微波干燥技术在毛纺行业的应用研究

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摘要：

本文介绍了微波技术在毛纺行业应用的意义，描述了微波干燥技术在纺织领域尤其是在毛纺行业中应用的国内外研究现状，同时总结了目前微波干燥技术在毛纺行业的应用研究的不足，为微波烘干技术在毛纺行业推广，指导毛纺企业合理利用微波干燥技术，提供思路。

关键词：微波干燥；毛纺；影响；推广

微波是指频率为300 MHz～300 GHz的电磁波，具有一般电磁波的共性，主要应用于通信、雷达导航、广播等领域。工业常用的微波频率分布在915MHz和2450MHz两个中心频率段。微波加热速度快，没有热量损失和织物污染问题。微波具有热效应和非热效应，内外同时加热，可使织物在短时间内达到内外同热的效果。因此，微波技术是纺织加工领域一个新的研究方向。

1 微波技术在毛纺行业应用的意义

在毛纺行业，每年有大量的羊毛纤维羊毛衫需要染色、后整理，涉及大量的烘干生产工序。当前主要还是在沿用传统电热风干加热烘干方法生产，不仅存在着巨大的能量浪费，同时还由于传统加热方法耗时长、加热效率低、加热不均等，大大延长了毛纺织品的加工出货时间，导致企业在瞬息万变的市场竞争中处在被动地位。一种效率高、低能耗的新型微波加热烘干技术逐渐应用在纺织行业，采用高效节能微波干燥方法既节能、省时、环保，又符合当前低碳节能环保经济和社会发展的要求，也有利于企业提高生产效率，取得市场竞争的主动权，是解决传统加热干燥方法存在的固有问题的有效途径。虽然目前微波干燥技术已经开始应用于纺织品前处理、染色、后整理等去水烘干领域，但由于微波烘干对羊毛纤维性能的破坏及色泽影响，所以至今在毛纺行业内没有推广应用。因此将微波技术应用到羊毛织物的染整加工中，将大大缩短羊毛织物染整加工时间，提高生产效率，降低生产成本，同时减少污水排放，实现节水节能。

2 微波干燥技术在纺织领域的研究进展

微波干燥技术的应用和理论研究出现于上世纪60年代，在近几十年又得到了进一步的发展。微波加热处理技术是一种节能高效的热能技术，微波处理纺织材料正是微波技术与纺织领域相结合而开辟出来的新领域。尽管微波处理技术发展较早，但是关于微波对纤维作用的研究，大多数国家主要从事其应用方面的研究。例如：上世纪70年代美国学者Simth-RB，Minaee-B[1]曾做过微波对纱线的热作用的论述；Murugan R[2]等人于2007年发表的文章Study on the possibility of reduction in dyeing time using microwave oven Dyeing Technique中讲到微波在纺织染整加工中的应用及机理的研究；Armandb[3]等人在Microwave drying of FR cotton fabrics中做了纯棉织物的微波干燥研究，而关于微波与纤维相互作用的微观机理方面的研究少有报道，因而目前仍然没有一套完备理论对微波与含水纤维素纤维的相互作用进行描述，对于微波处理后的纤维素纤维结构与性能的研究也未见系统的文献报道。

我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了许多研究成果。2006年东北大学的杜春林[4]做了“织物真空微波干燥的实验”研究，对微波干燥技术做了详尽的阐述和实际应用说明，却没有涉及到微波对织物的影响的研究。东华大学的赵雪[5]等人做了“微波在纺织染整加工中的机理研究”，对微波在纺织印染领域中的应用研究进行了综述，并具体对微波在调整纤维结构、纤维接枝改性、染色、后整理等方面应用的机理进行了重点评述。2010年，方营[6]系统地阐述了微波在现代纺织工业中的应用，包括在纺织品前处理、染色、印花、后整理中的应用，并对微波技术在其他方面的应用及发展前景进行展望，也只是就微波在纺织领域的应用进行了综述。童孟良[7]利用微波干燥亚麻纱管的工艺，探讨了微波处理时间、微波功率对亚麻纱管脱水率的影响，还对工业微波干燥机的干燥能力进行了考察，并将试验结果与传统烘箱干燥后的亚麻纱色差和强度进行了比较。结果表明：利用微波处理干燥亚麻纱管是可行的，与传统烘箱干燥对比，微波干燥所得亚麻纱的色差小，强度高。苏州大学邹利云[8]对微波处理后的真丝结构及其性能进行了研究。结果表明：经过微波处理之后，桑蚕丝的强力会减小，其断裂伸长在微波短时间处理后会有上升，随后由于受到强力的影响，伸长又有所下降；柞蚕丝由于其强力总体上呈上升趋势，再加上湿热收缩，所以其断裂伸长亦是上升的。微波处理之后，桑蚕丝的急弹性和弹性变形在总体上是上升的，而柞蚕丝的急弹性和弹性变形在总体上呈下降的趋势，但短时间处理后弹性是上升的。在微波短时间处理后，柞蚕丝、桑蚕丝都会产生结晶化的趋向，而长时间微波处理后，会使得纤维的结晶化趋向遭到破坏。微波处理3min后，桑蚕丝的链段取向度提高。

3 微波干燥技术在毛纺行业的应用研究

纺织品的加热和干燥多采用热风、蒸汽、电热等方法，能量均通过传导或对流传递到纺织品内部。而微波处理可直接作用在纺织材料内部，并且水分吸收微波的能力为常规纺织材料的数百倍。

微波干燥技术在毛纺行业中，如羊毛，用普通的加热方法，热量渗透到绝缘体内部比较困难，能效低，羊毛纤维容易变黄；同时，由于毛条容易缠结，致使羊毛损伤，长度变短。而用微波加热，能有效地克服上述缺点，加热迅速均匀，能效高，不容易出现局部过热泛黄现象，毛条光泽好。由于羊毛纤维能充分伸展，相互缠结少，能有效地减少因毛条长度缩短而造成的经济损失。精梳时落毛也少，减少浪费。再如蚕茧微波干燥，丝胶的溶解率增加，生丝洁净好，解舒有提高的倾向。此外，棉花进仓以前，用频率915MHz的微波处理到60℃维持1.5min～2min，既可起到干燥的作用，又可将虫子全部杀死，毛织物也常用微波消毒、杀菌。

2009年，赵雪[9]等人讨论了微波辐射对不同含湿量羊毛织物断裂强力、撕破强力、结晶度、白度、表面微观结构的影响，结果表明：不同含湿量羊毛织物经过微波处理后断裂强力和撕破强力总的变化趋势都是在短时间内先提高，然后经过微波长时间辐射后再下降，常态织物断裂强力的变化总体呈上升趋势。干态织物和常态织物在微波辐射60 min后结晶度增加。湿态织物在微波辐射5 min后结晶度提高，但在辐射60 min后结晶度相对于原样呈下降趋势。微波处理20 min后白度明显下降，织物开始泛黄，湿态织物的泛黄随微波辐射时间的增加比干态织物和常态织物严重。微波辐射120 min后，干态织物的表面微观结构相对于原样基本没有改变，但常态和湿态羊毛织物的表面微观结构有所改变，羊毛鳞片出现裂痕。

2010年，赵雪[10]等人又讨论了微波技术处理羊毛后对其染色性能及表观得色量的影响，研究了处理后羊毛织物的染色动力学。结果表明：采用微波对羊毛织物进行预处理可以提高兰纳素活性染料和派拉丁1：1金属络合染料对羊毛染色的表观得色量、上染率、固着率和总固着率，并且随着微波预处理时间的增加，羊毛染色织物表观得色量总的趋势也逐渐提高。微波处理羊毛的最佳条件为功率400 W，时间3分钟。羊毛织物经微波处理后，初染速率有所提高，达到染色平衡时织物的表观得色量也有所提高。微波处理可以明显提高羊毛织物的染色性能。

以上国内外文献表明，微波干燥技术逐渐应用在纺织行业，但对于羊毛方面的应用研究尚处在起步阶段，尤其是微波对羊毛纤维的作用机理还有待于进一步研究。为使微波干燥技术更好地为纺织行业，尤其是毛纺织行业服务，有必要将微波技术对羊毛纤维的结构与性能的影响进行研究，得到高效节能微波加热干燥处理的最佳试验参数，从而为微波处理技术的实际应用提供理论基础，指导生产，在毛纺行业推广应用 。

4 结论

羊毛纤维及其制品作为一种高档纺织品，具有弹性、柔韧性、较好的吸湿性能和保暖性能，市场需求量大，产品种类丰富，在纺织行业中占有重要地位，其生产加工过程中需要大量的烘干干燥处理，因此将高效节能微波加热干燥技术广泛应用到毛纺织加工企业中，将大大缩短毛纺织品的加工出货时间，提高企业生产效率，降低生产成本，同时减少污水排放，实现节水节能。

根据上文中所述微波干燥技术在毛纺行业的应用研究现状可以发现，目前相关方面的研究还存在以下不足：

微波对毛纤维的作用机理的研究还不够深入；

微波技术在毛纤维、纱线和织物等烘干过程的最佳试验参数还未有进一步研究；

微波烘干技术对羊毛纤维的结构与性能的影响有一些研究，但不够深入和完善，而且对其他毛类纤维诸如兔毛、骆驼绒等纤维的研究几乎没有；

除了毛纤维外，微波烘干技术对毛纱和毛织物结构与性能的影响方面的研究也还不够完善。

由此可见，微波干燥技术在毛纺行业的应用方面的研究还比较缺乏，希望本文能为相关研究者提供一个研究思路。目前微波干燥技术在我国毛纺行业中并未得到广泛应用，希望本文能为微波干燥技术在毛纺行业的推广应用起到一定的作用。同时，笔者相信，微波干燥技术应用于毛纺行业的干燥过程是未来的发展趋势，随着微波干燥技术的发展与应用，毛纺行业也能随之提高效率、降低成本，真正实现高效、节能、环保的目的。

参考文献：

[1]Simth-RB，Minaee-B.Microwave heating of yarn[J].Journal of Microwave Power，1976，11（2）：189-190.

[2]Murugan R ，Senthilkumar M ，Ramachandran T.Study on the possibility of reduction in dyeing time using microwave oven Dyeing Technique[J].IE（I）Journal—TX ，2007，287（2）：23-27.

[3]Armandb，Peppermanjr，Sidneyl，etal.Microwave drying of FR cotton .

fabrics[J].Textile Chemist and Colorist，1977，9（7）：137-139.

[4]杜春林.织物真空微波干燥的实验研究[C].辽宁：东北大学.2006.

[5]赵雪，何瑾馨，展义臻.微波在纺织染整加工中的机理研究[J].现代纺织技术，2009 （3）：73-76.

[6]方营.微波技术在现代纺织工业中的应用[J].山东纺织科技，2010（1）：45-47.

[7]童盂良.微波干燥在亚麻纺织工业的应用[J].化纤与纺织技术，2006（1）：21-23.

[8]邹利云，陈宇岳，盛家镛，等.微波辐照后的真丝纤维结构及其性能研究[J].丝绸，2001 （4）：8-10.

[9]赵雪，何瑾馨，展义臻.微波辐照后的羊毛织物结构及性能研究[J].印染助剂，2009 ， 26（11）：35-38.

[10]赵雪，何瑾馨，展义臻.微波处理羊毛的染色性能研究[J].染料与染色，2010 ， 47（1）：36-40.

（作者单位：浙江省羊毛衫质量检验中心）