一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法与流程

本发明涉及超临界二氧化碳染色技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法。

背景技术：

在传统的染色过程中，我们通常采用水作为主要的介质。大量的染料、表面活性剂等化学物质都会对环境的可持续发展造成不良的影响。此外，对染色排出的污水需要进行中和、沉降等处理，都需要花费大量的人力物力。据不完全统计，我国纺织印染行业年耗水量达17亿吨，污水的排放达到16亿吨。而近几年来，我国大部分地区的水资源严重短缺，特别是污水排放等问题严重的制约染整行业的进一步发展。因此，防止污染，开发绿色有效的染色工艺，成为未来染整的正确方向。

近几年来，一种新型的绿色染色方式—超临界co2无水染色给未来的染整行业带来了新的曙光。该技术由于其具有高效率，无污染，染色时间短等优良的特点，备受青睐。该技术采用超临界co2作为染色介质，在co2被加热温度超过31℃，压强超过7.3mpa时，此时变成了一种非气非液的状态—超临界态。然后，由循环泵打压到染料罐和染色罐之间不断的循环，co2将溶解的染料送到纤维的孔隙，使染料均匀快速的染到织物上面。整个过程不需要清洗、烘干的过程。目前许多国家都在努力的研制这种具有节能减排、适用广泛的新型绿色染整设备，试图将其推向产业化，实用化。

段染的纱线所织出来织物的风格多样，所以深受广大消费者的青睐。适合做段染的纱线有：全棉、涤棉、腈棉、粘胶短纤长丝、腈纶、人造丝、涤纶丝、纯毛绒线、尼龙线、锦纶短纤长丝及各种混纺纱线。可以用于做段染的染料有：活性染料、酸性染料、分散染料、涂料等。

传统段染方式为：筒子纱→成绞→煮纱→染色→络筒，操作工艺复杂。并且，整个段染过程需要大量的水，耗费资源。传统绞纱染色是将待染纱线在摇纱机上变换成一框框连在一起的绞纱，然后在染色机中进行浸染。浸染常会出现染色不均匀的现象。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题和不足，提供一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法。

本发明提供的技术方案是，一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括中空染色釜体，所述染色釜体的底部设有进气口，所述染色釜体的侧壁设有出气口，所述染色釜体的内部设有染纱柱，所述染纱柱内设有第一通孔，所述第一通孔与所述进气口连通，所述染纱柱的外围套设有纱筒，所述纱筒沿其轴线方向间隔设有至少一个透气区域，每个所述透气区域内间隔布置有多个透气微孔。

进一步的，所述染色釜体的内部的底端面上设有底盘，所述底盘上设有第二通孔，所述染纱柱与所述底盘连接，所述进气口、所述第二通孔及所述第一通孔依次连通。

进一步的，所述底盘与所述染纱柱螺接。

进一步的，所述染纱柱的顶端可拆卸地设有密封盖。

进一步的，所述纱筒的底端与所述底盘密封连接，所述纱筒的顶端与所述密封盖密封连接。

进一步的，缠绕在所述纱筒上的纱线的密度为0.4-0.6kg/dm³。

本发明还提出一种超临界二氧化碳染色系统，包括染料釜、染色釜、回收釜及连通所述染料釜、染色釜、回收釜的染色循环系统，所述染色釜为如上所述的绞纱染色釜。

本发明还提出一种超临界二氧化碳染色方法，其特征在于，通过如上所述的绞纱染色釜进行染色。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明提出一种超临界二氧化碳绞纱染色釜、染色系统及染色方法，通过在纱筒上间隔布置多个透气区域，利用超临界二氧化碳染色技术，实现纱线的段染。整个染色过程工艺简单、染色均匀，并且从源头上解决了污染物的生产和排放，节约水资源、生态环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例绞纱染色釜的结构示意图一；

图2为本发明实施例绞纱染色釜的结构示意图二；

图3为本发明实施例纱筒的结构示意图一；

图4为本发明实施例纱筒的结构示意图二；

图5为本发明实施例超临界二氧化碳染色系统的结构示意图。

其中，100-染色釜体，110-进气口，120-出气口，200-染纱柱，210-第一通孔，300-底盘，310-第二通孔，400-纱筒，410-透气区域，411-透气微孔，500-密封盖，600-纱线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种用于超临界二氧化碳绞纱染色釜，参照图1至图4，包括中空的染色釜体100，染色釜体100具体为圆柱形釜体，染色釜体100的底部设有用于流入超临界co2流体的进气口110，染色釜体100的侧壁上设有用于流出超临界co2流体的出气口120。染色釜体100的内部设有染纱柱200，染纱柱200内设有第一通孔210，第一通孔210与进气口110连通。染纱柱200的外围套设有纱筒400，纱筒400沿其轴线方向间隔设有至少一个透气区域410，每个透气区域410内间隔布置有多个透气微孔411。

纱筒400上缠绕上纱线600后，称之为筒纱。绞纱染色釜在工作状态时，将筒纱套设在染纱柱200的外围。

携带有染料的超临界co2流体从进气口110进入第一通孔210，在工艺要求的条件下，低聚物和染料都处于单分子态溶解于超临界co2流体，超临界co2流体再从第一通孔210由染纱柱200的侧壁流出，最后从透气区域410流出进而对纱线进行染色。染色后的超临界co2流体从出气口120流出至回收装置进行回收过滤，便于进行下一次循环染色。

由于多个透气区域410是间隔布置的，从而实现纱线段染的效果。多个透气区域410之间的间距，直接影响染料在纱线上染色区域之间的间距。以纱筒上布置有一个透气区域与布置有两个透气区域相比，一个透气区域上染的染色区域之间的间距大于两个透气区域上染的染色区域之间的间距。

每个透气区域410的宽度，直接影响纱线上染色区域的宽度。每个透气区域410的宽度越宽，纱线上染色区域的宽度也越宽。

为了有助于提高染色均匀性。透气微孔的直径约为4-6mm，优选为5mm。

为了便于染纱柱200与染色釜体100之间的连接，在染色釜体100的内部的底端面上设有底盘300，底盘300上设有第二通孔310，染纱柱200与底盘300连接。当染纱柱200固定至底盘300上后，进气口110、第二通孔310及第一通孔210依次连通。

染纱柱200与底盘300之间采用螺纹连接结构，底盘300上设有内螺纹，染纱柱200的一端设有外螺纹，通过内外螺纹的螺接，实现二者的紧固连接。

为了使流入第一通孔210内的超临界co2流体都能够从染纱柱200的侧壁流出对外围的筒纱进行染色，提高染色效果，在染纱柱200的顶端可拆卸地设有密封盖500，从而避免超临界co2流体从染纱柱400的顶端流出。

在进行染色时，将筒纱套设在染纱柱200的外围，参照图2，筒纱的底端与底盘300密封连接，筒纱400的顶端与密封盖500密封连接，使得从染纱柱200的侧壁流出的超临界co2流体能够充分地对筒纱400进行染色，提高染色效果。优选地，筒纱400的底端与底盘300之间采用聚四氟乙烯密封圈。

在实际应用时，染纱柱200顶端与密封盖500之间的密封等级可以要求的低一些，甚至染纱柱200顶端与密封盖500之间允许出现微小的间隙，但是，纱筒顶端与密封盖500之间的密封、以及纱筒底端与底盘300之间的密封需要严格一些，最大程度的减小超临界co2流体的外泄。

由于超临界co2具有较强的渗透性，为了保证段染效果，在倒纱的过程中，需要确保缠绕在纱筒400上的纱线600的密度为0.4-0.6kg/dm³。

本发明还公开一种超临界co2染色系统，参照图5，包括染料釜、染色釜、回收釜、冷凝器、co2储气罐及连通染料釜、染色釜、回收釜、冷凝器、co2储气罐的染色循环系统。其中，染色釜为上述实施例公开的绞纱染色釜。

本发明还公开一种超临界co2染色方法，该染色方法利用上述实施例公开的绞纱染色釜进行染色。

参照图5所示的超临界co2染色系统，具体染色步骤如下：

（1）在染料釜内加入染色所需要的染料；

（2）在纱筒400上缠绕纱线，在倒纱的过程中，确保纱线的密度为0.4-0.6kg/dm³；

（3）将筒纱安装至绞纱染色釜内，并套设在染纱柱200的外围；

（4）开启加压泵，向染料釜内打入适量的co2，当染料釜内的温度与压强达到工艺参数设定值时，开启循环泵，此时染料逐渐的溶解，并随着超临界co2流体进入染色釜内开始着色、扩散过程，并持续一段时间；

（5）打开排压阀，超临界co2流体进入回收釜进行回收分离过滤，分离之后的co2进入到冷凝器，变为液体回收至co2储气罐；

（6）打开染色釜，取出筒纱400。

（7）由于超临界co2会少量浸染最外层纱线，需要将最外层的纱线去掉相应的厚度。大约占总厚度的1/15左右。

上述步骤（4）中，染料釜内的温度为120℃，压强为25mpa，持续时间为10-15min。

本发明通过在纱筒上间隔布置多个透气区域410，利用超临界二氧化碳染色技术，实现纱线的段染。整个染色过程工艺简单、染色均匀，并且从源头上解决了污染物的生产和排放，节约水资源、生态环保。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。