CN115595811A - 一种布料染色零排放生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种布料染色零排放生产工艺。本发明对坯布采用饱和蒸汽清洗污渍，超声波去除油污，直接输送定型机，从低温至高温按设定规格烘焙再风冷降温锁定相应厚度和伸缩率，根据成分属性进行等离子波长调节，在布料植入电离，促使后续超临界二氧化碳流体带入相应的染料，充分填充和均匀吸附，从而达到理想的颜色分布饱和状态，再卸压降温锁定染料，经低温高压二氧化碳流体循环冲刷布表面浮色并卸压抽离带走染料残留，故无需固色处理和后整理定型，即可送裁制衣。本发明使用可循环回收的二氧化碳以取代水，染整过程中不需要用水即可为织物染色，采用纯物理方法，保证织物色彩的饱和度、均匀度和染料填充密度。

Description

一种布料染色零排放生产工艺
技术领域
本发明涉及纺织品染色及生产零排放领域，尤指一种布料染色零排放生产工艺。
背景技术
纺织用纱线织造(针织或梭织)成布匹的成品，染色过程中必须有清污除油的工序。目前采用添加化学材料的清洁剂，然后高温洗蒸煮沥清水等完成，此工艺不光耗能，也产生大量污水。
而传统的布料染色都以水为介质，用水比例高达1:60，不同纤维使用不同的染料。在所有染剂溶解混合水被布料吸附后，排放至污水处理池进行处理，而用化学药剂反应处理的水质及残留污泥，处理难度大、成本高，还极易对土壤、水源造成二次环境污染。
染色后整理定型布料，通常经过第一热水槽清洗，第二水槽固色剂浸泡，再压辊挤除70％水份，从低温至高温按设定规格烘焙再风冷降温锁定相应厚度和伸缩率，定型过程的工艺用水量比例约1:20，且带有离子性化学药剂的污水更难分解处理。
如专利文献CN110685177B一种免汽蒸、免水洗的简便数码直喷印染方法的背景技术提及传统布料染色由于采用的染料墨水以及工艺的限制，在印花布料的生产过程中，必须要经过水洗这一过程，水洗后产生的含有大量染料的废水非常之多，若是直接排放，则产生极大的污染，对环境不友好。如专利文献CN114411432A一种针织服装面料的染印一体工艺也公开了染布工艺过程产生废水。
另外，纺织印染工业排放的工业废气也是‘贡献’PM2.5的大户，据统计我国纺织印染业VOCs(挥发性有机化合物)排放量占不同来源VOCs排放总量的8.8％，占工业过程VOCs排放的30％以上。印染工艺废气主要来自纺织品前处理以及功能性后整理工序。
热定型机处理是纺织品前处理工艺的重要一环。热定型时，纺织品上的各种染料助剂、涂层助剂都会释放出来，所以最终排气管道口会有大量VOCs(有机挥发物)释放。这些有机气体主要是一些甲醛、多苯类、芳香烃类等有机气体。
纺织品功能性后整理过程中，由于添加了一些化学助剂，烘焙时会出现甲醛等醛类气体和氨气释放的现象。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种新的布料染色工艺，无污水、无有害气体、无固体废料排放，同时能保证布料的染色效果和色牢度。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种布料染色零排放生产工艺。
步骤一：坯布准备；
步骤二：蒸汽消污流程；
步骤三：超声波除油流程；
步骤四：温控定型流程；
步骤五：植入电离处理流程；
步骤六：超临界二氧化碳流体染色流程；
步骤七：布料检验流程；
优选地，所述坯布准备，坯布准备包括坯布检验、翻布和缝头，坯布检验的目的是检查坯布质量，发现问题能及时加以解决，检验内容包括物理指标和外观疵点两项，前者包括坯布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度等，后者如纺疵、织疵、各种斑渍及破损等，通常抽查总量的10％左右，坯布检验后，必须将坯布分批、分箱，并在布头上标明品种、加工工艺、批号、箱号、日期和操作人员代号，以便于管理。
优选地，所述蒸汽消污流程，蒸汽消污流程的目的在于通过蒸汽消除布面因前期沾染的粉尘及过机而沾的油污污渍，利用清污蒸汽箱内产生的饱和蒸汽冲刷清洗坯布表面污渍，具体为饱和蒸汽使纤维膨胀后，布表面的润滑油和/或水油、粉尘随着蒸汽离开。
优选地，所述超声波除油流程,将通过蒸气清污并热风烘干后的坯布投入超声波除油机，调整超声波频率形成超声波场，利用共振原理深层除掉布料纱线上的附着针油。
优选地，所述植入电离流程：在坯布的纤维缝内植入阳离子电荷，同时通过高压静电场在坯布上面打微蜂窝。
优选地，所述超临界二氧化碳流体染色流程，使气态二氧化碳在高压高温状态下转变为气雾状态的超临界二氧化碳流体状态，此时压力在20-30MPa，温度在100-200摄氏度，此时熔融后的染料粉剂均匀悬浮于超临界二氧化碳流体内，并借助超临界二氧化碳流体在坯布表面双向循环染色。因坯布的纤维已植入阳离子,带阴离子的染料粉剂被吸附在坯布的纤维缝隙内。
在超临界二氧化碳流体染色流程结束后,先保压降温，温度降低到100摄氏度以下，待纤维收缩从而锁定染料粉剂在布料纤维内均匀饱和填充，再降压使超临界二氧化碳流体转为亚临界状态，回收剩余染料粉剂用于下一次印染，进一步降温降压，回收二氧化碳用于下一次印染。
本发明的有益效果在于：本发明通过等离子前处理机加工的布料，不分纤维成份只使用一种染剂便能实现布料染色。
本发明实现在织物上采用无水染色工艺批量生产，把清洗、染色和后整理三个高耗水纺织印染工序结合处理，此技术更可节省60％的能源消耗，处理时间较传统方法少一半，一次可处理近2000码布。利用超临界二氧化碳流体作为染料介质，染色整过程中不需要用水，无需添加化学品的分散剂及助剂，处理剩余染料的功能整理剂及二氧化碳皆可循环使用，解决传统纺织染整工艺的水污染难题。在染色前植入电离保证织物色彩的饱和度、均匀度和染料填充密度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是采用本发明方法印染的布料成品在100倍放大镜下的拍摄图片。
具体实施方式
请参阅图1、图2所示，本发明关于一种布料染色零排放生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：坯布准备；
步骤二：蒸汽消污流程；
步骤三：超声波除油流程；
步骤四：温控定型流程；
步骤五：植入电离处理流程；
步骤六：超临界二氧化碳流体染色流程；
步骤七：布料检验流程。
具体为采用饱和蒸汽清洗污渍，热风烘干(去除约85％的水份)后，通过一定频率超声波场去除纱线内外附着针油，再通过氟利昂清洗，回收油污，继而进行温控整熨处理，根据布料成分属性进行等离子波长调节，在布料纤维植入电离，并通过高压静电场在坯布上面打好微蜂窝，此时完成染前工序，通过打卷机将处理好的布料在专用染色轴芯上整齐成卷，一次成卷约2000码，重量约150公斤，送入超临界二氧化碳流体染色釜，待布料充分吸附染料并达到理想的颜色分布饱和状态后，再卸压降温锁定染料，经低温高压二氧化碳流体循环冲刷布表面浮色并卸压抽离带走色粉残留，故无需固色处理和后整理定型，即可送裁制衣。
在饱和蒸汽清洗污渍及超声波除油程序时，在除油机底部装置冷却回收油污，可送专业处理净化再利用，实现真正的布料染色全流程生产污染零排放，浮色经分离釜回收利用，染色所用的二氧化碳介质亦可循环利用。
所述坯布准备，坯布准备包括坯布检验、翻布和缝头，坯布检验的目的是检查坯布质量，发现问题能及时加以解决，检验内容包括物理指标和外观疵点两项，前者包括坯布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度等，后者如纺疵、织疵、各种斑渍及破损等，通常抽查总量的10％左右，坯布检验后，必须将坯布分批、分箱，并在布头上标明品种、加工工艺、批号、箱号、日期和操作人员代号，以便于管理。
所述蒸汽消污流程，蒸汽消污流程的目的在于通过蒸汽消除布面前期粘染的粉尘及因过机而沾的油污污渍，采用饱和蒸汽冲刷布表面，润滑油和/或水油、粉尘随着蒸汽离开布表面，实现饱和蒸汽清洗污渍，蒸汽温度控制在100-125摄氏度。
所述蒸汽清污流程，在清污完成后，将坯布送入热风烘干机进行风干，将水份去除85％左右。
所述超声波除油流程,是使坯布处于一定频率的超声波场作用下的除油，将清污完成并风干后的坯布投入超声波除油机，经调频后的超声波场深层除掉纱线内外附着的针油。超声波除油可以强化除油过程、缩短除油时间、提高除油质量，针油由于分子较小，一般藏匿于纤维缝隙内，蒸汽消污流程难以去除。(超声波是频率为16klz以上高频声波)
再通过氟利昂气体，将在除油过程中产生的油带走，从而起到清理干净和油水分离，便于回收处理。该流程是在清洗仓设氟利昂回收循环使用装置实现。
所述温控定型流程:经风冷螺栓的减低温度，将坯布送达定型机，平均分散辊压拉伸平整。定型机是用快速高温受热煤油(导热油)来提升烘箱内温度的设备。
所述植入电离流程：在坯布纤维内植入阳离子；能够使坯布在染色前携带正电荷；植入电荷时利用高压静电场在坯布上面打“微蜂窝”，便于超临界二氧化碳流体染色流程中，带阴离子的染料的吸附。即通过电击打孔，打孔深度、密度是跟据布料的厚度、纱支结构来设置，目的是让染料色剂能快速吸附驻留。
坯布在等离子前处理后，用打卷机将布整齐卷上专用染色轴芯，每卷长度约2000码(约150公斤)待染。
所述超临界二氧化碳流体染色流程：利用超临界二氧化碳流体(呈气雾状态)悬浮带阴离子的熔融染料，对布面内外循环染色，因坯布的纤维植入阳离子,选用带阴离子的染料在一定条件下实现染料在纤维上的定位吸附,纤维中呈正电荷的阳离子基团对呈阴离子性的染料进行结合,因此被吸附在纤维上的染料具有较高的均匀度、饱和度和色牢度。
在超临界二氧化碳流体染色流程后,先保压降温，温度降低到100摄氏度以下，待纤维收缩从而锁定染料粉剂使其均匀分布于纤维内，再降压使超临界二氧化碳流体转为亚临界状态，回收剩余染料粉剂用于下一次印染，再次降温降压，回收二氧化碳用于下一次印染。
所述布料检验流程：将染色后的布退卷，对颜色分布饱和度、均匀度进行检测。
目前的印染行业耗水多，因其废水成分复杂多变，处理难度大，同时染整过程中产生有机废气，排放难以监管，对大气污染严重。本发明使用可循环回收的二氧化碳以取代水，染整过程中不需要用水可以为织物染色，染色过程无需添加化学分散剂及助剂，剩余的染料/功能整理剂及二氧化碳皆可循环使用，彻底解决传统纺织染整工艺的水污染及大气污染难题，且该染色技术在染色过程中，还能保证织物色彩的饱和度、均匀度和色牢度。可以完全省去传统工艺中的水洗过程，在超声波除油流程中，超声波除油机装置有底盘式储油壳，可回收过滤后再利用，生产过程使用的清污蒸汽炉和定型机升温用导热油炉，采用电能加热，所以无尾气排放，其染色过程可以认为“零排放”，“零排放”是指无二氧化碳、无废水、无废气、无染料(固废)排放。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：
步骤一：坯布准备；
步骤二：蒸汽消污流程；
步骤三：超声波除油流程；
步骤四：温控定型流程；
步骤五：植入电离处理流程；
步骤六：超临界二氧化碳流体染色流程；
步骤七：布料检验流程。
2.根据权利要求1所述的一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：所述坯布准备，包括坯布检验、翻布和缝头，坯布检验的目的是检查坯布质量，发现问题能及时加以解决，检验内容包括物理指标和外观疵点两项，前者包括坯布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度等，后者如纺疵、织疵、各种斑渍及破损等，通常抽查总量的10％左右，坯布检验后，必须将坯布分批、分箱，并在布头上标明品种、加工工艺、批号、箱号、日期和操作人员代号，以便于管理。
3.根据权利要求1所述的一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：所述蒸汽消污流程，将检查好的坯布投入清污蒸汽箱，通过清污蒸汽箱内的饱和蒸汽冲刷清洗坯布表面污渍。
4.根据权利要求1所述的一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：所述超声波除油流程，调整超声波机产生一定频率的超声波场，通过共振除去坯布纱线上的附着针油。
5.根据权利要求1所述的一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：所述植入电离流程，在坯布的纤维缝内植入阳离子电荷，同时通过高压静电场在坯布上面打微蜂窝。
6.根据权利要求1所述的一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：所述超临界二氧化碳流体染色流程，使气态二氧化碳在高压高温状态下转变为气雾状态的超临界二氧化碳流体状态，此时压力在20-30MPa，温度在100-200摄氏度，此时熔融后的染料粉剂均匀悬浮于超临界二氧化碳流体内，并借助超临界二氧化碳流体在坯布表面双向循环染色，因坯布的纤维已植入阳离子,带阴离子的染料粉剂被吸附在坯布的纤维缝隙内。
7.根据权利要求1所述的一种布料染色零排放生产工艺，其特征在于：在超临界二氧化碳流体染色流程结束后,先保压降温，温度降低到100摄氏度以下，待纤维收缩从而锁定染料粉剂在布料纤维内均匀饱和填充，再降压使超临界二氧化碳流体转为亚临界状态，回收剩余染料粉剂用于下一次印染，进一步降温降压，回收二氧化碳用于下一次印染。
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