新型泡沫印染：纺织物染整过程中的又一大进步

文/李松鸿 殷雨婕

在纺织品生产过程中，从织布机和缝纫生产再变为成品，包括冲洗、漂白、染色、印花以及最后的整理，每个步骤都要消耗大量水源。传统湿处理过程除了印花，纺织物要浸泡在全稀释的化学物和辅助染料中。之后，浸泡过的布料就被传送到流水线上进行干处理，如排水、烘干，最后进入高温加工处理。整个过程需要消耗大量热能。因此，业界开始寻求更有效的湿处理方法，这成为业界讨论的热门话题。在这样的背景下，泡沫染色技术应运而生。

完全不用水的泡沫染法要降低能耗并不现实，因为还需用水溶解染料和化学品，只有少用水才是现实可行的。湿布料可直接用泡沫染色，所以能降低液比。聚酯若用喷染机或软流机即可顺利降低溶液比，但若采用多端口喷射，就还得再回归浸泡染色，以确保染色均匀。

现代喷染开新花

为可持续性发展和环保的要求，全球业界都在开发创新技术。美国纺织业界也一样面临诸多问题。得州理工大学纤维与生物聚合物研究所研发出一种突破性的生产工艺，即专为生产牛仔布研发的新型泡沫印染工艺。该技术的研发获得了包括牧马人公司、李氏公司与沃尔玛基金会联合投资，并由美国IMD公司具体实施。

牧马人公司总裁汤姆·沃尔德伦表示：“该公司帮助推进这项技术商业化，是因为他们相信这种技术能改善业内对环境的影响，并帮助其实现节水目标。”泡沫染色是一种环保且节约成本的新技术。然而在过去，这一技术在牛仔装制造中的用途是有限的，因为用于传统生产的靛蓝染料与空气中的氧会产生化学反应。他们研发的IMD IndigoZERO™品牌提供的解决方案克服了这一限制，让水和能源的使用量减少逾90%。不仅如此，这一技术让泡沫喷染所需的化学染料使用量减少，不仅如此，与传统染色相比，其品质有了很大的提高。

IMD顾问苏达卡尔解释道：“一家大型织布厂在每天的传统印染加工过程中都需要使用数百万加仑（1加仑≈3.79升）的水印染牛仔布。而IMD的创新技术则可大大减少用水量，节约染色和废水处理所需的能源。”

如果有需要，相较于常规染色工艺，IMD的泡沫染色工艺可需求更少量的原材料包括水。除减少浪费外，织物工艺得到提升，这为牛仔布行业带来激动人心的设计和营销上的创新。与之同时，他们的校企合作极大地推动了IMD的商业化进程。同时在美国制造业创新基金的贷款支持下，该技术的研发与商业化速度加快。

泡沫印染技术的优点

泡沫印染技术有如下优点：节能、用水最少；节约染料、化学物及其他辅助物；比热熔染色更节省时间；适用于所有的布料与合成物；减少环境污染和固废。

泡沫染色法是一种既经济又节能的染色法，广泛应用于棉布、合成纤维以及这两种混纺布料。特别的设备可设计用来调整泡沫大小、漂白、碱化处理、染色以及调整，用这种技术可染出各种类型的产品。加工前后的产品增量比例缩小。

根据不同的织物结构和纤维成分，相当于布料重量70%～100%的水分会在高温下蒸发，所以在烘干过程中就会消耗一半热空气。但若剩余水分不多或没有，就可节省更多热能。泡沫印染技术正好顺应了业界这一需求。

传统的纤维低浸吸率系统遇到的主要问题就是如何用少量的染料浸染面积较大的布料，若遇到亲水性纤维，如含棉纤维的布料，那么难度就更大。传统浸泡系统与高萃取技术相结合时，出于经济上的考虑，提取物就应回收。但这样就导致提取物被布料中的残留原料污染，提取物就变质，因为它吸收了多种已处理的其他元素。这是传统染整技术很难克服的问题。

而泡沫染色法能克服这些难题，它是液体分散成气体的一种形式，液体通常指的是水，气体指的是空气。使用气泡进行润湿的过程就叫做泡沫加工，通过将高浓度的液体变为泡沫，这样泡沫浸入布料，确保了不会有残留液体，在布料表面能均匀染色并不用移除或回收。

在接下来的过程中，发泡剂让分散物更加集中，主要就是通过器械，让泡沫增大至5～20倍，之后泡沫就会覆盖在布料表层，当布料通过流水线时，气泡就破裂并覆盖整个布料。布料还会像以前那样进入烘干炉，而需要蒸发的水分只占传统方式的15%～35%，通过流速加快以及干燥器温度的降低，能耗降低40%～70%。

最后两个优点让水和泡沫的传送现象在纺织业上也是一种突破。除了泡沫密度需要可控外，新型方法中的其他变量可控性也很重要。浸吸量和黏度在每个步骤中都需要正确把握，因为这是纺织染整主要热量消耗过程；相关变量、染色布料的速率、接触时间也都十分关键。而传统浸泡布料过程中，时间往往更长，直接影响到货物的发运和交付。

中国需要后来者居上

中国采用泡沫印染技术时间不长，业界在上个世纪80年代开始研究。90年代有所停滞，进入21世纪后，中国泡沫印染技术有了较大的发展，其原因是，之前中国的水源较为丰富，那时的能源也相对廉价。但随着环保的重要性日趋加强，能源价格走高，业界不得不开始注重节水节能效应。

业界发现，与传统方法相比，泡沫法在染色上的应用不仅可节约原料、能源，还能提高生产效率，甚至还可达到免洗涤的效果。这种设备最初就是用来进行溶剂染色的，在泡沫染色法中就是用来将水转化为泡沫，而泡沫的大小与密度也是可控的。

印度曾开发出微泡染法，即让水性染料被发泡剂稀释，旨在降低液比，可减少化学物使用量，这个过程就是为提高染色品质，且只需3%的发泡剂并将浴比从20：1降至8：1。这样放在平台上的产品就能放入泡沫中进行染色。这种工艺原理是，在泡沫染色设备上，液体喷入一大桶中，静置25min，在这个过程中，泡沫会均匀地布满整个容器，在25min～30min之后，容器温度升至90℃，或者说根据具体染料和布料而设定温度。伴随着蒸汽，机器会持续染整一小时。整个过程可根据需求设置，如：染色、冲洗、修整、脱水、烘干。与传统方式相比，它节约了大量物质材料如水和能源。

泡沫印染技术能使快速破裂的泡沫转化为传递化学媒介，泡沫变为基质，泡沫的破裂和染色在系统控制下能同时完成。半稳定的泡沫须变成自然泡沫然后覆盖到基质上，这与泡沫覆盖过程半稳定泡沫的作用有所不同，在覆盖过程中泡沫的破碎和分散是分开进行的。这个过程可节省化学物的消耗，这使化学物在布料上分散更均匀。而这种方法能让棉布的浸湿率达到25%～35%，合成纤维物的浸湿率在10%～20%。在泡沫发生器或泡沫混合器中，被压缩的空气在密闭的空间里变成液体，然后在压力的作用下变成泡沫。当整个容器装满泡沫，压力就会慢慢降低，泡沫就会从容器中流出，泡沫结构形成。现代研发的设备均能控制并让泡沫保持其结构。而需要密切关注的最重要因素是浸润力和泡沫的破碎率，渗透率需要可调整可控可设置。

泡沫印染因其低添加剂特征现已获得更多中国纺织印染厂的重视，泡沫取代水，成为转换染料和化学物的媒介，用来染色的泡沫就是水性染料与空气的结合，这样不仅降低能耗，更能降低水的消耗。如今，中国现已拥有研发泡沫印染技术设备的厂家，也能研发比较先进的设备但力度还不够。从印染企业未能完全摆脱对染料和化学物的依赖这一状况就能看出，要全面提升质量，中国厂家在泡沫印染工艺上的创新还需百尺竿头更进一步。