CN113840953A - 数字化纺织品印刷的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供一种在生产线上将染料以数字控制的方式施加并固色于纺织品的方法。该方法包括以下步骤：确定纺织品(10)的一个或多个参数；通过处理器来确定生产线的流道分配器的阵列的至少一个剂量设定，其中基于一个或多个参数(12)来确定至少一个剂量设定；根据至少一个剂量设定(12)，通过流道分配器的阵列将染料分配到纺织品上；以及将能量传递至基材以将染料固色在纺织品中。

Description

数字化纺织品印刷的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种将染料分配到纺织品基材上的方法和设备，并且特别涉及一种在生产线上使用独立数字控制的流道分配器的阵列和固色能量源进行纺织品染色的工艺设计，该设计消除了冲洗废水的产生并且降低能源成本。

背景技术

通过流道分配器孔口的数字控制来实现精确涂布或染色，使得工业染料流体的2D和3D分布可以控制在目标值的几个百分点内。此种染料流体精确施加的原理适用于许多工业材料。该技术利用液体施加控制与周围气流控制相结合，以实现液体染料在纺织材料内的均匀三维分布。

通过使用诸如红外发射器等能量源对能量施加进行数字控制来实现精确固色(fixation)，使得可以在目标值的几个百分点内控制能量的2D和3D分布以提供固色。

目前，纺织品涂布或染色是破坏环境的过程，这主要由于产生通常为纺织品重量许多倍的大量废水。常规染色应用处理是诸如吸尽染色或喷射染色等浸浴法和利用辊涂机制的轧染。所有常规方法一般会使纺织材料中的染料过量，必须经由反复高温洗涤来移除过量染料，从而产生大量污染废水。

包括染料污染的水的污染废水是相当大的世界范围性环境问题，并且需要进行广泛的废水处理以避免环境损害。

传统上，进行浸浴涂布或染色以使染料能够吸附到纤维表面。涂料或染料可以基本不溶于水，并且需要时间和高温才能吸附到纤维表面上并且扩散到纤维中或与纤维反应以被截留或化学结合。可替代地，可以经由辊“轧染”处理将涂料或染料施加至纺织品上。然后，将施加的染料干燥并且加热以使染料固色。对于这两种常规染色方法，都需要洗涤以移除过量的未结合染料和辅助化学品。洗涤通常涉及在高温下操作的几个浴槽并且可以引入额外化学品，例如在使用碱性pH的“还原清洗”处理中。

在此背景下，本文公开了在不需要执行洗涤步骤的情况下进行纺织品染色的新工业处理。该处理基于仅将所需量的染料和能量精确三维分布到纺织品基材上，而无需施加过量染料来实现染色、固色材料。所公开的方法通过消除或至少显著减少通过洗涤处理产生的废水，使该行业的可持续发展状况呈现飞跃般的变化。

发明内容

根据本发明，提供了一种在生产线上将染料以数字控制的方式施加并固色于纺织品的方法。该方法包括以下步骤：确定纺织品的一个或多个参数；通过处理器来确定生产线的流道分配器的阵列的至少一个剂量设定，其中基于一个或多个参数来确定至少一个剂量设定；根据至少一个剂量设定，通过流道分配器的阵列将染料分配到纺织品上；以及将能量传递至基材以将染料固色在纺织品中。

此外，该方法可以包括以下步骤：确定待染色的纺织品的一个或多个参数；通过处理器来确定生产线的流道分配器的阵列的至少一个剂量设定，其中基于一个或多个参数来确定至少一个剂量设定；根据至少一个剂量设定，通过流道分配器的阵列将染料分配到纺织品上。

该方法还可以包括数字控制干燥处理的设定，该数字控制干燥处理通过处理器基于待染色的纺织品的一个或多个参数和染料施加剂量设定的一个或多个参数确定。

另外，该方法还可以包括数字控制固色处理的设定，该数字控制固色处理通过处理器基于待染色的纺织品的一个或多个参数和染料施加剂量设定的一个或多个参数确定。

流道分配器的阵列的数字控制可以提供诸如可以在同一生产线上实现实时或接近实时的颜色不一致性校正和/或近即时的颜色切换等通用性。与例如将纺织品浸泡在分散染料浴中的传统方法相反，经由流道分配器的阵列将染料施加至纺织品上允许根据纺织品的测量参数来准确沉积正确剂量的染料。

对于固色目的的能量施加，使用能够数字输入来控制所施加的能量(例如：红外线、UV、射频或微波)的功率和分布的方法以使能量具有精确剂量。该方法与通常施加过量能量以实现固色的传统浴法染色处理和连续染色处理形成对比。

与例如将纺织品浸泡在分散染料浴中的传统方法相反，经由液体分配器的阵列将染料施加至纺织品上可以允许根据纺织品的吸收容量来准确沉积正确剂量的染料，这可以基于待染色的纺织品的测量参数来确定。这势必大量减少浪费资源，诸如用于分散染料的水和确保浓度梯度所需的过量染料以及固色和随后洗涤所需的能量等。

此外，所述液体分配器和用于固色的能量发射器的数字控制提供了诸如在同一生产线上的不一致性校正和近即时的颜色切换等额外的通用性。

确定一个或多个参数可以包括以下中的至少一个：接收包含一个或多个参数的数据输入；以及使用一个或多个传感器检测一个或多个参数。可以通过纺织品制造商或通过初步离线评估/测试来提供输入的参数。这允许在定制环境中获得精确和受控的参数细节。

使用传感器检测纺织品的参数减少了在输入和记录纺织品参数时人为错误的风险和由于对纺织品的错误标注而可能出现错误的固有可能性。

可以在生产线上实时或接近实时地检测纺织品的参数，因此允许实时或接近实时地检测纺织品中的不一致性或错误。这能够通过处理器快速并且独立调节染料和能量剂量设定和/或防止连续长度的次优或不一致的纺织品被染色。

一个或多个参数可以包括以下中的至少一个：纺织品的基重、纺织品的吸收容量、纺织品的含水量、纺织品通过系统的速度、染料浓度、纺织品厚度、纺织品直径、纺织品批号；颜色；色度；潘通色号(pantone)；反射率以及任何其它纺织品表面光学性质。可以在纺织品染色之前、纺织品染色期间和/或纺织品染色之后确定一个或多个参数。该方法能够在整个处理中测量多个参数。还可以通过处理器对沿生产线的不同点处测量的参数进行比较，以优化剂量设定。这可以提高最终产品的质量。例如，在纺织品的两面不同时染色的构造中，可以在纺织品的第一面染色之后但是在纺织品的第二面染色之前确定参数。因为染料渗透纺织品，所以当纺织品的第二面染色时，纺织品的第一面的外观可能发生改变。因此，第二面的剂量设定可以考虑第一面染色后的外观。

在一个实施例中，该方法包括确定待染色纺织品的一个或多个参数的步骤。

在纺织品染色之前确定纺织品(即，待染色的纺织品)的参数能够精确选择剂量设定，以便反映待染色的纺织品的参数，因此提高了已染色的纺织品的质量和一致性。在纺织品染色之前确定纺织品参数还减少了每次使用新纺织品时校准流道分配器可能产生的废染料和废纺织品。

在一个实施例中，该方法包括连续地确定待染色纺织品的一个或多个参数的步骤。

在纺织品染色之前连续地确定纺织品的参数允许对剂量设定和/或流道分配器进行实时或接近实时的独立调节，因此可以考虑到纺织品中的间歇不一致性或变化，并且可以在整个流道分配器的阵列中指定正确的剂量设定。

剂量设定可以包括以下中的至少一个：染料颜色、染料浓度以及染料的量和/或流速。

待分配到纺织品上的染料的量可以等于或低于纺织品的饱和吸收容量，该饱和吸收容量至少部分基于一个或多个参数确定。

可替代地，待分配到纺织品上的染料的量可以超过纺织品的饱和吸收容量，该饱和吸收容量至少部分基于一个或多个参数确定。

可以至少部分基于目标色度来确定剂量设定。

分配步骤还可以包括反馈步骤，该反馈步骤响应于由至少一个传感器检测到纺织品表面的包含颜色不一致性的区域而对检测到的不一致性进行校正。

对检测到的不一致性进行校正可以包括调节染料或能量的剂量设定以防止将来的不一致性。可替代地或者另外，纺织品可以重新送至生产线上，以便在第二次施加染料期间校正任何不一致性。在纺织品的两面分别染色的情况下，可以改变第二面的剂量设定以补偿纺织品的第一面的感测状态。

由于在同一生产线中具有反馈和校正机制消除了对进一步质量检查和校正设备的需要，所以减少了生产线设备的总体复杂性和达到成品所花费的时间。

颜色不一致性可以是纺织品长度上的颜色不一致性，即不一致性随时间变化。可替代地或另外，颜色不一致性可以是纺织品宽度上的颜色不一致，即，不一致性随时间一致。

校正检测到的不一致性可以包括通过处理器控制雾化液体染料的流动，使用气流来偏转分配的染料以补偿纺织品表面的涂布不足区域(undercoated area)。

可替代地或另外，处理器可以用于对二维限定的形状进行染色，以消除纺织品的不旨在用于最终产品的区域中的染色。该处理可以发生在双向施加(duplex application)的两面上进行的定位(register)中。将染料分配到纺织品的至少一个离散位置上减少了所需染料量。分配位置可以与纺织品的期望最终产品基本相似，并且因此纺织品上已知不需要染料的任何位置或区域可以不染色。未染色纺织品可以更易于回收或再利用。这些位置可以包括将成为边角料的位置和/或可以包括将在最终产品中为不可见的位置。

可以通过处理器确定至少一个离散位置。此外，至少一个离散位置可以为预定形状。该形状可以覆盖纺织品的整个宽度和/或长度。可替代地，该形状可以不覆盖纺织品的整个宽度和/或长度。该形状可以是服装的形状。

该方法可以包括通过处理器确定构造成使待染色的纺织品的表面面积最大化的离散位置的最优或接近最优布局的步骤，其中，该布局包括待染色的纺织品的至少一个离散位置。

该布局可以包括待染色的纺织品的多个离散位置。每个离散位置可以相同。可替代地或另外，每个离散位置可以变化。离散位置可以在形状、尺寸、颜色和形式中的至少一个方面变化。布局可以包括相同的离散位置和变化的离散位置的组合。

最优布局可以包括两个或更多个棋盘格状形状。接近最优布局将使未染色的纺织品的总面积最小化。

该方法还可以包括以下步骤：通过处理器确定已染色的纺织品的位置和未染色的纺织品的位置之间的至少一个连续边界，以及通过分离模块分离被包围在边界内的已染色的纺织品的部分。

已染色的纺织品的分离部分可以被完全染色。已染色的纺织品的分离部分可以具有与已染色的纺织品的离散位置基本相同的形状。可替代地或另外，已染色的纺织品的分离部分可以小于已染色的纺织品的位置。

分离模块可以包括诸如裁切机(guillotine)或打孔器等切割机构。

该方法可以进一步包括以下步骤：通过处理器确定已染色的纺织品的位置和未染色的纺织品的位置之间的至少一个连续边界，以及通过分离模块分离包括至少一个边界的整体的纺织品的部分。

分离纺织品的包括整个边界的部分将确保剩余纺织品完全染色或完全未染色。这允许已染色的纺织品根据需要进一步处理，并且未染色的纺织品可以回收或再利用。

包括边界的分离部分还可以包括围绕边界的纺织品的带，其中该带可以为预定宽度。

对围绕边界的带进行分离将确保剩余纺织品完全染色或完全未染色。带的预定宽度可以小于1000、500、250、100、50、25、10、5、3或1毫米(mm)。可以通过处理器来实时或接近实时地确定预定宽度。可替代地或另外，预定宽度可以是处理器的输入。

在数字控制下施加染料和执行固色的最终结果是能够生产不需要洗涤以满足典型工业规范的染色、固色材料。

可以通过喷雾、喷墨印刷或最优选通过独立控制的流道分配器的阵列来实现染料施加处理，该流道分配器的阵列产生使用气流输送的液体染料的雾化喷雾。

流道分配器的阵列可以构造成使流道分配器的阵列的分配末端紧邻纺织品基材，以便将基本均匀施加的液体染料递送至纺织品。

流道分配器可以构造成使流道分配器的分配末端距纺织品表面的距离在5mm和50mm之间。

流道分配器的阵列可以包括将染料分配到纺织品的相反两个表面上的两个流道分配器子阵列。

流道分配器的阵列可以在分配区域中提供大量重叠以实现冗余和剂量平均化。

气流最优选构造成将气流施加至纺织品的与染料施加相反的一面。

处理器可以独立控制每个流道分配器。可以通过处理器打开和关闭流道分配器的阵列中的每个单独分配元件。此外，由每个流道分配器分配的染料量也可以通过处理器控制。

每个流道分配器的独立控制允许对分配的染料进行精确和局部调节。这使得即使当待染色的纺织品具有不一致性时，也能够实现准确并且一致的目标色度。另外，可以防止已染色的纺织品中的局部不一致性。

流道分配末端可以是超声雾化器喷嘴的形式。

可以使用每个可以通过处理器控制的流体压力、喷嘴占空比(duty cycle)、超声能量和正排量泵送中的至少一种来控制分配的染料的流速。

从流道分配器分配的染料可以是速度大于5ms^-1的雾化液滴形式。

雾化液滴可以具有在1微米至50微米范围内的平均直径。

气流可以在每米宽度50至500kg hr-1的范围内。

已经确定以与基材主要垂直的速度行进的雾化液滴充分渗透工业纺织品，使得不需要进一步的吸收处理。

该方法还可以包括以下步骤：检测纺织品中的不一致性；以及通过处理器控制以下至少一个：一个或多个流道分配器的喷射频率；施加至分配的染料以调节流速的气流；分配的染料的流动轨迹；由能量源发散的功率以补偿检测到的不一致性。数字控制液体分配器的吞吐量和施加的气流的变化提供了在同一生产线上实施纺织品染色中的缺陷校正的通用和即时机制。

检测待染色的纺织品中的不一致性能够使每个流道分配器得到相应调节；因此产生更一致和均匀的染色纺织品。此外，还可以在已染色的纺织品中检测到不一致性，并且使用反馈机制来相应调节染料或能量的剂量设定，以防止再次发生不一致性。

该方法还可以包括以下步骤：检测流道分配器的阵列中的不一致性；以及通过处理器控制流道分配器中至少一个或多个和/或施加至分配的染料的气流以调节分配的染料的流速或流动轨迹从而补偿检测到的不一致性。

流道分配器的阵列中的诸如变化的染料流速等不一致性可能由分配元件内的阻塞、部分阻塞和/或气泡造成。

可替代地，该方法可以包括检测流道分配器的阵列中的不一致性并且通过处理器来完全暂停生产线的步骤。

识别流道分配器中的错误可以使生产线暂停以防止继续生产不合格或不一致的纺织品，因此节省了成本和时间。

该方法还可以包括将分配的染料“整体”固色于纺织品的步骤。可以通过施加温度在180℃至250℃范围内的干燥空气或蒸气来完成固色步骤。可替代地或另外，可以通过施加干热或蒸气与施加红外线、微波和射频辐射中的至少一种形式辐射相结合来完成固色步骤。

该方法还包括通过流道分配器的阵列将染料分配到纺织品的至少一个离散位置上的步骤。

此外，根据本发明，还可以提供构造成执行所公开的方法的设备，该设备包括：输送纺织品的生产线；处理器；以及流道分配器的阵列，其中每个流道分配器由处理器独立控制，并且构造成将染料分配到输送的纺织品的表面上。

该设备可以包括检测输送的纺织品的一个或多个参数和/或一个或多个不一致性，和/或已染色的纺织品和未染色的纺织品之间的一个或多个边界的感测装置。

该设备还可以包括分离纺织品的已染色的部分和未染色的部分的分离模块。

该设备还可以包括将分配的染料固色于输送的纺织品的固色装置。

该设备还可以包括位于生产线起始处的纺织品退绕模块和位于生产线末端处的纺织品重绕模块。

本公开的方法是经由数字控制剂量系统将染料流体施加至例如纺织品和织物的2D或3D基材上的工业处理，其中该工业处理的优点是染料在纺织品基材的吸收涂料的容量范围内输送。可以通过例如检测待染色的纺织品的一个或多个参数(诸如使用重量传感器来检测纺织品的重量)来完成该工业处理。然后，处理器基于测量的参数来计算实现纺织品目标色度所需的染料和固色能量的量。因此，本文所述的方法可以减少对浸渍浴和从纺织品洗涤过量涂料的需要。

本发明所利用的技术原理是精确测量待染色的纺织品的参数，并且通过处理器基于这些参数来确定纺织品的剂量设定。该处理之后，从流道分配器的阵列施加受控染料，以将适量染料准确沉积到纺织品表面上。

因此，公开的数字染色处理为无废水或低废水的，并且能够为纺织品的按需数字染色提供新的制造技术平台。该技术消除或大幅减少了废水排放。公开的方法还通过例如减少最小染色“运行”长度和能够在不同颜色和纺织材料之间快速转换而实现制造成本降低和盈利益处。

剂量控制的数字性质能够使目标染料色度在单个生产线上递送，该生产线例如呈使纺织品在生产线的初始处退绕并且在生产线的末端处重绕的构造。

优点包括通过精确的染料剂量来消除废水。与常规染料施加方法相比，废水的减少大于95％。由于不需要施加过量染料以确保达到目标色度，所以还能够降低染料的用量，使对给定纺织品染色所需的染料和辅助化学品的量减少高达30％。所公开的方法还实现了碳排放量的减少，与常规方法相比，节省高达80％的能量。

可替代地或另外，处理器可以确定已染色的纺织品的一个或多个参数，并且提供与剂量设定相对应的实时或接近实时的反馈。处理器可以确定已染色的纺织品的质量、精度和一致性，并且可以向分配器提供实时或接近实时的反馈。接近实时可以是指小于10毫秒。接近实时能够使剂量设定在必要时得到调节和/或暂停染料的分配，以防止生产大量长度有缺陷或染色不一致的纺织品。此外，所公开的处理的数字性质使纺织品能够按需染色，并且能够在纺织品基材上实现精确的目标色度。需要耗时的纺织品预处理和浸泡并且不提供纺织品的数字控制着色的常规方法不允许按需染色。

另一个优点是，使用所公开的方法的平台可以在超过2000平方米/小时的吞吐量下操作，并且因此适于高吞吐量工业生产环境。

通过使用数字控制的流道分配器的阵列，该处理可以在整个纺织品料幅上实现Δe值＜0.5变化的优异颜色一致性。经由数字控制的施加剂量，该处理能够进行精确配色和色度控制，并且可以用于广泛的织物。

表1.1中提供了构造成执行所公开的方法的设备的示例性技术规范：

吞吐量	＞2000平方米/小时
		最大料幅宽度	1.8m
最小运行长度	100m
		最大运行长度	3000m
基材基重	50-800gm<sup>-2</sup>
		基材	聚酯、涤棉、尼龙、棉
耗水量	＜0.5吨/吨织物
		能量消耗量	＜100kW
转换时间	＜5分钟

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式对本发明进行进一步描述，其中：

图1示出了根据本发明的示例性方法的流程图；

图2示出了根据所公开的方法的实施例的详细示例性工作流程的流程图；

图3示出了在染料施加的不同阶段的示例性纺织品纤维；

图4示出了执行所公开的方法的示例性设备；

图5示出了将染料分配到纺织品基材上的流道分配器的示例性构造。

图6示出了根据本发明的一些实施例的包括第一道次(pass)和第二道次的示例性生产线。

图7示出了在增加真空室的情况下将染料分配到纺织品基材上的流道分配器的示例性构造。

图8示出了在两道次生产线中的第一道次上施加染料期间的示例性纺织品基材。

图9示出了在生产线的一些实施例内的干燥阶段的示例。

图10示出了在生产线的一些实施例内的干燥阶段期间的示例性纺织品基材。

图11示出了当应用温度变化时，纺织品基材上染料的含水量如何随时间变化的示例。

图12示出了在生产线的一些实施例中的固色阶段的示例。

图13示出了本发明的示例性方法的流程图。

图14示出了根据本发明的一些实施例的包括至少一个传感器的示例性生产线。

图15a示出了将染料施加至纺织品基材的基本水平表面的示例性生产线。

图15b示出了将染料施加至纺织品基材的基本竖直表面的示例性生产线。

图15c示出了包括构造成确定纺织品基材的路径的滚筒的生产线的实施例。

图16示出了本发明的分配元件的示例性染料供应、循环和排放系统。

图17示出了本发明包括集液箱(header tank)的分配元件的示例性染料供应、循环和排放系统。为了进一步解释本公开的各个方面，现在将结合附图对本公开的具体实施例进行详细描述。此描述将是说明性的，而不是限制性的。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的示例性方法包括确定生产线上输送的纺织品10的一个或多个参数。可以经由用户输入、自动输入或经由生产线设备上的一个或多个传感器的数字感测来完成该确定。可以输入或感测的示例性参数是：通常在50gm^-2至500gm^-2之间的纺织品基重、纺织品的纤维密度/直径、以及纺织品的织纹类型。

所示方法还包括基于在第一步骤中确定的一个或多个参数12来确定流道分配器的阵列的至少一个剂量设定(dose setting)的步骤。通过处理器50来执行该确定，该处理器构造成控制流道分配器的阵列。在一些实施例中，流道分配器的阵列可以包括构造成分配染料的打印头的一部分。

使用传感器检测纺织品的参数减少了在输入/记录纺织品参数时人为错误的风险和由于对纺织品的错误标注而可能出现错误的固有可能性。

将一个或多个参数转化为将染料流体沉积至纺织品表面上的剂量设定，使得能够根据在生产线上输送的纺织品的最大吸收容量来沉积流体。这避免了将过量流体沉积至纺织品表面上以确保实现目标色度的需要，取而代之的是允许精确沉积正确量的染料，并且后续所需的洗涤最少。确定的剂量设定通常为每单位宽度的质量流量(mL/min/m)。

在已经确定至少一个剂量设定之后，该方法还包括根据至少一个剂量设定14将流体分配到纺织品上，例如，可以根据计算的剂量设定将染料流体分配到纺织品表面上以实现纺织品的目标色度。

在一些实施例中，该方法还包括对未达到目标色度的纺织品中的不一致性进行在线校正的闭合反馈回路。例如，颜色传感器可以用于检测纺织品中的颜色不一致性并且通知处理器50。颜色传感器可以是相机，或者可以通过光纤光谱法执行的颜色感测。通过使用LAB值而适当选择的传感器颜色匹配可以达到Δe＜0.5的精度。然后，可以采用各种方法来校正检测到的不一致性，诸如通过修改分配流体的喷射频率或施加气流来偏转分配的流体并且对检测到的不一致性进行补偿来调节数字控制的流道分配器。

数字控制液体分配器的喷射频率、施加的能量和/或施加的气流的变化提供了在同一生产线上实施纺织品染色缺陷的校正的通用和即时机制。

在同一生产线中具有反馈和校正机制还通过消除对进一步质量检查和染色后校正设备的需要而减少了整个染色处理的复杂性和到达成品的所耗时间。

参照图2，示出了纺织品的单次染色“运行”的示例性工作流程。

将纺织品展开并且供给至生产线上，然后在预处理阶段16测量纺织品的参数并且将纺织品的参数发送至处理器50。在这种情况下，确定的参数是纺织品的基重。然后，通过施加120℃的蒸气以对纺织品进行预处理，确保纺织品的表面处于可以吸收染料的状态。

下一个阶段是染料施加阶段18，从可选的洗涤浴开始，随后进行第二基重检测以计算已由纺织品吸收的蒸气和水的量。基于第二基重检测，对纺织品执行受控干燥，直到纺织品包含目标含水量。通过以下至少一种方法执行干燥：红外(IR)加热、近红外(NIR)加热、中红外(MIR)加热、微波加热。

当确定纺织品处于正确含水量时，通过数字控制的流道分配器的阵列来施加染料。可选地，可以在该阶段应用在线颜色感测和校正以确保在纺织品表面上实现染料的均匀施加。然后，执行进一步干燥，接着执行最终感测步骤以确定含水量和染料吸收。通过以下至少一种方法执行干燥：红外(IR)加热、近红外(NIR)加热、中红外(MIR)加热、微波加热。最终感测步骤可以包括进一步的基重测量。

染料施加处理的最终阶段是在线固色阶段20。经由向染色纺织品施加约150℃至250℃高温的蒸气或干热来执行染料的固色。当纺织品在同一生产线上时，染料的近即时空间固色具有在施加染料后避免染料迁移的优点，而染料迁移是常规方法的问题。

在一些实施例中，在线固色处理还可以包括应用以下方法中的至少一种：红外(IR)加热、近红外(NIR)加热、机器红外(MIR)加热以及微波加热。

参照图3，示出了在染色处理的各个阶段期间的示例性纺织品纤维。

在该处理的第一阶段，测量未改性纤维22以例如确定纺织品的基重。在该处理的第二阶段，将纺织品预水合并且可选地浸入水中，导致纤维在表面24处具有增加含水量的层。在该处理的第三阶段，将染料数字控制地施加至纺织品。剂量和沉积的精度使染料在预水合纤维26的表面上形成均匀分布。最后，在该处理的第四阶段，将染料固色到纺织品上，使染料和纤维28之间的粘合加固，并且使高含水量的积聚层消散和蒸发。参照图4，示出了执行所公开的方法的示例性生产线设备29。

所示设备包括退绕模块30，退绕模块30在纺织品卷被装载到包括在预处理、染色和固色壳体32中的传送带上之前对纺织品卷进行退绕。数字控制的流道分配器38的阵列包括在壳体32内，并且流道分配器38通过多个染料供应箱34被供给待分配到输送的纺织品上的染料流体。最后，在生产线的末端处是用于在完成处理后对被染色和固色的纺织品进行重绕的重绕模块36。

流道分配器38构造成独立可控数字元件的阵列，以使得能够在输送的纺织品的料幅上并且沿纺织品的料幅实现剂量变化。分配器能够高速递送液体染料以完全渗透纺织品主体。

构造在壳体32内部的流道分配器38的阵列可以构造为单个阵列或面向输送的纺织品的相反两面的两个子阵列。构造为两个子阵列的流道分配器具有的优点为：在不需要对纺织品进行两个单独输送处理的情况下，能够将染料同时或依次分配到输送的纺织品的相反两个表面上。这使得染色过程更有效，执行每次运行需要更少的时间。

用于实施所公开方法的流道分配器38可以从多种类型中选择。例如，流道分配器可以包括在如WO 2017/187153中公开的打印头构造中，WO 2017/187153的内容通过引用并入本文。在其它实施例中，使用具有数字控制质量流控制器的喷雾涂布机或具有数字喷墨打印头的数字控制质量流控制器的狭缝式涂布机(slot-die coater)。

本文公开的基于WO 2017/187153中公开的打印头中构造的流道分配器38的阵列特别适合于本方法。该阵列具有的特征为：沿输送方向和横向方向(交叉方向)的数字可控染料流、高度精确的沉积、高的横料幅均匀性、由于元件的数字控制而实现即时颜色转换的可能性、以及大于5ms¹的高液滴速度以确保渗透至纺织品中并且增加平行气流而没有进一步的促进吸附步骤。

参照图5，该阵列的示例性流道分配器38示出为将雾化染料液滴42分配到纺织品基材44的预水合纤维上。

还示出了对着流道分配器38的分配末端引导的气流40。气流40的方向与流道分配器38的长度基本垂直，并且与分配的流体的行进方向基本平行。

如上所述，在所公开设备的一些实施例中，气流40使从流道分配器38分配的流体的液滴偏转，并且因此能够控制纺织品基材44上的分配的流体的雾化液滴42的扩展轮廓。

有益的是，控制液滴轮廓和扩展能够使流体以更高分辨率分配，并且能够使纺织品基材44中检测到的不一致性得到在线校正。可以通过处理器50来控制气流速度。

此外，对着流道分配器38的末端引导气流40减少了分配诸如墨等其它类型流体的打印头中的已知问题的风险，其中分配的流体积聚在分配元件的喷嘴末端上并且阻塞喷嘴或降低分配的流体的均匀性。

利用气流40来偏转分配的流体并且因此控制流体在纺织品基材44上的扩展面积的能力还允许实时并且通用地控制将染料在线施加至纺织品上。

在一些实施例中，气流40周期性施加至分配的雾化液滴42。例如，处理器50可以使气流以1至1000Hz范围内的频率分配。

喷射的周期性偏转可以用于增加相邻喷嘴之间的平均距离(averaging)，并且提高整个流道分配器的阵列上的分配的流体的均匀性，或对纺织品基材44中检测到的不一致性进行在线校正。

在一些实施例中，气流在2PSI至10PSI或14kPa至69kPa范围内的压力下和在每分钟1立方英尺至100立方英尺或0.00047m³s^-1至0.047m³s^-1的流速下驱动。

如上所述，流道分配器的阵列由处理器单独并且独立控制。类似地，气流40由气流控制器(未示出)调节，该气流控制器又由处理器50数字控制。

用于确定纺织品的一个或多个参数和检测纺织品中的不一致性的传感器还与处理器50通信。可替代地，传感器可以与不同的处理器50通信。

在示例性实施例中，处理器50与微控制器、片上系统(system on a chip)或单板计算机对应。处理器50包括易失性存储器、非易失性存储器和接口。在某些其它实施例中，处理器50可以包括多个易失性存储器、非易失性存储器和/或接口。经由总线或其它形式的互连使易失性存储器、非易失性存储器和接口彼此通信。处理器50执行例如一个或多个计算机程序的计算机可读指令来控制本文所述系统的某些方面。计算机可读指令存储在非易失性存储器中。处理器50由可以包括电池的电源提供电力。

1.染料施加

流体递送(喷射[喷嘴500um]，真空)

图6示出了包括第一道次和第二道次的示例性生产线100。第一道次由经由流道分配器的第一阵列138的第一次施加染料限定，并且第二道次由经由流道分配器的第二阵列139的第二次施加染料限定。可以使用任何数量的道次和/或流道分配器的阵列，诸如3、4、5、6、8、10或10个以上的道次和/或流道分配器的阵列。

在图6所示的生产线的示例中，纺织品基材44的路径由多个辊110限定。辊110限定了纺织品基材44的转向点，使得由于生产线100通过在纺织品基材中由辊110形成的多个弯折部盘绕而成，所以生产线的总长度明显短于从入口到出口的水平距离。辊110包括疏水外表面和/或诸如特氟隆等涂层，以便防止水性染料在纺织品基材和辊110之间出现通常称为偏移的转移(转印)。

图6所示的生产线100包括导致两道次处理的流道分配器的第一阵列138和第二阵列139。流道分配器的第一阵列138之后是第一干燥阶段140，并且流道分配器的第二阵列139之后是第二干燥阶段141。第一干燥阶段和第二干燥阶段各自包括红外(IR)加热、近红外(NIR)加热、机器红外(MIR)加热、微波加热、紫外(UV)加热和等离子体加热中的至少一种。生产线100还包括在流道分配器的第一阵列138下方的纺织品基材44下方的第一真空室145和在流道分配器的第二阵列139下方的纺织品基材44下方的第二真空室146。第一真空室145与第一真空泵171连接并且第二真空室146与第二真空泵172连接，其中第一真空泵和第二真空泵构造成经由处理器50来控制由每个真空室产生的气流。

图7示出了在增加至少一个真空室145的情况下将染料分配到纺织品基材44上的流道分配器的第一阵列138中的流道分配器200的示例性构造。纺织品基材44相对于流道分配器200和真空室145的移动方向由箭头D_S表示。纺织品基材可以相对于分配元件138和/或真空室145以高达每分钟25米的速度移动。纺织品基材可以相对于分配元件138和/或真空室145以高达每分钟100、75、50、30、25、20、15、12、10、8、5、3、2或1米的速度移动。可替代地，生产线100可以构造成使得纺织品基材44相对于分配元件138和/或真空室145每分钟移动小于1、0.8、0.5、0.3或0.1米。纺织品基材的速度可以在逐次运行的基础上调节或者在染色运行期间实时或接近实时调节。例如，纺织品基材44可以相对于分配元件138和/或真空室145以高达每分钟35米的速度移动。特别地，纺织品基材44可以相对于分配元件138和/或真空室145以每分钟约25米的速度移动。

真空室145构造成产生如箭头D_A所示的朝向真空室的气流，使得染料液滴42被拉向纺织品基材44。添加真空室增加了到达纺织品基材44的分配的染料的体积，并且显著减少了过度喷涂。在一些实施例中，基本所有分配的染料都到达纺织品基材44。这减少了分配元件的阵列内的维护需求，这是因为随着时间的推移，涂布在系统内部构件和元件上的染料量显著减少或消除的缘故。分配末端上和/或周围的染料积聚同样可以得到移除或显著减少。

分配元件200的直径可以为约500μm。在一些实施例中，分配元件200的直径可以高达1000μm、800μm、600μm、500μm、400μm、200μm或100μm。

分配元件200可以包括末端201，染料可以从末端201分配。分配元件的末端可以在纺织品基材上方约15mm处。在一些实施例中，分配元件可以在纺织品基材上方30mm、25mm、20mm、17mm、15mm、13mm、10mm、5mm或1mm处。

图8示出了包括第一排流道分配器A和第二排流道分配器B的流道分配器的阵列。每排流道分配器构造成提供每米高达500个分配元件。每排流道分配器可以包括以约0.5mm至10mm的间隔隔开的分配元件。在一些实施例中，间隔为约1mm至5mm或2mm至3mm间隔。在一些实施例中，每个流道分配器的阵列可以包括至少两排流道分配器，该至少两排流道分配器构造成提供以约1mm至2mm的间隔隔开的分配元件。

在一些实施例中，每个流道分配器阵列和/或每排流道分配器可以包括单独的染料供应箱。每个染料供应箱可以包括不同的颜色、色调、色度、表面光洁度和/或功能性。

可替代地，多个流道分配器阵列和/或多排流道分配器可以包括单个共用的染料供应箱。

每个流道分配器阵列可以构造成将高达200g/m²的液体染料分配到纺织品基材上。在一些实施例中，每个流道分配器阵列可以构造成将高达150g/m²、120g/m²、100g/m²、80g/m²、60g/m²或50g/m²的液体染料分配到纺织品基材上。在一些实施例中，每个流道分配器阵列可以构造成将0g/m²至200g/m²、5g/m²至1500g/m²或10g/m²至80g/m²的染料分配到纺织品基材上。

可替代地或另外，生产线可以构造成每分钟分配3升至5升染料。在一些实施例中，生产线构造成每分钟分配2升至8升、1升至10升和/或0升至15升染料。

每个分配元件可以构造成以0至10m/s之间的速度分配染料。在一些实施例中，分配元件可以构造成以高达1m/s、2m/s、5m/s、8m/s、10m/s、12m/s、15m/s、20m/s、25m/s和/或30m/s的速度分配染料。

每个分配元件的流速可以精确到期望流速的1％以内。在一些实施例中，流速可以精确到期望流速的0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.5％、2、5％和/或10％以内。

双面(均匀颜色/双色调/涂层[两种功能、颜色、光洁度])

图8示出了在两道次生产线中的第一道次上施加染料期间的示例性纺织品基材44。纺织品基材可以包括第一表面45和第二表面46，其中第一道次构造成将染料分配到第一表面上，并且第二道次构造成将染料分配到第二表面46上。纺织品基材44相对于流道分配器200、201、202、203和真空室145的移动方向由箭头D_S表示。染料液滴42喷向纺织品基材44的第一表面45。如虚线150所示，真空室145可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入小于穿过纺织品基材的路径的100％处。

在一些实施例中，真空室145可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的高达95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％或55％处。真空室145可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的至少50％处。优选地，真空室145可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的50％至95％处。最优选地，真空室145可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的55％至75％处。

这旨在防止染料渗入穿过纺织品基材的路径的100％处，并且由此防止染料从纺织品基材44的第二表面46出现并且进入真空室。此外，这还可以防止第二表面46接收可能会转移至下游辊110的染料，因此防止“偏移”。

控制由真空室产生的气流的强度以优化染料对不同纺织品基材中的渗入。根据纺织品和染料，可以适当设定渗入的优化，使得染料不完全渗透纺织品基材。

在第二道次期间，如图6所示，染料可以施加至纺织品基材44的第二表面46。染料液滴42可以喷向纺织品基材44的第二表面46，并且真空室146可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的小于100％处。

在一些实施例中，真空室146可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的高达95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％或55％处。真空室146可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的至少50％处。优选地，真空室146可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的50％至95％处。最优选地，真空室146可以构造成产生气流，使得染料液滴42渗入穿过纺织品基材的路径的55％至75％处。

因此，两道次处理使染料能够施加至整个纺织品基材厚度。第一道次和第二道次之间的时间可以能够使染料干燥和/或固色(其中染料分子扩散到纺织品基材中)，使得在纺织品基材和辊110之间不发生偏移。

此外，应当理解的是，在第一道次期间在纺织品基材厚度内的给定深度处施加的染料浓度将小于施加至第一表面45的染料浓度。然而，在第二道次期间，染料可以再次渗入穿过纺织品基材总厚度的路径的至少50％处，并且因此可以重新涂布纺织品基材厚度的至少一部分。可以优化在第一道次和第二道次期间的染料的渗入深度，使得纺织品基材的在第一道次和第二道次期间接收染料的部分同样得到优化。在一些实施例中，在第一道次和第二道次期间，没有纺织品基材接收染料。

在一些实施例中，在每个道次期间施加的染料可以不同。染料的参量(即色度、颜色、光洁度和/或功能)可以在每个道次之间变化。

在第一道次期间施加的染料的第一参量可以包括第一颜色、第一光洁度和第一功能。在第二道次期间施加的染料的第二参量可以包括第二颜色、第二光洁度和/或第二功能中的至少一种。可以使用任何数量的道次，并且可以应用任何数量的颜色、光洁度和功能和/或它们的组合。施加的染料的第一参量和第二参量可以是相同和/或不同的参量。在第一道次和第二道次期间施加不同量的染料可以用于控制、改变和/或调节第一表面45和第二表面46上的染色纺织品基材的色度。

例如，染料的颜色、色调和/或色度可以或不可以在分配元件的阵列之间变化。分配在每个分配元件阵列上的染料的光洁度可以例如是哑光、发光、有光泽和/或有纹理的中的至少一种。可替代地或另外，分配在每个分配元件阵列上的染料可以提供例如防水性、阻燃性和/或荧光标记中的至少一种。

在一些实施例中，每个分配元件阵列可以分配包括相同颜色、光洁度和功能性的相同染料。

形状/宽度

在一些实施例中，纺织品基材可以多次供给到生产线上。这样做将使任何数量的不同颜色、光洁度和功能能够应用至纺织品基材。在纺织品基材的每个后续处理期间，每个流道分配元件可以经受不同的剂量设定，并且颜色、图案、光洁度、色度和/或图片的组合可以转移到纺织品基材上。

在一些实施例中，从单个分配元件阵列分配的染料的量可以沿纺织品基材的宽度和/或长度变化。例如，可以通过处理器来调节阵列内的一些分配元件，使得与相邻分配元件相比，这些分配元件分配不同量的染料。在一些实施例中，多个分配元件可以构造成暂时或永久完全停止分配。这可以用于生产诸如水平和/或竖直条纹等具有图案的纺织品。

可替代地或另外，每个分配器可以构造成使得每个分配器可以在关闭位置和开启位置之间交替，使得在将纺织品基材连续供给至生产线上的同时，纺织品基材的形状、图案、离散长度和/或变化宽度可以经受染料的作用。

在一些实施例中，流道分配器的阵列的宽度为约1.8m。在一些实施例中，流道分配器的阵列的宽度可以达到0.1m、0.3m、0.5m、1m、1.5、1.8m、2m、2.5m、3m、5m、10m或超过10m。每个流道分配器的阵列可以构造成使得在使用中分配染料的分配元件的宽度可以达到流道分配器的阵列的总宽度的100％、80％、60％、50％、30％、20％、10％或小于10％。

在一些实施例中，生产线构造成使由第二流道分配元件阵列分配的形状和/或图案与由第一流道分配元件阵列分配的形状和/或图案同步。例如，参照图6和图8，可以通过分配元件的第一阵列138将第一T恤衫形状分配到纺织品基材的第一表面45上。因此，分配元件的第二阵列139可以构造成将第二T恤衫形状的染料分配到纺织品基材的第二表面46上，使得第二T恤衫形状分配到与第一T恤衫形状基本相同区域但在纺织品基材的不同表面上。

在线干燥和固色(辐射/能量[IR/nIR/UV/等离子体])

图9示出了生产线的干燥阶段的示例。干燥阶段140包括位于纺织品基材44上方并且构造成以电磁波143的形式排放能量的干燥单元142。干燥单元可以发出20kW至200kW之间的能量。例如，干燥单元构造成将约50kW的能量传递至纺织品基材。因此，可以使用90kW至150kW的干燥单元。能量发出可以是红外线(IR)、近红外线(NIR)、中红外线(MIR)、微波和/或紫外线(UV)的形式。可替代地或另外，还可以使用等离子体加热。

干燥单元142还包括构造成将任何蒸气和/或湿气从纺织品基材44附近移除的气流。气流可以构造成从纺织品基材附近每分钟移除高达5升水蒸气。在一些实施例中，气流构造成从纺织品基材附近每分钟移除高达4、3、2、1.5、10.5升和/或0升水蒸气。在一些实施例中，移除的水蒸气作为废物处理。在一些实施例中，收集废水和/或热并且再回收或再利用。

纺织品基材可以在约25％的含水量的情况下进入干燥阶段。在一些实施例中，离开干燥阶段的纺织品基材具有0％至5％的含水量。在一些实施例中，离开干燥阶段的纺织品基材的含水量为2％至10％。

干燥阶段包括位于纺织品基材下方并且构造成对传递至纺织品基材44的排放能量的量进行优化的反射器147。

干燥阶段包括构造成在纺织品基材44离开干燥阶段时测量纺织品基材44的温度的至少一个温度传感器160。纺织品基材在约为室温下进入干燥阶段，该室温可以在5℃和45℃之间，但更优选可以在10℃和35℃之间，并且最优选可以在15℃和30℃之间。在干燥阶段期间，纺织品基材的温度可以增加5℃至60℃，并且更具体地增加20℃至40℃。例如，纺织品基材可以在约25℃时进入干燥阶段，并在约60℃时离开干燥阶段。

固色的应用

图10示出了在干燥阶段140期间的示例性纺织品基材44。干燥阶段最初降低了染料液滴142的含水量149。如图11所示，由于蒸发水所需的蒸发潜热，从纺织品基材和染料液滴移除含水量可以防止温度显著升高。一旦纺织品基材的含水量降低至低于约10％，染料便开始固色至纺织品基材/纺织品基材内。

在一些实施例中，干燥阶段可以构造成将染料至少部分固色至纺织品基材。由干燥单元142提供的能量可以构造成对染料的至少一部分局部供能，该染料的至少一部分可以具有足够的能量以与纺织品纤维反应或扩散到纺织品纤维中。这可以启动化学或物理固色处理。因此，在一些实施例中，红外线(IR)可以用于启动染料和纺织品基材之间的固色处理。更具体地，在一些实施例中，红外线(IR)可以用于降低包括染料的纺织品基材的含水量，并且同时启动染料和纺织品基材之间的固色处理。

在一些实施例中，由干燥单元发出的能量可以得到控制、调节和/或优化。此外，在一些实施例中，由干燥单元供应的能量可以沿干燥单元的长度不均匀。能量的量、类型和/或波长可以沿干燥单元的长度变化。这样做可以使染料和纺织品基材之间的染料的吸收、移除或水和/或固色处理能够得到优化。例如，干燥单元可以首先向纺织品基材发出中红外波长，以便有效移除纺织品基材和染料中的含水量。然后，干燥单元可以进一步沿该处理改变以发出近红外线(NIR)，从而有效启动染料和诸如聚酯或尼龙等纺织品基材之间的固色处理。

在一些实施例中，在干燥阶段期间启动和完成固色处理可以用于完全移除在生产线的末端处的单独固色阶段的必要性。这可以显著减少处理纺织品基材所花费的时间，这是因为使用诸如IR等电磁波将固色并入干燥阶段中可能花费约0.5至10秒的缘故。

在干燥阶段期间完成染料至纺织品基材的固色可以使纺织品基材的温度高达200℃以上。可替代地或另外，纺织品基材在干燥阶段花费的时间可以增加至10秒，以便完成固色。

温度(150℃至240℃)

图11示出了当应用温度变化时，纺织品基材上染料的含水量如何随时间变化的示例。线A示出了在干燥处理期间含水量如何相对于时间降低。线B示出了在干燥处理期间纺织品基材的温度如何随时间变化。线C表示染料开始固色至纺织品基材的时刻。由于克服纺织品基材和/或染料内的水的蒸发潜热所需的能量，所以产生线B的基本水平部分，即纺织品基材的温度相对于时间的变化最小的部分。

化学过程

在一些实施例中，生产线可以分配包括少于10、7、5或3种组分的染料。组分中至少一种可以是颜料和水中的至少一种。染料可以是物理截留在诸如聚酯等疏水性纤维中的分散染料。可以使用与纤维热熔合的粘合剂将染料固色至纤维。可以使用诸如酸碱静电相互作用等化学反应将染料固色至纤维。可以经由包括两种液体组分的沉淀反应将染料固色。所有或基本所有的分配的染料将最终着落在纺织品基材上，因此需要简化的化学过程。这与使用多个洗涤步骤从染色织物移除染料的某些组成部分的现有技术系统形成对比。简化的化学过程可以导致更便宜的染料，并且由于需要更少的添加剂，因此对环境的影响可以显著减小。此外，染料可以包括染料粒径(D₅₀)并且使染料粒径平均值在0.1μm至20μm、0.5μm至10μm或1μm至5μm之间。

本发明的染料可以与任何纺织品基材一起使用，例如包括聚酯、棉、尼龙、聚棉、弹性纤维和粘胶。本发明的染料可以与任何分配装置一起使用，例如包括喷雾和喷墨印刷。

在一些实施例中，染料在染料供应箱内连续再循环。染料在染料供应箱内连续再循环使染料颗粒保持悬浮，并且因此需要较少的诸如均染剂等助剂。在一些实施例中，染料可以是软沉降悬浮液，即可以利用流体流而再悬浮的分散体。

2.固色完成

图12示出了在生产线100的一些实施例中的固色阶段20的示例。纺织品基材44进入固色壳体33，固色壳体33包括构造成限定纺织品基材通过固色壳体的路径的多个辊210至216。在固色壳体内可以使用任何数量的辊。在纺织品基材44离开固色壳体时，纺织品基材44卷至重绕模块36上。

该固色壳体构造成使染料能够：进一步扩散到纺织品基材中，与基材发生化学反应；与基材热熔合。固色处理可以包括固态扩散、气相升华、熔化、化学反应、沉淀中的至少一种。例如，染料可以经历升华。在一些实施例中，染料的升华提高了染料扩散到织物中的效率。可替代地，在一些实施例中，防止染料的升华。可以通过降低固色壳体的温度和/或减少基材在固色壳体中所花费的时间来实现防止染料升华。

控制(时间)

多个辊210至216构造成彼此相对移动，以便延长或减少基材在固色壳体33内必须经过的路径长度。例如，辊211、213和215朝向辊210、212、214和216向下移动，和/或辊212和214朝向辊211、213和215向上移动。这样做减少了纺织品基材44的路径长度，并因此减少了纺织品基材在固色壳体33内花费的时间。

纺织品基材44可以在固色壳体33中花费约60秒。在一些实施例中，纺织品基材可以在固色壳体中花费长达60、90、120或180秒。在一些实施例中，纺织品基材可以在固色壳体中花费少于60、50、40、30、20、10、8、6、5、3或1秒。减少在固色壳体中花费的时间可以防止诸如聚酯等纺织品基材44收缩，并且确保良好的手感或“触感”。

纺织品基材可以沿生产线以每分钟约25米的速度移动。因此，纺织品基材可以以每分钟约25米移动通过固色壳体。

机械控制(加热设定/拉幅机)

大体积固色壳体33可以构造成在100℃和300℃之间。在一些实施例中，固色壳体构造成在140℃和220℃之间，并且在一些实施例中，固色壳体构造成在180℃和200℃之间。固色壳体33的温度可以得到控制和/或调节，并且因此可以获得室温和300℃之间的任何温度。

在一些实施例中，固色壳体33可以填充有惰性气体。惰性气体可以是氮气和/或蒸气。

在一些实施例中，固色阶段还包括构造成防止纺织品基材在固色处理期间收缩的诸如拉幅机等机械约束。机械约束可以在固色处理的持续时间内夹紧和/或拉伸纺织品基材以防止纺织品基材收缩。

IR

在一些实施例中，固色壳体可以包括红外(IR)或近红外(NIR)电磁波。这可以显著减少在固色壳体期间所花费的时间。例如，纺织品基材在固色室中花费的时间可以小于20秒。在一些实施例中，纺织品基材在固色室中花费的时间可以小于15、10、8、6、5、4、3、2或1秒。

在一些实施例中，完全没有固色室33。在这种实施例中，固色处理可以完全在干燥阶段内发生。

3.数字染色

图13示出了由处理器50执行的示例性方法的流程图。将输入数据300输入至处理器50中。处理器包括构造成基于输入数据300确定至少一个处理器设定340的智能模块320。然后，处理器50基于处理设定340产生输出360。

智能(流体施加/IR/流体固色)

输入数据300可以包括以下中的至少一个：纺织品基材基重(gsm)；纺织品基材含水量(％)；纺织品基材厚度(mm)；纺织品基材透气性(H/m)；在干燥处理之前、期间和/或之后的纺织品基材温度(℃)；在染色处理之前、期间和/或之后的纺织品基材颜色(HU)；在固色处理之前、期间和/或之后的纺织品基材颜色(HU)；在固色处理之前、期间和/或之后的纺织品基材温度(℃)(℃)；整个生产线的纺织品基材速度(m/s)；染料类型；染料浓度(mol)；以及染料流速。在一些实施例中，可以在生产线上计算或测量输入数据。

智能模块320可以包括构造成存储数据的数据库380。数据库可以存储配置成将输入数据300与处理器设定340和处理器输出360中的至少一个相匹配的数据。例如，给定的输入或输入的组合可能需要处理器设定的特定组合，以便产生期望和/或最优输出。此种数据组合可以存储在数据库中，使得可以快速并且有效实现最佳输出。这样做减少了次优纺织品基材的数量，并且因此减少了生产成品纺织品基材的时间和成本。

控制

处理器设定340可以包括以下中的至少一个：分配的染料的流速(l/min)；在干燥和/或固色阶段期间供应的能量(J)的量；以及固色壳体内的温度(℃)。这些设定中的每一个都可以在使用中由处理器调节。

测量

图14示出了包括至少一个传感器的示例性生产线100。该至少一个传感器可以构造成确定输入数据300。可以在染色处理之前、期间或之后确定输入数据。该生产线包括：第一传感器400，其构造成确定纺织品基材的基重；第二传感器404，其构造成确定纺织品基材的含水量；第三传感器408，其构造成确定由流道分配器的第一阵列138分配的染料的流速；第四传感器412，其构造成在第一干燥阶段140之后确定纺织品基材的温度；第五传感器416，其构造成在第一干燥阶段140之后确定纺织品基材的颜色；第六传感器420，其构造成确定由流道分配元件的第二阵列139分配的染料的流速；第七传感器424，其构造成在第二干燥阶段141之后确定纺织品基材的温度；第八传感器428，其构造成在第二干燥阶段141之后确定纺织品基材的颜色；第九传感器432，其构造成确定第一真空室145的流速；第十传感器436，其构造成确定第二真空室146的流速；以及第十一传感器440，其构造成在固色阶段20之后确定纺织品基材的颜色。

图15a示出了生产线100，其中染料施加到纺织品基材的第一和第二基本水平表面上。该生产线包括：第一染色和干燥/固色阶段180，其构造成对纺织品基材的第一基本水平表面185进行染色；以及第二染色和干燥/固色阶段181，其构造成对纺织品基材的第二基本水平表面186进行染色。在第一染色和干燥/固色阶段180与第二染色和干燥/固色阶段181之间，使用多个辊110翻转纺织品基材。

图15b示出了示例性生产线，其中染料施加到纺织品基材的基本竖直表面。该生产线包括：第一染色和干燥/固色阶段180，其构造成对纺织品基材的第一表面187进行染色；以及第二染色和干燥/固色阶段181，其构造成对纺织品基材的第二表面188进行染色。第一阶段180和第二阶段181设置在纺织品基材的相同跨度上，即，在第一阶段180和第二阶段181之间没有改变织物方向的辊110。辊110构造成使得纺织品基材相对于水平面以约45°移动，使得第一阶段180和第二阶段181都不会过于接近竖直。这是因为染料更容易至少部分地被重力供给。尽管所示示例示出了第一阶段180和第二阶段181之间存在偏移，但是还能够将第一阶段180和第二阶段181对齐，使得织物从两面同时染色。

图15c示出了包括构造成确定纺织品基材44的路径的滚筒111的生产线110。使用滚筒111代替辊110增加了与基材的接触面积，并且减少了生产线上的移动部件的总数。

转换(流体)

图16示出了本发明的分配元件的示例性染料供应、循环和排出系统。流道分配器200与构造成容纳液体染料的染料保持箱500流体连通。最初，染料保持箱500可以没有染料。经由供应入口510和返回出口520将保持箱500与供应箱34流体连通。供应入口510包括入口泵512，入口泵512经由导线516与保持箱液位传感器514可操作连接。保持箱液位传感器514构造成监测保持箱500中染料的液位，并且因此监测染料的体积。入口泵512打开以便将染料从供应箱34泵送至保持箱500。然后，一旦保持箱500中的液位达到预定液位，就关闭泵512。然后系统便可以准备使用。

当保持箱中染料的液位和/或体积下降到低于预定液位和/或体积时，液位传感器514发出警报，该警报构造成开启泵512并且经由供应入口510将染料从供应箱34泵送至保持箱500。一旦保持箱中的染料的液位和/或体积达到预定的液位和/或体积，液位传感器514就向泵512发送警报以关闭，因此防止染料的过度供应。该处理可以连续操作，使得当染料从分配元件200分配时，保持箱中染料的液位和/或体积保持基本恒定。

保持箱还包括返回出口520，该返回出口520包括构造成将染料从染料保持箱500泵送至供应箱34的出口泵522。

供应入口510和入口泵512可以被关闭/闭合。然后，返回出口520和出口泵522构造成从保持箱500中排出基本所有染料。这使供应箱500和分配元件200能够得到清洁、维护和/或改变染料颜色、表面光洁度、功能性和/或任何其它属性。例如，供应箱34可以与新的供应箱交换。

在一些实施例中，供应入口510和返回出口520同时操作。这使染料能够从供应箱34连续再循环至保持箱500并且再次返回。当使用分配元件时，供应入口510的流速可以大于返回出口520的流速，使得保持箱中的染料的液位和/或体积保持基本恒定。返回出口520中的流速可以是约50ml/min。可替代地或另外，返回出口520中的流速可以是供应入口510的流速的约10％。使用供应入口510和返回出口520对染料进行再循环可以用于将染料内的颗粒保持悬浮，因此减少染料中所需的添加剂或试剂的数量。

在一些实施例中，保持箱500中的染料的液位和/或体积可以变化。在一些实施例中，液位传感器构造成使得当保持箱500中的染料的液位达到低于预定阈值的液位时，液位传感器警告入口泵516。预定阈值液位可以与分配元件200的顶部齐平。

在一些实施例中，保持箱500包括真空入口530。真空入口530与真空泵535连接，该真空泵构造成在保持箱500中产生负压。保持箱中的负压可以构造成防止染料从分配元件200分配。例如，当保持箱500填充染料时，分配元件200也将开始填充染料。在某一时刻，当保持箱被部分填充时，分配元件200将被填满。然而，通过细致控制由保持箱500中的真空入口530产生的负压，可以防止染料滴落和/或从分配元件分配，因此使保持箱500能够填充至期望液位。

在一些实施例中，一旦保持箱500和/或分配元件200包括期望量的染料，则保持箱内的负压可以降低，使得分配元件分配预定量的染料。这除了确认系统内存在正确染料外，还可以用于确保系统有效并且高效运行。

在一些实施例中，真空入口530构造成在保持箱500中产生负压，使得完全防止染料进入分配元件200。

图17示出了包括保持箱500的分配元件的示例性染料供应、循环和排出系统。保持箱500包括经由导管555与保持箱510流体连通的集液箱550。真空入口530和供应入口514可以与集液箱550连接。

真空入口530与构造成收集意外吸入至真空入口530的任何染料的滴液箱560流体连通。滴液箱560构造成防止染料进入真空泵535。

供应入口510、供应泵512、保持箱500、导管555、集液箱550、返回出口520和出口泵522中的至少一个涂覆有诸如

等疏水材料。将涂料施加至旨在与染料流体接触的任何表面上。

采用的转换方法可以根据特定染料和待染色纺织品的需要而变化。然而，该处理大致包括关闭供应泵512和启动出口泵522，以从集液箱550移除所有剩余染料。然后，可以启动洗涤循环，在洗涤循环中将水和洗涤剂引入至集液箱550中并且然后从集液箱550冲洗掉。根据染料的性质，特别是染料的颜色，可以提供一个或多个洗涤循环。在每个洗涤循环中的洗涤剂的剂量可以利用在第一洗涤循环中提供的最大洗涤剂和在最终洗涤循环中提供的最小洗涤剂进行修改。实际上，可以在完全没有洗涤剂的情况下来实现最终洗涤循环。一旦完成最终洗涤循环，就可以利用新染料来重新填充集液箱550。关于选择洗涤循环次数，可以考虑在转换前后的两种染料的颜色。例如，从黄色染料变为黑色可以以单个洗涤循环实现，而从黑色染料变为黄色则可能需要三个洗涤循环。

Claims (41)

1.一种在生产线上将染料以数字控制的方式施加并固色于纺织品的方法，所述方法包括：

确定纺织品(10)的一个或多个参数；

通过处理器(50)来确定所述生产线(32)的流道分配器(38)的阵列的至少一个剂量设定，其中基于所述一个或多个参数(12)来确定所述至少一个剂量设定；

根据所述至少一个剂量设定(14)，通过所述流道分配器的阵列将染料分配到所述纺织品上；

将能量传递至所述基材以将所述染料固色在所述纺织品中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括待染色的纺织品的参数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括已染色的纺织品的参数。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，实时或接近实时地确定所述一个或多个参数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，连续地确定所述一个或多个参数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，独立控制所述流道分配器中的每一个。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，待分配到所述纺织品上的染料的量等于或低于所述纺织品的饱和吸收容量，所述饱和吸收容量至少部分基于所述一个或多个参数确定。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，待分配到所述纺织品上的染料的量超过所述纺织品的饱和吸收容量，所述饱和吸收容量至少部分基于所述一个或多个参数确定。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少部分基于目标色度来确定所述剂量设定。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述分配步骤还包括反馈步骤，所述反馈步骤响应于由至少一个传感器检测到纺织品表面的包含颜色不一致性的区域而对检测到的不一致性进行校正。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，校正所述检测到的不一致性包括通过所述处理器来对气流(40)进行控制以偏转分配的染料，以补偿所述纺织品表面(44)的底涂层区域。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流道分配器的阵列构造成使其分配末端紧邻所述纺织品基材，以便将基本均匀施加的染料递送至所述纺织品。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流道分配器构造成使其分配末端距所述纺织品表面的距离在5mm和50mm之间。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流道分配器的阵列包括将染料分配到所述纺织品的相反两个表面上的两个流道分配器子阵列。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：检测所述流道分配器的阵列中的不一致性，以及通过所述处理器控制所述流道分配器中至少一个或多个和/或施加至分配的染料的气流以调节分配的染料的流速或流动轨迹从而补偿检测到的不一致性。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括检测所述流动通道分配器的阵列中的不一致性以及通过所述处理器完全暂停所述生产线的步骤。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理器独立控制所述流道分配器中的每一个。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流道分配末端为超声雾化器喷嘴。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流体施加器是喷墨打印头。

20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流体施加器是喷雾系统。

21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用通过所述处理器控制的压力、超声能量和正排量泵送中的至少一种来控制分配的染料的流速。

22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括通过所述流道分配器的阵列将染料分配到纺织品的至少一个离散位置上的步骤。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括通过所述处理器确定构造成使待染色的所述纺织品的表面面积最大化的离散位置的最优或接近最优布局的步骤，其中，所述布局包括待染色的所述纺织品的至少一个离散位置。

24.根据权利要求22或23所述的方法，还包括以下步骤：通过所述处理器确定已染色的纺织品的位置与未染色的纺织品的位置之间的至少一个连续边界，其中，所述连续边界包围所述已染色的纺织品的位置；以及通过分离模块来分离被包围在所述边界内的所述已染色的纺织品的部分。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，还包括以下步骤：通过所述处理器确定已染色的纺织品的位置与未染色的纺织品的位置之间的至少一个连续边界；以及通过分离模块来分离包括所述至少一个连续边界的整体的所述纺织品的部分。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，包括所述连续边界的所述分离部分还包括围绕所述边界的纺织品的带，其中所述带具有预定宽度。

27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

检测所述纺织品中的不一致性；以及

通过所述处理器控制所述流道分配器中一个或多个流道分配器的喷射频率和施加至所述分配的染料的气流中的至少一者以调节分配的染料的所述流速或流动轨迹，从而补偿检测到的不一致性。

28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述一个或多个参数包括以下中的至少一个：接收包含所述一个或多个参数的数据输入；以及使用一个或多个传感器来检测所述一个或多个参数。

29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括以下中的至少一个：基重、速度、染料浓度、基材厚度、直径、纺织品批号、吸收容量、含水量、颜色、色度、潘通色号和反射率。

30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述流道分配器分配的所述染料为具有大于5ms^-1的速度的雾化液滴的形式。

31.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括将分配的染料固色于所述纺织品的步骤。

32.根据权利要求17所述的方法，其中，通过施加温度在150℃至250℃范围内的蒸气来完成所述固色步骤。

33.根据权利要求17所述的方法，其中，通过施加干热来完成所述固色步骤。

34.根据权利要求17所述的方法，其中，通过施加辐射来完成所述固色步骤，所述辐射包括红外、微波和射频辐射中的至少一种。

35.一种构造成执行前述权利要求中任一项所述的方法的设备(29)，所述设备包括：

生产线(32)，其用于输送纺织品；

处理器(50)；以及

流道分配器的阵列，其中，每个流道分配器(38)通过所述处理器独立控制并且构造成将染料分配到输送的纺织品(44)的表面上。

36.根据权利要求35所述的设备，还包括对所输送的纺织品的一个或多个参数和/或一个或多个不一致性进行检测的传感装置。

37.根据权利要求35或36所述的设备，还包括将分配的染料固色于输送的纺织品的固色装置。

38.根据权利要求35至37中任一项所述的设备，还包括位于所述生产线的起始处的纺织品退绕模块(30)和位于所述生产线的末端处的纺织品重绕模块(36)。

39.根据权利要求1至34中任一项所述的方法，其中，使用气流将液滴引导至纺织品基材的内部结构中。

40.根据权利要求1至34中任一项所述的方法，其中，控制液体染料的表面张力以便在施加至纺织品基材后影响流体的扩展。

41.根据权利要求1至34中任一项所述的方法，其中，使用用于干燥的红外能量施加来控制液体染料在所述基材中的迁移。

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