一种超临界二氧化碳经轴染色架、染色釜及染色方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超临界二氧化碳经轴染色架、染色釜及染色方法。
【背景技术】
[0002]传统纺织品染色主要以水为介质，使用大量的染料和助剂等化学物质并且消耗大量的水，属于高耗能、高污染、高排放的染色技术，不仅对环境造成了严重污染，同时也制约着纺织印染行业的可持续发展。随着现代科学技术的快速发展，超临界流体技术日益受到世界各国的重视，并逐渐应用于化工、生物、卫生、食品、印染、新材料等众多行业中。超临界二氧化碳无水染色技术因其无污染、短流程、高效率等突出特点被认为是一种“绿色、可持续发展技术”而备受青睐。
[0003]目前，超临界二氧化碳染色技术作为一种新型的绿色染整技术已取得阶段性进展，对其工艺条件、染色机理及染色设备的联合探索研究已较为成熟。但是采用超临界二氧化碳染色技术对经轴进行染色，依然存在着批量较大、染液渗透率较低、染色不匀等问题，尚无法实现高质量的染色生产。除此之外，超临界二氧化碳无水染色过程多采用热油浴加热方法，耗能巨大，气味浓重，是超临界流体染色设备中的主要耗能部件。这些突出的问题都极大的限制了超临界二氧化碳染色在经轴染色上的应用。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供了一种蒸汽加热式超临界二氧化碳经轴染色架、染色釜，并提供了一种经轴超临界二氧化碳无水染色的方法。
[0005]—种超临界二氧化碳经轴染色架，包括中心支撑管(17)和旋转圆盘(19)，所述旋转圆盘(19)为中空柱体结构，中空柱体上部有四个孔，下部联通设有短轴(24)，经轴染色架以中心支撑管(17)为中心，由内到外依次包括中心支撑管(17)、三臂轴(18)、经轴支撑轴(16)、经轴(15)、多孔外罩(14) ο
[0006]所述中心支撑管(17)为多孔结构。
[0007]所述三臂轴为三根空心圆管，所述空心圆管为多孔结构；所述多孔空心三臂轴使得二氧化碳流体可以在水平方向上均匀地喷射向整个经轴，以实现均匀染色生产。三臂轴孔径0.2_2mm，孔间距l_5mm ;孔径优选为1mm。
[0008]所述中心支撑管(17)和三臂轴(18)底部密封联通旋转圆盘(19)上部的四个孔。
[0009]所述经轴染色架底部设有底部密封盖(20);所述底部密封盖(20)上设有气孔，所述短轴(24)穿过气孔。
[0010]所述短轴(24)通过螺纹连接中空转轴(23)。
[0011]所述中空转轴(23)中部连接电动机(11);所述中空转轴(23)底部通过旋转密封装置(22)连接二氧化碳流体管道(2);所述旋转密封装置(22)为旋转密封接头。
[0012]旋转圆盘的短轴在电动机的作用下，带动中心支撑管、三臂轴周向旋转，利用离心力使得二氧化碳流体产生较大的冲击力，快速穿透纱线，提高染色透染性。三臂轴转速为0-1000r/min。优选转速为 100-1000r/min，更优选转速为 400-1000r/min。
[0013]进一步地，在上述技术方案中，所述经轴染色架顶部设有顶部密封盖(13)。所述经轴染色架与顶部密封盖与底部密封盖连接密封，以形成染色密闭空间，进一步提高二氧化碳的渗透性。
[0014]进一步地，在上述技术方案中所述中空转轴(23)与电动机(11)通过齿轮或传送带连接。
[0015]进一步地，在上述技术方案中，顶部密封盖(13)顶部设有吊环(12)。
[0016]进一步地，在上述技术方案中，所述中心支撑管孔径为0.5-5mm，孔间距l-10mm。孔径优选为5mm。
[0017]进一步地，在上述技术方案中，经纱卷绕在经轴支撑轴上，所述经轴支撑轴(16)为中空多孔的圆柱体结构；其孔径为0.1-5_，孔间距1-5_，孔径优选为0.1mm ;所述经轴支撑轴(16)被顶部密封盖(13)和底部密封盖(20)密封固定。
[0018]所述经轴支撑轴与三臂轴间的距离为10mm，以保证二氧化碳流体的渗透性。
[0019]进一步地，在上述技术方案中，所述多孔外罩孔径为0.l-5mm，孔间距l_5mm，孔径优选为0.1mm,多孔外罩约束二氧化碳流体流动方向，实现水平穿透染色，改善染色均勾性。
[0020]本发明的再一目的是提供一种超临界二氧化碳经轴染色釜，包括活动密封盖(9)、缸体(10)，所述活动密封盖(9)由定位销(8)固定，通过快开卡箍(7)与染色釜体端面(6)相连接；所述缸体(10)外设有加热夹套(3);加热夹套(3) —侧的上端设有加热介质出口(21)，另一侧的下端设有加热介质入口(4);所述缸体(10)上部设有二氧化碳流体出口
(5);所述缸体内设有权利要求1-5任意一项所述的经轴染色架，所述缸体底部设有孔，所述中空转轴(23)上部穿过所述孔，与经轴染色架中的短轴(24)螺纹连接，中空转轴与缸体外部的电机连接。
[0021]本发明的又一目的是提供一种上述超临界二氧化碳经轴染色釜染色的方法，加热介质为水蒸气，高温水蒸气不断地由加热介质入口(4)进入加热夹套内，并由加热介质出口(21)流出以提供釜体所需热能，相对于热油浴加热方法，耗能巨大，气味浓重的问题，本发明采用可以直接接通纺织厂内的蒸汽，节约能源；且使用后的冷凝水可以进行回收利用，冷凝水加热温度为温度为0-200 °C。
[0022]进一步地，在上述技术方案中，染色条件为:温度30_160°C，压力8_28MPa，时间20-150min ;其中，染料与待染物的质量比为1:2-1:30。
[0023]进一步地，在上述技术方案中，所述的待染物为羊毛、羊绒、牦牛毛、棉、棉混纺及化学纤维纺成的纱线。
[0024]进一步地，在上述技术方案中，所述的染料为直接染料、分散染料、活性染料、活性分散染料或天然染料。
[0025]本发明通过GB730-1998纺织品耐光和耐气候色牢度试验方法，GB3921-2008纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度以及GB3920-2008色牢度试验耐摩擦色牢度。对染色后纺织品进行色牢度测试评级，耐摩擦色牢度可达到3-4级，耐水洗色牢度可达到3-5级，耐光和耐气候色牢度可达到3-5级，色牢度均能达到纺织品服用要求。采用国际标准IS0105/A03-1993《纺织品色牢度试验一评定沾色用灰色样卡》对染色后的纺织品进行色牢度测定，色牢度可达3-5级。
[0026]发明有益效果
[0027]1、本发明的蒸汽加热式超临界二氧化碳经轴染色釜，利用纺织厂内的高温蒸汽，采用蒸汽加热方式，热量利用率高；同时蒸汽可以回收再用，减小了能量损耗，显著降低了超临界流体染色过程中的热能消耗；
[0028]2、本发明的蒸汽加热式超临界二氧化碳经轴染色釜及染色方法，通过与经轴染色架连接，具有内染和外染两种染色方式，可以实现经轴的高渗透与高匀染性生产；
[0029]3、本发明染色架，中心支撑管、三臂轴周向旋转，利用离心力使得二氧化碳流体产生较大的冲击力，快速穿透纱线，提高染色透染性。
【附图说明】
[0030]本发明附图3幅，
[0031]图1是装载有经轴染色架的染色釜结构示意图；
[0032]图2是图1中A-A局部放大剖视图；
[0033]图3是旋转圆盘结构示意图；
[0034]图中，1、底座；2、二氧化碳流体管道；3、加热夹套；4、加热介质入口；5、二氧化碳流体出口 ；6、釜体端面；7、快开卡箍；8、定位销；9、活动密封盖；10、缸体；11、电动机；12、吊环；13、顶部密封盖；14、多孔外罩；15、经轴；16、经轴支撑轴；17、中心支撑管；18、三臂轴；19、旋转圆盘；20、底部密封盖；21、加热介质入口 ；22、旋转密封装置；23、中空转轴；
24、短轴。
【具体实施方式】
[0035]下述非限定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。
[0036]实施例1
[0037]本发明结合附图1、2、3进行说明。
[0038]—种超临界二氧化碳经轴染色架，包括中心支撑管17和旋转圆盘19，中心支撑管17为中空多孔结构；孔径为5_。如图3所示，旋转圆盘19为中空柱体，中空柱体上部有四个孔，下部联通设有短轴24，如图1所示，经轴染色架以中心支撑管17为中心，由内到外依次包括中心支撑管17、三臂轴18、经轴支撑轴16、经轴15、多孔外罩14 ;三臂轴为三根空心圆管，空心圆管为多孔结构；孔径为1_。
[0039]如图2所示，中心支撑管17和三臂轴18底部密封联通旋转圆盘19上部的四个孔；经轴染色架底部设有底部密封盖20 ;底部密封盖20上设有气孔，短轴24穿过气孔。短轴24通过螺纹连接中空转轴23。
[0040]中空转轴23中部连接电动机11 ;中空转轴23底部通过旋转密封装置22连接二氧化碳流体管道2 ;旋转圆盘19在电动机11的作用下，带动中心支撑管、三臂轴周向旋转，利用离心力使得二氧化碳流体产生较大的冲击力，快速穿透纱线，提高染色透染性。
[0041]经轴染色架顶部设有顶部密封盖13。顶部密封盖13顶部设有吊环12。经轴染色架与顶部密封盖13和底部密封盖20连接密封，以形成染色密闭空间，进一步提高二氧化碳的渗透性。
[0042]经纱卷绕在经轴支撑轴上，经轴支撑轴16为中空多孔的圆柱体结构；其孔径为0.1mm ;经轴支撑轴16被顶部密封盖13和底部密封盖20密封固定。
[0043]经轴支撑轴与三臂轴间的距离为10mm，以保证二氧化碳流体的渗透性。
[0044]多孔外罩孔径为0.1mm,多孔外罩约束二氧化碳流体流动方向，实现水平穿透染色，改善染色均匀性。
[0045]实施例2
[0046]如图1所示，一种超临界二氧化碳经轴染色釜，包括活动密封盖9、缸体10，活动密封盖9由定位销8固定，通过快开卡箍7与染色釜体端面6相连接；缸体10外设有加热夹套3 ;加热夹套3 —侧的上端设有加热介质出口 21，另一侧的下端设有加热介质入口 4 ;缸体10上部设有二氧化碳流体出口 5 ;缸体内固定设有实施例1中的经轴染色架，缸体底部设有孔，中空转轴(23)上部穿过该孔，与经轴染色架中的短轴(24)螺纹连接。中空转轴与缸体外部的电机连接，转轴底部通过旋转密封装置连接二氧化碳流体管道。旋转密封装置为旋转密封接头，可以购买得到。
[0047]结合图1，详细叙述本发明所述的蒸汽加热式超临界二氧化碳经轴染色釜及染