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一種筒紗無(wú)水染色設(shè)備、染色方法及產(chǎn)品與流程

文檔序號(hào):12417848閱讀:519來(lái)源:國(guó)知局
一種筒紗無(wú)水染色設(shè)備、染色方法及產(chǎn)品與流程

本發(fā)明屬于染色技術(shù)領(lǐng)域,涉及到一種超臨界CO2無(wú)水染色技術(shù),具體說(shuō)是一種筒紗無(wú)水染色設(shè)備、染色方法及產(chǎn)品。



背景技術(shù):

我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家,水資源環(huán)境也在不斷的惡化,再加上用水的浪費(fèi),水資源形勢(shì)更是不容樂(lè)觀。在傳統(tǒng)的染色過(guò)程中,我們通常采用水作為主要的介質(zhì)。大量的染料、表面活性劑等化學(xué)物質(zhì)都會(huì)對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展造成不良的影響。此外,對(duì)染色排出的污水需要進(jìn)行中和、沉降等處理,都需要花費(fèi)大量的人力物力。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)紡織印染行業(yè)年耗水量達(dá)17億噸,污水的排放達(dá)到16億噸。而近幾年來(lái),我國(guó)大部分地區(qū)的水資源嚴(yán)重短缺,特別是污水排放等問(wèn)題嚴(yán)重的制約染整行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,為防止污染,開發(fā)綠色有效的染色工藝,成為未來(lái)染整的正確方向。

近幾年來(lái),一種新型的綠色染色方式—超臨界CO2無(wú)水染色給未來(lái)的染整行業(yè)帶來(lái)了新的曙光。該技術(shù)由于其具有高效率,無(wú)污染,染色時(shí)間短等優(yōu)良的特點(diǎn),備受青睞。該技術(shù)采用超臨界CO2作為染色介質(zhì),在CO2被加熱溫度超過(guò)31℃,壓強(qiáng)超過(guò)7.3MPa時(shí),此時(shí)變成了一種非氣非液的狀態(tài)—超臨界態(tài)。然后,由循環(huán)泵打壓到燃料罐和染色罐之間不斷的循環(huán),CO2將溶解的染料送到纖維的孔隙,使染料均勻快速的染到織物上面。整個(gè)過(guò)程不需要清洗、烘干的過(guò)程。目前許多國(guó)家都在努力的研制這種具有節(jié)能減排、適用廣泛的新型綠色染整設(shè)備,試圖將其推向產(chǎn)業(yè)化,實(shí)用化。

然而,作為一種新型的染色產(chǎn)業(yè)技術(shù),在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必然會(huì)遇到各種新問(wèn)題出現(xiàn),而現(xiàn)有的工藝技術(shù)也遠(yuǎn)未達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)的水平。

在已經(jīng)公開的中國(guó)專利中,伊恩華等人發(fā)面的無(wú)水染色試驗(yàn)設(shè)備(專利號(hào):CN200310121145.9)只是籠統(tǒng)地介紹無(wú)水染色,但并沒有給出詳細(xì)的染色工藝技術(shù)。鄭來(lái)久等人提出了采用超臨界CO2無(wú)水染色技術(shù)(CN201010160181.6)對(duì)短纖維進(jìn)行染色的方法,但這種染色方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足滌綸產(chǎn)品每年約3800萬(wàn)噸巨額的消耗量。且其只能采用少量的幾種染料進(jìn)行染色。中國(guó)發(fā)明專利“超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜”(公開號(hào)CN1807742A),則公開了一種采用染色流體雙向循環(huán)的染色裝置,以實(shí)現(xiàn)對(duì)織物的均勻染色。在其操作過(guò)程中,需要轉(zhuǎn)換染色流體的循環(huán)方向,這就對(duì)無(wú)水染色的超高壓設(shè)備的開關(guān)等關(guān)鍵部件的密封性、安全性提出了很高的要求。而國(guó)內(nèi)大部分閥門部件根本不能滿足其使用壽命需求。中國(guó)發(fā)明專利“一種采用超臨界流體進(jìn)行連續(xù)化染色的生產(chǎn)系統(tǒng)及其生產(chǎn)工藝”(公開號(hào)CN101024922A),公開了一種采用了集成式染色釜及系統(tǒng),采用立式經(jīng)軸染色模型,多組并聯(lián)的染色釜以達(dá)到連續(xù)式生產(chǎn),以提高生產(chǎn)效率。然而,上述公開的中小型設(shè)備中,其工藝技術(shù)并不成熟。而且,在目前能夠檢索到的專利文獻(xiàn)中,還未發(fā)現(xiàn)有工藝成熟的滌綸筒子紗染色技術(shù)公開。對(duì)筒子紗的染色是紗線被纏繞在一根金屬或者一次性塑料管上,需要靠循環(huán)泵的強(qiáng)制作用從內(nèi)層向外層穿透紗線,但由于經(jīng)軸上的織物紗線處于靜止?fàn)顟B(tài),僅靠流體的強(qiáng)制循環(huán)帶動(dòng)染料穿過(guò)紗線因而易受到流體的傳質(zhì)路徑等因素的影響,導(dǎo)致勻染性下降。此外,由于筒子紗具有很大的密度,這也增加了對(duì)循環(huán)泵的設(shè)計(jì)要求和難度,這也對(duì)染色系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵部件提出了更加苛刻的要求。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題,如何設(shè)計(jì)一種無(wú)水筒紗染色設(shè)備及方法,具有生產(chǎn)效率高,勻染效果好,安全性強(qiáng),特別是適于滌綸筒子紗線的超臨界CO2無(wú)水染色,真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。這是目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題和不足,本發(fā)明提供一種無(wú)水筒紗染色設(shè)備及方法,具有生產(chǎn)效率高,勻染效果好,安全性強(qiáng),適于批量滌綸筒子紗線的超臨界CO2無(wú)水染色。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:

一種筒紗無(wú)水染色設(shè)備,包括染料釜、染色釜、回收釜及連通所述染料釜、染色釜及回收釜的染色循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,所述的染色釜的頂部為筒紗入口,所述筒紗入口配置密封蓋,所述染色釜內(nèi)的中間豎直設(shè)置紗線中軸,所述紗線中軸為管壁上開有流體釋放孔的出氣管,所述染色釜底部設(shè)置進(jìn)氣管,所述進(jìn)氣管與所述出氣管連通,所述染色釜上設(shè)置染色釜出口;所述染色循環(huán)系統(tǒng)包括CO2儲(chǔ)氣瓶、加壓泵、循環(huán)泵及管路。

對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn):所述的染料釜至少包括3個(gè)并列的子染料罐,各所述子染料罐下部的入氣口上設(shè)置可控制流量的閥門;所述CO2儲(chǔ)氣瓶通過(guò)管路與各所述子染料罐入氣口上的閥門連通,各所述子染料罐的出口通過(guò)管路與所述染色釜的進(jìn)氣管連通,所述染色釜出口分出兩路:一路通過(guò)管路與所述循環(huán)泵連通,所述循環(huán)泵再通過(guò)管路與各所述子染料罐入氣口上的閥門連接,另一路通過(guò)管路及排壓閥與所述回收釜連通,所述回收釜通過(guò)管路與一冷凝器連接,所述冷凝器再與所述CO2儲(chǔ)氣瓶連通,所述CO2儲(chǔ)氣瓶與所述加壓泵連通,各所述子染料罐上分別設(shè)置加熱套,與所述子染料罐連接的管路上纏繞電加熱絲。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述的染色釜為一豎直放置的圓柱形釜體,所述密封蓋上設(shè)置自密封線圈,所述染色釜內(nèi)底面圍繞所述排氣管設(shè)置筒紗下密封圈,所述染色釜出口設(shè)置在染色釜上部的側(cè)壁。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述的回收釜為一細(xì)長(zhǎng)的圓柱形釜體,所述的回收釜內(nèi)設(shè)置立體復(fù)式的過(guò)濾結(jié)構(gòu)。

一種利用上述筒紗無(wú)水染色設(shè)備進(jìn)行無(wú)水染色的方法,包括紗線準(zhǔn)備、染色方法,其特征在于,所述染色方法包括如下步驟:

(1)首先,選取染色所需要的染料,對(duì)已經(jīng)提純的染料進(jìn)行烘干、研磨,根據(jù)工藝要求,分別稱量所需要的染料并置于對(duì)應(yīng)的子染料罐內(nèi),根據(jù)染料在超臨界CO2流體中的溶解度,相應(yīng)的調(diào)節(jié)各子染料罐染入氣口上閥門的流量;將準(zhǔn)備好的筒紗放入到染色釜內(nèi),并套在所述紗線中軸上;

(2)開啟加壓泵,向各子染料罐中打入適量的CO2,開啟加熱套與伴熱電路,當(dāng)各子染料罐內(nèi)的溫度與壓強(qiáng)達(dá)到工藝參數(shù)設(shè)定值時(shí),開啟循環(huán)泵,此時(shí)染料逐漸的溶解,并隨著CO2流體到達(dá)染色釜內(nèi)開始著色、擴(kuò)散過(guò)程,并持續(xù)一段時(shí)間;

(3)達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的染色時(shí)間后,進(jìn)行回收分離。打開排壓閥,流體進(jìn)入到分離釜開始分離,分離之后的CO2進(jìn)入到冷凝器,變?yōu)橐后w回收至CO2儲(chǔ)氣瓶;

(4)最后,打開染色釜,取出筒紗。

對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn):所述步驟(1)中,所述筒紗為滌綸筒紗,所述染料采用染料濾餅,先將所述染料濾餅采用有機(jī)溶劑溶解之后再過(guò)濾、烘干、研磨,得到所需要的純度至少達(dá)到99.7%的高溶解度分散染料;所述染料采用粒度為0.05mm的D50染料;所述步驟(2)中,各子染料罐內(nèi)壓強(qiáng)的工藝參數(shù)設(shè)定值為8MPa-30 MPa、溫度的工藝參數(shù)設(shè)定值為60℃-120℃,對(duì)紗線進(jìn)行循環(huán)染色的時(shí)間為50min-360min,含有染料的超臨界流體在循環(huán)的過(guò)程中與染料釜中的染料充分接觸,再經(jīng)過(guò)染色釜與紗線接觸上色,實(shí)現(xiàn)染料上染的擴(kuò)散—吸附—解吸過(guò)程;所述步驟(3)中,染色后的流體在經(jīng)分離釜釋壓后氣固分離,超臨界態(tài)的CO2釋壓,變?yōu)闅鈶B(tài)CO2,其中所附帶的雜質(zhì)會(huì)沉淀下來(lái),而氣體經(jīng)過(guò)立體復(fù)式的過(guò)濾結(jié)構(gòu)后,回收至CO2儲(chǔ)氣瓶,參與下一次循環(huán)。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述滌綸筒紗的直徑高度比例為0.5-1.4:1。

一種利用上述筒紗無(wú)水染色方法生產(chǎn)的筒紗,其特征在于,所述筒紗為滌綸長(zhǎng)絲或滌綸短纖紗線。

一種利用上述滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)的紡織品,其特征在于,所述的紡織品包括針織面料、機(jī)織面料、內(nèi)衣、外衣。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:

1. 由于本發(fā)明采用的染料溶解介質(zhì)是超臨界態(tài)的CO2,其兼具有氣體的高滲透性和液體的溶解性。比水更容易滲透到紗線的內(nèi)部,攜帶的染料著色也就更加容易。

2. 本發(fā)明采用染料濾餅來(lái)作為染色的染料,摒棄了含有大量助劑輔料的商品染料,提高了染料的溶解度,提高染色效率。

3. 本發(fā)明對(duì)染料濾餅進(jìn)行了提純,染料濾餅在生產(chǎn)加工的過(guò)程中,不可避免的會(huì)出現(xiàn)副產(chǎn)物或者殘余的生產(chǎn)原料。通過(guò)將染料溶解在一種特殊的有機(jī)溶劑中,然后進(jìn)行過(guò)濾,得到染色用具有高溶解度的染料。

4. 本發(fā)明采用通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)筒紗的直徑/高之比來(lái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)筒紗的均勻染色。

5. 本發(fā)明采用了多染料溶解通道的模式來(lái)對(duì)不同的染料進(jìn)行溶解,使得不同的染料溶解互不影響,在多色拼色染色過(guò)程中,減少花色問(wèn)題的出現(xiàn)。

6. 本發(fā)明采用一種內(nèi)外流相互交錯(cuò)循環(huán)的方式,即攜帶染料的CO2流體的流向按照工藝參數(shù)要求,對(duì)紗線進(jìn)行不斷換向的滲透染色,這種方式能夠保證筒紗的每一個(gè)位置均勻著色,減少花色問(wèn)題出現(xiàn)。

7. 在回收釜中,本發(fā)明采用了一種多級(jí)復(fù)式的分離結(jié)構(gòu),進(jìn)行徹底的氣固分離,保證純凈的CO2進(jìn)行下一次染色,不對(duì)接下來(lái)的染色造成影響。

8. 此外,本發(fā)明的筒紗無(wú)水染色設(shè)備擺脫了傳統(tǒng)染色對(duì)水的依賴,并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO2約90%的回收利用,從源頭上解決了污染物的生產(chǎn)和排放,具有顯著的生態(tài)環(huán)保以及清潔生產(chǎn)的特點(diǎn),在紡織印染行業(yè)的節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明筒紗無(wú)水染色設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)圖;

圖2為本發(fā)明筒紗無(wú)水染色設(shè)備中染色釜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中,1-染料釜;2-染色釜;3-循環(huán)泵;4-CO2儲(chǔ)氣瓶;5-冷凝器;6-回收釜;7-密封蓋;8-自密封線圈;9-染色釜出口;10-紗線中軸;11-染色釜側(cè)壁;12-筒紗下密封圈;13-進(jìn)氣管。

具體實(shí)施方式

參見圖1、圖2,本發(fā)明一種筒紗無(wú)水染色設(shè)備的實(shí)施例,包括染料釜1、染色釜2、回收釜6及連通所述染料釜1、染色釜2及回收釜6的染色循環(huán)系統(tǒng)。在染色釜1的頂部設(shè)置筒紗入口,筒紗入口配置密封蓋7,在染色釜內(nèi)的中間豎直設(shè)置紗線中軸10,紗線中軸10為管壁上開有流體釋放孔的出氣管。在染色釜2底部設(shè)置進(jìn)氣管13,進(jìn)氣管13與紗線中軸10(出氣管)連通,在染色釜2上設(shè)置染色釜出口9;所述染色循環(huán)系統(tǒng)包括CO2儲(chǔ)氣瓶、加壓泵、循環(huán)泵3及管路。

具體而言:上述的染料釜2包括3個(gè)并列的子染料罐,3個(gè)子染料罐下部的入氣口上設(shè)置可控制流量的閥門。上述CO2儲(chǔ)氣瓶4通過(guò)管路與分別與3個(gè)子染料罐入氣口上的閥門連通,3個(gè)子染料罐的出口通過(guò)管路與染色釜2的進(jìn)氣管13連通。上述染色釜出口9分出兩路:一路通過(guò)管路與所述循環(huán)泵3連通,循環(huán)泵3再通過(guò)管路分別與3個(gè)子染料罐入氣口上的閥門連接;另一路通過(guò)管路及排壓閥一起與所述回收釜6連通,回收釜6通過(guò)管路與一冷凝器5連接,冷凝器5再與CO2儲(chǔ)氣瓶4連通, CO2儲(chǔ)氣瓶4與所述加壓泵連通,3個(gè)子染料罐上分別設(shè)置加熱套,與所述子染料罐連接的管路上纏繞電加熱絲。

上述染色釜2為一豎直放置的圓柱形釜體,在其密封蓋7上設(shè)置自密封線圈8,在染色釜2內(nèi)底面圍繞紗線中軸(排氣管)10設(shè)置筒紗下密封圈12,所述染色釜出口9設(shè)置在染色釜2上部的側(cè)壁11上。

上述的回收釜6為一細(xì)長(zhǎng)的圓柱形釜體,在回收釜6內(nèi)設(shè)置立體復(fù)式的過(guò)濾結(jié)構(gòu)。

參見圖1、圖2,一種利用上述筒紗無(wú)水染色設(shè)備進(jìn)行無(wú)水染色方法的具體實(shí)施方式,包括紗線準(zhǔn)備、染色方法,所述染色方法包括如下步驟:

(1)首先,選取染色所需要的染料,對(duì)已經(jīng)提純的染料進(jìn)行烘干、研磨,根據(jù)工藝要求,分別稱量所需要的染料并置于對(duì)應(yīng)的子染料罐內(nèi),根據(jù)染料在超臨界CO2流體中的溶解度,相應(yīng)的調(diào)節(jié)各子染料罐染入氣口上閥門的流量;將準(zhǔn)備好的筒紗放入到染色釜內(nèi),并套在所述紗線中軸上;

(2)開啟加壓泵,向各子染料罐中打入適量的CO2,開啟加熱套與伴熱電路,當(dāng)各子染料罐內(nèi)的溫度與壓強(qiáng)達(dá)到工藝參數(shù)設(shè)定值時(shí),開啟循環(huán)泵,此時(shí)染料逐漸的溶解,并隨著CO2流體到達(dá)染色釜內(nèi)開始著色、擴(kuò)散過(guò)程,并持續(xù)一段時(shí)間;

(3)然后,進(jìn)行回收分離過(guò)程,打開排壓閥,流體進(jìn)入到分離釜開始分離,分離之后的CO2進(jìn)入到冷凝器,變?yōu)橐后w回收至CO2儲(chǔ)氣瓶;

(4)最后,打開染色釜,取出筒紗。

具體而言:上述步驟(1)中,所述染料采用染料濾餅,先將所述染料濾餅采用有機(jī)溶劑溶解之后再過(guò)濾、烘干、研磨,得到所需要的純度至少達(dá)到99.7%的高溶解度分散染料;所述染料采用粒度為0.05mm的D50染料,所述筒紗為滌綸筒紗,滌綸筒紗為滌綸長(zhǎng)絲或滌綸短纖紗線。

上述步驟(2)中,各子染料罐內(nèi)壓強(qiáng)的工藝參數(shù)設(shè)定值為8MPa-30 MPa、溫度的工藝參數(shù)設(shè)定值為60℃-120℃,對(duì)紗線進(jìn)行循環(huán)染色的時(shí)間為50min-360min,含有染料的超臨界流體在循環(huán)的過(guò)程中與染料釜中的染料充分接觸,再經(jīng)過(guò)染色釜與紗線接觸上色,實(shí)現(xiàn)染料上染的擴(kuò)散—吸附—解吸過(guò)程。

上述步驟(3)中,染色后的流體在經(jīng)分離釜釋壓后氣固分離,超臨界態(tài)的CO2釋壓,變?yōu)闅鈶B(tài)CO2,其中所附帶的雜質(zhì)會(huì)沉淀下來(lái),而氣體經(jīng)過(guò)立體復(fù)式的過(guò)濾結(jié)構(gòu)后,回收至CO2儲(chǔ)氣瓶,參與下一次循環(huán)。

優(yōu)選的,上述滌綸筒紗的直徑高度比例為0.5-1.4:1;

本發(fā)明一種利用上述筒紗無(wú)水染色方法生產(chǎn)的筒紗的實(shí)施例,所述筒紗為滌綸長(zhǎng)絲或滌綸短纖紗線。

本發(fā)明一種利用上述滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)的紡織品的實(shí)施例,紡織品包括紡織面料、成衣制品、鞋、帽、飾品等。

紡織面料如:純滌綸針織面料、純滌綸機(jī)織面料,也可是與其他紗線交織的面料或復(fù)合面料等。

成衣制品如:針織內(nèi)衣、襯衣、運(yùn)動(dòng)服、制服、裙子、夾克、西服等。

飾品如:領(lǐng)帶、圍巾等。

本發(fā)明產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果:

首先,對(duì)采用本發(fā)明按照 GB/T.3921.1-1997 紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味?,GB7565-87 紡織品色牢度試驗(yàn)棉和粘膠標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物規(guī)格和 GB6151-857 紡織品色牢度試驗(yàn)色牢度的評(píng)定,進(jìn)行織物色牢度測(cè)試分析。結(jié)果顯示本發(fā)明染后織物的耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度均可達(dá)到 GB18401-2003《 國(guó)家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》的要求,耐磨擦色牢度可達(dá)到 3~4 級(jí),耐水洗色牢度可達(dá)到 4~5 級(jí)。

經(jīng)過(guò)對(duì)本發(fā)明無(wú)水染色方法染得的滌綸筒紗進(jìn)行織布,觀察其內(nèi)中外三個(gè)不同位置處的色差值Δe。根據(jù)GB/T 3979-1997國(guó)家物體色測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn),采用本發(fā)明染色方法染得的筒紗其內(nèi)中外層的色差Δe在0.5-0.7之間,屬于幾乎無(wú)色差等級(jí)。

以上檢測(cè)結(jié)果證明:本發(fā)明無(wú)水染色方法生產(chǎn)的產(chǎn)品,完全可以達(dá)到國(guó)家有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,適于批量生產(chǎn)滌綸筒子紗線,具備工業(yè)化生產(chǎn)的條件。

當(dāng)然,上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制,本發(fā)明也并不限于上述舉例,本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi),所做出的變化、改型、添加或替換,也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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