超声波如何应用在印染前处理工艺
超声波清洗在纺织物印染水洗中的应用 附超声波测距模块
超声波清洗在纺织物印染水洗中的应用探讨纺织品染整加工需要耗用大量的水和能源,其中水洗占了很大的比例。
无论是前处理中的退浆、煮练,还是染色后去除浮色杂质,都必须有多道水洗才能保证最终成品的质量。
水洗过程用水一般要占到整个染整用水的60 以上。
利用超声波在液体中的“空化效应”所产生的冲击波,以达到清洗物体内外表面的作用,早在20世纪60年代就在纺织品湿加工过程中应用。
由于早期的超声波发生器体积庞大、价格昂贵,且操作稳定性和使用寿命也不甚理想等原因,所以在印染行业几乎很少运用。
自20世纪80年代后,随着使用IGBT元件逆变电源的新一代超声波发生器的问世,超声波的应用开始普及。
国内虽然超声波技术在其它行业的应用取得了显著的成果,有的甚至已经达到国际先进水平,但在印染行业中的应用研究却不多,实际生产应用更少。
所以,探讨在印染水洗中采用超声波技术,以达到节水节能的目标,具有实际意义。
1 试验部分1. 1 试验材料 1 1 2 cm 1 4. 5 /1 4. 5 纯棉平纹坯布; 1 1 2 cm 14. 5 /14. 5纯棉半漂坯布(河北高阳染织厂)1. 2 试剂药品和染化料高氯酸、四氯化碳、硫酸、碳酸钾、碘化钾、氢氧化钠(分析纯,保定化学仪器试剂公司) ;标准皂片,标准棉贴衬布(高阳县技术监督局) ; 活性红B22BF,直接红4BS(上海万得化工有限公司) ;固色剂Y、平平加O、纯碱、元明粉(无锡化工站)1. 3 仪器和设备ZFDY-1700D 超声波发生器(保定市正杰电子科技有限公司) , ZFQX-1600ZB超声波发生器(保定市正杰电子科技有限公司) ,电热鼓风干燥箱(101A21) (上海实验仪器总厂) ,WSD2Ⅲ自动白度计(浙江温州市沪华调压器厂) ,毛细管效应仪YG(B) 871、YG(B) 026D2250型电子织物强力仪(温州大荣纺织标准仪器厂) , P2AO小轧车、Color2Eye 7000A 电脑测配色系统( GretagMacbeth公司) , SW212A型耐水洗色牢度实验仪(无锡纺织仪器厂) ,MP200B电子天平(上海精密科学仪器有限公司) ,荣华数显恒温水浴锅(江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司)1. 4 试验方法1. 4. 1 试验流程按标准的退浆、煮练、染色工艺对棉织物处理后,采用超声波水洗,然后测定水洗后织物的淀粉残余率、蜡状物含量、毛效、白度、染色牢度和色光等指标,并与常规水洗织物进行对比。
超声波对棉织物活性染料染色的作用机制_赵海凤
第30卷 第3期2009年3月纺 织 学 报Journal of Textile ResearchVol.30 No.3Mar. 2009文章编号:0253 9721(2009)03 0062 05超声波对棉织物活性染料染色的作用机制赵海凤,汪 澜,林俊雄(浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,浙江杭州 310018)摘 要 为降低染色温度和减少染化料用量,减少环境污染,以纯棉织物为研究对象,在超声波或常规染色条件下,采用活性染料汽巴克隆红LS 6G对其染色,从热力学和动力学2方面探讨超声波对棉织物活性染料染色的作用机制。
实验结果表明:超声波不能改变活性染料上染棉纤维的吸附等温线类型,但能使染料对纤维的亲和力增强;染色焓减少54 61%,染色熵减少37 15%;超声波还能使扩散系数增大1倍左右,染色速率常数增加50%以上,染色活化能降低42%,半染时间缩短一半左右。
关键词 棉织物;超声波;染色;热力学;动力学中图分类号:TS193 5 文献标志码:AMechanism of u ltrasonic dyeing on cotton fabric with reactive dyeZ HAO Haifeng,W ANG Lan,LIN Junxiong(Ke y Laboratory o f Advance d Textile Materials and Manu f acturing Technology(Zhe j iang Sci TechUniversity),Ministry o f Educa tion,H an gzhou,Zhe jian g 310018,China)Abstract The purposes of this research were to reduce dyeing temperature and dosages of dyestuffs and che micals,and cut down the environmental pollution.Cotton fabric was dyed with a reac tive dye,Cibacron Red LS 6G,under ultrasound condition or conventional condition.The influence of ultrasound on the dyeing mechanism of cotton fiber with reac tive dye was analyzed through thermodynamic and kinetic studies.The results indicate that the ultrasound can not change the type of adsorption isotherm.It can increase the affinity of the dye on cotton fiber,decrease dyeing enthalpy by54.61%and dyeing entropy by37.15%respectively.The ultrasound can also enhance the diffusion c onstant by about one time and dyeing rate constant by over 50%,reduce dyeing activation energy by42%,and shorten the half dyeing time by about half.Key words cotton fabric;ultrasound;dyeing;thermodynamics;kinetics收稿日期:2008-04-01 修回日期:2008-09-09基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y406037)作者简介:赵海凤(1982 ),女,硕士生。
超声波在羊毛染整加工中的应用研究及进展
1.1 洗毛 洗毛主要是利用化学和机械方法,除去羊毛纤维
上的土杂、脂汗和污垢等杂质,使洗净毛洁净、松散、 柔软、弹性良好.洗毛在羊毛纤维初加工中有重要作 用,因为原毛纤维中的污物、杂质大部分由洗毛工艺 去除,洗毛质量的优劣直接关系到后道梳、纺、织、染 等的加工是否顺畅,也影响产品质量的优劣.[2]89
展义臻[24]等对比了活性红 CEW 和活性蓝 CEW 在常规和超声波条件下染羊毛织物的染色性能.结果 表明:在超声波条件下染色不仅有利于提高染料上染 率,节约染色时间,降低染色温度,提高染色效率,还可 提高染色羊毛织物的摩擦牢度和皂洗牢度. 2.3 天然植物染料染色
收稿日期：2009-08-06 作者简介：王科林(1984-),男,江西高安人,硕士研究生,主要从事羊毛织物染整工艺研究及产品质量管理.
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印染助剂
27 卷
利用其加速度作用、直进流作用,对液体和污物直接、 间接作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目 的.当超声波用于水介质洗毛时,其以 20 000 次/s 以 上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体 进行透射.在减压力作用时,液体中产生真空核群泡 现象,在压缩力作用时,真空核群泡受压力压碎,产生 强大的冲击力,这种现象称为空化效应.[3]在空化效应 的连续作用下,羊毛表面或隐蔽处的污垢被爆裂和剥 落.同时,在超声波作用下,清洗液的渗透作用加强,脉 动搅拌加剧;溶解、分散和乳化加速;空化效应使粘附 的污垢更易脱落、加速污垢和油垢的乳化,协助清除 油垢,达到洗净的目的.[4-5]
酸性染料是羊毛染色最常用的染料.而以耐缩绒 酸性染料应用最多.[19]114-115 高树珍[20-21]以酸性大红 G、 酸性蓝绿 G 染羊毛为例,对超声波在羊毛染色中的作 用进行了研究.结果表明:与常规染色工艺相比,在提 高染色织物皂洗牢度的同时,超声波染色可提高染料 的平衡上染百分率,节约染料,降低环境污染,还可增 大扩散系数,降低染料上染的活化能,降低染色温度, 缩短染色时间,从而节约能源,提高生产效率,实现酸 性染料对羊毛的低温短时间染色.何江[22-23]等研究了 在超声波作用下,酸性橙Ⅱ、酸性大红 GR和酸性大红 3R 染羊毛的染色行为.结果表明:与常规染色相比,超 声波的存在可以明显提高酸性染料染羊毛的速率,缩 短达到染色平衡的时间,且染色牢度略有提高. 2.2 活性染料染色
环保印染新技术介绍
环保印染新技术介绍各国科学工作者经过了卓有成效的努力，一些具有前瞻性、创新性和实用性的新工艺和新设备被开发出来，极大地提高了印染业的环保水平。
1、超声波印染技术超声波是一种频率超出人类听觉范围的声波，具有机械效应、热效应和空腔效应，超声波弹性振动具有分散、脱气及扩散功能。
使用超声波在液体介质中的振动可以粉碎染液中的染料粒子，增加洗涤剂的表面活性，改善乳化液和胶体溶液的安定性，在染整工艺中如退浆、煮练、漂白、水洗和染色中使用，可提高化学药剂的扩散速度，活化和加快反应进行。
2、纳米涂料技术涂料印花因其工艺简单、仿色准确、无需水洗、符合环保要求而在染整行业广泛应用，此类产品在国外的比重已超过了50%。
然而，涂料印花也存在花纹清晰度差、色牢度及日晒牢度较低、手感偏硬等缺陷。
在进行涂料印花时，只要添加0.3%纳米级硅基氧化物，即可获得很好的效果。
色浆触变性良好，涂料色浆透网性和印制花纹清晰度明显改善，膜的强度、弹性、耐磨性和耐水性增加，从而提高了相关的色牢度。
3、电化学染色精漂技术德国Krantz公司推出了电化学染色机（ElectrochemicalReductionDyeingEquip-ment），当采用还原、靛蓝、硫化等染料进行染色时，可以不采用传统工艺所使用的烧碱、保险粉等药剂，而是通过电化学方法，将染浴介质回用，使得上述染料还原。
这种方法的优点是节省了80%的化学药剂，水耗几乎为零，大大减少污染。
美国加利福尼亚大学发明的电化学装置，主要用于无污染的精练与漂白。
其基本原理是电极的阴极释放碱液，进行漂白与丝光，而阳极则产生酸，以中和残余的碱，可以杜绝废液的排放。
4、生物酶煮练和整理技术酶是一种“生物催化剂”，用于对各类织物进行煮练和整理可获得良好的效果；同时，酶在使用过程中不会像传统使用的碱产生有害副产品，排放也不会污染环境。
各类的酶有不同的用途：“淀粉酶”特别适用于色织布退浆；“蛋白酶”适用于羊毛的防毡缩整理和丝绸的酶精练；“纤维素酶”可用于靛蓝牛仔服的酶洗和棉、Tencel、粘胶、黄麻、亚麻及其混纺织物的生物整理；“果胶酶”和“纤维素酶”混合使用可去除棉织物上的棉籽壳并提高白度。
印染加工新技术
新型印染加工技术绿色染整加工已经成为我国纺织行业关注和急待解决的问题。
目前国内外关于绿色染整工艺的研究和开发浪潮高涨，一些具有前瞻性、创新性和实用性的新工艺被开发出来，极大的提高了印染业的环保水平。
本文对此进行简要介绍。
1生态前处理工艺1．1冷轧堆前处理工艺常规的前处理需要经过退浆、煮练、漂白和丝光等工序，工序长，耗能多，加工时间长。
采用高效前处理助剂，适当增加助剂的浓度。
采用高效设备加工，可以大大缩短处理时间，并能减少助剂和水的用量。
目前较为常用的是冷轧堆前处理工艺。
冷轧堆工艺是指在室温条件下将退浆煮练漂白合并成一道工艺的前处理工艺方法，它解决了常规煮练工艺中经常产生的折子、卷边、擦伤、纬斜等疵点。
在常温条件下，将碱和双氧水、稳定剂、精练剂等混合的处理浴对布进行浸轧，上卷，然后包裹密封在室温下堆置。
工艺流程短、设备少，结构简单、投资不大，室温能源消耗少。
采用此工艺可以节约三分之一以上的能源和时间，减少三分之二的污水量。
1．2生物酶前处理技术生物酶是一种无毒、环境友好的生物催化剂。
生物酶用于染整加工业具有很多优越性：(1)作为一种生物催化剂无毒无害；(2)处理需要的条件(温度、pH值等)较温和；(3)用量较少；(4)反应后释放的酶可以进一步催化另一反应；(5)处理产生的废水可以生物降解。
以生物酶取代烧碱进行前处理，可大幅度减低排出废水中的COD值，经实验结果表明，由19000mg/L降到800mg/L，同时可减少10％的烧碱用量。
1．2．1生物酶退浆生物酶应用于染整工业最早是从织物退浆开始的，目前仍然是去除织物上淀粉浆料的重要方法。
染整加工退浆的淀粉酶主要有α-淀粉酶、β-淀粉酶等，使用温度50～70℃，pH=6～7左右。
目前用于退浆的淀粉酶主要向高温高效方向发展。
高温淀粉酶不仅可以提高退浆效率，而且可以同时去除混合浆料中的PVA 等化学浆料，简化工艺流程，减少污水排放。
1．2．2生物酶精练棉织物精练的主要目的就是去除棉织物的天然杂质，为后续染色、印花、整理加工创造条件。
超声波在酸性染料染丝绸中的应用
超声波在酸性染料染丝绸中的应用
超声波染料技术是一种染丝绸的新型技术，是把生物纤维加入超声波处理器，然后用
超声波的色泽和温度来使丝绸染色。
这次我们探讨的是超声波在酸性染料染丝绸中的应用。
酸性染料是利用酸性环境将染色分子带入到纤维中的一种染色方法，它的优势在于带
有高色彩的深度印花效果。
而利用超声波技术染色，可以很好地将酸性染料引入纤维中，
提高酸性染料的染色效果。
首先，使用超声波技术对酸性染料液进行振荡，这样可以加速溶液中染料分子的极性
度和酸基结合作用，从而提高染料的渗入率和染料的固定率。
其次，超声波可以把丝绸纤
维处理成一个具有比较大毛孔的超微孔，使染料更好地渗透到丝绸纤维中。
此外，超声波
技术可以把纤维处理成小剪切力，从而增加染料与纤维的结合力。
最后，经过以上分析，可以得出结论：利用超声波技术染色可以有效地提高丝绸染色
的效果，使得酸性染料染色效果更加明显。
鉴于这一点，越来越多的行业开始开发超声波
技术的染料液，来满足不同的要求及需求，以及对色牢度和耐洗等要求更加严格的顾客需求。
染整工艺应用超声波技术可行吗？
好 了 。 解度 极 大提 高 。 溶 由结论 “ ３ ” （ ） 可知 ， 超声 波加 工 时 。 在 目前 实验 的工 况 能 符合 要 求 ． 工业 化 生 产 时 ， 而 织物 就 不 得
实施 流体 染 色 。 只能 平 幅卷 染 、 染 ， 波 的作用 时 轧 声 间能满 足工 艺要 求 吗？
的 另一个 标 准 所有 染 整湿 加 工都 属 于多 相体 系 ． 在 多相 体 中 的空 穴 作 用 要 比在 均 相 体 系 中大 几 百 倍。 邱 鸣 ： 据 应用 声波 和超 声 波进 行 织物 染 色 的 根
主 持 人 ： 声波 染 色的 工业 化确 实需化 力气研 超 究 开发 那 么． 声波在 染整 洗涤 方 面情 况 又如何 超
物． 紧靠 布 面 存 在着 一 固定 层 叫 粘 性 阻 滞层 ， 工 从 作 液 到 达纤 维 表 面 的化 学 品 的 量 和 粘性 阻滞 层 的
厚 度成 反 比． 而这 一层 的厚 度 决定 于 工作 液 的机 械
％ ： 械喷 液 高４ 机 ０ｍｍ，６ｍ ｎ 染料 最 终 质量 浓 度 １ ｉ后
空穴作 用 的发生 取决 于超 声 波 的频 率 、强度 、 介 质 温度 以及 液体 的蒸 汽压 力 。 超声 波 的强 度将受 到介 质温 度 的很 大影 响 ． 验显 示 强度 的作 用 随 温 试
超声波在天然染料染色中的应用研究
XXXXXX毕业设计（论文）超声波在天然染料染色中的应用研究学生姓名系（部）轻化工程系专业染整技术指导教师2011年12月20日摘要采用大黄素对PTT、PLA纤维进行染色，研究了超声波功率、染色温度、时间、pH值等对染色得色量的影响，并与常规染色进行比较。
研究表明，超声波染色比常规的得色量高，并且超声波对提高PLA得色量的作用更明显。
关键词：超声波染色大黄素 PTT纤维 PLA纤维AbstractThe use of emodin on PTT, PLA fibers were stained, examined the ultrasonic power, dyeing temperature, time, pH and other effects on the dye color yield, and compared with conventional staining. Studies have shown that ultrasonic stain color yield than conventional high color yield and the amount of ultrasound to improve the PLA's role more clearly.Key words:Ultrasonic dyeing Emodin PTT fiber PLA fiber前言近年来，有关超声波在纺织品染整加工中的应用研究十分活跃，由于超声波所特有的空穴作用能够提高染料的上染速率和上染量，但研究多侧重于合成染料的染色[l-5]。
由于超声波最佳的空化温度为45～65℃，因此可避免高温对纤维的损伤以及实现一些高温下难以进行的工艺，对一些上染率和得色量低的染色是个有效的方法[6]。
然而，由于染料结构、纤维种类的不同，导致染色过程中超声波作用也不同。
超声波频率及强度的选择也会影响到超声波处理的效果，对于这些方面目前的研究还不够系统和全面[7]。
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超声波如何应用在印染前处理工艺？
通常把频率为2×104Hz～2、×109Hz的声波叫做超声波。
它既是一种波动形式,又是一种能量形式。
由于它所具有的声波特点和声空化作用,在印染前处理中正逐渐引起人们的注意。
不少报道说明,在退浆、精练和漂白等前处理加工中都应用了超声波设备,去除纤维表面的天然的和外来的杂质。
一、在退浆工艺中的应用
采用超声波研究纺织用淀粉上浆和退浆表明,与一般的淀粉上浆和退浆相比,使用降解淀粉上浆后再用超声波退浆可以节约许多能量。
我们在关于织物超声波退浆的研究中也发现化学药剂和能量的节约现象。
使用超声波退浆,可减轻纤维的降解,织物的白度与润湿性与传统退浆方法相同,提高退浆效率,这对于一些难膨化的浆膜,例如淀粉浆膜特别有意义,可带来节水和节能效果。
在退浆过程中,超声波空化作用引起的分散作用可以使大分子之间产生分离,促进浆料与纤维的粘着变松；而超声波引起的乳化作用可以使去除的浆料溶解性能提高,使其具有较好的退浆效果。
而且超声波的吸热效应可使反应保持在一定的温度,为反应提供能量,从而节省了其他能量。
二、在煮练工艺中的应用
在中性或很弱的碱性浴中精练羊毛纤维与传统精练羊毛相比,其纤维损伤较小。
另有报道称,使用超声波精练羊毛,纤维性质有所改变,操作速度也有所提高。
最近有报道称,利用超声波洗毛可以降低洗毛温度、缩短时间、降低净洗剂用量,且在一定条件下,不用净洗剂或温度低于羊毛脂熔点仍可达到洗净毛质量要求；利用超声波洗毛所得洗净毛蓬松性好,羊毛纤维之间不发生纠缠,白度高,洗净毛中几乎无细小杂质；超声波作用后,羊毛鳞片变钝变光,降低了羊毛纤维摩擦效应,且作用时间越长,降低幅度越大,从而改善羊毛纤维的毡缩性；由于超声波对于羊毛纤维的蚀刻作用,羊毛纤维更趋集中,长时间作用会使羊毛纤维直径明显变小,断裂伸长增加,但对羊毛纤维强力无明显损伤。
超声波对苎麻原麻中的胶质成分有分散作用,且随频率、功率不同分散效果不同。
超声波脱胶比预酸处理效果好,且作用时间短,可采用流水线处理工艺。
绢纺原料精练中,超声波的除油、除胶效果明显比常规处理好,尤其对含油较高的原料,处理效果尤其好,不仅不用进腐化缸,且不需高温、高pH值和长时间；在除胶保油的同时,对纤维操作小,可根据不同的要求,保住不同程度的胶质,且经过超声波处理过的原料,白度高、纤维松散,易与蚕蛹分离。
超声波在煮练工艺中的作用主要是源于空化作用而引起的弥散作用、乳化作用、洗涤作用以及解聚作用。
超声空化作用使粘附在纤维上的污物表面张力降低,因此在各个表面上和低处起着清洁作用,同时空化作用使污物和油垢得以乳化,协助清除油垢和污物。
超声波的分散作用使麻的胶质与纤维分开,再利用超声解聚作用使胶质去除；超声波还可加速丝胶溶解,使纤维充分分散。
三、在漂白工艺中的应用
我们发现采用超声波对棉织物进行双氧水漂白,观察到漂白速度提高、漂白时间缩短、织物的白度也优于传统的漂白方法。
另有报道称,在超声波环境下用双氧水漂白棉织物,处理1、h、的双氧水消耗比用冷法(16、h)的高,但与煮沸法(2.、5、h)、相近,总效果显著地比冷法大,与常规法相似,但超声波处理无需额外的能量,时间短,处理的织物吸水性与常规法一样好。
同时,用超声波处理后的漂白棉织物对于直接染料、活性染料的上染率是很有效的,活性染料染色时纤维2染料的共价键形成是良好的、稳定的。
有关超声波对亚麻加工影响的研究表明,与传统练漂的亚麻纤维比较,纤维白度得到提高。
超声波的空化作用可以使药剂与纤维充分接触,一方面超声波作用于纤维,使纤维内部的比表面积加大,从而增大了纤维吸附化学药剂的比表面积,提高反应速率；另一方面超声波的空化作用可有助于破坏发色体系,从而起到消色的作用。