用于将材料染色的方法和装置

摘要

公开了用于将材料染色的技术，所述技术包括将含有着色剂的磁流变流体提供至接触表面上，向所述磁流变流体施加磁场以增加所述磁流变流体的粘度，并且使所述材料与所述接触表面上的所述磁流变流体接触，以将所述材料用所述着色剂染色。

权利要求

1.一种用于将材料染色的方法，所述方法包括：

提供所要染色的材料；

提供磁流变流体至接触表面上，其中所述磁流变流体包括至少一种着色剂和磁性粒子，向所述磁流变流体施加磁场以增加所述磁流变流体的粘度，以及使所述材料与在所述接触表面上的所述磁流变流体接触以产生染色的材料，其中使所述材料与所述磁流变流体接触包括使所述材料和所述磁流变流体位于一对相对辊之间，其中所述辊中的至少一个包括所述接触表面。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

通过所述一对相对辊的旋转传送在所述接触表面上的所述磁流变流体和所述材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中使所述材料与所述磁流变流体接触还包括将所述材料定位为与所述磁流变流体线接触。

4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述材料与所述磁流变流体接触还包括使所述材料和所述磁流变流体位于所述接触表面与相对表面之间，其中所述接触表面和所述相对表面中的至少一个是凸表面。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括通过提供真空从所述接触表面移除所述磁流变流体。

6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括收集从所述接触表面移除的所述磁流变流体。

7.根据权利要求6所述的方法，其中提供所述磁流变流体至所述接触表面上包括将所收集的磁流变流体提供至所述接触表面上。

8.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括调节所收集的磁流变流体的至少一种组分的浓度以产生调节后的流体，并且将所述调节后的流体提供至所述接触表面上。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁性粒子的平均粒径大于所述材料中含有的相邻的纱之间的空隙宽度。

10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在使所述材料与所述磁流变流体接触之前用溶胀剂溶胀所述材料。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述溶胀剂包括四甘醇二甲醚。

12.一种用于将材料染色的装置，所述装置包括至少一个提供器件、至少一个接触表面和至少一个相对表面；

其中所述提供器件配置为将磁流变流体提供至所述接触表面上，其中所述磁流变流体包括至少一种着色剂和磁性粒子，其中所述接触表面配置为将磁场施加至所述磁流变流体，其中选择所述磁场以增加所述磁流变流体的粘度，其中所述相对表面配置为保持所述材料与在所述接触表面上的所述磁流变流体接触，以将所述材料用所述着色剂染色，其中所述接触表面和所述相对表面配置为将所述材料和所述磁流变流体定位在所述接触表面与所述相对表面之间，并且其中所述接触表面和所述相对表面中的至少一个是凸表面；并且其中所述装置还包括一对辊，其中所述辊中的一个在其一侧上包括所述接触表面，并且另一个辊在其一侧上包括所述相对表面。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述提供器件包括喷嘴，所述喷嘴配置为连续地提供所述磁流变流体。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述提供器件包括泵，所述泵配置为将所述磁流变流体泵送至所述喷嘴。

15.根据权利要求12所述的装置，其中所述一对辊配置为通过所述一对辊的旋转传送在所述接触表面上的所述磁流变流体和所述材料。

16.根据权利要求12所述的装置，其中所述接触表面和所述相对表面配置为保持所述材料与所述磁流变流体线接触。

17.根据权利要求12所述的装置，所述装置还包括移除器件，所述移除器件配置为通过提供真空将所述磁流变流体从所述接触表面移除。

18.根据权利要求17所述的装置，所述装置还包括槽，所述槽配置为收集从所述接触表面移除的所述磁流变流体。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述槽连接至所述提供器件以便将所收集的磁流变流体提供至所述接触表面上。

20.根据权利要求18所述的装置，所述装置还包括调节器件，所述调节器件配置为调节所收集的磁流变流体中包含的至少一种组分的浓度。

21.根据权利要求12所述的装置，所述装置还包括溶胀器件，所述溶胀器件配置为用溶胀剂溶胀所述材料。

22.根据权利要求12所述的装置，所述装置还包括一对磁极片，所述一对磁极片配置为将所述磁场施加至所述磁流变流体以增加所述磁流变流体的粘度。

23.根据权利要求12所述的装置，所述装置还包括固定器件，所述固定器件配置为将所述着色剂固定在所述材料上。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述固定器件包括加热器和定色剂浴中的至少一种。

说明书

用于将材料染色的方法和装置

技术领域

[0001] 本公开涉及用于将材料染色的方法和用于将材料染色的装置。

背景技术

[0002] 织物处理的共同实例是染色。在这种方法中，通常将纺织或无纺织物浸在其中溶解或分散有着色剂如染料的溶液中，以使得着色剂能够扩散至织物中并吸附在其上。为了获得高色牢度，将着色剂分布穿过织物对于大部分染色方法是适宜的。

[0003] 水传统上在大部分染色方法中作为溶剂使用。作为结果，染色工业消耗大量的水。此外，在染色之前准备织物的过程如漂白和增白也消耗大量的水。这种水的使用还导致水环境污染的问题。适宜的是减少所使用的水的量和/或所产生的废液的量，并且任选地能够再使用着色剂和/或其他组分。

[0004] 此外，所要染色的织物包括由编织织物制成的那些和具有非均匀性质(例如，非均匀的亲水性)的那些。因为难以将这种织物均匀地染色，一般可能采用使用染色助剂的技术。在这种技术中，用于染色的溶液通过以下方式制成：将染色助剂与含有大量的高浓度着色剂的溶剂混合，以便均匀地将织物染色。该技术使得大量的着色剂保留在废液中而未用于染色，进一步增加工业过程的环境负担。

发明内容

[0005] 根据用于将材料，例如但不限于本文中的织物和纺织品染色的方法的一个方面，将磁流变(下文称为“MR”)流体提供至接触表面。MR流体包括至少一种着色剂和磁性粒子。将磁场施加至MR流体以增加MR流体的粘度。MR流体与材料在接触表面上接触以帮助将材料用着色剂染色，以产生染色的材料。

[0006] 公开了一种用于将材料染色的装置，所述装置包括至少一个提供器件，至少一个接触表面和至少一个相对表面。提供器件配置为将MR流体提供至接触表面上。接触表面配置为将磁场施加至MR流体以增加MR流体的粘度。相对表面，其与接触表面相对，配置为使材料与在接触表面上的MR流体接触以将材料用着色剂染色。

[0007] 磁场一般地可以通过任意一种或多种类型的磁体产生。磁体的两个实例是电磁体或永磁体。磁场可以通过单个磁体或通过多个磁体产生。染色装置可以还包括配置为将磁场施加至MR流体以增加MR流体的粘度的一对磁极片。

[0008] MR流体除着色剂和磁性粒子之外可以还含有分散介质。此外，MR流体中含有的着色剂可以是至少一种染料。染料可以一般地是任意类型的染料。染料的类型的实例包括阳离子染料、阴离子染料、酸性染料、碱性染料、媒染染料、偶氮染料、反应性染料、硫染料，以及瓮染料。

[0009] 在染色方法中，可以将MR流体和/或材料连续地提供至接触表面。在染色装置中，提供器件可以包括配置为连续地提供MR流体的喷嘴。可以连续地或不连续地提供流体。

[0010] 在染色方法中，使材料与MR流体接触可以包括使材料和MR流体位于接触表面与相对表面之间。在染色装置中，接触表面和相对表面可以配置为使材料和MR流体位于接触表面与相对表面之间。可以将材料和MR流体彼此压在一起，从而促进染色。

[0011] 在染色方法和装置中，接触表面和/或相对表面可以是凸表面(当从外侧看时)。在一个实例中，接触表面和相对表面可以都是凸表面。在不同的实例中，接触表面和相对表面中的一个是凸表面，而另一个是凹表面。在还另外的实例中，接触表面和相对表面中的一个是凸表面，而另一个既不是凸的也不是凹的。此外，在染色方法中，可以将MR流体通过辊的旋转在接触表面上传送，其中辊包括接触表面。染色装置可以包括一对辊，其中辊中的一个在其一侧上包括接触表面并且另一个辊在其一侧上包括相对表面。一对辊可以配置为通过该对辊的旋转在接触表面上传送MR流体和材料。

[0012] 在染色方法中，当材料是织物或纺织品时，磁性粒子的平均粒径可以大于材料中相邻的纱之间的平均空隙宽度。具有这种构型，归因于其大尺寸，可以防止磁性粒子保留在材料中。

[0013] 在染色方法中，磁性粒子可以包括镍、钴、铁，或者它们的混合物。

[0014] 在染色方法中，将MR流体提供至接触表面上可以包括将MR流体泵送至接触表面上。在染色装置中，提供器件可以包括配置为将MR流体泵送至喷嘴的泵。泵送可以连续地或不连续地进行。

[0015] 染色方法可以还包括将MR流体从接触表面移除。如何可以将MR流体移除的一个实例是通过提供真空。如何可以将MR流体移除的备选的实例是通过与在接触表面附近或靠着接触表面的刮水片接触。染色方法可以还包括收集从接触表面移除的MR流体。在染色方法中，将MR流体提供至接触表面上可以包括将所收集的MR流体提供至接触表面上以便将MR流体重新使用或再循环。染色装置可以还包括配置为将MR流体从接触表面移除的移除器件，如任选地通过提供真空或提供刮水片移除。染色装置可以还包括配置为收集从接触表面移除的MR流体的储槽或槽。该槽可以连接至提供器件以便将所收集的MR流体提供至接触表面上。这种方法和装置可以再循环MR流体，带来废液的量的减少。

[0016] 染色方法可以还包括调节所收集的MR流体的至少一个组分的浓度，其中将MR流体提供至接触表面上包括在调节所收集的MR流体的至少一个组分的浓度之后提供MR流体。染色装置可以还包括调节器件，所述调节器件配置为调节所收集的MR流体的至少一种组分的浓度。即使MR流体中的组分如着色剂和磁性粒子作为例如吸附至材料上的结果而减少，也可以通过例如将组分施加至该槽而将组分的浓度调节在特定范围内。该装置可以还包括至少一个检测器以监控所收集的MR流体的至少一种组分的浓度。

[0017] 染色方法可以还包括在使材料与MR流体接触之前将该材料用溶胀剂溶胀。染色装置可以还包括至少一个溶胀器件，所述溶胀器件配置为将材料用溶胀剂溶胀。溶胀器件还可以包括至少一个储槽以保持溶胀剂。溶胀剂可以包括四甘醇二甲醚。

[0018] 染色方法可以还包括将着色剂固定于染色的材料。染色装置可以还包括配置为将着色剂固定在染色的材料上的至少一个固定器件。将着色剂固定在材料上可以通过多种方法进行，两个实例包括加热染色的材料或将染色的材料浸渍在定色剂中。固定器件还可以包括至少一个储槽以保持定色剂。

[0019] 在染色之后，染色后的材料可以具有保留在该材料之中或之上的一些磁性粒子。可以将任何余下的磁性粒子通过施加磁力至该材料容易地移除。可以将任何移除的磁性粒子处置、收集或重新使用。装置可以还包括磁场施加器，其配置为将磁性粒子从染色的织物移除。可以使材料如织物和纺织品与MR流体接触同时保持平坦的状态而不起皱。

附图说明

[0020] 图1是用于将材料染色的装置的示例实施方案的透视图。

[0021] 图2A-2C是各自显示用于将材料染色的装置的示例实施方案的一部分的放大图。

[0022] 图3A是显示图2A的装置的一部分的放大截面图，并且图3B是显示另一个示例装置的一部分的放大截面图。

[0023] 图4A-4D是用于将材料染色的装置的示例实施方案的不同的喷嘴的透视图。

[0024] 图5是包括流体循环系统的示例实施方案的用于将材料染色的装置的示例实施方案的示意图。

[0025] 图6A-6B是流体提供喷嘴的示例实施方案的示意图。

[0026] 图7A-7C是流体收集器的示例实施方案的示意图。

具体实施方式

[0027] 在以下详述中，参考形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，相似的符号典型地表示相似的组件。详述、附图和权利要求中描述的示例实施方案不意味着限定。可以采用其他实施方案，并且可以进行其他变化，而不脱离这里给出的主题的精神或范围。将容易地明白的是，可以将如本文通常描述的，以及附图中示例的本公开的各方面排列、代替、组合、分离，并且设计在宽范围的多种不同的构造中，其全部被明确地在本文预期。

[0028] 公开了用于将材料染色的方法、装置和组合物。

[0029] 根据本文描述的实施方案的用于将材料染色的方法包括，但不限于，将包括至少一种着色剂的磁流变(“MR”)流体提供至接触表面，将磁场施加于MR流体，所述磁场足以增加MR流体的粘度，以及将材料提供至接触表面以使得MR流体中的着色剂将材料染色，以产生染色的材料。

[0030] 如本文所使用的，材料可以是可吸收液体的或不可吸收液体的材料。材料可以由以下各项制成，但不限于：天然材料或织物如纤维素、蛋白质和胶原；以及合成材料或纤维如聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和聚氨酯。该材料可以是，但不限于：通过将纤维如羊毛、棉、丝和合成纤维编织获得的织物。该材料可以是，但不限于：通过将纤维编织、针织、钩编、打结或压在一起获得的纺织品。该材料可以是，但不限于：纸、天然或人造皮革、羽毛或多孔人造制品如海绵。该材料的实例包括，但不限于：衣料如手套、外套、正装、袜子、长袍、帽、礼帽、夹克、领带、丝巾、裙子、套装、围裙、衬衫、T恤、毛衣、汗衫、背心、裤子、牛仔裤和内衣；容器如包；地毯；窗帘；毛巾；床单；桌布；旗；和手帕。在下文中，描述使用织物作为材料的实例，但所述使用不意味着受所述实例限制。

[0031] 染色方法可以包括一个或多个预处理，如将织物溶胀。该处理例如减少织物中含有的纱之间的空隙，从而减少在染色之后在织物中残留的磁性粒子。对将织物溶胀的方法没有特别地限定，并且该方法的实例是冈山县工业技术中心(Industrial Technology Center of Okayama Prefecture)的技术信息号451(2001年9月)中描述的方法。在该方法中，使用四甘醇二甲醚(TEGDME)作为织物溶胀剂。将TEGDME加入至碳酸钠的1％水溶液以制备TEGDME的10％至50％溶液。将所要染色的织物浸渍在所获得的溶液中，例如，30分钟，并且之后脱水并干燥。作为结果，可以获得溶胀的织物。应注意对溶胀剂没有特别地限定，只要它们用于将织物溶胀的目的，并且也可以使用已知的溶胀剂。

[0032] 在染色方法中，使织物(任选地预溶胀的)至少部分地或完全地与MR流体接触。与流体接触的织物的那部分可以移动也可以不移动，从而可以将织物用MR流体中含有的着色剂染色。当将磁场施加至MR流体时，MR流体的粘度增加，导致“阻尼效应”。阻尼效应意指将MR流体的压力分布在织物上的效果。MR流体的粘度变得越高，在织物上均匀地分布的压力变得越高。例如，当将50A/m的磁场在25℃在没有磁场的情况下施加至具有150cps粘度的MR流体，MR流体的粘度可以变得高达约2000cps。当分别将100A/m、150A/m和200A/m的磁场施加至MR流体时，粘度可以变得高达约11000cps，约18000cps和约24000cps。磁化的MR流体的粘度可以在约100cps至约50000cps的范围内。粘度可以通过调节磁场的强度控制。备选地，粘度可以通过调节温度控制，其中更高的温度通常降低粘度。

[0033] 图1-2和3A各自显示可以用于染色方法的染色装置的示例实施方案的实例。图1是示意性地显示染色装置的主要部分的透视图。图2A-2C是染色装置的示意图，其中面对载体辊的相对辊的表面分别具有凸形状、平坦形状和凹形状。

[0034] 现在转向图1和2A，染色装置10显示具有载体辊12，所述载体辊具有在Y-方向上的旋转方向。载体辊12包括接收MR流体16的接触表面14。在非限制性的实例中，流体提供喷嘴18可以位于载体辊12的接触表面14邻近，以提供MR流体16。MR流体16在接触表面14上的宽度可以依赖于，但是不限于，流体提供喷嘴18的尺寸和形状。可以使用不同类型的流体提供喷嘴。图4A-4D中给出的是流体提供喷嘴的一些实例。流体提供喷嘴的形状一般可以是任意形状，如方形管(参见图4B，其对应于流体提供喷嘴18)或圆柱管(参见图4A)。流体提供喷嘴可以具有一般以任意构造中排列的多个喷嘴开口，如圆形地(参见图4C)或线性地(参见图4D)排列的多个喷嘴开口。

[0035] 再参考图1和2A，在接触表面14的一部分上提供的MR流体16可以通过载体辊12的旋转行进至接触表面14的相对部分。在相对部分处，MR流体16可以任选地通过流体收集器20收集。也可以使用不同类型的流体收集器20。可以使用不同形状和尺寸的流体收集器20。载体辊12将MR流体16传送穿过接触表面14与相对辊13的引导表面17之间的空隙。空隙的尺寸可以依赖于MR流体16和织物15的总厚度调节。例如，空隙可以在以下范围内，但是不限于：织物15的厚度的约一倍至约五倍。载体辊12可以由非磁性材料如铝合金、镁合金、塑料或奥氏体不锈钢制成。载体辊12的尺寸和表面结构不限于上面描述的那些，并且依赖于所要染色的材料可以在尺寸和形状上改变。

[0036] 染色装置10可以设置有相对辊13，其具有Y-方向上的旋转轴。相对辊13包括在相对辊13外围的引导表面17。载体辊12的接触表面14和相对辊13的引导表面17将MR流体16和织物15定位以将它们压向彼此(图3中的箭头)。相对辊13通过其旋转将织物15以及MR流体16送出，穿过接触表面14与引导表面17之间的空隙。相对辊13也可以由非磁性材料如铝、镁、塑料或奥氏体不锈钢制成。

[0037] 载体辊12可以是，但是不限于，圆柱形状的形式。载体辊12的这种形状可以提供载体辊12上的MR流体16与由相对辊13沿旋转轴(即，Y-方向)引导的织物15之间的线接触。在一些实施方案中，可以将相对辊13用具有平坦表面23的部件22取代，平坦表面23与载体辊12相对(参见图2B)；或用具有面对载体辊12的接触表面14的凹的弯曲表面25的部件24取代(参见图2C)。线接触可以提高MR流体16对织物15的压力，从而促进着色剂相对于织物15的扩散和吸附。此外，线接触中的接触区域可以根据载体辊12的旋转平稳地转移。作为结果，染色可以更加均匀地进行。不同的辊可以具有光滑的表面或图案化表面。图案化的表面可以是规则或不规则图案化的。

[0038] 如遍及说明书使用的术语“线接触”在实际使用中意图包括二维宽度的含义。

[0039] 相对辊13也可以是，但是不限于，圆柱形状的形式。该形状允许MR流体16和织物15在载体辊12与相对辊13之间产生线接触，即使载体辊12(其与相对辊13一起将MR流体16和织物15定位)被以下各项替换：以与部件22的表面23相同的方式具有与相对辊13相对的平坦的表面的部件；或与相对辊13相对并且以与部件24的表面25相同的方式具有在截面(X-Z截面)上以凹陷形状弯曲的表面的部件，如图2B和2C中所示。

[0040] 所要施加至MR流体16的磁场通常可以通过任意类型的磁体产生。磁体类型的两个实例是电磁体和永磁体。磁场可以通过一个磁体或通过多个磁体施加。多个磁体可以是相同类型的磁体或不同类型的磁体。磁场可以通过流过电磁体的电流的大小控制。例如，磁场可以由DC电磁体产生，所述DC电磁体提供有线圈19(也参见图3A)。线圈19可以卷绕在位于接触表面14之下的芯21周围。芯21可以具有圆柱形状。卷绕的线圈19可以是这样的尺寸：在Y-方向的尺寸大约等于或大于MR流体16的宽度，并且在载体辊12的圆周方向的尺寸不延伸超过接触表面14所占的区域。线圈19可以任选地定位在载体辊12的接触表面14之下，以使得可以将所产生的磁场有效地施加于MR流体16。对包括线圈19的电磁体的构造没有限制，条件是可以将磁场施加于MR流体16以控制MR流体16的粘度。因此，在接触表面14上传输的MR流体16穿过边缘场。

[0041] 图3B是显示另一个示例装置的一部分的放大截面图，其中一对磁轭28代替图2A的装置中的线圈19。一对磁轭28可以充当磁极片以便形成封闭的磁路。一对磁轭28可以具有在Y-方向上大约等于或大于MR流体16的宽度的尺寸。一对磁轭28可以配置为将磁场有效地施加至MR流体16。虽然在图3B中未给出，磁场可以由，但是不限于，电磁连接至磁轭28的DC电磁体产生。因此，MR流体16可以经受可变强度的磁场，从而可以调节MR流体16以具有合适的粘度。不同强度的磁场也可以通过其他方法实现，如通过具有可以朝向或远离MR流体16移动的可移动磁体实现。

[0042] 在以上实例中，因为在织物15与MR流体16之间建立线接触以使得将织物15染色，同时将织物15和MR流体16传送，即使用比平面接触的情况更小的压力，也可以将MR流体16牢固地压至织物15。

[0043] 如上所述，磁化MR流体16的装置和方法可以相当地变化，同时保持在本申请的范围内。可以基于定制建立所述装置，或可以通过修改可商购的机器而制造该装置。

[0044] 在一个实例中，MR流体16(即，用于将材料染色的组合物)可以含有磁性粒子和至少一种着色剂，并且还可以含有分散介质。对磁性粒子的类型没有特别地限定。在一个实例中，磁性粒子的材料包括，但是不限于，Ni、Co、Fe；这些元素的任意的合金；含有这些元素中的任意元素作为其主要成分的合金；以及这些元素中的任意元素的氧化物、氮化物、碳化物和羰基化物。当使用Ni、Co、这些元素中的任意元素的合金，或含有这些元素中的任意元素作为其主要成分的合金用于磁性粒子时，这种粒子各自可以在其表面上形成致密度氧化物膜。因此，那些磁性粒子即使当它依赖于着色剂的种类表现酸度或碱度时，相对于MR流体16也是稳定的，从而允许减少或消除磁性粒子的腐蚀。用于这种磁性粒子的材料的实例包括，但是不限于，MnZn·Fe2O3、BaO·6Fe2O3、NiZn·Fe2O3、Coγ·Fe2O3、γ·Fe2O3和坡莫合金。可以单独使用一种类型的磁性粒子，或其两种以上可以组合使用。

[0045] 对磁性粒子的粒度(即，平均粒度)没有特别地限定。例如，粒度可以是大约10μm以下，0.1-10μm，1-10μm，或3-5μm。大于织物的纱(纤维)之间的空隙宽度的粒度可以减少或防止磁性粒子在染色之后残留在织物中。这种粒度可以是，例如，20μm以上。在一些实施方案中，粒度变得越大，越容易视觉检测织物中未与磁性粒子接触，并且因此染色可能不足的部分。作为结果，由存在未染色的部分而出现的织物的色彩不均匀倾向于容易地用眼睛或检测器查找。

[0046] 可以采用不同的染料和颜料作为着色剂。可以使用用于织物的已知着色剂。很多织物染料是可大量商购的。染料的实例包括，但是不限于，直接染料如，但是不限于，具有磺基的色酸的钠盐；酸染料如具有酸基团如磺基或羧基的色酸的钠盐；其中氨基如-NH2，-NHR或-NR2(R是具有芳香环的有机基团)形成酸组分如盐酸和盐的碱染料；媒染染料；酸媒染染料；瓮染料如阴丹士林染料或士林染料，分散染料如偶氮染料和蒽醌染料；反应性染料如Procion染料和Remazol染料；和荧光增白染料如二氨基茋染料、咪唑染料、香豆素染料和萘二甲酰亚氨基染料。因此，染料可以通过已知方法乳化。本公开可以显著地贡献于减少未使用的染料的浪费，并且因此所公开的方法的使用可以减少或消除将织物染色的环境影响。

[0047] 也可以使用无机颜料和有机颜料。无机颜料的实例包括：黑色颜料如炭黑；白色颜料如锌白、铅白、锌钡白、二氧化钛、沉淀硫酸钡以及氧化钡粉末；红色颜料如红铅和氧化铁红；黄色颜料如铬黄和锌黄；和蓝色颜料如群青蓝和普鲁士蓝。有机颜料的实例包括：偶氮颜料如单偶氮颜料、二偶氮颜料和二偶氮缩合颜料；多环颜料如蒽醌颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、苝颜料、吡咯颜料、异吲哚啉颜料、 嗪颜料和呫吨颜料；以及色淀颜料。此外，如果颜料的粒度(平均粒度)小于织物的纱(纤维)之间的空隙宽度，织物倾向于更均匀地染色。这种粒度可以是，例如，约10μm以上。颜料可以是具有约100nm以下的粒度的纳米尺寸的粒子颜料。

[0048] 可以单独使用一种类型的着色剂，或可以组合使用两种以上不同的着色剂。

[0049] 分散介质可以是水、水性溶剂、非水性溶剂，或者它们的混合物。使用水可以减少环境问题如增加的VOC(挥发性有机化合物)。水性溶剂的实例包括聚烷撑二醇和聚二醇。非水性(包括水不溶性溶剂)的实例包括，但是不限于，矿物溶剂如煤油、柴油和润滑剂油、正链烷烃、异链烷烃、烷基苯、烷基萘、聚-α-烯烃、氟烃、硅油和聚苯醚。可以使用酯如多元醇酯、二酯和单酯作为分散介质。可以单独使用一种类型的分散介质，或者两种以上可以组合使用。

[0050] 可以使用分散介质以使得MR流体16作为流体存在。分散介质可以是极性或非极性液体。分散介质的种类和含量可以相当大地变化。

[0051] 用于形成磁性粒子稳定悬浮物的极性分散介质的实例包括用于聚合物如聚氯乙烯的任意类型的酯增塑剂。这种化合物可以商购获得。极性分散介质的实例包括以下的聚酯：饱和脂肪酸如C6-12烃酸，二辛基，邻苯二甲酸酯如邻苯二甲酸二烷基酯和均苯三酸酯如三正辛基三酯和三正癸基三酯。载体流体(分散介质)的其他实例包括邻苯二甲酸酯衍生物如邻苯二甲酸二烷基酯或烷基·苯酯，磷酸酯衍生物如磷酸三烯丙基酯、三烷基酯或烷基烯丙基酯，以及环氧衍生物如环氧化的大豆油。

[0052] 非极性分散介质的实例包括烃油尤其是例如具有低汽化性和低粘度的聚-α-烯烃。一个实例是由Gulf Oil Company制造的具有2、4、6、8或10cSt的粘度的SYNTHANE油。

[0053] 依赖于染色的所需的暗度，可以将MR流体16中的着色剂的浓度调节为更高或更低，并且可以将其容易地优化。相对于MR流体16的总体积，着色剂的浓度可以是，例如，约0.5％至约10质量％，或约1％至约5质量％。

[0054] MR流体16中磁性粒子的浓度可以是获得磁化MR流体16所需粘度的浓度，其中考虑到着色剂以及分散介质和按所需共混的多种组分。MR流体16的粘度一般地可以是任意粘度。在磁场的存在下在染色过程中的温度，实例粘度可以在约100cps至约50000cps或约100cps至约800cps的范围内。染色过程中的温度一般可以是任意温度。实例温度可以是，但是不限于，在约15℃至约100℃的范围内，并且可以是，但是不限于，约25℃。温度可以是室温、高于室温、或低于室温。可以考虑到将流体固定在接触表面上以及均匀的染色而选择粘度。对于特定的材料和染料组合可以容易地优化粘度。磁性粒子的浓度一般可以是任意浓度。相对于MR流体16的总质量，实例浓度可以是，例如，约1％至约80质量％，约1％至约20质量％，约1％至约10质量％，或约3％至约4质量％。

[0055] MR流体16中分散介质的浓度可以是获得磁化MR流体16所需粘度的浓度，其中考虑到着色剂和磁性粒子以及按所需共混的多种组分。可以容易地优化分散介质的浓度。相对于MR流体16的总质量，分散介质的浓度可以是，例如，约10％至约90质量％。

[0056] 此外，MR流体16可以含有磁性粒子、着色剂和分散介质之外的不同组分。这种组分的实例包括表面活性剂如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂、分散稳定剂如粘土矿物分散稳定剂、粘度调节剂包括极性溶剂如低级醇和酮、以及抗氧化剂如芳族胺。

[0057] MR流体16中的磁性粒子各自可以具有大量的磁畴。当未将磁场施加于磁性粒子时，磁畴在随机方向上，并且磁性粒子是未磁化的。因此，磁性粒子相对均匀地分散在MR流体16中。未被磁化的MR流体16典型地表现为牛顿流体。相反，在从外部施加了磁场的MR流体16中，磁性粒子的磁畴在磁场的方向上取向，并且磁性粒子之后磁性极化，这在粒子之间产生结合力，从而形成交联结构(团簇)。团簇产生流阻，其增加MR流体16的粘度。磁化的MR流体16表现为具有屈服应力值的Bingham流体。屈服应力值依赖于磁性粒子之间的结合力。因此，MR流体16的粘度可以通过调节磁场的量而控制。磁场的强度可以一般地是任意值。磁场的量可以是例如，但是不限于，约0.01特斯拉至约0.45特斯拉。

[0058] 实施方案中的染色装置可以包括流体循环系统。流体循环系统可以商业获得，或使用可商购的部分容易地组装。图5是显示包括流体循环系统的染色装置30的实例的示意图。染色装置30设置有流体循环系统32。流体循环系统32可以包括：流体提供喷嘴18；流体收集器20；用于储存MR流体16的流体槽34；用于将MR流体16从流体收集器20进料至流体槽34的收集泵36；和用于将MR流体16从流体槽34进料至流体提供喷嘴18的提供泵38。此外，如同图1中所示的染色装置10一样，染色装置30设置有载体辊12和相对辊13，并且进一步设置有流体提供喷嘴18和流体收集器20。流体循环系统32可以将MR流体16提供至图1中所示的载体辊12，并且还可以将MR流体16提供至代替载体辊12连续地传送任意其他MR流体的部件。

[0059] 为了增加或消除与MR流体中归因于与空气接触而导致的液体组分的蒸发和染料的劣化相关的变色，可以任选地防止MR流体16在除了流体循环系统32中在载体辊12上的区域之外的区域暴露至大气。

[0060] MR流体16可以通过一个或多个提供泵38加压，并从流体槽34递送至流体提供喷嘴18。相对于载体辊12的旋转速度提供MR流体16的速率可以部分地影响载体辊12的接触表面14上MR流体16的厚度。当提供MR流体16的速率高并且接触表面14的速度低时，MR流体16在载体辊12上可以变厚。因此，着色剂在织物15上的染色能力可以增强。3 2
将预期的是提供MR流体的速率Q(cm/秒)等于MR流体在载体辊12上的截面S(cm)与线速度V(cm/秒)的乘积。换言之，Q＝S×V成立。

[0061] 流体提供喷嘴18可以具有能够提供足够量的MR流体16以染色织物15的形状。流体提供喷嘴18的实例在图6A和6B中给出。图6A是示意性地显示其中MR流体16流出流体提供喷嘴18以提供在载体辊12上的状态的截面图。图6B是显示流体提供喷嘴18的开口的形状的示意图。流体提供喷嘴18可以包括磁性上软的材料如铁。具有低磁能的喷嘴可以完全地或部分地将MR流体16从磁场屏蔽，并且，作为结果，在将MR流体16从喷嘴喷出之前减少或防止MR流体16的粘度增加。流体提供喷嘴18和可操作地连接至喷嘴18的流体提供管可以提供MR流体16的层流。流体提供喷嘴18的尖端可以向内渐缩。流体提供喷嘴18的开口可以具有或者可以不具有与载体辊12的接触表面14的直接接触。在直接接触的情况下，将聚四氟乙烯、硅氧烷树脂等涂层涂覆到接触表面14的表面上对于防止接触表面14的磨损是有益的。开口可以与接触表面14正切。

[0062] 此外，MR流体16在载体辊12上的截面形状可以通过不同地改变流体提供喷嘴18的开口的上部的形状而控制，从而可以将不同的染色图案施加至织物15上。例如，开口的锯齿状的上部允许将MR流体16以锯齿的形状挤出，并且因此，可以进行条纹图案的染色。图4C或4D中所示的流体提供喷嘴18可以使得染色装置10能够用不同的颜色产生不同的图案。

[0063] 流体收集器20可以具有适合用于收集MR流体16的形状。流体提供喷嘴18可以具有，但是不限于，如例如图7中所示的形状。图7A是显示流体收集器20的实例的侧截面局部视图。图7B是沿图7A中的线VIIa-VIIa的截面图。图7C是流体收集器20的底视图。通过使用可以由橡胶、柔性塑料或其他柔性材料制成的拾取刮刀40，流体收集器20可以将MR流体16从载体辊12的表面分离。拾取刮刀40可以设计为符合载体辊12的表面。拾取刮刀40可以形成杯形或U-形并且具有MR流体16通过其进入的开口。流体收集器20可以可操作地连接至一个或多个收集泵36用于吸入MR流体16。流体收集器20可以包括，或覆盖有，具有低磁能的材料如铁的磁屏蔽。磁屏蔽可以将MR流体16与周围磁场屏蔽以允许MR流体16返回至较低粘度的状态。

[0064] 在流体循环系统32中，使用蠕动泵作为提供泵38和/或收集泵36具有减少含有磁性粒子的MR流体16与泵组件之间的接触部分的益处。在蠕动泵中，只有经受归因于MR流体16的磨损的那部分对应于短管，其耐久数百小时的使用并且可以廉价地更换。蠕动泵自身相对廉价。该泵以低流速工作而不在MR流体16中产生空隙。可以并行使用两个以上泵以调节颤动，减小它们的幅度。可以使用两个三头泵作为提供泵38，并且驱动头可以相对于彼此偏移60°。

[0065] 可以使用MASTERFLEX 6485-82 PharMed 管用于流体循环系统32的抽吸部分。可以使用IMPERIAL-EASTMAN 3/8管用于流体循环系统32的提供部分。可以使用EASY LOAD MASTERFLEX 泵型号7529-00作为提供泵38。可以使用COLE-PALMER MASTERFLEX 泵型号7019-25作为收集泵36。可以使用永磁体电动机型号2M168C，Dayton与DC速度控制器型号5X485C，Dayton一起来驱动泵。

[0066] 可以将MR流体16由一个或多个收集泵36通过流体收集器20真空抽吸到管中，通过收集泵36加压，并且送至流体槽34。可以使用APPNALGENE 1000ml分液漏斗作为流体槽34。可以将MR流体16以足够的力送至流体槽34以便通过破坏任何残留的由施加磁场产生的磁性粒子结构而均匀化。然而，流体槽34也可以或备选地包括用于该目的的搅动器或搅拌器。可以使用实验室搅拌器TLINE型号102用于该目的。备选地，可以使用其他混合或均化设备。流体槽34可以由非磁性、耐磨材料如不锈钢、玻璃纤维或塑料制成。因此，流体槽34可以具有圆锥形或不提供其中MR流体16可能聚集的沉降区域的一些其他形状。同样，流体槽34可以配置为允许到达具有大体积的整个流体槽34的搅拌器配合于其中，以便不留下沉降区。

[0067] 参考图5，流体循环系统32可以包括配置为调节所收集的MR流体16中含有的至少一种组分的浓度的调节器件35。在一个实例中，调节器件35可以向流体槽34提供一定量的不同组分。所述组分可以包括着色剂、磁性粒子、分散介质和其他组分。虽然在图5中未示出，调节器件35可以包括传感器以监控储存在流体槽34中的MR流体16中的着色剂、磁性粒子、分散介质和其他组分的浓度。例如，传感器可以检测随着对织物15的染色而在流体槽34中所收集的着色剂上的减少，以使得按需要从调节器件对流体槽34提供着色剂。这种操作也适用于磁性粒子、分散介质和其他组分。传感器可以用于监控MR流体16的粘度。当继续染色时，MR流体16的粘度归因于充当着色剂的染料通过染色的减少和液体组分如分散介质通过挥发的减少而增加。因此，可以将染料或分散介质加入至MR流体16以便将MR流体16的粘度保持在一定范围内。粘度可以使用压力探针监控。优选的压力探针是膜片传感器如Cooper PFD 102。可以使用流体循环系统32将含有曾用于染色的着色剂的MR流体16重新使用。

[0068] 如上所述，通过在其上提供MR流体16的载体辊12的旋转，可以将MR流体16从流体提供喷嘴18连续地传送至流体收集器20。然而，代替载体辊12，也可以将MR流体16通过带传送器连续地传送。在这种情况下，MR流体16可以由带传送器的基本上平的表面支撑。此外，代替连续地传送，可以将MR流体16以间歇方式处理。在这种情况下，例如，将MR流体16容纳在盘形容器中，并且将磁场施加至容器，从而磁化MR流体16。之后将织物15如上所述运载，并且可以通过按需要至少部分地与磁化的MR流体16进行接触而被染色，同时将织物15与磁流变流体16之间的接触区域前移。在这种情况下，织物15与MR流体
16之间的接触可以不必是线接触，并且可以是，例如，表面接触。

[0069] 染色装置10可以通过，例如，控制磁场的施加范围，允许将织物15用不同的图案或设计染色。例如，调节接触表面14之下线圈19的排列以控制磁场的施加范围，使得织物15可以提供有染色图案。在另一个实例中，可以通过使用在流体提供喷嘴18的开口中提供的一个或多个挤出模具的方式将织物15以不同的图案或设计染色。挤出模具可以附着在开口的一部分上。不限制挤出模具的尺寸、形状和数量并且可以选择以使得适合于所需的图案或设计。例如，如果需要用条纹图案染色，可以使用具有锯齿状的挤出模具。此外，可以在流体提供喷嘴18中提供具有不同形状的挤出模具。挤出模具可以配置为可在预编程序的控制下垂直和/或水平移动。在操作上，可以移动挤出模具，从而允许染色图案或设计变化。

[0070] 在染色装置中，可以安排多个流体提供喷嘴18以分别从其喷射含有不同颜色的着色剂的MR流体16。作为结果，可以形成更宽范围的不同染色图案和染色设计。

[0071] 可以对染色后的织物15进一步进行后染色处理如热处理或浸渍在定色剂浴中。作为结果，着色剂固定在织物15上。例如，当使用Mikasil染料作为用于由纤维如聚酯纤维或乙酸酯纤维制成的织物15的着色剂时，可以将染料通过在100°加热约60分钟固定在织物15上。备选地，当使用铜偶氮化合物作为着色剂时，可以通过将织物15在60°浸渍在定色剂的浴中约20分钟将染料固定在织物15上。此外，可以对染色的织物15进行水洗处理。在实施方案中，防止染料过度被织物15吸收和分散在其中，并且因此，也可以促进水控制管理和水洗处理之后的废水处理。

[0072] 采用以上染色方法和染色装置，着色剂可以被材料有效地吸附。作为结果，采用该染色方法，可以在经济使用着色剂的情况下均匀地染色材料例如但是不限于织物和纺织品，而且，染色可以在更小环境负担的情况下进行。磁化MR流体增加粘度，导致阻尼效应，这带来提高的保留着色剂的性能。因此，即使当通过压向材料使磁化的MR流体与该材料进行接触时，对于磁化的MR流体在与加压方向垂直的方向上流动可能更难。同时，在MR流体的磁化之前和之后，着色剂相对于材料的扩散和吸附程度可以显示非常小的改变。因此，将磁化的MR流体牢固地压至材料使得容易将着色剂均匀地分散在材料中并由其吸附，使得均匀地进行染色，并且还获得着色剂的经济使用和染色时间的减少。此外，即使着色剂和分散介质的每一个的绝对体积小，也可以均匀地进行染色并且同样可以减少废液的量。与传统装置比较可以减小染色装置的尺寸。可以使材料与MR流体接触，同时保持平坦状态而不起皱。因此，该方法和装置也使得染色能够均匀地进行。