超临界二氧化碳牛角纽扣染色釜及其染色工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纺织印染技术领域，涉及超临界二氧化碳染色釜，特别涉及超临界二 氧化碳牛角纽扣染色釜及其染色工艺。
【背景技术】
[0002] 我国是一个水资源短缺的国家，水资源环境也在不断恶化，再加上用水的浪费，水 资源形势更是不容乐观。纽扣的传统水浴染色，主要以水为介质，在染色过程中，大量的染 料、助剂和表面活性剂等化学物质对环境造成严重污染，耐高温的着色剂品种少、色系不 全、添加色母粒造成纽扣生产过程不稳定，制约着服装辅料行业的可持续发展。21世纪对易 控制性、高效性、无污染性以及可循环利用性的要求越来越突出。发展于上世纪末的超临界 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 续发展型"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。而服装辅料的超临界 流体染色研究却很少，目前还没有采用超临界二氧化碳染色技术进行纽扣等服装辅料的染 色工艺。另一方面，由于纽扣结构致密、质量较大，若采用常规的静态的方式堆积在一起染 色，会导致纽扣与纽扣紧实的压在一起，纽扣与纽扣的重叠处会出现染色不匀和染不透的 现象，造成纽扣染色瑕疵。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于提供超临界二氧化碳牛角纽扣染色釜，通过二氧化碳流体 带动纽扣以非静态方式进行染色，从而解决采用现有技术的超临界二氧化碳染色釜时纽扣 与纽扣的重叠处会出现染色不匀和染不透，造成纽扣染色瑕疵的问题。
[0005] 本发明的上述目的是采用如下技术方案来实现的。
[0006] 一种超临界二氧化碳牛角纽扣染色釜，包括釜体，所述釜体的上端设有密封釜盖， 所述釜体的底部设有二氧化碳流体及染料入口，所述釜体的上部设有二氧化碳流体及染料 出口。
[0007] 作为优选的技术方案，所述染色釜还包括筒体，所述筒体置于釜体内，所述筒体的 底部设有开口，所述开口与所述二氧化碳流体及染料入口相对应，所述开口处设有向筒体 内部凸出的曲面网件。染色时，所述牛角纽扣置于筒体内，携带染料的超临界二氧化碳流体 由底部开口流入筒体，冲击纽扣并带动纽扣以非静态方式进行染色。还可通过控制超临界 二氧化碳流体的流速来实现气流的变化，从而使纽扣在气流的变速冲击下运动起来，避免 了纽扣与纽扣重叠处的染色瑕疵。曲面网件的网孔孔径优选1~2_，材质优选不锈钢。曲 面网件可分散二氧化碳流体和染料，从而染色更均匀。
[0008] 作为优选的技术方案，所述筒体的底部为倒梯形结构，采用该结构可以避免纽扣 堆积在筒体底部出现死角，以防止染色不匀。其中所述筒体的底部是指曲面网件的外周。
[0009] 作为优选的技术方案，所述倒梯形结构的斜边与水平面的夹角为20~50度，采用 该角度有效保证二氧化碳流体冲击纽扣，从而避免纽扣重叠和堆积，有效防止染色不匀。 [0010] 作为优选的技术方案，所述筒体的底部开口处设有带孔底盘，位于所述曲面网件 的下方。所述带孔底盘的孔径优选为3_，材质优选不锈钢。带孔底盘可对二氧化碳流体及 染料起过滤作用，避免杂质等进入筒体。
[0011] 作为优选的技术方案，所述带孔底盘和曲面网件均与筒体底部的开口活动连接， 采用该结构便于拆卸和洗涤，提高染色效率。
[0012] 作为优选的技术方案，所述筒体的上端设有带孔盖体。采用该结构，便于装取纽 扣，即实际应用时可以在不打开盖的情况下，通过带孔盖体的孔直接装入纽扣，染色结束后 也可以在不打开盖的情况下，通过带孔盖体的孔直接取出纽扣。另一方面，所述带孔盖体也 可适度控制二氧化碳流体和染料的流出速度。
[0013] 作为优选的技术方案，所述带孔盖体设有拉环，方便将筒体拉出。
[0014] 作为优选的技术方案，所述密封釜盖通过快开卡箍与所述釜体活动连接。
[0015] 作为优选的技术方案，所述釜体的外周设有加热夹套，用以加热和保温，所述加热 夹套的下部设有热介质入口，上部设有热介质出口。
[0016] 作为优选的技术方案，所述筒体设有筒体扭合部、所述釜体设有釜体扭合部，所述 筒体与釜体，通过筒体扭合部与釜体扭合部连接。
[0017] 本发明另一目的是提供采用上述超临界二氧化碳牛角纽扣染色釜进行牛角纽扣 染色的工艺。
[0018] 作为优选的技术方案，所述牛角纽扣染色工艺的染色条件为：所述染色工艺的染 色条件为：超临界二氧化碳流体流速为10~40g/min，染色爸内温度为80~100°C，染色爸 内压力为15~25MPa，染色时间为30~60min ;其中所述染色工艺采用的染料为直接染料， 所述牛角纽扣染色前，进行预处理，所述预处理方法为：将牛角纽扣放置在低温等离子体反 应器内，抽真空，通入氧气，在压强25~70Pa，功率25~300W下放电处理5~30min。染 色结束后降压使染料与二氧化碳气体分离，分别回收，取出染色样品，样品不用清洗干燥等 后处理。样品颜色深浅主要通过染色时间、染色温度、直接染料占牛角纽扣的质量百分数等 因素的变化来控制。所述的超临界二氧化碳流体流速的计量是以每分钟流过的超临界状态 二氧化碳和直接染料共同的质量为标准。
[0019] 作为优选的技术方案，所述直接染料的质量占牛角纽扣质量的1~5%，优选为 2 ~3%〇
[0020] 作为优选的技术方案，所述直接染料的染液的配制方法为：用水将直接染料溶解 后，再加入匀染剂得到，所述匀染剂的加入量占染液总质量的0. 5%~2%。其中，溶解直接 染料的去离子水的加入量不予特别限定，能够完全溶解染料的水量即可，一般加入的水量 为作为溶质的直接染料质量的2~5倍。对于匀染剂，不予特别限定，可以采用本领域技术 人员能够实现本发明的市售的匀染剂均可使用，本发明优选采用平平加〇。
[0021] 在上述技术方案中，所述的直接染料的种类不予特别限定，本领域中用于蛋白质 类纤维染色的直接染料均可用。本发明中直接染料优选为直接红23、直接黄28、直接蓝72。
[0022] 未经处理的牛角纽扣在超临界二氧化碳中染色时，染料很难分散进入纽扣纤维分 子中，因此染色效果不明显，得色很浅。本发明通过将牛角纽扣在一定的压强、功率的等离 子体反应器中进行预处理，使使纽扣表面产生离子，便于与染料发生反应，染色效果明显提 高，得色深度明显加深。
[0023] 上述所述的在超临界二氧化碳流体染色过程中，携带分散染料的超临界二氧化碳 按一定的速度由二氧化碳及染料入口进入染色釜体底部，通过染色釜筒体底部设有的带孔 底盘以及曲面网件进入筒体，形成涡旋气流进行染色，携带部分分散染料的二氧化碳从二 氧化碳出口流出，形成循环，染色釜内纽扣随着超临界二氧化碳的循环流动，逐渐完成染 色。携带分散染料的超临界二氧化碳在筒体内进行纽扣染色的分子动力学机理为：溶解 在超临界二氧化碳流体中的染料逐渐靠近材料界面进入动力边界层，当染料靠近材料界面 后，依靠自身的扩散接近材料，当分子力足够大时，染料被材料吸附，在材料内外形成染料 浓度差，完成染料的吸附固着，从而实现超临界二氧化碳流体的无水染色。
[0024] 本发明的有益效果：本发明提供一种新的超临界二氧化碳牛角纽扣染色釜，该染 色釜在釜体的底部设有二氧化碳流体及染料入口，而上部设有出口，染色时底部二氧化碳 流体和染料流入釜体，冲击纽扣并带动纽扣以非静态方式进行染色，还可通过控制超临界 二氧化碳流体的流速来实现气流的变化，从而使纽扣在气流的变速冲击下运动起来，避免 了纽扣与纽扣重叠处的染色瑕疵。同时本发明的染色釜的筒体底部设计成倒梯形结构，有 效防止纽扣接触不到携带分散染料的二氧化碳流体而无法染色的问题。采用本发明的染色 工艺，可以获得色泽丰富齐全的纽扣，染色后的产品不需要进行清洗、干燥等后处理，实现 全过程无水染色，节约生产成本，提高染色质量，降低环境污染。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明超临界二氧化碳牛角纽扣染色釜的结构示意图；
[0026] 其中，1、釜体，2、密封釜盖，3、筒体，4、二氧化碳流体及染料入口，5、二氧化碳流体 及染料出口，6、曲面网件，7、倒梯形结构，8、带孔盖体，9、带孔底盘，10、拉环，11、快开卡箍， 12、加热夹套，13、热介质入口，14、热介质出口，15、筒体扭合部，16、釜体扭合部，17、开口。
【具体实施方式】
[0027] 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