专利名称：一种流体无水染色技术的制作方法
技术领域：
本发明公布的是一种纺织品流体无水染色技术，具体是以超临界状态下的二氧化碳替代水作为染料的载体的染色技术。
背景技术：
对于纺织品的染色，从原始的手工业操作到现代化大工业，一直是采用以水作为染料载体进行染色的方法。据有关材料介绍，我国每年仅纺织业用水就超过了10亿立方米。而以水为染料载体的印染业每年又有大量的含有无机盐和碱的废水排放掉。印染用水量非常大，而排放的废水又对我们本来就很少的水资源产生严重的污染。在生态环境不断恶化的今天，节约用水，减少环境污染已成为当务之急。目前还没有与本发明相同的技术在生产实际中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体无水染色技术。更有效地节约淡水资源和有效地减少废水的排放。对于恢复生态环境具有十分重要的意义。
本发明的技术方案包括超临界CO2流体染色工艺和超临界CO2流体染色装置。
一、超临界CO2流体染色工艺以超临界状态下CO2代替水作为染料的载体，也就是将CO2置于一定的温度和压力下，使其成为超临界的流体状态。将染料溶解于其中，进行对织物的染色。
将液态CO2用加压泵从CO2存储器中注入到由染色釜、染料釜及循环泵组成的染色系统中。然后对染色系统进行增温加压，当温度增至80～140℃，压力为20～30Mpa，系统内液态CO2呈超临界流体状态。也就是达到了染色温度和压力。然后启动循环泵，使系统中超临界流体状态CO2在染色釜和染料釜之间不断往复循环，当CO2流体通过染料釜时，固体染料就不断地溶解到流体中，而携带染料的流体CO2在通过染色釜时，染料便上染到被染织物或纱线上。控制流体不断循环往复，使染料不断溶解于流体中，又不断地上染到织物上，经20～40分钟时间染色平衡饱和，达到染色深度。当染色完成后，断开染料釜，使染色釜保温降压，再次启动加压泵注入新的液态CO2，再加温加压至流体状态，对已上染的织物或纱线进行冲洗，除去浮色，经反复循环，完成清洗工作。二氧化碳的用量是按CO2存储器容积每升1.5公斤计算。其染料的用量是按每百公斤纱线或棉布，按染色深、浅及中等染色，分别为7～8公斤、0.1～0.2公斤及2～3公斤计算。清洗结束后，将染色系统压力泄至常压，流体CO2气化，载体中的染料与载体自然分离，染料落入分离器中。经泄压后气化的CO2经冷凝装置冷凝处理又变成液态而重新使用。
二、超临界CO2流体染色装置本发明涉及的染色装置如附图所示由染色系统和回收分离系统构成。其染色系统由染色釜、染料釜、循环泵及热交换器构成。回收分离系统由分离器、液态CO2存储器及冷凝器等构成。两系统之间有一加压泵。由管线使两系统相互连接。本发明染色装置的工作方法是染色釜是盛装被染纤维物，染料釜盛装固体染料，热交换器用来给染色系统增温加压，使液态CO2成为超临界流体状态。循环泵用来使染色系统内超临界CO2流体在系统内循环往复，完成染色和清洗工作。加压泵是用来将液态CO2存储器中的液态CO2注入染色系统。待染色完毕后，整个染色系统泄压，系统内流体CO2气化，载体与染料自然分离，落入分离器中待用。气态CO2在经过冷凝器时又被液化，再流入液态CO2存储器中待重新使用。
本发明的染色原理是CO2是一种无毒无味，不燃烧，无腐蚀性气体，通常处在固态、气态、液态三种状态。如在封闭状态下升温加压，当温度和压力超过CO2的临界点。如临界温度31.3℃、临界压力为7.39Mpa，CO2则变成流体状态。此时，即使加热，CO2流体也不会变为气体和固体的状态为超临界流体。它具备气体与液体的双重性，它和气体一样可以均匀地分布于容器中，通过控制压力又可以达到液体一样的密度，即在0.3～1g/cm3以上。并对物体有很强的渗透作用，对物质的溶解能力和作用比气体还要大，比液体还要强。超临界CO2有较低的表面张力，可以容易地进入到纤维内部。利用它溶解能力强的特点，使染料溶解在流体中，利用表面张力低和渗透力强的特点使其携带染料分子迅速渗透到纤维内部。达到给纤维染色的目的。另外由于CO2分子与纤维分子间的作用力小，进入纤维中的染料分子与纤维分子结合后，不易被CO2分子解吸下来。因此上染百分率可显著提高。
本发明工艺和设备特别简单。实现了无水介质染色，彻底改变了传统的染色方法，它的优点是能耗和生产成本大幅度降低，节省大量的水资源，企业实现清洁化生产。从根本是解决了废水排放污染环境的问题。废水实现零排放。另外，生产的产品质量大幅度提高，染色工序短，上染均匀，色牢度好，综合成本低。加之泄压后的CO2变成气体挥发，被染织物不须烘干。
附图为本发明染色装置示意图1-染色釜 2-染料釜 3-循环泵 4-热交换器 5-加压泵 6-分离器 7-液态CO2存储器 8-冷凝器具体实施方式
本发明的技术方案包括超临界CO2流体染色工艺和超临界CO2流体染色装置。
一、超临界CO2流体染色工艺本发明的核心技术是以超临界状态下CO2作为染料载体对纤维织物染色。先将液态CO2注入CO2存储器中。织物放入染色釜，固体染料放入染料釜。然后启动加压泵将液态CO2从CO2存储器中注入到染色系统中。试验染色装置的CO2存储器的设计容积为100立升，液态CO2用量为150公斤。染色要求为深度染色。被染织物100公斤，固体染料用量为7.5公斤。然后对染色系统内进行增温加压至染色温度和压力。试验温度为110℃、压力为24Mpa。然后启动循环泵，使超临界CO2在染色釜和染料釜之间不断循环往复，不断地溶解染料同时也不断地对织物上染。经过30分钟时间，染色达到平衡饱和。染色过程完毕。染色工序结束后，关闭染料釜阀门，使染色釜内保温降压，再次启动加压泵，注入新的液态CO2于染色系统中，再次增压直至CO2成为超临界状态。对已上染的织物进行冲洗，除去浮色，经过不断循环往复完成清洗工作。清洗时间为15分钟。清洗结束后，将染色系统泄至常温常压，流体CO2随之气化，染液中的染料自然被分离，被收集在分离器中。气化的CO2经过冷凝器处理后又变成液态，回收到液态CO2存储器中。
二、超临界CO2流体染色装置本发明涉及的染色装置如附图所示由染色系统和分离系统构成。染色系统上带有染色釜(1)、染料釜(2)、循环泵(3)和热交换器(4)。通过管线使染色釜、染料釜、循环泵和热交换器相连接。分离系统中带有分离器(9)、冷凝器(8)、液态CO2存储器(7)。通过管线使其相连接。两系统之间有一加压泵(5)。本发明染色装置中的染色釜的设计压力为40Mpa，设计工作温度为200℃。CO2存储器的设计压力为9Mpa，设计容积100L。热交换器的加热功率为12KW。加压泵的设计压力为40Mpa，设计流量为24L/h。冷凝器的制冷功率为3HP。
权利要求
1.超临界CO2流体染色工艺以超临界状态下流体CO2作为染料载体对织物染色，先将染色系统内注入液态CO2，二氧化碳的用量是按CO2存储器容积每升1.5公斤计算，再将染色系统内增温至80～140℃，增压至20～30Mpa，使液态CO2达到超临界流体状态，然后启动循环泵，边溶解染料，边对织物循环染色，染色时间为20～40分钟，染色后，用新的超临界流体CO2对织物进行冲洗，冲洗时间为15分钟，然后将系统泄至常温常压，分离出染料，气化的CO2，再经冷凝液化，回收。
2.超临界CO2流体染色装置由染色系统和分离系统构成，染色系统上带有染色釜(1)、染料釜(2)、循环泵(3)和热交换器(4)，通过管线使其相互连接，分离系统中带有分离器(9)、冷凝器(8)、液态CO2存储器(7)，通过管线使其相互连接，两系统之间有一加压泵(5)。
全文摘要
一种流体无水染色技术，本发明公布的是纺织品流体无水染色，具体是一种以超临界状态下的二氧化碳作为染料载体的染色技术。现印染行业每年生产消耗大量的淡水，而排放的废水中含有大量的无机盐和碱，严重污染环境。本发明提供的染色技术包括染色工艺和染色装置。其工艺是将染色系统中的液态CO
文档编号D06P1/00GK1958941SQ20061004780
公开日2007年5月9日 申请日期2006年9月16日 优先权日2006年9月16日
发明者路成玉, 郑来久, 管群波 申请人:辽宁腾达集团股份有限公司