新型泡沫整理技术

葛方青，殷允杰，王潮霞

（江南大学纺织科学与工程学院生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡 214122）

1 泡沫整理发展

泡沫整理是指以泡沫代替水介质，通过将含有功能整理剂的泡沫均匀地施加到织物表面，使整理剂作用于织物表面或内部，从而赋予织物不同功能的方法［1］。泡沫整理的主要优势：（1）降低织物的带液率，减少泳移现象的出现［2］；（2）减少织物烘燥过程中的能耗；（3）节省整理剂用量；（4）减少织物后整理过程中废水的排放量。因此，泡沫整理在节能减排上起到了很大的推动作用，并且可以提高产品质量，符合印染行业节能环保的需求，显著提高了生产效率，实现了低给液节能型染整加工［3-4］。

20世纪60～80年代，泡沫整理技术成为发达工业国家的研究热点，欧洲各个国家展开了泡沫整理技术研究的竞争，该技术很快在染整行业得到应用，并取得了很好的成效。采取在滚筒上安装刮刀等措施简化泡沫整理设备的结构，可提高泡沫整理工艺的生产效率和均匀性，该技术在美国得到应用［5］。随后，我国引入泡沫整理技术，并将其应用于纺织品行业，但在织物整理工艺中的应用还存在挑战。

进入21世纪，人们逐渐认识到能源的匮乏，节能、环保意识逐渐增强，泡沫整理技术开始走进人们的视野并引起关注。通过引入泡沫技术，将无甲醛抗皱整理剂整理到织物上，可以有效提高织物的抗皱性［6］。由于泡沫含水量少，可以通过控制泡沫施加力度调节带液率，从而实现对织物的双面异功能整理，赋予织物拒水拒油和抗紫外线双重功能，为纺织品的双面异功能加工提供参考［7］。

目前，泡沫整理设备的制造、改良和相关整理工艺的开发是科研单位和企业的研发热点。计算机控制技术的蓬勃发展推动其在泡沫整理技术中的应用，增强工业生产自动化程度，提高企业生产效率。

2 泡沫整理工艺

泡沫整理技术广泛应用于织物后整理，如泡沫抗皱整理、泡沫柔软整理、泡沫阻燃整理、泡沫抗静电整理、泡沫拒水拒油整理和泡沫多功能整理等。

2.1 泡沫抗皱整理

泡沫抗皱整理主要应用于棉以及涤/棉混纺织物，也可以应用于毛织物和丝/毛交织物等［8-11］。基于泡沫整理工艺带液率低的特点，常规整理工艺中出现的泳移现象得到控制甚至消除，织物表面抗皱整理剂分布更加均匀，强力增强，从而实现织物抗皱目标。泡沫抗皱整理的工艺流程：配制整理液→机械发泡→泡沫施加→焙烘。

与浸轧抗皱整理相比，经泡沫抗皱整理后的织物抗皱效果显著，急弹折皱回复角和缓弹折皱回复角分别可达161°和253°以上，且抗皱均匀性增强，提高了织物的断裂强力保留率［6］。发泡体系中，发泡机进气量过大会降低抗皱整理剂浓度，而泡沫施加速度过快会引起整理液无法完全渗透到织物内部，二者都将影响织物的抗皱性能［12］。因此，合理调控泡沫抗皱整理工艺参数可有效提高织物泡沫抗皱整理的均匀性，为高品质抗皱织物的生产提供技术指导。将泡沫技术应用于毛纺织物的抗皱整理中，毛织物的含水量较少，所需的焙烘温度较低，不会对毛纤维造成损伤，整理后织物可保持其原有的面料特性［8］。

2.2 泡沫阻燃整理

泡沫阻燃整理是在浓度较高的整理液（阻燃剂和高分子黏合剂）中加入发泡剂，通过机械发泡形成稳定的泡沫，再经泡沫施加器将泡沫均匀地施加到织物表面，焙烘后，阻燃剂与织物紧密结合，获得具有阻燃性的织物。阻燃剂的品种很多，按照所含元素可分为卤系、磷系、氮系等无机非金属化合物阻燃剂和无机金属化合物阻燃剂。由于卤系阻燃剂存在安全和环保问题，市场上以磷系和氮系阻燃剂为主。相比于阴离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂的发泡性稍差，但泡沫稳定性好，与离子型表面活性剂的相容性好，容易与阻燃剂实现复配。为了进一步提高织物的阻燃性能，泡沫阻燃整理中的发泡剂多采用阴离子型和非离子型表面活性剂的复配体系。

目前，泡沫阻燃整理工艺适用于厚重棉织物、竹浆纤维织物、棉府绸、丙纶织物和棉帆篷盖布等。采用环状磷酸酯型阻燃剂和水性聚丙烯酸酯发泡胶进行泡沫阻燃整理后，棉织物具有良好的阻燃性，续燃时间为3.3 s，阴燃时间为0 s，损毁炭长为10.9 cm，且在织物燃烧时无甲醛释放，具有优异的环保性。对于厚重织物［13］，泡沫阻燃整理的阻燃效果达GB B1级，手感柔软，透气性和安全性均得到提升。该类阻燃织物在家纺、军用纺织品、汽车和飞机等内饰件中具有广泛应用。此外，混合废弃花生壳可以增强阻燃发泡胶的效果，实现对棉帆篷盖布等特殊用途织物的泡沫阻燃整理，续燃时间和阴燃时间均为0 s，损毁炭长为10.0 cm，而且手感柔软［14］。不同织物经泡沫阻燃整理后的阻燃性能如表1所示。

表1 泡沫涂层织物的阻燃性能［13-17］

相对于常规涂层阻燃整理工艺，经过泡沫阻燃整理的织物具有上浆量可控、渗浆少、布面手感柔软、透气性良好等优点，阻燃效果达GB B1级。

2.3 泡沫柔软整理

泡沫柔软整理是将发泡剂和稳泡剂添加到常规柔软剂中，经机械发泡形成泡沫，再将泡沫施加到织物表面并烘干以赋予织物柔软性的整理方法［18-19］。织物泡沫柔软整理工艺：配制整理液→机械发泡→泡沫施加→烘干。

常用的柔软剂包括有机硅类柔软剂和非硅类柔软剂，非硅类柔软剂主要分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。由于柔软剂大都属于阳离子或弱阳离子型，故发泡剂不宜选用阴离子型表面活性剂。与阳离子型发泡剂相比，非离子型发泡剂的起泡性、稳泡性较好［20］。泡沫柔软整理织物的断裂强力和撕破强力较常规浸轧整理均增强，而且手感更丰满，织物硬挺度小于46°。由于泡沫整理带液率较低，整理剂不能完全渗透到厚重织物的反面，易使织物正反面手感产生差异［21］。此外，泡沫柔软整理技术还可以应用于涤棉织物和棉涤灯芯绒织物等。

2.4 泡沫抗静电整理

将发泡剂引入抗静电整理体系，机械发泡后处理织物可以提高织物表面的吸湿性，使纤维表面形成具有电导性的离子层，减小表面电阻，使电荷不易在涤纶表面富集，实现织物的抗静电整理。在织物的泡沫抗静电整理过程中，发泡比和抗静电剂用量对织物的整理效果影响较大。织物泡沫抗静电整理工艺：配制整理液→发泡→涂覆泡沫→烘干→焙烘。涤纶吸湿性较差，易产生静电且难以逸散，限制了其在纺织领域的应用。对涤纶织物进行泡沫抗静电整理后，织物的静电压半衰期满足B级标准，抗静电性能提高，对提高产品品质和扩展应用范围具有重大意义［22］。由于手术室环境的特殊性，医用防护服和手术衣不仅要具有良好的透气透湿性，还应具有优异的抗静电性。为了满足医用服装的需要，王洁等［23］通过泡沫抗静电整理制备了一种同时具有单向导湿透气性和三拒一抗防护性能的手术衣材料。此外，以PP纺黏非织造布为基材，通过泡沫整理制备的抗静电材料抗静电性能显著且一致性好，在医用防护材料市场具有巨大的应用潜力［24］。不同织物经泡沫抗静电整理后的抗静电性能如表2所示。

表2 泡沫涂层织物的抗静电性能［22-24］

2.5 泡沫拒水拒油整理

通过控制泡沫整理液的带液率，调节整理液在织物上的渗透深度，可以对织物进行单面拒水拒油整理，经焙烘处理赋予织物拒水拒油双重功能［25-26］。在处理工业废水废油的过程中，织物容易产生糊袋和板结，导致企业清洁成本增加。因此，采用泡沫技术对织物进行拒水拒油整理，赋予织物单面拒水拒油性能，同时不影响织物的吸湿透气性［27］，可以有效解决以上问题。不同织物经泡沫拒水拒油整理后的拒水拒油性能如表3所示。

表3 泡沫涂层织物的拒水拒油性能［7，26-27］

2.6 泡沫多功能整理

泡沫整理可以实现对织物的单面整理，这为开发双面多功能产品提供了理论基础。如开发一面具有阻燃、抗菌性能，一面具有芳香、抗静电性能的多功能家用窗帘布，可以有效减少长期紫外线照射对人体和室内其他纺织品的损害；在服用纺织品中，制备一面具有防水透气性能，一面具有亲水吸湿性能的平滑柔软高档衬衫面料，可以提高布料服用过程中的舒适性；采用泡沫涂层技术对汽车座椅面料进行双面异功能整理，可开发具有防污、防水、抗菌、易去污和阻燃多功能的面料，织物还能保持良好的透气性和柔软的手感［28］。泡沫多功能整理工艺流程：配制工作液→泡沫整理→烘干→焙烘。

随着倡导健康、环保和低碳生活，多功能性地毯逐渐受到青睐。为了获得具有柔软舒适、防滑、吸音减噪、阻燃隔热多功能的地毯面料，泡沫整理技术在地毯行业的涂胶加工过程中得到广泛应用，为地毯市场打开了广阔前景。此外，对聚丙烯（SMS）非织造布进行泡沫双面整理，可以制备亲疏水双面异功能手术衣面料［29］。在服用过程中，真丝织物易起皱且出汗后易粘在皮肤上，带给使用者不适感，对真丝织物进行双面泡沫整理不仅可以提高抗皱性能，还赋予织物疏水性能，改善其服用性能［30］。

3 展望

泡沫整理技术可以应用到纺织品后整理的诸多环节，带液率低的特点使其能够达到甚至超过常规工艺的加工效果，但泡沫加工技术在产业化生产中还会出现整理不均匀的现象，限制其进一步推广和应用。泡沫整理设备的控制精确性有待提高。此外，泡沫性能对整理效果也有一定的影响，需要选择合适的发泡剂和整理剂使泡沫密度、稳定性、润湿性、流动性和泡沫大小符合整理过程中化学品的均匀性等要求。只有这样才能使泡沫整理技术真正应用到产业化生产中，同时符合节能减排和生态环保的要求。在能源紧张、保护环境任务繁重的今天，泡沫整理技术必将会有十分广阔的应用前景。