[发明专利]一种超临界CO2染色的色样打板机和染料称量系统

说明书

技术领域

本发明涉及无水染色领域，尤其涉及一种超临界CO₂染色的色样打板机和染料称量系统。

背景技术

传统的纺织品染色主要以水为介质，耗用大量的水资源之外，也存在对环境的污染大，耗能高，处理费用高等问题。目前许多国家和地区都收紧了环保条例，使传统的染整行业面临困难。为解决纺织染整业造成水污染这一难题，香港生产力促进局于2005年开始发展超临界二氧化碳无水染色工艺。可利用回收的工业排放二氧化碳为载体，在超临界状态下携带染料上染纺织品。该项技术的特点是，染色过程不用水，染料和二氧化碳可循环使用，染色过程无需添加化学助剂，彻底解决了传统纺织染整工艺的水污染难题。就拿2009年中国化纤产量约2,750万吨计算，如果全部采用无水染色工艺，全国每年可节约水资源接近50亿立方米。

超临界流体染色（Supercritical Fluid Dyeing,简称SFD）技术是一种无水高效染色新技术。传统的染色工艺以水作为染色介质，其最大问题是耗水、耗能、污染及经济效益差。超临界流体染色是以超临界流体代替水作为染色介质。超临界流体的密度为气体的数百倍，接近于液体，因而具有很强的溶解能力；其粘度与气体相当，扩散系数比液体大数百倍，接近于气体，因而溶解在超临界流体中的物质扩散容易，渗透能力很强。特别是超临界二氧化碳，它是无毒、无味、不燃、便宜易得，且临界压力（7.39MPa）和临界温度（31.1℃）不很高。以超临界二氧化碳作为染色介质，由于它是非极性分子，对分散染料的溶解能力比水高得多。在超临界二氧化碳中，分散染料一般处于单分子的分散状态，因此无需加入大量的离子型分散剂。染料溶解度高，不仅可提高上染速率，还可提高匀染和易染性。超临界二氧化碳作为染色介质，对纤维具有明显的膨化增塑作用，可以增加纤维分子链段运动和扩散自由体积，加快染料扩散，从而大大提高上染速率，提高透染和匀染程度。与传统水染工艺相比，超临界流体染色工艺很简单，通常染色在20~30MPa高压下进行，染色温度根据被染物而定，一般在80~160℃之间，染色结束后，就可得到干燥被染物，省去了漂洗和烘干程序，且二氧化碳气体和未上染的染料会通过减压自动分离，回收再用。整个操作封闭进行，二氧化碳也可回收再用。真正实现了无水染色，从源头上解决水污染问题，保护环境，节约淡水资源。所以超临界流体染色是一种环保、节能、节水、经济、高效的染色工艺。

本发明是配合早前发展的超临界二氧化碳无水染色生产设备(香港短期专利，申请号：06112486.0)的基础上研发一台色样打板机。在先前的研究项目中，超临界二氧化碳染色已被证实可以广泛应用于合成纤维的染色。但在生产中，色样系统同样是一个关键设备用以确定正确的配方和工艺参数，从而获得大生产所需的颜色。由于超临界二氧化碳染色是一种完全不同的新生产方法，有必要发展一套适用于二氧化碳染色的色样系统。目前市场中并没有类似的装置。该二氧化碳染色的色样系统应包含两种主要的功能：首先，系统应能做到染料的准确添加，精度应该高达0.1毫克以上，所以需要一种自动化的精确的染料称量系统。第二，二氧化碳染色的色样系统应能模拟大生产的工艺条件，包括温度、流量、压力和时间等参数，因此有必要开发一种新型的超临界CO₂染色系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种超临界CO2染色系统，并进一步提供一种与之配套使用的染料称量系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超临界CO₂染色的色样打板机，包括CO₂瓶，与CO₂瓶连通的CO₂储罐，CO₂储罐的出口连通CO₂泵，CO₂泵的出口与热转换器连通，热转换器的出口与高压储罐连通，高压储罐的出口连通三个或三个以上并列设置的染色釡，染色釡的出口与排气储罐连通，染色釡的外侧和热转换器和高压储罐之间的管线外侧设置夹套管，热油炉通过热循环管线为热转换器、夹套管、和染色釡加热。

在本发明所述的超临界CO₂染色的色样打板机中，CO₂储罐和CO₂泵之间的管线外侧设置夹套管，夹套管的两个端口与冷却器连通。

在本发明所述的超临界CO₂染色的色样打板机中，CO₂泵和热转换器之间设置单向阀。