冷轧堆染色的工艺和实践

冷轧堆染色的工艺和实践1. 前言冷轧堆染色是一种全新的平幅染色工艺，这种染色工艺起源于欧洲，由于这种染色工艺具有固色率高、染色牢度好、节约能源、减少污染、设备维护方便以及适宜小批量生产等优点，因此，到80年代末，这项新技术盛行于欧洲各国的印染企业。我们国家由于受设备、染料等诸多因素的影响，对冷轧堆染色的工艺研究起步较晚。近年来，随着进口设备和染料的引进以及国内设备制造工厂和染料生产厂家的不断努力，用于冷染的设备和染料目前已经完全可以满足生产需求，所以冷轧堆染色工艺越来越多的受到国内众多印染企业的关注。当然，冷轧堆染色工艺也有不足之处，如色光不易控制、染色过程中产生的疵点无法得到及时纠正等等，然而，在目前印染企业面对能源成本不断增加、出口产品内在质量要求不断提高的形势下，使用冷轧堆染色工艺不失为是一种明智的考虑。2. 冷轧堆染色的工艺和特点冷轧堆染色是近年来发展的新工艺，主要应用于活性染料对纤维素纤维的染色。冷轧堆染色和浸染以及连续轧染的染色机理基本相同，都要经过吸附、扩散、固着三个阶段。不同的是浸染和连续轧染是在一定温度的条件下，在较短时间内完成染色的三个阶段，而冷轧堆染色是在室温下通过长时间的堆置来完成染色的三个阶段。通常是织物在低温下通过浸轧染料和碱液，然后进行打卷堆置，在室温下堆置一定时间，使之完成染料的吸附、扩散和固色过程，然后通过水洗、皂煮去除浮色，经烘干后完成染色工序。冷轧堆染色的工艺冷轧堆染色工艺可以有二种方法，即方法一进布一浸轧染料一烘干一浸轧固色液一打卷堆置一水洗一皂洗一水洗一烘干f落布方法二进布一浸轧染液（包括染料和碱剂）一打卷堆置一水洗一皂洗一水洗一烘干一落布由于方法一与连续轧染相比只是少了蒸箱汽蒸，在节约能源远远不如方法二，因此目前通常都是采用第二种冷轧堆染色方法。本文也是主要讨论第二种冷轧堆染色方法。染液组成冷轧堆染色的染液包含染料和碱液，碱液一般采用缓冲混合碱，混合碱通常由纯碱和碳酸氢钠、纯碱和烧碱、烧碱和硅酸钠组成。纯碱和碳酸氢钠只能用于二氯均三嗪型较活泼的染料在染浅色时使用，目前基本上都使用烧碱和硅酸钠组成的缓冲混合碱，此方法不仅提高工作液稳定性，同时防止空气中二氧化碳等酸性气体对染色的影响。为了提高染料的溶解度和扩散性，染液中可以根据情况适当加入一些尿素和渗透剂。冷轧堆染色的特点冷轧堆平幅染色属于半连续的染色工艺，和传统的染缸平幅浸染以及平幅连续轧染工艺相比，具有以下主要特点；首先，由于冷轧堆染色的染液包含染料和碱剂，而且在室温下长时间堆置，因此，在染色过程中，活性染料的吸附、扩散和固色三个阶段应该是一个缓慢和同时进行的过程。这个过程不仅降低了活性染料的水解率，还增加了活性染料和纤维的键合数量，提高了染料的固色率和干、湿摩牢度，并且减少环境污染。在生产实践中，确实由于此工艺提高了染料的固色率，可以节约1020%的染料，同时对深色干、湿摩牢度都可以提高半级以上，因此对活性特深色染色更具有明显的优势。其次是节约能源，特别是和连续轧染工艺相比，能源节约的优势更加明显。因为冷轧堆染色工艺流程短，浸轧染液后直接打卷堆置，不需要连续轧染工艺中织物浸轧染料后要经过远红外、预烘、烘筒烘干，然后再浸轧固色液汽蒸的过程，所以电和蒸汽的节约是显而易见的。在目前能源成本不断增加的形势下，节约能源就是为企业创造利润，所以这个特点也是非常重要的。第三，冷轧堆染色工艺浸轧染液后不需要烘干，不仅能节约能源，而且可以从根本上解决这个过程中染料产生泳移弊病，因此特别适合生产厚重织物、稀薄织物和麻棉、麻粘混纺织物。如灯芯绒的露底问题；稀薄织物由于烘燥不均匀造成的色条；对于麻棉、麻粘混纺织物，可以改善由于纤维扩散性、吸湿性不同造成的染色不均匀现象。第四，冷轧堆染色工艺不仅可以象连续轧染一样生产批量大的色位，不会产生和污染一样的缸差，同时也非常适宜小批量的生产。主要原因是冷染工艺流程短，设备容易做清洁工作，不需要试样，通过张力调节可以适合各类织物生产。冷轧堆染色工艺虽然具有许多优点，然而还存在一些缺陷，如打卷缝头印、不如连续轧染直观、有的织物手感较硬等的问题，需要在推广应用中去克服。3. 冷轧堆染色工艺的注意点我国冷轧堆染色的工艺研究和使用起步较晚，到目前为止，在印染企业中推广应用还不普及，下面结合自己的实践经验，对冷轧堆染色需要重点注意的方面谈谈本人的看法。设备冷轧堆染色的染色打卷设备是决定冷轧堆染色成败的关键因素，染色打卷设备要满足以下条件：第一浸轧时由于染液包含染料和碱液，为了保证染液的稳定性，避免生产过程中染料水解引起色光变化，染料和碱液应分开化料，使用时将染料与碱液按照一定的比例由计量泵注入轧槽。因此必须配备具有比例分配功能的定时、定量的计量泵，同时要满足生产时最大流量要求。此外，染液经计量泵注入轧槽时，要配备混合器和逆止阀，使染液充分混合并保持连续输送。第二为了保证染液的稳定性，要求轧槽中染液交换要快，因此轧槽容积要尽可能小，约2040L左右，同时，轧槽要有冷却功能，防止轧槽染液温度过高引起染料水解。为了控制染色织物色光保持前后一致，有必要配备自动液位控制装置。江苏新华达印机推出冷轧堆染色机就配备了压力传感自动液位控制和制冷装置。第三冷轧堆染色对均匀轧车的要求比常规的连续轧染要求更高，因为连续轧染比较直观，发现质量问题可以及时解决，而冷轧堆染色无法及时发现质量问题，如染色过程中均匀轧车压力波动造成的边中色差。另外，对均匀轧车的轧余率要求尽量低一点，不然会在打卷时造成挂液而产生色条。所以冷轧堆染色要采用均匀轧棍可靠性和轧余率更高的均匀轧车。第四打卷装置应采用中心驱动收卷，并且在打卷过程中保持恒张力，恒线速度，张力可按不同织物进行调整。而传统收卷采用表面传动，打卷压辊作为驱动辊，驱动辊通过摩擦力驱动卷筒的表面进行收卷，由于驱动辊的半径不变，因此线速度与电动机的转速成固定关系。但是摩擦力的大小与卷筒的重量有关，且并非常量，将影响打滑程度，所以，布卷线速度不可能完全不变，且张力不易控制，造成收卷时染液易挤压流失，并产生挂液形成色条，同时这种收卷方式打卷紧、无弹性，容易产生缝头印。现在打卷装置都采用中心传动，用电流矢量型变频器完成恒线速度控制，并且打卷压辊始终与布卷保持一定的间隙，通过调整张力，可以改善色条和缝头印产生。半制品众所周知，染色产品质量的好坏很大程度上取决于染色前半制品质量的好坏，而冷轧堆染色对半制品的要求更高。如果由于染色前半制品的白度、毛效、PH值、退浆情况不一致，造成边中色差、前后色差染色过程中无法发现，同时冷轧堆染色的轧槽容积较小，一般不采用多浸多轧，因此半制品必须具有均匀而良好的吸水性，毛效应在lOcm/30min以上；如果半制品的平洗不干净，含有氯、双氧水、浆料等物，会影响得色或产生局部不上色等疵病，而且半制品的干燥要均匀而适宜，一般控制在46%，太干织物反而表现出疏水性，浸轧染液时不易润湿，太潮影响得色及布面均匀性。所以一定要重视染色产品的前处理质量，尽量降低前处理工艺受浓度、温度、时间、轧余率等因素的影响，减少由于染色前半制品性能上存在的差异给染色产品的颜色一致性所造成的影响。染料冷轧堆染色主要采用活性染料，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、一氟均三嗪/乙烯砜型的活性染料都可使用，具体原则为：应选择能在室温下完成固色的亲和性适中，而固色率高的染料为宜；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；染料耐碱水解稳定性要好，使染液的稳定时间更长；固色堆置时间的宽容度要大，以满足各种生产过程的需要；浮色清洗容易；染料拼色配伍性要好。在实际应用中还应该注意对使用染料的比移值和碱性条件下的水解速率进行测定，拼色时尽量挑选比移值和碱性条件下的水解速率差异小的染料。另外，冷轧堆染色的过程都是在室温情况下进行的，而染料在纤维中的扩散对上染率起决定性的作用，故要求选择分子较小、杂质少、较易渗透扩散的染料。仿色由于冷轧堆染色对色光差异不能及时发现，无法及时得到解决，因此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结果，为此，要特别予以重视。首先，要对每一张单子认真进行审核，标样、光源、织物组织规格、染色牢度要求（皂洗、摩擦、日晒、耐氯、干洗等）和后整理要求（柔软、防水、抗菌、阻燃、防紫外线等）等要求是否明确，如果发现某些要求不能满足，要及时与业务计划部门和客户进行沟通。其次，为了使小样与现场轧染产品的色光获得最大的重演性，小样与大样应该采用相同前处理工艺生产的染色前半制品以及染料和碱剂。对于染色过程，按理应采用相同室温堆置工艺，织物浸轧染液后平整绕在玻璃棒上，用玻璃纸严密包裹起来堆置相同时间，然后平洗烘干对样。但是由于时间太长，打样效率太低，因此一般不采用此方法。目前通常使用干热烘箱法和微波炉法。目前冷轧堆染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。校准试验的确定是在玻璃烧杯或塑料容器中加入1L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°C；5min后：3132°C；lOmin后：4142C；20min后：5859C：30min后：72C。打样时，准备一只有盖塑料容器，容器上方必需有两个对称切口，将玻璃棒放入其中，盖上可打些洞。然后在容器中加50ml冷水，将浸轧后的布样段挂在玻璃棒上并固定，布样段不能碰到容器中的水，再将盖子盖上，在核定功率下处理4分钟左右，最后平洗烘干。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。由于微波炉法是一种模拟方法，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。因此，对浸轧速度、轧余率尽可能接近大样条件，微波功率按照上述方法调节，根据不同工厂的实际情况，摸索微波作用时间的规律，尽量使小样色光与大样色光相近。有条件的工厂可使用电脑测色配色系统，对每一次仿色由电脑存档，作为分析规律使用。操作冷轧堆染色在制定工艺条件的同时要制定详细的操作规程，因为操作不规范将引起产品质量的波动。象染色半制品缝头要平整，要采用满罗式缝纫机环缝式缝头，缝线与纬纱保持平直，布边对齐，缝头坚牢无纬斜，无脱针漏针，针密均匀而且不能太密，尽量避免使用吸湿性过高的缝线，打卷时每个缝头要垫塑料纸，这样可以减少缝头印产生；进布要平直，不能歪斜，以免造成打卷不平齐，产生卷边和深边；染料和碱液应该分开配置，染料要充分溶解，碱液中的碱浓要符合工艺条件要求，硅酸钠要使用杂质少的产品，不然会产生色浅、色点、布面发毛等疵点；轧槽内染液要规定高度和温度，防止产生前后差；根据生产的各类织物规定不同的轧余率，因为轧余率越高，织物上带液量越多，打卷时会形成挂液而产生色条，所以要控制织物的轧余率；生产中对打卷张力的控制也非常重要，张力过紧过松都容易产生皱条，而且打卷张力过紧不仅挤压掉染料，而且会增加色条和缝头印的产生；打卷后卷上包布，然后包塑料薄膜，并将薄膜两头轧紧在辊上，并开动电机使布卷慢慢转动，避免布卷外层干燥产生染料泳移造成色差。此外，对设备要规定维护周期，保证设备完好，特别是均匀轧车的维护。对于液压均匀轧车，由于其结构特殊而对维护保养有较高要求，除了按产品说明书对均匀轧车的性能、状态定期检查、定期对油箱中过滤器拆下清洗、通过油冷却器夏天降温、冬天加温以保持油的粘度等要求外，还需要定期检查均匀轧辊安装位置是否正确，定期做压印试验。发现气压、油压上不去，轧辊两端加压、卸压时动作不一致，油压不稳定等使轧染织物产生边中差的情况要及时检修。这是因为冷轧堆染色有其不直观的特殊性，一旦均匀轧车出现问题，会造成大量