專利名稱：一種利用超聲波和微波的染色方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種染色方法及其裝置，特別是一種利用超聲波和微波的染色方法及
其裝置。
背景技術：
目前，紡織品的染色方法，主要還是通過將染料、助劑等在水中混合配成一定濃度 的染液，在一定的溫度和壓強下，對紡織品進行染色，其缺點是染色過程中消耗水量過多， 廢水處理的能耗過大，染料利用率較低，生產成本高，不利于低碳、生態(tài)、環(huán)保。同時，由于使 用大量助劑，使得染料與助劑分離難度較大，不利于染料的回收利用。近年來，人們研制了 利用超臨界(X)2對紡織品進行染色的方法，雖然其具有無污染、無需對上染織物進行烘干、 節(jié)約水資源等優(yōu)點，但也存在著以下不足一是整個染色過程中，為保持CO2的超臨界狀態(tài)， 壓強需達到7. 38MPa左右，這種高壓狀態(tài)對設備要求過高，操作復雜，非常不適合產業(yè)化。 二是(X)2的超臨界狀態(tài)不好維持，容易被破壞掉而影響其染色效率。三是由于(X)2的非極性 特性，只能溶解非極性或極性較低的染料，所以適合使用的染料受到很大的限制，一般常用 分散染料，上染的品種非常有限。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提供一種利用超聲波和微波的染色方法及其 裝置，以降低能耗，節(jié)約水資源，提高染色效率和染色效果，并且不使用助劑，染料可回收利用。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種利用超聲波和微波的染色方法，包括以下步驟1)染液的配制，將染料與水按所染織物的要求進行配比，加入染料釜DT001中，在 加熱、攪拌條件下，采用20kHz-40kHz的超聲波對團聚的染料進行高頻機械振動，擊碎成較 小的顆粒，制得染液；2)織物的染色，將所染織物放入染色釜DT002中，并根據(jù)所染織物及其質量，按需 要的浴比將上述制得的染液加入染色釜DT002中；在20kHz-40kHz的超聲波、2000_3000ΜΗζ 微波條件下，織物染色0. 2-0. 5h ；3)染料的回收，將染色釜DT002中的染液泵出，過濾后進入分離器ST001中；對分 離器ST001抽取真空并加熱，將蒸發(fā)的水蒸氣導入冷凝器COOl中，冷凝而成的水用于下次 染色；回收染色釜DT002中分離出的染料，用于下次染色；4)染色織物的后處理，在染色釜DT002中加入水，對染色后的織物進行清洗一至 兩次，清洗產生的廢水采用上述步驟幻處理，清洗后的染色織物烘干或晾曬。上述加入染料釜中的水為軟水。一種實現(xiàn)上述利用超聲波和微波的染色方法的裝置，包括儲水箱WT001、染料釜 DTOO1、染色釜DT002、分離器ST001、超聲波發(fā)生器SW001-1、超聲波發(fā)生器SWOO 1_2、超聲波換能器SW001、超聲波換能器SW002和微波發(fā)生器MW001 ；所述的儲水箱WTOOl經過計量泵 MP001與染料釜DT001相通連；染料釜DT001裝有加熱器HOOl、攪拌器SM001和超聲波換能 器SW001，且染料釜DT001經計量泵MP002與染色釜DTOO2相通連；染色釜DT002裝有超聲 波換能器SW002和微波發(fā)生器MWOO1，超聲波換能器SW001與超聲波發(fā)生器SW001-1相連， 超聲波換能器SW002與超聲波發(fā)生器SW001-2相連，且染色釜DT002通過循環(huán)泵CP003與 分離器ST001相通連；分離器ST001裝有加熱器H002和真空泵VP001，分離器ST001通過 循環(huán)泵CP004與冷凝器COOl相連；冷凝器COOl通過單向閥VS001與儲水箱WT001相連。為提高裝置的工作效率，實現(xiàn)自動控制，本裝置還包括控制單元PC001，上述超聲 波發(fā)生器SWOO1-1、超聲波發(fā)生器SWOO1-2、微波發(fā)生器MW001、計量泵MP001、計量泵MP002、 加熱器HOOl和加熱器H002均與該控制單元PC001相連。進一步地，在上述儲水箱WT001與染色釜DT002之間還設有閥門V001、過濾器 F001、循環(huán)泵CP001、閥門V002 ；儲水箱WT001、閥門VOO1、過濾器FOO1、循環(huán)泵CPOO1、計量 泵MP001、閥門V002和染料釜DT001依次相連。進一步地，在染料釜DT001和染色釜DT002之間還設有循環(huán)泵CP002和閥門V003， 染料釜DTOO1、循環(huán)泵CP002、計量泵MP002、閥門V003和染色釜DT002依次相連。進一步地，在染色釜DT002和分離器ST001之間還設有過濾器F002和閥門V004， 染色釜DT002、過濾器F002、循環(huán)泵CP003、閥門V004和分離器STOO1依次相連。進一步地，在分離器ST001和冷凝器COOl之間還設有閥門V006和過濾器F003，分 離器ST001、閥門V006、過濾器F003、循環(huán)泵CP004和冷凝器COOl依次相連。更進一步地，上述分離器ST001通過粉體計量器MP003、閥門V005與染料釜DT001 相連，以將回收的染料輸送至染料釜DT001中，且粉體計量器MP003與控制單元PC001相 連。本發(fā)明的有益效果在于有效地提高染色效率和染色效果，并且不使用助劑，染料 可回收利用。同時，本發(fā)明所述的染色裝置結構簡單，控制方便，降低了能耗，節(jié)約了水資 源。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳述。實施例一本發(fā)明實施例所采用的利用超聲波和微波的染色的裝置，包括儲水箱WT001、染料 釜DT001、染色釜DT002、分離器ST001、超聲波發(fā)生器SWOO1-1、超聲波發(fā)生器SWOO1-2、超聲 波換能器SW001、超聲波換能器SW002、微波發(fā)生器MW001和控制單元PC001 ；所述的儲水箱 WT001經過依次相連的閥門V001、過濾器F001、循環(huán)泵CPOO1、計量泵MP001和閥門V002， 而與染料釜DTOOl相連。染料釜DTOOl裝有加熱器H001、攪拌器SM001和超聲波換能器 SW001，且染料釜DT001經過依次相連的循環(huán)泵CP002、計量泵MP002和閥門V003而與染色 釜DT002相連。染色釜DT002裝有超聲波換能器SW002和微波發(fā)生器MW001，超聲波換能器SW002與超聲波發(fā)生器SW001-1相連，超聲波換能器SW003與超聲波發(fā)生器SW001-2相連， 且染色釜DT002經過依次相連的過濾器F002、循環(huán)泵CP003和閥門V004而與分離器ST001 相連。分離器ST001裝有加熱器H002和真空泵VP001，分離器ST001通過依次相連的閥門 V006、過濾器F003和循環(huán)泵CP004而與冷凝器COOl相連。冷凝器COOl通過單向閥VS001 與儲水箱WT001相連。分離器ST001還通過粉體計量器MP003、閥門V005與染料釜DT001相 連。上述超聲波發(fā)生器SW001-1、超聲波發(fā)生器SW001-2、微波發(fā)生器MW001、計量泵MP001、 計量泵MP002、粉體計量器MP003、加熱器HOO1、加熱器H002均與該控制單元PC001相連。本發(fā)明實施例所述的利用超聲波和微波的染色方法，為采用上述裝置，以直接黑 BN染料對規(guī)格為80s X 80s/110 X 7758〃、5kg的全棉平紋細布進行染色為例1)染液的配制，打開閥門V001，儲水箱WT001內的軟水經過過濾器FOOl過濾后在 循環(huán)泵CP001的作用下，經計量泵MP001計量75L的水進入染料釜DT001中，并通過染料釜 DT001上的放料口 FL001加入25g的直接黑BN染料，然后關閉閥門VOOl和V002，加熱器 HOOl對染料釜DT001進行定時恒溫加熱，溫度為50°C;攪拌器SM001開始恒速攪拌，速度為 IOOOrpm ；超聲波發(fā)生器SW001開始工作，其頻率為20kHz，功率為2kw。aiiin后制得濃度為 0. 33g/L的染液；2)織物的染色，將證8、規(guī)格為80SX80S/110X7758〃的全棉平紋細布通過放物口 FffOOl放入染色釜DT002中，然后打開閥門V003，染料釜DT001中的染液經循環(huán)泵CP002和 計量泵MP002進入染色釜DT002中，達到1 15的浴比后，關閉閥門V003 ；超聲波發(fā)生器 SW002及微波發(fā)生器MW001開始工作；超聲波的頻率為20kHz，微波的頻率為2000MHz ；由于 水分子是極性分子，它在快速交變的高頻電磁場作用下，其極性取向將隨著外電場的變化 而變化，造成水分子的運動產生相互摩擦效應，微波場的場能轉化為熱能，內外同時加熱， 使紡織品在短時間內達到內外同熱的效果，產生熱化和膨化等一系列物化過程，加快了染 液對紡織品的滲透，染色均勻性大大改善，還可以改變纖維的表面結構和超分子結構，提高 上染率和固色率。同時超聲波在纖維表面產生“空化”作用使染料更容易擴散到纖維之間 的空隙和微孔之中，從而進一步提高了染色效率和上染率。染色溫度為80°C ；染色時間為 0. 3小時；3)染料的回收，打開閥門V004，染色釜DT002中的染液在循環(huán)泵CP003的作用下 經過濾器F002，濾除染色過程中從紡織品上帶下的纖維等雜質后，進入到分離器ST001內， 從而使染色釜DT002中染液與紡織品分離；關閉閥門V 004，打開閥門V006和單向閥VS 001，真空泵VP001對分離器ST001抽真空，同時加熱器H002對染液進行加熱，使染液中的 水在低壓狀態(tài)下比較容易氣化并與染料進行分離，水蒸氣在循環(huán)泵CP004的作用下，再經 冷凝器COO1、單向閥門VSOO1將水蒸氣冷凝液化返回到儲水箱WTOO1中。關閉閥門V006， 打開閥門V005，分離并干燥的染料經粉體計量器MP003計量后回到染料釜DT001中，供下回 染色使用，然后關閉閥門V005。4)染色織物的后處理，打開閥門V007，直接從儲水箱WT001中加水到染色釜DT002 中，超聲波發(fā)生器SW002及微波發(fā)生器MW001對全棉平紋細布進行水洗處理1-2次，清洗產 生的廢水采用上述步驟幻處理，清洗后的染色全棉平紋細布進行微波烘干或晾曬。染色后的全棉平紋細布，采用電腦測色儀測定其表觀顏色深度K/S值為28. 752 ； 按GB/T3920-1997的方法測定其干摩擦變色牢度達到4_5級，沾色牢度(標準襯布棉)4級，濕摩擦變色牢度達到3-4級，沾色牢度(標準襯布棉)4級；皂洗牢度按GB/T3921 (1)-1999 的方法測定，為3級，沾色牢度(標準襯布棉)3-4級。因此染色后，織物的耐摩擦色牢度、 耐洗色牢度優(yōu)良，勻染性好，色牢度高。實施例二本實施例所采用的利用超聲波和微波的染色的裝置，同實施例一。發(fā)明實施例所述的利用超聲波和微波的染色方法，為采用上述裝置，以中性黑 S-GL染料對規(guī)格為100SX80S/150X 13088〃、5kg的真絲織物進行染色為例1)染液的配制，打開閥門V001，儲水箱WT001內的水經過過濾器FOOl過濾后在循 環(huán)泵CP001的作用下，經計量泵MP001計量60L的水進入染料釜DT001中，并通過染料釜 DT001上的放料口 FL001加入25g的中性黑S-GL染料，然后關閉閥門VOOl和V002，加熱器 HOOl對染料釜DT001進行定時恒溫加熱，溫度為50°C;攪拌器SM001開始恒速攪拌，速度為 IOOOrpm ；超聲波發(fā)生器SW001開始工作，其頻率為30kHz，功率為1. 5kw。^iiin時間后制得 濃度為0. 42g/L的染液；2)織物的染色，將5kg、規(guī)格為100SX80S/150X13088"的真絲織物通過放物口 FffOOl放入染色釜DT002中，然后打開閥門V003，染料釜DT001中的染液經循環(huán)泵CP002和 計量泵MP002進入染色釜DT002中，達到1 12的浴比后，關閉閥門V003 ；超聲波發(fā)生器 SffOO及微波發(fā)生器MW001開始工作；超聲波的頻率為30kHz，微波的頻率為2500MHz ；染色 時間為0. 3小時。染色溫度為100°C ；3)染料的回收，打開閥門V004，染色釜DT002中的染液在循環(huán)泵CP003的作用下 經過濾器F002，濾除染色過程中從紡織品上帶下的纖維等雜質后，進入到分離器ST001內， 從而使染色釜DT002中染液與紡織品分離；關閉閥門V004，打開閥門V006和單向閥VS001， 真空泵VP001對分離器ST001抽真空，同時加熱器H002對染液進行加熱，使染液中的水在 低壓狀態(tài)下比較容易氣化并與染料進行分離，水蒸氣在循環(huán)泵CP004的作用下，再經冷凝 器C001、單向閥門VS001將水蒸氣冷凝液化返回到儲水箱WT001中。關閉閥門V006，打開 閥門V005，分離并干燥的染料經粉體計量器MP003計量后回到染料釜DT001中，供下回染色 使用，然后關閉閥門V005。4)染色織物的后處理，打開閥門V007，直接從儲水箱WT001中加水到染色釜DT002 中，超聲波發(fā)生器SW002及微波發(fā)生器MW001對真絲織物進行水洗處理1-2次，清洗產生的 廢水采用上述步驟幻處理，清洗后的染色真絲織物進行微波烘干或晾曬。染色后的真絲織物，采用電腦測色儀測定其表觀顏色深度K/S值為21. 312 ；按GB/ T3920-1997的方法測定其干摩擦變色牢度達到5級，沾色牢度(標準襯布絲)4_5級，濕摩 擦變色牢度達到4-5級，沾色牢度(標準襯布絲)4-5級；皂洗牢度按GB/T3921 (1)-1999的 方法測定為3級，沾色牢度(標準襯布絲)3-4級。因此染色后，織物的耐摩擦色牢度、耐洗 色牢度優(yōu)良，勻染性好，色牢度高。實施例三本實施例所采用的利用超聲波和微波的染色的裝置，同實施例一。發(fā)明實 施例所述的利用超聲波和微波的染色方法，為采用上述裝置，以分散藍BGL對規(guī)格為 80SX80S/120X 10058〃、5kg的滌綸府綢織物進行染色為例1)染液的配制，打開閥門VOOl，儲水箱WT 001內的水經過過濾器FOOl過濾后在循環(huán)泵CP001的作用下，經計量泵MP001計量100L的水進入染料釜DT001中，并通過染料 釜DT001上的放料口 FL001加入25g的分散藍BGL，然后關閉閥門VOOl和V002，加熱器 HOOl對染料釜DT001進行定時恒溫加熱，溫度為50°C;攪拌器SM001開始恒速攪拌，速度為 IOOOrpm ；超聲波發(fā)生器SW001開始工作，其頻率為40kHz，功率為lkw。^iin時間后制得濃 度為0. 25g/L的染液；2)織物的染色，將^g、規(guī)格為80s X 80s/120 X 10058〃的滌綸府綢織物通過放物 口 FW001放入染色釜DT002中，然后打開閥門V003，染料釜DT001中的染液經循環(huán)泵CP002 和計量泵MP002進入染色釜DT002中，達到1 20的浴比后，關閉閥門V003 ；超聲波發(fā)生 器SWOO及微波發(fā)生器MW001開始工作；超聲波的頻率為40kHz，微波的頻率為4000MHz ；染 色時間為0 —小時。染色溫度為130°C ；3)染料的回收，打開閥門V004，將染色釜DT002中的染液在循環(huán)泵CP003的作用 下經過濾器F002，濾除染色過程中從紡織品上帶下的纖維等雜質后，進入到分離器ST001 內，從而使染色釜DT002中染液與紡織品分離；關閉閥門V004，打開閥門V006和單向閥 VS001，真空泵VP001對分離器ST001抽真空，同時加熱器H002對染液進行加熱，使染液中 的水在低壓狀態(tài)下比較容易氣化并與染料進行分離，水蒸氣在循環(huán)泵CP004的作用下，再 經冷凝器COO1、單向閥門VSOO1將水蒸氣冷凝液化返回到儲水箱WTOO1中。關閉閥門V006， 打開閥門V005，分離并干燥的染料經粉體計量器MP003計量后回到染料釜DT001中，供下回 染色使用，然后關閉閥門V005。4)染色織物的后處理，打開閥門V007，直接從儲水箱WT001中加水到染色釜DT002 中，超聲波發(fā)生器SW002及微波發(fā)生器MW001對滌綸府綢織物進行水洗處理1-2次，清洗產 生的廢水采用上述步驟幻處理，清洗后的染色滌綸府綢織物進行微波烘干或晾曬。染色后的滌綸府綢織物，采用電腦測色儀測定其表觀顏色深度K/S值為21. 312 ； 按GB/T3920-1997的方法測定其干摩擦變色牢度達到5級，沾色牢度(標準襯布聚酯)4-5 級，濕摩擦變色牢度達到4-5級，沾色牢度(標準襯布聚酯)4-5級；皂洗牢度按GB/ T3921 (1)-1999的方法測定為3級，沾色牢度(標準襯布聚酯)3_4級。因此染色后，織物的 耐摩擦色牢度、耐洗色牢度優(yōu)良，勻染性好，色牢度高。
權利要求
1.一種利用超聲波和微波的染色方法，其特征在于包括以下步驟，1)染液的配制，將染料與水按所染織物的要求進行配比，加入染料釜DT001中，在加 熱、攪拌條件下，采用20kHz-40kHz的超聲波對團聚的染料進行高頻機械振動，擊碎成較小 的顆粒，制得染液；2)織物的染色，將所染織物放入染色釜DT002中，并根據(jù)所染織物及其質量，按需要的 浴比將上述制得的染液加入染色釜DT002中；在20kHz-40kHz的超聲波、2000-3000MHz微 波條件下，織物染色0. 2-0. 5h ；3)染料的回收，將染色釜DT002中的染液泵出，過濾后進入分離器ST001中；對分離器 ST001抽取真空并加熱，將蒸發(fā)的水蒸氣導入冷凝器COOl中，冷凝而成的水用于下次染色； 回收染色釜DT002中分離出的染料，用于下次染色；4)染色織物的后處理，在染色釜DT002中加入水，對染色后的織物進行清洗一至兩次， 清洗產生的廢水采用上述步驟幻處理，清洗后的染色織物烘干或晾曬。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用超聲波和微波的染色方法，其特征在于上述加入 染料釜中的水為軟水。
3.一種實現(xiàn)權利要求1所述的利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于包 括儲水箱WTOO1、染料釜DTOO1、染色釜DT002、分離器ST 001、超聲波發(fā)生器SWOO 1_1、超聲 波發(fā)生器SWOO1-2、超聲波換能器SW001、超聲波換能器SW002和微波發(fā)生器MW001 ；所述的 儲水箱WT001經過計量泵MP001與染料釜DT001相通連；染料釜DT001裝有加熱器H001、 攪拌器SM001和超聲波換能器SW001，且染料釜DT001經計量泵MP002與染色釜DT002相 通連；染色釜DT002裝有超聲波換能器SW002和微波發(fā)生器MW001，超聲波換能器SW001與 超聲波發(fā)生器SW001-1相連，超聲波換能器SW002與超聲波發(fā)生器SW001-2相連，且染色釜 DT002通過循環(huán)泵CP003與分離器ST001相通連；分離器ST001裝有加熱器H002和真空泵 VPOO1，分離器ST001通過循環(huán)泵CP004與冷凝器COOl相連；冷凝器COOl通過單向閥VS001 與儲水箱WT001相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于 還包括控制單元PC001 ；上述超聲波發(fā)生器STO01-1、超聲波發(fā)生器SW001-2、微波發(fā)生器 MW001、計量泵MP001、計量泵MP002、加熱器HOOl和加熱器H002均與該控制單元PC001相 連。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于在 上述儲水箱WT001與染色釜DT002之間還設有閥門VOO1、過濾器FOO1、循環(huán)泵CP001、閥門 V002 ；儲水箱WT001、閥門V001、過濾器F001、循環(huán)泵CP001、計量泵MP001、閥門V002和染 料釜DTOOl依次相連。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于在 染料釜DT001和染色釜DT002之間還設有循環(huán)泵CP002和閥門V003，染料釜DTOO1、循環(huán)泵 CP002、計量泵MP002、閥門V003和染色釜DT002依次相連。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于在 染色釜DT002和分離器ST001之間還設有過濾器F002和閥門V004，染色釜DT002、過濾器 F002、循環(huán)泵CP003、閥門V004和分離器ST001依次相連。
8.根據(jù)權利要求3所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于在分離器ST001和冷凝器COOl之間還設有閥門V006和過濾器F003，分離器ST001、閥門V006、 過濾器F003、循環(huán)泵CP004和冷凝器COOl依次相連。
9.根據(jù)權利要求3所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于上 述分離器ST001通過粉體計量器MP003、閥門V005與染料釜DT001相連。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種利用超聲波和微波的染色方法的裝置，其特征在于粉 體計量器MP003與控制單元PC001相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用超聲波和微波的染色方法及其裝置。所述的染色裝置包括儲水箱WT001、染料釜DT001、染色釜DT002、分離器ST001、超聲波發(fā)生器SW001-1、超聲波發(fā)生器SW001-2、超聲波換能器SW001、超聲波換能器SW002和微波發(fā)生器MW001。所述的染色方法在超聲波作用下配制染液，在超聲波和微波的作用下對織物進行染色，并且對染色后的染液進行處理，回收的水和染料再次利用。本發(fā)明的有益效果在于有效地提高染色效率和染色效果，并且不使用助劑，染料可回收利用；同時，本發(fā)明所述的染色裝置結構簡單，控制方便，降低了能耗，節(jié)約了水資源。
文檔編號D06B13/00GK102080315SQ20111002846
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者周彬, 王慧玲 申請人:鹽城紡織職業(yè)技術學院