泡沫染整加工技术.

泡沫染整加工技术泡沫在我们身边随处可见泡沫染整技术概念采用少量液体，将空气通过一定设备和发泡剂混入液体中，形成泡沫染整技术工艺要求的亚稳态泡沫，并将泡沫在均匀状况下施加到织物上，以达到想要的效果的一种新型染整技术手段。泡沫染整的产生及发展•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，但均未受到应有的重视。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。染整工业的问题（一）印染工业是用水量最多的工业之一。长期以来，水被看作是价钱最便宜的染色和化学整理的介质。近年来，随着工业的发展，我国华北等地区，工业用水紧张的情况愈演愈烈。另外，在印染过程中，用水量越多，排水量也越多，势必增加印染污水处理的成本。因此，所谓“水不要多少钱的观念已时过境迁，研究减少用水和减少排水的手段已成为当务之急。（二）印染工业又是消耗能源较多的工业之一。尤其在烘燥过程中，耗能特别多。这是因为目前印染加工一般都属于水系加工，烘燥时的总能耗等于提高织物及其所含水分温度达到烘房温度所需热量，以及所含水分蒸发所需的潜热。由于织物比热很小，织物本身升温所耗热量不大，主要是水分升温和蒸发耗能很多。据国外报道，烘燥用能一般占总能耗的60％左右。中国部分印染厂的热平衡测定结果，也发现烘燥所耗能源约占总耗能源40%以上。因此设法减少待烘燥织物上的含水率具有重大的意义。泡沫染整技术的优点（1）节能，节省染化料。一般在浸轧生产中的带液量范围根据织物的特性在56%～100%之间。而通过泡沫方式,由于带液是通过经过控制的泡沫来携带化学品来实现化学品施加,带液率相比传统浸轧方式可以下降40%以上，通过泡沫方式实现的低带液率的加工能够显著降低化学品和能源的消耗,且不会影响织物的加工性能,蒸发的水分少,在大部分染色情况下无需红外预烘,在整理过程中或提高车速,或减少焙烘单元的开启数量。（2）节水减排。利用该技术可以实现无废水排放。泡沫整理加工完成后，剩余的仅仅是少量的泡沫，而泡沫破裂后，工作液少，这些工作液在多数情况下是可以回用的，因为其浓度与原来新配制的工作液并没有差异。（3）可以进行特殊加工，提高产品的加工质量。例如在柔软整理中，采用泡沫法加工，可避免常规加工方法中由于过高的轧车的压力而造成的纺织品纱线之间的真空状态，从而使手感更柔软；在树脂整理加工中，催化剂用量的减少，既可提高织物的抗皱效果，又可使织物保持更高的强度。泡沫染整加工技术是典型的低给液节能型工艺，保证在最小给湿量条件下使化学药剂均匀的分布，完全符合绿色染整的发展方向，主要用于棉、化纤及混纺织物作上浆、柔软、上树脂等各类泡沫整理用。适用于不同品种的织物加工，不受织物组织结构及其组成的影响。泡沫染整技术的应用具体来看，可以应用到泡沫浆纱、泡沫增白、泡沫丝光、泡沫印花、纺织品后整理中的拒水、拒油整理，柔软整理，阻燃整理，防皱整理，防缩整理，抗菌整理，多功能整理等等。在染色方面，牛仔布的加色，已经被广泛的应用于生产，对于织物的涂料染色，活性染料染色，也取得了非常满意的结果。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”已成为工业生产的“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。泡沫的产生•泡沫是由液膜包围着气体所形成的。它是由大量气体分散在少量液体之中形成的微泡聚集体，并以液体薄膜相互隔离，且具有一定的几何形状，是一种微小多相、粘状不稳定的体系。•泡沫形成的过程气泡首先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剂溶液与空气的界面时，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，在这种泡沫薄层中含有纺织品整理所需的化学品液体，当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(气体含量高于74％体积)时，就变成多面体泡沫。因此，多面体泡沫是气体聚集群体。泡沫的类型•一、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它们的结构。它们通常能稳定保持在纺织品底层的表面上，因为它们渗透力很弱，而且手感光滑柔软。稳定性泡沫涂层厚度为0.3-1.0mm，并且在烘干后必须压碎。在许多场合下，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不同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。•二、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前面和背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。•三、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。从经济的角度来看，泡沫整理是非常经济的，因为不仅可以少用整理剂而且还节约能量。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。当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沫整理时，水平轧车将泡沫从两面压在无纺布上，要特别注意不稳定泡沫的稳定性。泡沫的性能•一、泡沫密度是指单位体积的泡沫质量或发泡率。其计算公式如下：泡沫密度=(泡沫质量，g)／(泡沫容量．cm3)发泡率定义如下：发泡率表示lkg的液体可以产生的泡沫体积，L。如密度0.05g/cm3相当于50g/L，即发泡率为1:20。发泡率越低，则泡沫含液量越高；发泡率越高，则泡沫含液量越低。发泡率的大小应视被加工织物种类、车速等因素而确定。•二、泡沫的稳定性稳定时间过短，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。•三、泡沫均匀度只有泡沫达到均匀，才能使整理达到均匀。•四、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。•五、泡沫的大小泡沫要尽量地小。一般地，泡沫愈小，愈接近多面体结构，愈稳定。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8μm左右。•六、泡沫的流变性在实际应用中泡沫流变性如同泡沫的稳定性一样也是重要的参数。但是要确定泡沫的流变性至今仍无适当的办法。发泡剂•广义的发泡剂是指所有其水溶液能在引入空气的情况下大量产生泡沫的表面活性剂或表面活性物质。•狭义的发泡剂发泡剂是指那些不但能产生大量泡沫，而且泡沫具有优异性能，能满足各种产品发泡的技术要求，真正能用于生产实际的表面活性剂或表面活性物质。它与广义发泡剂的最大区别就是其应用价值，体现其应用价值的是其优异性能。其优异性能表现为发泡能力特别强，单位体积产泡量大，泡沫非常稳定，可长时间不消泡，泡沫细腻，和使用介质的相容性好等。发泡剂的选择•发泡剂的种类繁多，可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类，在染整加工中用到的主要是主要有离子型和非离子型两类。•发泡剂应符合的基本条件a.能形成所要求的泡沫结构。b.与其他活性剂及染整用剂应有良好的相容性。c.具有易渗入织物和促进气泡及时破裂的较高润湿作用。•阳离子型有烷基叔胺、季铵盐、甜菜碱及其衍生物等；阴离子型有月桂醇硫酸酯钠盐、十二烷基苯磺酸钠（ABS）和十二烷基硫酸钠（SDS）等；非离子型有C11～C15直链仲醇、C10～C16直链伯醇和C8一C12烷基苯酚的聚氧乙烯醚等。近年来又陆续研制出了一些新型绿色表面活性剂，如烷基糖苷(APG)、烷基葡萄糖酰胺(APA)、天然茶皂素、松香聚氧乙烯酯(RPGC)和某些Gemini型表面活性剂等比较•一般阳离子型的表面活性剂发泡能力差且价格较贵，故很少使用；阴离子型表面活性剂起泡速度快，但形成泡沫的稳定性较差；而非离子型发泡剂起泡性能稍差，但泡沫稳定性较好，且相容性好，能与各种离子型表面活性剂复配，不受树脂整理液中金属盐的影响。•对于不同泡沫整理工艺，应采用相应类型的发泡剂，需防止发泡剂与整理剂不相容，影响整理效果。泡沫稳定剂•条件能加强泡沫壁，提高泡沫稳定性；能控制气泡的破裂，使其在织物中获得均匀的渗透；可在各种用剂的常量浓度中不失效；与所有用剂有良好的相容性；使组成溶液具有假塑性，粘度良好，施加压力时，即能增加流动性；不影响成品手感以外的其它性能。•举例：如高粘度羟乙基纤维素（HEC）、月桂醇、低级脂肪族醇或酸、海藻酸钠、琼脂、聚乙烯醇（PVA）等增粘剂•目的：进一步提高溶液的粘度，增强泡沫稳定性。•常用增稠剂有天然胶类、淀粉衍生物、纤维素衍生物、合成聚合物、PVA、丙烯酸共聚物等。泡沫染整设备•泡沫整理设备由发泡装置和泡沫施加装置2大部分组成。•发泡装置包括有空气供给装置、液体供给装置、发泡器、泡沫输出系统。主要分为3大类：填料式静态发泡器、多级网式静态发泡器和动态泡沫发生器。装置图•施泡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。泡沫整理系统•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,如图整理液未处理织物控制系统泡沫发生器泡沫施加器处理后织物泡沫加工技术已经应用的领域一、泡沫上浆二、泡沫丝光三、泡沫印花四、泡沫染色五、其他整理一、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1．节水：由于纱线上浆后含水量较少；2．节能：烘燥时所需能源相应减少：3．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；4．易于退浆：由于浆料较少地渗透到纱线内部，比较容易去除；5．不需煮浆，不用浆槽，免除了煮浆桶和浆槽的蒸汽消耗；6．降低经纱含液率，有利于提高车速，节约烘燥能量；7．纱线毛羽少，磨浆少，开口清晰，织造率较高。•泡沫上浆由气体（一般为空气）、水、浆料、发泡剂和添加剂组成。•大多数浆料本身具有发泡能力，因此可以降低发泡剂的用量。且它们的发泡能力不同，如部分酰化的PVA浆料，不加任何助剂，就能产生很好的泡沫，而且稳定达数小时。•综上所述，泡沫上浆新工艺正以其吸液率低、节能好、车速高、毛羽少、缠结少和渗色少等优点，日益受到人们的重视。泡沫上浆浆料需具备以下条件1．浆料在添加少量表面活性剂后，应具备发泡性能；2．高浓度浆液必须能发泡，高浓低黏泡沫应能包覆纱线；3．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；4．短暂停车时，泡沫应保持稳定不破裂。二、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：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