不連続テキスタイルを前処理するための方法及び装置

関連出願の相互参照 2014年1月17日出願の米国暫定特許出願第61/928,611号に対する優先権が主張される。

本発明は、前処理剤、化学薬剤、加工助剤、及び仕上げ剤の繊維、衣類、及び他の不連続テキスタイル及びテキスタイル材料(あるいは、本明細書においては、「テキスタイル基材」と称する)への適用、並びにテキスタイル基材の染色に先だってそれらを行うための関連装置に関する。本発明によって、従来と比べて、染料、時間、水及びエネルギーの使用が節減されたテキスタイル基材の染色が可能となる。

本発明の目的は、前処理剤、化学薬剤、加工助剤、及び仕上げ剤を繊維、衣類及び他の不連続テキスタイルに適用する方法を提供することにある。本発明の別の目的は、その方法を行うための装置を提供することにある。

本発明には、エポキシアンモニウム化合物及びアルカリ触媒を含む溶液などの溶液の綿その他のセルロース系材料製の繊維、衣類、又は他の不連続テキスタイルへの適用が関与する。例えば、WO2014/116230A1として2014年7月31日公開の国際特許出願PCT/US2013/023180(これの開示内容は、全体が本明細書に組み込まれる。)を参照する。処理を完了した後、それによって、永久的なカチオン染料部位をセルロース系材料の分子に結合させる。これらの染料部位の形成により、腐食性の廃棄塩及び高温を用いる必要なく、より効率的且つ完全にテキスタイル基材を染色することが可能となる。磨き及び洗い並びにそれに付随する多量の化学薬剤及び水の使用が大幅に低減される。その工程全体で、従来の染料処理と比較して、かなりの量の水、エネルギー、時間及び染料が節約される。結果的に、優れた結果を与える生態的に有利且つ効率的な方法が得られる。

セルロース系材料の分子上に染料部位を形成する方法又は工程は、洗濯業で使用されるものと同様の装置の改変型を用いる。本発明の1実施形態では、トンネル型洗浄機の一部を用いる。トンネル型洗浄機は簡便には投入端上の投入モジュール、いくつかのモジュール式洗浄及びリンスコンパートメント、及び出口端で過剰の液を抽出するための脱水機、例えば油圧プレスを含む連続洗浄装置である。次に、脱水されたテキスタイル材料を乾燥ユニットに入れて、その工程の仕上げを行う。

トンネル型洗浄機は、それ自体では、染料部位を形成するための効率的若しくは経済的装置ではない。しかしながら、独自の形で負荷及び飽和器モジュールを油圧プレスと組み合わせ、過剰の液を捕捉及び再利用することで、経済的で生態的に効率の良い、持続可能な液の不連続テキスタイルへの付与方法が実現される。従って、中間の洗浄及びリンスモジュールを設ける必要がなくなることで、前加工手順を迅速且つ効率的に行う新たな装置を得ることができる。セルロース系材料と前処理溶液の間の反応が完了して、セルロース系テキスタイル基材の分子上に染料部位を形成するまでの有限の期間、含浸テキスタイル基材を貯蔵または「バッチ分け(batching)」する。バッチ分けは、この反応を実行する最もエネルギー効率の高い方法である。染料部位形成工程は、注意深く制御及びモニタリングされた条件下での含浸テキスタイルの加熱、蒸気処理又は乾燥によって加速することもできる。

本発明の1実施形態によれば、染色前のテキスタイル前処理方法は、テキスタイルを容器に投入する段階及び当該テキスタイルを前処理化学薬剤で飽和させる段階を含む。飽和したテキスタイル及び過剰の溶液を、洗濯場でトンネル型洗浄ユニットによる脱水に用いられる型と同様の油圧プレスに移す。処理されるテキスタイル基材が完全に含浸されるようにするには、過剰の化学薬剤溶液が必要である。プレスを噛み合わせ、テキスタイル基材を均一に搾ることで、化学薬剤をテキスタイル基材全体に等しく分布させ、約65重量%から140重量%の所定の水分含有量となるようにする。過剰の化学薬剤をテキスタイル基材から抽出し、1以上の後段のテキスタイル基材投入物との反応のために容器に繰り返し再循環させる。次に、残った化学薬剤溶液及び搾った化学薬剤溶液を含むテキスタイル基材を、上記と同じ方法でバッチ分けして、染料部位を形成する。

本発明の1実施形態によるテキスタイルの前処理方法のフローチャートである。

トンネル型洗浄ユニットによる脱水に通常使用される種類のプレスの断面図である。

図2のプレスの操作における、それぞれ基材の負荷、プレス及び取り出しを示す最初の図である。

図2のプレスの操作における、それぞれ基材の負荷、プレス及び取り出しを示す2番目の図である。

図3のプレスの操作における、それぞれ基材の負荷、プレス及び取り出しを示す3番目の図である。

添付の図面を参照しながら、本発明についての下記の詳細な説明を読めば、本発明は最も良く理解される。

図1は、本発明の1実施形態によるテキスタイルの前処理方法のフローチャートである。

図2は、トンネル型洗浄ユニットによる脱水に通常使用される種類のプレスの断面図である。図3、4及び5は、図2のプレスの操作における、それぞれ基材の負荷、プレス及び取り出しを示す順次の図である。

図面について具体的に説明すると、本発明の好ましい実施形態による方法及び装置が描かれている。その工程は投入及び飽和化段階から始まり、繊維、織り糸、又は製造品、例えば靴下その他の衣料であることができるテキスタイル基材を容器に入れ、そこでそれらの物は、前処理化学薬剤の存在下に、飽和器ユニットで反転、振動又は他の形態で機械的に撹拌されて、テキスタイル基材が完全且つ十分に濡れて、完全飽和点となるようにする。そうして、セルロース系テキスタイル材料は、カチオン性分子、アルカリ触媒及び湿潤性界面活性剤(wetting surfactant)を含む溶液で飽和する。飽和により、テキスタイル基材の100%化学薬剤溶液含浸となることで、加工に利用可能な染料部位が最大数形成される。全てのテキスタイル基材が化学薬剤溶液に曝露され、それを吸収するようにするには容器の種類が非常に重要である。当該溶液を含浸させ、プレスによって所定の水分含有量とされたテキスタイル基材をバッチ分けして、反応によって永久的なカチオン部位が形成されるようにする。

図1にも示したように、含浸テキスタイル材料を容器から取り出し、図3に示したようにスライド部から図2に示した油圧プレスなどのプレスに入れる。商業的洗濯場に配置される種類などの油圧プレスは、本発明での使用に向けての調整に好適な装置を代表するものである。図3から5に示したように、油圧プレスには、ラム3と飽和テキスタイル4の間に配置された可撓性の水充填ダイヤフラム2がある。図3、4及び5に順次に示したように、ラム3が飽和テキスタイル基材4に当たると、可撓性ダイヤフラム2がプレスコンパートメント内のテキスタイル基材塊の形状及び配置に合わせた形になる。これにより、テキスタイル基材4全体にわたって等しい圧力がかかる。結果的に、基材4から過剰の化学薬剤溶液を搾り出すと、その基材全体での溶液分布が均一となる。

図3について説明すると、ラム3が最初に上部にあり、モールド5が下部で台座6上にある時に、プレス1への投入を行う。ベルト7のスイッチはオフである。装置の図3、4及び5に部分的に示した飽和器モジュールが解除シグナルを受け取り、プレスは投入準備状態となる。モールド5に、装置の飽和器モジュールから一定量のテキスタイル基材4が投入される。スライド部用の光電バリアLS1が投入をモニタリングする。テキスタイル基材が通過した後に、スライド部に何もなくなると、プレスが開始される。

図4について説明すると、圧力バルブY5が駆動されることで油圧機能が始動する。ラムがバルブY4を用いて下方に動く。ダイアフラムがテキスタイル基材に接触すると、圧力スイッチB5が「ゆっくり下降」に切り替わる。洗濯物の予圧(すなわち、開始時の小さい圧力の均一な付与)の結果として、許可圧B7.2に達するまで運転圧が上昇する。同時に、Y6バルブによって「プレス」機能への切り換えが行われる。関連プログラムで予め選択されたダイアフラム圧に到達するまで圧力が上昇する。やはり前記プログラムで予め選択されているプレス時間の終了まで、テキスタイル基材に対する作用は続く。圧力スイッチB5が、プレス手順中のダイアフラム圧をモニタリングする。

前の段落で言及した油圧及びプレス機能に加えて、プレスの3種類の補助機能、すなわち、対象物高さ、段階的プレス、及び換気をプログラムすることができる。

図5について説明すると、第1に、油圧ポンプ(不図示)による圧力低下がある。これは、圧力スイッチB7.1によってモニタリングされる。ラム3がベルト7上方の中間位置まで引き上げられることで、搾られたテキスタイル基材4の加圧を緩めることができる(留意すべて点として、ラム8の動きをより明瞭に示すために、スライド10はそれの実際の位置からずらして図示してある。)。テキスタイル基材を押さえておくためのベルトが準備できたら、バルブY1によってモールドは上方に移動する。プランジャー8は、それは「頂部停止」位置に達するまで上方に移動し続ける(Y3)。コンベアベルト7を駆動する。光電バリアLS2が、テキスタイル基材4の通過をモニタリングする。テキスタイル基材がベルトを離れ、そのベルトが停止したら、Y2バルブによってモールドが下方に移動し、それの下方位置に戻る。油圧システムに過圧がある場合は、圧力スイッチB7.3がプレスのスイッチをオフにする。

留意する必要がある点として、ベルトは液体に対して多孔性であり、そうでなければ、過剰の液が溝9に流れ込む。染料部位形成の具体例では、短期間内で、過剰のエポキシ/アルカリ溶液を捕捉し、再利用する。プレスで抽出されたこの過剰量の液体を再導入し、導管によって、テキスタイル基材が投入及び飽和化されている容器にその液を戻すことで、この液を下水システム、河川、又は他の排出液貯蔵所に排出する必要がなくなる。効果的には、この方法によって、未吸収の化学薬剤溶液が、そのように捕捉及び飽和器ユニット中にリサイクルされる。前のテキスタイル基材ロットが取り込んだ化学薬剤溶液に入れ替え、適切な処理が維持されるレベルに濃度を維持するだけの速度で飽和化ユニットに追加の化学薬剤を加えることが必要である。化学薬剤液供給システムは効果的には「閉鎖」システムであり、リサイクルされた液は、必要に応じて飽和器ユニットへの再導入前にリサイクルされた化学薬剤溶液貯蔵のための中間タンクに取り付けることができる導管から、容器に繰り返し再循環される。図1に示したように溶液の再捕捉及び再使用することで、環境への生態的負担が大幅に低減されることに加えて、その工程のコストの80%超を減らすことができる。

再度図1について説明すると、テキスタイル基材をプレスしてリサイクルする液を抽出した後、空気のない状態で一定期間、基材を貯蔵又は「バッチ分け」して、前処理化学薬剤が所望の染料部位を十分に作れるようにする。処理されたテキスタイル材料は代表的には、8から24時間の範囲の期間にわたり室温で貯蔵される。空気が中和を行うか、反応によって染料部位が形成されるのを妨害することから、バッチ分けは空気のない状態で行わなければならない。溶液の調合を調節することで、中和が起こるまでの時間を延長することが可能であるが、代表的には、減圧下又は不活性ガス雰囲気下での貯蔵が望ましい。以上の理由から、テキスタイルは、貯蔵及び/又は加熱間隔中、バッグ、ドラム又は容器中に気密に充填されることで、空気への破壊的曝露を最小限とすることができる。厳密に制御された条件下で熱を加えることで、バッチ時間を短縮を短縮することができるか、無くすことができる。「硬化」条件も、空気のない状態で注意深くモニタリング及び調節しなければならない。

化学薬剤飽和化及びバッチ分けプロセスが完了したら、関連する種類のテキスタイル基材を有効に取り扱うように改造された第2のトンネル型洗浄機ユニットを用いることで、経済的且つ高度に生産的に、テキスタイル基材を図1に示したように中和、洗浄及び乾燥させることができる。代表的にはその工程は、回転式乾燥によって行う。所望に応じて、好適な乾燥機、例えば高周波型乾燥機、連続ガス型乾燥機又はマイクロ波型乾燥機を、その工程に組み込むことができる。

ここで、前処理されたテキスタイル基材は、さらなる加工、例えば経済的に有利且つ高度に効率的な形での織り糸への紡糸、及び/又は染色を行なう準備が整った状態である。

以上、具体的な実施形態及び実施例を参照しながら、前処理剤、加工助剤、及び仕上げ剤を繊維、衣類及び他の不連続テキスタイルに適用する方法及びそのための装置、並びに本発明による方法を行うための関連装置について説明した。本発明の各種詳細は、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて変更可能である。さらに、本発明の好ましい実施形態についての前記の説明並びに本発明を実施するための最良の形態は、専ら説明を目的として提供されたものであって、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定するためのものではない。