실험실용 저욕비 고온 염색기{The high temperature dyeing machine of the low liquid ratio in laboratory}
도 1은 본 발명의 전체를 보인 개략 사시도 도 2는 본 발명의 전체 개략 정면도 도 3은 본 발명의 전체 개략 측면도 도 4는 본 발명의 조제공급장치를 보인 발췌 사시도 도 5는 본 발명의 좌우 작동부와 회전장치의 발췌 평면도 도 6은 본 발명의 요부 발췌 개략 사시도 도 7은 본 발명 조제 공급용 상하작동장치를 보인 요부 확대 정면도 도 8은 고정판을 제거한 상태의 작동부를 보인 요부 확대 사시도 도 9는 본 발명의 포트 고정용 캡을 보인 요부 확대 측 단면도 도 10은 본 발명 포트 고정용 캡의 온도감지용 체결부를 보인 요부 확대 단면도 ** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** 1. 고온 염색기 본체 2. 조제 용기 고정구 3. 용기 4. 펌프 5. 조제공급장치 6. 좌우작동장치 7.회전장치 8. 구동부 9. 회전축 10. 10'. 회전판 11. 작동부 12. 실린더 13. 조제 공급용 상하작동장치 14. 노즐 15, 포트 16. 캡 17. 연결구 18. 체결구 19. 고정판 20. 홀더 21. 피팅 23. 25. 모터 24. 링크 26. 27. 기어박스 28. 외부캡 29. 내부캡 30. 브라켓 31. 판 스프링
본 발명은 실험실에서 사용하는 저욕비 고온 염색기에 관한 것이다. 일반적으로 섬유염색가공에 있어서 초저욕비 설비의 개발 기술은 에너지 절감과 더불어 용수 절감, 환경 문제를 개선할 수 있는 매우 중요한 기술이라고 할 수 있으며 이러한 현장 규모의 설비 개발은 현장-실험실 간 재현성 차이를 최소화할 수 있는 실험실 규모의 설비 개발이 반드시 병행되어야만 비로소 그 기술이 완성 될 수 있다고 할 수 있다. 섬유 염색 가공 분야의 국제적 경쟁력과 고부가가치화를 위해 실험실 설비 분야는 업계에서 오래전부터 연구하고 준비하여 왔음에도, 실제 과다한 설비 투자와 실험실 기계들의 비 표준화 등으로 실질적인 개발 투자가 망설여 왔었다. 그러나 에너지 절감 기술의 필요성이 산업계 전반에서 그 중요성을 더 해가 고 있는 이 시점에서 초 저욕비 염색 설비의 개발과 발맞추어 실험실용 초 저욕비 염색 설비의 개발 및 제품 표준화를 추진해 나아가야 할 것이다. 그러므로 섬유 산업의 이미지 재고와 화학섬유 산업의 생존을 위해서는 고객의 욕구에 부합하는 시장성 있는 제품의 개발 및 생산이 중요하다는 판단 하에 고급화·차별화·고기능화 상품의 개발에 사활을 걸고 있다. 급화 및 차별화 제품만이 기존 섬유제품에 비해 제품 단가가 월등히 높기 때문에 섬유업계의 수익성을 높일 수 있다. 섬유산업의 불황의 원인을 많은 전문가는 주변 후발 섬유산업국의 기술력의 급속한 발전과 대량생산과 값싼 임금에서 오는 생산 제조가의 차이로 보고 있다. 부가가치 제품에서는 선진 섬유산업국과의 경쟁에서, 가격 면에서는 후발 섬유산업국의 경쟁에서 뒤지는 샌드위치 현상을 보이고 있다. 이와 더불어 원료가격의 폭등과 국내 경제의 유래 없는 불황으로 한국의 섬유산업은 몰락의 위 처할 수도 있다는 위기감이 팽배해지고 있다. 한편, 섬유기계업계에서도 섬유업계의 불황 타계를 위한 다각적 노력에 발맞추어 섬유업계의 생산성 및 경쟁력을 제고를 극대화할 수 있는 설비 개발에 박차를 가하고 있다. 이 중에서도 에너지 및 용수 절감 등을 통한 생산비를 낮출 수 있는 대표적인 기술이 바로 초저욕비 염색 설비의 개발이라고 할 수 있다. 특히, 초저욕비 기술은 물의 사용량을 최소화하므로 용수 절감뿐만 아니라 폐수 절감의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있으므로 환경 문제 개선 측면에서도 그 중요성을 인정받을 수 있다. 현재의 섬유제품시장에서는 생활수주의 향상과 소비자들의 다양하고 민감한 컬러(Color) 욕구에 따라 대량생산체제에서 소량 다품종 생산으로 주문, 생산형태가 바뀌어 가면서 소비자들의 섬유를 소재로 하는 일상생활(복식패턴 및 가구 디자인 등, 인테리어디자인 방면)에서 섬유의 Color 및 Touch등 염색과 관련한 품질에 대한 요구가 매우 다양하고 까다로워 지고 있는 실정이다. 이에 따라 염색방법 및 제품 품질의 표준화와 균일성 제고라는 측면이 크게 강조되고 있으며 이는 염색의 현장 투입 전 실험염색이 선행되어야 함은 재론할 여지가 없다고 하겠다. 그래서 당사는 현장 작업에 비해 자동화 및 표준화가 더디게 이루어진 염색실험실의 작업 표준화 및 자동화에 역점을 두고 여러 가지의 실험 장비를 개발하여 왔는바, 초저욕비 염색기도 그 중 하나이며, 본 제품의 개발이 완료되면 국내 염색업체의 실험실 자동화 및 작업방법의 표준화에 많은 기여가 예상되며 경쟁력의 제고에도 많은 도움이 될 것이다. 한편, 에너지 및 용수 절감 효과를 위한 초저욕비 염색설비 개발에 대한 연구가 국내외에서 활발히 전개되고 있는 시점에서 향후 관련 현장 설비의 보급에 대비하여 실험실 설비 및 관련 기술에 대한 지적재산권을 선점할 경우 시장 확보에 있어서도 매우 유리한 입지를 구축할 수 있을 것으로 기대된다. 종래에 사용되어온 저욕비 염색기는 Data Color와 기타 일제의 Kurabo사 제품이 일본의 국가 이미지에 편승하여 과거 한국 등 아시아 시장에서 강세를 보였으 나 가격경쟁력의 상실로 현재는 미미한 수준이다. 즉 종래의 저욕비 염색기는 염색중 조제투입량 및 투입시기와 현장용 염색기와의 데이터 일치, 염색시간 그리고 욕비 정도 등으로서 과거에는 품질에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 간과되어 왔으나 현재와 같이 까다로운 품질이 요구되는 현실에서는 매 작업의 방법 및 그 정도가 품질에 매우 큰 영향을 끼치게 되는 문제점이 있었으며, 작업자들 또한 매 작업의 방법 및 그 정도가 품질에 매우 큰 영향을 끼친다는 인식이 확산하고 있으며, 이에 따라 작업방법의 표준화 및 실험품질의 균일성이 크게 강조되고 있다. 상기 경험적 방법에서 진일보하여 작업의 방법 및 데이터화가 일부 이루어진 방법들은 염색실험품질은 많이 향상되었으나 여기에도 작업자의 편견과 자동화의 미결로 표준화에는 미치지 못하는 실정으로 시편품질의 불 균일과 현장작업의 불량으로 인한 문제가 상당부분 상존해 있다. 그러나 소비자의 질 높은 색상욕구와 고 품질을 얻기 위한 작업방법 및 작업과정을 요구하는 지금에 이르러서는 전자의 방법에도 한계에 이르러 오고 있다. 이유는 작업방법/염료/실험설비/작업장 환경 등, 여러 가지가 있겠으나 대표적인 불량원인으로는 실험염색 작업의 자동화 및 표준화의 미결이라 하겠다. 따라서 본 초저욕비 자동염색기와 같은 정밀하고 자동화된 고급실험기의 필요성은 한층 더 커질 것이며 계속 개발되어야 하는 문제점이 있었다. 즉 종래에 사용되어온 저온 염색기는 염색용 포트에 물이 많이 들어감으로써 물의 낭비가 심하였고, 고유가 시대에 많은 물이 든 포트를 흔들어 주어야 함으로 써 에너지의 낭비가 심한 단점이 있으며, 이로 인하여 생산량의 감소와 생산단가가 증가하게 되는 큰 문제점이 있었다. 본 출원인은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고/저온 염색기의 작동방법 및 그 장치(특허 제0697721호)를 발명하였다. 상기의 발명을 살펴보면 다음과 같다. 다수개의 포트가 설치되는 포트고정부를 좌우로 흔들어 주도록 된 것에 있어서, 염색기 본체의 하단부에 히터와 냉각파이프를 설치하고, 그 상부에는 좌우작동장치에 의하여 좌우로 작동되는 가이드 봉을 지지대를 이용하여 설치하고, 가이드 봉의 양측에는 포트가 고정되는 포트고정부를 설치하며, 염색기 본체의 내부 전면에는 모터에 의하여 회전되고 양측에 원동기어가 설치된 회전축을 설치하여 각각 포트고정부의 구동기어와 연결하여서 된 회전장치를 설치하여서 된 것과, 좌우작동장치는 염색기 본체의 내부 중간에 전후로 가이드 봉을 좌우로 유동 가능하게 고정 설치하되 한쪽 중간부에는 캠판에 연결된 링크를 설치하여 모터의 회전에 의하여 가이드 봉이 좌우로 작동되도록 하여서 된 것과, 포트고정부는 가이드 봉의 양측에 각각 고정구 몸체를 고정설치하되 각 고정구몸체의 전, 후에 각각 구동기어가 설치된 회전축을 설치하여 체인에 의하여 연결하고, 전면의 구동기어 일측에는 원동기어를 회전축에 고정 설치하며, 각 고정구 몸체에서 포트 고정 몸체가 설치되는 위치에는 양측으로 각각 지지대를 돌출 형성하여 고정기어를 고정설치하고 고정기어의 외측으로 각각 포트 고정몸체를 회전축에 설치하여 회전되게 하며, 각각의 포트 고정몸체에는 수개의 포트 고정축을 회전 가능하게 설치하되 각각의 포트고정축의 한쪽 끝 부분에는 구동기어를 설치하여 고정기어에 물려 연동 되게 하고, 고정축의 다른 한쪽에는 포트가 설치되어 역회전 되는 역 회전체를 설치하며, 포트 고정몸체의 외측에는 덮개를 설치하여서 된 것과, 회전장치는 염색기 본체의 내부 한쪽에 회전축을 고정 설치하되 회전축을 2등분하여 대응되는 위치에 커플링으로 연결하고, 회전축의 양측에는 원동기어를 설치하며, 원동 기어에는 포트 고정부의 원동 기어와 연결하여 연동하게 하되 포트 고정부의 원동 기어가 회전축에 설치된 원동 기어보다 폭이 크게 하여 좌, 우 유동시 회전축의 원동 기어의 폭에서 이탈되지 않고 좌우로 작동되게 하여서 된 것과, 염색기 본체의 내부 중앙부에 회전축을 고성 설치하되 회전축을 지지하는 양측과 중간부에 베어링을 설치하여 회전축이 회전함과 동시에 좌우로 작동될 수 있게 하고, 회전축에는 2개 1조로 된 포트 고정부를 설치하되 각각의 포트 고정부에 설치된 포트 고정몸체에는 수개의 포트 고정축을 회전 가능하게 설치하되 끝 부분에는 구동기어를 설치하고, 회전축을 중간에서 지지하는 지지대의 양측에는 고정기어를 고정 설치하여 각각의 포트 고정축에 설치된 구동기어와 체결하여 회전되게 하며, 회전축의 한쪽 외부에는 회전축을 회전시키는 모터를 고정 설치하고, 그 일측에는 회전축과 회전축을 회전시키는 모터를 좌우로 작동시키는 캠과 링크가 체결된 좌우 작동 모터를 염색기 본체에 고정 설치하여서 된 것과, 하나의 염색기 본체의 내부에서 포트 고정부를 좌우로 흔들어 줌과 동시에 포트들이 고정되는 포트 고정몸체를 시계방향으로 회전시키고, 포트가 고정되는 각각의 포트 고정축은 역 회전되도록 하여서 된 것이 그 주된 구성이다. 그러나 상기의 발명은 저온과 고온을 같이 겸할 수 있도록 한 것으로서, 구조가 복잡하고 부피가 크며, 제조단가가 고가인 문제점이 있다. 또한, 상기의 발명은 포트가 수평으로 설치되어 있는 상태에서 좌우작동장치에 의하여 좌우로 작동되는 각각의 포트를 회전시키는 장치가 설치되어 있기 때문에 실질적으로 제작단가에 비하여 그 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 염색기 본체의 내부 하단에 조제 공급장치를 설치하여 조제가 공급 되도록 하고, 본체의 내부에는 좌우작동장치에 의하여 좌우로 작동되면서 회전되는 회전판을 설치하되 회전판의 양측에 포트고정부를 경사지게 설치하여 좌우작동장치에 의하여 포트가 좌우로 작동됨과 동시에 회전판에 의하여 회전되고, 경사지게 설치된 포트에 의하여 포트의 내부에 들어있는 직물과 조제가 상하로 작동됨으로써 염색의 효율을 최대로 할 수 있도록 한 실험실용 저욕비 고온 염색기를 제공함에 그 목적이 있는 것이다. 본 발명의 부가적인 목적으로는 조제공급장치를 본체의 하단 한쪽에 설치하여 펌프에 의하여 공급되게 하고, 포트를 막고 있는 캡을 통하여 자동으로 공급되 게 한 실험실용 저욕비 고온 염색기를 제공함에 그 부가적인 목적이 있는 것이다. 본 발명의 또 다른 부가적인 목적은 포트를 경사지게 조립되도록 설치함으로써 회전만으로 포트의 내부에 들어 있는 조제와 직물이 포트의 내부에서 상하로 흔들리도록 하는데 그 부가적인 목적이 있는 것이다.
고온 염색기에 있어서, 고온 염색기 본체(1)의 하단 한쪽에 조제 용기 고정구(2)를 설치하여 조제가 든 용기(3)를 고정하고, 그 한쪽에는 펌프(4)에 의한 조제 공급장치(5)에 의하여 공급되게 하여서 된 것과, 고온 염색기 본체(1)의 상부 한쪽에 모터(23)와 기어박스(27) 및 링크(24)에 의하여 구동부 전체가 좌우로 작동되는 좌우작동장치(6)와, 모터(25)와 기어박스(26)에 의하여 회전되는 회전장치(7)가 설치된 구동부(8)를 구성하고, 다른 한쪽에는 회전축(9)에 의하여 회전되고 양측에는 각각 포트가 경사지게 설치되는 회전판(10)(10')이 설치된 작동부(11)를 설치하여서 된 것과, 작동부(11)의 바닥면 중앙부에는 실린더(12)에 의하여 조제가 공급되는 조제공급용 상하작동장치(13)를 설치하여 노즐(14)이 포트(15)를 밀폐되게 고정하는 캡(16)의 측면에 설치된 연결구(17)에 체결되도록 하여서 된 것과, 양측 회전판(10)(10')에 설치되는 포트들 중 하나에만 조제공급용 연결구(17)와 온도 측정용 센서가 삽입되는 체결구(18)를 체결 고정하여서 된 것이다. 상기 작동부(11)에 설치된 회전판(10)(10')은 각 회전판(10)(10')의 외측을 일정한 간격으로 절개하여 다수개의 고정판(19)을 구성하되 각각의 고정판(19)은 각각 전면으로 5°절곡한 다음 다시 7°를 비틀어 경사지게 구성하며, 각각의 고정판(19)에는 판 스프링(31)에 의하여 포트(15)를 고정하는 홀더(20)를 체결 고정하여서 된 것이다. 상기 조제 공급장치(5)는 고온 염색기 본체(1)의 하단 한쪽에 조제 용기를 고정하는 조제 용기 고정구(2)를 설치하여 각각 조제가 든 용기(3)를 고정하되 용기(3)의 상단부를 막고 있는 캡(16)에 호스를 연결하고, 하단 한쪽에는 조제를 이송시키는 펌프(4)를 설치하여서 된 것과 고온 염색기 본체(1)의 저면에는 양측 전후에 에어 실린더(12)가 설치된 브라켓(30)을 설치하되 전면 양측의 에어 실린더(12)는 수직으로 설치하고, 후면 양측의 에어 실린더는 경사진 캡(16)의 연결구(17)와 같이 일직 선상이 되도록 경사지게 설치하며, 에어 실린더(12)의 끝 부분에는 조제공급용 호스가 연결된 피팅(21)을 설치하여 피팅(21)이 에어 실린더(12)의 작동에 의하여 캡(16)의 연결구(17)에 체결되어 펌프(4)에 의하여 조제가 자동 공급되도록 한 것이다. 상기 캡(16)은 조제공급용 연결구(17)가 설치된 내부 캡(29)을 포트와 결합한 다음 그 외측에 외부캡(28)에 체결하여 고정하고, 이와 같이 결합한 외부캡(28)을 홀더(20)에 체결하여서 된 것이다, 상기와 같이 된 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 전체를 보인 개략 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 전체 개략 정면도를 보인 것이며, 도 3은 본 발명의 전체 개략 측면도를 보인 것이고, 도 4는 본 발명의 조제공급장치를 보인 발췌 사시도 이고, 도 5는 본 발명의 좌우 작 동부와 회전장치의 발췌 평면도이며, 도 6은 본 발명의 요부 발췌 개략 사시도 이고, 도 7은 본 발명 조제 공급용 상하작동장치를 보인 요부 확대 정면도이며, 도 8은 고정판을 제거한 상태의 작동부를 보인 요부 확대 사시도 이고, 도 9는 본 발명의 포트 고정용 캡을 보인 요부 확대 측 단면도이며, 도 10은 본 발명 포트 고정용 캡의 온도감지용 체결부를 보인 요부 확대 단면도이다. 각각의 포터(15)에 염료와 직물을 넣은 다음 내부캡(29)을 체결하고, 이 상태에서 외부에 다시 외부캡(28)을 체결한 다음 캡(16)을 홀더(20)에 삽입하여 고정한다. 이때 캡(16)에 돌출 형성된 고정구가 홀더(20)에 설치된 판 스프링(31)의 돌출부를 압착하였다가 통과하면서 체결하게 되므로 견고히 고정하게 된다. 이와 같이 각각의 회전판(10)(10')에 각각 염색 실험할 포트를 체결하여 고정한 다음 각각의 센서를 체결구(18)에 체결한 다음 염색기를 작동시킨다. 상기와 같이 염색기를 작동시키면 구동부(8)에 설치된 좌우작동장치(6)와 회전장치(7)에 의하여 회전판(10)(10')이 설치된 회전축(9)이 좌우로 작동되면서 회전하게 된다. 즉 좌우작동장치(6)의 모터(23)가 회전하게 되면 모터(23)와 연결된 기어박스(27)에 의하여 상측에 설치된 편심판이 회전하게 되고, 이로 인하여 편심판과 연결된 링크(24)에 의하여 작동부(11)에 설치된 회전축(9)이 좌우로 작동하게 되는 것이다. 한편, 상기의 좌우작동장치(6)가 작동함과 동시에 그 일측에 설치된 회전장 치(7)의 모터(25)가 작동하게 되고, 이로 인하여 기어박스(26)에 의하여 회전축(9)이 회전하게 되며, 좌우작동장치(6)가 작동될 경우 회전장치(7) 전체가 같이 좌우로 작동되면서 회전하게 되는 것이다. 상기와 같이 포터가 고정된 회전판(10)(10')이 회전됨과 동시에 좌우로 작동되면 포트(15)에 내장된 염료와 직물이 흔들리면서 염색이 이루어 지게 되는 것이다. 이때 각 회전판(10)(10')에서 포트(15)가 고정되는 고정판(19)이 전면으로 5°절곡된 상태에서 다시 7°가 비틀려져 있는 상태에서 홀더(20)에 의하여 포트(15)가 고정됨으로써 포트(15)가 회전판(10)(10')에 의하여 한바퀴 회전할 경우 포트의 끝 부분이 상측에서 하측까지 이동하게 됨으로써 포트의 내부로 들어있는 염료와 직물을 흔들어 완벽한 염색을 할 수가 있는 것이다. 상기와 같은 상태에서 조제가 투입될 경우 좌우작동장치(6)와 회전장치(7)가 정지함으로써 포트(15)가 설치된 회전판(10)(10')이 정지하게 된다. 이때 작동부(11)의 하단부에 설치된 조제공급용 상하작동장치(13)가 작동하게 된다. 즉 조제 공급용 상하작동장치(13)의 각각의 실린더(12)가 브라켓(30)에 고정된 상태에서 작동하게 되면 실린더 로드에 의하여 로드가 인출되고, 이로 인하여 로드에 설치된 각 피팅(21)이 인출되면서 회전판(10)(10')에 설치되어 포트(15)를 고정하고 있는 캡(16)의 연결구(17)에 체결하게 된다. 상기와 같이 피팅(21)이 캡(16)의 연결구(17)에 체결되면 조제공급장치(5)에 설치된 펌프(4)에 의하여 조제가 이송되어 포트의 내부로 공급하게 된다. 한편, 회전판(10)(10')에 설치되는 포트(15)들 중 하나는 캡(16)을 체결하되 캡(16)의 측면에 연결구(17)가 형성된 곳에는 조제공급용 피팅(21)에 체결되게 하고, 하단부에 설치된 체결구(18)에는 온도감지센서를 삽입 체결하여 작동부(11)에 설치된 포트 전체의 온도를 파악할 수가 있는 것이다. 상기와 같이 조제가 공급되면 펌프(4)가 정지된 다음 실린더(12)가 원상 복귀하게 되고, 이로 인하여 각각의 피팅(21)이 캡(16)의 연결구(17)에서 분리되면서 원상 복귀하게 된다. 상기와 같이 조제공급장치가 다시 작동한 다음 염색이 끝나 염색기 본체()가 정지된 다음 포트를 인출하면 되는 것이다.
이상과 같이 본 발병은 염색기 본체의 내부 하단에 조제 공급장치를 설치하여 조제가 공급 되도록 하고, 본체의 내부에는 좌우작동장치에 의하여 좌우로 작동되면서 회전되는 회전판을 설치하되 회전판의 양측에 포트 고정부를 경사지게 설치하여 좌우작동장치에 의하여 포트가 좌우로 작동됨과 동시에 회전판에 의하여 회전하고, 경사지게 설치된 포트에 의하여 포트의 내부에 들어있는 직물과 조제가 상하로 작동됨으로써 염색의 효율을 최대로 할 수 있도록 한 것이다. 상기와 같이 된 본 발명은 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 각각의 포트가 경사진 상태에서 비틀려 설치되어 있는 상태로서 회전축의 중심부에서 벗어난 상태에서 체결 고정되기 때문에 흔들림의 각도를 최대로 할 수가 있으며, 이로 인하여 염료와 직물을 완벽하게 혼합시킬 수가 있는 유용한 발명인 것이다. 상기에서는 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. |
