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产品应用

牛仔布后整理:泡沫整理的发展与如何合理选择

      为了节约织物整理加工能源消耗,现已采用一种低给液工艺­­——泡沫整理。这种新工艺可用于树脂整理,以及柔软,上浆等多种化学整理。是将整理剂、发泡剂、泡沫稳定剂等和少量水,以空气为稀释剂,通过发泡设备使成为泡沫使之成为泡沫状态均匀地施加到织物上,代替了传统的浸轧工艺,显著地减少了后续烘燥工序,热能和电能的消耗,并且还可节约用水和部分化学药剂,设备生产率也有所提高。一般的传统浸轧上液的工艺,其压液率约为60% -100%不等。这时能源烘燥的途径有两个:一是采用高效率的烘燥设备和系统,另一个是应用低压吸率的技术。泡沫技术就是利用泡沫上液使织物带液率降低,从而减低烘燥成本的方式,当带液率从100%降到30%的时候,能源消耗量能减低33%,并且织物经泡沫整理后达到布面光泽、柔软、手感非常理想的效果。

       所谓泡沫整理,就是利用尽可能多的空气来取代配制整理液或染液时所需要的水,通过空气将整理或染色化学剂在水或其他溶液中的浓溶液或悬浮液膨胀转化成泡沫,然后强制泡沫扩散到被加工织物的表面,并渗透入织物内部,这样就能保证在最小给湿量条件下化学药剂的均匀分布。

一、泡沫整理具有独特的种种优点:

1、节约能源

2、改善环保

泡沫整理加工大大压缩了耗水量,单从吸液率一项来对比,常法中一般为60% -80%,而泡沫整理按纤维材料不同,其织物吸液率如下:

粘纤织物:    40%左右
棉织物:      30%左右
涤/棉织物:   20%左右
纯合纤织物:  10%左右

减少了耗水量,也减轻了污水处理量。如能达到取消后处理,将能使工业污水中最显眼目的印染污水一跃而成为改善环保工作中一项最出色的重大突破。

3、消除泳移:

泳移是印染加工中最麻烦现象之一。其原因大都是由于织物中含水量太高之故,泡沫整理改变水系加工,使染料无法再随水移动了,也就达到改善或消除泳移。

4、手感柔软:

染液中去掉杭泳移剂及印染中取消糊料后,织物上不存在残留浆料问题,使成品手感柔软。

5、穿透力小:

       也即表面给色量获得提高,这主要是由于泡沫一旦和纤维表面接触,泡内液体通过毛细管效应,很快被纤维吸收,泡内空气立即外逸,又由于泡沫内的染料浓度高而水分少,不能深入,就迫均匀涂布(不受纤维织物表面特性所影响)使表面给色量提高,另从泡沫和纤维的接触到破裂,这段时间是很短暂的,大约是百分之一秒。这也是穿透力小的原因之一。

6、提高外观和实物的质量:

        如上所述,成品手感柔软也由于含水少,对纤维膨化程度少,减少门幅的收缩,获得缩水率降低的效果。树脂整理品由于减少了表面树脂,故手感改善,强力增加,游离甲醛含量降低,也提高了工作液内化学用剂的有效利用率。

7、提高产量:

由于含水少,车速可成倍提高。

8、能扩大加工织物范围。

二、 泡沫形成与破裂的机理:

       一般来说,泡沫是气体在液体中粗分散体,属于气-液非均相体系。体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。气泡分散体:液多气少。泡沫:气多液少。气体成为许多气泡被连续相的液体分隔开来,气体是分散相,液体是分散介质。泡沫是一热力学上的不稳定体系,不可能稳定的,泡沫的热力学不稳定性,是由于破泡之后体系的液体总面积大为减少,从而体系能量(自由能)降低甚多的原因。

       纯溶液一般不能形成泡沫。溶液能否成为泡沫,和其溶质的表面活性有着密切关系,化学结构或表面张力相类似或接近的物质,如苯和四氯化碳混合在以前就难形成明显泡沫。又如水和甘油的化学结构中都存在着强亲水性的羟基,也不能构成泡沫。因为泡沫具有很大的表面积,所以其表面自由能要比原来的空气和液体的自由能为大,结果是所有泡沫都有倾向劈裂的趋势,所有泡沫都是不稳定的,或者最多是亚稳的。

三、泡沫基本性能

1、发泡化:

发泡化表示发泡前的原溶液重量对发泡相同容量的泡沫重量之比。

是表示溶液转变为泡沫使容积增大倍数的参数,所以发泡比可以认为是原溶液的容积为发泡后的容积之比,发泡能力也可用单位体积泡沫的重量即泡沫密度来表示。

发泡比=发泡前总体积液体重量/发泡后同体积泡沫重量

密度:泡沫单位体积的重量(克/立方厘米)

杯重:即用纸杯来测定泡沫的密度

在一般应用中,泡沫的发泡率为2-20%,密度为0.2-0.05G/L,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。

2、泡沫稳定性和半衰期(SHZ)

泡沫半衰期是表示泡沫稳定性的参数。泡沫是不稳定的,随着时间的推移,会发生排液脱水,其脱水速度可通过泡沫破裂半衰期测定,泡沫脱水越快,则半衰期就越短,测定泡沫稳定性即测定其自身排液的速度。

泡沫半衰期是指一定体积内所含液体流出一半原液重量所需的时间(MIN)。

量筒法:装入V3毫升泡沫,测定当量筒底部能见到有VF毫升排出液体时所需时间(分钟)

一般泡沫的半衰期为1-60MIN

一般泡沫能稳定1-6小时,几天的稳定性也有,但不稳定的泡沫很快即破裂,无实用价值。

3、气泡的大小

在泡沫体积中,气泡大小的均匀性越好,泡沫越稳定,而气泡越小稳定性越好,一般气泡大小以直径在50-100以内为宜。

4、为钱物接触时的泡沫脱水程度

当泡沫施加到织物上,即需求在织物表面上迅速破裂,润湿并渗透到织物中去,泡沫这一特性使到发泡比半衰期表面活性剂以及织物的性能等因素的影响。

脱水程度设定。

可在一块吸水良好的棉织物上放上一个含有一定泡沫量的,具有一定直径的玻璃圆盘,隔一定时间后,测量泡沫在织物上润湿的面积,计算面积扩展的百分率,作为其量度大小。

扩展面积(%)=(D2-d2)/d2*100

式中:D为X秒被润湿面积的直径,d为圆型玻璃器直径,

5、泡沫粘度

亚稳定泡沫具有假塑性的流动特性,类似于非牛顿流体,即按剪切应力的大小而发生粘液度变化,其粘度也可用旋转式粘度计来测定,此项粘度受发泡比和排出液粘度的的影响。

四、发泡剂的选择,

发泡剂就是在机械作用下,为促进泡沫的产生而选用的化学品,应符合下列几个基本要求。

1、能开成稳定的泡沫体系,形成所需求的泡沫结构。

2、为其它活性剂及染整用剂应有良好的相容性

3、其有易渗入织物和促进气泡及时破裂的较高润湿作用,破泡后及时渗入织物具有良好的渗透和润湿作用

       目前常用的发泡剂一般均属阴离子型或非离子型表面活性性,发泡剂的发泡能力,泡沫稳定性与发泡剂的化学结构有密切的关系,发泡剂一般不宜采用带有支链的阴离子表面活性剂,而多选择支链型阴离子表面活性济,既有适当的发泡能力,又具有较高的泡沫稳定性,正确选择发泡剂,使泡沫具有良好的特性是非常必要的。

1、能有效控制泡沫的直径:泡沫应可能小,泡沫的液膜应可能薄,越厚越易排液,一般来说,泡沫直径应控制在50-450毫微米之间,这样的泡沫有较好的机械稳定性和贮藏稳定性,当泡沫直径逐惭变大时,其稳定性就随之变差,液体容易很快地向泡沫的顶表面泳移而导致泡沫破裂,同时由于泡沫直径增加其发泡率便随之下降。

2、具有良好的润湿性,在进行泡沫涂敷过程中,要求泡沫能很快地被纤维所吸收,如在流水性的涤纶织物上进行涂敷整理时,涤纶纤维的表面则很难润湿,而且残留在纤维表面的泡沫若不很快破裂,、势必会影响产品质量,因此,要求泡沫具有良好的润湿性。

表面活性剂是比较有效的发泡剂,其中十二烷基酸的硫酸酯这一类阴离子活性剂为好。

五、稳泡剂的选择

        为了增加泡沫稳定性,在泡沫整理液中需要加入合适的泡沫稳定剂,稳定剂不仅要求有良好的稳泡作用,而且对大多数整理剂都要有良好的相容性,不影响整理剂的渗透和润湿性能,对被整理的织物的手感及其他性能影响要小。

稳泡剂要符合下列条件

1、能加强泡沫壁提高泡沫的稳定性

2、能控制气泡的破裂,使其在织物中获得均匀渗透

3、可在各种用剂的常量浓度中不失效。

4、与所有用济有良好的相容性

5、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

6、不影响成品手感, 以外的其它性能。

         在泡沫整理中,整理助剂对泡沫必须有良好的相容性,常用的氧基树脂柔软剂,硬挺剂,乳化剂都有稳定泡沫的作用,但也有部分脂肪酸类柔软加有机硅具有消泡作用,在整理前需进行相容性试验。

         常用的稳泡沫为十二醇等高碳醇,月桂酸,异丙醇胺,乙醇胺等氨基醇及CMC和PVA等水溶性高分子化合物,高碳醇和氨基醇类的稳泡作用主要是增强表面液膜的强度,提高表面粘度,降低液体的流动性,因此可阻滞泡沫中液体的流失,减少液膜薄化的速度,也具有一定的稳泡作用。

         较为理想的稳定泡沫应该当泡沫与纤维接触时,马上能自身破裂,泡沫从开始与纤维护接触到进入纤维时间间隔非常短暂。以美国的FFT为例,仅为0.01,在这一过程中,决不允许整理剂藉泡沫表面而悬浮在织物的表面上,如果泡沫不甚稳定,便会过早破裂。

使织物产生块状和条状的不均匀润湿,相反如果泡沫大稳定了,它就不会均匀地破裂而进入织物。

六、增粘剂:

       为了进一定提高溶液的粘度来增强泡沫稳定性,常添加下列常用增稠剂如pav、天然胶类、淀粉衍生物、纤维素衍生物、合成聚合物及丙烯酸共聚物等。

       摸清常用助剂对泡沫的相容性也很重要。一般多采用柔软剂,手感改进剂、润湿剂、浮化剂及染浴稳定剂等。都有增进染整用剂,发泡程度如泡沫稳定性的倾向。

       典型的泡沫含液相为5-10%,含空气90-95%。应用时织物从上方进入横向轧辊,泡沫工作液在织物两面浸润。通过轧点后泡沫即破裂,此时泡沫粘度突然下降,释出少量水分,润湿泡沫破裂处的织物表面。并通过纤维无细管效应作用,透过一定的较薄的织物厚度。也由于水分稀少,不能深透而就地均匀分配,构成了泡沫整理的特有轧液性质。

       在泡沫整理中,整理剂原液和空气的混合物通过专用设备发泡后,再经泡沫施加设备涂敷于织物上,消泡后,使整理剂均匀地润湿织物,并渗入纤维内部,通常含水率可控制在10%-30%。

综上所述,合理的选择发泡剂与助剂对于牛仔布后整理的影响非常大,希各生产厂商能合理优选助剂。中达助剂,祝您辉煌!

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