CH617522A5 - Installation for adjusting the concentration of a dyeing or colouring bath - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une installation pour le réglage de la concentration d'un bain de teinture ou de coloration. Une telle installation est utilisable notamment pour le réglage d'un ou des constituants d'un bain de teinture au cours du traitement de teinture. The invention relates to an installation for adjusting the concentration of a dyeing or coloring bath. Such an installation can be used in particular for adjusting one or more constituents of a dye bath during the dyeing treatment.
Par le processus de teinture habituel, on met en contact la matière à teindre avec des produits colorants (le plus souvent liquides) constituant le bain de teinture. Ce colorant passe alors du bain sur la matière; on dit que le colorant monte. By the usual dyeing process, the material to be dyed is brought into contact with coloring products (most often liquids) constituting the dye bath. This dye then passes from the bath onto the material; the dye is said to rise.
Pour que le colorant puisse monter, il est nécessaire que soit rompu, dans le sens convenable, l'équilibre qui tend à s'établir entre matière et bain. In order for the dye to rise, it is necessary that the balance which tends to be established between matter and bath is broken in the proper direction.
Ce déplacement de l'équilibre peut être obtenu par action sur un certain nombre de paramètres physiques ou chimiques, parmi lesquels la variation de la température du bain est le plus couramment utilisée. This shift in equilibrium can be obtained by acting on a certain number of physical or chemical parameters, among which the variation of the bath temperature is most commonly used.
Pour obtenir un bon résultat, en particulier l'homogénéité de la teinture dans toute la matière, on souhaite que la montée du colorant suive, en fonction du temps, une loi donnée, par exemple linéaire. To obtain a good result, in particular the homogeneity of the dye in all the material, it is desired that the rise of the dye follows, as a function of time, a given law, for example linear.
Pour arriver à ce résultat et si le moyen d'action est, par exemple, la variation de température du bain, on définit une loi: température = fonction du temps, en faisant des essais de laboratoire et en admettant que la loi optimum trouvée en laboratoire s'appliquera aux fabrications industrielles. To arrive at this result and if the means of action is, for example, the temperature variation of the bath, a law is defined: temperature = function of time, by carrying out laboratory tests and by admitting that the optimum law found in laboratory will apply to industrial manufacturing.
Pour imposer au bain une loi liant la température et le temps, il existe des régulateurs bien connus, dans lesquels on fait varier la température de consigne par une came, ou par un programme avançant pas à pas. To impose on the bath a law linking temperature and time, there are well known regulators, in which the set temperature is varied by a cam, or by a program advancing step by step.
Malgré la précision de tels appareils et quels que soient les perfectionnements qui y sont apportés, en particulier l'intervention de calculateurs numériques, l'hypothèse de base est à la source de nombreux déboires, et nécessite toujours des essais au préalable. Despite the precision of such devices and whatever improvements are made to them, in particular the intervention of digital computers, the basic assumption is the source of many setbacks, and always requires testing beforehand.
La situation serait bien meilleure si l'on pouvait contrôler à tout moment, dans le processus industriel, la montée du colorant. The situation would be much better if one could control at any time, in the industrial process, the rise of the dye.
On a déjà indiqué que le colorant qui est monté sur la matière peut être connu, par différence de celui qui reste dans le bain. It has already been indicated that the dye which is mounted on the material can be known, by difference from that which remains in the bath.
On a alors tenté de déduire le pourcentage de colorant restant dans le bain, de la mesure de la transparence, ou transmission optique, de ce bain. We then tried to deduce the percentage of dye remaining in the bath, from the measurement of the transparency, or optical transmission, of this bath.
On a ainsi déjà proposé de faire une mesure de transmission optique sur un prélèvement en continu (dérivation) du bain de teinture. It has thus already been proposed to make an optical transmission measurement on a continuous sample (bypass) of the dye bath.
La correspondance entre transmission optique et concentration du colorant est régie par la loi de BEER & LAMBERT, mais cette relation n'est applicable qu'à la condition que de nombreux autres paramètres (température, pH, produits auxiliaires et étrangers, et présentation colloïdale de certains colorants) soient constants. The correspondence between optical transmission and concentration of the dye is governed by the law of BEER & LAMBERT, but this relationship is only applicable on the condition that many other parameters (temperature, pH, auxiliary and foreign products, and colloidal presentation of certain dyes) are constant.
Les lois d'intervention de ces paramètres sont très complexes, et la correction que l'on pourrait opérer sur la loi de BEER & LAMBERT est difficile, ce qui nécessiterait des moyens de calcul puissants, et exigerait de toutes façons qu'un examen préalable soit fait, pour préciser les différents paramètres dans chaque cas particulier. The laws of intervention of these parameters are very complex, and the correction which one could operate on the law of BEER & LAMBERT is difficult, which would require powerful means of calculation, and would require anyway that a preliminary examination be done, to specify the different parameters in each particular case.
Selon la présente invention, l'installation pour le réglage de la concentration d'un bain de teinture ou de coloration est caractérisée par une source lumineuse, une cuve pour recevoir un bain de teinture à contrôler, une cuve pour recevoir un bain de teinture de comparaison dont la transmission optique est réglable, un dispositif de réglage de la transmission optique du bain de comparaison, des cellules photosensibles recevant des faisceaux lumineux issus de la source lumineuse et un dispositif d'asservissement de la transmission optique du bain à contrôler sur la transmission optique du bain de comparaison, ce dispositif d'asservissement étant connecté aux dites cellules et détectant une différence de transmission optique des deux bains par l'intermédiaire des dits faisceaux lumineux. According to the present invention, the installation for adjusting the concentration of a dyeing or coloring bath is characterized by a light source, a tank for receiving a dyeing bath to be controlled, a tank for receiving a dyeing bath. comparison whose optical transmission is adjustable, a device for adjusting the optical transmission of the comparison bath, photosensitive cells receiving light beams from the light source and a device for controlling the optical transmission of the bath to be controlled on the transmission optics of the comparison bath, this servo device being connected to said cells and detecting a difference in optical transmission of the two baths by means of said light beams.
Dans la description qui va suivre, l'installation selon la présente invention ainsi que des possibilités de sa mise en œuvre sont décrites, à titre d'exemple, en se rapport aux figures du dessin annexé. In the following description, the installation according to the present invention as well as possibilities of its implementation are described, by way of example, with reference to the figures of the accompanying drawing.
La fig. 1 représente, de manière synoptique, un mode de réalisation du capteur pour la mesure de la transmission optique, Fig. 1 is a synoptic view of an embodiment of the sensor for measuring the optical transmission,
la fig. 2 représente l'installation pour la comparaison du liquide à mesurer et du liquide de référence. fig. 2 shows the installation for comparing the liquid to be measured and the reference liquid.
Conformément à l'invention, on effectue la mesure de la transmission optique d'un bain donné, afin d'en déduire la concentration d'un ou plusieurs de ses constituants, en se plaçant dans des conditions telles que les paramètres qui pourraient perturber cette mesure ne faussent pas le résultat basé sur la relation transmission-concentration. According to the invention, the optical transmission of a given bath is measured, in order to deduce therefrom the concentration of one or more of its constituents, by placing itself under conditions such as the parameters which could disturb this measurement do not distort the result based on the transmission-concentration relationship.
Pour celà, on mesure la différence de transmission entre le bain de teinture ou de coloration considéré, qui est à contrôler, et un bain de comparaison connu, placé dans les mêmes conditions vis-à-vis de tous les paramètres perturbateurs. For this, the difference in transmission between the dyeing or coloring bath considered, which is to be checked, is measured and a known comparison bath, placed under the same conditions with respect to all the disturbing parameters.
Puisque l'on souhaite obtenir une loi de la concentration en fonction du temps, qui soit connue et par exemple linéaire, on traite le bain de comparaison de façon qu'il suive lui-même une telle loi, par exemple par dilution. Since it is desired to obtain a law of the concentration as a function of time, which is known and for example linear, the comparison bath is treated so that it itself follows such a law, for example by dilution.
La différence entre les mesures de transmission du bain à contrôler et du bain dè comparaison pourra provoquer une action d'asservissement de façon à annuler la différence mesurée. La variation de concentration suivra alors la cinétique désirée. The difference between the transmission measurements of the bath to be checked and the comparison bath may cause a servo action so as to cancel the difference measured. The variation in concentration will then follow the desired kinetics.
Cette mesure ou cet asservissement de la concentration en un ou plusieurs constituants d'un bain s'appliquent au process This measurement or enslavement of the concentration in one or more constituents of a bath applies to the process
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sus de teinture. L'asservissement agit alors sur les moyens de variation tels que, par exemple, la température (moyen le plus couramment utilisé actuellement), mais aussi sur le pH du bain, la pression des additions, ou tout autre moyen qui se révélerait intéressant dans l'avenir, en raison de l'évolution des procédés de teinture. no dye. The control then acts on the means of variation such as, for example, the temperature (means most commonly used at present), but also on the pH of the bath, the pressure of the additions, or any other means which would prove to be interesting in the future, due to the evolution of dyeing processes.
La mesure comparative suivant ce qui précède peut se faire sur l'ensemble des constituants ou, si cela est plus avantageux, sur chaque constituant, grâce, par exemple, à l'intégration d'un filtre optique convenable dans l'appareil de mesure de transmission. Le bain de comparaison pourra, suivant ce qui est avantageux, être lui aussi composé des mêmes constituants que le liquide considéré, ou d'un seul constituant convenable. The comparative measurement according to the above can be carried out on all of the constituents or, if it is more advantageous, on each constituent, thanks, for example, to the integration of a suitable optical filter in the measuring device of transmission. The comparison bath may, depending on what is advantageous, also be composed of the same constituents as the liquid considered, or of a single suitable constituent.
Dans le cas d'un bain à plusieurs constituants, la mesure comparative selon ce qui précède pourra être faite simultanément pour chaque constituant, dans des voies de mesures distinctes, ou séquentiellement dans une seule voie de mesure, successivement adaptée à chaque constituant. Cette dernière méthode peut se révéler plus simple et moins onéreuse. In the case of a bath with several components, the comparative measurement according to the above can be made simultaneously for each component, in separate measurement channels, or sequentially in a single measurement channel, successively adapted to each component. The latter method may prove to be simpler and less expensive.
Dans le cas d'un bain à plusieurs constituants, il n'est pas nécessaire que le nombre de voies de mesure soit égal au nombre de constituants. Trois voies de mesure, munies de filtres convenables, réalisant une analyse trichrome, peuvent, par exemple, suffire parfaitement. In the case of a multi-component bath, the number of measurement channels does not have to be equal to the number of components. Three measurement channels, provided with suitable filters, performing a three-color analysis, may, for example, be perfectly sufficient.
L'asservissement, décrit ci-dessus, s'applique aussi bien au cas d'un bain à plusieurs constituants. On peut alors baser l'action d'asservissement sur: The control, described above, applies equally well to the case of a bath with several components. We can then base the servo action on:
- la différence constatée sur la concentration d'un constituant, quitte à ce que plus tard, dans le déroulement du processus, on asservisse l'action à la différence constatée sur un autre constituant. - the difference observed in the concentration of a constituent, even if later, in the course of the process, the action is enslaved to the difference observed in another constituent.
- la différence constatée sur la transmission du bain considéré et du bain de comparaison, pour une voie de mesure équipée d'un filtre déterminé, dans le cas d'une analyse mono ou multi chromatique, quitte à ce que plus tard, dans le déroulement du processus, on asservisse l'action à la différence constatée sur une autre voie de mesure. - the difference observed on the transmission of the bath considered and of the comparison bath, for a measurement channel equipped with a determined filter, in the case of a mono or multi chromatic analysis, even if that later in the course of the process, the action is enslaved to the difference observed on another measurement path.
- une combinaison convenable, éventuellement linéaire et pondérée, des différences constatées sur les différents constituants, ou avec les différents filtres. - a suitable combination, possibly linear and weighted, of the differences observed on the different constituents, or with the different filters.
On pourra utiliser la méthode comparative ci-dessus pour mesurer ou enregistrer des différences de transmission, en déduire les différences de concentration, pour les interpréter, et agir ensuite manuellement selon n'importe quelle méthode déjà connue, ou trouvée avantageuse dans l'avenir, pour obtenir l'asservissement de la concentration. We can use the above comparative method to measure or record differences in transmission, deduce the differences in concentration, to interpret them, and then act manually according to any method already known, or found advantageous in the future, to get the enslavement of concentration.
L'appareil qui mesure la transmission optique peut être basé sur des conducteurs de lumière à fibres de verre, plutôt que sur des systèmes optiques à miroirs ou lentilles, dont le fonctionnement et la conservation sont plus délicats en atmosphère industrielle et en particulier en présence de vapeurs corrosives. The device which measures the optical transmission can be based on glass fiber light conductors, rather than on optical systems with mirrors or lenses, the operation and conservation of which are more delicate in an industrial atmosphere and in particular in the presence of corrosive vapors.
La mesure de la différence de transmission entre le bain considéré et le bain de comparaison sera faite en faisant tomber, sur la même cellule photoélectrique suivie d'un amplificateur unique, un faisceau lumineux, qui a traversé successivement dans le temps le bain considéré et le bain de comparaison. The measurement of the difference in transmission between the bath considered and the comparison bath will be made by making fall, on the same photoelectric cell followed by a single amplifier, a light beam, which has crossed successively in time the bath considered and the comparison bath.
On obtient ainsi, à la sortie de la cellule ou à la sortie de l'amplificateur, un signal alternativ approximativement de forme rectangulaire, et dont l'amplitude des créneaux successifs représente bien la différence de transmission, indépendamment d'un certain nombre de sources d'erreurs, liées à la cellule ou à l'amplificateur (courant d'obscurité, dérive dans le temps ou en fonction de la température). One thus obtains, at the output of the cell or at the output of the amplifier, an alternating signal approximately of rectangular shape, and whose amplitude of the successive slots represents well the difference of transmission, independently of a certain number of sources errors, linked to the cell or the amplifier (dark current, drift over time or as a function of temperature).
Dans les dessins ci-joints, est ainsi représenté un mode de réalisation conforme à l'invention. In the accompanying drawings, there is thus shown an embodiment in accordance with the invention.
Dans la fig. 1, est représenté un capteur permettant de définir un signal correspondant à la différence de concentration d'un bain concentré à contrôler et d'un bain de comparaison. In fig. 1, a sensor is shown making it possible to define a signal corresponding to the difference in concentration of a concentrated bath to be checked and of a comparison bath.
A cet effet, une source lumineuse 1, qui peut être une source lumineuse blanche (spectre continu) ou monochromatique ou à spectre à raies, est amenée au travers d'un ou plusieurs filtres optiques 2, puis sur un commutateur de faisceaux optiques 3 ayant pour but d'orienter le faisceau lumineux, alternativement et à une fréquence prédéterminée sur le bain considéré à contrôler circulant dans une cellule de verre 4i, ou sur le bain de comparaison circulant dans une cellule de verre 42. To this end, a light source 1, which can be a white (continuous spectrum) or monochromatic or line spectrum light source, is brought through one or more optical filters 2, then onto an optical beam switch 3 having for the purpose of orienting the light beam, alternately and at a predetermined frequency on the bath considered to be controlled circulating in a glass cell 4i, or on the comparison bath circulating in a glass cell 42.
Les faisceaux optiques obtenus sont amenés sur un récepteur de lumière 5, constitué par une cellule photoélectrique, un tube photo-multiplicateur ou tout autre dispositif photosensible convenable. Le signal obtenu est alors amené à un amplificateur 6 de signal électrique alternatif, puis sur un étage démodulateur 7, constitué par exemple d'un circuit d'échantillonnage à mémoire, synchronisé avec le commutateur 3 de faisceau optique. The optical beams obtained are brought to a light receiver 5, constituted by a photoelectric cell, a photo-multiplier tube or any other suitable photosensitive device. The signal obtained is then brought to an amplifier 6 of an alternating electrical signal, then to a demodulator stage 7, consisting for example of a memory sampling circuit, synchronized with the optical beam switch 3.
Il est alors possible d'obtenir, aux bornes d'un adapteur de sortie 8, une tension continue en relation avec le signal de mesure optique, cette tension pouvant être mise en évidence dans un appareil de mesure, pour permettre le réglage manuel de la concentration du liquide concentré ou être amenée dans une chaîne de régulation asservissant automatiquement la concentration du bain considéré à contrôler, au bain de comparaison. It is then possible to obtain, at the terminals of an output adapter 8, a DC voltage in relation to the optical measurement signal, this voltage being able to be demonstrated in a measuring device, to allow manual adjustment of the concentration of the concentrated liquid or be brought into a regulation chain automatically controlling the concentration of the bath considered to be controlled, to the comparison bath.
Dans le cas où l'on désire faire évoluer la concentration du bain considéré à contrôler suivant une loi prédéterminée, par exemple par dilution, il est possible d'utiliser une installation conforme à celle représentée sur la fig. 2. In the case where it is desired to change the concentration of the bath considered to be controlled according to a predetermined law, for example by dilution, it is possible to use an installation conforming to that shown in FIG. 2.
Dans ce cas, on prévoit une cuve 9 contenant le bain utilisé pour diluer le liquide de comparaison et un organe de réglage 10 permettant de sélectionner une loi voulue de dilution, en fonction du temps, du bain de comparaison. In this case, there is provided a tank 9 containing the bath used to dilute the comparison liquid and an adjustment member 10 making it possible to select a desired law of dilution, as a function of time, of the comparison bath.
Le bain de dilution contenu dans la cuve 9 peut alors s'écouler, sous contrôle de l'organe de réglage 10, dans la cuve 11 contenant le bain de comparaison. Ce bain est amené dans la cellule 42 d'une installation de mesure conforme à celle de la fig. 1, recevant également dans l'étage 12 des informations destinées à régler le temps prévu pour effectuer le processus complet du contrôle. The dilution bath contained in the tank 9 can then flow, under the control of the adjusting member 10, into the tank 11 containing the comparison bath. This bath is brought into cell 42 of a measuring installation conforming to that of FIG. 1, also receiving in stage 12 information intended to regulate the time provided for carrying out the complete control process.
Parallèlement à ce circuit, il est prévu un circuit comprenant l'étage 13 effectuant un prélèvement du bain considéré à contrôler, contenu par exemple dans un bac de teinture, et ce prélèvement est amené dans la cellule de mesure 4i pour le liquide considéré, en passant par la cuve 14 au travers de laquelle passe séquentiellement (voir fig. 1) un faisceau lumineux. In parallel with this circuit, a circuit is provided comprising the stage 13 taking a sample of the bath considered to be checked, contained for example in a dye tank, and this sample is brought into the measurement cell 4i for the liquid considered, in passing through the tank 14 through which passes sequentially (see fig. 1) a light beam.
Un circuit 15 assure le retour du liquide dans, par exemple, le bac de teinture. A circuit 15 ensures the return of the liquid in, for example, the dye tank.
Cependant, il est souvent avantageux de diluer le bain considéré à contrôler lui-même, pour le placer dans les meilleures conditions de mesure. A cet effet, il est prévu une cuve 16 contenant un liquide de dilution qui peut alimenter la cuve 14 sous le contrôle d'un organe 17 assurant le réglage de la dilution du bain considéré à contrôler de la cuve 14 en fonction du temps et suivant une loi prédéterminée. However, it is often advantageous to dilute the bath considered to control itself, to place it in the best measurement conditions. For this purpose, there is provided a tank 16 containing a dilution liquid which can supply the tank 14 under the control of a member 17 ensuring the adjustment of the dilution of the bath considered to be checked of the tank 14 as a function of time and according to a predetermined law.
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