新型泡沫印染：紡織物染整過程中的又一大進(jìn)步

文/李松鴻 殷雨婕

在紡織品生產(chǎn)過程中，從織布機(jī)和縫紉生產(chǎn)再變?yōu)槌善罚_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)過程需要消耗大量熱能。因此，業(yè)界開始尋求更有效的濕處理方法，這成為業(yè)界討論的熱門話題。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)界都在開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)。美國紡織業(yè)界也一樣面臨諸多問題。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)對環(huán)境的影響，并幫助其實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)。”泡沫染色是一種環(huán)保且節(jié)約成本的新技術(shù)。然而在過去，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)印染加工過程中都需要使用數(shù)百萬加侖（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。”

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)帶來激動(dòng)人心的設(shè)計(jì)和營銷上的創(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)，所以在烘干過程中就會(huì)消耗一半熱空氣。但若剩余水分不多或沒有，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)行潤濕的過程就叫做泡沫加工，通過將高濃度的液體變?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。

在接下來的過程中，發(fā)泡劑讓分散物更加集中，主要就是通過器械，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)浸泡布料過程中，時(shí)間往往更長，直接影響到貨物的發(fā)運(yùn)和交付。

中國需要后來者居上

中國采用泡沫印染技術(shù)時(shí)間不長，業(yè)界在上個(gè)世紀(jì)80年代開始研究。90年代有所停滯，進(jìn)入21世紀(jì)后，中國泡沫印染技術(shù)有了較大的發(fā)展，其原因是，之前中國的水源較為豐富，那時(shí)的能源也相對廉價(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)備最初就是用來進(jìn)行溶劑染色的，在泡沫染色法中就是用來將水轉(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，這與泡沫覆蓋過程半穩(wěn)定泡沫的作用有所不同，在覆蓋過程中泡沫的破碎和分散是分開進(jìn)行的。這個(gè)過程可節(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。