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        新型泡沫印染:紡織物染整過(guò)程中的又一大進(jìn)步

        2018-12-06 22:34:35李松鴻殷雨婕
        中國(guó)纖檢 2018年3期
        關(guān)鍵詞:業(yè)界印染布料

        文/李松鴻 殷雨婕

        在紡織品生產(chǎn)過(guò)程中,從織布機(jī)和縫紉生產(chǎn)再變?yōu)槌善?,包括沖洗、漂白、染色、印花以及最后的整理,每個(gè)步驟都要消耗大量水源。傳統(tǒng)濕處理過(guò)程除了印花,紡織物要浸泡在全稀釋的化學(xué)物和輔助染料中。之后,浸泡過(guò)的布料就被傳送到流水線上進(jìn)行干處理,如排水、烘干,最后進(jìn)入高溫加工處理。整個(gè)過(guò)程需要消耗大量熱能。因此,業(yè)界開(kāi)始尋求更有效的濕處理方法,這成為業(yè)界討論的熱門(mén)話題。在這樣的背景下,泡沫染色技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

        完全不用水的泡沫染法要降低能耗并不現(xiàn)實(shí),因?yàn)檫€需用水溶解染料和化學(xué)品,只有少用水才是現(xiàn)實(shí)可行的。濕布料可直接用泡沫染色,所以能降低液比。聚酯若用噴染機(jī)或軟流機(jī)即可順利降低溶液比,但若采用多端口噴射,就還得再回歸浸泡染色,以確保染色均勻。

        現(xiàn)代噴染開(kāi)新花

        為可持續(xù)性發(fā)展和環(huán)保的要求,全球業(yè)界都在開(kāi)發(fā)創(chuàng)新技術(shù)。美國(guó)紡織業(yè)界也一樣面臨諸多問(wèn)題。得州理工大學(xué)纖維與生物聚合物研究所研發(fā)出一種突破性的生產(chǎn)工藝,即專為生產(chǎn)牛仔布研發(fā)的新型泡沫印染工藝。該技術(shù)的研發(fā)獲得了包括牧馬人公司、李氏公司與沃爾瑪基金會(huì)聯(lián)合投資,并由美國(guó)IMD公司具體實(shí)施。

        牧馬人公司總裁湯姆·沃爾德倫表示:“該公司幫助推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化,是因?yàn)樗麄兿嘈胚@種技術(shù)能改善業(yè)內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響,并幫助其實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)?!迸菽旧且环N環(huán)保且節(jié)約成本的新技術(shù)。然而在過(guò)去,這一技術(shù)在牛仔裝制造中的用途是有限的,因?yàn)橛糜趥鹘y(tǒng)生產(chǎn)的靛藍(lán)染料與空氣中的氧會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。他們研發(fā)的IMD IndigoZERO?品牌提供的解決方案克服了這一限制,讓水和能源的使用量減少逾90%。不僅如此,這一技術(shù)讓泡沫噴染所需的化學(xué)染料使用量減少,不僅如此,與傳統(tǒng)染色相比,其品質(zhì)有了很大的提高。

        IMD顧問(wèn)蘇達(dá)卡爾解釋道:“一家大型織布廠在每天的傳統(tǒng)印染加工過(guò)程中都需要使用數(shù)百萬(wàn)加侖(1加侖≈3.79升)的水印染牛仔布。而IMD的創(chuàng)新技術(shù)則可大大減少用水量,節(jié)約染色和廢水處理所需的能源?!?/p>

        如果有需要,相較于常規(guī)染色工藝,IMD的泡沫染色工藝可需求更少量的原材料包括水。除減少浪費(fèi)外,織物工藝得到提升,這為牛仔布行業(yè)帶來(lái)激動(dòng)人心的設(shè)計(jì)和營(yíng)銷上的創(chuàng)新。與之同時(shí),他們的校企合作極大地推動(dòng)了IMD的商業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)在美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新基金的貸款支持下,該技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化速度加快。

        泡沫印染技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

        泡沫印染技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):節(jié)能、用水最少;節(jié)約染料、化學(xué)物及其他輔助物;比熱熔染色更節(jié)省時(shí)間;適用于所有的布料與合成物;減少環(huán)境污染和固廢。

        泡沫染色法是一種既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能的染色法,廣泛應(yīng)用于棉布、合成纖維以及這兩種混紡布料。特別的設(shè)備可設(shè)計(jì)用來(lái)調(diào)整泡沫大小、漂白、堿化處理、染色以及調(diào)整,用這種技術(shù)可染出各種類型的產(chǎn)品。加工前后的產(chǎn)品增量比例縮小。

        根據(jù)不同的織物結(jié)構(gòu)和纖維成分,相當(dāng)于布料重量70%~100%的水分會(huì)在高溫下蒸發(fā),所以在烘干過(guò)程中就會(huì)消耗一半熱空氣。但若剩余水分不多或沒(méi)有,就可節(jié)省更多熱能。泡沫印染技術(shù)正好順應(yīng)了業(yè)界這一需求。

        傳統(tǒng)的纖維低浸吸率系統(tǒng)遇到的主要問(wèn)題就是如何用少量的染料浸染面積較大的布料,若遇到親水性纖維,如含棉纖維的布料,那么難度就更大。傳統(tǒng)浸泡系統(tǒng)與高萃取技術(shù)相結(jié)合時(shí),出于經(jīng)濟(jì)上的考慮,提取物就應(yīng)回收。但這樣就導(dǎo)致提取物被布料中的殘留原料污染,提取物就變質(zhì),因?yàn)樗樟硕喾N已處理的其他元素。這是傳統(tǒng)染整技術(shù)很難克服的問(wèn)題。

        而泡沫染色法能克服這些難題,它是液體分散成氣體的一種形式,液體通常指的是水,氣體指的是空氣。使用氣泡進(jìn)行潤(rùn)濕的過(guò)程就叫做泡沫加工,通過(guò)將高濃度的液體變?yōu)榕菽@樣泡沫浸入布料,確保了不會(huì)有殘留液體,在布料表面能均勻染色并不用移除或回收。

        在接下來(lái)的過(guò)程中,發(fā)泡劑讓分散物更加集中,主要就是通過(guò)器械,讓泡沫增大至5~20倍,之后泡沫就會(huì)覆蓋在布料表層,當(dāng)布料通過(guò)流水線時(shí),氣泡就破裂并覆蓋整個(gè)布料。布料還會(huì)像以前那樣進(jìn)入烘干爐,而需要蒸發(fā)的水分只占傳統(tǒng)方式的15%~35%,通過(guò)流速加快以及干燥器溫度的降低,能耗降低40%~70%。

        最后兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)讓水和泡沫的傳送現(xiàn)象在紡織業(yè)上也是一種突破。除了泡沫密度需要可控外,新型方法中的其他變量可控性也很重要。浸吸量和黏度在每個(gè)步驟中都需要正確把握,因?yàn)檫@是紡織染整主要熱量消耗過(guò)程;相關(guān)變量、染色布料的速率、接觸時(shí)間也都十分關(guān)鍵。而傳統(tǒng)浸泡布料過(guò)程中,時(shí)間往往更長(zhǎng),直接影響到貨物的發(fā)運(yùn)和交付。

        中國(guó)需要后來(lái)者居上

        中國(guó)采用泡沫印染技術(shù)時(shí)間不長(zhǎng),業(yè)界在上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始研究。90年代有所停滯,進(jìn)入21世紀(jì)后,中國(guó)泡沫印染技術(shù)有了較大的發(fā)展,其原因是,之前中國(guó)的水源較為豐富,那時(shí)的能源也相對(duì)廉價(jià)。但隨著環(huán)保的重要性日趨加強(qiáng),能源價(jià)格走高,業(yè)界不得不開(kāi)始注重節(jié)水節(jié)能效應(yīng)。

        業(yè)界發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)方法相比,泡沫法在染色上的應(yīng)用不僅可節(jié)約原料、能源,還能提高生產(chǎn)效率,甚至還可達(dá)到免洗滌的效果。這種設(shè)備最初就是用來(lái)進(jìn)行溶劑染色的,在泡沫染色法中就是用來(lái)將水轉(zhuǎn)化為泡沫,而泡沫的大小與密度也是可控的。

        印度曾開(kāi)發(fā)出微泡染法,即讓水性染料被發(fā)泡劑稀釋,旨在降低液比,可減少化學(xué)物使用量,這個(gè)過(guò)程就是為提高染色品質(zhì),且只需3%的發(fā)泡劑并將浴比從20:1降至8:1。這樣放在平臺(tái)上的產(chǎn)品就能放入泡沫中進(jìn)行染色。這種工藝原理是,在泡沫染色設(shè)備上,液體噴入一大桶中,靜置25min,在這個(gè)過(guò)程中,泡沫會(huì)均勻地布滿整個(gè)容器,在25min~30min之后,容器溫度升至90℃,或者說(shuō)根據(jù)具體染料和布料而設(shè)定溫度。伴隨著蒸汽,機(jī)器會(huì)持續(xù)染整一小時(shí)。整個(gè)過(guò)程可根據(jù)需求設(shè)置,如:染色、沖洗、修整、脫水、烘干。與傳統(tǒng)方式相比,它節(jié)約了大量物質(zhì)材料如水和能源。

        泡沫印染技術(shù)能使快速破裂的泡沫轉(zhuǎn)化為傳遞化學(xué)媒介,泡沫變?yōu)榛|(zhì),泡沫的破裂和染色在系統(tǒng)控制下能同時(shí)完成。半穩(wěn)定的泡沫須變成自然泡沫然后覆蓋到基質(zhì)上,這與泡沫覆蓋過(guò)程半穩(wěn)定泡沫的作用有所不同,在覆蓋過(guò)程中泡沫的破碎和分散是分開(kāi)進(jìn)行的。這個(gè)過(guò)程可節(jié)省化學(xué)物的消耗,這使化學(xué)物在布料上分散更均勻。而這種方法能讓棉布的浸濕率達(dá)到25%~35%,合成纖維物的浸濕率在10%~20%。在泡沫發(fā)生器或泡沫混合器中,被壓縮的空氣在密閉的空間里變成液體,然后在壓力的作用下變成泡沫。當(dāng)整個(gè)容器裝滿泡沫,壓力就會(huì)慢慢降低,泡沫就會(huì)從容器中流出,泡沫結(jié)構(gòu)形成。現(xiàn)代研發(fā)的設(shè)備均能控制并讓泡沫保持其結(jié)構(gòu)。而需要密切關(guān)注的最重要因素是浸潤(rùn)力和泡沫的破碎率,滲透率需要可調(diào)整可控可設(shè)置。

        泡沫印染因其低添加劑特征現(xiàn)已獲得更多中國(guó)紡織印染廠的重視,泡沫取代水,成為轉(zhuǎn)換染料和化學(xué)物的媒介,用來(lái)染色的泡沫就是水性染料與空氣的結(jié)合,這樣不僅降低能耗,更能降低水的消耗。如今,中國(guó)現(xiàn)已擁有研發(fā)泡沫印染技術(shù)設(shè)備的廠家,也能研發(fā)比較先進(jìn)的設(shè)備但力度還不夠。從印染企業(yè)未能完全擺脫對(duì)染料和化學(xué)物的依賴這一狀況就能看出,要全面提升質(zhì)量,中國(guó)廠家在泡沫印染工藝上的創(chuàng)新還需百尺竿頭更進(jìn)一步。

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