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1、泡沫染整加工技术泡沫染整加工技术heaven威亚创意-收集 整理一一.前言前言 在纺织品的染整加工中，需要使用大量的水作为化学品的加工介质，而实际需要的量远远小于施加的量，其中绝大部分的水通过烘干而蒸发，这不仅消耗大量的能源，也导致了水的浪费，有时甚至还要影响染整加工中的化学反应(如染色过程中活性染料的水解)，产生大量危害环境的废水，而如果使用空气代替部分的水作为稀释剂，把染整工作液从液体形态转变为泡沫形态，再使用泡沫工艺将化学品施加到织物上去，可使织物的带液率从常规浸轧的 6070降低到20，30，大大减少干燥过程中所需的热能，而且还能节约用水，提高车速减少化学品在织物上的泳移，提高染整NT

2、的质量。用泡沫处理织物的设想，最早可追溯到1931年。此后不断有人进行探索。1971年，瑞士Sandoz公司研制成Sancoward工艺，但未受到应有的重视。1973年后，席卷世界的能源危机导致能源价格大幅上涨，能耗费用由原来占产品成本的10上升到15，20，甚至更高，在这一形势下促使国内外众多专家学者对泡沫染整这项新的节能加工技术进行了大力的研究和开发，我国在上世纪八十年代曾对泡沫染 整技术进行了大力的开发和推广应用，但在九十年代期间，泡沫染整的研究开发和推广应用逐渐趋于缓慢，这样一个节能型项目并未在国内持续推广应用。究其原因主要有以下两个方面：一是由于当时技术水平限制；二是当时人们的“环保

3、”意识相当淡漠，各生产企业并没有采取强有力的环保措施。进入21世纪以来，人们的观念己发生了巨大的变化，“绿色环保”已成工业生产的主题，国家加强了对环境保护的重视，大力贯彻节能、降耗、减排的环保方针和政策。在此大好形势下，可以确信，泡沫染整作为一种低给液、高节能加工技术必将成为21世纪最受欢迎的染整加工方法之一。二二 泡沫染整介绍泡沫染整介绍 1.泡沫染整概念 泡沫染整是利用其有惰性的空气来代替染整工作液中大部分水分。将染料，药剂和助剂用专用设备制成符合染整要求的比较稳定的泡沫工作液，在一定的工艺条件下，利用专用设备对织物进行染色、印花和整理加工。 2. 泡沫的类型及其形成 21泡沫的形成 “泡

4、”是由液膜包围着气体所形成，泡沫是由大量气体分散在少量液体之中形成微泡聚集体，并以液体薄膜相互隔离，且具有一定的集合形状。是一种微小多相、黏状且不稳定的体系。绝对的液体不会产生泡沫，在绝对纯的液体的液面以下形成的气泡，当它们相互接触或从液体中逸出时，就会立即破裂。能形成稳定泡沫的液体，至少必须含有两个的组分。在纺织工业中使用的是水中冲入空气的含水泡沫。 如图1可见，首先，一个气泡在含有表面活性剂的水溶液中，被一层表面活性剂的单分子膜包围，当该气泡冲破了表面活性溶液面空气的界面时，第二层表面活性剂包围着第一层表面活性剂膜而形成一种含有中间液层的泡沫薄膜层，在这种泡沫薄膜层中含有纺织整理中必须的化

5、学品液体，当各个相邻的气泡聚集在一起时，就成为泡沫，泡沫形状主要有球形和多面体两大类。球形泡沫是气泡在水中一个接一个地分布，是液体分散剂内成堆的独立气泡：当气泡超过最致密的球形分布(气体的体积分数高于74)时，就变成多面体泡沫。因此，多面体泡沫是气体聚集群体。 22泡沫的类型 泡沫大致分为3大类：稳定性泡沫、半稳定性泡沫、不稳定性泡沫。 221稳定性泡沫 稳定性泡沫即使在烘干后也不会破裂而且能保持其结构。它们通常能稳定保持在纺织品底层的表面上，因为其渗透力很弱，而且手感光滑柔软。由于这层泡沫结构，织物透气性好，同时防水性也好。稳定泡沫涂层厚度为0.31.0mm，并且在烘干后必须压碎。在许多场合

6、下，还另外需要使用轧光机。高压压碎、普通压碎和使用轧光机压碎的区别仅仅是压力程度的不同。压碎后，一层聚合物就附着在纺织品底层上。纺织品就具有了耐牢性。稳定性泡沫应用于各种类型窗帘的涂层整理。以及多孔渗 水、可透气舶户外服装的整理。通过泡沫整理，纺织品膜具有很强的水蒸气渗透性及防水性，且经过高达50次的水洗后这层整理剂膜仍不会出现分层现象。 222半稳定性泡沫 半稳定性泡沫施加在纺织品上后也会破裂，但在烘干后，仍能看出织物上的泡沫整理液，与其说是整理液还不如说是涂层增稠剂。对家用纺织品来说，只需要一步就可以在织物的正面和反面施加两种不同的化学品而获得优良的性能。例如，在织物上面施加阻燃整理剂，同

7、时从下面利用泡沫封闭体系施加柔软剂或碳氟化合物整理剂。这种方式既节省成本又节约能量，相对典型的双面施加，其优点是显而易见的。 223不稳定性泡沫 不稳定性泡沫用于泡沫整理时，当施加于纺织品上后就会立即破裂，也就是说，所用整理剂无论是通过浸轧还是泡沫整理的方式，当施加在纺织品上烘干后，这种整理剂就看不到了不稳定的泡沫整理通常所用的整理剂有柔软剂、碳氟化合物等。不稳定性泡沫能应用于许多封闭体系，通过泡沫搅拌器产生泡沫，然后被传输到给液器上，通过给液器上的裂缝持续、均匀分布在织物上。在开放体系使用泡沫整理时，与上述规则不同，比如给无纺布进行泡整理时，水平轧车将泡沫从两面压在元纺布上，要特别注意不稳定

8、泡沫的稳定性。 2.3 泡沫的性能 泡沫的性能有泡沫密度、泡沫稳定性、泡沫均匀度、泡沫润湿性、泡沫内气泡大小、泡沫流变性等。 2.3.1泡沫密度 是指单位体积的泡沫质量或发泡率。 2.3.2泡沫的稳定性 泡沫是亚稳系统。稳定时间过短，由泡沫发生器形成的泡沫未输送到织物表面就已中途破裂，造成色差：若稳定时间太长，印花到织物上的泡沫又不能很快均匀破裂，也会造成色差。 2.3.3 泡沫均匀度 只有泡沫达到均匀，才能使整理达到均匀。 2.3.4 泡沫的润湿性 由泡沫或者由泡沫破裂以后释放的液体所产生的良好润湿性对于那些尚未经充分前处理的或者是组织很紧密的织物尤为重要。 2.3.5泡沫的大小 泡沫要尽量

9、地小。一般地说。泡沫越小，越接近多面体结构，也就越稳定。泡沫起着载体的作用，泡沫壁的厚度以及泡沫的大小直接影响着泡沫携载染化料的能力，一般要求泡沫的直径在8 um左右。 2.3.6 泡沫流变性 如同泡沫的稳定性一样，它也是重要的参数。但是要确定泡沫的流变性至今仍无适当的办法。 3.泡沫染整设备的介绍 泡沫整理设备由发泡设备和施泡设备两部分组成。 3.1发泡装置 发泡装置主要由三大类组成：填料式静态发泡器，多级网式静态发泡器，动态泡沫发生器。 3.2泡沫施加装置 经过对国内外有关设备的调研，泡沫施加装置大致可以归纳为6种：刮刀式、辊筒式、橡毯真空抽吸式、网带式、圆网式和狭缝式。 4.泡沫加工技术

10、在染整中的应用 4.1泡沫上浆 泡沫上浆是以泡沫为介质对经纱进行上浆的一种新工艺。黏附于经纱的泡沫浆经过压浆辊时，泡沫在轧点处破裂，浆料均匀地分布在经纱上。泡沫上浆与普通上浆的主要区别是：普通浆料上浆时，浆料溶解或分散在水中，以水为介质将浆料传送到纱线上：而泡沫上浆工艺中，泡沫(空气和水)是传送介质。泡沫上浆较普通上浆的优点：a，节水，因纱线上浆后含水量较少：b，节能，因烘燥时所需能源相应减少； c，节约化工浆料，因为泡沫整理工艺能更好地控制浆料中的含固量。并采用较低的加重率；d，易于退浆，由于浆料较地渗透到纱线内部，比较容易去除：e，不需煮浆，不用浆槽，免除了煮浆桶和浆槽的蒸汽消耗：f，降低

11、经纱含液率，有利于提高车速，节约烘燥能量：g，纱线毛羽少，摩浆少，开口清晰，织造率较高。泡沫上浆浆料需具备以下条件：a，浆料在添加少量表面活性剂后，应具备发泡性能；b，高浓度浆液必须能发泡，高浓低黏泡沫应能包覆纱线；c，泡沫在与经纱接触时必须立即破裂或在压浆时破裂，使上浆均匀；d，短暂停车时，泡沫应保持稳定不破裂。 。 4.2 泡沫丝光 泡沫丝光是指使用泡沫的方法对织物进行丝光处理，它比常规丝光具有以下优点：a，减少碱的用量：b，碱液可以更好地渗透到织物内部：c，对部分厚重织物可以进行单面丝光处理，降低碱用量：d，可以更好地控制织物尺寸：e，可以覆盖“死棉”，而达到均匀染色f，对某些印花织物，

12、可以对织物印花的一面进行丝光处理，这样不仅可以保证印花质量。同时碱的用量比常规方法低。泡沫丝光存在的主要问题是耐碱起泡剂和耐碱渗透剂的选择。由于泡沫丝光时织物上的碱量较少，要达到与常规丝光相同的效果，必须加大碱液的浓度，一般大于250 g/L，而在如此高浓度碱中，常规起泡剂和增稠剂大多会沉淀，很难形成泡沫。 43 泡沫印花 泡沫印花是继泡沫整理之后迅速发展起来的印染加工新技术，最早应用在地毯印花中，进而推广到绒类织物印花及一般纺织品的印花。以泡沫涂料印花工艺应用为例，配方：增稠剂(聚丙烯酸类) 5 g，黏合剂(丙烯酸脂一丙烯腈一羟甲基丙烯酰胺共聚物乳) 40 g，海藻酸钠2 g，十二烷基硫酸钠

13、10 g，十二烷醇10 g，氨水5 g，总溶液l kg，按上述配方制成1 kg泡沫溶液以后再与涂料色浆混合，制备好的印花色浆，可用圆网印花机印己织物上，印花织物经烘干后在150热处理3 min。在涂料印花时，因发泡剂会与涂料一起被黏合剂固着，影响印花色泽鲜艳度，目前尚在研究中的易蒸发掉的发泡剂和稳定剂倍受关注。 4.4 泡沫染色 泡沫染色的优点： a，浴比小，大大节约用水量； b，显著降低各种助剂(如盐、碱和染料)的用量； c，缩短加工时间； d，提高织物表面得色量； e，减少染料泳移； f，减少染色废水处理量，降低对环境的污染。 地毯的连续泡沫染色中，每平方米地毯的耗水量低至0.5 kg以下

14、。不需要后洗涤。所有的水分蒸发去除，大大地减少了污水量，降低了用水量也就相应地降低了能量消耗。以锦纶地毯泡沫染色为例，用普通连续染色方法的湿地毯在汽蒸箱中从21加热到100使染料固色的能量为连续泡沫染色法的7.5倍：另一方面由于在地毯上的吸液率只有20至50，因此在汽蒸箱中的固色时间更短。聚酰胺织物的泡沫染色工艺染液配方： 酸性蒽醌染料15gL 发泡剂20gL 羧甲基纤维素5 gL 一乙醇酰胺5g/L 元明粉10g/L 30醋酸23g/L 在固色处理结束前用15 rain加入醋酸，用直接蒸汽固色2025min，染色过程总的时间为54 min。经这样处理后的织物上可获得具有较高的抗物理化学反应的

15、染色牢度和丰满均匀的染色效果，在40下皂洗牢度达4.55级，干湿摩擦牢度达45级。 泡沫染色目前主要存在着匀染性问题。其影响因素为： a，染料本身的特性 染料的直接性越高，匀染性越差，反之越好。 b，泡沫施加的均匀性 有的泡沫施加装置是产生泡沫后直接施加到织物上，然后再通过轧辊，使泡沫破裂。该装置的缺点是会产生由于泡沫不均匀而引起的色差，但是当染液发泡后，泡沫通过窄小的狭缝，让大泡沫在此提前破裂，可以提高泡沫的均匀性。 4.4.1几种织物的泡沫染色介绍 4.4.1.1地毯染色 地毯泡沫染色是迅速得到认同和应用的泡沫染色工艺之一，发展到80年代初期，已有多家公司使用地毯泡沫染色设备进行生产。当时

16、发展的机型主要有单面染色机、双面染色机、多色染色机等，其中双面泡沫染色机，赋予织物两面不同的染色效果。而多色染色(又称无规则染色)是利用泡沫的流变性，使用适当的施加方法来获得常规染色法难以得到的独特的无规则染色效果，而地毯特别适合于染成无规则色泽效果。多色染色设备目前最多只能做四色染色，其基本原理是，四种染料分别经发泡器发泡 后进入泡沫贮槽，然后通入两组由电磁阀进行控制的泡沫喷口，两组喷头可交错排列，泡沫自喷口喷出后淌到主动辊筒的表面，然后经挡板施加到地毯织物上去。地毯泡沫染色，最先采用的是Sandoz公司研制的间歇式染色工艺，称之为“Sancowad工艺。随后开发了连续式染色工艺，并且取得了

17、重大进展。在用泡沫进行连续染色的过程中，由于泡沫是可以按生产线上消耗量相等的速度连续制成，因此泡沫所需要的稳定性很低，但在实际应用过程中，泡沫必须具有适当的稳定性。 4.4.1.2绒类织物的泡沫染色 绒类织物由于纤维的高吸液性，因此在进行染色时就特别困难，在干布上30-40的泡沫吸液率，能最大限度地节能和节水，但这样小的水量，在泡沫破裂时不能把染料均匀地分布到织物结构中被吸收，结果是局部区域的组织由于液量有限而吸收不足，而别的地方则吸收过多。这种现象在单色染色中，常常明显地造成两边、头尾和整个组织结构在色泽深度上的差异。研究者依据绒类织物正面为腈纶绒面，底板为纯棉的特点，在其正面施加阳离子染料

18、，反面施加直接染料，获得了较好的染色效果 。Kusters公司研制的双面泡沫染色机主要用于该类织物的染色。我国上海纺织科学研究院在上世纪八十年代曾试制了一套适用于绒类织物泡沫多色染色工艺的发泡和施加联合装置，可以对绒类织物如薄绒、立绒、灯芯绒及不同绒毛长度的人造毛皮等进行多色染色的加工，经处理所获得的图案具有印花和染色的双重效果。图案中如需要出现规定的花型则可采用网印，既可单色，亦可双色或更多的自然拼色，是目前传统印花工艺所不及的。 4.4.1.3棉织物的泡沫多彩染色 在棉织物上采用的泡沫染色研究得较多的是棉织物的单色染色。前苏联的H，M，O P 31 0 B A研究了棉织物用活性染料采用泡沫

19、染色的可能性；日本的刑部守采用了乙烯砜系、一氯均三嗪系等不同结构形式的活性染料在棉织物进行泡沫染色，试验表面，染料经发泡后上染纤维并不会改变染料的染色特性，染色后的各项染色牢度与常规染色无异，但是单色泡沫染色常常造成染色不匀，这大大制约了其在泡沫染整加工中的应用。因此为了规避单色染色不匀的问题，泡沫多彩染色应用于棉织物上不失为一种新的研究方向。但是在研究泡沫多彩染色的过程中也存在着它本身的一些问题： 如适用于泡沫多彩染色的发泡剂和染料的筛选；发泡染液间的系统相容性；适用于三种或者更多种颜色同时施加的泡沫染色样机在国内还未生产；如何控制染色质量的稳定性等；由于泡沫多彩染色的效果特别，它的应用领域

20、还需进一步开拓。 4.5泡沫整理 泡沫整理技术的应用范围很广。如在纺织品后整理中的拒水、拒油整理，亲水整理，柔软整理，阻燃整理，抗皱整理，防缩整理，抗菌整理，抗紫外线整理。在这些整理中使用泡沫技术可以得到很好的效果，并能减少能耗，同时降低对环境的污染。浸渍轧液法由于受一些客观条件所限，不能完全符合最新发展的需要，采用泡沫整理法则能突破这些限制。它将气体通入含有表面活性剂的加工液中，生成众多微小气泡组成的体积庞大的泡沫，替代染整浴中的水，使织物带液率由传统的60。70下降到1530，节约了烘燥能耗50，减少了大量印染废水的排放，提高了生产车速达30，节省了树脂和助剂用量达1030。 泡沫整理的配

21、方： 阴离子发泡剂10 g 二羟甲基二羟基乙烯脲 150 g 氯化铁 22.5 g 阴离子柔软剂 60g 总溶液 1 kg 发泡比 1：135 半衰期 336 s 润湿性 24.2 cm 用上述工艺整理可节约热能1015。由于车速加快，一年可增产5 000 kw台左右。泡沫整理的最大特点是可以对织物进行单面整理，或进行双面不同的整理，从而达到不同的需求，提高织物的价值。如纺织品一面做防水、防油、防沾污的整理，另一面做亲水整理，用通常的加工方法是很难做到的，而泡沫整理则可以，这是泡沫染色整理最大的亮点。 4.6.Autofoam泡沫染整加工系统 Autofom泡沫染整加工系统基本的加工过程是首先

22、把工作液按选定的发泡比发泡，然后再通过泡沫施加器施加到织物上。这是一种既不同于浸轧法，又不同于涂层法的纺织品染整加工方法。 Autofoam泡沫染整加工系统主要包括三个部分：控制器、发泡机、泡沫施加器。 控制器是Autofoam泡沫染整加工系统的“大脑”，可以准确控制生产中的各种重要参数。其中包括：l 按照工艺要求。准确控制发泡比。2 控制出泡速度。并且可以按照车速的变化，调整出泡速度。3 控制泡沫堆积高度。因为泡沫堆积高度的变化直接影响泡沫施加的均匀性，所以必须准确控制。Autofoam泡沫系统是采用激光测距原理，准确控制泡沫高度的。4 某些情况下，控制器还可以通过对发泡比的调整，来保证织物带渣率符合事先设定的要求。 发泡机是Autofoam系统的“心脏“。泡沫质量的好坏，直接关系到旆加的均匀性。泡沫的质量，除了与起泡剂有关外，发泡机的效率，也是执定因素之一。没有好发泡机，泡沫加工将难以实现。Autofoam系统发泡机采用特殊加工路径，使泡沫更细腻更