1泡沫的形成和破裂
泡沫是氣體分散在液體中的一種現象,純液體是很難形成泡沫的,只有加入表面活性劑或髙分子化合物之后的水,才能形成比較穩定的泡沫。因此,人們把能產生大量穩定泡沫的物質稱為發泡劑。泡沫產生的條件一是氣液連續充分地接觸(即攪拌條件下);二是發泡速度高于破泡速度。若液體中存在表面活性劑,由于它能被吸附在氣液界面上,在泡沫表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子達
到一定濃度時,氣泡壁就形成一層堅固的層膜,從而使氣泡相對穩定。在液體的容積大于氣體的容積時,泡沫基本是球狀,相互作用不強烈。真正意義上的泡沫應是密集在一起,形狀呈為多面體的泡沫集合體,是由于液體減少而成薄膜的多面體的界面。
造成泡沫破裂的主要原因是液膜的排液和泡內氣體的擴散。氣泡間液膜的排液主要是由受地心引力和氣泡相互擠壓兩個原因引起的。氣泡的擠壓力來源于液體分子間的范德華力和曲面壓力的影響,由于在液膜中有界面的曲率,在平面狀液體(兩泡交界處)內的壓力大于彎曲面(三個泡交界處)內的液體壓力,因此液體從壓力大處向壓力小處排液,使壓力大處液膜變薄,最終將造成液膜破裂。泡
內氣體的擴散是因為小氣泡內的壓力大于大氣泡內的壓力,因此小氣泡會通過液膜向大泡里排氣,使小氣泡變小以至于消失,大泡變大且會使液膜更加變薄,最后破裂。另外液面上的氣泡也會因泡內壓力比大氣壓大而通過液膜直接向大氣排氣,最后氣泡破滅。
在泡沫印花加工中,由于刮刀和軋輥等對泡沫施加的壓力及纖維和毛細管作用使泡沫破裂,染料由于沒有“糊料”的載體,就立即停留在原處,這樣就構成了其精細的印花效果,所以一旦泡沫染液觸及織物,要求盡快破裂,對印花質量是有益的。
2泡沫印花機理與特性
泡沫印花一般過程是在含有染料和助劑的濃溶液中,加入發泡劑,用機械的方法打入空氣,使其發泡形成泡沫,再使其達到一定的粘度,而制成泡沫印花色漿。泡沫色漿用印花機印到織物上以后,一旦和纖維表面接觸,泡內液體通過毛細管效應,很快被纖維吸收。又由于泡沫內的染料濃度高而水分少,不等深入纖維內部,就被迫均勻涂布在織物表面,使表面給色量增高。印后同常規印花一樣進行后處理,但由于印花漿中不含有膠類和糊料之物,可以減輕后處理的洗滌負擔。泡沫印花色漿需要什么樣的泡沫呢?應該是在印到織物上之前,泡沫應十分穩定;印到織物上以后,又要求迅速破裂。
如泡沫不穩定在印花前便發生破裂,色漿粘度下降,就無法實現泡沫印花;若泡沫穩定性太高,印花后泡沫在織物上不能均勻地破裂,會給印花質量造成影響。
泡沫印花色漿的粘度與發泡比有密切的關系,發泡比就是發泡后泡沫體積與發泡前液體體積之比,發泡比與泡沫的密度有關,泡沫的密度是泡沫單位體積的重量,用g/mL表示。比如:發泡前液體密度為1g/mL,則空氣含量為零,假設發泡比為10∶1時,說明泡沫中含有9份的空氣和1份液體,其密度為0.1g/mL。發泡比越高,泡沫的密度越低,粘度越高。在印花時,發泡比對獲得滿意的印制效果具有很重要的作用,不同印花方式所需的發泡比也是不相同的,它還受到染料的種類和濃度的影響,發泡比對涂料印制效果的影響,列在表1:
對泡沫的要求也和一般印花色漿一樣,應具有假塑性流體的特性,即剪切應力越大,它的粘度就越小,粘度的減小是泡沫在剪切應力作用下改變了發泡比的關系。泡沫這種流變特性對泡沫印花色漿的應用起著重要作用。一般來說氣泡越小,泡沫越穩定。一定大小的氣泡,印花性能良好,且有良好的機械穩定性和貯藏穩定性。泡沫穩定性除上述因素外,還會受到液體的蒸發、熱、受壓等外界因素的影響,在制備泡沫印花色漿時,就要注意各種化學藥劑、助劑和染料對泡沫體系的干涉影響。
3泡沫印花色漿的制備
泡沫印花色漿的組成,除了和常規印花一樣,含有染料和染料固色所需要的助劑以外,還必需加入一定量的發泡劑、泡沫穩定劑等。使印花色漿發泡有兩種方法:空氣注入法、機械攪拌法或兩者聯合的方法。空氣注入法是一種最重要、使用最廣泛的發泡方法,該法是將壓縮空氣通入含有發泡劑和其他助劑的色漿溶液中而產生泡沫。機械攪拌法也是一種最簡單的發泡方法,含有發泡劑的色漿溶液在機械攪拌下,造成液相移動使其氣—液界面急劇地增加而產生氣泡,氣泡移向該體系的上方并使之膨脹形成泡沫。也可采用以上兩種方法的聯合,即攪拌的同時注入空氣,可達到有效而迅速地發泡,可以在較短時間內制備各種類型的泡沫。
泡沫印花時,印花色漿的穩定性是十分重要的,印花色漿放置或向印花機輸送時,印花色漿的粘度必須相當穩定,也就是說發泡比的變化不太明顯,如果發泡比發生明顯變化,對印花顏色的深淺會帶來影響。為此,在采用泡沫體系進行印花時,必須解決印花色漿的這種不穩定性,在制備各種印花色漿時,利用抑制泡沫成長劑是有效手段之一。這種抑制泡沫成長劑的實際應用的商品有:Neodol-25(C8～C12脂族醇,殼牌石油制);AntifoamB(二甲基硅氧烷,道康寧制);Santiszer141(亞磷酸鹽,孟由都制)。使用這種抑制泡沫成長劑,添加量為0.01%～15%,具有能限制超過規定程度的發泡,使發泡比較穩定。添加時間很重要,必須在達到預定發泡比的泡沫組成物中添加,這時抑制劑將膨脹著的泡沫全
部表面包覆起來,具有有效地抑制泡沫成長的作用。
4泡沫在涂料印花工藝中的使用
由于節能的需要,國外對泡沫技術在印花生產中的應用很重視,泡沫印花已獲成功,泡沫印花除上述那種泡沫印花色漿中不用膠類和糊料的染料泡沫印花外,還有一種涂料泡沫印花法,TennantsTextilecolours公司在它的英國專利中介紹了一種涂料泡沫印花方法,該專利規定,印花漿泡沫密度不得大于0.7g/mL,其粘度范圍為2~20Pa·s,并認為這個印花方法采用圓網印花技術特別奏效。
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