專利名稱：超聲波染色工藝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染色工藝裝置，尤其是一種超聲波染色工藝裝置。
背景技術(shù)：
目前，紡織印染廠的染色工藝廣泛應(yīng)用熱水染色，這種技術(shù)主要存在二個方面的問題一是能源消耗高。二是污染嚴(yán)重，影響到環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊簡單的超聲波染色工藝裝置，能夠縮短染色時間，降低染色溫度，提高染料的上染百分率及擴(kuò)散系數(shù)，降低染料的活化能力，減少環(huán)境污染、節(jié)約能源。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明一種超聲波染色工藝裝置，包括陽離子預(yù)處理池，染色池，及固色池，在所述陽離子預(yù)處理池、染色池和固色池的底部均設(shè)有振動板，各所述振動板的底部分別與相應(yīng)的超聲波振蕩器緊密連接。所述的超聲波振蕩由超聲發(fā)生器、換能器和變幅桿構(gòu)成，所述變幅桿的細(xì)端與換能器緊密連接，粗端與振動板的底部緊密連接，各換能器與同一個超聲發(fā)生器并聯(lián)連接。所述變幅桿的細(xì)端與換能器的連接處以及變幅桿的粗端與振動板底部的連接處均填充有凡士林油脂層，并設(shè)有存留凡士林油脂的密封圈；換能器與變幅桿、變幅桿與振動板的連接處均位于各自的振幅為零的“駐波節(jié)點(diǎn)”平面內(nèi)。超聲波在染色體系中的作用有三個方面(1)分散作用染料對纖維的上染過程通常以單分子狀態(tài)來完成，但在染液中染料分子或離子會形成聚集體，或以膠束狀態(tài)存在。 超聲波不但能使染液中的染料聚集體解聚，而且還可以將分散浴中的染料顆粒擊碎，獲得粒度為Ium以下高穩(wěn)定性的分散液。超聲波可以提高水的活性以及染料在染液中的溶解度。例如，在直接染料對苧麻的染色中，超聲波可以明顯提高染料的上染速率和上染百分率。在直接染料對棉織物的染色中，染料的平衡上染臣分率提高8%。超聲波可以提高染料對纖維的親和力，加速染料的吸收，提高纖維的得色量。( 除氣作用超聲空化是液體中由于超聲的物理作用，在液體內(nèi)的某一區(qū)域會形成局部的暫時的負(fù)壓區(qū)，于是在液體中產(chǎn)生空穴或氣泡.這些充有蒸氣或空氣的氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)它們突然閉合時，會產(chǎn)生激波，因而在局部微小區(qū)域產(chǎn)生很大很大的壓力，從而把聚集起來的聲場能量在液體中極小的空間內(nèi)迅速釋放出來，形成異乎尋常的高溫(可高達(dá)5000K以上)、高壓(可高達(dá) 5xl07pa)以及強(qiáng)沖擊波和射流等極端的物理條件。超聲空化現(xiàn)象交叉包含流體核化，空化發(fā)起，空化空泡動態(tài)行為，聲混沌和空化效應(yīng)等很多物理和化學(xué)現(xiàn)象，超聲波空化產(chǎn)生的微射流作用，不斷沖刷織物表面，增加流體在織物界面的湍動程度，超聲波的空化作用可以將纖維毛細(xì)管、織物經(jīng)緯交織點(diǎn)以及紗線內(nèi)部溶解或滯留的空氣排除掉，從而增加丫染液與纖維的接觸面積，有利于纖維對染料的吸收。因此超聲波對厚密織物的染色效果的影響更為顯著。(3)擴(kuò)散作用超聲波的空化作用可以穿透纖維表面的吸附層，使染料的擴(kuò)散邊界層變薄，促進(jìn)染料向纖幀表面的擴(kuò)散，超聲波能增加纖維內(nèi)無定形區(qū)鏈段的活性，使高分子側(cè)序度降低，而且有可能使纖維的結(jié)晶度和取向度下降。染料在纖維內(nèi)部的擴(kuò)散速度加快， 與常規(guī)染色相比，擴(kuò)散系數(shù)可提高30%左右，染色活化能明顯下降。有報道在亞麻織物的染色中使用超聲波，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，從而克服了傳統(tǒng)亞麻染色得色量低和染色困難的缺點(diǎn)，減少染料的浪費(fèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是采用在所述陽離子預(yù)處理池、染色池和固色池的底部設(shè)置由超聲波振蕩器驅(qū)動的振動板這種緊湊簡單的結(jié)構(gòu)，通過對染料進(jìn)行高效率的超聲波振動，能夠縮短染色時間，降低染色溫度，提高染料的上染百分率及擴(kuò)散系數(shù)，降低染料的活化能力，減少環(huán)境污染、節(jié)約能源。本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是由于各換能器共用同一個超聲發(fā)生器，降低了成本。 所述變幅桿的細(xì)端與換能器的連接處以及變幅桿的粗端與振動板底部的連接處均填充有凡士林油脂層，并設(shè)有存留凡士林油脂的密封圈，這種結(jié)構(gòu)可大大降低超聲波傳遞過程中能量的損失；換能器與變幅桿、變幅桿與振動板的連接處位于振幅為零的“駐波節(jié)點(diǎn)”平面內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步降低了本發(fā)明的能量損失，提高了效率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種超聲波染色工藝裝置，包括超聲波振蕩、陽離子預(yù)處理池 5，染色池6，及固色池7。所述的超聲波振蕩由超聲發(fā)生器1、換能器2和變幅桿3構(gòu)成。在所述陽離子預(yù)處理池5、染色池6和固色池7的底部均設(shè)有振動板4，各所述振動板4的底部分別與相應(yīng)的變幅桿3的粗端緊密連接，連接處填充有凡士林油脂層，并設(shè)有存留凡士林油脂的密封圈；變幅桿3的細(xì)端與相應(yīng)的換能器2緊密連接，連接處填充有凡士林油脂層， 并設(shè)有存留凡士林油脂的密封圈；各換能器2與同一個超聲發(fā)生器1并聯(lián)連接。各換能器 2與變幅桿3、變幅桿3與振動板4的連接處均位于各自的振幅為零的“駐波節(jié)點(diǎn)”平面內(nèi)。超聲發(fā)生器1 ；超聲發(fā)生器1 (超聲電源)的作用是將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷?，以提供振動板作往?fù)振動所需的能量。其基本要求是輸出功率和頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，工作可靠。換能器2 ；換能器2的作用是將高頻電振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動。目前可采用壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)兩種方法。壓電效應(yīng)換能器石英晶體、鈦酸鋇(BaTiO3)以及鋯鈦酸鉛 (ZrPbTiO3)等物質(zhì)在它們的兩介面上加以一定電壓，則將產(chǎn)生一定的機(jī)械變形，這一現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。如果兩面加上每秒16000次以上的交變電壓，則該物質(zhì)產(chǎn)生高頻的伸縮變形，使周圍的介質(zhì)作超聲振動。為了獲得最大的超聲波強(qiáng)度，應(yīng)使晶體管處于共振狀態(tài)， 當(dāng)晶體片厚度為超聲波長的四分之一時，產(chǎn)生的振動最為理想。磁致伸縮換能器鐵、鈷、 鎳及其合金與鐵氧化體等材料，其長度能隨著所處磁場的強(qiáng)度或伸或縮的現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。磁致伸縮換能器又可分為金屬的和鐵氧體的兩類。金屬換能器機(jī)械強(qiáng)度高、單位面積幅射功率大，工作性能穩(wěn)定，電聲效率較低(30% ^40% )0可用于大、中功率振搗器。由于溫度升高時磁致伸縮效應(yīng)減弱，需采用強(qiáng)制水冷。鐵氧體磁致伸縮換能器的電聲效率較高(> 80 %)，但機(jī)械強(qiáng)度低，單位面積幅射功率小，可用于小功率超聲振搗器，可采用強(qiáng)制風(fēng)冷或自然冷卻。變幅桿3 ；變幅桿3的作用是將換能器2獲得的超聲振動的振幅加以放大，以得到超聲振搗所需要的振幅。變幅桿3能放大振幅，是因為其是一根變截面桿。通過此桿每一截面的振動能量是不變的(不計傳播消耗)，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。表征變幅桿性能的主要參數(shù)有共振頻率，位移振幅放大倍數(shù)、形狀因素、輸入阻抗隨頻率和負(fù)載變化特性等。主要要求位移振幅放大倍數(shù)要大，輸入阻抗隨頻率和負(fù)載的變化要小。變幅桿的材料要求聲阻小、疲勞強(qiáng)度高。常用45、65Mn、40Cr等。振動板4 ；超聲波的機(jī)械振動經(jīng)變幅桿放大后傳給振動板4，使染料產(chǎn)生一定頻率的振動，振動板4作為變幅桿的負(fù)載，是聲學(xué)部件的組成部分，其結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量大小及其與變幅桿的連接好壞，對超聲振動系統(tǒng)的共振頻率和工作性能影響較大。整個聲學(xué)部分的聯(lián)接部分應(yīng)該接觸緊密，否則超聲波傳遞過程中將損失很大能量。應(yīng)選擇在振幅為零的 “駐波節(jié)點(diǎn)”平面內(nèi)固定。按照振動的合成原理，當(dāng)系統(tǒng)處在共振狀態(tài)時，只有在此駐點(diǎn)波節(jié)點(diǎn)處，從單方向入射波和反方向反射波引起的質(zhì)點(diǎn)位移恰好大小相等、方向相反，合成位移為零。
權(quán)利要求
1.一種超聲波染色工藝裝置，包括陽離子預(yù)處理池(5)，染色池(6)，及固色池(7)，其特征在于在所述陽離子預(yù)處理池(5)、染色池(6)和固色池(7)的底部均設(shè)有振動板(4)， 各所述振動板(4)的底部分別與相應(yīng)的超聲波振蕩器緊密連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波染色工藝裝置，其特征在于所述的超聲波振蕩由超聲發(fā)生器(1)、換能器(2)和變幅桿(3)構(gòu)成，所述變幅桿(3)的細(xì)端與換能器(2)緊密連接，粗端與振動板(4 )的底部緊密連接，各換能器(2 )與同一個超聲發(fā)生器(1)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波染色工藝裝置，其特征在于所述變幅桿(3)的細(xì)端與換能器(2)的連接處以及變幅桿(3)的粗端與振動板(4)底部的連接處均填充有凡士林油脂層，并設(shè)有存留凡士林油脂的密封圈；換能器(2)與變幅桿(3)、變幅桿(3)與振動板(4) 的連接處均位于各自的振幅為零的“駐波節(jié)點(diǎn)”平面內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波染色工藝裝置，包括陽離子預(yù)處理池，染色池，及固色池，在所述陽離子預(yù)處理池、染色池和固色池的底部均設(shè)有振動板，各所述振動板的底部分別與相應(yīng)的超聲波振蕩器緊密連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠縮短染色時間,降低染色溫度,提高染料的上染百分率及擴(kuò)散系數(shù),降低染料的活化能力,減少環(huán)境污染、節(jié)約能源。
文檔編號D06B13/00GK102191645SQ201110130510
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者趙美玲, 黃德中 申請人:紹興文理學(xué)院