卷染机专业生产厂家无锡金润达2022年11月29日讯本文根据卷染生产和小样之间的工艺条件差异，具体分析了浴比、温度、时间、中性盐用量、纯碱用量、水质、后整理布面PH等各个因素对最终颜色的影响，指出了控制的要点和解决方法，提高卷染染色的一次成功率。 巨型卷染机染色浴比小，所以用水量少，染化料利用率高，水洗负担也相应的减小，自然就节约水、电、汽，符合节能、减排、降耗。现在的市场变化快，品种多，每单的数量小，而卷染机加工灵活多变，恰好能够满足市场的要求，所以卷染机染色被多数印染厂采用。但染色时烧杯样和实际生产工艺条件差距较大，存在大货的生产一次成功率不高的难题。而在巨型卷染机内进行调色，很容易产生头尾色差和左中右色差，色花等此病，同时，浪费水电汽和人工，生产效率也大大的降低。所以 ，提高卷染染色的一次成功率RFT（Right-First-Time）就显得更为重要。本人在卷染加工生产实践中，把自己的一些体会和思考阐述出来，供同行进行探讨和交流。 1.如何制定合理的生产工艺。 要小样和实际生产颜色吻合，必须找出小样和生产之间工艺条件的差异，进行比较和分析，根据小样的工艺条件和处方，进行准确的判断，制定出合理的生产工艺和处方，保证生产的颜色和小样符合。 印染厂接到生产订单后，一般要进行打小样确认，客户一旦确认小样，那么生产就按小样的颜色作为标准。所以在打小样时就应该考虑到后续生产的稳定性，因为打小样是为生产服务的。如果小样颜色很准确，但不能进行实际的大生产，也没有意义。反而，客户一旦确认烧杯样颜色，却不能实际生产出大货，给经营也会带来一些不必要的麻烦。所以，在制定小样的工艺条件和处方时，一定要考虑到大生产的可行性和稳定性。 首先小样在制定处方时，对染料要进行合理的选择和组合。活性染料品种繁多，色谱较齐全，正常的颜色供选择的品种还是比较多的，那么一个合理的染料组合对实际的生产起到很大的帮助，相反，一个不合理的染料组合，会给实际大生产带来很大的麻烦，增加很多负担。 如何要选择合理的染料并进行最佳的组合，这就要求染整技术人员对染料性能有充分的认识和了解。同时对所加工的纺织品纤维的性能和特点要了如指掌。对纤维材料和染料的熟练应用，就不难制定出合理的工艺条件和处方了。 常用的纤维素纤维有棉、麻、粘胶纤维、天丝、莫代尔、竹纤维等，每一种纤维又有区别，例如麻纤维的结晶度和取向度比较高，上染率较低；粘胶纤维的结晶度低，具有皮芯层结构，在较高温度下，对染料的初始吸附比较快。同时不同的前处理工艺，对染色的上染率也比较大，如棉织物的丝光和不丝光对染色的上染率、染料的初始吸附速率、扩散性等，影响都比较大。还有织物的组织，纱线的粗细，经纬纱线密度等，对染色的性能都是不可忽略的因素。例如，高支高密的府绸织物40s*40s/133*72根/inch，和40s*40s/133*72根/inch斜纹相比，同样的丝光半制品，因为组织的不同，染料的扩散性相差也比较大，平纹府绸织物的染料扩散性就比斜纹的差，表现在染色时交织点有白芯，而且，同样的染色处方同样的工艺条件下得色和表面颜色的深度也不同。 了解到所加工的织物和性能特点以后，就要根据客户的要求和提供的颜色进行染料选择。如何选择染料，首先要对染料有充分的认识和掌握。就活性染料而言，每只染料的上染率、固色效率、对纤维的亲和力、扩散性能、反应性都要做充分的了解，浴比、中性盐、碱剂、温度、时间、水质、染色后水洗、固色剂、柔软剂、PH值等各项条件对染色过程和结果的影响要准确把握，即使同样的分子结构，由于每个染料生产厂家在染料商品化过程中添加的分散剂和工艺的不同，性能也有差异。同时考虑到每只染料之间的配伍性，这样才能针对客户所提供的颜色选出一最佳的染料组合。 确定好小样的染料组合以后，就要打小样，打小样的工艺条件在可能的条件下，要尽量接近实际大生产的工艺条件，确定好浴比、中性盐用量、碱剂用量、温度、时间、水质，以及染后水洗的工艺条件。 小样的颜色得到客户确认以后，详细准确的整理好小样的染料处方和工艺条件，然后，根据自己的经验，和对半制品性能的了解、染料性能的掌握情况，做出准确合理的生产工艺和处方，交与车间，并要求严格执行，不得随意更改工艺条件。 2.确定工艺参数及工艺参数对染色过程及结果的影响。 2.1浴比： 对于卷染来说，小样和生产之间的色差，浴比的影响还是比较大。打小样一般都采取1:20，在振荡式常温小样机上完成，而实际生产的浴比根据订单的多少一般在1:1.5-1:3之间，这就造成了小样和实际生产之间浴比近十倍的差异。对于活性染料，浴比的影响是不可忽略的因素，活性染料有良好的溶解度，浴比的减小，相应的上染率和最终得色量要增加，一般反应在深度的增加，但对于一些特殊的织物和个别染料也有例外。浴比的减小，造成染料在染液中浓度的增加，染液和织物之间染料的浓度梯度相对于小样来讲大多了，这就造成了初始上染和扩散速率的增加，容易造成头尾色差。对于有些品种的染料，还会影响到染料在染液中的聚集和分散状态，染料在染液中的聚集和分散状态对染色性能如匀染性、扩散性等也有很大的影响。 对于浴比所产生的影响，只能从调整染料处方上来弥补。一些溶解度高，对织物亲和力低的染料，如C.I.活性红194、C.I.活性红195、C.I.活性蓝220、C.I.活性蓝21、C.I.活性黄167，在制定生产处方时，在小样处方的基础要进行适当的减少，要根据经验的积累，对于被染卷轴织物的品种数量、水位的大小、颜色的深浅进行综合的考虑，做出准确的判断。 2.2温度： 温度对于活性染料也是一个不可忽略的因素。对于常用的染色活性染料来讲，都是中温型活性染料，一般在60°C反应。因为活性基、连接基、染料母体的影响，不同的中温型活性染料最佳的反应温度也有差异。 活性基对染色温度影响比较大，现在印染厂常用的棉用活性染料有以下几中活性基。单乙烯砜、乙烯砜和一氯均三嗪同侧、乙烯砜和一氯均三嗪异侧、双乙烯砜、乙烯砜和一氟均三嗪同侧、双一氟均三嗪、双乙烯砜和一氯均三嗪三活性基等，其它的活性基如二氟一氯嘧啶、双一氯均三嗪、甲砜基氟氯嘧啶、烟酸均 三嗪活性基染料在印染厂很少用。一般情况下单乙烯砜或者双活性基的活性染料反应温度较低，乙烯砜和一氯均三嗪双活性基的染料较高，例如KN-B黑的最佳反应温度在55°C上下，活性深蓝B-2GLN最佳的反应温度在70°C,这两只染料的母体很接近，但活性基不同，导致最佳反应温度的差异。 另外，染料的母体和连接基对染料最佳反应温度也有较大的影响。例如同样是单乙烯砜活性基的KN-R（C.I.活性蓝19）艳蓝和KN-G（C.I.活性蓝21）翠兰，，KN-R艳蓝最佳的反应温度是60-65°C【2】，KN-G翠兰的最佳反应温度是80°C，活性嫩黄B-6GLN和活性金黄B-4RFN金黄都是一氯均三嗪和乙烯砜同侧双活性剂，活性嫩黄B-6GLIN的最佳反应温度是80°C，活性金黄B-4RFN的最佳反应温度是70°C。 掌握每一个活性染料的最佳反应温度，有利于制定合理的染色工艺和处方。选择染料时，尽量选用最佳染色温度接近的染料进行组合，如果考虑到色光和色牢度等其它方面的原因，必须选用染料的最佳染色温度相差比较大的染料进行组合时，一般以最低的最佳染色温度作为小样的染色温度，这样染色的重现性和稳定性较好。例如活性艳蓝KN-R艳蓝和KN-G活性翠兰拼色组合时，小样采用60°C温度，而不是采用70°C或者80°C。这是因为，温度较低，有利于KN-R艳蓝的稳定和上染固色，同时KN-G翠兰虽然上染慢一些，但稳定不会大量水解，可以通过延长染色时间的方法来弥补上染速率慢的问题；如果采用较高的温度80°C，那么活性艳蓝KN-R艳蓝就会不正常的严重水解，造成色光的不稳定，重演性变差。 小样是浸染，被染织物浸渍在染浴内，染浴和被染织物一般放在锥形瓶内完全浸入恒温的水浴内震荡，所以，三者之间的没有差异，水浴的温度就是染浴的温度和染料与被染物的反应温度。卷染大生产，被染织物在染浴内瞬间浸渍之后打卷在卷轴上，卷轴上的温度因为热量的散失而会下降，染料和被染织物的反应主要是在卷轴上进行，所以染浴的温度并不能代表染料和被染织物的反应温度，根据天气的不同和设备的差异，一般相差2-10°C。在夏天带罩的卷染机内染色，热量散失很少，染浴和卷轴上的温度相差2°C甚至更少，而在冬天，气温较低，如果卷染机染色时不加罩，染浴温度和卷轴温度相差10°C还要多。所以，小样如果采用 60°C温度浸染，实际生产时就要根据设备和天气情况，采用62-72°C之间的温度，这样才能使小样和实际生产之间的温度更加接近，减小温度因素所造成的小样和实际生产之间的颜色差异。 温度的影响不仅仅是染料和纤维的反应速率和水解速率。还会影响到染料在染液中的聚集和分散状态，溶解度和扩散速率，初始上染速率和平衡上染百分率等。我们在制定小样和生产工艺时，都要充分考虑到这些性能。例如对于常用的活性染料来说，温度的升高，会造成染料在染液中分散均匀，聚集分子数减小，溶解度增加，扩散速率增大，初始上染速率加快，平衡上染百分率下降，和纤维反应速率增加的同时，水解速率增加更多。 在生产中，经常遇到的一个问题是浅色的生产温度的确定。小样是浸染，浴比大，染料浓度低，初染速率低，加上小样机的振荡作用，匀染性较好，得色均匀一致。实际生产中因为设备的原因，浴比是不能改变的，染料浓度相对小样浓度增加上十倍，必然造成初染速率的增大，而且卷装染色时瞬间浸渍打卷，很容易造成头尾色差。为了降低上染速率，一般采用加匀染剂和降低初始染色温度的方法来弥补。具体的做法是，在30°C或者40°C低温的条件下染色，染后逐步升温到最佳反应温度，加碱固色。举例说明：以浅色小样60°C染色，为例说明，生产米数3000米，织物进缸以后，升温到40°C，加匀染剂走一道，让布面温度均匀一致的保持在40°C,或者38°C，布面温度和水浴温度有差异，但布面温度是一致的。染后加入60%已经化好的染料溶液，保温走一道，再加入余下的40%染料溶液，保温走一道，然后加入元明粉，分2次在布的2头加入，促染完毕后逐步升温到67°C，走一道，使布面温度均匀一致控制在最佳反应温度60°C上下，加入纯碱固色。在低温条件下，染料缓慢的上染扩散，最终达到平衡，此时的平衡上染率略比小样高，因为是浅色，差异不大。升温到67°C以后，平衡上染率恢复到小样温度60°C下的水平。（单从温度因素而言，浴比等其它方面的影响依然存在，能减少一个因素的干扰就少一个不稳定因素。） 2.3时间： 小样和实际生产在时间上的差异比较大，而且也不可能统一。这样，如何来克服时间所带来的影响，就显得更为重要。 小样一般采用开始染色时染料、中性盐同时加入，被染物在染浴中恒温振荡染色25-45分钟，一般上染时间不超过60分钟，再加碱保温固色，固色时间大多数厂采用30-60分钟，最长时间不超过90分钟。而实际生产，同样以3000米的卷轴为例，车速120米/分钟，一道时间为25分钟，最简单的做法，加染料2道，加中性盐2道，4道的时间就有100分钟，加上加料、搅拌的时间，起码在120 分钟以上。加碱固色一般最低也要走4道，时间至少在100分钟以上，对于特别的深色，要走上6道-8道，甚至有时在10道以上，时间就达到3-4小时甚至更长。 小样染色和加碱固色都是完全浸渍在染液中，而实际生产中，卷染是被染物瞬时的浸轧染液，打卷后在卷轴上进行上染和固色，作用的方式也有所不同。对于3000米的卷轴，车速120米/分钟来说，在第一次浸轧和第二次浸轧之间，最大间隔时长达到50分钟，而且染液的浓度也在不断地发生变化，这就造成了计算的困难。而且卷轴的大小和车速的快慢，对过程的影响都比较大。 但有一点是可以控制的，就是平衡上染率和最终固色率。小样通过延长时间，达到上染平衡之后再加碱固色，生产也要让其达到上染平衡后在加碱固色，双方都采用时间过量的方法，充分上染，因为，充分上染后，延长时间，不会造成负面的影响。因为，实际的车间生产，是无法准确的控制平衡时的时间点，只能采用适当过量的方法来稳定。这样，就把复杂的上染过程简单化，合理而准确的把握时间的因素。 就固色时间而言，正常的固色条件，延长时间不会造成已经键合的染料断键。因为正常的固色温度和碱剂用量，不会造成已经和纤维形成共价键的染料断键形成水解染料，即使有也是微乎其微，不能造成色光的变化。实际的生产过程中，在正常的染色条件下，没有发现因为延长染色时间而导致颜色偏浅。所以，延长时间，不会产生相反的效果，只会让染料最充分的固色。固色充分，染料的利用率高，不但节约成本，而且颜色更稳定，不同批次之间的色差也很小。但也不能无限制的延长时间，过量的时间没有意义，反而降低生产效率，浪费水、电、汽。 但小样的上染时间，对于一些紧密织物和扩散性能差的染料来讲，不能达到上染和扩散平衡。这就造成了实际生产的不稳定因素，本人曾就万得生产的BES活性艳蓝为例说明了因为时间原因，扩散没有达到平衡而导致的色差，在《BES活性艳蓝扩散性能卷染的影响》一文中作了详细的叙述。 2.4中性盐的用量： 根据小样的中性盐浓度，确定实际生产的中性盐用量。但是在计算的时候，不但要考虑到染缸之内的水量，也要考虑到织物所带的水量，例如3000米C133*72/40s*40s 7000px幅宽纯棉丝光织物，染液中水位控制在800升，而布面所带的水就有1200升，如果忽略了布面所带的水量，势必造成中性盐的用量不足。但对于一些溶解度不好，耐盐性差的染料，考虑到浴比的大幅缩小，适当的减少中性盐用量。另外，在加入中性盐的时候，要考虑到一些染料的耐盐程度，因为，加盐的开始时间，布面的水是不能参与的，中性盐只能溶解在染缸内的染液中，如果刚加下去的中性盐的量比较大，超出了染料的耐受程度，就会造成染料的析出，形成色点。虽然经过运行一道后，和布面的水进行交换，中性盐浓度降低，但形成的色点已经不能消除。 例如，河北石家庄一印染厂就遇到这个问题，当时这个厂的技术人员说用到艳蓝和翠兰染料时经常有色点产生，而且是布轴的两头多中间少。电话询问其原因时谈到中性盐用量并不高，水质、布半制品、纯碱用量都没有问题，就是查不出色点产生的原因。后来在电话的询问过程中，发现了在生产中，加盐初期染液瞬时中性盐浓度过高。当时做法是中性盐分两次加入，每次一半，染槽内的水位是500升，卷轴3000米，带水1200升，中性盐用量按50g/L计算，需要85千克，一边加一半，第一次加入42.5千克，那么，加中性盐的初始浓度为85g/L，对于活性艳蓝来讲，已经达到产生盐析的条件，色点自然就产生了。后来降低了中性盐的用量，调整了加入的方式，色点问题迎刃而解。 有些析出的染料重新溶解也不太容易，所以为了安全起见，对于这种情况，最好是适当的减少中性盐用量，或者在可行的情况下，尽量增加染槽内的水位，使中性盐的浓度控制在安全范围。 2.5纯碱用量和染浴PH值的控制。 棉纤维和活性染料的反应在一定的PH值范围内最佳，同时纯碱的加入，也起到一部分中性盐的作用，促进上染。棉纤维也要吸附一部分纯碱，反应过程中也会消耗一部分纯碱。对于乙烯砜硫酸酯钠盐的活性基染料，在纯碱加入以后，转化为乙烯砜，溶解度下降，上染率增加，就要考虑到匀染性、溶解度等各方面的负面问题。 活性染料最佳反应PH值范围在11.9-12.1，纯碱的浓度在16g/L-25g/L之间，PH值稳定在12.1，一般情况下，纯碱提供的PH值是能够满足活性染料的反应条件。但因为棉纤维对纯碱有一定的亲和力，在纯碱用量很小的情况下，例如一些浅色，纯碱用量在5g/L时，生产加碱运行二道后，PH值会有所下降，所以在制定工艺处方时要考虑到这一点。根据经验，对纯碱用量作适当的增加。但必须要注意，有些活性染料耐碱性比较差，加入纯碱的初期瞬时浓度过高，也会产生色点或者色花，这就要综合的考虑，平衡纯碱的用量。纯碱的加入必须化成溶液后加入。 小样和生产之间浴比的差异，织物对染液的PH值影响程度也不一样。小样的浴比大，布少水多，布面上吸附的纯碱对染液的PH值影响很小，而在实际的生产中是布多水少，布面吸附的纯碱对染浴的PH值影响很大，所以就要充分考虑，进行适当的增加。 2.6水质： 有的地方水质过硬，超过300ppm,硬水里面的钙、镁离子，能够和染料形成 络合物，降低溶解度，使染料集聚，扩散性能变差，对染色过程和最终的颜色产生影响。这就要求尽量采用软水。实在条件不允许，使用硬水时要加入螯合分散剂，对水质进行软化。但小样和生产用的水质一定要一致，不能小样采用软水，生产用硬水，色光和得色量都会受到影响。 2.7染色后的皂洗和布面PH值调节。 充分的染色后，首先要用60°C以下的温水或冷水流动水洗，冲掉一大部分残留在布面上的浮色、中性盐、纯碱，再用冰醋酸中和，冰醋酸的用量可以稍微过量，分两次加入，染后再用温水冲洗，使布面残留的酸或者碱进一步去除，PH值在6-8范围内而且整个布面趋于一致，这样防止高温情况下已经键合的染料断键水解。然后再进行高温皂煮，充分的除去布面上的浮色和中性盐等杂质，最后温水洗，除去精炼剂和一些其它的杂质。此时的布面基本上是中性，接近于水的PH值。但有的地方水质偏碱性，烘干后布面的PH值偏高，需要用酸来调节PH值。常用的酸是冰醋酸和柠檬酸，冰醋酸用量过大会产生异味，柠檬酸用量过大会导致色变。所以在调节布面PH值时，要充分考虑，最好是二者结合，PH值稳定，又不会产生色变，色光自然也就稳定。最好的具体做法是在卷染机内调节，避免在定型机内依靠加入大量的酸来调节PH值。 3.结论： 卷染染色，投资小，成本低，占地少，效果好。【3】 但小样和生产之间工艺参数差别较大，这就给生产带来了难度。但只要从以上几个方面来进行控制，严格工艺操作，加上经验的积累，能够克服小样和生产之间的差异，提高一次成功率RFT，符合节能、减排、降耗的要求，从而使卷染生产更容易的进行，发挥更大的优势。 参考文献 【1】陈荣圻《超分子化学理论用于提高活性染料耐碱溶解度》 【2】崔浩然《活性艳蓝KN-R染色色花成因与防止措施》 【3】张彦，孟春丽，吕英智，李鹏《棉织物的巨型卷染机染整加工》 作者：张彦，1995年毕业于河南纺织高等专科学校。 |
