KR19990078831A - The real time dyeing control method and its system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염색중인 염액을 실시간으로 분석한 혼합염료에 대한 실시간과 목표치와의 차이 값을 구하고 이에 대응되게 조제의 첨가량, 염색온도, 승온속도 중 하나 이상의 제어인자를 실시간으로 변화시켜 정확한 흡진율, 즉 색상을 구현할 수 있도록 하는 실시간 염색 제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention obtains the difference value between the real time and the target value for the mixed dyes analyzed in real time the dye solution in dyeing, and correspondingly, at least one control factor of the addition amount of the preparation, the dyeing temperature, the temperature increase rate in real time to increase the accurate That is, the present invention relates to a real-time dyeing control method and system for realizing color.
본 발명은 피염물을 염색중인 염액의 스펙트럼으로부터 여러 종류의 혼합염료에 대한 농도를 실시간으로 구하고 이로부터 임의의 시간(t)에서의 각 염료별 및 총 염액의 흡진율을 구하는 단계, 상기 임의의 시간(t)에서의 실시간 흡진율과 목표치 흡진율을 대비하여 차이 값을 구하는 단계; 상기 실시간 흡진율을 조절하기 위하여 조제의 첨가량, 염색온도, 승온속도 등의 제어인자 중 상기 차이 값을 보정할 수 있는 하나이상의 제어인자와 그의 조절량을 구하는 단계; 및 상기 방법으로 구해진 하나 이상의 제어인자와 그의 조절량을 염색기 컨트롤러에 중앙처리 및 제어수단을 통해 지시하여 목표염색이 달성되게 하는 단계로 이루어진다.The present invention is to obtain the concentration of the mixed dyes in real time from the spectrum of the salt solution dyeing the chlorine in real time and to obtain the rate of absorption of each dye and total salt solution at any time (t), Obtaining a difference value by comparing a real-time rate of absorption at the time t with a target value of rate of absorption; Obtaining one or more control factors capable of correcting the difference value among control factors such as addition amount of the preparation, dyeing temperature, heating rate, and the like to adjust the real-time absorption rate; And instructing the dyeing machine controller through the central processing and control means to at least one control factor obtained by the above method and an adjustment amount thereof.
또한, 본 발명은 염색장치로부터 순환펌프를 이용하여 염액을 염액측정 장치에 공급하였다가 다시 피드백 시키게 되는 플로우 셀(flow cell) 또는 염색장치에 직접 딥 프루버(dip prove)를 투입하는 염액 샘플링 장치, 상기 플로우 셀에 직접 빛을 투과하거나, 광섬유를 이용하여 딥 프루버에 빛을 투과하여 염액의 스펙트럼을 측정하는 염액측정장치와 상기 염액측정장치로부터 전송되는 염액의 스펙트럼으로부터 혼합염료의 각 염료별 스펙트럼으로 분해하여 각 염료별 농도[] 및 총 염액의 농도 및 흡진률(In addition, the present invention is the salt solution sampling device for directly supplying the dip prover (dip prove) directly to the flow cell (dye) or the dyeing device is fed back to the salt solution measuring device using a circulation pump from the dyeing device Each dye of the mixed dye from the spectrum of the salt solution and a salt solution measuring the spectrum of the salt solution transmitted through the light directly to the flow cell, or through the optical fiber to the deep probe using the optical fiber It is decomposed into spectra and the concentration of each dye [ ] And the concentration and rate of
)을 연산하고 하나 이상의 제어인자와 그의 조절량을 구하여 염색기 컨트롤러에 지시하는 중앙처리 및 제어수단과 상기 중앙처리 및 제어수단에 의해 구해진 임의의 시간(t)에서의 각 염료별 농도[] 및 총 염액의 농도 및 흡진률() 조절상태와 결과를 디스플레이 하게 되는 모니터로 구성된다. ), The central processing and control means for instructing the dyeing machine controller by obtaining one or more control factors and their adjustment amounts, and the concentration of each dye at any time t obtained by the central processing and control means [ ] And the concentration and rate of It consists of a monitor which displays the adjustment status and results.
Description
본 발명은 염액장치에서의 실시간 염색 제어방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염색중인 염색조의 염액을 소정시간마다 분석하여 여러 종류의 혼합염료에 대한 실시간 흡진율과 목표치 흡진율과 차이 값에 대한 보정값을 구하고, 이에 대응되게 염색온도, 승온속도, 조제의 첨가량, 첨가방법 중 하나 이상의 제어인자를 실시간으로 변화시켜 정확한 염색이 이루어지도록 하는 실시간 염색 제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time dyeing control method and system thereof in a salt solution apparatus, and more particularly, by analyzing the salt solution of the dyeing tank during a predetermined time, the real-time dusting rate and target value of the different types of mixed dyes and the difference value The present invention relates to a real-time dyeing control method and system for correcting dyeing by obtaining at least one control factor among a dyeing temperature, a heating rate, an additive amount, and an addition method in real time.
염색산업은 지난 20년 동안 컴퓨터의 발전과 더불어 염료, 알칼리, 산 등의 정량 주입장치와 새로운 기술을 이용한 염색기의 개발 등 염색공장의 자동화가 크게 이루어졌다. 그러나 아직 염색공정 자체를 목표치와 실시간에 제어하는 기술은 실용화되지 못하고 있는 실정이다. 이를 위해서는 염색과정을 실시간에 모니터링하고, 염착거동·조제의 작용·염색공정의 조건변화에 따른 분석과 이를 기초로 하여 염색공정을 최적화 하는 기술개발이 우선적으로 이루어져야 한다.In the dyeing industry, the automation of dyeing factories has been greatly improved over the past two decades, with the development of computers and the development of dyeing machines such as dyes, alkalis and acids, and the development of dyeing machines using new technologies. However, the technology for controlling the dyeing process itself in real time and in real time has not been put to practical use. To this end, the dyeing process should be monitored in real time, and the development of technology to optimize dyeing process based on the analysis according to the change of dyeing behavior, preparation action, and dyeing process conditions.
또한, 염색공장에서의 보편적인 불량 원인들은 기계별 염색차이, 조건변화에 의한 염색차이, 염료의 로트 차이에 의한 염색차이 등의 로트 차이에 따른 색차와 불균염인데 이러한 문제들은 염색이 어느 정도 완료되면 샘플링 하여 색상을 비교하고 색차판정을 한 후 염색기에 추가할 염료의 양을 결정한 후에 다시 추가 염색을 실시하게 되고 재염 단계로 보내어진다. 이 중 염색직물이 색차나 불균염이 심할 때는 블랙(black) 재염으로 전용해야 한다.In addition, the common causes of defects in dyeing factories are color difference and disproportionate due to lot difference such as dyeing difference by machine, dyeing difference by changing condition, and dyeing difference by lot difference of dyes. After sampling, the colors are compared, the color difference is judged, the amount of dye to be added to the dyeing machine is determined, and then further dyeing is performed and sent to the reinflammation step. Of these, dyed fabrics should be converted to black recolor when the color difference or disproportionate is severe.
특히 염색공업은 장치산업임에도 불구하고 염색의 색차수정과 염색사고에 의한 원가부담이 매우 높으며, 이를 해결하는데 있어서는 기능자의 노하우에 의존하는 경우가 많다. 그 실례로서 반응성 염료를 사용하여 면직물을 염색하는 경우 색차 수정에 드는 비용은 염료 1회 추가할 때 20%의 제조비용의 상승과 22%의 공정시간이 연장되고, 불균염일 경우 각각 100%의 제조비용 상승과 공정시간이 연장되는 것을 알 수 있다. 따라서 경험에 의한 염료 추가 투입이나, 공정조건의 변화는 기계가동의 비생산 시간으로 염색의 제조 원가상승과 생산성 향상을 저해하는 결점이 있다.In particular, although the dyeing industry is a device industry, the cost burden due to color difference correction and dyeing accidents is very high, and in many cases, it depends on the know-how of skilled workers. For example, when dyeing cotton fabrics using reactive dyes, the cost of color difference correction increases the manufacturing cost by 20% and the process time by 22% when adding one dye. It can be seen that the cost increases and the process time is extended. Therefore, the addition of dye by experience and the change of process conditions have the disadvantage of inhibiting the increase in manufacturing cost and productivity of dyeing due to the non-production time of machine operation.
이러한 염색에서의 로트간 색차와 불균염 문제를 해결하기 위해서는 상용성있는 염료의 혼합사용, 초기 염착속도의 저하를 위한 염색온도, 승온속도, 조제의 사용 등을 엄격하게 관리하여야 하나, 상기의 여러 조건의 변화에 대한 염착거동의 변화를 쉽게 측정할 수 있는 방법이 보급되고 있지 않다. 상기 문제의 해결을 위해 여러 염색조건 변화에 대한 흡진률의 변화를 단일 염료별로 시간별로 염액을 샘플링하여 측정하는 방법이 일반적으로 쓰이나, 일반적으로 염색은 2가지 이상의 혼합염료로 하므로 단일 염료별로 상기의 측정방법은 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 염료 개별의 측정은 실제 혼합시에는 그 거동이 단독일 경우와 다르게 될 때가 많다.In order to solve the problem of color difference and disproportion between lots in dyeing, it is necessary to strictly manage the use of mixed dyes, dyeing temperature, temperature increase rate, and preparation for lowering initial dyeing speed. There is no popular way to easily measure changes in dyeing behavior against changes in conditions. In order to solve the problem, a method of measuring the change in the rate of absorption for various dyeing condition changes by sampling the salt solution for each single dye is generally used, but in general, the dyeing is performed by using two or more mixed dyes. Not only is the measurement method time consuming, but the measurement of individual dyes is often different from the case when the behavior is actually mixed.
혼합염료의 흡진률 분석을 위하여 분광광도계의 플로우 셀을 이용하여 염액을 샘플링하고, 혼합염료 용액 전체의 스펙트럼변화로부터 염료의 평균적인 흡진률을 측정하거나, 3원색의 필터를 이용하여 염액 스펙트럼의 3파장(황, 적, 청)에서 염료용액의 흡광도 변화로부터 3파장의 흡진률 변화를 나타내는 방법이 개발되어 있으나, 이러한 것들은 모두 염액을 구성하는 다수의 염료별 농도변화를 정확히 산출하지 못하므로 피염물을 염색을 하는 동안 정확한 혼합염료의 흡진률, 즉 염료의 염착상태를 실시간으로 모니터링 할 수 없어 염색이 이루어지는 동안에는 염료의 염색 상태를 확인 할 수 없다는 결점이 있다. 또한 이러한 기술들은 염료별 염착거동을 정확히 산출하지 못함으로 해서 염색이 원만하게 이루지도록 제어하는 기능은 전혀 갖추지 못하고 있다.For the analysis of the absorption rate of the mixed dye, the salt solution was sampled using the flow cell of the spectrophotometer, and the average absorption rate of the dye was measured from the spectral change of the entire mixed dye solution, or the three primary colors filter A method has been developed that shows the change in absorption rate of three wavelengths from the change in absorbance of dye solution at wavelengths (yellow, red, blue), but these do not all accurately calculate concentration changes for each of the dyes that make up the salt solution. During dyeing, there is a drawback that it is impossible to check the dyeing state of the dye during dyeing because the dyeing rate of the mixed dye, that is, the dyeing state of the dye cannot be monitored in real time. In addition, these techniques do not have the function of controlling the dyeing smoothly because it does not accurately calculate the dyeing behavior for each dye.
상기한 바와 같은 염색공정에서의 재염과 색차문제를 해결하기 위해서 제안된 본 발명이 이루고자 하는 기술적 내용은 염색중인 염색조의 염액을 소정시간마다 실시간으로 분석하여 여러 종류의 혼합염료에 대한 실시간 흡진율과 목표치 흡진율과의 차이 값에 대한 보정값을 구하고, 이에 대응되게 조제의 첨가량과 첨가방법, 염색온도, 승온속도 중 하나이상의 제어인자를 실시간으로 변화시켜 정확한 염색이 이루어지도록 하는 실시간 염색 제어방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.The technical contents proposed by the present invention to solve the re-staining and color difference problem in the dyeing process as described above is to analyze the salt solution of the dyeing tank in real time every predetermined time and the real-time absorption rate for various types of mixed dyes A real-time dyeing control method that obtains a correction value for the difference from the target dust removal rate, and correspondingly changes the one or more control factors of the preparation amount, method of addition, dyeing temperature and heating rate in real time to achieve accurate dyeing; and To provide that system.
도1은 본 발명에 따른 실시간 염색 제어시스템 중에서 순환펌프를 이용하여 플로우 셀(flow cell)로 염액을 샘플링하는 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a system for sampling a saline solution into a flow cell using a circulation pump in a real-time dyeing control system according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 실시간 염색 제어시스템 중에서 딥 프루버(dip prove)를 이용하여 염액을 샘플링하는 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.2 is a block diagram schematically illustrating a system for sampling a saline solution using a dip prover in a real-time dyeing control system according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 실시간 염색 제어시스템의 동작상태를 나타내는 순서도이다.Figure 3 is a flow chart showing the operating state of the real-time dyeing control system according to the present invention.
도4는 본 발명을 사용하여 반응염료의 흡진단계에서 중성염의 첨가량 조절을 통한 염료의 흡진율 곡선의 변화를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the change in the absorption rate curve of the dye by adjusting the amount of neutral salt added in the reaction step of the reaction dye using the present invention.
도5는 본 발명에서 도4의 결과로부터 수학식9를 이용하여 중성염 첨가량에 따른 염착속도상수 값(Kd)을 구하여 나타낸 것이다 .Figure 5 shows the obtained dyeing rate constant (K d) of the neutral salt added amount, using the equation (9) From the results of Figure 4 in the present invention.
도6은 본 발명을 사용하여 면섬유의 반응염색의 반응단계에서 알칼리의 첨가량에 따른 흡진율 곡선의 변화를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the change in the absorption rate curve according to the amount of alkali added in the reaction step of the reaction dyeing of cotton fiber using the present invention.
도7은 본 발명을 사용하여 반응염료 염색에서 중성염의 투입을 분할투입으로 변화시킬 때 흡진거동의 변화를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the change in the absorption behavior when changing the input of the neutral salt in the split dye reaction in the reaction dye staining using the present invention.
도8은 본 발명을 사용하여 면섬유의 반응염색에서 염색제어인자를 이용한 염색의 실시간 제어결과의 예를 나타낸 것이다.8 shows an example of real-time control results of dyeing using dye control factors in the reaction dyeing of cotton fibers using the present invention.
도9의 (a)는 중성염을 일시에 투입하면서 염색한 염색물의 불균염지수(염색물의 부위간 색상차)를, (b)는 본 발명에 따라 도4 ∼ 도7의 데이터를 이용하여 반응염료 염색에서 중성염의 량과 투입방법을 제어하면서 염색된 염색물의 불균염지수를 각각 나타낸 것이다.Figure 9 (a) is a reaction of the disproportionate index (color difference between the sites of the dye) of the dyed dye, while the neutral salt is added at a time, and (b) reacts using the data of Figs. The dye disproportionate index of the dyed dye is shown, respectively, while controlling the amount and input method of neutral salt in dye dyeing.
도10은 본 발명을 사용하여 나일론을 산성염료로 염색시 (a)는 염액의 pH를 제어하지 않고 염색한 결과이며, (b)는 본 발명에 따라 염료간의 흡진률 변화가 같도록 염액의 pH를 염색시간에 따라 변화시키면서 염색한 결과이다.10 is a result of dyeing nylon without acid dye using the present invention (a) without controlling the pH of the salt solution, (b) is the pH of the salt solution so that the change in the rate of absorption between the dyes in accordance with the present invention It is the result of dyeing while changing according to the dyeing time.
도11은 도10의 방법에 따라 기존의 염색법과 본 발명에 따른 제어염색의 결과를 배치간 색상차로 나타낸 것이다.Figure 11 shows the results of the conventional dyeing method and the control dyeing according to the present invention in accordance with the method of Figure 10 as a color difference between batches.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
1 : 염색장치 2 : 염액조1: dyeing apparatus 2: salt bath
3 : 제어인자 조절수단 4 : 염색기 컨트롤러3: control factor adjusting means 4: dyeing machine controller
5 : 순환펌프 6 : 플로우 셀을 내장하는 염액 측정장치5: circulation pump 6: salt solution measuring device with a built-in flow cell
7 : 중앙처리 및 제어수단 8 : 모니터7: central processing and control means 8: monitor
9 : 데이터 베이스 10 : 딥 프루버(dip prove)9: Database 10: Deep Prove
11 : 딥 프루버가 광섬유로 연결된 염액측정장치11: salt measuring device with deep probe connected by optical fiber
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시간 염색제어방법의 일 실시 예는, 피염물을 염색중인 염액의 스펙트럼으로부터 여러 종류의 혼합염료에 대한 농도를 실시간으로 구하고 이로부터 임의의 시간(t)에서의 각 염료별 및 총 염액의 흡진율을 구하는 단계; 상기 임의의 시간(t)에서의 실시간 흡진율과 목표치 흡진율을 대비하여 차이 값을 구하는 단계; 상기 실시간 흡진율을 조절하기 위하여 조제의 첨가량과 첨가방법, 염색온도, 승온속도 등의 제어인자 중 상기 차이값을 보정할 수 있는 하나 이상의 제어인자와 그의 조절량을 데이터베이스로부터 검색하는 단계; 및 상기 검색된 하나 이상의 제어인자를 자동 혹은 수동으로 조절하여 상기 실시간 흡진율과 목표치 흡진율이 같은 상태에서 염색공정이 이루어지도록 염색기 컨트롤러를 제어하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the real-time dyeing control method according to the present invention for achieving the object as described above, in real time to obtain the concentration of the mixed dyes from the spectrum of the dye solution dyeing the stain in real time and from there calculating the rate of absorption of each dye and the total salt solution in t); Obtaining a difference value by comparing a real-time dust collection rate and a target value dust collection rate at any time t; Retrieving from the database one or more control factors capable of correcting the difference value among control factors such as addition amount, method of addition, dyeing temperature, and temperature increase rate of the preparation to adjust the real-time absorption rate from the database; And controlling the dyeing machine controller to automatically or manually adjust the retrieved one or more control factors so that the dyeing process is performed in the same state as the real-time dust extraction rate and the target value dust extraction rate.
본 발명에 따른 실시간 염색 제어방법의 다른 실시 예는 피염물을 염색중인 염액의 스펙트럼으로부터 여러 종류의 혼합염료에 대한 농도를 실시간으로 구하고 이로부터 임의의 시간(t)에서의 각 염료별 및 총 염액의 흡진율을 구하는 단계; 상기 임의의 시간(t)에서의 실시간 흡진율과 목표치 흡진율을 대비하여 차이 값을 구하는 단계; 상기 실시간 흡진율을 조절하기 위하여 조제의 첨가량, 염색온도, 승온속도 등의 제어인자 중 상기 차이 값을 보정할 수 있는 하나 이상 제어인자와 그의 조절량을 데이터 베이스로부터 검색하는 단계; 및 상기 하나 이상의 제어인자와 그의 조절량을 염색기 컨트롤러를 통해 조절하고 조절의 결과를 모니터에 디스플레이 하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.Another embodiment of the real-time dyeing control method according to the present invention is to obtain the concentration of the mixed dyes in real time from the spectrum of the dye solution dyeing the stain in real time from each dye and total salt solution at any time (t) Obtaining a reduction rate of the; Obtaining a difference value by comparing a real-time dust collection rate and a target value dust collection rate at any time t; Retrieving from the database one or more control factors capable of correcting the difference value among control factors such as the addition amount of the preparation, the dyeing temperature, the temperature increase rate, and the like in order to control the real-time absorption rate; And adjusting the one or more control factors and their adjustment amount through a dyeing machine controller and displaying the result of the adjustment on a monitor.
상기 실시간 염색 제어방법에 의하면, 천연섬유, 합성섬유, 천연섬유간 또는 합성섬유간 교직/혼방섬유, 천연 및 합성섬유의 교직/혼방섬유를 하나 이상의 염료로 염색하면서 조제의 첨가량 및 첨가방법, 염색온도, 승온속도 등의 제어인자를 변화시켜 실시간으로 흡진률을 조절하는 것을 특징으로 한다.According to the real-time dyeing control method, the amount and method of addition of the preparation, dyeing the natural fibers, synthetic fibers, inter-natural fibers or inter-synthetic fibers / blended fibers / blended fibers / blended fibers of natural and synthetic fibers with one or more dyes It is characterized by controlling the suction rate in real time by changing control factors such as temperature and temperature increase rate.
상기한 바와 같은 실시간 염색 제어방법을 달성하기 위한 시스템은 임의의 시간(t)에서의 실시간 흡진율을 목표치 흡진율로 보정하기 위한 조제의 첨가량과 첨가방법, 염색온도와 그의 조절량에 대한 데이터가 저장되어 있는 데이터 베이스; 피염물을 염색중인 염색장치의 염액을 소정시간마다 실시간으로 샘플링 하여 여러 종류의 혼합염료에 대한 스펙트럼을 측정하는 염액 측정수단; 상기 염액 스펙트럼을 각 염료별 스펙트럼으로 분해하여 임의의 시간(t)에서의 각 염료별 및 총 염액의 스펙트럼을 구한 후 이로부터 염액의 실시간 흡진율을 구하는 수단; 구해진 흡진률이 목표치 흡진율과의 차이 값을 보정할 수 있는 조제의 첨가량과 첨가방법, 염색온도와 그의 조절량을 데이터 베이스로부터 검색하게 되는 중앙처리 및 제어수단; 및 상기 중앙처리 및 제어수단의 제어로 목표치 흡진율과 실시간 흡진율이 같게 되도록 조제의 첨가량, 염색온도 등의 제어인자 중 하나 이상의 제어인자를 조절하게 되는 제어인자 조절수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.The system for achieving the real-time dyeing control method as described above stores the data of the addition amount, the addition method, the dyeing temperature and the adjustment amount of the preparation for correcting the real-time rate of absorption at the desired time (t) to the target value of the rate of absorption. Database; Salt solution measuring means for sampling the salt solution of the dyeing apparatus dyeing the toner in real time every predetermined time to measure spectra for various types of mixed dyes; Means for decomposing the salt spectrum into the dye-specific spectra to obtain the spectra of each dye and the total salt solution at any time (t), and then obtaining a real-time absorption rate of the salt solution therefrom; Central processing and control means for retrieving from the database the amount of addition of the preparation and the method of addition, the dyeing temperature and the adjustment amount thereof capable of correcting the difference value between the obtained absorption rate and the target value removal rate; And control factor adjusting means for controlling one or more control factors among control factors such as addition amount of a preparation, dyeing temperature, etc. such that a target value rate and a real time rate are equal to the control of the central processing and control means. do.
여기서, 상기 염액 측정수단에는 투과거리가 가변적인 플우셀(Flow cell) 또는 딥프루브(Dip prove)가 내장되어서 염액의 농도에 관계없이 스펙트럼을 보다 정확하게 측정할 수 있다.Here, the salt solution measuring means has a built-in flow cell or dip prove having a variable transmission distance so that the spectrum can be measured more accurately regardless of the concentration of the salt solution.
상기 실시간 염색 제어시스템에 의하면, 천연섬유, 합성섬유, 천연섬유간 또는 합성섬유간 교직/혼방섬유, 천연 및 합성섬유의 교직/혼방섬유를 하나 이상의 염료로 염색하면서 조제의 첨가량 및 첨가방법, 염색온도, 승온속도 등의 제어인자를 변화시켜 실시간으로 흡진률을 조절하는 것을 특징으로 한다.According to the real-time dyeing control system, the amount and method of addition of the preparation, dyeing the natural fibers, synthetic fibers, inter-natural fibers or inter-synthetic fibers / blended fibers, blended / mixed fibers of natural and synthetic fibers with one or more dyes It is characterized by controlling the suction rate in real time by changing control factors such as temperature and temperature increase rate.
이하, 본 발명의 실시 예를 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with an exemplary drawing.
도1은 본 발명에 따른 실시간 염색 제어시스템 중에서 순환펌프를 이용하여 염액을 플로우 셀로 보내어 셈플링 및 측정하는 타입을 나타내는 블록 구성도로서, 염색을 수행하기 위한 각기 다른 색상의 여러 염료의 혼합액인 염액이 채워져 있는 염액조(2)를 구비한 염색장치(1)에는 염액조(2)에 투입된 염액을 교반하고, 염액조(2)에 채워진 염액을 소정온도로 가열하거나 소정의 승온속도로 가열하는 히터를 제어하며, 추가되는 조제의 공급을 조절하는 염색기 컨트롤러(4) 및 염색에 영향을 미치는 조제의 첨가량 등의 각종 제어인자를 조절하기 위한 제어인자 조절수단(3) 등이 갖추어져 있다.1 is a block diagram showing a type of sampling and measuring a salt solution to a flow cell by using a circulation pump in a real-time dyeing control system according to the present invention, a salt solution of a mixture of different dyes of different colors for dyeing In the dyeing apparatus 1 having the salt bath 2 filled therein, the salt solution charged into the salt bath 2 is stirred, and the salt solution filled in the salt bath 2 is heated to a predetermined temperature or at a predetermined temperature raising rate. The dyeing machine controller 4 which controls a heater, and controls supply of an added preparation agent, and the control factor adjustment means 3 for adjusting various control factors, such as the addition amount of the preparation which affects dyeing, are provided.
그리고 염색장치(1)의 염액조(2)에 연결되어 있는 염액 측정장치(6)는 플로우 셀을 내장하고 있어, 염액조(2)로부터 공급받는 염액의 스펙트럼을 측정하여 중앙처리 및 제어수단(7)에 전송할 수 있도록 연결되어 있다.And the salt solution measuring device 6 connected to the salt bath (2) of the dyeing apparatus (1) has a built-in flow cell, by measuring the spectrum of the salt solution supplied from the salt bath (2) by central processing and control means ( 7) is connected for transmission.
이렇게 염액 측정장치(6)로부터 염액의 스펙트럼을 전송 받은 중앙처리 및 제어수단(7)에서는 염액 스펙트럼을 각 염료별 스펙트럼으로 분해하고, 이를 기초로 각 염료별 및 총 염액의 농도를 구한 후 이로부터 흡진율을 실시간으로 구할 수 있도록 알고리즘이 내장되어 있을 뿐만 아니라 염액의 농도와 흡진율 등을 모니터(8)로 디스플레이 할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 중앙처리 및 제어수단(7)에는 임의의 시간(t)에서의 실시간 흡진율을 목표치 흡진율로 보정하기 위한 조제의 첨가량, 염색온도와 그의 조절량에 대한 데이터가 저장되어 있는 데이터 베이스(9)가 연결되어 있으며, 중앙처리 및 제어수단(7)은 실시간 흡진율과 목표치 흡진율과의 차이 값을 보정할 수 있는 조제의 첨가량, 염색온도와 그의 조절량을 데이터 베이스(9)로부터 검색하도록 구성되어 있으며, 목표치 흡진율과 실시간 흡진율이 같게 되도록 조제의 첨가량과 첨가방법, 염색온도, 승온속도 등의 제어인자 중 하나이상의 제어인자를 조절하게 되는 제어인자 조절수단(3)이 중앙처리 및 제어수단(7)의 제어로 구동되도록 연결되어 있다. 마지막으로, 중앙처리 및 제어수단(7)은 효율적인 염색과 염액의 농도와 흡진율 등을 분석할 수 있도록 순환펌프(5)의 구동을 제어하는 역할도 동시에 수행하도록 구성되어 있다.In this way, the central processing and control means (7) receiving the spectrum of the salt solution from the salt solution measuring device (6) decomposes the salt solution spectrum into the spectrum for each dye, and based on this, calculates the concentration of each dye and the total salt solution therefrom. Not only is the algorithm built-in to obtain the rate of absorption in real time, it is configured to display the concentration and the rate of absorption of the salt solution on the monitor (8). In addition, the central processing and control means 7 includes a database (9) storing data on the amount of preparation, dyeing temperature and its adjustment amount for correcting the real-time dust collection rate at a desired time t to a target vacuum rate. Is connected, and the central processing and control means (7) is configured to retrieve from the database (9) the addition amount of the preparation, the dyeing temperature and the adjustment amount thereof capable of correcting the difference between the real-time and the target value removal rate. The control factor adjusting means (3) for controlling the at least one control factor such as the addition amount of the preparation, the method of addition, the dyeing temperature, and the temperature increase rate so that the target value rate and the real time rate is the same, It is connected to be driven by the control of the means 7. Finally, the central processing and control means 7 is configured to simultaneously perform the role of controlling the driving of the circulation pump 5 so as to analyze the efficiency of dyeing and the concentration of the saline solution and the rate of absorption.
물론, 이전에 염액 측정장치(6)에 전송되었던 염액은 순환라인을 통해 다시 염색장치(1)의 염액조(2)로 피이드백(feed-back) 되어진다. 여기서, 염색시의 염액의 농도가 고농도임을 고려하여 투과거리가 가변적인 플로우셀(flow cell)에 의해 염액 측정장치(6)를 구성하는 것이 적절하며, 이 염액 측정장치(5)는 염액의 스펙트럼 측정을 위한 커맨드(command)가 분석 알고리즘 내에서 편집이 가능한 타임-베이스드 스캐닝(time-based scanning) 기능을 통해 일정시간 간격으로 염액의 스펙트럼을 측정할 수 있는 자외-가시 분광광도계(UV/Visible Specrophotometer)를 사용한다.Of course, the salt solution, which was previously transmitted to the salt solution measuring device 6, is fed back to the salt bath 2 of the dyeing apparatus 1 through the circulation line. Here, it is appropriate to configure the salt solution measuring device 6 by a flow cell having a variable transmission distance in consideration of the high concentration of the salt solution at the time of dyeing, and the salt solution measuring device 5 is a spectrum of the salt solution. Ultraviolet-visible spectrophotometer (UV / Visible) that can measure the spectrum of saline solution at regular intervals through a time-based scanning function where commands for measurement can be edited within the analysis algorithm. Spectrophotometer).
도2는 본 발명에 따른 실시간 염착의 제어시스템 중에서 염액의 샘플링을 염액조에서 직접 염액을 샘플링하는 딥프루버(dip prove)를 사용하는 시스템의 개략도이며, 실시간 염액의 측정과 분석, 염색의 제어의 원리와 기능은 도1에서의 설명과 같고, 딥 프루버(10)와 염액측정장치(11)는 광섬유로 연결되어 있으며, 딥프루버는 투과거리가 가변적이어서 넓은 범위의 염료농도에 대해 사용이 가능하도록 구성되어 있다.Fig. 2 is a schematic diagram of a system using a dip prover for sampling a saline solution directly from a salt bath in a real time dyeing control system according to the present invention. The principle and function are the same as those described in FIG. 1, and the deep prober 10 and the salt measuring device 11 are connected by optical fibers, and the deep prober can be used for a wide range of dye concentrations because the transmission distance is variable. It is configured to.
본 발명에서 염색의 제어를 위하여 혼합염료의 염료별 흡진률과 흡진속도를 구하는 원리는 다음과 같다. 일반적으로 면직물을 염색중인 염료가 단독염료인 경우 단독염료 용액의 농도는 염액의 흡광도(A)를 측정함으로써 알 수 있는데, 흡광도(A)와 염료농도(C) 간에는 아래의 수학식1과 같은 비어(Beer)의 법칙이 성립된다.In the present invention, the principle of obtaining the extraction rate and the removal rate of each dye of the mixed dye for the control of dyeing is as follows. In general, when the dye dyeing the cotton fabric is a single dye, the concentration of the single dye solution can be determined by measuring the absorbance (A) of the salt solution. Between the absorbance (A) and the dye concentration (C), the beer is expressed as Equation 1 below. (Beer's law) holds.
여기서, A는 흡광도, C는 염료농도는 염료농도, ε는 염료의 분자흡광계수, l은 측정액의 투과길이이다.Where A is the absorbance, C is the dye concentration, ε is the molecular absorption coefficient of the dye, and l is the transmission length of the measurement solution.
위의 수학식1에 의해서는 염료별로 ε 또는이 미리 측정되어져 있으면 염액 측정장치에 의한 흡광도(A)의 측정으로 바로 염료농도(C)가 산출 가능하다. 혼합염료에 대해서는 염료 흡광도의 가성성을 고려하면 아래의 수학식2와 같이 되고 수학식2는 혼합염료의 흡광도가 여러 농도(C1, C2, C3, ····)에 대해 선형이므로 여러 파장(λ)에 대한 혼합염료의 흡광도를 측정함으로써 각 염료의 농도를 연산할 수 있다. 예로서 3가지 염료를 사용한 경우는 수학식3과 같이 연산되어진다.According to Equation 1 above, for each dye, ε or If this is measured in advance, the dye concentration (C) can be calculated immediately by measuring the absorbance (A) by the salt solution measuring device. For mixed dyes, considering the causticity of dye absorbance, it is as shown in Equation 2 below, and Equation 2 is because the absorbance of the mixed dye is linear for various concentrations (C 1 , C 2 , C 3 ,...) The concentration of each dye can be calculated by measuring the absorbance of the mixed dye for different wavelengths [lambda]. For example, when three dyes are used, they are calculated as in Equation (3).
단, only,
단, kij는 i염료의 j파장에서의 k값Where k ij is the k value at j wavelength of the i dye
그러나 위의 수학식2에 의해 혼합염료의 각 염료별 농도를 연산하는 방법은 대부분의 실용염료 농도범위가 비어(Beer)의 법칙을 벗어나는 고농도의 범위이고, 계산을 위해 선택해야 하는 파장에 따라 계산의 결과가 크게 달라질 수 있으므로 본 발명에 적용하기에는 적절하지 못하다.However, the method of calculating the concentration of each dye of the mixed dye by Equation 2 above is a range of high concentrations in which most practical dye concentration ranges deviate from Beer's law, and are calculated according to the wavelength to be selected for calculation. It is not suitable to apply to the present invention because the results of can vary greatly.
염료의 농도가 진한 경우에는 이에 대한 보정으로 여러 방법이 제시되고 있으나, 가장 실용적인 보정으로 흡광도(A)와 농도(C)와의 관계를 아래의 수학식4와 같이 가정을 하였다.In the case where the dye concentration is dark, various methods have been proposed as a correction for this, but as the most practical correction, the relationship between absorbance (A) and concentration (C) was assumed as shown in Equation 4 below.
수학식4의 양변에 대수를 취하면와가 비례하는 것으로 고 농도의 염액에 있어서는 비교적 잘 적용이 되나, 저 농도의 경우에는 흡광도(A)와 농도(C)가 직선관계에 있으므로 다소 오차가 발생된다. 수학식4의 이용에서 가장 어려운 점은 혼합염료의 경우 수학식2와 같이 흡광도(A)와 농도(C1, C2, C3, ····)와의 관계가 선형이 아니므로 이 관계를 이용하는 혼합염료에서 각 염료농도의 분석에는 어려움이 많을 뿐 아니라 흡수대가 유사한 염료의 혼합일 경우에는 정확한 농도의 산출이 불가능할 경우가 많다.Taking the logarithm of both sides of Equation 4 Wow Is relatively well applied in the high concentration salt solution, but in the case of low concentration, the absorbance (A) and the concentration (C) are in a linear relationship, so an error occurs. The most difficult point in using equation (4) is that the relationship between absorbance (A) and concentration (C 1 , C 2 , C 3 , ... It is difficult to analyze the concentration of each dye in the mixed dyes used, and it is often impossible to calculate the exact concentration when the dyes have similar absorption bands.
혼합염료의 스펙트럼은 염료간에 상호작용이 없는 경우에는 염료별로 각 농도에 해당하는 스펙트럼의 합으로 주어진다. 따라서 측정되는 혼합염료의 스펙트럼을 각 성분염료의 스펙트럼으로 분리한 후 개별 스펙트럼의 농도를 산출하면 위에서 언급한 문제를 해결할 수 있어서 혼합염료의 종류나 갯수에 관계없이 정확한 농도의 산출이 가능하다.If there is no interaction between dyes, the spectrum of the mixed dye is given as the sum of the spectra corresponding to each concentration for each dye. Therefore, by separating the spectrum of the mixed dye to be measured by the spectrum of each component dye and calculating the concentration of the individual spectrum can solve the above-mentioned problems, it is possible to calculate the exact concentration irrespective of the type or number of mixed dyes.
즉, 염액 측정장치(6)에 의해 측정되는 초기(t)의 염액 스펙트럼[]을 중앙처리 및 제어수단(7)에 공급하면 중앙처리 및 제어수단(7)은 n개 염료의 개별 스펙트럼을 아래의 수학식5에 의해 구한다.That is, the salt spectrum of the initial stage (t) measured by the salt solution measuring apparatus 6 [ ] Is supplied to the central processing and control means (7), the central processing and control means (7) obtains the individual spectra of the n dyes by the following equation (5).
위의 수학식5에서 [k1,λ, k2,λ, k3,λ,···· kn,λ]를 성분염료의 계수값[]으로 두면 각 성분염료의 농도[]는 아래의 수학식6으로 계산된다.[K 1, λ , k 2, λ , k 3, λ ,..., K n, λ ] in Equation 5 above, the coefficient value of the component dye [ ], The concentration of each component dye [ ] Is calculated by Equation 6 below.
수학식6에서 성분염료의 농도[]을 계산하기 위해서는 성분 염료의 계수 값 []을 미리 측정해 두어야 한다.Concentration of the component dye in Equation 6 To calculate the coefficient values of the component dyes [ ] Should be measured in advance.
성분염료의 계수값[]은 염료가 저 농도일 경우에는 흡광도(A)와 농도(C)의 직선 관계식으로부터 쉽게 구할 수 있으나, 고 농도일 경우에는 비어(Beer)의 법칙으로부터 벗어나므로 수학식4를 수학식5에 대입하여 수치해석법으로 농도(C)를 구할 수 있으므로 중앙처리 및 제어수단(7)은 수학식6에 의해 초기(t) 염액의 농도[]를 구한다.Counting value of ingredient dye [ ] Can be easily obtained from the linear relationship between absorbance (A) and concentration (C) at low concentrations, but at higher concentrations it deviates from Beer's law. Since the concentration (C) can be obtained by numerical analysis, the central processing and control means (7) uses the concentration of the initial (t) Get].
이어서, 염액측정장치(6)에 의해 측정되는 임의의 시간(t)에서의 염액 스펙트럼[]이 중앙처리 및 제어수단(7)에 공급되면, 중앙처리 및 제어수단(7)은 위에서와 같이 n개 염료의 개별 스펙트럼을 위의 수학식5에 적용하여 구한 후 이를 위의 수학식6에 적용하여 각 성분 염료의 임의의 시간(t)에서의 염액의 농도[]를 계산한다.Next, the salt solution spectrum at any time t measured by the salt solution measuring apparatus 6 [ ] Is supplied to the central processing and control means (7), the central processing and control means (7) is obtained by applying the individual spectra of n dyes to the above equation (5) as shown above, and then Concentration of saline solution at any time (t) of each component dye ] Is calculated.
그리고 나서, 중앙처리 및 제어수단(7)은 초기(t) 염액의 농도[]와 임의의 시간(t)에서의 염액의 농도[]를 아래의 수학식7에 적용하여 각 염료별 및 총 염액의 흡진율()을 구한다.The central processing and control means 7 then determines the concentration of the initial (t) salt solution [ ] And the concentration of the salt solution at any time (t) ] Is applied to Equation 7 below to reduce the dyeing rate of each dye and total salt solution ( )
여기서, []는 염료의 초기 농도를 나타낸다.here, [ ] Indicates the initial concentration of the dye.
실시간으로 염료의 흡진률을 측정한 결과로부터 염색의 속도상수 즉, 염착속도를 나타내는 방법은 염료의 확산속도와 염색속도 상수를 구하는 방법이 있는 데 확산속도의 경우 평형 염착량(무한 시간에서의 염료 착량)을 구해야 하므로 실제 응용이 어렵고 수학식8과 같은 빅커스타프(Vickerstaff)의 경험적 흡착식을 이용하는 것이 편리하다.The method of expressing the dyeing rate constant, that is, dyeing rate, from the results of measuring the rate of dye absorption in real time is a method of obtaining the dyeing rate and dyeing rate constant of the dye. The actual application is difficult and it is convenient to use Vickerstaff's empirical adsorption equation such as Equation (8).
단, Et는 시간(t)에서의 흡진률, E∞는 평형 흡진률, Kd는 염색속도 상수이다.Where E t is the absorption rate at time t, E ∞ is the equilibrium absorption rate, and K d is the dyeing rate constant.
위의 수학식 8을 다시 쓰면, 아래의 수학식9와 같이 되고, 1/Et을 1/t에 대해 도시하면 직선의 절편과 기울기에 평형 흡진률(E∞)과 염색속도 상수(Kd)가 얻어지므로 반응성 염료의 흡진률을 분석하는 데 유용하게 쓸 수 있다.Rewriting Equation 8 above gives Equation 9 below, and when 1 / E t is plotted against 1 / t, the equilibrium absorption rate (E ∞ ) and the dyeing rate constant (K d) ) Can be useful for analyzing the rate of absorption of reactive dyes.
이렇게 실시간으로 염액의 흡진율을 측정하고(S21) 이로부터 염액의 농도와 흡진율을 구하는 과정을 도3에 의해 설명을 한다. 염색중인 염색장치(1)의 흡진율을 실시간으로 구한 중앙처리 및 제어수단(7)은 이를 목표치 흡진율과 대비하여 차이값을 연산하게 된다.(S22) 다시 말하면, 중앙 처리 및 제어수단(7)은 염색장치(1)의 염색이 목표치 흡진율 상태에서 이루어 질 수 있도록 보정값을 구한다.Thus, the process of measuring the rate of absorption of the salt solution in real time (S21) and calculating the concentration and the rate of absorption from the salt solution will be described with reference to FIG. The central processing and control means (7), which obtains the suction rate of the dyeing apparatus (1) in dyeing in real time, calculates a difference value in comparison with the target suction rate (S22). In other words, the central processing and control means (7). ) Calculates a correction value so that the dyeing of the dyeing apparatus 1 can be carried out in the state of target absorption rate.
그리고, 중앙처리 및 제어수단(7)은 데이터 베이스(9)를 검색하여 차이값, 즉 보정값에 대응하는 제어인자와 그 조절량을 읽어내게 된다.(S23) 즉, 중앙처리 및 제어수단(7)은 염색중인 염색장치(1)의 흡진율을 조절할 수 있는 다른 색상의 염료, 조제의 첨가량과 첨가방법, 염색온도 등의 제어인자 중 흡진율을 조절할 수 있는 최적의 제어인자 하나 이상과 그의 조절량을 결정한다.Then, the central processing and control means 7 searches the database 9 to read out the control factor corresponding to the difference value, that is, the correction value, and the adjustment amount thereof (S23). That is, the central processing and control means 7 ) Is one or more optimal control factors that can control the rate of absorption among the control factors such as dyes of different colors that can control the rate of absorption of the dyeing device (1) under dyeing, preparation amount and method of addition, dyeing temperature and the like. Determine.
그리고 나서, 중앙처리 및 제어수단(7)은 최적의 제어인자와 그의 조절량을 모니터(8)에 디스플레이(S24)하는 한편 제어인자 조절수단(3)에 구동신호를 출력하여 해당 제어인자를 자동으로 조절하여 염색중인 염액의 흡진율을 조절하게 된다.(S25)Then, the central processing and control means 7 displays the optimum control factor and its adjustment amount on the monitor 8 (S24) while outputting a drive signal to the control factor adjusting means 3 to automatically output the control factor. By adjusting the absorption rate of the salt solution being dyed (S25).
물론, 제어인자의 조절량을 중앙 처리 및 제어수단(7)에 의해 자동으로 조절할 수도 있지만 해당 제어인자의 조절량을 수동으로 조절하여 염색중인 염액의 흡진율을 목표치 흡진율로 조절할 수도 있다.Of course, although the control amount of the control factor may be automatically adjusted by the central processing and control means 7, the control factor of the control factor may be manually adjusted to adjust the rate of absorption of the dye solution being dyed to a target value rate of reduction.
도4는 본 발명을 사용하여 반응염료의 흡진단계에서 중성염의 첨가량에 따른 흡진율 곡선의 변화를 나타낸 것이다. 반응염료는 일반적으로 염료 흡착단계와 반응 단계로 염색이 진행된다. 흡착단계는 면직물에 염료분자의 흡착이 일어나는 단계로 중성염을 첨가하여 섬유와 염료간의 직접성을 향상시켜 섬유 내 염료의 흡착을 높인다. 이 단계를 1차 흡진(Primary exhaustion)이라고 한다. 반응단계에서는 알칼리를 첨가해 흡진된 염료분자와 섬유가 화학반응에 의한 공유결합으로 고착됨과 동시에 용액 중에 있는 염료분자가 섬유에 대한 흡착도 나타나고 새롭게 흡진된 염료분자도 공유결합으로 고착이 되는데 이를 2차 흡진(Secondary exhaustion)이라고 부른다. 이와 같이 반응성염료의 염색에서는 염료분자와 섬유사이에 분자간 인력에 의한 염료의 흡진과 양자의 화학결합에 의한 고착이 동시에 진행되기 때문에 현상해석을 2단계로 이해하고 반응염색의 제어인자 분석을 위해서 우선 흡착단계에 주된 영향을 미치는 인자를 중성염 첨가에 따라 알아보았다.Figure 4 shows the change in the rate of absorption curve according to the amount of neutral salt added in the step of reducing the reaction dye using the present invention. Reaction dyes are generally dyed into a dye adsorption step and a reaction step. The adsorption step is a step in which the dye molecules are adsorbed onto the cotton fabric, and neutral salts are added to improve the directness between the fibers and the dyes, thereby increasing the adsorption of the dyes in the fibers. This step is called primary exhaustion. In the reaction step, dye molecules and fibers adsorbed by adding alkali are fixed by covalent bonds by chemical reaction, and dye molecules in solution are adsorbed to the fibers and newly absorbed dye molecules are also fixed by covalent bonds. It is called secondary exhaustion. Thus, in dyeing reactive dyes, dye absorption between molecules and fibers is carried out by intermolecular attraction and adhesion due to chemical bonding between them. Therefore, the phenomenon analysis is understood in two stages. Factors that have a major influence on the adsorption step were investigated by the addition of neutral salts.
특히, 중앙처리 및 제어수단(7)은 흡진단계와 반응단계로 이루어지는 염색공정에서 다수개의 제어인자 중 흡진률의 조절폭이 가장 큰 제어인자, 즉 흡진단계에서는 중성염의 첨가량을 그리고 반응단계에서는 알칼리의 첨가량을 조절하여 실시간 흡진률을 목표치 흡진률로 조절할 수 있다.In particular, the central processing and control means 7 is a control factor having the largest controllability of the rate of absorption among the plurality of control factors in the dyeing step consisting of the suction step and the reaction step, that is, the amount of neutral salt added in the suction step, and alkali in the reaction step. By adjusting the amount of added, the real-time absorption rate can be adjusted to the target value extraction rate.
중성염 첨가량의 증가에 따라 청색 반응염료의 흡진률이 증가함을 알 수 있다. 흡착단계에서 염착속도가 빠르게 진행될 경우 초기 불균염이 일어나고 반응단계에서는 이것을 컨트롤할 수가 없기 때문에 초기 염착속도를 컨트롤하는 것은 섬유와 염료간의 불균염성을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 그러므로 초기 염착속도를 제어하게 되면 초기 흡착에 따른 불균염성 뿐만 아니라 최종 염착량도 조절이 가능함을 알 수 있다.It can be seen that as the neutral salt addition amount increases, the removal rate of the blue reaction dye increases. Since the initial disproportionation occurs when the dyeing speed is rapidly increased in the adsorption step and the reaction step cannot be controlled, controlling the initial dyeing speed plays an important role in controlling the disproportionation between the fiber and the dye. Therefore, if the initial dyeing speed is controlled, it can be seen that the final dyeing amount can be controlled as well as the disproportionation caused by the initial adsorption.
도5는 도4의 결과로부터 수학식9를 이용하여 중성염 첨가량에 따른 염착속도상수 값(Kd))과 평형흡착량(E∞)을 나타탠 것이다. 이 값은 데이터베이스에 보관되어 원하는 흡진률곡선이 되도록 염색을 진행하는데 필요한 중성염의 투입농도를 산출하는데 이용된다.FIG. 5 shows the dyeing rate constant value (K d ) and the equilibrium adsorption amount (E ∞ ) according to the amount of neutral salt added using Equation 9 from the result of FIG. 4. This value is stored in a database and used to calculate the concentration of neutral salt needed to proceed staining to the desired absorption rate curve.
도6은 본 발명을 사용하여 면섬유의 반응염색의 반응단계에서 알칼리의 첨가량에 따른 흡진률 곡선의 변화를 나타낸 것이다. 반응염색에서 알칼리를 첨가하면 섬유와 염료간의 직접성이 현저하게 떨어지고, 초기 중성염의 첨가에 의해 흡착된 염료분자와 섬유가 화학반응에 의한 고착이 일어난다. 즉, 알칼리 하에서는 염료의 반응기와 섬유내의 이온화된 염착좌석 사이의 화학반응으로 초기 중성염의 첨가에 따른 급격한 흡진은 일어나지 않는다. 알칼리의 첨가량이 증가하면 섬유내 반응성도 빠르게 증가하지만 가수분해도 촉진된다.Figure 6 shows the change of the absorption rate curve according to the amount of alkali added in the reaction step of the reaction dyeing of cotton fiber using the present invention. In the reaction dyeing, the addition of alkali significantly reduces the directness between the fibers and the dye, and the dye molecules and the fibers adsorbed by the addition of the initial neutral salts are fixed by chemical reaction. That is, under alkali, the rapid reaction due to the addition of the initial neutral salt is not caused by the chemical reaction between the reactor of the dye and the ionized salt seat in the fiber. Increasing the amount of alkali increases the reactivity in the fiber rapidly, but also promotes hydrolysis.
알칼리의 첨가량을 0, 5, 10, 15, 20g/l로 증가함에 따라 흡진이 약간 증가하지만 중성염의 첨가에 따른 급격한 증가는 알칼리에서는 나타나지 않는다. 실질적으로 최종 염색된 염료량은 알칼리 투입 직전 중성염의 첨가량에 더 크게 의존하고 알칼리는 염료와 섬유간의 반응속도에만 영향을 미친다. 따라서 알칼리의 투입량으로는 흡진속도의 조절이 불가능하므로 여기에서는 알칼리 투입량을 일정하게 유지하여야 할것으로 판단하게 된다.As the amount of alkali is increased to 0, 5, 10, 15, 20 g / l, the dust increases slightly, but the sharp increase with the addition of the neutral salt does not occur in the alkali. In practice, the amount of the final dyed dye is more dependent on the amount of neutral salt added immediately before the alkali addition and the alkali only affects the reaction rate between the dye and the fiber. Therefore, it is not possible to control the rate of suction by the amount of alkali input, so it is determined that the amount of alkali input should be kept constant.
도7은 본 발명을 사용하여 반응염료 염색에서 중성염의 투입을 분할투입으로 변화시킴으로서 흡진거동에 미치는 영향을 측정한 것이다. 도4에서 보면 중성염의 투입량은 흡진속도를 낮추나, 최종 흡진률을 동시에 낮추므로 균염을 위해 흡진속도를 낮추면서 최종 원하는 흡진률에 도달하기 위해서는 다수 개의 제어인자 중 중성염 첨가량의 경우에는 이를 일시에 투입하면 흡진률 변화속도가 급격히 가변된다는 점을 감안하여 중앙처리 및 제어수단(7)은 염색중인 염색장치(1)에 중성염이 분할 투입되도록 제어할 수 있다. 도7은 이러한 인자를 수학식9에 의해 구하며, 이 값들은 염색의 제어를 위해 데이터베이스에 저장하게 된다.Figure 7 is a measure of the effect on the suction behavior by changing the input of the neutral salt in the reaction dye staining using the present invention in divided injection. In Figure 4, the amount of neutral salt decreases the rate of suction, but at the same time lowers the final rate of absorption, thus reducing the rate of absorption for the homogenate while reaching the final desired rate of absorption. In consideration of the fact that the rate of change of the rate of change is drastically changed, the central processing and control means 7 can control the neutral salt to be divided into the dyeing apparatus 1 under dyeing. Fig. 7 obtains this factor by Equation 9, and these values are stored in a database for control of staining.
도8은 본 발명을 사용하여 제어인자를 이용한 염색의 실시간 제어결과의 예를 나타낸 것이다. 중성염의 첨가량을 10, 50g/l로 변화를 시키고 알칼리의 첨가량도 5, 10, 15, 20g/l로 변화시킬 때 흡진곡선인데 중성염의 첨가량을 10g/l일 경우 1차 흡진률이 낮고 알칼리의 첨가량에 의해 급격한 염료 흡진이 일어나기 때문에 불균염이 나타나기 쉽다. 또한 중성염 30g/l을 첨가한 경우는 1차 흡진률은 중성염 50g/l을 첨가할 경우에 비해 낮지만 알칼리를 첨가할 경우 결국 최종흡진률은 중성염 50g/l을 넣은 경우와 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다. 중성염의 첨가량이 적을 경우 알칼리 첨가량의 증가함에 따라 섬유에 대한 염료의 흡진률이 증가하지만 중성염의 첨가량이 증가할수록 알칼리에 대한 영향이 줄어드는 것을 알 수 있다. 이러한 기초 데이터가 데이터베이스에 입력되어 있으면 반응염색에서 중성염의 첨가량이 증가할수록 흡진속도와 흡착량이 증가하나, 초기 흡진속도의 증가는 불균염을 줄 수 있으므로 중앙 처리 및 제어수단(7)은 흡진률 변화속도가 급격히 변화하는 것을 방지하면서도 염색공정 중 흡진단계에서의 흡진률을 목표치 흡진률로 조절할 수 있는 것이다.8 shows an example of real-time control results of staining using control factors using the present invention. When the amount of neutral salt is changed to 10, 50g / l and the amount of alkali is also changed to 5, 10, 15, 20g / l, the absorption curve is lower. Uneven salts tend to appear because rapid dye absorption occurs due to the amount added. In addition, if 30g / l of neutral salt is added, the first rate of absorption is lower than that of 50g / l of neutral salt, but the final removal rate is higher than that of 50g / l of neutral salt. It can be seen that does not appear. When the amount of the neutral salt added is small, the increase of the dye addition to the fiber increases as the amount of the alkali added increases, but the increase in the amount of the neutral salt decreases the effect on the alkali. If such basic data is entered into the database, As the addition amount of neutral salt increases, the speed of absorption and the amount of adsorption increase, but the increase of the initial rate of absorption can cause disproportionate salts. It is possible to adjust the suction rate in the step to the target suction rate.
또한, 중앙 처리 장치 및 제어수단(7)은 염색장치(1)에 투입되는 각기 다른 색상을 갖는 염료와 액비 등을 조절하여 염색되는 피염물의 염색농도를 조절 할 수도 있다.In addition, the central processing unit and the control means 7 may adjust the dyeing concentration of the dye to be dyed by adjusting the dye and the liquid ratio and the like having different colors to be added to the dyeing apparatus (1).
도9의 (a)는 중성염을 일시에 투입하면서 염색한 염색물의 불균염지수(염색물의 부위간 색상차)를 각각 나타낸 것이다. (b)는 본 발명에 따라 도4 ∼ 도7의 데이터를 이용하여 반응염료 염색에서 중성염의 량과 투입방법을 제어하면서 염색된 염색물의 불균염지수를 본 발명에 의해 제어를 통한 염색의 결과가 불균염지수가 훨씬 낮음을 알 수 있다.Fig. 9 (a) shows the disproportionate index (color difference between the sites of the dyes) of the dyed dyes, while the neutral salt is added at once. (b) shows the result of dyeing by controlling the disproportionate index of the dyed dye according to the present invention while controlling the amount and input method of neutral salt in the reaction dye dye using the data of FIGS. It can be seen that the heterogeneity index is much lower.
도10은 본 발명을 사용하여 나일론을 산성염료로 염색시 (a)는 염액의 pH를 제어하지 않고 염색한 결과이며, (b)는 본 발명에 따라 염료간의 흡진률 변화가 같도록 염액의 pH를 염색시간에 따라 변화시키면서 염색한 결과이다. 두 경우에서 보면 적색염료가 (a)에서는 청색 및 황색염료에 비해 빠르게 흡착되어 불균염 및 배치간 색차의 위험성이 크나, (b)에서는 3가지 염료가 흡진률이 유사하도록 조절되고, 초기의 흡진속도도 낮아서 불균염의 위험성이 최소화되고 있다.10 is a result of dyeing nylon without acid dye using the present invention (a) without controlling the pH of the salt solution, (b) is the pH of the salt solution so that the change in the rate of absorption between the dyes in accordance with the present invention It is the result of dyeing while changing according to the dyeing time. In both cases, red dyes are adsorbed faster than blue and yellow dyes in (a), so there is a high risk of disproportionation and color difference between batches. The speed is low, minimizing the risk of inhomogeneity.
도11은 도10의 방법에 따라 기존의 염색법과 본 발명에 따른 제어염색의 결과를 배치간 색상차로 나타낸 것이다. 본 발명에 의한 염색의 결과 배치간 색차는 거의 나타나지 않으나, 기존의 방법에 의해서는 많은 색차가 발생되고 있음을 알수 있다.Figure 11 shows the results of the conventional dyeing method and the control dyeing according to the present invention in accordance with the method of Figure 10 as a color difference between batches. As a result of the dyeing according to the present invention, the color difference between batches hardly appears, but it can be seen that many color differences are generated by the existing method.
본 발명에 의하면 실시간에 일정시간별로 샘플링 되는 염액의 스펙트럼측정하고, 구성염료의 염액농도, 흡진률을 지속적으로 측정하여 목표로 하는 흡진속도와 흡진률이 되도록 염색조건과 조제의 투입량, 투입방법 등을 실시간으로 제어함으로써 염색물의 로트간 또는 배치간 색상차이를 줄이고 불균염을 막아 색수정과 재염으로 인한 제조원가의 상승을 막을 수 있으며, 피염물의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the spectral measurement of the salt solution sampled at a predetermined time in real time, and the dye concentration and the extraction rate of the constituent dye are continuously measured so that the dyeing conditions, the preparation amount of the preparation, the input method, etc. By controlling in real time, it is possible to reduce the color difference between lots or batches of dyeings and to prevent disproportionation, thereby preventing the increase in manufacturing cost due to color correction and reinflammation, and improving the productivity of the stain.
또한, 본 발명은 염착농도를 실시간으로 제어하여 반복 염색공정시 염색농도 차에서 오는 색상 차를 줄이고, 필요한 경우 염료의 추가 투입으로 인한 색수정이 가능하다는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that by controlling the dyeing concentration in real time to reduce the color difference coming from the dyeing concentration difference during the repeated dyeing process, color correction due to the addition of the dye if necessary.
이상에 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims.
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