KR101103663B1 - 고압 하에서 기재, 특히, 섬유기재를 피스식 또는 배치식으로 정화하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

고압 하에서 처리매체로 복수의 기재, 특히, 섬유 기재를 피스식 또는 배치식으로 정화하기 위한 장치는, 압력용기(1) 내에 기재의 조각들을 위치시키기 위해 폐쇄가능한 공급공(4)이 설치되고, 실질적으로 원통형인 압력용기(1)와, 처리 중 고압 하에서 처리매체를 압력용기(1)로 공급 및 분리시키기 위한 파이프 시스템(7)을 포함하여 구성된다. 원통형 압력용기는, 리드(2, 3)에 의해 폐쇄될 수 있으며, 공급공(4)을 형성하는 구멍(aperture)이 구비된 두 개의 끝단면 중 적어도 하나가 설치된다. 상기 장치는, 처리 중 실링수단에 리드(2, 3)를 유지하기 위한 지지수단(retaining means)을 포함하며, 상기 지지수단은, 둘레가 폐쇄되고, 서로 거리를 두고 위치한 두 개의 서로 연결된 끝단부(11, 12)를 가지고, 폐쇄위치에서 끝단부가 압력용기(1) 위로 슬라이드 될 수 있으며, 그것에 의해 축방향으로 압력용기(1)의 끝단면을 지지할 수 있는 바운딩 프레임(10)을 포함하여 구성된다.
Figure R1020057001149
염색, 염료, 의복

Description

고압 하에서 기재, 특히, 섬유기재를 피스식 또는 배치식으로 정화하기 위한 장치 및 방법{Device and method for the piece-wise or batch-wise refining of pieces of a substrate, in particular a textile substrate, under high pressure}
본 발명은 청구항 제 1항의 전문(preamble)에 따라 처리매체로 고압 하에서 복수의 기재(基材, pieces of a substrate), 예를 들면, 섬유 기재(纖維基材, textile substrate)를, 피스식(piece-wise) 또는 배치식(batch-wise)으로 정화하기(refining) 위한 장치에 관한 것이다.
상기 장치는, 예를 들면, 섬유기재를 염색하기 위한 장치를 개시하고 있는 EP-1.152.081-A1에 의해 알려져 있다. 상기 장치는, 섬유기재가 각 주기(cycle)의 시작단계(the beginning)에 배치될 수 있는 염료용기(dye vessel)를 포함한다. 이를 위해, 염색 용기는, 커버부재(cover elemnet)에 의해 폐쇄되는 공급공(feed aperture)이 설치되어 있다. 상기 염료용기는, 고압 하에서 염류를 포함하는 유체가 순환되는 메인 파이프 시스템의 일부분을 형성한다. 염색공정 동안 인가되는 압력은 적어도 원하는 처리 온도에서 유체가 초임계(supercritical) 또는 근접 임계상태(near critical state)에 있을 만큼 높다. 일반적으로, 상기 압력은 5×106 ~ 5× 107 파스칼(50-500 bar)의 범위에 있다.
상기 장치의 경우에는 상기 연료용기가 높은 제작 압력을 지탱할 수 있도록 하기 위해서 중량이 큰 구조로 되어야하는 단점이 있다. 이것은 상기 장치의 제조 원가를 높인다. 그러한 이유는 각 처리 주기(treatment cycle) 후에 다시 상기 커버부재(cover elemnet)를 개폐가능하도록 해야하기 때문이다. 예를 들어, 큰 볼트 및 너트와 같이 매우 중량이 큰 폐쇄 수단들은 상기 높은 제작 압력에서 실링수단(sealing manner) 내의 장소에 상기 커버부재를 보존할 수 있도록 하기 위해서 요구된다. 상기 커버부재는 그 자체가 또한 매우 두꺼운 두께의 벽으로 된 구조 및 매우 중량이 큰 구조로 되어야 한다. 이러한 경우의 상기 리드는 일반적으로 축방향의 실링링을 구비하여 상기 압력용기의 플랜지에 놓이게 된다. 상기 축방향의 시일을 안전하게 할 수 있도록 하기 위해서, 높은 압력(high tension) 하에서 상기 지지 수단(retaining means)이 제공되어져야 한다. 이러한 것은 통상적으로 상기 처리 주기이 완료된 후에 다시 상기 폐쇄 수단이 분리되는 것과 마찬가지로 시간이 걸릴(time-consuming)뿐만 아니라, 힘든 공정이다.
본 발명의 목적은 상술한 단점을 적어도 부분적으로 극복하거나, 사용하기 편한 대안을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 제작비용이 저렴하고, 상대적으로 저중량(low weight)이 특징인 상술한 타입의 처리 장치(treatment device)를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 청구항 1항에 따른 장치에 의해 달성된다. 이 경우, 그 둘레가 폐쇄된 바운딩 프레임(bounding frame)에 서로 거리를 두고 위치한 두 개의 상호연결된 말단부(two interconnected end pieces)가 설치된다. 상기 바운딩 프레임 및 상기 압력용기는, 상기 압력용기의 말단면(end faces)이 상기 바운딩 프레임의 두 개의 말단부에 의해 축방향으로 지지되는 경우 서로의 내부로 슬라이드될 수 있다. 리드(lid)에 의해 폐쇄될 수 있는 공급공이 상기 압력용기의 두 개의 말단면 중 적어도 하나에 설치되는 것으로부터, 리드는 바운딩 프레임에 의해 축방향으로 직접적으로 바람직하게 지지된다. 리드에 작용하는 축방향 압력(axial pressure forces)은 상기 바운딩 프레임에 의해 바람직하게 분산되고(dissipated), 따라서 압력용기의 실린더 벽에는 작용하지 않는다. 그러므로 실린더 벽은 그것에 작용하는 반경방향 압력(radial pressure)만을 지탱하면 된다. 축방향 및 반경방향 힘의 이러한 분리(separation)의 결과로, 압력용기 벽(the pressure vessel walls)의 디자인(design)은 더욱 단순해진다. 예를 들면, 복합재료로 이루어지는 용기벽(vessel walls)의 경우에는, 실린더 벽의 접선방향으로 권취된 권선만이 필요하므로, 압력용기의 끝단면 또는 축방향의 구성요소(component)를 가지는 권취된 유리섬유(windings of glass fibres)이나 권취된 탄소섬유(windings of carbon fibre)는 생략될 수 있다. 복합재료로 이루어진 벽을 가지는 용기는, 용기가 더 양호한 열 분리(thermic isolation) 및 더 낮은 열 관성(thermic inertia) 을 가진다는 는 이점을 가지며, 이는, 더 짧은 사이클 시간과, 개선된 조종 및 제어(improved steering and control), 그리고 정화 공정(refining process)의 에너지 절약으로 이어진다.
처리 사이클(treatment cycle) 동안, 리드와 압력용기 사이의 실(seal)은 매우 확실하게 지속 될 수 있다. 처리 사이클 동안 바운딩 프레임은 실질적으로 축방향으로만 인장 응력하에 놓인다. 모든 측면(sides)이 폐쇄된 바운딩 프레임은 그 결과 상대적으로 경량의 구조가 될 수 있고, 예를 들면, 경량의 권취된 섬유(winding of lightweight fibres)를 포함할 수 있다. 외측면(outer surface)의 대부분(large part)에 걸쳐 지지되는 리드를 가지는 것이 가능하다는 것으로부터, 리드는 또한 상대적으로 경량의 설계로 할 수 있다. 처리 사이클의 시작 및 종료 단계에서 압력용기와 바운딩 프레임을 서로의 안 또는 밖으로 슬라이딩(sliding)하는 것은 단순한 조작이며, 그러한 동작은 쉽게 자동화될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 종래기술에 따른 경우보다 매우 저렴하게 제작될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 압력용기, 리드 및 바운딩 프레임의 조립비용은 종래기술에 따른 압력용기, 리드 및 지지수단(retaining means)의 조립에 비해 2배 내지 3배까지 더 낮게 할 수 있다. 중량에 있어서의 현저한 감소 또한 달성될 수 있다.
상기 장치는 처리매체(treatment medium)로 고압 하에서 복수의 기재(pieces of a substrate)를 피스식으로(piece-wise) 정화하는(refining) 것을 목적으로 한다. 본 발명에 있어서, 정화하는 것은, 특히, 기재를 염색(dyeing), 세척(washing), 세탁(cleaning), 탈지(de-greasing) 또는 그 밖의 방법으로 기재를 처리(treating)하거나 예열하는(pre-heating) 의미로 이해되어야 한다. 상기 처리 매체(treatment medium)는, 바람직하게는, 초임계 상태 또는 근접 임계상태의 유체, 예를 들면, 고체 염료입자(solid dye particles) 또는 클리닝 입자(cleaning particles)를 포함하는, 예를 들면, 이산화 탄소(carbon dioxide)에 의해 형성된다.
실시예에서 상기 리드는 원통형 벽부분(cylindrical wall part)을 포함한다. 그리고, 상기 원통형 벽부분(cylindrical wall part)은 상기 압력 용기의 원통형 원주벽(cylindrical circumferential wall)의 내에 위치하도록 된다. 적어도 하나의 실링링(sealing ring)은 이러한 원통형 벽부분(cylindrical wall part)와 상기 압력용기의 내부원주벽(inner circumferential wall) 사이에 제공된다. 이는 상기 축방향으로 바운딩 프레임의 일정 연장부(certain elongation)가 상기 압력용기의 내부원주벽(inner circumferential wall)에 대응하는 상기 리드의 동일한 축방향 운동(corresponding axial movement)에 의해 보상될 수 있다는 것을 바람직하게 의미한다.
본 발명의 더 바람직한 실시예들은 하위청구항(subclaims)에서 기술된다.
본 발명은, 또한, 청구항 제13항 내지 제15항에 따른 처리 매체와 함께, 고압 하의 기재, 예를 들면, 섬유기재의 조각을 피스식 또는 배치식으로 정화하는 방법에 관한 것이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 폐쇄 위치에 놓인 바운딩 프레임을 포함하는 본 발명에 따른 실시예의 사시도이고, 도 2는 내려진 바운딩 프레임을 포함하는 도 1에 따른 사시도이고, 도 3은 도 1의 더욱 상세한 사시도이고, 도 4는 도 3의 오른쪽 끝단면의 종단면도 이고, 그리고 도 5는 도 4로부터 리드와 통하는 파이프 시스템이 있는 리드의 확대단면도이다.
압력용기는 도 1 내지 도 5에 의해 그 전체를 나타내고 있다. 압력용기(1)는 원통형의 디자인이며, 양쪽 끝단면에 있는 리드(2, 3)에 의해 폐쇄 가능한(closable) 공급공(4)을 포함한다. 압력용기(1)는 두 개의 스탠드(stand)(5)에 위치된다. 압력용기(1) 내부는, 처리 사이클(treatment cycle)의 개시시에 하나 이상의 섬유기재의 조각이 위치되는 처리챔버(treatment chamber) 이다.
압력용기(1) 내로 통하는 파이프 시스템(7)이 제공된다. 파이프 시스템(7)은, 고압 하에서, 처리매체(treatment medium), 특히, 초임계(supercritical) 또는 근접임계 유체(near critical fluid)를 공급하고 배출하기 위한 공급수단(feed means)으로의 연결을 위한 것이다.
처리 중 압력용기(1) 내부의 고압을 유지할 수 있도록 하기 위해, 서로에 거리를 두고 위치되어 서로 연결된(interconnected) 두 개의 말단부(end pieces)(11, 12)를 포함하는 바운딩 프레임(10)이 설치된다. 바운딩 프레임(10)은 주변이(allround) 폐쇄되고, 압력용기(1)를 밀어 넘길(push over) 수 있다. 이것이 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같은 폐쇄위치(closed position)이며, 압력용기(1)의 말단면(end faces)의 두 개의 리드(2, 3)는 바운딩 프레임(10), 특히, 말단부(11, 12)에 의해, 축방향으로 지지된다. 이러한 방식으로, 리드(2, 3)에 작용하는 축방향의 압력에 의한 힘(axial pressure forces)은 바운딩 프레임에 걸쳐 분산되어, 압력용기(1)의 원통형 벽으로부터 멀어지고, 서로 상쇄된다.
처리 사이클의 개시 또는 종료시에 바운딩 프레임(10)은 스탠드(5)를 통하여 간단하게 아래쪽으로 슬라이드 될 수 있고, 그 결과, 리드(2 및/또는 3)가 열리게(도 2 참조) 할 수 있다.
도 4 및 도 5에 분명하게 도시된 바와 같이, 리드(3)는 원통형 벽부(cylindrical wall part)(15)를 포함하며, 이는, 폐쇄상태에서 압력용기(1)의 내부 원주벽(inner circumferential wall)(16)을 따라 축방향으로 연장한다. 원통형 벽부(15)에는 원주 그루부(circumferential groove)가 설치되며, 그 안에 실링링(sealing ring)(17)이 수용된다. 실링링(17)을 가지는 원통형 벽부(15)는, 공정(process) 중 누출(leak)의 발생 없이, 내부 원주벽(16)을 따라 압력용기(1)의 축방향으로 약간 슬라이드 가능하다. 이러한 축방향 운동기구(axial movement facility)는, 처리 사이클 중 발생할 수 있는 바운딩 프레임의 축방향 연장(axial elongation)을 흡수할(absorb) 수 있도록 한다. 바운딩 프레임의 연장은, 압력용기(1) 내의 고압의 영향 하에서, 리드(2, 3)가 바운딩 프레임(10)의 말단부(end pieces)에 매우 강력하게 압력을 받는다는(pressed) 사실을 통해 발생한다. 연장(elongation) 및 리드(2, 3)의 축방향 운동(axial movement)은, 이러한 경우, 부분적으로는 압력용기(1)와 바운딩 프레임의 길이(length)의 함수(function)이다. 리드(2, 3)가 축방향으로 자유로움(freedom)으로 인해, 압력용기(1)의 원통형 벽은 축방향 하중(axial load)으로부터 자유로운 상태가 유지된다.
리드(2, 3)에는, 예를 들면, 압력용기(1)의 외측으로 연장하는 플랜지(flange)(19)에 의해 형성되는 홀딩부(holding part)가 설치된다. 홀딩부(holding part)는, 만일 상기 바운딩 프레임(10)이 슬라이드 되어 멀어지면(slid away), 압력용기(1)로부터 축방향으로 상기 원통형 벽부(cylindrical wall part)(15)의 분리를 가능하도록 하기 위한 것이다.
상술한 실시예에서, 바운딩 프레임(10)은 두 개의 아치형부(arch-shaped parts)(20, 21)와 두 개의 직선부(straight parts)(22, 23)로 이루어진다. 이는 바운딩 프레임(10)에 대한 휨 모멘트(bending moments)가 회피되어(prevented), 그 결과 중량이 더욱 낮아질 수 있게 되는 것을 의미한다. 아치형부(20, 21)에 각각 연결될 수 있으며, 폐쇄위치에서 리드(2, 3)를 지지하는, 두 개의 실질적으로 반원통형의(semi-cylindrical) 지지부(retaining pieces)(25, 26)가 바람직하게는 더 설치된다.
반원통형 지지부(25, 26)는, 여기서는 서로 거리를 두고 위치한 알루미늄(aluminium) 또는 강판(steel plates)에 의해 형성된다. 이는, 충분한 강도(strength)를 제공하고, 중량을 가볍게 하기 위한 것이다. 변형(variant)에 있어서, 지지부는 단일의 설계(solid design) 및/또는 다른 재료로 만들어진다. 복합판(composite plates)을 사용하는 것 또한 가능하고, 이는 서로에 직접 접착되거나 그 사이의 폼 시트(foam sheets)로 서로 연결된다.
파이프 시스템(7)은 리드(3)로 열려있다(open). 여기서, 공급파이프(feed pipe)는 방출파이프(discharge pipe)에 의해 둘러싸여 있다. 압력용기(1) 위의 바운딩 프레임(10)이 슬라이드(sliding) 가능하게 하기 위해, 슬롯 개구부(slotted opening)(30)가 바운딩 프레임(10)에 설치되고, 특히, 대응하는 지지부(26) 내에 설치된다.
폐쇄위치의 리드(2, 3)는 바운딩 프레임(10)에 접하는 그들의 외면(outer surface)의 대부분(large part)에 걸쳐 지지된다. 이는, 리드(2, 3)가 바람직하게는 비교적 얇은 벽으로 둘러싸인 설계(thin-walled design), 또는, 비교적 약한 재료(weak material)로 만들어질 수 있음을 의미한다. 이러한 경우, 리드의 두께를, 예를 들면, 리드의 지지되지 않는 폭(unsupported width)과 동일하게 할 수 있다. 리드의 원통형 벽부(15)는, 예를 들면, 부분적으로 중공식 설계(partially hollow design)으로 이루어진다. 리드는, 예를 들면, 스테인리스강(stainless) 또는 복합재료(composite material)로 만들어질 수 있다.
바운딩 프레임(10)은, 예를 들면, 강판(steel plates) 또는 권취된 스틸스트립(wound steel strips) 등의 강(steel)으로 만들어질 수 있다. 복합재료, 특히, 강화섬유재료(fibre-reinforced)로 이루어지는 바운딩 프레임(10)을 제작함으로써 더 많은 중량감소(weight reduction)가 달성될 수 있다. 더 상세하게는, 바운딩 프레임(10)은 권취된 강화섬유재료(wound fibre-reinforced material), 예를 들면, 권취된 유리섬유(wound glassfibre) 또는 탄소섬유(carbon fibre)로 강화된 플라스틱으로 이루어진다. 이러한 경우, 섬유(fibres)는, 실질적으로 바운딩 프레임(10)의 원주방향(circumferential directioin)으로 연장한다.
압력용기(1)의 원통형 원주벽(cylindrical circumferential wall)은, 바람직하게는, 사용되는 처리매체(treatment medium)에 내성이 있는(resistant), 예를 들면, 스테인리스강(stainless steel)과 같은 재료의 층(layer of material)으로 내부가 코팅된 복합재료(composite material)로 만들어진다. 복합재료는, 이러한 경우, 특히, 한쪽 원주방향으로(unidirectionally circumferentially) 권취된 섬유(wound fibres)를 포함한다.
상기 장치는 바람직하게는 고압 하에서 염료 입자(dye particles)를 함유하는 유체로 섬유기재의 조각을 염색하는 데 사용된다. 이러한 경우에 파이프 시스템(7)은 염료 입자(dye particles)를 함유하는 이러한 유체를 공급하기 위한 공급수단(feed means)에 연결된다. 유체는, 이 경우, 염료 입자가 용해되는 초임계상태 또는 근접 임계상태인 것이 바람직하다. 사용가능한 초임계 또는 근접 임계 유체는, 특히, 그중에서도, CO2, N2O, 저분자 알칸(lower alkanes) 및 이들의 혼합물이 될 수 있다. 저분자 알칸(lower alkane)의 예로는, 에탄(ethane)과 프로판(propane)이 있다. 본 발명에 따른 염색공정의 염색조건은, 염색되는 섬유기재 및 사용되는 염료에 근거하여 선택된다. 일반적으로, 온도는 20 ~ 220℃의 범위에 있으며, 바람직하게는 90 ~ 150℃에 있다. 염색 조작(dying operation) 동안 인가되는 압력은 적어도 유체가 통상의(prevailing) 온도에서 초임계 상태 또는 근접 임계상태에 있을 정도로 높아야 한다. 그 압력은 보통 5×106 ~ 5×107 pascal(50 ~ 500 bar)의 범위에 있고, 더 상세하게는, 2×107 ~ 3×107 pascal(200 및 300 bar) 사이에 있다. 가열시스템(heating system)으로서, 열교환기(heat exchanger)가 파이프 시스템(7)에 설치될 수 있다.
상기 도시된 장치로 기재를 정화하는 방법은, 예를 들면, 다음과 같다.
섬유기재의 조각들이 공급공(4)을 경유하여 압력용기(1) 내에 위치된다. 그 후, 리드(2, 3)가 붙여지고, 압력용기(1)와 바운딩 프레임(10)은 서로를 향해 슬라이드 된다. 여기서, 리드(2, 3)는 축방향으로 지지되고, 압력용기(1)는, 파이프 시스템(7)을 통하여, 예를 들면, 수 시간(several hours)과 같은, 원하는 사이클 시간(desired cycle time) 동안, 고압 하에서 처리매체를 공급함으로써, 고압 하에 위치 및 유지된다. 사이클 시간(cycle time)의 종료 후에, 바운딩 프레임(10)이 내려지고, 리드(2 또는 3)가 제거되며(removed), 처리된 제품(treated product)은 상기 압력용기(1)로부터 꺼내질 수 있다.
상기한 실시예와는 별도로, 다양한 변형(variants)이 가능하다. 예를 들면, 압력용기 및 바운딩 프레임은 수직으로든 수평으로든 설치될 수 있다. 바운딩 프레임을 이동시키는 대신에, 압력용기는 또한 그것으로부터 제거될 수 있다. 움직임의 상대적인 방향(mutual direction)은, 수평적이든 수직으로든 가능하다. 파이프 시스템의 공급 및 방출 파이프도 또한, 리드에 개별적으로 연결될 수 있으며, 또는 별도의 지점(another point)에서 압력용기를 향해 열려질 수 있다. 바운딩 프레임 및/또는 리드는 다른 형태로 이루어질 수 있고, 이 경우 서로에 대향하여 위치하고 있는(resting against) 표면들(surfaces)은, 상기 표면들이 서로에 대하여 슬라이드 가능한 방식으로 있지 않은 한, 예를 들면, 측면 형태(profiled shape)가 될 수 있다.
섬유기재의 조각을 염색하는 적용에 더하여, 상기 장치는 또한 바람직하게는 다른 종류의 기재를 처리하기 위해 이용되거나, 또는, 예를 들면, 기재를 세척(washing)하는 것과 같이, 또 다른 방법으로 기재를 정화하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 상기 장치 및 방법으로 적합하게 정화될 수 있는 물품(articles)의 예로서는, 면(cotton), 울(wool), 실크(silk), 가죽(leather), 레이온(rayon), 폴리에스테르(polyester), 아세테이트(acetate), 유리섬유(fiberglass), 모피(furs) 등과 같은 재료로 형성된 직물(woven fabrics) 및 부직포(non-woven fabrics)를 포함한다. 이들 직물은, 의복(clothing), 작업용 장갑(work gloves), 행주(rags), 가죽 제품(leather goods)(예를 들면, 핸드백 및 서류가방) 등과 같은 물품으로 만들어질 수도 있다. 본 발명에 따른 장치 및 방법은 또한, 반도체, 마이크로 전기기계장치(micro electromechanical devices), 옵토일레트로닉스(opto electronics), 섬유 광학(fiber optics) 및 기계로 만들어지거나(machined) 조립된(fabricated) 금속 부품(metal parts)과 같은, 직물이 아닌 제품(non-fabric articles)을 정화, 특히, 세척, 청소, 또는, 탈지하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 식재(food stuff) 및 오염된 토양(polluted ground)이 본 발명에 따른 장치 및 방법으로 처리될 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용하기 쉽고 능률적으로 작업이 가능한 장치가 따라서 제공된다. 그리고 그러한 장치는 경량의 구조로 될 수 있고, 특히 고압하에서 섬유기재의 조각의 처리를 정화하는 동안 상기 실링 효과(sealing effect)에 관해서 상당히 신뢰할 수 있는 것이 입증된다.
상술한 내용이 비록 많은 특이성을 포함할 지라도, 발명의 범위를 한정하도록 해석되지 않고, 단지 본 발명의 현재의 바람직한 실시예의 일부 설명을 제공하는 것이다. 따라서, 발명의 범위는 주어진 예에 의하기 보다 첨부되는 특허청구범위와 합법적인 동등한 가치에 의해 결정되게 될 것이다.
도 1은 폐쇄 위치에 놓인 바운딩 프레임을 포함하는 본 발명에 따른 실시예의 사시도이다.
도 2는 내려진 바운딩 프레임을 포함하는 도 1에 따른 사시도이다.
도 3은 도 1의 더욱 상세한 사시도이다.
도 4는 도 3의 오른쪽 끝단면의 종단면도이다.
도 5는 도 4로부터 리드와 통하는 파이프 시스템이 있는 리드의 확대단면도이다.
압력용기는 도 1 내지 도 5에 의해 그 전체를 나타내고 있다. 압력용기(1)는 원통형의 디자인이며, 양쪽 끝단면에 있는 리드(2, 3)에 의해 폐쇄 가능한(closable) 공급공(4)을 포함한다. 압력용기(1)는 두 개의 스탠드(stand)(5)에 위치된다. 압력용기(1) 내부는, 처리 사이클(treatment cycle)의 개시시에 하나 이상의 섬유기재의 조각이 위치되는 처리챔버(treatment chamber) 이다.
상기 압력용기(1)와 통하는 파이프 시스템(7)이 제공된다. 상기 파이프 시스템(7)은 고압하에서 처리매체(treatment medium), 특히 임계초과상태(supercritical) 또는 임계인접상태(near critical)의 유체(fluid)인 처리매체(treatment medium) 안으로 공급하고 상기 처리매체를 방출하기 위한 공급 수단(feed means)에의 연결부로 쓰이도록 된다.
처리 중 압력용기(1) 내부의 고압을 유지할 수 있도록 하기 위해, 서로에 거리를 두고 위치되어 서로 연결된(interconnected) 두 개의 말단부(end pieces)(11, 12)를 포함하는 바운딩 프레임(10)이 설치된다. 바운딩 프레임(10)은 주변이(allround) 폐쇄되고, 압력용기(1)를 밀어 넘길(push over) 수 있다. 이것이 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같은 폐쇄위치(closed position)이며, 압력용기(1)의 말단면(end faces)의 두 개의 리드(2, 3)는 바운딩 프레임(10), 특히, 말단부(11, 12)에 의해, 축방향으로 지지된다. 이러한 방식으로, 리드(2, 3)에 작용하는 축방향의 압력에 의한 힘(axial pressure forces)은 바운딩 프레임에 걸쳐 분산되어, 압력용기(1)의 원통형 벽으로부터 멀어지고, 서로 상쇄된다.
처리 사이클의 개시 또는 종료시에 바운딩 프레임(10)은 스탠드(5)를 통하여 간단하게 아래쪽으로 슬라이드 될 수 있고, 그 결과, 리드(2 및/또는 3)가 열리게(도 2 참조) 할 수 있다.
도 4 및 도 5에 분명하게 도시된 바와 같이, 리드(3)는 원통형 벽부(cylindrical wall part)(15)를 포함하며, 이는, 폐쇄상태에서 압력용기(1)의 내부 원주벽(inner circumferential wall)(16)을 따라 축방향으로 연장한다. 원통형 벽부(15)에는 원주 그루부(circumferential groove)가 설치되며, 그 안에 실링링(sealing ring)(17)이 수용된다. 실링링(17)을 가지는 원통형 벽부(15)는, 공정(process) 중 누출(leak)의 발생 없이, 내부 원주벽(16)을 따라 압력용기(1)의 축방향으로 약간 슬라이드 가능하다. 이러한 축방향 운동기구(axial movement facility)는, 처리 사이클 중 발생할 수 있는 바운딩 프레임의 축방향 연장(axial elongation)을 흡수할(absorb) 수 있도록 한다. 바운딩 프레임의 연장은, 압력용기(1) 내의 고압의 영향 하에서, 리드(2, 3)가 바운딩 프레임(10)의 말단부(end pieces)에 매우 강력하게 압력을 받는다는(pressed) 사실을 통해 발생한다. 연장(elongation) 및 리드(2, 3)의 축방향 운동(axial movement)은, 이러한 경우, 부분적으로는 압력용기(1)와 바운딩 프레임의 길이(length)의 함수(function)이다. 리드(2, 3)가 축방향으로 자유로움(freedom)으로 인해, 압력용기(1)의 원통형 벽은 축방향 하중(axial load)으로부터 자유로운 상태가 유지된다.
상기 리드(2, 3)에는 예를 들면, 상기 압력용기(1) 외부로 연장하는 플랜지(19)에 의해 형성되는 홀딩부(holding part)가 제공된다. 상기 홀딩부(holding part)는 만일 상기 바운딩 프레임(10)이 미끄러져 내려가면, 상기 압력용기(1)로부터 축방향으로 상기 원통형 벽부분(cylindrical wall part, 15)의 분리가 가능하도록 된다.
본 발명은 섬유기재의 조각을 염색하는 적용에 더하여, 상기 장치는 또한 바람직하게는 다른 종류의 기재를 처리하기 위해 이용되거나, 또는, 예를 들면, 기재를 세척(washing)하는 것과 같이, 또 다른 방법으로 기재를 정화하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 상기 장치 및 방법으로 적합하게 정화될 수 있는 물품(articles)의 예로서는, 면(cotton), 울(wool), 실크(silk), 가죽(leather), 레이온(rayon), 폴리에스테르(polyester), 아세테이트(acetate), 유리섬유(fiberglass), 모피(furs) 등과 같은 재료로 형성된 직조된(woven) 및 직조되지 않은(non-woven) 직물(fabrics)과 같은 직물을 포함한다. 이들 직물은, 의복(clothing), 작업용 장갑(work gloves), 행주(rags), 가죽 제품(leather goods)(예를 들면, 핸드백 및 서류가방) 등과 같은 물품으로 만들어질 수도 있다.
본 발명에 따른 장치 및 방법은 또한, 반도체, 마이크로 전기기계장치(micro electromechanical devices), 옵토일레트로닉스(opto electronics), 섬유광학(fiber optics) 및 기계로 만들어지거나(machined) 조립된(fabricated) 금속 부품(metal parts)과 같은, 직물이 아닌 제품(non-fabric articles)을 정화, 특히, 세척, 청소, 또는, 탈지하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 식재(food stuff) 및 오염된 토양(polluted ground)이 본 발명에 따른 장치 및 방법으로 처리될 수 있다.

Claims (16)

  1. 고압 하에서 처리매체(treatment medium)로 복수의 기재(pieces of a substrate)를 피스식(piece-wise) 또는 배치식(batch-wise)으로 정화(refining)하기 위한 장치에 있어서,
    상기 기재의 조각들을 내부에 위치시키기 위해 폐쇄 가능한(closable) 공급공(feed aparture)(4)이 설치되는 원통형 압력용기(pressure vessel)(1)와,
    처리 중 고압 하에서 상기 처리매체를 상기 압력용기(1)에 공급하고, 상기 압력용기로부터 배출하기(discharging) 위한 파이프시스템(pipe system)(7)을 포함하여 구성되고,
    상기 장치는,
    상기 원통형 압력용기는, 상기 공급공(4)을 형성하며 리드(lid)(2, 3)에 의해 폐쇄될 수 있는 구멍(aperture)을 가지는 두 개의 끝단면(end faces) 중 적어도 하나가 설치되고,
    상기 장치는, 처리 중 실링수단(sealing means)으로 적정 위치에 상기 리드(2, 3)를 유지하기 위한 지지수단(retaining means)을 포함하며,
    상기 지지수단은, 둘레가 폐쇄되고(circumferentially closed), 서로 간격을 두고 위치한 2개의 상호 연결된(interconnected) 단부(end pieces)를 가지는 바운딩 프레임(10)을 포함하고, 폐쇄 위치에서 상기 단부가 상기 압력용기(1) 상을 슬라이드 가능하며, 그것에 의해, 축방향으로 상기 압력용기(1)의 상기 끝단면을 지지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리드(2, 3)는, 상기 공급공(4)을 폐쇄하는 위치에서 상기 압력용기(1)의 내부 원주벽(inner circumferential wall)(16)을 따라 상기 축방향으로 연장하는(extend) 원통형벽부(15)를 포함하고,
    적어도 하나의 실링링(17)이 상기 원통형벽부(15)와 상기 압력용기(1)의 내부 원주벽(16) 사이에 설치되며,
    상기 실링링(17)은, 상기 압력용기(1)의 내부 원주벽(16)에 대하여 상기 축방향으로 상기 리드(2, 3)가 슬라이드 가능하게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 리드(2, 3)는, 상기 축방향으로 상기 압력용기(1)로부터 상기 원통형벽부(15)를 분리하기 위해, 홀딩부(holding part)가 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 바운딩 프레임(10)은, 두 개의 직선형부(straight parts)와 두 개의 아치형부(arch-shaped parts)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 폐쇄위치에서 상기 바운딩 프레임(10)의 아치형부와 상기 압력용기(1)의 상기 끝단면 사이에 위치되는, 두 개의 반원통형의(semi-cylindrical) 지지부(retaining pieces)가 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 파이프 시스템(7)은, 상기 리드(2, 3) 쪽으로 통해 있는(open into) 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    슬롯 개구부(slotted opening)(30)가, 상기 리드(2, 3) 쪽으로 통해 있는 상기 파이프 시스템(7)의 부분을 상기 개구부 내에 슬라이드 방식(in a sliding manner)으로 수용(accommodation)하기 위해, 상기 바운딩 프레임(10)에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압력용기(1)의 두 개의 끝단면에는, 리드(2, 3)에 의해 폐쇄 가능한 공급공(4)이 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 바운딩 프레임(10)은, 섬유강화재료(fibre-reinforceed material)를 포함하는 복합재료(composite material)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 바운딩 프레임(10)은, 권취된(wound) 유리섬유 강화 플라스틱을 포함하는 권취된 섬유강화재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 파이프 시스템(7)은, 초임계(supercritical) 또는 근접임계 유체(near critical fluid)를 공급하기 위한 공급수단(feed means)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 1항에 기재된 장치를 이용하여, 고압 하에서 처리매체로 복수의 기재를 피스식 또는 배치식으로 정화하기 위한 방법에 있어서,
    상기 압력용기(1) 내에 하나 또는 그 이상의 상기 기재를 위치시키는 단계와,
    상기 리드(2, 3)를 설치함으로써 상기 공급공을 폐쇄하는 단계와,
    상기 압력용기와 상기 바운딩 프레임(10)을 서로 슬라이드 하는 단계와,
    원하는 사이클 시간(desired cycle time) 동안 상기 처리매체를 고압 하에서 상기 압력용기(1)에 공급하는 단계와,
    상기 사이클 시간의 종료 후에, 상기 압력용기와 상기 바운딩 프레임(10)을 서로 슬라이드 하고 상기 리드(2, 3)를 개방시키는 단계 및
    상기 압력용기(1)로부터 정화된 상기 기재를 분리하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 13항에 기재된 방법에 따라 복수의 기재를 피스식 또는 배치식으로 정화하기 위한 방법에 있어서,
    상기 압력용기(1) 내에 하나 또는 그 이상의 섬유 기재(textile substrate)를 위치시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 처리매체는, 근접 임계 또는 초임계 상태의, 에탄 및 프로판을 포함하는 저분자 알칸(lower alkanes), CO2, N2O 및 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 1항에 기재된 장치를, 복수의 섬유 기재를 피스식 또는 배치식으로 정화하기 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 사용방법.
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