CN101962914B - 一种节能环保型双面泡沫涂层方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能环保型双面泡沫涂层方法，属于纺织印染技术领域。该方法包括如下步骤：通过泡沫发生器在含有发泡助剂的后整理液中打入空气，使发泡形成0.13～0.08克/立方厘米密度和10～2250mPas粘度的泡沫；通过泡沫施加装置将上述的制备的泡沫涂敷于织物上，泡沫立即瞬时渗透到全部纤维表面，达到规定的深度的范围后，再通过挤轧，使泡沫全部破裂，溶液随之渗入到纤维内部；再烘干、焙烘。该方法在涂层产品上采用双面泡沫涂层的方式，替代传统浸轧方式和涂层方式，可以达到降低药品的使用量，提高产品性能，降低残液对环境的污染，实现后整理液的零排放，降低含氟特种后整理药剂在织物上的PFOS/PFOA的含量。

Description

一种节能环保型双面泡沫涂层方法

技术领域

本方法属于纺织印染技术领域，涉及一种节能环保型双面泡沫涂层方法。

背景技术

传统的浸轧法中由于织物系先经过液槽，完全浸透、吸足液体，然后通过改变轧辊的压力来调节织物带液量，但是这样的调节一般只能调节织物带液率为60％～150％，甚至更高，高的带液率必然带来后续烘干时间的增加、车速的减慢、水的消耗、其他能源的损耗；而采用泡沫染整方法，由于泡沫发生器可以将泡沫设定为一点的密度，有利于待发泡液的制备，施加装置又可以按照实际要求准确调节织物的带液量，可调节的带液率范围为10％～80％，大大降低了织物的带液量，这样的直接优势就是减少烘干时间、减少水及其他能源损耗、加快车速，提高生产效益。

PFOS全称为全氟辛烷磺酰基化合物(C8F17SO2X)，是纺织品和皮革制品上做防水、防油、防污处理剂的主要活性成分，广泛应用于民用和工业产品生产领域，是目前最难降解的有机污染物，具有很高的生物蓄积性和多种毒性，不仅会造成人体呼吸系统问题，还可能导致新生婴儿死亡，其导致的全球性污染正日渐受到人们关注。

欧盟正式全面禁止PFOS在商品中的使用，首先受到影响的将是纺织、皮革等生产产品的出口企业。因为PFOS在纺织业中存在范围最广，任何需要印染以及后整理的纺织品都需经过前处理洗涤，另外如抗紫外线、抗菌等功能性后整理所使用的助剂也可能含有PFOS，该指令的实施将直接影响我国纺织品、皮革、造纸、包装、印染助剂、化妆品等产品的出口。

纺织染整行业还是采用传统浸轧方式的水介质工艺，尤其是染整加工中的退浆、精练、漂白、染色和后整理中消耗热能要占整个纺织染整行业全部能源消耗的55％～60％而其中的热能消耗主要在湿加工的烘燥消耗中，另外，传统工艺对水资源的消耗、环境污染也是巨大的考验。

发明内容

本方法的目的是，提供一种节能环保型双面泡沫涂层方法，该方法在涂层产品上采用双面泡沫涂层的方式，替代传统浸轧方式和涂层方式，可以达到降低药品的使用量，提高产品性能，降低残液对环境的污染，实现后整理液的零排放，降低含氟特种后整理药剂在织物上的PFOS/PFOA的含量，可达到＜1ppm/m2的标准。

本方法的目的可通过下列技术方案来实现：一种节能环保型双面泡沫涂层方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、制备泡沫：通过泡沫发生器在含有发泡助剂的后整理液中打入空气，使发泡形成0.13～0.08克/立方厘米密度和10～2250mPas粘度的泡沫；

B、泡沫涂层：通过泡沫施加装置将上述的制备的泡沫涂敷于织物上，泡沫立即瞬时渗透到全部纤维表面，达到规定的深度的范围后，再通过挤轧装置挤轧，使泡沫全部破裂，溶液随之渗入到纤维内部；

C、烘干、焙烘：将经过泡沫涂层的织物通过通过烘干装置直接进行烘干、焙烘。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤A中，制备能溶于泡沫的染液和药剂，通过管路吸到泡沫发生器进行发泡，泡沫再由管路输送到泡沫施加装置中。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤A中，所述的泡沫的密度为0.2～0.07克/立方厘米，泡沫粘度范围为400-600mPas。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤A中，泡沫染色的半衰期范围为30～180分钟，而泡沫印花为8～10小时，泡沫整理为30～45分钟。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤A中，通过所述的泡沫发生器中的气体质量流量计和多磁阀控制，使发泡的化学品体系粘度高达20000cps，控制泡沫大小与均匀性。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤B中，泡沫通过泡沫施加装置中的刮刀或者双面刮刀施加到织物的单面或双面。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤B中，所述的泡沫施加装置保持横向均匀将泡沫施加到织物表面或喷入织物内部，染液和药剂能够沿着织物横向上均匀施加，织物前处理满足要求的条件下，中边色差达到ΔE＜0.5。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤B中，所述的泡沫在输送运行过程中的距离保持一致性，保证泡沫输入总管到泡沫分配头的泡沫均一稳定。

在前述的节能环保型双面泡沫涂层方法中，在上述的步骤B中，所述的在泡沫分配盒内形成多个泡沫施加分配区来使得泡沫施加的路径一致，泡沫分配头到泡沫施加口过程中的泡沫均一稳定性。

与现有技术相比，本发明中，(1)泡沫发生器对发生泡沫的密度、半衰期(体现泡沫的稳定性)和泡沫的发生量可控，能适应不同布种变化和车速变化的要求；发泡的稳定性和密度的伺服可控性，施加的均匀性(达到染色的精度要求)，而且可以做到双面施加和施加腔室的压力可控，解决泡沫施加布面上的渗透的均匀性、一致性，该泡沫整理设备在后整理药剂的施加方式上的运用，将会对特种后整理工艺和涂层产品产生突破性的革命。

(2)泡沫施加装置，可与后整理定型主机相联，通过测力传感装置控制泡沫发生器的供泡沫量；(3)泡沫施加装置泡沫供给的路径一致和施加的均匀性，即解决了泡沫的衰减一致喝传统泡沫施加装置易产生泡沫叠加的条印的问题，使其达到染色的精度要求；(4)泡沫施加装置采用交流变频伺服自动探边，避免料液的浪费，使药剂在施加过程中的浪费降低到最低限度；(5)“防水、拒油、易去污”药剂和发泡剂按照特定的比例混合，均匀施加在布身上后，因为带液量较低，易于烘干，透芯性好，分布均匀，可以做到烘干和焙烘一步法。与传统的涂敷法相比，其不需添加任何额外的添加剂，涂敷的透芯性好，而且可做到双面涂敷，药剂的效能能够得到最大限度的发挥；与传统的浸轧方式相比，带液量降低、烘干时的泳移现象小，药剂浪费少，使用药剂少等优点；可以节约大量的能源和药剂，可以有效的降低布面上的PFOS含量。

本发明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(低用水量，低热损耗，低化学试剂使用量)的消耗，且不会影响织物的加工性能，蒸发的水分少，在大部分浸轧整理液情况下烘干极为便利，药剂的表面泳移量可达到最小，在整理过程中或提高车速，或减少焙烘单元的开启数量。

对行业的作用：泡沫涂层技术中由于大部分的水被空气所代替，而节约了大量的由烘干工序产生的能源消耗，干燥能源成本能减少大约50％。，织物加工速度可以提高20-30％。在对含棉织物进行泡沫涂层过程中可以大幅度节约能源，化学品用量的消耗降低非常明显，减少环境污染，毒性小，排水量小，具有良好的社会生态效益。减少水的消耗，用水量可以减少30-50％。而且，泡沫处理也可以减少污水量，污水处理成本可减少50-60％。另外，工艺的线速度不在受织物的厚薄影响，大大促进了生产的加工效率和效益。泡沫处理提高了化学药品的使用效率，双面泡沫涂层整理技术使后整理药剂在织物上的透芯性好，烘干时降低在表面堆积，最大限度的发挥药剂的功效，从而降低了化学药品的消耗和费用。同时也很有可能降低某些助剂的浓度，甚至不使用助剂，如传统涂层上使用的增稠剂等，经实践显示，与传统的浸轧工艺相比，本方法的应用能降低互有整理液的用量。

具体实施方式

本节能环保型双面泡沫涂层方法，该方法包括如下步骤：A、制备泡沫：通过泡沫发生器在含有发泡助剂的后整理液中打入空气，使发泡形成0.13～0.08克/立方厘米密度和10～2250mPas粘度的泡沫；制备能溶于泡沫的染液和药剂，通过管路吸到泡沫发生器进行发泡，泡沫再由管路输送到泡沫施加装置中。泡沫发生器要求能够提供所需的密度、粘度、半衰期的泡沫，还要求该发生器能够在实际应用过程中清洗方便，性能稳定。

该泡沫发生器采用了转子与定子同时具有咬合拌针，保证对化学品稳定剪切；双重气流控制包括精确气体质量流量计和多磁阀控制；累进式腔式泵几乎无脉动误差；蛇形转子在弹性定子中运动，转子的往复轴向运转。经过精密的设计和不断的实践，泡沫发生器能够达到气体流量控制的大跨度快速反应和稳定的气体进出流量，可以发泡的化学品体系粘度高达20000cps，而且能够达到精确控制泡沫大小与均匀性。

用于纺织品处理的泡沫应是亚稳定类型，FFT系统其半衰期为1-60min。泡沫染色的半衰期范围为30-180分钟，而泡沫印花为8-10小时，泡沫整理为30-45分钟。

不同应用系统对泡沫的密度要求不同，在连续染色中，则需要0.20-0.07克/立方厘米的泡沫。密度介于0.13至0.08克/立方厘米之间的泡沫适合于各种应用。泡沫整理建议密度为0.14-0.07克/立方厘米，泡沫印花为0.33-0.20克/立方厘米。对泡沫施加体系，泡沫密度用来控制带液率，降低泡沫密度将导致带液率的减少。所述的密度的选择取决于织物重量，织物重量增加，泡沫密度也要相应增加，对疏松织物使用低密度泡沫，对紧密厚重型织物使用高密度泡沫。

泡沫粘度取决于泡沫密度和未形成泡沫的溶液粘度。一般来说，泡沫粘度的提高会增加泡沫的稳定性。Mitter泡沫印花体系所使用的泡沫通常很稳定，而且粘度最高，范围介于2000到2250mPas之间。在Kuster泡沫染色体系中，泡沫粘度范围为400-600mPas，Hoechst泡沫染色体系粘度范围为10-50mPas。

对于泡沫直径(一般指平均气泡尺寸)，平均气泡尺寸较小的泡沫往往比尺寸大的泡沫更稳定。泡沫的平均气泡尺寸取决于具体所用的泡沫施加体系，其直径范围从Monforts系统的0.01-0.1毫米到Hoechst系统泡沫染色的10-50毫米。对于其它泡沫施加体系，FFT系统平均气泡尺寸范围为0.05-0.5毫米，悬浮刮刀和浸轧系统为0.05-0.10毫米，Printaire体系为1.0-2.0毫米，Kuster泡沫施加系统则为0.4-4.0毫米。

开发多个微孔电磁阀的排列组合开启，以此来控制气体流量。这种方法可使在需要不同气体流量变化时瞬间调整。如控制系统需要气体流量2升/分钟变化到4升/分钟时，本设备设计的多个微孔电磁阀排列组合可使此变化瞬间产生，而传统方式则需要5秒或者更长时间。多个微孔电磁阀的排列组合开启，以此控制气体流量，既使用气体流量计相配合来控制气体流量，又配合气体质量流量计来对数据进行再确认，也就是通过等压条件下控制依次微孔经面积大一倍的十六个微孔开启的排列组合来控制气体流量。如第一个孔的面积为1，第二个为2，第三个为4，第四个为8，第五个为16，第六个为32，依次后面为64，128，256，……如气体流量要求为7时，开启1\2\3孔，如气体流量要求为127时，开启1-7孔，这种方法可控制气体流量精度至最小孔径的流量，并可使在需要不同气体流量变化时，瞬间调整。

泡沫发生器还有一个人性化的设计抓触摸屏操作面板，可以设置的参数包括带液量、上固量、车速(可连接主机设备同步)、织物幅宽、化学品密度、织物克重、洗车强度等，大大方便了操作人员记录并保存历史记录避免可能的参数错误和加工误差，根据此触摸屏操作面板，泡沫重量或密度可以预先设置，泡沫运行稳定后完全能够保持状态一致，密度范围从50∶1到2∶1或泡沫质量从20克/升到500克/升，误差在1％以内。泡沫发生的速度范围从50公斤/小时到900公斤/小时，泡沫混合从100-960转/分钟，即泡沫密度大小可调。

稳定泡沫涂层的组分为水、粘合剂、助剂、染料、增稠剂、填充助剂、发泡剂和泡沫稳定剂。其起始粘度高于亚稳定泡沫的粘度。

B、泡沫涂层：通过泡沫施加装置将上述的制备的泡沫涂敷于织物上，泡沫立即瞬时渗透到全部纤维表面，达到规定的深度的范围后，再通过现有的挤轧装置挤轧，使泡沫全部破裂，溶液随之渗入到纤维内部；

泡沫施加装置要求能够均匀一致地对织物进行涂敷，避免出现涂敷不均匀和透芯性不良。其结构简单、加工方便且能达到足够高的均匀施加精度，其泡沫输出宽度是可调节的。

泡沫施加装置采用泡沫输入总管在泡沫分配接头上的输入端中心到达各泡沫输送管在泡沫分配接头上的输出端中心距离分别相等，实现了泡沫输送运行过程的一致性，保证泡沫输入总管到泡沫分配头的泡沫均一稳定；另外采用在泡沫分配盒内形成多个泡沫施加分配区来使得泡沫施加的路径一致，保证泡沫分配头到泡沫施加口过程中的泡沫均一稳定，而且加工简单、制造方便，而同时又能够满足均匀施加的要求。泡沫通过泡沫施加装置可以施加到织物的单面或双面。若施加织物的单面，可通过刮刀、滚筒、压力或抽吸装置完成。若施加织物的双面，需要一对转移或双面刮刀装置。

泡沫施加装置保证了泡沫从发生后到达织物表面或喷入织物内部保持横向施加均匀，没有左右偏差或条纹产生，能够沿着织物横向上均匀施加染液和药剂，织物前处理满足要求的条件下，该施泡装置能够达到中边色差很小，能够达到ΔE＜0.5，完全可以满足印染化学品均匀施加的需要。并保证泡沫均匀的渗透并在织物内部发生衰减，幅宽变化时泡沫施加位置可随之调整而泡沫施加均匀程度几乎无影响，可以根据客户的需要调整加工的幅宽范围，安装位置，或根据厂房设备进行量身定制。

C、烘干、焙烘：将经过泡沫涂层的织物通过通过烘干装置直接进行烘干、焙烘。

本发明中，发泡比：发泡前液重对发泡后相同体积泡沫的重量之比，实现的范围可达到1～50，误差精度可以达到0.1；半衰期：一定体积内泡沫排液到泡沫重量一半时所需的时间，一般在染整中半衰期达到6分钟以上都能够满足实际应用，误差精度可以达到0.5min。第一滴液：泡沫发生第一滴液体时的时间，误差精度可以达到1S。粘度：旋转粘度计直接测得，cps粘度可以达到50以内。布宽：实际生产中，根据布的幅宽，可以自动跟踪调节施泡器的作用面，本项目布宽可调节范围为1.5～3.5米，误差范围为0.01m。带液率：单位织物进出机器前后，液体的增加量对布重的百分比，根据实际工艺的不同，带液率可调节范围为10～80％，误差范围为1％。搅拌速度：发泡器中搅拌磁头的平均转速，依据需要实现的泡沫密度要求，本项目搅拌速度可调节范围为100～960转/分钟。

通过本方法生产的产品可以达到：

(1)防水：初始：6      10次水洗4级  检测标准AATCC22(IS04920)洗涤标准AATCCl35(49℃)

(2)拒油：  初始：4    10次水洗3级  检测标准AATCCll8        洗涤标准AATCCl35(49℃)

(3)易去污：初始：4    10次水洗3.5级  检测标准AATCCl30      洗涤标准AATCCl35(49℃)

(4)布身PFOS(全氟辛烷磺酰基化合物)的含量<1ppm/m2，达到欧盟面料PFOS/PFOA的环保要求。

双面泡沫涂层方法与传统浸轧工艺和涂层工艺对比，可降低面料PFOS/PFOA的含量：

	对比浸轧工艺	对比单面涂层工艺
			药剂节约	15-20％	40-50％
PFOS/PFOA含量降低	20％	40-50％

在选用6C氟化物的拒水拒油性能相对比8C氟化物要差，要达到同等效果，则要增加30-40％的药剂使用量，另外6C氟化物的耐洗性能相对较差些，通过双面泡沫涂层方式施加，药剂分布均匀，辅助助剂使用较少，对氟炭化合物与纤维结合的牢度会更好，从而使6C氟化物的使用和推广成为可能，辅助添加药剂少对拒油性能干扰小，同时应为涂层方式，不存在底槽料排放问题，废液排放几乎为零，对环境的污染小。

Claims (5)

1.一种节能环保型双面泡沫涂层方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、制备泡沫：通过泡沫发生器在含有发泡助剂的后整理液中打入空气，使发泡形成0.13～0.08 克/立方厘米密度和400-600mPa.s粘度的泡沫；

B、泡沫涂层：通过泡沫施加装置将上述的制备的泡沫涂敷于织物上，泡沫立即瞬时渗透到全部纤维表面，达到规定的深度的范围后，再通过挤轧装置挤轧，使泡沫全部破裂，溶液随之渗入到纤维内部；

C、烘干、焙烘：将经过泡沫涂层的织物通过烘干装置直接进行烘干、焙烘；

在上述的步骤A中，制备能溶于泡沫的染液和药剂，通过管路吸到泡沫发生器进行发泡，泡沫再由管路输送到泡沫施加装置中，泡沫染色时泡沫的半衰期范围为30～180分钟，而泡沫印花时泡沫的半衰期为8～10小时，泡沫整理时泡沫的半衰期为30～45分钟。

2.根据权利要求1所述的节能环保型双面泡沫涂层方法，其特征在于，在上述的步骤A中，通过所述的泡沫发生器中的气体质量流量计和多磁阀控制，使发泡的化学品体系粘度高达20000cps，控制泡沫大小与均匀性。

3.根据权利要求1或2所述的节能环保型双面泡沫涂层方法，其特征在于，在上述的步骤B中，泡沫通过泡沫施加装置中的刮刀或者双面刮刀施加到织物的单面或双面。

4.根据权利要求3所述的节能环保型双面泡沫涂层方法，其特征在于，在上述的步骤B中，所述的泡沫在输送运行过程中的距离保持一致性，保证泡沫输入总管到泡沫分配头的泡沫均一稳定。 

5.根据权利要求4所述的节能环保型双面泡沫涂层方法，其特征在于，在上述的步骤B中，所述的在泡沫分配盒内形成多个泡沫施加分配区来使得泡沫施加的路径一致，泡沫分配头到泡沫施加口过程中的泡沫均一稳定性。