摘 要：本发明涉及一种亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，包括：二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵、分离釜和控制系统；还设有抗紫外线整理釜。本发明的有益效果是：本发明在整理过程中，抗紫外线整理剂由整理釜内缸上的喷孔进入整理釜，对亚麻纤维进行抗紫外线整理，通过底部搅拌器的作用，增强了抗紫外线整理剂的渗透性，提高了抗紫外线整理的均匀性。抗紫外线整理全过程节能减排，对环境零污染；本发明设计的亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置及整理方法，能够对亚麻纤维的抗紫外线整理起到积极的推动作用；经过本发明方法进行抗紫外线整理后的亚麻纤维防护系数能达到50以上。
权利要求
1.一种亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，包括：二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵、分离釜和控制系统；其特征在于，还设有抗紫外线整理釜（7）；
二氧化碳气瓶与过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、抗紫外线整理釜、循环泵及分离釜相连；控制系统电连接二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵和分离釜；搅拌器（4）和旋转装置（2）均电连接控制系统；控制系统用于控制二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、抗紫外线整理釜、循环泵、分离釜、搅拌器（4）及旋转装置（2）的启停；
抗紫外线整理釜（7）内设有整理釜内缸（6）、搅拌器（4）、中空的底座（3）和旋转装置（2）；旋转装置（2）安装于中空的底座（3）上，整理釜内缸（6）固定安装于旋转装置（2）上，旋转装置（2）用于带动整理釜内缸（6）转动；整理釜内缸（6）底部设有搅拌器（4），搅拌器上设有若干孔，孔径为0.5～10mm；整理釜内缸（6）侧壁上均匀布设有多个喷孔（5）；抗紫外线整理釜（7）底部与整理釜内缸（6）底部之间存在一定距离，抗紫外线整理釜（7）底部、中空的底座（3）和整理釜内缸（6）之间的容置空间内形成抗紫外线整理剂的通道，抗紫外线整理剂的通道连接整理剂入口（1）。
2.根据权利要求1所述亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，其特征在于：底座（3）为中空环状，中空环状的底座（3）一端连接整理釜内缸（6）底部，另一端连接抗紫外线整理釜（7）底部。
3.根据权利要求1所述亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，其特征在于：整理釜内缸（6）侧壁上的喷孔（5）个数为10～100个，孔径为1～10mm。
4.根据权利要求1所述亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，其特征在于：抗紫外线整理釜（7）底部、中空的底座（3）和整理釜内缸（6）之间的容置空间内还设有中空升降喷杆（17），中空升降喷杆（17）的喷出口正对整理釜内缸的喷孔（5），中空升降喷杆（17）的进液端连接整理剂入口（1）。
5.一种采用如权利要求1至4任一项所述亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置的亚麻纤维织物抗紫外线整理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将0.5～100g的抗紫外线吸收剂纳米TiO2与1～100g/L乙醇混合均匀，得到分散溶液；然后向分散溶液中加入1～100g/L乙二醛、1～100g/L聚乙二醇、1～50g/L十二烷基硫酸钠和1～50g/L有机硅，得到抗紫外线整理混合液；
将所得抗紫外线整理混合液放入整理剂釜体中，开启制冷器，打开二氧化碳气瓶，开启高压泵和预热器；以5～10g/min的流速向整理剂釜体中通入二氧化碳，将抗紫外线整理混合液与二氧化碳在35～60℃的温度，8～18Mpa的压力下混合5～30min；抗紫外线整理混合液在超临界二氧化碳作用下达到超临界状态，得到超临界混合流体；
将2～10kg亚麻纤维放入抗紫外线整理釜中，向抗紫外线整理釜中加入超临界混合流体，在35～120℃温度，8～30MPa压力下，以5～30g/min的流速通入二氧化碳，一部分流体进入中空升降喷杆，由喷出口喷出，通过整理釜内缸表面的喷孔进入整理釜，旋转装置带动整理釜转动，对亚麻纤维进行多方向的抗紫外线整理20～150min；同时，部分抗紫外线整理混合液由搅拌器上的孔进入通道，和另一部分流体混合，通过整理釜内缸表面的喷孔再次进入整理釜，完成内循环整理过程；部分抗紫外线整理混合液由抗紫外线整理混合液出口流出，经过分离釜、外循环管道、高压泵、预热器混合器，然后进入整理釜，完成外循环整理过程；
取出抗紫外线整理釜中进行抗紫外线整理后的亚麻纤维，在二氧化碳的通入气氛下，将亚麻纤维在35～40°C温度、8～10 MPa压力下清洗10～30 min，清洗掉多余的抗紫外线整理剂；
抗紫外线整理结束后，对抗紫外线整理混合液进行分离回收。
技术领域
本发明属于亚麻纤维织物抗紫外线整理技术领域，尤其涉及一种亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置及整理方法。
背景技术
亚麻(学名：Linum usitatissimum)是人类最早使用的优质植物纤维，占天然纤维总量的1.5％。亚麻纤维化学组成主要包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶和蜡质等。其中，纤维素含量70％～80％，半纤维素含量12％～15％，木质素含量2.5％～5％，果胶含量1.4％～5.7％，蜡质含量1.2％～1.8％，含氮物质含量0.3％～0.6％。随着石油资源的逐渐枯竭，亚麻以其优异的吸湿快干、透气滑爽、抗菌保健、耐酸碱、抗腐蚀等特点，具有良好的卫生保健性能及透气、滑爽、粗犷、豪放、纹理自然、色调柔和、挺括大方等独特风格，日益受到人们的重视和关注，被广泛应用于纺织服装、家庭装饰、航空航天、医疗卫生等诸多领域。
传统的亚麻纤维的抗紫外线整理方式，多采用紫外线吸收剂或紫外线屏蔽剂对织物进行后整理，整理后织物上的紫外线吸收剂可以反射或吸收紫外线，并进行能量交换，以热能或其他无害低能辐射的方式，将能量释放掉或消耗，以减少织物上染料对紫外线的吸收作用，避免产生光化反应。
但是，传统抗紫外线整理方法存在工艺流程长、工艺过程复杂等问题，影响纤维织物的透气性、手感、白度及耐洗性等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置及方法。
这种亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，包括：二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵、分离釜和控制系统；还设有抗紫外线整理釜；
二氧化碳气瓶与过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、抗紫外线整理釜、循环泵及分离釜相连；控制系统电连接二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵和分离釜；搅拌器和旋转装置均电连接控制系统；控制系统用于控制二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、抗紫外线整理釜、循环泵、分离釜、搅拌器及旋转装置的启停；
抗紫外线整理釜内设有整理釜内缸、搅拌器、中空的底座和旋转装置；旋转装置安装于中空的底座上，整理釜内缸固定安装于旋转装置上，旋转装置用于带动整理釜内缸转动；整理釜内缸底部设有搅拌器，搅拌器用于搅动整理釜内缸内的亚麻纤维和抗紫外线整理剂，增强了抗紫外线整理剂的渗透性，提高了抗紫外线整理的均匀性，搅拌器上设有若干孔，孔径为0.5～10mm，利于整理剂流到通道，形成内循环；整理釜内缸侧壁上均匀布设有多个喷孔，用于向整理釜内缸内喷入抗紫外线整理剂；抗紫外线整理釜底部与整理釜内缸底部之间存在一定距离，抗紫外线整理釜底部、中空的底座和整理釜内缸之间的容置空间内形成抗紫外线整理剂的通道，抗紫外线整理剂的通道连接整理剂入口。
作为优选：底座为中空环状，中空环状的底座一端连接整理釜内缸底部，另一端连接抗紫外线整理釜底部。
作为优选：整理釜内缸侧壁上的喷孔个数为10～100个，孔径为1～10mm。
作为优选，抗紫外线整理釜底部、中空的底座和整理釜内缸之间的容置空间内还设有中空升降喷杆，中空升降喷杆的喷出口正对整理釜内缸的喷孔，中空升降喷杆的进液端连接整理剂入口。
这种采用亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置的亚麻纤维织物抗紫外线整理方法，包括以下步骤：
将0.5～100g的抗紫外线吸收剂纳米TiO2与1～100g/L乙醇混合均匀，得到分散溶液；然后向分散溶液中加入1～100g/L乙二醛、1～100g/L聚乙二醇、1～50g/L十二烷基硫酸钠和1～50g/L有机硅，得到抗紫外线整理混合液；
将所得抗紫外线整理混合液放入整理剂釜体中，开启制冷器，打开二氧化碳气瓶，开启高压泵和预热器；以5～10g/min的流速向整理剂釜体中通入二氧化碳，将抗紫外线整理混合液与二氧化碳在35～60℃的温度，8～18Mpa的压力下混合5～30min；抗紫外线整理混合液在超临界二氧化碳作用下达到超临界状态，得到超临界混合流体；
将2～10kg亚麻纤维放入抗紫外线整理釜中，向抗紫外线整理釜中加入超临界混合流体，在35～120℃温度，8～30MPa压力下，以5～30g/min的流速通入二氧化碳，一部分流体进入中空升降喷杆，由喷出口喷出，通过整理釜内缸表面的喷孔进入整理釜，旋转装置带动整理釜转动，对亚麻纤维进行多方向的抗紫外线整理20～150min；同时，部分抗紫外线整理混合液由搅拌器上的孔进入通道，和另一部分流体混合，通过整理釜内缸表面的喷孔再次进入整理釜，完成内循环整理过程；部分抗紫外线整理混合液由抗紫外线整理混合液出口流出，经过分离釜、外循环管道、高压泵、预热器混合器，然后进入整理釜，完成外循环整理过程；
取出抗紫外线整理釜中进行抗紫外线整理后的亚麻纤维，在二氧化碳的通入气氛下，将亚麻纤维在35～40℃温度、8～10MPa压力下清洗10～30min，清洗掉多余的抗紫外线整理剂，提高抗紫外线整理后的亚麻纤维的抗紫外线效果；
抗紫外线整理结束后，对抗紫外线整理混合液进行分离回收。
本发明的有益效果是：本发明的方法在整理过程中，抗紫外线整理剂由整理釜内缸上的喷孔进入整理釜，对亚麻纤维进行抗紫外线整理，通过底部搅拌器的作用，增强了抗紫外线整理剂的渗透性，提高了抗紫外线整理的均匀性。抗紫外线整理全过程节能减排，对环境零污染；本发明设计的亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置及整理方法，能够对亚麻纤维的抗紫外线整理起到积极的推动作用；经过本发明方法进行抗紫外线整理后的亚麻纤维防护系数(UPF)能达到50以上。
附图说明
图1为抗紫外线整理釜结构示意图；
图2为亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理方法流程图。
附图标记说明：整理剂入口1、旋转装置2、底座3、搅拌器4、喷孔5、整理釜内缸6、抗紫外线整理釜7、二氧化碳气瓶8、过滤器9、制冷器10、高压泵11、预热器12、整理釜剂釜13、混合器14、循环泵15、分离釜16、中空升降喷杆17。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例1
如图1所示，一种亚麻纤维超临界二氧化碳抗紫外线整理装置，包括：二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵、分离釜和控制系统；还设有抗紫外线整理釜7；二氧化碳气瓶与过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、抗紫外线整理釜、循环泵及分离釜相连；控制系统电连接二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、循环泵和分离釜；搅拌器4和旋转装置2均电连接控制系统；控制系统用于控制二氧化碳气瓶、过滤器、制冷器、高压泵、预热器、混合器、抗紫外线整理釜、循环泵、分离釜、搅拌器4及旋转装置2的启停；
抗紫外线整理釜7内设有整理釜内缸6、搅拌器4、中空环状的底座3和旋转装置2；旋转装置2安装于中空环状的底座3上，整理釜内缸6固定安装于旋转装置2上，旋转装置2用于带动整理釜内缸6转动；整理釜内缸6底部设有搅拌器4，搅拌器用于搅动整理釜内缸内的亚麻纤维和抗紫外线整理剂，增强了抗紫外线整理剂的渗透性，提高了抗紫外线整理的均匀性，搅拌器上设有若干孔，孔径为0.5～10mm，利于整理剂流到通道，形成内循环；整理釜内缸6侧壁上均匀布设有多个喷孔5，用于向整理釜内缸内喷入抗紫外线整理剂，喷孔5个数为10～100个，孔径为1～10mm；喷孔5还设有对应的中空升降喷杆，中空升降喷杆喷出口正对整理釜内缸侧壁上的喷孔5入口；抗紫外线整理釜7底部与整理釜内缸6底部之间存在一定距离，抗紫外线整理釜7底部、中空环状的底座3和整理釜内缸6之间的容置空间内形成抗紫外线整理剂的通道，抗紫外线整理剂的通道连接整理剂入口1；中空环状的底座3一端连接整理釜内缸6底部，另一端连接抗紫外线整理釜7底部；
抗紫外线整理釜7底部、中空的底座3和整理釜内缸6之间的容置空间内还设有中空升降喷杆17，中空升降喷杆17的喷出口正对整理釜内缸的喷孔5，中空升降喷杆17的进液端连接整理剂入口1。
实施例2
将抗紫外线吸收剂纳米TiO22g与乙醇10g/L混合均匀得到一定量的分散溶液，之后加入乙二醛10g/L、聚乙二醇20g/L、十二烷基硫酸钠5g/L、有机硅5g/L，得到抗紫外线整理剂的混合液。
将5kg亚麻纤维放置到抗紫外线整理釜内，100ml的抗紫外线剂混合液置入抗紫外线剂釜体，开启制冷器，打开二氧化碳气瓶，开启高压泵和预热器，二氧化碳和抗紫外线整理剂混合液在混合器中均匀混合，经加压加热后，达到超临界状态，压力为15Mpa，温度为50℃，超临界混合流体通过整理釜内缸表面的喷孔进入抗紫外线整理釜，一部分流体进入中空升降喷杆，由喷出口喷出；同时，部分抗紫外线整理混合液由搅拌器上的孔进入通道，和另一部分流体混合，通过整理釜内缸表面的喷孔再次进入整理釜，完成内循环整理过程；部分抗紫外线整理混合液由抗紫外线整理混合液出口流出，经过分离釜、外循环管道、高压泵、预热器混合器，然后进入整理釜，完成外循环整理过程对亚麻纤维进行多方向进行抗紫外线整理60min。
整理后，取出抗紫外线整理釜中进行抗紫外线整理后的亚麻纤维，在二氧化碳的通入气氛下，将亚麻纤维清洗掉多余的抗紫外线整理剂；抗紫外线整理结束后，对抗紫外线整理混合液进行分离回收；亚麻纤维的防护系数(UPF)达到55。
实施例3
将抗紫外线吸收剂纳米TiO25g与乙醇20g/L混合均匀得到一定量的分散溶液，之后加入乙二醛80g/L、聚乙二醇10g/L、十二烷基硫酸钠8g/L、有机硅2g/L，得到抗紫外线整理剂的混合液。
将2kg亚麻纤维放置到抗紫外线整理釜内，80ml的抗紫外线剂混合液置入抗紫外线剂釜体，开启制冷器，打开二氧化碳气瓶，开启高压泵和预热器，二氧化碳和抗紫外线整理剂混合液在混合器中均匀混合，经加压加热后，达到超临界状态，压力为20Mpa，温度为60℃，超临界混合流体通过整理釜内缸表面的喷孔进入抗紫外线整理釜，一部分流体进入中空升降喷杆，由喷出口喷出；同时，部分抗紫外线整理混合液由搅拌器上的孔进入通道，和另一部分流体混合，通过整理釜内缸表面的喷孔再次进入整理釜，完成内循环整理过程；部分抗紫外线整理混合液由抗紫外线整理混合液出口流出，经过分离釜、外循环管道、高压泵、预热器混合器，然后进入整理釜，完成外循环整理过程，对亚麻纤维进行多方向进行抗紫外线整理80min。整理后，取出抗紫外线整理釜中进行抗紫外线整理后的亚麻纤维，在二氧化碳的通入气氛下，将亚麻纤维清洗掉多余的抗紫外线整理剂；抗紫外线整理结束后，对抗紫外线整理混合液进行分离回收；亚麻纤维的防护系数(UPF)达到58。
实施例4
将抗紫外线吸收剂纳米TiO28g与乙醇15g/L混合均匀得到一定量的分散溶液，之后加入乙二醛12g/L、聚乙二醇15g/L、十二烷基硫酸钠8g/L、有机硅6g/L，得到抗紫外线整理剂的混合液。
将10kg亚麻纤维放置到抗紫外线整理釜内，150ml的抗紫外线剂混合液置入抗紫外线剂釜体，开启制冷器，打开二氧化碳气瓶，开启高压泵和预热器，二氧化碳和抗紫外线整理剂混合液在混合器中均匀混合，经加压加热后，达到超临界状态，压力为18Mpa，温度为55℃，超临界混合流体通过整理釜内缸表面的喷孔进入抗紫外线整理釜，一部分流体进入中空升降喷杆，由喷出口喷出；同时，部分抗紫外线整理混合液由搅拌器上的孔进入通道，和另一部分流体混合，通过整理釜内缸表面的喷孔再次进入整理釜，完成内循环整理过程；部分抗紫外线整理混合液由抗紫外线整理混合液出口流出，经过分离釜、外循环管道、高压泵、预热器混合器，然后进入整理釜，完成外循环整理过程，对亚麻纤维进行多方向进行抗紫外线整理90min。整理后，取出抗紫外线整理釜中进行抗紫外线整理后的亚麻纤维，在二氧化碳的通入气氛下，将亚麻纤维清洗掉多余的抗紫外线整理剂；抗紫外线整理结束后，对抗紫外线整理混合液进行分离回收；亚麻纤维的防护系数(UPF)达到60。
摘自国家发明专利，发明人：郑浩;迎春;魏锦坤;郑来久，申请号：CN202311800127.7，申请日：2023.12.26
