ES2276071T3 - Maquina de tintura con control automatico de emprobecimiento de baño en linea. - Google Patents
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Abstract
Máquina de tintura que comprende un recipiente (11) en el que se colocan los productos que se van a teñir, una fuente (12) de líquidos colorantes que añade líquidos según se le indica en el recipiente para realizar un baño de tinte, una unidad (13) para hacer circular el baño de tinte con respecto al producto, unos medios de análisis espectroscópico para realizar un análisis espectroscópico sobre los líquidos y un dispositivo electrónico de control y cálculo (15) que recibe los datos del análisis espectroscópico y que calcula a partir de los mismos las concentraciones de los diversos tintes en el baño partiendo de la base de la información espectroscópica memorizada anteriormente para los tintes individuales, caracterizada porque los medios de análisis espectroscópico comprenden un dispositivo de toma de muestras y análisis (14), que durante el procedimiento de tintura toma muestras líquidas automáticamente desde el recipiente hasta una célula de lectura (18), a intervalos, y realiza un análisis espectroscópico sobre las muestras tomadas en la célula de lectura (18).
Description
Máquina de tintura con control automático de
empobrecimiento de baño en línea.
La presente invención se refiere a una máquina
de tintura que puede registrar automáticamente concentraciones de
tinte en el baño de tinte durante el procedimiento, probando su
tendencia a lo largo del tiempo y si es necesario, cambiándolo al
actuar sobre parámetros de control elegidos apropiadamente, por
ejemplo temperatura, pH y así sucesivamente.
La máquina está diseñada en particular pero no
exclusivamente para productos textiles.
En la técnica anterior de las máquinas de
tintura, se conoce bien la importancia de la denominada
"fórmula", es decir, la composición del baño de tinte, para
conseguir resultados óptimos.
Normalmente, los baños de tinte están compuestos
por una composición de varios colorantes y, si es necesario,
aditivos en disolución o dispersión acuosa o con disolventes.
Durante el procedimiento de teñido, los diversos colorantes a menudo
se absorben a diferentes velocidades por el producto que se está
tiñendo. Cuando uno de los colorantes ya no está presente en el baño
en cantidad suficiente, el baño se empobrece. Por tanto, es
importante conocer la evolución del baño durante el procedimiento
para poder optimizar la fórmula del baño y garantizar la buena
ejecución del procedimiento.
En la técnica conocida, normalmente se realiza
una serie de tomas de muestras del líquido de tinte a intervalos
durante un procedimiento y las muestras se analizan en un
laboratorio para volver a la dinámica de las concentraciones de los
diversos tintes durante el procedimiento. Puesto que esta operación
es costosa en lo que se refiere al tiempo y al dinero, generalmente
sólo se realiza para uno o algunos procedimientos iniciales de la
muestra con el fin de optimizar la fórmula del baño y la metodología
de la aplicación para el tratamiento en línea posterior. Durante
los procedimientos de tintura en línea normales ya no se realiza el
análisis del baño o se realiza con poca frecuencia mientras se
confía en que el baño mantendrá siempre el mismo comportamiento
encontrado al comienzo.
Desgraciadamente, el curso de las
concentraciones de los colorantes depende en realidad de diversos
parámetros tales como temperatura, pH, salinidad, cantidades de los
productos auxiliares, velocidad de la bomba de circulación,
etcétera.
Se ha propuesto monitorizar el comportamiento de
los colores en el baño de tinte mediante la utilización de filtros
coloreados elegidos para que tengan una descomposición del baño en
tres colores básicos. Sin embargo, esta solución demostró ser muy
tosca e inadecuada para la utilización en línea.
La solicitud internacional WO 99/66117 da a
conocer un sistema de monitorización portátil que puede conectarse a
una máquina de tintura existente siempre que sea necesaria la
monitorización del baño de tinte. Este dispositivo debe insertarse a
lo largo del bucle de circulación de la máquina de tintura y el
análisis espectroscópico del baño de tinte tiene lugar continuamente
sobre el líquido que fluye a lo largo del bucle de circulación,
siempre que el sistema está dispuesto en él.
El objetivo general de la presente invención es
remediar los defectos mencionados anteriormente proporcionando una
máquina de tintura que realizaría la medición de las concentraciones
de colorante en el baño durante el tratamiento normal y tomaría las
medidas correctivas necesarias según se requirieran.
En vista de este objetivo, se buscó proporcionar
según la presente invención una máquina de tintura que comprende un
recipiente en el que se colocan los productos que se van a teñir,
una fuente de líquidos colorantes que añade líquidos según se le
indique en el recipiente para realizar un baño de tinte, una unidad
para hacer circular el baño de tinte con respecto al producto,
medios de análisis espectroscópico para realizar un análisis
espectroscópico sobre los líquidos y un dispositivo electrónico de
control y cálculo que recibe los datos del análisis espectroscópico
y que calcula a partir de los mismos las concentraciones de los
diversos tintes en el baño partiendo de la base de la información
espectroscópica memorizada anteriormente para los tintes
individuales, caracterizada porque los medios de análisis
espectroscópico comprenden un dispositivo de toma de muestras y
análisis, que durante el procedimiento de tintura toma muestras
líquidas automáticamente desde el recipiente hasta una célula de
lectura, a intervalos, y realiza un análisis espectroscópico sobre
las muestras tomadas en la célula de lectura.
Para aclarar la explicación de los principios
innovadores de la presente invención y sus ventajas en comparación
con la técnica anterior, a continuación se describe, con la ayuda de
los dibujos adjuntos, una posible forma de realización de la misma a
título de ejemplo no limitativo aplicando dichos principios, en los
que:
la figura 1 muestra una vista esquemática de una
máquina según la presente invención, y
la figura 2 muestra una vista esquemática de un
detalle de la máquina de la figura 1.
Con referencia a las figuras, la figura 1
muestra una máquina de tintura de productos textiles designada como
conjunto mediante el número de referencia 10 y que comprende un
recipiente 11 presurizado o no en el que se colocan los productos
que van a teñirse en la forma de hilo, fibra textil suelta, lazo o
cinta de filamentos continuos o rollos de tela enrollada o no sobre
conos o soportes dependiendo de los requisitos de la técnica
anterior. Una fuente 12 de colorantes líquidos conocida entra a
voluntad en el recipiente de los líquidos para preparar un baño de
tinte deseado que se mantiene en circulación con respecto al
producto por medio de una unidad 13 de circulación decidida, por
ejemplo, una bomba o un sistema de manejo del producto.
Un dispositivo de toma de muestras y análisis 14
se conecta al recipiente para tomar las muestras del líquido en el
recipiente a intervalos y realizar un análisis espectroscópico sobre
las mismas. El dispositivo 14 de análisis envía los datos del
análisis a un dispositivo electrónico de control y cálculo, por
ejemplo un ordenador personal programado apropiadamente que, una vez
que recibe los datos del análisis espectroscópico, calcula a partir
de los mismos las concentraciones de los diversos colorantes en el
baño partiendo de la base de la información espectroscópica
memorizada anteriormente sobre los colorantes individuales. Esta
información puede haberse suministrado o adquirido por separado.
El dispositivo 14 puede limitarse a memorizar en
una memoria 16 los datos sobre la evolución de las concentraciones
del baño para su utilización en el futuro o puede comparar incluso
las concentraciones con el comportamiento de empobrecimiento del
baño fijado previamente para referencia y emprender acciones sobre
los parámetros del procedimiento a través de accionadores 34
conocidos apropiados (calentadores, correctores del pH) y variando
la velocidad de circulación del baño de manera que se controle la
absorción de los diversos colorantes por el producto. Por ejemplo,
reduciendo la temperatura del baño, puede disminuirse la absorción
del colorante. De esta forma puede realizarse automáticamente
correcciones del comportamiento del procedimiento de tintura.
Para ampliar la información sobre la evolución
del procedimiento, la máquina también puede comprender detectores 17
conocidos para la detección de diversas magnitudes físicas
preseleccionadas del baño.
El dispositivo 15 puede correlacionar las
mediciones de los detectores 17 con las concentraciones de colorante
calculadas partiendo del análisis espectroscópico y memorizar las
correlaciones para el análisis y la optimización futuros del
procedimiento. Por ejemplo, podría detectarse que un colorante no se
absorbe bien cuando la temperatura del baño supera un cierto valor y
esto podría servir para optimizar el comportamiento de las
temperaturas en el futuro. Las magnitudes físicas detectadas por los
detectores pueden comprender ventajosamente la temperatura y el pH
del baño, la velocidad de la bomba de recirculación, la salinidad,
etcétera. También pueden establecerse correlaciones entre el
comportamiento de las concentraciones y la adición de los aditivos
(por ejemplo, sales) de manera que se optimicen los tiempos de
adición de estos aditivos al baño.
Asimismo es muy importante poder apreciar los
diferentes perfiles de empobrecimiento de los colorantes específicos
en el baño de tinte con la variación en los parámetros y los
colorantes de alrededor.
Los detectores también pueden actuar como
realimentación para el control preciso de los accionadores 34.
El dispositivo de análisis espectroscópico
comprende una célula de lectura 18, un dispositivo de succión 19 que
rellena la célula con el líquido tomado del recipiente 11, y un
espectrofotómetro 20. Ventajosamente, el dispositivo de toma de
muestras es un dispositivo de jeringa que aspira el líquido a través
de la célula para luego devolverlo al recipiente 11 tras la
medición. Esto evita el desperdicio del líquido incluso con una alta
frecuencia de medición.
El dispositivo de análisis también puede
comprender la circulación del líquido de lavado, ventajosamente agua
o que presenta una base acuosa con aditivos apropiados, que podrían
añadirse a voluntad a través de una válvula 23 (para sustituir el
líquido colorante interceptado por una válvula 24) y drenarse a
través de una válvula 25. Por tanto, es posible garantizar que en la
célula de lectura no queda ningún residuo que pueda afectar a las
mediciones.
Además, el agua que procede del exterior es
necesaria para la calibración del dispositivo. El espectrofotómetro
presenta alta resolución en el espectro visible y está conectado
ventajosamente mediante fibras ópticas 21, 22 a la célula de lectura
18.
La figura 2 muestra esquemáticamente en mayor
detalle una forma de realización ventajosa de la célula de lectura
18. Tal como puede observarse en la figura, la célula de lectura
presenta un conducto 26 para el líquido entre una superficie que
emite luz 27 y una superficie de lectura 28. La superficie 27 está
conectada a través de la fibra óptica 21 a una fuente de luz
apropiada 29 mientras que la superficie de lectura 28 opuesta está
conectada a través de la fibra óptica 22 al sensor 30 del
espectrofotómetro. Un extremo del conducto 26 está conectado a
través de un canal 31 al recipiente de baño mientras que el otro
extremo del conducto está conectado a través de un canal 32 al
dispositivo de succión controlado 19. La luz de medición detectada
pasa así a través del espesor del líquido que se forma entre las dos
caras 27 y 28 tras el conducto, desde el espectrofotómetro que
realiza el análisis espectroscópico.
El calibre "d" del conducto 26 de lectura
puede cambiarse con precisión por medio del movimiento controlado de
la superficie 27 mediante un accionador 33, por ejemplo un motor
paso a paso. De esta manera, antes de cada medición, el dispositivo
de control 15 puede ajustar el calibre "d" para medir en el
espectrofotómetro un pico de absorbancia incluido entre valores
mínimos y máximos predeterminados para ser óptimos para la medición
correcta. Gracias a la trayectoria óptica variable es posible
realizar las lecturas en el intervalo completo de concentraciones,
lo que podría ser de interés para adoptar las mejores condiciones de
lectura del instrumento basándose en el comportamiento en la
absorbancia de la señal y, en particular, en los valores del
pico.
De hecho, el análisis instrumental de las
concentraciones con un espectrofotómetro se basa en la ley bien
conocida de Lambert y Beer que es aplicable dentro de un cierto
intervalo de absorbancia proporcional a la concentración de
colorante. A altas concentraciones de colorante, además de abandonar
el intervalo de linealidad, pueden surgir problemas en la lectura
del instrumental debido a la baja señal y a la posible confusión
resultante con el ruido de fondo del instrumento. En la técnica
anterior del análisis de laboratorio, es necesario realizar una
dilución e introducir la razón resultante en el cálculo. Sin
embargo, este sistema sería demasiado costoso para aplicarlo en una
medición automática en línea, puesto que es extremadamente difícil
obtener diluciones precisas automáticamente. También habría una
pérdida del baño, puesto que no es posible añadir la muestra de
nuevo a costa de cambiar la razón del baño o tener una pérdida
inaceptable de colorante en las máquinas pequeñas.
En la máquina según la presente invención se
evita todo esto utilizando una sonda de lectura de etapa variable
que permite el uso de calibres de lectura de una magnitud
inversamente proporcional a la absorbancia o proporcional a la
transmitancia (concentración de colorante) del baño.
El calibre del conducto es variable en un
intervalo comprendido entre 0 y 25 mm y ventajosamente entre 0 y 10
mm con etapas de aproximadamente 0,01 mm o incluso menos.
Sin embargo, la dificultad de determinar el
tamaño del calibre debido a las inexactitudes en la construcción
mecánica limitada de la sonda da como resultado un valor de
absorbancia mínimo eficaz diferente de 0 y diferente de un
instrumento a otro cuando la distancia "d" se reduce hasta la
cantidad mínima posible, es decir, cuando el accionador 33 se hace
funcionar para llevar a las superficies 27, 28 hacia el contacto
mutuo.
Para evitar esto, se definió un sistema especial
que permite el cálculo de este espacio y devuelve los valores leídos
a los valores de cálculo nominal. Los valores corregidos se utilizan
para establecer la etapa de lectura óptima poniendo en marcha el
motor paso a paso. La lectura siempre puede realizarse
automáticamente de esta forma de una manera óptima.
Dado que para líquidos iguales la relación entre
la absorbancia el calibre es lineal, para compensar el espacio
residual el accionador 33 está controlado por el dispositivo
electrónico de control y cálculo 15 para realizar mediciones sobre
el mismo líquido para diferentes calibres "d", por ejemplo
entre 0 mm y 1 mm, lo que debe dar una línea recta en el gráfico de
absorbancia-calibre. Si el calibre 0 no corresponde
al contacto real de las superficies 27, 28, la línea recta
resultante no pasará a través del cero, sino que cortará al eje de
los calibres en un punto negativo que corresponde al calibre
residual que, por tanto, puede calcularse, memorizarse y utilizarse
por el dispositivo electrónico para compensar las mediciones
normales.
Esto da como resultado una manera óptica
indirecta de calcular un calibre mecánico, en caso contrario difícil
de evaluar debido a su posible escasez y debido a que es importante
evaluarlo con la sonda montada.
El cálculo correcto de este parámetro siempre
influye en los resultados de las mediciones progresivamente más a
medida que disminuye el calibre de la medición.
El parámetro memorizado por el dispositivo
electrónico permanece asociado al dispositivo de medición
específico.
Es evidente que se han alcanzado los objetivos
prefijados. Durante el funcionamiento, la máquina realizará un ciclo
de tintura mientras que los datos detectados y posiblemente
registrados se procesarán en el dispositivo 15 para encontrar los
datos sobre la concentración de los colorantes en el baño. La
correlación de las concentraciones de colorante con el tiempo,
temperatura, pH, salinidad, velocidad de flujo de la bomba (en el
equipo de circulación de baño) o la velocidad de recirculación del
material (en el equipo con los artículos en movimiento) suministra
datos sobre el aumento de la dinámica de los colorantes en el
material que se está tiñendo (empobrecimiento del baño). Además,
pueden utilizarse cálculos que cubren el intervalo completo de
medición de longitud de onda del espectrofotómetro con el método de
mínimos cuadrados como una alternativa o en combinación con el
cálculo basado en redes neuronales o similares. El sistema es muy
preciso y fidedigno en comparación, por ejemplo, con las propuestas
de la técnica anterior, en las que se intentaba analizar el líquido
mediante simples filtros coloreados.
Los datos tomados y calculados pueden utilizarse
para la optimización del procesamiento futuro o para cambiar
parámetros del baño en tiempo real. El dispositivo de control puede
actuar incluso sobre los parámetros del procedimiento por medio de
los accionadores 34 apropiados mencionados anteriormente.
Con la máquina según la presente invención es
posible ajustar y optimizar el aumento de los colorantes sobre los
productos que van a teñirse mientras se optimizan los tiempos de
procesamiento, la uniformidad de la tintura y el control de las
cantidades de colorante en las aguas residuales, etcétera. Asimismo,
es posible optimizar el aumento de los colorantes en el material que
va a teñirse cambiando uno o más procedimientos variables. También
es posible tener una indicación precisa del empobrecimiento del baño
y de los porcentajes de cada colorante de la fórmula con cada
lectura.
La toma de muestras de las mediciones de la
concentración puede llevarse a cabo con alta frecuencia con la
identificación resultante de agentes transitorios perjudiciales para
la exactitud y la calidad del procedimiento de tintura y con la
capacidad de una acción rápida y precisa durante el
procedimiento.
Todo esto sería imposible con las costosas
operaciones de la técnica anterior de la toma de muestras del baño
de tinte, el laboratorio y el control y la pérdida resultante de la
parte del baño tomada. La pérdida del baño y la necesidad de un
ajuste de laboratorio grande, entre otras cosas, sólo posibilitan en
la práctica un número limitado de toma de muestras y análisis para
cada ciclo de procesamiento y, en cualquier caso, los datos
resultantes pueden servir si acaso para mejorar el procesamiento
posterior, pero no como autoajuste del ciclo en marcha.
Naturalmente, la descripción anterior de una
forma de realización aplicando los principios innovadores de la
presente invención se facilita a título de ejemplo no limitativo de
dichos principios dentro del alcance del derecho exclusivo
reivindicado en la presente memoria. Por ejemplo, dependiendo de los
procedimientos de tintura específicos, la máquina podría comprender
elementos adicionales apropiados y dispositivos conocidos para la
realización de tales procedimientos.
Claims (16)
1. Máquina de tintura que comprende un
recipiente (11) en el que se colocan los productos que se van a
teñir, una fuente (12) de líquidos colorantes que añade líquidos
según se le indica en el recipiente para realizar un baño de tinte,
una unidad (13) para hacer circular el baño de tinte con respecto al
producto, unos medios de análisis espectroscópico para realizar un
análisis espectroscópico sobre los líquidos y un dispositivo
electrónico de control y cálculo (15) que recibe los datos del
análisis espectroscópico y que calcula a partir de los mismos las
concentraciones de los diversos tintes en el baño partiendo de la
base de la información espectroscópica memorizada anteriormente para
los tintes individuales, caracterizada porque los medios de
análisis espectroscópico comprenden un dispositivo de toma de
muestras y análisis (14), que durante el procedimiento de tintura
toma muestras líquidas automáticamente desde el recipiente hasta una
célula de lectura (18), a intervalos, y realiza un análisis
espectroscópico sobre las muestras tomadas en la célula de lectura
(18).
2. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada porque el dispositivo de toma de muestras y
análisis (14) presenta un drenaje de muestras analizadas conectado
al recipiente (11) para devolver las muestras al recipiente.
3. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada porque el dispositivo de toma de muestras y
análisis (14) comprende una célula de lectura (18) que presenta un
conducto (26) para el líquido con calibre (d) variable controlado y
a través de dicho calibre (d) se hace pasar una luz de medición
detectada, tras el conducto, mediante un espectrofotómetro (20) que
envía los datos a dicho dispositivo electrónico (15) que realiza el
análisis espectroscópico para el cálculo de las concentraciones.
4. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque antes de cada medición se ajusta el
calibre (d) de dicho conducto (26) en la célula de lectura (18)
según se le indica por el dispositivo electrónico (15) para detectar
en la salida del espectrofotómetro un pico de absorbancia incluido
entre los valores mínimos y máximos predeterminados.
5. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque el calibre (d) del conducto se ajusta
según se le indica para presentar un calibre de lectura de una
magnitud inversamente proporcional a la absorbancia del líquido.
6. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque el calibre (d) del conducto es variable
en un intervalo comprendido entre 0 mm y 25 mm con etapas de
aproximadamente 0,01 mm.
7. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque el conducto (26) en la célula de lectura
(18) está conectado en un lado a dicho recipiente (11) y en el otro
lado a un dispositivo de succión controlado (19) para aspirar
líquido desde el recipiente hasta la célula y viceversa.
8. Máquina según la reivindicación 7,
caracterizada porque el dispositivo de succión (19) es un
aspirador de jeringa.
9. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada porque comprende unos detectores (17) de
detección de las magnitudes físicas del baño cuyas mediciones se
envían a un dispositivo electrónico (15) que correlaciona dichas
mediciones con las concentraciones calculadas mediante el análisis
espectroscópico.
10. Máquina según la reivindicación 9,
caracterizada porque las magnitudes físicas detectadas
incluyen una o más magnitudes seleccionadas de entre temperatura, pH
y salinidad del baño y velocidad de circulación del baño con
respecto al producto.
11. Máquina según la reivindicación 1,
caracterizada porque el dispositivo electrónico (15), que
recibe los datos del análisis espectroscópico y calcula a partir de
los mismos las concentraciones de los diversos colorantes en el
baño, compara las concentraciones calculadas con un comportamiento
fijado previamente en el tiempo e impone los parámetros de tintura
partiendo de la base de los resultados de la comparación.
12. Máquina según la reivindicación 11,
caracterizada porque los parámetros de tintura incluyen una o
más magnitudes seleccionadas de entre temperatura, pH y salinidad
del baño y velocidad de circulación del baño con respecto al
producto.
13. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque durante una fase del dispositivo de
análisis espectroscópico (20) dicho dispositivo está dirigido por el
dispositivo electrónico de control y cálculo (15) para realizar una
serie de mediciones de absorbancia del líquido con diferente calibre
(d) de dicho conducto (26) calculando el dispositivo electrónico
(15) una línea de calibre-absorbancia identificada
por la serie de mediciones y memorizando como un calibre residual el
corte de dicha línea con el eje de los calibres, utilizándose el
calibre residual posteriormente por el dispositivo electrónico para
corregir los calibres utilizados en las mediciones posteriores.
14. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque durante una fase del dispositivo de
análisis espectroscópico (20) dicho dispositivo está dirigido por el
dispositivo electrónico de control y cálculo (15) para reducir al
mínimo el calibre (d) de dicho conducto (26) y medir la absorbancia
de un líquido que permanece en el calibre residual, memorizándose
dicha medición de la absorbancia por el dispositivo electrónico (15)
y utilizándose posteriormente para corregir las mediciones
posteriores mediante dicho calibre residual.
15. Máquina según la reivindicación 3,
caracterizada porque comprende un circuito (23, 25) para la
entrada controlada y la extracción de un líquido de lavado en la
célula de lectura (18).
16. Máquina según la reivindicación 13,
caracterizada porque el líquido de lavado es agua o agua con
aditivos.
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