【集萃網(wǎng)觀察】摘要：消除泡沫的最佳辦法是有針對性地應用消泡劑。經(jīng)紗上漿時漿液常會產(chǎn)生泡沫，影響調(diào)漿操作的準確性，最終影響漿紗質(zhì)量。對常見的上漿起泡情況進行了歸納，分析了起泡與消泡的機理，總結(jié)了消泡劑應具備的性質(zhì)和常用品種，指出:消泡劑種類繁多，且具有專用性，在使用時，應掌握各種類型消泡劑的特性合理選用，從而達到抑制泡沫的產(chǎn)生，提高漿紗品質(zhì)的目的。
起泡與消泡是相互對立的。凈洗液、滅火機、啤酒、飲料以及泡沫塑料等行業(yè)都離不開泡沫來制造各種泡沫制品，而紡織、食品、醫(yī)藥、涂料等行業(yè)都要想方設法在生產(chǎn)過程中來消除泡沫。泡沫是指空氣、二氧化碳等氣體分散在水、油、漿液、染色液等液體中的分散體，氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)的氣2液相分散體系。泡沫有兩種聚集態(tài)，一種是稀泡，氣泡間的相互作用力弱，不會聚集成泡沫；另一種是濃泡，濃泡的泡沫是密集的，濃泡才是真正的泡沫。通常向漿液、染液等分散體中加入少量的某種物質(zhì)，以達到抑制泡沫的產(chǎn)生，這種物質(zhì)稱做為“消泡劑”。以下對起泡和消泡的機理及其在紡織行業(yè)中的應用，進行全面的介紹。
1、泡沫產(chǎn)生機理
氣泡和泡沫是日常生活中常見的現(xiàn)象。氣泡與泡沫是由于表面作用而生成的。泡沫的產(chǎn)生是由于氣體分散于液體中形成氣2液的分散體，在泡沫形成的過程中，氣2液界面會急劇地增加，因而體系的能量增加，其增加值為液體表面張力γ與體系增加后的氣2液界面的面積A的乘積，為γ×A，應等于外界對體系所作的功。若液體的表面張力γ越低則氣2液界面的面積A就越大，泡沫的體積也就越大，這說明此液體很容易起泡。水因其表面張力高（72.8mN/m）而不易產(chǎn)生泡沫，而表面活性劑就具有明顯降低水的表面張力的能力。如把十二烷基硫酸鈉C12H25SO4Na加入水中，能把水的表面張力從72.8mN/m降至39.5mN/m，因此洗滌劑中常加有C12H25SO4Na以增加泡沫的穩(wěn)定性。所以，氣泡與泡沫是由表面作用形成的，當不溶性氣體被液體所包圍時，形成一種極薄的吸附膜，由于表面張力的作用，膜收縮為球狀形成泡沫，在液體的浮力作用下氣泡上升到液面，當大量的氣泡聚集在表面時，就形成了泡沫層。
在經(jīng)紗上漿過程中調(diào)漿桶或漿槽中之所以產(chǎn)生泡沫，是因為漿液中的氣體與漿液連續(xù)充分地接觸，由于氣體是分散相（不連續(xù)相），漿液是分散介質(zhì)（連續(xù)相），氣體與漿液的密度相差很大，所以在漿液中，泡沫很快上升到漿液表面，此時如漿液的表面張力小，漿液中的氣體就沖破液面聚集成泡沫。由此可見，泡沫的產(chǎn)生必須具備三個條件:只有氣體與液體連續(xù)又充分地接觸時，才能產(chǎn)生泡沫；當氣體與液體的密度相差非常大時，才能使液體中的泡沫能很快上升到液面，久而久之就形成泡沫；表面張力愈小的液體愈易起泡。
當前，在生產(chǎn)實踐中，泡沫有時發(fā)生在調(diào)漿過程中，有時在調(diào)漿時不起泡，而在漿紗過程中漿槽中產(chǎn)生泡沫。根據(jù)我們長期以來深入生產(chǎn)現(xiàn)場的認識，發(fā)現(xiàn)在下述情況下漿液易產(chǎn)生泡沫。
�。�1）使用部分醇解PVA21788時調(diào)漿過程中會產(chǎn)生大量泡沫，稍不注意泡沫就會溢出調(diào)漿桶，造成定積不正，漿液成分變化，這個問題早已有成熟的解決辦法。目前常見的是使用完全醇解PVA21799與低聚合度（500）的部分醇解PVA（如0588，BP05A，UP05，PVA805等）混用，且在這些部分醇解PVA中有的也加了消泡劑，但時常仍有起泡現(xiàn)象，致使用戶敬而遠之，不敢使用。而PVA2205MB無此情況出現(xiàn)，這是因為使用的是一種高效的、專一性的消泡劑，所以長期使用以來用戶沒有反映過有起泡的問題。
�。�2）有的地區(qū)水質(zhì)不佳，水中含有各種無機鹽，煮漿時會分解出CO2氣體，聚集成濃泡形成泡沫。
�。�3）在使用某些漿料時，遇有下列情況也易產(chǎn)生泡沫:①漿料配方中（包括組合漿料中）配有CMC（羧甲基纖維素鈉鹽），使用后漿液粘度增加，一旦形成泡沫，液膜就不易破壞。②目前較多的組合漿料中或所謂的固體漿料中為達到穩(wěn)定和降低粘度以適應“兩高一低”工藝路線，普遍在這些固體漿料中加入尿素、白砂糖等物質(zhì)，會增加漿料起泡的可能性。③淀粉漿中如蛋白質(zhì)含量高會產(chǎn)生泡沫，但目前有些企業(yè)使用的變性淀粉由于改性劑使用不當也會出現(xiàn)漿液的起泡。
�。�4）某些新型漿紗機容積小，如SuckerS432型漿紗機的漿槽容積只有150L，漿槽與預熱漿箱連為一體，采用全幅瀑布式溢流，這樣易引起漿槽與預熱漿箱落差大，溫差大，造成在漿槽中產(chǎn)生泡沫。
�。�5）調(diào)制漿料時操作工投料快、升溫也快，調(diào)漿過程中常會產(chǎn)生起泡，有時甚至較嚴重。
（6）漿料配方中含有較多量的表面活性劑，低表面張力的陰離子表面活性劑起泡性很高，表面
活性高、起泡力又強的表面活性劑泡沫穩(wěn)定、不易消失，如某漿料廠生產(chǎn)的固體丙烯酸類漿料用戶使用后反映經(jīng)常起泡就是這個原因。
此外，回漿使用不當，漿液堿性過低，用漿時間過長，上漿溫度忽高忽低等均會造成漿液起泡，這些問題都有了相應的解決辦法。當今社會科技發(fā)展迅速，隨著科技的進步，對漿液起泡現(xiàn)象的研究也會不斷深入下去。以上僅介紹了6種情況供業(yè)內(nèi)人士參考。
2 消泡機理
消除泡沫大致有兩種方法:即物理方法和化學方法。用改變溫度、避免強沸、減小壓力和降低攪拌速度等這些物理方法都能抑制泡沫的產(chǎn)生，這里重點討論的是用消泡劑來消泡的化學方法。
簡單地說，凡是加入少量物質(zhì)能使泡沫很快消失的此類物質(zhì)稱為“消泡劑”。消泡劑大多數(shù)屬于表面活性劑類型，美國膠體化學家羅斯對添加了各種表面活性劑的起泡體系進行試驗和觀察，發(fā)現(xiàn)了消泡劑在起泡液中溶解性與消泡效力的關系，提出了一種假說。
2.1 擴展系數(shù)（S）與浸入系數(shù)（E）
判斷消泡劑能否在泡沫液膜上擴展，哈金斯認為，當S>0時，消泡劑能在泡沫液膜上擴展，而當S<0時，則不能在泡沫液膜上擴展。另一學者魯賓遜認為，當E>0時，消泡劑能夠進入泡沫液膜，而當E<0時，消泡劑則不能進入泡沫液膜。于是羅斯提出一種假說:
�。�1）當浸入系數(shù)E和擴展系數(shù)S都大于零時，即E>0，S>0時，消泡劑才能進入泡沫液膜，能起到消泡作用。因為只有在溶質(zhì)處于不溶解的狀態(tài)下，才能聚集為分子團即一個微滴。羅斯認為，當消泡劑的分子團即微滴與泡沫液膜接觸時，首先應該是浸入，浸入之后，在泡沫液膜上擴展，使液膜局部變薄最終斷裂，導致氣泡合并或破滅（見圖1），因為泡沫衰逝的過程，是分散體的液膜由厚變薄、直到破裂的過程。
（2）當E<0，S<0時，微滴既不能浸入更不可能擴展。
�。�3）當E>0，S<0時，微滴只能浸入泡沫液膜，但不能擴展，微滴呈棱鏡狀。
4）當E<0，S>0時，微滴不能浸入泡沫液膜，就談不上擴展。
由此可知，只有當浸入系數(shù)E和擴展系數(shù)S的表面張力都為正值時，消泡劑的分子團即微滴既能浸入泡沫液膜也能在泡沫液膜上擴展，使液膜逐步變薄而破裂。
2.2 降低泡沫穩(wěn)定性
此外，消泡劑必須能夠降低泡沫的表面彈性和表面粘度，從而降低泡沫的穩(wěn)定性，也是消泡理論的另一重要論述。
（1）消泡劑使泡沫液膜局部表面張力降低而消泡。因消泡劑微滴的表面張力比泡沫液膜的表面張力低，當消泡劑加入到泡沫體系中后，消泡劑微滴與泡沫液膜接觸，可使此處泡沫液膜的表面張力減低，其他泡沫周圍液膜的表面張力幾乎沒有發(fā)生變化。這樣，表面張力降低的部分，被強烈地向四周牽引、延展，最后使泡沫破裂而達到消泡的目的。
（2）消泡劑破壞液膜彈性，使液膜失去自修作用而消泡。液膜的彈性通常是影響泡沫穩(wěn)定性的重要因素之一。一般來說，氣泡的破裂都是由氣泡壁上最薄的那一點開始的，當這一薄點伸縮時，薄點上的表面活性劑濃度就降低，引起此處液膜的表面張力升高，這就產(chǎn)生了指向薄點的作用力而使得氣泡壁上薄點周圍的液體被拉向薄點受伸縮的區(qū)域，防止了該點進一步變薄。這種現(xiàn)象被稱作為Marangoni效應。如果泡壁上薄點的表面活性劑濃度的變化不是通過Marangoni效應，而是通過液相表面活性劑分子的遷移，則氣泡就會破裂。事實上，通常還是氣泡膜的彈性效應在起主要作用，使膜失去彈性因而使液膜失去自修復能力而被破壞。
（3）消泡劑使液膜粘度降低，縮短泡沫壽命而消泡。泡沫液膜的表面粘度高會增加液膜的強
度，減緩液膜的排液速度，降低液膜的透氣性，阻止泡內(nèi)氣體擴散等，延長了泡沫的壽命而起到穩(wěn)定泡沫的作用。
聚醚型表面活性劑在低溫時醚鍵與水會形成氫鍵，這些氫鍵的產(chǎn)生使液膜的粘度增加。若用不會產(chǎn)生氫鍵的消泡劑，將能產(chǎn)生氫鍵的穩(wěn)泡劑從液膜表面取代下來，就會減小液膜的表面粘度，使泡沫液膜的排液速度和氣體擴散速度加快，從而減少泡沫的壽命而消泡。
3 消泡劑應具備的性質(zhì)和種類
消泡劑應具有以下性質(zhì):消泡力強，用量少；加到起泡體系中不能影響體系的基本性質(zhì)；表面張力��；擴散性、滲透性好；化學性穩(wěn)定，耐氧化性強，耐熱性好；無生理活性，安全性高。
必須指出，一種消泡劑只能對某一種體系或數(shù)種體系的泡沫有效，因此，在選用消泡劑時，必須選用對自己行業(yè)適用的消泡劑。對紡織行業(yè)而言，能適用的消泡劑種類有醇類、醚類、胺類、金屬皂類和聚硅氧烷類等，常用的是聚硅氧烷類和有機類消泡劑兩大類。前者是最通用型消泡劑，后者是一組品種繁多的有機化合物，很難從化學結(jié)構(gòu)上予以分類，只能按用途進行分類。紡織常用消泡劑見表1。
4 消泡劑在紡織行業(yè)中的應用
如上所述，硅氧烷類消泡劑是公認的通用型消泡劑，因為它具有以下特性: 表面張力低，揮發(fā)性低；在一般情況下是化學惰性體；不溶于水和許多有機溶劑； 低毒或無毒。傳統(tǒng)的硅氧烷系消泡劑都是水包油型的乳劑，用于水基泡沫體系，一般都是聚二甲基硅氧烷與硅膠的復配物，如果不含硅膠則消泡劑的抗泡能力就非常低，尤其是對于那些水基泡沫體系效能就更差。基于硅氧烷類消泡劑具有優(yōu)良的應用性能，使它在工業(yè)生產(chǎn)中應用面比其他消泡劑廣泛得多。特別是近20 年里， 一系列新型的硅氧烷類消泡劑已不斷被開發(fā)出來，如二甲基硅氧烷和烯烴環(huán)氧化合物的共聚物消泡劑，聚氧乙烯聚硅氧烷消泡劑和聚硅氧烷聚醚嵌段型共聚物消泡劑等，為解決起泡問題提供了新的武器。
有機消泡劑品種繁多，并具有專用性，也就是說，為某一特定的泡沫現(xiàn)象所設計出的有機消泡劑不能應用于其他情況。目前，工業(yè)上所用的有機消泡劑，有油脂類、脂肪酸酯類、聚醚類。
4 . 1 合成纖維上油工藝
合成纖維吸濕性小， 導電性能差， 摩擦因數(shù)大，上油的目的就是在纖維表面涂上一層油膜，以增加纖維的抱合力、抗靜電性和平滑性。油劑中含有大量的表面活性劑，起泡性很強，泡沫狀的油劑是達不到上油的目的，易產(chǎn)生廢絲。若油劑中添加0 . 02 %～0 . 04 % （ 質(zhì)量百分比） 的二甲基硅油消泡乳液，可解決上述問題。
4 . 2 經(jīng)紗上漿
上漿漿液中若產(chǎn)生泡沫，會給操作工人帶來很大麻煩，漿紗質(zhì)量也將受到嚴重的影響，不利于織造生產(chǎn)。漿液的主要成分是粘著劑，有淀粉或變性淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素鈉鹽等，它們都是長鏈型的具有大分子結(jié)構(gòu)的水溶性物質(zhì)，其水溶液一般具有較高的粘度。為使?jié){液易于浸透，常在配方中加入一些必要的添加劑等表面活性劑，這樣構(gòu)成的漿液成分極易產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫，當漿液表面張力小，漿液中產(chǎn)生的氣泡隨著布朗運動及漿液的浮力上升到液面，當產(chǎn)生的氣泡聚集在氣2液界面上形成密集的泡沫層就產(chǎn)生泡沫。如上漿過程中一旦產(chǎn)生泡沫則添加0 . 2 %～0 . 25 %消泡劑，就可顯著改善經(jīng)紗上漿的工藝性能。
4 . 3 染整工藝
染整是使染料和整理劑與織物的纖維發(fā)生物理或化學的結(jié)合。經(jīng)過退漿—精練—漂白—染色—整理等工序， 使織物達到規(guī)定的色澤和功能。在上述各道染整工序中都會有不同程度的活性物質(zhì)， 所以都存在起泡的可能， 一旦起泡，纖維或織物就難以充分浸透，影響染整質(zhì)量。為了解決泡沫問題，一方面設計低泡性的配方，盡量不用或少用起泡性的助劑。退漿、煮練工序堿性強，可選用聚醚型消泡劑，漂白工序酸性較強， 可選用有機硅消泡劑等。
染整工段是大量使用消泡劑的工序，染色過程中用水量很大，水是主要媒介，因此，染色過程可看
作是水溶性或水分散性染料從水介質(zhì)中遷移到纖維上。為使纖維表面能均勻而又直接地接觸染色介質(zhì)，通常需要加入適當?shù)南輨┎拍苓_到要求。
5 結(jié)束語
泡沫是紡織生產(chǎn)中的一個難點問題。棉紡織行業(yè)在經(jīng)紗上漿中發(fā)生漿液起泡的情況屢見不鮮，造成的原因又是多方面的，只有了解泡沫產(chǎn)生的機理，掌握各種類型消泡劑的特性，有針對性地選用能減少經(jīng)紗上漿過程中漿液起泡的消泡劑， 才能抑制泡沫的產(chǎn)生，達到提高漿紗品質(zhì)的目的。
來源: 洪仲秋
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