一種採用超臨界流體靜態染色的方法和裝置的製作方法

2023-05-12 23:19:41

專利名稱：一種採用超臨界流體靜態染色的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用超臨界流體對纖維、紗線和織物等進行染色的方法和裝置，尤其是一種採用超臨界流體對纖維、紗線和織物等進行靜態染色的方法和裝置。
背景技術：
傳統的織物染色多數採用水染色エ藝，而水染色エ藝一方面需要消耗大量的水資源，另ー方面產生的大量廢水嚴重地汙染了環境。因此，印 染行業的水資源消耗以及廢水排放問題已經嚴重製約了國家可持續發展戰略以及印染行業的發展，並且嚴重地影響到了人民的生活質量。研究及開發新型節水環保的染色技術成為國家、行業及企業的迫切需要，經過科技人員的不懈努力，近年來，先後開發了ー些新型的無水或少水染色技術，但由於生產成本、產品質量控制以及生產效率的原因，目前仍然沒有一種能夠完全取代水染色的方法獲得廣泛應用。近年來，超臨界流體印染技術的研究逐漸引起人們的關注。超臨界流體染色技術是利用某種流體在超臨界狀態下對纖維具有較強的溶脹作用以及對某些染料具有較好的溶解性能，可以在無水狀態下使得染料快速上染於纖維，從而實現對纖維染色，是ー種新型環保的無水染色技木。然而，由於大部分流體的超臨界狀態都處於高壓高溫狀態，使得研製用於生產的高壓超臨界染色裝置面臨很多技術上的難題且造價也比較昂貴；同吋，由於整個系統設備處於高壓密封狀態，使得在染色過程中進行染色質量監控相當困難；另外，由於溶解了染料的超臨界流體在系統中處於流動狀態，使得殘留於系統設備、管路、閥門中的染料清洗比較困難，很難適應生產中經常更換染色顔色的需求。因此，開發ー種既能保持超臨界流體在無水條件下快速染色的優點，同時又具有染色エ藝簡單、染色質量容易控制、染色系統不用清洗，設備投入低廉的超臨界流體染色エ藝及生產裝置，是當前印染行業的迫切期待。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足之處而提供ー種染色エ藝簡單、染色質量容易控制、染色系統不用清洗、設備投入低廉的超臨界流體靜態染色方法；同時，本發明還提供一種實現所述採用超臨界流體靜態染色方法的裝置。為實現上述目的，本發明的採取的技術方案為一種採用超臨界流體靜態染色的方法，所述方法包括以下步驟(I)上染將待染物置於上染系統進行上染；(2)超臨界流體靜態顯色固色將步驟(I)中上染後的待染物放入超臨界流體顯色固色釜中，在所述超臨界流體顯色固色釜中加入超臨界流體，使待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色；
(3)顯色及固色結束後，排除系統壓力，回收超臨界流體，打開超臨界流體顯色固色釜，取出待染物即可。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述步驟(I)中，待染物在常溫、常壓狀態下，採用浸泡、噴塗、浸軋或轉移的方式使染料上染。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述待染物經過步驟(I)的上染過程後帶液率為0 90%。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述步驟(I)上染過程中採用的染料選自直接染料、酸性染料、活性染料、陽離子染料、分散染料、還原染料、偶氮染料、硫化染料以及不含助劑的染料原粉中的至少ー種。
作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述步驟(2)中的超臨界流體選自水、氮氣、ニ氧化碳、こ烷、こ烯、丙烷、丙烯、氨、甲醇、こ醇中的至少ー種。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述步驟(2)中待染物在超臨界流體顯色固色釜中靜態染色的壓カ為l 60MPa，溫度為0 220°C。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述步驟(2)中，在超臨界流體顯色固色釜中，待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色的時間為O. 5^5小吋。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色方法的優選實施方式，所述待染物為纖維、紗線或織物；所述纖維包括天然纖維、合成纖維及混紡纖維。另外，本發明還提供一種實現上述所述採用超臨界流體靜態染色方法的裝置，所述裝置包括上染系統和超臨界流體靜態顯色固色系統；所述上染系統包括上染裝置及與所述上染裝置連接的染料池；所述超臨界流體靜態顯色固色系統包括超臨界流體供應裝置、與所述超臨界流體供應裝置連接的一臺或一臺以上並聯的超臨界流體顯色固色釜、與所述超臨界流體顯色固色釜連接的超臨界流體回收裝置。作為本發明所述採用超臨界流體靜態染色裝置的優選實施方式，所述超臨界流體供應裝置包括流體儲罐、與所述流體儲罐連接的流體加壓設備及加熱或冷卻設備；所述超臨界流體顯色固色釜包括釜體、設於釜體上部的釜蓋密封裝置、內置於釜體中的待染物固定裝置、設於釜體上的超臨界流體進口和超臨界流體出ロ以及用於保持釜體溫度的保溫夾套。本發明所述採用超臨界流體靜態染色的方法，先將待染物在上染系統中進行上染，然後採用超臨界流體在靜態進行顯色和固色。由於顯色固色過程超臨界流體處於靜止狀態，不會發生染料遷移現象，染色質量直接取決於上染質量，從而解決了在高壓超臨界流體系統中染色質量不易控制的困難。同吋，由於超臨界流體處於靜止狀態，在顯色固色過程中，染料不會發生遷移現象，顯色固色系統的超臨界流體顯色固色釜及管道內沒有染料汙染，所以在更換染色顏色時，不必清洗染色系統。本發明所述採用超臨界流體靜態染色的裝置，由於在顯色固色過程中，超臨界流體處於靜止狀態，省去了複雜的超臨界流體循環流動設備，整個系統設備更為簡單，使得設備的投入和能量消耗大大減小。同時，超臨界流體靜態顯色固色系統中可以配置多個超臨界流體顯色固色釜，實現多個顯色固色釜循環工作，使得染色生產能夠不間斷地進行，極大地提高了生產效率，完全滿足印染エ業規模化生產的需求。


圖I為本發明所述採用超臨界流體靜態染色裝置的一種實施例的結構示意圖。圖2為圖I所示採用超臨界流體靜態染色裝置中上染系統的一種實施例的結構示意圖。圖3為圖I所示採用超臨界流體靜態染色裝置中超臨界流體靜態顯色固色系統的ー種實施例的結構示意圖。圖4為圖3所示超臨界流體靜態染色固色系統中超臨界流體顯色固色釜的ー種實施例的結構示意圖。
圖I中，100為上染系統,200為超臨界流體靜態染色顯色固色系統，101為上染裝置，102為染料池,201為超臨界流體供應裝置,202為超臨界流體顯色固色爸,203為超臨界流體回收裝置。圖2中，110為導向輥，112為ー級軋輥，114為ー級浸液槽，116為ニ級軋輥，118為ニ級浸液槽，120為染液罐，122為染液泵，130為未上染胚布卷，132為上染後胚布卷。圖3中，210為I號超臨界流體顯色固色釜，212為2號超臨界流體顯色固色釜，220為ニ氧化碳儲罐，222為ニ氧化碳壓縮機，224為ニ氧化碳加熱器，230為ニ氧化碳回收儲罐，H I為加熱介質出口，HO為加熱介質出口，VfV9為閥門。圖4中，211為釜體，213為釜蓋密封裝置，214為待染物固定裝置，215為超臨界流體進ロ，216為超臨界流體出ロ，218為保溫夾套，240為待染物，H I為加熱介質出ロ，HO為加熱介質出口。
具體實施例方式為更好的說明本發明的目的、技術方案和優點，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進ー步說明。本發明提供了一種採用超臨界流體靜態染色的裝置，如附圖1、2和3所示的所述採用超臨界流體靜態染色的裝置的一種實施例的結構示意圖，包括上染系統100和超臨界流體靜態顯色固色系統200，所述上染系統100包括上染裝置101及與所述上染裝置101連接的染料池102 ;所述超臨界流體靜態顯色固色系統200包括超臨界流體供應裝置201、與所述超臨界流體供應裝置201連接的一臺或一臺以上並聯的超臨界流體顯色固色釜202、與所述超臨界流體顯色固色釜202連接的超臨界流體回收裝置203。所述上染系統100用於纖維、紗線和織物等待染物的染料上染，在這一系統中，根據纖維、紗線和織物的不同，將染料在常壓、常溫狀態下採用浸泡、噴塗、浸軋、轉移等方式均勻地上染於纖維、紗線和織物，需控制纖維、紗線和織物的帶液率為(Γ90%。如附圖3所示，所述超臨界流體靜態顯色固色系統200，用於上染後的纖維、紗線和織物的顯色和固色。所述超臨界流體供應裝置201，用於向所述超臨界流體顯色固色釜202提供超臨界流體，根據選用工作流體的不同，所述超臨界流體供應裝置201的配置也不同，但一般情況需配置流體儲罐220、與所述流體儲罐220連接的流體加壓設備222以及加熱或冷卻設備224，所述加壓設備222用於實現超臨界流體染色エ藝條件，所述流體加壓設備222可採用壓縮機或高壓泵等，所述加熱或冷卻設備224可採用換熱器。所述超臨界流體靜態顯色固色系統200中的超臨界流體顯色固色釜202為該染色系統的核心部分，如附圖4所示，所述超臨界流體顯色固色釜202包括釜體211、設於釜體211上部的快開式的釜蓋密封裝置213、內置於釜體211中的待染物固定裝置214、設於釜體211上的超臨界流體進ロ 215和超臨界流體出ロ 216以及用於保持釜體211恆定的溫度的保溫夾套218。使用吋，將待染物240置於釜體211中的待染物固定裝置2 14進行固定，超臨界流體通過超臨界流體進ロ 215進入到釜體211中，加熱介質通過加熱介質入口 HI進入保溫夾套218以保持釜體211的恆定的溫度，超臨界流體在釜體211中靜態對待染物240進行顯色固色；顯色固色結束後，通過超臨界流體出ロ 216將超臨界流體排出，通過加熱介質出口 HO將加熱介質排出，然後打開釜蓋密封裝置213，取出顯色固色後的待染物240即可。如附圖3所示，所述超臨界流體回收裝置203，一般設置為超臨界流體回收儲罐230以及連接於超臨界流體顯色固色釜(210、212)之間的減壓閥門和管路。回收於超臨界流體回收儲罐(230)中的超臨界流體經過加壓升溫後可以重複使用。較佳地，所述超臨界流體靜態顯色固色系統200還包括電氣儀表控制系統(圖中未畫出)，所述電氣儀表控制系統對系統工作狀態下超臨界流體的壓力、溫度、流量、液位等參數進行控制和記錄，使得操作人員通過調整エ藝參數以控制染色的質量和產量。採用上述所述超臨界流體靜態染色裝置對待染物進行靜態染色時，可採用以下步驟(I)上染將待染物置於上染系統100的上染裝置101，將染料池102中的染料加入到上染裝置101中，對待染物進行上染；(2)超臨界流體靜態顯色固色將步驟(I)中上染後的待染物放入超臨界流體顯色固色釜202中，從超臨界流體供應裝置201輸出超臨界流體至超臨界流體顯色固色釜202，在超臨界流體顯色固色釜202中，將待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色；(3)顯色及固色結束後，排除系統壓力，回收超臨界流體到超臨界流體回收裝置203中，打開超臨界流體顯色固色釜202，取出待染物即可。較佳地，步驟(I)中，根據待染物的不同，染料在常壓、常溫狀態下採用浸泡、噴塗、浸軋或轉移的方式使染料上染。所述待染物經過步驟(I)的上染過程後帶液率為(Γ90%。所述步驟(I)中採用染料選自直接染料、酸性染料、活性染料、陽離子染料、分散染料、還原染料、偶氮染料、硫化染料以及不含助劑的染料原粉中的至少ー種。較佳地，所述步驟(2)中的超臨界流體選自水、氮氣、ニ氧化碳、こ烷、こ烯、丙烷、丙烯、氨、甲醇、こ醇中的至少ー種。所述步驟(2)中待染物在超臨界流體顯色固色釜中靜態染色的壓カ為l 60MPa，溫度為0 220°C。所述步驟(2)中，在超臨界流體顯色固色釜中，待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色的時間為O. 5^5小吋。上述所述待染物一般為纖維、紗線或織物。所述纖維包括天然纖維、合成纖維及混紡纖維。以下以滌綸針織胚布採用本發明ー種實施例的超臨界流體靜態染色裝置進行靜態染色過程為例，進ー步對本發明進行說明。本實施例中採用的超臨界流體為ニ氧化碳。
一、滌綸針織胚布織物的上染過程如附圖I和2所示的一種實施例的上染系統的結構示意圖，所述上染裝置101包括與未上染胚布卷130連接的導向輥110，與導向輥110依次連接的ー級浸液槽114、ー級軋輥112和ニ級浸液槽118、ニ級軋輥116，與所述ニ級軋輥116連接的上染後胚布卷132 ；所述染料池102包括染液罐120和染液泵122 ;所述ー級浸液槽114和ニ級浸液槽118與染液罐120連接，所述染液罐120中的染液通過染液泵122輸送到ー級浸液槽114和ニ級浸液槽118中。採用如上所述的上染系統對待染物上染時，首先，根據產品顔色在專用的小樣機上進行打小樣調色，得到生產用染液的配方；然後根據配方選擇燃料並依據待染物質量及待染物的帶液率一次性配置染液； 將配好的染液加入帶攪拌的染液罐120中，然後用可調節流量的染液泵122把染液送入ー級浸液槽114和ニ級浸液槽118 ；未上染滌綸針織胚布卷130經導向輥110將胚布送入ー級浸液槽114浸液，然後進入ー級軋輥112進行軋液，再依次進入ニ級浸液槽118和ニ級軋輥116進行二次浸液和軋液，要求待染物的帶液率控制在(Γ90%，二次軋液後的待染物上染完成，得上染後胚布卷132。ニ、超臨界ニ氧化碳靜態顯色固色過程如附圖I和3所示的一種實施例的超臨界流體靜態顯色固色系統的結構示意圖，所述超臨界流體靜態顯色固色系統包括超臨界流體供應裝置201，與所述超臨界流體供應裝置201連接的兩臺並聯的超臨界流體顯色固色釜(210、212)、與所述超臨界流體顯色固色釜(210、212)連接的超臨界流體回收裝置203。所述超臨界流體供應裝置201包括ニ氧化碳儲罐220、用於實現超臨界ニ氧化碳染色エ藝條件的ニ氧化碳壓縮機222以及ニ氧化碳加熱器224。所述超臨界流體回收裝置203為ニ氧化碳回收儲罐230。採用如上所述的超臨界流體靜態顯色固色系統對待染物進行靜態顯色固色時，操作步驟如下I、首先將經過上述上染過程處理過的上染後胚布卷132放入其中ー個超臨界流體顯色固色釜(210或212)中，關閉釜蓋備用；2、然後開通加熱裝置，使加熱介質連續供應到ニ氧化碳加熱器224、超臨界流體顯色固色釜(210、212)，分別使其達到預先設定的溫度；打開閥門V9，使ニ氧化碳儲罐220中的ニ氧化碳進入ニ氧化碳回收罐230備用；3、打開閥門V8，啟動ニ氧化碳壓縮機222，使來自ニ氧化碳回收儲罐230的ニ氧化碳升壓到臨界壓力7. IMPa以上且滿足エ藝要求的超臨界狀態壓力，範圍一般為8 70MPa ；4、來自ニ氧化碳壓縮機222的ニ氧化碳進入ニ氧化碳加熱器224進行加熱，使ニ氧化碳的溫度達到其臨界溫度32°C以上且滿足エ藝要求的超臨界狀態溫度，範圍一般為35^2000C，經加壓升溫後的ニ氧化碳成為超臨界ニ氧化碳；5、打開閥門VI，使超臨界ニ氧化碳進入超臨界流體顯色固色釜(210、212)中，使釜內ニ氧化碳達到滿足エ藝要求的超臨界狀態；6、關閉閥門VI,保持一定時間，範圍一般是O. 5^5小時,使得上染於胚布的染料在靜止超臨界ニ氧化碳狀態下顯色及固色；
7、顯色固色完畢，緩慢打開閥門V3和V7，使超臨界流體顯色固色釜(210、212)內的ニ氧化碳緩慢進入ニ氧化碳回收儲罐230中備用；8、打開閥門V2，排空超臨界流體顯色固色釜(210、212)中的ニ氧化碳，打開釜蓋，取出染色後的滌綸布卷。最後所應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當 理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。
權利要求
1.一種採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)上染將待染物置於上染系統進行上染； (2)超臨界流體靜態顯色固色將步驟(I)中上染後的待染物放入超臨界流體顯色固色釜中，在所述超臨界流體顯色固色釜中加入超臨界流體，使待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色； (3)顯色及固色結束後，排除系統壓力，回收超臨界流體，打開超臨界流體顯色固色釜，取出待染物即可。
2.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述步驟(I)中，待染物在常溫、常壓狀態下，採用浸泡、噴塗、浸軋或轉移的方式使染料上染。
3.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述待染物經過步驟(I)的上染過程後帶液率為0 90%。
4.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述步驟(I)上染過程中採用的染料選自直接染料、酸性染料、活性染料、陽離子染料、分散染料、還原染料、偶氮染料、硫化染料以及不含助劑的染料原粉中的至少一種。
5.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的超臨界流體選自水、氮氣、二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、氨、甲醇、乙醇中的至少一種。
6.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述步驟(2)中待染物在超臨界流體顯色固色釜中靜態染色的壓力為l 60MPa，溫度為0 220°C。
7.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述步驟(2)中，在超臨界流體顯色固色釜中，待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色的時間為O.5 5小時。
8.如權利要求I所述的採用超臨界流體靜態染色的方法，其特徵在於，所述待染物為纖維、紗線或織物；所述纖維包括天然纖維、合成纖維及混紡纖維。
9.一種實現如權利要求I所述採用超臨界流體靜態染色方法的裝置，其特徵在於，所述裝置包括上染系統和超臨界流體靜態顯色固色系統； 所述上染系統包括上染裝置及與所述上染裝置連接的染料池； 所述超臨界流體靜態顯色固色系統包括超臨界流體供應裝置、與所述超臨界流體供應裝置連接的一臺或一臺以上並聯的超臨界流體顯色固色釜、與所述超臨界流體顯色固色釜連接的超臨界流體回收裝置。
10.如權利要求9所述的採用超臨界流體靜態染色的裝置，其特徵在於，所述超臨界流體供應裝置包括流體儲罐、與所述流體儲罐連接的流體加壓設備及加熱或冷卻設備；所述超臨界流體顯色固色釜包括釜體、設於釜體上部的釜蓋密封裝置、內置於釜體中的待染物固定裝置、設於釜體上的超臨界流體進口和超臨界流體出口以及用於保持釜體溫度的保溫夾套。
全文摘要
本發明公開一種採用超臨界流體靜態染色的方法，所述方法包括以下步驟(1)上染將待染物置於上染系統進行上染；(2)超臨界流體靜態顯色固色將步驟(1)中上染後的待染物放入超臨界流體顯色固色釜中，在所述超臨界流體顯色固色釜中加入超臨界流體，使待染物在靜態超臨界流體中進行顯色及固色；(3)顯色及固色結束後，排除系統壓力，回收超臨界流體，打開超臨界流體顯色固色釜，取出待染物即可。本發明所述採用超臨界流體靜態染色的方法，顯色固色過程超臨界流體處於靜止狀態，不會發生染料遷移現象，染色質量容易控制，更換染色顏色時，不必清洗染色系統。同時，本發明還公開一種實現上述所述採用超臨界流體靜態染色方法的裝置。
文檔編號D06B23/20GK102817194SQ20121032442
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月4日 優先權日2012年9月4日
發明者郭曉潔, 包桂蓮 申請人:廣東出色無水印染科技有限公司