TW200905035A - Apparatus and process for treating an article to impart color and/or enhance the properties of that article - Google Patents

Description

200905035 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種用以處理（較佳為藉由喷敷）物品以 上色及/或提升該物品性質之裝置及方法，其中之處理方法， 5 該物品較佳係聚合物材料。 【先前技術】 將物質（尤其是塑膠）染色的過程中，有時候欲將極大且 重的物品上色，例如，已塗層的玻璃板、塑膠板、傢倶、大 1〇 型水壺以及車窗。其中有些物品可能很大，例如，寬達5呎、 長達10呎、且重量超過300英磅。在這樣的狀況中，使用 喷敷（s p r ay)方式來將大型物品上色是較為經濟環保方便的 選擇，因為喷敷方式能夠大幅降低所需的著色液量，而且不 需要大容量的浸泡槽。因此，含染料的槽以及相關器材（例 15 如，幫浦以及加熱器）較為小型，而也因此更為經濟。再者， 因為顏色改變而必須棄置的染料溶液亦會較少量，因此能夠 更有效地回收利用。 除了使用較少量的溶液以外，喷敷處理能夠經由簡單的 運輸裝置，輕易地將較大的物品送入進行上色與後續沖洗的 20 密閉的喷敷裝置中。一旦完成上色與沖洗之後，該等物品即 送出喷敷裝置以進行乾燥與封裝。相較之下，若相似大小的 物品浸泡於上色溶液中，必定需要動用昂貴的起重機（需要 高大的支柱構造）來輸送笨重的物品並將其吊升進出大槽的 熱溶液。此外，溶液槽敞開於大氣，因而蒸氣可能進入周遭 6 200905035 環境中。再者，當物品從一個溶液槽換到另一個溶液槽時， 會導致溶液互相污染，且隨著物品的移動而隨處滴落液滴。 浸泡技術的另一缺點導因於物品的尺寸，所以物品進出溶液 槽不夠快逮，於是顏色難免會不均勻。 美國6,994,735號專利描述一種將染色劑喷灑到塑膠物 品上以令該物品上色的方法。然而’其中並未提及用以執行 此類操作的裝置。 是故’用以於大型物件上喷灑含染料之溶液與相關沖洗 劑的有效率裝置是令人想要的。 10 【發明内容】 15 20 因此，本發明提供一種用以處理大型物品的方法及裴 置，其較佳藉由喷敷下述物質到該物品上，且具有：（1)一上 色系、、先夕内含染料及/或含提升效能材料的溶液，（2)水，以 及（3)(多樣）溶劑，例如乙烯乙二醇單丁基乙醚與二乙烯乙二 醇。^發明之裝置包括―器室或槽，其尺寸可容納待處理物 品^!"依序地分配(例如經由喷嘴進行噴和上色溶液及/或 提^^之溶液於待上色之物品上的手段，用以固定待處理 ，物;：手段，以及用以輸送待處理之物品進出器室的手 ί面i 川I序直接施加到該（等）待處理之物品 凉·第-之熱喊及/或含提升效能之材料的熱溶 液，第一，無染料的熱溶液；以及 了 輸送待處理之物品的較佳 A 疋/、 固定並輪送;^重物品進台車系統，輯成穩固地 進出噴霧槽，以使用著色液及/或提升 7 200905035 效能之溶液以及沖洗溶液，來進行後續的處理。用以分布上 色系統的手段連結到至少三個密閉的槽。各密閉槽必須能夠 以充分的壓力送出夠熱的處理系統成分，因而能夠從分布手 段釋出分量充足的小液滴，因而對待上色的物品進行著色、 5 提升性質或沖洗。本發明之裝置必須包括至少一密閉槽，其 用以盛裝一含染料的飽和溶液或一含提升效能之添加劑的 溶液，用以盛裝無染料之熱沖洗液的至少一密閉槽，以及用 以盛裝去離子之熱水的至少一密閉槽。在本發明的裝置中亦 可選擇地包括（多個）槽，用以收集廢棄液體以回收再利用。 10 用以分布處理系統之成分的各手段（本文中亦稱之為 「喷嘴」）設計成於足以使待處理之物品進行上色或處理的 溫度來分配溶液。喷嘴配置於器室或槽的内側，以便在此處 分布處理系統，因而物品（該等物品係待上色或將覆蓋含有 提升效能之添加物的溶液）的整個表面能夠接收被散佈之處 15 理系統的成分。器室包括一出口，而含染料及/或提升效能之 溶液會經由該出口而離開該器室，並回收到供應槽，在其中 會再加熱溶液，並在送回含待處理之物品的喷敷器室之前， 先加入染料或提升效能之添加物而使之再飽和。在該物品成 為預期的顏色或達到預期的效能提升量之前，會持續進行再 20 回收。接著，經處理的物品會進行沖洗，首先會使用無染料 的溶劑，接著再使用清水沖洗液。當已達預期的色彩或添加 物改變時，棄置的含染料溶液或含提升效能之添加物的溶液 會送到一槽，用以盛裝廢棄液體以進行回收再利用。無染料 的溶劑沖洗液流入喷敷器室出口，接著，從出口進入廢棄液 8 200905035 用。廢棄物沖洗水亦會從嗔敷㈣ 丄Ξΐ:因而去除少量的殘餘有機成分，並將之棄置; 本么月的種種觀點㉟夠從後、㈣ 的申請專利範圍，而變得更為清楚。^平违以及文後 【實施方式】 本說明書與申請專利範圍 10 15 20 中所使用的，除非特別聲明，字，包括範例 約」這個詞，雖然這個詞並未明數字前有「大 任何包括文中提及的所_低標文引用的 或提升统一上色 括至少-上色劑或含c方法及裝置，該系統包 物，或含至少—提升效能7液及/或一提升效能之添加 液’其中該待處理的材^ ^物的Hx及相關之沖洗 酸酯、一聚氨基鉀基、一、糸聚合物材料，例如一聚碳 甲基丙烯酸甲酯（壓克力）A、父佳為一乙醇化聚酯）、一聚 —聚乙稀氯化物、—聚碳蹄'奈龍、一熱塑聚氨基鉀酸酯、 現合物、一聚破酸鹽/聚稀猜丁二婦苯乙稀(ABS)的 (ABS) ° -曰％ 5物或—丙稀腈丁二烯苯乙稀 適用於本發明之方、去虚月 染料包括(例如），習用染料乂裝置中的（多個)上色劑或(多個） 及該業内人員所熟悉:如織品染料），分散染料，以 適用於染聚合物材料的染料(例如聚 9 200905035 碳酸鹽）。適用之分散染料的特殊範例包括Disperse Blue #3、Disperse Blue #14、Disperse Yellow #3、Disperse Red # 13、以及Disperse Red #17。染料的使用通常可以是單一成 分的染料或混合染料的某一成分，這取決於所預期的色彩。 5 因此，本文中的「染料」包括「染料混合物」。溶劑染料亦 用在根據本發明之方法而在本發明之裝置中進行的染色操 作。某些適用之溶劑染料的範例包括Solvent Blue 35、Solvent Green 3以及。定撥鹼(Acridine Orange Base)。以下亦可用在本 發明的實務中：非水溶性的含氮化合物、雙苯基胺與蒽醌化 ίο 合物；醋酸鹽染料、分散之醋酸染料、分散染料以及狄司潘 素染料（分散性染料，dispersol dye)，特定範例，其包括 Dystars Palanil Blue E-R150(蒽酉昆/Disperse Blue 以及 DIANIX Orange E-3RN(含氮染料/Cl Disperse Orange 25)。酸 性染料（例如用在尼龍染色者）’以及販售商標名為Reacint 15 並與聚氨基鉀酸酯以及聚氨基鉀酸酯混合液一起使用的反 應染料亦適用於本發明的實務中。 本杳明的裝置亦適用於含添加物的喷敷溶液，其中之添 加物能夠提升待處理物品的效能特性。合適的效能提升添加 物包括.光感染料、紫外線安定劑、抗靜電劑、防火抗劑、 20 脫模劑、抗菌劑’以及其他的效能提升添加物。 j發明之襞置亦適用於噴敷含一著色劑與一添加物兩 者之溶液，以提料上色之材料(較佳係瓣）的效能，其中 之=較佳為藉由喷霧。本發明之裝置亦適用於分別喷敷至 少一溶液，其内含有一著色劑以及含提升效能之添加物的至 200905035 少一其他溶液。 本發明之裝置亦適用於喷數 造乾淨可麟售的物品所需，其令之喷^^沖^液，其為製 内含待處理之物品的哭室乂仏係藉由噴霧。 ㈣須㈣承受操作環境/並曝^成，其中之材 口口上的，谷液。該器室的室壁較佳為由透鉍於待處理之物 化玻璃，因此能夠監測處理的過程，尤其，^製成，例如強 的物品顏色。然而，處理過程亦 〔目=犯夠得知處理時 ίο 15 (多個）器室出入口上或（多個）壁側上孔訊攝影機、或經由 所有的槽、喷嘴以及互連的管路皆由無^肉眼觀察。 染料或添加物之材料製成。合適的材料範例勺^收’合液内的 鋁、玻璃以及塑膠，例如透明聚酯或聚烯烴^ .不，鋼、 「無法吸收溶液中之染料或添加物的材料」，、=長1及的 的此類材料。較佳地，該裝置的成分係不‘鋼。以指稱所有 參照圖1 ’緣不了本發明的實施例，其中待處理之物。 正在上色過程。無染料之溶液的成分典型上係水與有機: 劑，例如乙二醇單頂、二乙二醇二乙ϋ、二乙二醇丁峻、 丙烯乙二醇丙醚、二丙烯乙二醇丙醚，以及三丙烯乙二醇丙 醚與二乙二醪。美國專利6,733,543號、6,749,646號、 6,929,666 號、6,949，127 f虎、6,994,735 號，以及 7,〇94,263 號揭露用以製造此類無染料溶液的特殊有利配方，且以上各 發明皆以引兩的方式併入本發明參考。無染料的溶液成分係 在密閉的隔熱槽5中進行混合與加熱至最高溫95。〇該溶液 可直接作為無染料之沖洗液來使用，亦可作為溶劑原料而在 11 200905035 密閉之槽10中用來調配含染料之溶液，如下文所描述。 為了調配含染料的溶液，盛裝在槽5中的無染料溶液藉 由幫浦15送到槽10，該槽10與一第二幫浦2〇、加熱器 以及袋式過濾器30形成一管路配置，並使溶液在槽1〇中連 續環行，從槽10底部分別經由加熱器25與袋式過濾器3〇， 再回到槽10。過濾袋35包含染料，在數分鐘内，就會使環 行的無染料溶液達到飽和，並製造成實施本發明所必需的含 染料之熱溶液。美國專利6,733,543號、6,749,646號、 6,929,666 號、6,949，127 號、6,994,735 號及 7,〇94,263 號；， 詳細描述了用以製造此類之含染料與提升效能添加物的溶 液的方法，皆以引用的方式併入本文中參考。含染料之溶液 藉使用幫浦20而從槽10經由喷敷器室入口 40進行輸送。' 凝产$ 4n冷凝系統5() ’其A小設計成S冷 冷Jo氣，並將所得的液體導回到回收槽55， 友 15 20 =-頂部孔，進入。選擇上，喷敷器室45能= 、同…、，且在其側壁上附有補充式加熱墊，其在喷 液的溫度。此，選擇添加心器： f氣與待上色的物品60,使其在含染料溶液内的 上之前/先達預定Μ。 1敷於物品60 4+5。，續的橡膠密許H的心器室 嘴敷器室45的密閉。開口 7。是緊閉的’且含染料二;= 12 200905035 精由幫浦20而從槽】〇姐士 士拉 管0與集管系統80再送 ^ _料之溶液從溶液槽iq送到喷敷 二至5的幫*2〇’㈣通過管路的溶液 制溶液進入集管系統80與離開喷嘴85的壓 置放於噴嘴85之前方，是故物品60的一個或二:之表面： 體能夠被從喷嘴85 f出的著色劑所覆蓋。 〜平驚85的溶液溫度係3〇tM00。。，壓力係5 10 15 料，尤呈、曰、待上/平方英寸。、溶液溫度取決於待上色的材 枓尤八疋待上色的塑膠材料。例如 形變的材料(例如聚她|)會在9〇t以上二二= 敷器室45。喷出的溶‘二::: : 100而離開喷 =J斷循環’直至該物品州 流動’含_溶液即會停止 机動且無木科之熱溶液會從已加熱 1==6。表面上施以無染料之溶 無染料的溶液典型地會加熱以增進其 :月洗效力’且可徹底除去所有物品表面的染料。 :於待上色的材料，如上文所述的上色程序般。此外/皿二 料之沖洗㈣溫度可與含染料的溶液無關。含轉 = 操作期間會不斷地循環而回到來源(槽1 〇 )，但無染料之溶= 20 200905035 則不會循環而回到來源槽，且在通過噴 即會藉由幫浦H)5直接_回收再利之後， 用。完全洗去染料之時，即代表徹底沖洗該物品^再= 染料的溶液會停止流動，而蒸餾水或去離子水合产―，…、 之槽U0經由噴嘴85而,即至該（等）物品6〇 I; = 10 15 20 餘的微量無染料溶液’使該物品6〇不含有機溶劑而二歹 分而潤濕。殘餘的水分能夠以軟布拭淨，或以_: 物品60表面吹散。比軟布拭淨或壓縮空氣吹散更慢的= 方法為，使用退紅外線加熱器來使殘餘水分從該（等）物。6〇 表面蒸散。 αα 喷嘴85設計成位於噴敷器室45内且彼此間隔，以於物 品60表面上提供最大的溶液覆蓋。當物品6〇的最大覆蓋表 面為一薄平面時，使用典型的圓柱型噴嘴85即可達成。^ 嘴85與薄平面相距5英寸-8英寸（最佳為6 7/8英寸），在最 佳距離之時’能夠喷灑圓型的溶液覆蓋區域，其面積直徑= 21英寸至26英寸（最佳為23 5/8英寸）。接著，九個此類的 喷嘴85，彼此中心相距15英寸至20英寸（最佳為17 1/4英 寸），總共能夠以喷出之溶液在一側上覆蓋4尺寬、4尺表的 薄面區域。在雙面上色的狀況中，相似結構的噴嘴85必須 設置於薄面之相反側上的噴敷槽上，而所需的噴嘴85總數 量會加倍而變成十八個。若喷敷器室45夠寬，則能夠選擇 架設數個喷嘴座，而在一次操作時即可使溶液覆蓋多個薄面 區域，該等喷嘴座包括在一共用座上但面向相反方向，裝配 有多個噴嘴的多個座。 14 200905035 在喷霧噴嘴85之間通常存在大幅度的重疊區域，即二 喷嘴85於單位時間内在一薄表面上會加倍喷灑的著色劑 量。此外，當熱著色劑的液滴撞擊物品60的平坦表面時， 液滴會匯合形成小液滴並因重力而下滴到薄平面的底部。故 5 可預期的是，這些區域最終會成為缺陷（較深色條紋），然而， 本發明的喷敷方法製成的薄面物品呈現的色彩極為均勻。 任何習知的含染料溶液與無染料溶液皆可用在本發明 的方法中。 在本發明的較佳實施例中，該系統含有一同袖探針或貞 10 測器，可判定清潔劑的成分。該探針可以是一近紅外線分析 器或其他用以判定純度的儀器。亦可使用其他用以判定清潔 劑成分的分析技術(例如氣相層析儀），但近紅外線(NIR，near IR)是最可信且經濟效益高的分析方法。 雖然本發明的方法能夠以手動執行，但本發明的上色方 15 法較佳為電子控制，更佳為人機界面（HMI，human-machine interface)，其能夠設定程式而具有順序閥的功用。 本發明的特定實實例已依繪示方法呈現，該業内技術人 員應了解，在文後之申請專利範圍所界定的本發明範圍内， 本發明的細節可有許多變化。 20 【圖式簡單說明】 圖1繪示本發明範圍内的裝置。 15 200905035 【主要元件符號說明】 5 槽 10 槽 15 ， 105 幫浦 20 第二幫浦 25 加熱器 30 袋式過濾器 35 過濾袋 40 喷敷槽室入口 45 喷敷器室 50 冷凝系統 55 回收槽 60 物品 65 台車 70 開口 75 橡膠密封墊 80 集管系統 85 喷嘴 100 出口 110 槽 16

Claims (1)

1. 200905035 十、申請專利範園： 性::▲:理.以上色至該物品及/或提升該物品之物理 a) 經加熱之_ ^ , σ °或乜，其尺寸夠大足以容納待處理之該物 5 口ρ ’ b) m處理系統之成份依序直接施加於該物品之表 因&全覆蓋待處理之該物品表面的手段 糸統包括： ⑴一上色劑及/或一溶液，包括提升效能之添加物， 10 (i〇 —有機溶劑， 及 (iii)水 c) 用以穩固地固定待處理之該物品的手段’ d) 用以將待處理之該物品送入已加熱之該器室並在處理後 15 將該物品從該器室移開的手段， e) 已加熱之一密閉槽，其能夠以足夠的壓力遞送夠熱的飽和 著色劑及/或提升效能之溶液，以當彼等被施加於該物品 之表面上時形成小液滴， f) 已加熱之一密閉槽，其能夠以足夠的壓力遞送夠熱的無染 20 料沖洗液’以當彼等被施加於該物品之表面上時形成小液 滴，以及 g) 已加熱之一密閉槽，其能夠以足夠的壓力遞送夠熱的去 離子水，以當彼等被施加於該物品之表面上時形成小液 滴。 17 200905035 範圍第1項所述之裝置，其中以可程式化之-人 機界面來控制該等成分。 範圍第1項所述之敬置，其中㈣中已加熱之該 『至裝配有-通氣冷凝器以冷凝蒸氣，以及將任何所得之液 篮迗回到一回收槽。 15 b)中之施加手 6.如申請專利範圍第丨項所述之裴置，其中於 段在該物品上噴灑一圖案。 ^申請專利範圍第i項所述之裝置，其中於_⑽加手 匕堍置成與該物品表面相距5英寸至8英寸。 =請專利範圍第丨項所述之裝置，其中於b)中之施加手 奴义布一喷霧圖案，其直徑係從21英寸至27英寸。 18 8. 200905035 9·=申請專利範圍第1項所述之裝置，其中於b)中之施加手 段之中心彼此相距15英寸至20英寸。 10.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中於b)中之施加手 段附著於軟管上。 11 15 ，一 f用以處理物品以上色至該物品及/或提升該物品之效能 性質的方法，該方法使用如申請專利範圍第1項所述之裝 置’該方法包括： a)將待處理之該物品置放於尺寸夠大而足以容納待處理之 該^^ 之—器室或槽内’該器室或槽係已加熱， 色液及/或溶液喷灑於該物品表面，因而該物品的 ^ 面覆蓋歸I液及/或驗’贿純純升效 一添加物， 細物品表㈣—固表面 =水=於該物品表面，因而該物品的整個表面覆蓋該水 e)從該器室移出該物品。 的塑膠 2〇 12、Γ種以申請專利範圍帛11項所述之方法進行上色 U項所叙方”造的財破璃或 13. —種以申請專利範圍第 機車玻ϊ离。 19 200905035 Μ· 一種以申請專利範圍第 15· 一種以申請專利範圍第 板。 II項所述之方法製造的椅子。 11項所述之方法製造的塗層玻璃 16. 一種以申請專利_第11項所述之方法製造的塗層木板 17. 一種以申請專利範圍第11項所述之方法製造的盛水容器 10 18·如申凊專利範圍第1項所述之裝置 棄液體以進行回收再利用之一槽。 尚包括用以收集任何廢 19.，申請專利範圍第i項所述之裝置，其中該器室、該噴敷手 仅Μ及已加熱之該密閉槽係由不吸收染料之材料所製成。 肌^申請專利範圍第η項所述之方法，其中使用一種含有提 升政能之添加物之溶液以處理該物品表面。 21·如申請專利範圍第20項所述之方法，其中具有提升效能之 添加物之該溶液含有紫外線安定劑。 22·如申請專職圍第20項所狀方法，其巾具有提升效能之 添力〇物之該溶液含有一抗靜電劑。 20 200905035 23.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中喷敷用之該器室包 括連續之一橡膠密封墊，其設置成可讓一台車將待處理之該 物品送入喷敷用之該器室。 5 24.如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中該橡膠密封墊係 以乙烯-丙烯三共聚物(EPDM)製成。 21