一種超臨界流體染整系統及其方法與流程
2023-12-12 19:41:37 2
本發明涉及一種超臨界流體染整系統及其方法，屬於染整領域。
背景技術：
隨著世界各國對低碳經濟模式和低碳發展理念的廣泛認可，大量的廢水排放已成為紡織印染行業的首要瓶頸。中國紡織工業面臨的低碳考驗也異常嚴峻。據不完全統計，在中國印染企業每天累計排放廢水總量達300-400萬噸，COD和BOD高達2000-3000mg/L，廢水中的殘留染料、重金屬、含硫化合物及各種不易生物降解的有機助劑，都難以通過混凝、過濾、吸附等方法進行有效處理，是最難處理的工業廢水之一。
同時，根據中國印染行業協會統計數字顯示，中國印染行業年耗水量達95.48億噸，新鮮水取用量居全國各行業第二位，其中印染用水量佔到80％，排放的印染廢水總量位於全國各工業部門排放的總量第六位。水資源的高度依賴和高能耗、高排放等問題，嚴重製約了紡織印染行業的可持續發展。特別是發達國家實施的「碳關稅」進一步加劇了處於紡織供應鏈低端的中國紡織印染業受到的衝擊。因此，作為國家低碳發展規劃中的重要行業，紡織印染行業必須加速與「低碳時代」接軌。推行印染過程的清潔化生產是整個行業可持續發展的必由之路，發展少水、節能、無汙染的染色技術已成為國內外的迫切需求。
目前，超臨界CO2流體染色技術作為一種清潔化染色技術已經在國內外取得了階段性進展；其中，利用分散染料進行化學纖維散纖維超臨界CO2流體染色已邁入工業化生產階段，且具有小批量、多品種的優勢。但是，織物超臨界CO2流體批量化染色仍存在著染色時間長、效率低的難題。此外，繩狀織物的超臨界CO2流體染色還會引起染斑和織物摺痕問題。上述難題成為制約織物超臨界CO2流體批量化染整工業化應用的瓶頸。
技術實現要素：
本發明通過設置織物經軸染整單元，不僅解決了上述繩狀織物超臨界CO2流體批量化染色的時間長、效率低的問題，還解決了其易於引起染斑和織物摺痕的問題。
本發明提供了一種超臨界流體染整系統，所述系統包括織物經軸染色釜；
所述織物經軸染色釜包括織物經軸染整單元、外部磁傳動裝置Ⅱ，所述織物經軸染色釜內設有織物經軸染整單元，所述織物經軸染色釜外設有外部磁傳動裝置Ⅱ；
所述織物經軸染整單元包括多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ、軸承Ⅰ、軸承Ⅱ、內部磁傳動裝置Ⅱ、內部磁傳動裝置Ⅲ、流體噴射器，所述多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ分別通過軸承Ⅰ、軸承Ⅱ與織物經軸染整單元的入口連接且分布在織物經軸染整單元內，所述多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ上分別設有內部磁傳動裝置Ⅱ、內部磁傳動裝置Ⅲ，所述流體噴射器與織物經軸染整單元的入口連接且分布在多孔管Ⅰ與多孔管Ⅱ的周圍。
本發明所述織物經軸染整單元優選為包括限位器，所述限位器分別設在多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ上。
本發明所述限位器用於檢測多孔管Ⅰ與多孔管Ⅱ上的織物層數變化，控制多孔管Ⅰ與多孔管Ⅱ的卷繞動作。
本發明所述織物經軸染色釜優選為包括轉蓋軸、連接杆、卡箍，所述轉蓋軸固定在織物經軸染色釜的釜體上，所述連接杆將轉蓋軸與織物經軸染色釜的釜蓋連接，所述卡箍將織物經軸染色釜的釜體與釜蓋連接。
本發明所述系統優選為包括染料釜；
所述染料釜包括染料筒、染料盤管、攪拌裝置，所述染料釜的入口依次與染料筒、染料盤管、染料釜的出口連接，所述染料釜內設有攪拌裝置。
本發明所述染料盤管優選為漸變多孔結構，孔徑從下到上由1μm漸變增大至1mm。
本發明所述染料釜優選為與織物經軸染色釜連接。
本發明另一目的是利用上述系統的超臨界流體染整方法，所述方法為：將染料或/和整理劑置於染料筒內，超臨界二氧化碳流體從染料釜的入口進入染料筒內，再進入染料盤管內穿過其孔由染料釜的出口流出；溶有染料或/和整理劑的超臨界二氧化碳流體從織物經軸染色釜的入口進入，一方面進入多孔管Ⅰ與多孔管Ⅱ，對纏繞其上的織物進行染整，在外部磁傳動裝置Ⅱ、內部磁傳動裝置Ⅱ與內部磁傳動裝置Ⅲ的作用下，多孔管Ⅰ與多孔管Ⅱ旋轉，實現單層織物染整，另一方面進入流體噴射器，實現織物定向染整。
本發明有益效果為：
①本發明所述多孔盤管可以有效增加染料與CO2流體的接觸面積，改善染料或/和整理劑的分散性，同時，攪拌裝置在染料釜內軸向旋轉，進一步提高染料的分散和溶解速度；
②本發明所述織物經軸染整單元不僅在外部磁傳動裝置Ⅱ、內部磁傳動裝置Ⅱ與內部磁傳動裝置Ⅲ的作用下，實現織物邊卷繞邊染整，提高染整速度，還通過流體噴射器向織物定向染色，進一步提高染整速度和質量。
附圖說明
本發明附圖3幅，
圖1為實施例1所述染料釜的結構示意圖；
圖2為實施例1所述織物經軸染色釜的結構示意圖；
圖3為實施例1所述卡箍的結構示意圖；
其中，1、染料釜，11、染料筒，12、染料盤管，13、攪拌裝置，131、攪拌電機，132、外部磁傳動裝置Ⅰ，133、傳動杆，134、內部磁傳動裝置Ⅰ，135、攪拌槳，2、織物經軸染色釜，21、織物經軸染整單元，211、多孔管Ⅰ，212、多孔管Ⅱ，213、軸承Ⅰ，214、軸承Ⅱ，215、內部磁傳動裝置Ⅱ，216、內部磁傳動裝置Ⅲ，217、限位器，218、流體噴射器，22、外部磁傳動裝置Ⅱ，23、轉蓋軸，24、連接杆，25、卡箍。
具體實施方式
下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
實施例1
一種超臨界流體染整系統，所述系統包括染料釜1；所述染料釜1與織物經軸染色釜2連接；
所述染料釜1包括染料筒11、染料盤管12、攪拌裝置13；所述染料釜1的入口依次與染料筒11、染料盤管12、染料釜1的出口連接；所述染料盤管12為漸變多孔結構，孔徑從下到上由1μm漸變增大至1mm；所述攪拌裝置13包括攪拌電機131、外部磁傳動裝置Ⅰ132、傳動杆133、內部磁傳動裝置Ⅰ134、攪拌槳135；所述攪拌電機131與外部磁傳動裝置Ⅰ132連接且分布在染料釜1外，所述傳動杆133穿過染料釜1與染料釜1內的攪拌槳135連接，所述傳動杆133在染料釜1外的部分設有內部磁傳動裝置Ⅰ134；
所述織物經軸染色釜2包括織物經軸染整單元21、外部磁傳動裝置Ⅱ22、轉蓋軸23、連接杆24、卡箍25；所述織物經軸染色釜2內設有織物經軸染整單元21，所述織物經軸染色釜2外設有外部磁傳動裝置Ⅱ22；所述織物經軸染整單元21包括多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212、軸承Ⅰ213、軸承Ⅱ214、內部磁傳動裝置Ⅱ215、內部磁傳動裝置Ⅱ216、限位器217、流體噴射器218，所述限位器217分別設在多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212上，所述多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212分別通過軸承Ⅰ213、軸承Ⅱ214與織物經軸染整單元21的入口連接且分布在織物經軸染整單元21內，所述內部磁傳動裝置Ⅱ215、內部磁傳動裝置Ⅱ216分別設在多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212上，所述流體噴射器218與織物經軸染整單元21的入口連接且分布在多孔管Ⅰ211與多孔管Ⅱ212的周圍，所述轉蓋軸23固定在織物經軸染色釜2的釜體上，所述連接杆24將轉蓋軸23與織物經軸染色釜2的釜蓋連接，所述卡箍25將織物經軸染色釜2的釜體與釜蓋連接，所述卡箍25為三等分結構。
實施例2
一種利用實施例1所述系統的超臨界流體染整方法，所述方法為：
將分散紅60以1w/w％的比例置於染料筒11內；
將1000m滌綸織物一端纏繞在多孔管Ⅰ211上、另一端纏繞在多孔管Ⅱ212上；
超臨界二氧化碳流體通過染料釜1的入口進入染料筒11內溶解染料，染料在超臨界二氧化碳流體的衝擊作用下通過染料盤管12進行充分分散溶解，並穿過染料盤管12上的孔進入染料釜1內，攪拌槳135的攪拌速度為50r/min，均勻溶有染料的超臨界二氧化碳流體由染料釜1的出口流出，進入織物經軸染色釜2，在溫度140℃、壓力24MPa的條件下染色，一方面進入多孔管Ⅰ211與多孔管Ⅱ212，對纏繞在其上的滌綸織物進行染整，在外部磁傳動裝置Ⅱ22、內部磁傳動裝置Ⅱ215與內部磁傳動裝置Ⅱ216的作用下，使多孔管Ⅱ212以20m/min的速度旋轉50min，並帶動多孔管Ⅰ211上的滌綸織物纏繞其上，另一方面進入流體噴射器218向滌綸織物噴射，染色完成後，織物經軸染色釜2的壓力降至為0，在開蓋電機帶動下卡箍25脫離織物經軸染色釜2的釜蓋，在液壓裝置帶動下織物經軸染色釜2的釜蓋繞轉蓋軸23轉動實現開啟，織物經軸染整單元21利用移動輪移除織物經軸染色釜2的釜體。
經檢測，染色後滌綸織物的染色K/S值為25.2，K/S值的標準偏差低於0.01，同時，染色後滌綸織物的耐水洗色牢度為5級，耐幹磨牢度為5級，耐溼磨牢度為5級，耐日曬色牢度為6級。
實施例3
一種利用實施例1所述系統的超臨界流體染整方法，與實施例2的區別為：
將分散藍79以0.5w/w％的比例置於染料筒11內；
將2000m滌綸織物一端纏繞在多孔管Ⅰ211上、另一端纏繞在多孔管Ⅱ212上；
攪拌槳135的攪拌速度為100r/min；
在溫度120℃、壓力26MPa的條件下染色；
多孔管Ⅱ212以100m/min的速度旋轉20min；
當限位器217檢測到剩餘一層滌綸織物時，內部磁傳動裝置Ⅱ215停止運動，內部磁傳動裝置Ⅱ216開始運動，使滌綸織物重新纏繞在多孔管Ⅰ211上。
經檢測，染色後滌綸織物的染色K/S值為16.8，K/S值的標準偏差低於0.02。
實施例4
一種利用實施例1所述系統的超臨界流體染整方法，與實施例2的區別為：
將分散黃163以2w/w％的比例置於染料筒11內；
將1000m羊毛織物一端纏繞在多孔管Ⅰ211上、另一端纏繞在多孔管Ⅱ212上；
在溫度100℃、壓力22MPa的條件下染色。
經檢測，染色後羊毛織物的染色K/S值為8.7，K/S值的標準偏差低於0.01，同時，染色後羊毛織物的的耐水洗色牢度為4級，耐幹磨牢度為4級，耐溼磨牢度為4級，耐日曬色牢度為6級。
實施例5
一種利用實施例1所述系統的超臨界流體染整方法，與實施例2的區別為：
將抗紫外整理劑2-(2′-羥基-3′,5′-二叔苯基)-5-氯化苯並三唑以0.5w/w％的比例置於染料筒11內；
將2000m腈綸織物一端纏繞在多孔管Ⅰ211上、另一端纏繞在多孔管Ⅱ212上；
攪拌槳135的攪拌速度為200r/min；
在溫度120℃、壓力23MPa的條件下染色；
多孔管Ⅱ212以100m/min的速度轉動20min；
當限位器Ⅰ217檢測到剩餘一層腈綸織物時，內部磁傳動裝置Ⅱ215停止運動，內部磁傳動裝置Ⅱ216開始運動，使腈綸織物重新纏繞在多孔管Ⅰ211上。
經檢測，整理後腈綸織物的紫外線屏蔽功能為98％以上，且具有長效抗紫外特點。
實施例6
一種利用實施例1所述系統的超臨界流體染整方法，與實施例2的區別為：
將聚乙二醇二乙烯三胺以2w/w％的比例置於染料筒11內；
將500m滌綸織物一端纏繞在多孔管Ⅰ211上、另一端纏繞在多孔管Ⅱ212上；
攪拌槳135的攪拌速度為150r/min；
在溫度130℃、壓力25MPa的條件下染色；
多孔管Ⅱ212以10m/min的速度轉動50min。
經檢測，整理後滌綸織物的表面電阻率降到1010Ω以下，半衰期小於10s。
實施例7
一種利用實施例1所述系統的超臨界流體染整方法，與實施例2的區別為：
將抗紫外整理劑2-(2′-羥基-3′,5′-二叔苯基)-5-氯化苯並三唑以0.2w/w％、分散紅153以1w/w％的比例置於染料筒11內；
將5000m滌綸織物一端纏繞在多孔管Ⅰ211上、另一端纏繞在多孔管Ⅱ212上；
攪拌槳135的攪拌速度為300r/min；
在溫度120℃、壓力26MPa的條件下染色；
多孔管Ⅱ212以100m/min的速度轉動50min。
經檢測，染色後滌綸織物的染色K/S值為18.2，K/S值的標準偏差低於0.02，同時，染色後滌綸織物的耐水洗色牢度為5級，耐幹磨牢度為4-5級，耐溼磨牢度為4-5級，耐日曬色牢度為6級。此外，整理後滌綸織物的紫外線屏蔽功能為98％以上。