一种超临界二氧化碳绞纱染色釜及其无水染色方法

摘要

本发明涉及一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括缸体和绞纱支架，绞纱支架固定在缸体中；缸体的上端固定活动密封盖、下端设有二氧化碳流体入口，缸体的上部还设有二氧化碳流体出口；缸体外侧固定有加热夹套；加热夹套的一侧的上端设有加热介质出口，另一侧的下端设有加热介质入口；其特征在于所述的绞纱支架由架底分布器、支撑管和2个绞纱架组成；所述2个绞纱架固定在所述支撑管上，所述支撑管固定在所述架底分布器上；所述支撑管为多孔轴结构，所述架底分布器设有孔；所述支撑管内腔和孔Ⅰ相对应。

权利要求

1.一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括缸体（1）和绞纱支架（2），绞纱支架（2）固定在缸体（1）中；缸体（1）的上端固定活动密封盖（3）、下端设有二氧化碳流体入口（4），缸体（1）的上部还设有二氧化碳流体出口（5）；缸体（1）外侧固定有加热夹套（6）；加热夹套（6）的一侧的上端设有加热介质出口（7），另一侧的下端设有加热介质入口（8）；其特征在于所述的绞纱支架（2）由架底分布器（201）、支撑管（202）和2个绞纱架（203）组成；所述2个绞纱架（203）固定在所述支撑管（202）上，所述支撑管（202）固定在所述架底分布器（201）上；

所述支撑管（202）为多孔轴结构，所述架底分布器（201）设有孔（204）；所述支撑管（202）内腔和孔Ⅰ（204a）相对应；所述支撑管（202）管壁孔的孔径为8～15mm，孔间间距5～10mm；

所述的架底分布器（201）上孔（204）的孔径为20～30mm。

2.一种超临界二氧化碳绞纱染色方法，其特征在于通过权利要求1所述的绞纱染色釜进行染色。

3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳绞纱染色方法，其特征在于所述方法的染色条件为：在温度70～150℃，压力17～28MPa，染色20～100min；其中，染料与绞纱质量比为1:10～30。

4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳绞纱染色方法，其特征在于所述的绞纱为羊毛、羊绒、牦牛毛、棉或棉混纺纱线。

5.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳绞纱染色方法，其特征在于所述的染料为直接染料、活性染料、分散染料或活性分散染料。

说明书

一种超临界二氧化碳绞纱染色釜及其无水染色方法

技术领域

[0001] 本发明属于纺织印染领域，将具有一定松散度的羊毛、羊绒、牦牛毛、棉及棉混纺绞纱放入绞纱专用染色釜，对其进行超临界二氧化碳染色，提供一种适合绞纱的超临界二氧化碳染色方法。

背景技术

[0002] 传统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，同时也制约着纺织印染行业的可持续发展。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。由于染色过程需要通过专用的染色支架来实现，所以染色支架的研制对生产具有重要的意义。

[0004] 传统绞纱染色是将短纤纱或长丝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的一种染色方法。染后纱线具有高质量、高度重现性，但由于染色时纱线之间彼此没有孔隙，易产生摩擦，染后易出现着色不匀现象，导致其匀染性能较差。同时传统绞纱染色工艺需要脱水、烘干处理，耗水耗能。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术存在的问题和缺陷，本发明提供一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，并提供一种超临界二氧化碳绞纱染色方法。

[0006] 本发明的目的在于一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括缸体和绞纱支架，绞纱支架固定在缸体中；缸体的上端固定活动密封盖、下端设有二氧化碳流体入口，缸体的上部还设有二氧化碳流体出口；缸体外侧固定有加热夹套；加热夹套的一侧的上端设有加热介质出口，另一侧的下端设有加热介质入口；其特征在于所述的绞纱支架由架底分布器、支撑管和2个绞纱架组成；所述2个绞纱架固定在所述支撑管上，所述支撑管固定在所述架底分布器上；所述支撑管为多孔轴结构，所述架底分布器设有孔；所述支撑管内腔和孔Ⅰ相对应。

[0007] 本发明中的上述染色釜中，支撑管管壁孔的孔径为8～15mm，孔间间距5～10mm。支撑管的厚度为6～8mm，支撑管高优选为1500～1600mm。

[0008] 本发明的上述染色釜中，所述的架底分布器上孔的孔径为20～30mm。架底分布器上孔为超临界二氧化碳溢流口。在超临界二氧化碳染色时，一部分流体由支撑管进入绞纱支架，从中间向两侧逐渐上染绞纱；另一部分流体由二氧化碳溢流口进入绞纱支架，从下向上逐渐上染绞纱，从而提高绞纱匀染性能。

[0009] 本发明中的活动密封盖由定位销、密封盖组成，定位销焊接在密封盖中；将活性密封盖放在釜体端面上，使定位销咬合，通过快开卡箍让釜体端面与活动密封盖紧密连接。

[0010] 本发明中的染色釜中，吊环焊接在支撑管上，用于在染色釜中提取与置入绞纱支架作用。

[0011] 本发明的另一目的在于提供一种超临界二氧化碳绞纱染色方法，所述方法通过上述任一所述的绞纱染色釜进行染色。

[0012] 本发明的上述染色方法中，所述方法的染色条件为：在温度70～150℃，压力17～28MPa，染色20～100min；其中，染料与绞纱质量比为1:10～30。

[0013] 本发明的上述染色方法中的任一技术方案，绞纱优选羊毛、羊绒、牦牛毛、棉或棉混纺纱线。

[0014] 本发明的上述染色方法中的任一技术方案，染料优选直接染料、活性染料、分散染料或活性分散染料。

[0015] 本发明通过GB730-1998纺织品耐光和耐气候色牢度实验方法，GB3921-1997纺织品耐洗色牢度试验方法以及GB3920-1997摩擦牢度试验方法。对染色后绞纱进行色牢度测试评级，耐磨擦色牢度可达到3～4级，耐水洗色牢度可达到3～5级，耐光和耐气候色牢度都可达到3～5级，绞纱色牢度均能达纺织品服用要求。采用国际标准ISO105/A03-1993《纺织品色牢度试验——评定沾色用灰色样卡》对绞纱进行色牢度测定，色牢度可达3～5级。

[0016] 本发明采用超临界二氧化碳绞纱染色釜进行染色，染色后绞纱纱线匀染性能高，各项牢度优良。同时超临界二氧化碳染色，实现无污染、短流程、高效率的一种“绿色、可持续发展技术”的一种绞纱染色工艺。

附图说明

[0017] 本发明附图3幅，

[0018] 图1为本发明的结构示意图；

[0019] 图2为本发明的装有绞纱的结构示意图；

[0020] 图3为本发明的架底分布器的俯视图；

[0021] 其中，1、缸体，2、绞纱支架，3、活动密封盖，4、二氧化碳流体入口，5、二氧化碳流体出口，6、加热夹套，7、加热介质出口，8、加热介质入口，9、密封盖，10、定位销，11、快开卡箍，12、釜体端面，13、吊环，201、架底分布器，202、支撑管，203、绞纱架，204、孔，204a、孔Ⅰ。

具体实施方式

[0022] 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。

[0023] 实施例1

[0024] 本发明的一种超临界二氧化碳绞纱染色釜，包括缸体1和绞纱支架2，绞纱支架2固定在缸体1中；缸体1的上端固定活动密封盖3、下端设有二氧化碳流体入口4，缸体1的上部还设有二氧化碳流体出口5；缸体1外侧固定有加热夹套6；加热夹套6的一侧的上端设有加热介质出口7，另一侧的下端设有加热介质入口8；其特征在于所述的绞纱支架2由架底分布器201、支撑管202和2个绞纱架203组成；所述2个绞纱架203固定在所述支撑管202上，所述支撑管202固定在所述架底分布器201上；所述支撑管202为多孔轴结构，所述架底分布器201设有孔204；所述支撑管202内腔和孔204a相对应。所述的支撑管202管壁孔的孔径为10mm，孔间间距10mm。所述的架底分布器201上孔204的孔径为20～
30mm。活动密封盖由定位销10、密封盖9组成，定位销10焊接在密封盖9中；将活性密封盖3放在釜体端面上，使定位销10咬合，通过快开卡箍11让釜体端面12与活动密封盖3紧密连接。

[0025] 本发明的染色釜在使用时，本领域的技术人员根据现有技术可知，将染料放入染料釜，一定量绞纱置入绞纱染色釜，开启制冷系统，当储罐压力降至3~5MPa，系统中通入二氧化碳气体，开启加热器与油泵加热到染色温度，启动高压泵开始加压，加压至染色压力，进行染色，在超临界二氧化碳染色时，一部分流体由支撑管进入绞纱支架，从中间向两侧逐渐上染绞纱；另一部分流体由二氧化碳溢流口进入绞纱支架，从下向上逐渐上染绞纱，从而提高绞纱匀染性能。达到染色时间后，关闭高压泵、加热器与油泵，收集系统中二氧化碳气体与染料，然后释压进行二氧化碳和染料的回收；释压、降温之后，取出染色后绞纱。

[0026] 实施例2

[0027] 将4kg活性分散深蓝染料置入染料釜中，60kg羊毛绞纱放入专用绞纱支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至4.4~4.7MPa，储罐液位升至420～423mm，开始通入二氧化碳气体。然后开启加热器与油泵升温至100～104℃，开启高压泵加压至染色压力24～25MPa，染色38～43min。染色结束后，关闭高压泵和加热系统，降温与释压至38～43℃，
3.8～4.1MPa，对系统中的二氧化碳和染料进行回收，取出羊毛绞纱。其耐水洗色牢度为3级，耐摩擦色牢度为4级，耐光及耐气候色牢度为4级。传统活性分散深蓝染料对羊毛绞纱进行染色后色牢度为3级；采用超临界二氧化碳绞纱专用支架后，色牢度提高为3-4级。

[0028] 实施例3

[0029] 称取5kg活性黄染料与50kg羊绒绞纱分别放入染料釜与绞纱支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至3.9~4.1MPa，储罐液位升至410～414mm，开始通入二氧化碳气体。开启加热器和油泵，使其温度加热至130～133℃。开启高压系统升压至26～27MPa，染色52～56min。染色完成后，关闭高压泵、加热器和油泵，降温与降压至45～46℃，3.2～
3.4MPa，进行系统中二氧化碳和染料的回收，取出染色后羊绒绞纱。染色后羊绒绞纱耐水洗色牢度为4级，耐摩擦色牢度为4级，耐光与耐气候色牢度为3级，采用活性黄染料对羊绒绞纱进行传统染色时色牢度为3级，采用超临界二氧化碳绞纱专用支架后，绞纱色牢度可达到4级。

[0030] 实施例4

[0031] 称取活性分散青莲染料3.5kg置入染料釜中，70kg牦牛毛绞纱置入绞纱专用支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至3.3~3.4MPa，储罐液位升至425～427mm，开始通入二氧化碳气体。开启加热系统，使其温度加热至染色温度80～88℃；开启高压系统升压达到染色压力18～20Mpa，染色84～90min。染色结束后，关闭高压泵和加热系统，释压、降温至3.3～3.5MPa、38～44℃，进行二氧化碳和染料的回收，取出染色牦牛毛绞纱。其耐磨擦色牢度为3级，耐水洗色牢度可达到4级，耐光和耐气候色牢度为5级。采用活性分散青莲染料对牦牛毛绞纱进行染色色牢度为3-4级，采用超临界二氧化碳绞纱专用支架后，色牢度提高为4-5级。

[0032] 实施例5

[0033] 将分散艳黄染料称取3kg置入染料釜中，取75kg羊绒绞纱置入绞纱专用支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至3.5~4.0MPa，储罐液位升至412～414mm，通入二氧化碳气体。开启加热器和油泵，使其温度加热至137～142℃，开启高压泵升压至22～23MPa，染色时间55～62min。染色完成后，关闭高压泵、加热器和油泵，释压、降温至3.9～4.5MPa、
32～42℃，进行二氧化碳和染料的回收，取出染色后绞纱。其耐磨擦色牢度为5级和耐水洗色牢度可达到3级，耐光和耐气候色牢度为4级。传统分散艳黄染料上染羊绒绞纱色牢度为4级，采用超临界二氧化碳绞纱专用支架后，色牢度提高为4-5级。

[0034] 实施例6

[0035] 称取4.5g活性分散大红染料放入染料釜中，称取45kg羊毛绞纱置入专用绞纱支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至4.5~4.9MPa，储罐液位升至400～403mm，通入二氧化碳气体。然后开启加热系统，使其温度加热至110～115℃。开启高压泵升压至19～22MPa，染色48～59min。染色完成后，关闭高压泵和加热系统，释压与降温至3.8～4.5MPa、36～38℃，进行二氧化碳和染料的回收，取出染色后绞纱。其耐磨擦色牢度为5级，耐水洗色牢度可达到4级，耐光和耐气候色牢度为4级。传统活性分散大红染料上染羊毛绞纱色牢度为3级，采用超临界二氧化碳专用绞纱支架后，色牢度提高为4-5级。

[0036] 实施例7

[0037] 称取3kg活性蓝染料放入染料釜中，90kg牦牛毛绞纱置入绞纱支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至3.4~3.8MPa，储罐液位升至403～407mm，通入二氧化碳气体。然后开启加热系统升温至117～123℃，开启高压泵系统升压至22～25Mpa，染色72～80min。染色完成后，关闭高压泵和加热系统，降温、释压至4.1～4.5MPa、29～34℃，进行二氧化碳和染料的回收，取出染色绞纱。其耐磨擦色牢度为3级，耐水洗色牢度可达到5级，耐光和耐气候色牢度为4级。传统活性蓝染料上染牦牛毛绞纱色牢度为3-4，采用超临界二氧化碳专用绞纱支架后，色牢度可达到5级。

[0038] 实施例8

[0039] 将分散红染料3.5kg放置染料釜中，称取65kg牦牛毛绞纱置入绞纱支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至3.1~3.3MPa，储罐液位升至409～413mm，开始通入二氧化碳气体。然后开启加热系统升温至87～90℃，开启高压系统升压至23～24Mpa，染色时间66～72min。染色完成后，关闭高压泵和加热系统，释压、降温至4.3～4.7MPa、29～37℃，进行二氧化碳和染料的回收，取出染色牦牛毛绞纱。其耐磨擦色牢度为4级，耐水洗色牢度可达到3级，耐光和耐气候色牢度为4。传统分散红染料对绞纱进行染色后色牢度为3-4级，超临界二氧化碳染色后绞纱色牢度可达到5级。

[0040] 实施例9

[0041] 称取5kg直接黄染料与80kg羊绒绞纱分别置入染料釜与绞纱装用支架中。开启制冷系统，当储罐压力降至3.7~4.0MPa，储罐液位升至406～408mm，开始通入二氧化碳气体。开启加热系统升温至93～95℃，开启高压泵加压至25～28MPa，染色70～73min。染色完成后，关闭高压泵和加热系统，释压、降温至4.3～4.7MPa、33～35℃，取出染色绞纱。其耐磨擦色牢度为4级，耐水洗色牢度4级，耐光与耐气候色牢度为3级。传统直接黄染料上染羊绒绞纱后色牢度为4级，采用超临界二氧化碳专用绞纱支架后，色牢度可达到4-5级。