一種超臨界流體卷染工藝的制作方法
【專利說(shuō)明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及紡織品染色領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界流體卷染工藝。
二、技術(shù)背景
[0002]傳統(tǒng)水染染色工藝會(huì)帶來(lái)大量的工業(yè)廢水，這些廢水的⑶D值高、氨氮排放量大，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞，給居民的生命健康帶來(lái)了巨大的威脅。水污染問(wèn)題嚴(yán)重制約著傳統(tǒng)染色工業(yè)的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，紡織印染加工的織物重量與耗用水量的比例高達(dá)1:100?1: 150，全國(guó)印染加工用水量估計(jì)全年16億噸。目前，該行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水的回用比例很低，而且污水處理和排放占生產(chǎn)成本比例逐漸增加。
[0003]超臨界流體染色利用超臨界流體，尤其是超臨界二氧化碳，代替水作為染料的載體進(jìn)行染色，實(shí)現(xiàn)了無(wú)水染色，從而從根本上解決了染色工業(yè)水污染的問(wèn)題，有著良好的開發(fā)應(yīng)用前景。
[0004]總結(jié)現(xiàn)有超臨界流體染色工藝的特點(diǎn)可以看出，超臨界流體染色通常包括:儲(chǔ)存超臨界流體媒質(zhì)，向染色與染料溶解系統(tǒng)中的染色設(shè)備裝入被染物并抽空系統(tǒng)中的空氣，通過(guò)冷凝、栗壓、加熱使超臨界流體媒質(zhì)成為超臨界流體，向染色與染料溶解系統(tǒng)中加注超臨界流體，使超臨界流體在染色與染料溶解系統(tǒng)中形成循環(huán)，循環(huán)著的超臨界流體溶解染料并上染被染物，停止循環(huán)并將超臨界流體媒質(zhì)泄放至超臨界流體媒質(zhì)儲(chǔ)存系統(tǒng)，泄放過(guò)程中分離未上染染料和超臨界流體媒質(zhì)，排空染色與染料溶解系統(tǒng)中低于超臨界流體媒質(zhì)儲(chǔ)存壓力的超臨界流體媒質(zhì)，從染色與染料溶解系統(tǒng)中的染色設(shè)備取出被染物。這種超臨界流體染色工藝的流程復(fù)雜、設(shè)備投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，超臨界流體媒質(zhì)經(jīng)冷凝、栗壓、加熱成為超臨界流體以及向染色與染料溶解系統(tǒng)中加注超臨界流體過(guò)程為超臨界流體染色的準(zhǔn)備過(guò)程，該準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，使超臨界流體染色的效率大大降低，嚴(yán)重制約了該項(xiàng)新技術(shù)的推廣應(yīng)用。
[0005]中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局在2006年5月24日公開了一項(xiàng)公告號(hào)為CN1776086A，名稱為“聚乳酸纖維的超臨界二氧化碳染色方法”的專利，該方法解決了聚乳酸纖維不使用水且可在大于110°C的更高溫度下進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的染色而不影響纖維的機(jī)械性能的技術(shù)問(wèn)題。該發(fā)明局限于聚乳酸纖維的超臨界二氧化碳染色，無(wú)法實(shí)現(xiàn)織物的高質(zhì)量染色。隨后，中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局于2008年I月2日授權(quán)了一項(xiàng)公告號(hào)為CN100359091C，名稱為“超臨界二氧化碳染色的工藝方法”的專利，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)未固著染料的回收并實(shí)現(xiàn)染色介質(zhì)二氧化碳的回收利用；中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局在2014年3月26日授權(quán)了一項(xiàng)公告號(hào)為CN102817194B，名稱為“一種采用超臨界流體靜態(tài)染色的方法和裝置”的專利，該專利提供的是一種超臨界流體靜態(tài)染色工藝，染色工藝簡(jiǎn)單且染色設(shè)備便于清洗，不足之處在于該染色工藝屬于靜態(tài)染色，其勻染性和染色深度等技術(shù)指標(biāo)難以達(dá)到較高水平。上述三項(xiàng)專利均未克服現(xiàn)行超臨界流體染色工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、染色前準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有超臨界流體染色工藝存在的缺陷，提供一種工藝流程簡(jiǎn)便、設(shè)備投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、染色前準(zhǔn)備時(shí)間短、超臨界流體染色效率高的一種超臨界流體卷染工藝。
[0007]一種超臨界流體卷染工藝，通過(guò)超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)，超臨界流體染色子系統(tǒng)包括:超臨界流體媒質(zhì)加熱氣化成為超臨界流體、超臨界流體循環(huán)、染料溶解、被染物運(yùn)行、染料上染被染物，中間蓄熱子系統(tǒng)，加注控制子系統(tǒng)和管路加以實(shí)施。本發(fā)明基本構(gòu)思的工藝步驟包括以下內(nèi)容:
[0008]1、超臨界流體染色子系統(tǒng)初始化，即將被染物裝入超臨界流體染色子系統(tǒng)的卷染器，加裝染料，關(guān)閉卷染器，啟動(dòng)被染物纏繞機(jī)構(gòu)，并根據(jù)染料和被染物特性及染色工藝要求，決定是否加裝染料助溶劑；
[0009]2、超臨界流體媒質(zhì)加注和超臨界化，即按超臨界流體染色需求量，將液態(tài)超臨界流體媒質(zhì)自超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)加注到超臨界流體染色子系統(tǒng)，途徑中間蓄熱子系統(tǒng)蓄熱器時(shí)使其冷卻，超臨界流體媒質(zhì)加熱；啟動(dòng)超臨界流體染色子系統(tǒng)加熱功能，利用超臨界流體媒質(zhì)排空超臨界流體染色子系統(tǒng)中的空氣，使超臨界流體媒質(zhì)成為超臨界流體；
[0010]3、超臨界流體卷染，即啟動(dòng)超臨界流體染色子系統(tǒng)循環(huán)功能，循環(huán)過(guò)程中超臨界流體溶解染料、上染被染物，染色子系統(tǒng)中溶有染料的超臨界流體在循環(huán)壓縮機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)溶解染料-上染被染物的循環(huán)，同時(shí)被染物進(jìn)行放卷-上染-收卷的循環(huán)；
[0011]4、超臨界流體媒質(zhì)回送和與剩余染料分離，即超臨界流體卷染結(jié)束后，將超臨界流體染色子系統(tǒng)中的超臨界流體媒質(zhì)回送至超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)，途徑中間蓄熱子系統(tǒng)蓄熱器時(shí)使其升溫，超臨界流體媒質(zhì)冷卻，直至超臨界流體染色子系統(tǒng)與超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)間達(dá)到壓力平衡，超臨界流體中未上染的剩余染料與超臨界流體媒質(zhì)分離；
[0012]5、殘余超臨界流體媒質(zhì)排空，即連通超臨界流體染色子系統(tǒng)與大氣，將超臨界流體染色子系統(tǒng)中低于超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)壓力的殘余超臨界流體媒質(zhì)排空；
[0013]6、將染色后的被染物卸出。
[0014]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果:1、超臨界流體媒質(zhì)以液態(tài)形式直接加注到超臨界流體染色子系統(tǒng)，省去栗壓操作，節(jié)省了設(shè)備投資，縮短了超臨界流體染色的準(zhǔn)備時(shí)間，降低了運(yùn)行費(fèi)用；2、超臨界流體媒質(zhì)的液化儲(chǔ)存及與剩余染料的分離合二為一，省去了獨(dú)立的分離設(shè)備，降低了設(shè)備投資，提高了設(shè)備利用率;3、利用超臨界流體媒質(zhì)排出超臨界流體染色子系統(tǒng)中的空氣，省去了抽真空設(shè)備，降低了能耗，提高了效率;4、超臨界流體媒質(zhì)加注與回送兩過(guò)程中設(shè)置中間蓄熱子系統(tǒng)，降低了超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)的冷凝功耗和超臨界流體染色子系統(tǒng)的加熱功耗，節(jié)省了運(yùn)行成本。綜上所述，本發(fā)明提供的超臨界流體卷染工藝，流程簡(jiǎn)便、設(shè)備投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、染色前準(zhǔn)備時(shí)間短、超臨界流體染色效率高。
四、【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明內(nèi)循環(huán)的工藝流程示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明外循環(huán)的工藝流程示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明內(nèi)循環(huán)染色子系統(tǒng)卷染器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明外循環(huán)染色子系統(tǒng)卷染器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:
[0020]1、超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)C11、超臨界流體媒質(zhì)儲(chǔ)罐L1101、液位計(jì)PI101、壓力計(jì)ValOl、安全閥VlOl、充裝閥V102、截止閥A V103、截止閥B TIClOl、溫控器Re 11、制冷機(jī)E101、冷凝器2、超臨界流體染色子系統(tǒng)D201、卷染器V201、截止閥C Y201、溢流閥V202、放空閥V203、截止閥D V204、截止閥E TIC201、溫控器PI201、壓力計(jì)Va201、安全閥Ml、電機(jī)A M2、電機(jī)B C201、內(nèi)置循環(huán)壓縮機(jī)C202、外置循環(huán)壓縮機(jī)FIC201、流量控制器2-
1、過(guò)濾器2-2、超臨界染質(zhì)折流擋板2-3、染筒2-4、加熱器2-5、卷布輥A2_6、超臨界染質(zhì)分布器2-7、卷布輥B 2-8、染筒端蓋、2-9超臨界染質(zhì)回流器3、管路3-1、超臨界流體入口管3-
2、超臨界流體出口管3-3、超臨界染質(zhì)循環(huán)管4、中間蓄熱子系統(tǒng)E401、中間蓄熱器5、加注控制子系統(tǒng)V501、調(diào)節(jié)閥FIC501、流量控制器。
五、【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程。
[0022]實(shí)施例一，內(nèi)置循環(huán)壓縮機(jī)的超臨界流體卷染工藝。
[0023]如圖1所示，內(nèi)置循環(huán)壓縮機(jī)的超臨界流體卷染工藝由超臨界流體媒質(zhì)液化儲(chǔ)存子系統(tǒng)1、超臨界流體染色子系統(tǒng)2、管路3、中間蓄熱器4和流量測(cè)量控制子系統(tǒng)5實(shí)施。
[0024]本發(fā)明中內(nèi)置循環(huán)壓縮機(jī)的超臨界流體卷染工藝【具體實(shí)施方式】如下:
[0025](一)超臨界流體染色子系統(tǒng)初始化:如圖3所示，開啟卷染器D201，啟動(dòng)電機(jī)AMl將被染物卷繞至卷布輥A 2-5上，將被染物的自由端與卷布輥B 2-7上的引布縫合;根據(jù)工藝要求在超臨界染質(zhì)分布器2-6內(nèi)加裝足量的染料，同時(shí)根據(jù)染料溶解度、纖維種類、染色工藝條件確定是否加裝染料助溶劑，例如采用分散紅60染料染色滌綸纖維或其織物時(shí)不加裝染料助溶劑，用分散藍(lán)染料染色亞麻或麻的織物時(shí)需要加裝染料助溶劑進(jìn)行酶離子改性，用分散深藍(lán)S-3BG染料染色純棉織物要添加染料助溶劑多元羧酸，用分散黃E-3RL染料染色聚丙烯織物時(shí)需要加裝染料助溶劑聚乙二醇;關(guān)閉卷染器D201。
[0026](二)超臨界流體媒質(zhì)加注及其超臨界化:根據(jù)卷染器D201完成單批次染色工序所需的超臨界流體媒質(zhì)的量，打開截止閥C V201、調(diào)節(jié)閥V501，將液態(tài)的超臨界流體媒質(zhì)注入卷染器D201中，流量控制器FIC501將測(cè)量控制超臨界流體媒質(zhì)的流量，同時(shí)超臨界流體媒質(zhì)流經(jīng)中間蓄熱器E401實(shí)現(xiàn)初次加熱；待超臨界流體媒質(zhì)加注卷染器D201完成，關(guān)閉截止閥C V201，開啟卷染器D201的加熱器2-4，將卷染器D201內(nèi)的超臨界流體媒質(zhì)加熱到設(shè)定的染色工藝溫度To并保持恒溫狀態(tài)，超臨界流體媒質(zhì)進(jìn)入設(shè)定的超臨界態(tài)并驅(qū)趕卷染器D201中的空氣經(jīng)溢流閥Y201進(jìn)入超臨界流體媒質(zhì)儲(chǔ)罐ClOl內(nèi)；根據(jù)卷染工藝條件設(shè)定溢流壓力Po，溢流閥Y201使卷染器D201內(nèi)的超臨界流體始終處于設(shè)定的壓力閾值Po下。
[0027](三)超臨界流體卷染:先開啟電機(jī)AMl和電機(jī)B M2，使被染物在恒張力狀態(tài)下往復(fù)卷繞;之后開啟內(nèi)置循環(huán)壓縮機(jī)C201，超臨界流體不斷溶解染料形成超臨界染質(zhì)，即溶有染料的超臨界流體，超臨界染質(zhì)通過(guò)超臨界染質(zhì)分布器2-6上染被染物，并經(jīng)內(nèi)置循環(huán)壓縮機(jī)C201作用，返回超臨界染質(zhì)回流器2-9，從而處于染料的飽和態(tài)、非飽和態(tài)的動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程;