CN102776738A - 一种超临界二氧化碳毛球染色釜及其无水染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超临界二氧化碳毛球染色釜，包括缸体和毛球染色筒体，毛球染色筒体固定在缸体中；缸体的上端固定活动密封盖、下端设有二氧化碳流体出口，缸体的上部还设有二氧化碳流体入口；缸体外侧固定有加热夹套；加热夹套一侧的上端设有加热介质出口，另一侧的下端设有加热介质入口；其特征在于所述的毛球染色筒体的的筒壁设有孔Ⅲ；所述毛球染色筒体中心固定有中心管，所述中心管上固定有至少一个限位上盖；所述中心管为多孔轴结构，所述筒体底部支撑板设有孔Ⅰ，且中心孔Ⅰa与中心管的内腔相对应；所述限位上盖上设有孔Ⅱ。本发明，可增大毛球与染液间直接接触表面积，改善毛球染色中重力因素影响，提高染色速度和上染率、改善染色均匀度。

Description

一种超临界二氧化碳毛球染色釜及其无水染色方法

技术领域

本发明属于纺织印染领域，涉及超临界二氧化碳毛球染色釜及其无水染色方法，更具体地说，尤其涉及一种超临界二氧化碳染色装置中适于毛球染色的染色釜。

背景技术

传统的毛条染色是将毛条原料盘成毛条团后进行染色。染色时先将毛条团串在芯轴上，将芯轴放入染色筒中，再将装有毛条团的染色筒放入染色釜中进行染色。染色结束后，需放掉残液，经多道清水洗涤或皂洗去除浮色。然后烘干毛条团。由于毛条团经过染色、清洗等多个工序，烘干后的毛条团中的纤维比较混乱，要经过多次梳理等工序才能得到成品。染色工艺流程长、需耗用大量的水，并需多种染料助剂等来完成染色过程，造成了严重的环境污染。而超临界二氧化碳毛球染色技术，是在超临界二氧化碳装置中利用超临界二氧化碳流体对毛球进行染色，即在无水、无化学助剂的条件下对毛球染色的方法。其染色工艺流程短，剩余二氧化碳与染料可回收循环利用，可避免大量化学助剂对环境产生的严重污染，降低了染色成本，体现了清洁化、绿色化、环保化的现代加工理念。从源头上节能减排，实现了清洁化生产，是染整行业可持续发展的重大举措。

目前超临界二氧化碳染色装置的染色釜中，毛球缠绕在染色架上，染色时该染色装置中的染色架其盛放毛球的质量少，染液与纤维的接触面积不充分；染色前后装卸困难；且无法实现染色中染色架对毛球的支撑及保证匀染性。因此，为解决目前超临界二氧化碳毛球染色存在的上述问题，本专利对其内部染色架做了改进，发明了一种适于毛球染色的染色架，可以增大毛球与染液直接接触的表面积，提高了染色的上染率和匀染性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳毛球染色釜，包括缸体和毛球染色筒体，毛球染色筒体固定在缸体中；缸体的上端固定活动密封盖、下端设有二氧化碳流体出口，缸体的上部还设有二氧化碳流体入口；缸体外侧固定有加热夹套；加热夹套一侧的上端设有加热介质出口，另一侧的下端设有加热介质入口；其特征在于所述毛球染色筒体的筒壁设有孔Ⅲ；所述毛球染色筒体的中心固定有中心管，所述中心管上固定有至少一个限位上盖；所述中心管为多孔轴结构，所述筒体底部支撑板设有孔Ⅰ，且中心孔Ⅰa与中心管的内腔相对应；所述限位上盖上设有用于流入二氧化碳流体的孔Ⅱ。

本发明的上述染色釜中，为了优化技术方案，限位上盖优选为4个。

基于超临界二氧化碳染色装置的特点，目前织物无法实现卧式染色，只能直立放置。而直立放置不能排除毛球本身的重力因素，由于工业化装置中毛球染色用量较大，重力因素对染色均匀度的影响就越明显，特别是上下不匀的问题尤其突出。而且紧密不均匀，染色时染液在疏松处流量大，而紧密处甚至无法通过，就会造成严重色花。因此为了改善毛球的重力分布影响和染色的均匀性等问题，本发明进一步改进在于，在染色釜中采用四个限位上盖，第一限位上盖用于控制总毛球的用量，第二、第三和第四限位上盖用于对整个毛球进行分层，可依据需要放置在染色筒体内部；限位上盖的设计也采用细小微孔状，既起到了装载毛球的作用，又保证了染液介质的循环流通。同时第二、第三和第四限位上盖的采用，减轻了重力因素的影响，各染色区间的压力梯度相差较小，提高了上染率和上染速度。

本发明的上述染色釜中的任一技术方案，中心管上的孔大小优选为5mm；

因孔洞的大小较小可使染液均匀渗透，流体流动均匀，染色程度较好。采用5mm的孔洞的原因是毛条梳理成球后，毛球在釜体内的型式不宜扩散。

本发明的上述染色釜中，中心管的上端固定有吊环。所述吊环的另一端通过焊接与活动密封盖相连。

吊环与中心管可通过焊接连接。可快速提出染色筒，方便拆卸。

本发明的上述染色釜中的任一技术方案，所述的活动密封盖由密封盖和定位销组成，定位销固定在密封盖中；活动密封盖通过快开卡箍与缸体的釜体端面相连接。

本发明的另一目的在于提供一种超临界二氧化碳毛球染色方法，所述方法通过上述任一所述的毛球染色釜进行染色。

本发明的上述染色方法中，所述方法的染色条件为：在温度60～90℃，压力16～24MPa下，染色30～60min；其中，染料与散纤维质量比为1:5~1:20。

本发明的上述染色方法中的任一技术方案，毛球为羊毛球、羊绒球、牦牛毛球或牦牛绒球。

本发明的上述染色方法中的任一技术方案，染料优选为分散染料、活性染料、活性分散染料。

本发明的上述染色方法中的任一技术方案，若毛球形状为规则圆形，可在染色筒体内规整放置；若毛球形状不是规则圆形，将直径较大的一侧紧贴于中心管放置。

本发明通过GB/T 3921-1997纺织品色牢度试验色牢度的评定，进行毛球色牢度测试分析。结果显示染后毛球的耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度均可达到服用要求：耐磨擦色牢度可达到3～5级，耐水洗色牢度也可达到3～5级。

本发明的突出特点在：

1、本发明中的中心管的孔可实现超临界二氧化碳流体对毛球的染色，染色过程中，超临界二氧化碳流体对毛球上染，无需水的参与；染色结束后，染料和二氧化碳均可回收再用，且不需后处理，符合低碳经济的发展要求；

2、生产加工过程简单方便，生产周期短；与面料、纱线的染色相比，毛球染色为进一步染色加工提供了原料，而且染色后纺纱、织造相对而言是一种比较环保的工艺，综合成本低，产品附加值高，经济效益显著，备受行业关注；

3、染色釜内染色筒体的快开提拉吊环，该提拉吊环通过焊接连接中心管，与传统染色装置相比，可快速提出染色筐，方便拆卸；

4、本发明实现了超临界二氧化碳流体对毛球的染色，其优点由于采用专门设计的染色筒体，多孔轴结构的中心管和限位上盖构成了流体介质的通路，可以增大毛球与染液间直接接触的表面积，同时采用了四个限位上盖，改善了毛球染色中重力因素的影响，提高了染色速度和上染率、改善了染色的均匀度；同时可以最大限度地利用染色釜内的空间；顶端的提拉吊环，装配更加方便，操作更加便捷，减少装卸时间，提高了工作效率。

附图说明

本发明附图3幅，

图1为染色釜的结构示意图；

图2为限位上盖的局部放大图；

图3为筒体底部支撑板的局部放大图；

其中，1、缸体，2、毛球染色筒体，3、活动密封盖，4、二氧化碳流体出口，5、二氧化碳流体入口，6、加热夹套，7、加热介质出口，8、加热介质入口，9、吊环，10、孔Ⅲ，201、限位上盖，202、中心管，203、筒体底部支撑板，204、孔Ⅰ，205、孔Ⅱ，301、釜体端面，302、快开卡箍，303、定位销，304、密封盖。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

本发明结合附图1和附图2进行说明。

本发明的超临界二氧化碳毛球染色釜，包括缸体1和毛球染色筒体2，毛球染色筒体2固定在缸体1中；缸体1的上端固定活动密封盖3、下端设有二氧化碳流体出口4，缸体1的上部还设有二氧化碳流体入口5；缸体1外侧固定有加热夹套6；加热夹套6一侧的上端设有加热介质出口7，另一侧的下端设有加热介质入口8；其特征在于所述的毛球染色筒体2的中心固定有中心管202，所述中心管202上固定有至少一个限位上盖201；所述中心管202为多孔轴结构，所述筒体2底部支撑板203设有孔Ⅰ204，且中心孔Ⅰa204a与中心管202的内腔相对应；所述限位上盖201上设有用于流入二氧化碳流体的孔Ⅱ205；所述的限位上盖201为4个；所述中心管203的上端通过焊接连接有吊环9，所述吊环9的另一端通过焊接与活动密封盖3相连；所述的活动密封盖3由密封盖304和定位销303组成，定位销303固定在密封盖304中；活动密封盖3通过快开卡箍302与缸体1的釜体端面301相连接。

在使用本发明的染色釜时，本领域的技术人员根据现有技术可知，二氧化碳流体入口5连于用于承装染料的染料釜；二氧化碳流体携载染料通过二氧化碳流体入口5进入染色釜中，进而超临界二氧化碳流体进入到染色釜筒体2中，对毛球进行染色，染色后的染料从流体二氧化碳出口4流出。整个过程通过循环泵改变染液的流向，因循环泵是柱塞泵，其上有两个单向阀，并且方向相反，柱塞向一个方向运动时釜内出现负压，这时一个单向阀打开流体被吸入釜内，柱塞向另一个方向运动时，将流体压缩后另一个单向阀被打开，被吸入釜内的流体被排出。这使染液实现在染色单元中的正反向循环，达到了匀染。由于超临界二氧化碳流体的不断流动，传质过程被加强，提高了织物上染率。

实施例2

将分散蓝染料5kg，放置在超临界二氧化碳染色装置的染料釜中。使用专用设备（如电葫芦），打开超临界二氧化碳染色装置的染色釜内染色筒的提拉吊环，提出整个染色筒体；打开染色筒，用专用设备（如成球机）将50kg毛球装入染色筒体内，将限位上盖放置在染色筒体内，限制毛球的用量，并通过O形圈与筒体连接，且O形圈的位置可依据需要放置在染色筒内部。然后开启制冷系统，将液态二氧化碳加压至临界压力以上，再通过换热器将高压液态二氧化碳加热至临界点温度以上，即二氧化碳达到临界状态。超临界二氧化碳进入预先装染料的染料釜内，带有染料的超临界流体通过染色釜中，使装置达到染色所需目标工艺温度条件70℃；开启高压系统，使装置达到染色所需工艺压力条件22MPa，经50min染色完成。染色完成后泄压、降温至常态，且染后的毛球通过专用工具从染色筒中取出；并进行二氧化碳和染料的回收；染后毛球为蓝色，耐磨擦色牢度为3-4级、耐水洗色牢度可达到3-4级。

实施例3

将活性红染料4kg，放置在超临界二氧化碳染色装置的染料釜中。使用专用设备（如电葫芦），打开超临界二氧化碳染色装置的染色釜内染色筒的提拉吊环，提出整个染色筒体；打开染色筒，用专用设备（如成球机）将80kg毛球均匀打饼后装入染色筒体内，将限位上盖放置在染色筒体内，限制毛球的用量，并通过O形圈与筒体连接，且O形圈的位置可依据需要放置在染色筒内部。然后开启制冷系统，将液态二氧化碳加压至临界压力以上，再通过换热器将高压液态二氧化碳加热至临界点温度以上，即二氧化碳达到临界状态。超临界二氧化碳进入预先装染料的染料釜内，带有染料的超临界流体通过染色釜中，使装置达到染色所需目标工艺温度条件90℃；开启高压系统，使装置达到染色所需工艺压力条件18MPa，经40min染色完成。染色完成后泄压、降温至常态，且染后的毛球通过专用工具从染色筒中取出；并进行二氧化碳和染料的回收；染后毛球为红色，耐磨擦色牢度为3级、耐水洗色牢度可达到3级。

实施例4

将活性分散艳红染料3kg，放置在超临界二氧化碳染色装置的染料釜中。使用专用设备（如电葫芦），打开超临界二氧化碳染色装置的染色釜内染色筒的提拉吊环，提出整个染色筒体；打开染色筒，用专用设备（如成球机）将15kg毛球均匀装入染色筒体内，将限位上盖放置在染色筒体内，限制毛球的用量，并通过O形圈与筒体连接，且O形圈的位置可依据需要放置在染色筒内部。然后开启制冷系统，将液态二氧化碳加压至临界压力以上，再通过换热器将高压液态二氧化碳加热至临界点温度以上，即二氧化碳达到临界状态。超临界二氧化碳进入预先装染料的染料釜内，带有染料的超临界流体通过染色釜中，使装置达到染色所需目标工艺温度条件80℃；开启高压系统，使装置达到染色所需工艺压力条件22MPa，经30min染色完成。染色完成后泄压、降温至常态，且染后的毛球通过专用工具从染色筒中取出；并进行二氧化碳和染料的回收；染后毛球为红色，耐磨擦色牢度为4级、耐水洗色牢度可达到4级。

Claims (9)

1.一种超临界二氧化碳毛球染色釜，包括缸体（1）和毛球染色筒体（2），毛球染色筒体（2）固定在缸体（1）中；缸体（1）的上端固定活动密封盖（3）、下端设有二氧化碳流体出口（4），缸体（1）的上部还设有二氧化碳流体入口（5）；缸体（1）外侧固定有加热夹套（6）；加热夹套（6）一侧的上端设有加热介质出口（7），另一侧的下端设有加热介质入口（8）；其特征在于所述毛球染色筒体（2）的筒壁设有孔Ⅲ（10）；所述毛球染色筒体（2）的中心固定有中心管（202），所述中心管（202）上固定有至少一个限位上盖（201）；所述中心管（202）为多孔轴结构，所述筒体（2）底部支撑板（203）设有孔Ⅰ（204），且中心孔Ⅰa（204a）与中心管（202）的内腔相对应；所述限位上盖（201）上设有用于流入二氧化碳流体的孔Ⅱ（205）。

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳毛球染色釜，其特征在于所述的限位上盖（201）为4个。

3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳毛球染色釜，其特征在于所述的中心管（203）的上端固定有吊环（9），所述吊环（9）的另一端通过焊接与活动密封盖（3）相连。

4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳毛球染色釜，其特征在于所述的活动密封盖（3）由密封盖（304）和定位销（303）组成，定位销（303）固定在密封盖（304）中；活动密封盖（3）通过快开卡箍（302）与缸体（1）的釜体端面（301）相连接。

5.一种超临界二氧化碳毛球染色方法，其特征在于通过权利要求1所述的毛球染色釜进行染色。

6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳毛球染色方法，其特征在于所述方法的染色条件为：在温度60～90℃，压力16～24MPa下，染色30～60min；其中，染料与毛球质量比为1:5~1:20。

7.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳毛球染色方法，其特征在于所述的毛球为羊毛球、羊绒球、牦牛毛球或牦牛绒球。

8.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳毛球染色方法，其特征在于所述的染料为分散染料、活性染料、活性分散染料。

9.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳毛球染色方法，其特征在于若所述的毛球形状为规则圆形，可在染色筒体（2）规整放置；若毛球形状不是规则圆形，将直径较大的一侧紧贴于中心管（202）放置。

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