本发明专利技术涉及一种羽毛纤维超临界CO2无水染色装置及其染色方法，属于纺织行业技术领域。所述装置包括CO2气瓶、过滤器、制冷系统、高压泵、预热器、染料釜、染色釜、循环泵、分离釜、控制系统。将羽毛纤维置入染色釜内，达到超临界CO2状态时，在压力为8
【技术实现步骤摘要】
一种羽毛纤维超临界CO2无水染色装置及其染色方法
[0001]本专利技术涉及一种羽毛纤维超临界CO2无水染色装置及其染色方法，属于纺织行业
技术介绍
[0002]我国是羽毛羽绒资源非常丰富的大国，但是每年数十万吨的羽毛产量中，仅有3万吨的羽毛羽绒作为服用材料，还有少量用于体育用品、工艺品及寝具的填充料和动物源性蛋白质饲料的原料，其余绝大部分都当作废弃物而污染环境。这不仅造成资源的大量浪费，还会对环境造成严重的污染。因此，对羽毛资源进行综合开发利用不仅能解决废弃物的处理问题，还能扩大纺织生产原料的来源，改善我国的资源短缺问题。
[0003]羽毛纤维是一种天然角蛋白纤维，具有中空蓬松的结构和良好的吸湿性，它轻盈、柔软、保暖性好，具有其它产品所不可替代的优势。目前国内外研究开发羽毛纤维的方法仍停留在原材料粗加工的阶段，在纺织领域的开发利用并没有进行深入的研究，在实际应用中，应用方式单一、利用率低，浪费了现有资源，同时又制约了羽毛资源的继续增长。目前我国羽毛纤维的出口企业大多是手工作坊式生产，生产工艺杂乱，染色流程简单，在染色生产过程中，杀菌工艺也完全凭借经验，生产工艺无科学依据，缺乏环保、健康安全意识，存在安全性差的隐患。
[0004]为了解决羽毛纤维染色工序的高污染、高能耗、安全性差难题，本专利技术利用CO2代替水介质实现了羽毛纤维的清洁化染色，对环境保护、资源的循环利用，及绿色羽毛产品的开发具有积极意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术利用CO2代替水介质实现了羽毛纤维的清洁化染色，解决了羽毛纤维染色工序的高污染、高能耗、安全性差难题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术一方面提供一种羽毛纤维超临界CO2无水染色装置。
[0007]一种羽毛纤维超临界CO2无水染色装置，所述装置包括CO2气瓶、过滤器、制冷系统、高压泵、预热器、染料釜、染色釜、循环泵、分离釜、控制系统；所述CO2气瓶依次与阀门Ⅰ、过滤器、阀门Ⅱ、制冷系统相连；所述制冷系统一条支路依次经阀门Ⅲ、高压泵与预热器相连，所述制冷系统另一条支路经阀门
Ⅷ
与控制系统相连；所述预热器一条支路依次经染料釜、阀门Ⅳ与染色釜相连，所述预热器另一条支路依次经阀门
Ⅴ
、循环泵、阀门
Ⅵ
后与染色釜相连，所述染料釜与分离釜相连；所述分离釜与控制系统相连；所述染色釜包括缸体，所述缸体内由上至下依次设置有染色单元和过滤单元；所述缸体顶部设置有活动密封盖，活动密封盖上设置有顶部气体通道，与缸体内部连通；所述缸体底部设置有超临界CO2流体入口，缸体上部设置有超临界CO2流体出口。
[0008]进一步的，所述缸体外壁设置有加热夹套，所述加热夹套一侧的上端设置有加热介质出口，另一侧的下端设置有加热介质入口。
[0009]进一步的，所述染色单元包括底盘、中空染色内轴、中空染色外轴；所述底盘上设置有孔Ⅰ；所述中空染色内轴与底盘垂直连接，所述中空染色外轴套装在中空染色内轴外，中空染色外轴与中空染色内轴之间形成染色区域；所述超临界CO2流体入口与中空染色内轴连通；
[0010]进一步的，所述染色单元还包括可旋转的吸毛器，所述吸毛器位于染色区域内，设置于中空染色内轴的下端；所述吸毛器底部设置有孔Ⅱ；所述吸毛器与控制系统电连接。
[0011]进一步的，所述中空染色内轴上设置有喷头，所述喷头个数为4
‑
8个；所述中空染色内轴的上端设置有螺旋式分布的斜孔，个数为6
‑
30个，孔径为1
‑
10mm，；
[0012]进一步的，所述中空染色外轴上设置有螺旋式分布的Ⅲ，个数为20
‑
60个，孔径为5
‑
20mm。
[0013]进一步的，所述过滤单元包括过滤槽，所述过滤槽内由上至下依次设置有第一过滤网、隔板和第二过滤网；所述第一过滤网目数为1
‑
10，所述第一过滤网上设置有开口，所述开口位于染色区域下方，所述开口处设置有挡板；所述第二过滤网目数为5
‑
50；所述隔板倾斜设置，相对于第一过滤网倾斜角度为30度，隔板长度短于第一过滤网和第二过滤网，隔板上表面为感应层，感应层上设置有感应器；所述感应器与挡板均与控制系统电连接；所述过滤单元下端设置有杂质排放口。
[0014]本专利技术另一方面提供一种利用上述羽毛纤维超临界CO2无水染色装置进行无水染色的方法，所述方法包括以下步骤：
[0015](1)将羽毛纤维置入染色釜的染色单元内，染料置入染料釜；
[0016](2)开启制冷系统，打开CO2气瓶和阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ、阀门Ⅳ，CO2流量为10
‑
50g/min，CO2进入过滤器，开启高压泵和预热器，将CO2经加压加热达到超临界状态，当压力为8
‑
12Mpa，温度为30
‑
70℃，超临界CO2进入染料釜，超临界CO2携带染料进入染色釜中，关闭高压泵、预热器、阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ，对羽毛纤维进行静态染色，静态染色时间为20
‑
60min；
[0017](3)开启阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ，开启高压泵和预热器，当CO2压力为12
‑
30Mpa，温度为70
‑
120℃，开启阀门
Ⅴ
、循环泵和阀门
Ⅵ
，一部分超临界CO2染料混合体在循环泵的作用下在染料釜和染色釜之间进行动态内循环染色；
[0018](4)开启阀门
Ⅶ
、阀门
Ⅷ
，另一部分超临界CO2染料混合体进入分离釜，依次经过高压泵、预热器再次进入染料釜和染色釜进行动态外循环染色，动态内循环与动态外循环结合染色时间为30
‑
150min；
[0019](5)细小羽毛经染色单元底部进入过滤单元，经第一过滤网落入隔板，隔板上感应器感应到细小羽毛纤维时，挡板自动开启，羽毛纤维被吸毛器由开口吸入至染色单元的染色区域内，再次进行染色；
[0020](6)染色结束后，关闭高压泵、预热器、循环泵，开启阀门Ⅰ、阀门Ⅱ，超临界CO2与染料在分离釜进行分离，分离后的CO2经过滤器、制冷系统后，回收进入CO2气瓶，染料则留在分离釜中；
[0021](7)杂质经第一过滤网和第二过滤网过滤后进入过滤槽，由过滤槽底部的杂质排放口排放，开启活动密封盖将染色后的羽毛纤维取出。
[0022]进一步的，所述染料用量为0.2
‑
5％(o.w.f.)。
[0023]进一步的，所述染料为分散染料、活性染料或活性分散染料。
[0024]本专利技术所述装置染色工作原理为：
[0025]打开CO2气瓶，羽毛纤维置入染色釜的染色单元内，在染色过程中，首先开启制冷系统，液态CO2在CO2气瓶内流出，通过CO2气体过滤器过滤，以去除可能含有的杂质，在高压泵加压和预热器加热，使CO2达到超临界状态本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种羽毛纤维超临界CO2无水染色装置，其特征在于：所述装置包括CO2气瓶、过滤器、制冷系统、高压泵、预热器、染料釜、染色釜、循环泵、分离釜、控制系统；所述CO2气瓶依次与阀门Ⅰ、过滤器、阀门Ⅱ、制冷系统相连；所述制冷系统一条支路依次经阀门Ⅲ、高压泵与预热器相连，所述制冷系统另一条支路经阀门
Ⅷ
与控制系统相连；所述预热器一条支路依次经染料釜、阀门Ⅳ与染色釜相连，所述预热器另一条支路依次经阀门
Ⅴ
、循环泵、阀门
Ⅵ
后与染色釜相连，所述染料釜与分离釜相连；所述分离釜与控制系统相连；所述染色釜包括缸体，所述缸体内由上至下依次设置有染色单元和过滤单元；所述缸体顶部设置有活动密封盖，活动密封盖上设置有顶部气体通道，与缸体内部连通；所述缸体底部设置有超临界CO2流体入口，缸体上部设置有超临界CO2流体出口。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述缸体外壁设置有加热夹套，所述加热夹套一侧的上端设置有加热介质出口，另一侧的下端设置有加热介质入口。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述染色单元包括底盘、中空染色内轴、中空染色外轴；所述底盘上设置有孔Ⅰ；所述中空染色内轴与底盘垂直连接，所述中空染色外轴套装在中空染色内轴外，中空染色外轴与中空染色内轴之间形成染色区域；所述超临界CO2流体入口与中空染色内轴连通。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述染色单元还包括可旋转的吸毛器，所述吸毛器位于染色区域内，设置于中空染色内轴的下端；所述吸毛器底部设置有孔Ⅱ；所述吸毛器与控制系统电连接。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述中空染色内轴上设置有喷头，所述喷头个数为4
‑
8个；所述中空染色内轴的上端设置有螺旋式分布的斜孔，个数为6
‑
30个，孔径为1
‑
10mm。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述中空染色外轴上设置有螺旋式分布的孔Ⅲ，个数为20
‑
60个，孔径为5
‑
20mm。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述过滤单元包括过滤槽，所述过滤槽内由上至下依次设置有第一过滤网、隔板和第二过滤网；所述第一过滤网目数为1
‑
10，所述第一过滤网上设置有开口，所述开口位于染色区域下方，所述开口处设置有挡板；所述第二过滤网目数为5
‑
50；所述隔板倾斜设置，相对...
【专利技术属性】
技术研发人员：张娟，
申请(专利权)人：辽宁轻工职业学院，
类型：发明
国别省市：
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