CN205171156U - 一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置，包括染色机，臭氧发生器，溶气泵，臭氧水储存罐，臭氧传感器，循环泵，超声波发生器，超声波换能器，导布轮，喷射泵，出气口，碱液槽和热交换器，其中织物通过导布轮放置在染色机中，超声波发生器通过超声波换能器进入染色机中，臭氧传感器安装在染色机上用于探测臭氧浓度，在染色机中安装的喷射泵与循环泵及热交换器连接，臭氧发生器与溶气泵及臭氧水储存罐连接，臭氧水储存罐与循环泵及热交换器连接，通过喷射泵作用于织物上。本实用新型的装置能同时利用臭氧的强氧化反应作用，对棉织物、涤棉混纺织物、化纤织物等进行退浆、煮练、漂白工序，达到高效、节能、环保的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置。
背景技术
纺织纱线、织物等在印染加工前，需要对其进行练漂，包括退浆、煮练和漂白等工序。退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除(例如，淀粉浆料等被水解或酶分解为水溶性分解物)，同时也除掉纤维本身的部分杂质。煮炼是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温(120℃)和碱性(pH＝10～13)条件下，对棉织物进行处理，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以保证漂白和染整的加工质量。漂白是用次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。由此可知，常规前处理方法耗能、耗水、耗药剂。
现在，随着超声波、臭氧等技术的发展和推广应用，印染行业逐渐引入和利用一些高新技术改造传统印染工艺和设备。
臭氧是一种淡蓝色、有特殊腥味的气体，化学式O3，比空气重，具有良好的弥散性。臭氧可溶于水，在常温常态常压下臭氧在水中的溶解度比氧高约13倍。臭氧氧化反应的生成物是氧气，不会产生其它副产物，因此臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。利用臭氧的强氧化性和无二次污染的特点，工业上臭氧主要用于灭菌、消毒、除臭、纸浆漂白、工业废水处理等。目前纺织印染行业针对臭氧的应用主要有织物改性、印染废水处理和成衣漂洗等。
例如，利用臭氧代替传统的氧漂、氯漂工艺对成衣进行漂洗加工，具有常温下漂洗、漂洗速度快、节能减排、工艺重现性高等特点，是成衣漂洗技术应用和发展的趋势。
青野茂则等发明了使含有臭氧液体与含有水分的纤维品接触并强制循环对纤维品实施漂白处理，然后使臭氧分解用药液和上述臭氧处理后的纤维品接触并强制循环进行臭氧分解。
朱春林等发明一种纱线臭氧漂白装置及漂白方法，利用高压力、高浓度的臭氧水，对纱线无污染漂白。
另一方面，超声波是指频率比人耳所能听到的频率范围更高(>16kHz)的弹性波，具有能量集中、穿透力强、简洁、高效、无二次污染等特点。它是一种能量的形式，用于化学化工中的超声波为功率超声，其频率一般为20kHz～2MHz。
超声波处理纺织品，主要源于超声的声空化效应。空化泡迅速崩溃过程中，瞬间能产生5000K的高温、50MPa高压，持续数微秒后，热点随之冷却，并伴随有强烈的冲击波和达100m/s速度的微射流。这些条件足以使浆料、色素等有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，有利于纺织品的退浆、煮练、染色等。
根据上述文献，一些专利主要将臭氧技术应用在纱线、织物、成衣的漂白等方面。实际上，在一定的条件下，臭氧技术也可能用于纱线、织物的练漂工序。有的文献提到将超声波应用于纺织品练漂[3]，但是局限于在常规化学药剂处理时起到促进作用。
朱春林等描述了如何利用臭氧溶液漂白棉纱，没有涉及织物的漂白和退浆。青野茂则等发明也没有涉及织物的退浆、煮练、漂白一浴法工艺方法。
经纱在织造前需要上浆提高纱线强度，保持经纱伸长率，增加经纱韧性，提高经纱耐磨檫力。使用的浆料主要有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PA)等。退除浆料的工艺主要有碱退浆和氧化剂退浆。企业较多使用碱退浆工艺，退浆率低，约为50％～70％。
氧化剂退浆工艺是在碱性条件下，氧化剂使淀粉、PVA、PA类浆料氧化分解，大分子链断裂，分子质量降低而溶于水，再水洗去除。氧化剂退浆能在低浓度碱性条件下去除各种类型浆料(包括混合浆料)，适用于棉、涤/棉的纱线、织物的常温或高温练漂工艺流程中，退浆率约90％～98％。氧化剂退浆工艺主要采用含有或能产生双氧水(H2O2)等过氧化物的活性化合物。
煮练工序主要是去除纤维素纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以及织物上残留的浆料，使织物获得良好的外观和吸水性。粘胶纤维织物由于在制造过程中已经过烧碱和漂白处理，天然杂质较少，一般在加工时仅需进行退浆、漂白，去除织物上浆料和沾污物，进一步提高白度，不需要煮练。涤纶、锦纶、腈纶等纤维织物不需要煮练，但其与棉纤维的混纺织物、交织织物等，由于棉纤维含有油脂、蜡质、果胶等杂质，需要适当的煮练。
漂白工序主要去除棉纤维上残留的天然色素及含氮杂质，去除化学纤维所沾污物，提高织物白度和色泽鲜艳度。
超声波退浆的主要原理是超声空化效应,原来存在于液体中的微气泡在超声波作用下振动,当声压达到一定值时,一部分气泡在负压期迅速长大,在正压期又突然闭合。空泡破灭时会产生局部高温和强大的冲击压力,即空化作用,纱线上的浆料层在强大的冲击力作用下被剥离下来,即脱落与分散。一般情况下,20kHz的超声波作用于物件时,物件上的污垢层每秒大约要受到2万次的激烈冲击。董春芳等研究了超声波技术在碱退浆工艺上的辅助作用，在超声波处理下，碱浓度的15g/L相当于常规的20g/L，说明超声波碱退浆可以节省药品的用量，并能达到与常规碱退浆相同的效果或更好。
另一方面，超声波技术也可用于促进纺织品的漂白效果。实验数据表明，在超声波环境下,用双氧水对棉机织物、棉针织物进行漂白1h,所耗费的过氧化氢高于冷却条件下漂白16h,接近在煮沸条件下漂白2.5h。
发明内容
本实用新型的目的之一是提供了臭氧-超声波协同的纺织品练漂、染色装置。
本实用新型的这个以及其它目的将通过下列详细说明和描述来进一步体现和阐述。
本实用新型的一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂方法，是于利用臭氧-超声波协同作用对织物进行退浆、煮练、漂白一浴法。
在本实用新型的臭氧-超声波协同的纺织品练漂方法中，在现有染色机装置上连接一个能产生高浓度臭氧气体的臭氧发生器，利用溶气泵混合水液而成臭氧液体并通入封闭的染色缸内；并且在现有染色机装置上安装超声波换能器，对练漂、染色、水洗、回修漂白等工序进行超声波协同处理。
在本实用新型的臭氧-超声波协同的纺织品练漂方法中，启动臭氧发生器产生5g/h-500g/h臭氧气体,由气液混合溶气泵制成高浓度臭氧水，臭氧浓度大于12mg/L，注入染缸内，强制循环30min-90min，通过缸内臭氧传感器，确保缸内臭氧浓度恒定；然后再启动超声波发生器，控制60W-100W的超声波频率，时间30min-80min，处理液温度40℃-90℃。
在本实用新型的臭氧-超声波协同的纺织品练漂方法中，按照浴比1:4-1:10，注入常温水，并循环10-30min，按照在染缸内柠檬酸浓度1g/L-6g/L，投入溶解的柠檬酸，并循环10-30min，测定染缸内处理液呈弱酸性pH6-pH7，启动臭氧发生器产生5g/h-500g/h臭氧气体,由气液混合溶气泵制成高浓度臭氧水，臭氧浓度大于12mg/L，注入染缸内，强制循环30min-90min，通过缸内臭氧传感器，确保缸内臭氧浓度恒定；启动超声波发生器，控制60W-100W的超声波频率，按照工艺要求的时间30min-80min，处理液温度40℃-90℃，促进纺织品处理效率。
本实用新型的一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置，包括染色机，臭氧发生器，溶气泵，臭氧水储存罐，臭氧传感器，循环泵，超声波发生器，超声波换能器，导布轮，喷射泵，出气口，碱液槽和热交换器，其中织物通过导布轮放置在染色机中，超声波发生器通过超声波换能器进入染色机中，臭氧传感器安装在染色机上用于探测臭氧浓度，在染色机中安装的喷射泵与循环泵及热交换器连接，臭氧发生器与溶气泵及臭氧水储存罐连接，臭氧水储存罐与循环泵及热交换器连接，通过喷射泵作用于织物上。
在本实用新型的臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置中，在染色机上还开有出气口，通过出气口将液体引入到碱液槽中。
本实用新型采用臭氧-超声波协同作用对纺织织物进行练漂，包括退浆、煮练、漂白等，充分利用臭氧的强氧化作用和超声波的空化效应，降解浆料、杂质、色素，获得高效、无污染的练漂工序。与这种全新的纺织品练漂方法配套开发的是一种结合臭氧和超声波技术的染色装置，可以将此染色***融合到具有封闭装置的高温高压溢流/喷射染色机、高温气流染色机、经轴染色机等。在练漂工序后，其超声波装置还将辅助染色、水洗等工序。对于染色纺织织物的回修漂白工序，采用上述臭氧-超声波协同作用，同样可以获得节水、节能、无污染的效果。
在本实用新型的臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置中，能同时利用臭氧的强氧化反应作用，对棉织物、涤棉混纺织物、化纤织物等进行退浆、煮练、漂白工序，代替采用烧碱、双氧水进行前处理的碱氧工艺，能减少或不排放污染废水，缩短工艺流程和时间，减少药剂使用消耗，达到高效、节能、环保的要求。
本实用新型所述的臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置还包括一系列臭氧监测传感器和自动运行设备。在封闭式染色机内部安装臭氧监测传感器，监测染色机内的臭氧浓度，根据设定参数自动投加臭氧；在碱水溶液贮槽监测尾气浓度；在染色机周围监测环境的臭氧浓度。
附图说明
图1是本实用新型的臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置构成图。
在图1中，符号1代表臭氧发生器，符号2代表溶气泵，符号3代表臭氧水储存罐，符号4代表染色机，符号5代表循环泵，符号6代表超声波发生器，符号7代表超声波换能器，符号8代表导布轮，符号9代表臭氧传感器，符号10代表喷射泵，符号11代表出气口，符号12代表碱液槽，符号13代表热交换器。
参考图1，本实用新型的一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置，包括染色机4，臭氧发生器1，溶气泵2，臭氧水储存罐3，臭氧传感器9，循环泵5，超声波发生器6，超声波换能器7，导布轮8，喷射泵10，出气口11，碱液槽12和热交换器13，其中织物通过导布轮8放置在染色机4中，超声波发生器6通过超声波换能器7进入染色机4中，臭氧传感器9安装在染色机4上用于探测臭氧浓度，在染色机4中安装的喷射泵10与循环泵5及热交换器13连接，臭氧发生器1与溶气泵2及臭氧水储存罐3连接，臭氧水储存罐3与循环泵5及热交换器13连接，通过喷射泵10作用于织物上。在染色机4上还开有出气口11，通过出气口11将液体引入到碱液槽12中。
本实用新型的加工对象，以棉、麻等天然纤维、粘胶纤维等再生纤维为主体的纤维织物，以及包含涤纶、锦纶等的混纺纤维织物或交织纤维织物。纤维制品的形式,主要是机织物、针织物。在高温高压染色机、溢流染色机等封闭的罐式或管式机型中，将织物形成绳状进行加工。
各种织物以绳状形式在封闭式染色机内由导布轮、喷射泵液流带动循环移动，缸内的处理液通过循环泵输送到热交换器加热后，由喷射泵喷出液流带动绳状织物循环。
启动臭氧发生器产生适当的臭氧气体，由溶气泵制成一定浓度的臭氧水，供给染色机进行处理。染色机顶部有一个排气口，将残余的臭氧气体排放到封闭的碱液槽。在染色机内部设置一个臭氧传感器用于测定缸内的臭氧气体浓度，根据工艺设定要求，当臭氧浓度低于设定值时，增加臭氧气体投入，将缸内的臭氧气体浓度保持在一定值。
并且，在染色机周围设置另一个臭氧传感器用于监测生产环境的臭氧气体浓度，按照国家环境标准设定最低限定值，当超过限定臭氧气体浓度时，强制停止染色机操作和臭氧发生器运行，设备周围人员必须等待环境安全后才能返回现场。
启动超声波发生器，控制一定的超声波频率，按照工艺要求的时间，使固定在染色机缸底部***的超声波换能器振动，导致缸内液体产生空化效应，促进纺织品处理效率。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本实用新型。这些实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。
实施例1
臭氧-超声波协同纯棉织物退浆、煮练、漂白一浴法工艺。有一批纯棉平纹坯布约1000m,经纬纱细度50s×50s，经纬密度280根/10cm×260根/10cm，幅宽144cm。按照浴比1:4-1:8，注入常温水(20℃-25℃)，并循环10-20min。按照在染缸内柠檬酸浓度1g/L-3g/L，投入溶解的柠檬酸，并循环10-20min，测定染缸内处理液呈弱酸性pH6-pH7。启动臭氧发生器产生5g/h-500g/h臭氧气体,由气液混合溶气泵制成高浓度臭氧水(臭氧浓度大于12mg/L)，注入染缸内，强制循环30min-60min，通过缸内臭氧传感器，确保缸内臭氧浓度恒定。
启动超声波发生器，控制60W-100W的超声波频率，按照工艺要求的时间30min-60min，处理液温度40℃-90℃，促进纺织品处理效率。经过臭氧-超声波协同练漂工艺，纯棉平纹织物的退浆率大于80％，毛效大于8-10cm/30min，白度大于70，其它各项指标均达到或优于常规练漂方法。
当完成纯棉织物的退浆、煮练、漂白一浴法工艺处理后，还需要进一步的变黄和去黄处理。经过一定时间湿热处理等方法使纺织品充分变黄，然后再用电磁波辐射法，即采用紫外线或1200nm的近红外线照射纺织品，使残余的臭氧转化为氧气；或者采用铝、锰等金属氧化物催化剂催化分解生产处理液中残余的臭氧。经过以上处理后，能防止纺织品随时间变黄。
Claims (2)
1.一种臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置，其特征在于包括染色机，臭氧发生器，溶气泵，臭氧水储存罐，臭氧传感器，循环泵，超声波发生器，超声波换能器，导布轮，喷射泵，出气口，碱液槽和热交换器，其中织物通过导布轮放置在染色机中，超声波发生器通过超声波换能器进入染色机中，臭氧传感器安装在染色机上用于探测臭氧浓度，在染色机中安装的喷射泵与循环泵及热交换器连接，臭氧发生器与溶气泵及臭氧水储存罐连接，臭氧水储存罐与循环泵及热交换器连接，通过喷射泵作用于织物上。
2.根据权利要求1所述的臭氧-超声波协同的纺织品练漂和染色装置，其特征在于在染色机上还开有出气口，通过出气口将液体引入到碱液槽中。
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