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微波技術在現代紡織工業中的應用
集萃印花網  2012-10-25 11:19:35
    【集萃網觀察】微波的作用機理包括微波的熱效應和非熱效應,介紹了微波在紡織品前處理、染色、印花、后整理中的應用,最后指出了微波技術在其他方面的應用及對其發展前景的展望。

  微波是波長很短的電磁波,通常把波長從0.1 mm到1 m的電磁波劃分為微波波段。它的頻率為300~300000 MHz。主要應用于通訊、雷達導航、廣播電視等領域,所具有的電磁能力稱為微波能。目前只有915 MHz和2450 MHz在工業生產中得到廣泛應用。微波輻射加工處理各種紡織材料正越來越受到人們的關注。尤其在紡織品前處理、染色、印花和后整理工藝中,顯示出很大的優越性。

  1紡織品前處理中應用微波技術

  1.1麻類纖維脫膠

  利用微波照射使纖維本身發熱,可加快膠質的溶解,有效提高脫膠效果。韌皮纖維如大 麻通

  常采用機械、酶和化學脫膠的方法,而用微波處理技術對未漚大 麻在堿性條件下進行脫膠的結果表明:微波處理對纖維細度和亮度有顯著的作用。增加微波處理時間會使纖維細度提高,亮度增加。

  1.2絲制品的精練

  為了保持絲制品的特有風格和優美光澤,一般要求對其進行適度的精練脫膠。對于強捻絲織物來說,其強捻緯絲難以精練。通常,必須增加精練劑的用量,并且在高溫下進行長時間的精練。而這樣易使無捻經向絲線發生過練,產生精練疵點,而且必需高溫作業,工作環境較差。如果精練時對其進行微波處理,只需短時間處理,使絲纖維內部發熱而促進織物高效脫膠,再經熱水洗后,達到精練的目的。

  2紡織品染色中應用微波技術

  微波染色可采用織物或絲束加工方式,不僅可用于親水性纖維染色,在加入適當助劑的情況下,還可用于疏水性纖維的染色。染料可采用分散染料、活性染料、直接染料和陽離子染料等。染色時按常規的方法將織物浸軋染液,然后導入密閉的微波加熱室(反應箱)中,在微波的作用下,織物迅速升溫,可加快染料在纖維中的擴散或固色反應。染色后的處理與常規方法相同。

  另外,將微波技術用于染色中的染料固色,可降低能源的消耗。Murugan R,Sent hilkumar M研究了4種不同類型的織物,如:100%棉,100%粘膠纖維,滌綸和粘膠纖維90/10混紡,滌綸和粘膠65/35混紡用微波染色與傳統的染色方式進行對比,用微波加熱的優點主要表現在:用高能量水平的微波可以縮短染色時間,時間可以減少44%-47%。樣品用微波加熱染色,可以取得較好的染色牢度,這是由于染料能比較深地滲透到纖維內部。用微波染色比用傳統的染色方式的摩擦牢度值要高,可能是由于用微波加熱比用傳統的加熱方式均勻,在微波加熱時又很少或者幾乎沒有染料的泳移,染料在纖維的內部呈現好的固色率,并且有比較高的摩擦牢度。對比傳統的染色工藝,微波染色可以節省30%-50%的能源。微波染色的優點:

 。1)熱量在纖維團內部擴展,無泳移、滲化和白花現象,顏色均勻,色牢度高;

 。2)染料擴展迅速,固色時間短,甚至可縮短10倍;

  (3)設備簡單,控制迅速而簡便,可實現自動控制,加工速度快。

  微波染色存在的問題:(1)染料、助劑必須經過特殊選擇;(2)必須防止固色過程中,纖維中水分蒸發以致干燥,影響固色速率甚至損傷纖維;(3)目前微波發生器成本較高;(4)為了防止微波泄漏對人體產生影響,必須采取一些特殊的保護措施。

  我國已有生產WBL2936型印染布微波預烘機,能對各種印染的棉制品、化纖制品及其混紡織物進行干燥和固色,亦可用于上漿織物干燥。

  3紡織品印花中應用微波技術

  1966年,汽巴嘉基(Ciba-Geigy)公司首先獲得活性染料印花用微波加熱的專利。

  微波技術在紡織品上的應用主要是微波印花蒸化法,即在印花過程中,將染料印在織物上后進行微波照射,不使印花漿本身所含的水分外逸,利用這些水分使印花漿中的染料在織物上固著、發色。以往印花工藝先使織物印上色漿,然后干燥,再用汽蒸法通過專用汽蒸設備使染料固著、發色。汽蒸用的熱源和水源設備龐大、價格昂貴,且處理時間較長。微波蒸化法能克服上述缺點,可在印花后立即對織物電磁波照射,如果微波的波長為3~30 am,所需時間僅為過去汽蒸固色法的1/10,即使染色濃度較高,印花花型輪廓也不會受到損壞,且印花后不需要立即干燥,生產效率大大提高。此外,由于印花色漿未經干燥,染料固著及發色后,色漿仍處于良好的膨潤狀態,所以清洗也很容易。這使得蒸化后的水洗、皂洗設備簡化,工序更合理化,大大節省耗水量和升溫的熱量。

  4紡織品后整理中應用微波技術

  微波技術在化學反應中的功效已越來越引起人們的關注,且已在多個領域得到應用。微波輻

  射對紡織染整加工中的化學反應也有著較好的促進作用,可引起(激發)分子轉動,促進化學鍵的斷裂。從反應動力學說,分子一旦獲得能量而躍遷,就達到一種亞穩定狀態,此時分子極為活躍,分子間的碰撞頻率和有效碰撞頻率大大增加,從而促進反應,因此可認為微波對分子具有活化作用。例如,在微波輻射下用環氧樹脂整理織物,可改善折皺回復性,提高染色性能,耐酸堿性及耐光性,并縮短處理時間,節約能源。再如用丙三醇縮水甘油醚等環氧化合物對絲纖維接枝或交聯,可有效改善抗皺性,特別是濕態抗皺性,并有抑制泛黃固著絲膠的作用。微波輻射可引發丙三醇縮水甘油醚在絲綢上的接枝共聚反應。在適當輻射強度范圍內,接枝率隨微波輻射功率和時間的增加而提高,接枝效率優于熱引發。以NaCl為引發劑,微波輻照可顯著促進接枝反應,接枝率比同樣溫度下常規引發高12.7%。微波引發接枝時,丙三醇縮水甘油醚與絲纖維的反應位點與常規接枝相似。微波引發接枝不破壞二硫鍵,這對保護蛋白質的彈性有重要意義,可使絲綢折皺回復角比常規接枝提高7左右。

  5其他方面應用微波技術

  5.1測濕。

  微波測濕技術不僅具有電檢測的一般優點,還有一些獨特的優勢:不接觸、無損傷、連續、實時、靈敏度高;與采用的放射線檢測相比,微波無毒害、不污染環境、便于維護、成本較低。紡織品回潮率的測量有直接法與間接法。用微波技術來測量紡織品中的水分屬于間接測量。測量時,測濕探頭向紡織品中發射一定的微波能量,能量通過紡織品時被其中的水分子吸收一部分,傳感器探測到微波能量的差值,經過計算處理就可得到紡織品的回潮率。

  5.2殺菌

  丁蘭英等用不同頻率的微波對染有蠟狀桿菌(4001株)芽胞的較大的棉布包(16 cm x 32 cm×40 cm)進行消毒,當微波功率為3 kW時,殺滅99.99%芽胞,2450 MHz頻率微波需照射8rain,而915 MHz則僅需5 rain。用2450 MHz頻率(3 kW)微波照射3 min,可使熟羊皮上污染的蠟狀桿菌芽胞99.99%被殺滅;用915 MHz(10 kW)微波照射3 rain,可使馬鬃上蠟狀桿菌芽胞的殺滅率達100%。吳少軍報道,用家用微波爐,以650 W微波照射8 min,可完全殺滅放置于20 am×20 amx20 cm衣物包(帶有少量水分)中的枯草桿菌黑色變種芽胞。

    5.3污水處理

  染整企業是污染嚴重的行業。傳統污水處理方法有物理法、化學法、物化法及生物法等,或同時選擇多種方法組合流程,最終達到除污去濁消毒的效果。而微波對流體中物體進行選擇性加熱,對吸波物質有低溫催化作用,加速流體中固、液分離作用,低溫殺菌作用,迅速升溫作用及均勻加熱功能,不產生二次污染。該方法不同于傳統污水處理方法,是通過微波場對吸波流體的選擇加熱、低溫催化、快速穿透等功能用于污水處理,達到除污去濁殺菌的效果。與傳統方法相比,其工程投資少,占地面積小,污水中污染物降解物化反應迅速,對進水濃度和溫度限制少,工程小型分散化,運行成本低,不產生二次污染物,固液分離速度快,回用率高,可實現水的可持續利用及污水資源化等優點。經大量實踐證明微波能污水處理方法對污水中污染物有顯著的處理效果。出水中的色度、硫化物、懸浮物、揮發酚和總磷等濃度去除率在80%以上。出水中的氨氮和陰離子洗滌劑濃度去除率在70%和45%左右。該方法對污水中懸浮物的沉降速率為0.7 cm/min,沉降的污泥中含有大量的磷(富集倍數為300倍左右)。處理后檢測項目符合《污水綜合排放標準》中的一級標準要求。

  6結語

  隨著社會的不斷發展進步,高效節能無污染的加工方式已不僅是企業追求的方向,更是社會進步的要求。與傳統技術相比,微波技術作為一種綠色節能加工處理方式在紡織領域有著廣泛的應用前景。我國是紡織大國,充分利用微波加工處理各種紡織材料,節約能源,減少污染,保護環境,有著巨大的經濟價值和現實意義。相信隨著微波技術的日趨完善和應用經驗的積累,必將在印染行業中大放光彩。

    來源:中華紡織網

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