冷轧堆碱氧一浴工艺设备的发展

　　染整工业是大量消耗水与能量的企业，工艺能耗的15％～35％用于前处理。由于能耗的成本大幅度增加，各种降低能源消耗的方法应运而生。方法之一是将多道工序变革为一道工序，从而缩短了加工步骤以节约能源。例如，冷轧堆碱氧一浴工艺的设备流程短，节省能源，节省加工域本，装备一次性投资少，能有效地克服厚密织物在采用平幅加工时易出现的折皱。新工艺推广应用过程，采用中心旋转法对工艺处方优化，设备组合精益求精，加工织物品种增加，工艺应用地域扩大，该工艺与传统退、煮、漂工艺相比，所体现出来的种种优点，强烈地吸引着染整工作者。
　　
　　尽管在实施冷轧堆碱氧一浴工艺时，制定了较佳工艺处方及明确的工艺条件，但所出现的低、假毛效及织物品种适应范围窄，使该新工艺的推广还是受到了程度不同的阻碍。在诸多因素中，工艺设备是关键，市场上无的合理的定型设备供应，一般都是各染整厂自行拼凑而成，织物表面工艺液浸渍不多不透，大剂量的助剂使用形成“假毛效”，不同程度地影响着“上真工艺”。冷轧堆碱氧一浴工艺设备的发展及技术阐述如下。
　　
　　（1）高匀渗透的对策
　　
　　冷轧堆工艺对织物白度没问题，而润湿性和退浆率不稳定，单独应用冷轧堆前处理工艺，将使染色质量变差；纯棉厚织物、府绸等织物只有保证坯布退浆效果好的前提下，织物带液量大，才可能实施短流程工艺。通过冷轧堆碱氧一浴工艺的一步法前处理，要从lkg织物上去除160一180g的各种杂质，难度是很大的。工艺液的渗透是确保织物堆置反应过程中，能充分完成化学的和物理的各项萃取作用。
　　
　　①冷轧堆工艺浸渍设备国内一般采用多浸多轧，卷装堆置。其中将烧毛与浸渍、卷装合并成联合机的厂家不少。若注意到如下几点事实，不难得出该联合机工艺的可行性太差。
　　
　　a．烧毛工艺速度一般以100m／min运行，而烧后两台平洗浸渍槽容布量仅20m，这样从进浸渍槽，一直到卷绕前的动态浸渍时间只有12s，织物在如此短的时间内能充分带液是很困难的。
　　
　　b．目前广为织物上浆所用的*（PVA），经过烧毛的热处理，PVA的结晶度增加，氢键重排，使分子变得更紧密，其与浆料中的油蜡凝结一起，经平幅浸渍低温工艺后，将以薄膜状覆盖在织物上，形成拒水的“涂层”阻碍了碱氧工艺液对织物的润湿、渗透。
　　
　　冷轧堆碱氧一浴工艺设备的发展
　　
　　染整工业是大量消耗水与能量的企业，工艺能耗的15％～35％用于前处理。由于能耗的成本大幅度增加，各种降低能源消耗的方法应运而生。方法之一是将多道工序变革为一道工序，从而缩短了加工步骤以节约能源。例如，冷轧堆碱氧一浴工艺的设备流程短，节省能源，节省加工域本，装备一次性投资少，能有效地克服厚密织物在采用平幅加工时易出现的折皱。新工艺推广应用过程，采用中心旋转法对工艺处方优化，设备组合精益求精，加工织物品种增加，工艺应用地域扩大，该工艺与传统退、煮、漂工艺相比，所体现出来的种种优点，强烈地吸引着染整工作者。
　　
　　尽管在实施冷轧堆碱氧一浴工艺时，制定了较佳工艺处方及明确的工艺条件，但所出现的低、假毛效及织物品种适应范围窄，使该新工艺的推广还是受到了程度不同的阻碍。在诸多因素中，工艺设备是关键，市场上无的合理的定型设备供应，一般都是各染整厂自行拼凑而成，织物表面工艺液浸渍不多不透，大剂量的助剂使用形成“假毛效”，不同程度地影响着“上真工艺”。冷轧堆碱氧一浴工艺设备的发展及技术阐述如下。
　　
　　（1）高匀渗透的对策
　　
　　冷轧堆工艺对织物白度没问题，而润湿性和退浆率不稳定，单独应用冷轧堆前处理工艺，将使染色质量变差；纯棉厚织物、府绸等织物只有保证坯布退浆效果好的前提下，织物带液量大，才可能实施短流程工艺。通过冷轧堆碱氧一浴工艺的一步法前处理，要从lkg织物上去除160一180g的各种杂质，难度是很大的。工艺液的渗透是确保织物堆置反应过程中，能充分完成化学的和物理的各项萃取作用。
　　
　　①冷轧堆工艺浸渍设备国内一般采用多浸多轧，卷装堆置。其中将烧毛与浸渍、卷装合并成联合机的厂家不少。若注意到如下几点事实，不难得出该联合机工艺的可行性太差。
　　
　　a．烧毛工艺速度一般以100m／min运行，而烧后两台平洗浸渍槽容布量仅20m，这样从进浸渍槽，一直到卷绕前的动态浸渍时间只有12s，织物在如此短的时间内能充分带液是很困难的。
　　
　　b．目前广为织物上浆所用的*（PVA），经过烧毛的热处理，PVA的结晶度增加，氢键重排，使分子变得更紧密，其与浆料中的油蜡凝结一起，经平幅浸渍低温工艺后，将以薄膜状覆盖在织物上，形成拒水的“涂层”阻碍了碱氧工艺液对织物的润湿、渗透。
　　
　　c.烧毛后布面温度较高，紧接着浸渍碱氧工艺液，工艺液将吸热升温，使液中H2O2分解，影响实际轧到织物上的H2O2含量；再有织物上的灰尘、浆料杂质的脱落，使工艺液浑浊，亦促使H2O2的无效分解。这样，工艺控制就困难了。
　　
　　d．在烧毛工艺线速度下，进行表面驱动，平幅卷绕，在此高速的离心力下，使织物表面的带液量下降，层间带液将因卷装直径的变化而导致不均匀性。织物含湿量的不足，致使织物局部形成碱的迁移，产生膨胀上的差异。这样会引起折皱痕和条花，在染色工艺中将反映出来。
　　
　　由上分析，烧毛和浸渍应分为两道工序。织物烧毛后切忌冷水灭火，防止PVA凝结。可采用蒸汽与水混合后喷射灭火，或热水浸轧。收卷前加一对螺旋开幅式刷毛辊洁面，能有效地防止拒水性薄膜的形成。湿落布堆置2～4h，织物处于润湿、膨化状况，对冷堆浸渍工艺有利。
　　
　　②工艺流程的缩短，所用化学品浓度和组分增加，给织物、机器和操作者带来或多或少的危险性。因此，人们的兴趣集中到如何提高织物的带液量上。
　　
　　高匀渗透取决于给液的方法，浸渍时间的长短，织物内气液交换的程度，以及化学助剂改善工艺液自身润湿渗透能力的大小。
　　
　　因此，在冷轧堆工艺中所用的表面活性剂，应具有良好的润湿、增溶、乳化、分散，且耐碱、耐氧作用。通过渗透剂降低溶液与纤维间的界面张力，使纤维与溶液更多更好地接触，加快润湿，促进渗透，改变物质的分散状态，使纤维中杂质降解和促进降解物溶解。不同的组织结构及纤维材质，采用不同的渗透剂，所表现出的效果，由沉降时间可知差异甚大。
　　
　　一百多年来，在染整工业传统的连续化生产中，将工艺液输送到织物上去的方法是浸轧。所用的设备是浸轧机，它主要由平洗槽和轧车组成。浸轧比只浸不轧沉降时间陡减，但二次带液量增加甚微。
　　
　　某床单厂在冷轧堆中，采用了蒸汽除气装置，仅在60％的带液量下，半制品各项指标均达到质量要求。这是由于蒸汽除气产生的负压效应，使工艺液能渗透到织物内部。
　　
　　真空浸渍对于大多数织物而言，可有助于工艺液渗入织物纤维中。然而对于未退浆的织物，由于布面杂物多，容易使吸口堵塞，将影响装置的正常工作。对于重浆高密的防羽绒布而言，其既有透气度的要求，又有漏绒率的要求，若采用真空助剂浸渍器进行高给液，将影响织物工艺质量指标的实现。
　　
　　低频声波弹性振动浸渍工艺液及振荡水洗的技术是可行的。冷轧工艺液是一种多相介质的浸轧过程，其速度主要决定于反应物质的扩散速度，声波的弹性振动使加速多相扩散反应效果更佳，对于温度低、浓度高的冷轧堆工艺液及不易渗透的紧密织物更为有利。
　　
　　传统的平洗槽容量太大，由于坯布杂质脱落使双氧水不稳定；采用楔形浸渍振荡槽容量仅50L左右，工艺液交换快，不断更新对双氧水稳定有利。工艺补液由液位传感器控制。织物在槽中的容布为2m。对于车间室温偏低的寒冷地区，固定搓板设有温控，使工艺液温控制在35℃左右。
　　
　　在冷轧堆碱氧工艺液的浸渍工艺设备流程中，与传统工艺设备相同处，亦是二浸二轧，而不同的是两次皆采用低频声波楔形振荡槽，*次轧液采用重轧挤压逼迫渗透给液，第二次采用了轻压软轧立式两辊轧车。轻压软轧既起到牵曳织物出布收卷，又可控制织物表面的高带液。
　　
　　③从轻压软轧出布至收卷、堆置、退卷进入水洗前，是冷轧堆碱氧一浴工艺的重要环节，即静态渗透高质量反应阶段。在此时期，织物上所带工艺液，zui大程度地在纤维内均匀扩散，化学药品将织物上的不溶性和难溶性的杂质转变成可溶或可分散乳化的物质，为后道水洗创造条件。影响静态渗透高质量反应的因素很多。
　　
　　④冷轧堆卷装在传统工艺中，皆采用表面摩擦传动的模式，存在织物幅面上工艺液分布不匀，带液量不充分，浪费化学品，环境污染等弊端。表面传动大卷装收卷，是通过控制打卷辊与出布轧车间的恒线速度控制的，而采用恒线速度低张力里紧外松中心驱动收卷方案，将获得恒线速度，渐减张力，符合卷绕机械特性曲线的电气传动特性曲线，采用中心驱动收卷，可以有效地防止工艺液从布卷的边缘挤压出来，使织物幅面上的工艺液分布均匀；可以防止堆置过程中出现“缝头痕”及波纹皱。
　　
　　⑤时效处理的反应设施，在冷轧堆碱氧一浴工艺中，是一个简单而容易被人们忽视的重要环节。反应设施，必须具备去杂反应所要求的特定条件。
　　
　　布卷的温湿度是完成去杂反应的关键条件。冷轧堆一步法前处理的卷堆是高于室温的温堆，因此布卷内外温度要有均一性，否则，会使布卷内外、布幅左中右去杂效果不一，影响后道染色质量。至于堆置反应的环境，必须是充分潮湿，以防止布卷外层和端部风干，造成去杂不匀。
　　
　　多数厂家采用塑料薄膜包扎密裹，对布卷保温保湿尽管有效，但当环境温度过低时（冬季或寒带地区），对去杂反应还是有影响的。堆置反应在保持一定的温湿度，后墙外设有多机台长轴集体传动机构的窑洞中进行。布卷由A字架推进窑洞，以2～3r／min的转速回转，在较低的表面线速度下，能有效地防止布面工艺液的迁移。在恒定的温湿度密封控制的窑洞中，布卷堆置慢转。
　　
　　（2）高匀渗透工艺设备流程
　　
　　冷轧堆碱氧一浴高匀渗透浸渍的工艺设备流程如下：
　　
　　烧毛湿落布→堆置→居中展幅迸布→振荡浸渍槽→重轧吸→振荡浸渍槽→轻压软轧→中心卷取窑洞堆置。
　　
　　①平幅退卷采用A字架，巨卷被动恒张力退卷，由磁粉制动器按预设定的张力自控。迸布亦可选用不停机换卷装置。
　　
　　居中展幅进布是具有居中控制、去皱展幅、牵曳功能的导布装置。
　　
　　②浸渍单元由三只低频声波楔形浸渍槽组成，织物经过在机械外力作用下6m长弹性振动工艺液，实施逼迫渗透浸渍。重轧吸单元由带“微真空吸槽”的卧式两辊轧车组成。织物经加压1Ot的轧辊承受强力挤压，出轧点紧接着是逼迫抽吸。轻压软轧单元将经重轧吸的织物，再次经过6m长弹性振动工艺液，牵曳出布。
　　
　　③中心卷取单元，使织物在恒线速度渐减张力的工况下卷装，具有双工位不停机换卷功能。卷取前设有V形导辊汽蒸箱，可控制堆置反应布温（40℃左右）。由于采用非表面驱动，不存在工艺液从布卷上流失的现象。
　　
　　④冷轧堆卷取堆置的布卷直径一般为1．4m，在静置状态下，布卷上所带工艺液由于重力会自然下沉，使布卷上下半圆带液量相差悬殊，其结果必然要造成严重规律性横挡痕。因此，工艺要求布卷在堆置反应过程中，要自始至终缓慢转动（2～3r／min），以克服重力影响。布卷转速不能太快，以免离心力使布卷内外带液不匀。
　　
　　（3）冷轧堆堆置后水洗
　　
　　冷轧堆堆置后的水洗工艺应按水洗工艺要求。结合冷轧堆工艺的特点，进行高温、逆流、强力冲洗、磨洗及振荡水洗，将织物堆置后，大量的浆料、棉蜡、色素、半纤维果胶、水解断键后生成物及膨化松动了的棉籽壳等需要洗涤去除。在洗涤中，使洗下的杂质稳定分散在洗涤液中，防止再沉积到织物上或导布辊上；使纤维原封闭的活性基团充分暴露，达到均一分布，自由溶胀状态，保证工艺有良好的质量及重现性。
　　
　　①采用连续水洗机的逆流水洗，仅是zui后一台振荡槽供给洗涤水，振荡水洗槽阶梯贯通，逐槽往前依赖重力作用送水，前面各槽在轧车进布口，由喷淋提供置换用清水。小容量的振荡槽水液更新快，更提高织物表面与接触水液的浓度梯度。
　　
　　降低织物上洗除物的残留率，减少后道水槽的洗涤沾污量，这对于冷轧堆碱氧一浴工艺，堆置后水冼的*水槽尤为重要。*水洗槽采用无底湍流板布道、强烈喷射、刷浆结构。织物先通过一对毛刷辊双面刷浆，而后进入布道，在汽水混合而成的高速逆流喷射下，织物穿过狭缝中强烈紊动的湍流，冷轧堆后表面上的大量浆液杂质，从织物上游离而脱落，被冲刷排放。织物由下向上进给，逆流喷射在狭缝布道的上方，提供洗液浓度zui小的条件，显然，进给上方的浓度梯度zui大了。织物在1．5m长的湍流狭缝布道中，经受充分而均匀的冲刷处理。
　　
　　②冷轧堆过程中烧碱难以分解的杂质，在95℃高温条件下，能与果胶生成果胶酸钠而溶解，使它的水溶性增大；与棉脂类物质中脂肪酸起皂化作用而去除。
　　
　　织物浆料中的PVA是非等规聚合物，在热的碱液作用下，水解断键使其聚合度下降，溶解度显著增加，因此易实现净冼。淀粉经热碱处理亦能实现降解，增加水溶性，提高洗涤性。由于PVA对冷热极敏感，洗涤效果随水温升高呈去除率高，但在80℃以下达到一定浓度时，会发生凝集现象，因此，织物进轧车前的喷淋亦应采用高温水。
　　
　　织物经*无底狭缝湍流板喷洗后，进入短时间高温预处理，目的之一是利用织物上残留的化学助剂，促使织物上的各类萃取反应进行得更加充分，为水洗去杂创造条件。
　　
　　在织物经高温预处理槽后，进入高温磨洗单元机，织物正反面经新颖的磨洗辊的机械摩擦，改变了蜡膜分布状态（破坏连续涂布的蜡膜），在烧碱及表面活性剂的皂化、乳化作用下，经声波弹性振荡，将部分蜡膜从纤维上去除，降低纤维与水的界面张力，提高毛细管上升的液柱静压，形成良好的扩散。在摩擦外力作用下，更有利于将经堆置反应后已膨胀了的棉籽壳去除。
　　
　　磨洗辊由于采用了特殊的材料、结构，对布面纤维无损伤；磨洗槽的穿布路线使织物获得在槽中又洗又蒸及特殊的磨洗效果。
　　
　　③水洗工艺设备流程：退卷→刷浆冲洗→居中展幅→振荡蒸洗→两辊轧水→磨洗→两辊轧水→振荡水洗→两辊轧水→振荡水洗→两辊轧水→振荡水洗→低含水轧车→冷却→卷取。
　　
　　a．振荡蒸洗单元，由5台低频声波楔形浸渍振荡槽组成，槽间连接有V形穿布蒸洗蒸化，容布20m，98℃，洗液不参加逆流，槽外过滤循环。为了有效地防止杂质再次沾污织物，在蒸洗单元的第四槽、第五槽内适当投入表面活性剂，以便提高净洗效率。
　　
　　b．振荡水洗单元，由3台低频声波浸渍振荡槽组成。槽间连接有V形穿布浸洗，容布12m，95℃，逆流供水，进水单元92℃。
　　
　　c．刷浆冲洗单元，无底槽下进布，经四支刷毛辊逆向双面刷浆，进入湍流板狭缝布道气水喷射，强力冲洗后上面出布进居中展幅。采用压缩空气和联合机逆流出水。以利节水。狭缝布道长1．5m。
　　
　　d．磨洗单元，联合机全程逆流出水口，95℃液温，容布10m，织物双面磨洗去杂。
　　
　　e．低含水轧车，80℃喷淋水置换，其余两辊普通轧车亦同。
　　
　　f．冷却装置，由两个Φ570mm冷水辊组成，自来水进入，出水送至赤道水洗单元。
　　
　　水洗机的退卷、卷取单元及电气传动与高匀渗透浸渍机相同。
　　
　　采用全程高温浸轧、刷浆、磨洗、逆流振荡水洗和冷却落布，使冷轧堆碱氧一浴工艺堆置后水洗，增加了扩散效果；提高了织物与洗液间的浓度梯度；缩短物质交换的扩散距离。
　　
　　新颖的冷轧堆碱氧一浴工艺设备，有利于织物毛效的提高，增加白度，减少工艺能耗，节省用水。
　　
　　设备是工艺的条件，节能、降耗短流程碱氧一浴法冷轧堆工艺，由于多数染整企业在工艺设备组合上的不合理，zui终的工艺效果存在：节省了水、电、汽，多用了药剂（比常规退煮漂三步法的化学助剂多用了）；低假毛效。下面以一典型案例说明。
　　
　　①现行的冷轧堆碱氧一浴工艺设备流程平幅进布→MA502A平洗槽（敞口、容布10m）→MH571小轧车（立式两辊、总压力2t）→MA502A平洗槽→MH576中小辊轧车（立式三辊、总压力4t）→被动A字架打卷→堆置（<24h）
　　
　　②后水洗段平幅退卷进布→MH701长蒸箱（导辊式，容布28m，95～98℃蒸洗）→MH571小轧车→MH701长蒸箱→MH571小轧车→MH504平洗槽（液封带盖，容布10m）→4格水洗（MH571小轧车→MHS04平洗槽）→MH576中小辊轧车→落布（可按后续工艺干落布或湿落布）。
　　
　　按上述工艺流程加工纯棉平布（无浆干重129．8g／m2），冷轧堆与传统退煮漂三步法的成本对比，如表3～17所列。
　　
　　表3-17冷轧堆与传统三步法前处理成本对比单位：元／万米
　　
　　由表3-17可知，冷轧堆碱氧一步法每万米成本是退、煮、漂三步法的51．44％，其中蒸汽轻用是传统工艺的38．46％，电耗是55．56％，耗水量是51.28％，化学品助剂用量则提高到172．62％。
　　
　　化学品助剂用量提高的原因有三点：其一，冷轧堆碱氧一浴工艺的一步法前处理，在室温条件下从1kg棉织物上去除160～180g的各种杂质及PVA浆料，难度很大，故化学品助剂用量大；其二，由于采用常规的二浸二轧，工作液不易渗透织物，于是多用些具有良好润湿、增溶、乳化、分散性，且耐碱耐氧化的表面活性剂；其三，工作液没有充分利用，浪费大，表现为A字架被动打卷，织物表面带液因挤压淌到排水沟和地面，工作液槽中残余液量大，zui终也是排放迸沟。可想而知，为什么短流程化学品助剂用得多，往往会出现“假毛效”（因表面活性剂用的多而形成，一旦水洗*，毛效反而下降甚多）。
　　
　　③更新后的冷轧堆碱氧一浴工艺设备流程烧毛湿落布（带液量30％～40％，打卷）→堆置（2～4h）→平幅退卷进布→高给液装置（带液量100％～150％，可调）→A字架中心收卷→堆置（<24h）
　　
　　④后水洗段退卷→沽面装置→（无底波形狭缝冲洗）→振荡蒸洗→MH571小轧车→振荡水洗、MH571小轧车（四套，zui后一台小轧车由贝伦辊轧车替代）→落布（可按后续工艺干落布或湿落布）。
　　
　　⑤该工艺有如下特点。
　　
　　a．织物烧毛后切忌冷水灭火，以防止PVA凝结。热水浸轧后经一对螺旋开幅式刷毛辊正反洁面，能有效地防止拒水性薄膜的形成，而后收卷。
　　
　　b．高给液装置将比常规工作液浓度低得多的溶液透芯渗入织物，确保织物带有充足的化学助剂，完成萃取目的。在总量不变前提下，按带液率调整浓度。
　　
　　c．A字架中心收卷恒线速度、恒张力将高带液的织物卷堆。中心收卷过程对织物布面无附加摩擦挤压力，无淌水现象，环境清洁。
　　
　　d．收卷、堆置、退卷进入水洗前，是冷轧堆碱氧一浴工艺的重要环节，即静态渗透高质量反应阶段。在此时间内，织物上所带工作液能zui大程度地在纤维内均匀扩散，化学品助剂将织物上的不溶性和难溶性杂质转变成可溶或可分散乳化物质，为后道水洗创造条件。
　　
　　采用高给液中心收卷后，每1万米织物的化学品助剂成本约80元，比退煮漂三步法还节省了约14元，下降15％。
　　
　　（来源：中国百科网）