一、前言
活性染料染纤维素纤维的连续染色工艺基本有四种：
1、轧 — 蒸工艺
2、轧 — 烘 — 焙工艺
3、轧 — 烘 — 轧 — 蒸工艺
4、冷轧 — 卷堆工艺
上述四种工艺中，工艺1得色浅，很少使用，工艺2和工艺3普遍使用，得色较高，但工艺2颜色不够鲜艳，流程较长，能耗高，且消耗大量尿素，工艺3同样是流程长，能耗高，且消耗大量食盐，污染环境。工艺4优于上述三种，但生产周期长，不便放样，且消耗较多的水玻璃。
活性染料短流程湿蒸染色工艺是近几年推广的新工艺，它优于上述四种工艺，具有流程短，放样方便，使用助剂最少，得色率最高，经济节能等许多优点，越来越受到印染工作者的关注。江都印染机械有限公司近几年一直致力于研究短流程湿蒸工艺原理，总结国内外经验，开发研制适应短流程工艺需要的两种型号的短流程湿蒸连续染色机：一种是短流程湿焙烘连续染色机；另一种是短流程过热蒸汽汽蒸连续染色机。本文介绍短流程湿焙烘连续染色机。
二、短流程湿焙烘连续染色机的设备配置及工艺流程
如图1所示。
平幅进布→均匀轧车（小轧液槽，4 ：1比例泵，混合进料）→给湿箱（导布给湿）→湿焙烘箱（两组共96m，湿焙烘，热风中喷入蒸汽，循环，温度110～130℃，含湿量30%）→三只冷却辊→6米桥架（“J”型容布箱，光电对中，气动吸边器）→常规水洗→皂洗→水洗流程（或显色皂洗机）
织物均匀浸轧染液（染料与碱用4 ：1比例泵混合）后，不经烘干直接进入湿焙烘箱，在湿焙烘箱完成固色反应。给湿箱的作用是使导布给湿，在进入打底织物之前使湿焙烘箱中的湿度和温度有一个趋于稳定的过程。
三、工艺原理
1. 工艺简述：开发该工艺的目的是在于寻求一种用活性染料染纤维素纤维的方法，同时，最低限度地使用尿素、盐和碱。该工艺的原理在于使用活性较高的染料（如x型染料），每立升只需10克小苏打，少量尿素。烘燥条件：烘房蒸汽含量30%，烘燥温度110～130℃，织物停留时间2分钟。由于烘房蒸汽含量达30%，织物在烘燥过程中的温度是71℃（湿球温度）。
上述染色工艺，织物可获得相当高的得色率。
该工艺除了使用x型染料外，还可以使用其它类型的活性染料，随着染料的活性下降，固色用碱剂的碱性增强。
染 料 活 性
————————————————————→
强 弱
碱 剂 的 碱 性
————————————————————→
弱 强
NaHCO3 Na2CO3 NaOH
NaHCO3 Na2CO3 Na2CO3 NaOH
但是固色条件不变：时间2分钟，温度110～130℃，含湿量30%。
2. 工艺原理
2.1 含湿织物在烘燥过程的状态，图1表示了含湿织物在正常烘燥过程（110～130℃，含湿15%）和在湿热空气中（110～130℃，含湿30%）烘燥过程。
图1 织物湿度、含水率与热风烘燥时间的关系曲线
1—织物温度-时间曲线 2—织物含水率-时间曲线
起初较短时间内是织物预热升温阶段（曲线AB段），织物从热空气中获得热量而被加热升温，其含水率随烘燥时间变化不大，随后进入曲线BC段，热空气传递给织物的热量使织物的非给合水分汽化。在此阶段中，织物比较湿润，织物内部水份扩散速率大于表面水分汽化速率。水分汽化时所需要的汽化热只能由湿织物中水分本身温度下降放出湿热而供给，织物表面温度低于周围空气温度，并趋于稳定。在BC段含水率与烘燥时间的关系曲线斜率变大，且呈现线性关系，烘燥速率保持恒值，称为恒速烘燥阶段，在此阶段，织物温度相当于湿球温度，并相对稳定，换言之，织物温度是周围湿热空气的含湿量的表征。
图2是100℃以上湿热空气状态函数关系。
图2 100℃以上湿热空气状态函数关系
由图2可以看出，在烘燥过程中，湿度越高织物温度越高，当含湿量为15%时，湿球温度为60℃。正常烘燥时，假定排气湿度为15%，湿热空气温度为120℃，布面温度为60℃。
烘燥过程到达恒速烘燥阶段临界点C时的织物含水率称为临时含水率WK，当织物含水度低于WK时，织物内部水分扩散速率小于织物表面汽化速率，织物烘燥速率随之下降，织物布面温度上升。当织物含水率降至WD时，烘燥速率为零，烘燥过程终止，这就是斜率逐渐变为平坦的CD段所示的降速阶段，在此阶段中热空气传递给织物的部份热量用于汽化水份，另一部分热量则加热织物，而使其升温，达到D点时，布面温度达到最高。
2.2 湿织物在湿热空气中的烘燥
假定湿热空气状态是：温度为120℃，含湿量30%。此时水汽分压增大，织物烘燥速率下降，当湿热空气温度不变时，布面温度上升，恒速烘燥阶段延长（B＇C＇），恒速烘燥时间延长，降速阶段时间不变，烘燥结束时，织物含水率略有增加。
由图2，在温度为120℃，含湿率为30%条件下，湿球温度为71℃，织物温度也是71℃。
2.3 活性染料在湿热空气下的固色反应
通过以上分析，在湿热空气条件下，活性染料的固色反应有许多有利条件：
在饱和蒸汽下，湿织物没有干燥过程，织物经过短暂的升温后，很快达到蒸汽温度（102℃），并维持1分多钟，活性染料进行固色反应的同时水解反应也很剧烈，因此，通常用轧 — 烘 — 轧 — 蒸工艺的固色率只能在60～70℃。而在湿热空气条件下，在恒速阶段湿织物湿度为71℃，并维持1分钟，在此条件下，有利于活性染料的扩散和反应固着，因布面温度相对较低，水解反应也不剧烈。
棉织物的临界含水率为30%，此时，纤维的膨胀程度最大，也是棉织物膨胀的最后阶段，染料向纤维内部扩散达到最大值。到达临界含水率以后的15秒钟内，织物温度迅速上升，因含水率少，反应温度高，固色反应加速，水解反应却不剧烈。因此可以说，在湿热空气下，有利于活性染料的固着反应，而缓解了活性染料的水解反应，因而得色率高。
四、湿焙烘的染色设备
1. 主要技术参数及规格
公称幅宽：1800mm～3200mm
容布量：92m
工艺车速：10～50m/min
最高温度：220℃（兼作热熔染色机）
湿焙烘温度：110～130℃
含湿量：30%
热源：饱和蒸汽（给湿、给热）
热载油体（燃煤、燃气油锅炉）
电气传动及控制形式：交流变频，PLC控制，触摸屏，人机界面
装机功率：66Kw（不含水洗部份）
2. 湿焙烘箱的主要结构特征
2.1 给湿装置及控制
给湿系统以喷汽管设置在循环风机进口处，与箱内热空气由循环风机同时引入喷雾给湿。
湿度控制：当反应箱需要对含湿量进行控制时，只需要根据传感器采样信号与目标值对比后，调整蒸汽阀门的开启度也就调整蒸汽的补充量就可以了。
高温湿度传感器采用进口双铂热电阻高温湿度传感器。
2.2 导布辊直径Φ150mm，表面喷涂聚四氟乙烯，上下导辊中心距910mm，上排导布辊为主动辊，由链条带动摩擦离合器传动，并有自动力矩调节装置控制摩擦力的大小，使织物径向张力受控，做到低张力、恒张力无折绉运行。
2.3 热风为小循环形式，可积木式组合，每室均由循环风机、上下喷风嘴、静压箱、排风箱、排风管和加热器组成，回风和蒸汽经加热后通过风门被循环风吸入，在静压箱充分混合，再由喷嘴喷出，湿热空气的温度和湿度分布均匀，避免产生左、中、右色差，循环风机出口处，装有调节上、下风道分配量的调节装置，使上下风道风量一致，避免正、反色差。
2.4 喷风道上安装狭缝式喷嘴，上下风口对吹，喷风方向不垂直于布面，喷风方向与织物运行方向平行，使烘燥过程不易产生条花。
五、新工艺的实践
1. Econtrol工艺是BASF公司MONFORTS公司共同开发的新工艺。
1.1 Econtrol Maxi 工艺为一套操作简单，重现性好的染色工艺，采用Procion MX染料（dichlorotriacine 二氯均三嗪染料）和低浓度的弱碱，通过浸轧 — 烘干，在短短两分钟内达到染料固色。
工艺过程：浸轧→烘干→水洗
130℃，2～3分钟，25%相对体积含湿率
工艺处方：Procion MX染料 X g/L
Primasol NF（渗透剂） 2.0 g/L
小苏打 10.0 g/L
只有当个别染料的溶解度不够时，才需加入尿素。
1.2 Econtrol Flexi为低反应活性染料染色工艺，染料采用Basilen（巴斯连）F/FM型染料，Basilen F型含有一个或两个乙烯砜活性基，Basilen FM型含有一个乙烯砜及一个一氯均三嗪活性基。
Basilen F/FM碱用量建议：
Basilen F/F-M染料理 烧碱50% 纯碱
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
需要在浸轧前才加入碱，并需比例泵混合，然后立即浸轧。
Procion（普施安） CX活性染料，含有两个一氯均匀三嗪活性基，用碱量建议：
Procion CX 染料 烧碱50%
g/L ml/L
0—20 5.0
20—40 9.0
40—60 13.0
高于60 16.0
同样，染前用比例泵将染料和碱剂即时混合后使用。
1.3 新工艺试验室烘干机
Werner Mathis Universal Steamer型号DH/Dhe试验室小样机，是Econtrol染色工艺的配套小样试验机。
我国邯郸印染厂进口Monforts 公司湿短蒸设备，同时配套Mathis小样机。
2. 我们早在1997年就和扬州印染厂工程师共同试验过X型活性染料低温焙烘固色工艺。
该工艺的特点就是在用X型染料进行湿焙烘后再进行二次固色。并就此项成果发表论文《X型活性染料连续轧染低温焙烘固色工艺》刊于1998年江苏省印染专业年会论文集。
该工艺介绍如下：
工艺过程：轧浸→红外线预烘→低温焙烘（120℃，2min，焙烘时带有一定的湿度）→浸轧碱液→常温透风（903蒸箱常温透风）→水洗→皂洗→水洗→烘干落布
该文在4.2.3节叙述的低湿焙烘条件是带有一定的湿度下的120℃，2分钟焙烘。这种工艺和今天BASF和MONFORTS公司所介绍的Econtrol工艺基本相似。
工艺处方：X型活性染料 X g/L
尿素 10-15g/L
小苏打 10-15g/L
该工艺的所选样的染料及配套碱剂也和今天“Econtrol Maxi”工艺所提供的工艺、处方基本相同。
文章还介绍了在湿焙烘后进行轧碱透风二次固色，其染色效果比单纯的低温焙烘更好。
采用该工艺分别生产灯芯绒6万米、纯棉磨毛纱卡3万米、纯棉细布3万米，均取得很好的染色效果。
所不同的是今天Monforts公司在中国介绍的“Eccontrol Maxi”新工艺新设备，对工艺条件尤其是湿度进行了自动控制。当年我们在试验该工艺时没有这样的条件，它是通过对车速、轧液率、温度、排风风量进行严格的工艺控制，使焙烘箱的工艺条件（温度和湿度）达到相对稳定。
六、结论
1. 活性染料短流程湿蒸工艺具有流程短、节能、放样方便，使用助剂最少，得色率高等许多优点，越来越受到印染工作者的关注。
2. 含湿织物在湿热空气中的状态条件有利于活性染料的固着反应，缓解了水解反应，因而得色率高。
3. 在湿热空气条件下的湿焙烘工艺，仍然有一个烘干过程，对灯芯绒产品完全避免根尖色差是不可能的，生产灯芯绒产品，理想的方法是冷轧堆染色或过热蒸汽连续染色方法，本公司正致力于研究过热蒸汽连续染色工艺和设备，不久将推出该项研究成果。
