陣列式靜電噴霧系統及其染整方法和設備的製作方法
2023-04-25 02:45:06
專利名稱：陣列式靜電噴霧系統及其染整方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效節能陣列式靜電噴霧染整方法及設備，屬於布料染整領域。 並且本發明還涉及一種陣列式多管集成靜電噴霧系統，屬於噴霧技術領域。
背景技術：
目前，現有的布料染整方法多採用浸軋法，即將布料卷送到裝有染液的浸槽，布料 在平幅下經過浸槽浸染後，再經軋輥壓幹多餘的染液而浸壓上色。然而，上述傳統的浸染方 法帶液量高，迫使後續烘乾設備需要配置高功率熱源，能耗大；更換品種時液槽剩餘染整助 劑浪費嚴重且汙染環境；不符合節能環保的發展要求。且在後續烘乾設備功率受限時生產 效率低。。隨著科學技術的進步，為滿足現代化生產節能環保的要求，人們嘗試用各種方法 克服現有技術的不足。公開號為CN101328651A的發明專利《煉漂染整設備》採用橫導輥反應箱和噴射平 洗機來提高印染效率，以減少印染時間。這在一定程度上提高了染整均勻性和染整效率，但 由於其仍然採用浸軋法對布料進行染整，所以仍屬於消極上染方法。公開號為CN101603255A的發明專利《一種布料的染色方法及染色機》，採用在靜 電場中通過使用經霧化的染料對布料進行染色的方法，利用靜電場將活性燃料分子排列至 布面上。上述發明通過反射的方式來提高布料染色均勻性和得色率，是一種積極的上染方 法。但活性染料耐氯漂牢度較低，蒽醌結構的藍色品種染料有煙氣褪色現象，而且染色時間 較長，染料和化學品的耗用量大，需加大量中性鹽促染，對環保不利。而根據染整方法的不同，存在各種類型的專業染整設備，但其普遍存在的不足之 處在於其結構複雜，能耗偏高。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有消極染整方法的不足，因此本發明提供 了一種陣列式靜電噴霧染整方法，其運用高壓靜電將染整助劑霧化成帶電霧滴，穿過靜電 場吸附在布料上實現染整加工。該方法能夠極大地提高染整的均勻性和染整效率，並且降 低了環境汙染。本發明同時提供一種利用毛細管靜電霧化對布料進行染整的染整設備，其能夠大 幅地減小能耗、節約生產成本。本發明同時提供一種利用毛細管靜電霧化而進行噴霧的系統，其能夠有效地使需 要噴灑的液體附著於待噴灑的材料上。為了達到上述目的，本發明提供了一種陣列式靜電噴霧染整方法，該方法包括如 下步驟，a)通過連接高壓靜電發生器的毛細管使染整助劑霧化成帶靜電的霧滴；b)通過陣 列布置使多個毛細管形成具有一定染整覆蓋面的陣列式靜電霧化裝置；c)使輸送布料的 輸送系統接地；d)使染整助劑經陣列式靜電霧化裝置後形成的帶電霧滴沉積或吸附到布料上，從而實現染整。換言之，本發明的一種陣列式多管集成靜電霧化(MES)染整方法，包括以下步驟1、連接靜電高壓發生器的多孔金屬板以及金屬毛細管，與接地孔板形成高壓靜電 場，調整孔板起到均勻電場，避免各股射流相距太近而相互幹擾的作用。2、染整助劑由供液系統傳送至儲液腔流經各個毛細管時被荷電，靜電霧化成為微 米級帶電霧滴。3、帶電霧滴穿過高壓靜電場後，與布料緊貼著輸送帶表面的輸送系統(相當於接 地極)形成感應電場，並在感應靜電作用下均勻吸附在布料上。本發明還提供了一種陣列式靜電噴霧染整設備，包括供液系統、陣列式靜電噴霧 系統和布料輸送系統；所述供液系統由儲液罐組成；所述布料輸送系統包括輸送裝置和驅 動裝置；所述陣列式靜電噴霧系統包括高壓靜電發生器和陣列式靜電霧化裝置，其中所 述陣列式靜電霧化裝置由通過管路與儲液罐流體相通的儲液腔、位於儲液腔底部的多孔金 屬板、形成在多孔金屬板上的金屬毛細管、位於多孔金屬板下方的接地孔板組成；在所述陣 列式靜電霧化裝置中，所述金屬毛細管成陣列式分布，嵌在多孔金屬板上並與所述高壓靜 電發生器的輸出端連接；所述金屬毛細管的一端與儲液腔的底部接通，而另一端位於接地 孔板的上方；所述金屬毛細管和接地孔板上的孔中心位於同一軸線上。換言之，本發明是一種高效節能陣列式多管集成靜電噴霧染整設備包括供液系 統，陣列式多管集成靜電噴霧(MES)系統和輸送系統。其中供液系統布置在MES系統上方， 與MES系統形成一定的高度差，包括儲液罐、調節閥、流量計，以穩定的流量無能耗輸送染 整助劑，並通過調節閥和流量計實時調節整體流量；穩壓系統與供液系統並列布置在MES系統上方，由增壓氣泵、穩壓閥、壓力表構 成，用以保持儲液腔中氣壓穩定，維持MES系統內各個毛細管流量相等。也可通過穩壓閥和 壓力表實時調節儲液腔內氣壓，間接控制MES流量。MES系統包括高壓靜電發生器和陣列式靜電霧化裝置，利用高壓靜電發生器提供 的高壓靜電將流經各個毛細管的染整助劑霧化成微米級的帶電小霧滴。其中陣列式靜電霧 化裝置由儲液腔、金屬毛細管、多孔金屬板、調整孔板、接地孔板組成，儲液腔液面維持在一 定高度，確保各個毛細管的流量相等；金屬毛細管垂直布置在儲液腔下方，其一端與儲液腔 的底板接通，豎直鑲嵌在多孔金屬板上並與高壓靜電發生器輸出端相連，其布置形式平面 錯位陣列式排布，具有一定的染整覆蓋面積。調整孔板位於毛細管和接地孔板之間，不加 電壓，起到均勻靜電場，防止各個毛細管出口錐射流受電場作用相互影響的作用。接地孔板 位於毛細管和調整孔板的下方，和高壓發生器的一端與地面連接，形成接地極，與多孔金屬 板、毛細管構成高壓靜電場。金屬毛細管、調整孔板和接地孔板上的孔中心在同一軸線上， 確保各股射流周圍電場均勻，得到完全的錐射流和均勻分布的霧滴。布料輸送系統布置在MES系統的正下方，正對著毛細管出口，包括輸送裝置和驅 動裝置，其作用是以一定的速度平穩的輸送布料。另外，本發明還提供了一種陣列式多管集成靜電噴霧系統，包括高壓靜電發生器 和陣列式靜電霧化裝置，其中所述陣列式靜電霧化裝置由儲液腔、多孔金屬板、金屬毛細管 和接地孔板組成；在所述陣列式靜電霧化裝置中，所述金屬毛細管成陣列式分布，嵌在多 孔金屬板上並與高壓靜電發生器的輸出端連接；所述金屬毛細管的一端與儲液腔的底部接
5通，另一端位於接地孔板的上方；所述金屬毛細管和接地孔板上的孔中心位於同一軸線上。由於採用了上述方法和設備，本發明具有以下有益效果1、由於本發明中採用MES染整方法，使染整助劑在液體自重作用下通過陣列式毛 細管靜電霧化裝置靜電霧化成帶電微/納米級霧滴後均勻吸附在布料上，因此其是一種積 極的染整方式，具有以下獨特優勢a.染整均勻性好。霧滴間帶有同種電荷，各個霧滴相互排斥，並使得霧滴沉積十分 均勻，在很大程度上避免了絡合不均勻問題；b.染整效率高。帶電霧滴與布料緊貼著輸送帶表面的輸送系統(相當於接地極) 形成感應電場，並在靜電場作用下均勻吸附在布料上。與普通霧化方法相比，本發明的方 法具有更高的沉積率，因此可顯著地減少染整溶液損耗和二次汙染，提高得色率和染整效 率；c.節水，無汙染。整個染整過程利用靜電霧化方法將染整助劑霧化為微米級帶電 霧滴後直接噴灑吸附或沉積，因此能夠極大地減少耗水量，且不存在水汙染嚴重的問題。2、本發明中採用的MES染整設備具有以下優點a.結構簡單，低成本。本發明的MES染整設備由三大部件簡單構成，各個部件均為 常用元件，與專業染整設備相比，其可以顯著降低生產成本。b.低能耗。本發明MES染整設備的儲液罐1與儲液腔4液面形成了一定高度差 H，利用流體自重提供無能耗供應染整助劑。而陣列式靜電霧化裝置將染整助劑霧化為微米 級帶電霧滴本身能耗極小，故整個染整過程能耗明顯降低。c.操作方便。可通過改變MES裝置的外部操作條件如電壓、流量，內部結構參數如 陣列形式、毛細管內徑，方便快捷的調整染色深度，印花形狀和整理面積。
圖1. 圖2. 圖3. 圖4. 圖5.
板的俯視圖。
是示意地示出了根據本發明的陣列式靜電噴霧染整設備結構的主視圖 是示意地示出了根據本發明的陣列式靜電噴霧染整設備結構的左視圖 根據本發明的陣列式靜電噴霧染整設備中金屬毛細管的錯位陣列形式 根據本發明的陣列式靜電噴霧染整方法(MES)的霧化流程示意圖； 根據本發明的陣列式靜電噴霧染整設備中多孔金屬板、調整孔板和接地孔
附圖中的主要部件 1儲液罐 3流量計 5穩壓閥 7儲液腔 9驅動裝置 11接地孔板 13金屬毛細管 15容器底板
2調節閥 4壓力表 6增壓氣泵 8高壓靜電發生器 10輸送裝置 12調整孔板 14多孔金屬板
具體實施例方式如圖1、2和4所示，本發明的陣列式靜電噴霧染整設備包括儲液罐1、儲液腔7、輸 送裝置10、接地孔板11、調整孔板12、多孔金屬板14。在儲液罐1中的染整助劑在儲液罐1與儲液腔7的液面之間高度差H形成的液體 自重作用下經儲液腔7，以相同的流量流入各個毛細管13。優選地，在儲液罐1與儲液腔7之間設置有調節閥2，以調節從儲液罐1流出染整 助劑流量。優選地，在儲液罐1與儲液腔7之間設置有流量計3，以計算從儲液罐1流出染整 助劑流量。優選地，所述陣列式靜電噴霧染整設備還包括由增壓氣泵(6)、穩壓閥(5)和壓 力表(4)構成的穩壓系統，其通過管路與儲液腔7流體相通。儲液腔7的底部設置有容器底板15。多孔金屬板14設置在儲液腔7的容器底板15的下方，並且其上設置有多個染整 助劑從中流過的毛細管13。毛細管13由金屬製成，其一端插入多孔金屬板14的孔中，另一端位於接地孔板11 的上方。保持多孔金屬板14與高壓靜電發生器8的良好電接觸；當然，高壓靜電發生器8 也可以與毛細管13直接相聯。接地孔板11設置在金屬板14的下方，其上設置有多個與毛 細管13相對應的孔，以使染整助劑從中流過。該接地孔板11接地或者與靜電高壓發生器 8相連，以在多孔金屬板14與接地孔板11之間形成高壓靜電場，從而使從兩者之間通過的 染整助劑霧滴帶上電荷。優選地，調整孔板12介於多孔金屬板14與接地孔板11之間，以起到均勻電場，避 免各股射流相距太近而相互幹擾的作用。並且，調整孔板12上設置有孔，該孔的位置與多 孔金屬板14與接地孔板11上孔相對應。但是調整孔板12的孔的尺寸大於多孔金屬板14 上的孔，但小於或者等於接地孔板11上的孔。在設置有調整孔板12的情況下，毛細管13 的另一端位於調整孔板12的上方。其中，上述接地孔板11、多孔金屬板14、靜電高壓發生器8以及毛細管13構成了 陣列式多管集成靜電噴霧系統。優選地，該陣列式多管集成靜電噴霧系統包括調整孔板12。輸送系統10用於輸送布料，位於接地孔板11的下方以使從毛細管中噴出流經調 整孔板12孔中的染整助劑帶電液滴均勻地吸附在輸送系統10輸送的布料上，並且輸送系 統10與地面連接。染整助劑流經毛細管13時被荷上高壓靜電，在毛細管13出口處霧化形成均勻分 布的微米級帶電霧滴，在由多孔金屬板14和接地孔板11構成的高壓靜電場作用下，從調整 孔板12和接地孔板11的孔中下落，帶電霧滴又與和地面相接觸的輸送系統10形成感應靜 電場，在靜電場作用下均勻吸附在毛細管13出口正下方的布料上。如圖3所示，優選地為多毛細管13集成的錯位陣列。各個毛細管13在縱向位置 上相互錯位排列，既保證各個毛細管13間有足夠的間距從而避免射流相互影響，又滿足在 各個毛細管共同作用下，將布料需染整的區域完全均勻覆蓋的要求。其傾斜角度a，滿足 0°彡a彡180°。其中橫向、縱向間距為PO和P1，P = η PO (2彡n，為正整數)。如圖4所示，多孔金屬板14及毛細管13與靜電高壓發生器8連接，與接地孔板11形成高壓靜電場，染整助劑流經毛細管13時被荷上高壓靜電，並由於高壓靜電的作用在毛 細管13出口處霧化形成錐射流，經毛細管13出口到調整孔板12的射流區域後彌散成均勻 粒徑的微米級帶電霧滴，形成調整孔板12至接地孔板11間的噴霧區域，最終定向吸附或沉 積在輸送系統輸送的布料上。如圖5所示，為多孔金屬板14、調整孔板12和.接地孔板11俯視圖。這些板上的 孔與毛細管13孔中心在同一軸線上，且嚴格對正。各板孔徑滿足D14 < D12 < Dll < P，板 上電壓V14 <V12<V11(多孔金屬板14接負高壓的情況下)。可根據實際情況設置合理的錯位陣列形式參數P0，P1和MES內部結構參數Z0，Z1、 沉積高度h，通過調節調節閥2和高壓靜電發生器，改變流量和電壓大小，得到合適的染整 霧滴粒徑。此外，還可通過改變驅動裝置的速度，得到不同的霧化沉積密度，即不同的染色 深度，染整程度。當然本發明可以用於除了染整之外的其他領域。
權利要求
一種陣列式靜電噴霧染整方法，其特徵在於該方法包括如下步驟，a)通過連接高壓靜電發生器的毛細管使染整助劑霧化成帶靜電的霧滴；b)通過陣列布置使多個毛細管形成具有一定覆蓋面的陣列式靜電霧化裝置；c)使輸送布料的輸送系統接地；d)使染整助劑經陣列式靜電霧化裝置後形成的帶電霧滴沉積或吸附到布料上，從而實現染整加工。
2.根據權利要求1所述的陣列式靜電噴霧染整方法，其特徵在於所述步驟a)中的 毛細管直徑D彡2mm，毛細管伸出長度L彡10D，連接高壓靜電發生器的毛細管端電壓為 10000 50000伏，形成霧滴的粒徑為微米級。
3.根據權利要求1所述的陣列式靜電噴霧染整方法，其特徵在於所述步驟b)中的毛 細管成錯位式陣列布置，不同的染整覆蓋面積通過改變錯位角度、毛細管數目和毛細管間 的距離實現。
4.根據權利要求1所述的陣列式靜電噴霧染整方法，其特徵在於所述步驟d)中的布 料布置在地面或接地面與陣列式靜電霧化裝置之間，陣列式靜電霧化裝置垂直布置在布料 上方，兩者間距離彡50cm。
5.一種陣列式靜電噴霧染整設備，包括供液系統、陣列式靜電噴霧系統和布料輸送系統；所述供液系統由儲液罐(1)組成；所述布料輸送系統包括輸送裝置(10)和驅動裝置(9)；其特徵在於所述陣列式靜電噴霧系統包括高壓靜電發生器(8)和陣列式靜電霧化 裝置，其中所述陣列式靜電霧化裝置由通過管路與儲液罐(1)流體相通的儲液腔(7)、位於 儲液腔(7)底部的多孔金屬板(14)、形成在多孔金屬板(14)上的金屬毛細管(13)、位於多 孔金屬板(14)下方的接地孔板(11)組成；在所述陣列式靜電霧化裝置中，所述金屬毛細管(13)成陣列式分布，嵌在多孔金屬板 (14)上並與所述高壓靜電發生器(8)的輸出端連接；所述金屬毛細管(13)的一端與儲液 腔的底部接通，而另一端位於接地孔板(11)的上方；所述金屬毛細管和接地孔板上的孔中 心位於同一軸線上。
6.根據權利要求5所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於，所述陣列式靜電霧 化裝置還包括調整孔板(12)，該調整孔板(12)位於多孔金屬板(14)和接地孔板(11)之間 並且位於金屬毛細管(13)另一端的下方，所述調整孔板(12)的孔中心與所述金屬毛細管(13)和接地孔板(11)上的孔中心在同一軸線上。
7.根據權利要求5或6所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於，所述供液系統還 包括調節閥(2)、流量計(3)。
8.根據權利要求5或6所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於，所述陣列式靜電 噴霧染整設備還包括由增壓氣泵(6)、穩壓閥(5)和壓力表(4)構成的穩壓系統。
9.權利要求5或6所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於所述多孔金屬板(14)與接地孔板(11)形成高壓靜電場，所述接地孔板(11)和高壓發生器(8)的一端與地 面連接。
10.根據權利要求6所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於所述多孔金屬板(14)，調整孔板(12)和接地孔板(11)上各板孔徑D14 < D12 ^ Dll < P ； 其中，D14為多孔金屬板上孔的直徑； D12為調整孔板上孔的直徑； Dll為接地孔板上孔的直徑； P為金屬毛細管之間的間距。
11.根據權利要求6所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於所述多孔金屬板 (14)，調整孔板(12)和接地孔板(11)上各板上電壓V14 < V12 < Vll ；其中，V14為多孔金屬板上的電壓； V12為調整孔板上的電壓； Vll為接地孔板上的電壓。
12.根據權利要求6所述的陣列式靜電噴霧染整設備，其特徵在於所述調整孔板下端 與毛細管下端的距離ZO彡士5mm，接地孔板距毛細管下端的距離Zl，IOmm ^ Zl ^ 60mm。
13.一種陣列式靜電噴霧系統，包括高壓靜電發生器(8)和陣列式靜電霧化裝置，其特 徵在於其中所述陣列式靜電霧化裝置由儲液腔(7)、多孔金屬板(14)、金屬毛細管(13)和 接地孔板(11)組成；在所述陣列式靜電霧化裝置中，所述金屬毛細管成陣列式分布，嵌在多孔金屬板(14) 上並與高壓靜電發生器(8)的輸出端連接；所述金屬毛細管(13)的一端與儲液腔的底部接 通，另一端位於接地孔板(11)的上方；所述金屬毛細管(13)和接地孔板(11)上的孔中心 位於同一軸線上。
14.根據權利要求13所述的陣列式靜電噴霧系統，其特徵在於，所述陣列式靜電霧化 裝置還包括調整孔板(12)，該調整孔板(12)位於多孔金屬板(14)和接地孔板(11)之間 並且位於金屬毛細管(13)另一端的下方，所述調整孔板(12)的孔中心與所述金屬毛細管 (13)和接地孔板(11)上的孔中心在同一軸線上。
全文摘要
本發明提供陣列式靜電噴霧系統及其染整方法和設備。該陣列式靜電噴霧染整方法包括如下步驟通過連接高壓靜電發生器的毛細管將染整助劑霧化成帶靜電的霧滴；多個毛細管通過陣列布置形成具有一定覆蓋面的陣列式靜電霧化裝置；使輸送布料的輸送系統接地；染整助劑經陣列式多管集成靜電霧化裝置後形成的帶電霧滴沉積或吸附到布料上，從而實現染整加工。
文檔編號B05B5/053GK101962884SQ20101029262
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者施楣梧, 王軍鋒, 王貞濤, 班國良, 羅惕乾, 高惠芳, 黃俏梅, 黃繼偉 申請人:江蘇大學;中國紡織工程學會;山東沃源新型面料有限公司