超声波对棉织物染色工艺的探讨.doc

【原创】超声波对棉织物染色工艺的探讨 1引言 棉织物一直是全世界倍受欢迎的纺织品，年消费量达432亿磅。未煮练原棉含 有约90%的纤维素和其他多种非纤维素成分，如蜡质、果胶、蛋白质、脂肪和 色素。棉前处理的目的就是去除纤维中这些疏水性的非纤维素成分，提高纤维的 吸水性，以便能够均匀的染色和后整理。棉中大部分非纤维素成分是通关过氢氧 化钠溶液传统煮练浴中加入湿润剂和螯合分散剂溶解并去除的。但是传统的的前 处理工艺需要大量的用水和能源，产生大量的碱性废水，严重影响了环境。鉴于 这些因素，我们在前处理过程中引入了超声波，将方便、迅速、有效、安全而引 人关注的超声波技术应用于纺织品印染加工，可以大大缩短印染加工的时间。降 低环境污染、节省能源，同时又保持甚至能提高产品的质量。 频率20Hz?20KHZ的声波属于人类正常听觉范围，称“可闻声波”；通常频率在 20KHZ以上即称为“超声波”；而频率超过5x105Hz则称为：“特超声波”。超声波 很像电磁波，可被聚焦、反射和折射，但是不同于可通过真空传输的广播等形式 的光波等形式的电磁辐射，超声波必须通过弹性介质传播。超声波在传播时，粒 子在弹性介质中被震动，按传播方向通过介质传递超声波的能量。根据其在介质 中的传递方式可以区分为： 1、 纵波，粒子平行于波的传递方向振动； 2、 横波或剪切波(shearing wave),粒子垂直于波的传递方向振动。 在气体和液体内只可传递纵波；而在固体中纵波和横波都可以传递。分子在液体 中的纵向振动造成压缩和膨胀，产生空穴作用，形成小气泡。然后，气泡膨胀， 在压缩期间剧烈破裂，产生所谓的冲击波(shockwave)。另外，超声波通过 介质传播，其能量被液体吸收而产生热量(诱导热)。超声波应用于纺织品染整 湿加工中，超声波能量、液体介质和所含物质之间的相互作用，引发了强烈的物 理化学反应，使纺织品染整湿加工可以取得良好的效果。 超声波之所以能够改善染整加工，源于流体力学中的空化作用，即存在于液体中 的微气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨 胀，然后突然崩溃，在气泡崩溃时由于液体间的碰撞，极短时间在空化泡周围的 极小空间内，产生5000K以上的高温和大约5x107Pa的高压，温度变化率高达 109K/S,并半生强烈的冲击波和时速达400Km的射流，这就是为在一定条件下 难以实现或不可能实现的化学反应，提供了一种新的非常特殊的物理环境，开启 了新的化学反应通道。超声波条件下对棉织物进行前处理，其目的是提高从纤维 素表面去除杂质和色素的效率。 2试验部分 2.1试验材料、药品与仪器 试验材料:机织纯棉原胚布。化学药品:无磷精炼剂YB-1 （后简称精炼剂）、氢氧化钠（分析纯）、重铭酸钾（分 析纯）。 仪器设备:超声仪（汉邦科技HB3120U）、万能强力机（DN026N）、FY电子天平（常 州市幸运电子设备有限公司）、SF-600plus测色配色仪（Datacolor）、HH—8 恒温水浴锅（中国金坛市新航仪器）、101A-3E电热鼓风干燥箱（上海试验仪器有 限公司）、毛效仪、烧杯、玻璃棒、锥形瓶。 2.2试验工艺条件 2.2.1传统退煮工艺 配制退煮工作液为2?5g/L,氢氧化钠0?30g/L,室温入布（浴比1:20）升温 到80?95°C，保温30?60min, 95°C热水洗两次，冷水洗，烘干岀布。 2.2.2超声退煮工艺 配制退煮工作液为2g/L,氢氧化钠20g/L,放入超声波波场内，室温入布（浴比 1:20）升温到60?80°C,保温30?50min, 95°C热水洗两次，冷水洗，烘干出 布。 60 ?80P保温30 60 ?80P 保温30?50min 冷水洗烘干 2.2.3断裂强力测定 利用HD026N型多功能电子织物强力仪来测定织物断裂强力。按国标 GB/T3923-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长的测定 条样发》进行（本研究只测织物经向强力）。 试样为30cmx6cm条样，五经五纬，拆去条样长边5cm。将拆好毛边的织物放 入相对湿度为65%的干燥器（或恒温恒湿箱）中，室温（或25°C）平衡12小 时以上。 按使用说明调试织物强力仪，调节上下布夹之间的距离为20cm,旋动上夹头松 紧柄，使夹头分开约1cm的距离，从干燥器里取岀一条试样，将试样短边送入 上夹头，条样要居于夹头中间切短边纱线与夹口平行，旋动松紧柄，夹住条样。 按上述操作将条样下端送入下夹头，用铁夹夹住（短边纱线与夹口平行）条样下 端，使条样自然下垂，旋动松紧柄，夹紧条样。扳动上夹头固定锁，锁定上夹头, 设定拉伸速度为10cm/min,给岀拉伸指令，下夹头下降，直至将植物拉断。测 定五经五纬试样，各自取平均值为试样的经向和纬向强力，按