一种超临界二氧化碳渐染染色釜、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渐染染色釜、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。

目前，纺织品渐变色染色主要有两种方法：一种是在星形架或方形架挂染设备上分次补加染料进行染色；另一种是将卷染机倾斜安装，通过逐步升高或降低水位达到渐进染色的目的。前一种染色工艺污水排放量大，废水中的染料浓度较高，不仅造成原材料和能源浪费，也增加了环境负担，尤其在颜色品种多、批量小的情况下，这一问题更加突出。后一种方法虽可减少染色污水的排放，但也存在操作过程复杂、难度大和要求高等问题。

在对涤纶织物进行渐变色染色时，由于这两种方法都需要在敞开环境中进行，染色温度在100℃以下，因此染液中还需加入载体，影响生态环境。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题和不足，提供一种用于涤纶染色的超临界二氧化碳渐染染色釜、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渐染染色釜，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，所述染色釜体内设有纱筒，所述纱筒的内部设有至少两个分隔板，所述分隔板将所述纱筒的内部沿其圆周方向分隔成至少两个中空区域，所述纱筒的侧壁设有多个透气微孔，每个所述中空区域连接有染料仓，所述染料仓与所述进气口连通。

进一步的，所述染料釜体内设有连通件，所述连通件内设有至少两个分隔板’，所述连通件的一端与所述纱筒连接，所述连通件的另一端与所述染料仓连接。

进一步的，所述连通件与所述纱筒之间的连接及所述连通件与所述染料仓之间的连接均为螺纹连接。

进一步的，所述染料仓内设有第一过滤网，所述第一过滤网靠近所述纱筒。

进一步的，所述染色釜体内设有缓冲腔，所述进气口与所述缓冲腔连通，多个所述染料仓分别与所述缓冲腔连通。

进一步的，每个所述染料仓分别与所述进气口连通，每个所述染料仓与所述进气口之间分别设有流量控制阀。

进一步的，所述分隔板和所述所述分隔板’的数量分别为3个，所述染料仓的数量为3个。

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渐染染色釜。

本发明还提出一种超临界二氧化碳染色方法，通过如上所述的渐染染色釜进行染色。

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渐染染色釜、染色系统及染色方法，通过在纱筒内设置多个彼此独立的中空区域，利用超临界二氧化碳染色技术，实现涤纶纱线的渐染。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为本发明实施例纱筒的结构示意图；

图2为本发明实施例渐染染色釜的结构示意图一；

图3为本发明实施例渐染染色釜的结构示意图二；

图4为本发明实施例渐染染色釜的俯视图（省略染色釜上盖）；

图5为本发明实施例连通件的结构示意图。

其中，100-染色釜体，110-进气口，120-出气口，130-连接板，200-纱筒，210-分隔板，220-中空区域，230-透气微孔，300-染料仓，310-第一过滤网，400-连通件，410-分隔板’，500-缓冲腔，600-流量控制阀，700-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。

本发明公开一种超临界co2渐染染色釜，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内设有纱筒200，具体参照图1，纱筒200的侧壁设有透气微孔230，纱筒200的内部设有至少两个分隔板210，多个分隔板210将纱筒200的内部沿其圆周方向分隔成至少两个中空区域220。每个中空区域220连接有染料仓300，染料仓300的另一端与进气口110连通。进气口110、染料仓300及中空区域220依次形成流体的流通通道。

染色前，先将涤纶纱线700倒筒至纱筒200上，并在不同的染料仓300内预先装入不同的染料。超临界co2流体从进气口110流入染料仓300内，在工艺要求的条件下，染料仓300内的染料都处于单分子态溶解于超临界co2流体，携带有染料的超临界co2流体从染料仓300流入纱筒200的中空区域220内，再从透气微孔230流出，进而对涤纶纱线700进行染色。由于不同染料仓300内的染料不同，那么随超临界co2流体进入不同中空区域220内的染料也不同，随着携带有染料的超临界co2流体从透气微孔230的流出，进而实现纱筒外围的涤纶纱线700的渐染。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。

本实施例分隔板210的数量为3个，将纱筒200的内部分隔成3个中空区域220，对应地，染料仓300的数量也为3个。本实施可以实现涤纶纱线3段渐染的效果。

为了便于纱筒200的拿取与安装、便于染料仓300的更换，染料釜体100内设有连通件400，参照图5，连通件400内设有至少两个分隔板’410，连通件400的一端与纱筒200连接，连通件400的另一端与所述染料仓300连接。具体的，在染料釜体100内设有连接板130，连接板130与染料釜体100的侧壁固定连接，连通件400与连接板130固定连接，从而实现连通件400与染料釜体100的固定连接。本实施例对应3个分隔板210及3个染料仓300，连通件400内设有3个分隔板’410。携带有染料的超临界co2流体先经过连通件400，再进入纱筒200内部对应的中空区域220内。需要向纱筒200上倒纱时，直接将纱筒200从连通件400上拆卸下来即可。需要向染料仓300内填充染料时，直接将染料仓300从连通件上拆卸下来即可。

进一步的，连通件400与纱筒200之间的连接及连通件400与染料仓300之间的连接均为螺纹连接，结构简单、易于实现、且便于安装和拆卸。

为了避免未溶解的染料从超临界co2流体进入纱筒200内，造成纱线的染色不均匀，在染料仓300内设有第一过滤网310，第一过滤网310靠近纱筒200的位置。第一过滤网310将避免未溶解的染料随超临界co2流体进入纱筒200内，从而提高染色均匀性。

染料仓300的具体设置方式有两种，具体如下：

染料仓300第一种设置方式：多个染料仓300是整体式的，即多个染料仓300可以作为一个整体从连通件400上拆卸下来，有利于提高安装和拆卸效率。参照图2，染色釜体100的底部设有缓冲腔500，进气口110与缓冲腔500连通，多个染料仓300位于缓冲腔500的上部并与缓冲腔500连通。从进气口110流入的超临界co2流体先进入缓冲腔500，再从缓冲腔500流入各个不同的染料仓300。缓冲腔500对气流起到了一定的分流、缓冲的作用，可以避免进入染料仓300内的气流太强而影响染料与气流的充分接触溶解，进而影响后续的染色效果。当染料与超临界co2流体充分接触溶解后，携带有染料的超临界co2流体经第一过滤网310分别流入不同的中空区域220，再从中空区域220外侧的透气微孔230流出渗入纱线700，实现纱线的渐染。

染料仓300第二种设置方式：多个染料仓300是分体式的，即每个染料仓300是相互独立的，可以单独从连通件400上拆卸下来。这样，当需要向染料仓300内填充染料时，只需要取下相对应地染料仓300即可，而无需将其他的染料仓300一同拿取下来。参照图3，每个染料仓300分别与进气口110连通，每个染料仓300与进气口110之间分别设置有流量控制阀600。从进气口110流入的超临界co2流体分别经过流量控制阀600流入不同的染料仓300，每个染料仓300内的超临界co2流体流量可以独立控制，有助于控制不同染料仓300内染料与超临界co2流体的接触量，提高最终的染色效果。

本发明还公开一种超临界co2染色系统，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渐染染色釜。

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渐染染色釜进行染色，实现涤纶纱线的渐染。具体染色步骤如下：

（1）在3个染料仓300内分别加入染色所需要的分散红、分散蓝、分散黄三种染料，染料装入完毕后，将染料仓300安装至连通件400的下端；

（2）将涤纶纱线700倒筒至纱筒200上，倒纱完毕后，将缠绕有纱线的纱筒200安装至连通件400的上端；

（3）开启加压泵，向系统内打入适量的co2，当系统内的温度与压强达到工艺参数设定值时，开启循环泵，此时染料仓300内的染料逐渐的溶解，并随着超临界co2流体进入纱筒200内的中空区域220内、再从透气微孔230渗入纱线700上，开始着色、扩散过程，并持续一段时间；

（4）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；

（5）打开染色釜，取出纱筒200。

上述步骤（3）中，系统内的温度为110-130℃，压强为23-27mpa。

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。