KR20080100113A

KR20080100113A - 샘플 패키지 염색기

Info

Publication number: KR20080100113A
Application number: KR1020070091579A
Authority: KR
Inventors: 탁 밍 윌리엄 쯔이
Original assignee: 팔머 인베스트먼츠 리미티드
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-11-14
Also published as: TW200846517A; CN101302690A; TWI363824B; EP1990455A1; EP1990455B1

Abstract

샘플 얀 패키지(9)를 염색하기 위한 염색기(20)로서, 염색조(2), 이 염색조 내부의 샘플 얀 패키지를 지지하기 위해 염색조 내부에 장착되는 스핀들(7) 및 내부에서 외부로의 유동 방향으로, 그리고 외부에서 내부로의 유동 방향으로 샘플 얀 패키지를 통해 염액을 순환시키도록 작동 가능한 염액 순환 시스템(25)을 포함하고, 상기 염색조 및 스핀들은 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 샘플 얀 패키지를 수용하도록 구성되며, 대략 1:6의 액체비를 이용하여 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 샘플 얀 패키지를 염색할 수 있는 작동 체적을 갖는 것인 염색기를 제공한다.

염색기, 염색조, 스핀들, 염액 순환 시스템, 샘플 얀 패키지

Description

샘플 패키지 염색기{SAMPLE PACKAGE DYEING MACHINE}

본 발명은 샘플 얀 패키지의 염색을 위한 패키지 염색기에 관한 것이다.

통상적으로, 직물 얀 및 실은 패키지 염색기 내부의 스핀들에 장착되는 패키지로 형성되어 염색된다. 다수의 패키지가 단일 기계에 로딩될 수 있다. 표준 얀 패키지는 무게가 약 1.2 kg이므로, 상당량의 얀을 포함한다. 염액은 균일한 염색을 보장하기 위해 내부에서 외부로의 유동 방향(액체는 스핀들의 내부로부터 얀을 통해 외부로 패키지의 외부까지 흐르게 됨) 및 외부에서 내부로의 유동 방향 양자로 얀 패키지를 통해 순환된다. 얀의 양에 대한 염액의 체적의 비(액체비)는 염색 수준을 결정하며, 원하는 염색 결과를 얻기 위해서는 특정 액체비가 요구된다.

얀 및 실 염색 공업에 있어서, 소비자는 종종 승인을 위한 샘플을 요구한다. 관례상, 샘플은 표준적인 1.2 kg의 얀 패키지를 염색함으로써 마련된다. 이러한 양의 얀은 일반적으로 승인을 위해 요구되는 양보다 훨씬 많으므로, 샘플 생산은 화학물질, 염료, 얀/실 및 에너지 면에서 낭비일 수 있다.

이를 해결하기 위해, 1.2 kg의 표준적인 중량 미만의 중량을 갖는 보다 작은 크기의 샘플 패키지를 염색할 수 있다. 그러나, 보다 작은 패키지가 사용되는 경 우, 다수의 표준적인 패키지를 염색하는 대량 생산용 염색기의 액체비와 동일한 액체비를 얻기가 어렵다. 액체비에 있어서의 이러한 차이는 상이한 염색 효과를 발생시키므로, 샘플 패키지는 최종적으로 생산된 패키지에 비해 색상의 차이를 가지게 되기 때문에, 이에 따라 샘플 생산이 어느 정도 무용지물이 된다. 또한, 반복성을 보장하기 어렵기 때문에, 샘플 생산에 사용된 염색 방식을 대량 생산용 염색기에서의 대규모 생산 공정에 바로 적용하기는 어렵다.

샘플 염색의 액체비를 후속 생산의 액체비와 일치시키기 위해, 소정 체적의 염액이 담긴 용기에서 작은 길이의 실 또는 얀을 요동시키는 기계를 사용하여 샘플을 생산할 수 있다. 이는 샘플 생산과 최종 생산 사이의 액체비 일치의 문제를 해결해 주지만, 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동, 그리고 패키지 생산용 염색기에서 사용되는 염액 사용량에 대한 제어에 의해 생산되는 것과는 염색 메커니즘이 완전히 상이하다. 따라서, 대량 생산용 염색기에 사용된 염색 방식은 이러한 유형의 샘플 염색기에 바로 적용될 수 없는데, 이는 샘플 얀과 대량 생산에서의 얀 사이에 차이가 생기기 때문이다.

본 발명의 목적은 최종 제품과 동일한 염색 효과를 가지면서 샘플 패키지 제작과 대형 얀 패키지 제작에 있어서의 액체비를 일치시키고 대형 얀 패키지 제작에서의 염색 방식과 동일한 방식을 적용할 수 있는 샘플 패키지 염색기를 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제1 양태는, 염색조(kier), 이 염색조 내부의 샘플 얀 패키지를 지지하기 위해 염색조 내에 장착되는 스핀들 및 이 스핀들 상에 지지되는 샘플 얀 패키지를 통해 염액을 순환시키도록 작동 가능한 염액 순환 시스템을 포함하는 것인 샘플 얀 패키지 염색용 염색기에 관한 것으로서, 상기 염색조 및 스핀들은 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 샘플 얀 패키지를 수용하도록 구성되고, 상기 염색기는 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 샘플 얀 패키지가 대략 1:6의 액체비를 이용하여 염색되도록 하는 작동 체적을 갖는다.

따라서, 이러한 구성의 염색기는, 다수의 대형 얀 패키지를 수용하도록 설계된 대규모 생산의 패키지 염색기에서 일반적으로 사용되는 것과 일치하는 액체비를 이용하여 작은 크기의 염색된 얀 샘플을 생산하는 데 사용될 수 있다. 최종적인 얀 생산에 사용되는 것과 동일한 액체비를 샘플 생산에 사용하면 샘플에서 최종적인 제품과 동일한 염색 효과를 얻을 수 있다. 샘플은 이에 따라 실질적으로 최종 제품을 대표하게 되며, 적절한 샘플 평가가 행해질 수 있도록 한다. 또한, 단지 하나의 소형 샘플 패키지 및 이에 상응하는 작은 액체 체적을 수용하도록 구성된 소형 염색기는 공간, 에너지, 시간 및 원재료의 절감을 가능하게 한다.

염액 순환 시스템은 샘플 얀을 통해 내부에서 외부로의 유동 방향 및 외부에서 내부로의 유동 방향 양자 모두로 염액이 순환하도록 작동될 수 있다. 이들 유동 방향을 이용하는 염색 사이클은 대규모 생산의 패키지 염색기에서 사용된다. 유체 유동의 구성은 염색 결과에 영향을 주기 때문에, 이러한 유동의 구성이 가능한 샘플 염색기는 대규모 생산의 패키지 염색기에서 제작될 최종 제품을 더 잘 대표할 수 있는 샘플이 제작될 수 있도록 한다. 양방향성 유동 펌프는 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동을 형성하기 위해 마련될 수 있다. 이는, 대규모 생산의 패키지 염색기에서 일반적으로 사용되는 복잡하고 부피가 큰 전환 장치와 단방향성 펌프의 조합보다 소형 샘플 염색기에 훨씬 더 적합하다.

일부 실시예에서, 염색조의 내부는 가압될 수 있다. 가압을 통해 염색조 내의 유체는 기화하지 않으면서 더 높은 온도까지 가열될 수 있다. 따라서, 기화로 인한 손실이 거의 없거나 전혀 없으므로, 원하는 액체 체적을 얻기 위해 더 적은 초기 체적의 유체가 사용될 수 있다. 염색기는 염색조의 내부를 가압하도록 작동 가능한 공기패드를 포함할 수 있다.

염색기는 유체 출구를 더 포함할 수 있는데, 이 유체 출구를 통해 유체를 염색조로부터 뽑아낼 수 있다. 예를 들면, 유체 출구는 니들 밸브를 포함할 수 있다. 유체 출구는 염액의 준비를 위해 염색 공정 개시단계에서 물을 뽑아낼 수 있도록 하며, 또한 이후 염색 공정 중에 염액의 샘플을 뽑아낼 수 있게 한다. 액체 샘플을 평가하여 원하는 염색 결과가 달성되고 있는지 여부를 결정할 수 있으므로, 염색 공정이 세심하게 모니터링될 수 있어 양질의 얀 샘플이 제공된다.

또한, 염색기는 유체 입구를 더 포함할 수 있는데, 이 유체 입구를 통해 유체가 염색조에 도입될 수 있다. 유체 입구는 주입기(syringe)를 포함할 수 있다. 준비된 염액은 유체 입구를 이용하여 공급될 수 있다. 주입기는 염액의 공급에 대한 고도의 제어가 가능하도록 하며, 이는 염색 결과에 영향을 줄 수 있다.

일부 실시예에서, 염색기는 염색조 둘레에 배치된 냉각 재킷을 더 포함할 수 있다. 또한, 염색기는, 염색조 내부의 유체를 가열하도록 작동 가능한 염색조 내부의 전기 가열 요소를 더 포함할 수 있다. 냉각 재킷 및 전기 가열 요소는 대규모 생산의 얀 패키지 염색기에서 일반적으로 사용되는 열교환기를 대체할 수 있다. 보다 작고 컴팩트한 이들 요소는 소형 샘플 염색기에 훨씬 더 적합하며, 열교환기에서 사용되는 증기를 공급하지 않고도 실험실에서 사용될 수 있다.

스핀들은, 순환하는 염액이 내부로 투과되지 않는 내부 폐쇄 공간과, 외벽을 포함하는데, 이 외벽의 둘레에는 얀 패키지가 장착될 수 있고, 순환하는 염액은 외벽을 통과하여 얀 패키지 안팎으로 오갈 수 있으며, 외벽은 내부 폐쇄 공간 둘레에 환형 통로를 형성하도록 내부 폐쇄 공간을 둘러싸고, 그리고 이 환형 통로는 염액 순환 시스템에 연결된다. 스핀들의 내부 폐쇄 공간은 염색기 내부의 공간을 차지하는데, 이 염색기 내부의 공간은 스핀들의 내부 폐쇄 공간이 차지하지 않으면 염액으로 채워질 것이다. 따라서, 전체 작동 체적이 감소되며, 더 적은 중량의 얀 샘플에 대해 요구되는 액체비를 제공할 수 있다.

염색기는 염색조에서 행해지는 염색 공정의 제어를 자동화하도록 작동 가능한 전기 제어기를 더 포함할 수 있다. 염색 공정은 이에 따라 더 정확하게 행해질 수 있다. 또한, 다수의 샘플을 생산하는 실험실에 더 적은 수의 작업자가 필요하게 된다.

또한, 이와 관련하여, 염색기는 관련 스핀들 및 염액 순환 시스템을 구비한 하나 이상의 추가적인 염색조를 포함할 수 있으며, 전기 제어기는 또한 각각의 염색조에서 행해지는 염색 공정의 제어를 개별적으로 자동화하도록 작동 가능하다. 이는 더 적은 공간에서 더 많은 샘플을 생산할 수 있도록 하며, 또한 필요한 작업자의 수를 더 줄여준다.

본 발명의 제2 양태는 염색기의 염색조 내부의 얀 패키지를 지지하기 위한 스핀들에 관한 것이며, 이 스핀들은, 순환하는 염액이 내부로 투과되지 않는 내부 폐쇄 공간과 외벽을 포함하는데, 이 외벽의 둘레에는 얀 패키지가 장착될 수 있고, 순환하는 염액은 외벽을 통과하여 얀 패키지의 안팎으로 오갈 수 있으며, 외벽은 내부 폐쇄 공간 주위에 환형 통로를 형성하도록 내부 폐쇄 공간을 둘러싸고, 그리고 이 환형 통로는 스핀들 상에 지지되는 얀 패키지를 통해 염액을 순환시키도록 작동 가능한 염액 순환 시스템에 연결될 수 있다.

이러한 유형의 스핀들은 특히 본 발명의 제1 양태에 따른 샘플 얀 패키지 염색기에 적용 가능하며, 또한 액체비를 바꾸는 수단으로서 대형 염색기에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 최종 제품과 동일한 염색 효과를 가지면서 샘플 패키지 제작과 대형 얀 패키지 제작에 있어서의 액체비를 일치시키고 대형 얀 패키지 제작에서의 염색 방식과 동일한 방식을 적용할 수 있는 샘플 패키지 염색기를 제공할 수 있다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 그리고 본 발명이 어떻게 실시되어 효과를 발휘할 수 있는가를 보이기 위해, 예로서 첨부된 도면을 참조한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샘플 얀 패키지 염색기의 외관을 도시한 도면이다. 염색기는 표준적인 얀 패키지의 중량인 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 얀 패키지의 염색에 적합하도록 전체적으로 작은 크기를 갖는다. 이 염색기는 실험실에 쉽게 수용할 수 있으므로 매우 편리하다. 보다 중요한 점은, 이 염색기가 대규모 생산의 얀 패키지 염색기와 동등한 방식으로 작동하고 기능하도록 구성되어, 대규모 생산의 얀 패키지 염색 메커니즘 및 액체비를 동일하게 적용할 수 있다는 것이다. 따라서, 대규모 생산에서 동일하면서도 정확하게 제작 가능한, 염색된 얀의 샘플을 제작할 수 있다.

구체적으로, 염색기는 대략 1:6의 액체비에서 작동하도록 구성된다. 이는 대규모 생산의 얀 패키지의 염색에 있어서 일반적으로 사용되는 액체비이다. 액체비란, 원하는 염색 결과를 얻기 위해 요구되는, 얀의 양에 대한 염액의 양의 비율이다. 패키지 염색기는 염액의 최소 체적을 갖는데, 이 최소 체적 이하에서는 염색기가 작동할 수 없고, 이 체적은 염액이 얀 패키지(들)를 통해 염색기 둘레로 적 절하게 순환되도록 염색기를 충분히 채우는 데 필요한 염액의 체적이다. 이에 따라, 적절한 액체비로 염색기에서 염색될 수 있는 얀의 양에 대해서 상응하는 제한이 따르게 된다. 본 발명에 있어서, 염색기는 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 얀 패키지 및 대략 1:6의 액체비가 되도록 하는, 상응하는 양의 순환하는 염액을 수용할 수 있도록 소정의 작동 체적을 갖는다.

도 1에 도시된 염색기(20)는 염색조(2)로 알려진 원통형 탱크를 포함하며, 이 염색조 내부에 염색을 위해 샘플 얀 패키지가 위치할 수 있다. 염색조(2)는 덮개(1)에 의해 폐쇄된다. 소형 파이프(21)가 염색조(2)에 연결된다. 파이프(21)에는 니들 밸브(4) 형태의 유체 출구가 마련되며, 이 유체 출구는 염색조로부터 소량의 유체(물 또는 염액)를 뽑아내는 데 사용될 수 있다. 적절한 다른 유체 출구 장치가 대신 사용될 수 있다. 또한, 파이프에는 유체 입구가 마련되는데, 이 유체 입구를 통해 유체(물, 염료, 염액)가 염색조 내부에 도입될 수 있다. 염색조에 염료 또는 염액을 가하기 위한 유체 입구를 사용한다는 것은, 이를 액체 공급 시스템으로 생각할 수도 있다는 것을 의미한다. 이 예에서, 유체 입구는 주입기(3)를 포함하므로, 소량의 유체가 제어된 방식으로 정확하게 염색조에 주입된다.

염색조(2)는 전기 제어기(5)를 둘러싸는 하우징(22)상에 장착되며, 이 전기 제어기는 하우징(22)의 외부로부터 접근 가능한 제어 패드를 구비한다. 전기 제어기(5)는 자동화된 방식으로 염색기(20)의 다양한 구성요소를 제어하도록 작동 가능하므로, 염색 공정은 자동적으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 특정 염색 공정을 행하도록 제어기를 프로그래밍하기 위해, 정보 및 데이터가 제어 패드에 의해 전기 제어기(5)에 입력될 수 있다. 전기 제어기(5)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용하여 실시될 수 있다.

하우징(22)은 또한, 염색기를 통해 염액을 순환시키기 위한 염액 순환 시스템을 제공하는 파이프 망을 수용한다. 이는 이후에 상세하게 설명될 것이다. 예를 들어, 새는 곳이 생기거나 고온의 유체가 담긴 파이프와 사람이 접촉하는 것을 방지하기 위해, 이러한 방식으로 파이프들을 둘러싸는 것은 안정성을 향상시킨다. 또한, 염색기의 외관도 개선된다.

도 2는 염색조(2)의 측단면도이다. 염색조(2)의 기부로부터 수직 상방으로 연장되는 스핀들(7)은 중앙에 장착된다. 스핀들(7)은 중앙 개구를 구비한 얀 패키지(9)를 수용하고 지지하며, 얀 패키지는 스핀들(7) 상에 끼워 넣어진다. 염색 공정 중에 적소에 얀 패키지(9)를 고정하기 위해 스핀들(7)의 상단에 잠금 캡(11)이 마련된다. 이러한 예에서는, 잠금 캡 및 스핀들의 상부에 형성되어 상호 맞물리는 나사산을 매개로 하여 잠금 캡(11)이 스핀들(7)에 나사 결합되지만, 다른 결합 방법이 대신 사용될 수 있다.

염색조(2)는 또한 얀 패키지(9)가 잠기게 되는 소정 체적의 유체(10)(염색 공정 중의 단계에 따른 염액 또는 물)를 담고 있다. 유체(10)는 염액 순환 시스템의 작용 하에서 얀 패키지(9)를 통해 순환 가능하다.

이러한 예에서, 염색조(2)는 또한 염색조(2) 내부의 유체(10)를 가열하기 위한 전기 가열 요소(8)도 포함한다. 도시된 바와 같이, 전기 가열 요소(8)는 염색조(2)의 기부에 배치되지만, 바람직하다면 다른 곳에 위치할 수 있다.

또한, 이 실시예에서는 염색조(2)의 내부 압력을 높이기 위해 염색조(2)의 상부에 배치되는 공기패드(6)가 포함된다. 대안적인 가압 장치가 대신 사용될 수 있으며, 또는 가압 장치가 사용되지 않을 수 있다. 염색조(2)의 외부에 마련되는 다이얼(24)은 내부 압력을 알려준다.

도 3은 염색조에 냉각 재킷(12)이 마련되는 실시예에 따른 염색조(2)의 또 다른 단면을 도시한다. 냉각 재킷(12)은 염색조(2)의 외측벽을 둘러싸서 염색조(2) 둘레에 공간을 형성하는데, 이 공간을 통해 냉각수와 같은 냉각제가 염색조(2)의 표면에 걸쳐 유동하여 열을 제거할 수 있다. 냉각 재킷은 상단부를 향한 냉각제 입구(16) 및 하단부를 향한 냉각제 출구(14)를 구비하며, 상기 입구 및 출구에 의해 냉각제는 화살표로 나타낸 바와 같이 냉각 재킷을 통해 유동할 수 있다.

염색기(20)는, 대규모 생산의 얀 패키지 염색기의 염색 메커니즘을 모사하기 위해, 얀 패키지를 통과하는 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동을 제공하도록 구성된다.

도 4의 A 및 B는 2가지 유동 구성을 도시하고 있다. 얀 패키지(9)는 염색조 내부의 스핀들(7)(도 4의 A 및 B에서는 도시 생략됨)에 장착된다. 스핀들(7)은 유체 유동을 위해 내부에 중공 통로를 구비하며, 둘레에 얀 패키지(9)가 장착되는 스핀들의 외면은 (예컨대, 외면에 복수의 구멍 및 개구를 구비함으로써) 유체 유동에 대해 투과성이 있다. 도 4의 A에 도시된 내부에서 외부로의 유동에 있어서, 염액(또는 헹굼용 물을 비롯한 다른 처리용 유체)은 염색조의 주 내부 공간에 도달하기 전에 스핀들(7)의 중공 통로를 통과하고, 스핀들 외면을 통과하여 외부를 향해 유 동한 후 얀 패키지(9)를 통해 유동한다. 이후, 염액은 얀을 통해 재순환되도록 순환 시스템에 의해 스핀들의 중공 통로로 복귀된다.

도 4의 B에 도시된 외부에서 내부로의 유동에 있어서, 이 과정은 반대가 된다. 염색조 내에 담긴 염액은 얀 패키지(9)를 통해 빨아들여지고, 이후 스핀들(7)의 외벽을 통해 중공 통로까지 빨아들여지며, 중공 통로에서 스핀들의 바닥을 통해 빠져나간다. 액체는 이후 염색조의 본체 내부로 다시 재순환된다.

도 5는, 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동을 제공하는, 본 발명의 일실시예에 따른 염액 순환 시스템을 단순화한 개략도이다. 순환 시스템은, 염색조(2)의 측벽에 있는 유체 입구점/출구점에 일단부(26)가 연결되며 스핀들(7) 내부의 중공 통로(29)와 유체 연통하는 염색조(2)의 기부에 위치하는 유체 입구점/출구점에 타단부(27)가 연결되는 것인 파이프 망(25)(도면에서는 매우 단순화된 형태로 도시됨)을 포함한다. 따라서, 염색조(2)의 내부로부터 파이프 망(25)을 따라 중공 통로(29)까지, 그리고 스핀들(7)의 외면 및 얀 패키지(9)를 통해 염색조(2)의 내부까지, 유체를 위한 연속된 경로가 형성된다. 상기 경로는 또한 반대 방향으로의 유동도 가능하게 하므로, 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동 양자가 제공된다. 화살표로 표시된 바와 같이, 어느 한 쪽 방향으로의 경로로 유체를 회전시키기 위해, 양방향성 펌프(28)가 염색조(2) 외부의 파이프 망(25)에 위치한다. 펌프는 2가지 작동 모드 사이에서, 즉 내부에서 외부를 향한 방향으로 유체를 송출하는 한 가지 모드와 외부에서 내부를 향한 방향으로 유체를 송출하는 한 가지 모드 사이에서 전환될 수 있다. 이러한 유형의 펌프는 컴팩트하 며, 염색기(20) 내에서 사용되는 소정 체적의 유체의 취급을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 상기 펌프는 본 발명에서 사용하기에 매우 적합하다. 반대로, 대규모 생산의 패키지 염색기는, 단방향성 펌프를 이용하여 2가지 유체 유동 방향을 제공하기 위해 두 위치 사이에서 전환되도록 작동 가능한 복잡한 전환 장치를 채용하는 것이 일반적이다. 상기 전환 장치는 부피가 크고, 대량 생산 염색기에는 허용 가능하지만 샘플 염색기에는 적절하지 않다. 상기 전환 장치는 샘플 염색기에서 편리하게 사용하기에는 지나치게 클 뿐만 아니라, 원활한 유체 순환을 위해 큰 유체 체적을 요구하는 훨씬 더 복잡한 파이프 망이 필요하다. 따라서, 소형 얀 패키지의 경우에는 작은 액체비를 달성할 수 없다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 이러한 단점들은 양방향성 유동 펌프를 사용함으로써 극복될 수 있다.

염색기(20)의 작동에 대해 설명한다. 표준적인 얀 패키지의 중량인 1.2 kg 미만의 중량인 샘플 얀 패키지(9)는 염색조(2) 내부의 스핀들(7)에 위치하며, 패키지는 잠금 캡(11)에 의해 적소에 고정된다. 염색조 덮개(1)는 폐쇄되며, 제어기(5)의 키패드를 매개로 하여 염색 공정이 프로그래밍되고 초기화된다.

이후에, 대략 1:6인 의도된 액체비를 얻기 위한 적절한 체적의 물은 (예컨대, 순환 시스템의 입구를 통해) 염색조(2) 내부로 공급된다. 물은, 행하고자 하는 염색에 따라 원하는 온도까지 전기 가열 요소(8)에 의해 가열된다. 염색 공정의 속도를 빠르게 하기 위해 촉매를 가할 수 있다. 물이 끓는점(섭씨 100도)에 근접하면, 염색조의 내부는 공기패드(6)를 사용하여 가압된다. 압력을 높이면 물의 끓는점도 높아지므로, 물이 끓어서 기화되는 일 없이 염색기는 원하는 높은 온도에 서 작동될 수 있다. 기화를 방지하면 더 적은 초기 체적의 물을 이용하여 원하는 작동 액체비를 얻을 수 있게 되므로, 요구되는 초기 액체비를 낮출 수 있고, 또한 염색기에 대해 요구되는 전체 작동 체적을 줄일 수 있다. 또한, 양방향 유동 펌프는, 염색조(2)가 가압되는 경우에 더 낮은 액체비를 이용하여 보다 원활하게 작동될 수 있다. 또한, 가압을 하면, 필요한 물의 양이 줄어들고, 또한 물을 가열하는 데 필요한 에너지도 적어지기 때문에, 비용이 절감되며 환경에 이롭다.

이후, 소량의 물이 유체 출구(4)를 이용하여 염색조(2)로부터 배출된다. 이 물은 염료 또는 염료들과 혼합되어 염액을 형성한다. 염액은 이후 주입 시스템의 주입기(3)를 이용하여 염색조 내부로 주입된다. 주입기(3)는 주입 속도가 세밀하고 정확하게 제어되도록 하며, 이는 샘플 패키지가 얼마나 고르게 염색되는가에 영향을 준다. 이후 메인 염색 사이클은, 제어기(5)의 제어 하에서 내부에서 외부로의 유동 방향 및 외부에서 내부로의 유동 방향의 프로그램을 수행하는 염액 순환 시스템을 이용하여 개시된다.

염색기의 작동 중에, 일련의 가열 단계 및 냉각 단계들이 사용된다. 가열 단계는 전기 가열 요소(8)에 의해 행해지고, 냉각 단계는 고효율인 것이 바람직한 냉각 재킷(12)에 의해 행해진다. 전기 가열 요소(8) 및 냉각 재킷(12)은 온도 조절을 위해 함께 작동될 수 있다. 이는 온도가 염색 공정의 결과에 영향을 주기 때문에 중요하다. 반대로, 대규모 생산의 패키지 염색기는 일반적으로 염액의 온도 제어를 위해 열교환기를 포함한다. 이것은 부피가 큰 장비이므로 소형 샘플 패키지 염색기에서 사용하기에는 바람직하지 않다. 또한, 이러한 열교환기의 크기는 상당한 액체 체적을 필요로 하므로, 액체비가 커진다는 것을 의미한다. 이런 이유로 샘플 패키지 염색기에 있어서는 더욱 바람직하지 않게 되며, 이 경우에는 크게 줄어든 스케일로 대규모 생산의 액체비를 모사하는 것이 바람직하다. 또한, 대규모 생산의 염색기의 열교환기는 일반적으로 증기를 사용하여 작동된다. 증기 생산을 위한 설비는 샘플 실험에 사용하기가 용이하지 않으며, 이 때문에 샘플 염색에 있어서 열교환기를 더 적절하지 않게 된다. 본 발명에서는 열교환기를 전기 가열 요소 및 냉각 재킷으로 대체함으로써 이러한 단점들을 해소하는 것을 제안하는데, 상기 전기 가열 요소 및 냉각 재킷은 소규모의 작업에서 훨씬 더 적합한 것으로 확인되었다. 이들은 훨씬 컴팩트하며 액체비를 낮게 유지하면서도 효과적인 가열 및 냉각을 제공한다.

염색 사이클의 종점이 가까워지면, 소량의 액체 샘플이 유체 출구(4)를 이용하여 염색조로부터 배출된다. 이를 검사하여 액체 중에 남아있는 염료의 농도를 측정한다. 농도가 일정 수준까지 낮아진 경우, 염색 공정이 완료된 것으로, 즉 얀 패키지에 의해 요구되는 양의 염료가 흡수되었다고 결정한다.

염색 공정 후에, 그리고 순환하는 물을 이용하여 얀을 헹구는 임의의 후속 공정 후에, 압력은 해제되고, 유체는 배출되며, 이후 샘플 패키지(9)는 덮개(1)를 열어 잠금 캡(11)을 해제함으로써 염색조(2)로부터 제거된다.

염색기에 의해 행해지는 염색 공정을 자동화하기 위해 전기 제어기를 마련하면, 염색된 샘플을 만드는 데 필요한 인원수를 줄일 수 있다. 자동화된 작동을 위해 사전에 다수의 샘플 염색기를 프로그래밍할 수 있으며, 극히 소수의 작업자 입 력을 통해 다수의 샘플 염색기를 동시에 작동시킬 수 있다.

또한, 이와 관련하여, 본 발명에 따른 염색기는 하나의 전기 제어기 및 (전술한 관련 구성요소를 구비한) 2개 이상의 염색조를 포함할 수 있으므로, 하나의 제어기로 동시에 복수 개의 상이한 염색 샘플을 생산할 수 있다. 이는 동시에 여러 개의 샘플이 생산되어야 하는 경우에 공간과 시간을 절약하게 해준다.

도 6은 전술한 실시예에 따른 샘플 패키지 염색기(20)를 단순화한 개략도이다. 각각 스핀들, 염액 순환 시스템 등을 구비하는 4개의 염색조(2)는, 각각의 염색조(2)에서의 염색 작업을 제어하도록 작동 가능한 제어기(5)에 연결된다. 염색조(2) 및 제어기(5)는, 도 1에 도시된 하우징(22)과 같이 적절하게 선택된 형태로 조합된 하우징 내에/하우징 상에 모두 장착될 수 있다.

전술한 바와 같이, 샘플 패키지를 염색하는 데 사용되는 액체비는 가능한 최종 생산에서 사용되는 액체비와 근사하게 되는 것이 중요하다. 이에 따라, 소형 패키지에 있어서는 이에 상응하는 소량의 염액이 요구된다. 임의의 주어진 염색기에서의 적절한 순환을 위해서는 최소한의 염액이 요구되므로, 적은 체적을 사용하는 것이 바람직하다면 염색기의 작동 체적을 줄이는 것이 유리하다. 본 발명에 따르면, 보다 소량의 유체를 사용하는 신규의 스핀들 구성을 사용하여 이러한 점을 해결하는 것이 제안된다.

도 4의 A 및 B와 관련하여 설명한 바와 같이, 얀 패키지를 통한 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동을 위해, 스핀들은 구멍이 형성된 외벽에 의해 둘러싸인 중앙의 중공 통로를 포함한다. 염액은 중공 통로로 들어가서 얀까 지 구멍을 통해 유동하고, 또한 얀 및 구멍을 통과하여 중공 통로까지 유동한다. 중공 통로는 이러한 유동 과정 중에 염액으로 채워진다. 중공 통로는 이에 따라 염색기의 작동 체적을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 작동 체적을 줄이는 것이 제안되며, 이에 따라 스핀들에 체적이 감소된 중공 통로를 마련함으로써 염색되는 얀의 양을 더 적게 만들 수 있다.

도 7은 이러한 실시예에 따른 스핀들에 대한 측단면도이다. 스핀들(7)은, 순환하는 염액에 대해 투과성이 없는 폐쇄된 내부 공간의 형태인 중앙의 세장형 본체(30)를 포함한다. 외벽(32)은 내부 공간(30)을 둘러싸고, 내부 공간(30)으로부터 이격되어 있으므로, 외벽과 내부 공간 사이에 환형 통로(36)가 형성된다. 외벽을 통해 유체가 유동할 수 있도록, 외벽(32)에는 복수 개의 구멍 및 개구(34)가 마련된다. 외벽(32)은 일반적인 방식으로 얀 패키지를 수용하는 크기의 직경(또는 둥근 단면이 아닌 경우 다른 폭)을 갖는다. 환형 통로(36)는 유체 입구/출구(38)를 통해 스핀들의 하단에서 개방되며, 스핀들의 상단에서는 폐쇄된다. 작동에 있어서, 스핀들은 염색조 내부에 장착되며 유체 입구/출구(38)는 염액 순환 시스템에 연결되고, 얀 패키지(도시 생략)는 스핀들(7) 상에 끼워 넣어져 적소에 고정된다. 내부에서 외부로의 유동에 있어서, 염액은 염액 순환 시스템에 의해 유체 입구/출구(38)를 통해 환형 통로(36) 내부까지 공급된다. 액체는 이후 외벽(32)에 있는 구멍(34)을 통과하며, 얀 패키지를 통해 염색조의 본체 내부까지 통과한다. 이러한 유동은 화살표로 표시된다. 외부에서 내부로의 유동은 반대 방향을 따른다.

따라서, 도 7의 스핀들(7)을 사용하여 염색기를 작동하기 위해 요구되는 염 액의 양은 내부 폐쇄 공간(30)이 차지하는 체적에 의해 줄어들게 된다. 통상적으로는, 내부 폐쇄 공간(30)이 존재하지 않으며, 염액은 외벽(32) 내부의 공간 전체를 채우게 된다. 따라서, 패키지 염색기의 작동 체적은 이러한 실시예에 따른 스핀들을 사용하여 줄어들 수 있으며, 작은 중량의 얀을 염색하는 데 요구되는 액체비도 또한 작아지고, 대규모 생산의 얀 패키지 염색기의 액체비와 보다 쉽게 일치하게 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 특히 샘플 패키지 염색기에 사용하기에 매우 적합하다. 그러나, 이러한 실시예에 따른 스핀들은 또한 대규모 생산의 얀 패키지 염색기에서도 유용할 수 있다.

본 발명에서는 얀의 패키지들의 염색에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 실 및 코드와 같이 패키지로 취급되는 얀과 유사한 다른 직물의 염색에도 마찬가지로 적용 가능하다. 따라서, 본 명세서에서의 "얀"이라는 용어는 염색을 위해 패키지로 제작되는 유사한 직물 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샘플 얀 패키지 염색기의 외측 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 염색기의 염색조의 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 염색기의 염색조의 또 다른 단면도이다.

도 4의 A 및 B는 도 1의 염색기에 의해 제공되는 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동의 개략도이다.

도 5는 도 1의 염색기의 염액 순환 시스템의 개략도이다.

도 6은 또 다른 실시예에 따른 샘플 얀 패키지 염색기의 개략도이다.

도 7은 다른 실시예에 따른 패키지 염색기에 사용하기 위한 스핀들의 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 염색조 덮개

2 : 염색조

3 : 주입기

5 : 제어기

7 : 스핀들

8 : 전기 가열 요소

9 : 샘플 얀 패키지

11 : 잠금 캡

12 : 냉각 재킷

20 : 염색기

22 : 하우징

25 : 염액 순환 시스템

28 : 양방향성 펌프

29 : 중공 통로

Claims

샘플 얀 패키지(9)를 염색하기 위한 염색기(20)로서,

염색조(2),

이 염색조 내부의 샘플 얀 패키지를 지지하기 위해 염색조 내부에 장착되는 스핀들(7) 및

이 스핀들 상에 지지되는 샘플 얀 패키지를 통해 염액을 순환시키도록 작동 가능한 염액 순환 시스템(25, 26, 27)을 포함하고,

상기 염색조 및 스핀들은 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 샘플 얀 패키지를 수용하도록 구성되며, 1.2 kg 미만의 중량을 갖는 단일 샘플 얀 패키지를 대략 1:6의 액체비를 이용하여 염색할 수 있도록 하는 작동 체적을 갖는 것인 염색기.
제1항에 있어서, 상기 염액 순환 시스템은 내부에서 외부로의 유동 방향 및 외부에서 내부로의 유동 방향의 양방향 모두로 샘플 얀을 통해 염액이 순환하도록 작동 가능한 것인 염색기.
제2항에 있어서, 상기 염액 순환 시스템은 내부에서 외부로의 유동 및 외부에서 내부로의 유동을 발생시키는 양방향성 유동 펌프(28)를 포함하는 것인 염색기.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 염색조의 내부는 가압될 수 있는 것인 염색기.
제4항에 있어서, 상기 염색조의 내부를 가압하도록 작동 가능한 공기패드(6)를 더 포함하는 것인 염색기.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 염색기는 유체 출구(4)를 더 포함하고, 유체는 상기 유체 출구를 통해 염색조로부터 배출될 수 있는 것인 염색기.
제6항에 있어서, 상기 유체 출구는 니들 밸브(4)를 포함하는 것인 염색기.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 염색기는 유체 입구(3)를 더 포함하며, 유체는 상기 유체 입구를 통해 염색조에 도입될 수 있는 것인 염색기.
제8항에 있어서, 상기 유체 입구는 주입기(syringe)(3)를 포함하는 것인 염색기.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 염색조 둘레에 배치된 냉각 재킷(12)을 더 포함하는 것인 염색기.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 염색조 내부의 유체를 가열하도록 작동 가능한, 염색조 내부의 전기 가열 요소(8)를 더 포함하는 것인 염색기.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 스핀들은

순환하는 염액이 내부로 투과될 수 없는 내부 폐쇄 공간(30) 및

외벽(32)을 포함하며,

외벽의 둘레에는 얀 패키지가 장착될 수 있고, 순환하는 염액은 외벽을 통과하여 얀 패키지 안팎으로 오갈 수 있으며, 외벽은 내부 폐쇄 공간을 둘러싸서 내부 폐쇄 공간 둘레에 환형 통로(36)를 형성하고, 이 환형 통로는 염액 순환 시스템에 연결되는 것인 염색기.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 염색조에서 행해지는 염색 공정의 제어를 자동화하도록 작동 가능한 전기 제어기(5)를 더 포함하는 것인 염색기.
제13항에 있어서, 관련 스핀들(7) 및 염액 순환 시스템(25)을 구비한 하나 이상의 추가적인 염색조(2)를 더 포함하며, 전기 제어기는 각각의 염색조에서 행해 지는 염색 공정의 제어를 개별적으로 자동화하도록 작동할 수 있는 것인 염색기.
염색기(20)의 염색조(2) 내부의 얀 패키지(9)를 지지하기 위한 스핀들(7)로서,

순환하는 염액이 내부로 투과되지 않는 내부 폐쇄 공간(30) 및

외벽(32)을 포함하며,

외벽의 둘레에는 얀 패키지가 장착될 수 있고, 순환하는 염액은 외벽을 통과하여 얀 패키지 안팎으로 오갈 수 있으며, 외벽은 내부 폐쇄 공간을 둘러싸서 내부 폐쇄 공간 둘레에 환형 통로(36)를 형성하고, 이 환형 통로는 상기 스핀들 상에 지지되어 있는 얀 패키지를 통해 염액을 순환시키도록 작동 가능한 염액 순환 시스템에 연결되는 것인 스핀들.