CN108823866A - 一种超临界染色用染色釜及染色设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界染色用染色釜及染色设备，包括中空染色釜体，染色釜体的底部设有进气口，染色釜体的侧壁设有出气口，染色釜体的内部设有染纱柱，染纱柱内设有第一通孔，第一通孔与进气口连通。染纱柱由多个子染纱柱串接而成，子染纱柱的材质为烧结金属多孔过滤材料。充分利用多孔金属内部的大量孔隙，在保证带有染料的超临界CO₂流体从染纱柱侧壁上的孔隙流至筒纱对纱线进行染色的同时，又能够对染色后的超临界CO₂流体在降压分离时析出的低聚物和染料进行过滤，避免其粘在筒纱内壁而对内层纱线造成沾污、导致染色不均匀，实现染色均匀，便于涤纶筒子纱线超临界CO₂无水染色的批量生产。

Description

一种超临界染色用染色釜及染色设备

技术领域

本发明涉及超临界染色技术领域，尤其涉及一种超临界染色用染色釜及染色设备。

背景技术

在传统的染色过程中，我们通常采用水作为主要的介质。大量的染料、表面活性剂等化学物质都会对环境的可持续发展造成不良的影响。此外，对染色排出的污水需要进行中和、沉降等处理，都需要花费大量的人力物力。据不完全统计，我国纺织印染行业年耗水量达17亿吨，污水的排放达到16亿吨。而近几年来，我国大部分地区的水资源严重短缺，特别是污水排放等问题严重的制约染整行业的进一步发展。因此，防止污染，开发绿色有效的染色工艺，成为未来染整的正确方向。

近几年来，一种新型的绿色染色方式—超临界CO₂无水染色给未来的染整行业带来了新的曙光。该技术由于其具有高效率，无污染，染色时间短等优良的特点，备受青睐。该技术采用超临界CO₂作为染色介质，在CO₂被加热温度超过31℃，压强超过7.3MPa时，此时变成了一种非气非液的状态—超临界态。然后，由循环泵打压到染料罐和染色罐之间不断的循环，CO₂将溶解的染料送到纤维的孔隙，使染料均匀快速的染到织物上面。整个过程不需要清洗、烘干的过程。目前许多国家都在努力的研制这种具有节能减排、适用广泛的新型绿色染整设备，试图将其推向产业化，实用化。

然而，超临界CO₂无水染色技术作为一种新型的染色技术已经取得阶段性进展，对其工艺条件、染色机理以及染色设备的综合探索研究已经较为成熟。但如何将这一技术从实验室逐步推向规模化、批量化生产还有很长的路要走。传统的染纱柱是采用在不锈钢上钻出直径约为0.5cm的小孔，携带有染料的超临界CO₂流体由小孔进入纱线内部进行染色。但是染色后超临界CO₂流体在降压分离时，溶于超临界CO₂流体中的低聚物、染料由于溶解度的降低，逐渐析出变为固体，粘在被染的筒纱内壁，导致对筒纱上的纱线内层的沾污，造成内层纱线的颜色明显深于外侧纱线的颜色，导致染色不均匀。

针对现有技术的不足，如何对染纱柱进行改进，避免染色后的超临界CO₂流体在降压分离时析出的低聚物和染料粘在筒纱内壁而对内层纱线造成沾污，导致染色不均匀，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述问题和不足，提供一种超临界染色用染色釜及染色设备，其能够避免染色后超临界CO₂流体在降压分离时析出的低聚物和染料粘在筒纱内壁而对内层纱线造成沾污、导致染色不均匀的技术问题，实现染色均匀，适于批量涤纶筒子纱线的超临界CO₂无水染色。

本发明提供的技术方案是，一种超临界染色用染色釜，包括中空染色釜体，所述染色釜体的底部设有进气口，所述染色釜体的侧壁设有出气口，所述染色釜体的内部设有染纱柱，所述染纱柱内设有第一通孔，所述第一通孔与所述进气口连通，所述染纱柱由多个子染纱柱串接而成，所述子染纱柱的材质为烧结金属多孔过滤材料。

进一步的，所述子染纱柱的壁厚为0.5cm，所述子染纱柱的过滤间隙为10-80μm。

进一步的，所述子染纱柱的一端设有外螺纹，所述子染纱柱的另一端设有内螺纹，每相邻两个所述子染纱柱通过所述外螺纹和所述内螺纹螺接。

进一步的，所述染色釜体的内部的底端面上设有底盘，所述底盘上设有第二通孔，所述染纱柱与所述底盘连接，所述进气口、所述第二通孔及所述第一通孔依次连通。

进一步的，所述底盘与所述子染纱柱螺接。

进一步的，所述染纱柱的顶端可拆卸地设有密封盖。

进一步的，所述染纱柱的外围套设有筒纱，所述筒纱的底端与所述底盘密封连接，所述筒纱的顶端与所述密封盖密封连接。

进一步的，所述筒纱的底端与所述底盘之间设有聚四氟乙烯密封圈。

本发明还提出一种超临界染色设备，包括染料釜、染色釜、回收釜及连通所述染料釜、染色釜、回收釜的染色循环系统，所述染色釜为如上所述的超临界染色用染色釜。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1．染纱柱的材料在本领域首创推出采用烧结金属多孔过滤材料，充分利用多孔金属内部的大量孔隙，在保证带有染料的超临界流体从染纱柱侧壁上的孔隙流至筒纱对纱线进行染色的同时，又能够对染色后的超临界流体在降压分离时析出的低聚物和染料进行过滤，避免其粘在筒纱内壁而对内层纱线造成沾污、导致染色不均匀，实现染色均匀，便于涤纶筒子纱线超临界CO₂无水染色的批量生产。

2. 将染纱柱设为由多个子染纱柱串接而成的结构，使染纱柱适用于不同长度的筒纱，提高产品的适用性。

3. 子染纱柱之间采用简单的螺接结构，结构简单、便于安装和拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例超临界染色用染色釜的结构示意图（未装有筒纱）；

图2为本发明实施例超临界染色用染色釜的结构示意图（装有筒纱）。

其中，100-染色釜体，110-进气口，120-出气口，200-染纱柱，210-子染纱柱，220-第一通孔，300-底盘，310-第二通孔，400-筒纱，500-密封盖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种用于超临界染色系统的染色釜，尤其指适用于批量涤纶筒子纱线的超临界CO₂无水染色系统。具体参照图1所示的超临界染色用染色釜的结构示意图，包括中空的染色釜体100，染色釜体100具体为圆柱形釜体，染色釜体100的底部设有用于流入超临界CO₂流体的进气口110，染色釜体100的侧壁上设有用于流出超临界CO₂流体的出气口120。染色釜体100的内部设有染纱柱200，染纱柱200内设有第一通孔220，第一通孔220与进气口110连通。染纱柱200由多个子染纱柱210串接而成，使其能够适用于不同长度的筒纱400，提高产品的适用性。子染纱柱210的材质为烧结金属多孔过滤材料。

携带有染料的超临界CO₂流体从进气口110进入第一通孔220，在工艺要求的条件下，低聚物和染料都处于单分子态溶解于超临界CO₂流体，超临界CO₂流体再从第一通孔220由染纱柱200的侧壁流出，从而对套设在染纱柱200外围的筒纱400进行染色，染色后的超临界CO₂流体从出气口120流出至回收装置进行回收过滤，便于进行下一次循环染色。本发明在本领域首创推出采用烧结金属多孔过滤材料，充分利用多孔金属内部的大量孔隙，在保证带有染料的超临界CO₂流体从染纱柱200侧壁上的孔隙流至筒纱400对纱线进行染色的同时，又能够对染色后的超临界CO₂流体在降压分离时析出的低聚物和染料进行过滤，避免其粘在筒纱400内壁而对内层纱线造成沾污、导致染色不均匀，实现染色均匀，便于涤纶筒子纱线超临界CO₂无水染色的批量生产。

经过多次试验验证，子染纱柱210的壁厚为0.5cm，子染纱柱210的过滤间隙为10-80μm时，子染纱柱210的过滤效果达到最佳，染色均匀效果最好。其中，子染纱柱210的过滤间隙指的是用于制作子染纱柱的烧结金属过滤材料的过滤间隙。

相邻的两个子染纱柱210之间采用简单的螺纹连接结构，便于安装和拆卸。具体的，子染纱柱210的一端设有外螺纹，子染纱柱210的另一端设有内螺纹，每相邻的两个子染纱柱210通过外螺纹和内螺纹螺接，实现紧固连接。

为了便于染纱柱200与染色釜体100之间的连接，在染色釜体100的内部的底端面上设有底盘300，底盘300上设有第二通孔310，染纱柱200与底盘300连接。当染纱柱200固定至底盘300上后，进气口110、第二通孔310及第一通孔220依次连通。

染纱柱200与底盘300之间也采用螺纹连接结构，底盘上设有内螺纹，该内螺纹与靠近底盘的子染纱柱的外螺纹配合螺接。

为了使流入第一通孔220内的超临界CO₂流体都能够从染纱柱200的侧壁流出对外围的筒纱400进行染色，提高染色效果，在染纱柱200的顶端可拆卸地设有密封盖500，从而避免超临界CO₂流体从染纱柱400的顶端流出。

在进行染色时，将筒纱400套设在染纱柱200的外围，参照图2，筒纱400的底端与底盘300密封连接，筒纱400的顶端与密封盖500密封连接，使得从染纱柱200的侧壁流出的超临界CO₂流体能够充分地对筒纱400进行染色，提高染色效果。优选地，筒纱400的底端与底盘300之间采用聚四氟乙烯密封圈。

在实际应用时，染纱柱200顶端与密封盖500之间的密封等级可以要求的低一些，甚至染纱柱200顶端与密封盖500之间允许出现微小的间隙，但是，筒纱400顶端与密封盖500之间的密封、以及筒纱400底端与底盘300之间的密封需要严格一些，最大程度的减小超临界CO₂流体的外泄。

本实施例应用时，根据筒纱400的长度尺寸，选取合适数量的子染纱柱210进行螺接，形成适宜待染色的筒纱的染纱柱200；将染纱柱200安装至底盘300上，位于下部的子染纱柱的底端与底盘的连接；放入筒纱400，筒纱400的底端与底盘300密封连接；最后安装密封盖500，使密封盖500与筒纱400的顶端密封连接。至此，染色釜的染色准备工作完毕，等待携带有染料的超临界CO₂流体从进气口110流入染色釜内对筒纱400进行染色即可。

本发明还公开一种超临界染色设备，其包括染料釜、本实施例公开的超临界染色用染色釜、回收釜及连通染料釜、染色釜、回收釜的染色循环系统。该超临界染色设备的染色步骤如下：

（1） 在染料釜内加入染色所需要的染料；

（2）将筒纱400安装至染色釜内，并套设在染纱柱200的外围；

（3）开启加压泵，向染料釜内打入适量的CO₂，当染料釜内的温度与压强达到工艺参数设定值时，开启循环泵，此时染料逐渐的溶解，并随着超临界CO₂流体进入染色釜内开始着色、扩散过程，并持续一段时间；

（4）打开排压阀，超临界CO₂流体进入回收釜进行回收过滤；

（5）打开染色釜，取出筒纱400。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种超临界染色用染色釜，包括中空染色釜体，所述染色釜体的底部设有进气口，所述染色釜体的侧壁设有出气口，所述染色釜体的内部设有染纱柱，所述染纱柱内设有第一通孔，所述第一通孔与所述进气口连通，其特征在于，所述染纱柱由多个子染纱柱串接而成，所述子染纱柱的材质为烧结金属多孔过滤材料。

2.根据权利要求1所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述子染纱柱的壁厚为0.5cm，所述子染纱柱的过滤间隙为10-80μm。

3.根据权利要求1或2所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述子染纱柱的一端设有外螺纹，所述子染纱柱的另一端设有内螺纹，每相邻两个所述子染纱柱通过所述外螺纹和所述内螺纹螺接。

4.根据权利要求3所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述染色釜体的内部的底端面上设有底盘，所述底盘上设有第二通孔，所述染纱柱与所述底盘连接，所述进气口、所述第二通孔及所述第一通孔依次连通。

5.根据权利要求4所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述底盘与所述子染纱柱螺接。

6.根据权利要求5所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述染纱柱的顶端可拆卸地设有密封盖。

7.根据权利要求6所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述染纱柱的外围套设有筒纱，所述筒纱的底端与所述底盘密封连接，所述筒纱的顶端与所述密封盖密封连接。

8.根据权利要求7所述的超临界染色用染色釜，其特征在于，所述筒纱的底端与所述底盘之间设有聚四氟乙烯密封圈。

9.一种超临界染色设备，包括染料釜、染色釜、回收釜及连通所述染料釜、染色釜、回收釜的染色循环系统，其特征在于，所述染色釜为权利要求1-8中任一项所述的超临界染色用染色釜。