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      泡沫加工技術在紡織印染行業中的應用

          一、泡沫染整加工技術的發展背景

        泡沫整理工藝是20世紀70年代末受能源危機的影響,在國外迅速發展起來的一種低給液、高節能的染整加工技術。我國曾在20世紀80年代掀起了一波對其研究開發的高潮,其相關技術成果先后被國內許多印染企業應用,生產加工了各種織物近億米,產品經質量檢驗合格后投放到國內外市場。但受當時的設備條件和技術水平等限制,此項技術沒能得到持續發展和進一步推廣應用。

        近年來,隨著能源緊張和環境問題加劇,人們環保意識逐漸增強。在國家節能、降耗、減排等政策推動下,清潔生產的呼聲日益高漲,再加之原料成本急劇上漲,以及全球競爭日益激烈,人們要求通過改進和創新加工技術以降低成本,來贏得市場,但必須強調在減少能耗、提高效率的同時,有效降低對環境的影響。而泡沫加工技術已證明是有助于達到上述目的的一種方法,并且被應用到印染行業的諸多領域中,達到了與常規染整工藝相當的效果,有些方面甚至超過常規工藝。

        因此泡沫染整工藝作為~種節能、節水的新型加工技術將會重新受到人們的重視和青睞。

        二、泡沫染整加工技術的原理

        所謂泡沫整理,就是采用盡可能多的空氣來取代配制整理液時所需要的水,通過空氣,將整理劑在水或其他溶液中的濃溶液或懸浮液膨脹轉化成泡沫,然后強制泡沫擴散到被加工織物的表面并滲透到織物的內部,這樣就能保證在最小給濕量條件下化學藥劑的均勻分布。泡沫加工的實質是用空氣來代替部分水,將整理劑、染料或涂料的工作液制成一定發泡比的泡沫,使其在半衰期內能穩定地到達織物表面,在施泡裝置系統壓力、織物毛細效應及泡沫潤濕能力的作用下,迅速破裂排液并均勻地施加到織物上。

        在泡沫加工過程中,工作液中的部分水被空氣替代,替代程度愈高,水的消耗愈少,節能愈多。泡沫加工可以節約用水量及烘燥織物上所含水分所需的能源,并在某種程度上提高加工成品的質量,提高生產效率,減少廢水的排放量,降低染料及化學品的泳移,能更有效地利用工作液中的化學品和染料,減少化學品的消耗以及控制染料和化學品在纖維或織物內部的滲透。

        泡沫染整加工屬于低給液率加工技術。

        與浸軋法的最大的差別是:泡沫染整加工系統可以控制工作液在被加工織物中的滲透距離。既可以使工作液只停留在織物表面,也可以使工作液浸透織物。因此,應用泡沫染整加工系統,可以對織物兩面進行不同的加工,如對一面防水、一面親水的所謂單撥單吸面料的加工,也可以進行單面防水加阻燃的加工。甚至可以進行雙撥單吸的加工,即正反兩面都防水,而織物中間吸水,還可以把織物的兩面染上不同的顏色等,這是浸軋法根本無法實現的。

        但是它又完全不同于涂層整理。涂層整理由于加工方式的要求,化學品通常只是在織物表面形成具有一定厚度的膜,分布于織物組織結構之間,很少有滲透到纖維內部的可能,因此耐洗性、手感相比之下都要差一些。而泡沫染整加工時,工作液中通常只需要增加起泡劑和穩泡劑,與浸軋法的工作液并沒有大的差別,所以施加到織物上,破泡后可以迅速滲透到纖維內部,因此加工后的織物耐洗性和手感都比較好。

        三、泡沫染整加工技術的應用

        泡沫染整加工技術已在歐美發達國家取得了良好效果,在我國也得到了越來越多的關注。如應用于紡織品前處理的上漿、絲光和增白,還有人嘗試使用泡沫加工的方法,對棉織物以及滌棉混紡織物進行漂白和煮練,獲得較好的效果;此外在涂料染色、涂料印花、活性染料染色等方面,也取得了非常滿意的效果,單面染色織物以其獨特風格而被受人們關注;其它方面還有后整理的抗皺、拒水拒油、親水、柔軟、阻燃、防縮、抗菌、抗紫外整理等,在這些整理中使用泡沫技術可以得到很好的效果,還可對紡織品單面進行泡沫整理,或者實現紡織品雙面不同功能的需求,并能減少能耗,同時降低對環境的污染。

        泡沫加工的一般過程為:發泡→施加泡沫→泡沫迅速破裂被織物吸收→烘干→(焙烘)→后處理。

        3.1泡沫上漿

        泡沫上漿是以泡沫為介質對經紗進行上漿的一種新工藝。經紗泡沫上漿是利用可以產生泡沫的漿液均勻地分布在經紗上,粘附于經紗的泡沫漿經過壓漿輥時,泡沫在軋點處破裂,氣體溢出,漿液附著在經紗上,使經紗獲得可織性。泡沫上漿技術以低能耗、快速為主要特征,可節省大量加工用水,減輕污水排放量以及對污水的處理壓力。泡沫上漿新工藝正以其吸液率低、節能好、車速高、毛羽少、纏結少和滲色少等優點,日益受到人們的重視。泡沫上漿與普通上漿的主要區別是:普通漿料上漿時,漿料溶解或分散在水中,以水為介質將漿料傳送到織物上;而泡沫上漿工藝中,泡沫(空氣和水)是傳送介質。

        3.2泡沫染色

        泡沫染色作為一種節能、節水的新型加工技術逐漸被人們所重視。泡沫是由液膜包圍著氣體所形成的。它是由大量氣體分散在少量液體之中形成的微泡聚集體,并以液體薄膜相互隔離,且具有一定的幾何形狀,是一種微小多相、粘狀不穩定的體系。利用泡沫染色法進行還原染料懸浮體染色,可使懸浮體均勻地分布,提高懸浮體染色的勻染性能。發泡劑一般為表面活性劑,不僅可以發泡,同時還具有分散作用。將泡沫染色與常規染色比較可發現,前者賦予織物更好的勻染性。用這兩種方法進行懸浮體染色對比發現,織物的摩擦牢度、汗漬牢度、水洗牢度以及日曬牢度基本相同。

        泡沫染色可降低水和各種助劑的用量,染色廢水量也相應減少,可降低對環境的污染。同時可縮短加工時間,提高織物的表面得色量及減少染料的泳移。但是由于染料本身的特性、泡沫施加的均勻性以及泡沫的穩定性,泡沫染色工藝控制不佳會造成勻染性問題。

        3.3泡沫印花

        泡沫印花最早應用在地毯印花中,進而推廣到絨類織物印花及一般紡織品的印花。泡沫印花是借助于空氣,使少量的液體形成泡沫,泡沫攜載著染料或涂料及各種助劑,施加到足以均勻覆蓋全部織物的程度,從而以較低的給濕量完成整個印花過程,形成表面印花效果,進而達到節省能源染化料,改善織物手感的目的。在泡沫印花加工中,由于刮刀和軋輥等對泡沫施加的壓力及纖維和毛細管作用使泡沫破裂,染料由于沒有“糊料”的載體,就立即停留在原處,這樣就構成了其精細的印花效果,所以一旦泡沫色漿觸及織物,要求盡快破裂,這對印花質量是有益的。

        泡沫印花色漿需要的泡沫應該是在印到織物上之前,泡沫應十分穩定;印到織物上以后,又要求迅速破裂。如泡沫不穩定在印花前便發生破裂,色漿粘度下降,就無法實現泡沫印花;若泡沫穩定性太高,印花后泡沫在織物上不能均勻地破裂,會給印花質量造成影響。與傳統印花相比,泡沫印花質量更高,圖案更清晰,手感更柔軟。若通過控制染料的滲透量,可在淺色上疊印深色,還可使濕-濕加工工藝成為可能,如泡沫印花后織物無需中間烘干就可直接進行泡沫后整理。

        3.4泡沫整理

        3.4.1樹脂整理

        棉織物防皺整理,目前最常用的整理劑主要是樹脂整理劑?椢锝洏渲砗,能達到滿意的折皺回復角,但這種滿意的折皺回復角是以犧牲織物的強力和耐磨性能為代價的。經大量試驗發現,整理時整理劑施加不均勻是主要原因,而產生不均勻施加的主要原因是,在織物焙烘過程中整理劑發生泳移所造成的。

        使用浸軋→預烘→焙烘的處理方式時,純棉織物會有約28%的溶液發生泳移。耐久壓燙樹脂烘干時的泳移,是棉織物傳統整理過程中最為嚴重的問題之一,而采用泡沫整理,因帶液率減小,泳移程度會大大降低,可以使泳移量降到10%以下,因而大大提高了織物的強力。這是因為帶液量的減小,織物烘干時水分蒸發減少,織物毛細管中的整理液也不會隨著表面液體減少產生的液差而泳移到織物表面上來,從而減少了烘干過程中的泳移量。此外,在達到相同整理效果的同時,使用泡沫整理的方法比常規浸軋的方法節省樹脂及助劑用量約10%~30%,而且還可改善織物的手感。

        3.4.2泡沫防水透濕整理

        目前,對襯衫等織物使用常規的浸軋法作為拒水整理工藝,織物兩面都有拒水性,就不能吸汗,穿著時會感到不舒適。整理過程中先用泡沫施加拒水劑,使拒水劑只浸透到織物的一半厚度,再在反面按同樣方法施加吸濕劑,也滲透一半就可以制出一種既有拒水效果又有吸汗和排汗功能的雙面整理織物,織物反面的吸濕性得到了提高,透濕效果也較理想。雙面泡沫整理的技術關鍵是在整理時控制泡沫的密度和施加量,不使整理劑滲透到反面。

        泡沫涂層是將聚氨酯和聚丙烯酸酯的混合物分散在水中,然后使其形成泡沫。通過添加穩定劑使泡沫穩定,然后用其涂織物的一面,干燥后就形成微孔涂層。重要的是,形成的微孔大小要可以使水蒸汽滲透,但防止液態水的滲透?椢镒詈笤诘蛪鹤饔孟聣嚎s,以使涂層與織物很好地粘合。由于泡沫直徑相對比較大,用含氟化合物后整理以改善其防水性能。這種涂層的生產過程不使用有機溶劑,生產方式比較環保。

        3.4.3泡沫阻燃涂層整理

        對面料進行阻燃的方式有多種,如浸軋阻燃液、直接背涂、發泡涂層等,目前國內通常使用的是前兩種。浸軋阻燃液易造成色變、手感發硬、雞爪印、產生鹽析等;直接背涂也會影響手感,而且透氣性差。國外英、美等少數國家在阻燃涂層方面采用比較先進的發泡涂層,在面料的背面涂一層阻燃泡沫膠層,利用該層阻燃層使織物難以著火。發泡涂層的優點是阻燃性好、手感柔軟、透氣性好、成本低,因此這種方法具有非常廣闊的發展前景。

        朱光林等人采用新型泡沫工藝對厚重織物進行阻燃整理加工,以乙烯類聚合物為涂層粘合劑,加入溴類及氮磷類阻燃劑等充分攪拌,按一定發泡比發泡,使低粘液體發泡增稠,達到可涂布狀態。涂層時經涂層刀的擠壓,泡沫破碎成低粘液體,滲入織物內。結果表明:與傳統工藝相比,采用泡沫阻燃整理.既簡化工藝流程,又降低生產成本。整理織物阻燃效果較好,且織物手感柔軟、透氣性好、安全性高。該織物可廣泛應用于帳篷、軍用紡織品、家用紡織品及汽車、飛機等內裝飾物。

        四、泡沫染整加工技術的前景展望

        如上所述,紡織品的上漿、染色、印花、后整理等都可用泡沫加工的方法。但是泡沫加工技術還是存在一些缺點:如泡沫的不穩定性、泡沫染色的勻染性以及泡沫加工技術自身的局限性。但這并不阻礙泡沫加工技術在未來生產加工中的應用和推廣,因為在當前能源危機及清潔生產的大背景之下,泡沫加工技術以它獨有的優勢滿足了節約能源、提高生產效率、減少污水排放等要求。泡沫染整具有如下優點:

        (1)減少單位質量織物烘干所需的能源。

        (2)加工時間明顯減少,提高生產效率。

        (3)溶液的吸液率不受織物含濕量的影響,不需干燥,可直接加工織物。

        (4)不受織物吸水性的影響,可均勻加工織物,自動控制給液量。

        (5)因織物吸液率低,干燥工序中降低了染料等化學品的泳移現象。

        (6)加工中不會使織物表面變形,可提高柔軟性,絨類織物毋需軋染。

        (7)變換工藝簡便省時,靈活性和通用性高,在一次工藝過程中可進行雙面涂層、給液、印花或組合使用。

        (8)減少環境污染。

        五、結語

        泡沫整理作為一種環境友好型技術,在降低能耗,提高企業生產效率及產品質量方面具有很好的效果。新一代泡沫整理技術發展,人們將更為關注和挖掘泡沫整理技術的節能減排的性能,泡沫整理設備的清潔生產的性能,以及所生產出來的產品是否適應社會的特殊需要。在能源緊張,保護環境任務繁重的今天,泡沫整理技術所帶來的諸多優勢,能為相關企業的產品染整工藝提供一個更為便捷的途徑。

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