為一強(qiáng)力連續(xù)水洗系統(tǒng)，通過優(yōu)化控制進(jìn)水量、機(jī)內(nèi)水位、溫度及水洗時間，達(dá)到zui佳的水洗效果。例如，設(shè)定水溫在50－60℃，可保持棉纖維的溶脹狀態(tài)，加速雜質(zhì)及未固色染料向外擴(kuò)散。在MSR及MIR的水洗過程中，根據(jù)稀釋原理，布槽內(nèi)水位始終保持為zui低行機(jī)水位，可加快污水與清水的交換，顯著提高水洗效率。
綜合應(yīng)用高溫漂白工藝（105－130℃×5~15min）、恒溫定量加料染色技術(shù)（50—85℃）及連續(xù)MSR和MIR水洗，一般長達(dá)8-10h的棉織物染色時間，可以縮短至4-5 h。水的用量也顯著降低，并節(jié)省蒸氣、電能及化學(xué)助劑（圖5，表1）。
3 小浴比氣流染色機(jī)
氣流染色機(jī)以其高速、小浴比的特點(diǎn)，己被越來越多的染整廠應(yīng)用。噴嘴是氣流染色機(jī)的核心部件，分圓形和方形兩種，圓形噴嘴適合加工超細(xì)纖維、化纖仿真類針織物和機(jī)織物；方形噴嘴則適合加工厚重織物，以及易產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的繩狀機(jī)織物。
氣流染色機(jī)以鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流作為輸布介質(zhì)，驅(qū)動織物在染槽中高速運(yùn)行，織物出噴嘴后經(jīng)過一擴(kuò)展形的輸布管，由于氣體膨脹，使繩狀織物展幅。在此基礎(chǔ)上，有兩組多噴淋管向織物表面噴淋染液，使染液在織物表面均勻分布，并可防止織物產(chǎn)生折皺和粘搭印。由于在升溫過程中，空氣密度隨著溫度升高而降低，若離心式鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，則氣流量會相應(yīng)減小，布速減慢。所以氣流染色機(jī)采用電子控制變頻器跟蹤，以補(bǔ)償溫度對氣流速度的影響，保證織物以一定速度運(yùn)行。
氣流傳動的織物速率要高于液流系統(tǒng)，而且織物受到的張力較小。與常規(guī)噴射染色機(jī)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)所需時間短，染色時間能縮短50％以上；蒸汽和水可節(jié)約50％（根據(jù)被處理織物的吸水能力，浴比平均為1：3或更低）；染色重現(xiàn)性好，洗滌處理用水能降低到zui低程度。
Lyocell織物采用傳統(tǒng)染色機(jī)加工時，不易使織物徹底原纖化而去除原纖；再者，當(dāng)染色循環(huán)比較慢時，折疊的織物及未折疊織物與染液的交換不均勻，易造成染色雞爪印。氣流染色機(jī)染色織物運(yùn)轉(zhuǎn)速度一般都超過350m／min，當(dāng)織物傳送速度超過300m／min時，也不會產(chǎn)生不勻的問題，且立式染色機(jī)比臥式染色機(jī)具有更多的優(yōu)勢。因?yàn)榱⑹綑C(jī)器的作用力更大，更有利于Lyocell織物的原纖化和原纖的分離。用常規(guī)噴射染色機(jī)有時還會造成織物擦傷，織物擦傷主要是由于織物運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，以及在濕態(tài)下Lyocell織物硬挺造成的。解決擦傷的主要辦法有：一是在空氣斜管中用染液溢流減小摩擦；二是在空氣斜管出口處加裝噴淋裝置，用染液推動織物擺動，避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)的織物與機(jī)器內(nèi)表面接觸；三是用PTFE（聚四氟乙烯）涂覆織物儲存區(qū)，減少織物與儲存區(qū)表面的摩擦。
Lyocell織物經(jīng)過原纖化后，會產(chǎn)生大量的毛羽，這些毛羽懸浮在染液中或漂浮在氣流中易于堆積，不僅不利于染色交換，也容易堵塞噴氣嘴。用于Lyocell織物的氣流染色機(jī)除了原有的染液過濾系統(tǒng)外，還需加上一套空氣過濾凈化裝置，這種空氣過濾裝置要易于更換，并可及時去除堆積的毛羽。
3.1 Airsoft氣流染色機(jī)
Airsoft氣流染色機(jī)（見圖6）由英國Longclose公司生產(chǎn)。它是在原有氣流染色機(jī)的基礎(chǔ)上，經(jīng)改造添加織物拋松處理機(jī)構(gòu)，專用于Lyocell織物,以及其它高性能織物染色和后整理的設(shè)備，它有AirsoflTD和AirsoftHT兩種機(jī)型。
AirsoftTD染色機(jī)比AirsoftHT染色機(jī)多一個轉(zhuǎn)籠烘燥機(jī)構(gòu)，使Lyocell織物的染色和柔軟烘干處理在一臺機(jī)器上完成，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。
3.1.1織物運(yùn)動和染色交換系統(tǒng)
Airsoft氣流染色機(jī)的心臟和技術(shù)關(guān)鍵部分是位于染色機(jī)內(nèi)部的一個空氣滑管?？椢锏倪\(yùn)送動力來源于這個空氣滑管內(nèi)氣流對織物的推力。推力大小主要取決于織物濕態(tài)下的透氣性。透氣性越差，推力越大，織物運(yùn)送速度越快?？椢锏倪\(yùn)送還與重量有關(guān)，重量越輕，織物運(yùn)送速度越快。Airsoft空氣滑管結(jié)構(gòu)簡單，對織物的推力大，具有防堵塞和防擦傷等功能，適用范圍廣。
由于Airsoft氣流染色機(jī)運(yùn)用了氣體動力技術(shù)，染液使用量大幅減少，單位時間染液的循環(huán)次數(shù)大大增加，避免了染浴波動，以及染痕和糾纏的形成?？椢锾崛∵^程是指染布從染槽zui后一個折疊點(diǎn)到提取盤的長度。它的長短直接影響到織物的運(yùn)送速度，要盡量減小這個長度。Airsoft氣流染色機(jī)縮短了織物從堆積處的提取過程，織物不是由染液直接提起，而是在提取點(diǎn)部分排除染液，大大減少了織物在提取過程產(chǎn)生的過度拉伸，并避免了折皺的形成。
織物以60-600m／min速度喂入空氣滑管，與從鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)吹出的循環(huán)定向氣流相遇。空氣將染液霧化生成高速空氣墊，并將織物運(yùn)送至空氣滑管單元。這時織物被高壓氣流控制，在管內(nèi)充分舒展、打開，在氣流霧化條件下進(jìn)行染液交換?？椢镌诳煽貭顟B(tài)下被直接送到儲存區(qū)，從而保證染液與織物進(jìn)行的染液內(nèi)部交換，浴比進(jìn)一步減小，保證了染色織物的質(zhì)量。
3.1.2空氣循環(huán)系統(tǒng)
空氣循環(huán)系統(tǒng)是Airsoft氣流染色機(jī)的主要動力來源，風(fēng)由大功率鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生，經(jīng)過專用空氣管道輸送至空氣滑管的4個空氣噴嘴與染液相遇。通過變頻電動機(jī)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)整織物運(yùn)行速度的目的。
織物運(yùn)送系統(tǒng)的空氣由、多速軸流風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)扇采用不銹鋼制造。風(fēng)扇裝配了一個多階渦輪式曲徑碳密封，保證了風(fēng)機(jī)的耐久性。
3.1.3快速清洗系統(tǒng)
快速清洗系統(tǒng)（見圖7）是專門為多次排放和注入的染色工序而設(shè)計(jì)的，具有、節(jié)能、節(jié)水的特點(diǎn)，可用于染色工藝的各個環(huán)節(jié)，如預(yù)洗、染后洗、清洗或皂洗。該快速清洗系統(tǒng)的主要特征是允許染液高溫排放和注入，使織物在染色等處理后能及時得到相同溫度的清洗，大大節(jié)省了清洗用水量，減少了染色循環(huán)時間、水耗和排放，改善了織物性能和染色效果，節(jié)省熱能40％以上。該快速清洗系統(tǒng)解決了Lyoeeil織物染整加工多工序、多排放和升降溫時間長等問題，是Lyocell織物及其它高性能織物染色理想的綠色環(huán)保裝置。
1-與主泵吸入端連接；2-過濾器；3-排放流量控制閥；4-主機(jī)排放；5-進(jìn)水口；6-流量表；7-注入泵；8-注入流量控制閥；9-排放；10-傳導(dǎo)率監(jiān)測器；11-熱交換器
圖7 RapidWash快速清洗系統(tǒng)
在系統(tǒng)中部有盤狀熱交換器，它利用排出染缸廢液中的熱量來加熱進(jìn)入染缸的清洗用水，以達(dá)到節(jié)能的目的。在盤狀熱交換器的出水管處裝有一個探測溶液中電解質(zhì)含量的傳感器，此傳感器能自動探測排水溶液中的電解質(zhì)含量，一旦達(dá)到設(shè)定值便停止清洗，既節(jié)約了用水，又縮短了時間。利用液位控制裝置，能控制水洗的液位，達(dá)到洗液交換的目的。
3.1.4轉(zhuǎn)籠烘干和柔軟系統(tǒng)
染色機(jī)配備后整理功能是染色設(shè)備向多功能化發(fā)展的一個方向。Longelose公司成功地將轉(zhuǎn)籠柔軟技術(shù)應(yīng)用到氣流染色機(jī)上，使Lyocell織物的染色和后整理在一臺機(jī)器上完成。
3．2 Then-airflow氣流染色機(jī)
Then-airflow氣流染色機(jī)（圖8）由德國Then公司制造，該機(jī)特別適合超紹纖維和Lyocell纖維等高品質(zhì)織物的加工。由空氣與蒸汽混合而成的氣流，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓帶動染槽中的織物運(yùn)行，通過調(diào)節(jié)氣流的壓力和流量以改變織物的運(yùn)行速度，染料與各種化學(xué)助劑也混合于氣流之中。由于壓縮空氣的作用，使液體霧化，通過噴嘴均勻地噴射在織物表面，并在織物表面迅速冷凝、擴(kuò)散，達(dá)到快速上染的目的。
根據(jù)加工織物的品種和容量，織物在染槽中的運(yùn)行速度可調(diào)節(jié)為150-700m/min，一般只需50-90s，織物就可以在染槽內(nèi)作一次循環(huán)。由于車速快，織物與染槽內(nèi)的染液交換快，故易達(dá)到勻染效果。
3.2.1 Then-airflow氣流染色機(jī)浴比小，通常染棉類織物時的浴比為1：4，染滌綸織物時的浴比為1：2。另外，織物在染槽內(nèi)的運(yùn)行速度快，且浴比小，使染化料助劑用量可以相對減少，染色升溫時間也縮短，并提高了工藝穩(wěn)定性。此外，廢水的排放與清水的注入可以同時進(jìn)行，這樣縮短了染色時間。故與常規(guī)的染色機(jī)相比，可節(jié)時40％-60％，真正達(dá)到了節(jié)能、和環(huán)保的目的。
傳統(tǒng)染色機(jī)的織物染后清洗，需先將染槽內(nèi)的染色殘液排盡，再注入清洗液。但往往染槽內(nèi)的染色殘液不能馬上全部排盡，故清洗液注入時，還會與部分染色殘液混合，既浪費(fèi)時間，又降低水洗效率。Airflow氣流染色機(jī)采用獨(dú)特的清洗系統(tǒng)，即清洗液通過噴嘴直接噴射在織物表面。在整個清洗過程中，排水閥始終打開，污水直接排放，而不與織物接觸。由于洗液交換速度快，故清洗速度快。
織物在染槽中如遇溫度突然下降，則將快速冷卻，極易造成*性皺印和折痕。而Airflow氣流染色機(jī)裝有高溫排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使織物在染槽排液時繼續(xù)保持循環(huán)運(yùn)動，從而防止織物由于快速冷卻而造成皺印和折痕，同時減少加工時間，提高了生產(chǎn)效率，并可在高溫條件下加入分散染料。
目前，“桃皮絨”、“水洗”等改善視覺和手感的加工己成為一種時尚。在Airflow AFS氣流染色機(jī)中還裝有一附加的轉(zhuǎn)籠式滾筒，用于織物的繩狀整理（酶處理、拋光、柔軟、烘干等），因此能做到一機(jī)多用。
3.2.2 Airflow氣流染色機(jī)裝有HFN-System特殊噴嘴。它zui顯著的特點(diǎn)是在染色和水洗時，可大大提高織物通過噴嘴的流速，使加工織物的品質(zhì)得到改善，如針織物的收縮性和機(jī)織物的豐滿度等，使織物變得更為松弛，手感更好，故該機(jī)的品種適應(yīng)性也大大提高。
3.2.3 Airflow氣流染色機(jī)還裝有DQC系統(tǒng)。該系統(tǒng)使染色具有更高的重現(xiàn)性，有利于實(shí)現(xiàn)一次染準(zhǔn)性，使染色加工更為環(huán)保，且能降低染色成本。
傳統(tǒng)染色機(jī)染色工藝條件是根據(jù)預(yù)先貯存在計(jì)算機(jī)中的程序進(jìn)行的，加工不同織物時，可根據(jù)織物的門幅和克重等因素預(yù)先設(shè)定。新的DQC系統(tǒng)可通過選配的探測裝置，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的參數(shù)，制訂zui佳的工作時間和工藝條件（包括水的用量和蒸汽壓力），并根據(jù)織物的克重、規(guī)格及匹長，自動設(shè)定車速和浴比等，從而達(dá)到均勻的染色效果。
3.2.4 Airflow染色機(jī)配備有的Lonworks裝置。該系統(tǒng)在原有每個傳感器需要4條導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，采用一條自由結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，并增加了多種自行測試功能。維護(hù)人員可以在遠(yuǎn)程對這些基于Lonworks的機(jī)器進(jìn)行診斷，因而節(jié)約了維護(hù)和修理費(fèi)用。故障發(fā)生處的確定，可以到某個傳感器或執(zhí)行器，使維護(hù)人員能迅速地針對問題進(jìn)行修復(fù)工作，節(jié)省時間。例如，閥門墊圈的老化過程可以通過設(shè)備上所包含的預(yù)測維護(hù)系統(tǒng)來跟蹤和監(jiān)視。此外，操作人員可以通過操作簡便的觸摸式屏幕，直接控制車間中的每臺設(shè)備。
溢流染色機(jī)和氣流染色機(jī)目前正朝著高品質(zhì)、手感好、適用性廣、工藝流程短、節(jié)能、節(jié)水、小批量及大載量、自動化控制和符合生態(tài)環(huán)保等方面發(fā)展。
噴射染色機(jī)通常定義為噴嘴壓力介于2-3kg／cm2之間的染色機(jī)。其特點(diǎn)是噴嘴壓力大，噴射出的液流產(chǎn)生足夠大的推力推動織物運(yùn)行，導(dǎo)布輥僅起對織物導(dǎo)向和計(jì)速作用。由于布速快，在單位時間內(nèi)染液與織物交換頻繁，從而改善了勻染效果，能避免產(chǎn)生*性皺印。這類設(shè)備較適用于純化纖織物或梭織物的染色。對結(jié)構(gòu)疏松的織物，由于產(chǎn)生較大的連續(xù)摩擦和拉力作用（織物受到液流較大推力的沖擊并被夾帶），易造成起毛起球和拉長現(xiàn)象。噴射染色機(jī)不但可用于織物的染色，還可用于織物的退漿、預(yù)縮和滌綸織物的堿減量處理等。
為了減少水對結(jié)構(gòu)疏松織物的沖擊，減少起毛起球現(xiàn)象，改善織物手感及外觀，提升輥（導(dǎo)布輥）被廣泛用來協(xié)助織物運(yùn)行，并將噴嘴壓力減小至0-1kg/cm2，此類低壓力噴嘴染色機(jī)稱為溢流染色機(jī)，而噴嘴壓力介于1.2kg／Cm2的染色機(jī)，則通常稱為緩流染色機(jī)。由于噴嘴液流對織物的沖擊輕微，溢流染色機(jī)的應(yīng)用較噴射染色機(jī)和緩流染色機(jī)更為廣泛。
根據(jù)不同染色溫度的需要，溢流染色機(jī)又可分為高溫高壓型和常溫常壓型。
氣流染色機(jī)與溢流染色機(jī)的主要區(qū)別在于溢流染色的織物運(yùn)行靠液流推動，而氣流染色機(jī)則采用空氣動力系統(tǒng)推動織物?？椢锏倪\(yùn)行速度與織物的克重、透氣性（與織物平方克重和組織結(jié)構(gòu)有關(guān)）、干濕狀態(tài)和干濕摩擦因數(shù)等參數(shù)有關(guān)。
氣流染色也有獨(dú)立的液流循環(huán)系統(tǒng)。氣流霧化染色是將氣流和溢流在噴嘴處混合，由于沒有液流循環(huán)，因而可以實(shí)現(xiàn)超低浴比，織物在霧化狀態(tài)的染液中進(jìn)行染色。霧化染色適合加工超細(xì)纖維織物和化纖仿真類織物。
2 創(chuàng)新的環(huán)保型溢流染色機(jī)
溢流染色機(jī)從誕生之日起，就以其相對低的浴比（1：15左右）向環(huán)保染色邁出了一大步，當(dāng)時六角盤拖拉式染色機(jī)（俗稱拉缸）的浴比在1：25以上。目前常規(guī)的溢流染色機(jī)浴比雖已降至1：7-1：8，但仍偏高，染色周期也較長，不能達(dá)到生態(tài)環(huán)保的要求，生產(chǎn)成本也較高。由于浴比較大，織物在運(yùn)行過程中會攜帶大量水分，增加了自重，也易造成過度拉伸及起毛現(xiàn)象。因此，進(jìn)一步降低染色機(jī)的浴比，減少環(huán)境污染，縮短染色周期，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保染色，降低生產(chǎn)成本，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，也是染色技術(shù)發(fā)展的方向和21世紀(jì)印染工業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
溢流染色機(jī)中的用水量主要包含：
（1）織物吸附的水量；
（2）儲布槽中的水；
（3）循環(huán)管路，包括噴嘴、土泵、熱交換器中的水：
（4）配制染料、助劑所需水量；
（5）為保證染色質(zhì)量（如均勻、防皺等），需適當(dāng)增加水量。
上述5項(xiàng)之和即為染色浴比，其中前3項(xiàng)為染色機(jī)的可行性zui小浴比。
對棉織物來講，織物吸附水量大約為織物重的3倍，加上配制染料、鹽、堿液用水量較大，因此染純棉織物的浴比大于染純滌綸等疏水性織物的浴比。
2．1 溢流染色機(jī)的改進(jìn)
目前，溢流染色機(jī)已優(yōu)化成長管L型及圓筒U型或O型兩種主要形式。由于L型染色機(jī)的儲布管為長型且平臥，浴比要略大于U型或O型染色機(jī)。
為降低溢流染色機(jī)的染色浴比，應(yīng)盡量降低循環(huán)管路中的水量，特別是儲布槽中的水量。U型或O型溢流染色機(jī)在降低浴比的發(fā)展歷程經(jīng)過了3個主要階段。
2.1.1 織物全浸染型
織物幾乎全浸漬在儲布槽的染液中，浴比為1：10-1：15。
2.1.2 織物部分浸染型
20世紀(jì)90年代發(fā)展的布液分離技術(shù)，在儲布槽底部增加了一個隔層（圖1），使織物在儲布槽內(nèi)運(yùn)行，染液在隔層中快速循環(huán)，僅部分織物浸在染液中。因此，降低了染液的用量，使染色浴比降到1：7-1：10，但仍偏大。
2.1.3 布液完全分離
保留了染液快速循環(huán)隔層，其創(chuàng)新之處是在隔板上辟有許多縫隙，使流入儲布槽中的染液及織物上多余染液通過該縫隙快速回流到染液夾層中，即快速進(jìn)入管路循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。此項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)顯著降低了浴比，可達(dá)1：3.5-1：4，棉織物染色浴比降低至1：5。此項(xiàng)技術(shù)以香港立信公司開發(fā)的ECO系列生態(tài)環(huán)保溢流染色機(jī)（以下簡稱ECO）zui具代表性。
E=C×F=C×（NF+NL） （1）
式中：E-染料上染速率；
C-織物單次循環(huán)的染料上染率；
F-染液循環(huán)頻率總和；
NF-每分鐘織物循環(huán)次數(shù)；
NL-每分鐘染液循環(huán)次數(shù)。
式（1）表達(dá)了在染色過程中染料的上染速率（E）與織物單次循環(huán)的染料上染率（C）和染液循環(huán)頻率總和（F），每分鐘織物循環(huán)次數(shù)NF+每分鐘染液循環(huán)次數(shù)NL的關(guān)系。說明液流經(jīng)分離結(jié)構(gòu)的提速，對縮短染色周期效果明顯。
ECO系列染色機(jī)，如ECO-38常溫染色機(jī)（U型，圖2）和ECO-6高溫染色機(jī)（O型，圖3），其成功的關(guān)鍵是既降低了浴比，又通過優(yōu)化設(shè)計(jì)及合理配置噴嘴、導(dǎo)布管和儲布槽，使織物在染色過程中處于松弛及展開的狀態(tài)，達(dá)到均勻染色的效果。應(yīng)用布液完全分離原理，ECO-8也將L型染色機(jī)的浴比降低至1：6（圖4）。
在染色過程中，由于ECO系列染色浴比低,織物在運(yùn)行過程中所攜帶的水量少，大大降低了織物的運(yùn)行重量，從而降低了織物所受的張力及因摩擦造成的起毛現(xiàn)象，改善了織物的表面效果，降低了縮水率。
縮短染色加工時間、降低能源消耗是生態(tài)環(huán)保染色的另一個重要方面。EC0-38、ECO-6和EC-8等染色機(jī)繼承了香港立信GN28和GN6-Super等染色機(jī)縮短棉織物染色周期的成功經(jīng)驗(yàn)，使棉織物的染色時間縮短至4～6h。
因此，ECO生態(tài)環(huán)保系列染色機(jī)既降低了染色浴比，減少水及染化料的消耗，又縮短了染色周期，降低了能耗，達(dá)到生態(tài)環(huán)保染色，同時又顯著地提高了織物的布面質(zhì)量。
2.2 ECO－6高溫染色機(jī)
ECO-6高溫染色機(jī)采用布液完全分離系統(tǒng)，降低了行機(jī)水位，減少了儲布槽中的水量，進(jìn)一步降低了染色浴比，其浴比可低至1：5，同時也降低了升降溫所需的蒸汽和冷卻水。ECO－6高溫染色機(jī)還配備有蒸汽加熱（汽、水混合器）快速升溫系統(tǒng)，利用蒸汽直接加熱染液，配合熱交換器快速提高升溫速率。EC－6高溫染色機(jī)具有MSR及MIR快速水洗系統(tǒng)。MSR為節(jié)水的水洗系統(tǒng)，是指在冷卻降溫的過程中同時利用冷卻水進(jìn)行連續(xù)水洗，達(dá)到省時、省水和省電等目的 ；MIR多功能智能水洗系統(tǒng)為一強(qiáng)力連續(xù)水洗系統(tǒng)，通過優(yōu)化控制進(jìn)水量、機(jī)內(nèi)水位、溫度及水洗時間，達(dá)到zui佳的水洗效果。例如，設(shè)定水溫在50－60℃，可保持棉纖維的溶脹狀態(tài)，加速雜質(zhì)及未固色染料向外擴(kuò)散。在MSR及MIR的水洗過程中，根據(jù)稀釋原理，布槽內(nèi)水位始終保持為zui低行機(jī)水位，可加快污水與清水的交換，顯著提高水洗效率。
綜合應(yīng)用高溫漂白工藝（105－130℃×5~15min）、恒溫定量加料染色技術(shù)（50—85℃）及連續(xù)MSR和MIR水洗，一般長達(dá)8-10h的棉織物染色時間，可以縮短至4-5 h。水的用量也顯著降低，并節(jié)省蒸氣、電能及化學(xué)助劑（圖5，表1）。
3 小浴比氣流染色機(jī)
氣流染色機(jī)以其高速、小浴比的特點(diǎn)，己被越來越多的染整廠應(yīng)用。噴嘴是氣流染色機(jī)的核心部件，分圓形和方形兩種，圓形噴嘴適合加工超細(xì)纖維、化纖仿真類針織物和機(jī)織物；方形噴嘴則適合加工厚重織物，以及易產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的繩狀機(jī)織物。
氣流染色機(jī)以鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流作為輸布介質(zhì)，驅(qū)動織物在染槽中高速運(yùn)行，織物出噴嘴后經(jīng)過一擴(kuò)展形的輸布管，由于氣體膨脹，使繩狀織物展幅。在此基礎(chǔ)上，有兩組多噴淋管向織物表面噴淋染液，使染液在織物表面均勻分布，并可防止織物產(chǎn)生折皺和粘搭印。由于在升溫過程中，空氣密度隨著溫度升高而降低，若離心式鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，則氣流量會相應(yīng)減小，布速減慢。所以氣流染色機(jī)采用電子控制變頻器跟蹤，以補(bǔ)償溫度對氣流速度的影響，保證織物以一定速度運(yùn)行。
氣流傳動的織物速率要高于液流系統(tǒng)，而且織物受到的張力較小。與常規(guī)噴射染色機(jī)相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)所需時間短，染色時間能縮短50％以上；蒸汽和水可節(jié)約50％（根據(jù)被處理織物的吸水能力，浴比平均為1：3或更低）；染色重現(xiàn)性好，洗滌處理用水能降低到zui低程度。
Lyocell織物采用傳統(tǒng)染色機(jī)加工時，不易使織物徹底原纖化而去除原纖；再者，當(dāng)染色循環(huán)比較慢時，折疊的織物及未折疊織物與染液的交換不均勻，易造成染色雞爪印。氣流染色機(jī)染色織物運(yùn)轉(zhuǎn)速度一般都超過350m／min，當(dāng)織物傳送速度超過300m／min時，也不會產(chǎn)生不勻的問題，且立式染色機(jī)比臥式染色機(jī)具有更多的優(yōu)勢。因?yàn)榱⑹綑C(jī)器的作用力更大，更有利于Lyocell織物的原纖化和原纖的分離。用常規(guī)噴射染色機(jī)有時還會造成織物擦傷，織物擦傷主要是由于織物運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，以及在濕態(tài)下Lyocell織物硬挺造成的。解決擦傷的主要辦法有：一是在空氣斜管中用染液溢流減小摩擦；二是在空氣斜管出口處加裝噴淋裝置，用染液推動織物擺動，避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)的織物與機(jī)器內(nèi)表面接觸；三是用PTFE（聚四氟乙烯）涂覆織物儲存區(qū)，減少織物與儲存區(qū)表面的摩擦。
Lyocell織物經(jīng)過原纖化后，會產(chǎn)生大量的毛羽，這些毛羽懸浮在染液中或漂浮在氣流中易于堆積，不僅不利于染色交換，也容易堵塞噴氣嘴。用于Lyocell織物的氣流染色機(jī)除了原有的染液過濾系統(tǒng)外，還需加上一套空氣過濾凈化裝置，這種空氣過濾裝置要易于更換，并可及時去除堆積的毛羽。
3.1 Airsoft氣流染色機(jī)
Airsoft氣流染色機(jī)（見圖6）由英國Longclose公司生產(chǎn)。它是在原有氣流染色機(jī)的基礎(chǔ)上，經(jīng)改造添加織物拋松處理機(jī)構(gòu)，專用于Lyocell織物,以及其它高性能織物染色和后整理的設(shè)備，它有AirsoflTD和AirsoftHT兩種機(jī)型。
AirsoftTD染色機(jī)比AirsoftHT染色機(jī)多一個轉(zhuǎn)籠烘燥機(jī)構(gòu)，使Lyocell織物的染色和柔軟烘干處理在一臺機(jī)器上完成，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。
3.1.1織物運(yùn)動和染色交換系統(tǒng)
Airsoft氣流染色機(jī)的心臟和技術(shù)關(guān)鍵部分是位于染色機(jī)內(nèi)部的一個空氣滑管?？椢锏倪\(yùn)送動力來源于這個空氣滑管內(nèi)氣流對織物的推力。推力大小主要取決于織物濕態(tài)下的透氣性。透氣性越差，推力越大，織物運(yùn)送速度越快?？椢锏倪\(yùn)送還與重量有關(guān)，重量越輕，織物運(yùn)送速度越快。Airsoft空氣滑管結(jié)構(gòu)簡單，對織物的推力大，具有防堵塞和防擦傷等功能，適用范圍廣。
由于Airsoft氣流染色機(jī)運(yùn)用了氣體動力技術(shù)，染液使用量大幅減少，單位時間染液的循環(huán)次數(shù)大大增加，避免了染浴波動，以及染痕和糾纏的形成?？椢锾崛∵^程是指染布從染槽zui后一個折疊點(diǎn)到提取盤的長度。它的長短直接影響到織物的運(yùn)送速度，要盡量減小這個長度。Airsoft氣流染色機(jī)縮短了織物從堆積處的提取過程，織物不是由染液直接提起，而是在提取點(diǎn)部分排除染液，大大減少了織物在提取過程產(chǎn)生的過度拉伸，并避免了折皺的形成。
織物以60-600m／min速度喂入空氣滑管，與從鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)吹出的循環(huán)定向氣流相遇。空氣將染液霧化生成高速空氣墊，并將織物運(yùn)送至空氣滑管單元。這時織物被高壓氣流控制，在管內(nèi)充分舒展、打開，在氣流霧化條件下進(jìn)行染液交換?？椢镌诳煽貭顟B(tài)下被直接送到儲存區(qū)，從而保證染液與織物進(jìn)行的染液內(nèi)部交換，浴比進(jìn)一步減小，保證了染色織物的質(zhì)量。
3.1.2空氣循環(huán)系統(tǒng)
空氣循環(huán)系統(tǒng)是Airsoft氣流染色機(jī)的主要動力來源，風(fēng)由大功率鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生，經(jīng)過專用空氣管道輸送至空氣滑管的4個空氣噴嘴與染液相遇。通過變頻電動機(jī)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)整織物運(yùn)行速度的目的。
織物運(yùn)送系統(tǒng)的空氣由、多速軸流風(fēng)機(jī)提供，風(fēng)扇采用不銹鋼制造。風(fēng)扇裝配了一個多階渦輪式曲徑碳密封，保證了風(fēng)機(jī)的耐久性。
3.1.3快速清洗系統(tǒng)
快速清洗系統(tǒng)（見圖7）是專門為多次排放和注入的染色工序而設(shè)計(jì)的，具有、節(jié)能、節(jié)水的特點(diǎn)，可用于染色工藝的各個環(huán)節(jié)，如預(yù)洗、染后洗、清洗或皂洗。該快速清洗系統(tǒng)的主要特征是允許染液高溫排放和注入，使織物在染色等處理后能及時得到相同溫度的清洗，大大節(jié)省了清洗用水量，減少了染色循環(huán)時間、水耗和排放，改善了織物性能和染色效果，節(jié)省熱能40％以上。該快速清洗系統(tǒng)解決了Lyoeeil織物染整加工多工序、多排放和升降溫時間長等問題，是Lyocell織物及其它高性能織物染色理想的綠色環(huán)保裝置。
1-與主泵吸入端連接；2-過濾器；3-排放流量控制閥；4-主機(jī)排放；5-進(jìn)水口；6-流量表；7-注入泵；8-注入流量控制閥；9-排放；10-傳導(dǎo)率監(jiān)測器；11-熱交換器
圖7 RapidWash快速清洗系統(tǒng)
在系統(tǒng)中部有盤狀熱交換器，它利用排出染缸廢液中的熱量來加熱進(jìn)入染缸的清洗用水，以達(dá)到節(jié)能的目的。在盤狀熱交換器的出水管處裝有一個探測溶液中電解質(zhì)含量的傳感器，此傳感器能自動探測排水溶液中的電解質(zhì)含量，一旦達(dá)到設(shè)定值便停止清洗，既節(jié)約了用水，又縮短了時間。利用液位控制裝置，能控制水洗的液位，達(dá)到洗液交換的目的。
3.1.4轉(zhuǎn)籠烘干和柔軟系統(tǒng)
染色機(jī)配備后整理功能是染色設(shè)備向多功能化發(fā)展的一個方向。Longelose公司成功地將轉(zhuǎn)籠柔軟技術(shù)應(yīng)用到氣流染色機(jī)上，使Lyocell織物的染色和后整理在一臺機(jī)器上完成。
3．2 Then-airflow氣流染色機(jī)
Then-airflow氣流染色機(jī)（圖8）由德國Then公司制造，該機(jī)特別適合超紹纖維和Lyocell纖維等高品質(zhì)織物的加工。由空氣與蒸汽混合而成的氣流，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓帶動染槽中的織物運(yùn)行，通過調(diào)節(jié)氣流的壓力和流量以改變織物的運(yùn)行速度，染料與各種化學(xué)助劑也混合于氣流之中。由于壓縮空氣的作用，使液體霧化，通過噴嘴均勻地噴射在織物表面，并在織物表面迅速冷凝、擴(kuò)散，達(dá)到快速上染的目的。
根據(jù)加工織物的品種和容量，織物在染槽中的運(yùn)行速度可調(diào)節(jié)為150-700m/min，一般只需50-90s，織物就可以在染槽內(nèi)作一次循環(huán)。由于車速快，織物與染槽內(nèi)的染液交換快，故易達(dá)到勻染效果。
3.2.1 Then-airflow氣流染色機(jī)浴比小，通常染棉類織物時的浴比為1：4，染滌綸織物時的浴比為1：2。另外，織物在染槽內(nèi)的運(yùn)行速度快，且浴比小，使染化料助劑用量可以相對減少，染色升溫時間也縮短，并提高了工藝穩(wěn)定性。此外，廢水的排放與清水的注入可以同時進(jìn)行，這樣縮短了染色時間。故與常規(guī)的染色機(jī)相比，可節(jié)時40％-60％，真正達(dá)到了節(jié)能、和環(huán)保的目的。
傳統(tǒng)染色機(jī)的織物染后清洗，需先將染槽內(nèi)的染色殘液排盡，再注入清洗液。但往往染槽內(nèi)的染色殘液不能馬上全部排盡，故清洗液注入時，還會與部分染色殘液混合，既浪費(fèi)時間，又降低水洗效率。Airflow氣流染色機(jī)采用獨(dú)特的清洗系統(tǒng)，即清洗液通過噴嘴直接噴射在織物表面。在整個清洗過程中，排水閥始終打開，污水直接排放，而不與織物接觸。由于洗液交換速度快，故清洗速度快。
織物在染槽中如遇溫度突然下降，則將快速冷卻，極易造成*性皺印和折痕。而Airflow氣流染色機(jī)裝有高溫排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使織物在染槽排液時繼續(xù)保持循環(huán)運(yùn)動，從而防止織物由于快速冷卻而造成皺印和折痕，同時減少加工時間，提高了生產(chǎn)效率，并可在高溫條件下加入分散染料。
目前，“桃皮絨”、“水洗”等改善視覺和手感的加工己成為一種時尚。在Airflow AFS氣流染色機(jī)中還裝有一附加的轉(zhuǎn)籠式滾筒，用于織物的繩狀整理（酶處理、拋光、柔軟、烘干等），因此能做到一機(jī)多用。
3.2.2 Airflow氣流染色機(jī)裝有HFN-System特殊噴嘴。它zui顯著的特點(diǎn)是在染色和水洗時，可大大提高織物通過噴嘴的流速，使加工織物的品質(zhì)得到改善，如針織物的收縮性和機(jī)織物的豐滿度等，使織物變得更為松弛，手感更好，故該機(jī)的品種適應(yīng)性也大大提高。
3.2.3 Airflow氣流染色機(jī)還裝有DQC系統(tǒng)。該系統(tǒng)使染色具有更高的重現(xiàn)性，有利于實(shí)現(xiàn)一次染準(zhǔn)性，使染色加工更為環(huán)保，且能降低染色成本。
傳統(tǒng)染色機(jī)染色工藝條件是根據(jù)預(yù)先貯存在計(jì)算機(jī)中的程序進(jìn)行的，加工不同織物時，可根據(jù)織物的門幅和克重等因素預(yù)先設(shè)定。新的DQC系統(tǒng)可通過選配的探測裝置，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的參數(shù)，制訂zui佳的工作時間和工藝條件（包括水的用量和蒸汽壓力），并根據(jù)織物的克重、規(guī)格及匹長，自動設(shè)定車速和浴比等，從而達(dá)到均勻的染色效果。
3.2.4 Airflow染色機(jī)配備有的Lonworks裝置。該系統(tǒng)在原有每個傳感器需要4條導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，采用一條自由結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，并增加了多種自行測試功能。維護(hù)人員可以在遠(yuǎn)程對這些基于Lonworks的機(jī)器進(jìn)行診斷，因而節(jié)約了維護(hù)和修理費(fèi)用。故障發(fā)生處的確定，可以到某個傳感器或執(zhí)行器，使維護(hù)人員能迅速地針對問題進(jìn)行修復(fù)工作，節(jié)省時間。例如，閥門墊圈的老化過程可以通過設(shè)備上所包含的預(yù)測維護(hù)系統(tǒng)來跟蹤和監(jiān)視。此外，操作人員可以通過操作簡便的觸摸式屏幕，直接控制車間中的每臺設(shè)備。
