泡沫染整技术

1、泡沫染整技术摘要： 泡沫染整是一种上世纪末兴起的染整加工中的新技术。它具有节能,节水,节约化学药品，增加产量，提高质量和减少污染等优点。本文在分析泡沫产生机理的基础上，介绍了发泡剂的选择；泡沫施加设备；以及泡沫加工技术在纺织品染整加工中的应用，如泡沫上浆、泡沫丝光、泡沫增白、泡沫染色、泡沫印花和泡沫整理等。关键词： 泡沫染整；新技术； 纺织品。1，泡沫染整概况 近年来，随着泡沫整理技术不断发展，泡沫整理技术的优越性不断显现泡沫染整技术是将染化料的承载介质由水改为泡沫，由于空气代替了部分水，在使染整加工过程得以实现的前提下降低了水的耗用量，用水量可以减少 65% 7

2、5%，不仅节省了大量的水，而且能更高地节省烘燥过程所需能源 。早在 20 世纪 60 年代至 80年代，世界发达工业国家就展开了泡沫整理技术研究的竞争 ，但是由于受当时人们对环境保护意识相对比较薄弱泡沫整理设备造价昂贵等诸多因素的影响，并没在实际生产中得到推广应用。如今，随着人们对水资源能源的重视和对长远利益的着想，世界又掀起了泡沫整理技术的热潮 通过发泡助剂染化助剂以及装备技术的集成，使泡沫整理技术发生了质的变化 。2 泡沫施加原理2.1 染整用泡沫 泡沫是一种有大量气泡、分散在液体连续相中的胶体体系。从外部向液体注入空气并混合后，喷射制成泡沫，称为分散型泡沫；利用化学反应或物理变化(温度及

3、压力) ，使气体溶解在液体内制成的泡沫，称为浓缩型或压缩型泡沫。纯液体不能产生泡沫，当在溶液中加入表面活性剂后，能在气液界面上形成界面吸附，降低液体的表面张力，从而有利收于发泡和提高泡沫的稳定性。泡沫中气相和液相的比例称为发泡倍率，即一定体积未发泡液体质量与同体积泡沫质量之比。如发泡倍率为15 ，即指1 份液体被4 份空气所稀释。 成功的泡沫加工，很大程度上依赖于泡沫的稳定性。如果泡沫不稳定，它会迅速破裂排液，织物带液率便难以控制；若泡沫太稳定，会发生化学品与染料渗透不充分和织物带液率偏低的现象。因此，泡沫稳定性与均匀施加的加工参数有关。稳定的泡沫虽然处

4、于具有高表面能的热力学不稳定状态，但由于势垒关系而处于一种亚稳定状态。2.2发泡剂的选择和发泡液配置 发泡剂的种类繁多，主要有离子型和非离子型两类。阳离子型有烷基叔胺、季铵盐、甜菜碱及其衍生物有C11 C15直链仲醇、C10 C16直链伯醇和C8 C12烷基苯酚的聚氧乙烯醚等。一般阳离子型的表面活性剂发泡能力差，阴离子型和非离子型的表面活性剂发泡能力较好。阴离子型发泡剂的泡沫速度慢，形成泡沫较为稳定，而非离子型发泡剂的发泡性好，润湿性也好，但泡沫稳定性差。对于不同的泡沫整理，应采用相应类型的发泡剂，但需防止发泡剂与整理剂不相容，影响整理效果。  

5、;  在制订泡沫加工处方时，可参考发泡效率、泡沫稳定性、排液速率、发泡剂和泡沫稳定剂与染料和其它纺织助剂相容性等参数。发泡过程的处方主要是从常规加工处方中去除所需减少的水分，加入选定的发泡剂和泡沫稳定剂，然后混入规定发泡比所需的空气而制订的。与含有10 份固体和90 份水的常规处方相比，当发泡倍率为12 时，泡沫处方中含有10 份固体，40 份水和50 份空气。由此可见，泡沫处方代替常规处方可节约55. 5 %的水和相应的能耗。活性染料、分散染料和涂料的典型泡沫印花处方(发泡倍率为13)与常规处

6、方对比，泡沫工艺处方中大量的水被空气取代，完全不用火油。此外，在活性和分散染料印花浆中糊料用量也大为减少。2.3 泡沫施加设备 泡沫施加设备可分为直接施加方式和间接施加方式。常见的有：辊上刮刀涂层式、横轧辊式、双面涂层式、浮动刮刀式和圆网式等。以Datacolor公司生产的Autofoam泡沫整理系统为例，它的结构主要分为控制装置、泡沫发生装置和泡沫施加装置三部分。 3泡沫整理在染整加工中的应用3. 1前处理中的应用3. 1. 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。粘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

7、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织物上；而泡沫上浆工艺中，泡沫(空气和水)是传送介质。3. 1. 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有 ： ( 1 )减少碱的用量； (2)碱液可以更好地渗透到织物内部； ( 3)对部分厚重织物可以进行单面丝光处理，降低碱用量； ( 4)可以更好地控制织物尺寸； (5)可以覆盖“死棉”，而达到均匀染色； (6)对某些印花织物，可以

8、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。采用泡沫丝光，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，一般应大于250 g/L。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。3. 1. 3泡沫增白 棉或涤棉织物漂白后，虽然白度有很大程度的提高，但白色成品织物还必须进行增白处理。常规的浸轧法增白是完全浸透织物，使增白剂在织物上均匀分布。由于织物(特别是厚重织物)只需表面得到增白即可，使用泡沫法增白可以通过调节泡沫的施加量，

9、以控制增白剂的渗透程度，使大部分增白剂停留在织物表面，以提高增白剂的有效用量。对于要求不高的织物来说，泡沫加工还可以对织物进行单面增白。3. 2泡沫染色和泡沫印花3. 2. 1泡沫染色 泡沫染色的优点： (1)由于浴比小，可以大大节约用水量； (2)显著降低各种助剂(如盐、碱和染料)的用量； (3)缩短加工时间； ( 4)提高织物表面得色量。泡沫染色的染液对织物的渗透性较小，当泡沫与纤维表面接触后，因泡沫内的染料浓度高而水分少，来不及渗透到纤维内部就均匀地破裂于纤维的表面，使织物的表面得色量增加； (5)

10、减少染料泳移，提高织物的匀染性； (6)降低染色废水量。常规染色织物带液率一般为60 %80 %；泡沫染色织物带液率一般为10 % 40 %，可减少染色废水处理量，降低对环境的污染。泡沫悬浮体染色。利用泡沫染色法进行还原染料悬浮体染色，可使悬浮体均匀地分布，提高悬浮体染色的匀染性能。发泡剂一般为表面活性剂，不仅可以发泡，同时还具有分散作用。将泡沫染色与常规染色比较可发现，前者赋予织物更好的匀染性。这两种方法进行悬浮体染色对比发现，织物的摩擦牢度、汗渍牢度、水洗牢度以及日晒牢度基本相同。 条格色织布的开发。所谓条格色织布，即一面是格子，

11、而另一面是条子，是利用泡沫单面染色和阳离子化纤维素的染料吸附差异而制成的。这种织物用圆筒组织织成。由于织物系双层，所以非常蓬松，其加工顺序为：经纱和纬纱煮练、漂白经纱染色用作纬纱的棉纱用改性剂和氢氧化钠处理后，做成阳离子化变性纱(仍为白色) 整经纬纱分别用阳离子变性纱和未变性棉纱交叉打纬织造，从而织出有条子的色织布织物烧毛、退浆、丝光泡沫单面染色，然后热定形水洗、皂洗。 泡沫染色目前主要存在着匀染性问题。其影响因素：一是染料本身的特性。染料的直接性越高，匀染性越差，反之越好。二是泡沫施加的均匀性。这也是主要因素，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

12、。该装置的缺点是，会发生由于泡沫不均匀而引起的色差。在Auto2foam泡沫整理系统中，染液发泡后，泡沫通过一窄小的狭缝，让大泡沫在此提前破裂，可以提高泡沫的均匀性。三是泡沫的稳定性。泡沫稳定性高，不易破裂，经过轧辊后仍有部分泡沫没有破裂，再经蒸箱后会产生泡沫圈，影响均匀性；泡沫稳定性太差，在通过轧辊前，就已经破裂，不仅使带液量增加，而且也会造成不均匀的带液量。但泡沫稳定性差可以通过提高车速，使泡沫施加到织物上后，能够以更短的时间经过轧辊，这样虽然可以增加均匀性，但也会降低带液量，会使着色变浅。3. 2. 2泡沫印花 泡沫印花是20世纪80年代国际上继泡沫整理之后迅速发展起

13、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的及一般的纺织品。泡沫印花是借助于空气，使少量的液体形成泡沫携载染料或涂料及各种助剂，并使泡沫施加到足以均匀地覆盖全部织物的程度，从而以较低的给湿量完成整个印花过程，形成表面印花效果，进而达到节省能源、染化料，改善织物手感的目的。影响泡沫印花的因素主要有： (1)泡沫的密度。密度大，印花后织物手感发硬；密度小，印花后织物表面光洁度差。 (2)泡沫的稳定性。泡沫的稳定性直接决定着泡沫质量的好坏。对于连续性泡沫印花来说，泡沫的稳定性要求严格。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

14、到织物上的泡沫又不能很快均匀破裂，也会造成色差。 (3)泡沫的均匀性。它要求泡沫发生器产生的泡沫应尽可能地大小一致。只有这样，泡沫才能够将携载着的染化料均匀地分散到织物表面，形成均匀一致的印花效果。 (4)泡沫的润湿能力。泡沫润湿性能好，破裂后就能均匀地渗透到纤维内部，否则纤维染不透。泡沫的润湿能力主要与发泡剂、稳定剂性能及用量有关。 (5)泡沫大小。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8m左右。 (6)泡沫的流动性。泡沫印花浆是一种假塑型流体，在剪切力作用下，泡沫的表观粘度会急剧下降，只有这样，泡沫才能够顺利地通过网孔印到织物表面

15、。3. 3泡沫整理 机织物后整理一直以来都采用轧液法。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。3. 3. 1树脂整理 棉织物防皱整理，目前最常用的整理剂主要是树脂整理剂。织物经树脂整理后，能达到满意的折皱回复角，但这种满意的折皱回复角是以牺牲织物的强力和耐磨性能为代价的。经大量试验发现，整理时整理时施加不均匀是主要原因，而产生不均匀施加的主要原因是，在织物焙烘过程中整理剂发生泳移所造成的。使用浸轧2预烘2焙烘的处理方式时，纯棉织物会有约28 %的溶液发生泳移。对于纯棉织物来说，使用泡沫整理工艺可以使泳

16、移量降到10 %以下，因而大大提高了织物的强力。这是因为带液量的减小，织物烘干时水分蒸发减少，织物毛细管中的整理液也不会随着表面液体减少产生的液差而泳移到织物表面上来，从而减少了烘干过程中的泳移量。此外，在达到相同整理效果的同时，使用泡沫整理的方法比常规浸轧的方法节省2D树脂及助剂用量约10 %30 %，而且还可改善织物的手感。3. 3. 2拒水、吸湿双面整理 目前，对衬衫等薄型织物，使用常规的浸轧法作为拒水整理工艺，织物两面都有拒水性，就不能吸汗，穿着时会感到不舒适。因此，常规的浸轧法不能达到织物的正面施加拒水整理，反面施加吸湿整理效果，而使

17、用泡沫整理技术就能达到这种效果。应用泡沫整理机首先对织物施加拒水整理，把起泡后的拒水整理剂泡沫均匀地施加到织物的正面，使拒水整理剂仅浸透到织物的一半厚度，再在织物反面按同样的泡沫方法施加吸湿剂，也渗透到织物的一半厚度，这样织物就会同时具有拒水和透湿的两种功能。手术服既要求具有一定的拒水性能，又要求具有一定的抗菌、透湿性能，医务人员穿着才能安全、舒服。交联的聚乙二醇( PEG)能赋予外科手术服织物显著的抗菌性能，并还可提高织物的吸湿性。常规整理时，加入PEG会使织物的拒水性下降；如果使用泡沫整理，将PEG只施加于织物的背面，将不妨碍正面的拒水性。3. 3. 3多功能

18、窗帘 紫外线一般能够穿透窗帘，在房间的朝阳面，屋内长期处在紫外线的照射下，对人体以及室内纺织品都不利；此外窗帘还应该具有阻燃、遮光等功能，对一些特殊的窗帘还需抗菌、芳香、抗静电等整理。如果用常规的浸轧方法进行整理，会消耗大量的化学品，增加生产成本，而且有些整理剂之间可能会相互作用，影响整理效果。使用泡沫涂层的方法，对窗帘接触阳光的一面进行遮光和防紫外线整理，而另一面进行阻燃、抗菌、芳香、抗静电等整理，就可以大量节省化学品，还可减少整理剂之间的相互影响。4前景展望 综上所述，泡沫染整具有如下优点：(1) 减少单位质量织物烘干所需的能源。(2) 加工时间明显减少，提高生产效率。

19、(3) 溶液的吸液率不受织物含湿量的影响，不需干燥，可直接加工织物。(4) 不受织物吸水性的影响，可均匀加工织物，自动控制给液量。(5) 因织物吸液率低，干燥工序中几乎无染料泳移现象。(6) 加工中不会使织物表面变形，可提高柔软性，绒类织物毋需轧染。(7) 变换工艺简便省时，灵活性和通用性高，在一次工艺过程中可进行双面涂层、给液、印花或组合使用。(8) 减少环境污染。近年来，随着人们环保意识逐渐加强，泡沫染整加工技术日益受到重视，泡沫加工技术不但具有节能、节水和节约化学品等优点，还能够开发许多特殊的功能整理，符合当今时代的发展要求。参考文献： 1  顾德中. 泡沫形成和特性的研究 J . 纺织学报， 1985，(3) ： 5257. 2  周宏湘编. 泡沫染整M . 北京：纺织工业出版社， 1985，1.