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    【集萃網(wǎng)觀察】1　前言

    在染整濕加工過程中,有兩種降低帶液率的方法:脫水和局部或有限施加水分。在第一種方法中,織物首先在液體中浸漬,然后用壓、吸或其它方法脫去過多的液體。用此法只能有限地降低帶液率,因為纖維內和纖維間細小的毛細管通道中的液體是難以用機械方法去除的。故此法不能使帶液率降低到40%以下。第二種方法則可使帶液率降低至10%。然而,棉織物為充分滲透,且使化學品在織物上均勻分布,因此工藝帶液量不能小于30%。有限施加工藝有輸液帶給液、照相凹版輥、配量刮刀輥、噴霧法、雷瑪燃燒法(Ｒｅｍａｆｌａｍｅ)和泡沫施加法。其中,泡沫染整工藝有望成為濕加工的發(fā)展方向之一。

    2　泡沫染整[1]

    泡沫染整是將染整工作液通過發(fā)泡,制成泡沫體系后施加于織物上的一種低給液染整工藝。在泡沫加工過程中,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提高生產(chǎn)效率,進行濕 濕加工,減少廢水,降低染料及化學品的泳移,能更有效地利用工作液中的化學品和染料減少化學品的消耗以及控制染料和化學品在纖維或織物內部的滲透。泡沫染整的諸多優(yōu)點使織物濕加工總體成本大大降低目前較成熟的泡沫工藝有泡沫整理、泡沫印花、泡沫染色等。

    2.1　染整用的泡沫

    泡沫是一種有大量氣泡、分散在液體連續(xù)相中的膠體體系。從外部向液體注入空氣并混合后,噴射制成泡沫,稱為分散型泡沫;利用化學反應或物理變化(溫度及壓力),使氣體溶解在液體內制成的泡沫,稱為濃縮型或壓縮型泡沫。純液體不能產(chǎn)生泡沫,當在溶液中加入表面活性劑后,能在氣液界面上形成界面吸附,降低液體的表面張力,從而有利于發(fā)泡和提高泡沫的穩(wěn)定性。泡沫中氣相和液相的比例稱為發(fā)泡倍率,即一定體積未發(fā)泡液體質量與同體積泡沫質量之比。如發(fā)泡倍率為1∶5,即指1份液體被4份空氣所稀釋。

    成功的泡沫加工,很大程度上依賴于泡沫的穩(wěn)定性。如果泡沫不穩(wěn)定,它會迅速破裂排液,織物帶液率便難以控制;若泡沫太穩(wěn)定,會發(fā)生化學品與染料滲透不充分和織物帶液率偏低的現(xiàn)象。因此,泡沫穩(wěn)定性與均勻施加的加工參數(shù)有關。穩(wěn)定的泡沫雖然處于具有高表面能的熱力學不穩(wěn)定狀態(tài),但由于勢壘關系而處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)。

    2.2　發(fā)泡液的配制

    在制訂泡沫加工處方時,可參考發(fā)泡效率、泡沫穩(wěn)定性、排液速率、發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑與染料和其它紡織助劑相容性等參數(shù)。發(fā)泡過程的處方主要是從常規(guī)加工處方中去除所需減少的水分,加入選定的發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑,然后混入規(guī)定發(fā)泡比所需的空氣而制訂的。與含有10份固體和90份水的常規(guī)處方相比,當發(fā)泡倍率為1∶2時,泡沫處方中含有10份固體,40份水和50份空氣。由此可見,泡沫處方代替常規(guī)處方可節(jié)約55.5%的水和相應的能耗。活性染料、分散染料和涂料的典型泡沫印花處方(發(fā)泡倍率為1∶3)與常規(guī)處方對比,分別見表1-3。

　  由表1～3知,泡沫工藝處方中大量的水被空氣取代,完全不用火油。此外,在活性和分散染料印花漿中糊料用量也大為減少。

    2.3　泡沫施加裝置國外已有三十多家公司開發(fā)了泡沫染整設備,比較著名的有美國Ｇａｓｔｏｎｃｏｕｎｔｙ公司的ＦＦＴ體系,德國Ｋ櫣ｓｔｅｒｓ公司的單面、雙面泡沫染整設備,德國Ｍｏｎｆｏｒｔｓ公司的真空泡沫染整設備,荷蘭Ｓｔｏｒｋ、ＳｔｏｒｋＢｒａｂａｎｔ公司的圓網(wǎng)泡沫印花機,奧地利Ｚｉｍｍｅｒ公司的磁棒泡沫印花系統(tǒng)等,以及國內研制的ＳＰ、ＳＰ2型雙面施泡機,ＹＪ 200 800型發(fā)泡機。

    2.3.1　泡沫滲入織物主要取決于裝置的壓力(發(fā)泡比)。另外,泡沫粘度、織物多孔性、織物可潤濕性和化學品的潤濕特性也有影響。液體和空氣輸入速率之間的發(fā)泡比關系特性愈高,裝置中壓力亦愈高,在施加點的壓力就愈大�；旌掀鞯乃俣葲Q定了氣泡的大小和均勻性,系統(tǒng)的化學性質是可獲得最大發(fā)泡率的主要決定因素。Ｇａｓｔｏｎｃｏｕｎｔｙ的ＣＦＳ泡沫施加技術可以調整發(fā)泡比,而不影響施加速率。圖1是ＣＦＳ涂層系統(tǒng)設備組合示意圖。該系統(tǒng)特點為:

    (1)拋物線施加器適應低半衰期施加,但所有的泡沫老化程度相等。

    (2)實施泡沫工藝,減少化學品廢料排放。該系統(tǒng)的對策之一,當準備或開始起動時,通過泡沫分離器傳遞泡沫。該裝置從泡沫中去除空氣,且使溶液返回,以便利用;對策之二是吸收該裝置中所存排液,并傳輸?shù)绞占�槽�?以獲得“零排放”效果。沖淡的溶液可回到化學品混合器中進行測定,亦可用于配制下一批的輸入液。

    (3)系統(tǒng)中的收集槽用以收集泡沫、洗滌水等,以改善操作清潔和安全程度。

    (4)許多發(fā)泡化學品系統(tǒng)干燥速度快。當施加器頭部涂層狹縫正在沖洗時,一個旁路系統(tǒng)使泡沫繞行到分離器。裝置中的泡沫并不暴露于空氣中,不會干燥。留在施加頭中的泡沫流到槽中,然后流入收集槽。

    (5)生產(chǎn)速度超過150ｍ/ｍｉｎ時,需改進施加器噴嘴設計。在高速生產(chǎn)時,薄空氣層的存在妨礙了泡沫充分滲透到織物內。Ｇａｓｔｏｎｃｏｕｎｔｙ在噴嘴設計中結合一種空氣翼片和出口葉片,使表面光滑、多孔的織物速度超過300ｍ/ｍｉｎ。2.3.2�。模幔簦幔悖铮欤铮蚬�司的Ａｕｔｏｆｏａｍ泡沫整理機,可進行滲透或涂層整理。其泡沫施加方式主要有三種[2]:

    (1)螺紋刮棒式　如圖2所示,將一定量的泡沫刮在織物上,并用控制器自動監(jiān)測車速及控制化學溶液流,達到所要求的帶液率;監(jiān)測泡沫層的變化以控制發(fā)泡比,從而達到穩(wěn)定及均勻的泡沫施加。

    一般化學品整理采用定管輸送式,即泡沫從主管道到分支管,再到一緩沖槽,經(jīng)過一條狹縫溢出,送至螺紋刮棒前的泡沫層區(qū);用于高粘度或高固體含量的漿料,如地毯的背膠、ＰＵ或亞克力涂層、裝飾布的阻燃整理等,可采用導管往返式,它是由主管道直接連到泡沫層區(qū),通過導管左右往返的移動,將泡沫送至泡沫層區(qū)。

   (2)高級地毯型　施泡系統(tǒng)屬吹泡式(見圖3),即泡沫直接由管道末端的狹縫中送出。當?shù)靥航q毛向下通過背托滾筒時,地毯微彎而使絨毛層張開,此時施加泡沫,使其達至毛根,使整個絨毛層均勻沾上化學溶液,而且?guī)б郝士煽刂圃?%～10%左右。

    (3)無紡布型　直接將粘合劑發(fā)泡后吹在軋液輥上(見圖4),借助其滾動將泡沫帶至軋液點,代替了傳統(tǒng)的溶液槽及刮液輥。傳統(tǒng)方法的帶液率是300%左右,而無紡布型施泡系統(tǒng)帶液率減半,達150%,顯著降低烘干的能耗。

    Ａｕｔｏｆｏａｍ泡沫整理機設有全自動控制器,可記錄500個程序,操作界面友好、簡單。配有磁感應的液體流速計及氣體質量流速計,可準確控制發(fā)泡比,化學溶液泵的轉速可控。當輸入布重、帶液率及布速等參數(shù)后,可即時計算出化學溶液的消耗率,并準確控制。泡沫后整理機上還配有布邊探測器、聯(lián)動封邊擋板,以控制加工寬度。

    2.4　燈芯絨泡沫染色和整理的經(jīng)濟性[1]

    (1)ＦＦＴ泡沫施加機,采用圓筒夾套式,上接狹縫式刀口(見圖1),在一定壓力下將泡沫均勻涂布于織物上。該系統(tǒng)具有應用半穩(wěn)定或亞穩(wěn)定態(tài)特性,泡沫質量容易控制;在壓力下施加泡沫,可控制織物的滲透性,瞬時滲透最快為0.01ｓ,而單面給液或輥筒、刮刀等施加系統(tǒng),則難以控制泡沫的滲透程度。(2)可進行相同或不同的雙面泡沫染整,施加不同或相同的化學藥劑和染料,開發(fā)新花色品種。(3)應用快速分解泡沫體系,提高產(chǎn)品手感和施泡均勻性,有利于提高產(chǎn)品質量。(4)施泡機采用氣動探邊及液壓執(zhí)行機構,加上端封機構,可保證施加的密封性和防止振動引起的給泡不勻及泄漏,并可在低張力下整理張力敏感織物和低張力織物。這些都有助于提高產(chǎn)品質量。(5)國內引進的ＦＦＴ系統(tǒng),采用活性染料泡沫染中條燈芯絨,既可用作印花地色,也可作服飾面料。由于是單面染色,其百米染化料成本從2.64元下降為1.32元,若以年產(chǎn)1000萬ｍ計,則可節(jié)支13.2萬元,若該廠染色全部由ＦＦＴ機加工,年產(chǎn)量不少于3000萬ｍ,節(jié)省的染化料費用將十分可觀。(6)燈芯絨采用ＦＦＴ機加工,因不經(jīng)軋輥軋壓給液,有益于絨條豐滿直立,并可減少因烘筒烘燥產(chǎn)生的泳移現(xiàn)象。(7)采用ＦＦＴ機進行燈芯絨泡沫染色和整理,由于給液率僅為20%～25%,大大低于普通浸軋法的軋余率,年節(jié)省烘燥用煤約188ｔ,節(jié)水1324.6ｔ,全年以3000工作時計算,則節(jié)約用電11100ｋＷ·ｈ。(8)由于泡沫施加系統(tǒng)比較完備,幾乎很少有污水排放,有利于清洗生產(chǎn)。

    2.5　斯托克ＦＰ-Ⅱ型泡沫印花系統(tǒng)[1]

    ＦＰ-Ⅱ型泡沫印花系統(tǒng)如圖5所示。該系統(tǒng)由泡沫發(fā)生器以及裝有電子計算機的控制臺和泡沫刮刀三部分組成。電子計算機控制系統(tǒng)可根據(jù)輸入的各個參數(shù),即色漿重、泡沫色漿重、布幅寬度、每平方米織物上泡沫色漿的用量、印花面積和計算機采集到的印花機車速等,經(jīng)自動計算后對泡沫發(fā)生器發(fā)出指令,泡沫發(fā)生器再根據(jù)指令工作。

    泡沫色漿進入刮刀進漿管后,沿著管道分成兩路,分別在刮刀的兩端進入刮刀,使得在刮刀內部沿長度方向的各點上的泡沫分布均勻一致,然后分別從兩個狹縫中流出(兩狹縫的縫隙寬為0.12～0.65ｃｍ),方向相反。泡沫流經(jīng)刀口,受刀口的壓力,泡沫漿透過圓網(wǎng)轉移到織物上。泡沫印花的圓網(wǎng)目數(shù)應選用80、100、125目,目數(shù)愈高,印制效果越好;網(wǎng)目數(shù)過低,如60目,則易在印花織物上產(chǎn)生干涉波條紋,而導致印花不勻。

    裝有電子計算機的控制臺能顯示印花車速(0～126ｍ/ｍｉｎ)、輸入的色漿量(0～500ｇ/ｍ2)、輸入的布幅寬度(65～320ｃｍ)、輸入的泡沫充滿刮刀的時間(55～100ｓ)、輸入的泡沫色漿重(65～350ｇ/Ｌ)、輸入的指令設定車速(0～127ｍ/ｍｉｎ)。例如工藝車速設定為40ｍ/ｍｉｎ,電子計算機計算后隨即指令印花機加速至該值,泡沫發(fā)生器產(chǎn)生相應的泡沫量,使其在整個加速過程中,印制在織物上的泡沫色漿用量與輸入的泡沫色漿用量一致,以確�？椢锏蒙珴獾�一致。計算機在指令印花機加速的同時,指令泡沫發(fā)生器定量生產(chǎn)泡沫,包括泡沫的提前量。因為從泡沫發(fā)生器混合頭生產(chǎn)的一定量的泡沫,經(jīng)軟管送入泡沫印花刮刀需要一定時間,一旦停車,此時泡沫發(fā)生器仍能保持7ｓ,以保持停車前的泡沫需要量,從而確保在慣性減速過程中,印花機內織物色澤與正常運轉時相同。

    以印花面積50%的一套色花型印制5萬ｍ為例,比較泡沫印花與常規(guī)印花工藝,前者可以節(jié)省印花色漿55%,降低成本38%,且印制效果好,織物手感柔軟。

    2.6　毛巾織物平網(wǎng)泡沫印花

    泡沫工藝應用于毛巾織物印花時,隨著刮刀刮動,泡沫體系中氣泡的液膜很快脫水,泡沫壁的厚度降低,其粘度也隨著下降,直到泡沫破裂。色漿很容易透過篩網(wǎng)印到織物上,滲透到織物表面,并很快被吸收。

    從泡沫印花機理來看,巾被行業(yè)特別是用熱臺板平網(wǎng)印花,可改用冷臺板印花。由于泡沫漿的體積膨脹了3～4倍,給漿量只是常規(guī)的1/2或1/3,不會造成滲化糊色等疵點,大大節(jié)約了能源。

    產(chǎn)生具有一定特性的泡沫是泡沫技術的關鍵。某廠采用普通攪拌機以2000ｒ/ｍｉｎ攪拌8ｍｉｎ,可獲得良好的發(fā)泡效果。在普通的平網(wǎng)印花機上實施泡沫印花工藝,要求泡沫均勻、半衰期長、穩(wěn)定性和流變性好。采用十二烷基硫酸鈉與ＪＦＣ拼混,用量以2%為佳。用量過低達不到一定的發(fā)泡比;用量在2%～3%之間,無明顯差別;用量4%以上,發(fā)泡液容易發(fā)泡大、粘度大或原漿液混濁,這主要是由于超過臨界膠束濃度所致,使之不能正常使用。泡沫穩(wěn)定劑采用2%的十二醇為好,能增加泡沫中氣泡壁的表面粘度,起保護膜的作用,并能顯著地降低界面自由焓,從而提高泡沫的穩(wěn)定性。泡沫印花所用增稠劑,應選擇有利于泡沫活性、泡沫涂料印花性能的增稠劑,以海藻酸鈉漿粘度4Ｐａ·ｓ計,用量10%最為理想,半衰期長達6ｈ以上,流變性好,適合于直接印花。

    制備泡沫漿時,可先用一定溫度的少量水溶解活性染料,然后加發(fā)泡劑及一定量的水調勻,加入增稠劑,以2000ｒ/ｍｉｎ高速攪拌4ｍｉｎ,再加入穩(wěn)定劑攪拌4ｍｉｎ,得到具有一定發(fā)泡比的均勻泡沫漿。發(fā)泡劑不能用超過40℃的熱水溶化,否則會出現(xiàn)原液混濁和發(fā)泡比不一致的現(xiàn)象。制備時不宜將穩(wěn)定劑與其它助劑一同加入,否則難以起泡,造成發(fā)泡比不一致。烘燥時間約為常規(guī)工藝的三分之一,活性染料印花后需要汽蒸、后處理,涂料印花烘干后則為成品。為了保持泡沫漿連續(xù)使用,可用攪拌機定期或連續(xù)不斷地攪拌,此操作不影響其發(fā)泡比。

    泡沫印花印制淺、中色時,其發(fā)泡比、泡沫的穩(wěn)定性和染料的溶解性一般較好;但印制深色(3%以上)時,由于泡沫印花的特點是給液量低,客觀上造成染料濃度高,從而使染料溶解性能降低,特別是用活性藍Ｋ ＣＲ、藍Ｋ Ｒ、紅Ｋ 2ＢＰ、元Ｋ ＢＲ等染料。尿素在常規(guī)工藝中的作用是助溶,而在泡沫印花中卻不能使用或盡量少用尿素。這是由于尿素本身含有氫鍵,能提高染液表面張力,有消泡作用。此外,尿素與十二醇發(fā)生化學反應,會導致泡沫無法形成。為此,應使用超細粉的活性染料,以解決溶解問題。高濃的染液密度大,導致在一定的發(fā)泡條件下難以起泡,可利用陰離子型發(fā)泡劑和非離子型發(fā)泡劑各自的特性,調節(jié)兩者比例,分別制成相應于染料濃度的深、中、淺的不同比例的發(fā)泡劑。在普通平網(wǎng)印花機上,印制床單、毛巾織物的發(fā)泡比為1∶3.5～4。

    發(fā)泡比為1∶(3.5～4)時,可節(jié)約活性染料10%～15%,涂料40%左右。烘燥所需熱能可節(jié)約50%以上,大大改善環(huán)境污染。泡沫穩(wěn)定性好,流變性好,泡沫漿不沾刮刀、不拖刀、不易造成糊色等疵點。

    3　結束語

    綜上所述,泡沫染整具有如下優(yōu)點:(1)減少單位質量織物烘干所需的能源。(2)加工時間明顯減少,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,自動控制給液量。(5)因織物吸液率低,干燥工序中幾乎無染料泳移現(xiàn)象。(6)加工中不會使織物表面變形,可提高柔軟性,絨類織物毋需軋染。(7)變換工藝簡便省時,靈活性和通用性高,在一次工藝過程中可進行雙面涂層、給液、印花或組合使用。(8)減少環(huán)境污染。

    參考文獻:

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    來源: 印染在線