一、前言
活性染料染纖維素纖維的連續(xù)染色工藝基本有四種：
1、軋 — 蒸工藝
2、軋 — 烘 — 焙工藝
3、軋 — 烘 — 軋 — 蒸工藝
4、冷軋 — 卷堆工藝
上述四種工藝中，工藝1得色淺，很少使用，工藝2和工藝3普遍使用，得色較高，但工藝2顏色不夠鮮艷，流程較長(zhǎng)，能耗高，且消耗大量尿素，工藝3同樣是流程長(zhǎng)，能耗高，且消耗大量食鹽，污染環(huán)境。工藝4優(yōu)于上述三種，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不便放樣，且消耗較多的水玻璃。
活性染料短流程濕蒸染色工藝是近幾年推廣的新工藝，它優(yōu)于上述四種工藝，具有流程短，放樣方便，使用助劑最少，得色率最高，經(jīng)濟(jì)節(jié)能等許多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到印染工作者的關(guān)注。江都印染機(jī)械有限公司近幾年一直致力于研究短流程濕蒸工藝原理，總結(jié)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)研制適應(yīng)短流程工藝需要的兩種型號(hào)的短流程濕蒸連續(xù)染色機(jī)：一種是短流程濕焙烘連續(xù)染色機(jī)；另一種是短流程過熱蒸汽汽蒸連續(xù)染色機(jī)。本文介紹短流程濕焙烘連續(xù)染色機(jī)。
二、短流程濕焙烘連續(xù)染色機(jī)的設(shè)備配置及工藝流程
如圖1所示。
平幅進(jìn)布→均勻軋車（小軋液槽，4 ：1比例泵，混合進(jìn)料）→給濕箱（導(dǎo)布給濕）→濕焙烘箱（兩組共96m，濕焙烘，熱風(fēng)中噴入蒸汽，循環(huán)，溫度110～130℃，含濕量30%）→三只冷卻輥→6米橋架（“J”型容布箱，光電對(duì)中，氣動(dòng)吸邊器）→常規(guī)水洗→皂洗→水洗流程（或顯色皂洗機(jī)）
織物均勻浸軋染液（染料與堿用4 ：1比例泵混合）后，不經(jīng)烘干直接進(jìn)入濕焙烘箱，在濕焙烘箱完成固色反應(yīng)。給濕箱的作用是使導(dǎo)布給濕，在進(jìn)入打底織物之前使?jié)癖汉嫦渲械臐穸群蜏囟扔幸粋�(gè)趨于穩(wěn)定的過程。
三、工藝原理
1. 工藝簡(jiǎn)述：開發(fā)該工藝的目的是在于尋求一種用活性染料染纖維素纖維的方法，同時(shí)，最低限度地使用尿素、鹽和堿。該工藝的原理在于使用活性較高的染料（如x型染料），每立升只需10克小蘇打，少量尿素。烘燥條件：烘房蒸汽含量30%，烘燥溫度110～130℃，織物停留時(shí)間2分鐘。由于烘房蒸汽含量達(dá)30%，織物在烘燥過程中的溫度是71℃（濕球溫度）。
上述染色工藝，織物可獲得相當(dāng)高的得色率。
該工藝除了使用x型染料外，還可以使用其它類型的活性染料，隨著染料的活性下降，固色用堿劑的堿性增強(qiáng)。
染 料 活 性
————————————————————→
強(qiáng) 弱
堿 劑 的 堿 性
————————————————————→
弱 強(qiáng)
NaHCO3 Na2CO3 NaOH
NaHCO3 Na2CO3 Na2CO3 NaOH
但是固色條件不變：時(shí)間2分鐘，溫度110～130℃，含濕量30%。
2. 工藝原理
2.1 含濕織物在烘燥過程的狀態(tài)，圖1表示了含濕織物在正常烘燥過程（110～130℃，含濕15%）和在濕熱空氣中（110～130℃，含濕30%）烘燥過程。
圖1 織物濕度、含水率與熱風(fēng)烘燥時(shí)間的關(guān)系曲線
1—織物溫度-時(shí)間曲線 2—織物含水率-時(shí)間曲線
起初較短時(shí)間內(nèi)是織物預(yù)熱升溫階段（曲線AB段），織物從熱空氣中獲得熱量而被加熱升溫，其含水率隨烘燥時(shí)間變化不大，隨后進(jìn)入曲線BC段，熱空氣傳遞給織物的熱量使織物的非給合水分汽化。在此階段中，織物比較濕潤(rùn)，織物內(nèi)部水份擴(kuò)散速率大于表面水分汽化速率。水分汽化時(shí)所需要的汽化熱只能由濕織物中水分本身溫度下降放出濕熱而供給，織物表面溫度低于周圍空氣溫度，并趨于穩(wěn)定。在BC段含水率與烘燥時(shí)間的關(guān)系曲線斜率變大，且呈現(xiàn)線性關(guān)系，烘燥速率保持恒值，稱為恒速烘燥階段，在此階段，織物溫度相當(dāng)于濕球溫度，并相對(duì)穩(wěn)定，換言之，織物溫度是周圍濕熱空氣的含濕量的表征。
圖2是100℃以上濕熱空氣狀態(tài)函數(shù)關(guān)系。
圖2 100℃以上濕熱空氣狀態(tài)函數(shù)關(guān)系
由圖2可以看出，在烘燥過程中，濕度越高織物溫度越高，當(dāng)含濕量為15%時(shí)，濕球溫度為60℃。正常烘燥時(shí)，假定排氣濕度為15%，濕熱空氣溫度為120℃，布面溫度為60℃。
烘燥過程到達(dá)恒速烘燥階段臨界點(diǎn)C時(shí)的織物含水率稱為臨時(shí)含水率WK，當(dāng)織物含水度低于WK時(shí)，織物內(nèi)部水分?jǐn)U散速率小于織物表面汽化速率，織物烘燥速率隨之下降，織物布面溫度上升。當(dāng)織物含水率降至WD時(shí)，烘燥速率為零，烘燥過程終止，這就是斜率逐漸變?yōu)槠教沟腃D段所示的降速階段，在此階段中熱空氣傳遞給織物的部份熱量用于汽化水份，另一部分熱量則加熱織物，而使其升溫，達(dá)到D點(diǎn)時(shí)，布面溫度達(dá)到最高。
2.2 濕織物在濕熱空氣中的烘燥
假定濕熱空氣狀態(tài)是：溫度為120℃，含濕量30%。此時(shí)水汽分壓增大，織物烘燥速率下降，當(dāng)濕熱空氣溫度不變時(shí)，布面溫度上升，恒速烘燥階段延長(zhǎng)（B＇C＇），恒速烘燥時(shí)間延長(zhǎng)，降速階段時(shí)間不變，烘燥結(jié)束時(shí)，織物含水率略有增加。
由圖2，在溫度為120℃，含濕率為30%條件下，濕球溫度為71℃，織物溫度也是71℃。
2.3 活性染料在濕熱空氣下的固色反應(yīng)
通過以上分析，在濕熱空氣條件下，活性染料的固色反應(yīng)有許多有利條件：
在飽和蒸汽下，濕織物沒有干燥過程，織物經(jīng)過短暫的升溫后，很快達(dá)到蒸汽溫度（102℃），并維持1分多鐘，活性染料進(jìn)行固色反應(yīng)的同時(shí)水解反應(yīng)也很劇烈，因此，通常用軋 — 烘 — 軋 — 蒸工藝的固色率只能在60～70℃。而在濕熱空氣條件下，在恒速階段濕織物濕度為71℃，并維持1分鐘，在此條件下，有利于活性染料的擴(kuò)散和反應(yīng)固著，因布面溫度相對(duì)較低，水解反應(yīng)也不劇烈。
棉織物的臨界含水率為30%，此時(shí)，纖維的膨脹程度最大，也是棉織物膨脹的最后階段，染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散達(dá)到最大值。到達(dá)臨界含水率以后的15秒鐘內(nèi)，織物溫度迅速上升，因含水率少，反應(yīng)溫度高，固色反應(yīng)加速，水解反應(yīng)卻不劇烈。因此可以說(shuō)，在濕熱空氣下，有利于活性染料的固著反應(yīng)，而緩解了活性染料的水解反應(yīng)，因而得色率高。
四、濕焙烘的染色設(shè)備
1. 主要技術(shù)參數(shù)及規(guī)格
公稱幅寬：1800mm～3200mm
容布量：92m
工藝車速：10～50m/min
最高溫度：220℃（兼作熱熔染色機(jī)）
濕焙烘溫度：110～130℃
含濕量：30%
熱源：飽和蒸汽（給濕、給熱）
熱載油體（燃煤、燃?xì)庥湾仩t）
電氣傳動(dòng)及控制形式：交流變頻，PLC控制，觸摸屏，人機(jī)界面
裝機(jī)功率：66Kw（不含水洗部份）
2. 濕焙烘箱的主要結(jié)構(gòu)特征
2.1 給濕裝置及控制
給濕系統(tǒng)以噴汽管設(shè)置在循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口處，與箱內(nèi)熱空氣由循環(huán)風(fēng)機(jī)同時(shí)引入噴霧給濕。
濕度控制：當(dāng)反應(yīng)箱需要對(duì)含濕量進(jìn)行控制時(shí)，只需要根據(jù)傳感器采樣信號(hào)與目標(biāo)值對(duì)比后，調(diào)整蒸汽閥門的開啟度也就調(diào)整蒸汽的補(bǔ)充量就可以了。
高溫濕度傳感器采用進(jìn)口雙鉑熱電阻高溫濕度傳感器。
2.2 導(dǎo)布輥直徑Φ150mm，表面噴涂聚四氟乙烯，上下導(dǎo)輥中心距910mm，上排導(dǎo)布輥為主動(dòng)輥，由鏈條帶動(dòng)摩擦離合器傳動(dòng)，并有自動(dòng)力矩調(diào)節(jié)裝置控制摩擦力的大小，使織物徑向張力受控，做到低張力、恒張力無(wú)折縐運(yùn)行。
2.3 熱風(fēng)為小循環(huán)形式，可積木式組合，每室均由循環(huán)風(fēng)機(jī)、上下噴風(fēng)嘴、靜壓箱、排風(fēng)箱、排風(fēng)管和加熱器組成，回風(fēng)和蒸汽經(jīng)加熱后通過風(fēng)門被循環(huán)風(fēng)吸入，在靜壓箱充分混合，再由噴嘴噴出，濕熱空氣的溫度和濕度分布均勻，避免產(chǎn)生左、中、右色差，循環(huán)風(fēng)機(jī)出口處，裝有調(diào)節(jié)上、下風(fēng)道分配量的調(diào)節(jié)裝置，使上下風(fēng)道風(fēng)量一致，避免正、反色差。
2.4 噴風(fēng)道上安裝狹縫式噴嘴，上下風(fēng)口對(duì)吹，噴風(fēng)方向不垂直于布面，噴風(fēng)方向與織物運(yùn)行方向平行，使烘燥過程不易產(chǎn)生條花。
五、新工藝的實(shí)踐
1. Econtrol工藝是BASF公司MONFORTS公司共同開發(fā)的新工藝。
1.1 Econtrol Maxi 工藝為一套操作簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好的染色工藝，采用Procion MX染料（dichlorotriacine 二氯均三嗪染料）和低濃度的弱堿，通過浸軋 — 烘干，在短短兩分鐘內(nèi)達(dá)到染料固色。
工藝過程：浸軋→烘干→水洗
130℃，2～3分鐘，25%相對(duì)體積含濕率
工藝處方：Procion MX染料 X g/L
Primasol NF（滲透劑） 2.0 g/L
小蘇打 10.0 g/L
只有當(dāng)個(gè)別染料的溶解度不夠時(shí)，才需加入尿素。
1.2 Econtrol Flexi為低反應(yīng)活性染料染色工藝，染料采用Basilen（巴斯連）F/FM型染料，Basilen F型含有一個(gè)或兩個(gè)乙烯砜活性基，Basilen FM型含有一個(gè)乙烯砜及一個(gè)一氯均三嗪活性基。
Basilen F/FM堿用量建議：
Basilen F/F-M染料理 燒堿50% 純堿
g/L ml/L g/L
0—20 5.0 20.0
20—40 9.0 20.0
40—60 12.0 20.0
高于60 14.0 20.0
需要在浸軋前才加入堿，并需比例泵混合，然后立即浸軋。
Procion（普施安） CX活性染料，含有兩個(gè)一氯均勻三嗪活性基，用堿量建議：
Procion CX 染料 燒堿50%
g/L ml/L
0—20 5.0
20—40 9.0
40—60 13.0
高于60 16.0
同樣，染前用比例泵將染料和堿劑即時(shí)混合后使用。
1.3 新工藝試驗(yàn)室烘干機(jī)
Werner Mathis Universal Steamer型號(hào)DH/Dhe試驗(yàn)室小樣機(jī)，是Econtrol染色工藝的配套小樣試驗(yàn)機(jī)。
我國(guó)邯鄲印染廠進(jìn)口Monforts 公司濕短蒸設(shè)備，同時(shí)配套Mathis小樣機(jī)。
2. 我們?cè)缭?997年就和揚(yáng)州印染廠工程師共同試驗(yàn)過X型活性染料低溫焙烘固色工藝。
該工藝的特點(diǎn)就是在用X型染料進(jìn)行濕焙烘后再進(jìn)行二次固色。并就此項(xiàng)成果發(fā)表論文《X型活性染料連續(xù)軋染低溫焙烘固色工藝》刊于1998年江蘇省印染專業(yè)年會(huì)論文集。
該工藝介紹如下：
工藝過程：軋浸→紅外線預(yù)烘→低溫焙烘（120℃，2min，焙烘時(shí)帶有一定的濕度）→浸軋堿液→常溫透風(fēng)（903蒸箱常溫透風(fēng)）→水洗→皂洗→水洗→烘干落布
該文在4.2.3節(jié)敘述的低濕焙烘條件是帶有一定的濕度下的120℃，2分鐘焙烘。這種工藝和今天BASF和MONFORTS公司所介紹的Econtrol工藝基本相似。
工藝處方：X型活性染料 X g/L
尿素 10-15g/L
小蘇打 10-15g/L
該工藝的所選樣的染料及配套堿劑也和今天“Econtrol Maxi”工藝所提供的工藝、處方基本相同。
文章還介紹了在濕焙烘后進(jìn)行軋堿透風(fēng)二次固色，其染色效果比單純的低溫焙烘更好。
采用該工藝分別生產(chǎn)燈芯絨6萬(wàn)米、純棉磨毛紗卡3萬(wàn)米、純棉細(xì)布3萬(wàn)米，均取得很好的染色效果。
所不同的是今天Monforts公司在中國(guó)介紹的“Eccontrol Maxi”新工藝新設(shè)備，對(duì)工藝條件尤其是濕度進(jìn)行了自動(dòng)控制。當(dāng)年我們?cè)谠囼?yàn)該工藝時(shí)沒有這樣的條件，它是通過對(duì)車速、軋液率、溫度、排風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，使焙烘箱的工藝條件（溫度和濕度）達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。
六、結(jié)論
1. 活性染料短流程濕蒸工藝具有流程短、節(jié)能、放樣方便，使用助劑最少，得色率高等許多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到印染工作者的關(guān)注。
2. 含濕織物在濕熱空氣中的狀態(tài)條件有利于活性染料的固著反應(yīng)，緩解了水解反應(yīng)，因而得色率高。
3. 在濕熱空氣條件下的濕焙烘工藝，仍然有一個(gè)烘干過程，對(duì)燈芯絨產(chǎn)品完全避免根尖色差是不可能的，生產(chǎn)燈芯絨產(chǎn)品，理想的方法是冷軋堆染色或過熱蒸汽連續(xù)染色方法，本公司正致力于研究過熱蒸汽連續(xù)染色工藝和設(shè)備，不久將推出該項(xiàng)研究成果。
