CN107401041A - 一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法及其装置,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架上移动,同时利用设于环形支架中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架上移动的过程中还通过设置在环形支架上的辊轧轴进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,通过本发明方法能够使整理剂在织物上有较强的附着力、浸润程度和均质程度相对传统整理方案具有显著提高并且能够在保证具有良好浸润效果的前提下使整理剂的使用量显著减少。
Description
技术领域
本发明涉及纤维织物功能性后整理领域,尤其是一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法及其装置。
背景技术
织物的功能性后整理是指织物从单纯的布料到赋予其拒水拒油、抗静电、阻燃、拒污、高光散射性等多种性能的全部加工过程。功能性整理织物产品在国际纺织品市场上日渐成为高端纺织品,市场需求远大于传统单一纺织品。功能性整理工业也是提高我国染整产品的市场竞争力和增加纺织染整产业高附加价值的重要组成成分。
功能性整理是应用具有功能性化学品加工的工艺技术。我国的纺织品功能性整理始于20世纪50年代末,最初以提高织物的抗皱和防缩为目标的树脂整理(即免烫整理的前身)开始,60年代初,我国生产的树脂整理纺织品仅在东南亚市场上畅销。之后应国内一些特殊部门的需要,防水(拒水)、防火(阻燃)和防腐等功能性整理技术也相继开发成功。此后发展缓慢,直到改革开放以后才先后实现了纺织品阻燃整理、涂层和层压技术的开发和应用,并引进了先进的液氨处理设备,缩短了与国外功能性整理产品的差距。但国际生态纺织品研究和检验协会于1992年颁发的Oekotex标准100,以及2002年欧盟推出的ECO-Label先后成为功能性整理发展的两道坎。前者是国际性民间组织的商品技术标准性质,除了明确禁用阻燃整理剂和生物活性整理剂(即抑菌)外,对其他整理中含有害化学品如甲醛、可萃取重金属等十多项都作了量的限定,后者是欧盟各成员国的生态纺织品的新标准,是禁用功能性整理剂的严格的生态纺织品标准。在最近10多年供过于求的国际纺织品市场上,符合环保要求的功能性整织品始终处于稳定增长态势。
目前国内工业生产中典型的整理工艺有以下两种:
(1)浸轧烘焙整理工艺
对于一般的水溶性或溶剂可溶性多功能整理剂的功能整理工艺一般是采用浸轧烘焙整理工艺,即常用的“一浸一轧”、“二浸二轧”、“双浸三轧”、“双浸四轧”等浸轧烘焙整理。首先将整理剂溶液用适当的缓冲剂调节pH至5-7,经过滤除杂质,整理时将被整理的纺织品浸入溶液中,经过轧压使助剂随溶液被挤压到纺织品纤维间隙中,除去多余的溶液后经焙烘即可。其中典型的“二浸二轧”整理流程为:
整理液预处理→织物浸泡(浴比为1:100~1:300,浸泡时间为2min~15min)→轧液(浴比为1:100~1:300,轧余率70%~80%)→再次浸泡(5min~15min)→轧液(轧余率70%~80%)→预烘(80℃~90℃,3min)→烘焙(120℃~160℃,8~12min)→出料
该方法用普通上浆和浸轧设备即可实现,所以在工业生产中较为常见。但这种整理工艺同时具有局限性:第一,浸轧烘焙整理工艺受限于织物和整理剂的耐温能力,很多布料在高温烘焙的时候容易皱缩且不能还原,同时许多整理剂在一定的温度也会使得原有的性质受到影响;第二,这种整理工艺在浸泡和轧液的过程中经常会有大量的整理剂溶液被带出而造成原料过高损耗;第三,为了保证浸浴比,大规模生产中需要容量较大的反应容器和设备,不利于工业化连续生产;第四,整理剂与布料之间的结合为固-液相的主动物理吸附,传质速率较低,整理剂分子与纤维之间的有效结合率较低,结合不够牢固;第五,对于一些粘度较大、固含量较高、粒度较高的整理剂,浸轧烘焙整理工艺会有整理不均匀的弊端。
(2)浸渍法加工
浸渍法是将织物放入盛有整理剂的卷染机中浸渍一段时间后,经单辊筒吸水烘至半干,最后进行烘干处理。与溶剂形成均匀溶液的多功能整理剂,随着溶液渗透到纺织品内纤维之间的空隙中,与纤维表面形成分子间表面吸附而附着在纺织品上。这种整理方法简单,易生产,成本低,织物的手感与风格特征受溶液的影响也不大,但是由于整理剂与纺织品的结合方式大多是物理吸附,相互间作用力较弱,因而结合牢度不高,容易受外界及其使用状况影响而丧失特有的功能。
织物整理过程要想具有理想的整理效果,整理后整理剂分子应沉积或吸附于纤维表面并与纤维结合。以织物拒水拒油整理为例,含氟织物整理剂要想具有理想的拒水拒油效果,整理剂中的有效组分高分子聚合物应在纤维间渗透传质并进一步附着在纤维表面,极性基团与纤维结合,而含氟链段在外层,氟原子覆盖在分子表面上形成有效的屏蔽,形成拒水拒油薄膜层,降低织物的表面张力,从而达到拒水、拒油的目的。要使织物和整理剂分子更有效的结合,需要保证织物在整理剂溶液中有一定的停留时间并充分润湿。
润湿是液体在气-固相界面上非常重要的物理行为,它实质上是液体取代气体并与固体发生接触的物理过程。润湿过程一般分为沾湿、浸湿和铺展,沾湿(Adhesion)是指液体与固体由不接触到接触、气-液界面和气-固界面为液-固界面所取代的润湿过程;浸湿(Immersion)是指液体浸入固体、气-固界面为液-固界面所取代的润湿过程;铺展(Spreading)是指液体在固体表面扩展、气-固界面为液-固界面所取代的润湿过程。超声波在纺织品湿整理中的应用由来已久,超声波具有高能、环保的特质,其具有的声压分散特性可以将悬浮液中的液体微粒牢固地快速嵌入到纺织品纤维间的空隙中。马建伟等用超声波对棉织物进行纳米整理的研究发现:自然渗透时,纺织品的空隙结构可通过阻挡捕获溶液中的微粒,但是以这种方式进入空隙的微粒也可随着渗透作用而离开多孔材料。而在超声波的作用下,在悬浮的整理剂颗粒之间作用的次级声辐射力会引起颗粒之间的表面絮凝。如果这些絮状物比多孔介质的孔颈处大,他们将会截留在里面。因此超声波作用下的织物整理可以有效地强化整理剂在织物纤维之间的传质,而使其具有更好的附着效果。
静电喷涂一般以待喷涂工件作为阳极,整理液所在一端设置静电发生器,接上脉冲负高压电,在两极间形成高压静电场,阴极产生电晕放电,使喷出的整理液液滴雾化并带电,从而带电的涂料滴在静电场的作用下沿电场线方向向待喷涂工件运动,放电后粘附在待喷涂工件上。静电喷涂主要有静电喷雾和静电纺丝两种形式。其中,静电喷雾主要用于对水性溶液或油漆等无成丝性液体的雾化,主要应用于农作物喷雾施药和汽车、家电、仪表的外壳喷漆;静电纺丝是高分子流体静电雾化的特殊形式,利用易挥发的有机溶剂配制具有一定粘度的溶液,通过高压静电发生器产生静电场,使溶液在喷口处雾化分裂出的物质不是微小液滴,而是聚合物微小射流,射流在空气中经劈裂、拉伸、溶剂挥发过程,最终固化成纤维,沉积在目标收集极上。静电喷涂的特点有:液滴分散、附着均匀,质量稳定;涂着效率可达90%以上;节能降耗,保护环境;迅速有效地实现颜色切换和涂料管路清洗,生产效率高;能适应高黏度、高固含量等不同性质的整理剂。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种便于自动化控制、传质和附着效果好、整理剂用量少的适用于织物整理的超声波静电喷涂方法及其装置。
为了实现上述的技术目的,本发明的技术方案为:
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架上移动,同时利用设于环形支架中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架上移动的过程中还通过设置在环形支架上的辊轧轴进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置,再将待整理的织物从超声波静电喷涂装置的进料口放入,并对织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架上受蠕动进料驱动器的驱动沿环形支架的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统感应到待整理织物时,将设于环形支架中心的整理剂储存箱外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,同时控制整理剂输送系统将整理剂输送至位于环形支架中心的整理剂储存箱,由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架和整理剂存储箱之间的区域形成超声波静电混合反应区;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的待整理织物吸引而吸附在待整理织物表面上,经喷涂的织物再通过设置在环形支架上的辊轧轴进行辊轧后,使织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽中进行回收,最终经过整理的织物由环形支架末端的出料口输出。
进一步,所述的超声波发射装置的工作频率为300KHz~600KHz,电功率为35~100W,所述的静电释放装置的脉冲电压为50kV~80kV。
进一步,所述的整理剂为防水防油整理剂(氟化物)、柔软整理剂、光泽整理剂、抗污整理剂中的至少一种混合组成。
进一步,所述的整理剂固含量为4.5%~7.1%,粘度为2115~4928mPa·s,平均粒径为180~492nm。
进一步,所述步骤2)中经超声波发射器喷嘴喷出的整理剂,在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成粒径为30~90μm的液雾颗粒。
进一步,所述步骤2)中形成的超声波静电混合反应区的压强为0.1~1.0MPa。
进一步,所述辊轧轴的两个辊轴之间的间隙为0.1~1.0mm。
进一步,所述的织物为纯纺织物、混纺织物或交织织物,其织物厚度为0.3mm~0.9mm。
一种应用上述所述的适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法的装置:其包括整理剂输送存储机构、织物支撑输送机构、超声波发射装置、静电释放装置、PLC感应控制装置和PCB控制器;所述的整理剂输送存储机构包括设于装置内边缘的余液收集槽和设于装置中心位置的整理剂存储箱,所述的余液收集槽通过管路与整理剂存储箱连接,所述的管路上还设有用于辅助整理剂输送的泵,所述的织物支撑输送机构设于余液收集槽和整理剂存储箱之间,其包括用于支撑和引导织物沿固定轨迹进行输送的环形支架、设于环形支架上用于驱动织物在环形支架上移动的蠕动进料驱动器、分布在环形支架上的至少一对辊轧轴和分别设于环形支架首尾两端的进料口和出料口,所述的环形支架和整理剂存储箱之间形成超声波静电混合场反应区,所述的PLC感应控制装置设于进料口和出料口之间,所述的超声波发射装置包括均布在整理剂储存箱外周面上的多个超声波发射头,所述的静电释放装置包括均布在整理剂存储箱外周面上的多个静电发射头,所述的PLC感应控制装置分别与整理剂输送存储机构、超声波发射装置、静电释放装置电连接,所述的PCB控制器分别与织物支撑输送机构、PLC感应控制装置电连接。
进一步,所述的余液收集槽与整理剂存储箱连接的管路为聚丙烯管材、聚乙烯管材或聚氯乙烯管材;所述的辊轧轴和环形支架为陶瓷、橡胶、塑料或玻璃材质。
采用上述的技术方案,本发明的有益效果为:
(1)通过利用超声波和静电协同来取代常规的浸轧整理工艺,避免了整理过程中因大量的整理剂溶液外溢而造成原料过高损耗的浪费;
(2)将整理剂与布料之间的结合方式从传质速率较低的固液相主动物理吸附转变为超声波静电协同传质,使整理剂分子与纤维之间有效结合率提高,渗透更均匀且结合更牢固;
(3)使整理剂适应性提高,对于一些粘度较大、固含量较高、粒度较高的整理剂也能够取得良好的分散浸润效果;
(4)无需大容量的浸泡反应容器和设备,采用本发明的连续超声波静电喷涂浸润装置能够实现工业化连续生产;
(5)采用PLC感应系统,可以实现装置的自动化控制,加工持续性获得大大提高;
(6)特有的余液回收结构使织物整理运行过程实现整理剂的闭路循环,大大提高整理剂的利用率,减少了整理剂外排对外部环境的污染的风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述:
图1为本发明超声波静电喷涂装置的俯视剖面示意图;
图2为本发明实施例1所整理得的纯棉府绸机织物在场发射扫描电子显微镜下进行扫描所得的示意图;
图3为通过传统浸轧法整理得的纯棉府绸机织物在场发射扫描电子显微镜下进行扫描所得的示意图;
图4为本发明实施例1所整理得的纯棉府绸机织物在水相接触测试中的接触角示意图;
图5为本发明实施例1所整理得的纯棉府绸机织物在油相接触测试中的接触角示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明装置包括整理剂输送存储机构、织物支撑输送机构、超声波发射装置、静电释放装置、PLC感应控制装置5和PCB控制器;所述的整理剂输送存储机构包括设于装置内边缘的余液收集槽10和设于装置中心位置的整理剂存储箱9,所述的余液收集槽10通过管路8与整理剂存储箱9连接,所述的管路8上还设有用于辅助整理剂输送的泵,所述的织物支撑输送机构设于余液收集槽10和整理剂存储箱9之间,其包括用于支撑和引导织物沿固定轨迹进行输送的环形支架7、设于环形支架7上用于驱动织物在环形支架上移动的蠕动进料驱动器、分布在环形支架7上的至少一对辊轧轴6和分别设于环形支架7首尾两端的进料口3和出料口4,所述的环形支架7和整理剂存储箱9之间形成超声波静电混合场反应区11,所述的PLC感应控制装置5设于进料口3和出料口4之间,所述的超声波发射装置包括均布在整理剂储存箱9外周面上的多个超声波发射头1,所述的静电释放装置包括均布在整理剂存储箱外周面上的多个静电发射头2,所述的PLC感应控制装置5分别与整理剂输送存储机构、超声波发射装置、静电释放装置电连接,所述的PCB控制器分别与织物支撑输送机构、PLC感应控制装置5电连接。
由于整理剂存在一定的腐蚀性,为了避免装置在经过长期使用后发生管路腐蚀的现象,所述的余液收集槽10与整理剂存储箱9连接的管路8为聚丙烯管材、聚乙烯管材或聚氯乙烯管材;所述的辊轧轴6和环形支架7为陶瓷、橡胶、塑料或玻璃材质。
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将待整理的织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动沿环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,同时控制整理剂输送系统将整理剂输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的待整理织物吸引而吸附在待整理织物表面上,经喷涂的织物再通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧后,使织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的织物由环形支架7末端的出料口4输出。
进一步,所述的超声波发射装置的工作频率为300KHz~600KHz,电功率为35~100W,所述的静电释放装置的脉冲电压为50kV~80kV。
进一步,所述的整理剂为防水防油整理剂(氟化物)、柔软整理剂、光泽整理剂、抗污整理剂中的至少一种混合组成。
进一步,所述的整理剂固含量为4.5%~7.1%,粘度为2115~4928mPa·s,平均粒径为180~492nm。
进一步,所述步骤2)中经超声波发射器喷嘴喷出的整理剂,在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成粒径为30~90μm的液雾颗粒。
进一步,所述步骤2)中形成的超声波静电混合反应区的压强为0.1~1.0MPa。
进一步,所述辊轧轴的两个辊轴之间的间隙为0.1~1.0mm。
进一步,所述的织物为纯纺织物、混纺织物或交织织物,其织物厚度为0.3mm~0.9mm。
实施例1
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.4mm,规格为40x40tex、密度为141g/m2的待整理纯棉府绸机织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.5m/s的速度沿设计直径为3m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的纯棉府绸机织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为60kV,超声波发射装置的工作频率为400kHz,电功率为40W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的8个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为45°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的8个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为45°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液作为整理剂以0.35L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液的固含量为4.5%、粘度为3200mPa·s、平均粒径为180nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成45μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.5MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的纯棉府绸机织物吸引而吸附在纯棉府绸机织物表面上,经喷涂的纯棉府绸机织物再通过设置在环形支架7上直径为15cm,双辊间距为0.3mm的辊轧轴6进行辊轧后,使纯棉府绸机织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的纯棉府绸机织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例2
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.4mm,规格为40x40tex、密度为141g/m2的待整理纯棉府绸机织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.5m/s的速度沿设计直径为3m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的纯棉府绸机织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为60kV,超声波发射装置的工作频率为400kHz,电功率为40W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的12个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为30°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的12个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为30°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液作为整理剂以0.41L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液的固含量为7.1%、粘度为4530mPa·s、平均粒径为420nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成49μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.01MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的纯棉府绸机织物吸引而吸附在纯棉府绸机织物表面上,经喷涂的纯棉府绸机织物再通过设置在环形支架7上直径为20cm,双辊间距为0.3mm的辊轧轴6进行辊轧后,使纯棉府绸机织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的纯棉府绸机织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例3
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.4mm,规格为40x40tex、密度为141g/m2的待整理纯棉府绸机织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.05m/s的速度沿设计直径为2.8m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的纯棉府绸机织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为50kV,超声波发射装置的工作频率为300kHz,电功率为49W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的8个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为45°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的8个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为45°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的纳米二氧化硅-全氟丙烯酸酯三元共聚物乳液作为整理剂以0.47L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的纳米二氧化硅-全氟丙烯酸酯三元共聚物乳液的固含量为7.1%、粘度为4928mPa·s、平均粒径为492nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成55μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.6MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的纯棉府绸机织物吸引而吸附在纯棉府绸机织物表面上,经喷涂的纯棉府绸机织物再通过设置在环形支架7上直径为16cm,双辊间距为0.5mm的辊轧轴6进行辊轧后,使纯棉府绸机织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的纯棉府绸机织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例4
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.9mm,规格为40x40tex、密度为141g/m2的待整理纯棉府绸机织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.09m/s的速度沿设计直径为3.2m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的纯棉府绸机织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为80kV,超声波发射装置的工作频率为600kHz,电功率为100W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的12个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为30°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的12个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为30°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的含氟有机硅作为整理剂以0.91L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的含氟有机硅的固含量为9.1%、粘度为2115mPa·s、平均粒径为241nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成30μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.5MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的纯棉府绸机织物吸引而吸附在纯棉府绸机织物表面上,经喷涂的纯棉府绸机织物再通过设置在环形支架7上直径为16cm,双辊间距为1.0mm的辊轧轴6进行辊轧后,使纯棉府绸机织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的纯棉府绸机织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例5
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.3mm,规格为40x40tex、密度为109g/m2的待整理脱胶蚕丝织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对脱胶蚕丝织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.9m/s的速度沿设计直径为1.6m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的脱胶蚕丝织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为60kV,超声波发射装置的工作频率为400kHz,电功率为40W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的12个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为30°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的12个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为30°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的纳米二氧化硅-全氟丙烯酸酯三元共聚物乳液作为整理剂以0.31L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的纳米二氧化硅-全氟丙烯酸酯三元共聚物乳液的固含量为7.1%、粘度为4819mPa·s、平均粒径为492nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成49μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为1MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的脱胶蚕丝织物吸引而吸附在纯棉府绸机织物表面上,经喷涂的脱胶蚕丝织物再通过设置在环形支架7上直径为10cm,双辊间距为0.1mm的辊轧轴6进行辊轧后,使脱胶蚕丝织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的脱胶蚕丝织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例6
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.3mm,规格为40x40tex、密度为109g/m2的待整理脱胶蚕丝织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.5m/s的速度沿设计直径为3m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的脱胶蚕丝织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为68kV,超声波发射装置的工作频率为360kHz,电功率为35W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的8个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为45°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的8个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为45°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液作为整理剂以0.35L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液的固含量为4.5%、粘度为3200mPa·s、平均粒径为180nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成45μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.5MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的脱胶蚕丝织物吸引而吸附在脱胶蚕丝织物表面上,经喷涂的脱胶蚕丝织物再通过设置在环形支架7上直径为15cm,双辊间距为0.3mm的辊轧轴6进行辊轧后,使脱胶蚕丝织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的脱胶蚕丝织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例7
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.3mm,规格为40x40tex、密度为109g/m2的待整理脱胶蚕丝织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.5m/s的速度沿设计直径为3m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的脱胶蚕丝织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为68kV,超声波发射装置的工作频率为360kHz,电功率为35W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的8个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为45°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的8个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为45°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液作为整理剂以0.35L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液的固含量为7.1%、粘度为4530mPa·s、平均粒径为420nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成90μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.5MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的脱胶蚕丝织物吸引而吸附在脱胶蚕丝织物表面上,经喷涂的脱胶蚕丝织物再通过设置在环形支架7上直径为15cm,双辊间距为0.3mm的辊轧轴6进行辊轧后,使脱胶蚕丝织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的脱胶蚕丝织物由环形支架7末端的出料口4输出。
实施例8
一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架7上移动,同时利用设于环形支架7中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱9对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架7上移动的过程中还通过设置在环形支架7上的辊轧轴6进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)在常温下,分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置5,再将厚度为0.3mm,规格为40x40tex、密度为109g/m2的待整理脱胶蚕丝织物从超声波静电喷涂装置的进料口3放入,并对纯棉府绸机织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架7上受蠕动进料驱动器的驱动以0.5m/s的速度沿设计直径为3m的环形支架7的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统5感应到待整理的脱胶蚕丝织物时,将设于环形支架7中心的整理剂储存箱9外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,并控制静电释放装置的工作脉冲电压为68kV,超声波发射装置的工作频率为360kHz,电功率为35W,所述的静电释放装置包括设置在整理剂储存箱9外周壁上的8个静电发射头2,其中相邻两个静电发射头2的设置夹角为45°,所述的超声波发射装置包括设置在整理剂存储箱外周壁上的8个超声波发射头1,相邻两个超声波发射头1的设置夹角为45°,在启动静电释放装置和超声波发射装置的同时控制整理剂输送系统将具有拒水拒油性能的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液作为整理剂以0.35L/s的流量输送至位于环形支架7中心的整理剂储存箱9,所述的水性含氟丙烯酸酯共聚乳液的固含量为4.6%、粘度为2115mPa·s、平均粒径为241nm,输入整理剂存储箱9的整理剂由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头1喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成45μm的液雾颗粒并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架7和整理剂存储箱9之间的区域形成超声波静电混合反应区11,所述的超声波静电混合反应反应区的压强为0.5MPa;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的脱胶蚕丝织物吸引而吸附在脱胶蚕丝织物表面上,经喷涂的脱胶蚕丝织物再通过设置在环形支架7上直径为15cm,双辊间距为0.3mm的辊轧轴6进行辊轧后,使脱胶蚕丝织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽10中进行回收,最终经过整理的脱胶蚕丝织物由环形支架7末端的出料口4输出。
性能测试
将实施例1整理得的纯棉府绸机织物在80℃下预烘干5min,然后再以150℃进行烘培10min后,将其置于场发射扫描电子显微镜进行观察,得到图2所示的FESEM图,再将传统浸轧法制得的纯棉府绸机织物置于场发射扫描电子显微镜进行观察作为对照组,得到如图3所示的FESEM图,然后再对所制得的样品进行测试拒水拒油性能,得到如图4所示的水相接触角示意图和如图5所示的油相接触角示意图。
分别将实施例1至8所整理得的织物进行性能测试的得到结果如下表所示:
注:①:水性含氟有机硅拒水整理剂防水防油织物整理剂;②:纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液防水防油织物整理剂;③:纳米二氧化硅-全氟丙烯酸酯三元共聚物乳液防水防油织物整理剂;④:含氟有机硅拒水整理剂防水防油织物整理剂。Ⅰ:纯棉府绸机织物;Ⅱ:脱胶蚕丝织物。
由上表结果可以看出:经过本发明方法整理过的织物能在同等条件下能比二浸二轧法和浸渍整理法整理得到的织物更好的拒水拒油性能,并且水相接触角均大于132.0°,油相接触角均大于131.0°;每平方米耗液量明显小于二浸二轧法和浸渍整理法,说明其对于整理剂的利用率较高;经本发明所述的方法整理过的织物洗涤10次后水性接触角明显大于二浸二轧法和浸渍整理法得到的织物,说明本方法整理过的织物具有更好的耐冲洗性能,整理剂有效成分与纤维之间有效结合率较高,渗透均匀且结合牢固。
以上所述为本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:其包括利用超声波静电喷涂装置使织物在装置的环形支架上移动,同时利用设于环形支架中心外周壁上均布有静电释放装置和超声波发射装置的整理剂储存箱对织物进行喷涂浸润,织物在环形支架上移动的过程中还通过设置在环形支架上的辊轧轴进行辊轧来使织物表面纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴充分接触,其具体包括如下步骤:
1)分别启动超声波静电喷涂装置的进料系统和PLC感应控制装置,再将待整理的织物从超声波静电喷涂装置的进料口放入,并对织物本体进行外接电源正极,使其在织物支撑输送机构的环形支架上受蠕动进料驱动器的驱动沿环形支架的轨迹进行移动;
2)PLC感应控制系统感应到待整理织物时,将设于环形支架中心的整理剂储存箱外周壁上的静电释放装置和超声波发射装置启动,同时控制整理剂输送系统将整理剂输送至位于环形支架中心的整理剂储存箱,由超声波发射装置将整理剂雾化后通过超声波发射头喷出,喷出的整理剂液滴在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化并在高压静电氛围下携带电子,将环形支架和整理剂存储箱之间的区域形成超声波静电混合反应区;
3)携带有电子的整理剂液滴在超声波的协同激励作用下,被外接了电源正极而带正电的待整理织物吸引而吸附在待整理织物表面上,经喷涂的织物再通过设置在环形支架上的辊轧轴进行辊轧后,使织物表面的纤维绒毛与喷涂的整理剂液滴进行充分接触,多余的整理剂被挤压后滴落到环形支架下方的余液收集槽中进行回收,最终经过整理的织物由环形支架末端的出料口输出。
2.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述的超声波发射装置的工作频率为300KHz~600KHz,电功率为35~100W,所述的静电释放装置的脉冲电压为50kV~80kV。
3.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述的整理剂为含氟丙烯酸酯共聚乳液、纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液、纳米二氧化硅-全氟丙烯酸酯三元共聚物乳液、含氟有机硅中的至少一种混合组成。
4.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述的整理剂固含量为4.5%~7.1%,粘度为2115~4928mPa·s,平均粒径为180~492nm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述步骤2)中经超声波发射器喷嘴喷出的整理剂,在静电释放装置的高压静电分裂作用下,进一步进行雾化成粒径为30~90μm的液雾颗粒。
6.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述步骤2)中形成的超声波静电混合反应区的压强为0.1~1.0MPa。
7.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述辊轧轴的两个辊轴之间的间隙为0.1~1.0mm。
8.根据权利要求1所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法,其特征在于:所述的织物为纯纺织物、混纺织物或交织织物,其织物厚度为0.3mm~0.9mm。
9.一种应用上述任一权利要求所述的适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法的装置:其特征在于:其包括整理剂输送存储机构、织物支撑输送机构、超声波发射装置、静电释放装置、PLC感应控制装置和PCB控制器;所述的整理剂输送存储机构包括设于装置内边缘的余液收集槽和设于装置中心位置的整理剂存储箱,所述的余液收集槽通过管路与整理剂存储箱连接,所述的管路上还设有用于辅助整理剂输送的泵,所述的织物支撑输送机构设于余液收集槽和整理剂存储箱之间,其包括用于支撑和引导织物沿固定轨迹进行输送的环形支架、设于环形支架上用于驱动织物在环形支架上移动的蠕动进料驱动器、分布在环形支架上的至少一对辊轧轴和分别设于环形支架首尾两端的进料口和出料口,所述的环形支架和整理剂存储箱之间形成超声波静电混合场反应区,所述的PLC感应控制装置设于进料口和出料口之间,所述的超声波发射装置包括均布在整理剂储存箱外周面上的多个超声波发射头,所述的静电释放装置包括均布在整理剂存储箱外周面上的多个静电发射头,所述的PLC感应控制装置分别与整理剂输送存储机构、超声波发射装置、静电释放装置电连接,所述的PCB控制器分别与织物支撑输送机构、PLC感应控制装置电连接。
10.根据权利要求9所述的一种适用于织物整理的超声波静电喷涂浸润方法的装置,其特征在于:所述的余液收集槽与整理剂存储箱连接的管路为聚丙烯管材、聚乙烯管材或聚氯乙烯管材;所述的辊轧轴和环形支架为陶瓷、橡胶、塑料或玻璃材质。
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