CN101962884A - 阵列式静电喷雾系统及其染整方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供阵列式静电喷雾系统及其染整方法和设备。该阵列式静电喷雾染整方法包括如下步骤：通过连接高压静电发生器的毛细管将染整助剂雾化成带静电的雾滴；多个毛细管通过阵列布置形成具有一定覆盖面的阵列式静电雾化装置；使输送布料的输送系统接地；染整助剂经阵列式多管集成静电雾化装置后形成的带电雾滴沉积或吸附到布料上，从而实现染整加工。

Description

阵列式静电喷雾系统及其染整方法和设备

技术领域

本发明涉及一种高效节能阵列式静电喷雾染整方法及设备，属于布料染整领域。并且本发明还涉及一种阵列式多管集成静电喷雾系统，属于喷雾技术领域。

背景技术

目前，现有的布料染整方法多采用浸轧法，即将布料卷送到装有染液的浸槽，布料在平幅下经过浸槽浸染后，再经轧辊压干多余的染液而浸压上色。然而，上述传统的浸染方法带液量高，迫使后续烘干设备需要配置高功率热源，能耗大；更换品种时液槽剩余染整助剂浪费严重且污染环境；不符合节能环保的发展要求。且在后续烘干设备功率受限时生产效率低。。

随着科学技术的进步，为满足现代化生产节能环保的要求，人们尝试用各种方法克服现有技术的不足。

公开号为CN101328651A的发明专利《炼漂染整设备》采用横导辊反应箱和喷射平洗机来提高印染效率，以减少印染时间。这在一定程度上提高了染整均匀性和染整效率，但由于其仍然采用浸轧法对布料进行染整，所以仍属于消极上染方法。

公开号为CN101603255A的发明专利《一种布料的染色方法及染色机》，采用在静电场中通过使用经雾化的染料对布料进行染色的方法，利用静电场将活性燃料分子排列至布面上。上述发明通过反射的方式来提高布料染色均匀性和得色率，是一种积极的上染方法。但活性染料耐氯漂牢度较低，蒽醌结构的蓝色品种染料有烟气褪色现象，而且染色时间较长，染料和化学品的耗用量大，需加大量中性盐促染，对环保不利。

而根据染整方法的不同，存在各种类型的专业染整设备，但其普遍存在的不足之处在于其结构复杂，能耗偏高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有消极染整方法的不足，因此本发明提供了一种阵列式静电喷雾染整方法，其运用高压静电将染整助剂雾化成带电雾滴，穿过静电场吸附在布料上实现染整加工。该方法能够极大地提高染整的均匀性和染整效率，并且降低了环境污染。

本发明同时提供一种利用毛细管静电雾化对布料进行染整的染整设备，其能够大幅地减小能耗、节约生产成本。

本发明同时提供一种利用毛细管静电雾化而进行喷雾的系统，其能够有效地使需要喷洒的液体附着于待喷洒的材料上。

为了达到上述目的，本发明提供了一种阵列式静电喷雾染整方法，该方法包括如下步骤，a)通过连接高压静电发生器的毛细管使染整助剂雾化成带静电的雾滴；b)通过阵列布置使多个毛细管形成具有一定染整覆盖面的阵列式静电雾化装置；c)使输送布料的输送系统接地；d)使染整助剂经阵列式静电雾化装置后形成的带电雾滴沉积或吸附到布料上，从而实现染整。

换言之，本发明的一种阵列式多管集成静电雾化(MES)染整方法，包括以下步骤：

1、连接静电高压发生器的多孔金属板以及金属毛细管，与接地孔板形成高压静电场，调整孔板起到均匀电场，避免各股射流相距太近而相互干扰的作用。

2、染整助剂由供液系统传送至储液腔流经各个毛细管时被荷电，静电雾化成为微米级带电雾滴。

3、带电雾滴穿过高压静电场后，与布料紧贴着输送带表面的输送系统(相当于接地极)形成感应电场，并在感应静电作用下均匀吸附在布料上。

本发明还提供了一种阵列式静电喷雾染整设备，包括供液系统、阵列式静电喷雾系统和布料输送系统；所述供液系统由储液罐组成；所述布料输送系统包括输送装置和驱动装置；所述阵列式静电喷雾系统包括：高压静电发生器和阵列式静电雾化装置，其中所述阵列式静电雾化装置由通过管路与储液罐流体相通的储液腔、位于储液腔底部的多孔金属板、形成在多孔金属板上的金属毛细管、位于多孔金属板下方的接地孔板组成；在所述阵列式静电雾化装置中，所述金属毛细管成阵列式分布，嵌在多孔金属板上并与所述高压静电发生器的输出端连接；所述金属毛细管的一端与储液腔的底部接通，而另一端位于接地孔板的上方；所述金属毛细管和接地孔板上的孔中心位于同一轴线上。

换言之，本发明是一种高效节能阵列式多管集成静电喷雾染整设备：包括供液系统，阵列式多管集成静电喷雾(MES)系统和输送系统。其中供液系统布置在MES系统上方，与MES系统形成一定的高度差，包括储液罐、调节阀、流量计，以稳定的流量无能耗输送染整助剂，并通过调节阀和流量计实时调节整体流量；

稳压系统与供液系统并列布置在MES系统上方，由增压气泵、稳压阀、压力表构成，用以保持储液腔中气压稳定，维持MES系统内各个毛细管流量相等。也可通过稳压阀和压力表实时调节储液腔内气压，间接控制MES流量。

MES系统包括高压静电发生器和阵列式静电雾化装置，利用高压静电发生器提供的高压静电将流经各个毛细管的染整助剂雾化成微米级的带电小雾滴。其中阵列式静电雾化装置由储液腔、金属毛细管、多孔金属板、调整孔板、接地孔板组成，储液腔液面维持在一定高度，确保各个毛细管的流量相等；金属毛细管垂直布置在储液腔下方，其一端与储液腔的底板接通，竖直镶嵌在多孔金属板上并与高压静电发生器输出端相连，其布置形式平面错位阵列式排布，具有一定的染整覆盖面积。调整孔板位于毛细管和接地孔板之间，不加电压，起到均匀静电场，防止各个毛细管出口锥射流受电场作用相互影响的作用。接地孔板位于毛细管和调整孔板的下方，和高压发生器的一端与地面连接，形成接地极，与多孔金属板、毛细管构成高压静电场。金属毛细管、调整孔板和接地孔板上的孔中心在同一轴线上，确保各股射流周围电场均匀，得到完全的锥射流和均匀分布的雾滴。

布料输送系统布置在MES系统的正下方，正对着毛细管出口，包括输送装置和驱动装置，其作用是以一定的速度平稳的输送布料。

另外，本发明还提供了一种阵列式多管集成静电喷雾系统，包括高压静电发生器和阵列式静电雾化装置，其中所述阵列式静电雾化装置由储液腔、多孔金属板、金属毛细管和接地孔板组成；在所述阵列式静电雾化装置中，所述金属毛细管成阵列式分布，嵌在多孔金属板上并与高压静电发生器的输出端连接；所述金属毛细管的一端与储液腔的底部接通，另一端位于接地孔板的上方；所述金属毛细管和接地孔板上的孔中心位于同一轴线上。

由于采用了上述方法和设备，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明中采用MES染整方法，使染整助剂在液体自重作用下通过阵列式毛细管静电雾化装置静电雾化成带电微/纳米级雾滴后均匀吸附在布料上，因此其是一种积极的染整方式，具有以下独特优势：

a.染整均匀性好。雾滴间带有同种电荷，各个雾滴相互排斥，并使得雾滴沉积十分均匀，在很大程度上避免了络合不均匀问题；

b.染整效率高。带电雾滴与布料紧贴着输送带表面的输送系统(相当于接地极)形成感应电场，并在静电场作用下均匀吸附在布料上。与普通雾化方法相比，本发明的方法具有更高的沉积率，因此可显著地减少染整溶液损耗和二次污染，提高得色率和染整效率；

c.节水，无污染。整个染整过程利用静电雾化方法将染整助剂雾化为微米级带电雾滴后直接喷洒吸附或沉积，因此能够极大地减少耗水量，且不存在水污染严重的问题。

2、本发明中采用的MES染整设备具有以下优点：

a.结构简单，低成本。本发明的MES染整设备由三大部件简单构成，各个部件均为常用元件，与专业染整设备相比，其可以显著降低生产成本。

b.低能耗。本发明MES染整设备的储液罐1与储液腔4液面形成了一定高度差H，利用流体自重提供无能耗供应染整助剂。而阵列式静电雾化装置将染整助剂雾化为微米级带电雾滴本身能耗极小，故整个染整过程能耗明显降低。

c.操作方便。可通过改变MES装置的外部操作条件如电压、流量，内部结构参数如阵列形式、毛细管内径，方便快捷的调整染色深度，印花形状和整理面积。

附图说明

图1.是示意地示出了根据本发明的阵列式静电喷雾染整设备结构的主视图；

图2.是示意地示出了根据本发明的阵列式静电喷雾染整设备结构的左视图；

图3.根据本发明的阵列式静电喷雾染整设备中金属毛细管的错位阵列形式；

图4.根据本发明的阵列式静电喷雾染整方法(MES)的雾化流程示意图；

图5.根据本发明的阵列式静电喷雾染整设备中多孔金属板、调整孔板和接地孔板的俯视图。

附图中的主要部件：

1储液罐         2调节阀

3流量计         4压力表

5稳压阀         6增压气泵

7储液腔         8高压静电发生器

9驱动装置       10输送装置

11接地孔板      12调整孔板

13金属毛细管    14多孔金属板

15容器底板

具体实施方式

如图1、2和4所示，本发明的阵列式静电喷雾染整设备包括储液罐1、储液腔7、输送装置10、接地孔板11、调整孔板12、多孔金属板14。

在储液罐1中的染整助剂在储液罐1与储液腔7的液面之间高度差H形成的液体自重作用下经储液腔7，以相同的流量流入各个毛细管13。

优选地，在储液罐1与储液腔7之间设置有调节阀2，以调节从储液罐1流出染整助剂流量。

优选地，在储液罐1与储液腔7之间设置有流量计3，以计算从储液罐1流出染整助剂流量。优选地，所述阵列式静电喷雾染整设备还包括由增压气泵(6)、稳压阀(5)和压力表(4)构成的稳压系统，其通过管路与储液腔7流体相通。

储液腔7的底部设置有容器底板15。

多孔金属板14设置在储液腔7的容器底板15的下方，并且其上设置有多个染整助剂从中流过的毛细管13。

毛细管13由金属制成，其一端插入多孔金属板14的孔中，另一端位于接地孔板11的上方。

保持多孔金属板14与高压静电发生器8的良好电接触；当然，高压静电发生器8也可以与毛细管13直接相联。接地孔板11设置在金属板14的下方，其上设置有多个与毛细管13相对应的孔，以使染整助剂从中流过。该接地孔板11接地或者与静电高压发生器8相连，以在多孔金属板14与接地孔板11之间形成高压静电场，从而使从两者之间通过的染整助剂雾滴带上电荷。

优选地，调整孔板12介于多孔金属板14与接地孔板11之间，以起到均匀电场，避免各股射流相距太近而相互干扰的作用。并且，调整孔板12上设置有孔，该孔的位置与多孔金属板14与接地孔板11上孔相对应。但是调整孔板12的孔的尺寸大于多孔金属板14上的孔，但小于或者等于接地孔板11上的孔。在设置有调整孔板12的情况下，毛细管13的另一端位于调整孔板12的上方。

其中，上述接地孔板11、多孔金属板14、静电高压发生器8以及毛细管13构成了阵列式多管集成静电喷雾系统。优选地，该阵列式多管集成静电喷雾系统包括调整孔板12。

输送系统10用于输送布料，位于接地孔板11的下方以使从毛细管中喷出流经调整孔板12孔中的染整助剂带电液滴均匀地吸附在输送系统10输送的布料上，并且输送系统10与地面连接。

染整助剂流经毛细管13时被荷上高压静电，在毛细管13出口处雾化形成均匀分布的微米级带电雾滴，在由多孔金属板14和接地孔板11构成的高压静电场作用下，从调整孔板12和接地孔板11的孔中下落，带电雾滴又与和地面相接触的输送系统10形成感应静电场，在静电场作用下均匀吸附在毛细管13出口正下方的布料上。

如图3所示，优选地为多毛细管13集成的错位阵列。各个毛细管13在纵向位置上相互错位排列，既保证各个毛细管13间有足够的间距从而避免射流相互影响，又满足在各个毛细管共同作用下，将布料需染整的区域完全均匀覆盖的要求。其倾斜角度a，满足0°≤a≤180°。其中横向、纵向间距为P0和P1，P＝n P0(2≤n，为正整数)。

如图4所示，多孔金属板14及毛细管13与静电高压发生器8连接，与接地孔板11形成高压静电场，染整助剂流经毛细管13时被荷上高压静电，并由于高压静电的作用在毛细管13出口处雾化形成锥射流，经毛细管13出口到调整孔板12的射流区域后弥散成均匀粒径的微米级带电雾滴，形成调整孔板12至接地孔板11间的喷雾区域，最终定向吸附或沉积在输送系统输送的布料上。

如图5所示，为多孔金属板14、调整孔板12和.接地孔板11俯视图。这些板上的孔与毛细管13孔中心在同一轴线上，且严格对正。各板孔径满足D14＜D12≤D11＜P，板上电压V14＜V12＜V11(多孔金属板14接负高压的情况下)。

可根据实际情况设置合理的错位阵列形式参数P0，P1和MES内部结构参数Z0，Z1、沉积高度h，通过调节调节阀2和高压静电发生器，改变流量和电压大小，得到合适的染整雾滴粒径。此外，还可通过改变驱动装置的速度，得到不同的雾化沉积密度，即不同的染色深度，染整程度。

当然本发明可以用于除了染整之外的其他领域。

Claims (14)

1.一种阵列式静电喷雾染整方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，

a)通过连接高压静电发生器的毛细管使染整助剂雾化成带静电的雾滴；

b)通过阵列布置使多个毛细管形成具有一定覆盖面的阵列式静电雾化装置；

c)使输送布料的输送系统接地；

d)使染整助剂经阵列式静电雾化装置后形成的带电雾滴沉积或吸附到布料上，从而实现染整加工。

2.根据权利要求1所述的阵列式静电喷雾染整方法，其特征在于：所述步骤a)中的毛细管直径D≤2mm，毛细管伸出长度L≥10D，连接高压静电发生器的毛细管端电压为10000～50000伏，形成雾滴的粒径为微米级。

3.根据权利要求1所述的阵列式静电喷雾染整方法，其特征在于：所述步骤b)中的毛细管成错位式阵列布置，不同的染整覆盖面积通过改变错位角度、毛细管数目和毛细管间的距离实现。

4.根据权利要求1所述的阵列式静电喷雾染整方法，其特征在于：所述步骤d)中的布料布置在地面或接地面与阵列式静电雾化装置之间，阵列式静电雾化装置垂直布置在布料上方，两者间距离≤50cm。

5.一种阵列式静电喷雾染整设备，包括供液系统、阵列式静电喷雾系统和布料输送系统；

所述供液系统由储液罐(1)组成；

所述布料输送系统包括输送装置(10)和驱动装置(9)；

其特征在于：所述阵列式静电喷雾系统包括：高压静电发生器(8)和阵列式静电雾化装置，其中所述阵列式静电雾化装置由通过管路与储液罐(1)流体相通的储液腔(7)、位于储液腔(7)底部的多孔金属板(14)、形成在多孔金属板(14)上的金属毛细管(13)、位于多孔金属板(14)下方的接地孔板(11)组成；

在所述阵列式静电雾化装置中，所述金属毛细管(13)成阵列式分布，嵌在多孔金属板(14)上并与所述高压静电发生器(8)的输出端连接；所述金属毛细管(13)的一端与储液腔的底部接通，而另一端位于接地孔板(11)的上方；所述金属毛细管和接地孔板上的孔中心位于同一轴线上。

6.根据权利要求5所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于，所述阵列式静电雾化装置还包括调整孔板(12)，该调整孔板(12)位于多孔金属板(14)和接地孔板(11)之间并且位于金属毛细管(13)另一端的下方，所述调整孔板(12)的孔中心与所述金属毛细管(13)和接地孔板(11)上的孔中心在同一轴线上。

7.根据权利要求5或6所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于，所述供液系统还包括调节阀(2)、流量计(3)。

8.根据权利要求5或6所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于，所述阵列式静电喷雾染整设备还包括由增压气泵(6)、稳压阀(5)和压力表(4)构成的稳压系统。

9.权利要求5或6所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于：所述多孔金属板(14)与接地孔板(11)形成高压静电场，所述接地孔板(11)和高压发生器(8)的一端与地面连接。

10.根据权利要求6所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于：所述多孔金属板(14)，调整孔板(12)和接地孔板(11)上各板孔径D14＜D12≤D11＜P；

其中，D14为多孔金属板上孔的直径；

D12为调整孔板上孔的直径；

D11为接地孔板上孔的直径；

P为金属毛细管之间的间距。

11.根据权利要求6所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于：所述多孔金属板(14)，调整孔板(12)和接地孔板(11)上各板上电压V14＜V12＜V11；

其中，V14为多孔金属板上的电压；

V12为调整孔板上的电压；

V11为接地孔板上的电压。

12.根据权利要求6所述的阵列式静电喷雾染整设备，其特征在于：所述调整孔板下端与毛细管下端的距离Z0≤±5mm，接地孔板距毛细管下端的距离Z1，10mm≤Z1≤60mm。

13.一种阵列式静电喷雾系统，包括高压静电发生器(8)和阵列式静电雾化装置，其特征在于：其中所述阵列式静电雾化装置由储液腔(7)、多孔金属板(14)、金属毛细管(13)和接地孔板(11)组成；

在所述阵列式静电雾化装置中，所述金属毛细管成阵列式分布，嵌在多孔金属板(14)上并与高压静电发生器(8)的输出端连接；所述金属毛细管(13)的一端与储液腔的底部接通，另一端位于接地孔板(11)的上方；所述金属毛细管(13)和接地孔板(11)上的孔中心位于同一轴线上。

14.根据权利要求13所述的阵列式静电喷雾系统，其特征在于，所述阵列式静电雾化装置还包括调整孔板(12)，该调整孔板(12)位于多孔金属板(14)和接地孔板(11)之间并且位于金属毛细管(13)另一端的下方，所述调整孔板(12)的孔中心与所述金属毛细管(13)和接地孔板(11)上的孔中心在同一轴线上。

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