梭织物冷轧堆染色实践
1．前言
传统活性染料染色工艺，是在高温、湿热的工艺条件下，实现的染色过程。如浸渍式卷染，连续轧染、焙固工艺，一相或两相连续轧染汽蒸工艺，湿短蒸连续轧染工艺；一个共同特点，是在一定温度下较短时间内完成染料的吸附、扩散、固着的染色过程，生产效率高，但也存在着能源消耗大，染料固色率低，同时易产生因染料泳移而产生的边中色差、前后色差。
冷轧堆染色是近几年发展的半连续平幅染色工艺，主要用于活性染料的纤维素纤维染色，具有工艺简单、设备投资少，在目前印染企业面对能源成本不断增加，产品质量要求不断提高的现实下，使用冷轧堆染色即可降低能源消耗，又可减少染料用量，降低成本；但冷轧堆染色也存在需要不断完善之处：
（1）仿样与大机生产一致性问题；
（2）打轴卷装缝头印迹；
（3）打轴卷装头尾色差；
（4）染色重现性问题；
（5）选择适当的染料与固色碱剂的最佳组合，提高染料固色率。
2．冷轧堆染色工艺和特点
2.1冷轧堆染色是近几年发展的新工艺，染色机理与两相法连续轧染汽蒸工艺，染色机理基本相同，也都要经过染料吸附、扩散、固着三个阶段。冷轧堆染色是在不加热的条件下，通过浸轧染液使纤维溶胀，从而使染料转移到纤维内部，这个进程是缓慢和同时进行的过程，使染料与纤维素纤维发生羟基反应，即织物在低温下（室温）通过浸轧染液和碱液，然后打卷堆置一定时间，使之完成染料的吸附、扩散、固着的过程，后经水洗、皂煮去除浮色，烘干，完成染色工序。
2.2 冷轧堆染色工艺流程
进布→浸轧染液（染料＋碱剂混合液）→打卷堆置→水洗→皂洗→水洗→烘干→落布。
2.3 冷轧堆染色对染料性能的要求
2.3.1 染料的耐盐、耐碱溶解稳定性要高，因高浓度的电解质对染料的溶解度具有较强“盐析作用”，会使染料溶解度大大下降，使染料从染液中析出产生聚染、沉淀，产生色点。
2.3.2 染料各拼色组合耐水解、稳定性要相似，耐水解稳定性要好，活性染料在含碱的溶液中其活性基团容易发生水解，而丧失上染能力。冷轧堆染色的染液中碱性强，拼色组合染料的耐水解稳定性不一致很容易产生头尾色差或卷与卷之间的色差。
2.3.3 染料的直接性不易过高，且拼色组份直接性要相近，冷轧堆染液中染料与盐碱同浴，比传统的两相法轧、烘、蒸的染液对纤维素纤维的直接性要高，在浸轧过程中容易产生前后（深、浅）色差。
2.3.4 染料与纤维素纤维的反应性更强些，由于冷轧堆染色堆置过程中温度较低（25℃左右）进行缓慢固着：虽然染液pH值较高，而染料较强反应能力与纤维间（键合）反应，以获得高固色率的得色深度。
2.3.5 拼混色时选择染料比移值相近的染料，染料比移值小，染料亲和力大上染较快；比移值大染料亲和力小上染速度慢，根据比移值，对不同拼混染料处方，生产时进行修正。
2.4 冷轧堆染色对碱液的选择
染料与纤维素纤维的反应速率不仅取决于染料的反应大小，也取决于碱的强度，不同种类的染料用碱不同，国产X型活性染料，用碳酸钠（纯碱）固色或者用碳酸钠与碳酸氢钠的混合碱固色，若用烧碱固色染料水解严重。K型KN型ME型，选用混合碱固色。
冷轧堆染色一般选用缓冲混合碱固色，可选用的碱剂有a水玻璃+纯碱法，b烧碱+纯碱+水玻璃法，c水玻璃+烧碱法，d水玻璃+烧碱+磷酸三钠，e碳酸钠+烧碱法，f烧碱+磷酸三钠法，g纯碱+小苏打。
（1）水玻璃作为缓冲剂对碱液pH值起到调节作用，可控制染料的水解反应，有利于提高固色率，轧液时极大降低了织物吸碱能力，提高了工作液的稳定性，避免深中浅边现象产生。
（2）水玻璃作为吸附剂具有乳化性和胶体保护性，在打卷堆置过程中，能保护织物不被空气中的二氧化碳和二氧化硫酸性气体对颜色的影响，避免打卷不齐，出现浅边或深边现象，堆置结束水洗时，水玻璃能水解为胶状硅酸钠，具有较好的吸附水解活性染料的能力，防止二次沾污水洗织物。
e、f、g碱剂冷轧堆染色固色混合液存放时间短，10分钟以后水解明显。在选用缓冲混合碱固色对比实验中，c水玻璃+烧碱法，d水玻璃+烧碱+磷酸三钠法两种混合碱剂，在染料混合后对pH值有一定缓冲作用，稳定性相对较好，染色深度相对较高；这两种碱剂比较理想，因而选用c、d方案。但两种混合碱剂对不同类型染料固色率影响也不尽相同，c方案适合K型ME型活性染料，d方案适宜KN型活性染料。
2.5 冷轧堆染色特点
冷轧堆平幅染色属于半连续染色工艺，与传统的浸渍卷染、两相法连续汽蒸轧染，以及湿短蒸连续轧染工艺相比，具有以下特点：
2.5.1 固色率高
冷轧堆染色时染液中染料和碱剂同浴，在室温下长时间堆置，因此染色过程中，活性染料染色过程中的吸附、扩散、固着三个阶段是同时缓慢进行的，染料与纤维素纤维中的羟基反应形成醚键，醚键具有较高的耐酸水解性能外，还对提高固色率起主导作用；由于温度低且染料固色时间反应缓慢，降低了染料的水解，增加了染料上染纤维素的几率，提高了染料的固色率；固色率的提高，染料水解少，干摩、湿摩牢度也有所提高，去除浮色的污水色度也大大降低。
冷轧堆染色工艺，与两相法连续轧染汽蒸工艺，染色过程的吸附、扩散、固着三个阶段是在相对较短时间完成染色过程，需较强的碱剂，在高温下迅速与染料与纤维发生反应固着于织物上，造成部分染料水解，相对比可节约10%～20%染料，因而冷轧堆染色，染深色具有明显优势。
2.5.2 头尾差小
冷轧堆染色与浸渍卷染相比，其卷与卷、头与尾之间的色差较小，选择的重现性好，由于“冷堆”也相应节约了蒸汽，但反应时间较长。
2.5.3 节约能源
冷轧堆染色工艺与两相法连续轧染工艺相比，冷轧堆染色工艺不需要，两相法连续轧染工艺中，织物浸轧染料后，需经过远红外线、预烘、烘筒、烘干机烘燥，烘燥后再浸盐、碱固色液的汽蒸固色过程，因而大大降低了机台用电量和热蒸汽用量，显著降低了能源成本。
2.5.4 冷轧堆染色工艺在浸轧染液后，打卷堆置不需要，传统活性两相法工艺的烘干过程，不仅节省了能源，还克服了染料在烘燥过程中，染料泳移产生边中色差的弊端，特别适合稀薄织物由于烘燥不匀，造成的布面色条及发花，以及避免高织高密织物烘燥时产生的褶皱，更适合平绒织物、灯芯绒等产品生产的沟底露白，不匀现象。
2.5.5 冷轧堆染色与湿短蒸工艺相比，前后色差一致性好，节约能源染料固色率高、产品稳定性好、重现性好。
2.5.6 冷轧堆染色工艺设备简单、设备投资少，短流程，设备清洁工作较容易，生产准备时间少，生产用工较少，适宜小批量、多品种、多色位的生产，也可以与两相法连续轧染工艺一样，生产批量大的色位，且前后一致性较稳定。
3．冷轧堆染色工艺操作要点
3.1.1 快速仿样
小样仿色是冷轧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的结果，因此要特别予以重视，关系到能否大生产的关键因素。
3.1.2 根据客人订单要求合理选择染料，为了小样与大生产的颜色、色光获得做大的重现性，小样与大样选择相同工艺的前处理半制品、染料和碱剂，对染色过程要用相同的室温堆置工艺，因而目前一般用微波炉法和干热预烘箱法。
3.1.3 仿样的采用的打料方法（略）。
4．对半制品的要求
4.1.1 因冷轧堆染色对前处理下机的半制品要求较高，染前半制品的白度、毛效、退浆率、布面pH值要均匀一致，其中要求半制品毛效达到10cm/30min以上，以利于染液的均匀扩散到纤维内部；同时半制品上布面不能含有氯离子和双氧水的浆料等残留物，防止影响染料固色，产生斑渍。
4.1.2 前处理丝光下机布的布面含潮率要相对稳定，防止存放织物回潮不均匀成温度差异，产生头尾色差和边中色差，同时半制品的温度要加以控制，温度高不宜染色打卷，防止染液温度升高，染料水解加剧，因此半制品湿度控制在3～4%，温度控制在30℃以下。
5．对设备的要求
冷轧堆染色打卷设备及辅助配套设施的组合，是正常染色的前提条件。
5.1.1 冷轧堆染色对均匀轧车的要求
冷轧堆染色对均匀轧车的要求比常规连续轧车的要求更高，均匀轧车的压力表要用细分刻度显示，防止压力波动无法观察造成边中色差。两相连续轧染生产比较直观，发现问题及时进行纠正。冷轧堆染色时平幅半连续生产需常温，发现问题滞后。另外，均匀轧车的轧余率要尽量低一些，防止打卷时造成挂料，形成色条。若轧车压力大布面带液少会出现霜花，进而产生波纹疵病。
5.1.2 均匀轧车料槽配制
为保证染料与碱液配制染液的稳定性，以及保证料槽的染液的快速交换，轧槽的容积尽可能小但又要保证织物在染液中浸渍时间，使织物浸透，料槽的容积在35L左右较合适；同时为了防止外部温度的变化而引起染液的不稳定性，料槽配制是要有夹层降温装置的。
5.1.3 对染色工作的配送要求
根据染色工艺处方要求，先将染料和碱剂分开化料，储存在不同的料缸中，搅拌均匀后，有计量泵将染液和碱液按4︰1的比例混合胡输入料槽中，形成染色工作液。为保持液面的相对稳定，在料槽中加装液位传感器，使染色工作液的液面始终处于平稳状态，计量泵的运行精准度至关重要。
5.1.4 计量泵的配置
配备具有比例分配功能的定时、定量的比例泵每小时输出的液量，要按在织物的最大带液量计算，且能满足工艺车速要求的最大流量要求，同时染液经计量泵注入料槽前要配备混合器和递止阀，使染液充分混合，并保证连续输送。
5.1.5 冷轧堆染色打卷装置
采用中心驱动的恒线速度，恒涨力的收卷，冷染堆染色过程中较长时间的堆置，是染色工作液缓慢的扩散、固色反应，使染料与纤维结合，使染料固着纤维，因此稳定的打卷恒涨力，可靠的恒线速度收卷，极为重要，且打卷轧辊始终与布卷保持一定间隙，通过涨力调节保证织物均匀带液，防止缝头印迹和色条的产生。
6．织物浸轧染液、打卷操作要求
6.1为了减缓染料在强碱中的水解，稳定染液，冷轧堆染色浸轧工作液，分别溶解好并搅拌均匀的染液和碱液，通过比例泵使染液和碱液按4︰1的比例，经混合器混合后输入轧槽，形成工作液，轧槽尽可能小些，可加速工作液的更新速度，减少染色工作液在料槽中的滞留时间，确保染色工作液的稳定，严格控制轧车左中右轧余率，减少左、中、右色差。
过快的车速对织物的吸液、匀透及卷绕平整不利，同时厚织物遇到缝头处上下都要用宽20cm厚度0.02mm塑料纸片垫衬，以消除缝头横杆印，一般车速控制在25m/min左右。打卷布卷绕完成后用塑料薄膜严格包裹，并用胶带封严密，防止染色工作液水分流失以及空气中的二氧化碳或二氧化硫气体对染料的影响产生风干印。
6.2织物浸轧染液温度要求
冷轧堆染色对温度非常敏感：对温度的控制是冷轧堆成功的关键，冷轧堆染色温度控制在25℃最佳，一般控制在25℃～30℃之间随温度的升高染色工作液稳定性较低；当超过40℃时，固色后颜色深度浅10%～15%左右，因而织物浸轧工作液时作为重点工作加以控制。当外界温度稍高时，工作液料槽的夹层开冷流水降温，当使用半制品布面温度较高时，通过透风的方法将温度降到30℃左右或在冷轧堆染色打卷前加装冷却装置降温使半制品符合生产要求。
6.3冷轧堆对染色织物的头尾色差的控制
6.3.1 选用直接性低的染料，混拼染料染色的比移值要相近，因比移值小染料的亲和力大，上染较大；比移值大染料的亲和力小上染速度慢。根据比移值参数，对不同混拼染料的工艺处方进行修订，以弥补染料因上染率差异造成的头尾差。
6.3.2 冷轧堆染色，染料与碱剂混合同浴后，碱剂作为电解质对染料上染起到了促染作用，使染料直接性会明显提升；同时染料与强碱剂混合后，浸轧槽内部分染料因耐碱性差，部分染料水解，一般情况下初开车的染料水解率，低于染液平衡时的水解率，由于存在水解率差异产生的头尾色差。
6.3.3 工艺处方：染料X
NaOH X
Na2SiO3 100g
Na3PO4 10g
尿素 50g/L
其中，尿素的作用是提高染料的溶解度，促进纤维的膨化。
水玻璃：主要起缓冲作用，可对碱液的PH值起调节作用，使PH值相对稳定，同时能阻隔布边与空气中CO2和酸气，而产生的深浅边现象，NaOH的作用，能提供染料与纤维固着反应的碱度。
6.4堆置
当打卷完成后用塑料薄膜包裹，要及时堆置并转动，防止布卷中的染液渗出、沉降产生上下层的间断性色差。转速一般控制在6～8米/分。由于温度对染液与纤维的渗透、扩散的反应速率影响较大，因而当温度降到20℃以下时，采取升温保暖的措施，以维持正常而缓慢的固色过程。当温度高于35℃时采取降温措施，也可采取晚上堆置，白天水洗的措施，温度高反应速度快，可适当降低堆置时间措施加以弥补。
6.5水洗
根据打卷堆置时间合理安排冷轧堆染色的水洗，水洗统一如下：后轧槽浸轧分散剂→平洗槽冷水洗→50℃温水洗→70℃温水洗→95℃皂洗→80℃温水洗2格→冷水洗→烘干落布。根据产品特征如灯芯绒等产品要先退卷，顺毛进布水洗。
6.6根据产品要求进行下道工序的生产加工。
