冷堆技术

核心提示：对棉织物冷轧堆染色时染料用染、碱剂用量、被染半成品的温度、导布张力、浸轧染液用水、堆置时间等工艺条件进行了分析，并对H型活性染料冷轧堆染色工艺进行了实验，分析了M型活性染料冷轧堆染色碱剂浓度、食盐浓度、堆置时间、堆置温度等工艺条件对织物固色率的影响。

控制好冷轧堆染色的工艺，对于纯棉织物，固色率可达90％左右。

随着世界能源日趋紧张，冷轧堆染色技术正逐步推行。

冷轧堆染色工艺介于浸染工艺和连续轧染工艺之间，是一种半连续化轧染工艺。

冷轧堆染色是一种低能耗，对环境污染小、高效率、短流程的工艺，具有生产效率高、准备周期短、重演性好、固色率高及染料渗透性极佳等优点。

近年来国内外越来越多的企业应用冷轧堆染色工艺进行纺织印染生产，取得了较好的经济效益。

然而，在实施冷轧堆工艺的过程中仍存在一些问题。

1冷轧堆染色工艺条件
1．1冷轧堆染色对染料的要求
冷轧堆的染色机理分吸附、扩散、固着三个阶段。

冷轧堆是在不加热的情况下，通过浸轧染液使纤维素膨胀，从而使染料分子转移到纤维内部，所以要求染料的扩散性良好、对纤维的亲和力以及直接性要低，保证织物的匀染，有利于克服头梢色差现象。

乙烯砜型活性染料具有比较适中的反应性。

在染色过程中，控制乙烯砜的形成，使染料有充分的时间扩散到纤维内部，以获得较好的匀染、透染效果。

所以乙烯砜染料很适合冷轧堆染色。

1．2冷轧堆染色对碱剂的要求
染料与纤维的反应速率不仅取决于染料的反应性大小，也取决于碱剂的强度，不同种类的染料所选用的碱剂也不同。

冷轧堆染色固色方法有纯烧碱法、烧碱一纯烧碱法、烧碱一磷酸三钠法、烧碱一水玻璃法四种。

采用硅酸钠与烧碱的混合液为冷轧堆染色工艺的碱液，这种碱液可得到最佳得色量。

烧碱保证了冷轧堆的碱性而硅酸钠则可作为缓冲剂。

1.3冷轧堆染色对被染半成品的温度要求
前处理加工的半制品，温度不均是产生头尾色差和左、中、右色差的原因之一。

在冷轧堆染色工艺中，布身温度过高染料水解加剧；布身含湿不均，浸轧后导致带液浓度不均，形成色差。

因此，半制品在浸轧前一定要将湿度调均匀，将温度降到30℃以下。

对温度的控制是冷轧堆染色成功的关键。

一般冷轧堆染色工艺温度控制在20～30℃之间。

1．4冷轧堆染色对导布张力的要求
浸轧织物的张力变化导致织物渗透带液不均，形成织物色泽的波动。

因此在染色过程中应避免发生“压布”，大卷恒张力退布，使进布张力发生较小波动。

1．5冷轧堆染色对浸轧染液的用水要求
轧液一定要用软水，因为硬水会使硅酸钠形成不溶物，粘在辊筒上，辊筒表面在烘干后不可避免地会形成一层硅酸钠薄膜，所以辊筒表面常常用冷水冲洗。

1．6冷轧堆染色对堆置时间的要求
堆置的时间视染料的性能和堆置的温度来决定，少则24h，多则24h以上。

布卷堆置保持4～6r／min的速度不停地转动，以防布卷久置不动，染液下沉，导致布卷深浅不均。

1．7恒线速度恒张力收卷
冷轧堆染色工艺过程中较长时间是进行堆置渗透、上染、固色反应。

因此，合理、可靠的控制恒线速度、恒张力收卷极为重要，以确保织物带液均匀，防止缝头瑕疵。

2M型活性染料冷轧堆染色工艺实例
M型活性染料是由乙烯砜和一氯均三嗪构成的双活性基染料，可以克服活性基染料固色率低和染深色时易产生色差等缺点。

由于两活性基团具有可补性，使该染料既耐酸又耐碱，给色深度可以达到直接染料水平而牢度明显优于直接染料。

2．1M型活性染料冷轧堆染色工艺流程
2．1．1织物规格
29．5texX29．5tex236根／10cm×236根／10cm棉平布
19．5tex×19．5tex236根／10cm×251根／10cm人造棉平布
46．1texX35．4tex251．4根／10cm×503．2根／10cm棉灯芯绒
28texX20tex200．5根／10cm×228根／10cm苎麻／棉(50，50)平布
36tex29．5rex173根／10cm×527根／10cm人造棉／棉(50／50)灯芯绒
2．1．2主要药品
染料活性黄M一3RE活性红M一3BE活性深
蓝M一2GE
工业NaOH(30波美度)
工业硅酸钠(40波美度)
2．1．3工艺处方
染料5～40g／L
NaOH(100％)5～10g／L
水玻璃(40波美度)50—70geL
食盐40—5OL
尿素50g／L
TX一10+松油(1：1)1mL／L
2．1．4工艺流程和条件
浸轧染液(带液率70％一80％)一堆置(30℃，10一12小时)一冷水洗皂煮(肥皂5g／L，95℃，1分钟)一热水洗冷水洗一烘干
2．2实验结果与讨论
2．2．1冷轧堆染色织物的色牢度
活性深蓝M一2GE(owf)0．3％、活性红M一3BE(ow1)0．3％、活性黄M一3RE(oWf)O．4％。

M型活性染料既耐酸又耐碱，染料与纤维共价键结合后，具有很高的耐洗色牢度。

由表1可以看出M型活性染料红黄蓝拼成的染液上染织物的耐洗色牢度都在3～4级及以上，耐摩擦牢度能达3级以上，满足一般染色产品的色牢度要求。

2．2．2碱剂浓度对织物固色率的影响
活性红M一3BE(owf)2．oo％
由表2可知采用烧碱与水玻璃混合碱剂，一方面保证染液有足够高pH值，使活性染料固色反应有足够快的速率；另一方面，由于水玻璃的缓冲作用，使染液pH相对稳定，提高了匀染效果。

水玻璃用量大，缓冲能力大，固色率也增大。

但水玻璃浓度过大，会增大染液粘度反而会降低固色率。

因此，混合碱剂的用量一般可确定为烧碱5～]0g／L，水玻璃50～70g／L。

2．2..3食盐浓度对织物固色率的影响
从表3中可以看出，织物固色率随食盐浓度增大而提高，但达到50g/L后，固色率反而有所下降。

电解质加入可提高纤维内相的pH值，有利于固色反应。

但食盐浓度过高，会使染料发生聚集或沉淀，对上染和固色反应都不利。

因此，食盐用量一般确定为50g/L左右。

2．2．4堆置时间对织物固色率的影响
活性染料与纤维在碱剂作用下发生固色反应的同时，在织物毛细管内染料和在纤维内的染料还会发生一定程度的水解，固色反应基本完成后，如继续延长时间，起固色的染料越来越少，这时，纤维上已结合的染料发生水解。

因此，不适当地延长固色时间，反而使织物的固色率下降。

表4是堆置时间对织物固色率的影响，从表中可以看出，在30℃时用烧碱与硅酸钠混合，固色时间控制在l0小时左右为宜。

2．2．5堆置温度对织物固色率的影响
活性深蓝M一2GE(owf)2．0％从表5中可以看出在相同条件下，30℃、40℃温度的固色率明显高于20℃。

在20℃时，染料的扩散速率相对较慢，固色水解反应的速率也慢，所以要达到较高的固色率，必须延长固色反应时间。

提高温度，固色反应速率加快，但染料水解反应速率也加快而且比固色反应速率提高的更快。

3结语
3．1研究表明，冷轧堆染色时，一般选用反应性适中的乙烯砜型活性染料染色，以获得较好的匀染、透染效果；用硅酸钠与烧碱的混合液为染色工艺的碱液，可以得到最佳得色量；为了防止产生色差，要将被染半成品的温度降到30℃以下；控制好导布的张力，减小色泽的波动；浸轧过程中，轧液要使用软水；根据染料的性能和堆置的温度来制定适宜的堆置时间，防止布卷深浅不均；控制好轧液率、选用小容量的浸轧槽，以避免产生头尾色差。

3．2实验证明，活性染料能适用于各种纤维素纤维织物的冷轧堆染色。

通过以上实验可知，控制好冷轧堆染色的工艺，对于纯棉织物，固色率可达90％左右；对于棉、麻棉混纺织物，固色率达70％左右。

织物耐洗色牢度达3～4级，摩擦牢度也可达到3级以上。

参考文献
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