(57)【要約】  本技術は、染料溶液を作るために染料を超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合することと、布地を前記染料溶液に浸けることとを含む、布地を染色するための例示的方法を提供する。本方法は、染料溶液の帯電粒子を分離させ、染料を布地の中に拡散させるために、染料溶液に電界を印加することをさらに含む。
2013534279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
布地を染色するための方法であって、
染料溶液を作るために染料を超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合することと、
布地を前記染料溶液と接触させることと、
前記染料溶液の粒子の中の電荷の分離を引き起こし、前記染料を前記布地の中に拡散させるために、前記染料溶液に電界を印加することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記布地は、ウール繊維、綿繊維、絹繊維、リネン繊維、またはカラムシ繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記染料は親水性染料である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記染料は極性染料である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
染料をｓｃ−ＣＯ２と前記混合することは、前記染料溶液の温度を上げることと、前記染料溶液を高められた圧力で維持することとを含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記電界は少なくとも３００キロボルト毎メートルの強度を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記混合することを容易にするために前記染料を界面活性剤で処理することをさらに含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
布地を染色するための装置であって、
染料溶液を作るために、染料を保持し超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合するように構成された混合コンポーネントと、
布地を前記染料溶液と接触させるように構成された布地浸漬コンポーネントと、
前記染料溶液内で電界を生成するように構成された陰極および陽極であって、前記電界は、前記染料をイオン化して前記布地の中に拡散させるために、電荷の前記染料溶液の粒子との分離を引き起こす、陰極および陽極と
を含む装置。
【請求項９】
帯電粒子は正に帯電した粒子を含み、前記布地浸漬コンポーネントは前記布地を前記陽極より前記陰極の近くに提供するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記帯電粒子は負に帯電した粒子を含み、前記布地浸漬コンポーネントは前記布地を前記陰極より前記陽極の近くに提供するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記電界は３００キロボルト毎メートルから４００キロボルト毎メートルまでの間の強度を含む、請求項８乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記陰極と前記陽極は約１ｃｍの距離で離間される、請求項８乃至１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記混合コンポーネントは、前記染料溶液を高められた圧力で維持するように構成された圧力容器を含む、請求項８乃至１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記陰極および前記陽極は前記圧力容器の中に配置される、請求項８乃至１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記圧力容器は前記染料溶液の温度を高め、前記染料溶液を前記高められた温度で維持するようにさらに構成される、請求項８乃至１４のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
以下の説明は読者の理解を助けるために提供する。提供した情報または引用した参考文献を従来技術であると認めるものではない。
【０００２】
従来の布地染色工程では、染料溶剤として大量の水を使用し、その結果、工業国にとって最大の水質汚染源の１つになっている。水に代わる染料溶剤は、超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）である。水質汚染を低減する以外に、ｓｃ−ＣＯ２は、水より優れたいくつかの利点を含む。ｓｃ−ＣＯ２のより低い粘性は、水より高い拡散速度およびより低い物質移動抵抗を可能にし、その結果、染料の繊維中への浸透を向上させ、染色時間を低減する。したがって、染色工程に必要とされるエネルギーが減少する。
【０００３】
さらに、染料およびｓｃ−ＣＯ２は、容易に分離し再利用することができる。それとは対照的に、水システムでは、残りの水および染料は、容易に分離し再利用することができず、その結果、使用不可能な汚染水が大量に生じることになる。ｓｃ−ＣＯ２を使用して染色した布地は乾燥しており、したがって、水システムが必要とするような長い乾燥時間を必要としない。さらに、ｓｃ−ＣＯ２を使用する染色工程は二酸化炭素を生成せず、したがって、直接温室効果ガス排出を引き起こすことはない。さらに、ｓｃ−ＣＯ２は、リサイクルすることができる。
【０００４】
ポリエステルなどの合成繊維は、ｓｃ−ＣＯ２染色工程を使用して容易に染色することができる。しかし、今日まで、綿またはウールなどの天然繊維にｓｃ−ＣＯ２染色工程を適用することは限られていた。ｓｃ−ＣＯ２は、親水性の綿繊維またはウール繊維を膨らませない疎水性の溶剤である。ｓｃ−ＣＯ２は、染料の繊維中への拡散を容易にするために隣接する分子鎖間の水素結合を破壊して天然繊維の構造を分裂させる（disrupt the structure of the natural fibers）ことはできない。さらに、市販の綿染料はほとんど、補助溶剤を使用しないとｓｃ−ＣＯ２内で溶解しない塩類である。しかし、補助溶剤の使用は、布地が濡れることを必要とし、したがって、布地の乾燥ならびにプロセスチャンバおよび染色コンポーネントのより複雑なクリーニングを必要とする。
【発明の概要】
【０００５】
本技術は、染料溶液を作るために染料を超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合すること、および染料溶液に布地を浸けることを含む、布地を染色するための例示的方法を提供する。本方法は、染料溶液の帯電粒子を分離させ、染料を布地の中に拡散させるために、染料溶液に電界を印加することをさらに含む。
【０００６】
本技術は、染料溶液を作るために染料を超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合する混合コンポーネントおよび布地を染料溶液に浸ける布地浸漬コンポーネントを含む、布地を染色するための例示的装置をさらに提供する。例示的装置は、染料溶液の帯電粒子を分離させ染料を布地の中に拡散させる電界を染料溶液内で生成する陰極および陽極をさらに含む。
【０００７】
前述の概要は、例示のみであり、決して限定することを意図するものではない。前述の例示的態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が添付の図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
【０００８】
本開示の前述のおよび他の特徴は、添付の図面に関連して行われる以下の説明および添付の特許請求の範囲から、より十分に明らかになるであろう。これらの図面は、本開示によるいくつかの実施形態を図示するだけであり、したがって、本開示の範囲を限定するものではないことを理解して、添付の図面を使用して本開示をさらに具体的におよび詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一例示的実施形態によるｓｃ−ＣＯ２染色システムを示す図である。
【図２】一例示的実施形態による温度／圧力容器を示す図である。
【図３】他の例示的実施形態による、リールツーリールトランスファ機構を含む染色装置を示す図である。
【図４】一例示的実施形態による、布地を染色するための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部分を形成する添付の図面を参照する。これらの図面では、文脈が別途指示しない限り、同様の符号は、通常、同様のコンポーネントを識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載の例示的実施形態は、限定的であることを意図するものではない。本明細書で提示する主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、他の変更が行われてもよい。本明細書で全体的に説明し、図に示す本開示の態様は、さまざまな異なる構成で配置、置換、結合、および設計されることが可能であり、それらはすべて明示的に本開示の一部分と見なされ本開示の一部分を成すことが容易に理解されるであろう。
【００１１】
超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）を染料溶剤として利用する従来の染色工程に関連するいくつかの問題がある。これらは、ｓｃ−ＣＯ２染色工程が、綿、ウール、絹、リネン、麻、カラムシなどのしかしそれらに限定されない天然繊維に染料を適切につけることができないことを含むがそれに限定されない。ｓｃ−ＣＯ２は、親水性綿繊維を膨らませない疎水性溶剤であり、天然繊維の隣接する分子鎖間の水素結合を破壊することができない。その結果として、天然繊維の構造は、染料の繊維中への拡散を妨げる。本明細書では、ｓｃ−ＣＯ２を染料溶剤として利用する改善された染色工程を実施するための例示的システム、デバイス、および方法を説明する。改善された染色工程は、染料粒子の天然繊維中への拡散を向上させるために電界を利用する。下記で説明する染色工程および染色デバイスは、綿、ウール、絹、リネン、およびカラムシなどのしかしそれらに限定されない天然繊維で作られた布地を染色するための染料溶剤としてｓｃ−ＣＯ２を効果的に使用することを可能にする。
【００１２】
図１は、例示的実施形態によるｓｃ−ＣＯ２染色システム１００を示す。染色システム１００は、二酸化炭素（ＣＯ２）を格納するシリンダ１０２を含む。シリンダ１０２は、ポンプおよび調整器１０４に接続される。ポンプおよび調整器１０４は、当業者には知られているように、温度／圧力容器１１０の中におよびそれからＣＯ２をポンプし、温度／圧力容器１１０の中でＣＯ２の圧力を維持するように構成される。加熱装置１０８は、図２に関して下記でさらに説明するように温度制御器１０６から受信された信号に応じて温度／圧力容器１１０の内容物を加熱するように構成される。一実施形態では、温度制御器１０６は、温度／圧力容器１１０の内容物の現在の温度を検知するためのセンサ、現在の温度を閾値温度と比較するためのコンピュータ、および加熱デバイス１０８の動作を制御するために信号を送信するための出力デバイスを含んでよい。代替実施形態では、温度制御器１０６は、容器の内容物を予め定められた最低温度にしてその内容物をその温度で維持するために、加熱デバイス１０８を制御することができる当業者によって知られている任意のデバイスを含んでよい。一実施形態では、温度／圧力容器１１０は、布地および／または染料を温度／圧力容器１１０にそこを通して入れるハッチまたはドアを含む。代替実施形態では、温度／圧力容器１１０は、染料を温度／圧力容器１１０の中にそこを通して入れることができる別々の入口ポートまたはハッチを含んでよい。
【００１３】
一実施形態では、染色システム１００は、ｓｃ−ＣＯ２抽出／クリーニング工程のためにＣＯ２の温度および圧力を上げて、高められた温度および圧力を維持することができる、当業者に知られている任意のシステムでよい。例示的実施形態では、染色システム１００は、ＣＯ２の臨界点、例えば摂氏３１．１度および７．３９メガパスカル（ＭＰａ）を超えるように温度／圧力容器１１０の中の温度および圧力を選択することができるように構成される。
【００１４】
染色システム１００は、当業者に知られているように、追加のコンポーネントを含んでもよく、代替構成を有してもよい。温度／圧力容器は、通常、さまざまな用途のために、ある量のＣＯ２の温度および圧力がＣＯ２の臨界点を超えることができるようにするために使用されてきた。例えば、コーヒー豆からカフェインを除去するために、部品の工業用クリーニングのために、および薬の抽出工程のために、同様の温度／圧力容器が使用されてきた。当業者に知られている同様の市販の機器の例には、Ｄｅｖｅｎ  Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｓ  ＰＶＴ，ＬＴＤ．およびＲｕｉａｎ  Ｓｈｅｎｇｔａｉ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能な超臨界流体処理／抽出デバイスなどがある。例示的な実験室規模の機器、例えば圧縮ガス抽出器は、Ｅｄｅｎ  Ｌａｂｓによって製造されている。
【００１５】
図２は、例示的実施形態によるｓｃ−ＣＯ２染色システム１００の温度／圧力容器１１０を示す。一実施形態では、ｓｃ−ＣＯ２１２０、染料、および任意選択で界面活性剤を温度／圧力容器１１０に入れて混合する。利用することができる例示的染料は、反応染料、分散染料、直接染料、アントラキノンバット染料、インジゴイド染料、硫黄染料、カチオン性アゾ染料、カチオン性メチン染料、酸性染料、金属錯体染料、およびナフトキノン染料を含むがそれらに限定されない。ｓｃ−ＣＯ２は、その分子が、一般に、対称的に分散される電子を有するので無極性であり、したがって分子上での電極の形成を妨げる。したがって、ｓｃ−ＣＯ２は、一般に、極性染料とうまく混合しない。無極性分子とは対照的に、極性染料は、電極、例えば、分子の第１の側に正味の正電荷、分子の第２の側に正味の負電荷を有する。界面活性剤は、極性端と無極性端の両方を有する湿潤剤である。例示的界面活性剤は、エアゾール−ＯＴ、ＯＬＯＡ−１２００、タージトール、ペルフルオロポリエーテル、トリトンＸ１００、プルロニック、または当業者に知られており、染料のｓｃ−ＣＯ２中への分散を容易にすることができる任意の他の界面活性剤を含んでよいがそれらに限定されない。界面活性剤は、極性結合および非極性結合によってそれぞれに結合することにより、無極性ｓｃ−ＣＯ２の中での極性染料の分散を容易にする。そのような結合は、イオン結合および水素結合を含んでよいがそれらに限定されない。例えば、界面活性剤の極性端は、極性結合（例えば、イオン結合）を介して極性染料と結合することができ、界面活性剤の無極性端は、無極性結合（例えば、水素結合）を介して無極性ｓｃ−ＣＯ２と結合することができる。染料と界面活性剤の混合物の例は、ドライ分散ブルー７７染料と３−（［２−ヒドロキシ−３−ジエチルアミノ］プロポキシ）プロパン基で終わるポリジメチルシロキサンポリマ端の混合物、または従来の酸性染料のペルフルオロ２、５、８、１１−テトラメチル−３、６、９、１２−テトラオキサペンタデカン酸アンモニウム塩との混合物を含むがそれらに限定されない。
【００１６】
したがって、温度／圧力容器１１０に入れられると、染料は、界面活性剤を使用してｓｃ−ＣＯ２１２０と混合され、適切に染料／ｓｃ−ＣＯ２混合物を生成する。一実施形態では、染料、ｓｃ−ＣＯ２、および界面活性剤は、１つまたは複数の入口ポートを介して温度／圧力容器１１０の中に別々に入れられる。代替実施形態では、界面活性剤および染料は、温度／圧力容器１１０の中に一緒に入れられる。他の実施形態では、染料、ｓｃ−ＣＯ２、および界面活性剤は、当業者に知られている任意のやり方で、温度／圧力容器１１０の中に入れられてよい。温度／圧力容器１１０は、染料／溶剤混合物の温度および圧力を所望の動作温度および所望の動作圧力に上げ、次に続く全染色工程にわたって所望の動作温度および圧力を維持するように構成される。一実施形態では、温度および圧力は、ＣＯ２が超臨界状態で維持されるように選択される。したがって、ＣＯ２は、摂氏３１．３度より高い温度でおよび７．３９ＭＰａより高い圧力で維持される。染料および界面活性剤の溶解度は、適切な界面活性剤と共に使用された場合、温度および圧力に強くは依存しないが、染料／ｓｃ−ＣＯ２混合物の高められた温度は染料の布地中への拡散能力を向上させる。
【００１７】
陰極１３０および陽極１４０は、温度／圧力容器１１０の中に配置され、温度／圧力容器１１０の中で電界を生成するように構成される。染料／ｓｃ−ＣＯ２混合物への十分な電界の印加時に、染料粒子は、染料の中の電荷が分離されるときにイオン化され、それによって帯電染料粒子１５０を形成する。電界は、帯電染料粒子１５０の布地１６０中への拡散を向上させるために使用される。布地１６０は、綿、ウール、絹、リネン、もしくはカラムシなどの天然繊維、ポリエステル、レーヨン、アクリルなどの合成繊維、または天然繊維と合成繊維の混合物を含んでよい。電界の必要とされる強度は、使用される染料の種類および染料粒子の電荷を解離するために必要とされるエネルギーに依存する。一実施形態では、３００キロボルト毎メートル（ＫＶ／ｍ）から４００ＫＶ／ｍまでの間の電界が使用されるが、代替的実施形態は、使用される染料および染料粒子の電荷を解離するために必要とされるエネルギーに応じて異なる強度を有する電界を含んでよい。ｓｃ−ＣＯ２の高い誘電強度（約４５０ＭＶ／ｍ）は、ｓｃ−ＣＯ２の破壊を妨げる。
【００１８】
陰極１３０と陽極１４０との間の必要とされる距離は、陰極１３０と陽極１４０との間の電位の関数である。陰極１３０と陽極１４０との間の距離は、布地１６０を陰極１３０と陽極１４０との間を通過させることができるように十分大きくなければならない。しかし、陰極１３０と陽極１４０との間の距離がより短くなると、結果として、所与の強度を有する電界を生成するために必要とされる陰極１３０と陽極１４０との間の電位はより小さくなる。例えば、一実施形態では、陰極１３０と陽極１４０との間の距離は１ｃｍである。１ｃｍの距離では、４００ＫＶ／ｍの電界を生成するために陰極１３０と陽極１４０との間の４ＫＶの電位が必要とされる。しかし、５ｃｍの距離では、４００ＫＶ／ｍの電界を生成するために陰極１３０と陽極１４０との間の２０ＫＶの電位が必要とされる。したがって、陰極１３０と陽極１４０との間の距離は、陰極１３０と陽極１４０との間の必要とされる電位を低減するために、布地１６０によって必要とされる距離を与えられるように、できるだけ最小化されるべきである。陰極１３０と陽極１４０との間の必要とされる電位を低減することは、必要とされるエネルギーの量を低減し、より高い電位より安全であり、高い電位を必要とするシステムほど複雑ではない。
【００１９】
布地染色工程中に、布地１６０は、染料／ｓｃ−ＣＯ２混合物と接触させられ、布地１６０の周りに電界を生成する陰極１３０と陽極１４０との間を通過させられる。一実施形態では、布地１６０は、温度／圧力容器１１０の中の染料／ｓｃ−ＣＯ２混合物の中に完全に浸けられる。一実施形態では、染料、ｓｃ−ＣＯ２、および界面活性剤を温度／圧力容器１１０の中に入れる前に、布地１６０を、入口ポートを介して、温度／圧力容器１１０の中に入れる。一代替実施形態では、布地１６０を温度／圧力容器１１０の中に入れる前に、染料および界面活性剤を温度／圧力容器１１０の中に入れる。
【００２０】
図１に示す実施形態では、帯電染料粒子１５０は、正に荷電される。正に帯電した染料粒子１５０は、−ＮＨ２＋または−ＮＨ３＋基を有する塩基性染料を含むがそれらに限定されず、したがって、＋１の溶液で粒子に電荷を与える。そのような染料の例は、塩化メチレンブルー、塩基性イエロー１１、および塩基性オレンジ２１を含むがそれらに限定されない。結果として、陰極１３０および陽極１４０によって電界が生成された場合、正に帯電した染料粒子１５０は（やはり正に帯電した）陽極１４０から排斥され、（負に帯電した）陰極１３０に引きつけられる。このようにして、帯電染料粒子１５０は、陰極１３０と陽極１４０との間に置かれた布地１６０の中により効果的に拡散される。
【００２１】
代替実施形態では、帯電粒子１５０を負に荷電することができる。負に帯電した染料粒子は、アントラキノンタイプの染料（青色）またはトリフェニルメタンタイプの染料（黄色または緑色）などの酸性染料を含むがそれらに限定されない。そのような実施形態によれば、陰極１３０および陽極１４０による電界の生成時に、負に帯電した染料粒子は（やはり負に帯電した）陰極１３０から排斥され、（正に帯電した）陽極１４０に引きつけられる。
【００２２】
一例示的実施形態では、正に帯電した粒子１５０が使用される場合、布地１６０は陽極１４０より陰極１３０の近くに保持される。布地１６０を陰極１３０の近くに保持することは、陽極１４０と布地１６０との間の染料／溶剤混合物の量および帯電粒子１５０の対応する量を増大させる。電界の結果として、正に帯電した粒子１５０は、陽極１４０と布地１６０との間の大量の染料−溶剤混合物から布地１６０の中に引き込まれる。陽極１４０と布地１６０との間の量は、布地１６０を陰極１３０のできるだけ近くに維持することにより最大化される。陽極１４０と布地１６０との間の量が大きいほど、布地１６０の中に引き込むために利用可能な帯電粒子１５０の量が大きくなり、したがって、布地１６０の中に拡散され得る帯電粒子１５０の量が大きくなる。さらに、布地１６０は、正に帯電した粒子１５０が陰極１３０上に蓄積するのを妨げるので、フィルタとして働く。染料粒子の陰極１３０上への大量の蓄積は、日常的なクリーニングを必要とすることになろう。
【００２３】
逆に、帯電粒子１５０が負に荷電される代替実施形態では、布地１６０は、陰極１３０より陽極１４０の近くに保持される。負に帯電した粒子は陽極１４０に引きつけられる。結果として、陰極１３０と布地１６０との間の量は最大化され、布地１６０の中に拡散させるために利用可能な負に帯電した粒子の量を増大させ、陽極１４０上に蓄積する負に帯電した染料粒子を最小化するはずである。
【００２４】
図３は、一例示的実施形態によるリールツーリールトランスファ機構を含む染色装置２００を示す。染色装置２００は、布地を染色するための染料溶液の温度および圧力を上げ、その高められた温度および圧力を維持することができる温度／圧力容器２１０を含む。
【００２５】
染色工程中に、図１に関して上記で説明したように、ｓｃ−ＣＯ２、染料、および界面活性剤が温度／圧力容器２１０に入れられ、染料は、温度／圧力容器２１０に入れられると、染料／溶剤混合物を生成するために界面活性剤を使用してｓｃ−ＣＯ２の中に分散させられる。
【００２６】
染色装置２００はまた、陰極２４０および陽極２５０ａ、２５０ｂを含む。陰極２４０および陽極２５０ａ、２５０ｂは、温度／圧力容器２１０の中にそれぞれの電界を生成するように構成される。例えば、第１の電界は、陰極２４０と陽極２５０ａとの間に生成され、第２の電界は、陰極２４０と陽極２５０ｂとの間に生成される。代替実施形態では、任意の数の陰極および陽極を使用して任意の数の電解を生成することができる。
【００２７】
染料／溶剤混合物への十分な電界の印加時に、染料粒子は、染料の中の電荷が分離されるときにイオン化され、それによって帯電染料粒子を形成する。電界は、温度／圧力容器２１０の中で染料／溶剤混合物に浸けられる布地２６０の中への帯電染料粒子の拡散を向上させるために使用される。
【００２８】
図２の実施形態では、布地２６０は、供給リール２２０上、ピボットリール２７０上、および巻取りリール２３０上に取り付けられる。供給リール２２０、ピボットリール２７０、および巻取りリール２３０を使用して、布地２６０は、供給リール２２０から供給され、陰極２４０と陽極２５０ａとの間に生成された第１の電界を通過させられ、ピボットリール２７０の周りを回転させられ、陰極２４０と陽極２５０ｂとの間に生成された第２の電界を通過させられる。布地２６０が第１の電界および第２の電界を通過させられた後に、布地２６０は巻取りリール２３０上に収集される。当業者には知られているように、外部制御システム（図示せず）が供給リール、ピボットリール、および巻取りリールの動作を制御するために使用される。
【００２９】
布地２６０がさまざまな電界を通過させられるとき、正に帯電した染料粒子は、（やはり正に帯電した）陽極２５０ａ、２５０ｂから排斥され、（負に帯電した）陰極２４０に引きつけられる。このようにして、帯電染料粒子は、陰極２４０と陽極２５０ａ、２５０ｂとの間を通過させられた布地２６０の中により効果的に拡散させられる。したがって、布地２６０は、さまざまな電界を通過させられるとき、ますます多くの染料を徐々に蓄積する。このようにして、かなりの長さの布地を、電界を通して供給し、効率よく効果的なやり方で染色することができる。
【００３０】
代替実施形態では、染色装置２００は、布地２６０を任意の所望の経路で任意の数の電界を通過させるために、任意の数の陰極、陽極、およびピボットリールを含んでよい。
【００３１】
図４は、例示的実施形態による、布地を染色するための方法を示す。動作４００において、温度／圧力容器内で界面活性剤を使用して染料を超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合することにより染料溶液を生成する。界面活性剤は極性粒子と無極性粒子の両方に結合することができる極性端と無極性端の両方を有するので、界面活性剤は非極性ｓｃ−ＣＯ２の中で染料の極性粒子の分散を容易にする湿潤剤である。
【００３２】
動作４１０において、布地を染料溶液に浸ける。一例示的実施形態では、布地は、綿、ウール、絹、リネン、またはカラムシなどのしかしそれらに限定されない天然繊維を含む。代替実施形態では、布地は、ポリエステル、レーヨン、アクリルなどのしかしそれらに限定されない合成繊維、または天然繊維と合成繊維の混合物を含んでよい。
【００３３】
動作４２０において、染料溶液の温度を所望の動作温度に上げ、染料溶液にかける圧力を所望の動作圧力に上げる。温度および圧力は、ｓｃ−ＣＯ２をその超臨界状態に維持し、染料が布地の中に拡散する能力を向上させるために、次に続く染色工程全体にわたって高められた状態で維持される。
【００３４】
動作４３０において、染料溶液に電界を印加する電界は、帯電染料粒子の布地の中への拡散を向上させるために使用される。染料溶液への電界の印加時に、染料の中の電荷が分離される。一実施形態では、電界は、負に帯電したグループまたは正に帯電したグループを残余の染料粒子から分離し、正に帯電した染料粒子または負に帯電した染料粒子を生成する。一実施形態では、陰極および陽極によって電界を生成する。代替実施形態では、任意の数の陰極および陽極によって任意の数の電界を生成することができる。電界の生成時に、正に帯電した染料粒子が（やはり正に帯電した）陽極から排斥され、（負に帯電した）陰極に引きつけられる。布地は陰極と陽極との間に置かれる。このようにして、正に帯電した染料粒子は、陰極の方に移動するときに、布地の中に拡散させられる。
【００３５】
代替実施形態では、布地を染色するために負に帯電した染料粒子を使用することができる。負に帯電した染料粒子は、（やはり負に帯電した）陰極から排斥され、（正に帯電した）陽極に引きつけられる。
【００３６】
染色工程が完了した後に、染料溶液の温度および圧力を下げることができる。一実施形態では、染料溶液の圧力を下げることにより、ｓｃ−ＣＯ２は、気体状態に変わることができ、固体状態または液体状態のままであり得る染料から分離する。分離の結果として、ｓｃ−ＣＯ２および染料を次に続く染色工程において再利用することができる。結果として、上記で説明した染色工程は、水などの大量の使用不可能な汚染した溶剤を生じさせないという利点を有する。
【００３７】
本明細書では１つまたは複数の流れ図を使用してきた。流れ図の使用は、実行される動作の順序に関して限定的であることを意味するものではない。本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。
【００３８】
本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。
【００３９】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む発明に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステ���を含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ  ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
【００４０】
例示的実施形態の上記の説明は、例示および説明の目的のために提供してきた。開示した厳密な形態に関して網羅的または限定的であることを意図するものではなく、上記の教示に照らして修正および変更が可能である、または開示した諸実施形態の実施から習得されることが可能である。本発明の範囲は本明細書に添付した特許請求の範囲の請求項およびそれらの同等物によって定義されるものとする。
【図１】
2013534279.tif 000003
【図２】
2013534279.tif 000004
【図３】
2013534279.tif 000005
【図４】
2013534279.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月19日(2013.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
布地を染色するための方法であって、
染料溶液を作るために染料を超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合することと、
布地を前記染料溶液と接触させることと、
前記染料溶液の粒子の中の電荷の分離を引き起こし、前記染料を前記布地の中に拡散させるために、前記染料溶液に電界を印加することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記布地は、ウール繊維、綿繊維、絹繊維、リネン繊維、またはカラムシ繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記染料は親水性染料である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記染料は極性染料である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
染料をｓｃ−ＣＯ２と前記混合することは、前記染料溶液の温度を上げることと、前記染料溶液を高められた圧力で維持することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記電界は少なくとも３００キロボルト毎メートルの強度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記混合することを容易にするために前記染料を界面活性剤で処理することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
布地を染色するための装置であって、
染料溶液を作るために、染料を保持し超臨界二酸化炭素（ｓｃ−ＣＯ２）と混合するように構成された混合コンポーネントと、
布地を前記染料溶液と接触させるように構成された布地浸漬コンポーネントと、
前記染料溶液内で電界を生成するように構成された陰極および陽極であって、前記電界は、前記染料をイオン化して前記布地の中に拡散させるために、電荷の前記染料溶液の粒子との分離を引き起こす、陰極および陽極と
を含む装置。
【請求項９】
帯電粒子は正に帯電した粒子を含み、前記布地浸漬コンポーネントは前記布地を前記陽極より前記陰極の近くに提供するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記帯電粒子は負に帯電した粒子を含み、前記布地浸漬コンポーネントは前記布地を前記陰極より前記陽極の近くに提供するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記電界は３００キロボルト毎メートルから４００キロボルト毎メートルまでの間の強度を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記陰極と前記陽極は約１ｃｍの距離で離間される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記混合コンポーネントは、前記染料溶液を高められた圧力で維持するように構成された圧力容器を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記陰極および前記陽極は前記圧力容器の中に配置される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記圧力容器は前記染料溶液の温度を高め、前記染料溶液を前記高められた温度で維持するようにさらに構成される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記電界は３００キロボルト毎メートルから４００キロボルト毎メートルまでの間の強度を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１７】
布地を前記染料溶液と接触させることは、リールツーリールトランスファ機構を使用して、前記布地に前記染料溶液を通過させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記染料は親水性染料である、請求項８に記載の装置。
【請求項１９】
前記電界は少なくとも３００キロボルト毎メートルの強度を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２０】
前記布地に供給リールから巻取りリールまで前記染料溶液を通過させるように構成されたリールツーリールトランスファ機構をさらに含む、請求項８に記載の装置。
【国際調査報告】
2013534279.tif 000007
2013534279.tif 000008