CN101880960B

CN101880960B - 等离子体联合超声波处理织物染色工艺及其专用装置

Info

Publication number: CN101880960B
Application number: CN2010102087891A
Authority: CN
Inventors: 庄小雄; 方虹天; 徐憬
Original assignee: China Textile Academy Shaoxing Jiangnan Branch China Textile Academy Co Ltd
Current assignee: China Textile Academy Shaoxing Jiangnan Branch China Textile Academy Co Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: CN101880960A

Abstract

本发明涉及纺织品染整工艺领域，具体是涉及一种等离子体联合超声波处理织物染色工艺及其专用装置；包括低温常压等离子体设备、接枝反应设备、超声波染色设备、水洗槽及控制系统，其中：低温常压等离子体设备、接枝反应设备、水洗槽、超声波染色设备之间依次顺序连接，控制系统设置有两组，一组控制系统与低温常压等离子体设备相连，另一组控制系统与超声波染色设备相连。本发明有机的结合了低温常压等离子体设备和超声波染色设备，解决了高结晶区类织物染色中或不能提高上染率及提高染色质量，或不能解决染整过程中高能耗、高污染的问题，能有效的实现在提高上染率和染色质量同时实现低能耗、低污染的绿色环保生产。

Description

等离子体联合超声波处理织物染色工艺及其专用装置

技术领域：

本发明涉及纺织品染整工艺领域，具体是涉及一种用低温常压等离子体联合超声波处理织物染色工艺，以及一种低温常压等离子体联合超声波处理织物染色的专用装置。

背景技术：

低温等离子体接枝处理是通过将织物，(主要指结晶区较大，上染率低的纤维织成的织物，如苎麻织物等)在常压空气中进行等离子体处理，通过等离子体产生的高能粒子轰击织物表面，使织物表面大分子的某些化学键发生断裂产生自由基，引入某些化合物单体与自由基进行反应，实现在大分子上接枝某些化合物单体的一种方法。

等离子体对织物进行处理，使其接枝某些特定化合物单体的研究已有一些报道。与本发明相关的专利主要有：中国专利公开号CN101148821，中国专利公开号CN101092793等。目前等离子体接枝处理织物后的染色工艺仍与常规染麻工艺相似，虽然能提高织物的上染率及某些其他性能，但是仍然无法避免在染整工序中产生较多污染物及能源浪费。

不过对于高结晶区的纤维，采用常规等离子体接枝处理后，其染色上染率仍然较低，且污染和能耗问题较为严重。

有基于此，作出本发明。

发明内容：

本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种上染率高、染色污染小、节能环保的等离子体联合超声波处理织物染色工艺。

本发明的另一目的是提供一种实现上染率高、染色污染小、节能环保的等离子体联合超声波处理织物染色专用装置。

本发明采取的技术方案如下，一种等离子体联合超声波处理织物染色工艺，包括以下步骤：

a、将织物坯布以5～80m/min速度通过低温常压等离子体设备，进行等离子体放电处理，在进行等离子体放电处理前，根据坯布的潮湿程度进行红外烘干，烘干温度为100℃～170℃；等离子体的放电功率为500W～100KW；放电处理时间为10S～120S；

所述坯布通过低温常压等离子体处理时，采用以下工艺参数，可以获得最佳的处理效果，具体是指更高的上染率及更低的污染和能耗，其中：低温常压等离子体设备速度以30～65m/min为最佳；烘干温度以110℃～150℃为最佳；等离子体的放电功率以15KW～60KW为最佳；放电处理时间以20S～45S为最佳。

b、将经等离子体处理过的织物同步浸入接枝槽，进行接枝反应：接枝反应时间为1min～2h；接枝反应温度为10℃～150℃；接枝单体浓度为5％～60％；

接枝反应中，采用以下工艺参数可有效提高织物上染率：所述接枝反应时间以10min～1h为较佳，最佳为30min～1h；接枝反应温度以25℃～80℃为较佳，最佳为50℃～75℃；接枝单体选择能改善织物理化性能的单体，优选采用丙烯酸类及其衍生物或混合物，接枝单体浓度以15％～50％为较佳，最佳为20％～40％。

c、将经接枝反应处理的织物进行水洗，然后放入装有超声波发生器的染色浴缸，进行染色处理；水洗温度为30℃～80℃；水洗次数1～4次；超声波功率为300w～1000w，频率为10KHz～50KHz；染料用量染浅色为0.2％～2％(o.w.f.)，染深色为2％～5％(o.w.f.)；染色温度为30℃～70℃；染色时间为25min～60min。

染色工艺中，采用以下工艺参数可有效提高织物上染率，并降低污染和能耗：所述水洗温度以45℃～60℃为最佳；水洗次数以3次为最佳；超声波功率以450w～650w为最佳，频率以25KHz～45KHz为最佳；染料用量染浅色以0.5％～1％(o.w.f.)为最佳，染深色以2.5％～4％(o.w.f.)为优；染色温度以45℃～60℃为最佳；染色时间以30min～50min为最佳。

d、染后织物进行皂洗、水洗、烘干。此工艺与常规工艺相同，此处不复述。

本发明的另一方面目的是提供一种等离子体联合超声波处理织物染色的专用设备，其特征在于：包括低温常压等离子体设备、接枝反应设备、超声波染色设备、水洗槽及控制系统，其中：低温常压等离子体设备、接枝反应设备、水洗槽、超声波染色设备之间依次顺序连接，控制系统设置有两组，一组控制系统与低温常压等离子体设备相连，另一组控制系统与超声波染色设备相连。

进一步的设置如下：所述低温常压等离子体设备包括扩布对中装置、红外辐射烘干装置、等离子体发生装置组成，扩布对中装置，红外辐射烘干装置，等离子体发生装置之间依次顺序连接，其中，扩布对中装置安装有红外测距仪，红外测距仪控制布的位置，保证布匹处于正中间，红外辐射烘干装置包括若干组引导布匹运动的导布辊，以及安装在导布辊之间的若干组红外辐射烘干设备，等离子体发生装置包括若干导布辊，以及若干组由高压电辊和接地介质阻挡辊所组成的等离子放电辊组；每组高压电辊两边设有接地介质阻挡辊，每组放电辊组上下两端设有导布辊；布通过高压电辊和接地介质阻挡辊之间，以正S反S反S正S方式进行运动，以保证布面正反面都进行等离子体处理。

经等离子体处理的坯布通过导辊进入接枝反应设备中，接枝反应设备由若干组接枝反应池所组成，每组池中设有若干组导布辊。

所述超声波染色设备包括有若干组导布辊，以及三组超声波发生器，三组超声波发生器分别安装在染缸两内侧壁面上及染缸底部内侧壁面上，三组超声波发生器所发出的频率可以相同或不同，其强度可以相同或不同，将这三组超声波产生立体的空化效果，均匀作用于纺织品各个面上。

所述控制系统设置有两组，一组与低温常压等离子体设备相连的控制系统主要控制等离子体的车速、等离子体放电强度、红外烘箱温度、接枝反应池内布的容量，接枝反应池内出布速度；另一组与超声波染色设备相连的控制系统主要控制水洗槽的水温、超声波染色设备的超声波频率、超声波强度、染缸内水温，两组控制系统根据设备的整体运行情况、及工艺参数的要求，进行协同运行。

采用本发明工艺进行染织物生产，与现有技术相比，主要具有以下优点：

(1)用本发明工艺进行染色能显著提高织物上染率，相同条件下，上染率比现有技术显著提高8％以上；

(2)能显著的减少染色染料用量、染色时间、降低染色温度，较明显的节约了染色所耗能源，并且减少了“三废”排放量。另外，前道低温常压等离子体改性处理时产生的臭氧能净化污水，实现节能减排、绿色环保的目的。

(3)本发明工艺有机的结合了低温常压等离子体接枝改性和超声波低耗环保的两种优势，上述两种工艺的结合，互相利用了各自的优点，又弥补了各自存在的缺点，在有效提高高结晶区类织物染色上染率的同时，又实现绿色环保生产，降低了生产能耗。

本发明的另一方面还提供了一种实现上述工艺的专用设备，包括等离子体设备、接枝反应设备、超声波染色设备及控制系统，其中：

低温常压等离子体设备包括扩布对中装置，红外辐射烘干装置，等离子体发生装置所组成。

红外辐射烘干装置，保证进入等离子体发生装置时，布面是干燥的，由若干组红外辐射烘干装置组成。

等离子体发生装置由若干组单高压电辊和接地介质阻挡辊所组成等离子放电辊组；每组高压电辊两边有接地介质阻挡辊，每组放电辊组上下两端有若干导布辊所组成；布通过高压电辊和接地介质阻挡辊之间，以正S反S反S正S方式进行运动，以保证布面正反面都进行等离子体处理。

经等离子体处理的坯布通过导辊进入接枝反应设备中，接枝反应设备由若干组接枝反应池所组成，每组池中包括若干组导布辊所组成。

经接枝反应后的坯布通过导辊进入若干组水洗槽中，进行水洗。

经水洗后坯布进入超声波染色设备，超声波染色设备由三组超声波发生器及导布辊所组成，三组超声波发生器分别安装在染缸两内侧壁面上及染缸底部内侧壁面上。三组超声波发生器所发出的频率可以相同或不同，其强度可以相同或不同，将这三组超声波均匀的作用于纺织品上，其产生的空化效果是立体的，均匀作用于纺织品各个面上。

低温常压等离子体联合超声波处理设备的控制系统分两部分组成，前部分控制系统主要控制等离子体的车速、等离子体放电强度、红外烘箱温度、接枝反应池内布的容量，接枝反应池内出布速度；后半部分控制系统主要控制水洗槽的水温、超声波染色设备的超声波频率、超声波强度、染缸内水温。前后两部分控制系统根据设备的整体运行情况、及工艺参数的要求，进行协同运行。

该装置的显著优点在于：

(1)有机的结合了低温常压等离子体设备和超声波染色设备，低温常压等离子体联合超声波处理设备不是两种设备简单的叠加组合，是充分利用了各自的优点，又避免了各自在染整上的不足之处。解决了高结晶区类织物染色中或不能提高上染率及提高染色质量，或不能解决染整过程中高能耗、高污染的问题。通过等离子体联合超声波处理设备，能有效的实现在提高上染率和染色质量同时实现低能耗、低污染的绿色环保生产。同时，通过控制系统的合理配置，保证织物连续不间断进行染整处理。

(2)等离子体设备中增加了红外辐射烘干装置，保证进入等离子体发生装置时，布面是干燥的，防止由于布面带有水而降低等离子体处理效率，甚至发生由水(汽)引起漏电造成设备损坏及火灾。

(3)布面在等离子发射装置中以正S反S反S正S方式进行运动，以保证布面正反面都进行等离子体处理，更有利于布面在后道接枝工序中均匀、有效的接枝。

(4)超声波染色设备中每组染缸通过三组超声波发生器分别安装在染缸两内侧壁面上及染缸底部内侧壁面上。保证了染液的各个位置产生的空化效果是立体的，作用在织物上的各个部分是均匀的。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为低温常压等离子体设备中红外辐射烘干装置俯视示意图。

图3为低温常压等离子体设备中等离子体发生装置俯视示意图。

图4为超声波染色设备俯视示意图。

具体实施方式：

结合附图1说明本发明的具体实施例。

本发明的低温常压等离子体联合超声波处理设备，它包括低温常压等离子体设备1、接枝反应设备2、超声波染色设备3、控制系统51，控制系统52为主体组成，其中：

低温常压等离子体设备1包括扩布对中装置11，红外辐射烘干装置12，等离子体发生装置13所组成。

扩布对中装置11由红外测距仪111控制布的位置，保证布匹处于正中间。

红外辐射烘干装置12由若干组导布辊121引导布匹运动，在导布辊之间安装若干组红外辐射烘干设备122。

等离子体发生装置13由若干组高压电辊132和接地介质阻挡辊133所组成等离子放电辊组；每组高压电辊132两边有接地介质阻挡辊133，每组放电辊组上下两端有若干导布辊131所组成；布通过高压电辊132和接地介质阻挡辊133之间，以正S反S反S正S方式进行运动，以保证布面正反面都进行等离子体处理。

经等离子体处理的坯布通过导辊2 1进入接枝反应设备2中，完成接枝反应后，由导布辊22和导布辊23导出接枝反应设备2，进入水洗槽4中。

经接枝反应后的坯布通过导辊进入若干组水洗槽4中，进行水洗，布匹通过水洗槽4中的导布辊41向前运动。

经水洗后坯布进入超声波染色设备3，超声波染色设备3由三组超声波发生器31及导布辊32所组成，三组超声波发生器31分别安装在染缸两内侧壁面上及染缸底部内侧壁面上。三组超声波发生器31所发出的频率可以相同或不同，其强度可以相同或不同，将这三组超声波均匀的作用于纺织品上，其产生的空化效果是立体的，均匀作用于纺织品各个面上。

低温常压等离子体联合超声波处理设备的控制系统分两部分组成，前部分控制系统51主要控制等离子体的车速、等离子体放电强度、红外烘箱温度、接枝反应池内布的容量，接枝反应池内出布速度；后半部分控制系统52主要控制水洗槽的水温、超声波染色设备的超声波频率、超声波强度、染缸内水温。前后两部分控制系统根据设备的整体运行情况、及工艺参数的要求，进行协同运行。

采用本发明的上述低温常压等离子体联合超声波处理设备，对高结晶区类织物染色得以下实施例：

实施例1：

将苎麻坯布以70m/min速度通过低温常压等离子体设备，红外烘干温度为100℃，等离子体的放电功率为10KW，放电处理时间为15S，接枝单体为丙烯酸乙酯，接枝反应时间为1h，接枝反应温度为60℃，接枝单体浓度为30％，水洗温度60℃，水洗次数3次，超声波功率550w，频率40KHz，染料用量1％(o.w.f.)，染色温度50℃，染色时间以30min，皂洗温度70℃，皂洗时间15min。染后苎麻织物与一般染色方法相比上染率提高10％，染色废水中COD指标下降30％。

实施例2：将苎麻坯布以30m/min速度通过低温常压等离子体设备，红外烘干温度为115℃，等离子体的放电功率为50KW，放电处理时间为50S，接枝单体为丙烯酸乙酯，接枝反应时间为1h，接枝反应温度为60℃，接枝单体浓度为25％，水洗温度60℃，水洗次数3次，超声波功率500w，频率35KHz，染料用量0.7％(o.w.f.)，染色温度50℃，染色时间以30min，皂洗温度70℃，皂洗时间15min。染后苎麻织物与一般染色方法相比上染率提高17％，染色废水中COD指标下降43％。

实施例3：将亚麻坯布以70m/min速度通过低温常压等离子体设备，红外烘干温度为110℃，等离子体的放电功率为15KW，放电处理时间为15S，接枝单体为丙烯酸，接枝反应时间为40min，接枝反应温度为80℃，接枝单体浓度为25％，水洗温度60℃，水洗次数3次，超声波功率400w，频率35KHz，染料用量3％(o.w.f.)，染色温度55℃，染色时间以40min，皂洗温度65℃，皂洗时间15min。染后亚麻织物与一般染色方法相比上染率提高12％，染色废水中COD指标下降20％。

实施例4：将亚麻坯布以50m/min速度通过低温常压等离子体设备，红外烘干温度为115℃，等离子体的放电功率为50KW，放电处理时间为41S，接枝单体为丙烯酸，接枝反应时间为55min，接枝反应温度为75℃，接枝单体浓度为35％，水洗温度60℃，水洗次数3次，超声波功率450w，频率35KHz，染料用量3％(o.w.f.)，染色温度60℃，染色时间以35min，皂洗温度65℃，皂洗时间15min。染后亚麻织物与一般染色方法相比上染率提高22％，染色废水中COD指标下降31％。

实施例5：将罗布麻坯布以60m/min速度通过低温常压等离子体设备，红外烘干温度为115℃，等离子体的放电功率为65KW，放电处理时间为30S，接枝单体为丙烯酸和苯乙烯的混合溶液，接枝反应时间为1h，接枝反应温度为60℃，接枝单体浓度为35％，水洗温度60℃，水洗次数3次，超声波功率500w，频率45KHz，染料用量4％(o.w.f.)，染色温度70℃，染色时间以45min，皂洗温度70℃，皂洗时间15min。染后亚麻织物与一般染色方法相比上染率提高31％，染色废水中COD指标下降50％。

Claims

1.一种等离子体联合超声波处理织物染色的专用设备，其特征在于：包括低温常压等离子体设备、接枝反应设备、超声波染色设备、水洗槽及控制系统，其中：低温常压等离子体设备、接枝反应设备、水洗槽、超声波染色设备之间依次顺序连接，控制系统设置有两组，一组控制系统与低温常压等离子体设备相连，另一组控制系统与超声波染色设备相连。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体联合超声波处理织物染色的专用设备，其特征在于：所述低温常压等离子体设备包括扩布对中装置、红外辐射烘干装置、等离子体发生装置，扩布对中装置，红外辐射烘干装置，等离子体发生装置之间依次顺序连接，其中，扩布对中装置安装有红外测距仪，红外测距仪控制布的位置，保证布匹处于正中间，红外辐射烘干装置包括若干组引导布匹运动的导布辊，以及安装在导布辊之间的若干组红外辐射烘干设备，等离子体发生装置包括若干导布辊，以及若干组由高压电辊和接地介质阻挡辊所组成的等离子放电辊组；每组高压电辊两边设有接地介质阻挡辊，每组放电辊组上下两端设有导布辊；布通过高压电辊和接地介质阻挡辊之间，以正S反S反S正S方式进行运动，以保证布面正反面都进行等离子体处理。

3.根据权利要求1所述的一种等离子体联合超声波处理织物染色的专用设备，其特征在于：经等离子体处理的坯布通过导辊进入接枝反应设备中，接枝反应设备由若干组接枝反应池所组成，每组池中设有若干组导布辊。

4.根据权利要求1所述的一种等离子体联合超声波处理织物染色的专用设备，其特征在于：所述超声波染色设备包括有若干组导布辊，以及三组超声波发生器，三组超声波发生器分别安装在染缸两内侧壁面上及染缸底部内侧壁面上，三组超声波发生器所发出的频率可以相同或不同，其强度可以相同或不同，将这三组超声波产生立体的空化效果，均匀作用于纺织品各个面上。

5.根据权利要求1所述的一种等离子体联合超声波处理织物染色的专用设备，其特征在于：所述控制系统设置有两组，一组与低温常压等离子体设备相连的控制系统主要控制等离子体的车速、等离子体放电强度、红外烘箱温度、接枝反应池内布的容量，接枝反应池内出布速度；另一组与超声波染色设备相连的控制系统主要控制水洗槽的水温、超声波染色设备的超声波频率、超声波强度、染缸内水温，两组控制系统根据设备的整体运行情况、及工艺参数的要求，进行协同运行。