超臨界二氧化碳牛角紐扣染色釜及其染色工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于紡織印染技術領域，涉及超臨界二氧化碳染色釜，特別涉及超臨界二 氧化碳牛角紐扣染色釜及其染色工藝。
【背景技術】
[0002] 我國是一個水資源短缺的國家，水資源環境也在不斷惡化，再加上用水的浪費，水 資源形勢更是不容樂觀。紐扣的傳統水浴染色，主要以水為介質，在染色過程中，大量的染 料、助劑和表面活性劑等化學物質對環境造成嚴重污染，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過程不穩定，制約著服裝輔料行業的可持續發展。21世紀對易 控制性、高效性、無污染性以及可循環利用性的要求越來越突出。發展于上世紀末的超臨界 二氧化碳無水染色技術因其無污染、短流程、高效率等突出特點被認為是一種"綠色、可持 續發展型"技術，而備受青睞。
[0003] 目前，超臨界二氧化碳染色技術作為一種新型的綠色染整技術已取得階段性進 展，對其工藝條件、染色機理及染色設備的聯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進行紐扣等服裝輔料的染 色工藝。另一方面，由于紐扣結構致密、質量較大，若采用常規的靜態的方式堆積在一起染 色，會導致紐扣與紐扣緊實的壓在一起，紐扣與紐扣的重疊處會出現染色不勻和染不透的 現象，造成紐扣染色瑕疵。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的之一在于提供超臨界二氧化碳牛角紐扣染色釜，通過二氧化碳流體 帶動紐扣以非靜態方式進行染色，從而解決采用現有技術的超臨界二氧化碳染色釜時紐扣 與紐扣的重疊處會出現染色不勻和染不透，造成紐扣染色瑕疵的問題。
[0005] 本發明的上述目的是采用如下技術方案來實現的。
[0006] 一種超臨界二氧化碳牛角紐扣染色釜，包括釜體，所述釜體的上端設有密封釜蓋， 所述釜體的底部設有二氧化碳流體及染料入口，所述釜體的上部設有二氧化碳流體及染料 出口。
[0007] 作為優選的技術方案，所述染色釜還包括筒體，所述筒體置于釜體內，所述筒體的 底部設有開口，所述開口與所述二氧化碳流體及染料入口相對應，所述開口處設有向筒體 內部凸出的曲面網件。染色時，所述牛角紐扣置于筒體內，攜帶染料的超臨界二氧化碳流體 由底部開口流入筒體，沖擊紐扣并帶動紐扣以非靜態方式進行染色。還可通過控制超臨界 二氧化碳流體的流速來實現氣流的變化，從而使紐扣在氣流的變速沖擊下運動起來，避免 了紐扣與紐扣重疊處的染色瑕疵。曲面網件的網孔孔徑優選1~2_，材質優選不銹鋼。曲 面網件可分散二氧化碳流體和染料，從而染色更均勻。
[0008] 作為優選的技術方案，所述筒體的底部為倒梯形結構，采用該結構可以避免紐扣 堆積在筒體底部出現死角，以防止染色不勻。其中所述筒體的底部是指曲面網件的外周。
[0009] 作為優選的技術方案，所述倒梯形結構的斜邊與水平面的夾角為20~50度，采用 該角度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] 作為優選的技術方案，所述筒體的底部開口處設有帶孔底盤，位于所述曲面網件 的下方。所述帶孔底盤的孔徑優選為3_，材質優選不銹鋼。帶孔底盤可對二氧化碳流體及 染料起過濾作用，避免雜質等進入筒體。
[0011] 作為優選的技術方案，所述帶孔底盤和曲面網件均與筒體底部的開口活動連接， 采用該結構便于拆卸和洗滌，提高染色效率。
[0012] 作為優選的技術方案，所述筒體的上端設有帶孔蓋體。采用該結構，便于裝取紐 扣，即實際應用時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] 作為優選的技術方案，所述帶孔蓋體設有拉環，方便將筒體拉出。
[0014] 作為優選的技術方案，所述密封釜蓋通過快開卡箍與所述釜體活動連接。
[0015] 作為優選的技術方案，所述釜體的外周設有加熱夾套，用以加熱和保溫，所述加熱 夾套的下部設有熱介質入口，上部設有熱介質出口。
[0016] 作為優選的技術方案，所述筒體設有筒體扭合部、所述釜體設有釜體扭合部，所述 筒體與釜體，通過筒體扭合部與釜體扭合部連接。
[0017] 本發明另一目的是提供采用上述超臨界二氧化碳牛角紐扣染色釜進行牛角紐扣 染色的工藝。
[0018] 作為優選的技術方案，所述牛角紐扣染色工藝的染色條件為：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，染色爸內溫度為80~100°C，染色爸 內壓力為15~25MPa，染色時間為30~60min ;其中所述染色工藝采用的染料為直接染料， 所述牛角紐扣染色前，進行預處理，所述預處理方法為：將牛角紐扣放置在低溫等離子體反 應器內，抽真空，通入氧氣，在壓強25~70Pa，功率25~300W下放電處理5~30min。染 色結束后降壓使染料與二氧化碳氣體分離，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間、染色溫度、直接染料占牛角紐扣的質量百分數等 因素的變化來控制。所述的超臨界二氧化碳流體流速的計量是以每分鐘流過的超臨界狀態 二氧化碳和直接染料共同的質量為標準。
[0019] 作為優選的技術方案，所述直接染料的質量占牛角紐扣質量的1~5%，優選為 2 ~3%〇
[0020] 作為優選的技術方案，所述直接染料的染液的配制方法為：用水將直接染料溶解 后，再加入勻染劑得到，所述勻染劑的加入量占染液總質量的0. 5%~2%。其中，溶解直接 染料的去離子水的加入量不予特別限定，能夠完全溶解染料的水量即可，一般加入的水量 為作為溶質的直接染料質量的2~5倍。對于勻染劑，不予特別限定，可以采用本領域技術 人員能夠實現本發明的市售的勻染劑均可使用，本發明優選采用平平加〇。
[0021] 在上述技術方案中，所述的直接染料的種類不予特別限定，本領域中用于蛋白質 類纖維染色的直接染料均可用。本發明中直接染料優選為直接紅23、直接黃28、直接藍72。
[0022] 未經處理的牛角紐扣在超臨界二氧化碳中染色時，染料很難分散進入紐扣纖維分 子中，因此染色效果不明顯，得色很淺。本發明通過將牛角紐扣在一定的壓強、功率的等離 子體反應器中進行預處理，使使紐扣表面產生離子，便于與染料發生反應，染色效果明顯提 高，得色深度明顯加深。
[0023] 上述所述的在超臨界二氧化碳流體染色過程中，攜帶分散染料的超臨界二氧化碳 按一定的速度由二氧化碳及染料入口進入染色釜體底部，通過染色釜筒體底部設有的帶孔 底盤以及曲面網件進入筒體，形成渦旋氣流進行染色，攜帶部分分散染料的二氧化碳從二 氧化碳出口流出，形成循環，染色釜內紐扣隨著超臨界二氧化碳的循環流動，逐漸完成染 色。攜帶分散染料的超臨界二氧化碳在筒體內進行紐扣染色的分子動力學機理為：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入動力邊界層，當染料靠近材料界面 后，依靠自身的擴散接近材料，當分子力足夠大時，染料被材料吸附，在材料內外形成染料 濃度差，完成染料的吸附固著，從而實現超臨界二氧化碳流體的無水染色。
[0024] 本發明的有益效果：本發明提供一種新的超臨界二氧化碳牛角紐扣染色釜，該染 色釜在釜體的底部設有二氧化碳流體及染料入口，而上部設有出口，染色時底部二氧化碳 流體和染料流入釜體，沖擊紐扣并帶動紐扣以非靜態方式進行染色，還可通過控制超臨界 二氧化碳流體的流速來實現氣流的變化，從而使紐扣在氣流的變速沖擊下運動起來，避免 了紐扣與紐扣重疊處的染色瑕疵。同時本發明的染色釜的筒體底部設計成倒梯形結構，有 效防止紐扣接觸不到攜帶分散染料的二氧化碳流體而無法染色的問題。采用本發明的染色 工藝，可以獲得色澤豐富齊全的紐扣，染色后的產品不需要進行清洗、干燥等后處理，實現 全過程無水染色，節約生產成本，提高染色質量，降低環境污染。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明超臨界二氧化碳牛角紐扣染色釜的結構示意圖；
[0026] 其中，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、曲面網件，7、倒梯形結構，8、帶孔蓋體，9、帶孔底盤，10、拉環，11、快開卡箍， 12、加熱夾套，13、熱介質入口，14、熱介質出口，15、筒體扭合部，16、釜體扭合部，17、開口。
【具體實施方式】
[0027] 下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以