超临界CO₂经轴染色系统的制作方法

专利名称：超临界CO₂经轴染色系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超临界co2经轴染色系统及用于该系统的一种高温高压超临界染色装置，用以纺织品的染整。
背景技术：
传统的染色工艺需要染料及各种各样的助剂，染色过程中需要消耗大量的 水和能源，所产生的废水和排放造成严重的环境污染。尽管染整行业采取了大 量的措施来节约用水、降低排放，都不能从根本上改善环境污染的问题。为此世界各地的研究单位一直在寻求一种生态、环保的染色技术和设备，以替代传统的染色方法。其中超临界C02染色方法是利用C02在超临界状态下的特性替代传统的水对合成纤维进行染色，是一种新颖的无水染色装置，是绿色 的环保工业，从根本上解决的传统染色工艺的高耗水、高耗能和高污染的问题。现但现有国内外超临界C02染色装置仅属试验装置，尚无可进行规模化生产的超 临界C02染色装置，并且存在染色均匀度差、批次染色不一致、上染率低、染色速度慢，无法进行连续生产等问题。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种超临界C02经轴染色系统，该染色系统具有高均匀性、高一致性、高上染率、高产量的优点。本实用新型的另一目的在于提供一种染色釜，利用该染色釜可以使染色系 统达到高均匀性、高一致性、高上染率、高产量的优点。本实用新型中的超临界C02经轴染色系统包括有C02加压供应系统、循环泵、
分离回收装置及两个或两个以上并列设置的染料染色一体釜，所述染料染色一 体釜并列设置后与所述循环泵串联，形成一封闭的回路，并在所述染料染色一体釜与所述循环泵之间分别连接有所述C02加压供应系统和所述分离回收装置。所述染料染色一体釜与分离回收装置之间设置有一取样装置，该取样装置 通过控制阀与所述系统连接。所述取样装置的容积为0. 5 — 5L，工作压力为0—350bar，工作温度0—200。C。所述染料染色一体釜包括有一中间呈中空状并形成染色釜的本体，在所述 本体的顶部设有一釜盖，在所述本体中间的染色釜处设置有一染色布架，在所 述本体的外侧设有一加热和/或冷却夹套，在所述本体底部设有一染料釜，在所 述染料釜内设有一用于细化染料和提高染料在超临界流体中溶解度的搅拌器。所述染料染色一体釜的容积为100—3000L，工作压力为0 — 350bar,工作温 度0—200°C。所述染料釜包括有一外壳体和一顶盖，所述外壳体的外壁为疏孔结构，内 壁为焊接致密的不锈钢烧结板，，所述顶盖为过滤精度为5 — 30 n的不锈钢烧结 板，所述顶盖与所述染色布架可拆卸连接。所述染色布架包括有一缠绕棒和一固定架，在所述缠绕棒上布满用于渗透 染料的细小微孔，所述固定架与所述本体的内壁固定连接。所述染色布架包括有一缠绕棒、 一固定架和一底盘，在所述缠绕棒上布满 用于渗透染料的细小微孔，所述固定架与所述本体的内壁固定连接，所述底盘 用于所述染料釜的顶盖。所述釜盖在其内壁上设有一密封垫。所述加热或冷却夹套为一中空结构，环绕在所述本体的周围，用于加热或 冷却可以加热所述本体内染料的媒介。所述搅拌器为由C02气流驱动的多层式自动搅拌器，包含有一旋转轴和多层转动叶片。
本实用新型中的超临界C02染色系统，通过将染料釜与染色釜设计成一体，并组成双釜或多釜连续运作系统，从而可以实现高均匀性、高一致性、高上染率、高产量的目的。并且本实用新型中的超临界C02染色系统，由于设计了取样装置，可以在实际染色过程中对样品进行观察，从而可以决定生产过程的各种 工艺参数。


图1是本实用新型中染色系统的示意图； 图2是本实用新型中染色釜的结构示意图。鼎麯放下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。 如图2所示，本实用新型中的染料染色一体釜包括有一本体l、釜盖2、染 色布架3、加热或冷却夹套4、染料釜5及自动搅拌器6。其中本体1的内部呈中空状，并在该中空处形成染色釜。在本体1靠近顶部的 位置设有两个出口 10。釜盖2设在本体1的顶部，在其内表面设置有一密封垫20,当釜盖2与本体1闭合时可以锁紧高压状态的染色釜，让染色釜在高温高压超临界状态下工 作，不会漏气。当需要打开釜盖2时，只须在卸压后，松开锁扣(图中未示出)， 即可以快速打开。与传统螺纹结构的釜盖相比，本实用新型中的釜盖2可以避 免在高温状态下，螺纹咬死无法打开的情况，另外也可以避免在工业化设备中， 螺纹釜盖过重难以打开的问题。另外利用密封垫20进行密封的原理与结构对本 技术领域的技术人员来说是很容易实现的，并且所采用的锁扣也为现有产品， 因此不再对此釜盖的结构及原理作详细描述。染色布架3包括有一用于缠绕纺织品的缠绕棒30、 一用于固定在本体1上 的固定架31。缠绕棒30为一中空的圆柱体，其壁上布满细小的微孔(图中未
示出)，用于渗透携带染料的超临界流体。固定架31通过连接件(螺丝、螺母 或其它连接件)与缠绕棒30固定连接，利用该固定架31可以方便缠绕棒30从 染色釜内取出与放入，并且在放入缠绕棒30后固定架31位于本体1的出口 10 下方，使缠绕棒30内部与出口 10连通。固定架31与本体1内壁的固定连接可 以通过台阶的方式直接放置，也可以通过卡槽与凸块等结构连接(还可以是其 它方便的结构，不再详细说明)。加热或冷却夹套4是一中空的结构，环绕在本体l的外壁上，内部可以通 入经过加热或冷却的媒介，如水。在加热或冷却夹套的外壁上设有可以与外 界加热或冷却系统连接的连接阀40。利用通入经过加热或冷却后的媒介对本体 1内部的超临界C02气体进行加热或冷却，达到染色所需的温度。染料釜5设在本体1的底部，为一用于装载染料的容器，该容器包括有一 外壳体52和一顶盖53。其中外壳体52的外壁为疏孔结构，通过连接件与本体 l的底部固定连接，内壁也焊接有致密的不锈钢烧结板51。顶盖53是过滤精度 为5—30u的不锈烧结板，通过连接件与缠绕棒30可拆卸连接。在染料釜5的 底部设有一供应超临界C02气体的信道50，该信道50可以与外界的超临界C02 气体供应系统连接。自动搅拌器6为双层或多层结构，即包括有一旋转轴60和至少两层以上的 转动叶片61，当超临界C02气体流过时可以带动转动叶片61旋转，从而可以细 化染料釜5内部的染料，同时提高染料在超临界流体中的溶解度。本实用新型中染料染色一体釜是将染料釜与染色釜结合为一体，具体的容 积为100 — 3000L，工作压力为0 — 350bar，工作温度0—20(TC。具体的工作过 程是将盛载染料的染料釜5的外壳体固定在本体1的底端，同时将染料釜5的 顶盖53固定装在染色布架3的缠绕棒30下端(其中染料釜5的顶盖53也可以 看作是染色布架3的底盘)，接着将纺织品缠绕在染色布架3的缠绕棒30内， 放入本体l (染色釜)中，关闭釜盖2。再利用系统和加热或冷却夹套加压加温
到染色所需的参数，激活循环泵，使超临界C02进入染料釜，带动多层式自动搅 拌器6运作，溶解有染料的C02流体进入染色釜，再经缠绕棒30的微孔进入缠 绕棒30内部，并经出口 IO输出，当溶解有染料的C02流体进入染色釜5并进入 缠绕棒30内部的过程需穿过缠绕在缠绕棒30上的纺织品，从而使部分染料吸 附在纺织品上并染色，如此重复溶解_〉吸附-〉染色的动作直至染色结束。如图1所示，本实用新型中的超临界C02经轴染色系统包括有两个(或两个 以上)并列设置的染料染色一体釜7、 8，在两个并列设置的染料染色一体釜7、 8的端部串联有一循环泵9，在循环泵9的前后各设有一调节阀91、 92，并在 调节阀91、 92的端部连接有一 C02加压供应系统93和一分离回收系统94。在 该系统的各装置出入口端部均设置有一调节阀。另为了方便观察染色结构，在整个系统的串联有一取样装置90，即可以通 过观察实际染色过程中样品的状况，来决定生产工艺的参数。该取样装置90的 容积为0. 5 —5L，工作压力为0 — 350bar，工作温度0—200°C。本实用新型中超临界C02经轴染色系统的具体工作过程如下将两批各40KG重的150D/288F的涤纶布料缠绕在两个染料染色一体釜8、 7(容积为120L)中的染色布架3上，在各染料染色一体釜8、 7的染料釜5中放 置0—6%的Disperse Red 167. 1染料，同时在染色取样装置90中放置小块布 样。首先利用染料染色一体釜8进行染色，即关闭阀门76、 75、 72、 78、 73、 77、 91、 92、 81,打开阀门83、 82、 71、 74、 79、 80，将液体0)2经加压系统 93打入染色系统，经染料染色一体釜8的加热或冷却夹套4加热升温，当压力 达到200—280Bar,温度为70—120。C的染色条件时，停止加压。打开阀门91、 92,激活循环泵9，进行71->7-〉74-〉91-〉9-〉92-〉71之间的动态循环，染色时 间为15—60分钟。停止染色，关闭循环泵9，关闭阀门79、 80，卸去取样装置 90中的压力，取出样品鉴定，如样品合格即停止染料染色一体釜8染色，切换 到染料染色一体釜7进行连续染色，重复上述过程，如此可以连续工作。 由上述可知，本实用新型中的超临界C02经轴染色系统具有下述优点1、 通过染料染色一体釜的设计，可以使整个系统进行双釜或多釜设计，可 以实现连续作业的目的，具有染色速度快的优点。2、 通过取样装置的设计，可以提高批次染色的一致性。3、 由于利用超临界C02气流作为染色媒介，具有上染率高、无污染的优点。
权利要求1、一种超临界CO2经轴染色系统，包括有CO2加压供应系统、循环泵和分离回收装置，其特征在于还包括有两个或两个以上并列设置的染料染色一体釜，所述染料染色一体釜并列设置后与所述循环泵串联，形成一封闭的回路，并在所述染料染色一体釜与所述循环泵之间分别连接有所述CO2加压供应系统和所述分离回收装置。
2、 根据权利要求l中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述 染料染色一体釜与分离回收装置之间设置有一取样装置，该取样装置通过控制 阀与所述系统连接。
3、 根据权利要求1中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述 取样装置的容积为0. 5—5L，工作压力为0—350bar,工作温度0—200°C。
4、 根据权利要求1至3中任意一项所述的超临界C02经轴染色系统，其特 征在于包括有一中间呈中空状并形成染色釜的本体，在所述本体的顶部设有 一釜盖，在所述本体中间的染色釜处设置有一染色布架，在所述本体的外侧设 有一加热和/或冷却夹套，在所述本体底部设有一染料釜，在所述染料釜内设有 一用于细化染料和提高染料在超临界流体中溶解度的搅拌器。
5、 根据权利要求4中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述 染料染色一体釜的容积为100—3000L，工作压力为0—350bar，工作温度0—200 。C。
6、 根据权利要求4中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述 染料釜包括有一外壳体和一顶盖，所述外壳体的外壁为疏孔结构，内壁为焊接 致密的不锈钢烧结板，所述顶盖为过滤精度为5 — 30ii的不锈钢烧结板，所述 顶盖与所述染色布架可拆卸连接。
7、 根据权利要求6中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述 染色布架包括有一缠绕棒和一固定架，在所述缠绕棒上布满用于渗透染料的细 小微孔，所述固定架与所述本体的内壁固定连接。
8、 根据权利要求4中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述染色布架包括有一缠绕棒、 一固定架和一底盘，在所述缠绕棒上布满用于渗透 染料的细小微孔，所述固定架与所述本体的内壁固定连接，所述底盘用于所述 染料釜的顶盖。
9、 根据权利要求4中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述釜盖的内壁上固定设有一密封垫。
10、 根据权利要求4中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述加热或冷却夹套为一中空结构，环绕在所述本体的周围，用于加热或冷却可以 加热所述本体内染料的媒介。
11、 根据权利要求4中所述的超临界C02经轴染色系统，其特征在于所述 搅拌器为由C02气流驱动的多层式自动搅拌器，包含有一旋转轴和多层转动叶片。
专利摘要本实用新型公开了一种超临界CO₂经轴染色系统，包括有CO₂加压供应系统、循环泵、分离回收装置和两个或两个以上并列设置的染料染色一体釜，所述染料染色一体釜并列设置后与所述循环泵串联，形成一封闭的回路，并在所述染料染色一体釜与所述循环泵之间分别连接有所述CO₂加压供应系统和所述分离回收装置。其中染料染色一体釜包括有一中间呈中空状并形成染色釜的本体，在所述本体的顶部设有一釜盖，在所述本体中间的染色釜处设置有一染色布架，在所述本体的外侧设有一加热和/或冷却夹套，在所述本体底部设有一染料釜，在所述染料釜内设有一用于细化染料和提高染料在超临界流体中溶解度的搅拌器。具有高均匀性、高一致性、高上染率、高产量的优点。
文档编号D06P1/00GK201033850SQ20072000470
公开日2008年3月12日 申请日期2007年2月2日 优先权日2006年11月13日
发明者杨利坚, 林锦新, 陈敏强 申请人:香港生产力促进局