KR101502917B1 - 섬유 기재를 염색하는 방법 - Google Patents

Abstract

섬유 기재를 적어도 1종의 염료를 함유하는 염색액에 접촉시키고, 미리 결정된 염색 시간이 경과한 후에 염색된 섬유 기재를 헹구는, 섬유 기재를 염색하는 방법, 특히 반응성 염료로 섬유 기재를 염색하는 방법을 개시한다. 섬유 기재에 착색되지 않고 염색액에 여전히 남아 있는 적어도 1종의 염료를 화학적 및/또는 물리적 처리로 파괴시키되, 염색액이 충분히 탈색이 되어 충분히 탈색된 용액으로 섬유 기재를 헹굴 수 있도록 하는 정도로 파괴시킨다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치는, 염색할 섬유 기재를 수용하는 용기와, 염색액을 순환시키는 순환 시스템을 포함하고, 염색액이 통과하여 흐르는 반응기가 상기 용기 및/또는 상기 순환 시스템에 설치되고, 상기 반응기 내에서는 상기 염색액을 탈색시키는 화학적 및/또는 물리적 처리가 실행된다.

섬유 기재, 염색액, 탈색, 화학적 처리, 물리적 처리, 헹굼, 물 절약

Description

섬유 기재를 염색하는 방법{METHOD FOR DYEING A TEXTILE SUBSTRATE}

본 발명은 특허청구범위의 청구항 제1항의 전제부의 특징을 갖는 섬유 기재(textile substrate)를 염색하는 방법에 관한 것이다.

섬유 기재를 염색하는 데 있어서, 특히 반응성 염료를 염료로 사용하여 섬유 기재를 염색하는 데 있어서는, 염료 또는 염료들을 함유하는 염색액에 섬유 기재를 접촉시키고 소정의 착색 시간이 경과한 후에는 염색된 섬유 기재를 헹구는 방식이 공지되어 있다.

각기 다른 경우에 활용 가능한 개별적으로 선택된 방법 및 설비에 따라서, 패드 롤 염색법(pad roll dyeing)과 패드 스팀 염색법(pad steam dyeing)과 흡수 염색법(exhaustion dyeing) 사이에 차별점이 있긴 하지만, 이들 모든 방법에서 공통적으로 실제 염색 공정을 종료한 후에 염색된 섬유 기재로부터 비착색 염료(non-fixed dye)를 제거하기 위한 헹굼 공정이 필요하다.

종래의 염색법에서 필요한 위와 같은 헹굼 공정, 즉 반응성 염색 분야에서 비누칠 공정(soaping process)이라고도 불리는 헹굼 공정은, 기본적으로는, 상당한 양의 물을 필요로 하는 수차례 반복되는 희석 공정(multiply repeated dilution process)을 구성한다. 일례로, 섬유 웹의 스트랜드의 흡수 염색법에는 1:4 내지 1:6의 용액비, 즉 염색할 섬유 기재 1 Kg에 약 4리터 내지 6리터의 물이 필요한 용액비를 사용할 수 있는 반면에, 실제 헹굼 공정에는 1:80 내지 1:200 사이의 범위에서 변동될 수 있는 총 용액비가 필요한데, 상기 총 용액비는 헹굼 공정이 일례로 4회 내지 8회로 여러 번 반복되어야 한다는 사실로부터 얻어진 것이다. 다시 말해, 전체적으로 보았을 때, 위와 같은 헹굼 공정은 한편으로는 대단히 시간 집약적인 처리 단계이고 다른 한편으로는 대단히 물 집약적인 처리 단계이다.

본 발명의 목적은 섬유 기재의 염색, 특히 반응성 염료에 의한 섬유 기재의 염색이 특히 경제적으로 구성될 수 있도록 특정한 방식의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 특허청구범위의 청구항 제1항의 특징부의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.

섬유 기재를 염색하는 본 발명의 방법, 특히 반응성 염료로 섬유 기재를 염색하는 본 발명의 방법에서는, 섬유 기재를 적어도 1종의 염료를 함유하는 염색액에 접촉시키고; 일반적으로 섬유 기재가 상승된 온도에서 처리를 거치게 되는 시간인 미리 결정된 염색 시간이 경과한 후에 염색된 섬유 기재를 헹군다. 이와 같은 본 발명의 방법에 있어서는, 앞에서 설명한 공지의 염색 방법과는 달리, 염색 종료 시에 섬유 기재에 착색되지 않고 염색액에 여전히 남아 있는 적어도 1종의 염료를 화학적 및/또는 물리적 처리로 파괴(혹은 중화)(destroy)시키는데, 그 파괴로 인해 염색액이 충분히 탈색이 되어 탈색된 원래의 염색액으로 섬유 기재를 헹굴 수 있도록 하는 정도로 파괴시킨다.

특히, 본 발명의 방법을 흡수 염색법에 적용한다고 하는 것의 의미는, 이 경우에 있어서, 흡수 염색법에 의한 염색 종료 시에 용액을 채널로 배출하지 않고, 그 염색액을 화학적 및/또는 물리적으로 처리하되 그 처리로 인해 원래의 유색 용액이 충분히 탈색화되고 그 후에는 염색된 섬유 기재를 헹구는 데 사용할 수 있도록 하는 방식으로 처리한다는 의미이다. 이어서 이와 같은 탈색화 공정은, 전체적으로 보았을 때에 본 발명의 방법의 가장 바람직한 경우로서 염색에 그리고 헹굼에도 오로지 한가지의 용액만이 소요될 수 있도록, 섬유 기재 상에 여전히 존재하는 비착색 염료가 남김없이 제거될 때까지, 지속적으로 혹은 배치 방식(batchwise)으로 충분히 빈번하게 반복될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 방법을 이용하게 되면, 앞에서 설명한 공지기술에 비해 섬유 기재 1 Kg을 염색하고 또한 헹구는 데 있어서 4 내지 6 리터의 물이 필요한 비인 1:4 내지 1:6의 용액비에서, 섬유 기재, 특히 반응성 염료로 염색할 섬유 기재를 염색하고 또한 헹구는 것이 가능해진다.

그러나 섬유 기재가 패드 롤 염색법이나 패드 스팀 염색법에 의해 염색되는 경우, 본 발명의 방법에 있어서는 초기에는 압착 정도에 따라 섬유 기재에 염색액을 가할 필요가 있다. 이 경우에, 섬유 기재 1 Kg 당 대략 600 그램 내지 900 그램의 염색액이 필요하다. 미리 정해진 롤 시간(체류 시간) 또는 스팀 쐬기 시간이 경과한 후에, 그렇게 하여 염색된 섬유 기재는 1:4 내지 1:6의 용액비에서 바람직하게 헹구는데, 본 발명 방법의 이와 같은 변형례의 가장 바람직한 경우에 있어서는, 최초의 단지 헹굼액만이 섬유 기재에 착색되지 않고 헹굼액에 남아 있는 염료를 함유하게 되며, 이어서 그 염료를 화학적 및/또는 물리적 처리로 파괴시키되 그 파괴로 인해 염색액이 충분히 탈색이 되어 이렇게 충분히 탈색된 용액으로 섬유 기재를 다시 헹굴 수 있도록 하는 정도로 파괴시킨다. 이와 같은 염료의 파괴와 그리고서 탈색된 헹굼액에 의한 갱신된 헹굼은 필요하다면 여러 번 반복될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 이와 같은 변형례는 특히 1:4.6 내지 1:6.9의 용액비가 본 발명에서 사용될 수 있으므로 종래의 패드 롤 염색법 또는 종래의 패드 스팀 염색법에 비해서 헹굼 중의 물 소비량과 관련하여 상당히 더 바람직하다.

앞에서 설명한 이점 이외에도, 본 발명의 방법은 또 다른 이점도 갖는다. 우선 주목되는 점은, 본 발명의 방법에서는 종래의 방법에 비해 물 소요량이 상당히 감소되므로, 물 소비량도 그에 따라 상당히 감소되고, 이는 환경 오염을 감소시키는 것이 분명하며 비용 구조 측면에서도 상당히 더 바람직함이 분명하다는 것이다. 본 발명 방법의 가장 바람직한 경우에 있어서, 단 하나의 헹굼조가 사용되므로, 이러한 하나의 헹굼조를 한번만 가열하면 되는데, 이에 반해 네 개 내지 여덟 개의 헹굼조가 사용되는 종래 기술에서는 이들 헹굼조들을 실온에서부터 일례로 80℃까지 반복해서 가열해야 한다. 특히, 본 발명의 방법은 헹굼(비누칠) 중에 용액 교환을 실시하므로, 본 발명의 방법은 상당한 시간 절약을 가능하게 하고, 이에 따라 본 발명의 방법을 이용하게 되면 미리 정해진 단위 시간 당 염색되는 기재의 처리량이 현저하게 증가하게 된다. 이에 의하면 결국에는 근무 인원을 상당히 줄일 수 있게 되고, 이는 곧 본 발명의 방법의 경제적 실용성에 긍정적인 영향을 주게 된다. 또한, 전문가들에게 있어서도 놀랍게도, 본 발명의 방법에 의해 염색되고 특히 헹굼되는 섬유 기재는 색 정착도를, 바람직하기로는 종래의 방법에 의해 염색되는 섬유 기재와는 다른 물 정착 및 땀 정착뿐만 아니라 습식 마찰 정착, 건식 마찰 정착, 세탁 정착과 관련한 색 정착도를 가지는 것이 확인되었다.

본 발명 방법의 제1 실시예에 있어서, 미리 정해진 염색 시간이 경과한 후에, 섬유 기재는 염색액으로부터 제거되고 그에 따라 염색에 사용된 장치로부터 제거되어 헹굼을 위한 다른 장치로 보내진다. 상기한 다른 장치에서는, 섬유 기재에 부착되었으나 착색되지 않은 염료를 초기에는 헹굼액으로 보내고, 이렇게 비착색 염료가 함유된 헹굼액은 화학적 및/또는 물리적 처리를 받게 되고, 이에 따라 헹굼액이 처리된 후에는 충분히 탈색되어 필요한 경우에는 또 다른 헹굼에서 사용될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 또 다른 실시예는, 헹굼 공정이 실제 염색 장치에 비해 기술적으로 덜 복잡한 구조를 갖는 다른 장치에서 실행되고 그에 따라 작업 과정이 특히 비용 절감 방식으로 수행될 수 있다고 하는 이점을 갖는다.

본 발명의 방법의 특히 적절한 또 다른 실시예에서는, 섬유 기재에 착색되지 않고 염색 용액 또는 헹굼액 중에 잔류하는 적어도 1종의 염료를 화학적 처리에 의 해 파괴하고, 이 때의 화학적 처리는 특히 산화성 처리인 것을 특징으로 한다.

기본적으로, 이와 같은 화학적 처리 및 바람직하기로는 산화성 처리에는, 무색의 탈계조 생성물이 결과물이 되도록 하는 정도로 염료를 파괴시키는 모든 화학제를 사용할 수 있는데, 이 목적을 위해서는 과산화수소 또는 페라세틱산(peracetic acid) 또는 하이포아염소산염 나트륨(sodium hypochlorite)이 사용되는 것이 바람직하다.

그런데, 본 발명의 방법에 있어서는, 실제 염색의 종료 시의 염색 용액에 대한 앞에서 설명한 바와 같은 산화성 처리가 오존으로 행하는 처리를 포함하거나 혹은 오존으로 행하는 처리만으로 전적으로 실행되는 경우가 특히 적절한데, 이 경우에 확인된 바로는, 오존은 가장 짧은 시간 내에, 즉 수 초에서 수 분에 걸친 시간 내에 다수의 각기 다른 염료들과 염료 군들을 파괴하는데, 섬유 기재에 대한 실재성(substantivity)이 전혀 없거나 있어도 아주 작게 있을 정도로, 이른바 무색 염료 탈계조 생성물(colorless dye degradation products)이 얻어질 수 있을 정도로 파괴된다고 하는 점이다.

기본적으로, 본 발명의 방법에서는, 실제 염색의 종료 시에 염색 용액을, 염색 용액 내에 여전히 있으며 섬유 기재의 표면 상에 여전히 있는 비착색 염료가 화학적 및/또는 물리적 처리에 의해 탈색화될 정도로, 단일 조 내에서 처리할 수 있다. 그런데, 염색액이 염색된 섬유 기재로부터 분리되고 그 후에 화학적 및/또는 물리적 처리가 행해지고, 그에 따라 염색액은 바람직하기로는 우회로(bypass)를 경유하여 실제 염색 장치로 보내지고, 상기 우회로에서는 염색액 내에 함유된 염료가 적절한 화학적 및/또는 물리적 처리에 의해 변환되되 상기 처리에 의해 염료의 무색 탈계조 생성물이 형성될 수 있도록 하는 정도로 변환되도록, 본 발명의 방법이 변형되는 경우에는 특히 적절하다. 따라서, 염색액이 탈색화되고, 그에 따라 그 탈색화된 염색액은 염색된 섬유 기재로부터 비착색 염료를 헹구는 데 있어서 무색 헹굼액으로 다시 사용될 수 있다. 이렇게 하여 모여진 염료 헹굼액은 앞에서 설명한 바와 같이 원래의 염색 용액을 위해 처리되는데, 화학적 및/또는 물리적 처리 후에 처리된 염색액이 추가 헹굼을 위한 무색 헹굼액으로서 다시 사용될 수 있도록 처리된다.

명확하게 한다는 점에서 보면, 본 명세서에 사용된 용어인 " 및/또는"은 해당하는 열거된 각각의 요소들을 모두 부가하거나 혹은 선택하는 것으로 볼 수 있다는 것을 의미하는 것으로서, 이 때 부가한다고 하는 표시인 경우에는 열거된 것들 중 적어도 두 개의 요소들이 서로 결합되는 것을 의미하는 것이고, 한편 단수로 사용된 용어인 염료는 기본적으로는 하나의 염료를 포괄하는 것일 뿐만 아니라 각기 다른 염료들의 혼합물도 포괄하는 의미임을 주지하여야 한다.

본 출원의 범위 내에서 물리적 처리라 함은, 염료를 파괴하되 그 결과로서 무색의 탈계조 생성물(colorless degradation product)이 형성될 수 있도록 하는 정도로 파괴하기에 적절한 모든 처리로 이해되어야 한다. 따라서, 그와 같이 해서 탈색된 용액은 실제 헹굼 공정용으로 사용될 수 있다.

처리할 유색 용액에 UV 광을 조사하거나, 혹은 전문 기술 분야에서 CVD 전극이라고도 하는 특수 다이아몬드 코팅 전극을 이용한 전기-화학 공정을 적용함으로 써, 물리적 처리를 하는 경우도 특히 적합하다.

앞에서 이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에서의 바람직한 경우에 있어서 염색된 섬유 기재는 염색 종료 시에 오로지 탈색된 용액으로만 헹구지만, 흡수 염색법을 바람직하게 포함하는 염색의 종료 시에 염색액을 배수하고 단종의 헹굼액으로 교체하고 이어서 그 헹굼액은 염색된 섬유 기재와 접촉한 후에는 그 헹굼액에 함유된 비착색 염료를 파괴하기 위하여 화학적 및/또는 물리적 처리를 받되 무색 탈계조 생성물과 무색 용액이 생성될 수 있도록 하는 정도로 처리를 받는 것도 본 발명의 방법에서 배제될 수는 없다. 본 발명 방법의 이와 같은 선택적 실시예는 화학적 및/또는 물리적 처리에 의한 탈색화를 위한 비용이 너무 높아서 오히려 용액의 단순한 교환이 경제적 관점에서 더 바람직하다 할 정도로 염색 용액 내의 잔류 염료 농도가 아주 높은 경우라 해도 사용될 수 있다.

그러나, 본 발명의 수정 실시예로서, 제1 단계에서, 섬유 기재를 탈색된 염색 용액으로 헹구고; 그 후 제2 단계에서, 비착색 염료가 함유된 헹굼액을 분리시키고; 제3 단계에서, 상기 헹굼액 중에 있는 상기 비착색 염료를 파괴하되 헹굼액이 충분히 탈색될 정도로 파괴하고; 제4 단계에서, 섬유 기재를 상기 충분히 탈색된 헹굼액으로 헹구는 것도 특히 적합하며 경제적으로도 바람직하다.

어떤 섬유 기재가 어떤 염료로 그리고 어떤 색 강도로 염색되는지의 여부에 따라, 본 발명 방법의 또 다른 선택적 실시예에서는, 상기 제1 단계부터 제4 단계까지를 다수 회, 특히 2회 내지 15회 반복한다.

앞에서 이미 유리한 것으로 보인 바 있는 것처럼, 본 발명 방법의 일 실시예 에서는, 오존에 의한 처리가 상기 염색액의 화학적 처리 및/또는 헹굼액의 화학적 처리로서 행해지는데, 상기 오존에 의한 처리는 오존이 짧은 시간 내에, 즉 수 초 내에 다시 분해시킨다는 점에서 결정적인 이점을 갖는다. 본 발명 방법에서 안전 비용뿐만 아니라 제어 및 조절 비용을 줄이기 위하여, 상기 오존에 의한 처리는 각각의 염색 장치 또는 헹굼 장치에 설치된 반응기에서 실행되고, 이 경우 탈색시킬 염색 용액 및/또는 탈색시킬 헹굼액은 상기 반응기를 통하여 연속해서 흐른다. 다시 말해, 본 발명 방법의 이러한 실시예에 있어서는, 염색된 섬유 기재가 염색 용액의 오존 처리 스테이지 및/또는 헹굼액의 오존 처리 스테이지로부터 분리되고, 그에 따라 섬유 기재에 이미 착색된 염료에는 오존이 작용하지 않게 되는 것이 보장된다.

앞에서 설명한 본 발명 방법의 특히 바람직한 또 다른 실시예에 있어서 잔류 오존이 들어 있는 탈색 용액(염색액 또는 헹굼 용액)이 염색된 섬유 기재와 접촉하지 않도록 하기 위해서는, 오존 처리된 액에 대한 산화 환원 포텐셜 측정, 오존 측정, 및/또는 pH값 측정을 반응기의 출구에서 행하게 되면 특히 유리하다는 점이 밝혀졌다. 각각의 해당 측정치들이 그에 대응하는 처리 용액 중의 잔류 오존의 존재를 나타내는 경우, 그 잔류 오존은 단시간의 온도 증가에 의해 용액으로부터 제거시킬 수 있는데, 상기 단시간의 온도 증가는 장치에 또 다른 우회로를 설치함으로써 달성될 수 있는 것으로서, 대응하는 밸브 장치를 거쳐서 상기 잔류 오존 함유 용액에 촉발시키게 된다.

앞에서 설명한 변형례에 추가한 예나 혹은 또 다른 가능한 예로서, 본 발명 방법은, 상기 반응기 안으로 공급되는 오존의 양이 측정된 산화 환원 포텐셜, 측정된 오존 농도, 및/또는 측정된 pH값에 따라 조절됨으로써 탈색 용액에 잔류 오존이 있다고 판단되는 경우에는 반응기 안으로 공급되는 오존의 양이 그에 상응하여 감소시킬 수 있도록 하는 방식으로 작동된다.

기본적으로, 본 발명의 방법은 임의의 염색 방법, 특히 서두에서 간략히 설명한 바 있는 패드 롤 염색법 또는 패드 스팀 염색법에서 사용될 수 있다. 이 경우, 염료를 적용하여 착색시킨 후, 염색된 섬유 기재는 일반적으로 적절한 장치에서 연속적으로나 혹은 비연속적으로 헹구어지고, 본 발명 방법의 이와 같은 변형례에서, 이어서 헹굼액은 그 헹굼액 내에 함유된 염료를 파괴하되 헹굼액이 충분히 탈색될 수 있을 정도까지 파괴하기 위하여 앞에서 설명한 바와 같은 화학적 및/또는 물리적 처리를 받게 된다. 본 발명 방법은 통상의 고온 범위에서 지거(jigger)에서 행해지는 염색에도 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명 방법이 흡수 염색법에 사용되는 경우에 특히 적절한데, 그 이유는 이 흡수 염색법의 경우에 앞에서 설명한 바와 같이 탈색을 위해 물리적 및/또는 화학적으로 처리될 수 있는 염색액이 사용될 수 있기 때문이다. 마찬가지로, 본 발명 방법이 적용되는 염색에 있어서, 염색 전에 섬유 기재를 준비(섬유 기재의 제조)하는 형태에는 제한이 없다. 본 발명 방법은 실(yarn) 염색이나 교차 권취 보빈(cross-wound bobbin)에 감긴 실 또는 스트랜드 염색을 위해서도 사용될 수 있고, 또한 섬유 직물(textile fabric) 및 바람직하기로는 연속 웹 스트랜드(web strand)로서의 섬유 기재가 본 발명 방법에 의해 염색되는 경우도 적절한데, 그 이유는 앞에서 설명한 바와 같은 물 절약이 특히 명백하게 밝혀졌기 때문이다.

본 발명은 또한 앞에서 설명한 바와 같은 본 발명 방법을 수행하기 위한 장치로서, 본 발명 방법이 특히 경제적으로 수행될 수 있는 장치에 관한 것이기도 하다.

상기 본 발명 방법을 수행하기 위한 본 발명의 장치는, 특히, 염색할 섬유 기재를 수용하는 용기(하우징)와, 염색액을 순환시키는 순환 시스템을 포함하고, 염색액이 통과하여 흐르는 반응기가 상기 용기 및/또는 상기 순환 시스템에 설치된다. 상기 반응기 내에서, 염색액(염색 공정 및/또는 헹굼 공정의 종료 시의 염색액)을 탈색시키는 화학적 및/또는 물리적 처리가 실행된다.

상기 본 발명의 장치는, 본 발명 방법과 관련하여 이미 앞에서 설명한 바와 같은 이점들 모두를 갖는다. 특히, 본 발명 장치는 흡수 염색법에 의해 염색할 섬유 기재의 합당한 사용을 가능케 하는데, 별도의 반응기 내에서 염색액을 탈색화하기 위한 실제의 물리적 및/또는 화학적 처리를 실행함으로써 염색된 섬유 기재에 대한 장애와 특히 바람직하지 않은 손상을 피할 수 있다.

마찬가지로, 염색할 섬유 기재를 수용하기 위한 용기가 화학적 및/또는 물리적 처리를 수행하기 위한 반응기를 형성하는 것을 본 발명의 일 실시예로서 구성할 수 있다. 즉, 이와 같은 실시예에 있어서, 상기 실제의 반응기는 염색 용기 자체에 의해서나 혹은 본 발명 방법과 관련하여 앞에서 설명한 바와 같은 별도로 설치된 또 다른 장치에 의해서 형성되는데, 그 반응기로는 염색은 되었지만 아직 헹구지 않은 섬유 기재가 헹굼을 위해 보내지고, 그에 따라 상기 염색 용기 자체나 혹은 상기 또 다른 장치에서 염색에 후속하여 화학적 및/또는 물리적 처리가 실행된다.

본 발명 장치의 특히 적절하고 공간 절약형인 실시예를 제안하는 바, 이 실시예에서는, 실제의 염색과 헹굼이 행해지는 용기의 바닥부에 염색액용 제1 배관 시스템이 설치되고, 상기 제1 배관 시스템은 상기 반응기를 제1 밸브 및 용액 펌프를 경유하여 용기의 상기 바닥부에 연결하는데, 처리 후에 충분히 탈색된 염색액 또는 헹굼액을 공급하기 위하여 상기 반응기는 제2 배관 시스템 및 제2 밸브에 의하여 상기 용기에 연결된다. 일반적으로, 상기 용기의 바닥부는 밸브 및 용액 펌프를 경유하여 반응기에 연결되고, 상기 반응기 자체는 다시 밸브를 경유하여 상기 용기에 연결되고, 이에 따라 염색액의 화학적 및/또는 물리적 탈색화를 위한 실제의 처리 단계가 우회로로서 연결된 반응기에서 실행된다. 실제 염색 종료 시에, 각각의 염색액이 용액 펌프 및 적절히 개방된 제1 밸브에 의해서 반응기로 공급되고, 그 반응기에서는 염료를 파괴하여 탈색화하기 위한 염색액에 대한 화학적 및/또는 물리적 처리가 실행되고, 그에 따라 탈색된 용액은 이어서 실제 헹굼 공정이 개시될 수 있도록 제2 밸브를 경유하여 다시 용기로 보내진다.

본 발명 장치의 앞에서 설명한 바와 같은 변형례에서 필요한 일정 온도가 보장될 수 있도록 하고, 또한, 필요한 경우, 상기 용기로 다시 흘러 들어가는 탈색된 용액으로부터 바람직하지 않은 잔류하는 오존 및/또는 다른 산화제를 제거하기 위하여, 본 발명 장치의 또 다른 실시예에서는, 상기 제2 배관 시스템에 열 교환기를 설치한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 산화 환원 포텐셜, 오존 농도, 및/또는 pH값을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 상기 제2 배관 시스템에 설치하고, 그에 따라 바람직하지 않은 잔류 산화제와 특히 바람직하지 않은 잔류 오존이, 결함을 야기시킬 수 있는 상기 잔류 산화제와 잔류 오존이 들어가 있는 용액을 염색된 섬유 기재에 접촉시키기 전에, 상기 적어도 하나의 센서에 의해서 한번에 검출된다. 상기와 같은 하자의 근원을 제거하기 위하여, 상기 적어도 하나의 센서는 용액의 유동 방향에서 보았을 때에 상기 제2 밸브 앞에 위치시키고, 상기 제2 밸브는, 산화제와 특히 오존의 바람직하지 않은 잔류 농도가 검출되었을 때에 각각의 용액 유동이 일례로 제2 밸브를 경유하여 열 교환기로 보내져서 위와 같은 바람직하지 않은 잔류물을 일소시키고, 이어서 상기와 같은 잔류물이 없는 용액만이 용기로 보내지도록, 구성되는 것이 바람직하다.

염색액 또는 헹굼액으로부터 비착색 염료를 오존 처리로 파괴시키되 무색 성분이 형성될 수 있도록 하는 정도로 파괴시키는 본 발명 장치의 실시예에 있어서는, 종래 기술에서 실질적으로 공지된 것과 같은 오존 발생 장치를 상기 반응기에 설치할 수 있다. 그러나 당연하게도 적절한 오존 저장 탱크를 마련함으로써 반응기에 오존을 작용시키는 것도 가능하다. 이와 같은 변형례는 염색액이 실제 염색 공정 종료 시에 고농도의 비착색 염료를 함유하는 경우에 특히 바람직한데, 이 변형례에 따르면 상기와 같은 잔류하는 비착색 염료를 오존 처리에 의해 파괴시키되 무색 성분이 형성될 수 있도록 하는 정도로 파괴시키기 위하여 양을 증가시킨 오존이 사용된다.

안전성의 이유에서는, 본 발명 장치의 또 다른 실시예로서, 제3 배관 시스템을 상기 반응기에 설치하고, 상기 제3 배관 시스템은 상기 반응기 내의 공기 공간을 잔류 오존 소멸 장치(residual ozone annihilator) 및 제3 밸브를 경유하여 배기 팬에 연결시키는 것이 제안된다. 이 경우, 오존 농도를 검출하기 위한 센서를 상기 배기 공기 중에 마련하여 오존이 풍부해진 배기 공기가 대기 중으로 들어가기 전에 감지에 상응한 가청 또는 가시 신호를 선택적으로 발생시키도록 하는 것도 특히 바람직하다.

염색액 또는 헹굼액의 처리에 필요한 충분한 양의 오존을 쓸 수 있도록 하기 위하여 마련된 본 발명 장치의 또 다른 실시예에서는, 오존 발생기가 산소 풍부 공기 공급원에 연결되고, 그에 따라 실제 오존 발생이 사용하기 바로 전에 특히 신속하게 상응해서 일어난다.

이미 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명 장치는 특히 흡수 염색 공정을 이용하는 염색 방법용으로 특히 이용되는데, 이 경우 본 발명 장치는 염색할 제품의 구성에 상응하여 적합하게 구성된다.

따라서, 첫 번째 가능한 구성으로는, 염색할 섬유 기재를 수용하기 위한 용기가 바닥부에 설치된 저장 시스템을 포함하고, 상기 용기 위에는 웹 스트랜드용 편향 장치가 제공된다. 또한, 상기 웹 스트랜드용 편향 장치는 피동 맨드릴(mandrel) 및/또는 노즐 채널을 포함하고, 이에 따라 상기 웹 스트랜드는 염색 중에 그리고 헹굼 중에 연속적으로도 이송되어 접힌다.

넓고 결합된 상태의 웹을 염색하는 데 특별히 사용될 수 있는 두 번째 가능한 구성으로는, 웹 롤을 수용하기 위한 염료 빔(dye beam)(천공된 빔)이 구비된 원 통형 용기를 마련하는 것이다.

세 번째 가능한 구성은 본 발명 장치를 더 향상시키는 것으로서, 상기 용기가 적어도 하나의 보빈(bobbin)을, 특히 적어도 하나의 교차 권취 보빈(cross-wound bobbin)을 수용하기 위한 적어도 하나의 홀더를 구비하는 것인데, 이에 따르면 이와 같은 변형례에서의 본 발명 장치는 보빈에 감긴 실을 염색하기 위하여 상응해서 적합하게 구성된다.

본 발명 방법에 있어서나, 혹은 본 발명 장치에서 염색할 섬유 기재의 처리에 있어서, 공정 순서의 바람직하지 않은 교란을 방지하기 위하여, 실제 염색 공정 중에 염색액이 통과하여 흐르며 염색 종료 시의 탈색화 염색액 또는 탈색화 헹굼액이 통과하여 흐르는 상기 용액 순환 시스템에, 용액 순환 펌프, 열 교환기, 안료 통(color trough)(염료 공급 탱크), 및/또는 린트 포집기(lint catcher)(섬유 부스러기 포집기)가 설치된다.

본 발명 방법 및 장치의 바람직한 또 다른 개선점은 특허청구범위의 종속 청구항에 특정하고 있다.

이하에서는 본 발명 장치의 예시적인 일 실시예를 참조하여 본 발명의 방법 및 장치에 대해서 상세하게 설명한다. 이 경우에 있어서, 본 발명 장치의 개략도를 도 1이 도시하고 있다.

도 1에서 도면 부호 11로 전체를 지시하고 있는 본 발명 장치의 실시예는 우선 염색할 웹 스트랜드(13)를 수용하기 위한 용기(12)가 구비된 종래의 염색 설비(10)를 포함한다. 염색 및 헹굼 중에, 웹 스트랜드(13)가 연속하여 상기 용기(12)를 통하여 이송되는데, 도시된 본 실시예에서는 웹 스트랜드(13)를 이송하기 위하여 맨드릴(mandrel)(14)이 사용된다.

용기(12)의 바닥부에 용액 순환 시스템(16)이 설치되고, 이 경우 각각의 처리액이 용액 순환 펌프(17) 및 열 교환기(18)에 의하여 상기 용기(12)로부터 상기 용액 순환 시스템(16)을 거쳐 빠져나와 가열된 후에 다시 용기(12)로 공급된다. 처리 중에 웹 스트랜드(13)는 맨드릴(14)에 의해 화살표(19a) 방향으로 미리 정해진 속도로 이송되는데, 상기 이송 속도는 일반적으로는 200m/min 내지 800m/min 사이에서 변동될 수 있다. 또한, 상기 용액 순환 시스템(16)에는 도시되지 않은 린트 포집기와 안료 통이 설치된다.

반응기(6)가 염색 설비(10)에 대한 우회로에 마련되고, 상기 반응기 내에서는 염색액 또는 헹굼액의 실제 화학적 및/또는 물리적 처리가 실행되는데, 도시된 실시예에 있어서는, 비착색 염료는 오존에 의한 화학적 처리를 받고, 그에 의해 그 염료는 무색 성분이 발생될 수 있도록 하는 정도로 파괴된다. 상기 반응기(6)는 도관(3)을 경유하여 오존 발생기(2)에 연결되고, 상기 오존 발생기에는 산소 풍부 공기가 도관(1)을 거쳐 공급된다. 또한, 상기 반응기(6)의 입력측은 제1 배관 시스템(19)을 거쳐 용기(12)의 바닥부(15)에 연결되고, 상기 배관 시스템에는 용기(12)로부터 반응기(6)로의 용액의 유동 방향에서 보았을 때에 밸브(20)와 용액 펌프(4)와 열 교환기(5)가 구비된다.

또한, 상기 반응기(6)는 제2 배관 시스템(21)에 의해서 마찬가지로 용액의 유동 방향에서 보았을 때에 센서(7)와 제2 밸브(22)를 경유하여 용기(12)의 바닥 부(15)에 연결된다.

끝으로, 제3 배관 시스템(23)이 상기 반응기(6)로부터 배기 팬(9)까지를 개방시키는데, 상기 제3 배관 시스템은 상기 반응기(6)에 마련된 공기 공간을 잔류 오존 소멸 장치(residual ozone annihilator)(8)를 경유하여 상기 배기 팬(9)에 연결시키고, 상기 배기 팬(9)은 대기로 개방된다.

도 1에 도시된 본 발명 장치는 다음과 같이 작동한다.

우선, 염색 설비(10)에 섬유 웹 스트랜드(13)가 제공되는데, 이 목적을 위해 상기 웹 스트랜드(13)는 연속 웹 스트랜드로서 구성되어 용기(12) 내에 위치된다. 이어서 용기의 저부에 염색액이 채워지고, 이때, 염색액은 실제 염색 중에는 용액 순환 시스템(16)에 의해 둘레로 계속하여 펌핑되고, 상기 웹 스트랜드(13)는 연속하여 이송된다. 이와 같은 염색 설비(10) 및 그 작동 방식은 오래전부터 종래 기술로 존재해왔다.

상기 염색 설비(10)에서 염색이 완료된 후, 상기 용기(12) 내에 있는 염색액은 밸브(20)를 개방시킴으로써 용액 펌프(4)에 의해 열 교환기(5)와 제1 배관 시스템(19)을 거쳐 반응기(6)로 계속하여 펌핑되고, 이에 따라, 흡수되어 착색되지 않은 잔류 염료를 여전히 함유하고 있는 반응기 내의 염색액은 그 반응기(6) 안에서 오존에 의해 처리된다. 이 경우, 상기 오존은 오존 발생기(2)에 의해 도관(1)을 거쳐 공급된 산소 풍부 공기로부터 연속적으로 생성되어서, 미리 정해진 양으로 도관(3)을 통하여 상기 반응기에 더해진다. 한편, 여기서도 잔류하는 오존을 검출해야 하는 경우에는, 처리 중에 개방된 배관 시스템(19, 21)에 구비된 밸브(20, 22)는 자동으로 닫힌다. 이와 동시에 펌프(4)의 전원이 꺼지고 그에 따라 반응기 내에서의 처리 공정은 순간적으로 중단된다.

이렇게 해서 오존 처리에 의해 탈색화된 염색액은 제2 배관 시스템(21)과 개방된 밸브(22)를 거쳐 용기의 바닥부(15)로 보내져 화살표(19a) 방향으로 미리 정해진 속도로 연속하여 이송되어 들어오는 염색된 웹 스트랜드(13)를 헹구게 된다.

염색할 기재, 선택된 염료, 색 강도, 용액비, 및/또는 용기(12)의 부하와, 또한 이송 속도에 따라 달라지는 미리 정해진 시간이 경과한 후에는, 헹굼 공정이 종료되고, 시스템 내에 존재하는 잔류 오존, 특히 반응기 내에 있는 잔류 오존은 잔류 오존 소멸 장치(8)에 의해 파괴되고, 이에 따라 오존 없는 배기가 상기 시스템으로부터 배기 팬(9)을 거쳐 제거될 수 있다.

이어서 용기(12)는 환기되고, 염색되고 완전하게 헹구어진 웹 스트랜드가 상기 용기(12)로부터 제거되게 되는데, 이에 따라 앞에서 설명한 염색 및 헹굼 공정은 전체적으로 1:4 내지 1:6의 총 용액비에서 실행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 장치의 개략도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1, 2, 3: 오존 발생기

4: 용액 펌프

5: 열 교환기

6: 반응기

8: 잔류 오존 소멸 장치(residual ozone annihilator)

10: 염색 설비

12: 용기

13: 웹 스트랜드

16: 용액 순환 시스템

17: 용액 순환 펌프

18: 열 교환기

Claims (27)

1. 섬유 기재를 적어도 1종의 염료를 함유하는 염색액에 접촉시키고, 미리 결정된 염색 시간이 경과한 후에 염색된 섬유 기재를 헹굼액으로 헹구는 섬유 기재를 염색하는 방법에 있어서,

   a) 섬유 기재에 착색되지 않고, 여전히 염색액 또는 헹굼액에 남아 있는 적어도 1종의 염료를 처리하여 염색액 또는 헹금액이 탈색되도록 파괴한 후, 섬유 기재를 탈색된 용액에서 헹구고,

   b) 염색액 또는 헹금액에 남아 있는 착색되지 않은 염료를 비착색 염료로 파괴하고,

   c) 염색액을 직접 화학적 처리 또는 헹금액을 오존으로 처리하고,

   d) 염색액 또는 헹금액의 물리적 처리는 UV 광을 조사하거나, 다이아몬드 코팅 전극을 이용하여 행해지고,

   e) 염색액 또는 헹금액이 들어 있는 염색 용기 내에서 섬유 기재의 염색이 실행되고,

   f) 염색 용기로 할당된 반응기에서 염색액 또는 헹금액이 연속적으로 유동하고,

   g) 또는 염색 용기와 별도로 설치된 다른 장치로 염색되었으나 아직 헹굼되지 않은 섬유 기재가 헹금을 위해 이송되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   염색된 섬유 기재로부터 염색액을 제거하고, 그 후, 염색액은 화학적 또는 물리적 처리를 하는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   섬유 기재는 반응성 염료로 염색되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제2항에 있어서,

   상기 섬유 기재는 오로지 탈색된 용액으로만 헹구어지는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
8. 제7항에 있어서,

   섬유 기재를 탈색된 염색 용액으로 헹구는 제1 단계가 수행되고;

   비착색 염료가 함유된 헹굼액을 분리시키는 제2 단계가 수행되고;

   상기 헹굼액 중에 있는 상기 비착색 염료를 파괴하도록 헹굼액이 탈색될 정도로 파괴하는 제3 단계가 수행되고;

   섬유 기재를 탈색된 헹굼액으로 헹구는 제4 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 단계 내지 제4 단계를 2회 내지 15회 반복하는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
10. 제1항에 있어서,

    성기 처리는 염색 용기에 할당된 반응기 내에서 실시되고, 염색액 또는 헹굼액이 연속적으로 통과하여 흐르고, 산화 환원 포텐셜 측정(redox potential measurement), 오존 측정, 또는 오존 처리된 용액의 pH 측정은 상기 반응기의 출구에서 행하는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서,

    상기 반응기 안으로 공급되는 오존의 양은 측정된 산화 환원 포텐셜, 측정된 오존 농도, 또는 측정된 pH값에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
13. 제1항에 있어서,

    상기 섬유 기재로서 웹 스트랜드가 염색되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
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21. 삭제
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25. 삭제
26. 제13항에 있어서,

    섬유 기재는 패드 롤 또는 패드 스팀 염색법을 사용하여 염색하고, 스팀 쐬기 시간에 대한 롤 시간이 경과한 후, 염색된 섬유 기재는 염색 용기에 할당된 반응기 안으로 염색된 섬유 기재와 헹굼액을 포함하는 염색 용기 안으로 이송되고, 헹굼액이 연속적으로 통과하여 흐르고, 섬유 기재에 착색되지 않고 헹굼액 내에 여전히 남아 있는 염료를 제거하기 위하여 오존에 의한 직접적인 화학적 처리 또는 UV 광을 조사하거나, 다이아몬드 코팅 전극을 이용하는 물리적 처리가 실시되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.
27. 제26항에 있어서,

    상기 섬유 기재는 흡수 염색법으로 염색되는 것을 특징으로 하는 섬유 기재를 염색하는 방법.

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