超声波及其在染色净洗中的应用
超声波具有很高的频率,一般在20kHz以上。超声波与电磁波相似,可被反射、折射和聚焦;其不同之处在于前者传播时需要弹性介质,而后者则可在真空中自由传播。当超声波作用于液体时,能够产生空化作用,从而使超声波具有很好的清洗能力,同时还能达到杀灭细菌、溶解有机污染物等效果。因此,超声波清洗被日益广泛地应用于各行各业,并且证明:超声波清洗能减少清洗时间、节约用水、提高清洗效果、简化清洗工艺,使一些原本难以清洗的污垢能够轻易地被清除。国内外有关专家学者经过研究,都认为超声波可以应用于纺织印染行业,并且从理论上证明:超声波净洗只需较低温度、较少用水和较短时间就可以达到甚至超过普通净洗的效果,从而达到节能、节水的目的。但是近年来,在纺织行业中有关超声波净洗的报道还较少,目前尚无在该领域中取得全面性进展的报道。因此,加强对超声波在染整加工中的应用研究具有十分重要的意义。
东华大学生态纺织教育部重点实验室研究超声波频率和功率对超声波空化噪音的影响,结果表明:噪音随着超声波频率升高而减小;随着超声波功率的增加而增大。选择合适的超声波频率和功率,就能使空化噪音对人体无害,从而达到把超声波应用于染整加工的目的。全面研究了超声波频率对净洗效果的影响,采用28kHz、40kHz、50kHz、60kHz四种不同频率的超声波进行试验;然后研究了超声波在不同净洗温度、净洗时间和净洗功率条件下对净洗效果、织物拉伸性能和织物相关染色牢度的影响,并与常规净洗的效果进行比较。
通过系统试验确定超声波净洗的适宜条件为:超声波净洗频率40kHz-50kHz,净洗温度55℃左右,净洗时间15-20s,净洗功率密度0.294w/cm~2左右。此外还研究了超声波频率对纤维结晶度、纤维的表面性能以及超声波功率对纤维表面性能的影响。结果表明:超声波空化作用能够降低纤维结晶度,但影响幅度较小;超声波频率越低,对纤维结晶度的影响越大;超声波净洗对织物强力的影响随着超声波频率的增加而增大。
试验结果证明:正常的超声波净洗工艺对纤维结晶度和强力的影响小于常规净洗,但净洗效果好于后者。因此超声波技术可以应用于纺织品的净洗加工中,起到节能、节水和提高生产效率的作用,具有良好的应用前景。
超声波是一种频率超出人类听觉范围20 kHz以上的声波。超声波的传播要依靠弹性介质，其传播时,使弹性介质中的粒子振荡,并通过介质按超声波的传播方向传递能量,这种波可分为纵向波和横向波。在固体内,两者都可以传送,而在气体和液体内,只有纵向波可以传送。超声波能够引起质点振动,质点振动的加速度与超声频
超声波清洗
超声波清洗
率的平方成正比。因此,几十千赫兹的超声会产生极大的作用力,强超声波在液体中传播时,由于非线性作用,会产生声空化。在空化气泡突然闭合时发出的冲击波可在其周围产生上千个大气压力,对污层的直接反复冲击,一方面破坏污物与清洗件表面的吸附,另一方面也会引起污物层的破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中。气泡的振动也能对固体表面进行擦洗。气泡还能“钻入”裂缝中做振动,使污物脱落。对于有油脂性污物,由于超声空化作用,两种液体在界面迅速分散而乳化,当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子即脱落。空化气泡在振动过程中会使液体本身产生环流,即所谓声流。他可使振动气泡表面存在很高的速度梯度和粘滞应力,促使清洗件表面污物的破坏和脱落,超声空化在固体和液体表面上所产生的高速微射流能够除去或削弱边界污层,腐蚀固体表面,增加搅拌作用,加速可溶性污物的溶解,强化化学清洗剂的清洗作用。此外,超声振动在清洗液中引起质点很大的振动速度和加速度,亦使清洗件表面的污物受到频繁而激烈的冲击。
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影响清洗因素
清洗介质：采用超声波清洗，一般有两类清洗剂即化学溶剂和水基清洗剂。清洗介质的化学作用可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用，两种作用相结合，依对物件进行充分、彻底的清洗。
功率密度：超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好，但对于精密的表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生空化、腐蚀。
超声频率：适用于工件粗、脏、初洗，频率高则超声波方向性强，适合于精细的物件清洗。
清洗高温：一般来说，超声波在50°C~60°C时的空化效果最好，清洗剂也不是温度越高，作用越显著，有可能会高温失效，通常超声波在超过85°C时，清洗效果已变差。所以实际应用超声波清洗时，采用50°C~70°C的工作温度。
