染色節能減排工藝技術與設備

　　染色節能減排工藝技術與設備

　　中國紡織工程學會染整專業委員會王濟永

　　提要：紡織工業技術進步體現在印染行業主要是節能減排。本文分染色工藝技術和染色所用設備二部分簡要介紹了近年來染整行業染色工序節能減排技術進步情況，對於染整行業正確貫徹國家節能減排基本國策，採用先進的工藝和設備，節約資源、降低成本，減少汙染、保護環境，可持續發展具有一定的參考價值。

　　前言

　　全球工業化的高速發展帶來了人類社會文明進步和生活水平的提高，但也同時在不斷地消耗有限的自然資源和汙染著自然環境。這種後果將導致自然資源的日趨枯竭，自然環境日益惡化，威脅著人類和自然界其他生命的生存。為此，人們尋求各種方式，最大限度地控制不可再生資源的消耗，減少生產過程的排放。節能減排將成為今後生產和技術發展的主要目標。

　　近年來我國染整行業發展很快，產能增加，品種繁多，質量提高。根據中國印染行業協會統計報告，僅2007年1-11月印染布產量就達到437.40億米，其中染色布在整個印染布的產量中佔到60%以上，一般售價也比漂布和花布高。如出口純棉染色布每米平均單價比純棉花布高0.5美圓左右，出口棉混紡染色布每米平均單價比棉混紡花布高0.6美圓左右。效益好，產品質量要求也高，如在服裝裁剪中要求染色布色差不能超過半級，甚至要求不能有絲毫色差。當今各種新型化纖、非棉纖維以及各種再生纖維的混紡、交並、交織品種繁多，也給染色工序不斷提出新的工藝技術要求，大大增加了生產難度。染色布不僅對在制品坯布質量要求高，染色工藝技術也要求精粹，設備狀態要求良好，現場管理要求嚴格。因此提高染色布的質量和增加品種是染色工序的重要課題。同時由於印染行業一直是高耗能、高汙染行業。國家節能減排基本國策的實行，降低能源消耗，減少環境汙染，要求染色生產在確保質量的前提下所採用的工藝技術及設備必須是節能減排的。下面僅就織物染色工序先進的節能減排工藝技術和設備做一簡要闡述。

　　一染色節能減排技術的新採用

　　染色加工需要耗費大量的水、電、汽、化學品，並造成大量的汙水排放，如不加以限制，印染工業將不可能持續發展。因此，染色工藝技術必須向著工藝流程短、節約資源和對環境汙染少的方向發展，不少印染廠和染料公司與染整設備製造廠共同研究開發染色工藝，以適應現代染色品種的需要。

　　(1)活性染料短流程溼蒸軋染工藝技術

　　隨著全球氣候變暖，休閒服裝大量流行，對天然纖維棉和棉混紡及再生纖維的產品產量要求不斷增加，染制這些產品所需要的染料也大量增加，其中活性染料是各種染料中應用面最廣、用量最大的染料，在國產染料中發展最快，也是進口數量最多的。但是，活性染料存在著固色率低、色牢度中等、汙水色度濃三大問題。短流程溼蒸軋染(簡稱：溼短蒸)工藝技術恰好有利於解決這些問題，活性染料溼蒸工藝，是織物經浸軋染液後不經烘乾乾燥，直接溼態汽蒸，因沒有烘乾，染料不會泳移，故染品色澤均勻。缺點是如固色鹼劑選擇不當，溼態汽蒸的固色率不高，染料損失高達30-50%。為此，國外開發了名為Eco-steam的短流程溼蒸工藝。它是在蒸箱入口處加裝電紅外加熱器，對浸漬過的溼織物進行加熱，織物迅速升溫後再進入蒸箱，蒸箱內的載熱體是少量蒸汽和熱空氣的混合氣體，籍乾濕球溫度計自動調節反應溫度及相對溼度。固色1min活性染料即固著於纖維，提高了給色量，並具有滲透充分、色澤均勻的優點。

　　採用短流程溼蒸軋染工藝技術耗鹽少，甚至不耗鹽；由於軋染液後不經烘乾而直接進入還原蒸箱，縮短了固色時間；蒸箱溫度高溼度大不僅提高了固色率，而且減少了排汙。短流程溼蒸工藝技術在國內雖然推廣沒有幾年，但由於節能減排效果顯著，物耗小，成本低，工藝技術已日臻成熟。

　　活性染料短流程工藝技術可以提高染料固著率和織物的表觀給色量以及鮮豔度；符合小批量多品種的要求，工藝流程短和固色時間短，提高生產率；節約能源和染化料成本，減少環境汙染。需注意之處是：軋液要均勻，最好使用計量泵給液，蒸箱要嚴格控制溫溼度。

　　(2)「Econtrol」染色工藝技術

　　現在許多染整設備製造商和染料生產商聯合開發新工藝。其中值得一提的是由門富士(Monforts)和捷利康(Zeneca)聯合開發的「Econtrol」染色工藝技術。該工藝用於纖維素纖維的活性染料連續染色，它無需使用尿素、水玻璃、燒鹼、鹽等助劑，在此工藝中利用二氯均三嗪類染料的高反應性與織物在乾燥中保持一致的溼度的特性一起開發，結果獲得最高得色量且可以不用大量的鹼劑，只要10g/L碳酸氫鈉和1-2g/L潤溼劑即可，以前使用的助劑被烘乾時可控制的蒸汽含量所代替。其烘乾條件為110—130℃停留2min。烘箱內氣體中蒸汽體積佔25%，此時，烘乾織物溫度可達68℃(溼球溫度)。這樣活性染料可在織物上達到高的固色率。門富士(Monforts)的「Thermex」熱風烘燥機帶有溼度監控裝置，用於監測控制在熱風中循環空氣的蒸汽含量，具有很低的能源消耗。

　　「Econtrol」染色工藝技術是一種新的染色方法，只用染料、碳酸氫鈉、潤溼劑，其浴比為1：0.7；不需要汽蒸工序；利用熱空氣固著法，日曬牢度不會降低；而染色時間僅為2分鐘。利用該工藝技術染色染料很少泳移，織物手感柔軟，絨類織物不會被壓壞，緊密織物透芯好，毛巾布上不會有「條紋」，死棉能較好地蓋住，粘膠織物上無「霜花效應」。由於該工藝技術簡便、高效、節能且易控制，還可減輕環境負擔。「Econtrol」染色工藝技術所使用的設備無紅外線預烘，無汽蒸箱，也不用二組分的計量泵，只需要一個熱風烘乾機，佔地面積相對較小。由於避免用強鹼、尿素和鹽，不僅降低了消耗，而且減少了環境汙染。

　　「Econtrol」染色工藝技術給染色提供了一個簡單、經濟、有效、保護環境和生態的、節能的和易控制的工藝選擇。但目前在我國由於設備、染料和技術掌握等原因，應用並不普遍。

　　(3)活性染料冷軋堆染色工藝技術

　　冷軋堆染色工藝技術和設備具有節能、高固色率、汙水排放量少等特點。據報導，歐洲活性染料染色有三分之一是採用冷軋堆染色工藝技術加工。近年我國能源成本增加以及染料品質改進、新品種面市，印染廠採用冷軋堆染色工藝技術也越來越多。不過冷軋堆工藝技術對使用者需要具有一定的管理和技術水平。其主要特點是：①染液中同時有一定比例的染料和鹼劑，在室溫條件下經過長時間的堆置，使染料在布面上吸附、擴散和固著三個階段同時緩慢進行作用，可以提高染料固色率達90%以上，因此可以節約染料約10-20%；②和連續染色的軋、烘、軋、蒸工藝技術相比，可節省水、電、汽等資源在20%左右；③染液中電解質用量少，染料利用率高，環境汙染少；④由於作用時間長，染料對織物的纖維滲透優良，可大大改善染色織物纖維的「環染」現象，特別是燈芯絨織物可以改善露底現象；⑤冷軋堆染色工藝技術適應面廣，可廣泛適用於各種厚、薄型織物，也可用於毛巾或針織物等的染色。很多印染廠應用活性染料冷軋堆染色工藝技術已取得了很好的經驗。

　　活性染料的特點是染浴中鹽量越高固著率越高，浴比越大固著率越低。冷軋堆染色工藝是各種工藝中浴比最小的，因此有利於高比例固著。最適用於此工藝的是乙烯碸型活性染料。

　　冷軋堆染色法有長時間堆放法(一浴軋堆法)和短時間堆放法(簡稱KKV法)，以短時間堆放法應用最廣。具體做法是將染液與鹼劑分別配置，浸軋時染液與鹼劑按比例在料缸內混勻後注入軋槽進行軋染；也可將染液與鹼劑以計量泵按比例注入軋槽進行軋染。這種方法既保證了染液的穩定性，又有適量的鹼劑進行固著，因此堆置2~3個小時即能達到固著牢度，而延長堆置時間只會加大滲透度，不會影響色光。為使滲透、牢度和染料利用率都高，故大多採用堆置12~24小時。一般工藝流程為坯布退煮漂→浸軋染液→打卷堆置→水洗皂煮→水洗烘乾。該工藝中的鹼劑可使用矽酸鈉(50mL/L)＋38°Bé燒鹼(20-35mL/L)或38°Bé燒鹼(10-20mL/L)+鹽(38g/L)，溫度20-25℃。

　　冷軋堆染色技術目前接頭印是影響產品質量的主要疵點，因此要使用二線或三線包縫機接頭。染液一定用軟水，洗水也最好用軟水，因矽酸鈉與硬水中的鈣鎂離子反應形成不溶物，易造成手感不良及浮色沾汙。若水質不好可使用助劑進行軟化。

　　冷軋堆染色工藝流程短、使用設備少且設備結構簡單，投資相對也少；室溫上染能耗小；染色浴比小，上染率高，廢水排放少，自然汙染也就小；而且成本低且質量好，尤其適宜小批量多品種的染色加工。

　　冷軋堆染色工藝技術應用的設備相對也比較簡單。

　　(4)分散染料微膠囊染色新技術

　　微膠囊新技術在20世紀已廣泛應用於醫學、農藥、石油等領域，如今國際上已把該項技術列為21世紀重點研究和開發的高新技術，而染整行業對此還是近年開始研發的新技術。由於分散染料是一種疏水性強而水溶性小的非離子型染料，在製備和使用中都要加入多種助劑，如分散劑、勻染劑、增溶劑等，才能進行染色，但因此卻增加了染色廢水的色度以及COD、BOD等的負荷，增加了汙水處理的難度。

　　目前國內研發的分散染料微膠囊，主要是利用微膠囊的緩釋功能，由於微膠囊的有效隔離性能和控釋性能，使染色速度減緩，不僅可以達到勻染目的，而且可以省略許多助劑。

　　由於分散染料微膠囊染色技術在國內屬於初始階段，染色和製備機理大致如下：是以高分子成膜材料做為微膠囊的壁材，將分散均勻的染料細小液滴或固體顆粒包覆，形成微小的顆粒，我們稱為微膠囊。在染色時微膠囊內部的染料向壁外擴散，壁外的水向內滲透，形成交換直至內外達到平衡，使分散染料在纖維表面吸收而達到完全上染。

　　分散染料微膠囊染色新技術無需新的染整設備，利用原有的高溫高壓溢流染色機、高溫高壓卷染機及熱熔染色機即可進行。

　　(5)植物染料染色的新進展

　　人類在很久以前就開始使用天然染料，這是人類文明的標誌。我國是應用天然染料最早的國家，據考證遠在舊石器時代的山頂洞人時期，已經開始使用氧化鐵作為紅色顏料為裝飾品著色。植物染料染色在春秋戰國以前就開始應用，至明請兩代染料植物的種植、製備工藝，印染技術等方面均到鼎盛時期。印染藝人通過大量的實踐和不斷摸索，創造並積累了天然染料提取、染色、印花一套完整的技術。但隨著現代工業革命的興起，合成染料以其豐富多彩的顏色、低廉的價格以及優良的色牢度得到廣泛的應用。天然染料在迅速崛起的合成染料面前逐漸失去了昔日的輝煌，提取天然染料染色、印花的古老技術也被慢慢擯棄，幾近絕跡。染料應用的歷史長河緩緩流到今天，人們才逐漸注意到合成染料除色譜齊全、生產和印染工藝可工業化、標準化外，同時也導致了嚴重的環境汙染、能源和資源不可逆轉性消耗，以及影響人類健康的問題。逼迫人們又重新審視天然染料印染的問題，特別是天然植物染料染色的問題。

　　天然植物染料是以植物為原料，從植物中萃取。植物染料來源於植物，它具有再生性。植物染料直接取自於大自然，它本身結構的形成完全是自然形成的結果，期間不會涉及任何化學原料。植物染料原料均是來自綠色可再生資源，受汙染少，安全性好，不含有任何有害元素，並且經過嚴格的篩選，不僅無毒無害，而且還有醫療和保健作用，對人類的健康和延續具有深遠的意義，這是合成染料難以比擬的。天然植物染料在印染生產整個過程中，對生產環境無汙染，不會對人體健康產生任何傷害，排汙也不會對人類生存環境產生不良影響。印染加工工藝生態化，染色固色過程無需任何人工合成化學品，只在弱酸浴中進行，達到現代生態紡織品的要求。

　　目前，由陝西盛唐植物染料公司在國外開發生產的天然植物染料已達紅、黃、綠、黑、藍五大系列，20多個品種，印染顏色1000多種，可染棉、麻、毛、絲等多種纖維，產品達到了歐盟Oko-Tex100的質量標準。在我國山西彩佳等部分印染廠試染結果，染色織物的色牢度可以和現用的活性染料媲美，可天然植物染料所賦予紡織品的抗紫外線等一些特殊性能是合成染料所不能達到的。

　　天然植物的可再生性及植物染料優良的染色和保健性能，彌補了合成染料原料的短缺和不足，染色過程環保，節約資源，不危害環境，且染色紡織品對人體無害。所以，天然植物染料染色符合國家節能減排基本國策，可保證印染行業可持續發展，值得推廣應用。

　　(6)超臨界二氧化碳(CO2)染色工藝技術的發展

　　超臨界流體擁有各種特出的性能，當溫度和壓力超過液態和氣態的臨界點時，物體就會進入超臨界區，我們利用這種超臨界狀態，能輕易地對紗線和織物進行染色，染色後紗線和織物的色牢度非常良好，手感非常柔軟，且色澤均勻。鑑於人們對環保意識的日益增強，提出了超臨界無水染色技術。由於二氧化碳(CO2)臨界溫度為31.1℃，臨界壓力73.8Pa，擁有良好的穩定性和易操作性，因而這種技術利用二氧化碳(CO2)超臨界流體作為染色介質。

　　現代的研究表明：聚酯(包括超細)、聚醯胺、三醋酸等纖維均可使用該工藝染色。超臨界CO2染色的最大優點是不用水、不用助劑、無需烘乾，染色時間短，也無需後處理，在色牢度、手感和外觀等方面的染色質量非常優秀，所使用的CO2無毒且能循環使用。目前德國西北紡織研究中心、香港生產力促進局和我國東華大學國家染整試驗中心及有些廠家都在開展這方面的研究，探討親水性纖維如棉、麻及粘膠等在超臨界CO2中的染色以及開發相應的染料系統。超臨界CO2在紡織工業中的應用將不局限於染色工序，也許對整個染整工程技術發揮創新作用。

　　(7)泡沫染色的新概念

　　泡沫整理技術用於染色是近幾年的事，首先用在牛仔布塗料加色上取得了很好的效果。活性染料和塗料的染色也在不斷的完善之中。與常規的浸軋法相比較，泡沫染色更節能。它的主要特點是：①染液施加均勻。泡沫染色技術首先用泡沫發生器將染液泡沫化，然後通過施泡機的施加棒施加於織物表面。只要織物平整，施加於織物表面的染料就一定是均勻的。可是在浸軋法染色中，染色是否均勻和織物幅寬有很大關係。幅寬越寬，要作到均勻上染困難就越大。泡沫染色與幅寬沒有太大關係。在這一點上，其他染色方法顯然都不能與之相比。②避免染料泳移。泡沫染色織物帶液率很低，最高也不會超過40%，所以在後續烘乾過程中，由於烘乾不均勻產生染料泳移的現象就不會發生，也就不會產生邊中色差。而常規浸軋法，由於織物帶液率高，那些對纖維親和力低的染料，極易在烘乾過程中產生泳移，造成邊中色差。③染液濃度一致。由於染料對纖維親和力不同，浸軋法中浸軋槽內的染料濃度會隨著染色的進行而不斷發生變化，往往產生前後色差。到目前為止，這個問題基本還是靠技術人員的經驗來解決。而泡沫染色則完全不存在這樣的問題，整個染色過程中染液已泡沫化，各種化學品的濃度始終是不會改變的。再加上精確的泡沫施加量的控制，使織物染色前後得色一致，顏色穩定應該是比較容易作到的。④泡沫染色由於是把起泡後的染料溶液均勻地施加於織物表面後，再通過軋車擠壓，可以使染料在織物中很好滲透，因此，染色牢度和浸軋法一樣，不存在什麼問題。⑤可以實現汙水的零排放。泡沫染色，殘留的僅僅是少量的泡沫，而且這些泡沫破泡以後得到的染液濃度與配方濃度完全一樣，多數情況下可以回用，避免了常規浸軋法軋槽中剩餘的染液必須放掉的問題。

　　泡沫染色可以顯著地降低能耗，提高生產效率，提高產品質量，促進新產品開發。節省染化料，降低生產成本，可以作到汙水的零排放。在節能減排、保護環境的今天，泡沫染色技術必將得到迅速發展。

　　二、染色節能減排設備的新發展

　　近年來，隨著小批量多品種的紡織品市場需求，以及人們環保意識的日益增強，現代的染整設備的開發也更注重經濟性和生態性。一個非常明顯的趨勢是：在2008年7月上海「中國國際紡機暨ITMA亞洲紡機展」中染整設備廠商在口頭介紹或書面材料中都強調自己開發或改進的一系列裝置，都是為了節省能源、降低耗水和減少染色時間。就染色設備來說其發展特點可以總結為：①開發特別設計的染色設備以適應新型纖維及類別品種的特殊需要。②以經濟和生態為目標，注重能源的節約與利用。③提高自動化水平，廣泛採用計算機控制。④強調生產柔性，以適應小批量多品種、小浴比、快速、低張力和柔和處理的生產工藝。總之，染色設備近幾年技術進步瞄準了染色產品的質量和經濟性的最佳化，「為了更少，必須更多」即為了減少消耗，降低環境汙染，在設備上設計和採用了更多性能優良的自動化在線檢測和控制儀器儀表，水及熱能回收利用裝置。

　　(1)現代的卷染機

　　卷染機雖是古老的染色機之一，但隨著染色批量的不斷變小，它卻成為一種理想的代替連續染色機的設備。發展到今天，卷染機有了很的很大的變化，特別表現在靈活性、小浴比和對織物張力的準確控制。現代卷染機都帶有電腦控制系統，多採用了液壓比例控制、變量液位控制、變頻通信控制等現代科技成果。籍此可根據工藝要求的不同進行工作程序的選擇，能準確地控制織物速度和張力，較好地解決了前後、邊中色差等問題。就附加設備而言，現代高技術裝置的卷染機與傳統卷染機相比有以下幾個方面的差別：現代卷染機用泵進行染液循環；液槽隔開；由刮液刀片將液體分離，進行織物—液體交換；液槽中間裝有軋液或抽吸裝置；自動往復裝置；並安裝有補償裝置，用於防止在機器停車時因染液集中在槽中而使在制品色澤不穩定。用於監測和重現工藝順序的程序儲存控制器也是現代卷染機的主要組成部分。

　　德國Thies的HT-Jigger(如圖一)和NT-Jigger(如圖二)充分運用現代先進的處理技術。變頻控制帶有制動電流回饋系統，直接驅動主羅拉(節能)的三相電機；經濟節約型雙染槽的設計確保了超小的浴比，實際工作容量為標準容量的55-100%時，浴比可達1：2；織物繩狀監控系統用於精確計算和控制織物速度和張力，張力大小可選，從10公斤—100公斤，這是目前同類產品中張力極小的卷染機；染缸中統一的染色條件，與批次尺寸無關；用水錶控制水洗；染料助劑的加料由通過染液的織物長度而定；附加的壓力泵用於色光校正和加料，HT-Jigger的加料能在壓力下進行；外置的液泵熱交換器保證了一致的染液加熱和循環；主批次羅拉的側向位移；染缸模擬液位控制系統等先進技術的採用確保了小浴比條件下均勻染色，能處理所有市場上出現的現代纖維及混紡織物。

　　圖一Thies的HT-Jigger

 

　　圖二Thies的NT-Jigger

　　丹麥Henriksen的Vacu—Jigger裝有兩個內吸棒和兩個附加的噴管，能達到較好的水洗效果，並能改善染料的滲透。該機還有一個帶真空狹縫的雙浴結構，織物從第一浴進入到第二浴時需經過該狹縫。有利於染料滲透，而且兩浴染液互不沾汙。

　　德國Kusters的Twin—Jigger用兩個小型單槽代替一個大浴槽，能維持最小的浴比，並能分別施加染化助劑，降低了染化助劑的用量。具有高效和對環境汙染少的優點。

　　義大利IN.TES最新設計製造了一臺名為Quicker的新型卷染機，它將卷染機、軋染機和連續水洗機的功能結合在一起，被譽為「第三代」卷染機。它在生產效率和產品質量等方面都有很大改進。它除具有一般卷染機的結構和典型的循環功能外，還有一個帶恆壓軋輥的雙浴軋槽系統。織物張力在0-5kg範圍內預先設定，並通過程序控制器和載荷傳感器的反饋信號保持張力恆定。該機通用性很強，其關鍵部件是軋水輥，使許多工藝技術可以在該機上實施。在該機染色所使用的染料種類不受限制，並可實施卷染或軋染工藝，也可兩者兼用。還可在該機進行前處理的退漿、煮練、漂白以及水洗和汽蒸。該機的特點是減少停機時間、節水、節能。

　　(2)連續軋染機的新近展

　　連續染色加工的優點是染色重演性好，大批量生產成本低。而現今染整廠所面臨的挑戰是即要保證質量，又要在小批量加工時更經濟。因此，現代軋染機的發展趨勢是：符合環保要求；要求小液量浸軋槽；有變換染液時的自動清洗裝置；染色重現性好，減少邊、中、頭捎及批次色差；降低染化料、水和能源消耗；使用微處理器監控裝置，提高自動化程度；一定要有在線檢測系統，而且要一機多用。基於上述發展趨勢，近幾年平幅連續軋染機主要技術進步在於：染色均勻軋車和紅外線預烘、熱風焙烘機、還原汽蒸箱、水洗箱等單元機的改進提高及增加了自動給液、熱能回收、廢水回用等裝置，提高了工藝上車率、節約了能源、降低了消耗、保證了質量。

　　①打底染色部分

　　這部分主要包括均勻軋車，紅外預烘，熱風烘燥及焙烘幾個

　　單元機。這部分設備質量高低直接關係加工面料質量好壞。

　　例如德國門富士(Monforts)和香港立信(Fongs)公司合資生產的Thermefix-338連續染色機(如圖三)。可根據不同的組合，適合於小批量或大批量織物的多種連續染色和焙烘工藝(如圖四，圖五)。採用了多項先進的控制技術，使織物加工過程中低張力、無褶皺、無泳移，適用於棉、T/C、及純化纖等含有不同纖維的織物進行高效高質的染色加工。

　　圖三Thermefix-338連續染色機

　　圖四Thermefix-338連續染色機模型圖

　　圖五Thermefix-338多種工藝組合示意圖

　　軋車是連續染色機的關鍵單元機，多年來我國印染廠多採用德國庫斯特(Kusters)的均勻軋車。但近年來均勻軋車也出現了很多新的型式。立信門富士(M0nforts)採用CVC軋車(如圖六)，這種軋車屬另類軋車，不須要在軋輥內部設置液壓系統或氣囊系統，稱作連續可調式曲線輥軋車。軋車結構簡單，是一對表面包覆橡膠的實心鋼輥，而輥面並非等直徑圓拄面，而是連續變化弧度的曲線型，俗稱S輥。主動輥為加壓輥，從動輥可以沿軸向兩端移動，可調校成不同的軋點線壓力，線壓力調節範圍20-50dan/cm，可依據織物加工要求的不同工藝，提供理想的在線變化壓力，在處理不穩定織物時仍能達到均勻的浸軋效果，避免了軋輥內設置液壓或氣壓系統洩漏帶來的壓力不穩而產生的色差。

　　圖六CVC軋車示意圖

　　再例如日本京都機械新的UP—250軋車，由一根直徑φ250mm可調撓度的均勻輥與一根直徑φ300mm的加壓輥所組成的臥式兩輥軋車。均勻輥結構簡單，輥內的油壓室由京都專利的特種橡膠材質的油封進行密封，不易產生漏油，同時設有油壓表來顯示輥子內部的實際油壓，最高油壓可達0.55Mpa，均勻軋車通過內部油的循環，可使軋輥表面沿幅向保持同樣溫度且有冷卻效果，避免染液溫變產生前後色差。

　　軋車的液槽也在不斷地改進，庫斯特(Kusters)的「Flexshaft」設計的新型液槽，在底部有一個起密封作用和含有少量液體的軸，織物從其下方通過。其目的就是在軸內部形成較大的湍流，以保證染液在織物內滲透十分均勻。

　　德國門富士(monforts)公司很早提出對溼織物進行在線測色的建議，已取得了溼織物在線測色和控制軋染機軋點壓力的歐洲專利。德國瑪諾(Mahlo)公司也已取得專有的許可證，在專利保護適用的國家，是唯一被允許在溼態下測色及控制軋點壓力的公司。德國(Kusters)公司的「軋卷染色中心」其測量方法有所不同。它的光澤度利用三個不同種類的二極體來測定，含水量用紅外光譜中吸收的波長來測定。這兩種測定信號用於控制軋染機。關於軋染機後的在線溼度測量，美國Pleva和Mahlo公司推出了微波溼度測量儀，它可在線測量紡織品含水量，屬非接觸式的，直接準確，不會造成破壞。

　　另外，為了實現一機多用，使冷軋堆染色工藝重演性更佳，在均勻軋車部分另附裝了保持液體和織物溫度的中央冷卻系統以及一個全自動的染液分配站。在此，織物張力控制不是用補償器，而是靠測力傳感器來實現的。

　　在紅外預烘部分，無論是電加熱還是燃氣加熱的紅外預烘裝置，都提供了對織物在加工過程中的保護及無接觸式烘乾。

　　為了防止染料泳移及產生褶皺，烘箱溫度的控制是至關重要的。各個染整設備製造商在烘箱部分研究開發了新的熱空氣循環系統，使烘箱的溫度均勻度得到很大提高。加裝了張力控制裝置，加大了輥徑，縮短了輥距，增加了廢熱回收系統，提高了烘箱性能，節約了能源，也減少了廢氣排放。例如立信門富士(Monfongs)Thermefix-338連續染色機採用相對稱的空氣循環和加熱系統，確保了箱體內循環風和溫度的均勻性，有效地阻止了染料的泳移。烘箱均採用獨特的鏈傳動或變頻導輥驅動系統，保證織物獲得低張力和無褶皺的處理效果。

　　圖七Thermefix-338烘箱模型圖

　　②顯色皂洗部分

　　這部分主要包括均勻軋車、汽蒸箱、水洗機及烘乾機。染色水耗高低主要在這部分。

　　過去連續染色機的顯色皂洗部分汽蒸箱多用於還原染料的還原汽蒸，所以叫還原蒸箱，箱內溫度102℃也就可以。但現在很多廠由於成本原因已很少使用連續染色機進行還原染料染色。多用價格低廉、色譜齊全、顏色鮮豔的活性染料染色，而且只利用連續染色機的顯色皂洗部分，採用溼短蒸工藝進行染色加工。因此對於汽蒸箱的要求也就更高。現在的汽蒸箱為了減少能耗、節約染化料，提高染色質量，多將液封口改為汽封口。加裝了各種形式的蒸汽發生器，使箱內產生微正壓，保持箱內102℃以上的溫度及溼度，以適應溼短蒸工藝的需要。為了防止起皺，同樣加大了輥徑，增加了張力調節裝置。

　　織物染色後的水洗可去除浮色和未固著的染料，以獲得最佳的染色效果。現在對水洗設備的要求是高效、節能、松式、緩和、低張力、佔地少。

　　德國高樂(Goller)公司的Colora顯色皂洗機按柔性生產模式進行設計，可用於織物軋蒸染色，因此，也叫軋蒸染色機(如圖八)。該機主要性能有：浴比小，水洗箱低液量，耗水量可靈活控制。裝配了優於中間軋液單元的噴淋管和加熱板間接加熱裝置，使箱內各處水溫均勻一致。具有扁平截面噴嘴的噴淋管可代替中間軋液單元，從而保證各槽間液體的分流。噴淋用水可使用槽內的再循環水或加熱的新鮮水。採用洗滌水蛇行逆流系統使得洗滌水無需泵的作用便可以與織物運行相反的方向流動。通過溢流，洗滌水很容易階梯式地從這槽流向下一槽，這樣便保證了良好的水洗效果。本機所用的洗滌水大部分是每槽過濾器過濾分離後的可用再循環水，再補充少量加熱後新鮮水即可，耗水量比國產水洗機可節約60%左右。通過真空吸水或高效軋車分隔液槽，在水洗區域的出口處仍保留了高效軋液裝置，降低了織物的帶液率，提高烘乾機的烘乾效率。本機也適應多種工藝組合，可進行活性染料溼短蒸染色，也可進行冷堆染色，還可用來進行染色和印花後水洗。

　　圖八Colora軋蒸染色機

　　瑞士benniger公司的平幅水洗機Ben-injecta，也適用於各種類型織物的水洗，其特點是設備單元內洗液呈湍流狀，100℃高溫，織物在洗滌液中停留時間短；衝洗單元設計新穎，待洗織物通過一條狹縫而分為進布及出布二層通道，使蒸汽、水、和空氣能直接噴射到織物的正反面，織物在狹縫通道中始終受高溫洗滌液強烈而均勻的湍流作用。

　　(3)改進的液流染色機

　　關於間歇式小浴比染色機本人在《小浴比染色的技術與設備》中已述及：小浴比染色設備全部由電腦控制，自動控制各種工藝參數，自動記錄工藝過程，自動處理纏結等常見問題，完全實現了智能化。技術已經發展到相當高的程度。但是，近二年仍有不少改進。這些改進充分反映了當今國際染整新設備和新工藝技術對注重生態平衡、保護環境的設計思想，反映了目前紡織品市場對小批量、多品種、各種纖維及其混紡、交織織物染色的需要。因此，這幾年的發展值得一提的是香港立信公司的Jumboflow系列高溫染色機。Jumboflow系列染色機集合了多項研究成果，能縮短全程工藝時間，增加產量和節省能源。主要調整VL變載儲布槽的形狀，儲布槽容量可以調節每管達到特大容量280公斤，滿足從輕質到重質的織物運行特徵。TIT高效熱交換器提供最大升溫率而降低熱損失。MSR多省功能系統令染色工藝同時進行冷卻和清洗程序。因此，減少染色時間的同時亦減少水耗量和排放量。為了有效地清洗織物，必須控制洗水用量和清洗時間，為此而開發AIR+先進智能清洗系統。優化的結構設計可以在滿載時達到最低行機浴比1：4.5，可以和氣流染色機浴比相媲美。染液在運行中對織物的衝擊和長時間的反覆浸漬，染色勻透，加以在染色過程中染液對織物衝擊甚微，不易起毛、起球、纏結褶皺等。研究成果的利用和極大容量的完美結合增加了機器產能，成為行業內極具經濟效益的設備。

　　圖九Jumboflow-HSJ高溫染色機

　　(4)發展中的氣流染色機

　　氣流染色機是應用空氣動力學原理，利用壓縮空氣來優化液流染色機的染色效果。近幾年的改進和發展主要體現在：更小的浴比、採用空氣動力系統、增加和重新設計設備部件，以減少用水量、改進織物輸送機理和儲布箱設計、降低噴嘴壓力，從而達到縮短染色循環時間、減少水耗和柔和地處理織物的目的。採用自動化設備來控制各種工藝參數，特別是使織物速度、絞盤驅動與噴嘴中液流之間的同步協調，以儘可能實現織物的柔和處理，普遍採用的觸控螢幕技術使操作更簡便。隨著國家節能減排政策的實施，環保措施的嚴格執行，目前大有用氣流染色機替代老式溢流染色機的趨勢。因此，只在這裡扼要介紹幾種最新氣流染色機機型特點。

　　要說氣流染色機首先要說德國特恩(Then)公司，它是世界上最早研製氣流機的公司，也是真正意義上的氣流染色。它是利用專利氣體動力系統用氣流將染液霧化噴射在織物上達到染色的目的。而不是如其他的氣流機將染液噴射和空氣注入分開進行。專利氣體動力系統是指利用空氣使織物運行，是無需染液或水作為媒介輸送織物，從裝載到程序結束，織物始終在運行，即使在排水和注水過程中也是。Airflow®Synergy氣流染色機是融合最先進的Then-AirFlow專利技術及其全部技術特性的成果，所有技術特性及功能相互作用，實現經濟及環保優勢，時至今日，仍無其它染色技術可與之媲美。設備關鍵是High—Flow噴嘴提高了染色及水洗效率，高度拋光的雙氣環噴嘴能減少氣流對坯布的衝擊力，減少摩擦，保證織物良好的表面質量。兩組噴淋管能提供染液充分交換，保證勻染。鼓風機風量精確調節，達到布速恆定運轉。漏鬥形導布槽設計使織物張開，既消除了織物皺條，又利於染液交換。該機通用性極強，可用於Cupro、Tencel或Lyocell等新型纖維的染色。其控制系統採用的是局部操作網絡「TLON」。每一控制單元都配備裝有信息的晶片，所有控制單元按總線原理連接在一公共導線上，其接線和安裝比用存儲程序控制器要簡便的多。自調整控制器和遙控傳感器是「TLON」的主要部分，它會反映操作中的誤差並提出校正建議。氣流染色機節能效果顯著，見下表：

　　表一THEN-AirFlow®Synegy氣流染色機與液流染色機耗能比較表

項目

單位

氣流染色機

液流染色機

水

L/kg

24—42

58—86

蒸汽

Kg/kg

1.85—2.9

3.35—6.35

電

KWH/kg

0.22—0.29

0.2—0.38

      表二THEN-AirFlow®Synegy氣流染色機與液流染色機耗時比較表

工序

染淺色（分鐘）

+-%

染深色（分鐘）

+-%

液流機

氣流機

液流機

氣流機

漂白

80

60

-25

60

45

-25

洗水

50

40

-20

50

40

-20

染色

155

120

-23

180

150

-17

洗水

60

45

-25

90

75

-17

總時間

345

265

-23

380

31-

-19

 

 

 

　　德國特恩(Then)公司的氣流染色機有資料顯示，節水可達50%，節汽可達50%，節助劑可達30%，節時間可超過30%，節能減排效果顯著。

 

　　圖十Then-AirFlow®Synergy氣流染色機

　　德國第斯(Thies)公司的高溫高壓染色機，其容布器設計新穎，每缸容布量100~500kg，浴比1：5。其增強液流的Vario-Jet柔和噴嘴，專為保護織物表面設計。其冷卻和水洗結合系統(CCR)、水洗控制系統(CR)、同步染色控制系統(SDC)和自動多料配製系統(MPI)等全新的性能，有效地縮短了染色工藝時間，降低了能耗，極大地提高了染色品質。該公司最新的Luft-Roto高溫高壓噴射/噴氣染色機，適用於敏感織物，其設計織物在運行時受到轉鼓系統的完全保護，並通過噴射循環系統和鼓風噴嘴供氣系統達到高度操作靈活性。

　　另外，希臘Sclavos公司的Venus染色機，具有獨特的雙噴氣系統，這樣能增強液體和織物的接觸。其另一特點是運用AquaChron技術，它提供操作者全盤控制工藝參數和用水。此外，該公司還提出了「水利用率」(waterusageratio)這一概念。他們認為這比「浴比」(Liquorratio)更恰當，它是指包括前處理、染色/印花、後整理全過程總用水量對織物重。

　　(5)經軸染色機的新用途

　　經軸染色機經過多年無數次的革新改造，尤其在控制器和液流技術方面，已經成為一款經濟節能、適應面廣、能滿足染色高要求的染色機。能處理平幅狀態下的所有的織物，特別適合特寬幅經編織物，高彈力織物，醫用紗布和任何機織物。

　　經軸染色機是織物以平幅卷繞在帶孔的芯軸上，染液可正向或反向強行穿透織物層進行染色的機器。以前主要用於色織染經紗軸，現在不僅染紗，也用來染布，以適應小批量的要求。經軸染色機採用模擬量加料系統，即使在高溫條件下也可根據時間和曲線程序全自動加入染料和助劑。採用PH值在線測量系統，全自動控制染色過程、自動清洗過程及PH電極的校對。設有染色經軸的旋轉裝置，避免染色布經軸有氣泡，經軸旋轉裝置還可用於小浴比染色。目前生產經軸染色機的廠家很多，主要有德國特恩(Then)、第斯(Thies)香港立信、臺灣東庚等廠家。Then的HST高溫經軸染色機，染缸最大直徑1800mm，可染最大布卷直徑1100mm，最大加工幅寬3600mm，對於染針織物及透水性強的機織物，可配置反向軸流泵，或著配置重型離心泵來處理高密度機織物。機上有取樣器可直接從布卷抽取樣品，確保樣品和布卷染色絕對一致，全機由電腦對染色過程進行全自動控制。

　　圖十一Then-HST高溫經軸染色機

　　(6)染廠網絡系統的採用

　　沒有將染色機械結合在組織完善的網絡內，等同送掉寶貴的資源。所以，國外各主要染整設備製造商為了體現染色質量和更佳的重現性均提供染廠網絡。一方面向染色機提供快速、準確和定量的染料、助劑及熱水。另一方面染廠網絡又是一個功能控制系統，通過染廠網絡使流程之間相互調節和發揮最佳效能。染廠網絡的採用是既節能又環保。

　　德國特恩(Then)的TDS染廠網絡實現了染廠的管理和組織。系統結合了Then和其它染整設備製造商的產品和計算器控制系統或一般的染廠系統主機計算器，當中包括訂單處理、配方系統和優化染色程序的計算程序。染廠內獨立組件的連接確保了數據的連續傳送，以及清晰的結構化和靈活的生產過程。生產數據的輸送由中央開始。TDS根據訂單管理把程序傳送到染色機的控制單元。生產配方亦相應地傳送到秤量裝置、ADS溶解站或CHD化學品分配單元。染色機控制單元內記錄設定和實際數據以及謬誤均能報告到控制臺，需要時可顯示數據。TDS染廠網絡系統充分利用機器的能力，避免停機停產，高度優先的需求會先行處理，系統能根據餘下的時間優化處理，直至機器再次要求該物料。通過計算器的操作指導功能，能設定最優化的工作次序。另外一個優點是以同一完整批次文件或批次數據記錄評估以及費用分析和錯誤分析輸送到機器。動態編程提高染色程序的使用和重使用。使染色機發揮最大效能，從而縮短了工藝時間，提高了染色的準確率和重顯性。

　　圖十二Then-TDS染廠網絡系統

　　圖十三Then-CKM模塊式中央注料系統

　　圖十四Then-DYNET單機系列

　　德國第斯(Thies)的MPS全自動染料助劑與化學品輸送系統，可以很精確地對染料助劑等化學品進行非常準確、準時輸送到所要求的目的地，減少人為因素造成配料誤差，提高染色產品的染色重現性，提高染色機的生產效率，降低復染率高帶來的不必要的生產消耗。同時，無人為參與的輸送，保證了染色車間的環境清潔，減少了人為輸送造成的傷害，也減少了人為輸送過程的浪費。MPS全自動染料助劑與化學品輸送系統，由四部分組成：MPS-L液態化學品輸送系統；MPS-D固態染料溶解輸送系統；MPS-S固態鹽、固態鹼溶解輸送系統；Orgatex中央計算機管理系統。各輸送單元可以利用T737XL電腦進行半自動操作，也可以與Orgatex連接進行全自動操作。

　　三、我們的差距和不足

　　這幾年雖然業內在節能減排做了一些工作，但是，存在的問題仍然不少，也不小。首先是有些領導和工廠主還沒有真正認識到人類賴依生存的資源正在急速減少，而人類生存的環境正在急劇惡化。依然只求眼前的政績，不管將來子孫發展。只求自己賺錢，不管別人生存。對節能減排工作陽奉陰為，並沒有真正落實。其次是自改革開放以來，印染行業雖得到快速發展，但並沒有執行汙水處理、煙塵排放等環保設施同時設計、同時施工、同時投產的三同時的規定，大部分企業基本沒有汙水處理等設施，積重難返。再次就是由於上述問題的存在，企業在選用染整設備上，只管能用不能用，而根本不管好不好，更不用談是否節能減排。所採用的工藝技術只要能生產出產品，而很少關注消耗高低。這樣做的結果，是耗費了大量資源，並沒有取得理想的經濟效益。第四就是我國的染整設備和前述的國外先進的染整設備確實存在不小的差距。主要體現在①我國染整設備市場的惡性競爭，導致設備選材不嚴謹，製造精度不高，造成染整設備穩定性、可靠性差，跑、冒、滴、漏長期難以解決，生產效率相對比較低。②雖然近幾年國產染整設備也採用了一些數位化新技術，但是在工藝參數在線檢測、控制系統水平仍然不高。而國外染整設備普遍裝有高精度的織物門幅在線檢測、無接觸布面溫度監控、鹼度在線監控、剩餘含水率檢測、張力檢測、控制和補償等一系列染色工藝參數檢測和控制裝置，大大提高了設備自動化水平，提高了染色一次成功率。③由於國外染整設備自動化水平比我們高，導致設備能耗、水耗及染化料消耗均比我們低的多。④由於國內印染及相關企業大都在做商品，而不是在做產品，染化料的質量比國外也有差距，也造成排汙量大，汙染環境的問題。⑤這幾年雖然我國高等院校培養了不少的染整技術人才，但是由於多種原因，留在染整企業第一線工作的卻寥寥無幾，造成染整行業高技術人才匱乏。高新技術即使採用，也無人使用的問題越來越突出。印染企業缺乏即懂管理，又懂技術，即懂設備，又懂工藝的人才才是今後推廣節能減排技術和設備的關鍵所在。

　　四結束語

　　節能降耗減排是中國國情的必然要求，已經成為我國的一項基本國策。印染行業的發展越來越多地面臨資源、環境的約束，環保問題不徹底解決，印染企業生存和發展也就成了一句空話，印染行業的可持續發展也就無從談起。染整企業及染整從業人員只有按照科學發展觀和可持續發展的要求，提高質量意識、標準意識，提高自主創新能力，節約能源，降低消耗，保護環境，落實企業社會責任，節能減排的染整設備才得以使用，節能減排的工藝技術才得以推廣，除此之外沒有捷徑可走。

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