超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜及其染色工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紡織印染技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜及其無 水染色工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是一個(gè)水資源短缺的國家，水資源環(huán)境也在不斷惡化，再加上用水的浪費(fèi)，水 資源形勢(shì)更是不容樂觀。紐扣的傳統(tǒng)水浴染色，主要以水為介質(zhì)，在染色過程中，大量的染 料、助劑和表面活性劑等化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，耐高溫的著色劑品種少、色系不 全、添加色母粒造成紐扣生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，制約著服裝輔料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。21世紀(jì)對(duì)易 控制性、高效性、無污染性以及可循環(huán)利用性的要求越來越突出。發(fā)展于上世紀(jì)末的超臨界 二氧化碳無水染色技術(shù)因其無污染、短流程、高效率等突出特點(diǎn)被認(rèn)為是一種"綠色、可持 續(xù)發(fā)展型"技術(shù)，而備受青睞。
[0003] 目前，超臨界二氧化碳染色技術(shù)作為一種新型的綠色染整技術(shù)已取得階段性進(jìn) 展，對(duì)其工藝條件、染色機(jī)理及染色設(shè)備的聯(lián)合探索研究已較為成熟。而服裝輔料的超臨界 流體染色研究卻很少，目前還沒有采用超臨界二氧化碳染色技術(shù)進(jìn)行紐扣等服裝輔料的染 色工藝。另一方面，由于紐扣結(jié)構(gòu)致密、質(zhì)量較大，若采用常規(guī)的靜態(tài)的方式堆積在一起染 色，會(huì)導(dǎo)致紐扣與紐扣緊實(shí)的壓在一起，紐扣與紐扣的重疊處會(huì)出現(xiàn)染色不勻和染不透的 現(xiàn)象，造成紐扣染色瑕疵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提供超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜，通過二氧化碳流體 帶動(dòng)紐扣以非靜態(tài)方式進(jìn)行染色，從而解決采用現(xiàn)有技術(shù)的超臨界二氧化碳染色釜時(shí)，紐 扣與紐扣的重疊處會(huì)出現(xiàn)染色不勻和染不透，造成紐扣染色瑕疵的問題。
[0005] 本發(fā)明的上述目的是采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0006] 超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜，包括釜體，所述釜體的上端設(shè)有密封釜蓋，所述 釜體的底部設(shè)有二氧化碳流體及染料入口，所述釜體的上部設(shè)有二氧化碳流體及染料出 □ 〇
[0007] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述染色釜還包括筒體，所述筒體置于釜體內(nèi)，所述筒體的 底部設(shè)有開口，所述開口與所述二氧化碳流體及染料入口相對(duì)應(yīng)，所述開口處設(shè)有向上凸 起的曲面網(wǎng)件。染色時(shí)，所述尿素紐扣置于筒體內(nèi)，溶解著染料的二氧化碳流體從底部開口 流入筒體，沖擊紐扣并帶動(dòng)紐扣以非靜態(tài)方式進(jìn)行染色。還可通過控制超臨界二氧化碳流 體的流速來實(shí)現(xiàn)氣流的變化，從而使紐扣在氣流的變速?zèng)_擊下運(yùn)動(dòng)起來，避免了紐扣與紐 扣重疊處的染色瑕疵。曲面網(wǎng)件的網(wǎng)孔孔徑優(yōu)選1_2_。曲面網(wǎng)件的材質(zhì)優(yōu)選不銹鋼。曲 面網(wǎng)件可分散二氧化碳流體和染料，從而染色更均勻。
[0008] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述筒體的底部為倒梯形結(jié)構(gòu)，采用該結(jié)構(gòu)可以避免紐扣 堆積在筒體底部出現(xiàn)死角，以防止染色不勻。其中所述筒體的底部是指曲面網(wǎng)件的外周。
[0009] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述倒梯形結(jié)構(gòu)的斜邊與水平面的夾角為20-50度。采用 該角度可有效保證二氧化碳流體沖擊紐扣，從而避免紐扣重疊和堆積，有效防止染色不勻。
[0010] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述筒體的底部開口處設(shè)有帶孔底盤，所述帶孔底盤位于 所述曲面網(wǎng)件的下方。所述帶孔底盤的孔徑優(yōu)選為3mm，材質(zhì)優(yōu)選不銹鋼。帶孔底盤可對(duì)二 氧化碳流體及染料起過濾作用，避免雜質(zhì)等進(jìn)入筒體。
[0011] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述帶孔底盤和曲面網(wǎng)件均與筒體底部的開口活動(dòng)連接， 采用該結(jié)構(gòu)便于拆卸和洗滌，提高染色效率。
[0012] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述筒體的上端設(shè)有帶孔蓋體。采用該結(jié)構(gòu)，便于裝取紐 扣，即實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以在不打開蓋的情況下，通過帶孔蓋體的孔直接裝入紐扣，染色結(jié)束后 也可以在不打開蓋的情況下，通過帶孔蓋體的孔直接取出紐扣。另一方面，所述帶孔蓋體也 可適度控制二氧化碳流體和染料的流出速度。
[0013] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述帶孔蓋體設(shè)有拉環(huán)，方便將筒體拉出。
[0014] 上述的超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜，在染色過程中，攜帶染料的超臨界二氧 化碳由釜體的二氧化碳及染料入口，依次流經(jīng)筒體底部的帶孔底盤、曲面網(wǎng)件進(jìn)入筒體，形 成渦旋氣流進(jìn)行紐扣染色。攜帶部分染料的二氧化碳從二氧化碳出口流出，形成循環(huán)，染色 釜內(nèi)紐扣隨著超臨界二氧化碳的循環(huán)流動(dòng)，逐漸完成染色。
[0015] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述密封釜蓋通過快開卡箍與所述釜體活動(dòng)連接。
[0016] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述釜體的外周設(shè)有加熱夾套，用以加熱和保溫，所述加熱 夾套的下部設(shè)有熱介質(zhì)入口，上部設(shè)有熱介質(zhì)出口。
[0017] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述筒體設(shè)有筒體扭合部、所述釜體設(shè)有釜體扭合部，所述 筒體與釜體通過筒體扭合部與釜體扭合部連接。
[0018] 攜帶染料的超臨界二氧化碳在筒體內(nèi)進(jìn)行紐扣染色的分子動(dòng)力學(xué)機(jī)理為：溶解 在超臨界二氧化碳流體中的染料逐漸靠近材料界面進(jìn)入動(dòng)力邊界層，當(dāng)染料靠近材料界面 后，依靠自身的擴(kuò)散接近材料，當(dāng)分子力足夠大時(shí)，染料被材料吸附，在材料內(nèi)外形成染料 濃度差，完成染料的吸附固著，從而實(shí)現(xiàn)超臨界二氧化碳流體的無水染色。
[0019] 本發(fā)明另一目的是提供采用上述超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜進(jìn)行尿素紐扣 染色的工藝。
[0020] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述染色工藝的染色條件為：超臨界二氧化碳流體流速為 10-40g/min，染色釜內(nèi)溫度為90-120°C，染色釜內(nèi)壓力為22-32MPa，染色時(shí)間60-120min， 染料的質(zhì)量為紐扣質(zhì)量的1-5% ;所述染料為分散染料。染色結(jié)束后降壓使染料與二氧化 碳?xì)怏w分離，分別回收，取出染色樣品，樣品不用清洗干燥等后處理。樣品顏色深淺主要通 過染色時(shí)間、染色溫度、染料占紐扣質(zhì)量的百分含量等因素的變化來控制。其中，所述的超 臨界二氧化碳流體流速的計(jì)量是以每分鐘流過的超臨界狀態(tài)二氧化碳和染料共同的質(zhì)量 為標(biāo)準(zhǔn)。
[0021] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述染料的質(zhì)量為紐扣質(zhì)量的2-3%。
[0022] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述分散染料優(yōu)選為分散橙S-4RL、分散紅玉S-5BL、分散 深蘭HGL。
[0023] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述尿素紐扣在染色前，經(jīng)過預(yù)處理，所述預(yù)處理采用 0. 05-0. 2mol/L的鹽酸溶液在常溫下浸泡紐扣12-18小時(shí)。
[0024] 未經(jīng)處理的尿素扣在超臨界二氧化碳中染色時(shí)，染料很難分散進(jìn)入紐扣材料分子 中，因此染色效果不明顯，得色很淺。本發(fā)明通過采用鹽酸溶液在常溫下預(yù)浸泡紐扣后染 色，紐扣的染色效果明顯提高，得色深度明顯加深。分析其機(jī)理有兩方面，一方面尿素紐扣 所用材料脲醛樹脂，在工業(yè)化的加工生產(chǎn)過程中，常常會(huì)加入堿作催化劑，殘留的堿會(huì)影響 紐扣的染色性質(zhì)，鹽酸溶液浸泡有助于染色，另一方面鹽酸對(duì)尿素扣表面產(chǎn)生了微量的刻 蝕，這種微量的刻蝕使染料更容易上染尿素紐扣。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種新的超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜，該染 色釜在釜體的底部設(shè)有二氧化碳流體及染料入口，而上部設(shè)有出口，染色時(shí)底部二氧化碳 流體和染料流入釜體，沖擊紐扣并帶動(dòng)紐扣以非靜態(tài)方式進(jìn)行染色，還可通過控制超臨界 二氧化碳流體的流速來實(shí)現(xiàn)氣流的變化，從而使紐扣在氣流的變速?zèng)_擊下運(yùn)動(dòng)起來，避免 了紐扣與紐扣重疊處的染色瑕疵。同時(shí)本發(fā)明的染色釜的筒體底部設(shè)計(jì)成倒梯形結(jié)構(gòu)，有 效防止紐扣接觸不到攜帶染料的二氧化碳流體而無法染色的問題。采用本發(fā)明的染色工 藝，可以獲得色澤豐富齊全的紐扣，染色后的產(chǎn)品不需要進(jìn)行清洗、干燥等后處理，實(shí)現(xiàn)全 過程無水染色，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高染色質(zhì)量，降低環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明超臨界二氧化碳尿素紐扣染色釜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖中，1釜體、2密封釜蓋、3筒體、4二氧化碳流體及染料入口、5二氧化碳流體及染 料出口、6曲面網(wǎng)件、7倒梯形結(jié)構(gòu)、8帶孔蓋體、9帶孔底盤、10拉環(huán)、11快開卡箍、12加熱夾 套、13熱介質(zhì)入口、14熱介質(zhì)出口、15筒體扭合部、16釜體扭合部、17開口。
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