一种具有染疵检测与修复功能的多元超临界二氧化碳流体染色装置及染色方法

摘要

本发明涉及一种具有染疵检测与修复功能的多元超临界二氧化碳流体染色装置及染色方法，属于纺织技术领域，所述装置包括染色釜，所述染色釜包括染色架、电动机Ⅰ、喷嘴Ⅰ、摄像头Ⅰ、导轨Ⅰ，所述染色架设置在染色釜的缸体内，所述电动机Ⅰ密封穿过染色釜与染色架连接，所述导轨Ⅰ设置在染色釜的缸体内壁上，所述喷嘴Ⅰ与摄像头Ⅰ移动连接在导轨Ⅰ上，所述染色架和喷嘴Ⅰ分别由各自的通道提供二氧化碳流体，本发明有益效果为所述染色釜具有染疵检测与修复功能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有染疵检测与修复功能的多元超临界二氧化碳流体染色装置及 染色方法，属于纺织技术领域。

背景技术

世界经济模式在历经了工业化和信息化之后，正在逐步迈向“低碳化”进程，这 就意味着从现在开始到2050年的未来40年，“低碳经济”将成为国家竞争力和企业竞 争力的重要体现。近年来，超临界二氧化碳流体技术作为一种符合清洁生产要求的绿 色环保加工技术而备受关注。随着科学技术的不断发展及科学难题的逐步攻关，超临 界二氧化碳流体技术从基础理论研究到实际应用方面都得到了显著的提高和拓展。目 前的研究工作已深入到超临界萃取、超临界染色、超临界化学反应、超临界清洗技术 等诸多方面，正在逐步渗透到有关新型材料和生物技术等高新技术领域，并且还将在 其他科学技术领域的进步中发挥出更大的作用。

超临界二氧化碳流体染色技术作为一种新型的绿色染色技术已经在国内外取得了 阶段性进展。利用超临界二氧化碳流体进行单色单一纺织品染色取得了较好的染色效 果。但是，纺织工业中，除了织物为主要的染整产品外，散纤维、纱线、毛球、成衣 等制品也占据着较大比重，其染整需求正逐年递增。然而由于纤维材料种类及外观结 构的显著差异，依靠已有的超临界二氧化碳流体染色釜体结构设计难以保证流体的均 匀分布及高效传质，易于引起染色疵点。超临界无水染色过程中，尚无法对染色疵点 进行检测与修复。除此之外，由于现有设备只能获得单一染色产品，无法实现多种纺 织品的连续化染色生产。且染色后存在换色困难的问题。

发明内容

本发明通过在染色釜中加入摄像头、喷嘴和使染色架自转的电动机，解决了上述 问题。

本发明提供了一种具有染疵检测与修复功能的多元超临界二氧化碳流体染色装 置，所述装置包括染色釜，所述染色釜包括染色架、电动机Ⅰ、喷嘴Ⅰ、摄像头Ⅰ、 导轨Ⅰ，所述染色架设置在染色釜的缸体内，所述电动机Ⅰ密封穿过染色釜与染色架 连接，所述导轨Ⅰ设置在染色釜的缸体内壁上，所述喷嘴Ⅰ与摄像头Ⅰ移动连接在导 轨Ⅰ上，所述染色架和喷嘴Ⅰ分别由各自的通道提供二氧化碳流体。

本发明所述染色釜的摄像头Ⅰ与喷嘴Ⅰ优选为通过电动机Ⅱ在导轨上移动。

本发明所述染色釜优选为设有加热夹套。

本发明所述染色架在染色时可以自转，提高了待染纺织品的匀染性。

本发明所述染色釜中的摄像头Ⅰ在染色时可以检测染疵，利用染色釜中的喷嘴Ⅰ 对染疵修复。

本发明所述染色釜中的摄像头Ⅰ在清洗时可以检测染色釜的缸体内壁染料残留状 态，利用染色釜中的喷嘴Ⅰ对残留染料清洗。

本发明所述装置优选为包括染料釜，所述染料釜包括染料筒、喷嘴Ⅱ、摄像头Ⅱ、 导轨Ⅱ，所述染料筒设置在染料釜的缸体内，所述导轨Ⅱ设置在染料釜的缸体内壁上， 所述喷嘴Ⅱ与摄像头Ⅱ移动连接在导轨Ⅱ上，所述染料筒与喷嘴Ⅱ分别由各自的通道 提供二氧化碳流体。

本发明所述染料釜的喷嘴Ⅱ与摄像头Ⅱ优选为通过电动机Ⅲ在导轨Ⅱ上移动。

本发明所述染料釜优选为设有加热夹套。

本发明所述染料釜中的摄像头Ⅱ在染色时可以监控染料的溶解情况。

本发明所述染料釜中的摄像头Ⅱ在清洗时可以检测染料釜的缸体内壁染料残留状 态，利用染料釜中的喷嘴Ⅱ对残留染料清洗。

本发明所述装置优选为包括二氧化碳储罐、三通阀Ⅰ、冷凝器、二氧化碳循环罐、 预冷器、高压泵、三通阀Ⅱ、二氧化碳换热器、染料釜、若干个并联的染色釜、循环 泵、三通阀Ⅲ、分离釜，所述二氧化碳储罐与三通阀Ⅰ的入口Ⅰ连接，所述三通阀Ⅰ 的出口依次通过冷凝器、二氧化碳循环罐、预冷器、高压泵与三通阀Ⅱ的入口Ⅰ连接， 所述三通阀Ⅱ的出口通过二氧化碳换热器与染料釜的入口连接，所述染料釜的出口与 若干个并联的染色釜的入口连接，所述若干个并联的染色釜的出口通过循环泵与三通 阀Ⅲ的入口连接，所述三通阀Ⅲ的出口Ⅰ与三通阀Ⅱ的入口Ⅱ连接，所述三通阀Ⅲ的 出口Ⅱ通过分离釜与三通阀Ⅰ的入口Ⅱ连接。

本发明所述装置的管路内壁优选为绝对粗糙度低于0.0015。

本发明所述装置的管路安装倾斜角优选为1～5°。

本发明的另一目的是利用上述装置的染色方法，所述方法包括如下步骤：

①将三通阀Ⅰ切换至入口Ⅰ，二氧化碳储罐中的二氧化碳通过冷凝器冷却为液态 二氧化碳并储存在二氧化碳循环罐中；

②染色时：将三通阀Ⅱ切换至入口Ⅰ，二氧化碳循环罐中的二氧化碳经过预冷器 冷却后通过高压泵输送到二氧化碳换热器，加热二氧化碳至超临界状态，超临界二氧 化碳从染料釜的入口沿着向染料筒提供二氧化碳流体的通道进入到染料筒中，携带染 料的超临界二氧化碳从染料釜的出口进入到并联的染色釜中，染色釜中的一部分携带 染料的超临界二氧化碳沿着向染色架提供二氧化碳流体的通道进入到染色架中，另一 部分携带染料的超临界二氧化碳沿着向喷嘴Ⅰ提供二氧化碳流体的通道进入到喷嘴Ⅰ 中，开启电动机Ⅰ使染色架自转，开启循环泵、将三通阀Ⅲ切换至出口Ⅰ、将三通阀 Ⅱ切换至入口Ⅱ使携带染料的超临界二氧化碳在二氧化碳换热器、染料釜与染色釜之 间循环染色，通过在轨道Ⅰ上移动的摄像头Ⅰ检测染疵，发现染疵后用喷嘴Ⅰ修复染 疵；

③染色结束时：将三通阀Ⅲ切换至出口Ⅱ、将三通阀Ⅰ切换至入口Ⅱ使染色后的 携带染料的超临界二氧化碳通过分离釜将二氧化碳与未上染的染料分离，分离得到的 二氧化碳通过冷凝器回收至二氧化碳循环罐中储存；

④清洗时：将三通阀Ⅰ切换至入口Ⅱ、将三通阀Ⅱ切换至入口Ⅰ、将三通阀Ⅲ切 换至出口Ⅱ，使超临界二氧化碳流体在染料釜和染色釜之间循环清洗，染料釜和染色 釜中的摄像头Ⅱ、Ⅰ在轨道Ⅱ、Ⅰ上移动检测残留染料，发现残留染料后用喷嘴Ⅱ、 Ⅰ清洗残留染料。

本发明有益效果为：

①本发明所述染色釜具有染疵检测与修复功能；

②本发明所述染色釜和染料釜可以可视清洗，解决了换色难的问题。

附图说明

本发明附图3幅，

图1为实施例1所述具有染疵检测与修复功能的多元超临界二氧化碳流体染色装 置的结构示意图；

图2为实施例1所述染色釜的结构示意图；

图3为实施例1所述染料釜的结构示意图；

其中，1、二氧化碳储罐，2、三通阀Ⅰ，3、冷凝器，4、二氧化碳循环罐，5、预 冷器，6、高压泵，7、三通阀Ⅱ，8、二氧化碳换热器，9、染料釜，901、染料釜的入 口，902、流体分配板Ⅰ，9021、流体分配板Ⅰ的流体孔Ⅰ，9022、流体分配板Ⅰ的流 体孔Ⅱ，903、流体分配板Ⅱ，9031、流体分配板Ⅱ的8个圆周分布的流体孔，904、 染料筒，905、二氧化碳流体管，906、喷嘴Ⅱ，907、摄像头Ⅱ，908、导轨Ⅱ，909、 染料釜的出口，101、筒纱染色釜，10101、染色釜的入口，10102、流体分配板Ⅰ，101021、 流体分配板Ⅰ的流体孔Ⅰ，101022、流体分配板Ⅰ的流体孔Ⅱ，10103、流体分配板Ⅱ， 101031、流体分配板Ⅱ的8个圆周分布的流体孔，10104、染色架，10105、电动机Ⅰ， 10106、二氧化碳流体管，10107、喷嘴Ⅰ，10108、摄像头Ⅰ，10109、轨道Ⅰ，10110、 染色釜的出口，102、织物染色釜，11、循环泵，12、三通阀Ⅲ，13、分离釜。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以 任何方式限制本发明。

实施例1

一种具有染疵检测与修复功能的多元超临界二氧化碳流体染色装置，所述装置包 括二氧化碳储罐1、三通阀Ⅰ2、冷凝器3、二氧化碳循环罐4、预冷器5、高压泵6、 三通阀Ⅱ7、二氧化碳换热器8、设有加热夹套的染料釜9、设有加热夹套的筒纱染色 釜101、设有加热夹套的织物染色釜102、循环泵11、三通阀Ⅲ12、分离釜13，所述 二氧化碳储罐1与三通阀Ⅰ2的入口Ⅰ连接，所述三通阀Ⅰ2的出口依次通过冷凝器3、 二氧化碳循环罐4、预冷器5、高压泵6与三通阀Ⅱ7的入口Ⅰ连接，所述三通阀Ⅱ7 的出口通过二氧化碳换热器8与染料釜9的入口连接，所述染料釜9的出口通过并联 的筒纱染色釜101和织物染色釜102、循环泵11与三通阀Ⅲ12的入口连接，所述三通 阀Ⅲ12的出口Ⅰ与三通阀Ⅱ7的入口Ⅱ连接，所述三通阀Ⅲ12的出口Ⅱ通过分离釜13 与三通阀Ⅰ的入口Ⅱ连接；

所述筒纱染色釜101包括流体分配板Ⅰ10102、流体分配板Ⅱ10103、染色架10104、 电动机Ⅰ10105、二氧化碳流体管10106、喷嘴Ⅰ10107、摄像头Ⅰ10108、导轨Ⅰ10109， 所述筒纱染色釜101的缸体内从染色釜的入口10101到染色釜的出口10110依次间隔 设有流体分配板Ⅰ10102、流体分配板Ⅱ10103、染色架10104，所述电动机Ⅰ10105 密封穿过筒纱染色釜101、流体分配板Ⅰ10102、流体分配板Ⅱ10103与染色架10104 连接，所述流体分配板Ⅰ10102设有流体孔Ⅰ101021和流体孔Ⅱ101022，所述流体分 配板Ⅱ10103设有8个圆周分布的流体孔101031，所述流体孔Ⅱ101022通过二氧化碳 流体管10106与喷嘴Ⅰ10107连接，所述导轨Ⅰ10109设置在染色釜10的缸体内壁上， 所述喷嘴Ⅰ10107与摄像头Ⅰ10108通过电动机Ⅱ在导轨Ⅰ10109上移动；

所述织物染色釜102的结构与筒纱染色釜101相同；

所述染料釜9包括流体分配板Ⅰ902、流体分配板Ⅱ903、染料筒904、二氧化碳 流体管905、喷嘴Ⅱ906、摄像头Ⅱ907、导轨Ⅱ908，所述染料釜9的缸体内从染料釜 的入口901到染料釜的出口909依次间隔设有流体分配板Ⅰ902、流体分配板Ⅱ903、 染料筒904，所述流体分配板Ⅰ902设有流体孔Ⅰ9021和流体孔Ⅱ9022，所述流体分 配板Ⅱ903设有8个圆周分布的流体孔9031，所述流体孔Ⅱ9022通过二氧化碳流体管 905与喷嘴Ⅱ906连接，所述导轨Ⅱ908设置在染料釜9的缸体内壁上，所述喷嘴Ⅱ906 与摄像头Ⅱ907通过电动机Ⅲ在导轨Ⅱ908上移动；

所述装置的管路内壁绝对粗糙度为0.0001，所述装置的管路安装倾斜角为5°。

实施例2

一种利用实施例1所述装置的染色方法，所述方法包括如下步骤：

①将三通阀Ⅰ2切换至入口Ⅰ，二氧化碳储罐1中的二氧化碳通过冷凝器3冷却 为液态二氧化碳并储存在二氧化碳循环罐4中；

②染色时：将三通阀Ⅱ7切换至入口Ⅰ，二氧化碳循环罐4中的二氧化碳经过预 冷器5冷却后通过高压泵6输送到二氧化碳换热器8，加热二氧化碳至超临界状态， 超临界二氧化碳依次通过染料釜的入口901、流体孔Ⅰ9021、8个圆周分布的流体孔 9031进入到染料筒904中，携带染料的超临界二氧化碳从染料釜的出口909流出后进 入到并联的筒纱染色釜101和织物染色釜101，在筒纱染色釜101的缸体内一部分携 带染料的超临界二氧化碳依次通过流体孔Ⅰ101021、8个圆周分布的流体孔101031进 入到染色架10104，另一部分携带染料的超临界二氧化碳通过流体孔Ⅱ101022、二氧 化碳流体管10106进入到喷嘴Ⅰ10107，开启电动机Ⅰ10105使染色架10104自转，开 启循环泵11、将三通阀Ⅲ12切换至出口Ⅰ、将三通阀Ⅱ7切换至入口Ⅱ使携带染料的 超临界二氧化碳在二氧化碳换热器8、染料釜9与并联的筒纱染色釜101和织物染色 釜101之间循环染色，通过在轨道Ⅰ10109上移动的摄像头Ⅰ10108检测染疵，发现染 疵后用喷嘴Ⅰ10107修复染疵，所述织物染色釜102的染色方法与筒纱染色釜101的 染色方法相同；

③染色结束时：将三通阀Ⅲ12切换至出口Ⅱ、将三通阀Ⅰ2切换至入口Ⅱ使染色 后的携带染料的超临界二氧化碳通过分离釜13将二氧化碳与未上染的染料分离，分离 得到的二氧化碳通过冷凝器3回收至二氧化碳循环罐4中储存；

④清洗时：将三通阀Ⅰ2切换至入口Ⅱ、将三通阀Ⅱ7切换至入口Ⅰ、将三通阀Ⅲ 切换至出口Ⅱ，使超临界二氧化碳流体在染料釜9与并联的筒纱染色釜101和织物染 色釜101之间循环清洗，染料釜9和筒纱染色釜101和织物染色釜101中的摄像头Ⅱ、 Ⅰ907、10108在轨道Ⅱ、Ⅰ908、10109上移动检测残留染料，发现残留染料后用喷嘴 Ⅱ、Ⅰ906、10107清洗残留染料。