(57)【要約】【課題】現実的に利用可能な色濃度定量方法を提供する。【解決手段】染液の色濃度定量において、染液に染色対象物を投入し、染液に染料を投入する前の染液の第１の色濃度と投入時点での染液の第２の色濃度を測定し、第１の色濃度または前記第１の色濃度から導出された光学的特性を０％の変化率とし、前記第２の色濃度または前記第２の色濃度から導出された光学的特性を１００％の変化率とする。そして、染色により時間とともに変っていく染液の色濃度または光学的特性の測定値を変化率で表す。【選択図】図２
2008128722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
染液の色濃度定量方法であって、
染色対象物を含む染液に染料を投入する前の染液の第１の色濃度と投入時点での染液の第２の色濃度を測定し、
前記第１の色濃度または前記第１の色濃度から導出された光学的特性を０％の変化率とし、前記第２の色濃度または前記第２の色濃度から導出された光学的特性を１００％の変化率とし、
染色により時間とともに変っていく染液の色濃度を測定し、その色濃度またはその色濃度から導出された光学的特性の測定値を変化率で表す、
色濃度定量方法。
【請求項２】
前記第２の色濃度が染液の不均質のために色濃度最大値近傍で変動するとき、均質な染液の前記第２の色濃度を、投入時点近傍で連続的に測定された色濃度の時間依存性を基に推定する、
請求項１記載の色濃度定量方法。
【請求項３】
投入時点より第１の時間だけ前の第１の時刻に前記第１の色濃度を測定し、
投入時点より第２の時間だけ後の第２の時刻に前記第２の色濃度を測定する、
請求項１または２記載の色濃度定量方法。
【請求項４】
前記染料の投入時点は、染料投入の際に駆動される染色機内の機器の制御信号、または、染色機の制御装置が染料投入時に出力する信号により検出される、請求項３記載の色濃度定量方法。
【請求項５】
前記色濃度は、可視波長領域の分光スペクトルを測定して得られた吸光度、ＸＹＺ、Ｌａｂ、ＲＧＢ、ＣＭＹの表色系あるいはＹＲＢで表わされる色を基に得られる、請求項１から４のいずれかに記載の色濃度定量方法。
【請求項６】
前記光学的特性は、染料を投入する前に測定された前記染液の色との色差ΔＥである、請求項１から４のいずれかに記載の色濃度定量方法。
【請求項７】
前記染液の色濃度または光学的特性の変化率の測定データを表示装置に表示する、請求項１から６のいずれかに記載の色濃度定量方法。
【請求項８】
染液に染色対象物を投入し、
染色対象物を含む染液に染料を投入する前の染液の第１の色濃度と投入時点での染液の第２の色濃度を測定し、
前記第１の色濃度または前記第１の色濃度から導出された光学的特性を０％の変化率とし、前記第２の色濃度または前記第２の色濃度から導出された光学的特性を１００％の変化率とし、
染色により時間とともに変っていく染液の色濃度または前記色濃度から導出された光学的特性の測定値を変化率で表し、
前記染液の色濃度または前記色濃度から導出された光学的特性の変化率が第１設定値以下になった場合に染色を完了したと判断する
染色制御方法。
【請求項９】
前記変化率が第１設定値以下である場合であって、さらに、前記変化率の変動が第２設定値以下になった場合に染色が完了したと判断する、請求項８記載の染色制御方法。
【請求項１０】
染液内の染色対象物を染色する染色工程と、
染色された染色対象物と水洗する水洗工程とからなり、
前記染色工程において、
染液に染色対象物を投入し、
前記染液に染料を投入する前の染液の第１の色濃度と投入時点での染液の第２の色濃度を測定し、
前記第１の色濃度または前記第１の色濃度から導出された光学的特性を０％の変化率とし、前記第２の色濃度または前記第２の色濃度から導出された光学的特性を１００％の変化率とし、
染色により時間とともに変っていく染液の色濃度または前記色濃度から導出された光学的特性の測定値を変化率で表し、
前記水洗工程において、
前記変化率が第３設定値以下になった場合に水洗が完了したと判断する、
染色制御方法。
【請求項１１】
前記水洗工程において、前記変化率が第３設定値以下になった場合であって、さらに、変化率の変動が第４設定値以下になった場合に水洗が完了したと判断する、請求項１０記載の染色制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維（糸、布、製品などを含む）の染色加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッチ式染色では、染料および助剤を水に溶解して調整した染液（染浴）に、繊維（糸、布、製品などを含む）を浸漬する。染液には、染色対象の繊維に対応した量の染料が投入されている。染料は次第に繊維内部に吸収され、染液における染料濃度は薄くなっていく。バッチ式染色には、たとえば液流染色機が用いられる。液流染色機では、繊維を染液に投入し、逐次染料や助剤を投入するとともに、染液の温度、圧力などを制御する。そして、繊維を染液流に載せて循環させながら染色する。これにより目的の染色加工品を得る。
【０００３】
バッチ式染色では、通常は、繊維や染料によって事前に定めた加工パターンで染色加工を行なう。このため良好な染色加工品が得られない場合もあり、内部の染色状況を観測、管理制御することが要望されてきた。このなかで、平成元年度技術開発研究費補助事業成果普及講習会テキスト(平成２年１０月号)第ＩＩ章コンピュータ制御による染色機能の高度化に関する研究(愛知県尾張繊維技術センター)のような、染色加工中の染液の濃度測定や制御に関する技術が開発されてきた。
【非特許文献１】平成元年度技術開発研究費  補助事業成果普及講習会テキスト(平成２年１０月号)、第ＩＩ章コンピュータ制御による染色機能の高度化に関する研究（愛知県尾張繊維技術センター）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の染液の光透過測定による染色制御技術では、事前に染料の濃度と色（吸光度）の測定結果の関係式である検量線を作成する必要がある。また、染色では複数の染料を組み合わせることが多いが、検量線は、染料の組み合わせごとに、また、濃度範囲ごとに作成する必要がある。しかし、染料の組み合わせの数は多く、また、温度や圧力で染料の色は変化するため染色中と同一条件下で色を測定することが必要である。従って、検量線作成の作業は繁雑であり、光透過測定による染色制御技術は現実的ではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、現実的に利用可能な新規な色濃度定量方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る染液の色濃度定量方法では、染色対象物を含む染液に染料を投入する前の染液の第１の色濃度と投入時点での染液の第２の色濃度を測定し、前記第１の色濃度または前記第１の色濃度から導出された光学的特性を０％の変化率とし、前記第２の色濃度または前記第２の色濃度から導出された光学的特性を１００％の変化率とする。そして、染色により時間とともに変っていく染液の色濃度を測定し、その色濃度またはその色濃度から導出された光学的特性の測定値を変化率で表す。好ましくは、前記染液の色濃度または光学的特性の変化率の測定データを表示装置に表示する。
【０００７】
前記色濃度定量方法において、たとえば、前記第２の色濃度が染液の不均質のために色濃度最大値近傍で変動するとき、均質な染液の前記第２の色濃度を、投入時点近傍で連続的に測定された色濃度の時間依存性を基に推定する。
【０００８】
前記色濃度定量方法において、前記第１の色濃度を投入時点より第１の時間だけ前の第１の時刻に測定し、前記第２の色濃度を投入時点より第２の時間だけ後の第２の時刻に測定する。さらに、指定時間内に測定した平均値を用いるとなお良い。
【０００９】
前記色濃度定量方法において、前記染料の投入時点は、たとえば、染料投入の際に駆動される染色機内の機器の制御信号、または、染色機の制御装置が染料投入時に出力する信号により検出される。
【００１０】
前記色濃度定量方法において、前記色濃度は、たとえば、可視波長領域の分光スペクトルを測定して得られた吸光度、ＸＹＺ、Ｌａｂ、ＲＧＢ、ＣＭＹの表色系あるいはＹＲＢで表わされる色を基に得られる。また、前記色濃度定量方法において、前記光学的特性は、たとえば、染料を投入する前に測定された前記染液の色との色差ΔＥである。
【００１１】
本発明に係る第１の染色制御方法では、染液に染色対象物を投入し、上述の色濃度定量方法により、染色により時間とともに変っていく染液の色濃度または前記色濃度から導出された光学的特性の測定値を変化率で表す。そして、前記染液の色濃度または前記色濃度から導出された光学的特性の変化率が第１設定値以下になった場合に染色を完了したと判断する。好ましくは、前記変化率が第１設定値以下である場合であって、さらに、前記変化率の変動が第２設定値以下になった場合に染色が完了したと判断する。
【００１２】
本発明に係る第２の染色制御方法では、染液内の染色対象物を染色する染色工程において、染液に染色対象物を投入し、上述の色濃度定量方法により、染色により時間とともに変っていく染液の色濃度または前記色濃度から導出された光学的特性の測定値を変化率で表す。そして、染色された染色対象物と水洗する水洗工程において、前記変化率が第３設定値以下になった場合に水洗が完了したと判断する。好ましくは、前記変化率が第３設定値以下になった場合であって、さらに、変化率の変動が第４設定値以下になった場合に水洗が完了したと判断する。
【発明の効果】
【００１３】
染料濃度の変化率（相対的な染料濃度）を用いて簡便に染液の色濃度を定量できる。これは、染料の組み合わせごとに検量線を作成する方法に比べ、現実的に利用可能な方法である。また、これを用いて、染色工程、水洗工程などの完了を判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
バッチ式染色では、染液には、繊維が投入され、さらに、逐次染料や助剤が投入される。染色では通常は複数の染料の組み合わせが用いられる。染料の量は染色対象の繊維に対応している。染色工程では、染液の温度、圧力なども制御される。染料は次第に繊維内部に吸収され、染液における染料濃度は薄くなっていく。染液内の染液の色濃度が光測定装置を用いて監視され、染色の進行が判断される。この監視では、検量線を用いて色濃度を求めずに、後で説明するように、染料濃度の変化率（相対的な染料濃度）を用いる。
【００１５】
図１は、液流染色機における染料濃度制御系の構成を図式的に示す。染色機本体の染槽１０内の染液には、繊維、染料などが投入される。染槽１０から配管１２を経て取り出された染液は、主ポンプ１４により熱交換器１６を通された後、染槽１０に戻される。一方、染料投入槽１８に投入された染料は、開閉バルブ２０が開けられると、染料投入配管２２をとおり、染料投入ポンプ２４により配管１２に送られて、染槽１０内の染液に混合される。染液の色濃度は光測定装置２６による透過光測定により監視される。また、染色のあとのソーピングや水洗においては、染槽１０から染液が排出され、また、染槽１０に水が供給される。光測定装置２６は、可視光領域で透過光の分光測定をするための光源、フローセルおよび光検出器を含む周知の分光測定装置２８、分光測定装置２８により得られた測定データを処理するためのデータ処理装置３０（ＣＰＵ及び記憶装置を含む）および操作者が命令を入力するための入力装置３２と、データ処理の結果などを表示する表示装置３４を備える。染色機の制御装置３６は、液流染色機の動作を制御する。
【００１６】
分光測定装置３０は、フローセル内のサンプルを透過する光をたとえば可視波長領域の分光スペクトルとして測定する。サンプルとして、たとえば染槽１０からの染液を配管１２のバイパス経路により所定の大きさのフローセルに導入する。また、フローセルを染槽１０内に設けてもよい。この色濃度測定では、分光スペクトルの測定データより染液の色濃度を求め、また、必要ならば、色濃度から導出される光学的特性を求める。染色工程における色濃度などの変化は表示装置３４に表示される。
【００１７】
光測定装置２６は、測定した色濃度を基に染色工程の監視もおこなう。ここで、染液の色濃度の定量において、染色対象物を含む染浴に染料を投入した時点の染料の色濃度を１００％、投入の前を０％（すなわち透明）として色濃度の変化率（相対的な色濃度）を求める。そして、染色において時間とともに変っていく染液の色濃度を測定し、その色濃度の測定値を変化率で表し、その変化率を基に最適な制御を行なう。なお、色濃度の代わりに、色濃度から導出された光学的特性について、染料投入時点の光学的特性を１００％、投入の前の光学的特性を０％として、その相対的な光学的特性を用いて監視をしてもよい。このように、染料の濃度は、染料の濃度と色濃度の光学的測定結果の関係式である検量線を用いずに定量する。
【００１８】
染料投入時点を認識するための染料投入信号として、染料投入用のポンプ、バルブなどの駆動信号を色測定装置に取り込めばよい。また、液流染色機の制御装置２８が色測定装置２６に染料投入時に染料投入信号を出力してもよい。したがって、染料投入信号は、たとえば、染料投入配管の開閉バルブ２０の制御信号、染料投入ポンプ２４の制御信号、染色機制御装置２８が染料投入時に光測定装置２６に出力する信号のいずれかとする。
【００１９】
染料投入時点での色濃度は、通常は、全量投入に要する時間や均一攪拌の時間的遅れ（染液の不均質）のために変動し、実際の全染料投入量を直接には反映していない。変化率１００％の色濃度は、全投入量の染料が均質である場合の染液の色濃度であるが、投入時点近傍で連続的に測定された色濃度の時間依存性を基に推定する。こうして、染料投入時点で染液は不均一であるが、変化率１００％の基準が求められる。
【００２０】
たとえば、投入時点と、投入時点より所定時間だけ後の第２時刻の間に測定した色濃度の最大値を変化率１００％の色濃度とする。この第２時刻は、不均質による変動がなくなっている適当な時間（たとえば投入時点から３０分後までの範囲（０を含む）内の時間）に設定する。これは、第２時刻での色濃度が、投入された全量の染料による色濃度とほぼ同じである場合に妥当である。好ましくは、第２時刻を含む指定時間での色濃度の平均値を求める。必要であれば、均一な染液の色濃度の時間依存データを投入時点に外挿して変化率１００％の色濃度を求めてもよい。また、変化率０％の色濃度は、投入時点より所定時間（たとえば０〜２００分の範囲（０を除く）内の時間）だけ前の第１時刻の間に測定された色濃度とする。
【００２１】
この場合、染料濃度の変化率の０基準（色濃度０％）と１００基準（色濃度１００％）は次のように求める。
１）染料投入信号を検知し、その検知時刻を基準時とする。
２）基準時より所定時間だけ前の第１時刻と基準時との間に測定した色濃度の変化率の最小値を０基準（色濃度０％）とする。望ましくは、第１時刻の近傍の所定範囲内での最小値を変化率０％とする。
３）基準時より所定時間だけ後の第２時刻に測定した色濃度の変化率を１００基準（色濃度１００％）とする。望ましくは、第２時刻の近傍の所定範囲内の最大値を変化率１００％とする。
【００２２】
色濃度は、たとえば可視波長領域の分光スペクトルからＸＹＺ、Ｌａｂ、ＲＧＢまたはＣＭＹの表色系で表した濃度として求める。また色濃度から光学的特性を導出して、その変化量を監視してもよい。色差ΔＥは、光学的特性の１例であり、たとえばＬａｂ空間において変化率０％での色との差として求める。たとえばＹＲＢの色濃度測定では、可視波長領域の分光スペクトルデータより、Ｂの吸光度は５５０〜７００ｎｍの領域のうち一部ないし全領域の吸光度の積分値として、Ｒの吸光度は４５０〜６００ｎｍの領域のうち一部ないし全領域の吸光度の積分値として、Ｙの吸光度は４００〜５００ｎｍの領域のうち一部ないし全領域の吸光度の積分値として求められる。より簡便には、吸光度は、Ｂでは６００ｎｍと６５０ｎｍの吸光度の和、Ｒでは５００ｎｍと５５０ｎｍの吸光度の和、Ｙでは４５０ｎｍの吸光度として求められる。
【００２３】
表１は、液流染色機による染色シーケンスの１例を示し、図２と図３は、その染色シーケンスにおける色濃度および温度の測定データを示す。
【００２４】
表１  染色シーケンス
【表１】
2008128722.tif 000003
【００２５】
この例では、８時５４分に水、助剤、生地を投入し、９時５分に昇温が完了している。次に、９時１０分に染料を投入する。これに対応して、染液における染料のＹＲＢ成分の濃度が急上昇する。このとき、最大値近傍で濃度値が急に変動している。これは、全ての染料が投入されるまでの時間的遅れならびに均一撹拌の時間的遅れが生じるためである。この例では、投入の１０分後（９時２０分）の頃から色濃度の変化はゆるやかになり、染液が均一になったことを示している。そこで、投入の１０分後の濃度の測定値を１００基準としている。色濃度は染料が繊維に付着していくのにつれて低下していき、１０時２０分頃から変化がわずかになっている。すなわち、染色が完了しつつあることがわかる。
【００２６】
９時２０分に染料の色濃度の０基準と１００基準が決定されるので、それ以後は、色濃度の時間的変化は、図２や図３のグラフのように相対的色濃度として、表示装置３４に表示できる。作業者は、表示される色濃度の変化をみて、測定結果を基に最適な制御を行える。たとえば、染色工程の終了を判断できる。
【００２７】
また、光測定装置２６により、染料工程の完了を自動的に判断するようにしてもよい。この場合、上述の０基準と１００基準を用いた相対的色濃度の時間的変化を基に染色の完了を判断する。たとえば、染色工程において相対的色濃度が第１設定値以下かつその変動が第２設定値以下になった場合に、染色工程が完了したと判断する。第１設定値と第２設定値は、あらかじめ実験的に求めておけばよい。第２設定値は、たとえば０（０を除く）〜５％の間の値である。この例では、染色完了は、染料投入から１００分後（１０時５０分）であった。
【００２８】
その後、ソーピング工程で余分な染料を落とし、つづいて排液、給水、水洗などの工程により３回の水洗を行う。水洗の完了も、相対的色濃度の時間的変化を基に自動的に判断してもよい。たとえば、水洗工程の完了は、相対的色濃度が第３設定値以下かつ変動が第４設定値以下になったことにより判断する。第３設定値と第４設定値は、あらかじめ実験的に求めておけばよいが、たとえば、第３設定値は０〜１０％、第４設定値は０（０を除く）〜５％である。
【００２９】
なお、図２、図３の例では、ＹＲＢの３つの色成分について色濃度が測定されているが、上述の工程終了の判断は、１つの色成分についておこなってもよいし、複数の色成分または１組の色成分についておこなってもよい。
【００３０】
また、染色工程や水洗工程の完了は、色濃度そのものを監視して判断してもよい。たとえば、染色工程の完了は、色濃度が第５設定値以下かつその変動が第６設定値以下になったことにより判断する。同様に、水洗工程の完了は、色濃度が第７設定値以下かつその変動が第８設定値以下になったことにより判断する。第５設定値〜第８設定値は、あらかじめ実験的に求めておく。これにより判断の精度は落ちるが、簡便に判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】液流染色機における染料濃度制御系の図
【図２】染色の１例における色濃度および温度の測定データのグラフ
【図３】染色の１例における色濃度および温度の測定データの一部を拡大したグラフ
【符号の説明】
【００３２】
１０  染槽、    １２  配管１２、    １８  染料投入槽、    ２０  開閉バルブ、    ２４  染料投入ポンプ、    ２６  光測定装置、    ２８  分光測定装置、    ３０  データ処理装置、    ３４  表示装置。
【図１】
2008128722.tif 000004
【図２】
2008128722.tif 000005
【図３】
2008128722.tif 000006