卷染機專業生產廠家無錫金潤達2022年11月29日訊 本文根據卷染生產和小樣之間的工藝條件差異，具體分析了浴比、溫度、時間、中性鹽用量、純堿用量、水質、后整理布面PH等各個因素對最終顏色的影響，指出了控制的要點和解決方法，提高卷染染色的一次成功率。
巨型卷染機染色浴比小，所以用水量少，染化料利用率高，水洗負擔也相應的減小，自然就節約水、電、汽，符合節能、減排、降耗。現在的市場變化快，品種多，每單的數量小，而卷染機加工靈活多變，恰好能夠滿足市場的要求，所以卷染機染色被多數印染廠采用。但染色時燒杯樣和實際生產工藝條件差距較大，存在大貨的生產一次成功率不高的難題。而在巨型卷染機內進行調色，很容易產生頭尾色差和左中右色差，色花等此病，同時，浪費水電汽和人工，生產效率也大大的降低。所以 ，提高卷染染色的一次成功率RFT（Right-First-Time）就顯得更為重要。本人在卷染加工生產實踐中，把自己的一些體會和思考闡述出來，供同行進行探討和交流。
1.如何制定合理的生產工藝。
要小樣和實際生產顏色吻合，必須找出小樣和生產之間工藝條件的差異，進行比較和分析，根據小樣的工藝條件和處方，進行準確的判斷，制定出合理的生產工藝和處方，保證生產的顏色和小樣符合。
印染廠接到生產訂單后，一般要進行打小樣確認，客戶一旦確認小樣，那么生產就按小樣的顏色作為標準。所以在打小樣時就應該考慮到后續生產的穩定性，因為打小樣是為生產服務的。如果小樣顏色很準確，但不能進行實際的大生產，也沒有意義。反而，客戶一旦確認燒杯樣顏色，卻不能實際生產出大貨，給經營也會帶來一些不必要的麻煩。所以，在制定小樣的工藝條件和處方時，一定要考慮到大生產的可行性和穩定性。
首先小樣在制定處方時，對染料要進行合理的選擇和組合。活性染料品種繁多，色譜較齊全，正常的顏色供選擇的品種還是比較多的，那么一個合理的染料組合對實際的生產起到很大的幫助，相反，一個不合理的染料組合，會給實際大生產帶來很大的麻煩，增加很多負擔。
如何要選擇合理的染料并進行最佳的組合，這就要求染整技術人員對染料性能有充分的認識和了解。同時對所加工的紡織品纖維的性能和特點要了如指掌。對纖維材料和染料的熟練應用，就不難制定出合理的工藝條件和處方了。
常用的纖維素纖維有棉、麻、粘膠纖維、天絲、莫代爾、竹纖維等，每一種纖維又有區別，例如麻纖維的結晶度和取向度比較高，上染率較低；粘膠纖維的結晶度低，具有皮芯層結構，在較高溫度下，對染料的初始吸附比較快。同時不同的前處理工藝，對染色的上染率也比較大，如棉織物的絲光和不絲光對染色的上染率、染料的初始吸附速率、擴散性等，影響都比較大。還有織物的組織，紗線的粗細，經緯紗線密度等，對染色的性能都是不可忽略的因素。例如，高支高密的府綢織物40s*40s/133*72根/inch，和40s*40s/133*72根/inch斜紋相比，同樣的絲光半制品，因為組織的不同，染料的擴散性相差也比較大，平紋府綢織物的染料擴散性就比斜紋的差，表現在染色時交織點有白芯，而且，同樣的染色處方同樣的工藝條件下得色和表面顏色的深度也不同。
了解到所加工的織物和性能特點以后，就要根據客戶的要求和提供的顏色進行染料選擇。如何選擇染料，首先要對染料有充分的認識和掌握。就活性染料而言，每只染料的上染率、固色效率、對纖維的親和力、擴散性能、反應性都要做充分的了解，浴比、中性鹽、堿劑、溫度、時間、水質、染色后水洗、固色劑、柔軟劑、PH值等各項條件對染色過程和結果的影響要準確把握，即使同樣的分子結構，由于每個染料生產廠家在染料商品化過程中添加的分散劑和工藝的不同，性能也有差異。同時考慮到每只染料之間的配伍性，這樣才能針對客戶所提供的顏色選出一最佳的染料組合。
確定好小樣的染料組合以后，就要打小樣，打小樣的工藝條件在可能的條件下，要盡量接近實際大生產的工藝條件，確定好浴比、中性鹽用量、堿劑用量、溫度、時間、水質，以及染后水洗的工藝條件。
小樣的顏色得到客戶確認以后，詳細準確的整理好小樣的染料處方和工藝條件，然后，根據自己的經驗，和對半制品性能的了解、染料性能的掌握情況，做出準確合理的生產工藝和處方，交與車間，并要求嚴格執行，不得隨意更改工藝條件。
2.確定工藝參數及工藝參數對染色過程及結果的影響。 2.1浴比：
對于卷染來說，小樣和生產之間的色差，浴比的影響還是比較大。打小樣一般都采取1:20，在振蕩式常溫小樣機上完成，而實際生產的浴比根據訂單的多少一般在1:1.5-1:3之間，這就造成了小樣和實際生產之間浴比近十倍的差異。對于活性染料，浴比的影響是不可忽略的因素，活性染料有良好的溶解度，浴比的減小，相應的上染率和最終得色量要增加，一般反應在深度的增加，但對于一些特殊的織物和個別染料也有例外。浴比的減小，造成染料在染液中濃度的增加，染液和織物之間染料的濃度梯度相對于小樣來講大多了，這就造成了初始上染和擴散速率的增加，容易造成頭尾色差。對于有些品種的染料，還會影響到染料在染液中的聚集和分散狀態，染料在染液中的聚集和分散狀態對染色性能如勻染性、擴散性等也有很大的影響。
對于浴比所產生的影響，只能從調整染料處方上來彌補。一些溶解度高，對織物親和力低的染料，如C.I.活性紅194、C.I.活性紅195、C.I.活性藍220、C.I.活性藍21、C.I.活性黃167，在制定生產處方時，在小樣處方的基礎要進行適當的減少，要根據經驗的積累，對于被染卷軸織物的品種數量、水位的大小、顏色的深淺進行綜合的考慮，做出準確的判斷。
2.2溫度：
溫度對于活性染料也是一個不可忽略的因素。對于常用的染色活性染料來講，都是中溫型活性染料，一般在60°C反應。因為活性基、連接基、染料母體的影響，不同的中溫型活性染料最佳的反應溫度也有差異。
活性基對染色溫度影響比較大，現在印染廠常用的棉用活性染料有以下幾中活性基。單乙烯砜、乙烯砜和一氯均三嗪同側、乙烯砜和一氯均三嗪異側、雙乙烯砜、乙烯砜和一氟均三嗪同側、雙一氟均三嗪、雙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、雙一氯均三嗪、甲砜基氟氯嘧啶、煙酸均
三嗪活性基染料在印染廠很少用。一般情況下單乙烯砜或者雙活性基的活性染料反應溫度較低，乙烯砜和一氯均三嗪雙活性基的染料較高，例如KN-B黑的最佳反應溫度在55°C上下，活性深藍B-2GLN最佳的反應溫度在70°C,這兩只染料的母體很接近，但活性基不同，導致最佳反應溫度的差異。
另外，染料的母體和連接基對染料最佳反應溫度也有較大的影響。例如同樣是單乙烯砜活性基的KN-R（C.I.活性藍19）艷藍和KN-G（C.I.活性藍21）翠蘭，，KN-R艷藍最佳的反應溫度是60-65°C【2】，KN-G翠蘭的最佳反應溫度是80°C，活性嫩黃B-6GLN和活性金黃B-4RFN金黃都是一氯均三嗪和乙烯砜同側雙活性劑，活性嫩黃B-6GLIN的最佳反應溫度是80°C，活性金黃B-4RFN的最佳反應溫度是70°C。
掌握每一個活性染料的最佳反應溫度，有利于制定合理的染色工藝和處方。選擇染料時，盡量選用最佳染色溫度接近的染料進行組合，如果考慮到色光和色牢度等其它方面的原因，必須選用染料的最佳染色溫度相差比較大的染料進行組合時，一般以最低的最佳染色溫度作為小樣的染色溫度，這樣染色的重現性和穩定性較好。例如活性艷藍KN-R艷藍和KN-G活性翠蘭拼色組合時，小樣采用60°C溫度，而不是采用70°C或者80°C。這是因為，溫度較低，有利于KN-R艷藍的穩定和上染固色，同時KN-G翠蘭雖然上染慢一些，但穩定不會大量水解，可以通過延長染色時間的方法來彌補上染速率慢的問題；如果采用較高的溫度80°C，那么活性艷藍KN-R艷藍就會不正常的嚴重水解，造成色光的不穩定，重演性變差。
小樣是浸染，被染織物浸漬在染浴內，染浴和被染織物一般放在錐形瓶內完全浸入恒溫的水浴內震蕩，所以，三者之間的沒有差異，水浴的溫度就是染浴的溫度和染料與被染物的反應溫度。卷染大生產，被染織物在染浴內瞬間浸漬之后打卷在卷軸上，卷軸上的溫度因為熱量的散失而會下降，染料和被染織物的反應主要是在卷軸上進行，所以染浴的溫度并不能代表染料和被染織物的反應溫度，根據天氣的不同和設備的差異，一般相差2-10°C。在夏天帶罩的卷染機內染色，熱量散失很少，染浴和卷軸上的溫度相差2°C甚至更少，而在冬天，氣溫較低，如果卷染機染色時不加罩，染浴溫度和卷軸溫度相差10°C還要多。所以，小樣如果采用 60°C溫度浸染，實際生產時就要根據設備和天氣情況，采用62-72°C之間的溫度，這樣才能使小樣和實際生產之間的溫度更加接近，減小溫度因素所造成的小樣和實際生產之間的顏色差異。
溫度的影響不僅僅是染料和纖維的反應速率和水解速率。還會影響到染料在染液中的聚集和分散狀態，溶解度和擴散速率，初始上染速率和平衡上染百分率等。我們在制定小樣和生產工藝時，都要充分考慮到這些性能。例如對于常用的活性染料來說，溫度的升高，會造成染料在染液中分散均勻，聚集分子數減小，溶解度增加，擴散速率增大，初始上染速率加快，平衡上染百分率下降，和纖維反應速率增加的同時，水解速率增加更多。
在生產中，經常遇到的一個問題是淺色的生產溫度的確定。小樣是浸染，浴比大，染料濃度低，初染速率低，加上小樣機的振蕩作用，勻染性較好，得色均勻一致。實際生產中因為設備的原因，浴比是不能改變的，染料濃度相對小樣濃度增加上十倍，必然造成初染速率的增大，而且卷裝染色時瞬間浸漬打卷，很容易造成頭尾色差。為了降低上染速率，一般采用加勻染劑和降低初始染色溫度的方法來彌補。具體的做法是，在30°C或者40°C低溫的條件下染色，染后逐步升溫到最佳反應溫度，加堿固色。舉例說明：以淺色小樣60°C染色，為例說明，生產米數3000米，織物進缸以后，升溫到40°C，加勻染劑走一道，讓布面溫度均勻一致的保持在40°C,或者38°C，布面溫度和水浴溫度有差異，但布面溫度是一致的。染后加入60%已經化好的染料溶液，保溫走一道，再加入余下的40%染料溶液，保溫走一道，然后加入元明粉，分2次在布的2頭加入，促染完畢后逐步升溫到67°C，走一道，使布面溫度均勻一致控制在最佳反應溫度60°C上下，加入純堿固色。在低溫條件下，染料緩慢的上染擴散，最終達到平衡，此時的平衡上染率略比小樣高，因為是淺色，差異不大。升溫到67°C以后，平衡上染率恢復到小樣溫度60°C下的水平。（單從溫度因素而言，浴比等其它方面的影響依然存在，能減少一個因素的干擾就少一個不穩定因素。）
2.3時間：
小樣和實際生產在時間上的差異比較大，而且也不可能統一。這樣，如何來克服時間所帶來的影響，就顯得更為重要。
小樣一般采用開始染色時染料、中性鹽同時加入，被染物在染浴中恒溫振蕩染色25-45分鐘，一般上染時間不超過60分鐘，再加堿保溫固色，固色時間大多數廠采用30-60分鐘，最長時間不超過90分鐘。而實際生產，同樣以3000米的卷軸為例，車速120米/分鐘，一道時間為25分鐘，最簡單的做法，加染料2道，加中性鹽2道，4道的時間就有100分鐘，加上加料、攪拌的時間，起碼在120 分鐘以上。加堿固色一般最低也要走4道，時間至少在100分鐘以上，對于特別的深色，要走上6道-8道，甚至有時在10道以上，時間就達到3-4小時甚至更長。
小樣染色和加堿固色都是完全浸漬在染液中，而實際生產中，卷染是被染物瞬時的浸軋染液，打卷后在卷軸上進行上染和固色，作用的方式也有所不同。對于3000米的卷軸，車速120米/分鐘來說，在第一次浸軋和第二次浸軋之間，最大間隔時長達到50分鐘，而且染液的濃度也在不斷地發生變化，這就造成了計算的困難。而且卷軸的大小和車速的快慢，對過程的影響都比較大。 但有一點是可以控制的，就是平衡上染率和最終固色率。小樣通過延長時間，達到上染平衡之后再加堿固色，生產也要讓其達到上染平衡后在加堿固色，雙方都采用時間過量的方法，充分上染，因為，充分上染后，延長時間，不會造成負面的影響。因為，實際的車間生產，是無法準確的控制平衡時的時間點，只能采用適當過量的方法來穩定。這樣，就把復雜的上染過程簡單化，合理而準確的把握時間的因素。
就固色時間而言，正常的固色條件，延長時間不會造成已經鍵合的染料斷鍵。因為正常的固色溫度和堿劑用量，不會造成已經和纖維形成共價鍵的染料斷鍵形成水解染料，即使有也是微乎其微，不能造成色光的變化。實際的生產過程中，在正常的染色條件下，沒有發現因為延長染色時間而導致顏色偏淺。所以，延長時間，不會產生相反的效果，只會讓染料最充分的固色。固色充分，染料的利用率高，不但節約成本，而且顏色更穩定，不同批次之間的色差也很小。但也不能無限制的延長時間，過量的時間沒有意義，反而降低生產效率，浪費水、電、汽。
但小樣的上染時間，對于一些緊密織物和擴散性能差的染料來講，不能達到上染和擴散平衡。這就造成了實際生產的不穩定因素，本人曾就萬得生產的BES活性艷藍為例說明了因為時間原因，擴散沒有達到平衡而導致的色差，在《BES活性艷藍擴散性能卷染的影響》一文中作了詳細的敘述。
2.4中性鹽的用量：
根據小樣的中性鹽濃度，確定實際生產的中性鹽用量。但是在計算的時候，不但要考慮到染缸之內的水量，也要考慮到織物所帶的水量，例如3000米C133*72/40s*40s 7000px幅寬純棉絲光織物，染液中水位控制在800升，而布面所帶的水就有1200升，如果忽略了布面所帶的水量，勢必造成中性鹽的用量不足。但對于一些溶解度不好，耐鹽性差的染料，考慮到浴比的大幅縮小，適當的減少中性鹽用量。另外，在加入中性鹽的時候，要考慮到一些染料的耐鹽程度，因為，加鹽的開始時間，布面的水是不能參與的，中性鹽只能溶解在染缸內的染液中，如果剛加下去的中性鹽的量比較大，超出了染料的耐受程度，就會造成染料的析出，形成色點。雖然經過運行一道后，和布面的水進行交換，中性鹽濃度降低，但形成的色點已經不能消除。
例如，河北石家莊一印染廠就遇到這個問題，當時這個廠的技術人員說用到艷藍和翠蘭染料時經常有色點產生，而且是布軸的兩頭多中間少。電話詢問其原因時談到中性鹽用量并不高，水質、布半制品、純堿用量都沒有問題，就是查不出色點產生的原因。后來在電話的詢問過程中，發現了在生產中，加鹽初期染液瞬時中性鹽濃度過高。當時做法是中性鹽分兩次加入，每次一半，染槽內的水位是500升，卷軸3000米，帶水1200升，中性鹽用量按50g/L計算，需要85千克，一邊加一半，第一次加入42.5千克，那么，加中性鹽的初始濃度為85g/L，對于活性艷藍來講，已經達到產生鹽析的條件，色點自然就產生了。后來降低了中性鹽的用量，調整了加入的方式，色點問題迎刃而解。
有些析出的染料重新溶解也不太容易，所以為了安全起見，對于這種情況，最好是適當的減少中性鹽用量，或者在可行的情況下，盡量增加染槽內的水位，使中性鹽的濃度控制在安全范圍。
2.5純堿用量和染浴PH值的控制。
棉纖維和活性染料的反應在一定的PH值范圍內最佳，同時純堿的加入，也起到一部分中性鹽的作用，促進上染。棉纖維也要吸附一部分純堿，反應過程中也會消耗一部分純堿。對于乙烯砜硫酸酯鈉鹽的活性基染料，在純堿加入以后，轉化為乙烯砜，溶解度下降，上染率增加，就要考慮到勻染性、溶解度等各方面的負面問題。
活性染料最佳反應PH值范圍在11.9-12.1，純堿的濃度在16g/L-25g/L之間，PH值穩定在12.1，一般情況下，純堿提供的PH值是能夠滿足活性染料的反應條件。但因為棉纖維對純堿有一定的親和力，在純堿用量很小的情況下，例如一些淺色，純堿用量在5g/L時，生產加堿運行二道后，PH值會有所下降，所以在制定工藝處方時要考慮到這一點。根據經驗，對純堿用量作適當的增加。但必須要注意，有些活性染料耐堿性比較差，加入純堿的初期瞬時濃度過高，也會產生色點或者色花，這就要綜合的考慮，平衡純堿的用量。純堿的加入必須化成溶液后加入。
小樣和生產之間浴比的差異，織物對染液的PH值影響程度也不一樣。小樣的浴比大，布少水多，布面上吸附的純堿對染液的PH值影響很小，而在實際的生產中是布多水少，布面吸附的純堿對染浴的PH值影響很大，所以就要充分考慮，進行適當的增加。
2.6水質：
有的地方水質過硬，超過300ppm,硬水里面的鈣、鎂離子，能夠和染料形成
絡合物，降低溶解度，使染料集聚，擴散性能變差，對染色過程和最終的顏色產生影響。這就要求盡量采用軟水。實在條件不允許，使用硬水時要加入螯合分散劑，對水質進行軟化。但小樣和生產用的水質一定要一致，不能小樣采用軟水，生產用硬水，色光和得色量都會受到影響。
2.7染色后的皂洗和布面PH值調節。
充分的染色后，首先要用60°C以下的溫水或冷水流動水洗，沖掉一大部分殘留在布面上的浮色、中性鹽、純堿，再用冰醋酸中和，冰醋酸的用量可以稍微過量，分兩次加入，染后再用溫水沖洗，使布面殘留的酸或者堿進一步去除，PH值在6-8范圍內而且整個布面趨于一致，這樣防止高溫情況下已經鍵合的染料斷鍵水解。然后再進行高溫皂煮，充分的除去布面上的浮色和中性鹽等雜質，最后溫水洗，除去精煉劑和一些其它的雜質。此時的布面基本上是中性，接近于水的PH值。但有的地方水質偏堿性，烘干后布面的PH值偏高，需要用酸來調節PH值。常用的酸是冰醋酸和檸檬酸，冰醋酸用量過大會產生異味，檸檬酸用量過大會導致色變。所以在調節布面PH值時，要充分考慮，最好是二者結合，PH值穩定，又不會產生色變，色光自然也就穩定。最好的具體做法是在卷染機內調節，避免在定型機內依靠加入大量的酸來調節PH值。
3.結論：
卷染染色，投資小，成本低，占地少，效果好。【3】
但小樣和生產之間工藝參數差別較大，這就給生產帶來了難度。但只要從以上幾個方面來進行控制，嚴格工藝操作，加上經驗的積累，能夠克服小樣和生產之間的差異，提高一次成功率RFT，符合節能、減排、降耗的要求，從而使卷染生產更容易的進行，發揮更大的優勢。
參考文獻
【1】陳榮圻《超分子化學理論用于提高活性染料耐堿溶解度》 【2】崔浩然《活性艷藍KN-R染色色花成因與防止措施》
【3】張彥，孟春麗，呂英智，李鵬《棉織物的巨型卷染機染整加工》
作者：張彥，1995年畢業于河南紡織高等專科學校。
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