新型泡沫整理技術

葛方青，殷允杰，王潮霞

（江南大學紡織科學與工程學院生態紡織教育部重點實驗室，江蘇無錫 214122）

1 泡沫整理發展

泡沫整理是指以泡沫代替水介質，通過將含有功能整理劑的泡沫均勻地施加到織物表面，使整理劑作用于織物表面或內部，從而賦予織物不同功能的方法［1］。泡沫整理的主要優勢：（1）降低織物的帶液率，減少泳移現象的出現［2］；（2）減少織物烘燥過程中的能耗；（3）節省整理劑用量；（4）減少織物后整理過程中廢水的排放量。因此，泡沫整理在節能減排上起到了很大的推動作用，并且可以提高產品質量，符合印染行業節能環保的需求，顯著提高了生產效率，實現了低給液節能型染整加工［3-4］。

20世紀60～80年代，泡沫整理技術成為發達工業國家的研究熱點，歐洲各個國家展開了泡沫整理技術研究的競爭，該技術很快在染整行業得到應用，并取得了很好的成效。采取在滾筒上安裝刮刀等措施簡化泡沫整理設備的結構，可提高泡沫整理工藝的生產效率和均勻性，該技術在美國得到應用［5］。隨后，我國引入泡沫整理技術，并將其應用于紡織品行業，但在織物整理工藝中的應用還存在挑戰。

進入21世紀，人們逐漸認識到能源的匱乏，節能、環保意識逐漸增強，泡沫整理技術開始走進人們的視野并引起關注。通過引入泡沫技術，將無甲醛抗皺整理劑整理到織物上，可以有效提高織物的抗皺性［6］。由于泡沫含水量少，可以通過控制泡沫施加力度調節帶液率，從而實現對織物的雙面異功能整理，賦予織物拒水拒油和抗紫外線雙重功能，為紡織品的雙面異功能加工提供參考［7］。

目前，泡沫整理設備的制造、改良和相關整理工藝的開發是科研單位和企業的研發熱點。計算機控制技術的蓬勃發展推動其在泡沫整理技術中的應用，增強工業生產自動化程度，提高企業生產效率。

2 泡沫整理工藝

泡沫整理技術廣泛應用于織物后整理，如泡沫抗皺整理、泡沫柔軟整理、泡沫阻燃整理、泡沫抗靜電整理、泡沫拒水拒油整理和泡沫多功能整理等。

2.1 泡沫抗皺整理

泡沫抗皺整理主要應用于棉以及滌/棉混紡織物，也可以應用于毛織物和絲/毛交織物等［8-11］。基于泡沫整理工藝帶液率低的特點，常規整理工藝中出現的泳移現象得到控制甚至消除，織物表面抗皺整理劑分布更加均勻，強力增強，從而實現織物抗皺目標。泡沫抗皺整理的工藝流程：配制整理液→機械發泡→泡沫施加→焙烘。

與浸軋抗皺整理相比，經泡沫抗皺整理后的織物抗皺效果顯著，急彈折皺回復角和緩彈折皺回復角分別可達161°和253°以上，且抗皺均勻性增強，提高了織物的斷裂強力保留率［6］。發泡體系中，發泡機進氣量過大會降低抗皺整理劑濃度，而泡沫施加速度過快會引起整理液無法完全滲透到織物內部，二者都將影響織物的抗皺性能［12］。因此，合理調控泡沫抗皺整理工藝參數可有效提高織物泡沫抗皺整理的均勻性，為高品質抗皺織物的生產提供技術指導。將泡沫技術應用于毛紡織物的抗皺整理中，毛織物的含水量較少，所需的焙烘溫度較低，不會對毛纖維造成損傷，整理后織物可保持其原有的面料特性［8］。

2.2 泡沫阻燃整理

泡沫阻燃整理是在濃度較高的整理液（阻燃劑和高分子黏合劑）中加入發泡劑，通過機械發泡形成穩定的泡沫，再經泡沫施加器將泡沫均勻地施加到織物表面，焙烘后，阻燃劑與織物緊密結合，獲得具有阻燃性的織物。阻燃劑的品種很多，按照所含元素可分為鹵系、磷系、氮系等無機非金屬化合物阻燃劑和無機金屬化合物阻燃劑。由于鹵系阻燃劑存在安全和環保問題，市場上以磷系和氮系阻燃劑為主。相比于陰離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑的發泡性稍差，但泡沫穩定性好，與離子型表面活性劑的相容性好，容易與阻燃劑實現復配。為了進一步提高織物的阻燃性能，泡沫阻燃整理中的發泡劑多采用陰離子型和非離子型表面活性劑的復配體系。

目前，泡沫阻燃整理工藝適用于厚重棉織物、竹漿纖維織物、棉府綢、丙綸織物和棉帆篷蓋布等。采用環狀磷酸酯型阻燃劑和水性聚丙烯酸酯發泡膠進行泡沫阻燃整理后，棉織物具有良好的阻燃性，續燃時間為3.3 s，陰燃時間為0 s，損毀炭長為10.9 cm，且在織物燃燒時無甲醛釋放，具有優異的環保性。對于厚重織物［13］，泡沫阻燃整理的阻燃效果達GB B1級，手感柔軟，透氣性和安全性均得到提升。該類阻燃織物在家紡、軍用紡織品、汽車和飛機等內飾件中具有廣泛應用。此外，混合廢棄花生殼可以增強阻燃發泡膠的效果，實現對棉帆篷蓋布等特殊用途織物的泡沫阻燃整理，續燃時間和陰燃時間均為0 s，損毀炭長為10.0 cm，而且手感柔軟［14］。不同織物經泡沫阻燃整理后的阻燃性能如表1所示。

表1 泡沫涂層織物的阻燃性能［13-17］

相對于常規涂層阻燃整理工藝，經過泡沫阻燃整理的織物具有上漿量可控、滲漿少、布面手感柔軟、透氣性良好等優點，阻燃效果達GB B1級。

2.3 泡沫柔軟整理

泡沫柔軟整理是將發泡劑和穩泡劑添加到常規柔軟劑中，經機械發泡形成泡沫，再將泡沫施加到織物表面并烘干以賦予織物柔軟性的整理方法［18-19］。織物泡沫柔軟整理工藝：配制整理液→機械發泡→泡沫施加→烘干。

常用的柔軟劑包括有機硅類柔軟劑和非硅類柔軟劑，非硅類柔軟劑主要分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型。由于柔軟劑大都屬于陽離子或弱陽離子型，故發泡劑不宜選用陰離子型表面活性劑。與陽離子型發泡劑相比，非離子型發泡劑的起泡性、穩泡性較好［20］。泡沫柔軟整理織物的斷裂強力和撕破強力較常規浸軋整理均增強，而且手感更豐滿，織物硬挺度小于46°。由于泡沫整理帶液率較低，整理劑不能完全滲透到厚重織物的反面，易使織物正反面手感產生差異［21］。此外，泡沫柔軟整理技術還可以應用于滌棉織物和棉滌燈芯絨織物等。

2.4 泡沫抗靜電整理

將發泡劑引入抗靜電整理體系，機械發泡后處理織物可以提高織物表面的吸濕性，使纖維表面形成具有電導性的離子層，減小表面電阻，使電荷不易在滌綸表面富集，實現織物的抗靜電整理。在織物的泡沫抗靜電整理過程中，發泡比和抗靜電劑用量對織物的整理效果影響較大。織物泡沫抗靜電整理工藝：配制整理液→發泡→涂覆泡沫→烘干→焙烘。滌綸吸濕性較差，易產生靜電且難以逸散，限制了其在紡織領域的應用。對滌綸織物進行泡沫抗靜電整理后，織物的靜電壓半衰期滿足B級標準，抗靜電性能提高，對提高產品品質和擴展應用范圍具有重大意義［22］。由于手術室環境的特殊性，醫用防護服和手術衣不僅要具有良好的透氣透濕性，還應具有優異的抗靜電性。為了滿足醫用服裝的需要，王潔等［23］通過泡沫抗靜電整理制備了一種同時具有單向導濕透氣性和三拒一抗防護性能的手術衣材料。此外，以PP紡黏非織造布為基材，通過泡沫整理制備的抗靜電材料抗靜電性能顯著且一致性好，在醫用防護材料市場具有巨大的應用潛力［24］。不同織物經泡沫抗靜電整理后的抗靜電性能如表2所示。

表2 泡沫涂層織物的抗靜電性能［22-24］

2.5 泡沫拒水拒油整理

通過控制泡沫整理液的帶液率，調節整理液在織物上的滲透深度，可以對織物進行單面拒水拒油整理，經焙烘處理賦予織物拒水拒油雙重功能［25-26］。在處理工業廢水廢油的過程中，織物容易產生糊袋和板結，導致企業清潔成本增加。因此，采用泡沫技術對織物進行拒水拒油整理，賦予織物單面拒水拒油性能，同時不影響織物的吸濕透氣性［27］，可以有效解決以上問題。不同織物經泡沫拒水拒油整理后的拒水拒油性能如表3所示。

表3 泡沫涂層織物的拒水拒油性能［7，26-27］

2.6 泡沫多功能整理

泡沫整理可以實現對織物的單面整理，這為開發雙面多功能產品提供了理論基礎。如開發一面具有阻燃、抗菌性能，一面具有芳香、抗靜電性能的多功能家用窗簾布，可以有效減少長期紫外線照射對人體和室內其他紡織品的損害；在服用紡織品中，制備一面具有防水透氣性能，一面具有親水吸濕性能的平滑柔軟高檔襯衫面料，可以提高布料服用過程中的舒適性；采用泡沫涂層技術對汽車座椅面料進行雙面異功能整理，可開發具有防污、防水、抗菌、易去污和阻燃多功能的面料，織物還能保持良好的透氣性和柔軟的手感［28］。泡沫多功能整理工藝流程：配制工作液→泡沫整理→烘干→焙烘。

隨著倡導健康、環保和低碳生活，多功能性地毯逐漸受到青睞。為了獲得具有柔軟舒適、防滑、吸音減噪、阻燃隔熱多功能的地毯面料，泡沫整理技術在地毯行業的涂膠加工過程中得到廣泛應用，為地毯市場打開了廣闊前景。此外，對聚丙烯（SMS）非織造布進行泡沫雙面整理，可以制備親疏水雙面異功能手術衣面料［29］。在服用過程中，真絲織物易起皺且出汗后易粘在皮膚上，帶給使用者不適感，對真絲織物進行雙面泡沫整理不僅可以提高抗皺性能，還賦予織物疏水性能，改善其服用性能［30］。

3 展望

泡沫整理技術可以應用到紡織品后整理的諸多環節，帶液率低的特點使其能夠達到甚至超過常規工藝的加工效果，但泡沫加工技術在產業化生產中還會出現整理不均勻的現象，限制其進一步推廣和應用。泡沫整理設備的控制精確性有待提高。此外，泡沫性能對整理效果也有一定的影響，需要選擇合適的發泡劑和整理劑使泡沫密度、穩定性、潤濕性、流動性和泡沫大小符合整理過程中化學品的均勻性等要求。只有這樣才能使泡沫整理技術真正應用到產業化生產中，同時符合節能減排和生態環保的要求。在能源緊張、保護環境任務繁重的今天，泡沫整理技術必將會有十分廣闊的應用前景。