1、 2 ) -o 、 印染第十八卷第=期 施 ，故跑咖，艺，产占 沫涂层发泡机及工艺、产品 的研究 丁5 、多 L一 ， ， 整坚 郑智裕 田文光 (上海市纺织科学研究院) 【摘要】文章介绍了FP一1发泡机的构造、特点和I作原理，并就泡沫潦层I艺配 方、I艺流程以及潦层产品的开发和应用作1较详细的论述。 一、概 述 泡沫涂层是众多的先进涂层工艺之一， 在国外涂层工艺中也占有一定的地位。该工 艺是将含有发泡体系化学品的涂层浆，先用 机械方法发泡，然后涂布于织物上，经烘干、 焙烘、轧洗等工序而形成具有多功能的产品。 近年来，国内引进了一定数量的泡沫涂层生 产设备，但总的来说，面还不够广泛，尤其是 缺
2、乏对完全国产化泡沫涂层技术的开发，包 括泡沫涂层发泡机、涂层生产线设备和相应 的整理助剂等。 1989年初，我院和上海第五印染厂、纺 织工业部印染行业技术开发中心共同承担了 上海市科技结合生产重点攻关项目。泡沫涂 层工艺、设备、助剂的研翩 的研制工作。三年 多来，在消化吸收国外技术的基础上，对 沫 涂层设备的设计、组成泡沫涂层浆各种助剂 (涂层剂、填充剂、发泡剂，稳定剂等)的研究、 发泡机的研制、泡沫涂层产品品种的开发等 方面做了大量的工作；同时还对各种助剂的 配伍性能、发泡机的结构、工作原理、进气量 与发泡比的关系等、螺杆泵转速显示数与实 际流量的关系进行了理论探讨和实际试验， 在测试和分析
3、的基础上获得大量基础配方和 用于不同产品的工艺参数，从而使该科研项 目应用实际生产。 二、FP一1发泡机的研制 泡沫涂层生产线设备在印染1991年 第四期已作了报道，本文重点就FP-1发泡 机作简要介绍。 1发泡机的构造和特点 发泡机是泡沫涂层整理工艺不可缺少的 设备。目前国际上有两种不同的发泡形式，即 动态式或静态式，但可供生产使用的大部分 是动态。我们查阅了国内外的资料，同时消化 吸收了国外引进的实验室发泡设备，根据我 国具体情况进行设计改造，保持了它原有的 优点，采用单悬臂结构的动齿，从而使安装和 维修都很方便。发泡机的动齿和定齿都采用 了渐开线齿形，从而使齿轮对浆液打击有力， 分割密度
4、细；在密封方面，采用了最先进的端 面密封技术，同时又设计改进了动齿和定齿 的直径和长度，增加了发泡机容量和切割长 度，从而使发生的泡沫浆更为细腻、均匀。 由于发泡机结构设计合理和采用先进的 调速装置，因而使FP一1发泡机既能适应实 验室的要求，又能满足大生产的需要，成为一 台多功能的发泡设备。FP1发泡机还具有 结构紧凑，操作、移动方便等优点。FP一1发 维普资讯 http:/ 1992年3月 泡机整台设备的外形体积只有同类产品的二 分之一，占地少，便于推广。 2发泡机基本工作原理 FP一1发泡机采用动态连续式造泡，动 态混台头的转子齿与定子齿作相对运动，使 其产生剪切力，使液、气在混合头内极
5、其湍 动，从而制得多面体形泡洙。 流程如下： 进辩 螵扦泵+预混台(空气浆) 混合头 泡辣浆 十 变速箱卜电机D 电机D 具体布局参见图1。 圈1发泡机原理圈 1一空压机I 2一玻璃转子流量计I3一单向节流阔， 4一压力表I5一单向闷6一进气137一预混合器I 8一出料13 I 9一进料13l0一进料斗lu一螺杆泵l 12一减速精Il3一发抱器ll4一冷却术进13 I 15一冷却水出口16一试验出料口jDD、D 一电机 3泡沫发泡机的基本性能 (1)造泡能力 (2)发泡头转速 (3)螺杆泵转速 (4)电机功率 9360kgh(湿泡洙) O3000 rmin(连续 可调) O1000 rrain
6、 直流电机075kW 电压220V 交流电机3kw (5)工作压力 (6)发泡比 (7)外形尺寸 (8)机器重量 o3kgem。 l：l35 长宽高为1200 7001412mm全不锈 钢外壳 约400kg 4进气量与发泡比的关系 要得到能应用于生产实践的泡洙，首先 应该了解形成泡沫的几个因素及其相互之间 的联系。影响泡洙性能的因素至少有进料速 度、进气量、机械能和热能等，其中任何一种 因素的改变，都会使泡沫质量发生变化，图2 是我们测定的进气量与发泡比的变化关系。 5 6 7 8 9】0 l1】2 i 3】4 I5 1B lT 图2不同进气量与发泡比关季 从图2我们可以清楚地看到在进液量不
7、变情况下，有规律地增加进气量，发泡比基本 上以线性规律增加，这一点在实践生产中很 重要。我们可以根据不同产品的要求，生产出 不同发泡比的泡洙，满足产品要求。当然影响 发泡比的因素并不是只有这一点，如发泡剂 的选择、流量的控制等也会影响发泡比，但进 气量是一个很重要的因素。 5螺杆泵转速显示数与实际流量的关系 为了便于生产，随时掌握实际流量，我们 对螺杆泵转速的显示数与实际流量的关系进 帖 维普资讯 http:/ 印染第十八卷第二期 行测定，测得数据见表1。 衰1螺杆泵转速显示教与实际流量的关系 量示茧 每分钟藏t 每小时疽量 t示强 每毋钟藏t 每小时蠢 V h k日 tV h) th) l害
8、o 35 210 2to 3lO FPl发泡机经过一段时问的大生产， 证明该设备不管用量大小，发出的泡沫均匀、 细腻、稳定，可根据要求调节发泡量和发泡 比。该设备操作方便，各种性能优于同类产 品。 2填充剂的选择 通常的泡洙涂层有两种，一种不加填充 剂，以泡沫的形式进行精细涂层；另一种加入 适量的填充剂。作为填充剂的物质一般有：陶 土、钛白粉、轻质碳酸钙等。我们对上述几种 填充剂及其不同用量进行了比较试验，其结 果见表2。 衰2不同含量的填充剂对漂层后外现的影响 轻质硅 内土+轻臂琏 膏土 杖白柠 酸再 蕾再l1) 寰面光洁 表面光诸 衰田光诸 无龟襄 无龟裂 无龟裂 (暗冀) (白) (洁白
9、 衰面光洁 表面光占 衰面 无龟襄 无龟襄 略有龟襄 衰畸龟饕 (暗黄) (白) 洁白， 寰面 表面 衰面龟理 略有龟襄 略育龟襄 岛泡性 好 盎 差 较整 从表2可见，当填充剂用量达4O 时， 涂层表面已不能形成连续薄膜，出现龟裂现 象。所以在涂层剂中加入填充剂一般不能超 过30，实际用量要按产品的要求而定。在 选用填充剂时，我们认为钛白粉作填充剂不 泛黄，性能良好，但价格较贵；而陶土价格便 宜，货源充足，故选用了后者。 三、泡沫涂层浆的配制 。发泡剂和稳定剂的选择 1 涂层剂的选择 我们采用上海第五印染厂研制合成的水 系丙烯酸酯类泡沫涂层剂M，加入各类添加 剂后，经小样试验、大样生产，适用
10、于加工各 类泡沫涂层产品，性能良好。 常用的发泡剂有：十二烷基磺酸钠、烷烃 基聚醚磺酸钠、单乙醇胺盐等。发泡剂实际上 是一种表面活性剂，从性质上又可分阴离子 型、阳离子型、两性型及非离子型四种类型。 故在选择中要进行配伍试验，选择错了会破 坏粘合剂乳液。用量一般控制在052o 左右。 泡沫稳定剂常有：硬脂酸、硫代丁二酰胺 等，我们选用前者。一般用量为l3，即可 维普资讯 http:/ l9g2年3月 达到稳泡效果 四、涂层产品开发 泡沫涂层产品用的涂层浆是由上海第五 印染厂生产的涂层剂M，经添加各种填充 剂、发泡剂， 及对多种助剂用量的配伍试 验，最终获得较佳的基础配方。 配方( )： 涂层剂
11、 3050 填充剂 i030 稳定剂 13 催化剂051 发泡剂05 2 1衬垫织物 可 开发的泡沫背面涂层的产品很多， 目前已生产的泡沫涂层衬垫织物有涤纶变形 丝面料，以及不同规格的棉、化纤等混纺织物 的面料，可作为箱包、沙发、窗帘等面料。我们 已生产了衬垫织物万余米，制成各式包6万 余只；上海长征制鞋八厂用泡沫涂层衬垫织 物生产了一批晴雨两用鞋受到消费者的欢 迎。 泡沫涂层村垫织物工艺流程： 基布一泡沫涂层一烘干一焙烘一轧光一 落布 发泡比 1 z 38 撩层厚度052mm 烘干温度 9OIIOC时间 1 2mln 焙烘温度 15016O时间 1 2mn 轧光压力36kgcm 2泡沫涂层浴
12、帘及各种服装面料 用泡沫涂层加工浴帘产品主要目的是增 加浴帘品种。泡沫撩层浴帘主要采用薄型织 物为主体，对竹节纱结构、立体感强的疏松织 物，通过泡沫涂层后，具有尺寸稳定性好、手 感柔软、悬垂性好等优点，并且有较好的防水 性。泡沫撩层的这些优点用一般涂层方法是 不可能达到的，尤其是对薄型和疏松织物。采 用薄型别致的花布、涤棉色布、人造棉等进行 涂层加工后，可制成各色服装如茄克衫、童 装、风衣、鞋帽、雨伞等产品。产品拨水性、透 气性好，穿着舒适，尤其对多雨地区更佳 工艺流程： 织物一前防水一烘干一泡沫涂层一烘干 一后防水一烘干一焙烘一打卷 其他工艺同上。 3泡沫涂层墙布 目前国内市场上的墙纸，采用
13、的面料多 为聚氯乙烯发泡体，并有高、中、低泡之分，统 称PVC发泡墙纸。PVC墙纸遇湿会损坏底 纸，透气性差，故不能生产满底花纹产品，以 弥补透气性差的缺点。而我们研制的泡沫涂 层墙布，透气、透湿性好，花式品种多，颜色变 化方便，可印花，又可进行满底涂层轧花处 理，价格适中，且用价格低廉的无纺布、纱布 或次布作为底布。 工艺流程： 捺层浆一加色搅拌一发泡 + 底布一捺层一烘干一焙烘一轧花 切边一打卷 其他工艺同上。 4遮光窗帘 我们选用适宜于制作窗帘的印花或染色 织物，在其反面进行三次泡沫涂层，就能有效 地封闭织物表面的空隙，而又不渗透至织物 内部，因而成品手感柔软。泡沫涂层遮光窗帘 是现代室
14、内高档装饰用品，自行生产后可替 代进口同类产品 工艺流程： 坯布一第一次涂层一烘干一轧压一第二 维普资讯 http:/ 印染第十人卷第二期 次涂层(加51O 黑涂料)一烘干一轧压一 第三次涂层一烘干一轧压一焙烘一成品。 发泡比 1：35 烘干温度9O110 时间3min 焙烘温度150160C时间2min 涂层增重第一层50 gm。 第二层50 gm 第三层7O gm 图3涂层后未轧光横截面 轧车压力：45kgm 经上述工艺涂层的产品基本上不透光。 5泡沫涂屡产品的表面与截面特征 为了了解泡沫涂层产品的表面与截面的 特征，我们用电子显微镜观察泡沫涂层产品 表面及截面的结构形态(见图36) 一
15、图4涂层后束轧光表面 图5涂层后经轧光处理的横截面 图6涂层后经轧光处理的表面 分析图36，可以得出： (1)横截面图3与图5的照片显示了轧 维普资讯 http:/ 1992年3月 光与不轧光的差别。经轧光处理后，厚度降 低，空洞缩小，层次紧密。 (2)从涂层表面图4与图6照片可看出， 泡沫涂层浆经涂布一烘干一焙烘后，泡沫破 裂交联成蜂窝状结构，并呈现多层带孔洞的 塑性体，正是这种微孔立体结构赋予了泡沫 产品良好的透气、透湿性能。 6泡沫涂层织物与透气量的关系 从电镜观察分析中得出泡沫涂层表面具 有透气透湿的功能，那么不同的涂层织物与 透气量之间成何种关系呢?我们对四种不同 组织结构的织物进行
16、了泡沫涂层处理，测得 数据与计算结果见表3 表3织物涂层厚度与遗气量的关系 厚度(m) 增重(g， ) 透气量(eracmzs) 豫层 组麴实际 每o、lmm 束赣层 棘层 实际下 织物 织蛔 橡屡 增重 案层增重 织物 织物 降( ) 暮基壤培弄其壮 札t 0、2 0、23 72、1 31、3 866、5 207、3 76、1 轿车座垫规麴 165 1、51 0、1 1173 83、8 16 15l_9 635 纯柿单面纱卡 0、63 O、41 0、22 74、8 34、0 88、1 79、5 lO、O 纯棉灯芯城市 123 0、95 028 859 3O7 46 329 285 从表3数据
17、可以看出，不同组织结构的 织物，经泡沫涂层整理之后，透气量的变化是 有规律可循的。硫松织物，原来透气量好，经 涂层后下降幅度较大，因为织物中间的空隙 都填满了涂层浆，但透气性能还是比较好。紧 密织物经涂层后透气量的下降幅度就比较 小。如纯棉单面纱卡经涂层后，透气量实际下 降仅l0 。实践证明，织物经泡沫涂层后，透 气透湿性能在涂层织物中是占优势的。 五、结 论 。泡沫涂层工艺、设备、助剂的研制”项目 完成后，已在上海第五印染厂研制的一条全 部设备国产化的泡沫涂层生产线上进行了试 生产，到目前已能正常生产各类涂层织物。产 品的主要指标如外观、防水性、粘结性和悬垂 性等都比较好，基本上达到国外八十
18、年代同 类产品水平。 衬垫织物产品制成的鞋子、箱包，防水泡 沫涂层织物制成的童装、茄克衫、风衣、帽子、 伞、浴帘等深受广大用户的欢迎。 我院研制的FPl发泡机结构合理，由 于采用先进的调速装置，所以该机最小发泡 量为每小时9公斤，最大发泡量达每小时 360公斤。泡沫细腻均匀，既能适应实验室要 求，又能满足大生产的需要，成为一台多功能 发泡设备。该机还具有结构紧凑、操作、移动 方便等特点。外形体积只有同类产品的二分 之一。 泡沫涂层加工技术适用范围非常广泛。 既适用于紧密织物，又适用于疏松织物，对多 种纤维混纺织物，包括无纺布都可以加工，且 质量指标良好，符合产品要求，充分显示了泡 沫涂层加工技术的生命力。 维普资讯 http:/
