CN110983829B - 一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，属于染色技术领域，一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，可以通过CO2超临界的方式，使得CO2呈现流体状态，从而达到溶解染色剂的效果，在染色结束后，将CO2与染色剂分离即可，一方面有效避免后期对于印染废水处理人力和物力的投入，另一方面CO2被分离后，余下染色剂，有效降低了染色剂的浪费，提高使用率，同时在染色过程中通过助干通道、定位气盘、通气定位杆和螺旋层卷架的配合使用，既可以保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，同时可以对染色后的布料形成吹拂作用，进而加速流体CO2的分离，有效提高染色效率。

Description

一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法
技术领域
本发明涉及染色技术领域，更具体地说，涉及一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法。
背景技术
物质的压力和温度同时超过它的临界压力(Pc)和临界温度(Tc)的状态，或者说，物质的对比压力(P/Pc)和对比温度(T/Tc)同时大于1的状态称为该物质的超临界状态。任何一种物质都存在三种相态——气相、液相、固相。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力(水的临界温度和临界压力分别为374℃和21.7MPa)。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界状态是一种特殊的流体。在临界点附近，它有很大的可压缩性，适当增加压力，可使它的密度接近一般液体的密度，因而有很好的溶解其他物质的性能，例如超临界水中可以溶解正烷烃。另一方面，超临界态的黏度只有一般液体的1/12至1/4，但它的扩散系数却比一般液体大7至24倍，近似于气体。
现有布料染色一般是将染色剂溶解在溶解剂内，然后将布料浸入到溶解剂内进行染色，然而这种染色方式，通常会产生大量的印染废水，且印染废水较为复杂，不能直接排放，后续需要投入大量的人力和物力进行废水处理，导致成本增加，不仅工作量以及工作难度较大，对于布料整体的染色效率也较低。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，它可以通过CO2超临界的方式，使得CO2呈现流体状态，从而达到溶解染色剂的效果，在染色结束后，将CO2与染色剂分离即可，一方面有效避免了印染废水的产生，有效避免了后期对于印染废水处理的人力和物力的投入，另一方面CO2被分离后，余下染色剂，有效降低了染色剂的浪费，提高使用率，同时在染色过程中通过助干通道、定位气盘、通气定位杆和螺旋层卷架的配合使用，既可以保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，同时可以对染色后的布料形成吹拂作用，进而加速流体CO2的分离，有效提高染色效率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，包括以下步骤：
S1、首先将根据需要调配好的染色剂投入到互溶反应釜内，并将待染色布料架在染色罐的螺旋层卷架上，然后调整互溶反应釜内的温度和气压；
S2、通过高压泵从CO2气源向互溶反应釜泵入CO2，CO2在互溶反应釜内呈现超临界状态，溶解染色剂；
S3、将溶解有染色剂的超临界流体通入到染色罐中，对架在染色罐的螺旋层卷架上的待染色布料进行染色；
S4、染色结束后，将染色罐内染色后的溶解有染色剂的超临界流体以及互溶反应釜内剩余的溶解有染色剂的超临界流体均通入到分离器内，通过升温降压进行CO2和染色剂的分离；
S5、将染色罐内螺旋层卷架上染色后的布料进行静置5-10min后，从螺旋层卷架底部开始向上充CO2，气体自下而上吹拂在布料表面，加速布料的晾干，完成布料的染色。
可以通过CO2超临界的方式，使得CO2呈现流体状态，从而达到溶解染色剂的效果，在染色结束后，将CO2与染色剂分离即可，一方面有效避免了印染废水的产生，有效避免了后期对于印染废水处理的人力和物力的投入，另一方面CO2被分离后，余下染色剂，有效降低了染色剂的浪费，提高使用率，同时在染色过程中通过助干通道、定位气盘、通气定位杆和螺旋层卷架的配合使用，既可以保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，同时可以对染色后的布料形成吹拂作用，进而加速流体CO2的分离，有效提高染色效率。
进一步的，所述反应釜内的温度为31.2-50℃，气压在7.39MPa以上，所述S3中染色罐的温度和气压保持与互溶反应釜一致。
进一步的，所述S3在进行过程中，同样从螺旋层卷架底部开始向上充CO2，且S3和S5中CO2的充入速度比例为1:2-3。
进一步的，所述CO2气源与互溶反应釜之间、互溶反应釜与分离器以及染色罐之间、分离器和CO2气源之间、CO2气源与染色罐之间均连接有带有阀门的连通管，所述高压泵连接在CO2气源和互溶反应釜之间的连通管上，所述CO2气源与染色罐之间的连通管设置有两个，且两个连通管方向相反，使得CO2气源既可以向染色罐内通入气体实现S5中对染色后布料的辅助晾干作用，同时通入的CO2也可以直接回收进入到CO2气源内，进而实现CO2的循环回收。
进一步的，所述染色罐底部固定连接有多个均匀分布的定位气盘，所述螺旋层卷架位于定位气盘的上方，所述染色罐底部设置有助干通道，多个所述定位气盘均与助干通道相通，通过助干通道可以对染色罐底部自下而上通入CO2，从而实现对染色后布料的吹拂，加快布料上CO2超临界流体的挥发晾干，节省了晾干的时间，有效提高染色效率。
进一步的，所述助干通道包括开凿在染色罐底部的存储气腔、主通孔和多个分流支孔，所述存储气腔、主通孔和分流支孔相互之间连通，且多个分流支孔分别与定位气盘相通，主通孔与CO2气源与染色罐之间流向为CO2气源--染色罐的连通管相通，CO2气源中的气体通过主通孔进入存储气腔，在通过分流支孔分流到各个定位气盘上，从而通过通气定位杆进入到螺旋层卷架内，完成对布料的吹拂，加速晾干。
进一步的，所述定位气盘上表面开凿有螺旋槽，所述螺旋槽与螺旋层卷架相匹配，所述螺旋槽内底端开凿有多个气孔。
进一步的，所述螺旋层卷架下端开凿有多个与气孔对应的上行孔，所述上行孔与气孔之间均设置有通气定位杆，通气定位杆一方面可以将螺旋层卷架定位在螺旋槽内，进而使其在进行染色时不易发生位置的移动，进而有效保证染色时的稳定性，使得布料上色更加均匀自然，另一方面通气定位杆可以连通螺旋层卷架和助干通道。
进一步的，所述通气定位杆包括与上行孔相通的空心气杆以及连接在空心气杆下端的通气母块，所述通气母块与气孔相通，所述气孔内壁固定连接有内嵌子块，从助干通道通入的CO2，可以通过气孔经过到通气母块和空心气杆进入到螺旋层卷架内，从而实现对于布料的吹拂，所述内嵌子块与通气母块均为磁性材质制成，使得内嵌子块和通气母块可以以相互吸附，进而实现对螺旋层卷架的定位。
进一步的，所述螺旋层卷架为内部中空的多孔材质制成，且螺旋层卷架内外表面均粘设有带有微孔的选择性薄膜，在进行S3时，CO2充入速度较慢，此时使得选择性薄膜被微微鼓起，进而使得布料远离螺旋层卷架，与螺旋层卷架不接触，进而有效保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，在S5中，CO2充入速度较快，其通过选择性薄膜上微孔的速度相应更快，可以有效对布料形成吹拂作用。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过CO2超临界的方式，使得CO2呈现流体状态，从而达到溶解染色剂的效果，在染色结束后，将CO2与染色剂分离即可，一方面有效避免了印染废水的产生，有效避免了后期对于印染废水处理的人力和物力的投入，另一方面CO2被分离后，余下染色剂，有效降低了染色剂的浪费，提高使用率，同时在染色过程中通过助干通道、定位气盘、通气定位杆和螺旋层卷架的配合使用，既可以保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，同时可以对染色后的布料形成吹拂作用，进而加速流体CO2的分离，有效提高染色效率。
(2)反应釜内的温度为31.2-50℃，气压在7.39MPa以上，S3中染色罐的温度和气压保持与互溶反应釜一致。
(3)S3在进行过程中，同样从螺旋层卷架底部开始向上充CO2，且S3和S5中CO2的充入速度比例为1:2-3。
(4)CO2气源与互溶反应釜之间、互溶反应釜与分离器以及染色罐之间、分离器和CO2气源之间、CO2气源与染色罐之间均连接有带有阀门的连通管，高压泵连接在CO2气源和互溶反应釜之间的连通管上，CO2气源与染色罐之间的连通管设置有两个，且两个连通管方向相反，使得CO2气源既可以向染色罐内通入气体实现S5中对染色后布料的辅助晾干作用，同时通入的CO2也可以直接回收进入到CO2气源内，进而实现CO2的循环回收。
(5)染色罐底部固定连接有多个均匀分布的定位气盘，螺旋层卷架位于定位气盘的上方，染色罐底部设置有助干通道，多个定位气盘均与助干通道相通，通过助干通道可以对染色罐底部自下而上通入CO2，从而实现对染色后布料的吹拂，加快布料上CO2超临界流体的挥发晾干，节省了晾干的时间，有效提高染色效率。
(6)助干通道包括开凿在染色罐底部的存储气腔、主通孔和多个分流支孔，存储气腔、主通孔和分流支孔相互之间连通，且多个分流支孔分别与定位气盘相通，主通孔与CO2气源与染色罐之间流向为CO2气源--染色罐的连通管相通，CO2气源中的气体通过主通孔进入存储气腔，在通过分流支孔分流到各个定位气盘上，从而通过通气定位杆进入到螺旋层卷架内，完成对布料的吹拂，加速晾干。
(7)定位气盘上表面开凿有螺旋槽，螺旋槽与螺旋层卷架相匹配，螺旋槽内底端开凿有多个气孔。
(8)螺旋层卷架下端开凿有多个与气孔对应的上行孔，上行孔与气孔之间均设置有通气定位杆，通气定位杆一方面可以将螺旋层卷架定位在螺旋槽内，进而使其在进行染色时不易发生位置的移动，进而有效保证染色时的稳定性，使得布料上色更加均匀自然，另一方面通气定位杆可以连通螺旋层卷架和助干通道。
(9)通气定位杆包括与上行孔相通的空心气杆以及连接在空心气杆下端的通气母块，通气母块与气孔相通，气孔内壁固定连接有内嵌子块，从助干通道通入的CO2，可以通过气孔经过到通气母块和空心气杆进入到螺旋层卷架内，从而实现对于布料的吹拂，内嵌子块与通气母块均为磁性材质制成，使得内嵌子块和通气母块可以以相互吸附，进而实现对螺旋层卷架的定位。
(10)螺旋层卷架为内部中空的多孔材质制成，且螺旋层卷架内外表面均粘设有带有微孔的选择性薄膜，在进行S3时，CO2充入速度较慢，此时使得选择性薄膜被微微鼓起，进而使得布料远离螺旋层卷架，与螺旋层卷架不接触，进而有效保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，在S5中，CO2充入速度较快，其通过选择性薄膜上微孔的速度相应更快，可以有效对布料形成吹拂作用。
附图说明
图1为本发明的主要的流程示意图；
图2为本发明的染色罐底部部分的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明的定位气盘立体的结构示意图；
图5为本发明的螺旋层卷架立体的结构示意图；
图6为本发明的螺旋层卷架仰视时立体的结构示意图；
图7为本发明的螺旋层卷架横向截面的结构示意图。
图中标号说明：
1定位气盘、2螺旋槽、21内嵌子块、22通气母块、23空心气杆、3螺旋层卷架、4上行孔、5选择性薄膜、61存储气腔、62主通孔、63分流支孔。
具体实施方式
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；所描述的实施例仅仅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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，包括以下步骤：
S1、首先将根据需要调配好的染色剂投入到互溶反应釜内，并将待染色布料架在染色罐的螺旋层卷架3上，然后调整互溶反应釜内的温度和气压；
S2、通过高压泵从CO2气源向互溶反应釜泵入CO2，CO2在互溶反应釜内呈现超临界状态，溶解染色剂；
S3、将溶解有染色剂的超临界流体通入到染色罐中，对架在染色罐的螺旋层卷架3上的待染色布料进行染色；
S4、染色结束后，将染色罐内染色后的溶解有染色剂的超临界流体以及互溶反应釜内剩余的溶解有染色剂的超临界流体均通入到分离器内，通过升温降压进行CO2和染色剂的分离；
S5、将染色罐内螺旋层卷架3上染色后的布料进行静置5-10min后，从螺旋层卷架3底部开始向上充CO2，气体自下而上吹拂在布料表面，加速布料的晾干，完成布料的染色。
反应釜内的温度为31.2-50℃，气压在7.39MPa以上，S3中染色罐的温度和气压保持与互溶反应釜一致，S3在进行过程中，同样从螺旋层卷架3底部开始向上充CO2，且S3和S5中CO2的充入速度比例为1:2-3，CO2气源与互溶反应釜之间、互溶反应釜与分离器以及染色罐之间、分离器和CO2气源之间、CO2气源与染色罐之间均连接有带有阀门的连通管，高压泵连接在CO2气源和互溶反应釜之间的连通管上，CO2气源与染色罐之间的连通管设置有两个，且两个连通管方向相反，使得CO2气源既可以向染色罐内通入气体实现S5中对染色后布料的辅助晾干作用，同时通入的CO2也可以直接回收进入到CO2气源内，进而实现CO2的循环回收。
请参阅图2，染色罐底部固定连接有多个均匀分布的定位气盘1，螺旋层卷架3位于定位气盘1的上方，染色罐底部设置有助干通道，多个定位气盘1均与助干通道相通，通过助干通道可以对染色罐底部自下而上通入CO2，从而实现对染色后布料的吹拂，加快布料上CO2超临界流体的挥发晾干，节省了晾干的时间，有效提高染色效率，助干通道包括开凿在染色罐底部的存储气腔61、主通孔62和多个分流支孔63，存储气腔61、主通孔62和分流支孔63相互之间连通，且多个分流支孔63分别与定位气盘1相通，主通孔62与CO2气源与染色罐之间流向为CO2气源--染色罐的连通管相通，CO2气源中的气体通过主通孔62进入存储气腔61，在通过分流支孔63分流到各个定位气盘1上，从而通过通气定位杆进入到螺旋层卷架3内，完成对布料的吹拂，加速晾干。
请参阅图4-6，定位气盘1上表面开凿有螺旋槽2，螺旋槽2与螺旋层卷架3相匹配，螺旋槽2内底端开凿有多个气孔，螺旋层卷架3下端开凿有多个与气孔对应的上行孔4，上行孔4与气孔之间均设置有通气定位杆，通气定位杆一方面可以将螺旋层卷架3定位在螺旋槽2内，进而使其在进行染色时不易发生位置的移动，进而有效保证染色时的稳定性，使得布料上色更加均匀自然，另一方面通气定位杆可以连通螺旋层卷架3和助干通道。
请参阅图3，通气定位杆包括与上行孔4相通的空心气杆23以及连接在空心气杆23下端的通气母块22，通气母块22与气孔相通，气孔内壁固定连接有内嵌子块21，从助干通道通入的CO2，可以通过气孔经过到通气母块22和空心气杆23进入到螺旋层卷架3内，从而实现对于布料的吹拂，内嵌子块21与通气母块22均为磁性材质制成，使得内嵌子块21和通气母块22可以以相互吸附，进而实现对螺旋层卷架3的定位。
请参阅图7，螺旋层卷架3为内部中空的多孔材质制成，且螺旋层卷架3内外表面均粘设有带有微孔的选择性薄膜5，在进行S3时，CO2充入速度较慢，此时使得选择性薄膜5被微微鼓起，进而使得布料远离螺旋层卷架3，与螺旋层卷架3不接触，进而有效保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架3接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，在S5中，CO2充入速度较快，其通过选择性薄膜5上微孔的速度相应更快，可以有效对布料形成吹拂作用。
可以通过CO2超临界的方式，使得CO2呈现流体状态，从而达到溶解染色剂的效果，在染色结束后，将CO2与染色剂分离即可，一方面有效避免了印染废水的产生，有效避免了后期对于印染废水处理的人力和物力的投入，另一方面CO2被分离后，余下染色剂，有效降低了染色剂的浪费，提高使用率，同时在染色过程中通过助干通道、定位气盘1、通气定位杆和螺旋层卷架3的配合使用，既可以保证布料在进行染色时不易因与螺旋层卷架3接触而造成拓印其表面孔隙的边缘，从而有效保证染色的均匀性，同时可以对染色后的布料形成吹拂作用，进而加速流体CO2的分离，有效提高染色效率。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先将根据需要调配好的染色剂投入到互溶反应釜内，并将待染色布料架在染色罐的螺旋层卷架（3）上，然后调整互溶反应釜内的温度和气压；
S2、通过高压泵从CO2气源向互溶反应釜泵入CO2，CO2在互溶反应釜内呈现超临界状态，溶解染色剂；
S3、将溶解有染色剂的超临界流体通入到染色罐中，对架在染色罐的螺旋层卷架（3）上的待染色布料进行染色；
S4、染色结束后，将染色罐内染色后的溶解有染色剂的超临界流体以及互溶反应釜内剩余的溶解有染色剂的超临界流体均通入到分离器内，通过升温降压进行CO2和染色剂的分离；
S5、将染色罐内螺旋层卷架（3）上染色后的布料进行静置5-10min后，从螺旋层卷架（3）底部开始向上充CO2，气体自下而上吹拂在布料表面，加速布料的晾干，完成布料的染色；
所述染色罐底部固定连接有多个均匀分布的定位气盘（1），所述螺旋层卷架（3）位于定位气盘（1）的上方，所述染色罐底部设置有助干通道，多个所述定位气盘（1）均与助干通道相通；
所述助干通道包括开凿在染色罐底部的存储气腔（61）、主通孔（62）和多个分流支孔（63），所述存储气腔（61）、主通孔（62）和分流支孔（63）相互之间连通，且多个分流支孔（63）分别与定位气盘（1）相通，主通孔（62）与CO2气源与染色罐之间流向为CO2气源--染色罐的连通管相通；
所述定位气盘（1）上表面开凿有螺旋槽（2），所述螺旋槽（2）与螺旋层卷架（3）相匹配，所述螺旋槽（2）内底端开凿有多个气孔；
所述螺旋层卷架（3）下端开凿有多个与气孔对应的上行孔（4），所述上行孔（4）与气孔之间均设置有通气定位杆。
2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，其特征在于：所述反应釜内的温度为31.2-50℃，气压在7.39MPa以上，所述S3中染色罐的温度和气压保持与互溶反应釜一致。
3.根据权利要求2所述的一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，其特征在于：所述S3在进行过程中，同样从螺旋层卷架（3）底部开始向上充CO2，且S3和S5中CO2的充入速度比例为1:2-3。
4.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，其特征在于：所述CO2气源与互溶反应釜之间、互溶反应釜与分离器以及染色罐之间、分离器和CO2气源之间、CO2气源与染色罐之间均连接有带有阀门的连通管，所述高压泵连接在CO2气源和互溶反应釜之间的连通管上，所述CO2气源与染色罐之间的连通管设置有两个，且两个连通管方向相反。
5.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，其特征在于：所述通气定位杆包括与上行孔（4）相通的空心气杆（23）以及连接在空心气杆（23）下端的通气母块（22），所述通气母块（22）与气孔相通，所述气孔内壁固定连接有内嵌子块（21），所述内嵌子块（21）与通气母块（22）均为磁性材质制成。
6.根据权利要求1所述的一种基于二氧化碳超临界分散互溶的染色方法，其特征在于：所述螺旋层卷架（3）为内部中空的多孔材质制成，且螺旋层卷架（3）内外表面均粘设有带有微孔的选择性薄膜（5）。
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