活性染料色谱齐全，色泽鲜艳，成本低，工艺简单，湿牢度高，被广泛应用于纤维素纤维和再生纤维素纤维，蛋白质纤维的染色和印花。因此，近年来活性染料迅速发展，新工艺层出不穷，成为印染市场的主流。但是，众所周知：活性染料的吸附固色是非常复杂的过程，其在和纤维发生反应的同时，也和水介质中或碱剂中的-OH发生水解反应，这种竞争反应直接影响着活性染料的固色率。尽管印染工作者通过种种办法控制水解反应，确保充分的固色，但是浮色染料总是存在的，即未反应的染料和水解染料，它们和纤维之间依然存在直接性，这种吸附力使它们在后续的皂洗工艺中很难清洗干净，从而引起湿牢度低。活性染料染色或印花后一定要充分水洗，尽可能多地去除织物上的浮色染料（水解染料和未反应的活性染料）、化学品和其他杂质，阻止浮色染料的二次返沾，防止碱剂等化学品的残留造成已发生共价键结合的染料断键水解，这样才能获得较好的色牢度，柔软的手感，确保颜色的重现性和鲜艳度。活性染料染色和印花的水洗加工用水量很大，排放的污水也很多。在当前世界环保压力愈来愈大的情况下，节水节能的低碳水洗工艺更加重要。本文重点介绍活性染料平幅全沸洗低碳工艺。

1  水洗机理和影响水洗效果的主要因素

1.1  水洗机理

织物上的浮色染料主要有纤维表面的浮色和纤维内部的浮色。纤维表面的浮色染料是指吸附在纤维表面的浮色染料和纤维与纤维之间的毛细管道中的浮色染料，纤维内部的浮色染料是指已扩散进纤维内部的孔道中的浮色染料和吸附在孔道壁的纤维分子链上的浮色染料。因此，水洗时，既要洗去纤维表面的浮色染料和化学品，还要洗去纤维内部的浮色染料。前者容易洗除，后者较难，因其要先从纤维内扩散出来后才能洗去。

水洗分两个阶段 ：

脏洗阶段：

轧染织物主要是去除纤维表面的浮色染料、大量的盐和碱剂等化学品，达到色泽鲜艳度和色牢度；印花织物主要是去除纤维表面大量的浮色染料，糊料和其它化学品，保护白底沾污少，达到色泽鲜艳度和色牢度。其水洗机理是：纤维表面的浮色染料因为和水洗溶液之间存在浓度差，因此在纤维表面发生解吸，向清淡的水溶液中扩散、稀释而逐渐去除；硬水和大量的电解质会造成浮色染料的凝聚，因此纤维表面一些难溶的染料颗粒或聚集体，主要是通过皂洗设备的机械作用和皂洗剂的分散作用而脱离纤维，并被分散到洗液中。

牢度水洗阶段：

去除纤维内部的浮色染料，达到必要的色牢度，提供较好的手感。其水洗机理是：纤维内部的浮色染料先从纤维孔道溶液中扩散出来，在纤维表面发生解吸，被水洗溶液稀释交换而去除。 

1.2  水洗效果的简单测试方法

浮色染料水洗不彻底，不但湿牢度，如皂洗牢度，汗渍牢度，色泣牢度，耐唾液色牢度，耐熨烫牢度，摩擦牢度比较低；甚至日晒牢度都会下降。简单有效的检测浮色染料的残留量，对印染企业非常重要。下面介绍两种很实用的检测方法：

湿熨烫试验：按ISO 105/X11测试方法，150 °C 压烫 15 秒。用灰卡评定白布沾色等级。沾色越严重，说明浮色洗涤越不干净。

开水浸泡试验：将5cm´10cm待测样布放入150ml开水中，浸泡20分钟，观察水中的浮色多少，来评定织物上的浮色染料残留多少。

1.3  影响水洗效果的主要因素

1.3.1  染料结构和性质(亲和力或直接性)的影响；

染料的结构不同，其性质也不同，特别是其亲和力不同。一般直接性高的染料，从纤维内部扩散出来的速度很慢，而且在纤维表面解吸速度也很慢。因此直接姓高的染料不容易去除干净。如藏青M-2GE染色织物很难洗除干净。黄K-RN 和深蓝K-R 印花织物不但浮色难以洗除干净，连解吸下来的浮色染料也很容易返沾在白底部分，造成白底沾污严重。翠蓝活性染料都是铜酞菁结构染料，分子大，分子结构呈立体形态，亲和力很低，扩散性很差，水洗时浮色染料很难从纤维内部扩散至纤维表面，而且其溶解度差，在硬水中或电解质作用下很容易凝聚，因此连纤维表面的浮色也难以去除。即使洗除至水溶液中，又很容易返沾，使印花织物的白底沾色严重，染色织物的色牢度很差。

1.3.2  电解质浓度的影响

活性染料的轧烘轧蒸工艺的固色液中，有大量的电解质盐，因此纤维内部的浮色染料对纤维有很高的亲和力，很难从纤维内部扩散出来，而且在大量盐的作用下，染料凝聚，溶解度下降，很难解吸至水洗浴中。同时，电解质会降低织物与水洗浴中的浮色染料之间的静电吃力，因此增加了浮色染料的返沾机会。因此要尽可能地降低水洗浴中的电解质浓度。即在平幅水洗工艺中的脏洗阶段，也就是前几格水洗槽要大量更新新鲜水。

1.3.3  水洗温度的影响

图1 水洗温度对水洗效果的影响

从图1可知，水洗温度越高，纤维溶胀越充分，染料的分子运动加剧，染料的扩散性明显提高； 染料对纤维的亲和力越低； 染料的溶解度也增加；水洗液的表面张力能也降低， 可较好地润湿织物； 使糊料膨胀可能性增加，能较快地去除糊料。因此高温水洗时，浮色染料很容易从纤维内部扩散出来，而且很快解吸扩散进水洗液中；即使在大量电解质的条件下，浮色染料也不会聚集返沾，从而白底很白，浮色去除很干净，色牢度极佳。

1.3.4  水洗溶液pH值的影响

以pH=7时的浮色残留量为100，以不同pH条件下的浮色残留率为纵坐标作图。

图2 水洗溶液的pH对水洗效果的影响

从图2可知, pH在8-9时浮色染料最容易去除。

1.3.5  织物带液量的影响

织物的带液量越高，织物上的浮色染料和水洗浴中的浓度差越小，浮色染料与水的交换率越低，浮色染料越不易洗下来。因此要尽可能地降低织物的带液量。

1.3.6  浴比的影响

浴比越大，水洗浴中的浮色染料和电解质浓度越低，浮色染料越容易解吸扩散至水洗浴中，浮色染料和水洗浴中的水的交换率越高，浮色染料去除越干净。在连续水洗工艺中，表现为新鲜水的更换率。

1.3.7  水洗溶液硬度的影响

水洗浴的硬度越大，浮色染料的凝聚越严重，越不易洗除，而且凝聚的浮色染料很容易返沾，从而使印花织物白底不白，染色织物色牢度下降。因此尽可能使用软水水洗或在水洗槽中加入螯合剂。 

1.3.8  皂洗剂的影响

目前市场上的皂洗剂品种很多，根据水洗机理不同，常用的皂洗剂可分为表面活性剂类（常用阴离子、非离子复配），螯合类（如多聚磷酸盐类）、螯合分散类（如聚丙烯酸盐）和复配类等。其作用机理是：在水洗浴中，在表面活性剂皂洗剂的作用下，渗透进入纤维内部，促进纤维内部的浮色染料扩散出来，并削弱纤维表面的浮色染料与纤维之间的吸附力，在机械作用下浮色染料脱离纤维，解吸扩散进水洗浴中，同时在皂洗剂的螯合作用下，凝聚的浮色染料解聚，增溶，均匀地分散进水洗浴中。皂洗剂的分散作用很重要，可以使凝聚的染料聚合体均匀分散进水洗浴中，皂洗剂胶束还会包覆浮色染料，防止其再次返沾在织物上。近年来，为了顺应低碳经济的潮流，市场上出现大量低温皂洗酶，其主要是利用一种含铜的多酚氧化酶可以催化绝大部分浮色染料氧化降解，使染料消色，而其对已固色的活性染料几乎没有作用。 

1.3.9 机械作用的影响

机械作用主要用于脏洗过程中，它能使轧染织物大量的盐、碱和表面浮色染料快速从织物上分离，解吸扩散进水洗浴中；使印花织物上大量的糊料,  浮色染料和化学品，快速解吸扩散进水洗浴中。通过机械作用加快水的流速，使纤维表面的动力界面层和扩散界面层变薄，浮色染料和其它化学品更容易扩散进水洗浴中。因此机械作用在脏洗阶段非常重要。近年来，印染设备商也在不断地改进完善水洗机，新的高效水洗机改变了传统平幅水洗机布动液不动的状况，，使大流量的水经水刀均匀喷冲于织物表面，增强了浮色染料和水洗浴中的水的交换效率。

1.3.10 水洗时间的影响

图3 水洗时间对水洗效果的影响

图4 水洗时间对皂洗沾色牢度的影响

从图3可知，前5分钟主要是脏洗阶段，也就是洗除大量的表面浮色染料。5分钟以后，主要洗除纤维内部的浮色染料，来进一步清洗浮色，提高色牢度。从图4可知，前5分钟的脏洗阶段，沾色牢度逐步提高至3-4级。5分钟以后，随着浮色染料的进一步去除，沾色牢度逐步提高至4级以上。

2 传统平幅水洗工艺

传统平幅水洗工艺基本原则：冷洗 →温洗 →沸洗 →温洗 →冷洗

冷水溢流淋洗            温水皂洗         沸水皂洗        温水皂洗      冷水淋洗 

图5传统平幅水洗工艺

图6传统平幅水洗工艺中的各格水洗液

图5是传统平幅水洗工艺实例图。图6是其各格水洗液，它反映了各平洗槽中的浮色染料浓度。其主要流程是：进布→冷水大喷淋→第一、二格冷水→第三格55-60°C热水→第四格70-75°C热水→第五格98°C以上热水→第六格75-80°C热水→第七格65-70°C热水→第八格冷水→烘干→落布。其特点是：（1）水消耗量巨大：每个水洗槽都用新鲜水喷淋 ，国内大多数印染厂是用冷的新鲜水喷淋，个别企业用回用水，大概是50-60°C的温水，因此八格平洗槽所有新鲜水的消耗量大概为20 升/公斤织物，深色水洗2-3遍时新鲜水的消耗量为40-60升/公斤织物。（2）蒸汽消耗量巨大：每格大量冷的或温的新鲜水的注入，使所有平洗槽水温度降低很快，特别是第三、四、五、六、七格平洗槽，因此这几格平洗槽必须开大蒸汽阀门，确保水温不下降。也就是说织物的温度是在低-高-低-高-低……的不断变化中，这是能源最大的损失。（3）浮色染料水洗不干净，色牢度差：从图6可知，第1-6格都是在脏水槽内清洗，不利于纤维表面的浮色染料与水浴中的水的交换；而且水温低，也不利于浮色染料从纤维内部扩散出来。（4）水洗效率低：深色大块面花型必须水洗2-3遍。（5）印花织物白底沾色严重：水洗温度低，浮色染料的亲和力增大，凝聚机会增加，返沾现象加剧。而且在多格脏水浴中水洗，白底沾污更严重。

图 7 平幅全沸洗工艺

图8 平幅全沸洗工艺中的各格水洗液

图9平幅全沸洗工艺中浮色染料的去除率和皂洗沾色牢度

图7是平幅全沸洗工艺实例图。图8是其各格水洗液，它反映了各平洗槽中的浮色染料浓度。图9 是各格水洗浴中织物的浮色染料去除率和皂洗沾色牢度。其主要流程是：进布→冷水大喷淋→第一格到第八格全是98°C以上沸水→烘干→落布。其特点是：（1）水消耗量少：所有平洗槽的喷淋全关掉，只在第八格平洗槽供98°C以上沸水，沸水由第八格依次逆向倒流至第一格平洗槽，第一格平洗槽排液。因此新鲜水的消耗量大概为10 升/公斤织物，即使深色水洗2遍时新鲜水的消耗量为20升/公斤织物。（2）供水量控制容易：根据花型面积大小和颜色深度调节。具体操作是用透明烧杯检查第三格平洗槽中的水洗液，当水洗液很脏时，增加供水量；当水洗液很清时减少供水量。（3）蒸汽耗量小：只需在初开机时开大蒸汽阀烧水，开机后由于没有冷水的注入，八格平洗槽的水温都在98°C以上，只需开很小的蒸汽阀维持温度即可，整个过程几乎没有能源的浪费。（4）浮色染料水洗很干净，色牢度好：从图8可知，只有第一、二格是在脏水槽内清洗，其余都是在较干净的水洗浴中，有利于纤维表面浮色染料与水浴中的水的交换；而且水温高，有利于浮色染料从纤维内部扩散出来；织物一直处于从浓到淡的水洗浴中，极佳的浓度梯度，很有利于浮色染料的清洗。（5）水洗效率高：大多数深色大块面花型洗一遍就可以了，即使个别花型最多只需2遍即可。（6）印花织物白底更白：水洗温度高，浮色染料的亲和力降低，水洗浴中的浮色染料溶解度增大，开始大量解聚，返沾机会减少，而且在逐格变淡的梯度水洗浴中，白底更白。

4 平幅全沸洗工艺的实践  

印花织物：40sx40s 120x60 63” 共10000米

花型：深色满地花型，一花两配色，各5000米

工艺流程：圆网印花→蒸化→传统平幅水洗或平幅全沸洗

酱红配色处方：(单位：克/公斤)

NOVACRON 橙 PH-3R （33% 液体）      47 

NOVACRON 深红PH-R （33%液体）       97

NOVACRON 黑P-SG （粉状）             21.7

藏青色处方：（单位：克/公斤)

NOVACRON 藏青 PH-R （40% 液体）      82 

NOVACRON 深红PH-R （33%液体）       0.48

NOVACRON 黑PH-GR （33%液体）        41.5

表1 传统水洗和全沸洗工艺皂洗色牢度对比（ISO 105/C04, 95°CX30分钟）

表2 传统水洗和全沸洗工艺水浸色牢度对比（ISO 105/E01）

表3 传统水洗和全沸洗工艺汗渍色牢度对比（ISO 105/E04 酸）

表4 传统水洗和全沸洗工艺汗渍色牢度对比（ISO 105/E04 碱）

表5 传统水洗和全沸洗工艺摩擦色牢度对比（ISO 105/X12）

从表1-表5可看出，全沸洗工艺比传统水洗工艺各项色牢度均有所提高，特别是反应浮色染料清洗干净程度的棉沾色牢度，很明显地提高了1级以上。

经过一个月的统计与核算，活性染料平幅全沸洗工艺在轧烘轧蒸染色工艺的水洗工序中可以节水40%，节约蒸汽20%；在印花水洗工序中可以节水50%，节约蒸汽30%。

经实践证明，本工艺不但适用于NOVACRON P/PH型染料印花织物的水洗，同样适用于NOVACRON  NC/C/S 型染料轧烘轧蒸染色工艺的水洗，但不适于冷轧堆染色工艺。主要是因为其碱性太强，容易造成染料大量水解。总而言之，活性染料平幅全沸洗工艺是真正的节水、节能、高效的低碳工艺。