[发明专利]一种筒纱无水染色设备、染色方法及产品

说明书

本发明提供一种无水筒纱染色设备、染色方法及产品，包括染料釜、染色釜、回收釜及连通所述染料釜、染色釜及回收釜的染色循环系统，其特点是：所述染色釜的顶部为筒纱入口，筒纱入口配置密封盖，在染色釜内的中间竖直设置纱线中轴，所述纱线中轴为管壁上开有流体释放孔的出气管，在染色釜底部设置进气管，所述进气管与出气管连通，在染色釜上设置染色釜出口；所述染色循环系统包括CO₂储气瓶、加压泵、循环泵及管路。各种染料置于染料釜中，将筒纱放入到染色釜内，向染料釜中打入CO₂，染料逐渐溶解，并随着CO₂流体到达染色釜内开始着色、扩散过程。具有生产效率高，匀染效果好，安全性强，适于涤纶筒子纱线的无水染色。

技术领域

本发明属于染色技术领域，涉及到一种超临界CO₂无水染色技术，具体说是一种筒纱无水染色设备、染色方法及产品。

背景技术

我国是一个水资源严重短缺的国家，水资源环境也在不断的恶化，再加上用水的浪费，水资源形势更是不容乐观。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，为防止污染，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，由循环泵打压到燃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。

然而，作为一种新型的染色产业技术，在实际生产过程中必然会遇到各种新问题出现，而现有的工艺技术也远未达到规模化生产的水平。

在已经公开的中国专利中，伊恩华等人发面的无水染色试验设备（专利号：CN200310121145.9）只是笼统地介绍无水染色，但并没有给出详细的染色工艺技术。郑来久等人提出了采用超临界CO₂无水染色技术（CN201010160181.6）对短纤维进行染色的方法，但这种染色方式远远不能满足涤纶产品每年约3800万吨巨额的消耗量。且其只能采用少量的几种染料进行染色。中国发明专利“超临界二氧化碳染色装置中的染色釜”（公开号CN1807742A），则公开了一种采用染色流体双向循环的染色装置，以实现对织物的均匀染色。在其操作过程中，需要转换染色流体的循环方向，这就对无水染色的超高压设备的开关等关键部件的密封性、安全性提出了很高的要求。而国内大部分阀门部件根本不能满足其使用寿命需求。中国发明专利“一种采用超临界流体进行连续化染色的生产系统及其生产工艺”（公开号CN101024922A），公开了一种采用了集成式染色釜及系统，采用立式经轴染色模型，多组并联的染色釜以达到连续式生产，以提高生产效率。然而，上述公开的中小型设备中，其工艺技术并不成熟。而且，在目前能够检索到的专利文献中，还未发现有工艺成熟的涤纶筒子纱染色技术公开。对筒子纱的染色是纱线被缠绕在一根金属或者一次性塑料管上，需要靠循环泵的强制作用从内层向外层穿透纱线，但由于经轴上的织物纱线处于静止状态，仅靠流体的强制循环带动染料穿过纱线因而易受到流体的传质路径等因素的影响，导致匀染性下降。此外，由于筒子纱具有很大的密度，这也增加了对循环泵的设计要求和难度，这也对染色系统的各个关键部件提出了更加苛刻的要求。