纯棉针织物的冷轧堆染色研究

2012年全国印染行业节能环保年学术论坛演讲论文
纯棉针织物的冷轧堆染色研究
演讲人：汤铸先泉州纺织服装学院教授
（福建省石狮市362700）
摘要：概述了冷轧堆染色工艺在针织领域的发展趋势和应用优势，从针织物冷轧堆染色工艺技术、所用染料与助剂、设备等几方面阐述了针织物冷轧堆染色工艺的发展现状，对各种影响染色因素作了小结。

关键词：纯棉针织物、冷轧堆、染色、发展、应用、影响
冷轧堆（Cold Pad Batch,CPB）染色被认为是最具发展前途的染色生产技术。

但这种节能环保工艺长期以来主要用于机织物的染整加工上，而棉针织物的染色工艺仍以浸染为主。

随着技术的发展，以及加工质量和服装业的要求，针织物由原来的圆筒加工向平幅加工方向发展，使得冷轧堆这项环保节能的工艺在针织物上的应用成为可能。

一、针织物冷轧堆染色工艺的发展现状
与传统的染色方式相比，针织物采用冷轧堆染色有着显著的优点。

如经冷轧堆染色后的织物布面挺括，不起毛、起皱，尤其适用于薄型针织坯布、薄型棉Lycra弹性单面织物的染色，色泽更亮丽，重现性更好；在节能、节水、节电，减少印染污水处理费用，降低染料助剂消耗等方面具有显著的特点和优越性，成为目前染色工艺的推广对象。

1、针织物冷轧堆染色工艺技术的发展
针织物冷轧堆染色工艺技术有平幅和圆筒两种方式。

圆筒针织物加工难度大，需用专门的冷轧堆设备；而采用平幅加工工艺后，除了可提高织物质量（平幅加工减少了坯布褶皱、磨毛等庇病），相比传统的浸渍绳状加工、平幅加工，还可节约10%－15%的生产成本，因此当前针织物冷轧堆染色工艺更趋于向平幅加工的方向发展。

2、工艺流程：半漂针织物→浸轧染液（室温，两浸两轧，轧余率控制在80%）→塑封袋密封→恒温堆置固色（时间和温度根据具体工艺条件设定）→水洗→皂洗（皂粉2g/L,95℃皂煮20min，浴比1：10）→水洗→烘干。

虽然冷轧堆染色工艺极其简单，但其工艺细节的掌握可能相对困难。

而它比其他要求高的染色工艺可靠，可获得理想的染色效果。

冷轧堆染色工艺技术在机织物染色上是成熟工艺，活性染料染纯棉机织物都采用冷轧堆染色工艺。

而在针织物方面，由于冷轧堆染色配套专用设备及染化料等一系列技术难题都没有很好
地攻克，使冷轧堆染色工艺技术一直未能推广并投入批量生产。

3、染料需有条件选用，助剂需适当选用
对于冷轧堆染色工艺，因染色温度低，一些分子结构大或直接性太高的染料扩散很慢，过早发生固色反应，透染性差，表面色泽不够光洁，即使延长染色时间也难以克服。

因此，我们归纳了冷轧堆染色的染料应具有以下条件：
a.染料的溶解度要高、直接性要低，且拼色染料直接性要接近，否则易造成织物头尾色差及色光的稳定性差；
b.由于要求染料在低温下和纤维发生共价键结合，因而染料的反应性要强；
c.耐碱稳定性好，在浓碱低温条件下不析出。

目前国内外染料制造业为抢夺商机也在积极行动，主要分为三个类型：
a.通过改变染料分子结构得到
亨斯迈纺织染化（汽巴精化）在1988年推出了Cibacron C(No-vacron)型活性染料，它通过降低染料直接性、提高染料反应性，增加染料耐碱性而适用于冷轧堆染色，目前已有25个品种。

德司达公司也于1999年推出了具有中等亲和性、高碱介质溶解度、良好的耐碱性和优异的洗净性的Levafix CA型染料，该染料分子结构内含有一氟均三嗪和乙烯砜活性基，固色率高达90%，2005年新增4个品种后目前共有11个品种。

此外，上海万德化工有限公司的Megafix B-EXF 活性染料及吴江桃源染料厂生产的三原色黄DS-DY、红DS-DR、蓝DS-DN都是冷轧堆染色不错的染料选择。

b.根据染料与染料复配增效的理论得到：
德司达公司在2000年前后推出了一套耐碱性很好的活性染料，商品名为Remazol RGB和2007年的Remazol Deep Black RGB共7个品种。

c.根据染料与助剂复配增效的理论得到：
科莱恩公司生产出了耐碱性很好的Drimarene CL系列的染料，现有25个品种。

还有2000年国内东港工贸公司开发的第一代耐碱型100%C.I活性蓝19和2004年的150% C.I活性蓝25都可达到冷轧堆染色耐碱性的要求。

d.助剂选用与复配：
大量试验表明，选用复合碱形成缓冲体系有利于保持染液的稳定性和色光的重现性。

复合碱缓冲体系一般为烧碱、纯碱的混合溶液。

该缓冲溶液还可防止空气中酸性气体在打卷时与布边碱剂反应而使颜色变浅。

4、针织物冷轧堆染色设备：
冷轧堆染色设备的发展直接影响着整个工艺的推广和应用。

其中：轧车是整个染色工艺装置的核心。

对于针织品，计量参数、温度，甚至在整个织物宽度范围内的轧点压力以及织物的张力都必须在可控且是可重复的状态下观察。

国外在机械和控制方面的发展比较突出。

计量泵的开发使得染料与碱剂的流量能够精确
控制成为现实；同时设备中其他的一些智能化的计量装置还可精确控制染色温度、带液率等，为获得可重现的、可控制的、高质量的染色效果奠定了基础。

针织物对张力十分敏感，而织物张力的差异会导致色差。

对冷轧堆染色专用设备，国外研究比中国早，尽管针织物采用冷轧堆染色工艺的优点在针织界都有共识，国内因设备等限制。

从近年来冷轧堆工艺小批量的试验生产来看仍存在不少问题，如前后色差、色花、色渍较难控制，大小样色光的偏差及工艺重现性控制存在一定困难，发生色差纠偏有一定难度，三原色拼色色谱选择性不广等问题，影响了活性染料冷轧堆染色这项高效节能技术的推广。

对于这些问题，欧美国家的染色界给予很大重视，经不断研究创新，成功地研发了适应针织坯布冷轧堆染色的工艺路线及相应的设备技术。

欧美各国针织漂染企业都已广泛应用新型纯棉织物冷轧堆染色工艺，不仅应用于常规单、双面针织坯布的染色，而且单面纯棉+Lycra弹性织物染色也采用了该工艺。

冷轧堆染色工艺在国外印染厂已普遍使用，而在国内工厂生产中，由于染色复修率高，使用并不多。

随着冷轧堆染色的进一步推广，我国对该工艺的试验和研究也越来越多，其中也取得了少少成果，但存在问题也不少。

二、我们对棉针织物活性染料染色的研究：
1、碱剂的影响
2、尿素的影响
3、中性盐用量的影响
4、渗透剂的影响
5、堆置时间的影响
6、堆置温度的影响
7、轧余率的影响
8、丝光和碱缩对冷轧堆染色效果的影响
我们从几百次实验，从上百条试验曲线中小结为：
（1）对活性染料冷轧堆用碱剂进行了选择，发现混合碱的染色效果要好于单一碱剂的染色效果。

综合考虑成本与对后续加工过程的影响，选择氢氧化钠-碳酸钠体系作为本研究中的活性染料冷轧堆用碱剂。

研究了碱剂用量对染色效果的影响，结果表明在混合碱体系中，增加纯碱用量有利于固色，而单纯增加烧碱用量时表面深度增加不显著。

故氢氧化钠-碳酸钠体系中，烧碱的使用量不能超过12g/L,考虑成本因素，纯碱用量不宜超过50g/L。

（2）研究了尿素对活性染料冷轧堆染色效果的影响，发现低浓度下尿素的增加对织物得色量有利，但尿素用量大于10g/L时，随着尿尿用量的增加，得色量有下降趋势。

于尿素的助溶作用，在溶解染料时可加入20～60g/L的尿素。

（3）检测了中性盐对活性染料冷轧堆染色效果的影响，结果表明NaCI用量在30～45g/L为宜。

（4）织物本身已具有良好的润湿和渗透性能时，渗透剂用量对织物得色量的增加影响不大。

渗透剂用量以1～3g/L为宜。

（5）合理的堆置时间对冷压堆染色十分重要，实验结果表明染色织物的K/S 值随堆置时间的增加而增加，当堆置时间达到10h，染色织物可获得较高的K/S 值，大于10h以后得色率增加不明显。

（6）冷轧堆染色温度控制十分重要，实验表明，染色适宜温度为30℃左右。

（7）实验表明轧余率增大，织物得色量提高，K/S越大，但随着轧余率的提高，织物上带液量增多，织物上染液向下流动严重，使染色条件更加难以控制。

综合考虑，针织物冷轧堆染色时轧余率最好控制在80%左右。

三、对纯棉针织物浸染、冷轧堆染色成本：
两种工艺的水、能源和化学品消耗比较
同时经丝光、烧毛进行冷轧堆染色的棉针织布染料也有15－20%节约。

与棉针织物染色常用的浸染工艺相比，冷轧堆染色能够大幅度降低染色过程中水、热能和化学品的消耗，在节能、减排、降耗及降低成本方面有巨大优势，是将来针织物染整的发展方向。

四、存在问题及经验总结
目前纯棉针织物冷轧堆染色技术的推广应用面临的最大问题是设备的配套问题，在研究及应用过程中，我们体会到张力的控制是针织物冷轧堆染色技术的关键环节之一。

这也是针织物冷轧堆染色技术与机织物冷轧堆染色技术最大的不同和困难之处。

在将来要实现针织物冷轧堆染色技术的推广，需要解决专用设备的问题。

要着力研发适于针织物冷轧堆染色技术的专用设备和生产线。

染整技术问题的解决需要染料助剂、设备与工艺的同步协调发展，这是通过本项目研究的经验之一。

我们希望国内印染机械制造业、染料、助剂生产企业吸取国外经验尽快研究制造出适合冷轧堆染色国产专用设备及染料、助剂、推动冷轧堆染色工业化，把节能减排、降低染色成本推向更高的平台。