（纺织工程专业论文）水刺法非织造布泡沫染色系列产品的开发.pdf

学位论文的主要创新点 一、应用水刺法非织造布生产线上的泡沫装置，实现了水刺法非 织造布的泡沫染色，该染色方法节能、环保，有着广阔的应用前 旦 尿0 二、根据产品使用性能及生产实际情况，得出纤维素、合成纤维、 混纺三大类不同克重水刺法非织造布最佳泡沫染色配方、工艺等， 达到了改善产品色泽、节约用水、降低成本、减少环境污染的目 的，并为生产提供理论依据。 三、采用复合渗透剂，可改善合成纤维、混纺类不同克重水刺非 织造布泡沫染色时泡沫对水刺布的润湿性，改善染色效果。 水刺法非织造布泡沫染色系列产品的开发 摘要 泡沫染色属于一种低给液、节能环保型染色新技术。将泡沫染色应用于水刺法非 织造布，这在国内还是首创。本课题的前期研究工作水刺法非织造布材料结构和泡 沫染色的研究已较好地解决了发泡体系的配伍性，找到了泡沫体系的配方，但通过 对多厂家的调研，发现不同原料、不同克重的水刺布泡沫染色在具体工艺上还有一定 的区别，因此本论文分别以纤维素纤维、合成纤维、混纺三大类不同克重水刺非织造 布为原料，围绕影响其染色性能及使用要求的多种因素，进行详细分析研究，探讨最佳 泡沫染色配方、工艺等，以期达到改善非织造布色泽、节约用水、降低成本、减少环境 污染的目的，并为生产提供理论依据。实验表明： 1 薄型纤维素纤维水刺布染色时，可采用单一渗透剂，染色前水刺布含湿率应控 制在8 0 以下，染色后布样的烘燥温度一般控制在1 1 0 - - - 1 2 0 ，烘燥时间约为3 分钟。 其最佳工艺配方及产品性能指标为：发泡剂i ：发泡剂h ：1 7 1 ：1 2 9 ；稳定剂：o 5g l ； 渗透剂：7 4m l l ；增稠剂：7 5g l ；染料：5 0g l ；k s 值：3 9 ：s r ( n ) ：0 0 6 9 ： 断裂强力保持率、断裂伸长率保持率、透气量保持率均在8 5 以上。 2 、中厚型涤纶水刺布泡沫染色时，应采用复合渗透剂，还要加入一定比例的分散 剂。染色前水刺布含湿率应控制在4 0 以下，染色后布样的烘燥温度控制在1 7 0 - - - 1 8 0 ，烘燥时间约为3 分钟。其最佳工艺配方及产品性能指标为：发泡剂i ：发泡剂i i ： 1 7 1 ：1 2 9 ；稳定剂：0 5g l ；复合渗透剂：7 5m l l ；增稠剂：7 5g l ；分散剂： 0 7 5 9 l ：染料：5 0g l ；k s 值：3 7 ；s ，：0 0 5 1 ；断裂强力保持率、断裂伸长率 保持率、透气量保持率均在8 5 以上。 3 、厚型混纺水刺布泡沫染色时，应据原料的配比决定染料的配比，仍采用复合渗 透剂。染色前水刺布含湿率应控制在6 0 以下，染色后布样的烘燥温度一般控制在 1 3 0 - - - 1 6 0 。( 2 。烘燥时间为3 分钟左右。其最佳工艺配方及产品性能指标为：发泡剂i ： 发泡剂i i ：1 7 3 ：1 2 7 ；稳定剂：o 5 5g l ；复合渗透剂：9 0m l l ；增稠剂：9 0g l ； 分散剂：0 7g l ；染料a ：2 6g l ；染料b ：2 9g l ；k s 值：3 7 ；s r ( r ) ：0 0 5 7 ； 断裂强力保持率、断裂伸长率保持率、透气量保持率均在8 5 以上。 关键词：纤维素纤维类合成纤维类混纺类水刺法非织造布泡沫染色发泡 体系工艺配方性能测试 t h e d e v e l o p m e n to ft h es p u n - l a c e dn o n w o v e np r o d u c t s w i t hf o a m d y e i n g a b s t r a c t f o a md y e i n gb e l o n g st oan e wk i n do fd y e i n gt e c h n o l o g yw h i c hi sl o ww e tp i c ku p ， e n e r g ys a v i n ga n de n v i r o n m e n t a lc o n s e r v a t i o n i t sp i o n e e ri nc h i n at h a tf o a md y e i n gc o m e s i n t ou s ei ns p u n l a c e dn o n w o w e nf a b r i c t h ee a r l i e rs t a g e ss t u d yo f “t h es t r u c t u r eo f s p u n l a c e dn o n w o v e n sm a t e r i a la n dt h es t u d yo ff o a md y e i n g ”h a sb e t t e rr e s o l v e dt h e c o m p a t i b i l i t yo ff o a m i n gs y s t e m ，a n dh a sf o u n dt h ef o r m u l ao ff o a ms y s t e m h o w e v e r , f r o m t h es u r v e yo fs o m em a n u f a c t u r e r , i t sf o u n dt h a tt h e r ei ss o m ed i s t i n g u i s hi ns p e c i f i cp r o c e s s i nf o a md y e i n go fs p u n - l a c e dn o n w o v e nw h i c hh a v ed i f i e r e n tr a wm a t e r i a la n dg r a mw e i g h t t h et h e s i sw i l ld i s c u s st h eu s a g ec o n d i t i o n so ft h et h r e ek i n d so fs p u n 1 a c e dn o n w o v e n d i f f e r i n gi ng r a mw e i g h t ，w h i c hc o n t a i n sp u r ec e l l u l o s ef a b r i c ，s t r a i g h ts y s t h e t i cf i b e rf a b r i c a n db l e n d e df a b r i c t om a k ead y e i n gf o r m u l a p r o c e s sa n ds oo n s oa st oi m p r o v et h e l u s t e ro ft h en o n w o v e n ，s a v ew a t e r , d e p r e s st h ec o s t ，r e d u c et h ep o l l u t i o n ，a n do f f e rt h e o r y b a s i sf o rp r o d u c i n ga sw e l l t h et e x ts h o w s ： 1 m o n o p e n e t r a n tc a l lb ea d o p t e dw h e nt h el i g h t w e i g h tp u r ec e l l u l o s es p u n 1 a c e d n o n w o v e nd y e s t h ew e tc o n t e n to ft h ef a b r i cs h o u l db ec o n t r o l l e du n d e r8 0 b e f o r e d y e i n g ，a f t e rd y e i n gt h ed r y i n gt e m p e r a t u r eo ft h ec l o t hs p e c i m e ns h o u l db ec o n t r o l l e da t 11 0 1 2 0 t h ed r y i n gt i m ei sa b o u t3m i n u t e s t h eb e s tp r o c e s s i n gf o r m u l aa n d p e r f o r m a n c ei n d e xo ft h ep r o d u c t ：f o a ma g e n tl ：f o a ma g e n ti i ：1 7 1 ：1 2 9 ；s t a b i l i z e r ：0 5 5 g l ；p e n t e t r a n t ：7 4 m 地t h i c k e n e r ：7 5g l ；d y e s ：5 9 l ；k s ：3 9 ；s r ( n ) ：0 0 6 9 ；t h et e n s i l e s t r e n g t hr e t e n t i o n ，b r e a k i n ge l o n g a t i o nr e t e n t i o na n dt h ep e r m e a t i n gq u a n t i t yr e t e n t i o n s h o u l db ea l la b o v e8 5 2 w h e nt h em e d i u mw e i g h tp u r ep o l y e s t e rs p u n 1 a c e dn o n w o v e nd y e s i ts h o u l da d o p t t h ec o m p o u n dp e n e t r a n ta d d i n gc e r t a i np r o p o r t i o no fd i s p e r s a n t b e f o r ed y e i n gt h ew e t c o n t e n to ft h ef a b r i cs h o u l db ec o n t r o l l e du n d e r4 0 a f t e rd y e i n gt h ed r y i n gt e m p e r a t u r eo f t h ec l o t hs p e c i m e ns h o u l db ec o n t r o l l e da t1 7 0 1 8 0 n ed r y i n gt i m ei sa b o u t3m i n u t e s t h eb e s tp r o c e s s i n gf o r m u l aa n dp e r f o r m a n c ei n d e xo ft h ep r o d u c t ：f o a ma g e n tl ：f o a r n a g e n ti i ：1 7 1 ：1 2 9 ；s t a b i l i z e r ：0 5g l ；c o m p o u n dp e n t e t r a n t ：7 5m u r l ：t h i c k e n e r ：7 5g l ； d i s p e r s a n t ：0 7 5 9 l ；d y e s ：5 9 l ；k s ：3 7 ；s r ( n ：0 0 5 l ；t h et e n s i l es t r e n g t hr e t e n t i o n ，b r e a k i n g e l o n g a t i o nr e t e n t i o na n dt h ep e r m e a t i n gq u a n t i t yr e t e n t i o ns h o u l db ea l la b o v e8 5 3 w h e nt h eh e a v yw e i g h tb l e n d e ds p u n 1 a c e dn o n w o v e nd y e s a d o p t st h ec o m p o u n d p e n e t r a n ta sw e l l t h em a t eo fd y e si sb a s e do nt h em a t e r i a l sm a t e b e f o r ed y e i n gt h ew e t c o n t e n to ft h ef a b r i cs h o u l db ec o n t r o l l e du n d e r6 0 a f t e rd y e i n gt h ed r y i n gt e m p e r a t u r eo f t h ec l o t hs p e c i m e ns h o u l db ec o n t r o l l e da t1 3 0 1 6 0 t h ed r y i n gt i m ei sa b o u t3m i n u t e s t h eb e s tp r o c e s s i n gf o r m u l aa n dp e r f o r m a n c ei n d e xo ft h ep r o d u c t ：f o a ma g e n ti ：f o a m a g e n ti i ：1 7 3 ：1 2 7 ；s t a b i l i z e r ：0 5 5g l ；c o m p o u n dp e n t e t r a n t ：9 0m u ，l ：1 n h i c k e n e r ：9 0g l ： d i s p e r s a n t ：0 7 9 l ；d y e a ：2 6 9 l ；d y e b ：2 9 9 l ；k s ：3 7 ；s r ( n ) ：0 0 5 7 ；t h et e n s i l es t r e n g t h r e t e n t i o n ，b r e a k i n ge l o n g a t i o nr e t e n t i o na n dt h ep e r m e a t i n gq u a n t i t yr e t e n t i o ns h o u l db ea l l a b o v e8 5 k e y w o r d s ：p u r ec e l l u l o s ef a b r i c ，s t r a i g h ts y n t h e t i cf i b e rf a b r i c , b l e n d e df a b r i c , s p u n l a c e d n o n w o v e n s ，f o a md y e i n g ，f o a m i n gs y s t e m ，p r o c e s s i n gf o r m u l a ，p e r f o r m a n c e t e s t 目录 第一章前言1 1 1 研究背景。1 1 2 研究内容方法 第二章泡沫染色机理 2 1 泡沫的形成机理及特征。 3 ： 2 1 1 泡和泡沫 2 1 2 泡沫的破裂与稳定性一4 2 1 3 泡沫的特性标准。5 2 2 染色机理及染料性能 2 2 1 合成纤维类水刺非织造布6 2 2 2 混纺类水刺非织造布 2 3 染色用泡沫体系6 2 3 1 复合发泡剂7 2 3 2 增稠剂 2 3 3 稳定剂7 2 3 4 渗透剂一8 2 3 5 分散剂 2 3 6 染料8 第三章实验部分 3 1 实验仪器及药品9 3 1 1 实验仪器及用具9 3 1 2 实验所需药品。 3 1 3 泡沫染整装置9 3 2 实验过程1 0 3 2 1 实验前的准备1 0 3 2 2 实验1 2 3 2 3 测试1 2 第四章纤维素纤维类水刺法非织造布泡沫染色生产工艺研究1 5 4 1 发泡体系的研究。 4 1 1 复合发泡剂配比1 5 4 1 2 增稠剂一1 6 4 1 3 稳定剂1 6 4 1 4 渗j 透齐u 1 7 4 2 纤维素纤维类水刺法非织造布泡沫染色的产品k s 值的确定1 8 4 3 薄犁纤维素纤维水刺法非织造布泡沫染色工艺优化。1 9 4 3 1 工艺优化 4 3 2 产品性能指标。 4 4 厚型纤维素纤维类水刺法非织造布泡沫染色工艺优化 4 4 1 工艺优化 1 9 2 0 ：1 1 4 4 2 产品性能指标 2 2 4 5 中厚型纤维素纤维类水刺法非织造布泡沫染色工艺优化2 2 4 5 1 工艺优化 4 5 2 产品性能指标2 3 第五章合成纤维类水刺法非织造布泡沫染色生产工艺研究2 4 5 1 发泡体系的研究2 4 5 1 1 增稠荆：m 5 1 2 复合发泡剂配比2 5 5 1 3 稳定剂。2 5 5 1 4 复合渗透剂。2 6 5 1 5 分散剂2 6 5 2 合成纤维类水刺法非织造布泡沫染色产品k s 值的确定2 7 5 3 薄趔合成纤维类水刺法非织造布泡沫染色工艺优化2 8 5 3 1 工艺优化2 8 5 3 2 产品性能指标2 9 5 4 厚型合成纤维类水刺法非织造布泡沫染色工艺优化3 0 5 4 1 工艺优化3 0 5 4 2 产品性能指标3 1 第六章混纺类水刺法非织造布泡沫染色生产工艺研究3 3 6 1 发泡体系的研究。3 3 6 1 1 增稠荆3 3 6 1 2 复合发泡剂配比。3 4 6 1 3 稳定剂3 4 6 1 4 复合渗透剂。3 5 6 1 5 分散剂3 5 6 2 混纺类水刺法非织造布泡沫染色产品l ( s 值的确定3 6 6 3 薄馊混纺类水刺法非织造布泡沫染色工艺优化3 7 6 3 1 - 1 2 艺优化3 7 6 3 2 产品性能指标3 8 6 4 厚型混纺类水刺法非织造布泡沫染色工艺优化3 8 6 4 1 工艺优化。3 9 6 4 2 产品性能指标 第七章其它生产工艺研究 7 1 梳理、成网机参数。 7 2 水刺、烘燥设备参数 7 2 7 2 1 水刺压力 2 非织造布含湿量及烘燥温度对染色均匀性的影响 7 3 环保问题 第八章结论 4 2 4 2 4 5 4 6 水刺法非织造布泡沫染色技术标准 参：考文献 在读期间发表文章 j l 墨：憾一 4 7 4 9 5 1 5 3 第一章前言 1 1 研究背景 第一章前言 非织造布是用定向的或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合的方法或者通过这 些方法的组合的方式制成的片状物、纤网或絮垫，又称非织布、无纺布、不织布、无 纺织物，英文名称为“n o n w o v e n ( s ) ，其综合了纺织、化工、造纸、化纤、塑料、染 整、复合加工等工业技术，充分利用现代科学技术。非织造布生产技术具有工艺流程短、 原料来源广泛、成本低、产量高、产品多变、应用范围广等优点，所以在国内外受到 普遍重视，得到了长足的发展。 水刺法非织造布是非织造布中技术含量较高、产品风格较好，倍受消费者好评的 产品之一，在我国已取得十余年的发展。水刺法非织造布生产技术是非织造布固结工 艺中较新型的生产方法。上个世纪6 0 年代末由d u p o n t 公司首先开发成功此项技术，8 0 年代以后，随着水刺法技术的不断改进和完善，水刺法非织造布得到了长足的发展， 近年来增长速度超过了其它非织造布的生产工艺。截止2 0 0 6 年底，我国有水刺生产线 近百家，产量约1 5 万吨，占非织造布总量的1 5 左右嘲，因此水束i j 法非织造布将成为我 国非织造布行业技术创新发展的重点项目。 目前，水刺法非织造布加固技术在我国已是一种极具发展潜力的非织造布生产技 术，其产业化步伐很快，无论是在工艺、设备、技术上，还是经济效益上，都有高度 的可行性。由于它能够带来原料、技术、产品、产业结构的变化，产品具有相当的市 场，究其迅速发展的原因，是因为它突破了非织造布传统的工艺，生产出的产品具有其 它种类的非织造布产品所不具有的优越性，尤其是较薄型产品的强度比同等规格的针 刺产品高出数倍，伸长较小，不掉毛，布面外观优于任何一种非织造布，布质接近于传 统纺织品，而且具有优良的悬垂性和极柔软的手感，蓬松透气性好，强力高，吸湿性好， 不易起毛，不含化学粘合剂( 除特殊用途外) ，卫生性能好，用途十分广泛等特点，所以， 水刺法非织造布更适合加工生产诸如手术衣帽、手术巾、外科手术帷帘、纱布、口罩、 医用床单、绷带、湿巾等医疗卫生用品以及擦布、抛光布、粘合衬基布、合成革基布 和过滤材料等家用和产业用途的产品。 与一般无色水刺法非织造布相比，有色水刺法非织造布则赋予产品丰富的色彩( 甚 至图案) ，更多地考虑消费者的使用要求，它将在家用和揩擦用布( 如洗碗布、餐巾、 台布、遮阳窗帘、印花窗帘及席梦思床垫的包布等) 、医用卫生用( 如门诊检查用床单、 枕巾、手术衣、外科手术包等、) 等领域有着广阔的应用前景，产品也更具有市场竞争 力 引。 第一章前言 纺织品的泡沫染整加工是国际上二十世纪七十年代末八十年代初兴起的新技术。 由于织物的湿加工过程中需要加热和蒸发大量的水，因此在加工过程中降低织物的带 液量是染整工业中一项有效的节能措施，同时也是减小环境污染的好的举措。而在低 给液工艺中以泡沫法最具潜力。在泡沫加工过程中，用以配制染料、化学药品和助剂 溶液的部分水被空气所替代，水的被替代程度越高，水的消耗越少，则越节能和环保。 此外，泡沫染色还有其他一些优点，如提高生产效率，可进行湿加工，减少废水，降 低染料和化学药品的泳移，这些优点可使织物湿加工总成本大大降低。这些技术在国 内外均处于领先地位睁1 。 1 2 研究内容方法 水刺法非织造布的强力比机织物低，且布料易变形、不耐张力和摩擦力的作用，当 采用机织物的连续染色法时，往往造成非织造布严重变形，克重变小，门幅变窄，难以达 到客户要求：若用间歇式的松式染色法，又会由于它不耐摩擦，一般的水流冲击也使它 难以保持原有品质。而水刺非织造布生产线上的泡沫装置，对于开发非织造布的染色产 品却具有重要意义。 将泡沫染色应用于水刺法非织造布，这在国内还是首创，在国际上也属于领先技 术。，本课题前期的研究水刺法非织造布材料结构和泡沫染色的研究n 2 1 已较好地解 决了发泡体系的配伍性，找到了泡沫体系的配方，但通过对多厂家的调研，发现不同 原料、不同克重的水刺非织造布泡沫染色在具体工艺上还有一定的区别，因此本论文 分别以纯纤维素、纯合成纤维、混纺三大类不同克重水刺非织造布为原料，围绕影响 其染色性能及使用要求的多种因素，进行详细分析研究，探讨最佳泡沫染色配方、工艺 等，以期达到改善织物色泽、节约用水，降低成本，减少环境污染的目的，并为生产提 供理论依据。 第二章泡沫染色机理 第二章泡沫染色机理 2 1 泡沫的形成机理及特征 2 1 1 泡和泡沫 气体分散在液体中的状态称为气泡，许多气泡相互集合在一起，彼此之间以很薄 的液膜隔开，这种状态称为泡沫。泡沫是一种微小、多相、胶状而不稳定的体系口3 】。 染整工程上应用的泡沫是以空气为分散相，水溶液为连续相的气液分散体系，它有一 定的几何形状，大多为变形多面体( 气体含量高于体积的7 4 ) 。在泡沫中的气泡有 一部分为十二、十三或十四边的多面体，而其余大部分都是五边形的多面体。 能形成稳定气泡的液体，至少有两个组分以上，本论文利用表面活性剂水溶液作为 发泡体系的主要组分。当液体中存在表面活性剂时，由于气泡表面能吸附表面活性剂 分子，当这些定向排列于气泡表面的分子达到一定浓度时，气泡壁就形成一定牢度的 薄膜。表面活性剂分子吸附在气一液界面形成薄膜，使表面能下降，从而增n t 气液接 触面，这样，气泡不易合并。空气泡的比重比水小得多，故能浮到液体表面上来。当上 升的气泡冲破表面活性剂溶液液面一空气界面时，第二层表面活性剂包围着第一层表面 活性剂膜，形成了一层含有中间液层的泡沫薄层，在这种泡沫薄层中含有染整用的化 学药品液体。当各个气泡相邻地聚集在一起时，就形成实验用的泡沫( 亚稳态泡沫) 如图2 1 和2 2 u 盯。 1 空气层2 表面活性剂分子3 液体层4 夹层液体 图2 - 1 泡沫形成机理图 图2 - 2 多面体泡沫 3 第二章泡沫染色机理 2 1 2 泡沫的破裂与稳定性【侮1 7 1 通常泡沫的气一液界面非常大，易破坏后形成液滴，使表面积和表面能减小，所以 泡沫倾向于破裂。泡沫的稳定状态是指泡沫保持其所含液体及维持自身存在的能力， 即泡沫“寿命 ，它与以下几个因素有关。 2 1 2 1 排液 泡沫中各个气泡相交处( 一般是三个气泡相交) 形 成所谓的p l e a t e a n 交界( 如图2 3 ) 。由于液体的表面 张力引起的曲面两边的压力差，液体会自动的从a 流向 p ，称为液膜的排水。这一行为使液膜逐渐变薄，当变 薄到临界厚度5 - 1 0 n m 时气泡破裂。 1 1 2 2 气泡合并 图2 3p l a t e a u 交界 通常泡沫中的气泡并非均匀一致，大气泡和小气泡压强也不一样。小气泡内的压 强大于大气泡内的压强，因而小气泡能透过液膜面进入大气泡，发生气泡个数减少， 尺寸变的越来越大的现象，最后泡沫破裂。 2 1 2 3 破裂 泡沫的破坏主要是隔开的液膜由厚变薄，甚至破裂的过程。本论文使用的泡沫是 哑稳态泡沫。所谓亚稳态泡沫就是其稳定程度介于稳定的泡沫和不稳定的泡沫之间， 它存旌加到织物上以前稳定，而在施加到织物上后易于破坏。亚稳态泡沫的特点是： 在泡沫层问流体的流出不是连续进行到泡沫破裂，而是间断的进行，因而泡沫寿命较 长。其稳定性取决于排液的快慢和液膜的强度。影响液膜保持厚度和表面强度的因素 可以从以下几个方面分析 ，。 表面张力 泡沫生成时，伴随着液体表面积的增大，体系能量也相应增加。泡沫破坏时能量 减小，体系趋于稳定。由能量观点考虑，低表面能对泡沫的形成比较有利( 即生成相 同总表面积的泡沫，可以少做功) ，但不能保证泡沫有较好的稳定性。只有当表面膜有 一定的强度，能形成多面体的泡沫，低表面张力才有利于泡沫的稳定。低表面张力能 降低排液速度，有利于泡沫稳定，而且降低表面张力，有利于液膜弹性提高。降低表 面张力，本实验采取的方法是加入表面活性剂。 表面粘度 液膜的强度将是决定泡沫稳定性的关键性因素。而液膜的强度主要取决于表面吸 附膜的坚固性，此坚固性以表面粘度作为量度。表面膜的强度与表面吸附分子的相互作 用有关，相互作用大的，则吸附强度大，稳定剂的加入增加了吸附膜中分子间的相互作 用，表面粘度也相应增大，从而提高了膜的强度，泡沫寿命也相应提高。 马朗哥尼效应 第二章泡沫染色机理 所谓马朗哥尼效应，就是界面张力梯度引起的液体流动。它有一种自身复原效应， 即当液面的一个部位受到冲击( 或变薄) 时，在这个部位就形成一种由较少表面活性 剂分子覆盖的新表面。这时，附近的表面活性剂向这一区域位移，弥补变薄了的部位， 此效应即泡沫表面张力的修复作用。 气体通过液膜时还受到气体透过性和表面电荷及温度等因素的影响，但最主要的 是表面液膜的强度，因此要提高泡沫稳定性首先要考虑组成液膜的表面活性剂的分子 结构与性质。 2 1 3 泡沫的特性标准【僖删 2 1 3 1 泡沫破裂半衰期 泡沫破灭半衰期是泡沫稳定性的重要量度，它是指泡沫中液体流失时，流出的液 体达到其所含液体的一半时所需的时间。泡沫排液越快，则其半衰期就越短。半衰期 的长短直接影响水刺布染色工艺与质量，过长则泡沫在水刺布上不能及时排液，不利 于上染；过短则不利于泡沫的输送。控制半衰期能得到适合织物泡沫加工所需要的泡 沫，使泡沫在施加到织物上以前很少或不产生排液，而一旦施加到织物上就迅速破裂， 为织物所吸收。因此，对泡沫半衰期的要求应根据加工的要求、方法而变化。 2 1 3 2 初见液( 排液) 时间 泡沫中出现第一滴可觉察到的液体所需的时间称为初排液时间。初排液时间短， 泡沫寿命短，稳定性差：初排液时间过长，泡沫施加到水刺布上时不易破裂，造成渗 透性差，影响染色均匀性。 2 1 3 3 泡沫尺寸及分布 泡沫中气泡的平均尺寸及其分布状况，是将一滴泡沫涂在载玻片上，在装有标尺 显微镜下观察测定气泡大小及分布。亚稳态气泡的大小要尽可能均匀，以利于泡沫在 水刺布上均匀地分布。气泡越小泡沫越稳定。染整加工用的气泡，其大小是以保证泡 沫为亚稳态作为前提的，平均大小宜为1 0 到l o o pm 。 2 1 3 4 发泡倍率 发泡倍率又称发泡比、吹泡率、充气率。它是最重要的衡量泡沫质量的标准之一， 直接影响泡沫破灭半衰期、润湿性等。其定义为：一定体积的液体质量与该液体同体 积的泡沫质量之比。由于空气质量可以忽略，单位质量的液体所得到的泡沫，质量认 为不变，因此发泡率也可以说是原液体积与发泡体积之比。 2 1 3 5 润湿性 泡沫在施加到织物上前必须处于稳定状态，但是泡沫在施加到织物上以后，要迅 速破裂，而且需要润湿快，渗透快，泡沫中所含的染整用剂必须马上释放出来，转移 到纤维上被吸收。评价泡沫的这种特性叫润湿性。 5 第二章泡沫染色机理 2 1 3 6 粘度 亚稳态泡沫具有一种假可塑的流动特性，与非牛顿流体相似，就是说，剪切应力 愈大，它的粘性就愈小。发泡比和原液粘度都对亚稳态泡沫的粘度有影响。流变性对 泡沫施加均匀性起着重要的作用，其可用旋转粘度计来测定。 2 2 染色机理及染料性能【2 1 l 本实验采用的布样是纤维素纤维类水刺法非织造布、合成纤维类水刺法非织造布 及混纺类水刺法非织造布。根据不同的原料，本论文采取相应的染料。 2 2 1 纤维素纤维类水刺非织造布 所用染色的染料是直接染料或活性染料等。 直接染料的分子量大，分子结构呈线形，对称性较好，共轭系统较长，具有平面 性。染料与分子间的范德华力较大，具有氨基、羟基、偶氮基、酰胺基，可与纤维素 上的羟基形成氢键。这些直接染料的直接性较高，能溶于水，溶解度随着温度的升高 而增大，实验中先把水加热以便更好的溶解染料；直接染料不耐硬水，因此须用软水 溶解染料。 活性染料分子中含有一个或一个以上的反应性基团( 又称活性基团) 。在适当条件 下，能和纤维素纤维上的羟基，蛋白质纤维及聚酰胺纤维上的氨基等发生键合反应， 在染料和纤维之间生成共价键结合。 2 2 2 合成纤维类水刺非织造布 这类非织造布所用染色的染料是分散染料或不溶性偶氮染料或阳离子染料。 分散染料是一类分子较小、结构上不带水溶性基团的非离子型染料。这类染料难 溶于水，染色时借助分散剂，染料以极细的颗粒状态分散悬浮在水中制成染液。这类 染料是唯一能用于未改性涤纶的染料。本实验根据实际生产条件，染色时间短，温度 不可能太高，采用中低温型分散染料。 2 2 3 混纺类水刺非织造布 根据原料的混料比例，相应加入不同配比的活性染料和分散染料或还原染料等。 另外，根据所用染料的性质特点选择相互不反应，不发生电效应的染色助剂帮助活性 染料和分散染料上染。 2 3 染色用泡沫体系 经反复实验论证，本论文选用复合发泡剂、增稠剂、稳定剂、渗透剂、分散剂、 第二章泡沫染色机理 染料等组成发泡体系。 2 3 1 复合发泡剂陋2 4 】 发泡剂：是一种表面活性剂，其分子一般由两部分组成，一端是憎水基，一端是 亲水基。发泡剂具有表面活性，可降低水的表面力，能使成液后的液膜有一定的稳定 性。 发泡剂的理想特征如下： a 对p h 值不敏感。 b 与浴液中其它组分必须相容。 c 易于渗入织物，促进泡沫的破裂，有较高的润湿作用。 d 残留在织物上的发泡剂，不影响加工织物的性能。 e 对染色牢度的影响小。 f 有助于提高加工织物的整理质量。 为了避免发泡剂对非织造布的手感产生不良的影响和达到良好的发泡比，本论文 选用了两种发泡剂按一定比例配成复合发泡剂。单用发泡剂i 所发的泡沫，细腻、均匀， 有利于泡沫染色的均匀，但因发泡比较小，对非织造布的给液量大，对水刺非织造布的 在线染色不利：而发泡剂i i 虽然发泡能力强，发泡较大，但当用量大时，会使发泡体系粘 度大，流动性差，半衰期长。将这两种发泡剂以合适的比例配合使用，可得到较好的泡沫 体系。 2 3 2 增稠剂降2 q 增稠剂：可以提高泡沫原液体的粘度，并能形成弹性薄膜，因此可以明显延长泡 沫的半衰期。常用增稠剂有海藻酸钠、p v a 、聚丙烯酸、聚乙烯醇、琼脂等，其中海藻 酸钠成糊率高，增稠效果最明显，加入后原液粘度显著提高。 2 3 3 稳定剂 稳泡剂：也叫稳定剂，它的加入可以增强分子间的作用，提高膜的强度，泡沫寿 命相应增加，延长了泡沫破灭半衰期，使泡沫排液减慢、液膜具有合适的流变特性。 泡沫稳定剂必须具备下列条件： a 加强泡沫壁强度，增加泡沫的稳定性。 b 控制气泡的破裂，使其在织物中均匀渗透。 c 与染整用剂和发泡剂有良好的相容性。 d 在所使用的各种用剂浓度范围内有效。 e 使组成溶液具有假塑性，粘度良好。 f 不影响加工成品的手感。 第二章泡沫染色机理 常用的稳定剂有十二烷基醇和低级脂肪酸等。十二醇对提高泡沫稳定性有显著效 果，它主要是通过增加气泡中气泡壁的粘度而提高泡沫的稳定性。发泡液中加入十二 醇作为泡沫稳定剂，发泡后泡沫半衰期显著增加。 2 3 4 渗透剂 渗透剂：其作用为增加泡沫排液后的液体渗透性。实验表明，加入渗透剂，可在 一定程度上提高泡沫对织物的润湿性。 常用的渗透剂有磺化琥珀酸二辛酯钠盐( 渗透剂t ) 和基酚聚乙烯醚( 渗透剂j f c ) 等。其中渗透剂j f c 效果较明显。另外，针对不同原料可选择单一或复合渗透剂。 2 3 5 分散剂 分散剂：促进分散染料均匀稳定地分散于溶液中。常用的分散剂为阴离子表面活 性剂。如分散剂n n o 等。 2 3 6 染料留2 9 4 染料：本论文采用直接染料、活性染料和中低温分散染料。直接染料用于纤维素 纤维类水刺法非织造布产品的染色；合成纤维类非织造布产品则采用中低温分散染料， 主要是因为此类染料分子量小，扩散性和移染性较好，这符合合成纤维类水刺法非织 造御泡沫染色快速低湿的特点。虽然升华牢度低，但能满足水刺布产品质量的要求。 对于混纺类水刺法非织造布产品则采用活性染料与分散染料按一定配比混合后染色。 第三章实验部分 3 1 实验仪器及药品 第三章实验部分 3 1 1 实验仪器及用具 轧车、电子天平、j b 9 0 - d 型强力搅拌器( 调速范围5 0 转分一1 4 0 0 转分) 、螺 旋搅拌棒、z h g _ 4 5 型烘箱( 温控范围5 0 。g 一2 0 0 。c ) 、a 型电炉( 功率8 0 0 w ) 、偏光显 微镜、标尺、载玻片、盖玻片、锥形量筒、 称量瓶、胶头滴管、药匙、尺子、玻璃棒、 秒表、移液管( 不同型号若干) 、温度计、 大小烧杯和量筒若干。h d 0 2 6 n 型电子织物 强力仪、y g 4 6 1 型织物中压式透气仪、y 5 7 1 b 型耐摩擦色牢度仪、评定沾色用灰色样卡、 m s c l 多光源分光光度计。 3 1 2 实验所需药品 发泡剂：十二烷基硫酸钠( 工业级，淄博乾胜化工有限公司) 、十二烷基磺酸钠( 工 业级，济南鸿鑫化工有限责任公司) ；增稠剂：海藻酸钠( 工业级，青岛明月海藻集团) ； 稳定剂：十二醇( 工业级) ；渗透剂：j f c ( 工业级) 、复合渗透剂；分散剂：n n o ( 工 业级) 均由郑州豫星印染有限公司提供。 直接染料( 主要用于纤维素纤维类水刺非织造布染色) ；中低温型分散染料( 主要 用于合成纤维类水刺非织造布染色) ；活性染料和分散染料( 主要用于混纺类水刺非织 造布染色) ，均由郑州豫星印染有限公司提供。 各类洗涤剂( 工业级) 、蒸馏水或软水( 三级水) 。 3 1 3 泡沫染整装置m 3 1 l 泡沫染整加工所用设备形式很多，但主要构成部分有以下几方面： 3 1 3 1 泡沫发生系统 在工作液内通入空气，加以机械搅拌，使生成泡沫。该系统一般包括以下几个部 分： ( 1 ) 空气供给装置：又包括气压调节器、空气过滤器、空气流量控制阀( 多转针 形阀) 、压力指示仪表和空气流量表。在发泡器进口处还有一只止逆阀。 ( 2 ) 液体供给装置：包括配液槽、不锈钢泵( 泵使液体在一定的压力下进入发泡 器) 、液体流量计及定时泵速自控器。 ( 3 ) 发泡器( 即混合装置) ：将送入的空气和液体充分混合，并加以较高的剪切 应力，生成泡沫。一般由一组固定齿轮和一组相配合的运动齿轮所组成，齿轮可按经 9 第三章实验部分 向早放射状安装，或按轴向安装。 3 1 3 2 泡沫输出系统 传输管线。管壁应光滑，并具有一定直径和长度，使发泡器内的压力，输送到施 加装置时，做到逐步降压。一般以用半刚性聚氯乙烯做管材。 3 1 3 3 施加装置 泡沫染色施加装置的