王（wáng）科林， 徐娜 （山東濟寧（níng）如意毛紡織股份有（yǒu）限（xiàn）公司， 山東濟寧272073）

　　 摘要（yào）： 超聲波能產生機械效應、熱效應和空化效（xiào）應,可將（jiāng）其應用於染整加工.介紹了超聲波技術在羊毛前處理(包括洗毛、羊毛氧漂、羊毛防縮)和染色(包括酸性（xìng）染料染色、活性染料染色（sè）、天然植（zhí）物染料（liào）染色)中的應用及其基本原理（lǐ）和特點.綜述了目前國內外（wài）的一些研究成果。

　　關鍵詞： 超聲波; 羊毛; 前處理; 染色

　　中圖分類號: TQ619.2 文（wén）獻標識碼: A 文章編號: 1004－0439(2010)11－0007－04超聲（shēng）波在羊毛染整加工中的應用研究及進（jìn）展

　　The application research progress of ultrasound in wool dyeing and finishing WANG Ke-lin, XU Na (Shandong Jining Ruyi Woolen Textile Co. Ltd., Jining 272073, China) Abstract： Ultrasound could generate mechanical effect, thermal effect and cavitation effect, which could be applied in dyeing and finishing process. The application, basic mechanism and characteristics of ultrasound in wool pretreatment (including degreasing, hydrogen peroxide bleaching and shrink proofing of wool) and dyeing (including acid dyes, reactive dyes and natural vegetable dyes dyeing) were introduced. Recent research progress at home and abroad were reviewed.

　　Key words： ultrasound; wool; pretreatment; dyeing

　　收稿日期：2009-08-06 作者簡（jiǎn）介：王科林(1984-),男,江西高安人（rén）,碩士研究生,主要從（cóng）事羊毛織物染整工藝研究及產品質量管理.

　　超聲波是人耳聽覺無法感知的振動波,頻（pín）率在2×104~2×109 Hz,與電磁波相（xiàng）似,它可以被聚集、反射和折射,但在傳播時需要有彈（dàn）性介質.[1]超聲波作為一種波動形式（shì）,可以橫波在固體、液體（tǐ）、氣體中傳播或以縱波在液體、氣體中傳播.在傳播過程中（zhōng）,彈性介質的粒子產生擺動並沿傳播方向傳遞能量,可產（chǎn）生（shēng）3 種主要效應:機械（xiè）效應、熱（rè）效應（yīng）和空化效應.超聲（shēng）波作為一種新（xīn）興的高新技術,已應用於許（xǔ）多領域,但在紡織（zhī）品染整（zhěng）加工中（zhōng）的應用起步較緩,許（xǔ）多作（zuò）用機理還（hái）不夠明確.本文結合近幾年國內外學者有關超聲波技術在紡織品加工中的（de）應用研究成果,主要介紹了其在羊毛前處理和染色加工中應用的基（jī）本原理、特點（diǎn）及（jí）其研究進展。

1 超聲波在（zài）羊毛前處理中的（de）應用

1.1 洗毛

　　洗毛主要是利用化學和機械方（fāng）法,除去羊毛纖維上的土（tǔ）雜、脂汗和汙垢等雜質,使（shǐ）洗淨毛潔淨、鬆散、柔（róu）軟、彈性良好.洗毛在羊毛纖維初加工中有重要作用,因為原毛纖維中的汙（wū）物、雜質大部（bù）分由洗毛工藝去除,洗毛質量的優劣直接關係到後道梳、紡（fǎng）、織（zhī）、染等的加工是否順暢（chàng）,也影響產（chǎn）品（pǐn）質量的優劣.[2]89洗毛方法有:水和洗滌劑除汙的乳化洗毛法、用有機溶（róng）劑浸潤溶（róng）解去汙的溶劑洗毛（máo）法、電液洗毛法、超聲（shēng）波電磁振動式洗毛（máo）法等.[2]89 目前,大多采用乳化洗毛法.隨著各國對洗毛研（yán）究向著效能高、少用水、少汙染的方向發展,超聲波（bō）洗毛法在羊毛洗毛工序中將占有越來越重（chóng）要的地位。

　　 超聲波在洗（xǐ）毛過程中具有很多特殊作用,但（dàn）主要印染助劑（TEXTILE AUXILIARIES Vol．27 No．11 Nov．2010 第27 卷（juàn）第11 期 2010 年11 月 印染助劑27 卷）利用其加速度作用、直進流作用（yòng）,對液體和汙物直接、間（jiān）接作用,使（shǐ）汙物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目（mù）的.當超聲波用（yòng）於水介質洗毛時,其以20 000 次/s 以上的壓縮力和減（jiǎn）壓力交互性的高（gāo）頻變（biàn）換方式向液體進行（háng）透射.在（zài）減壓力作用時,液體中產生真空核群泡（pào）現（xiàn）象,在壓縮力作用時,真空核群泡受壓力壓碎,產生強大的衝擊力,這種現象稱為空化效應.[3]在空化效應（yīng）的連續作用下,羊毛（máo）表麵或（huò）隱蔽處的汙垢被爆裂和剝（bāo）落.同時,在超聲波作用下,清洗液的滲透作用（yòng）加強,脈動攪拌加劇;溶解、分（fèn）散和乳化加速;空（kōng）化效應使粘附的汙（wū）垢更易脫落、加速（sù）汙垢和（hé）油垢的乳化,協助清除油（yóu）垢（gòu）,達到洗（xǐ）淨的目的.[4-5]崔運花[4]、郭嫣[5]和Chris Hurren[6]等人（rén）將超聲波技術應用於水介質洗毛（máo）工藝中（zhōng）,比較了（le）超聲波條件下與常規乳化條件下的洗毛效果.結果表明:在洗淨（jìng）毛質量達到與常規洗毛工藝相同的水平時,超聲波洗毛可以縮短洗毛時間,提高洗毛效率,降低洗（xǐ）毛溫（wēn）度,減少洗（xǐ）劑和助劑用量,所得洗淨毛（máo）蓬鬆性好,羊毛之（zhī）間不發生糾纏（chán）,白度高（gāo）且幾乎無細（xì）小雜質.另外,在洗毛（máo）時,超聲波對羊毛鱗（lín）片有刻蝕作用,會使纖維鱗片產生裂縫,使其變鈍、摩擦效應降低,從而改善了羊毛纖維的（de）氈（zhān）縮性能;纖維表麵的裂縫增加了染料向（xiàng）纖維內部擴散的（de）路徑,加大了染料的上染速（sù）率（lǜ）,改善了羊毛（máo）的染色（sè）性能。

1.2 羊毛氧漂

　　羊毛纖維或織物的漂白可以用（yòng）氧化劑（jì）,也可以用還原劑,或者兩者聯合使用.氧化（huà）劑漂白一般采用雙氧水在堿性條件（jiàn）下進行,通過破壞（huài）羊毛中的色素而（ér）達到漂白效果.盡管雙氧（yǎng）水（shuǐ）能使羊毛中的色素破壞,增加纖維白度,但同時也會使纖維受到損傷,特別是（shì）工藝條件控製不當時,羊毛纖維損傷嚴重,強（qiáng）力明顯下降,影響產品質量.因此,羊毛纖（xiān）維或織物（wù）用（yòng）雙氧水（shuǐ）漂白（bái）時,一定（dìng）要嚴格控製（zhì）工藝條件.雙（shuāng）氧水漂白液一般由雙氧水、穩定劑、純堿、潤濕劑和水組成.[7-8]超聲波的超聲空化效（xiào）應及機械效應可增加分子動能,將其應用於羊毛的氧漂中,可增加漂白液與羊毛纖維的接觸機會,還可增加單位時間內分子（zǐ）碰撞的個數（shù）及碰撞能量,降低反應活化能,提高化（huà）學反應速度,減少漂白時間和降低漂白溫度[9];更可節約藥劑,減少對羊毛纖維的損傷.高雲玲[10]等（děng）將超聲波技術應（yīng）用於羊（yáng）毛的氧漂中（zhōng）,並將其與（yǔ）常規漂白進行了對（duì）比.結果表明:在（zài）達到同等白（bái）度的情況下,超聲波氧漂可以節（jiē）省雙氧水（shuǐ）用量,延（yán）緩雙氧水的分解（jiě）,降（jiàng）低漂白溫度,縮短漂白時間,提高生（shēng）產效率;受超聲波的空化作用,氧漂時無需加入潤濕劑仍（réng）可達到良好（hǎo）的漂白（bái）效果.而在常（cháng）規漂白中,若不采用潤濕劑,則羊毛漂白效果較差.若（ruò）想提（tí）高漂白效果,要延長漂白時間,提高漂白溫度,從而（ér）加（jiā）重了氧漂對羊毛纖維（wéi）的損傷。

1.3 羊毛防縮

　　羊毛是由包覆在毛幹外（wài）部的鱗片層、組成羊毛（máo）實體主要部分的皮質層、在毛幹中心不透明毛髓組（zǔ）成的髓質層3 部分構成.髓質層隻（zhī）存在於較粗的纖維中,細毛無髓質（zhì）層（céng）.鱗片層是由角質化的扁平狀角蛋白（bái）細胞組（zǔ）成,它的主要作用（yòng）是保護羊毛不受外界（jiè）條件的影響而引起性質變（biàn）化.[11]羊毛纖維典型的鱗片層結構,使其具（jù）有與眾（zhòng）不同的縮絨性.羊毛纖維集合體在一（yī）定的溫濕度（dù）條件下,經連續不斷的無規則外力作用,體積會逐漸縮小、單位麵積質量加大,並且表麵出（chū）現細密絨毛,可以得到外觀粗獷、表（biǎo）麵絨毛密布、結實厚（hòu）重、保暖（nuǎn）性好的毛紡製品.但這種（zhǒng）縮絨性也使（shǐ）未經防縮處理的普通純毛織品發生縮絨（róng）,導致產品外觀不良,起球起毛,甚至出現尺寸收縮、織紋不清、扭曲變（biàn）形、增厚氈並等不良現象,嚴重影響產品質量.[12-13]目前,為了解決羊毛的氈縮問題,國內外學者對羊毛的物理、化學改性（xìng）都進行了大量的研究工作,多為（wéi）如何減小定向摩擦效應、改變羊毛固有彈性.羊毛防氈縮處理方法主要有:(1)化學降解法;(2)聚合物沉積法(樹脂法);(3)降解（jiě）-樹（shù）脂（zhī）聯合法.降解法一般采用化學物質對羊毛鱗片進行強製性破壞,剝除鱗片,達到防縮目的.但過度降解會改變纖維（wéi）聚集體的性質,也會（huì）損害織物的手感.樹脂法利用聚合物沉積於羊毛纖維表麵,把鱗片（piàn）包裹起來（lái）,或在纖維之間形成“粘（zhān）連”,從而阻（zǔ）止纖維的相對（duì）運（yùn）動,起到防縮作用,此法不會對羊毛纖維造成損傷,但手感（gǎn）不太理想,需（xū）要另加柔（róu）軟劑.降解-樹脂聯合法先（xiān）對羊毛進行緩和的表（biǎo）麵預處理,破壞一部分（fèn）鱗片（piàn）,並利用纖維表麵自由能的（de）加大,促使聚合物更好（hǎo）地在（zài）纖（xiān）維表麵擴（kuò）散沉積,能（néng）減少降解帶來（lái）的纖維損傷,又能減緩因樹脂用量過多（duō）帶來的手感惡化問（wèn）題.[14-15]在洗毛過程中,超聲波對羊（yáng）毛鱗片有刻蝕作用,可使毛纖維鱗片變（biàn）鈍、摩擦效應降低.而超聲波作用於羊毛纖維,也能達到改變羊毛氈縮性的目的.唐淑娟[16]等以（yǐ）高錳酸鉀為氧化劑,在常規條件（jiàn）和超聲波（bō）條件下,對比了（le）被處理羊毛纖維的摩擦係數和單纖維強力,結果表明:在超聲波條件下處理羊毛纖維,可以減少氧化劑用量（liàng）,降低反應溫度,還有助於避免氧化（huà）劑在較高溫（wēn）度下對羊（yáng）毛纖維的損傷,降（jiàng）低防縮處理過（guò）程中（zhōng）纖維強力（lì）下降的幅度.李霞（xiá）[17]等研究了超聲波（bō）技術（shù）在2709堿性蛋白酶處理羊毛織物中的應用,結果表明:超聲波（bō）在處理中產生的空化效應,增加了局部壓力,使分子的瞬間動能（néng）增加;2709 堿性蛋白酶分子的動能增加,酶分子的運動加劇,使其與鱗片層（céng）的接觸（chù）機會增多,對（duì）鱗（lín）片層的去除作用增強,從而使被處理羊毛織物具有更（gèng）低的（de）氈縮率（lǜ）、更好的防縮性能,並使羊（yáng）毛織物斷（duàn）裂強（qiáng）力下降的幅度降低。

2 超（chāo）聲波在羊毛染色中的應用

　　羊毛纖維表麵鱗片層對染（rǎn）料擴散有很大阻力,故羊毛纖維紡織品一般進行沸染,且染色時間較長（zhǎng）,對羊毛纖維的強力具有較大的損傷.超聲波對液體、分散體、聚合體都有作用,使超聲（shēng）波技術在染色方麵的應研究引起（qǐ）了很大關注.它可降低染色溫度、提高染深性（xìng）、縮短染（rǎn）色時間、節約染料和減少汙（wū）染（rǎn）.[18]將超聲波技術應用於羊（yáng）毛的染色中,由於其空化效應以及對羊毛鱗片層的刻蝕作用,實現低溫、短時、節能和環保的（de）羊毛染色,以（yǐ）避免羊毛纖維或織物因高溫、長時間沸煮而造成強力等性能（néng）指標下降是完全可行的.

2.1 酸性染（rǎn）料染色

　　酸性染料是（shì）羊毛染色常用的染料.而以耐縮絨酸性染料應用很多（duō）.[19]114-115 高樹珍[20-21]以（yǐ）酸性大紅G、酸（suān）性（xìng）藍綠（lǜ）G 染羊（yáng）毛為例,對超聲波在羊毛染色中的作用進行了研究.結果（guǒ）表明:與常規染色工藝相比,在提高染色織物皂洗牢度的同時,超聲波（bō）染色可提高染料的平衡上染百分（fèn）率,節約染料,降低環境汙染,還可（kě）加大擴散係（xì）數,降低染料上染的活化能,降低染色溫度,縮短染色時間,從而節約能源,提高生產效率,實現酸（suān）性染料對羊毛的低溫短時（shí）間染色.何江[22-23]等研究了在超聲波作用下,酸性橙Ⅱ、酸性大紅GR和酸性大紅3R 染羊毛的染色行為.結果表明:與常（cháng）規染色相比,超聲波（bō）的（de）存在（zài）可以明顯提高酸（suān）性染（rǎn）料染羊毛的速（sù）率,縮短（duǎn）達到染色平衡的時間,且染（rǎn）色（sè）牢度略有提高。

2.2 活性染料染色

　　過去,活性染料（liào）主要應用於棉纖維染色,近年來正（zhèng）在向其他天然纖維(毛、絲)以及合成纖維的染（rǎn）色（sè）方麵發展,應用範圍不（bú）斷擴大,並取得了較好的效果.活性染料用於（yú）羊毛染色時,和纖（xiān）維素纖維染色一樣（yàng）,也包含吸附、擴散和反應的過程.羊毛鱗片層使染料充分擴散進入纖（xiān）維（wéi）內部需要更高的溫度.一般（bān）活性染料容（róng）易水解,產生大量的水（shuǐ）解染料吸附在纖維上造成浮色,由於溫度高,染（rǎn）料（liào）與纖維的反（fǎn）應過於迅速,容易造成染色不勻（yún）.[19]158 因此（cǐ）,開發一種羊（yáng）毛活性染料低溫染色方法十分重要.將超聲波技術應用於羊毛活性染料染色中,不僅可以解決上述難題,而且還可以提高羊（yáng）毛織物摩擦牢度和皂洗牢度.展義臻[24]等對（duì）比了活性紅CEW 和活性藍（lán）CEW在常規和（hé）超（chāo）聲波（bō）條件下染羊毛織物的染色性能（néng）.結果表明:在超（chāo）聲波條件下染色（sè）不僅有（yǒu）利於提高染料上染率,節約（yuē）染色時間,降低染色溫度,提高染色效率,還可提高染色羊毛織物的摩擦牢度和皂洗牢度。

2.3 天然植物染料染色（sè）

　　隨著人們生態意識的日益增強,與生態環境相容性好,可生物降解,對人體毒性小且具有保健功效的天然植物染料染色受到越來越多的關注.但染色織物牢度較差是一瓶頸.超聲波輔助天然植物染料染（rǎn）色,可以降低染色溫度,節約染（rǎn）化料,還有助於提高染色物的牢度.[25-26]李（lǐ）化茂[27]等對天然（rán）梔（zhī）子黃色素在超聲波作用下上染（rǎn）羊毛進行了試驗研究,發現在超聲（shēng）波作用下（xià）,被染毛（máo）料上色更（gèng）容易、染色更均（jun1）勻,染色後又有較強的堅牢度.解新生[28]等研究了植物ML-CT 色素在超聲波和常規條件下對羊（yáng）毛織物的染色性能（néng）,發現超聲波對（duì）ML-CT 色（sè）素染羊毛織物有明顯的促染（rǎn）作用,並可將織物的摩擦牢度提高0.5 級左右。

3 結語

　　超聲波與液體介質（zhì）相互作用能產生機械效應、熱效應和空化效應,使超聲波技術能用於羊毛的染整加（jiā）工(如前處理、染色（sè）).隨著工藝技術的進（jìn）步和超聲設備費用的降低（dī）,超聲波技術在染（rǎn）整加工中（zhōng）的應用將會越來越廣泛。

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王科林（lín），等：超聲波在羊毛染整（zhěng）加工中的應用研究及進展9印染助劑27 卷

　　產品型號：JP600G型超聲波提取/乳化機組

　　機型結構：超聲波（bō）發生器與提取罐（guàn）分體式

　　超（chāo）聲頻率：28KHz

　　超聲峰（fēng）值功率：1000W （由原（yuán）600W升級至1000W，價格不（bú）變）

　　提取罐內尺（chǐ）寸：直徑320 ×高250mm

　　提取罐容積：小於等於20L

　　攪拌電機功率（lǜ）：15W

　　攪拌電機轉速：10-30轉/min（可調）

　　電（diàn）加熱功（gōng）率：2KW

　　供電電源（yuán）：220VAC 50HZ 

　　具有數顯（xiǎn）時（shí）鍾可調功能

　　具有數顯（xiǎn）功率可（kě）調功能

　　具有數顯掃頻可調功能

　　具有（yǒu）數顯溫度可調功能

　　武漢嘉鵬電子有限公司專業致力（lì）於超聲波提取/萃（cuì）取、超（chāo）聲波乳化、超聲波清洗、超聲波汙（wū）水處（chù）理、超聲波（bō）酒類（lèi）醇化產品的研（yán）發、生產及銷售。公司擁有（yǒu）多項技術。其中“數字式大功率多用途超聲波電源係統”獲武漢市重大科技成（chéng）果獎。數字掃頻實現了用戶（hù）迫（pò）切需要的變頻要求的同時（shí）還彌補了早期雙頻或（huò）多頻技術帶來的（de）超聲轉換效率很低的弊端。此項（xiàng）技術經由全國各大院校的用戶使用後反（fǎn）應很好。應用於植物（wù）提取、乳化、汙水處理等領域，院校包（bāo）括：清華大學、北京大學、浙江大學、華中科技大學、武漢大（dà）學、華中（zhōng）師（shī）大、中國地質大學、武漢（hàn）科技大學、上（shàng）海交大、浙江工業大學、蘭州大學、河南農（nóng）業大學、武漢化工學院、吉林大學、四川大學、華南理工大學、華東理工大學、江漢（hàn）大學、長江（jiāng）大學、中科院武漢植物所、昆明植物所、中科院過程（chéng）所、中科（kē）院武漢物理所、武漢市藥檢所等。公司產（chǎn）品行銷全國除港、澳、台外的所有（yǒu）省份及（jí）直（zhí）轄市。售後方麵：公司產品使（shǐ）用自主技術（shù）故性能穩定、質量很好。公司承諾5年內免費質保。用戶采用超聲波需注意的事項：超聲波提（tí）取方麵：一、被（bèi）提取物需粉碎到20目或更細（xì）。粉碎越細得率越高。二、選用合適的提取溶（róng）劑。三、根據產品的特（tè）性和產量合理的安排提取工藝。

　　超聲波乳化方麵：一、乳化液的配方包括乳化劑（jì）的用量。二、乳化時（shí）間的選定，並不是時間長就越好，乳化過程是分散（sàn）和聚合不停的循（xún）環（huán）的過程。按現有試驗結果顯（xiǎn）示10－15分鍾的乳化粒徑可達100納（nà）米。

　　重要的是數字掃頻（pín）的選擇，此項共有16檔選擇，數值越（yuè）低則氣泡越（yuè）粗（cū）、力量越大；數值越高則氣泡越細、力量越小。不同的提取或乳化物質改變數（shù）字掃頻會帶來不（bú）同（tóng）的效果及效率。

　　超聲波提取天然產物包括超聲波提取多肽、氨基酸、核酸、各種酶類、單糖、寡糖、多糖、糖蛋白、樹（shù）脂、膠體（tǐ）物、木質素、維（wéi）生素、脂（zhī）肪、油脂、蠟、生物堿、揮發油、黃（huáng）酮、糖苷類、苯丙素類、有機（jī）酸、酚類、醌類、甾體化合物、抗生素類等。