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微波染色技术应用及前景
什么是微波？
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米 - 1毫米），通常是作为信息传递,而用于雷达通讯技术中。而近代应用中又将它扩展为一种新能源，在工农业上用作加热、干燥；在化学工业中催使化学反应；在科研中激发等离子体等。家用微波炉就是微波能源应用的一个典型例子。我国目前用于工业加热的微波频率为915兆赫和2450兆赫。使用中，可根据加热材料的形状、大小、含水量来选择。 什么是微波染色？ 所谓微波染色：就是利用"微波加热"的染色技术,微波在烘燥等领域内的应用已很普遍,并已作为热源用于人们的日常生活中,在染整行业，除了可用于烘干外，还可用于染色中的染料固色，如涤纶用分散染料染色的高温固色和印花的固色，可以大大降低能源的消耗。 微波加热原理：通常，一些介质材料由极性分子和非极性分子组成，在微波电磁场作用下，极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向。产生类似摩擦热，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升高，这就是对微波加热最通俗的解释。 由此可见微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。对于金属材料，电磁场不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料不能吸收微波。水是吸收微波最好的介质，所以凡含水的物质必定吸收微波,有一部份介质虽然是非极性分子组成，但也能在不同程度上吸收微波。 微波加热的特点: 1、加热速度快: 常规加热如火焰、热风、电热、蒸汽等，都是利用热传导的原理将热量从被加热物外部传入内部，逐步使物体中心温度升高，称之为外部加热。要使中心部位达到所需的温度，需要一定的时间，导热性较差的物体所需的时间就更长。 微波加热是使被加热物本身成为发热体，称之为内部加热方式，不需要热传导的过程，内外同时加热，因此能在短时间内达到加热效果。 2、均匀加热: 常规加热,为提高加热速度，就需要升高加热温度，容易产生外焦内生现象。微波加热时，物体各部位通常都能均匀渗透电磁波，产生热量，因此均匀性大大改善。 3、节能高效: 在微波加热中，微波能只能被加热物体吸收而生热，加热室内的空气与相应的容器都不会发热，所以热效率极高，生产环境也明显改善。 4、易于控制: 微波加热的热惯性极小。若配用微机控制，则特别适宜于加热过程加热工艺的自动化控制。 5、低温杀菌:微波的热效应双重杀菌作用又能在较低的温度下杀死细菌。 6、选择性加热: 微波对不同性质的物料有不同的作用，这一点对干燥作业有利。因为水分子对微波的吸收最好，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量较低的部位这就是选择加热的特点。 7、安全无害: 在微波加热、干燥中，无废水、废气、废物产生，也无辐射遗留物存在，其微波泄漏也确保大大低于国家制定的安全标准，是一种十分安全无害的高新技术。 微波染色的原理: 利用微波进行染色的原理：微波是一种波长极短的电磁波，当浸轧染料溶液的织物受到微波照射后，微波与物质分子相互作用，由于纤维中的极性分子(如水分子)的偶极子受到微波高频电场的作用，因而发生反复极化和改变排列方向(如在245O mHz时，在1s内有24亿5千万次的偶极子旋转运动)，在分子间反复发生摩擦而发热，这样可迅速地将吸收电磁波的能量转变为热能。 与此同时，一些染料分子在微波的作用下，也可发生诱导而升温，从而达到快速上染和固色的目的。也就是说，微波加热是利用织物上的水在感应作用下发热，以此来升高织物和印在其上面的色浆的温度，因此，织物(色浆)应保持一定的水分，染色(或印花)织物是在未干时进行固色的。 微波染色可采用织物或丝束加工方式，不仅可用于亲水性纤维(如纤维素纤维和羊毛纤维织物)染色，在加有适当助剂的情况下，还可用于疏水性纤维(如聚酯纤维织物)的染色。染料可采用活性染料、直接染料和阳离子染料等。染色时按常规的方法将织物浸轧染液，然后导入密闭的微波加热室(反应箱)中，在微波的作用下，织物迅速升温，可加快染料在纤维中的扩散或固色反应。染色后的处理与常规方法相同。例如，利用分散染料染涤纶以及油溶性染料和分散染料染醋酸纤维时，用微波进行固色都可取得较好的效果。若在印花色浆中加入一些助剂(如尿素)，则可加快固色的速度并提高固色的效果。 传统的染色方法长达几小时，热能损失多，工作环境恶劣。在微波的照射下，染液运动加剧，促进溶于水的染料分子在织物纤维中扩散而上染，因此染色时间短，一般为1－10分钟，比传统的染色节约能源很多。染色后的织物色牢度、色泽等各项指标均比传统工艺有所提高。 微波染色的优点: 利用微波加热只是使被照射的织物升温，加热均匀，升温速度快，热效率高，而且对周围的空气和设备的热损失很少。因此微波染色具有如下的一些优点: ① 微波能瞬间穿透被加热物质，只需要加热数秒至数分钟，无需预热。停止加热也是瞬时的，无余热； ② 微波是介电损耗发热，介电损耗系数大的物体有选择性地吸收微波，不需要加热的部分不会吸收微波，避免了无意义的升温； ③ 由于是被加热物本体发热，周围空气和装置等不加热，不会造成热损失，故热效率高； ④ 由于被加热物各部分同时发热，整个物体内外部都能均匀加热，不会像一般传导加热产生物体表面和内部较大的温差； ⑤ 能比较容易地用功率量的大小表调整加热状态； ⑥ 微波除了有快速升温的效果外，还能使水分子、染料分子产生振动，促进染料的溶解和扩散。微波发生装置是无公害装置，但在运转中可能会有一部分电磁波从加热装置中泄漏而产生各种干扰，所以要采取措施严格控制，用各种方法将电磁波屏蔽。 微波染色的应用: 浙江臣臣丝绸股份有限公司开发的"真丝绸平幅松式微波染色技术"，通过鉴定。这种技术与传统染色技术相比，具有优质、高效、节能、减少废水、废汽排放，环保等特点。 真丝绸平幅松式微波染色中样机由轧染装置、微波加热箱、红外烘燥装置和电气控制四部分组成。其微波加热箱采用新颖的尖顶设计和平幅、松式、低张力传送织物形式，使真丝绸在染色过程中染料均匀发色，染色后产品保持柔软细腻的手感，绉感好，各项物理性能牢度达到或超过传统染色方法的标准，且污染少、节约能源。公司研制的平幅松式微波染色中样机，采用尖顶微波箱体和悬挂式传动装置，使织物在微波箱体中无张力运行，保持了丝绸手感柔和、细腻、绉感丰富的物色。该中样机采用连续式染色加工，符合工业化生产要求，并为工业化丝绸微波染色提供了基础数据。用这种新技术染色的真丝织物，经纺织工业南方科技测试中心检测，各项指标符合国家标准。 织物的微波染色方法其步骤是：根据不同织物选择合适的染料、助剂、配制染液，放入轧槽中，织物通过均匀轧车后，进入微波腔体进行染色，染色后再经远红外辐射箱体进行焙烘固色或分散染料的发色，再经后处理。其装置是由均匀轧车、微波腔体及控制部分、远红外辐射箱体及控制部分等组成。它适用于棉、真丝、粘胶、晴纶、涤纶、涤／棉、染／晴等织物染色。 浙江万通化工股份有限公司与中国轻工总会杭州机械设计研究所、杭州轻工工程设计院、浙江工业大学、南京微波研究所等单位协作研制成功的。他们通过研究微波染整技术而开发染整机械，对微波泄漏进行了有效地控制和屏蔽，并在箱体中装入远红外定向强辐射板，使染色织物的温度为１００－２３０度可调，整机采用计算机控制，适用于多数化纤及混纺织物的染整。所染多种织物经有关部门检测，其主要性能指标符合国家标准的要求。 据介绍，应用微波染色与传统染色相比，具有染色时间短、污染少、节约能源、降低成本、质量稳定等特点，是高新技术在染整行业中的应用，有广阔的发展前景。 |
