超临界CO2流体染色技术探索--亚洲纺织联盟网

超临界CO2流体染色技术探索

日期：07-11-29 18:53:59 编辑：亚洲纺织联盟网

超临界CO2流体染色技术探索

超临界CO2流体染色是90年代,1989年由欧洲德国西北纺织品研究中心,E．Schollmeyer氏发明的无水染色新技术，无水染色学名“超临界流体染色”，这种新染色法的最大优点是使纺织企业不必再付出巨额的废水处理费用，纺织品也不必再被烘干处理。

　　这种新方法运用的染色媒介是超临界二氧化碳。德国西北纺织品研究中心的科研人员发现，二氧化碳在温度为120摄氏度、压力为300个大气压的时候，会达到超临界状态，在超临界范围内的物质既不是气体，也不是液体，兼具气体和液体的双重特性。超临界流体的密度与液体相同，但它的粘度、扩散系数和气体相近。

当超临界流体在膨胀或冷却时，作为溶剂的超临界流体的溶解度将很快降低而析出溶解的物质。超临界二氧化碳能溶解染色剂，并能在染色程序完成后迅速挥发。利用这个特性可用于染色，且容易回收。常用的超临界流体是CO2，它是容易液化的无毒物质。

　　据该中心说，应用超临界二氧化碳染色法，尼龙和其他聚合化纤织物都能达到与用水染色的同样效果，甚至非常纤细的织物也能经受处理而不出现任何问题。

(1)超临界CO2流体染色的设备:

整个染色设备包括:二氧化碳气瓶、膜压机、染料罐、染色罐(采用程序升温染色罐)、染料回收罐、制冷器、二氧化碳贮罐和各种阀门，还包括控制整体设备的温度、压力和流量的电器控制部分。

(2)超临界CO2流体染色的技术方法:

就是把二氧化碳气体加热加压到既非气体也非液体的超临界流体状态，由泵打压到染料罐，使二氧化碳气染料溶解，可以代替水作为染色介质对织物染色，然后至染色罐内与织物进行染色。染色条件是15－25MPa，80－120℃，染色时间1h左右,染色完成后剩余染料和二氧化碳均可回收并循环使用。

(3)超临界CO2流体染色的过程:

钢瓶里二氧化碳经膜压机,加热加压后进入装着染料的染料罐，溶解染料后的二氧化碳进入装有织物的染色罐，用1个小时左右给织物上色，上完色的二氧化碳进入染料回收罐，降温降压后二氧化碳回复气体状态循环再利用，剩余的染料自动析出也回收再利用。

整个过程无水、无助剂、无污染，既节能又高效，对涤纶纤维和某些高性能特殊纤维的上色效果尤其好。

(4)超临界CO2流体染色的工艺:

其工艺是将染色系统中的液态二氧化碳,经增温增压至超临界流体状态。由循环泵使二氧化碳不断循环往复于染色罐和染料罐之间，边溶解染料边为织物上染。

然后用新的二氧化碳对被染织物冲洗。冲洗后回收罐泄压回收二氧化碳和染料。其装置是由染色系统和回收分离系统构成。由管线连接两系统。利用超临界流体二氧化碳对织物具有很强的渗透性，对物质具有很强的溶解性，且表面张力低。可以携带染料很容易地进入纤维内部进行染色，进入纤维内部的染料分子不易被二氧化碳分子解析，所以染色牢固。节约大量的水资源，达到废水零排放。

　　二氧化碳的用量是按二氧化碳存储器容积每升１．５公斤计算，再将染色系统内增温至80～140℃，增压至20～30Ｍｐａ，使液态二氧化碳达到超临界流体状态，然后启动循环泵，边溶解染料，边对织物循环染色，染色时间为20～40分钟，染色后，用新的超临界流体二氧化碳对织物进行冲洗，冲洗时间为15分钟，然后将系统泄至常温常压，分离出染料，气化的二氧化碳，再经冷凝液化，回收。

(5)超临界染色的特点是：

(a)不用水为介质，也不排放废水;

(b)超临界状态的CO2具有很高的表面张力，低粘度和较高的扩展系数，具有对分散染料的易溶性;

(c)不用染色助剂。

(6)超临界染色的适用纤维：

超临界染色，特别涉及涤纶、乙酸纤维、三乙酸纤维、芳纶纤维(Kevlar，Nomex，Dorlastan)、聚酰胺纤维、丙纶纤维、尼龙66、、聚乳酸纤维的染色。

(7)超临界染色的问题是：

(a)使用高压，安全性能差；

(b)设备投资高；

(c)不适用于天然纤维，如棉、毛(媒染剂，mordant)、丝等。

超临界染色方法虽属于无水染色，但还停留在“有介质染色”的传统认识上。它采用昂贵的超临界流体来代替水为介质。由于CO2的憎水性，难于用作天然纤维染色。为了解决这个难题，需要添加一种所谓进入剂来提高二氧化碳的极性。更需要改良染料，使它在二氧化碳中能有较高的溶解度。这种方法牵涉面较多。如不能用于天然纤维则难满足消费需要。

(8)超临界染色的发展:

“超临界流体无水染色技术”，利用超临界流体的半液气状态，即可以溶解染料，又可以轻易地渗透至纺织品内部，完成染料溶解---吸附---上染的工艺过程。基本消除了传统水染色工艺的主要缺点，将染色周期从数小时缩短到数十分钟，同时基本实现“零”排放，不仅环保而且高效,解决关键的难题,将会带动染色技术飞跃发展。