1 Entwicklungshintergrund der Schaumfärbe- und Veredelungstechnologie
Das Schaumveredelungsverfahren ist eine Färbe- und Veredelungstechnologie mit geringer Flüssigkeitszufuhr und hoher Energieeinsparung, die Ende der 1970er Jahre aufgrund der Auswirkungen der Energiekrise im Ausland rasch entwickelt wurde. In den 1980er Jahren löste China eine Welle der Forschung und Entwicklung in diesem Bereich aus, und die damit verbundenen technologischen Errungenschaften wurden sukzessive von vielen inländischen Druck- und Färbeunternehmen angewendet. Fast eine Milliarde Meter verschiedener Stoffe wurden hergestellt und verarbeitet, und die Produkte wurden nach bestandener Qualitätsprüfung auf den in- und ausländischen Markt gebracht. Aufgrund von Einschränkungen wie den damaligen Ausrüstungsbedingungen und dem technologischen Niveau konnte diese Technologie jedoch keine nachhaltige Entwicklung und weitere Förderung und Anwendung erreichen. In den letzten Jahren ist mit der Verschärfung von Energieknappheit und Umweltproblemen das Bewusstsein der Menschen für den Umweltschutz allmählich gestiegen. Im Zuge der Förderung nationaler Maßnahmen wie Energieeinsparung, Verbrauchsreduzierung und Emissionsreduzierung wird der Ruf nach sauberer Produktion lauter. Darüber hinaus erfordern der starke Anstieg der Rohstoffkosten und der zunehmend härtere globale Wettbewerb, dass die Menschen die Verarbeitungstechnologien verbessern und erneuern, um die Kosten zu senken und den Markt zu erobern. Es muss jedoch betont werden, dass bei der Reduzierung des Energieverbrauchs und der Verbesserung der Effizienz die Auswirkungen auf die Umwelt effektiv reduziert werden müssen. Die Schaumverarbeitungstechnologie hat sich als eine Methode erwiesen, die zur Erreichung der oben genannten Ziele förderlich ist, und wurde in vielen Bereichen der Druck- und Färbeindustrie angewendet, wobei sie die gleiche Wirkung wie der herkömmliche Färbe- und Veredelungsprozess erzielt und den herkömmlichen Prozess in einigen Aspekten sogar übertrifft. Daher wird der Schaumfärbe- und Veredelungsprozess als neue Art energie- und wassersparender Verarbeitungstechnologie von den Menschen wieder geschätzt und bevorzugt.
2 Prinzip der Schaumfärbe- und Veredelungstechnologie
Beim sogenannten Schaumfinish wird möglichst viel Luft verwendet, um das zur Herstellung der Finishing-Lösung benötigte Wasser zu ersetzen. Durch die Luft wird die konzentrierte Lösung oder Suspension des Finishing-Mittels in Wasser oder anderen Lösungen zu Schaum ausgedehnt, der dann gezwungen wird, an die Oberfläche des behandelten Gewebes zu diffundieren und ins Innere des Gewebes einzudringen, um so eine gleichmäßige Verteilung der Chemikalien bei minimaler Feuchtigkeitszufuhr sicherzustellen. Der Kern der Schaumverarbeitung besteht darin, einen Teil des Wassers durch Luft zu ersetzen und die Arbeitsflüssigkeit des Finishing-Mittels, Farbstoffs oder Lacks mit einer bestimmten Schaumrate zu Schaum zu verarbeiten, sodass dieser innerhalb der Halbwertszeit stabil die Gewebeoberfläche erreichen kann. Unter der Wirkung des Systemdrucks des Schaumauftragsgeräts, des Kapillareffekts des Gewebes und der Schaumbenetzungsfähigkeit kann die Flüssigkeit schnell aufgebrochen und abgegeben und gleichmäßig auf das Gewebe aufgetragen werden.
Bei der Schaumverarbeitung wird ein Teil des Wassers im Arbeitsmedium durch Luft ersetzt. Je höher der Substitutionsgrad, desto weniger Wasser wird verbraucht und desto mehr Energie wird gespart. Durch die Schaumverarbeitung können Wasserverbrauch und Energie gespart werden, die zum Trocknen der im Gewebe enthaltenen Feuchtigkeit erforderlich sind. In gewissem Maße kann die Qualität der verarbeiteten Produkte verbessert, die Produktionseffizienz gesteigert, der Abwasserausstoß verringert, die Migration von Farbstoffen und Chemikalien verringert, Chemikalien und Farbstoffe im Arbeitsmedium effektiver genutzt, der Chemikalienverbrauch verringert und das Eindringen von Farbstoffen und Chemikalien in Fasern oder Gewebe kontrolliert werden.
Das Schaumfärbe- und -veredelungsverfahren gehört zu den Verarbeitungstechnologien mit geringer Flüssigkeitszufuhrrate. Der größte Unterschied zur Tauchwalzmethode besteht darin, dass das Schaumfärbe- und -veredelungssystem die Eindringtiefe der Arbeitsflüssigkeit in das verarbeitete Gewebe steuern kann. Es kann die Arbeitsflüssigkeit entweder nur auf der Oberfläche des Gewebes halten oder zulassen, dass die Arbeitsflüssigkeit in das Gewebe eindringt. Daher kann die Anwendung des Schaumfärbe- und -veredelungssystems auf beiden Seiten des Gewebes unterschiedliche Verarbeitungsvorgänge durchführen, wie beispielsweise die Verarbeitung des sogenannten Single-Dip-Single-Sauggewebes, das auf der einen Seite wasserdicht und auf der anderen hydrophil ist, oder die Verarbeitung eines einseitig wasserdichten und flammhemmenden Gewebes. Sogar eine Double-Dip- und Single-Saug-Verarbeitung kann durchgeführt werden, was bedeutet, dass beide Seiten wasserdicht sind und das Gewebe in der Mitte Wasser aufnimmt. Es ist auch möglich, auf beiden Seiten des Gewebes unterschiedliche Farben zu färben, was mit der Tauchwalzmethode nicht erreicht werden kann. Dies unterscheidet sich jedoch völlig von der Beschichtungsveredelung. Aufgrund der Anforderungen des Verarbeitungsverfahrens bildet die Beschichtungsveredelung normalerweise nur einen Film mit einer bestimmten Dicke auf der Oberfläche des Gewebes, der zwischen der Gewebestruktur verteilt ist und kaum in die Fasern eindringen kann. Daher sind die Waschbeständigkeit und das Handgefühl relativ schlecht. Beim Schaumfärben und -veredeln müssen dem Arbeitsfluid nur Schaummittel und Schaumstabilisierungsmittel zugesetzt werden, was sich nicht von dem Arbeitsfluid des Tauchwalzverfahrens unterscheidet. Daher kann der Schaum beim Auftragen auf das Gewebe nach dem Brechen schnell in die Faser eindringen, sodass die Waschbeständigkeit und das Handgefühl des verarbeiteten Gewebes gut sind.
3 Anwendung der Schaumfärbe- und Veredelungstechnologie
Die Schaumfärbe- und Veredelungstechnologie hat in den Industrieländern Europas und der USA gute Ergebnisse erzielt und findet auch in China immer mehr Beachtung. Sie wird beispielsweise zum Schlichten, Mercerisieren und Bleichen von Textilien vorbehandelt, und manche versuchen, mit der Schaumverarbeitungsmethode Baumwollstoffe und Polyester-Baumwoll-Mischgewebe zu bleichen und zu reinigen und erzielen gute Ergebnisse. Darüber hinaus wurden in Bereichen wie Farbfärbung, Farbdruck und Reaktivfärbung zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Einseitig gefärbte Stoffe haben aufgrund ihres einzigartigen Stils Aufmerksamkeit erregt. Weitere Aspekte sind knitterfrei, wasser- und ölabweisend, hydrophil, weich, flammhemmend, schrumpffest, antibakteriell, UV-beständig usw. Der Einsatz der Schaumtechnologie bei diesen Veredelungen kann gute Ergebnisse erzielen. Sie kann auch eine einseitige Schaumveredelung von Textilien durchführen oder die Anforderungen unterschiedlicher Funktionen auf beiden Seiten von Textilien erfüllen und gleichzeitig den Energieverbrauch und die Umweltverschmutzung reduzieren.
Der grundsätzliche Ablauf der Schaumverarbeitung ist: Aufschäumen → Schaum auftragen → Schaum löst sich schnell auf und wird vom Gewebe aufgenommen → Trocknen → (Backen) → Nachbehandeln.
3.1 Schaumdimensionierung
Schaumleimung ist eine neue Technologie der Kettleimung mit Schaum als Medium. Bei der Kettschaumleimung wird ein Leim verwendet, der Schaum erzeugen kann, um ihn gleichmäßig auf der Kettfäden zu verteilen. Wenn der an der Kettfäden haftende Schaumleim durch die Leimungswalze läuft, bricht der Schaum am Walzpunkt, das Gas tritt aus und der Leim haftet an der Kettfäden, sodass die Kettfäden gewebt werden können. Die Schaumleimungstechnologie zeichnet sich durch geringen Energieverbrauch und hohe Geschwindigkeit aus, wodurch viel Prozesswasser gespart, Abwassereinleitungen und der Druck auf die Abwasserbehandlung verringert werden können. Das neue Schaumleimungsverfahren erregt aufgrund seiner Vorteile wie geringe Flüssigkeitsaufnahme, gute Energieeinsparung, hohe Geschwindigkeit, weniger Haarigkeit, weniger Verwicklungen und weniger Farbausbluten immer mehr Aufmerksamkeit. Der Hauptunterschied zwischen Schaumleimung und normaler Leimung besteht darin, dass bei normaler Leimung der Leim in Wasser gelöst oder dispergiert wird und die Leimung mit Wasser als Medium auf das Gewebe übertragen wird; beim Schaumleimungsverfahren ist Schaum (Luft und Wasser) das Übertragungsmedium.
3.2 Schaumfärbung
Schaumfärbung wird als neue energie- und wassersparende Verarbeitungstechnologie zunehmend geschätzt. Schaum entsteht durch einen Flüssigkeitsfilm, der Gas umgibt. Es handelt sich um ein Mikrobläschenaggregat, das aus einer großen Menge Gas besteht, die in einer kleinen Menge Flüssigkeit dispergiert ist. Die einzelnen Teile sind durch einen Flüssigkeitsfilm voneinander isoliert und haben eine bestimmte geometrische Form. Es handelt sich um ein kleines, mehrphasiges, viskoses und instabiles System. Durch die Verwendung der Schaumfärbemethode für die Küpenfarbstoff-Suspensionsfärbung kann die Suspension gleichmäßig verteilt und die gleichmäßige Färbeleistung der Suspensionsfärbung verbessert werden. Schaummittel sind im Allgemeinen Tenside, die nicht nur schäumen, sondern auch eine dispergierende Wirkung haben. Ein Vergleich der Schaumfärbung mit herkömmlicher Färbung zeigt, dass erstere dem Stoff eine bessere Gleichmäßigkeit verleiht. Ein Vergleich der Suspensionsfärbung mit diesen beiden Methoden zeigt, dass die Reibechtheit, Schweißechtheit, Waschechtheit und Sonnenechtheit des Stoffes im Wesentlichen gleich sind.
Durch Schaumfärben kann die Menge an Wasser und verschiedenen Hilfsmitteln reduziert werden, und die Menge an Färbeabwasser kann entsprechend verringert werden, was die Umweltverschmutzung verringern kann. Gleichzeitig kann es die Verarbeitungszeit verkürzen, die Oberflächenfarbausbeute von Stoffen verbessern und die Farbstoffmigration verringern. Aufgrund der Eigenschaften der Farbstoffe, der Gleichmäßigkeit der Schaumanwendung und der Stabilität des Schaums führt eine schlechte Kontrolle des Schaumfärbeprozesses jedoch zu Problemen mit der Gleichmäßigkeit.
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