一种可换色工程化超临界二氧化碳流体无水染整系统及其方法

摘要

本发明涉及一种可换色工程化超临界二氧化碳流体无水染整系统及其方法，属于染整技术领域。所述系统包括染整单元、分离釜、颗粒在线检测仪；所述染整单元包括至少一组染整釜、泵与吸附釜，所述各组染整釜的出口Ⅰ通过各自的泵与其入口Ⅰ连接，所述各组染整釜的出口Ⅱ通过各自的吸附釜与分离釜连接，所述分离釜的出口通过颗粒在线检测仪与三通阀入口连接，所述三通阀出口Ⅰ与分离釜连接。本发明利用若干个染整釜实现了纺织品的多色系、多功能染色生产，解决了超临界二氧化碳流体无水染色生产的换色难题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可换色工程化超临界二氧化碳流体无水染整系统及其方法，属于染整技术领域。

背景技术

近年来，超临界流体技术从基础理论研究到实际应用方面都得到显著的提高和拓展，已深入到超临界流体染色、萃取、化学反应、清洗技术等诸多领域。作为主要温室气体的二氧化碳，是最为常用的超临界流体，其临界温度和压力都较为温和，分别为31.1℃和7.38MPa，且具有无毒、分子极性弱、具有四级矩结构等特点。

但是，现有的超临界流体染色设备单次染色生产时，仅能染得单色效果，尚无法在一次染色过程实现多色系生产，并且一次染色生产中只能获得纺织品的颜色效果，还无法得到具有功能性的染色产品。

发明内容

本发明通过若干个染整釜，同时实现了纺织品的多色系、多功能生产，从而解决了上述设备染色产品色彩单一，不易换色等问题。

本发明提供了一种可换色工程化超临界二氧化碳流体无水染整系统，所述系统包括染整单元、分离釜、颗粒在线检测仪；

所述染整单元包括至少一组染整釜、泵与吸附釜，所述各组染整釜的出口Ⅰ通过各自的泵与其入口Ⅰ连接，所述各组染整釜的出口Ⅱ通过各自的吸附釜与分离釜连接，所述分离釜的出口通过颗粒在线检测仪与三通阀入口连接，所述三通阀出口Ⅰ与分离釜连接。

本发明所述染整单元优选为包括至少三组染整釜、泵与吸附釜。

本发明所述染整釜优选为包括染料整理剂室、纺织品染整架，所述纺织品染整架与染料整理剂室的顶部出口连接，所述纺织品染整架的表面设有若干个气孔，所述染料整理剂室从下向上依次设有气固分离膜Ⅰ、气固分离膜Ⅱ、气固分离膜Ⅲ、气固分离膜Ⅳ，所述染料整理剂室底部设有入口。

本发明所述纺织品染整架优选为筒子纱染色架、散纤维染色架、织物染色架、毛球染色架、绞纱染色架或成衣染色架，以满足不同纺织物的染色需要。

本发明所述气固分离膜Ⅰ与气固分离膜Ⅱ之间构成染料室，所述气固分离膜Ⅱ与气固分离膜Ⅲ之间构成整理剂室，所述气固分离膜Ⅲ与气固分离膜Ⅳ之间构成均匀混合室，实现染料与整理剂的均匀混合，保证染整效果的均匀性。

本发明所述气固分离膜Ⅳ优选为中孔膜结构，使溶有染料或整理剂的二氧化碳流体集中进入纺织品染整架，增加二氧化碳流体的穿透性和渗透性，以获得更好的染色效果。

本发明所述染料整理剂室的底部入口优选为漏斗形，有利于染料或整理剂的分散。

本发明所述泵优选为磁力循环泵。

本发明所述吸附釜内优选为设有与染整釜内相同的纤维。

本发明另一目的为提供上述系统的染整方法，所述方法为超临界二氧化碳流体先进入各组染料整理剂室，溶解染料或整理剂后，再进入各组纺织品染整架，利用泵循环染色，染色结束后溶有染料或整理剂的二氧化碳流体先通过各组吸附釜初分离，再通过分离釜精分离，当颗粒在线检测仪检测到颗粒时，返回至分离釜再分离，直至检测不到颗粒。

本发明有益效果为：

①本发明利用若干个染整釜实现了纺织品的多色系、多功能染色生产，解决了超临界二氧化碳流体无水染色生产的换色难题；

②本发明染整釜与磁力循环泵构成循环染色系统，磁力循环泵的使用显著提高循环染色系统中的流体流量，解决了高温高压染整过程中的气体泄露问题，同时磁力循环泵优异的耐磨擦和抗腐蚀，提高了染色过程的稳定性；

③本发明吸附釜、分离釜与颗粒在线检测仪构成分离检测系统和再分离回路，实现了染料、整理剂与二氧化碳气体分离状态的适时在线检测和充分分离。

附图说明

本发明附图2幅，

图1为实施例1所述可换色工程化超临界二氧化碳流体无水染整系统的结构示意图；

图2为实施例1所述染整釜的结构示意图；

其中，1、二氧化碳气源，2、加热器，3、冷凝器，4、二氧化碳循环罐，5、预冷器，6、高压泵，7、预热器，8、染整釜，81、染料整理剂室入口，82、气固分离膜Ⅰ，83、气固分离膜Ⅱ，84、气固分离膜Ⅲ，85、气固分离膜Ⅳ，86、纺织品染整架，9、磁力循环泵，10、吸附釜，11、分离釜，12、颗粒在线检测仪。

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

一种可换色工程化超临界二氧化碳流体无水染整系统，所述系统包括二氧化碳气源1，所述二氧化碳气源1依次通过加热器2、冷凝器3与二氧化碳循环罐4的入口Ⅰ连接，所述二氧化碳循环罐4的出口依次通过预冷器5、高压泵6、预热器7分别与各组磁力循环泵9连接，所述磁力循环泵9与各自的染整釜8的入口Ⅰ连接，所述染整釜8的出口Ⅰ通过各自的磁力循环泵9返回其入口Ⅰ，所述染整釜8的出口Ⅱ通过各自的吸附釜10与分离釜11连接，所述分离釜11出口通过颗粒在线检测仪12与三通阀入口连接，所述三通阀出口Ⅰ返回至分离釜11，所述三通阀出口Ⅱ与二氧化碳循环罐4的入口Ⅱ连接；

其中：所述染整釜8包括染料整理剂室、纺织品染整架86，所述纺织品染整架86与染料整理剂室的顶部出口连接，所述纺织品染整架86的表面设有若干个气孔，所述染料整理剂室从下向上依次设有气固分离膜Ⅰ82、气固分离膜Ⅱ83、气固分离膜Ⅲ84、气固分离膜Ⅳ85，所述气固分离膜Ⅰ82与气固分离膜Ⅱ83之间构成染料室，所述气固分离膜Ⅱ83与气固分离膜Ⅲ84之间构成整理剂室，所述气固分离膜Ⅲ84与气固分离膜Ⅳ85之间构成均匀混合室，所述染料整理剂室底部设有漏斗形入口81；所述吸附釜10内设有与染整釜8内相同的纤维。

实施例2

一种利用实施例1所述系统的染整方法，所述方法为：将分散蓝60、分散红153、分散黄114分别置于不同的染料室内，其用量均为0.5w/w％，将超仿棉纤维、涤纶织物、羊毛筒子纱分别置于不同的纺织品染整架86上；

将二氧化碳加热后再冷却至液态并储存于二氧化碳循环罐4内，染整时，将二氧化碳循环罐4内二氧化碳冷凝、升压、加热至超临界状态，超临界二氧化碳流体进入各组染整釜8后，先溶解染料，再对纺织品染色，在磁力循环泵9的作用下循环染色，在120℃、24MPa的条件下染色60min，结束后将带有残留染料的二氧化碳流体先在各自的吸附釜10初分离，吸附温度为25℃，吸附釜10内纤维的密度为1kg/L，再在分离釜11精分离，当颗粒在线检测仪12检测结果为含有颗粒时，返回至分离釜11再分离；当颗粒在线检测仪12检测结果为不含颗粒时，返回至二氧化碳循环罐4内储存。

经检测，染色超仿棉纤维、涤纶织物、羊毛筒子纱的K/S值分别为18.9、15.6和7.8，染色K/S值标准偏差低于0.2％，同时上述染色纤维的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度达到4-5级以上，耐日晒色牢度达到6级以上，满足商业化生产要求。

实施例3

一种利用实施例1所述系统的染整方法，与实施例2的区别为：

将分散红153分别置于不同的染料室内，其用量均为1w/w％；

在100℃、24MPa的条件下染色60min。

经检测，染色超仿棉纤维、涤纶织物、羊毛筒子纱的K/S值分别为11.4、10.6和5.2，染色K/S值标准偏差低于0.25％，同时上述染色纤维的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度达到4级以上，耐日晒色牢度达到6级以上，满足商业化生产要求。

实施例4

一种利用实施例1所述系统的染整方法，与实施例2的区别为：

将分散红153分别置于不同的染料室内，其用量均为1w/w％；

将超仿棉织物分别置于不同的纺织品染整架86上；

在120℃、24MPa的条件下染色40min；

吸附釜10内纤维的密度为0.5kg/L。

经检测，染色超仿棉纤维的K/S值为16.5，不同染整釜8内染色超仿棉纤维的染色K/S值标准偏差低于0.2％，同时上述染色纤维的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度达到5级，耐日晒色牢度达到6级以上，满足商业化生产要求。

实施例5

一种利用实施例1所述系统的染整方法，与实施例2的区别为：

将分散黄54、抗紫外整理剂2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、阻燃剂FRC-1分别置于不同的染料室内，其用量分别为1w/w％、2w/w％和3w/w％；

将涤纶织物分别置于不同的纺织品染整架86上；

分散黄54在140℃、24MPa的条件下染色60min；

抗紫外整理剂2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑在120℃、22MPa的条件下染色50min；

阻燃剂FRC-1在130℃、22MPa的条件下染色70min。

经检测，染色涤纶织物的K/S值为25.2，染色纤维的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度达到5级，耐日晒色牢度达到7级，染色涤纶织物的紫外线屏蔽功能为98％以上，染色涤纶织物的续燃时间为0s、阴燃时间为0s、损毁长度为77mm，满足商业化生产要求。

实施例6

一种利用实施例1所述系统的染整方法，与实施例2的区别为：

将分散黑ECT分别置于不同的染料室内，其用量均为2w/w％；

将羊毛筒子纱、毛球和绞纱分别置于不同的纺织品染整架86上；

在110℃、24MPa的条件下染色50min。

经检测，染色羊毛筒子纱、毛球和绞纱的K/S值分别为8.9、8.6和8.3，染色K/S值标准偏差低于0.15％，同时上述染色纤维的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度达到4-5级以上，耐日晒色牢度达到6级以上，满足商业化生产要求。

实施例7

一种利用实施例1所述系统的染整方法，与实施例2的区别为：

将活性分散红G分别置于不同的染料室内，其用量均为2.2w/w％；

将涤纶、腈纶和锦纶成衣分别置于不同的纺织品染整架86上；

在120℃、22MPa的条件下染色60min。

经检测，染色涤纶、腈纶和锦纶成衣的K/S值分别为14.2、16.7和19.1，同时上述染色纤维的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度达到5级以上，耐日晒色牢度达到6级以上，满足商业化生产要求。