新たなリソースとしての油圧スプレー霧化システムの研究

Scientific Reports volume 12、記事番号: 21814 (2022) この記事を引用

752 アクセス

メトリクスの詳細

本研究では、ウール織物の新たな資源効率の高い連続染色仕上げ法として、油圧スプレー(HS)噴霧システムを紹介する。 ここでは、ウール生地を市販の染料を使用して染色し、1 段階または 2 段階の HS 方法で仕上げました。 色の強度(K/S)、色差(ΔECMC)および色堅牢度分析から得られた結果は、異なるGSMおよび染料を使用したウール生地の染色におけるHS法の懸念を示しました。 ウール織物の仕上げ性能は、水接触角分析によって測定されました。 分析の結果、HS 法の仕上げ性能は、洗濯や摩耗に対する高い堅牢度を維持しながら、145° もの高い水接触角に達するという大幅な性能を示しました。 1 ステップ HS 手法と 2 ステップ HS 手法では、1 ステップ 手法の方が 2 ステップ 手法に比べてリソース効率が高く、優れたパフォーマンスを示しました。 統計分析の結果では、生地の重量、染料の種類、仕上げが新しい HS 法の性能に対して統計的有意性を示していないことが示されています。この方法は、実際の規模での工業的実装とこのプロセスのスケールアップにとって重要です。 この報告書の発見は、資源を大量に消費する従来のウール生地の染色仕上げ方法に代わる、より環境に優しい代替手段を提示するものであるため、非常に重要である。

噴霧化は本質的に、バルク液体を小さな液滴に変換するプロセスです。 これは、内部および外部の力の作用によって引き起こされる表面張力の強化の影響の破壊です。 スプレー霧化とは、液体を微粒子のスプレーに変えることです1。 このプロセスは、プロセスが高度に制御され、廃棄物の発生が少なく、操作プロセスが簡単であるため、さまざまな分野で制御された表面積に材料を分配する際に広く利用されています。 噴霧は、農業および林業における害虫駆除のための農薬散布の最も広く使用されている手段です2。 最近、油圧スプレー技術は、実現可能性、持続可能性、経済的利点により、テキスタイルの機能化において多くの研究者の注目を集めています3,4,5。 リー、アルムガムら。 (2020) は、標準的なポリエステル綿生地上に直接製造された、完全にスプレーコーティングされた有機太陽電池を報告しました6。 Samanta and Bordes (2020) は、水ベースのグラフェン分散液のスプレーコーティングによる導電性繊維の製造方法を提案しました。 サダナンダン、ベーコンら。 (2020) は、織物へのグラフェンのスプレーコーティングが、織物の不規則で粗い構造の限界を克服するためのより有望な技術の 1 つとして浮上していると報告しました8。 スプレーコーティングは、繊維上でより薄い膜を実現する可能性のあるプロセスです。 そのことに基づいて、スプレー技術は、例えばスクリーン印刷とは対照的に、スピンコーティングおよび非接触堆積プロセスの代替として認識され得る。 スプレー コーティングは、これらの特性が厳密に制限されるデジタル印刷と比較して、許容可能なレオロジー パラメーターの範囲が広いという利点もあります。

油圧スプレー噴霧システムは、噴霧器 9 を通して目的の材料を生地全体に噴霧する連続プロセスです。 このシステムでは、化学物質を大量に堆積させる必要はもうありません。 それに加えて、処理中に（従来の方法のような）物理的および化学的相互作用が発生しないため、処理される材料の固有の特性が保護されます10。 さらに、このプロセスでは、従来の方法と比較して必要な化学物質が不要または少なくなるため、廃棄物の排出が削減され、その結果、その後の廃棄物管理/処理プロセスにおけるエネルギーおよびその他の資源の消費量が削減されます11、12。

現在、生産プロセスにおける持続可能性の側面は、世界中の繊維加工産業において深刻な懸念事項となっています。 従来の繊維プロセスにおける多くの課題の中で、資源の非依存性、廃棄物の生成、淡水の消費は、堅牢かつ即時の解決策が必要な最も重要な課題です。 液体アンモニア染色 13、超臨界流体染色 14、架橋剤染色 15、発泡染色 16、ナノ粒子ベースの染色 17 など 18 など、いくつかの先進的な方法が長年導入されてきましたが、これらの技術のほとんどは、実験室環境から離れていません。これらのプロセスは、設置コスト、低極性、低容量のバッチプロセス、垂直レイアウト、不均一な流体分布、化学物質の蓄積、信頼性の低い操作プロセスなどに関連する欠点を伴う、および/またはそれらの欠点を伴うため、関連するビジネスコミュニティによる関心が高まっています。14、19、 20.