泡沫染整加工技術(shù)在紡織印染行業(yè)中的應(yīng)用

游甜甜,陳新華,楊靜新

泡沫染整加工技術(shù)在紡織印染行業(yè)中的應(yīng)用

游甜甜,陳新華,楊靜新

(南通大學(xué),江蘇南通226019)

文章介紹了泡沫染整加工技術(shù)的發(fā)展背景、基本概念以及在當(dāng)今印染行業(yè)中的相關(guān)應(yīng)用。結(jié)果表明:該技術(shù)在減少能耗、提高產(chǎn)率的同時(shí)能有效降低對(duì)環(huán)境的影響,具有廣泛的應(yīng)用前景。

泡沫染整;低給液;清潔生產(chǎn);節(jié)能減排

1 泡沫染整加工技術(shù)的發(fā)展背景

泡沫整理工藝是20世紀(jì)70年代末受能源危機(jī)的影響,在國(guó)外迅速發(fā)展起來(lái)的一種低給液、高節(jié)能的染整加工技術(shù)。我國(guó)曾在20世紀(jì)80年代掀起了一波對(duì)其研究開(kāi)發(fā)的高潮,其相關(guān)技術(shù)成果先后被國(guó)內(nèi)許多印染企業(yè)應(yīng)用,生產(chǎn)加工了各種織物近億米,產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)合格后投放到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。但受當(dāng)時(shí)的設(shè)備條件和技術(shù)水平等限制,此項(xiàng)技術(shù)沒(méi)能得到持續(xù)發(fā)展和進(jìn)一步推廣應(yīng)用。近年來(lái),隨著能源緊張和環(huán)境問(wèn)題加劇,人們環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)。在國(guó)家節(jié)能、降耗、減排等政策推動(dòng)下,清潔生產(chǎn)的呼聲日益高漲,再加之原料成本急劇上漲,以及全球競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,人們要求通過(guò)改進(jìn)和創(chuàng)新加工技術(shù)以降低成本,來(lái)贏得市場(chǎng),但必須強(qiáng)調(diào)在減少能耗、提高效率的同時(shí),有效降低對(duì)環(huán)境的影響。而泡沫加工技術(shù)已證明是有助于達(dá)到上述目的的一種方法,并且被應(yīng)用到印染行業(yè)的諸多領(lǐng)域中,達(dá)到了與常規(guī)染整工藝相當(dāng)?shù)男Ч?有些方面甚至超過(guò)常規(guī)工藝。因此泡沫染整工藝作為一種節(jié)能、節(jié)水的新型加工技術(shù)將會(huì)重新受到人們的重視和青睞。

2 泡沫染整加工技術(shù)的原理

所謂泡沫整理,就是采用盡可能多的空氣來(lái)取代配制整理液時(shí)所需要的水,通過(guò)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(zhuǎn)化成泡沫,然后強(qiáng)制泡沫擴(kuò)散到被加工織物的表面并滲透到織物的內(nèi)部,這樣就能保證在最小給濕量條件下化學(xué)藥劑的均勻分布。泡沫加工的實(shí)質(zhì)是用空氣來(lái)代替部分水,將整理劑、染料或涂料的工作液制成一定發(fā)泡比的泡沫,使其在半衰期內(nèi)能穩(wěn)定地到達(dá)織物表面,在施泡裝置系統(tǒng)壓力、織物毛細(xì)效應(yīng)及泡沫潤(rùn)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(guò)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(jié)能愈多。泡沫加工可以節(jié)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(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,減少?gòu)U水的排放量,降低染料及化學(xué)品的泳移,能更有效地利用工作液中的化學(xué)品和染料,減少化學(xué)品的消耗以及控制染料和化學(xué)品在纖維或織物內(nèi)部的滲透。

泡沫染整加工屬于低給液率加工技術(shù)。與浸軋法的最大的差別是:泡沫染整加工系統(tǒng)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(yīng)用泡沫染整加工系統(tǒng),可以對(duì)織物兩面進(jìn)行不同的加工,如對(duì)一面防水、一面親水的所謂單撥單吸面料的加工,也可以進(jìn)行單面防水加阻燃的加工。甚至可以進(jìn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)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(xué)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(jié)構(gòu)之間,很少有滲透到纖維內(nèi)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(shí),工作液中通常只需要增加起泡劑和穩(wěn)泡劑,與浸軋法的工作液并沒(méi)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(nèi)部,因此加工后的織物耐洗性和手感都比較好。

3 泡沫染整加工技術(shù)的應(yīng)用

泡沫染整加工技術(shù)已在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家取得了良好效果,在我國(guó)也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。如應(yīng)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(duì)棉織物以及滌棉混紡織物進(jìn)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(dú)特風(fēng)格而被受人們關(guān)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(shù)可以得到很好的效果,還可對(duì)紡織品單面進(jìn)行泡沫整理,或者實(shí)現(xiàn)紡織品雙面不同功能的需求,并能減少能耗,同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的污染。

泡沫加工的一般過(guò)程為:發(fā)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(zhì)對(duì)經(jīng)紗進(jìn)行上漿的一種新工藝。經(jīng)紗泡沫上漿是利用可以產(chǎn)生泡沫的漿液均勻地分布在經(jīng)紗上,粘附于經(jīng)紗的泡沫漿經(jīng)過(guò)壓漿輥時(shí),泡沫在軋點(diǎn)處破裂,氣體溢出,漿液附著在經(jīng)紗上,使經(jīng)紗獲得可織性。泡沫上漿技術(shù)以低能耗、快速為主要特征,可節(jié)省大量加工用水,減輕污水排放量以及對(duì)污水的處理壓力。

泡沫上漿新工藝正以其吸液率低、節(jié)能好、車速高、毛羽少、纏結(jié)少和滲色少等優(yōu)點(diǎn),日益受到人們的重視。泡沫上漿與普通上漿的主要區(qū)別是:普通漿料上漿時(shí),漿料溶解或分散在水中,以水為介質(zhì)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(zhì)。

3.2 泡沫染色

泡沫染色作為一種節(jié)能、節(jié)水的新型加工技術(shù)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(wěn)定的體系。利用泡沫染色法進(jìn)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(fā)泡劑一般為表面活性劑,不僅可以發(fā)泡,同時(shí)還具有分散作用。將泡沫染色與常規(guī)染色比較可發(fā)現(xiàn),前者賦予織物更好的勻染性。用這兩種方法進(jìn)行懸浮體染色對(duì)比發(fā)現(xiàn),織物的摩擦牢度、汗?jié)n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(yīng)減少,可降低對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)可縮短加工時(shí)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(wěn)定性,泡沫染色工藝控制不佳會(huì)造成勻染性問(wèn)題。

3.3 泡沫印花

泡沫印花最早應(yīng)用在地毯印花中,進(jìn)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(gè)印花過(guò)程,形成表面印花效果,進(jìn)而達(dá)到節(jié)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(duì)泡沫施加的壓力及纖維和毛細(xì)管作用使泡沫破裂,染料由于沒(méi)有“糊料”的載體,就立即停留在原處,這樣就構(gòu)成了其精細(xì)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(duì)印花質(zhì)量是有益的。

泡沫印花色漿需要的泡沫應(yīng)該是在印到織物上之前,泡沫應(yīng)十分穩(wěn)定;印到織物上以后,又要求迅速破裂。如泡沫不穩(wěn)定在印花前便發(fā)生破裂,色漿粘度下降,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)泡沫印花;若泡沫穩(wěn)定性太高,印花后泡沫在織物上不能均勻地破裂,會(huì)給印花質(zhì)量造成影響。與傳統(tǒng)印花相比,泡沫印花質(zhì)量更高,圖案更清晰,手感更柔軟。若通過(guò)控制染料的滲透量,可在淺色上疊印深色,還可使?jié)?濕加工工藝成為可能,如泡沫印花后織物無(wú)需中間烘干就可直接進(jìn)行泡沫后整理。

3.4 泡沫整理

3.4.1 樹(shù)脂整理

棉織物防皺整理,目前最常用的整理劑主要是樹(shù)脂整理劑?？椢锝?jīng)樹(shù)脂整理后,能達(dá)到滿意的折皺回復(fù)角,但這種滿意的折皺回復(fù)角是以犧牲織物的強(qiáng)力和耐磨性能為代價(jià)的。經(jīng)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),整理時(shí)整理劑施加不均勻是主要原因,而產(chǎn)生不均勻施加的主要原因是,在織物焙烘過(guò)程中整理劑發(fā)生泳移所造成的。

使用浸軋-預(yù)烘-焙烘的處理方式時(shí),純棉織物會(huì)有約28%的溶液發(fā)生泳移。耐久壓燙樹(shù)脂烘干時(shí)的泳移,是棉織物傳統(tǒng)整理過(guò)程中最為嚴(yán)重的問(wèn)題之一,而采用泡沫整理,因帶液率減小,泳移程度會(huì)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(qiáng)力。這是因?yàn)閹б毫康臏p小,織物烘干時(shí)水分蒸發(fā)減少,織物毛細(xì)管中的整理液也不會(huì)隨著表面液體減少產(chǎn)生的液差而泳移到織物表面上來(lái),從而減少了烘干過(guò)程中的泳移量。此外,在達(dá)到相同整理效果的同時(shí),使用泡沫整理的方法比常規(guī)浸軋的方法節(jié)省樹(shù)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(duì)襯衫等織物使用常規(guī)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(shí)會(huì)感到不舒適。整理過(guò)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(shù)關(guān)鍵是在整理時(shí)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(guò)添加穩(wěn)定劑使泡沫穩(wěn)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(tài)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(duì)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(chǎn)過(guò)程不使用有機(jī)溶劑,生產(chǎn)方式比較環(huán)保。

3.4.3 泡沫阻燃涂層整理

對(duì)面料進(jìn)行阻燃的方式有多種,如浸軋阻燃液、直接背涂、發(fā)泡涂層等,目前國(guó)內(nèi)通常使用的是前兩種。浸軋阻燃液易造成色變、手感發(fā)硬、雞爪印、產(chǎn)生鹽析等;直接背涂也會(huì)影響手感,而且透氣性差。國(guó)外英、美等少數(shù)國(guó)家在阻燃涂層方面采用比較先進(jìn)的發(fā)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(fā)泡涂層的優(yōu)點(diǎn)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(fā)展前景。

朱光林等人采用新型泡沫工藝對(duì)厚重織物進(jìn)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?jǐn)嚢?按一定發(fā)泡比發(fā)泡,使低粘液體發(fā)泡增稠,達(dá)到可涂布狀態(tài)。涂層時(shí)經(jīng)涂層刀的擠壓,泡沫破碎成低粘液體,滲入織物內(nèi)。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)工藝相比,采用泡沫阻燃整理,既簡(jiǎn)化工藝流程,又降低生產(chǎn)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(yīng)用于帳篷、軍用紡織品、家用紡織品及汽車、飛機(jī)等內(nèi)裝飾物。

4 泡沫染整加工技術(shù)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(shù)還是存在一些缺點(diǎn):如泡沫的不穩(wěn)定性、泡沫染色的勻染性以及泡沫加工技術(shù)自身的局限性。但這并不阻礙泡沫加工技術(shù)在未來(lái)生產(chǎn)加工中的應(yīng)用和推廣,因?yàn)樵诋?dāng)前能源危機(jī)及清潔生產(chǎn)的大背景之下,泡沫加工技術(shù)以它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)滿足了節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率、減少污水排放等要求。泡沫染整具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)減少單位質(zhì)量織物烘干所需的能源。

(2)加工時(shí)間明顯減少,提高生產(chǎn)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(dòng)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(xué)品的泳移現(xiàn)象。

(6)加工中不會(huì)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(jiǎn)便省時(shí),靈活性和通用性高,在一次工藝過(guò)程中可進(jìn)行雙面涂層、給液、印花或組合使用。

(8)減少環(huán)境污染。

5 結(jié)語(yǔ)

泡沫整理作為一種環(huán)境友好型技術(shù),在降低能耗,提高企業(yè)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量方面具有很好的效果。新一代泡沫整理技術(shù)發(fā)展,人們將更為關(guān)注和挖掘泡沫整理技術(shù)的節(jié)能減排的性能,泡沫整理設(shè)備的清潔生產(chǎn)的性能,以及所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品是否適應(yīng)社會(huì)的特殊需要。在能源緊張,保護(hù)環(huán)境任務(wù)繁重的今天,泡沫整理技術(shù)所帶來(lái)的諸多優(yōu)勢(shì),能為相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品染整工藝提供一個(gè)更為便捷的途徑。

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Application of Foam Dyeing and Fin ishing Techn ique in Dyeing and Printing Industry

YOU Tian-tian,CH EN X in-hua,YANG Jing-xin
(Nantong University,Nantong 226019,China)

The background and basic concep t of foam dyeing technique w ere introduced,asw ell as its related applications in dyeing and p rinting industry.The result show s that it can save energy and enhance p roductivity,meanw hile,reduce the effectsof enviroment pollution effectively.So itw ill open vast app lication vistas.

foam dyeing and finishing;low-feeding;clean p roduction;energy saving and emission reduction

TS190.1+6

A

1009-3028(2010)06-0031-04

2010-10-12

南通市工業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃(AA 2010032)

游甜甜(1989—),女,江蘇泰州人,碩士研究生。