摘要： 传统的冷轧堆染色法自20世纪60年代初期的开发以来，已经发生了巨大的变化，它成了在染料生产商、印染厂、设备生产商之间的合作的杰作。另外，国际领先的零售商如玛莎（M&S）在新织物结构、起毛面料、色牢度方面提出的新的要求和挑战，也促进这种特殊的染色技术的发展。本文研究了为获得良好水洗牢度与服用性能的高级面料时，生产无表面整理和起毛纤维织物时，活性染料的扩散在冷轧堆CPB工艺中的重要性和意义。
    关键词：冷轧堆，活性染料，扩散，色牢度，麂皮绒
 
前言：
    冷轧堆染色法(CPB)工艺的应用在满足世界市场的需求中起了重要的作用。在成本节约、质量提升（外观和色牢度）以及全球纺织品供应链交期缩短的持续压力这些要求，成了CPB技术发展的重要因素，这些要求加上更短的产品周期，流行季节的多变，使得染厂应具有优秀的能力使小样向大货的移植能力。这些市场需求的发展又促进了可使用用CPB工艺的新型织物的结构、纤维混纺的发展。
 
    由于众多参与者的技术综合，现在的CPB工艺才有了成功的更深发展。为了实现CPB工艺的改进，纺织解决方案的提供者德司达（DyStar）和设备制造商寇司德（Küsters）共同为染料应用和控制提供最优的条件。CPB的重要的发展阶段从1957年开始，现在仍在继续：
 
- 计量泵的开发(Hoechst)；
- 固色碱硅酸钠的引入(Hoechst)；
- 微波与焙烘实验固色法的发展(Hoechst)；
- 实际条件下染液稳定性的在线精确测定(Hoechst)->Optidye CR(DyStar)；
- 硅酸盐游离碱体系的开发(DyStar)；
 
    除了机械和控制器的开发，新型活性染料发色团和锚固体系的研发一直是革新的目标，以在不同的气候条件、更高的固色率和最佳的相容性这三者结合时，提供更优的轧液稳定性。
 
1温度控制的重要性
     CPB工艺乍看似一种简单的应用工艺，但它必须保持前后产品质量的稳定一致。3原色拼色时，在2O℃时性能优良，但是由于所有影响温度参数的作用下，轧液温度很容易升至28～3O℃。因此使得染料性能变差，从而导致再现性的问题、色疵和昂贵的回修。
 
2 活性染料扩散的重要性
    用于制作衬衫、工作服或斜纹棉裤的的面料整理后的质量主要取决于染料的扩散作用、染料渗透进入纱线和纤维孔隙的能力和在整个加工过程中染料充分扩散的保持固着。用新的活性漂白洗涤剂，经过10次家用洗衣机洗后，较差的扩散和渗入染料被洗掉，面料会出现掉色现象，并且会出现白色的折痕。
在高倍显微镜下，对清除染色织物表面物质的单根纤维进行观察后，可以清楚地分辨上述问题的原因，并且可以容易地分别良好的染料与较差的染料的渗透性之间的差异(图1)。染料在纱线内部的充分扩散不仅对于服装的外观很重要，而对于色牢度也很重要。用不同染料进行的测试评价已证明了它们在色牢度性能上的显著差异，可观察到Levafix CA染料适合M&S C10A测试标准，但是耐光牢度明显下降，如果染料扩散性能较差，多次水洗后的色牢度同样会急剧下降，为了达到高性能而选择降低染色牢度的方法会直接带来遭客户投诉的风险。

a良好的染料渗透性                  b较差的染料渗透性
图1-显微镜下的染色扩散效果

3良好扩散性的预处理
    良好的织物预处理是染料具有最佳扩散效果的基础，必须保证织物的润湿性极好，pH值呈中性偏酸，且在整批织物上要均匀分布。良好的润湿性是必需的，但即使的微小的碱性也会明显的增加染料的亲和性，这将降低染料扩散的机会。干燥工艺必须严格控制以保持织物均衡的含湿度，而在通常生产中，织物被过分的干燥，导致润湿性变差，使实验小样到工厂大货之间的产生重大的偏差，为此推荐使用含湿度控制系统来解决这个问题。
良好的扩散性不仅需要良好的预处理与干燥工序，还必须使用合适的的碱性体系，特别是紧密织物的染色。“温和的”碱性系统控制着固色速度并允许染料扩散进入纤维素的内部结构，这些染料的选择应该依据其的分子结构和织物所要求的色牢度。影响染料扩散程度的参数有：润湿性、均匀性、pH值、含湿量、干燥程度、合适的碱系统和染料的分子结构。硅酸盐游离碱可以为其提供一些有利条件，如整个冷轧堆装置易于清洗、压辊的结垢和面料更易水洗并可获得更柔软的手感。使用Optidye CR(染料染色程序)计算机程序来精确计算轧液稳定性及作用时间可以帮助整个染色工序的控制和优化。
 
4麂皮绒织物
    用于休闲服、女装、时尚休闲裤等的仿麂皮绒织物正在流行。麂皮绒整理工艺(即砂纸打磨、仿皮起绒、刷绒)已发展到使用标准等级砂纸、菱形砂纸以及涂PA毛刷的纸来生产不同的效果及手感，但是这将使织物正反两面的染色效果不同。除了CPB通常的难点之外，CPB生产厂商还面临着麂皮绒织物色牢度等方面的更多挑战，这些较难达到的要求有：
 
- 高耐光牢度C9：4级，色光褪色；
- 高多次水洗牢度C10A：3～4级，色光光泽改变；
- 高湿耐光牢度C9A；
- 汗渍牢度C7；
- NOx稳定性，耐臭氧牢度；
- 无光反应变色；
- 优秀的水洗与穿着性能；
 
    上述的牢度测试标准是玛莎（M&S）的特别测试标准，很可能和ISO 或AATCC的牢度测试标准不同。这些要求，在考虑染料的重现性、正反面色差和扩散性能时，对于染料的选择，具有一定的挑战性。
 
5浸轧设备配置
    大约90%的生产以及实验室染色均使用浸轧技术。U-shaft和Mini U-Flow技术(均来自Küsters公司)比较系统，常用于生产中，虽然Nip染色主要用于实验室中，且只适用于很少种类(如衬衣)的生产。但是这两种技术的染色效果差异明显，特别是在麂皮绒织物上十分明显。此难题从实验室开始，即使是在实验室染色时正反面颜色一致且被商业上接受，但当转移到大货生产时，就会产生很大的色差，不过使用合适的的染料色可使色差降低。浸轧配置技术会对染色性能产生影响，生产的速度也非常的重要，由于染料组合的不同，这将导致重现性的问题的发生。
不可低估小样重现性的重要性，每一个实验室均必须在实验设备、工艺与产品质量之间的正确关联作用。实验室开车的速度不可能达到30～60 m/min，因此必须找出实验室生产和工厂生产之间的关系，Küsters的最新开发的工具，能够有效的帮助找到试样与大货产生之间相关性。为达到新的要求而确定工艺，应该从织物外观、色牢度、色差方面进行考虑。大多小样试验是通过轧面进布染色，如果用染槽进布染色进行大货生产，则色牢度（特别是耐光牢度）将会变得很差。
 
6不同染色方法对色牢度的影响
    在麂皮绒织物染色时，除了已讨论过的其它问题，还应该正确的选择染料。德司达（DyStar）已经开发了推荐产品来满足控制CPB的性能要求,包括用于最佳扩散的温和碱体系。选择正确的染料Levafix CA and  Remazol RGB，和合适的速度来实现小样向大货的工艺移植。
 
    根据多次的实验和生产试验，对于麂皮绒织物非常难染的褐色的最佳选择染料为：
- Levafix Amber CA 无光反应变色，高耐光牢度；
- Levafix FastRed CA 高耐光牢度；
- Levafix Blue CA 高耐光牢度；
- Levafix Olive CA100，无光反应变色并具高耐光牢度；
 
    所有Levafix CA系列染料在产品中呈现了非常高的染料集聚与高摩擦牢度。根据以上选择为基础的三原色拼混证明了小样向大货生产的工艺的良好转移，每批生产的重现性较好，色牢度高并且正反无明显色差。
生产试验不仅必须检测小样室到大货生产的可移植性，并且还要注意因起绒而引起的纤维差异。大货生产工艺条件必须按照小样实验的工艺，在不同的工艺条件下，两者之间必定有一定相互关联。
 
7结论
    可控冷轧堆技术领域的专家们为更好质量、更高生产率、产品多样化和更低的生产风险提供了基础。为提高活性染料最佳的扩散性和重现性，通过染料改良、应用工艺参数控制，CPB工艺进行了持续的改进。唯有通过全球零售商、染料生产商与设备制造商的紧密合作，开发出最佳的解决方案，才可能使色牢度性能满足消费者增长的期望，同时使次品降至最低。为满足高性能要求，DyStar公司提供了最优化的染料选择以及应用技术。作为全球纺织品生产供应链的一个合作伙伴，DyStar公司提供Color Confidence(颜色信心保证)以满足零售商的所有要求，提供Cotrolled Coloration(可控染色)以给纺织厂经济有效的染料并且满足一次成功的染色技术。
注: Color Confidence, Cotrolled Coloration, Optidye为注册商标。
 
参考文献:
[1]Jurgen Suss-Leonhardt,DDerek McKelvey， Bernd Pesch.New developments in cold pad batch dyeing[J].Melliand,2006,9(3):233-235.