0 前言

    活性染料染色织物具有色泽鲜艳、色谱齐全、价格便宜、工艺简便、各项牢度良好等优点，活性染料用于纤维素纤维织物染色传统工艺采用浸染和轧染，无论哪种工艺方法都需要在较高的温度条件下完成染料的吸附、扩散、固着。近年来，随着人们生活水平的提高，追求个性化、舒适感、时尚化的要求越来越高，印染加工逐步向小批量、多品种发展，而高能耗、高污染、高成本则严重制约着企业的发展。冷轧堆染色工艺介于浸染与轧染之间，是一种半连续化的轧染工艺，具有工艺流程短、效率高、质量稳定、产品适应性强、低消耗、低成本、低污染的独特优势，特别适合小批量及高难度产品的生产，冷轧堆染色工艺技术日趋成熟，越来越受到各印染企业的广泛关注。

1 冷轧堆染色的特点

    所谓冷轧堆染色，即指织物在低温下通过浸轧染液和碱液，利用轧辊压轧使染液吸附在棉织物纤维表面，然后进行打卷堆置，在室温下堆置一定时间（键合时间）并缓慢转动使之完成染料的吸附、扩散和固色过程，最后水洗完成上染的染色方式。该工艺包括浸轧工作液、堆置固色、水洗三个阶段。

    冷轧堆染色工艺流程短，设备简单，对环境污染小，因不须经烘干和汽蒸，从而节约能源。同时该工艺具有染色浴比小、上色率高（固色率比常规轧蒸法提高10-20%），不存在染料泳移等特点，特别适合对张力敏感及染不透等，多品种、小批量的生产。其优势可归纳为：

(1) 整个过程虽然是半连续的，但由于准备工作都在上机前完成，故生产效率较高。

(2) 上染、固色都在室温下完成，水洗虽然需要加热，但由于冷染固色率高，水解染料少，清洗容易，与需中间烘燥汽蒸的轧染相比较，大大节约了水、电、汽能源，缓解了污水脱色压力。

(3) 冷染设备简单，投资少，占地面积小。

(4) 冷染不仅自身清洁容易，节约了其他机台因频繁换品种的清洁时间和升温、降温等准备时间。

(5) 由于冷染在室温中长时间缓慢固色，不会发生泳移，无论织物松紧厚薄染料的渗透性都极佳，所以产品色光更纯正，彻底解决了灯芯绒露底问题，满足了市场需求。

(6) 只要工艺掌握恰当，可解决常规色特别是疑难色的染色一致性的问题。

2 冷轧堆染色工艺

2.1 冷轧堆染色工艺流程：

前处理半制品→浸轧（染液和碱液）→打卷→啭动堆置→冰洗→热水洗→皂洗→热水洗→水洗→烘干。

2.2 染化料的选择

    染色工作液由染料、碱剂分别化好后，通过4:1比例泵混合后放入浸轧槽，漫轧染液必须用均匀轧车，辊槽容积最好小于50升，以加速染液的循环和更新，缩短染料、碱剂在轧液槽的时间，防止染料在碱性条件下水解。

    该工艺的染料选择范围很广，单/双乙烯砜型、一氯均三嗪/乙烯砜型、一氯均三嗪活性染料都可使用。具体原则为：

(1) 染料在碱中的溶解度要高，否则染料会发生聚集而产生色点。

(2) 染液的稳定时间要长，尽量选择耐碱性能较好的染料拼色，防止染料在强碱浴中产生不同程度的水解而造成色光变化。

(3) 固色堆置时间的宽容度要大，尽量选择固色时间相近的染料，防止因堆置时间变化形成颜色差异。

(4) 拼色染料配伍性要好，如染料的亲和力（比移值）、固色速度、易洗涤性、耐碱水解性能、溶解度等性能要接近。染料亲和力不能太高，防止染料堆积在织物表面，造成牢度下降和产生前后色差。固色速度不能太快，以延长染料吸附、渗透、扩散时间，防止表面着色。

    由于冷轧堆染色的染液是通过织物浸轧后而转移到纤维内部去的，故以选用直接性低的染料为宜。既容易获得匀染，又有利于克服头尾深浅现象，水解的染料也容易洗涤。经过试验及生产实践，德司达的雷马素染料和部分国产染料品种较适用于冷轧堆染色。如：

K型：嫩黄K-4G、艳橙K-GN、紫K-3R、K-B3R、黄K- RN、艳红K-2G；

KN型：黑KN-B、艳蓝KN-R、紫KN-2R、KN-4R、艳红KN-5B；

M型：红M-8B、红M-3BE、蓝M-2G、黄M-5R、嫩黄M-5G、深蓝M-R。

2.3 固色混合碱液的选择

    冷轧堆染色的浸轧液是由染料、湿润剂、尿素、碱剂等组成，为了降低染料的水解和提高染液的稳定性，在配制染液时将染料、碱剂分别配制，染料、润湿剂、尿素组成染液配至漫轧液总量的80%，碱剂配至总量的20%。由比例计量泵按4:1的比例混合后输送至浸轧槽。浸轧液的稳定性与染料反应性能和使用碱剂的碱性强弱、时间、温度有关。

X型活性染料的碱剂可使用纯碱、代用碱。

K型、KN型、M(B)型活性染料的碱剂采用硅酸钠与烧碱的混合形式。烧碱提供足够染料反应固色的碱度，硅酸钠碱剂则作为缓冲剂，对碱液的pH值起调节作用，从而控制染料的水解反应有利于提高固色率，同时可避免产生前后色差。另外，硅酸钠还可作为吸附剂，在后处理水洗浴中水解为胶状硅酸或碱土硅酸盐，可吸附水中的水解活性染料，防止在织物上沾污。

表1 改进烧碱、硅酸钠混合碱液方案表

混合碱剂		磺酸钠		雷马素染料用量
波美度	Na20: Si02	用量 克／升	毫升／升	20克／ 升以下	30克／ 升以下	40克／ 升以下	50克／ 升以下	60克／ 升以下	60-100 克／升
				32.5%的烧碱液的毫升／升数
37～40	1:3.3	65	50	20	25	25	25	30	35
40～42	1：3.3	55	40	20	25	25	25	30	35
48～50	1：2.6	50	35	16	21	21	21	26	31
58～60	1：2.1	45	30	1 1	16	16	16	21	26

 

    硅酸钠、烧碱液用量可从最接近染料浓度处查出，或者从中间值计算得到。

2.4 堆置时间的控制

    织物浸轧工作液后的堆置时间与染料的反应速度、堆置温度、加工工艺、织物性能有关，部分雷马素活性染料的最少固色时间列表如下：

表2 染料的最少固色时间

染料	丝光棉（h）	未丝光棉（h）	黏胶（h）
雷马素艳黄4GL	8	12	24
雷马素艳黄GL	4	6	d
雷马素黄GR	2	2	2
雷马素黄R	2	2	2
雷马素黄3RS	8	8	12
雷马素金黄RNL	2	2	2
雷马素艳橙3R	3	3	2
雷马素红RB133	3	3	3
雷马素艳红F3B	2	2	3
雷马素艳红3BS	16	24	16
雷马素红3B	5	10	2
雷马素艳紫5R	2	2	2
雷马素艳蓝BB133	12	16	8
雷马素湖蓝G133	12	16	24
雷马素鲜艳绿6B	12	16	24
雷马素藏青GG	2	2	2
雷马素深黑N150	4	4	4
雷马素蓝RR	8	8	8
雷马素黑RL	2	2	2

 

      染色堆置时间以表中染料固色所需的最长时间为准，堆置时间可延长至36小时，对色光和色泽深度影响甚微。但是如果堆置时间太长，或包裹不紧，或碱量不足，会产生干燥泳移，或布边碳酸化，导致pH值下降，减慢染料固色，引起布边色差。冷堆后，染料固色率可达90%。水洗较简单，可在任何水洗设备上完成。一般为：冷水洗→热水洗→皂洗（常规净洗剂）→热水洗→冷水洗→烘干。

2.5 小样准备

    打小样是冷堆染色前非常重要的一个环节，小样的准确性直接影响大样结果，为此要特别予以重视。冷轧堆染色的小样仿色有冷堆法、烘箱保温法、微波炉法等。目前冷轧堆染色小样仿色最简单快捷的打样方式是微波炉法，即织物浸轧染液后，在微波炉中完成染料的固色。凡是在低功率情况下，能提供精确无级变化加热方式的微波炉都可使用，但是在使用前必须对其特定功率进行校准，以使其适应染色的要求。

校准方式：在玻璃烧杯中加入1000ml水，放入微波炉中，调试功率大小，直至规定时间内达到以下温度并将符合要求的刻度固定下来。初始20℃， 5min后31-32℃；10min后41-42℃；20min后58-59℃；30min后72℃。微波实际上是一种高频率的辐射，它会增加染料的振动频率，提高染料扩散进入纤维的速度，从而可以将活性染料快速固着在棉织物上。浸轧速度、轧余率、微波功率、织物在微波下暴露的时间，都会不同程度影响得色，调节的原则尽量使小样色光与大车冷堆后的色光相近。浸轧速度、轧余率可以尽可能接近大样条件，微波功率按照上述方法调节，微波作用时间根据大多数颜色的小样、大样相近原则确定。

2.6 半制品准备

    冷堆染色对半制品的要求较高。经前处理的织物必须具有均匀而良好的吸水性，毛效应在10cm/30min 以上。烘干要均匀而适宜，过干织物反而表现出疏水性，浸轧染液时不易润湿；较湿影响得色及布面均匀性，一般控制含潮率在4%-6%。织物进轧槽前要充分冷却，因为有些对碱敏感的活性染料，随着温度的升高而加快水解，这样易造成前后色光的差异。前处理要净，织物上不应含有氯、双氧水，pH值在7-8之间，也不应再带有浆料、石蜡，否则会影响得色或产生局部不上色。用作冷染的坯布配棉不能太差，也不能有明显黄白条，冷染的遮盖性较差，否则即使经过很好的前处理，也无济于事。

3 冷轧堆设备

    单元组成：进布（光电扩幅对中器）→烘筒（熨平、冷却）→浸轧染液（均匀轧车）→“A”字架中心收卷。

(1) 进布最好采用光电对中器，保持织物居中运行，打卷后布边整齐，防止布边外漏产生浅边，对去除织物上的卷边、折皱效果明显。

(2) 织物浸轧前要安装四只加热烘筒和两只冷却烘筒对织物进行加热和冷却，使织物上各部位温度、湿度均匀一致。有效杜绝进布半制品温、湿度不匀所产生的前后和左中右色差，以及布温过高影响工作液的稳定性。

(3) 均匀轧车配置细分度压力表，提高压力调节精度，特制的小容量浸渍槽，致使浸轧液更新快；浸轧槽要配置液位自动控制器，保持轧槽液位一致，织物浸渍染液的时间相同；要配套进口或国产比例混合泵监控染液与碱液的工艺配比。

(4) A字架中心驱动收卷、恒张力、恒线速度、张力可按不同织物预设定，收卷直径可达1400mm，布面无附加摩擦，特殊设计可根据布卷直径变化的扩幅装置，确保染后织物平整收卷，可升降的中心驱动联轴机构，适合不同中心高度的A字架联结。

(5) 配液及供应：染料与碱剂比例4：1（染料和润湿剂、尿素占总液量80%，烧碱和硅酸钠为20%）计量混合供液，工艺全过程由比例混合泵严格执行工艺配比，有效地防止织物浸轧染色的前后、头尾色差。

(6) 摆放“A”字架的堆置房地面要保持水平，保持“A”字架在水平状态下运转，防止其在运转过程中跑偏卡住后停止运转形成上下部位色光、色泽深度不一致。

4 生产实践

4.1 织物规格

    36tex×(36tex+70D),492根/10cm×157根/10cm，170cm。

4.2 半成品性能：

毛效：经向                9.7cm/30min、

      纬向                8.3cm/30min、

白度                      83.3%

pH                        7-8

4.3 染色工艺处方

染料名称                  翠蓝(g/L)            黑色(g/L)

雷马素艳蓝BB133           22.5

雷马素湖蓝G133            7.1

雷马素藏青GG                                   5.5

雷马素黑N150                                   63.5

尿素                      20                   20

工业盐                    50                   50

渗透剂JFC                 2                    2

硅酸钠( 40°Be’)         55                   55

烧碱(32.5%)               30ml                 35ml

堆置时间                  16小时               8小时

浸轧压力：油压2.Okg/cm²、气压1.5-l.7kg/cm²、轧余率67%、温度24℃、车速40m/min。

4.4 水洗工艺流程及条件

    进布冷水洗（两格）→热水洗（一格、60～70℃）→热水洗(两格、80～90℃) →皂洗（两格、95℃以上）→热水洗（三格、80～90℃）→热水洗（两格、60～80℃）→冷水洗（一格）→烘干。

4.5 染色色牢度指标测试表(3)

 

测试项目		标准	翠蓝色	黑色
皂洗牢度（级）	褪色	3	4	4
	沾色	3	3-4	4
摩擦牢度（级）	干摩	3	3-4	4
	湿摩	2-3	3	3

 

从表(3)可以看出：冷轧堆染色织物的色牢度较好。

5 活性染料冷轧堆染色的常见疵病及克服办法

5.1 前后色差、左中右色差、原样色差的产生原因及克服办法

(1) 坯布因素：坯布棉纤维原料成熟度不一致，经纱上浆不一致，织物使用纱线的捻度不一致，都会造成织物上染的差别形成匹间色差。

(2) 织物前处理效果不一致，退浆不净，丝光不充分，布面白度、pH值不一致。

(3) 染色操作不规范造成工艺参数波动使染料的上染、固着程度不一致形成色光、色泽变化。

(4) 轧槽液位控制不一致，温度变化，织物浸轧时温度、带潮程度不同。

(5) 染料因素：拼色时，要认真筛选染料，若选用不当易造成色差。拼色染料的直接性、耐碱性、化学反应性差异是产生染色色光变化的重要因素，必须引起高度重视。克服办法是注意染料选用，工艺配方中的染料类型要一致，拼色使用染料只数越少越好，能用一只染料达到所需要的色光是最理想的。染料的亲和力、化学反应性、耐碱性性能要接近。

(6) 染色时染前半成品织物左中右温度、含潮率、毛效、白度、含浆率不一致。

(7) 浸轧槽内染料、碱剂分布不均匀，浸轧时轧车左中右压力差别使织物左中右带液不一致。

(8) 织物在堆置过程中密封不好造成布边风干形成边浅；打卷时布卷端边不齐。

(9) 堆置时间的长短亦是造成色差的原因之一，若堆置时间不足就水洗皂煮，会造成固色不充分形成色浅或色光变化。若达到所需时间或超过堆置时间，则基本不会造成色差。

5.2 色点、色斑疵病及克服办法

(1) 染料溶解因素：活性染料染浅、中色，用尿素作助溶剂，溶解染料时，应该注意掌握好不同类型染料的化料温度：X型活性染料采用冷水或温水(不超过40℃)；KN型活性染料不超过60℃，M型或K型则不超过80℃，但遇个别难溶的染料或浓度过高时，如嫩黄K6G、翠蓝KGL、艳蓝KGR等，可用沸水溶解至澄清溶液，温度过低染料溶解困难，容易产生色点；温度过高、时间太长染料容易水解；所以，染料溶解后应及时用冷水降温，否则容易造成染料水解。

(2) 碱剂溶解：使用的碱剂如纯碱、烧碱、水玻璃等，在热水条件下能较好地溶解但杂质较多，需同染料一样严格过滤，以防杂质沾于布上，造成色泽不一的色点。

(3) 设备清理：轧车、轧槽、导布辊、化料桶、管道、阀门、比例泵等各部位清洁不彻底，在深色换浅色时容易出现色点、色斑。

(4) 碱斑：在退浆、煮练、漂白过程中保温保湿不够，发生风干现象；工作液中各种助剂性能不好、配伍性差致使工作液稳定性差；织物在退浆、煮练后若直接与冷水接触，织物上的浆料、助剂、碱剂易聚集吸附在织物表面；水洗不净布面残留的助剂在丝光高碱的状态下表面活性剂被破坏，疏水基聚集成膏状物吸附到织物上染色时产生浅色斑。

5.3 接头印

(1) 缝头时布端重叠、缝接针密过密、缝线太粗、缝线过紧，致使接头处过厚。克服办法：缝头采用环缝式方式，缝线不能太粗，布端与缝纫处尽量调窄，缝纫线适当放松，保持织物在张力作用下拉平后布端不重叠，针密按织物密度控制在22-28针/10cm之间为宜。

(2) 冷轧堆染色打卷时张力过大，导致织物受到过度挤压。应采用“A”字架自主传动方式，避免使用压辊挤压传动方式，严格控制打卷张力，保持织物在适当的恒张力状态下运行。

6 结束语

    活性染料冷轧堆染色工艺，具有工艺流程短、设备投资小、操作简便、产品适应性强、染料利用率高、色牢度好、产品质量稳定、成本低、能耗少、污染小等独特优势，特别适应高密、弹力、容易卷边起皱、稀薄等棉织物的染色加工。受到各印染企业的广泛关注，成为纤维素纤维印染加工节能、降耗、减排增效的有效途径。