JP4236636B2 - 繊維製品の脱色加工装置及び脱色加工方法 - Google Patents

Description

この発明は、原反や縫製した衣料等の繊維製品、特に染色後の繊維製品の脱色加工装置及び当該装置を用いた脱色加工方法に関するもので、加工対象となる繊維製品をオゾンガスに晒すことにより脱色を行なう上記装置及び方法に関するものである。

染色したジーンズ等の繊維製品を部分的に脱色して脱色模様を付与することは、従来から行われている。ジーンズの部分的な脱色には、染色した製品を軽石と共にドラムに入れて回転させるという物理的な方法と、次亜塩素酸塩や過酸化水素水等の漂白剤を使用する方法とがあった。

これに対して特許文献１には、染色した繊維製品に対して水分付着量の多少差を設けた湿気を含む状態で、オゾン雰囲気に暴露することによって、前記水分付着量の多少差による脱色コントラストのついた脱色模様を得るという、繊維製品の脱色模様の形成方法が提案されている。この公報記載の発明は、水分の多く存在する部分が少ない部分よりもオゾンによってより多く脱色されることを利用して、繊維製品に所望の模様に対応して水分を付与してオゾンに晒すことにより、従来方法よりコントラストの強い脱色模様が得られるというものである。オゾンの供給には、空気を原料ガスとし無声放電の方法を用いた市販のオゾン発生器が利用されており、残存したオゾンはヨウ化カリ溶液に通して分解している。実施例として、直径５０ｃｍ×高さ１４０ｃｍのステンレス製円筒容器内に染色したズボンを吊して、ズボンを回転させながらオゾンを吹き込む例が記載されている。

一方、特許文献２には、アンモニアガスを付与した後、ホルマリン成分を含まない樹脂加工液で処理することにより、繊維製品に防皺性や防縮性を付与する形態安定化加工装置が示されている。この公報に記載の装置は、アンモニアガス供給配管、不活性ガス供給配管及び水蒸気配管を備えた密閉容器と、この密閉容器内で水平軸回りに回転する通気性周壁を備えた回転ドラムと、密閉容器に接続された加工液の注入配管と、密閉容器内に熱風及び冷風を供給するヒータを備えた送風機配管と、加工液加熱用の液ヒータとを備えた装置が示されている。
特公平７‐３７７１５号公報 特開２００２‐１０５８４４号公報

この発明は、オゾンを用いて繊維製品の脱色加工を行なうのに好適な装置を提供するものである。この発明の装置では、加工しようとする繊維製品の水分率の調整及びオゾン濃度の制御による脱色率の調整が可能で、水分率の調整工程とオゾンによる脱色工程とを同一機械内で連続的に行なうことができ、かつ均一な脱色が可能である。脱色率を自由に調整可能な均一な脱色は、所望の脱色模様を得るための部分脱色の技術的な前提となるものである。またこの発明では、この発明の装置による好ましい脱色方法についても提案している。

この発明の繊維製品の脱色加工装置は、密閉容器１と、この密閉容器内で水平軸回りに回転する通水性周壁を備えた回転ドラム２と、回転ドラムに繊維製品を投入するために密閉容器１に設けられたドア１２と、自動弁４２を介してこの密閉容器に接続されたオゾン発生器４１と、この密閉容器に水を供給する給水装置５８と、この密閉容器内に熱風及び冷風を供給する空気ヒータ３１を備えた送風装置３４とを備えている。

密閉容器内のオゾン濃度は、オゾン濃度計４３で計測し、当該濃度計の検出値によりオゾン発生器４１の発生オゾン量を制御することで所望濃度に保持する。

この発明の繊維製品の脱色加工方法は、ドア１２を有する密閉容器１と当該密閉容器内で水平軸回りに回転する通水性周壁を有する回転ドラム２とを備えた加工装置を用い、回転ドラム２内に繊維製品を投入してドア１２を閉める投入工程と、回転ドラム２を高速回転させる遠心脱水工程と、密閉容器１内にオゾンガスを供給して回転ドラム２を低速回転させることにより前記繊維製品をオゾンガスに晒して脱色するオゾン脱色工程と、密閉容器１内に空気を供給してオゾンガスを排出するオゾン排出工程と、密閉容器に水及び必要により薬品を供給して繊維製品内に残存するオゾンを溶解ないし分解する残オゾン分解工程と、繊維製品を水洗脱水する後洗い工程とを行なうというものである。

上記の方法における遠心脱水工程とオゾン脱色工程との間に、回転ドラム２を低速回転させつつ密閉容器１内に加熱空気を供給して前記投入した繊維製品をほぐしながら所望の水分率になるまで均一に水分調整する半乾燥工程を行なうことにより、繊維製品の均一な脱色が可能になる。

染色済みの繊維製品を、ある濃度のオゾンにある時間暴露したとき、繊維製品に残存する水分率により、その脱色程度(速度）が変化することは分かっている。

この発明の脱色加工装置は、染色加工された繊維製品をオゾンを使用して脱色する加工装置であり、水分調整工程とオゾンによる脱色工程とを同一機械内で連続的に行なう装置である。水分調整工程では、染色された繊維製品の水分率を、希望する脱色の程度や均一性に応じて、容易にかつ均一に調整できる。

この発明の加工装置は、密閉容器１内で回転するドラム２を備えており、密閉容器１内に染色液を供給することにより、脱色の前工程となる染色加工も可能で、染色工程から引き続いて水分率の調整工程及びオゾンによる脱色加工を連続して行なうことができる。

オゾン脱色加工に入る前に、回転ドラムを高速で回転して遠心力で水を振り切り、繊維製品の水分率を短時間で下げることができる。水分率を更に下げかつ均一にするときは、遠心脱水後、回転ドラムを低速回転させた状態で、例えば蒸気式ヒータ３１とブロワ３２による熱風を密閉容器１内に吹き込み、遠心脱水した後の繊維製品を緩やかに攪拌しながら水分調整することにより、水分率を希望するレベルまで下げることができる。

脱色の程度は、オゾン発生器の放電を制御器で制御して容器内に注入されるオゾン濃度を制御することにより、調整することができる。実用的には、オゾン濃度計４３により密閉容器１内のオゾン濃度を計測し、ＰＩＤ制御を行い、加工時間中の密閉容器内のオゾン濃度が一定になるように、オゾン発生器の発生オゾン量を制御する。また脱色の程度は、オゾンに暴露させる時間によっても加減できる。通常は３０分〜６０分くらいの時間で加工される。

密閉容器１内へのオゾンガスの注入及び排出は、容器１の側部ないし上部から行なうのが好ましく、発明者らの実験によれば、オゾンガスを密閉容器１の側部から注入して残存ガスを容器１の上部から排出するか、又はオゾンガスを密閉容器１の上部から注入して残存ガスを側部から排出するのが適当であると認められた。

オゾンガスは空気より重いため、密閉容器１に注入されたオゾンは、回転ドラム２の回転により攪拌されて、ほぼ均一の濃度になる。ブロワを装備して容器内部のオゾンを含む空気を循環攪拌させるようにすれば、密閉容器内のオゾンの均一性を更に高めることができる。

オゾン脱色加工中の回転ドラム２の回転は、繊維製品の種類により、また投入量の多少により、速度と反転タイミングを調節して、ドラム内の繊維製品をばらつかせて、すべての繊維製品を均等にオゾンに暴露させることにより、均一でむらのない脱色が可能になる。

以下、この発明の実施例を示す図面を参照して、この発明の装置及び方法を更に説明する。

図１には実施例装置の主要部が示されている。密閉容器１内には、水平軸回りに回転する回転ドラム２が設けられている。この回転ドラムの回転軸３は、密閉容器１の背面を貫通しており、この貫通部分に設けられた軸受４、５で水平軸回りに自由回転可能に軸支されている。回転軸３は、Ｖベルト６を介して可変速モータ７に連結されている。可変速モータ７には、回転ドラム２を低速及び高速で回転駆動するための可変速回路８が接続されている。

回転ドラム２の外周壁は、多数のパンチ孔１１を設けたステンレス板で形成されており、密閉容器１内の気体や液体が回転ドラム２内を自由に流通できるようになっている。回転ドラム２は、その一方にのみ延びる回転軸３で片持ち状態で支持されており、反回転軸側の端面は開放されている。密閉容器１には、回転ドラム２の開放端に対向して開閉自在なドア１２が設けられている。加工する繊維製品は、このドアを開いて回転ドラム２内に投入される。

回転ドラムの回転軸３を軸支している軸受４、５の回転ドラム側には、ガス封用のシール材１３が２個設けられている。この２個のシール材によって画成されたシール室１４に加圧空気を供給する圧力パージ用の空気配管１５が接続されている。また、ドア１２の周辺部分には、ドア閉鎖時に密閉容器１内と外界とを遮断するシール材１６が、密閉容器１の開口周縁に設けた二重円筒突起１７の内筒端と外筒端とに接し、このシール材１６で画成された空間に圧力パージ用の加圧空気を供給する空気配管１９が接続されている。これらの圧力パージ用の空気配管１５、１９は、図２に示すように、減圧弁２１及び遮断弁２２を介して圧縮空気源２３に連結されている。

密閉容器１の底部には液ヒータ２４が設けられている。この液ヒータは密閉容器１内に配置した蒸気管である。この装置内で脱色する繊維製品の染色も行なうときは、染色工程の際に液ヒータ２４に水蒸気を通過させることにより、密閉容器１内の染色液を加温する。またオゾン処理の後で温湯による水洗を行なうときも、この液ヒータに水蒸気を通過させて密閉容器１内の水の温度を所望温度に保持する。密閉容器１内の染色液や水の温度は、容器底部に設けた液温センサ２５の検出温度に基づいて制御器が自動弁２６を開閉することにより、調整及び維持される。

また密閉容器１の上部には、空気ヒータ３１、ブロワ３２及び遮断ゲート３３を備えた送風装置３４が設けられている。この送風装置の吐出空気は、密閉容器１との間にパンチングメタル製の拡散壁３５を設けた拡散室３６を通って密閉容器１内へと流入する。密閉容器１内の温度は、容器上部に設けたガス温センサ３７の検出温度に基づいて、制御器が自動弁３８を開閉して空気ヒータ３１を流れる水蒸気量を加減することにより、調整及び維持される。

密閉容器１には、複数のガス配管や水配管が接続されており、これらは図２に示されている。図２には図１に示した密閉容器１が単純な矩形で示されており、回転ドラムやドアは省略されている。

図２において、オゾン発生器４１は自動弁４２を介して密閉容器１の側壁部に連通されている。密閉容器１の上部には、オゾン濃度計４３、安全弁４４及びバキュームブレーカ４５が装着されている。空気ヒータ３１、ブロワ３２、遮断ゲート３３を備えた送風装置３４は、図１で説明したものである。更に密閉容器１の上部には、遮断弁４６を介して排オゾン処理装置(オゾン分解装置）４７が接続され、遮断弁４８を介して自動薬剤投入機４９が接続されている。ガス温センサ３７は、図１で説明したものである。

密閉容器１の側部及び底部には、遮断弁５１、５２を備えたダクト５３、５４でブロワ５５が接続されている。このブロワは、脱色工程時に密閉容器１内のオゾンを含んだ空気を循環攪拌して、容器内のオゾン濃度を均一にするものである。また、密閉容器１の側部には給水弁５６及び流量調整弁５７を介して給水器５８が接続されており、密閉容器１の底部には排水弁６１を備えた排水管６２が接続されている。

液ヒータ２４、液温センサ２５及び自動弁２６は、図１で説明したものである。液ヒータ２４に蒸気を供給している蒸気源６３は、遮断弁６４を備えた蒸気配管６５で密閉容器１内にも接続されている。

図３は、図２の装置におけるオゾン発生器４１の制御系のみを示した図である。オゾン濃度計４３で検出されたオゾン濃度は、脱色加工装置の制御器７１に送られる。制御器７１には、脱色工程中に密閉容器１内で維持されるオゾン濃度が設定記録されている。制御器７１は、検出されたオゾン濃度からオゾンの濃度及び供給量をどのようにするかを予め登録された制御プログラムにより判断し、オゾン濃度の増減指令と弁の開閉指令とを出力する。オゾン濃度の増減指令は、オゾン発生器４１の制御器７２に送られ、この制御器が放電をコントロールすることにより発生するオゾン濃度の調整を行なう。また弁の開閉指令は、自動弁４２に送られ、オゾン供給のオンオフを行なう。

次に図４に示すフローチャートを参照して、上記実施例装置における繊維製品の脱色加工方法を説明する。

装置のドア１２を開け、回転ドラム２内に加工しようとする繊維製品(例えばジーンズ等の品物）を投入してドア１２を閉める。繊維製品は、種類や前処理の違いにより、ウエット又はドライの状態で投入する。実施例装置の容量は、ジーンズを約１６０本ほど一括して投入できる大きさである。

品物を投入した後、給水弁５６を開いて密閉容器１内に水を供給し、水洗工程で回転ドラム２を３〜５分程度低速回転して繊維製品を十分湿潤させる。次の脱水工程では、回転ドラム２を高速回転して遠心脱水により繊維製品の含水量を調整する。脱水時間は繊維製品の種類により異なるが、概ね１０分程度である。

この脱水工程の後、空気ヒータ３１で加熱された空気を密閉容器１内に送り、回転ドラム２を低速回転させ、回転ドラム２内を流れる加熱空気中に繊維製品を繰り返し落下させることにより、繊維製品をほぐしながら均一に熱風に晒して、繊維製品の水分率を所望の水分率に調整する。

具体的な例を挙げれば、加熱空気温度４０℃で２０分間の半乾燥工程を行なうことにより、脱水工程の終了時には不均一であった繊維製品の水分率を平均化させるとともに、脱水直後の水分率８０％を５０〜６０％に水分調整する。脱色の程度は、繊維製品の水分率により変化する。この半乾燥工程では、回転ドラム２の中で繊維製品が満遍なく熱風に晒されるように、繊維製品の種類に応じてドラム２の回転数や反転タイミングを調整する。

この水分調整工程の後、各開閉弁を閉じて容器１を密閉し、回転ドラム２を低速回転させ、遮断弁２２を開いて軸シール部及びドアシール部を圧力パージする。この状態でオゾン発生器４１を起動し、自動弁４２を開いて密閉容器１内にオゾンガスの注入を開始する。繊維製品の脱色の程度は、オゾン濃度と加工時間とにより調整される。

具体的な例を挙げれば、３０〜６０分の加工時間を設定し、密閉容器１内のオゾン濃度が所定の濃度(例えば５，０００〜１５，０００ｐｐｍ）になるまでオゾンを注入して一旦オゾンの注入を止め、反応により密閉容器内のオゾン濃度が低下したら再度オゾンを注入して、加工時間中のオゾン濃度を所定の濃度に保持する。

このオゾン処理工程では、回転ドラム２の中で繊維製品がよくほぐれてオゾンガスに満遍なく暴露されるように、回転ドラム２の回転数及び反転タイミングを繊維製品の種類や希望する脱色の態様に応じて調整する。また遮断弁５１、５２を開き、ブロワ５５を駆動して密閉容器内のオゾンを含んだ空気を循環して、密閉容器１内のオゾン濃度が均一になるようにする。加工時間についても、繊維製品によりまた希望する脱色の程度により、制御器に設けられたタイマによって調整する。

所望時間のオゾン処理工程が終了したら、遮断ゲート３３を開いてブロワ３２を運転することにより密閉容器１内に空気を送り込み、容器内のオゾンを排オゾン処理装置４７へ排出して分解処理する。容器内のオゾン濃度がある程度に低下したら、容器１に給水し、回転ドラム２を低速回転して繊維製品を水洗し、更に温水の給水と薬剤の投入とにより、繊維製品内に残存するオゾンを分解する。

次に回転ドラム２を高速回転して中間脱水を行い、その後必要に応じて温水による湯洗いや水洗を行なった後、ドア１２を開いて加工済の繊維製品を容器１から取り出す。なお各工程の処理時間は、制御器７１に設けられた各工程ごとのタイマにより設定している。

以上説明したこの発明の装置及び当該装置を用いたこの発明の方法により、染色した繊維製品を部分的に又は均一に脱色することができる。脱色の程度は、水分調整工程における脱水や乾燥の程度及びオゾン脱色工程における密閉容器内のオゾン濃度や処理時間により容易に調整ができる。また、脱色の均一さの程度は、遠心脱水工程における回転ドラムの回転速度や半乾燥工程における回転ドラムの間欠的な回転停止などにより、繊維製品の水分率を部分的に調整することにより調整できる。更に、所望濃度の均一な脱色が可能になることから、必要に応じて水分調整工程の後に脱色したい部分にスプレーノズルなどで積極的に水分を付与することにより、繊維製品に好みの形状及び濃度の脱色模様を付与することが容易に可能になる。更にこの発明の装置を用いると、同一装置内で脱色処理の前工程となる繊維製品の染色処理を行なうことも可能であり、染色処理と脱色処理を一貫して行なうこともできる。

この発明の実施例装置の主要部を示す模式的な断面図 実施例装置の全体を示すブロック図 図２の装置におけるオゾン発生器の制御系のみを示すブロック図 実施例装置の動作を説明するフローチャート

符号の説明

１ 密閉容器
２ 回転ドラム
７ 回転ドラム２を回転駆動する可変速モータ
12 投入用ドア
13,14,16 シール材
15,19 シール空気の空気配管
24 液ヒータ
31 空気ヒータ
32 密閉容器内に熱風又は冷風を供給するブロア
41 オゾン発生器
42 自動弁
43 オゾン濃度計
47 排オゾン処理装置
49 自動薬剤投入機
55 密閉容器内のオゾンを含む空気を循環するブロワ
56 給水弁
58 給水装置
61 排水弁
63 熱源となる蒸気源
71 脱色加工装置の制御器
72 オゾン発生器の制御器

Claims (5)

1. 密閉容器(1)と、この密閉容器内で水平軸回りに回転する通水性周壁を備えた回転ドラム(2)と、この回転ドラムに繊維製品を投入するために密閉容器(1)に設けられたドア(12)と、自動弁(42)を介して密閉容器(1)に接続されたオゾン発生器(41)と、密閉容器(1)に水を供給する給水装置(58)と、密閉容器(1)内に熱風及び冷風を供給する空気ヒータ(31)を備えた送風装置(34)と、密閉容器(1)内のオゾンガスを含む空気を循環攪拌して空気より重いオゾンガスの密閉容器 (1) 内での濃度を均一化するためのブロワ(55)とを備えた、繊維製品の脱色加工装置。
2. 前記ドア(12)及び回転ドラム(2)の軸支部に圧力パージ用の圧縮空気を供給する空気配管(15,19)とを備えた、請求項１記載の繊維製品の脱色加工装置。
3. ドア(12)を有する密閉容器(1)と当該密閉容器内で水平軸回りに回転する通水性周壁を有する回転ドラム(2)とを備えた加工装置を用い、回転ドラム(2)内に繊維製品を投入してドア(12)を閉める投入工程と、回転ドラム(2)を高速回転させる遠心脱水工程と、密閉容器(1)内にオゾンガスを供給して回転ドラム(2)を低速回転させることにより前記繊維製品をオゾンガスに晒して脱色するオゾン脱色工程と、密閉容器(1)内に空気を供給してオゾンガスを排出するオゾン排出工程と、密閉容器(1)内に水を供給して繊維製品内に残存するオゾンガスを溶融するオゾン分解工程と、繊維製品を水洗脱水する後洗い工程とを行なう、繊維製品の脱色加工方法。
4. 投入工程と遠心脱水工程との間に密閉容器(1)内に染色液を供給して回転ドラム(2)を所定時間回転させる染色工程を行なう、請求項３記載の脱色加工方法。
5. 上記オゾン分解工程において、密閉容器(1)内に水と共にオゾンを分解する薬品を供給する、請求項３又は４記載の脱色加工方法。

Images