專利名稱：一種超臨界二氧化碳毛球染色釜及其無水染色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織印染領(lǐng)域，涉及超臨界ニ氧化碳毛球染色釜及其無水染色方法，更具體地說，尤其涉及ー種超臨界ニ氧化碳染色裝置中適于毛球染色的染色釜。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的毛條染色是將毛條原料盤成毛條團(tuán)后進(jìn)行染色。染色時(shí)先將毛條團(tuán)串在芯軸上，將芯軸放入染色筒中，再將裝有毛條團(tuán)的染色筒放入染色釜中進(jìn)行染色。染色結(jié)束后，需放掉殘液，經(jīng)多道清水洗滌或皂洗去除浮色。然后烘干毛條團(tuán)。由于毛條團(tuán)經(jīng)過染色、清洗等多個(gè)エ序，烘干后的毛條團(tuán)中的纖維比較混亂，要經(jīng)過多次梳理等エ序才能得到成品。染色エ藝流程長、需耗用大量的水，并需多種染料助劑等來完成染色過程，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。而超臨界ニ氧化碳毛球染色技術(shù)，是在超臨界ニ氧化碳裝置中利用超臨界ニ氧化碳流體對毛球進(jìn)行染色，即在無水、無化學(xué)助劑的條件下對毛球染色的方法。其染色 エ藝流程短，剰余ニ氧化碳與染料可回收循環(huán)利用，可避免大量化學(xué)助劑對環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重污染，降低了染色成本，體現(xiàn)了清潔化、緑色化、環(huán)?；默F(xiàn)代加工理念。從源頭上節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)，是染整行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。目前超臨界ニ氧化碳染色裝置的染色爸中，毛球纏繞在染色架上,染色時(shí)該染色裝置中的染色架其盛放毛球的質(zhì)量少，染液與纖維的接觸面積不充分；染色前后裝卸困難；且無法實(shí)現(xiàn)染色中染色架對毛球的支撐及保證勻染性。因此，為解決目前超臨界ニ氧化碳毛球染色存在的上述問題，本專利對其內(nèi)部染色架做了改進(jìn)，發(fā)明了一種適于毛球染色的染色架，可以增大毛球與染液直接接觸的表面積，提高了染色的上染率和勻染性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界ニ氧化碳毛球染色釜，包括缸體和毛球染色筒體，毛球染色筒體固定在缸體中；缸體的上端固定活動(dòng)密封蓋、下端設(shè)有ニ氧化碳流體出ロ，缸體的上部還設(shè)有ニ氧化碳流體入口 ；缸體外側(cè)固定有加熱夾套；加熱夾套一側(cè)的上端設(shè)有加熱介質(zhì)出口，另ー側(cè)的下端設(shè)有加熱介質(zhì)入口 ；其特征在于所述毛球染色筒體的筒壁設(shè)有孔III;所述毛球染色筒體的中心固定有中心管，所述中心管上固定有至少ー個(gè)限位上蓋；所述中心管為多孔軸結(jié)構(gòu)，所述筒體底部支撐板設(shè)有孔I，且中心孔I a與中心管的內(nèi)腔相對應(yīng)；所述限位上蓋上設(shè)有用于流入ニ氧化碳流體的孔II。本發(fā)明的上述染色釜中，為了優(yōu)化技術(shù)方案，限位上蓋優(yōu)選為4個(gè)?；诔R界ニ氧化碳染色裝置的特點(diǎn)，目前織物無法實(shí)現(xiàn)臥式染色，只能直立放置。而直立放置不能排除毛球本身的重力因素，由于エ業(yè)化裝置中毛球染色用量較大，重力因素對染色均勻度的影響就越明顯，特別是上下不勻的問題尤其突出。而且緊密不均勻，染色時(shí)染液在疏松處流量大，而緊密處甚至無法通過，就會(huì)造成嚴(yán)重色花。因此為了改善毛球的重力分布影響和染色的均勻性等問題，本發(fā)明進(jìn)ー步改進(jìn)在于，在染色釜中采用四個(gè)限位上蓋，第一限位上蓋用于控制總毛球的用量，第二、第三和第四限位上蓋用于對整個(gè)毛球進(jìn)行分層，可依據(jù)需要放置在染色筒體內(nèi)部；限位上蓋的設(shè)計(jì)也采用細(xì)小微孔狀，既起到了裝載毛球的作用，又保證了染液介質(zhì)的循環(huán)流通。同時(shí)第二、第三和第四限位上蓋的采用，減輕了重力因素的影響，各染色區(qū)間的壓カ梯度相差較小，提高了上染率和上染速度。本發(fā)明的上述染色釜中的任一技術(shù)方案，中心管上的孔大小優(yōu)選為5mm ；因孔洞的大小較小可使染液均勻滲透，流體流動(dòng)均勻，染色程度較好。采用5mm的孔洞的原因是毛條梳理成球后，毛球在釜體內(nèi)的型式不宜擴(kuò)散。本發(fā)明的上述染色釜中，中心管的上端固定有吊環(huán)。所述吊環(huán)的另一端通過焊接與活動(dòng)密封蓋相連。
吊環(huán)與中心管可通過焊接連接。可快速提出染色筒，方便拆卸。本發(fā)明的上述染色釜中的任一技術(shù)方案，所述的活動(dòng)密封蓋由密封蓋和定位銷組成，定位銷固定在密封蓋中；活動(dòng)密封蓋通過快開卡箍與缸體的釜體端面相連接。本發(fā)明的另一目的在于提供一種超臨界ニ氧化碳毛球染色方法，所述方法通過上述任一所述的毛球染色爸進(jìn)行染色。本發(fā)明的上述染色方法中，所述方法的染色條件為在溫度60 90°C，壓カ16 24MPa下，染色30 60min ;其中，染料與散纖維質(zhì)量比為1:5 1:20。本發(fā)明的上述染色方法中的任一技術(shù)方案，毛球?yàn)檠蛎颉⒀蚪q球、牦牛毛球或牦牛絨球。本發(fā)明的上述染色方法中的任一技術(shù)方案，染料優(yōu)選為分散染料、活性染料、活性分散染料。本發(fā)明的上述染色方法中的任一技術(shù)方案，若毛球形狀為規(guī)則圓形，可在染色筒體內(nèi)規(guī)整放置；若毛球形狀不是規(guī)則圓形，將直徑較大的ー側(cè)緊貼于中心管放置。本發(fā)明通過GB/T 3921-1997紡織品色牢度試驗(yàn)色牢度的評定，進(jìn)行毛球色牢度測試分析。結(jié)果顯示染后毛球的耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度均可達(dá)到服用要求耐磨擦色牢度可達(dá)到3 5級，耐水洗色牢度也可達(dá)到3 5級。本發(fā)明的突出特點(diǎn)在I、本發(fā)明中的中心管的孔可實(shí)現(xiàn)超臨界ニ氧化碳流體對毛球的染色，染色過程中，超臨界ニ氧化碳流體對毛球上染，無需水的參與；染色結(jié)束后，染料和ニ氧化碳均可回收再用，且不需后處理，符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求；2、生產(chǎn)加工過程簡單方便，生產(chǎn)周期短；與面料、紗線的染色相比，毛球染色為進(jìn)一歩染色加工提供了原料，而且染色后紡紗、織造相對而言是ー種比較環(huán)保的エ藝，綜合成本低，產(chǎn)品附加值高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，備受行業(yè)關(guān)注；3、染色釜內(nèi)染色筒體的快開提拉吊環(huán)，該提拉吊環(huán)通過焊接連接中心管，與傳統(tǒng)染色裝置相比，可快速提出染色筐，方便拆卸；4、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了超臨界ニ氧化碳流體對毛球的染色，其優(yōu)點(diǎn)由于采用專門設(shè)計(jì)的染色筒體，多孔軸結(jié)構(gòu)的中心管和限位上蓋構(gòu)成了流體介質(zhì)的通路，可以增大毛球與染液間直接接觸的表面積，同時(shí)采用了四個(gè)限位上蓋，改善了毛球染色中重力因素的影響，提高了染色速度和上染率、改善了染色的均勻度；同時(shí)可以最大限度地利用染色釜內(nèi)的空間；頂端的提拉吊環(huán)，裝配更加方便，操作更加便捷，減少裝卸時(shí)間，提高了工作效率。


本發(fā)明附圖3幅，圖I為染色釜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為限位上蓋的局部放大圖；圖3為筒體底部支撐板的局部放大圖；其中，I、缸體，2、毛球染色筒體，3、活動(dòng)密封蓋，4、ニ氧化碳流體出ロ，5、ニ氧化碳流體入口，6、加熱夾套，7、加熱介質(zhì)出口，8、加熱介質(zhì)入口，9、吊環(huán)，10、孔III，201、限位上蓋，202、中心管，203、筒體底部支撐板，204、孔I，205、孔II，301、釜體端面，302、快開卡箍，303、定位銷，304、密封蓋。
具體實(shí)施方式
下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例I本發(fā)明結(jié)合附圖I和附圖2進(jìn)行說明。本發(fā)明的超臨界ニ氧化碳毛球染色釜，包括缸體I和毛球染色筒體2，毛球染色筒體2固定在缸體I中；缸體I的上端固定活動(dòng)密封蓋3、下端設(shè)有ニ氧化碳流體出ロ 4，缸體I的上部還設(shè)有ニ氧化碳流體入口 5 ;缸體I外側(cè)固定有加熱夾套6 ;加熱夾套6 —側(cè)的上端設(shè)有加熱介質(zhì)出口 7，另ー側(cè)的下端設(shè)有加熱介質(zhì)入口 8 ;其特征在于所述的毛球染色筒體2的中心固定有中心管202，所述中心管202上固定有至少ー個(gè)限位上蓋201 ;所述中心管202為多孔軸結(jié)構(gòu)，所述筒體2底部支撐板203設(shè)有孔I 204，且中心孔I a204a與中心管202的內(nèi)腔相對應(yīng)；所述限位上蓋201上設(shè)有用于流入ニ氧化碳流體的孔II 205 ;所述的限位上蓋201為4個(gè)；所述中心管203的上端通過焊接連接有吊環(huán)9，所述吊環(huán)9的另一端通過焊接與活動(dòng)密封蓋3相連；所述的活動(dòng)密封蓋3由密封蓋304和定位銷303組成，定位銷303固定在密封蓋304中；活動(dòng)密封蓋3通過快開卡箍302與缸體I的釜體端面301相連接。在使用本發(fā)明的染色釜時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可知，ニ氧化碳流體入口 5連于用于承裝染料的染料釜；ニ氧化碳流體攜載染料通過ニ氧化碳流體入口 5進(jìn)入染色釜中，進(jìn)而超臨界ニ氧化碳流體進(jìn)入到染色釜筒體2中，對毛球進(jìn)行染色，染色后的染料從流體ニ氧化碳出口 4流出。整個(gè)過程通過循環(huán)泵改變?nèi)疽旱牧飨?，因循環(huán)泵是柱塞泵，其上有兩個(gè)單向閥，并且方向相反，柱塞向ー個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)釜內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，這時(shí)ー個(gè)單向閥打開流體被吸入釜內(nèi)，柱塞向另ー個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，將流體壓縮后另ー個(gè)單向閥被打開，被吸入釜內(nèi)的流體被排出。這使染液實(shí)現(xiàn)在染色單元中的正反向循環(huán)，達(dá)到了勻染。由于超臨界ニ氧化碳流體的不斷流動(dòng)，傳質(zhì)過程被加強(qiáng)，提高了織物上染率。實(shí)施例2將分散藍(lán)染料5kg，放置在超臨界ニ氧化碳染色裝置的染料釜中。使用專用設(shè)備(如電葫蘆)，打開超臨界ニ氧化碳染色裝置的染色釜內(nèi)染色筒的提拉吊環(huán)，提出整個(gè)染色筒體；打開染色筒，用專用設(shè)備(如成球機(jī))將50kg毛球裝入染色筒體內(nèi)，將限位上蓋放置在染色筒體內(nèi)，限制毛球的用量，并通過0形圈與筒體連接，且0形圈的位置可依據(jù)需要放置在染色筒內(nèi)部。然后開啟制冷系統(tǒng)，將液態(tài)ニ氧化碳加壓至臨界壓力以上，再通過換熱器將高壓液態(tài)ニ氧化碳加熱至臨界點(diǎn)溫度以上，即ニ氧化碳達(dá)到臨界狀態(tài)。超臨界ニ氧化碳進(jìn)入預(yù)先裝染料的染料釜內(nèi)，帶有染料的超臨界流體通過染色釜中，使裝置達(dá)到染色所需目標(biāo)エ藝溫度條件70°C ;開啟高壓系統(tǒng)，使裝置達(dá)到染色所需エ藝壓カ條件22MPa，經(jīng)50min染色完成。染色完成后泄壓、降溫至常態(tài)，且染后的毛球通過專用工具從染色筒中取出；并進(jìn)行ニ氧化碳和染料的回收；染后毛球?yàn)樗{(lán)色，耐磨擦色牢度為3-4級、耐水洗色牢度可達(dá)到3-4級。實(shí)施例3將活性紅染料4kg，放置在超臨界ニ氧化碳染色裝置的染料釜中。使用專用設(shè)備(如電葫蘆)，打開超臨界ニ氧化碳染色裝置的染色釜內(nèi)染色筒的提拉吊環(huán)，提出整個(gè)染色筒體；打開染色筒，用專用設(shè)備(如成球機(jī))將80kg毛球均勻打餅后裝入染色筒體內(nèi)，將限位上蓋放置在染色筒體內(nèi)，限制毛球的用量，并通過0形圈與筒體連接，且0形圈的位置可依據(jù)需要放置在染色筒內(nèi)部。然后開啟制冷系統(tǒng)，將液態(tài)ニ氧化碳加壓至臨界壓力以上， 再通過換熱器將高壓液態(tài)ニ氧化碳加熱至臨界點(diǎn)溫度以上，即ニ氧化碳達(dá)到臨界狀態(tài)。超臨界ニ氧化碳進(jìn)入預(yù)先裝染料的染料釜內(nèi)，帶有染料的超臨界流體通過染色釜中，使裝置達(dá)到染色所需目標(biāo)エ藝溫度條件90°C ;開啟高壓系統(tǒng)，使裝置達(dá)到染色所需エ藝壓カ條件ISMPa,經(jīng)40min染色完成。染色完成后泄壓、降溫至常態(tài)，且染后的毛球通過專用工具從染色筒中取出；并進(jìn)行ニ氧化碳和染料的回收；染后毛球?yàn)榧t色，耐磨擦色牢度為3級、耐水洗色牢度可達(dá)到3級。實(shí)施例4將活性分散艷紅染料3kg，放置在超臨界ニ氧化碳染色裝置的染料釜中。使用專用設(shè)備(如電葫蘆)，打開超臨界ニ氧化碳染色裝置的染色釜內(nèi)染色筒的提拉吊環(huán)，提出整個(gè)染色筒體；打開染色筒，用專用設(shè)備(如成球機(jī))將15kg毛球均勻裝入染色筒體內(nèi)，將限位上蓋放置在染色筒體內(nèi)，限制毛球的用量，并通過0形圈與筒體連接，且0形圈的位置可依據(jù)需要放置在染色筒內(nèi)部。然后開啟制冷系統(tǒng)，將液態(tài)ニ氧化碳加壓至臨界壓力以上，再通過換熱器將高壓液態(tài)ニ氧化碳加熱至臨界點(diǎn)溫度以上，即ニ氧化碳達(dá)到臨界狀態(tài)。超臨界ニ氧化碳進(jìn)入預(yù)先裝染料的染料釜內(nèi)，帶有染料的超臨界流體通過染色釜中，使裝置達(dá)到染色所需目標(biāo)エ藝溫度條件80°C ;開啟高壓系統(tǒng)，使裝置達(dá)到染色所需エ藝壓カ條件22MPa，經(jīng)30min染色完成。染色完成后泄壓、降溫至常態(tài)，且染后的毛球通過專用工具從染色筒中取出；并進(jìn)行ニ氧化碳和染料的回收；染后毛球?yàn)榧t色，耐磨擦色牢度為4級、耐水洗色牢度可達(dá)到4級。
權(quán)利要求
1.一種超臨界ニ氧化碳毛球染色爸,包括缸體(I)和毛球染色筒體(2),毛球染色筒體(2)固定在缸體(I)中；缸體(I)的上端固定活動(dòng)密封蓋(3)、下端設(shè)有ニ氧化碳流體出口(4)，缸體(I)的上部還設(shè)有ニ氧化碳流體入口(5);缸體(I)外側(cè)固定有加熱夾套(6);カロ熱夾套(6) —側(cè)的上端設(shè)有加熱介質(zhì)出ロ(7)，另ー側(cè)的下端設(shè)有加熱介質(zhì)入口(8);其特征在于所述毛球染色筒體(2)的筒壁設(shè)有孔III(IO);所述毛球染色筒體(2)的中心固定有中心管(202)，所述中心管(202)上固定有至少ー個(gè)限位上蓋(201);所述中心管(202)為多孔軸結(jié)構(gòu)，所述筒體(2)底部支撐板(203)設(shè)有孔I (204)，且中心孔I a (204a)與中心管(202)的內(nèi)腔相對應(yīng)；所述限位上蓋(201)上設(shè)有用于流入ニ氧化碳流體的孔II(205)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色釜，其特征在于所述的限位上蓋(201)為 4 個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色釜，其特征在于所述的中心管(203)的上端固定有吊環(huán)(9)，所述吊環(huán)(9)的另一端通過焊接與活動(dòng)密封蓋(3)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色釜，其特征在于所述的活動(dòng)密封蓋(3)由密封蓋(304)和定位銷(303)組成，定位銷(303)固定在密封蓋(304)中；活動(dòng)密封蓋(3)通過快開卡箍(302)與缸體(I)的釜體端面(301)相連接。
5.一種超臨界ニ氧化碳毛球染色方法，其特征在于通過權(quán)利要求I所述的毛球染色釜進(jìn)行染色。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色方法，其特征在于所述方法的染色條件為在溫度60 90°C，壓カ16 24MPa下，染色30 60min ;其中，染料與毛球質(zhì)量比為 1:5 1:20。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色方法，其特征在于所述的毛球?yàn)檠蛎颉⒀蚪q球、牦牛毛球或牦牛絨球。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色方法，其特征在于所述的染料為分散染料、活性染料、活性分散染料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超臨界ニ氧化碳毛球染色方法，其特征在于若所述的毛球形狀為規(guī)則圓形，可在染色筒體(2)規(guī)整放置；若毛球形狀不是規(guī)則圓形，將直徑較大的ー側(cè)緊貼于中心管(202)放置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超臨界二氧化碳毛球染色釜，包括缸體和毛球染色筒體，毛球染色筒體固定在缸體中；缸體的上端固定活動(dòng)密封蓋、下端設(shè)有二氧化碳流體出口，缸體的上部還設(shè)有二氧化碳流體入口；缸體外側(cè)固定有加熱夾套；加熱夾套一側(cè)的上端設(shè)有加熱介質(zhì)出口，另一側(cè)的下端設(shè)有加熱介質(zhì)入口；其特征在于所述的毛球染色筒體的的筒壁設(shè)有孔Ⅲ；所述毛球染色筒體中心固定有中心管，所述中心管上固定有至少一個(gè)限位上蓋；所述中心管為多孔軸結(jié)構(gòu)，所述筒體底部支撐板設(shè)有孔Ⅰ，且中心孔Ⅰa與中心管的內(nèi)腔相對應(yīng)；所述限位上蓋上設(shè)有孔Ⅱ。本發(fā)明，可增大毛球與染液間直接接觸表面積，改善毛球染色中重力因素影響，提高染色速度和上染率、改善染色均勻度。
文檔編號D06B23/18GK102776738SQ20121024804
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者戰(zhàn)春楠, 杜冰, 鄭來久, 鄭環(huán)達(dá), 錢永芳, 高世會(huì), 高忠濤, 魏菊 申請人:大連工業(yè)大學(xué)