【集萃網(wǎng)觀察】在噴射染色機(jī)上進(jìn)行小浴比快速染色時(shí)，一般工廠都要采用消泡劑來防止染浴嚴(yán)重起泡。
8431硅酮消泡劑是我院理化分析室在剖析聯(lián)邦德國Henkel公司的Bveviol jet消泡劑組份后，用國產(chǎn)原料研制成功的同類型產(chǎn)品。
通過對(duì)8431消泡劑的中試和大樣生產(chǎn)，證明了這一品種的消泡作用優(yōu)于國外和國內(nèi)的同類產(chǎn)品，不但用量少而且性能優(yōu)異，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。
近幾年來在滌綸或其混紡針織物的染色方面，為了達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約染化料和減少污水排放，縮短染色周期的目的，發(fā)展了小浴比的快速染色工藝。絕大部分半充滿的，或緊湊式匹染機(jī)，在升溫速度加快和浴比小的情況下，即相應(yīng)地提高了染液的濃度和加快了上染率，以及增加了染浴內(nèi)布匹的密度，因而易形成折皺印和浸透不良，往往造成染色不勻，產(chǎn)生染斑和色花色差。要解決上述問題，機(jī)械上的彌補(bǔ)辦法是加快染液和布的循環(huán)速度，增加布和染液的相對(duì)接觸次數(shù)，以達(dá)到勻染的目的，但是也附帶帶來某些問題，其中之一就是會(huì)引起染液的起泡性增大。如果這個(gè)問題不解決，染色時(shí)布易纏住，泡沫還會(huì)降低染機(jī)循環(huán)泵的流量，使布速減慢，嚴(yán)重時(shí)泵會(huì)吸空，使布匹不能運(yùn)轉(zhuǎn)，不但達(dá)不到勻染的目的，反而會(huì)造成色花色差。因此要保證染色質(zhì)量，也就必須研究消泡問題。
(一)染液起泡和消泡原理
泡沫(Foam)可以被認(rèn)為是空氣在水中或某些液體中的分散體，是由為液膜所包圍的大大小小的空氣泡(Bubble)聚集而成。如果水中沒有表面活性劑的分子，雖加攪拌，也不會(huì)形成穩(wěn)定的泡沫。其原因如下：
(1)染色時(shí)用的分散劑、勻染劑能降低染液界面的表面張力(見表1)。當(dāng)染液受機(jī)械攪拌而混入空氣時(shí)，為了克服液體表面張力，擴(kuò)大染液表面積所需作的功可以減小，這是易起泡的原因之一。
(2)分散劑、勻染劑等表面活性劑在水中有規(guī)則的分布，只是出現(xiàn)在單獨(dú)及分離的氣泡中，在水包油的乳液中，表面活性劑的疏水部份被排出水外而進(jìn)入空氣泡中，如圖1所示。
由此可見，空氣泡有粘附在疏水性表面上的傾向。表面的疏水性愈強(qiáng)，氣泡粘附越牢固，也就此易起泡。
表1 高溫勻染劑-lO對(duì)水的表面張力影響
注：測(cè)試溫度：30℃ 測(cè)試儀器：BZY-150表面張力儀
(3)從圖1中還可見，當(dāng)空氣泡不斷上升至液面時(shí)，就可生成泡沫。一般地說，染純滌綸或其混紡織物時(shí)，染液中都含有離子性的表面活性劑，這樣就使泡沫具有雙電荷層的薄膜。當(dāng)泡沫剛生成時(shí)，這種雙電荷層膜是相當(dāng)厚而且不穩(wěn)定的，然后由于表面張力的緣故，雙層膜間的液體逐漸流掉，泡壁變薄，一直到圍繞在泡壁相對(duì)面上的雙電荷層逐漸接近足以引起電性排斥為止。當(dāng)膜變薄后，不但更富有彈性，而且由于電荷排斥，阻止了泡壁的進(jìn)一步變薄，因而也就使泡沫更加趨于穩(wěn)定。
(4)由于在液面相鄰的表面活性劑之間的相互作用，形成了染液的表面粘度。很多分散勻染劑中都含有聚氧乙烯長鏈，而兩個(gè)相鄰表面活性劑中的氧乙烯能形成氫鍵，這就防止或降低了泡壁的排液率，這也是使泡沫穩(wěn)定的因素。泡沫系統(tǒng)的粘度愈高，要除去其中的空氣和使之破裂則更為困難。
(5)表面活性劑能增加氣泡膜的表面彈性，如圖2所示。
液膜在受到張力時(shí)，局部變薄，似乎要發(fā)生破裂．當(dāng)變薄的這一部份被拉伸時(shí)，該區(qū)的表面活性劑濃度將進(jìn)一步降低，對(duì)著中心會(huì)產(chǎn)生一種內(nèi)向的力(inward force)帶著下層液體移動(dòng)，阻止薄弱部分進(jìn)一步變薄。表面活性劑則從泡膜內(nèi)移到膜的表面，形成較薄而穩(wěn)定的膜。
圖2 表面活性劑增加氣泡膜表面彈性的示意圖
注：火柴頭狀表示表面活性劑的親水和疏水部分
下面將介紹我院理化分析室研制成功的8431有機(jī)硅消泡劑(湖州助劑廠生產(chǎn))的消泡機(jī)理。這種消泡劑是按抑制起泡和破壞上述使泡沫穩(wěn)定的機(jī)理而研制的。破泡的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，不是單一的因素，其作用分述于下：
(1)有抑制起泡作用。它對(duì)起泡物質(zhì)一類的分散勻染劑有某種程度的親和性，能消除起泡物質(zhì)的吸附層，降低空氣泡粘附在分散勻染劑疏水性表面上的傾向，因而不易起泡。
(2)將8431加入染液后，當(dāng)液內(nèi)的空氣泡上升至液面時(shí)，即將8431包在具有雙電荷層的膜內(nèi)，減弱了電荷層的排斥力，引起膜壁所受的斥力不勻，因而使膜壁破裂。
(3)由于8431的分子能插入兩個(gè)相鄰表面活性劑的分子間，阻礙了在它們之間形成氫鍵，使泡壁不斷排液，最終導(dǎo)致泡沫破裂。
(4)8431具有鋪展性，能形成一個(gè)連續(xù)的薄膜，破壞泡沫與被作用基質(zhì)間的相互粘附作用，因而能夠摧毀表面泡沫。
(5)消泡劑內(nèi)有破泡性物質(zhì)，染液在噴射染色機(jī)中高速循環(huán)，具有破泡性的物質(zhì)有擦破或擊破泡壁并有促使泡沫中氣體加速擴(kuò)散的作用，使泡沫易于破裂。
(6)消泡劑具有較低的表面張力，附著在泡膜上后會(huì)侵入泡膜，由于泡膜的表面張力大于消泡劑的走向張力，侵入泡膜的消泡劑受到拉伸而破裂。見圖3。
圖3 消泡劑使泡膜破裂的示意圖
注：1克/升8431的表面張力為33dyne/cm2;符號(hào)：F-泡膜拜；D-消泡劑
(二)843l消泡劑的性能
(1)物理狀態(tài)：乳白色糊狀
(2)化學(xué)結(jié)構(gòu)：聚硅酮類乳化類
(3)離子性：非離子
(4)酸堿值： 1％水溶液pH值為6.7～7
(5)貯存穩(wěn)定性：放置半年以上不分層
(6)耐鹽性： 在含鹽量(Na2SO4)60克／升的染液內(nèi)使用時(shí)，經(jīng)多次試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)問題。
(三)與其他消泡劑消泡效果的比較
(1)測(cè)試儀器：100毫升具塞量筒。
(2)測(cè)試方法：吸取雷米邦A(yù) 2.5％濃度的水溶液lO毫升，放入100毫升具塞量筒中，置于水浴內(nèi)加熱至50℃，上下?lián)u動(dòng)50次，然后加入濃度為0.1％的待測(cè)消泡劑水溶液10毫升，泡沫消失為合格。
對(duì)比用的消泡劑牌號(hào)有。
AS為CIBA-GEIGY公司產(chǎn)品FUMEXOL AS
FFD為CIBA-GEIGY公司產(chǎn)品ALBEGAL FFD
NFW為ALLIED COLLOIDS公司產(chǎn)品ALCOPOL NFW
JET為HENKEL公司產(chǎn)品BREVIOL JET
248 P為國產(chǎn)消泡劑
表2 各種消泡劑消泡效果的比較
從表2可見，843l消泡劑的消泡效果優(yōu)于進(jìn)口消泡劑
表3 8431與284P消泡劑用量對(duì)高溫勻染劑-10消泡效果的比較
表3所列數(shù)據(jù)在100毫升的具塞量筒中，放入相同體積的含有不同濃度消泡劑和相同勻染劑濃度的溶液，加熱至50℃，搖50次后的泡沫高度。
從表3可見，8431消泡劑的消泡效果至少是284P消泡劑的5倍。
在“高溫高壓染色助劑性能測(cè)試”一文中，曾述及潮試助劑的起泡性，必須在高溫模擬實(shí)際生產(chǎn)情況下進(jìn)行，利用日本染色機(jī)械公司生產(chǎn)的Uni—Ace噴射溢流染色樣機(jī)，測(cè)定染色過程中染浴的起泡性能，頗為有效。測(cè)定時(shí)布速在lOO米／分左右，染液量一般在300升左右，觀察染浴的實(shí)際起泡情況。染浴起泡嚴(yán)重的，泡高肯定會(huì)超過觀察窗，低起泡性染浴只會(huì)在液面上形成一層薄薄的不穩(wěn)定泡沫，而且泡沫的高度是穩(wěn)定的。用這樣的方法，可以判斷助劑的起泡性能和確定消泡劑的用量以及觀察染料助劑之間的相容性。根據(jù)上述試驗(yàn)的結(jié)果，即可確定消泡劑的品種和用量。茲將中、大樣試驗(yàn)情況介紹于后。
(四)8431消泡劑在滌棉混紡或交織織針織物的中樣染色試驗(yàn)情況。
1．染色機(jī)械(均為中樣機(jī))
(1)管式染機(jī) Uni-Ace(日本染色機(jī)械公司產(chǎn)品)
染物重量 7～8公斤／缸
坯布品種 滌棉／(50／50)交織針織物
滌棉／(35／65)混紡針織物
浴比 1 : 20
染色次數(shù) 共染6缸
(2)緊湊式染機(jī)STJA-0型(前洲西壙色織機(jī)械廠產(chǎn)品)
染物重量 15公斤／缸
坯布品種 滌／棉(35／65)混紡針織物
浴比 1 : 20
染色次數(shù) 染1缸
2．染色配方
分散染料(owf) X％ X％
活性交聯(lián)染料(owf) Y％ Y％
高溫勻染幫-10(克／升) 1 1
8431消泡劑(克／升) O.0125 0.025
元明粉(克／升) 60 60
按所用染料性能，調(diào)節(jié)至規(guī)定的pH。
滌／棉混紡或交織針織物染色后，用冷水過清，然后用固色劑固色，60℃水熱洗30分鐘，脫水烘干后再用交聯(lián)固色劑固色(處方從略)。
3．工藝曲線
(五)低彈滌綸針織物染色試驗(yàn)
1.染色機(jī)械
緊湊式染機(jī)ME 213-3型(上海二紡機(jī)產(chǎn)品，相當(dāng)于香港造D-jet-140染機(jī))
染物重量 160公斤
坯布品種 低彈滌綸針織物重110克／米
浴比 1:12.5
2.染液處方
分散染料(owf) X％ X％ X％
高溫勻染劑-lO(克／升) 1 1 1
消泡劑8431(克／升) O.045 - -
消泡劑284P(克／升) - O.5 -
消泡劑BreViol jet(克／升) - - O.1
用醋酸調(diào)節(jié)pH 5.5 5.5 5.5
3.工藝由線
同前，不同的是降溫時(shí)降至90℃即可，不需固色，染深色時(shí)再經(jīng)還原清洗工序。
(六)消泡劑用量的試驗(yàn)情況
(1)8431的用量根據(jù)染機(jī)型號(hào)、所用染料品種和用量而不同，一般在消泡劑的用量上，中樣機(jī)和大機(jī)器相差不多。
(2)用上述Uni-Ace染色機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果表明。以用O.025克／升為宜。用O.0125克／升時(shí)尚感不足，泡沫很多。
以往研究小浴比染色時(shí)，在同樣條件下消泡劑284P的用量至少為O.4克／升，有時(shí)須用到0.7克／升，如用Breviol jet時(shí)用量一般是O.1克／升。8431的用量為284P的l／16，Breviol jet的l／4。
(3)當(dāng)所用染機(jī)結(jié)構(gòu)不同，染料品種和用量不同時(shí)，消泡劑的用量亦須相應(yīng)變動(dòng)。一般而言，ME214-3型染機(jī)所用8431的量，要高于其他兩種染機(jī)，即使如此，其用量仍為284P用量的1／10。
(4)染色時(shí)如與高溫勻染劑-10同用，并加有60克／升元明粉，從未發(fā)現(xiàn)布上有硅斑。
(5)有機(jī)硅消泡劑用于高溫高壓染機(jī)，其性能優(yōu)于非硅消泡劑Respumit NF(拜耳公司產(chǎn)品)，后者在染色完畢降溫時(shí)染液會(huì)嚴(yán)重起泡，而前者則無此現(xiàn)象。
(七)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比
表4 消泡劑品種，耗用量和費(fèi)用對(duì)比
注：*消泡劑用量按每缸2噸染液計(jì)。
我院研制843l消泡劑的目的，主要是根據(jù)上海毛麻公司和各毛紡廠的要求，用以代替從西德進(jìn)口Henkel公司的消泡劑Breviol jet的；在針織方面，上海用的消泡劑為284P。從表4可見，用843l代替284P，其費(fèi)用至少可節(jié)約l／2～2／3。由于843l有效成份高，用量少，其用量僅為284P的1／10～1／16。使用8431后還可節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用和占用倉庫的面積；從這些方面看，對(duì)8431消泡劑的研制和應(yīng)用是非常有意義的。
參考資料
(1)8411、843l水溶性消泡劑的研制與應(yīng)用，上海市紡織科學(xué)研究院汪玉珠等
(2)低彈滌綸針織物小浴比染色工藝研究報(bào)告，上誨市紡織科學(xué)研究院上海針織二十廠高溫高壓染色助劑性能測(cè)試，上海市紡織科學(xué)研究院
(3) C．M．Awachat，Physical aspects of foam&stability，[J]Textile Dyer & Printer；32，June 10 1981
來源: 印染在線
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