KR20030081227A - 진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치 - Google Patents

진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연염색에서 견뢰도, 염착율, 균일성 등을 향상시키기 위해 진공펌프를 이용하여 염색기 내에 염착이 잘 이루어지도록 100~760mmHg 범위에서 원하는 진공상태를 만들어 염색하는 진공염색을 제공하며, 초음파 분산장치를 이용하여 5~180Khz의 초음파를 방사함으로써 단시간 내에 균일한 발색과 재현성이 이루어져 천연염색 제품의 품질향상이 가능하도록 한 진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

Description

진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치 {Method and apparatus for natural dyeing using vacuum and ultrasonic waves}
본 발명은 염색기에 초음파 분산장치와 진공장치를 부착하여 염료교반작용, 염료입자 파괴작용, 발열작용 등을 일으켜 섬유에 천연염료의 염착과 견뢰도를 향상시킬 수 있는 진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
식물염료 또는 천연염료는 결국 색소로서 모든 식물은 다양한 색소를 가지고 있으므로 극단적으로 말하면 우리 주변의 식물은 전부 염료식물로 쓰일 수 있지만 염료 추출에 한계성이 있다. 종래의 기술들은 색상이 단순화되고, 천연염색 후 얼룩이 지는 현상이 나타나고, 염색할 수 있는 섬유가 한정되어 있을 뿐만 아니라 염색공정이 복잡한 문제점이 있다. 또한 현재 고가의 화학염료 원사 염색기를 천연염색에 도입할 경우 천연염료의 염착율 및 균일한 염색과 견뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.
그러나, 진공상태에서 초음파를 이용하여 천연염색기에 균일한 염색과 염착, 견뢰도를 향상시킬 수 있다.
종래의 방법은 화학염색에서 초음파를 이용한 것으로, 본 발명에서와 같이 천연염색하는데 초음파를 이용한 예는 없다.
즉, 섬유공업에서 각 공정에 초음파 기술을 응용하고자 하는 시도가 예로부터 행해져 왔다. 그러나 지금까지 초음파 응용기술은 실험실 규모이거나 일부 실용화되고 있는 부분도 있지만 그 대부분이 일반화되지는 못했다. 대학이나 연구소 등에서 초음파의 섬유 가공분야에 응용 연구가 시도되고 있고 그 효과가 보고되고 있기 때문에 여기에 이들 연구 성과 및 실용화된 것을 열거하면, 섬유공업에서 수지가공을 행할 때 수지 유화액의 안정성을 위하여 초음파로 분산시키는 방법, 면직물의 발호에 초음파를 이용하는 방법, 정련, 표백에 초음파를 이용하는 방법, 화학염색에 초음파를 이용하는 방법, 발수가공에 초음파를 이용하는 방법 등이 있다.
아직 천연염색에서 진공상태에서 초음파를 이용한 예는 없다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 천연염색에서 견뢰도, 염착율, 균일성, 재현성 등의 향상을 위하여 염색조 내에 100~760mmHg 정도의 진공상태에서 5~180Khz의 초음파를 방사함으로써 단시간 내에 균일한 염색이 이루어져 품질향상이 가능하도록 한 진공 초음파 천연염색 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용된 진공초음파 천연염색기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 진공초음파 천연염색기를 이용한 직물과 원사의 염색, 수세, 건조 공정에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명에서 진공초음파 천연염색기를 하기 위한 직물은 와인더로, 원사는 소프트와인더로콘에 감아놓은 상태이다.
도 4는 본 발명에서 사용된 진공초음파 천연염색기를 이용하여 염색된 원사이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1:염료액 공급구 및 수세수 출구2, 2‘, 2’‘:쪼임나사
3:TIC컨트롤4:전기 히팅장치
5:유리관6:타공관
7:열풍조절 밸브8:0-400℃전기열풍기
9:진공조절 밸브10:공기조절 밸브
11:콘입/출구 12:콘고정 나사
13:콘고정 뚜껑 14:콘(원사, 원단)
15:초음파 장치 및 컨트롤러 16:진공펌프
17, 17‘:서스고정판 18:염색조 및 수세조
19:압력계 및 압력밸브20, 20’:잠금밸브
21:수세수 공급밸브22:염료액 미세여과 장치
23:염료액 순환구 24, 24‘: 유입 및 유출 순환펌프
25:염료액 출구 26:염료액 저장조 이송라인
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 진공초음파 천연염색장치를 나타낸 도면으로써, 상기 진공초음파 천연염색 장치는 스테인리스로 제작할 수 있으나 유리관을 염색조로 이용할 경우 염색 상태를 직접 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 수세상태, 건조상태를 직접 눈으로 확인 할 있도록 고안하였다. 유리관(5)은 스테인리스 고정판(17,17‘)을 아랫부분과 윗부분에 고정하였으며 이를 쪼임나사(2,2’,2‘’)로 고정하였다. 윗부분의 스테인리스 고정판(17)에는 염료액 공급구(1), 진공조절 밸브구(19), 공기조절 밸브구(10), 염료액 순환구(23, 23‘)를 만들었으며, 아랫부분의 스테인리스 고정판(17‘)에는 염료액 순환구(23’), 초음파 분산장치구(15)를 만들었다. 염료액이 천이나 원사에 균일하게 염착되게 타공관(6)을 통해 유입 및 유출이 될 수 있도록 하였다. 콘(14)에 천이나 원사를 별도의 와인더에 감아 콘을 타공관(6)에 끼울 수 있도록 콘 고정뚜껑(13)과 콘 고정 나사(12)로 이루어져 있으며 염색조(18) 내에 초음파를 발생할 수 있도록 초음파 분산장치(15)와 외부에 초음파 콘트롤러(15)를 장착했으며 염색조(18) 내에 진공상태를 만들기 위해 진공펌프(16)를 설치했으며 이를 조작할 수 있는 밸브(9)를 부착하였다. 염색조(18) 내에 0~120℃까지 자유로이 온도를 조절할 수 있도록 전열 히팅장치(4)를 부착하고 이를 조절할 수 있도록 온도 콘트롤러(3)를 부착하였다. 염료액이 타공관(6) 사이로 유입 및 유출이 될 수 있도록 순환펌프(24, 24‘)를 설치하였으며 유입 및 유출 순환펌프는 타이머를 부착하여 자유로이 조절할 수 있도록 하였다. 염료액이 순환 시에는 염료액 중 불순물을 제거하기 위하여 미세여과장치(22)를 거쳐 순환시키는 순환관에 설치하였다. 이 순환관에는 수세수를 공급 조절할 수 있는 수세수 공급밸브(21)를 구성하였고, 필요시 잠금장치를 할 수 있도록 잠금밸브(20,20‘)를 순환펌프 아래와 윗부분에 설치하였다. 순환관에는 압력을 조절할 수 있도록 압력계(19)와 압력조절 밸브(19)를 설치하였다. 염색조(18) 아랫부분에 염료액 출구를 만들어 사용한 염료액을 다시 사용할 수 있도록 염료액 저장조(26)로 이송할 수 있도록 구성하였다. 염색과 수세가 끝난 후 건조까지 이루어 질 수 있도록 하기 위하여 순환관에 0~400℃까지 열풍을 주입시킬 수 있는 전기 열풍건조기(8)를 설치하여 염색, 수세, 건조를 같은 염색기 내에서 연속적으로 동시에 처리할 수 있고 천연염색의 간소화와 함께 수시로 환경에 따라 변하는 천연염색을 유리관 염색조를 통해 정확하게 확인하면서 돌발적인 상황에서 즉시 대처할 수 있고, 진공초음파 염색을 함으로써 균일한 염료의 염착과 높은 견뢰도를 얻을 수 있어 천연염색물의 고급화 및 산업화가 가능하도록 하는 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 진공초음파 염색기를 이용한 천연염색 장치의 실시 예를 하기에서 살펴본다.
먼저 콘에 1kg 원사를 소프트와인더를 이용하여 감고, 원단은 콘에 폭이 6.2인치, 40야드의 적당량을 와인더로 감아 천 또는 원사(14)를 유리관 염색조(18) 내의 타공관(6)에 끼우고 염료액 유입 및 유출 순환펌프(24,24‘)를 이용하여 타공관(6)을 통해 유입 및 유출 순환되게 구성하였고 콘 고정뚜껑(13)은 새지 않도록 콘 고정 나사(12)를 잘 쪼인 다음 콘 출입구(11)를 닫고 고정하였다.
그리고, 유리관 염색조(18)에 염료액을 염료액 공급구를 통하여 적당한 수위까지 넣은 다음, 진공조절 밸브입구(9)를 통하여 염액조(18) 내부 공기가 100~760mmHg 범위에서 원하는 진공상태가 될 때까지 진공펌프(16)를 가동시켰다. 천연염색물에 따라 임의의 온도를 조절(3)하였으며 염료액이 유입 순환펌프(24)를 통해 순환되면서 천이나 원사(14)가 염료액을 통과함에 따라 염착이 일어난다. 유출 순환펌프(24‘)를 통해 순환되면서 재차 염색이 되게 한다. 이때 초음파 분산장치(15)를 가동시켜 염색조(18) 내에 5~180Khz의 초음파가 발생할 수 있도록 조절하였다. 이와 같은 조작을 수회 반복하여필요한 양만큼 염착이 이루어지도록 한다. 염착이 미흡할 경우 염색 시와 같은 조작을 되풀이한다. 염색 시 염액의 부족분은 염액 공급구(1)를 통하여 계속 보충한다. 염색이 끝나면 발색과 산화 될 수 있도록 전기 열풍건조기(8)를 이용하여 상온의 공기를 10분간 주입시켰다.
염착과 발색이 충분히 이루어지면 염액 출구(25)를 통하여 염액 저장조(26)로 이송시켜 잔액을 완전히 제거하고 수세수 입구(21)을 통하여 수세수를 수세조(18)에 공급하고 염색 시와 마찬가지로 유입 및 유출 순환펌프(24, 24‘)를 구동하면서 수세한다. 수세시는 수세수 입구(21)의 밸브를 적당히 조절하여 수세수가 알맞게 수세조(18)를 넘쳐 흘러 수세수 출구(1)로 흘러 나가게 한다. 염색한 원사나 천에서 염료액이 나오지 않을 때까지 수세를 반복한다. 수세가 끝난 다음 염료액 출구를 통해 수세수를 완전 제거한 후, 100~760mmHg 범위에서 원하는 진공상태에서 전기 열풍건조기(8)를 이용하여 150℃의 열풍을 공급하여 완전히 수분이 제거 될 때까지 반복하였고 공기조절 밸브(10)를 통해 습도와 진공상태를 조절해 가면서 건조가 되도록 하였다. 이때 소요되는 시간은 10~20분 정도 소요되었다.
그리고, 상기와 같은 진공초음파 염색기를 천연염색 장치로 사용하여 염색한 결과 짧은 시간에 많은 염색 제품을 얻을 수 있는 효과와 균일한 염색, 견뢰도 향상을 얻을 수 있었다.
[실시예 1]
직물 : 면 (60수) 폭 6.2인치, 1야드
천연염료 : 치자염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 50℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원단에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 폭 6.2인치, 1야드의 직물을 염색, 수세, 건조하는데 1시간정도 소요되었으며 원단 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 2]
직물 : 원사 (면 40수) 1con, 1kg
천연염료 : 치자염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 70℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원사에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 원사 1kg을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원사 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 3]
직물 : 면 (60수) 폭 6.2인치, 1야드
천연염료 : 홍화염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 50℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원단에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 폭 6.2인치, 1야드의 직물을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원단 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 4]
직물 : 원사 (면 40수) 1con, 1kg
천연염료 : 홍화염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 70℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원사에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 원사 1kg을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원사 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 5]
직물 : 면 (60수) 폭 6.2인치, 1야드
천연염료 : 꼭두서니염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 50℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원단에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 폭 6.2인치, 1야드의 직물을염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원단 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 6]
직물 : 원사 (면 40수) 1con, 1kg
천연염료 : 꼭두서니염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 70℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원사에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 원사 1kg을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원사 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 7]
직물 : 면 (60수) 폭 6.2인치, 1야드
천연염료 : 지치염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 50℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원단에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 폭 6.2인치, 1야드의 직물을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원단 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 8]
직물 : 원사 (면 40수) 1con, 1kg
천연염료 : 지치염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 70℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원사에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 원사 1kg을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원사 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 9]
직물 : 면 (60수) 폭 6.2인치, 1야드
천연염료 : 차즈기염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 50℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원단에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 폭 6.2인치, 1야드의 직물을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원단 전체가 균일하게 염색되었다.
[실시예 10]
직물 : 원사 (면 40수) 1con, 1kg
천연염료 : 차즈기염료 100g (90%액상염료)
염색온도 : 70℃
염색시간 : 염착 10분, 발색 10분
수세시간 : 원사에서 염료가 나오지 않을 때까지
건조시간 : 10~20분
상기의 실시 예와 같이 원사 1kg을 염색, 수세, 건조하는데 1시간 정도 소요되었으며 원사 전체가 균일하게 염색되었다.
따라서 본 발명에 의하여 진공 초음파 천연염색기를 이용할 경우 종래의 손으로 하는 것에 비해 연속공정으로 할 수 있어 과학적이고 체계적으로 자동화가 가능케 함으로써 천연염색 제품의 품질이 균일하고 재현성이 뛰어나 인력절감을 물론 연속생산이 가능하게 되었다.
상기와 같은 본 발명은 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 식물체를 주로 이용하여 천연염료가 제조되어 천연염색 재료의 새로운 범위를 넓혔으며, 염색견뢰도를 증진시킴과 동시에 다양한 색상으로 염색할 수 있어 염색의 실용화 및 염색된 원단과 원사 색상의 다양화 및 고급화하여 경제적인 효과와 다양한 의류소재를 개발하여 제직, 염색, 의상디자인분야의 새로운 분야를 제시하는 시발점의 역할을 하는 효과가 있는 것이다. 또한 진공초음파 천연염색기를 이용하여 염색함으로써 종래의 손으로 하는 것에 비해 연속공정으로 할 수 있어 과학적이고 체계적으로 자동화가 가능케 함으로써 제품의 품질이 균일하고 재현성이 뛰어나 인력절감을 물론 대량생산이 가능케 함과동시에 제품을 보다 고급화시키는 효과가 있고, 성질이 다른 직물도 진공초음파 염색기를 이용하면 자유롭게 염색할 수 있다는 장점도 있다.

Claims (3)

  1. 천연염색에서 천연염료의 염착율, 균일성, 견뢰도 등을 향상시키기 위해 고안한 진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치
  2. 제1항에 있어서, 진공은 100~760mmHg 범위인 것을 특징으로 하는 진공 초음파 천연염색 방법 및 그 장치
  3. 제1항에 있어서, 초음파는 5~180kHz 범위인 것을 특징으로 하는 진공 초음파 천연염색 방법 및그 장치
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