專利名稱：超臨界流體噴染裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織品染色設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及超臨界流體噴染裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)染色設(shè)備的加工工藝存在耗水多、耗能高、工序長、污水處理難和費(fèi)用高等嚴(yán)重的問題。超臨界流體染色，特別是超臨界二氧化碳染色，它利用超臨界流體代替水作為染 料的載體進(jìn)行染色，實(shí)現(xiàn)了無水染色，從而從根本上解決了染色工業(yè)水污染的難題。超臨界 流體染色技術(shù)具有超臨界流體循環(huán)利用、無污染排放，被染物無需烘干、纖維受損小、操作 簡便快捷、染色效率高和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，有著良好的開發(fā)應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)外超臨界流體染色裝置都屬于浸染裝置，即將紗或布被染物靜止或動 態(tài)地置入高壓染色器中，然后通入載有染料的超臨界流體進(jìn)行染色。這些裝置從結(jié)構(gòu)上雖 然可以通過各種措施來提高生產(chǎn)效率和被染物的染色效果，但由于超臨界流體操作屬于高 壓操作，必須使用高壓設(shè)備，同時這些裝置對于染色器的密封性要求很高，還要求有很好的 快開或換向結(jié)構(gòu)，增加了裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和投資成本，嚴(yán)重制約了這項(xiàng)新技術(shù)的推廣應(yīng) 用。利用浸染裝置所染的材料勻染性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有超臨界流體染色裝置存在的缺陷，將超臨界流體技術(shù)的 優(yōu)點(diǎn)與噴染技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的有機(jī)整合，提供一種流程便捷、結(jié)構(gòu)簡單、勻染性好、可連續(xù)生產(chǎn)的， 能實(shí)現(xiàn)超臨界流體常壓環(huán)境染色的超臨界流體噴染裝置。本發(fā)明的基本構(gòu)思是在已有的超臨界流體產(chǎn)生、染料溶解、超臨界流體媒質(zhì)回收 分離和儲存技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)思設(shè)計(jì)的，是由噴嘴組、用后流體回收器、纏繞輥、張緊件構(gòu)成；纏 繞輥分主動纏繞輥和從動纏繞輥，分別安裝在該裝置內(nèi)由被染物在實(shí)施染色工藝流程中形 成的運(yùn)行軌跡的兩端，纏繞、支撐、驅(qū)動被染物；在染色工藝流程運(yùn)行軌跡的兩側(cè)，按照染色 工藝流程順序分別對應(yīng)安裝噴嘴組和用后流體回收器；在各噴嘴組的間隔位置安裝張緊 件，張緊被染物使其沿染色工藝流程軌跡運(yùn)動；張緊件為導(dǎo)輥或者用各噴嘴組的噴孔口的 光滑表面替代；噴嘴組由三組及以上構(gòu)成，按染色工藝的先后順序排列，第一噴嘴組為萃取 噴嘴組；中間噴嘴組為一組及以上的染色噴嘴組，染色噴嘴組的組數(shù)可根據(jù)被染物需要上 染顏色種類而定，最后一組為清洗噴嘴組。噴嘴由噴嘴體、噴孔和流體輸入口構(gòu)成；每個噴嘴組由一列一行及以上的噴嘴構(gòu) 成，噴嘴組的橫向?qū)挾热Q于被染物的寬度，噴嘴組橫向?qū)挾葍?nèi)噴嘴的排列數(shù)即噴嘴列數(shù)、 噴嘴組縱向?qū)挾葒娮斓呐帕袛?shù)即噴嘴行數(shù)由被染物和染料的特性以及染色的工藝條件決定。萃取噴嘴組和清洗噴嘴組的流體輸入口與純凈超臨界流體源相連接，染色噴嘴組 的流體輸入口與含染料超臨界流體源相連接；用后流體回收器由正壓腔和負(fù)壓腔構(gòu)成，正 壓腔通過用后流體回流管與超臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)連通，負(fù)壓腔通過負(fù)壓管與真空分離子系統(tǒng)相連接。噴嘴組的結(jié)構(gòu)有兩種一種是由獨(dú)立噴嘴組合構(gòu)成，另一種是由集成噴嘴構(gòu)成，供 設(shè)計(jì)噴染裝置時選用；獨(dú)立噴嘴構(gòu)成的噴嘴組，是在每個獨(dú)立噴嘴體上加工1個噴孔和流 體輸入口，按照被染物和染料的特性以及染色工藝條件確定的噴嘴數(shù)，將獨(dú)立的噴嘴組合 成噴嘴組。集成噴嘴構(gòu)成的噴嘴組，是在一個完整的噴嘴體上加工噴孔和流體輸入口，按照 被染物和染料的特性以及染色工藝條件確定噴嘴的噴孔和流體輸入口的加工數(shù)量構(gòu)成的 噴嘴組。被染物為紗或布，由纏繞輥和導(dǎo)輥導(dǎo)向、支撐、張緊，均勻置于噴嘴組和用后流體 回收器之間。紗或布在纏繞輥的驅(qū)動下穿行于噴嘴組和用后流體回收器之間，從噴嘴噴出 的含染料的超臨界流體穿過紗或布時完成對其上染。完成上染的超臨界流體媒質(zhì)經(jīng)用后流 體回收器回收后，進(jìn)一步分離、儲存、增壓和溶解染料，繼續(xù)循環(huán)使用。萃取噴嘴組和清洗噴嘴組通過純凈超臨界流體管與超臨界流體增壓子系統(tǒng)相連 接，獲得純凈的超臨界流體，對被染物染前的污物進(jìn)行清理和染后的多余浮色的處理。染色 噴嘴組通過含染料超臨界流體管與對應(yīng)超臨界流體染料溶解子系統(tǒng)相連接，獲得溶有各種 染料的超臨界流體，對被染物進(jìn)行染色。用后流體回收器由正壓腔和負(fù)壓腔構(gòu)成。用后流體回收器正壓腔通過用后流體回 流管與超臨界流體媒質(zhì)回收分離子系統(tǒng)相連接，形成高于大氣壓力的正壓空間，超臨界流 體噴染時穿過被染物的超臨界流體媒質(zhì)和未能上染的剩余染料進(jìn)入用后流體回收器正壓 腔，通過用后流體回流管返回超臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)，經(jīng)分離處理后循環(huán)利用。用 后流體回收器正壓腔的外圍腔體為負(fù)壓腔，負(fù)壓腔通過負(fù)壓管與真空分離子系統(tǒng)相連接形 成低于大氣壓力的負(fù)壓空間，將從正壓腔外泄的用后流體及四周空氣吸入負(fù)壓腔，并隨之 進(jìn)入真空分離子系統(tǒng)，將超臨界流體媒質(zhì)中的染料分離后排空，染料回收利用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便安全，流程簡捷、勻染性和連續(xù)性好，應(yīng)用本發(fā)明能實(shí) 現(xiàn)超臨界流體常壓環(huán)境染色，工藝流程合理先進(jìn)，染色質(zhì)量和生產(chǎn)效率高，投資費(fèi)用低。
四

圖1為導(dǎo)輥導(dǎo)向超臨界流體單面噴染裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為導(dǎo)輥導(dǎo)向超臨界流體雙面噴染裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為自導(dǎo)向超臨界流體雙面噴染裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為用獨(dú)立噴嘴組合的噴嘴組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中A-A剖視圖；圖6為集成噴嘴構(gòu)成的噴嘴組結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6中B-B剖視圖。附圖標(biāo)記1、噴嘴組 1-1、噴孔 1-2、流體輸入口 1-3、獨(dú)立噴嘴體 1-4、集成噴嘴體 1-E、萃取噴嘴組 1-D-A、染料甲染色噴嘴組 1-D-B、染料乙染色噴嘴組 1-D-C、染料丙 染色噴嘴組 1-W、清洗噴嘴組 2、純凈超臨界流體管 3-A、染料甲超臨界流體管 3-B、 染料乙超臨界流體管 3-C、染料丙超臨界流體管 4、用后流體回收器 4-1、正壓腔 4-2、負(fù)壓腔5、用后流體回流管6、負(fù)壓管7、導(dǎo)輥8、被染物9、主動纏繞輥10、從動纏繞輥 五具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施過程。實(shí)施例一，如圖1所示被染物8兩端由主動纏繞輥9和從動纏繞輥10纏繞、張緊，并帶動被染物8運(yùn) 行，沿染色工藝流程運(yùn)行軌跡的同一側(cè)，依次排列安裝萃取噴嘴組1-E、染料甲染色噴嘴組 1-D-A、染料乙染色噴嘴組1-D-B、染料丙染色噴嘴組1-D-C和清洗噴嘴組1-W，在各個噴嘴 組的對應(yīng)位置安裝用后流體回收器4，構(gòu)成超臨界流體對被染物8的單面噴染流程。超臨界 純凈流體管2將萃取噴嘴組1-E和清洗噴嘴組1-W與純凈超臨界流體源相連接；含染料甲 超臨界流體管3-A、含染料乙超臨界流體管3-B和含染料丙超臨界流體管3-C分別將染料甲 染色噴嘴組1-D-A、染料乙染色噴嘴組1-D-B和染料丙染色噴嘴組1-D-C與含染料超臨界流 體源相連接；用后流體回流管5和負(fù)壓管6則分別與各用后流體回收器4的正壓腔4-1和 負(fù)壓腔4-2連接。在各噴嘴組的間隔位置安裝一對導(dǎo)輥7，導(dǎo)輥7對被染物8起張緊和導(dǎo)向 作用。染色過程中首先，被染物8在主動纏繞輥9的帶動和從動纏繞輥10、導(dǎo)輥7的張緊與導(dǎo)向下， 沿染色工藝流程軌跡運(yùn)行穿過萃取噴嘴組1-E、染料甲染色噴嘴組1-D-A、染料乙染色噴嘴 組1-D-B、染料丙染色噴嘴組1-D-C和清洗噴嘴組1-W。第二，純凈超臨界流體經(jīng)純凈超臨界流體管2從萃取噴嘴組1-E的噴孔1-1噴出， 在其快速降壓或膨脹區(qū)內(nèi)穿過被染物8，萃取并帶走被染物8上的油脂、粉塵等污物后，與 污物一同進(jìn)入對應(yīng)的用后流體回收器4的正壓腔4-1，并繼續(xù)經(jīng)用后流體回流管5回流到超 臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)，分離出污物后的純凈超臨界流體繼續(xù)循環(huán)使用，向外泄漏 的用后超臨界流體夾帶著空氣一并進(jìn)入用后流體回收器5的負(fù)壓腔4-2，經(jīng)負(fù)壓管6進(jìn)入真 空分離子系統(tǒng)，分離出污物后排空。第三，含染料甲超臨界流體經(jīng)含染料甲超臨界流體管3-A從染料甲染色噴嘴組 1-D-A的噴孔1-1噴出，在其快速降壓或膨脹區(qū)內(nèi)穿過被染物8，上染被染物8后，與剩余染 料甲一同進(jìn)入對應(yīng)的用后流體回收器4的正壓腔4-1，并繼續(xù)經(jīng)用后流體回流管5回流到超 臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)，分離出剩余染料甲后繼續(xù)循環(huán)使用，向外泄漏的用后流體 夾帶著空氣一并進(jìn)入用后流體回收器4的負(fù)壓腔4-2，經(jīng)負(fù)壓管6進(jìn)入真空分離子系統(tǒng)，分 離出夾帶染料甲后排空。第四，含染料乙超臨界流體經(jīng)含染料乙超臨界流體管3-B從染料乙染色噴嘴組 1-D-B的噴孔1-1噴出，在其快速降壓或膨脹區(qū)內(nèi)穿過被染物8，再次上染被染物8后，與剩 余染料乙一同進(jìn)入對應(yīng)的用后流體回收器4的正壓腔4-1，并繼續(xù)經(jīng)用后流體回流管5回流 到超臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)，分離出剩余染料乙后繼續(xù)循環(huán)使用，向外泄漏的用后 流體夾帶著空氣一并進(jìn)入用后流體回收器4的負(fù)壓腔4-2，經(jīng)負(fù)壓管6進(jìn)入真空分離子系 統(tǒng)，分離出夾帶染料乙后排空。第五，含染料丙超臨界流體經(jīng)含染料丙超臨界流體管3-C從染料丙染色噴嘴組 1-D-C的噴孔1-1噴出，在其快速降壓或膨脹區(qū)內(nèi)穿過被染物8，第3次上染被染物8后，與剩余染料丙一同進(jìn)入對應(yīng)的用后流體回收器4的正壓腔4-1，并繼續(xù)經(jīng)用后流體回流管5回 流到超臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)，分離出剩余染料丙后繼續(xù)循環(huán)使用，向外泄漏的用 后流體夾帶著空氣一并進(jìn)入用后流體回收器4的負(fù)壓腔4-2，經(jīng)負(fù)壓管6進(jìn)入真空分離子系 統(tǒng)，分離出夾帶染料丙后排空。最后，純凈超臨界流體經(jīng)純凈超臨界流體管2從清洗噴嘴組1-W的噴孔1-1噴出， 在其快速降壓或膨脹區(qū)內(nèi)穿過被染物8，帶走被染物8上的多余浮色后，與浮色染料一同進(jìn) 入對應(yīng)的用后流體回收器4的正壓腔4-1，并繼續(xù)經(jīng)用后流體回流管5回流到超臨界流體媒 質(zhì)分離回收子系統(tǒng)，分離出浮色染料后繼續(xù)循環(huán)使用，向外泄漏的用后流體夾帶著空氣一 并進(jìn)入用后流體回收器4的負(fù)壓腔4-2，經(jīng)負(fù)壓管6進(jìn)入真空分離子系統(tǒng)，分離出夾帶浮色 染料后排空。至此，完成了染色的連續(xù)過程。染料甲、染料乙和染料丙為三種不同顏色的染料，可以通過不同組配，獲得不同顏 色的復(fù)合色。自然，根據(jù)染色工藝的需要，可以只啟動一組染色噴嘴組，此時只有含染料甲 超臨界流體、含染料甲超臨界流體管3-A和染料甲染色噴嘴組1-D-A以及對應(yīng)的用后流體 回收器4在運(yùn)行；也可以啟動兩組染色噴嘴組，采用兩種染料染色，此時則有含染料甲超臨 界流體、含染料甲超臨界流體管3-A、染料甲染色噴嘴組1-D-A以及含染料乙超臨界流體、 含染料乙超臨界流體管3-B、染料乙染色噴嘴組1-D-B和它們各自所對應(yīng)的用后流體回收 器4在運(yùn)行；當(dāng)然還可以根據(jù)染色工藝的需要在用更多的染料染色時，啟用更多的含染料 超臨界流體、含染料超臨界流體管、不同染料染色噴嘴組以及所對應(yīng)的用后流體回收器。除此而外，該裝置還可以按照圖案的設(shè)計(jì)，通過采用計(jì)算機(jī)軟件控制主動纏繞輥9 的轉(zhuǎn)動速度及噴嘴組的噴染動態(tài)組合，即被染物8的運(yùn)行速度，以及每個噴嘴所噴出染料 的顏色種類和噴染節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)噴染印花工藝。實(shí)施例二，如圖2所示其噴染原理與裝置流程與實(shí)施例一相同，不同之處在于，該裝置的各噴嘴組 1-E 1-W和各自對應(yīng)的用后流體回收器4的對應(yīng)方向，被交替變換安裝在染色工藝流程運(yùn) 行軌跡的兩側(cè)，故可實(shí)現(xiàn)超臨界流體對被染物8的雙面噴染流程工藝。實(shí)施例三，如圖3所示其噴染原理與裝置流程與實(shí)施例二相同，不同之處在于，該裝置的各噴嘴組 1-E 1-W和各自對應(yīng)的用后流體回收器4面向被染物8的噴孔口表面被做成圓弧狀，被染 物8沿染色工藝流程軌跡運(yùn)行時在各個噴嘴組1-E 1-W的噴孔口表面上滑過，在噴孔口 光滑表面的導(dǎo)向和張緊下完成染色工藝，從而實(shí)現(xiàn)被染物8的自行導(dǎo)向、張緊，省去實(shí)施例 二中的導(dǎo)輥7，以達(dá)到簡化結(jié)構(gòu)的目的，從而實(shí)現(xiàn)超臨界流體對被染物8的雙面噴染流程。實(shí)施例四，如圖4、圖5所示由獨(dú)立噴嘴組合構(gòu)成的噴嘴組，是在每個獨(dú)立噴嘴體1-3上加工1個噴孔1-1和 流體輸入口 1-2，按照被染物和染料的特性以及染色工藝條件確定的噴嘴數(shù)，將獨(dú)立的噴嘴 組成噴嘴組。組合時沿被染物8寬度方向即噴嘴組橫向?qū)挾扰帕械膰娮鞌?shù)為噴嘴列數(shù)，沿 染色工藝流程軌跡的前進(jìn)方向即噴嘴組縱向?qū)挾扰帕械膰娮鞌?shù)為噴嘴行數(shù)，前后兩行噴嘴 交錯排列。噴嘴組的橫向?qū)挾扔杀蝗疚?的寬度確定，噴嘴組中噴嘴的行數(shù)和每行噴嘴的 密度即列數(shù)由染料甲、乙或丙在超臨界流體中的溶解度、上染率這些染料特性，被染物8的 纖維類型如天然纖維的棉、麻、毛和絲以及合成纖維如錦綸、滌綸、腈綸、氨綸、維綸和丙論，被染物8的厚度這些被染物特性，以及染色工藝條件如噴嘴直徑，含染料超臨界流體噴嘴 出口壓力、速度和溫度，被染物8運(yùn)行速度等來確定。一般情況下，噴嘴橫向?qū)挾却_定后，噴 嘴的列數(shù)和行數(shù)隨染料在超臨界流體中溶解度或上染率的降低、被染物8厚度的增加、含 染料超臨界流體自噴孔噴出壓力的降低或者溫度或速度的提高、被染物8運(yùn)行速度的提高 而增加。與噴孔1-1的同心位置加工流體輸入口 1-2，通過螺紋或者焊接或者法蘭方式，分 別與染料甲超臨界流體管3-A、染料乙超臨界流體管3-B和染料丙超臨界流體管3-C相連 接。實(shí)施例五，如圖6、圖7所示集成噴嘴構(gòu)成的噴嘴組，是在一個完整的噴嘴體1-4上，按染色工藝要求的數(shù)量 加工噴孔1-1和流體輸入口 1-2。集成噴嘴組1的排列方式與實(shí)施例四相同，但所有噴孔 1-1均加工在一塊集成噴嘴體1-4上，在噴孔1-1的同心位置加工流體輸入口 1-2，形成由 集成噴嘴體1-4構(gòu)成的噴嘴組1，極大地簡化了 了結(jié)構(gòu)、縮小了體積。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、投資低廉，應(yīng)用本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)常壓環(huán)境的超臨界 流體染色，流程簡捷、勻染性好、連續(xù)性好，極大提高了染色質(zhì)量，縮短了染色時間、提高了 生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
超臨界流體噴染裝置，是由超臨界流體產(chǎn)生、染料溶解、超臨界流體媒質(zhì)回收分離和儲存機(jī)構(gòu)組成，其特征是由噴嘴組、用后流體回收器、纏繞輥、張緊件構(gòu)成；纏繞輥分主動纏繞輥和從動纏繞輥，分別安裝在該裝置內(nèi)由被染物在實(shí)施染色工藝流程中形成的運(yùn)行軌跡的兩端，纏繞、支撐、驅(qū)動被染物；在染色工藝流程運(yùn)行軌跡的兩側(cè)，按照染色工藝流程順序分別對應(yīng)安裝噴嘴組和用后流體回收器；在各噴嘴組的間隔位置安裝張緊件，張緊被染物使其沿染色工藝流程軌跡運(yùn)動；張緊件為導(dǎo)輥或者用各噴嘴組的噴孔口的光滑表面替代；噴嘴組由三組及以上構(gòu)成，按染色工藝的先后順序排列，第一噴嘴組為萃取噴嘴組；中間噴嘴組為一組及以上的染色噴嘴組，染色噴嘴組的組數(shù)可根據(jù)被染物需要上染顏色種類而定，最后一組為清洗噴嘴組；噴嘴由噴嘴體、噴孔和流體輸入口構(gòu)成；每個噴嘴組由一列一行及以上的噴嘴構(gòu)成，噴嘴組的橫向?qū)挾热Q于被染物的寬度，噴嘴組橫向?qū)挾葍?nèi)噴嘴的排列數(shù)即噴嘴列數(shù)、噴嘴組縱向?qū)挾葒娮斓呐帕袛?shù)即噴嘴行數(shù)由被染物和染料的特性以及染色的工藝條件決定；萃取噴嘴組和清洗噴嘴組的流體輸入口與純凈超臨界流體源相連接，染色噴嘴組的流體輸入口與含染料超臨界流體源相連接；用后流體回收器由正壓腔和負(fù)壓腔構(gòu)成，正壓腔通過用后流體回流管與超臨界流體媒質(zhì)分離回收子系統(tǒng)連通，負(fù)壓腔通過負(fù)壓管與真空分離子系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體噴染裝置，其特征為所述的噴嘴組的結(jié)構(gòu)有兩 種一種是由獨(dú)立噴嘴組合構(gòu)成，另一種是由集成噴嘴構(gòu)成；獨(dú)立噴嘴構(gòu)成的噴嘴組，是在 每個獨(dú)立噴嘴體上加工1個噴孔和流體輸入口，按照被染物和染料的特性以及染色工藝條件確定的噴嘴數(shù)，將獨(dú)立的噴嘴組合成噴嘴組；集成噴嘴構(gòu)成的噴嘴組，是在一個完整的噴 嘴體上加工噴孔和流體輸入口，按照被染物和染料的特性以及染色工藝條件確定噴嘴的噴 孔和流體輸入口的加工數(shù)量構(gòu)成的噴嘴組。
全文摘要
本發(fā)明涉及紡織品染色設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及超臨界流體噴染裝置。由噴嘴組、用后流體回收器、纏繞輥、張緊件構(gòu)成；主動和從動纏繞輥，分別安裝在該裝置內(nèi)由染色工藝流程確定的運(yùn)行軌跡的兩端，纏繞、支撐、驅(qū)動被染物；在染色工藝流程運(yùn)行軌跡的兩側(cè)，按照染色工藝順序分別對應(yīng)安裝噴嘴組和用后流體回收器；并分別與超臨界流體產(chǎn)生、染料溶解、超臨界流體媒質(zhì)回收分離和儲存機(jī)構(gòu)相連接。在各噴嘴組的間隔位置安裝導(dǎo)輥或利用各噴嘴組的噴孔口表面支撐張緊被染物；噴嘴組由萃取噴嘴組、染色噴嘴組、清洗噴嘴組構(gòu)成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便安全、投資低廉，能實(shí)現(xiàn)超臨界流體常壓環(huán)境染色，流程合理先進(jìn)、勻染性和連續(xù)性好，染色質(zhì)量和生產(chǎn)效率高。
文檔編號D06B23/00GK101798735SQ20101012856
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者劉燕, 曲延鵬, 王威強(qiáng), 王明祿, 胥志勇 申請人:山東大學(xué)