[麻专利]用于罗布麻、棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置202210041806.X

作者：陈春晖等来源：发布时间：2022-07-25 Tag: 点击：

摘要：本发明涉及非水介质印染技术领域，具体涉及一种罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，包括染料釜和送料机构，在染料釜内利用旋流分离原理，超临界二氧化碳流体和染料在染料釜内旋转的过程中，能够使轻重物质分离，使染料釜内的染料充分溶解在超临界二氧化碳流体内，避免了超临界二氧化碳流体对罗布麻/棉混纺纱线、织物染色失败或染色不均匀的情况，并能够使未充分溶解和因染料釜内温度上升提前溶解为液状的较重的染料与超临界二氧化碳流体充分溶解，进一步的保证了重物质能够充分溶解在超临界二氧化碳流体内，提高了超临界二氧化碳流体的染色效果。

权利要求书

1.一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，包括染料釜和送料机构，所述染料釜为上部圆柱段和下部为圆锥段的组合体结构，圆柱段的顶部连接有出料管，且染料釜的外周侧包覆设有热油夹套，所述送料机构包括设在染料釜顶部侧边的染料室，染料室通过管路与染料釜密封连接，染料室的输入端密封连通有第一进料管，第一进料管用以输送超临界二氧化碳流体，且染料室内设有均流填料块，带有压力的超临界二氧化碳流体与染料形成的混合体从圆柱段的切向入口进入染料釜内沿内壁呈螺旋形向下旋转流动，使轻物质和重物质分离。

2.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述染料釜的底部设有第二进料管，第二进料管的输出端与染料釜密封连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述第一进料管和第二进料管上分别设有压力阀，用以调节第一进料管和第二进料管的内部压力，使第一进料管和第二进料管的内部压力保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述染料室的输出端的管路与圆柱段的切向入口密封对接，用以将所述混合体输送至染料釜内。

5.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述均流填料块采用穿孔填料。

6.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述出料管与圆柱段在同一轴心，出料管的输入端与圆柱段密封连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述染料室的顶部设有进料阀，能将染料储放至染料室内。

8.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述热油夹套的加热源为导热油或蒸汽,能对染料釜内进行加热。

9.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述染料室内顶部设有弧形导流板。

10.根据权利要求1所述的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，其特征在于，所述第一进料管的管径小于染料室。

技术领域

本发明涉及非水介质印染技术领域，具体涉及一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置。

背景技术

传统的织物染色多数采用湿法染色工艺，长期以来湿法染色产生的大量废水严重地污染了环境，虽然各企业都采取了相应的污水处理方法，但印染污水处理的实际效果仍然不甚理想，严重污染了水资源环境，危害到人们的生命健康，为了减少环境污染，节约生产成本，近年来，人们致力于将超临界流体应用到非水介质印染技术的研究，超临界流体染色工艺是利用某种流体在超临界状态下较好的传质性能以及对非极性类物质的溶解性能对合成纤维染色，是一种新颖环保的非水介质染色工艺，超临界流体是指同时兼具液体和气体特性的一种状态，超临界流体染色技术便是以超临界流体代替水，作为染色介质，超临界流体的溶解能力接近液体，扩散系数又接近气体，溶解在超临界流体中的物质扩散容易，渗透能力很强，由于二氧化碳具有不燃、无毒、廉价的突出优点，成为超临界流体染色技术应用中最常用的溶剂，在封闭体系中对二氧化碳进行升温和加压，当温度和压力超过二氧化碳的临界点压力7.39MPa、临界点温度31.1℃，二氧化碳便转变到超临界流体状态，采用超临界二氧化碳流体进行染色时，由于二氧化碳分子粘度低，它与染料分子间作用力又小，染料在超临界二氧化碳流体中扩散较快，加上在这种流体中纤维表面附近的扩散边界层很薄，所以染料可很快吸附到纤维表面，以超临界二氧化碳作为染色介质，对某些染料的溶解能力比水要高，也对纤维有较强的增塑作用，提高了上染速率，还提高了匀染性和透染性，不仅免除了还原和烘烤过程，而且染料及其溶解媒介二氧化碳还可以重复利用，节能环保。

但是目前在超临界流体染色中，存在染料无法充分溶解在超临界二氧化碳流体内的情况，由于部分染料会随着染料容器的温度上升而导致提前溶解为液状，呈液体状的染料流至染料容器底部并积存，容易导致超临界二氧化碳流体通过时携带过多的液态染料，导致染色失败或染色不均匀，同时染料容器也有可能存在未溶解充分的染料，进一步导致染色效果较差，并且积存在染料容器的液状染料也容易造成染料容器底部堵塞，因此有必要研制一种用于罗布麻混纺纱线或织物的非水介质印染装。

发明内容

针对上述存在的缺陷和问题，本发明提供一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，结构独特，染料釜设计为上部圆柱段且下部为圆锥段的组合体结构，在染料釜内利用旋流分离原理，超临界二氧化碳流体和染料在染料釜内旋转的过程中，能够使轻重物质分离，使染料釜内的染料充分溶解在超临界二氧化碳流体内，避免了超临界二氧化碳流体导致染色失败或染色不均匀的情况，并延长未充分溶解和因染料釜内温度上升提前溶解为液状的较重的染料的螺旋旋动行程，使未充分溶解和因染料釜内温度上升提溶解为液状的较重的染料与超临界二氧化碳流体充分溶解，进一步的保证了重物质能够充分溶解在超临界二氧化碳流体内，提高了超临界二氧化碳流体的染色效果。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，包括染料釜和送料机构，所述染料釜为上部圆柱段和下部为圆锥段的组合体结构，圆柱段的顶部连接有出料管，且染料釜的外周侧包覆设有热油夹套，所述送料机构包括设在染料釜顶部侧边的染料室，染料室通过管路与染料釜密封连接，染料室的输入端密封连通有第一进料管，第一进料管用以输送超临界二氧化碳流体，且染料室内设有均流填料块，带有压力的超临界二氧化碳流体与染料形成的混合体从圆柱段的切向入口进入染料釜内沿内壁呈螺旋形向下旋转流动，使轻物质和重物质分离。

进一步的，所述染料釜的底部设有第二进料管，第二进料管的输出端与染料釜密封连通。

进一步的，所述第一进料管和第二进料管上分别设有压力阀，用以调节第一进料管和第二进料管的内部压力，使第一进料管和第二进料管的内部压力保持一致。

进一步的，所述染料室的输出端的管路与圆柱段的切向入口密封对接，用以将所述混合体输送至染料釜内。

进一步的，所述均流填料块采用穿孔填料。

进一步的，所述出料管与圆柱段在同一轴心，出料管的输入端与圆柱段密封连通。

进一步的，所述染料室的顶部设有进料阀，能将染料储放至染料室内。

进一步的，所述热油夹套的加热源为导热油或蒸汽。能对染料釜内进行加热。进一步的，所述染料室内顶部设有弧形导流板。

进一步的，所述第一进料管的管径小于染料室。

本发明的有益效果：本发明结构独特，染料釜设计为上部圆柱段且下部为圆锥段的组合体结构，通过热油夹套能够对染料釜内部进行加热，使染料釜的内部温度大于二氧化碳的临界点温度，使进入到染料釜内的超临界二氧化碳流体保持为超临界状态，染料室通过管路与圆柱段的切向入口密封对接，用以将混合体切向输送至染料釜内，使混合体能够在染料釜内沿内壁呈螺旋形向下旋转流动，在染料室内底部设有均流填料块，超临界二氧化碳流体通过均流填料块时能够平均分布，并将染料室内的染料一并染料釜内，染料室的输入端连通有第一进料管，通过第一进料管用以输送超临界二氧化碳流体，且第一进料管上设有压力阀，用以调节第一进料管的内部压力，使第一进料管内部压力大于二氧化碳的临界点压力，使第一进料管内的超临界二氧化碳流体保持为超临界状态，在染料釜利用旋流分离原理，带有压力的超临界二氧化碳流体从圆柱段切向入口进入染料釜内时，将染料室内的染料一并带入染料釜，使超临界二氧化碳流体和染料构成的混合体在染料釜内沿内壁呈螺旋形向下旋转流动，旋转过程中，使轻重物质分离，轻物质是指：与超临界二氧化碳流体充分溶解的较轻的染料，重物质是指：未与超临界二氧化碳流体充分溶解和因染料釜内温度上升提前溶解为液状的较重的染料；混合体在旋转过程中受离心力因素影响，使得质量较大的重物质会自动沿染料釜1内圆周壁旋转，而质量小的轻物质自然被挤压达到中心区域；同时，受重力因素影响，质量较大的重物质还沿染料釜内壁向下移动，从而形成了重物质沿染料釜内壁螺旋向下运动过程，并挤压轻物质向上运动；当重物质螺旋向下进入圆锥段时，会进一步压缩轻物质向中部和向上运动，使轻物质从出料管排出至下一工序对罗布麻混纺纱线或织物进行非水介质染色；并且混合体在旋转过程中，重物质由于沿染料釜内壁螺旋向下运动，其与染料釜内壁存在摩擦，螺旋运动延长了其行程，从而大大降低其下落速度，即增加了重物质在染料釜内壁上滞留时间，进而增加了重物质与超临界二氧化碳流体进一步接触的时间，使得重物质在下落至染料釜底部之前就基本上又被超临界二氧化碳流体溶解。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1，目前在超临界流体染色中，采用现有染料设备对超临界二氧化碳流体进行染料的溶解时，存在染料无法充分溶解在超临界二氧化碳流体内的情况，为了使二氧化碳保持为超临界流体状态，必须要保证染料容器内的温度大于二氧化碳的临界点温度，但是由于部分染料会随着染料容器的温度上升而导致提前溶解为液状，呈液体状的染料流至染料容器底部并积存，容易导致超临界二氧化碳流体通过时携带过多的液态染料，导致染色失败或染色不均匀，积存在染料容器的液状染料也容易造成染料容器底部堵塞，同时未与超临界二氧化碳流体充分溶解的染料也会积存在染料容器内，进一步导致染色效果较差，存在一定的缺陷。

针对上述问题，本实施例提供一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，如图1-4所示，包括染料釜1，染料釜1包括圆柱段101和圆锥段101，圆柱段101密封设在圆锥段102的上方，且圆柱段101与圆锥段102密封连通为组合体结构，圆柱段101的侧顶部开设有切向入口，且染料釜1的外周侧包覆设有热油夹套2，热油夹套2的导热源为导热油或蒸汽，通过热油夹套2能够对染料釜1内部进行加热，使染料釜1的内部温度大于二氧化碳的临界点温度，使进入到染料釜1内的超临界二氧化碳流体保持为超临界状态，在圆柱段101的顶部设有出料管9，出料管9与圆柱段101为同轴心设置，出料管9的输入端与染料釜1密封连通，且出料管9的输出端密封连接至下一染色工序的密封容器内；如图3-4所示，染料釜1的顶部侧边设有染料室3，染料室3的输出端通过管路与圆柱段101的切向入口密封对接，用以将混合体切向输送至染料釜1内，使混合体能够在染料釜1内沿内壁呈螺旋形向下旋转流动，在染料室3内底部设有均流填料块7，均流填料块7为耐高温和压降小的穿孔填料结构，染料室3的顶部设有进料阀6，作业人员能够通过进料阀6将染料投放至染料室3内，染料被投放至均流填料块7的上方，并且超临界二氧化碳流体通过均流填料块7时能够平均分布，并将染料室3内的染料一并染料釜1内，染料室3的输入端密封连通有第一进料管8，第一进料管8的输入端与外部供应超临界二氧化碳流体的容器连接，本实施例中所采用的用以供应超临界二氧化碳流体的容器为现有非水介质印染工艺流程中所使用的设备，此处结构原理不再详述，通过第一进料管8用以输送超临界二氧化碳流体，且第一进料管8上设有压力阀，用以调节第一进料管8的内部压力，使第一进料管8内部压力大于二氧化碳的临界点压力，使第一进料管8内的超临界二氧化碳流体保持为超临界状态。

在染料釜1利用旋流分离原理，将染料釜1设计为上部为圆柱段101和下部为圆锥段102的组合结构，需要将染料与超临界二氧化碳流体溶解后形成混合体对罗布麻/棉混纺纱线、织物进行染色时，热油夹套2对反应釜1进行加热，超临界二氧化碳流体被外部供应超临界二氧化碳流体的容器输送至第一进料管8内，超临界二氧化碳流体通过均流填料块7时能够平均分布，带有压力的超临界二氧化碳流体从圆柱段101切向入口进入染料釜1内时，将染料室3内的染料一并带入染料釜1，使超临界二氧化碳流体和染料构成的混合体在染料釜1内沿内壁呈螺旋形向下旋转流动，旋转过程中，使轻重物质分离，轻物质是指：与超临界二氧化碳流体充分溶解的较轻的染料，重物质是指：未与超临界二氧化碳流体充分溶解和因染料釜内温度上升提前溶解为液状的较重的染料；混合体在旋转过程中受离心力因素影响，使得质量较大的重物质会自动沿染料釜1内圆周壁旋转，而质量小的轻物质自然被挤压达到中心区域；同时，受重力因素影响，质量较大的重物质还沿染料釜1内壁向下移动，从而形成了重物质沿染料釜1内壁螺旋向下运动过程，并挤压轻物质向上运动；当重物质螺旋向下进入圆锥段102时，会进一步压缩轻物质向中部和向上运动，使轻物质从出料管9排出至下一工序对罗布麻/棉混纺纱线、织物进行非水介质染色；

并且混合体在旋转过程中，重物质由于沿染料釜1内壁螺旋向下运动，其与染料釜内壁存在摩擦，螺旋运动延长了其行程，从而大大降低其下落速度，即增加了重物质在染料釜内壁上滞留时间，进而增加了重物质与超临界二氧化碳流体进一步接触的时间，使得重物质在下落至染料釜底部之前就基本上又被超临界二氧化碳流体溶解。

实施例2，本实施中的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

在实施例1实施的过程中，染料是通过进料阀提前定量投放至染料室内，在连续对罗布麻/棉混纺纱线、织物进行非水介质染色时，有可能需要停机对染料室内进行补料，导致降低了对罗布麻/棉混纺纱线、织物的染色效率，针对上述问题，本实施例提供一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，如图5-7所示，第一进料管8的上方设有投料机构，投料机构包括转斗箱11，转斗箱11底部通过管路与第一进料管8密封连通，转斗箱11内转动套装转料斗11a，转料斗11a的两端部与转动箱11贴合，防止染料漏出，转料斗11a的转动轴与转斗箱11外侧的电机12输出轴传动连接，电机12能够驱使转料斗11a在转斗箱11内转动，转斗箱11的上方设有储料箱10，储料箱10与转斗箱11密封连通，且储料箱10内储放染料，储料箱10和转斗箱11内部压力均与第一进料管8内的压力一致，连续对罗布麻混纺纱线或织物进行非水介质染色时，电机12驱动转料斗11a在转斗箱11转动，转料斗11a在转至储料箱10下方时，储料箱10内的染料落入转料斗11a内，转料斗11a在转至转斗箱底部时，通过管路将染料投放至第一进料管8内，带有压力的超临界二氧化碳流体将投放的染料一并带入染料釜1，从而实现了染料的连续补料，不再需要进行停机补料，提高了对罗布麻、棉混纺纱线、织物的染色效率。

实施例3，本实施中的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

在实施例1实施的过程中，重物质沿染料釜内壁螺旋向下运动，通过延长其行程增加重物质与超临界二氧化碳流体进一步接触的时间，使重物质在下落至染料釜底部之前又被超临界二氧化碳流体溶解的过程中，有可能存在重物质还未被溶解充分的情况，未溶解充分的重物质便会积存在染料釜底部，无法转变为轻物质被向上压缩运动，针对上述问题，本实施例提供一种于罗布麻混纺纱线或织物的非水介质印染装置，如图8所示，染料釜1的底部设有第二进料管16，第二进料管16的输出端延伸至染料釜1内，第二进料管16的输入端与外部供应超临界二氧化碳流体的容器连接，且延伸至染料釜1内的第二进料管16与染料釜1的内周底部之间形成沉液室15，用以积存未溶解充分的重物质，沉液室15上方设有分流器14，且分流器14上方沿染料釜1内周侧壁设有单螺旋段13，单螺旋段13为三角形结构；未充分溶解的重物质在下落的过程中会沿单螺旋段13的上斜面落入沉液室15内，第二进料管16内的超临界二氧化碳流体进入到染料釜1内后，在分流器14的作用下会被均匀分流至沉液室15中，超临界二氧化碳流体不断被第二进料管16输送到染料釜1内，逐步将沉液室15内未充分溶解的重物质充分溶解后转变为轻物质，并沿单螺旋段13的下斜面被螺旋聚拢至染料釜1的中心区域，使轻物质被压缩向上运动通过出料管9排出；同时未充分溶解的重物质下落沿单螺旋段13的上斜面落入沉液室时，第二进料管输出的部分超临界二氧化碳流体会经过单螺旋段13的下斜面，便能够使超临界二氧化碳流体与未落入沉液室的重物质相遇，对未充分溶解的重物质实现对冲溶解。

实施例4，本实施中的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

本实施例中，在染料釜1的底部设有第二进料管16，第二进料管16的输出端与染料釜1密封连接，第二进料管16的输入端与外部供应超临界二氧化碳流体的容器连接，第二进料管16仅用以输送超临界二氧化碳流体，对染料釜1内的重物质进行辅溶解，进一步的加快重物质的溶解，使重物质与超临界二氧化碳流体溶解充分。

实施例5，另一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置，本实施例中，在普通染料釜的输出端连接旋流分离器，该旋流分离器的结构如实施例1中的染料釜1结构，其上部为圆柱段下部为圆锥段的组合体结构，染料和超临界二氧化碳流体在普通染料釜内一次混合溶解为混合体之后，带有压力的混合体通过管路从圆柱段切向入口进入旋流分离器内，使一次混合后的混合体再次在旋流分离器内进行二次混合溶解，使染料与超临界二氧化碳流体充分溶解后对罗布麻混纺纱线或织物进行染色。

实施例6，本实施中的一种用于罗布麻/棉混纺纱线、织物的非水介质印染色装置以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

本实施例中，在染料室3的内顶部设有弧形导流板，能够对超临界二氧化碳流体和染料混合后的混合体进行导流，将其导流至染料釜1内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明