活性染料冷轧堆染色是一种半连续化生产方式。其优点是设备投资少，适应性强，即适合大批量，又适合小批量多品种生产，助剂成本低（不需要大量元明粉或食盐），能耗低，生产灵活，而且染料固色率高，染色产品渗透性好，色泽丰满。因此在国外，冷轧堆染色工艺已广泛流行。在国内，也有越来越多企业成功地采用冷轧堆染色工艺。

但冷轧堆染色对染料的选择以及工艺稳定性，包括设备的可控制性方面比常规染色要求更高。

科华素公司专门对冷轧堆染色进行研究，成功地筛选和开发了适合于冷轧堆染色的CP系列活性染料。

CP系列活性染料分为浅色高日晒CP三原色，中色CPM三原色，深色高牢度CPD三原色，以及其它辅助染料共18只品种。（统称CP系列）。

l冷轧堆染色对染料的要求

冷轧堆染色是在相对室温条件下，染料与碱剂混合，并上染到纤维上去，染料一面在渗透，同时与已发生负离子化的纤维发生固色反应。因为是在室温条件下进行的。因此要求染料具有相对较高的反应活泼性。但是，由于在尚未反应之前，染料是与较强的碱剂混合，要求染料在一定时间内，不水解或尽量少水解，因此，要求染料又具有较好的耐碱性。

要使冷轧堆染色有良好的稳定性，要求染料（三原色组分）有同步渗透性，同步反应性及同步上染率。

染料与较强的碱剂混合，在一定时间内不可能一点都不水解，为了达到染色稳定，甚至要求三原色组合的染料其水解速率也必须同步。

染料的渗透性越好，固色率越高。因此要求染料，特别是深色具有较高的溶解度，并具有良好的抗凝聚能力。CP系列的黑色溶解度均超过400g/L。

CP系列三原色选用的反应基以MCT +VS 或 VS+MCT+VS 为主。

单侧型反应性能比双侧型好。

对位酯比间位酯在耐碱抗水解性方面要好。在同一组三原色中，反应基相同。在MCT+VS 组合中，苯环与乙基砜基硫酸酯形成一个共轭体系，处于同一平面。由于苯的供电子性，降低了乙基砜基硫酸酯集团上∂碳原子的δ⁺ 性，从而在一定程度上降低了它的活泼性，提高了它的耐碱抗水解能力。

通过单色测试对比，明显看出黄3RS、红3BS在冷轧堆染色时，固色率不仅远低于黄CPM和红CPM，甚至远低于这二只染料在浸染和连续轧蒸工艺时的固色率。尽管这二只染料耐碱抗水解性尚可，但因固色率低，在拼色过程中，提升力也很低，这在上述拼色比较中可以清楚看到，特别是红3BS几乎一点都显示不出来。这是因为这类染料反应能较高，不适合冷轧堆染色。而元青B尽管固色率较高，但耐碱性较差，染液随时间的延长水解较快，拼色以后更明显。CPM三原色不仅固色率高，而且耐碱性较好，反应速率基本一致，尽管染液随时间的延长，仍有部分染料水解，但水解速率基本也一致。且在15分钟以内，固色率降低保持在5%以内。

CP浅色三原色，CPM中色及CPD深色三原色，反应能均较低，因此用于冷轧堆染色的固色率均较高，其提升力超过连续轧—蒸工艺。同时，它们的耐碱水解性又比较好。这是很重要的，因为在实验室试样几乎都是即时浸轧试样，而大机生产，是不可能做到混合液即时浸轧堆置。即使生产最正常，浸轧槽（以35立升容量计），全部消耗也需要7分钟以上。而浸轧槽内染液全部交换一次，至少再20分钟以上。如果在初开车时，机台的一些准备工作等等，可能延误的时间，要使大机生产符合实验室试样，染料的耐碱抗水解性能是一个很关键的因素。

其次，在单色试样时，碱剂是以单色浓度制订的，但在拼色时，碱剂浓度是以染料总浓度设定的。在拼色xx中处于低浓度的染料必须忍受往往是较高浓度的碱剂。而且不象连续轧染几乎不等染料水解已进入汽蒸箱反应，冷轧堆的染料与碱剂混合以后在反应之前有相当一段时间。这就要求冷轧堆染料必须具备较好的耐碱抗水解性。

由于，毕竟采用的是强碱，染料不可能不水解，但要求在同一组拼色染料中，水解速率是同步的，否则头尾色将相当严重。目前还无法用数字真实测定染料的水解速率，只能依靠实际试样来判断。

给色量随温度的升高而明显升高，在上述温度段，温度每相差10℃，即时打样给色量相差10~15%。但染色稳定性随温度升高明显降低，超过40℃。几乎任何染料在10分钟，以后会浅10~15%。超过50℃，几乎任何染料在5分钟以后会浅20~25%。在30℃时，大多数染料在超过15分钟后才有明显变浅。在20℃时，染料稳定性{zh0}，但相对固色率较低。

冷轧堆染色对温度最敏感，因此对温度的控制是冷轧堆染色成功的关键。冷轧堆染色温度控制在25~30℃之间{zj0}。

造成温度变化的因素有以下几种：

碱剂的溶解和稀释都是放热反应，烧碱采用固体碱溶解放热比较强烈，因此建议采用液碱。当染料液与碱液混合以后，由于碱剂的稀释也是放热反应。因此染料液与碱液在混合之前温度应控制在22~25℃，则混合以后的温度应该在28~30℃左右。如果环境温度高于30℃，则染料液在混合之前的温度还需要降低。实验室试样温度应与大机生产时的温度基本一致。

在大机生产时，织物在染前的温度应与环境温度基本保持一致。特别是染色前织物以大卷装形式，往往由于前处理烘燥温度较高造成外冷内热，边冷中热。因此要求染色前织物充分透风，吹冷风或冷水滚筒，使布面温度均匀降低。这一点很重要。

在染色时，要充分利用染液槽，碱槽以及浸轧槽的夹层装置来控制温度。

黑色、翠蓝色或特深色，染料用量多，可以加入尿素助溶，尿素量为50~100g/L，不要用热水溶解染料。

除此之外，卷装以后的环境温度也应适当控制。

由于冷轧堆染色对温度非常敏感，往往同一xx在气温较低的季节和气温较高的季节有一定差异，北方地区与南方地区也有一定差异。

相对而言，浅色或敏感色染色温度控制在25℃左右比较合适。深色、特深色染色温度控制在30℃左右比较合适。浅色或敏感色染色液中可加入2~5g/L防染盐，以防止空气中微量二氧化碳或二氧化硫气体对布边的影响。

纯烧碱法，固色率即时试样较高，但混合液存放时间很短，10分钟以后水解非常明显。

烧碱/水玻璃法固色率在四种碱剂比较中较低，此法边浅现象较好。这是水玻璃能有效防止空气中CO₂和SO₂气体对布边的影响。但烧碱/水玻璃法水洗比较困难，机台设备很容易结垢，除此之外成品布手感较硬。

相对而言，烧碱/纯碱法和烧碱/磷酸三钠法各项指标均比较好，由于纯碱和磷酸三钠在释放氢氧根时分别为二级电离和三级电离。因此与烧碱混合以后，对PH值有一定缓冲作用。染液稳定性相对较好。这二种混合碱剂都比较理想，但考虑到磷酸三钠对环境的影响，我们推荐烧碱/纯碱法工艺。

堆置时间

科华素CP系列染料为中温型染料，以染色温度30℃为标准，采用烧碱/纯碱法工艺。浅色堆置4~6小时，中色堆置6~10小时，深色包括黑色堆置需12小时。冷轧堆染色不同于其他染色方法，当织物浸轧染液以后，在较强的碱剂作用下，纤维素很快就发生负离子化，而这时染料的反应基乙基砜基硫酸酯盐早已发生xx反应形成乙烯砜基。但乙烯砜基与纤维素负离子羟基发生加成反应要慢的多。在浸轧以后堆置的头二个小时内，固色率相当于总固色率的60~70%左右，随后的时间是依靠染料向纤维内部渗透，在纤维内部进行固色，反应速率慢慢降低。

当固色率达到平衡以后，继续延长时间，固色率不会继续增加，尚未固色的染料这时基本上已经水解了，在相对的一段时间内，已经发生固色反应的染料不会发生断键。但如果当固色率达到平衡以后，过多的延长时间，则部分染料仍然会发生断键脱落，会使颜色变浅或引起色光变化。因此一般在额定堆置时间以后拖延数小时再作水洗问题都不大，如果超过数10小时会影响色光及固色率。

头尾色

冷轧堆染色产生头尾色有二种原因，一种是因为染料比移值不同造成上染率不一致而引起的，比移值小，染料亲和力大，上染较快。比移值大，染料亲和力小，上染较慢。工厂需通过滤纸测试了解染料的比移值，然后按不同配方在染料高位补充槽内对xx进行修正。科华素CP系列染料各组三原色的比移值均在0.58~0.71之间，差异不太大，比较容易控制。冷轧堆染色，染料与碱剂同浴浸轧，碱剂作为电解质对染料有一定促染作用染料比移值会普通下降，上染率会提升，但这种提升是同步的。

产生头尾色的第二种原因是染料的水解。染料与强碱同浴，在浸轧槽内，总有一部分染料会发生水解，在正常染色进行过程中，随着织物均匀地吸尽染料，染液的连续补充，在浸轧槽内染料的水解率会达到一个动态平衡。然而，在初开车时，浸轧槽内染料的水解率往往与染色到达平衡时的水解率有一定差异。一般初开车时，染料的水解率会低于染色平衡时的水解率。染色槽体积越小，浸轧槽内染液交换快，浸轧槽内染料的水解率就越低，初开车时染料的水解率与染色达到平衡时的水解率就越接近，由水解率差异产生的头尾色影响就较小。反之，影响就越大。因此，现在冷轧堆染色其浸轧槽内的容量越小越好。越小，染液的交换越快，头尾色就越小。CP系列染料，由于本身耐碱抗水解能力较高，在这一方面要比常规染料稳定得多。除此之外，注意轧液率必须控制在60~65%，因为染料在浸轧之前与强碱混合会产生水解，一旦浸轧到布上以后，游离水减少，这时染料主要与纤维起反应，水解率大大降低。但如果轧液率高于75%，则布上的游离水较多，染料在堆置过程中仍然会发生较严重的水解，从而也会产生染色不稳定及头尾色差。

科华素CP系列染料是从常规染料中筛选出来的，但部分染料为了提高耐碱抗水解性能，在反应基上做了重要改进。

CP系列染料不仅适用于冷轧堆染色，同样适合常规浸染及连续轧蒸工艺，而且它们也适用于短流程湿蒸工艺，包括目前比较先进的E-Control染色工艺。在本文中，仅以CPM中色三原色试样举例，事实上，浅色高日晒三原色CP组合及深色三原色CPD组合经过多次试验，均比较理想。在CP系列染料开发以后，得到山东滨洲华纺集团的大力支持，在机台上做了实样测试，在此向支持我们的工厂表示感谢。

冷轧堆染色，染料是一个关键，同样设备与操作也是关键，要使冷轧堆染色成功，设备的xx度与正确的操作是相当重要的。冷轧堆染色目前主要用于梭织布，今后随着设备的改进，有望可成功用于针织布的染色。