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，能耗高，且消耗大量尿素，工藝3同樣是流程長，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，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)濟節(jié)能等許多優(yōu)點，越來越受到印染工作者的關(guān)注。江都印染機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)國內(nèi)外經(jīng)驗，開發(fā)研制適應短流程工藝需要的兩種型號的短流程濕蒸連續(xù)染色機：一種是短流程濕焙烘連續(xù)染色機；另一種是短流程過熱蒸汽汽蒸連續(xù)染色機。本文介紹短流程濕焙烘連續(xù)染色機。
二、短流程濕焙烘連續(xù)染色機的設備配置及工藝流程
如圖1所示。
平幅進布→均勻軋車（小軋液槽，4 ：1比例泵，混合進料）→給濕箱（導布給濕）→濕焙烘箱（兩組共96m，濕焙烘，熱風中噴入蒸汽，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，光電對中，氣動吸邊器）→常規(guī)水洗→皂洗→水洗流程（或顯色皂洗機）
織物均勻浸軋染液（染料與堿用4 ：1比例泵混合）后，不經(jīng)烘干直接進入濕焙烘箱，在濕焙烘箱完成固色反應。給濕箱的作用是使導布給濕，在進入打底織物之前使?jié)癖汉嫦渲械臐穸群蜏囟扔幸粋�趨于穩(wěn)定的過程。
三、工藝原理
1. 工藝簡述：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，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℃，織物停留時間2分鐘。由于烘房蒸汽含量達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。
染 料 活 性
————————————————————→
強 弱
堿 劑 的 堿 性
————————————————————→
弱 強
NaHCO3 Na2CO3 NaOH
NaHCO3 Na2CO3 Na2CO3 NaOH
但是固色條件不變：時間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、含水率與熱風烘燥時間的關(guān)系曲線
1—織物溫度-時間曲線 2—織物含水率-時間曲線
起初較短時間內(nèi)是織物預熱升溫階段（曲線AB段），織物從熱空氣中獲得熱量而被加熱升溫，其含水率隨烘燥時間變化不大，隨后進入曲線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，織物內(nèi)部水份擴散速率大于表面水分汽化速率。水分汽化時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，織物溫度相當于濕球溫度，并相對穩(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，當含濕量為15%時，濕球溫度為60℃。正常烘燥時，假定排氣濕度為15%，濕熱空氣溫度為120℃，布面溫度為60℃。
烘燥過程到達恒速烘燥階段臨界點C時的織物含水率稱為臨時含水率WK，當織物含水度低于WK時，織物內(nèi)部水分擴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。當織物含水率降至WD時，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，達到D點時，布面溫度達到最高。
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%。此時水汽分壓增大，織物烘燥速率下降，當濕熱空氣溫度不變時，布面溫度上升，恒速烘燥階段延長（B＇C＇），恒速烘燥時間延長，降速階段時間不變，烘燥結(jié)束時，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
通過以上分析，在濕熱空氣條件下，活性染料的固色反應有許多有利條件：
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，很快達到蒸汽溫度（102℃），并維持1分多鐘，活性染料進行固色反應的同時水解反應也很劇烈，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散和反應固著，因布面溫度相對較低，水解反應也不劇烈。
棉織物的臨界含水率為30%，此時，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)部擴散達到最大值。到達臨界含水率以后的15秒鐘內(nèi)，織物溫度迅速上升，因含水率少，反應溫度高，固色反應加速，水解反應卻不劇烈。因此可以說，在濕熱空氣下，有利于活性染料的固著反應，而緩解了活性染料的水解反應，因而得色率高。
四、濕焙烘的染色設備
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）
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、燃氣油鍋爐）
電氣傳動及控制形式：交流變頻，PLC控制，觸摸屏，人機界面
裝機功率：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)以噴汽管設置在循環(huán)風機進口處，與箱內(nèi)熱空氣由循環(huán)風機同時引入噴霧給濕。
濕度控制：當反應箱需要對含濕量進行控制時，只需要根據(jù)傳感器采樣信號與目標值對比后，調(diào)整蒸汽閥門的開啟度也就調(diào)整蒸汽的補充量就可以了。
高溫濕度傳感器采用進口雙鉑熱電阻高溫濕度傳感器。
2.2 導布輥直徑Φ150mm，表面噴涂聚四氟乙烯，上下導輥中心距910mm，上排導布輥為主動輥，由鏈條帶動摩擦離合器傳動，并有自動力矩調(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、恒張力無折縐運行。
2.3 熱風為小循環(huán)形式，可積木式組合，每室均由循環(huán)風機、上下噴風嘴、靜壓箱、排風箱、排風管和加熱器組成，回風和蒸汽經(jīng)加熱后通過風門被循環(huán)風吸入，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)風機出口處，裝有調(diào)節(jié)上、下風道分配量的調(diào)節(jié)裝置，使上下風道風量一致，避免正、反色差。
2.4 噴風道上安裝狹縫式噴嘴，上下風口對吹，噴風方向不垂直于布面，噴風方向與織物運行方向平行，使烘燥過程不易產(chǎn)生條花。
五、新工藝的實踐
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)達到染料固色。
工藝過程：浸軋→烘干→水洗
130℃，2～3分鐘，25%相對體積含濕率
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
只有當個別染料的溶解度不夠時，才需加入尿素。
1.2 Econtrol Flexi為低反應活性染料染色工藝，染料采用Basilen（巴斯連）F/FM型染料，Basilen F型含有一個或兩個乙烯砜活性基，Basilen FM型含有一個乙烯砜及一個一氯均三嗪活性基。
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混合后使用。
1.3 新工藝試驗室烘干機
Werner Mathis Universal Steamer型號DH/Dhe試驗室小樣機，是Econtrol染色工藝的配套小樣試驗機。
我國邯鄲印染廠進口Monforts 公司濕短蒸設備，同時配套Mathis小樣機。
2. 我們早在1997年就和揚州印染廠工程師共同試驗過X型活性染料低溫焙烘固色工藝。
該工藝的特點就是在用X型染料進行濕焙烘后再進行二次固色。并就此項成果發(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)年會論文集。
該工藝介紹如下：
工藝過程：軋浸→紅外線預烘→低溫焙烘（120℃，2min，焙烘時帶有一定的濕度）→浸軋堿液→常溫透風（903蒸箱常溫透風）→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行軋堿透風二次固色，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6萬米、純棉磨毛紗卡3萬米、純棉細布3萬米，均取得很好的染色效果。
所不同的是今天Monforts公司在中國介紹的“Eccontrol Maxi”新工藝新設備，對工藝條件尤其是濕度進行了自動控制。當年我們在試驗該工藝時沒有這樣的條件，它是通過對車速、軋液率、溫度、排風風量進行嚴格的工藝控制，使焙烘箱的工藝條件（溫度和濕度）達到相對穩(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，越來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，緩解了水解反應，因而得色率高。
3. 在濕熱空氣條件下的濕焙烘工藝，仍然有一個烘干過程，對燈芯絨產(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)染色工藝和設備，不久將推出該項研究成果。
