一种超临界流体染整系统及其方法与流程

本发明涉及一种超临界流体染整系统及其方法，属于染整领域。

背景技术：

随着世界各国对低碳经济模式和低碳发展理念的广泛认可，大量的废水排放已成为纺织印染行业的首要瓶颈。中国纺织工业面临的低碳考验也异常严峻。据不完全统计，在中国印染企业每天累计排放废水总量达300-400万吨，COD和BOD高达2000-3000mg/L，废水中的残留染料、重金属、含硫化合物及各种不易生物降解的有机助剂，都难以通过混凝、过滤、吸附等方法进行有效处理，是最难处理的工业废水之一。

同时，根据中国印染行业协会统计数字显示，中国印染行业年耗水量达95.48亿吨，新鲜水取用量居全国各行业第二位，其中印染用水量占到80％，排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放的总量第六位。水资源的高度依赖和高能耗、高排放等问题，严重制约了纺织印染行业的可持续发展。特别是发达国家实施的“碳关税”进一步加剧了处于纺织供应链低端的中国纺织印染业受到的冲击。因此，作为国家低碳发展规划中的重要行业，纺织印染行业必须加速与“低碳时代”接轨。推行印染过程的清洁化生产是整个行业可持续发展的必由之路，发展少水、节能、无污染的染色技术已成为国内外的迫切需求。

目前，超临界CO₂流体染色技术作为一种清洁化染色技术已经在国内外取得了阶段性进展；其中，利用分散染料进行化学纤维散纤维超临界CO₂流体染色已迈入工业化生产阶段，且具有小批量、多品种的优势。但是，织物超临界CO₂流体批量化染色仍存在着染色时间长、效率低的难题。此外，绳状织物的超临界CO₂流体染色还会引起染斑和织物折痕问题。上述难题成为制约织物超临界CO₂流体批量化染整工业化应用的瓶颈。

技术实现要素：

本发明通过设置织物经轴染整单元，不仅解决了上述绳状织物超临界CO₂流体批量化染色的时间长、效率低的问题，还解决了其易于引起染斑和织物折痕的问题。

本发明提供了一种超临界流体染整系统，所述系统包括织物经轴染色釜；

所述织物经轴染色釜包括织物经轴染整单元、外部磁传动装置Ⅱ，所述织物经轴染色釜内设有织物经轴染整单元，所述织物经轴染色釜外设有外部磁传动装置Ⅱ；

所述织物经轴染整单元包括多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ、轴承Ⅰ、轴承Ⅱ、内部磁传动装置Ⅱ、内部磁传动装置Ⅲ、流体喷射器，所述多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ分别通过轴承Ⅰ、轴承Ⅱ与织物经轴染整单元的入口连接且分布在织物经轴染整单元内，所述多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ上分别设有内部磁传动装置Ⅱ、内部磁传动装置Ⅲ，所述流体喷射器与织物经轴染整单元的入口连接且分布在多孔管Ⅰ与多孔管Ⅱ的周围。

本发明所述织物经轴染整单元优选为包括限位器，所述限位器分别设在多孔管Ⅰ、多孔管Ⅱ上。

本发明所述限位器用于检测多孔管Ⅰ与多孔管Ⅱ上的织物层数变化，控制多孔管Ⅰ与多孔管Ⅱ的卷绕动作。

本发明所述织物经轴染色釜优选为包括转盖轴、连接杆、卡箍，所述转盖轴固定在织物经轴染色釜的釜体上，所述连接杆将转盖轴与织物经轴染色釜的釜盖连接，所述卡箍将织物经轴染色釜的釜体与釜盖连接。

本发明所述系统优选为包括染料釜；

所述染料釜包括染料筒、染料盘管、搅拌装置，所述染料釜的入口依次与染料筒、染料盘管、染料釜的出口连接，所述染料釜内设有搅拌装置。

本发明所述染料盘管优选为渐变多孔结构，孔径从下到上由1μm渐变增大至1mm。

本发明所述染料釜优选为与织物经轴染色釜连接。

本发明另一目的是利用上述系统的超临界流体染整方法，所述方法为：将染料或/和整理剂置于染料筒内，超临界二氧化碳流体从染料釜的入口进入染料筒内，再进入染料盘管内穿过其孔由染料釜的出口流出；溶有染料或/和整理剂的超临界二氧化碳流体从织物经轴染色釜的入口进入，一方面进入多孔管Ⅰ与多孔管Ⅱ，对缠绕其上的织物进行染整，在外部磁传动装置Ⅱ、内部磁传动装置Ⅱ与内部磁传动装置Ⅲ的作用下，多孔管Ⅰ与多孔管Ⅱ旋转，实现单层织物染整，另一方面进入流体喷射器，实现织物定向染整。

本发明有益效果为：

①本发明所述多孔盘管可以有效增加染料与CO₂流体的接触面积，改善染料或/和整理剂的分散性，同时，搅拌装置在染料釜内轴向旋转，进一步提高染料的分散和溶解速度；

②本发明所述织物经轴染整单元不仅在外部磁传动装置Ⅱ、内部磁传动装置Ⅱ与内部磁传动装置Ⅲ的作用下，实现织物边卷绕边染整，提高染整速度，还通过流体喷射器向织物定向染色，进一步提高染整速度和质量。

附图说明

本发明附图3幅，

图1为实施例1所述染料釜的结构示意图；

图2为实施例1所述织物经轴染色釜的结构示意图；

图3为实施例1所述卡箍的结构示意图；

其中，1、染料釜，11、染料筒，12、染料盘管，13、搅拌装置，131、搅拌电机，132、外部磁传动装置Ⅰ，133、传动杆，134、内部磁传动装置Ⅰ，135、搅拌桨，2、织物经轴染色釜，21、织物经轴染整单元，211、多孔管Ⅰ，212、多孔管Ⅱ，213、轴承Ⅰ，214、轴承Ⅱ，215、内部磁传动装置Ⅱ，216、内部磁传动装置Ⅲ，217、限位器，218、流体喷射器，22、外部磁传动装置Ⅱ，23、转盖轴，24、连接杆，25、卡箍。

具体实施方式

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，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种超临界流体染整系统，所述系统包括染料釜1；所述染料釜1与织物经轴染色釜2连接；

所述染料釜1包括染料筒11、染料盘管12、搅拌装置13；所述染料釜1的入口依次与染料筒11、染料盘管12、染料釜1的出口连接；所述染料盘管12为渐变多孔结构，孔径从下到上由1μm渐变增大至1mm；所述搅拌装置13包括搅拌电机131、外部磁传动装置Ⅰ132、传动杆133、内部磁传动装置Ⅰ134、搅拌桨135；所述搅拌电机131与外部磁传动装置Ⅰ132连接且分布在染料釜1外，所述传动杆133穿过染料釜1与染料釜1内的搅拌桨135连接，所述传动杆133在染料釜1外的部分设有内部磁传动装置Ⅰ134；

所述织物经轴染色釜2包括织物经轴染整单元21、外部磁传动装置Ⅱ22、转盖轴23、连接杆24、卡箍25；所述织物经轴染色釜2内设有织物经轴染整单元21，所述织物经轴染色釜2外设有外部磁传动装置Ⅱ22；所述织物经轴染整单元21包括多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212、轴承Ⅰ213、轴承Ⅱ214、内部磁传动装置Ⅱ215、内部磁传动装置Ⅱ216、限位器217、流体喷射器218，所述限位器217分别设在多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212上，所述多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212分别通过轴承Ⅰ213、轴承Ⅱ214与织物经轴染整单元21的入口连接且分布在织物经轴染整单元21内，所述内部磁传动装置Ⅱ215、内部磁传动装置Ⅱ216分别设在多孔管Ⅰ211、多孔管Ⅱ212上，所述流体喷射器218与织物经轴染整单元21的入口连接且分布在多孔管Ⅰ211与多孔管Ⅱ212的周围，所述转盖轴23固定在织物经轴染色釜2的釜体上，所述连接杆24将转盖轴23与织物经轴染色釜2的釜盖连接，所述卡箍25将织物经轴染色釜2的釜体与釜盖连接，所述卡箍25为三等分结构。

实施例2

一种利用实施例1所述系统的超临界流体染整方法，所述方法为：

将分散红60以1w/w％的比例置于染料筒11内；

将1000m涤纶织物一端缠绕在多孔管Ⅰ211上、另一端缠绕在多孔管Ⅱ212上；

超临界二氧化碳流体通过染料釜1的入口进入染料筒11内溶解染料，染料在超临界二氧化碳流体的冲击作用下通过染料盘管12进行充分分散溶解，并穿过染料盘管12上的孔进入染料釜1内，搅拌桨135的搅拌速度为50r/min，均匀溶有染料的超临界二氧化碳流体由染料釜1的出口流出，进入织物经轴染色釜2，在温度140℃、压力24MPa的条件下染色，一方面进入多孔管Ⅰ211与多孔管Ⅱ212，对缠绕在其上的涤纶织物进行染整，在外部磁传动装置Ⅱ22、内部磁传动装置Ⅱ215与内部磁传动装置Ⅱ216的作用下，使多孔管Ⅱ212以20m/min的速度旋转50min，并带动多孔管Ⅰ211上的涤纶织物缠绕其上，另一方面进入流体喷射器218向涤纶织物喷射，染色完成后，织物经轴染色釜2的压力降至为0，在开盖电机带动下卡箍25脱离织物经轴染色釜2的釜盖，在液压装置带动下织物经轴染色釜2的釜盖绕转盖轴23转动实现开启，织物经轴染整单元21利用移动轮移除织物经轴染色釜2的釜体。

经检测，染色后涤纶织物的染色K/S值为25.2，K/S值的标准偏差低于0.01，同时，染色后涤纶织物的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为5级，耐湿磨牢度为5级，耐日晒色牢度为6级。

实施例3

一种利用实施例1所述系统的超临界流体染整方法，与实施例2的区别为：

将分散蓝79以0.5w/w％的比例置于染料筒11内；

将2000m涤纶织物一端缠绕在多孔管Ⅰ211上、另一端缠绕在多孔管Ⅱ212上；

搅拌桨135的搅拌速度为100r/min；

在温度120℃、压力26MPa的条件下染色；

多孔管Ⅱ212以100m/min的速度旋转20min；

当限位器217检测到剩余一层涤纶织物时，内部磁传动装置Ⅱ215停止运动，内部磁传动装置Ⅱ216开始运动，使涤纶织物重新缠绕在多孔管Ⅰ211上。

经检测，染色后涤纶织物的染色K/S值为16.8，K/S值的标准偏差低于0.02。

实施例4

一种利用实施例1所述系统的超临界流体染整方法，与实施例2的区别为：

将分散黄163以2w/w％的比例置于染料筒11内；

将1000m羊毛织物一端缠绕在多孔管Ⅰ211上、另一端缠绕在多孔管Ⅱ212上；

在温度100℃、压力22MPa的条件下染色。

经检测，染色后羊毛织物的染色K/S值为8.7，K/S值的标准偏差低于0.01，同时，染色后羊毛织物的的耐水洗色牢度为4级，耐干磨牢度为4级，耐湿磨牢度为4级，耐日晒色牢度为6级。

实施例5

一种利用实施例1所述系统的超临界流体染整方法，与实施例2的区别为：

将抗紫外整理剂2-(2′-羟基-3′,5′-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑以0.5w/w％的比例置于染料筒11内；

将2000m腈纶织物一端缠绕在多孔管Ⅰ211上、另一端缠绕在多孔管Ⅱ212上；

搅拌桨135的搅拌速度为200r/min；

在温度120℃、压力23MPa的条件下染色；

多孔管Ⅱ212以100m/min的速度转动20min；

当限位器Ⅰ217检测到剩余一层腈纶织物时，内部磁传动装置Ⅱ215停止运动，内部磁传动装置Ⅱ216开始运动，使腈纶织物重新缠绕在多孔管Ⅰ211上。

经检测，整理后腈纶织物的紫外线屏蔽功能为98％以上，且具有长效抗紫外特点。

实施例6

一种利用实施例1所述系统的超临界流体染整方法，与实施例2的区别为：

将聚乙二醇二乙烯三胺以2w/w％的比例置于染料筒11内；

将500m涤纶织物一端缠绕在多孔管Ⅰ211上、另一端缠绕在多孔管Ⅱ212上；

搅拌桨135的搅拌速度为150r/min；

在温度130℃、压力25MPa的条件下染色；

多孔管Ⅱ212以10m/min的速度转动50min。

经检测，整理后涤纶织物的表面电阻率降到10¹⁰Ω以下，半衰期小于10s。

实施例7

一种利用实施例1所述系统的超临界流体染整方法，与实施例2的区别为：

将抗紫外整理剂2-(2′-羟基-3′,5′-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑以0.2w/w％、分散红153以1w/w％的比例置于染料筒11内；

将5000m涤纶织物一端缠绕在多孔管Ⅰ211上、另一端缠绕在多孔管Ⅱ212上；

搅拌桨135的搅拌速度为300r/min；

在温度120℃、压力26MPa的条件下染色；

多孔管Ⅱ212以100m/min的速度转动50min。

经检测，染色后涤纶织物的染色K/S值为18.2，K/S值的标准偏差低于0.02，同时，染色后涤纶织物的耐水洗色牢度为5级，耐干磨牢度为4-5级，耐湿磨牢度为4-5级，耐日晒色牢度为6级。此外，整理后涤纶织物的紫外线屏蔽功能为98％以上。