一、概述

1.超声波及作用

通常把频率为2×104～2×109Hz的声波叫作超声波。超声波是一种频率超出人类听觉范围的声波，它既是一种波动形式，又是一种能量形式。超声波弹性振动具有分散、脱气及扩散功能。

前处理其目的是从纤维中去除天然的和外来的杂质，超声波的使用会提高处理速度。在液体介质中超声波的振动可以粉碎前处理液中的杂质粒子，增加洗涤剂的表面活性，改善乳化液和胶体溶液的稳定性。在纺织品的退浆、精练、漂白、水洗等前处理加工中，应用超声波设备可提高化学药剂的扩散速度，活化和加快反应进行，有利于去除纤维上的杂质，缩短前处理加工时间，降低环境污染，同时能保持并提高产品的质量。

2.作用原理

在超声波传播时，弹性介质中的粒子产生摆动并沿传播方向传递能量，从而产生机械效应、热效应和声空化。声空化是液体中气泡在声场作用下所发生的一系列动力学过程，是超声波机械效应的一种特殊现象。

液体声空化的过程是集中声场能量并迅速释放的过程。当声波负压半周期的声压幅值超过液体内部静压强时，存在于液体中的被称为空化核的微小气泡就会迅速增大，形成直径可达500μm的气泡；而在相继而来的声压正压相中气泡又被突然绝热压缩，直到“崩溃”或“爆炸”。崩溃瞬间，发生一个极短暂的强压力脉动，在气泡及其周围微小空间内出现“热点”，形成高温高压区，温度可达1900～5200K，压力超过5.05×104kPa，温度的时间变化率可达109K/s，并伴有强大的冲击波和时速达400km的射流以及放电发光瞬间过程，这些条件足以打开结合力强的化学键，并且促进“水相快速”反应，为促进和启通化学反应造成极端的物理环境。

一般说来，对过程的改进来自空穴作用，也可以笼统地解释为：超声波的有效作用是在合适的化学环境下获得的。

超声波的吸热效应可以使反应保持在一定的温度，为反应提供能量，从而节省了其他能量。超声波在提高试剂向纤维表面扩散速度的同时，利用声空化作用也可去除纤维毛细管和纤维交叉处溶解和包在液体中的空气，从而使药剂更容易进入纤维内部，与纤维充分接触产生作用，超声波在前处理中的作用及特点见表4-3。

表4-3　超声波前处理的作用及特点