超声波染色：效果显著的纺织品染色方式

超声波指的是频率在2×104 ～2×109Hz 的声波，是高于正常人类听觉范围（17kHz）的弹性机械振动。超声波很像电磁波，能聚焦、反射和折射，但与电磁波不完全相同，它的传播要靠弹性介质，而电磁波可以在真空中自由传播。超声波传播时，使弹性介质中的粒子振荡，并通过介质按超声波的传播方向传播能量。超声波因波长短而具有束射性强和通过聚焦而集中能量的特点。在液体介质中，常用的超声波的波长为10 ～0.015cm （15 ～10MHz），远大于分子尺度。超声波在染色体系中对染浴和纤维作用的物理和化学实质，在于声波能传送大量的能量。它的作用不是声波与物质分子的相互作用，可以说是源于声空化——液体中空腔的形成、振荡、生长、收缩、崩溃及其引发的物理化学变化。采用超声波染色 （ultrasonic dyeing）可帮助染料溶解和分散，加速染料的上染，改善纺织品的透染程度等。

最先研究超声波用于纺织品染色可能性的是Sokolov 和Tumansky。Sokolov 等人将9.5kHz的超声波用于直接染料染全棉织物，结果染色速率提高2～3 倍。此后在纺织领域掀起了越来越大的浪潮。

Sokolov 等人首先探索了天然纤维织物染色工艺中应用超声波的可能性，他们应用磁致伸缩振子装置产生频率为9500Hz 的超声振动波，发现直接染料染棉织物的上染率增加1 ～2 倍。国内隋淑英、朱平等人研究了山羊绒纤维及其产品的超声波染色技术，研究发现超声波染色可以明显地缩短染色时间，增进染色深度，处理后纤维的强力还可增加20%左右。M.M.Kamel和Reda M.El－Shishtawy 等人研究了紫胶天然染料的超声波提纯，并将其用于羊毛的超声波染色，研究发现，染料的提纯效率比用常规加热方法提高41%左右，染料在羊毛上的上染率也显著提高。Venkatasubramanian 等研究了皮革的超声波染色，研究发现，超声波染色可以使染料在皮革纤维上的上染率提高50%左右，而染色时间缩短55%左右。Erhan Oner 和Bhattacharya 等人研究了活性染料的超声波染色技术，发现超声波染色既可节能节水，又可获得很高的上染率和染色牢度。

20 世纪80年代中期，苏联首先提出并实践了超声波活化处理聚酯纤维，使纤维内表面及结构的改变和提高分散染料的上染百分率成为可能。M.M.Kamel 和Reda M.El－Shishtawy 等人研究了涤纶的超声波染色，染色后不仅上染率提高，而且涤纶的色牢度和水洗牢度也明显提高。(www.xing528.com)

Wisniewska 等研究了锦纶织物用酸性染料和分散染料超声波染色的动力学，发现在所有情况下，上染速率较常规染色加快，色泽深度加深。还发现在50℃下的吸附率增加最大，而在这个温度下染料分子本来不具有足够的动能扩散进入刚性的纤维大分子中。之所以会产生这种效果，他认为是由于经超声波作用的纤维中微晶取向受到了破坏，从而为染料分子获得更多的染座。他根据定量分析数据得出结论：由于在整个加工过程中应用了超声波，虽然降低了染色温度，但仍能达到对照染色物相同的上染率。而且这种效果因染料的特性而不同，并在很大程度上取决于超声波的强度。

对合成纤维的试验表明，用超声波染色可以避免高温，例如丙烯腈和三醋酯纤维在77℃下用30s 就完成了染色，黏胶纤维在60℃下染色时，可以使上染率增加30%。有一些专利也声称在合成纤维染色中应用超声波的有利效果。由于涤纶结构紧密，结晶度高又没有染座，通常在压力下用120～140℃染色，因此用超声波在较低温度下对涤纶染色受到人们的关注。Saligram 和WY.WangAhmad 等人用超声波研究了两种聚酯纤维（PET 和PBT）在45℃下用分散染料染色的效果。结果表明，用低分子量的C.I.分散橙25 在超声波下染涤纶时，其上染率虽然未达到高温高压染色的水平，但比未用超声波时增加了3 倍左右。试验还表明，如果在染色前纤维用苯甲醇等有机溶剂进行预膨润以增进染料的渗透，则染料在纤维上的上染率会进一步提高。