CN110857489B - 一种超临界co2无水染色复式染料釜及无水染色方法 - Google Patents
一种超临界co2无水染色复式染料釜及无水染色方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种超临界CO2无水染色复式染料釜及无水染色方法，包括染料釜罐体及其中的染料筒，染料筒包括圆筒状外壳、顶盖和底盘，所述顶盖上设置出口，所述底盘上设置气流入口，染料筒内设置染料放置层,其特点是：染料放置层上设置向下凹的染料放置腔，染料放置腔为烧结金属多孔过滤材料制成，染料放置层下方靠近所述底盘设置多层过滤网。染料放置腔为上粗下细的锥形筒。将染料放置在染料筒中的染料放置腔中；将被超临界态的CO2从染料筒底盘的气流入口进入染料筒内，气流顺利通过染料放置腔的微孔与染料充分接触、溶解然后到达染色罐进行无水染色。保证染料均匀有效地溶解，且染料釜内气流分布均匀，减少染色不匀现象。
Description
技术领域
本发明属于染色设备技术领域，涉及一种超临界CO2无水染色技术，具体说是一种超临界CO2无水染色复式染料釜及无水染色方法。
背景技术
传统的染色过程消耗大量的水，排出的污水中含有大量的染料、表面活性剂等化学物质，对环境造成污染。近几年来，超临界CO2无水染色技术正逐步取代传统染色，该技术具有高效率，无污染，染色时间短等优点，是未来染色技术的发展方向。
该技术采用超临界CO2作为染色介质，染色设备通常包括染料釜、染色罐和连接染料釜与染色罐的超临界CO2导流管，染料置于染料釜中，被染物置于染色罐中，当CO2被加热至31℃以上、且压强超过7.3MPa时，变成了一种非气非液的状态—超临界态，用循环泵将超临界的CO2打压到导流管中，使其在染料罐和染色罐之间不断循环，染料罐中的染料被超临界的CO2溶解，并随超临界CO2输送到染色罐中纤维的孔隙之间，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研制这种超临界CO2无水染色设备，使其朝产业化方向发展。
现有超临界无水染色设备中，其染料筒内的染料放置层为平面网，放置染料量较少，只是适合小批量实验和生产，设备的产量远远不能满足产业化需求，因此，本领域面临将无水染色设备做成产业链化的大型染色设备的需求。大型的无水染色设备与小型的无水染色设备虽然使用的工艺参数基本相同，但是，无水染色设备并不是简单的按比例放大，对于其中的染料釜而言，随着其体积增大、高度增加，染料使用量也大大增加，如何保证染料均匀有效地溶解，且染料釜内气流分布均匀，这是技术关键，也是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在是上述问题，提供一种超临界CO2无水染色复式染料釜及无水染色方法，保证染料均匀有效地溶解，且染料釜内气流分布均匀，减少无水染色过程中出现的染色不匀现象；染料溶解方法简单，且溶解效率高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种超临界CO2无水染色复式染料釜, 包括染料釜罐体及其中的染料筒，所述的染料筒包括圆筒状外壳、顶盖和底盘，所述顶盖上设置出口，所述底盘上设置气流入口，所述染料筒内设置染料放置层, 其特征在于，所述的染料放置层上设置向下凹的染料放置腔，所述的染料放置腔为烧结金属多孔过滤材料制成，所述染料放置层下方靠近所述底盘设置过滤网。
对上述技术方案的改进：所述的染料放置腔为上粗下细的锥形筒。
对上述技术方案的进一步改进：在一层所述的染料放置层上至少设置三个锥形筒。
对上述技术方案的进一步改进：所述染料筒内至少上下水平设置2层染料放置层，且相邻染料放置层之间的间距大于所述锥形筒的高度。
对上述技术方案的进一步改进：所述染料放置层为烧结金属多孔过滤材料制成的一体结构。
对上述技术方案的进一步改进：所述烧结金属多孔过滤材料的空隙为5um-50um。
对上述技术方案的进一步改进：所述的染料筒内上部设置聚四氟乙烯薄膜，所述染料筒的顶端还安装有细网。防止气流过急而有可能将聚四氟乙烯薄膜冲破。
一种利用上述超临界CO2无水染色复式染料釜进行无水染色的方法，包括染料溶解,其特征在于，所示染料溶解包括如下步骤：
（1）首先，将称量好的染料分别放置在染料筒中的各个染料放置腔中；
（2）将被加压加热到超临界态的CO2从染料筒底盘的气流入口进入染料筒内，气流顺利通过染料放置腔的微孔与染料充分接触、溶解；
（3）当染料在超临界态的CO2中溶解并达到饱和之后，随CO2流体通过上部的过滤膜进入染料釜罐体内，然后，到达染色罐进行无水染色。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：
1、本发明在染料筒中染料放置层上设置向下凹的染料放置腔，染料放置腔为烧结金属多孔过滤材料制成，染料放置层下方靠近染料筒的底盘设置过滤网。充分利用烧结金属多孔过滤材料制成的染料放置腔有大量孔隙，超临界态的CO2能够从孔隙均匀流入染料放置腔内，并有较大的接触面积，保证染料均匀有效地溶解，且染料釜内气流分布均匀，减少无水染色过程中出现的染色不匀现象。
2、本发明的染料放置层为烧结金属多孔过滤材料制成的一体结构，加工方便，经久耐用，使用可靠。
3、本发明的染料放置腔设计成上粗下细的锥形筒，使染料存放量较大，增大与CO2流体的接触面积，更有利于其中的染料均匀有效地溶解。
4、本发明在染料筒顶部设置过滤膜为聚四氟乙烯薄膜，这样，只有溶解状态的染料才能穿过聚四氟乙烯薄膜到达染色罐，减少了花色、色污等现象的出现。在染料筒的顶端还安装有细网，防止气流过急而有可能将聚四氟乙烯薄膜冲破。未经溶解的染料留在染料放置腔上，后期可以回收再利用，此外，还可以根据留在染料放置腔上的染料的量来逐步调整染料的投放量，解决了传统无水染色中染料用量不准的问题。
5、本发明的染料溶解方法简单，且溶解效率高。
附图说明
图1为本发明超临界CO2无水染色复式染料釜中染料筒的结构示意图；
图2为本发明的染料筒中染料放置层的立体图。
图中，1-气流入口；2-染料筒；3-锥形筒；4-出口；5-染料放置层；6-过滤网。
具体实施方式
参见图1-图2，本发明一种超临界CO2无水染色复式染料釜的实施例,包括染料釜罐体及其中的染料筒2，染料筒2包括圆筒状外壳、顶盖和底盘，在顶盖上设置出口4，在底盘上设置气流入口1，染料筒2内设置染料放置层5,在染料放置层5上设置向下凹的染料放置腔，染料放置腔为烧结金属多孔过滤材料制成，在染料放置层5下方靠近底盘设过滤网6。
具体而言：上述的染料放置腔为上粗下细的锥形筒3，在一层染料放置层5上至少设置三个锥形筒3，锥形筒3是烧结金属多孔过滤材料制成，其空隙为5um-50um。在染料筒2内上下水平设置3层染料放置层5（如图1所示，也可以适当增加或减少层数），且相邻染料放置5层之间的间距大于锥形筒3的高度。
为了便于加工，染料放置层5（包括染料放置腔）可以为烧结金属多孔过滤材料制成的一体结构。这样，经久耐用，使用可靠。
为了便于安装，上述染料筒2的圆筒状外壳的底部设置内螺纹，在底盘上对应设置外螺纹，将底盘通过螺纹固定到圆筒状外壳的底部，在底盘与圆筒状外壳1的螺纹连接处设置密封胶圈。
为减少花色、色污等现象的出现，在染料筒2内上部设置聚四氟乙烯薄膜，优选地，所述的聚四氟乙烯薄膜厚度为15-50微米。这样，只有溶解状态的染料才能穿过聚四氟乙烯薄膜到达染色罐，未经溶解的染料留在染料放置腔上，后期可以回收再利用。在染料筒的顶端还安装有细网，优选地，细网的目数为100目，防止气流过急而有可能将聚四氟乙烯薄膜冲破。
此外，还可以根据留在染料放置腔(锥形筒3)上的染料的量来逐步调整染料的投放量，解决了传统无水染色中染料用量不准的问题。
参见图1-图2，本发明一种利用上述超临界CO2无水染色复式染料釜进行无水染色的方法，包括染料溶解，所述的染料溶解包括如下步骤：
（1）首先，将称量好的染料分别放置在染料筒2中的各个染料放置腔(锥形筒3)中；
（2）将被加压加热到超临界态的CO2从染料筒2底盘的气流入口进入染料筒内，气流顺利通过染料放置腔(锥形筒3)的微孔与染料充分接触、溶解；
（3）当染料在超临界态的CO2中溶解并达到饱和之后，随CO2流体通过上部的过滤膜进入染料釜罐体内，然后，到达染色罐进行无水染色。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种超临界CO2无水染色复式染料釜, 包括染料釜罐体及其中的染料筒，所述的染料筒包括圆筒状外壳、顶盖和底盘，所述顶盖上设置出口，所述底盘上设置气流入口，所述染料筒内设置染料放置层, 其特征在于，所述的染料放置层上设置向下凹的染料放置腔，所述的染料放置腔为烧结金属多孔过滤材料制成，所述染料放置层为烧结金属多孔过滤材料制成的一体结构；所述染料放置层下方靠近所述底盘设置过滤网；所述的染料放置腔为上粗下细的锥形筒；所述烧结金属多孔过滤材料的空隙为5um-50um；所述的染料筒内上部设置聚四氟乙烯薄膜，所述染料筒的顶端还安装有细网。
2.按照权利要求1所述的用于超临界CO2无水染色的染料釜，其特征在于，在一层所述的染料放置层上至少设置三个锥形筒。
3.按照权利要求2所述的用于超临界CO2无水染色的染料釜，其特征在于，所述染料筒内至少上下水平设置2层染料放置层，且相邻染料放置层之间的间距大于所述锥形筒的高度。
4.一种利用权利要求1-3任一项所述的超临界CO2无水染色复式染料釜进行无水染色的方法，包括染料溶解,其特征在于，所示染料溶解包括如下步骤：
（1）首先，将称量好的染料分别放置在染料筒中的各个染料放置腔中；
（2）将被加压加热到超临界态的CO2从染料筒底盘的气流入口进入染料筒内，气流顺利通过染料放置腔的微孔与染料充分接触、溶解；
（3）当染料在超临界态的CO2中溶解并达到饱和之后，随CO2流体通过上部的过滤膜进入染料釜罐体内，然后，到达染色罐进行无水染色。
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