专利名称：超声波染色工艺装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及染色工艺装置，尤其是一种超声波染色工艺装置。
背景技术：
目前，纺织印染厂的染色工艺广泛应用热水染色，这种技术主要存在二个方面的问题一是能源消耗高。二是污染严重，影响到环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑简单的超声波染色工艺装置，能够缩短染色时间，降低染色温度，提高染料的上染百分率及扩散系数，降低染料的活化能力，减少环境污染、节约能源。为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案
本发明一种超声波染色工艺装置，包括阳离子预处理池，染色池，及固色池，在所述阳离子预处理池、染色池和固色池的底部均设有振动板，各所述振动板的底部分别与相应的超声波振荡器紧密连接。所述的超声波振荡由超声发生器、换能器和变幅杆构成，所述变幅杆的细端与换能器紧密连接，粗端与振动板的底部紧密连接，各换能器与同一个超声发生器并联连接。所述变幅杆的细端与换能器的连接处以及变幅杆的粗端与振动板底部的连接处均填充有凡士林油脂层，并设有存留凡士林油脂的密封圈；换能器与变幅杆、变幅杆与振动板的连接处均位于各自的振幅为零的“驻波节点”平面内。超声波在染色体系中的作用有三个方面(1)分散作用染料对纤维的上染过程通常以单分子状态来完成，但在染液中染料分子或离子会形成聚集体，或以胶束状态存在。 超声波不但能使染液中的染料聚集体解聚，而且还可以将分散浴中的染料颗粒击碎，获得粒度为Ium以下高稳定性的分散液。超声波可以提高水的活性以及染料在染液中的溶解度。例如，在直接染料对苎麻的染色中，超声波可以明显提高染料的上染速率和上染百分率。在直接染料对棉织物的染色中，染料的平衡上染臣分率提高8%。超声波可以提高染料对纤维的亲和力，加速染料的吸收，提高纤维的得色量。( 除气作用超声空化是液体中由于超声的物理作用，在液体内的某一区域会形成局部的暂时的负压区，于是在液体中产生空穴或气泡.这些充有蒸气或空气的气泡处于非稳定状态，当它们突然闭合时，会产生激波，因而在局部微小区域产生很大很大的压力，从而把聚集起来的声场能量在液体中极小的空间内迅速释放出来，形成异乎寻常的高温(可高达5000K以上)、高压(可高达 5xl07pa)以及强冲击波和射流等极端的物理条件。超声空化现象交叉包含流体核化，空化发起，空化空泡动态行为，声混沌和空化效应等很多物理和化学现象，超声波空化产生的微射流作用，不断冲刷织物表面，增加流体在织物界面的湍动程度，超声波的空化作用可以将纤维毛细管、织物经纬交织点以及纱线内部溶解或滞留的空气排除掉，从而增加丫染液与纤维的接触面积，有利于纤维对染料的吸收。因此超声波对厚密织物的染色效果的影响更为显著。(3)扩散作用超声波的空化作用可以穿透纤维表面的吸附层，使染料的扩散边界层变薄，促进染料向纤幀表面的扩散，超声波能增加纤维内无定形区链段的活性，使高分子侧序度降低，而且有可能使纤维的结晶度和取向度下降。染料在纤维内部的扩散速度加快， 与常规染色相比，扩散系数可提高30%左右，染色活化能明显下降。有报道在亚麻织物的染色中使用超声波，可以降低染料上染的活化能、提高染料的平衡上染百分率和上染速率，从而克服了传统亚麻染色得色量低和染色困难的缺点，减少染料的浪费。与现有技术相比本发明的有益效果是采用在所述阳离子预处理池、染色池和固色池的底部设置由超声波振荡器驱动的振动板这种紧凑简单的结构，通过对染料进行高效率的超声波振动，能够缩短染色时间，降低染色温度，提高染料的上染百分率及扩散系数，降低染料的活化能力，减少环境污染、节约能源。本发明进一步的有益效果是由于各换能器共用同一个超声发生器，降低了成本。 所述变幅杆的细端与换能器的连接处以及变幅杆的粗端与振动板底部的连接处均填充有凡士林油脂层，并设有存留凡士林油脂的密封圈，这种结构可大大降低超声波传递过程中能量的损失；换能器与变幅杆、变幅杆与振动板的连接处位于振幅为零的“驻波节点”平面内，这种结构进一步降低了本发明的能量损失，提高了效率。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明一种超声波染色工艺装置，包括超声波振荡、阳离子预处理池 5，染色池6，及固色池7。所述的超声波振荡由超声发生器1、换能器2和变幅杆3构成。在所述阳离子预处理池5、染色池6和固色池7的底部均设有振动板4，各所述振动板4的底部分别与相应的变幅杆3的粗端紧密连接，连接处填充有凡士林油脂层，并设有存留凡士林油脂的密封圈；变幅杆3的细端与相应的换能器2紧密连接，连接处填充有凡士林油脂层， 并设有存留凡士林油脂的密封圈；各换能器2与同一个超声发生器1并联连接。各换能器 2与变幅杆3、变幅杆3与振动板4的连接处均位于各自的振幅为零的“驻波节点”平面内。超声发生器1 ；超声发生器1 (超声电源)的作用是将工频交流电转变为有一定功率输出的超声波振荡，以提供振动板作往复振动所需的能量。其基本要求是输出功率和频率在一定范围内连续可调，工作可靠。换能器2 ；换能器2的作用是将高频电振荡转换成机械振动。目前可采用压电效应和磁致伸缩效应两种方法。压电效应换能器石英晶体、钛酸钡(BaTiO3)以及锆钛酸铅 (ZrPbTiO3)等物质在它们的两介面上加以一定电压，则将产生一定的机械变形，这一现象称为“压电效应”。如果两面加上每秒16000次以上的交变电压，则该物质产生高频的伸缩变形，使周围的介质作超声振动。为了获得最大的超声波强度，应使晶体管处于共振状态， 当晶体片厚度为超声波长的四分之一时，产生的振动最为理想。磁致伸缩换能器铁、钴、 镍及其合金与铁氧化体等材料，其长度能随着所处磁场的强度或伸或缩的现象称为磁致伸缩效应。磁致伸缩换能器又可分为金属的和铁氧体的两类。金属换能器机械强度高、单位面积幅射功率大，工作性能稳定，电声效率较低(30% ^40% )0可用于大、中功率振捣器。由于温度升高时磁致伸缩效应减弱，需采用强制水冷。铁氧体磁致伸缩换能器的电声效率较高(> 80 %)，但机械强度低，单位面积幅射功率小，可用于小功率超声振捣器，可采用强制风冷或自然冷却。变幅杆3 ；变幅杆3的作用是将换能器2获得的超声振动的振幅加以放大，以得到超声振捣所需要的振幅。变幅杆3能放大振幅，是因为其是一根变截面杆。通过此杆每一截面的振动能量是不变的(不计传播消耗)，截面小的地方能量密度大。因振幅正比于能量密度的平方根。表征变幅杆性能的主要参数有共振频率，位移振幅放大倍数、形状因素、输入阻抗随频率和负载变化特性等。主要要求位移振幅放大倍数要大，输入阻抗随频率和负载的变化要小。变幅杆的材料要求声阻小、疲劳强度高。常用45、65Mn、40Cr等。振动板4 ；超声波的机械振动经变幅杆放大后传给振动板4，使染料产生一定频率的振动，振动板4作为变幅杆的负载，是声学部件的组成部分，其结构尺寸、质量大小及其与变幅杆的连接好坏，对超声振动系统的共振频率和工作性能影响较大。整个声学部分的联接部分应该接触紧密，否则超声波传递过程中将损失很大能量。应选择在振幅为零的 “驻波节点”平面内固定。按照振动的合成原理，当系统处在共振状态时，只有在此驻点波节点处，从单方向入射波和反方向反射波引起的质点位移恰好大小相等、方向相反，合成位移为零。
权利要求
1.一种超声波染色工艺装置，包括阳离子预处理池(5)，染色池(6)，及固色池(7)，其特征在于在所述阳离子预处理池(5)、染色池(6)和固色池(7)的底部均设有振动板(4)， 各所述振动板(4)的底部分别与相应的超声波振荡器紧密连接。
2.根据权利要求1所述的超声波染色工艺装置，其特征在于所述的超声波振荡由超声发生器(1)、换能器(2)和变幅杆(3)构成，所述变幅杆(3)的细端与换能器(2)紧密连接，粗端与振动板(4 )的底部紧密连接，各换能器(2 )与同一个超声发生器(1)并联连接。
3.根据权利要求2所述的超声波染色工艺装置，其特征在于所述变幅杆(3)的细端与换能器(2)的连接处以及变幅杆(3)的粗端与振动板(4)底部的连接处均填充有凡士林油脂层，并设有存留凡士林油脂的密封圈；换能器(2)与变幅杆(3)、变幅杆(3)与振动板(4) 的连接处均位于各自的振幅为零的“驻波节点”平面内。
全文摘要
本发明公开了一种超声波染色工艺装置，包括阳离子预处理池，染色池，及固色池，在所述阳离子预处理池、染色池和固色池的底部均设有振动板，各所述振动板的底部分别与相应的超声波振荡器紧密连接。与现有技术相比，本发明能够缩短染色时间,降低染色温度,提高染料的上染百分率及扩散系数,降低染料的活化能力,减少环境污染、节约能源。
文档编号D06B13/00GK102191645SQ201110130510
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者赵美玲, 黄德中 申请人:绍兴文理学院