CN108930111A - 一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法，包括中空染色釜体，染色釜体的一端设有进气口，染色釜体的另一端设有出气口。染色釜体内可拆卸地设有多个染纱架单元，每个染纱架单元包括多个染纱架，染纱架单元上缠绕有绞纱。通过在染色釜体内安装多个绞纱架单元，可以提高染色釜单次染色的绞纱重量，提高染色效率。整个染色过程工艺简单、染色均匀，并且从源头上解决了污染物的生产和排放，节约水资源、生态环保。

Description

一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳染色技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法。

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。

传统绞纱染色是将将松散的绞纱浸在特制的染缸中，绞纱悬于染色机的杆上时，可以自由地充分松弛而不受任何限制,不仅可以让纱线完全膨松化，而且还可以让纱线自由退捻达到捻度均衡，从而消除纺纱时的张力。但由于染色时纱线之间彼此没有孔隙，易产生摩擦，染后易出现着色不匀现象，导致其匀染性能较差。这是一种成本最高的染色方法，同时需要耗费大量的水资源。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题和不足，提供一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法，实现染色均匀、生态环保。

本发明提供的技术方案是，一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括中空染色釜体，所述染色釜体的一端设有进气口，所述染色釜体的另一端设有出气口，所述染色釜体内可拆卸地设有多个染纱架单元，每个所述染纱架单元包括多个染纱架，所述染纱架单元上缠绕有绞纱。

进一步的，所述染纱架单元包括底架，所述染纱架与所述底架连接，所述底架上设有插柱，所述染色釜体的底部对应地设有插孔，所述插柱与所述插孔插接。

进一步的，所述染纱架上间隔地设有多个止挡柱。

进一步的，所述染纱架单元包括3个染纱架。

进一步的，所述染色釜体内设有通气柱，所述通气柱的侧壁设有多个透气微孔。

进一步的，所述染色釜体内设有通气隔板，所述通气隔板上设有多个透气微孔，所述通气隔板与所述染色釜体的底部之间形成缓冲腔体，所述进气口与所述缓冲腔体连通。

进一步的，所述染纱架单元包括底架，所述染纱架与所述通气隔板连接，所述底架上设有插柱，所述通气隔板对应地设有插孔，所述插柱与所述插孔插接。

本发明还提出一种超临界二氧化碳染色系统，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绞纱染色釜。

本发明还提出一种超临界二氧化碳染色方法，通过如上所述的绞纱染色釜进行染色。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明提出一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法，通过在染色釜体内安装多个绞纱架单元，可以提高染色釜单次染色的绞纱重量，提高染色效率。整个染色过程工艺简单、染色均匀，并且从源头上解决了污染物的生产和排放，节约水资源、生态环保。

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为本发明实施例绞纱架单元的结构示意图；

图2为本发明实施例绞纱染色釜的结构示意图一；

图3为图2的俯视图（省略染色釜上盖）；

图4为本发明实施例绞纱染色釜的结构示意图二；

图5为图4的俯视图（省略染色釜上盖）；

图6为本发明实施例绞纱的缠绕方式一（俯视图）；

图7为本发明实施例绞纱的缠绕方式二（俯视图）。

其中，100-染色釜体，110-进气口，120-出气口，200-绞纱架单元，210-绞纱架，211-止挡柱，220-底架，221-插柱，300-通气柱，400-通气隔板，500-透气微孔，600-缓冲腔体，700-绞纱。

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。

本发明公开一种超临界CO₂绞纱染色釜，包括中空染色釜体100，染色釜体100为圆柱形釜体，其内部形成密封的中空腔体，用于放置待染的绞纱700。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的内部可拆卸地设有多个染纱架单元200，每个染纱架单元200包括多个染纱架210，染纱架单元200上缠绕有绞纱700。

携带有染料的超临界CO₂流体从进气口110进入染色釜体100内部，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，从而对放置于染色釜体100内部的绞纱700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。

利用超临界CO₂染色技术对绞纱进行染色，从源头上解决了污染物的产生和排放，节约水资源、生态环保。

绞纱700具体地是缠绕在绞纱架210上，当绞纱700缠绕在绞纱架210上时，需要确保绞纱700处于松散状态，而非紧绷状态，这样能够保证绞纱700的弹力而不影响绞纱后续工序的使用性能。

本实施例绞纱架单元200由3个染纱架210组成，参照图1，3个绞纱架210围成三角状，绞纱架210为条状柱体，可以为圆柱体或方形柱体。根据每一框绞纱700均为环状的特点，绞纱700的缠绕方式有两种。

第一种：参照图6，绞纱700的两端分别穿入在其中两个绞纱架210上，绞纱700的中间缠绕在另一个绞纱架210上，多框绞纱700由下至上堆叠在绞纱架210上。

第二种：参照图7，绞纱700同时套设在3个绞纱架210上，多框绞纱700由下至上堆叠在绞纱架210上。

通过在染色釜体100内安装多个绞纱架单元200，可以提高染色釜单次染色的绞纱重量，提高染色效率。

为了实现绞纱700缠绕后的松散状态、避免绞纱700从绞纱架210上滑落，在绞纱架210上间隔地设有多个止挡柱211。止挡柱211对绞纱700起到一定的支撑止挡作用。同时，为了便于绞纱700的缠绕，避免止挡柱211对绞纱700缠绕工序的影响，止挡柱211为扳动式的。即，当往绞纱架210上缠绕绞纱700时，止挡柱211紧贴绞纱架210，这样便于绞纱700由上至下缠绕或套设在绞纱架210上。当绞纱700堆叠到一定高度后，扳动相应位置的止挡柱211至与绞纱架210垂直，继续绞纱700缠绕工作，止挡柱211对后续缠绕上的绞纱700起到一定的支撑止挡作用。以此类推，直至绞纱700堆叠至绞纱架210的顶端。

染纱架单元200的底部还包括底架220，染纱架210与底架220连接，底架220上设有插柱221，染色釜体100的底部对应地设有插孔（为标示），通过插柱221与插孔的插接，实现染纱架单元200与染色釜体100的连接。这种插接结构便于绞纱架单元200安装至染色釜体100、或者染色完成后将绞纱架单元200从染色釜体100内取出，结构简单、便于操作。

以染纱架单元200包括3个染纱架210为例，底架220为由3个底边围成的三角底架，插柱221设置在底架220的3个顶角处。

为了提高染色的均匀性，超临界CO₂流体从进气口110进入染色釜体100内部具有两种实现方式。

第一种：参照图2和图3，染色釜体内设有通气柱300，通气柱300的侧壁设有多个透气微孔（未图示）。从进气口110流入的超临界CO₂流体先流入通气柱300内，再从透气微孔流出至染色釜体100内。由于通气柱300是贯穿整个染色釜体100的长度方向的，所以同一时间绞纱架单元200上不同位置处的绞纱700都能够与超临界CO₂流体接触，有助于染色均匀。

通气柱300的上端优选为封闭式的，这样可以使更多的超临界CO₂流体从侧面渗透绞纱700，有助于提高染色效果。

当染色釜体100内部采用通气柱300的结构时，绞纱700的缠绕方式优选为第一种缠绕方式。这样，每一框绞纱700的两侧都可以充分与超临界CO₂流体接触，提高染色的均匀性。如果采用第二种缠绕方式，当绞纱缠绕在三角状的绞纱架单元200上后，中间会形成中空腔体，此部分中空腔体由于受到外层绞纱700的阻挡，其内部超临界CO₂流体的流量会少于其外部超临界CO₂流体的流量，从而影响绞纱700的染色均匀性效果。

第二种：染色釜体100内设有通气隔板400，通气隔板500上设有多个透气微孔500，通气隔板400与染色釜体100的底部之间形成缓冲腔体600，进气口110与缓冲腔体600连通。从进气口110流入的超临界CO₂流体线进入缓冲腔体600内，再从透气微孔500进入染色釜体100内部。

当染色釜体100采用通气隔板400结构时，绞纱700的缠绕方式优选为第二种缠绕方式。这样，从底部透气微孔500流入的超临界CO₂流体可以与绞纱700充分地接触，有助于提高染色的均匀性。

此外，通气隔板400上设有插孔（未标示），底架220上的插柱221与插孔插接，实现染纱架单元200与通气隔板400的连接，便于绞纱架单元200安装至通气隔板400、或者染色完成后将绞纱架单元200从染色釜体100内取出，结构简单、便于操作。

本发明还公开一种超临界CO₂染色系统，包括染料釜、染色釜、回收釜、冷凝器、CO₂储气罐及连通染料釜、染色釜、回收釜、冷凝器、CO₂储气罐的染色循环系统。其中，染色釜为上述实施例公开的绞纱染色釜。

本发明还公开一种超临界CO₂染色方法，该染色方法利用上述实施例公开的绞纱染色釜进行染色。具体染色步骤如下：

（1）在染料釜内加入染色所需要的染料；

（2）将绞纱700缠绕至绞纱架单元200上，确保绞纱处于松散状态；

（3）将缠绕有绞纱700的绞纱架单元200安装至绞纱染色釜100内；

（4） 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；

（5）打开排压阀，超临界CO₂流体进入回收釜进行回收分离过滤，分离之后的CO₂进入到冷凝器，变为液体回收至CO₂储气罐；

（6）打开染色釜，取出绞纱架单元。

（7） 以染色羊毛绞纱为例，将10g活性分散蓝染料放置于染料釜中；将150g羊毛绞纱缠绕在绞纱架单元200上并将绞纱架单元200安装至染色釜体100内部；关闭系统后，开启加压泵，向染料釜内打入适量的CO₂，当系统内温度达到100-104℃、压力达到24-25MPa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38-43min；打开排压阀，超临界CO₂流体进入回收釜进行回收分离过滤，分离之后的CO₂进入到冷凝器，变为液体回收至CO₂储气罐；打开染色釜，取出绞纱架单元200，从绞纱架单元200上取下羊毛绞纱即可。

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)

1.一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括中空染色釜体，所述染色釜体的一端设有进气口，所述染色釜体的另一端设有出气口，其特征在于：所述染色釜体内可拆卸地设有多个染纱架单元，每个所述染纱架单元包括多个染纱架，所述染纱架单元上缠绕有绞纱。

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳绞纱染色釜，其特征在于，所述染纱架单元包括底架，所述染纱架与所述底架连接，所述底架上设有插柱，所述染色釜体的底部对应地设有插孔，所述插柱与所述插孔插接。

3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳绞纱染色釜，其特征在于，所述染纱架上间隔地设有多个止挡柱。

4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳绞纱染色釜，其特征在于，所述染纱架单元包括3个染纱架。

5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳绞纱染色釜，其特征在于，所述染色釜体内设有通气柱，所述通气柱的侧壁设有多个透气微孔。

6.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳绞纱染色釜，其特征在于，所述染色釜体内设有通气隔板，所述通气隔板上设有多个透气微孔，所述通气隔板与所述染色釜体的底部之间形成缓冲腔体，所述进气口与所述缓冲腔体连通。

7.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳绞纱染色釜，其特征在于，所述染纱架单元包括底架，所述染纱架与所述通气隔板连接，所述底架上设有插柱，所述通气隔板对应地设有插孔，所述插柱与所述插孔插接。

8.一种超临界二氧化碳染色系统，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1-7中任一项所述的绞纱染色釜。

9.一种超临界二氧化碳染色方法，其特征在于，通过权利要求1-7中任一项所述的绞纱染色釜进行染色。