包含溶劑過濾裝置的清潔體系及其使用方法

2023-09-23 13:56:25 1

專利名稱：包含溶劑過濾裝置的清潔體系及其使用方法
技術領域：
本發明涉及包含清潔溶劑源、織物製品處理容器和從所用清潔溶劑中除去汙染物的過濾裝置的清潔體系。本發明還公開了使用該體系，特別是過濾裝置，從清潔溶劑中除去汙染物的方法。
背景技術：
用於洗滌和清新(如，除去惡臭)織物製品的常規洗滌方法通常可分為基於水的洗滌方法和「乾洗」方法。前者涉及將織物製品浸沒在主要含水的溶液中；可加入洗滌劑或肥皂以增強洗滌功能。後者典型地涉及使用非水流體作為用於洗滌和清新的試劑。
在用於洗滌處理後，清潔溶劑典型地包含汙染物，如染料、水和/或表面活性劑。因為清潔溶劑比水更昂貴，因此需要在一次以上的處理中重複利用/再使用該清潔溶劑。常規的清潔溶劑採用蒸餾法除去某些汙染物。然而，實施蒸餾方法的設備和條件非常麻煩。因此，需要一種不蒸餾即可從清潔溶劑中除去汙染物的方法。使用蒸餾方法的代表性體系公開於EP 543,665和美國專利5,942,007；6,056,789；6,059,845；和6,086,635中。
這種方法的嘗試通過使用市售KleenRite過濾器得到證實。KleenRite過濾器由粘土吸收劑和活性炭吸附劑組成。包含碳和粘土吸附材料的代表性過濾器公開於美國專利4,277,336和3,658,459中。然而，由於過濾器中粘土吸收劑的百分比高，這種過濾器壽命相當有限。粘土吸收劑吸附汙染物(如水)的容量有限，並且一旦達到了那個容量，就必須用新的過濾器替換該過濾器。除了粘土吸收劑的局限性以外，活性炭吸附劑也有局限性。活性炭吸附材料的粒徑和/或孔徑使某些汙染物流過活性炭吸附材料，因此使過濾器無效。此外在常規使用時，用過的、汙染的清潔溶劑以不能使粘土吸收劑和/或活性炭吸附劑有效除去汙染物的速度被吸過過濾器。
因此，需要一種用於洗滌織物製品並從清潔溶劑中除去汙染物以使濾過的溶劑可重複利用/再使用的清潔體系；一種能夠更有效地從清潔溶劑中除去汙染物並比常規過濾器壽命更長的過濾器；以及一種能夠洗滌織物製品並從清潔溶劑中有效除去汙染物的方法。
發明概述本發明涉及用於織物製品的非水清潔並從清潔溶劑中除去汙染物的體系，所述體系包括(a)工作溶劑貯液器；(b)可操作地連接在貯液器上的織物製品處理容器，其中工作溶劑與容器中的織物製品接觸並從織物製品上除去汙染物，從而將工作溶劑轉變為用過的溶劑；和(c)從用過的溶劑中除去汙染物的過濾裝置，其中該過濾裝置可操作地連接在貯液器和/或容器上，並且在系統操作過程中與用過的溶劑相接觸；其中該過濾裝置包括吸附材料，其吸附能力為每克吸附材料吸附至少約200mg汙染物。
本發明的另一個方面涉及使用上述體系洗滌織物製品並從用過的溶劑中除去汙染物的方法。該方法包括以下步驟a.將織物製品與工作溶劑接觸以從織物製品上除去汙染物，從而將工作溶劑轉變為用過的溶劑；b.從織物製品上除去用過的溶劑；c.將用過的溶劑與過濾裝置接觸，從而將用過的溶劑轉變為濾過的溶劑；和d.可任選地，使用濾過的溶劑作為步驟(a)中的工作溶劑；其中該過濾裝置包括吸附材料，其吸附能力為每克吸附材料吸附至少約200mg汙染物。
附圖概述

圖1為對應於本發明一個實施方案的清潔體系的示意圖；圖2為對應於本發明另一個實施方案的清潔體系的示意圖；和圖3為適用於本發明清潔體系中的乳液脫水過濾器的示意圖。
發明詳述定義本文所用術語「織物製品」是指任何通常在常規洗滌過程或清潔過程中洗滌的製品。因此，該術語包括衣物、亞麻、緯幔以及衣物附件。該術語也包括其它整個或部分地由織物製造的物品，如手提袋、家具罩、防水油布等等。
本文所用術語「吸收材料」或「吸收性聚合物」是指任何能夠選擇性地吸入(即，吸收或吸附)水和/或含水液體而不吸入清潔溶劑的材料。換句話講，吸收材料或吸收性聚合物包含本領域稱之為「凝膠」、「聚合物凝膠」和「超吸收聚合物」的吸水劑。
本文所用術語「吸收基質」是指任何形式的能夠吸水的基質。吸收基質包括吸收材料和可任選地包括間隔材料和/或高表面積材料。
本文所用術語「清潔溶劑」是指任何能夠除去皮脂的非水流體。清潔溶劑包括親脂溶劑，下文將更詳細地描述。清潔溶劑包括「工作溶劑」、「用過的溶劑」或「濾過的溶劑」，這些是清潔溶劑在洗滌和過濾操作過程中當它通過本體系或方法時所呈現的不同形式。
本文所用術語「清潔組合物」是指任何將與要清潔的織物製品直接接觸的含清潔溶劑的組合物。應該明白，該組合物除了用於清潔外可有其它用途，如調理、上漿和其它織物護理處理。因此，它可與術語「處理組合物」替換使用。此外，可將任選的清潔助劑如附加去汙表面活性劑、漂白劑、香料等加入「清潔組合物」中。也就是說，清潔助劑可任選地與清潔溶劑組合。這些任選的清潔助劑將在下文進行更詳細的描述。
本文所用術語「乾洗」或「非水清潔」是指將非水流體用作清潔溶劑以清潔織物製品。然而，水可作為輔助清潔劑加入「乾洗」方法中。「乾洗」過程中包含的水量按清潔溶劑或清潔組合物重量計可達約25％。
本文所用術語「汙垢」是指作為清潔過程中除去目標的織物製品上的任何不可取的外來物質。術語「水基」或「親水」汙垢是指初次與織物製品接觸時包含水的汙垢，或者汙垢在織物製品上保留一定量的水。水基汙垢的實施例包括但不限於飲料、許多食物汙垢、水溶性染料、體液如汗、尿或血，戶外汙垢例如草汙垢和泥土。
本文所用術語「不溶解的」是指加入液體介質中後5分鐘內物質從液體介質(清潔溶劑或水)中物理分離(即，沉澱、絮凝、漂浮)出來。相反，術語「溶解的」是指加入後5分鐘內物質不會從液體介質中物理分離出來。
清潔體系的組分
a.清潔溶劑清潔體系包括提供清潔溶劑的貯液器。通常已知用於乾洗過程的清潔溶劑適用於本發明。這些清潔溶劑的非限制性實施例包括PERC、烴、含矽氧烷溶劑和二元醇醚溶劑。
清潔溶劑可以是親脂流體。通常，合適的親脂流體在室溫和室壓下可完全為液體，可為熔融溫度在約0℃至約60℃的低熔點固體，或者在室溫和室壓下(即，25℃和1個大氣壓)可為液體和其蒸汽相的混合物。因此，適用於本文的親脂流體不是可壓縮氣體，如二氧化碳。優選本文的親脂流體為易燃的、具有相對高的閃點、和/或低揮發性的有機化合物(VOC)性質，至少等於並優選超過已知常規清潔流體的性質。本文所用術語「閃點」和「VOC」在乾洗行業具有它們的常規含義。此外，合適的親脂流體為容易流動且非粘性的。親脂流體應能夠至少部分溶解皮脂或身體汙垢，如下面的親脂流體測試所定義。親脂流體的混合物也適用於本文，前提條件是滿足親脂流體測試的要求。
鑑定親脂流體的親脂流體測試(LF Test)任何既能夠滿足已知乾洗流體的要求(如，閃點等)又能夠如下述測試方法所說明的那樣至少部分溶解皮脂的非水流體都適用於本文作為親脂流體。作為一般原則，全氟丁胺(FluorinertFC-43)本身(有或無添加劑)為參考物質，並且不適於作為本文的親脂流體(即，它被認為基本上為非溶劑)。
下面是研究和鑑定其它物質，例如，其它低粘度、可自由流動的矽氧烷是否可用作親脂流體的方法。該方法使用市售的Crisco低芥酸菜子油，油酸(95％純度，得自Sigma Aldrich Co.)和角鯊烯(99％純度，得自J.T.Baker)作為皮脂的模型汙垢。在評估期間，測試物質應基本無水並且不含任何附加添加劑或其它物質。
準備三個小瓶。將1.0g低芥酸菜子油放入第一個小瓶；將1.0g油酸(95％)放入第二個小瓶；然後將1.0g角鯊烯(99％)放入第三也就是最後一個小瓶。在每個小瓶中，加入1g待測親脂性的流體。在室溫和室壓下，分別在標準渦旋攪拌器上以最大設置混合每個小瓶20秒。將小瓶置於工作檯上，並讓它們在室溫和室壓下放置15分鐘。朝上直立，如果在任何一個小瓶中形成單相，那麼該液體被認為是「親脂流體」。然而，如果在三個小瓶中均形成兩個或多個分離層，那麼在確定該流體是否為「親脂流體」之前應需要測定油相中溶解的流體量。
在這種情況下，用注射器從每個小瓶的各個層中小心吸取200微升樣品。將吸取層樣本置於GC自動取樣機小瓶中，然後進行常規的GC分析。該GC儀器用三種模型汙垢和待測流體中的每一個進行標定。如果任何吸取層樣品包含大於1％的任何模型汙垢，那麼該測試流體被認為是親脂流體。如果需要，該方法還可在準備含模型汙垢的小瓶時用二十七氟代三丁胺(即，FluorinertFC-43)來標定。比吸取的Fluorinert樣品包含較少模型汙垢的吸取樣品不認為是親脂流體。
合適的GC是裝配有分流/無分流注射器和FID的HewlettPackard Gas Chromato graph HP5890 Series II。用於確定存在的親脂流體量的合適的柱為毛細管柱DB-1HT，長30米，內徑0.25mm，薄膜厚度0.1微米(目錄號1221131，購自JW Scientific)。在下列條件下操作GC載氣 氫氣柱前壓9psi(62052.9Pa)(6.2×104N/m2)流量 柱流速為約1.5ml/分鐘。
分流口流速為約250-500ml/分鐘。
隔膜淨化速率為1ml/分鐘。
進樣 HP 7673自動取樣機，10微升注射器，1微升進樣量進樣口溫度350℃檢測器溫度380℃柱升溫程序初始溫度為60℃；保持1分鐘；以25℃/分鐘的速度加熱至最終溫度為380℃；然後保持30分鐘。
合適的親脂流體還應具有可接受的衣服護理特徵。衣服護理特徵測試是本領域熟知的，並且涉及將測試流體與各式各樣的衣服或織物製品部件，包括織物、衣服、彈性織品、縫合材料等以及各種鈕扣材料接觸。優選的親脂流體具有極好的與衣服部件的護理/耐久性(如，鈕扣和扣件無可察覺到的損壞)有關的衣服護理特徵、和較小的收縮或織物起皺特徵、以及極好的安全特徵(如，低可燃性)。
由於以上衣服護理的考慮，滿足親脂流體測試的流體仍然可以混合物(如，與水)提供；並且該混合物被用作處理織物製品的親脂流體。這種流體的實施例為乙酸乙酯。乙酸乙酯在去除皮脂方面很有效，因此基於親脂流體測試，其被認為是親脂流體。然而，由於它傾向於溶解鈕扣，它可能是相當不適合的。因此，應優選用水和/或其它溶劑配製，以使整個混合物基本不損傷鈕扣。其它親脂流體，例如，環戊矽氧烷(D5)，很好地滿足了衣服護理的要求而不需與水和/或其它溶劑混合。一些合適的親脂流體可存在於授權的美國專利5,865,852；5,942,007；6,042,617；6,042,618；6,056,789；6,059,845；和6,063,135中。
另外，合適的親脂流體還可具有的臭氧反應性為約0至約0.31；或蒸汽壓力為約0至約0.1mmHg；或蒸汽壓力大於0.1mmHg，但具有的臭氧生成潛力為約0至約0.31。「臭氧反應性」或「最大遞增反應性(MIR)」是VOC在空氣中生成臭氧能力的量度，並且表示成每克VOC形成的臭氧克數(即，無量綱指數)。確定臭氧反應性的方法是Dr.William P.L.Carter of University of California，Riverside研究出來。方法的詳細資料可存在於W.P.L.Carter的「Development of Ozone Reactivity Scales of Volatile OrganicCompounds」，Journal of the Air Waste Mana gementAssociation，第44卷，第881至899頁，1994年。「蒸汽壓力」用California Air Resources Board的方法310所規定的方法來測量。這種親脂流體非限制性實施例包括碳酸酯溶劑(即，碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甘油酯)和/或琥珀酸酯溶劑(即，琥珀酸二甲基酯)。
適用於本文的清潔溶劑可以是組合物，其中的一部分可以是氟化溶劑或全氟化胺。某些全氟化胺，例如，全氟三丁胺，不適合用作親脂流體，可作為許多含親脂流體組合物中可能的輔助成分之一存在。示例的親脂流體包括，但不限於，二醇溶劑體系如，C6-或C8-或更高的二醇；直鏈和環狀的有機矽溶劑等等；以及它們的混合物。在某些實施方案中，合適的非水親脂流體被用作本文清潔組合物的主要組分(即，大於組合物的50重量百分比)，包括低揮發性的非氟化有機物，如多元醇聚酯、矽氧烷，尤其是那些不含氨基官能度的矽氧烷、二元醇醚以及它們的混合物。適用於本文清潔組合物中的低揮發性非氟化有機物包括，但不限於，OLEAN和其它多元醇酯、和某些相對非揮發性的可生物降解的中鏈支鏈石油餾分。其它合適的非水親脂流體為二元醇醚，例如，丙二醇甲基醚、丙二醇正丙基醚、丙二醇叔丁基醚、丙二醇正丁基醚、雙丙甘醇甲基醚、雙丙甘醇正丙基醚、雙丙甘醇叔丁基醚、雙丙甘醇正丁基醚和、三丙二醇甲基醚、三丙二醇正丙基醚、三丙二醇叔丁基醚、三丙二醇正丁基醚。
親脂溶劑可包括直鏈和環狀聚矽氧烷、烴和氯化烴。更優選的是二元醇醚、乙酸酯和乳酸酯族的直鏈和環狀聚矽氧烷和烴。優選的親脂溶劑包括沸點(於760mmHg下)低於約250℃的環狀矽氧烷。具體地講，用於本發明的優選環狀矽氧烷為八甲基環四矽氧烷、十甲基環五矽氧烷和十二甲基環六矽氧烷。應該明白可用的環狀矽氧烷混合物除了包含優選的環狀矽氧烷以外還可包含少量其它環狀矽氧烷，包括六甲基環三矽氧烷或更高的環狀矽氧烷如十四甲基環七矽氧烷。通常，可用環狀矽氧烷混合物中的這些其它環狀矽氧烷的量基於混合物總重量計少於約百分之十。在一個實施方案中，矽氧烷被用作組合物的主要組分(即，大於約50％)；具體地講，該矽氧烷包括環戊矽氧烷，有時稱為「D5」，和/或具有大約類似揮發性的直鏈類似物。可任選地，還可包含其它相容的矽氧烷。合適的矽氧烷在文獻中是熟知的，參見，例如Kirk-Othmer的Encyclopedia of Chemical Technology，並且可購自許多商業來源，包括General Electric、ToshibaSilicone、Bayer、和Dow Corning。其它合適的親脂流體購自Procter Gamble或Dow Chemical和其它供貨商。例如，一種合適的矽氧烷為SF-1528，購自GE聚矽氧烷流體。值得指出的是SF-1528流體為90％環戊矽氧烷。
清潔溶劑可為任何形式並包含在任何合適的容器中，只要它以一種使清潔溶劑可與清潔體系中待處理的織物製品相接觸的方式與清潔體系相聯繫。這種清潔溶劑的容器在清潔體系中被稱為「清潔溶劑貯液器」。合適的清潔溶劑容器或貯液器的非限制性實施例可存在於商業的清潔機中。
b.織物製品處理容器清潔體系包括織物製品處理容器。可使用本領域普通技術人員已知的任何合適的織物製品處理容器。在清潔體系運轉過程中，織物製品處理容器收到並保留待處理的織物製品。換句話講，當織物製品正與清潔溶劑接觸時，織物製品處理容器將該織物製品留住。合適的織物製品處理容器的非限制性實施例包括商業清潔機、家庭，家用洗衣機和衣物烘乾機。
c.過濾裝置織物處理過程中，清潔溶劑典型地被汙染物如表面活性劑、水、染料、汙垢和/或其它「非清潔溶劑物質」汙染。因此本發明的清潔體系還包括能夠從用過的溶劑中除去汙染物的過濾裝置。
適用於本文的過濾裝置應從清潔溶劑中除去足夠多汙染物，使得當濾過的清潔溶劑在隨後織物處理過程中用作工作清潔溶劑時，其中的汙染物含量不影響它的性能。從清潔溶劑中除去汙染物可以是100％除去汙染物，但它不是必須這樣。存在於清潔溶液中汙染物約50％除去至約100％除去可以是足夠的。織物製品的類型、汙染物的類型是影響可保留在過濾清潔溶液中而不影響其清潔性能的汙染物含量的因素。也就是說，過濾清潔溶劑包含的一類汙染物的含量可高於另一類汙染物。例如，存在於過濾清潔溶劑中的染料含量按清潔組合物重量計可為約0.0001％至約0.1％，優選約0.00001％至約0.1％，更優選約0％至約0.01％。另一方面，過濾清潔溶劑中水的含量可為約0.001％至約20％，優選約0.0001％至約5％，而更優選約0％至約1％。
過濾裝置通過將用過的清潔溶劑與過濾裝置接觸可從其中除去汙染物，從而從用過的清潔溶劑中除去汙染物並將其變成濾過的清潔溶劑。基本上不含汙染物的濾過的清潔溶劑可作為工作清潔溶劑在另一個織物處理周期中重複利用/再使用，但不是必須這樣。換句話講，濾過的清潔溶劑可從清潔體系中移出，貯存並以後在另一個體系或另一個織物清潔周期內用作工作清潔溶劑。
在一個實施方案中，過濾裝置可在單個外殼(如，盒、盤或柱)或不同的離散外殼內包含吸附材料、吸收材料、或它們的混合物。這些材料典型地放置在各個外殼內的離散隔室中。然而，它們也可混合併放置在各個外殼內的一個隔室中。外殼包含進口和出口，其以使清潔溶劑流通整個外殼並與外殼內的吸附和/或吸收材料接觸的方式排列。
在另一個實施方案中，過濾裝置可包括液體可透過的小袋、包、小囊或類似容器。這種過濾裝置可置入處理容器或溶劑貯液器中，以使它與清潔溶劑直接接觸或可被清潔溶劑物理包圍。在另一個實施方案中，過濾裝置還可包括溶解於清潔溶劑的小袋、包、小囊或類似容器。
過濾裝置(包括外殼、小袋、包、小囊或類似容器)可具有任何形狀或尺寸。最小時，它應包含足夠的吸附劑/吸收材料以使得整夜(約12小時)過濾操作的清潔溶劑基本上不含汙染物。在另一個實施方案中，過濾裝置還可包含嵌於或塗覆或粘在纖維結構如無紡或織成的纖維網上的吸附/吸收材料。無紡織網上吸附材料的裝填量在每平方米約10至約500克(gsm)，優選約25gsm至約400gsm，而更優選約50gsm至約300gsm的範圍內。無紡織網的厚度通常在約0.01mm至約10mm，優選約0.1mm至約5mm的範圍內。希望無紡織網具有的基重在約5gsm至約1000gsm，優選約10gsm至約300gsm的範圍內。過濾裝置可被製成片、薄膜、膜或其它構型。片狀構型包括熟知的變體，如管、中空纖維、螺旋纏繞組件以及在板和框架單元中的平片。
在另一個實施方案中，過濾裝置可包括吸附材料顆粒，所述顆粒直接落入處理容器或溶劑貯液器中，並且通過攪拌、翻轉、或其它已知的混合方法與清潔溶劑混合。吸附材料與清潔溶劑的混合物形成懸浮液或漿，其中吸附材料與清潔溶劑的重量比為約0.001∶1至0.1∶1。這種方法使得特別有效地使用了吸附材料，因為它提供了清潔溶劑和顆粒之間的最大接觸。可將任選的濾網過濾器加入到清潔體系中以從清潔溶劑中除去顆粒吸附材料。
從用過的清潔溶劑中除去汙染物(即，汙染物的類型和/或汙染物的含量)可受該用過的清潔溶劑在過濾裝置中滯留時間的影響。例如，從用過的清潔溶劑中除去染料所需的滯留時間比從同一用過的清潔溶劑中除去表面活性劑所需的滯留時間短。此外，用過的清潔溶劑可流經多個以上公開的過濾裝置，從而，通過反覆接觸過濾裝置中的各種材料，汙染物可基本上被除去。例如(見圖1)，洗滌預濾器70可包含只從處理容器中所用的清潔溶劑中有效除去染料的材料，然而通過將用過的清潔溶劑在織物製品處理操作之後流過包含一種或多種吸附/吸收材料的雙重過濾器110，其它汙染物可被有效地除去。
在洗滌預濾器70中的滯留時間可相當短，典型在約0.1至約15秒，且更典型約0.5秒至約5秒的範圍內。因此，在一個實施方案，預濾器70包含足量的吸附材料以在上述滯留時間內基本除去汙染物(主要是染料)。在另一方面，雙重過濾器110可在清潔操作之後使用，因此在其中的滯留時間可在約15秒至約24小時的範圍內。為了實用，基本除去所有汙染物的滯留時間應小於約12小時(即，整夜過濾)，以便清潔溶劑預備第二天再使用。
吸附材料可用於本發明過濾裝置中的吸附材料包括顆粒物質，其典型具有的吸附能力(按下述吸附能力測試所測定的)為每克吸附劑吸附至少約200mg汙染物，優選每克吸附劑吸附至少約300mg汙染物，更優選地每克吸附劑吸附至少約400mg汙染物。
吸附能力測試測試在室溫和室壓下進行。準備包含100克親脂液體和0.1克人造身體汙垢(購自Empirical Manufacturing Company Inc.，Cincinnati，OH)和0.1克Neodol 91-2.5表面活性劑(購自ShellChemical Co.，Houston，TX)混合物的小瓶；對本測試來說，人造身體汙垢和表面活性劑都被認為是汙染物。加入大約0.25克顆粒吸附材料至該小瓶中；記錄吸附材料的準確重量。在本實施例中，吸附材料為研磨成細粉的活性炭(粒徑為約0.1至約300微米)。在攪拌器上使用2cm的磁棒將包含混合物和吸附材料的小瓶設定在400rpm充分混合24小時。將該小瓶置於工作檯上，並讓該混合物放置8小時。然後，吸取2微升樣品，其用薄層色譜法(TLC)在矽膠G板(無機粘合劑，#01011，20cm×20cm，購自Analtech，Inc.Newark，DE)上進行分析。在TLC分析中使用三種展開劑(1)100％庚烷；(2)體積比為160∶40的甲苯∶己烷；和(3)體積比為160∶40∶2的己烷∶二乙醚∶乙酸；所有溶劑均購自Burdick Jackson。使第一個溶劑體系上移到TLC板頂部至水平線(17.5cm)，並且典型地需要約30分鐘。TLC板晾乾20分鐘。使第二個溶劑體系沿板上移16.5cm，並且典型需要約26分鐘。TLC板晾乾30分鐘。使第三個溶劑體系沿板上移9.5cm，並且典型需要約9分鐘。TLC板晾乾30分鐘。用5至7毫升25％硫酸均勻噴在幹TLC板上，然後放在電熱板加熱至250℃至260℃，並蓋上陶瓷帶。使該板留在電熱板上直至燒焦(10分鐘至30分鐘)。燒焦時間根據測試化合物而變化。用熱刮刀從電熱板上取下該板(為了防止破損)，然後放在玻璃布襯墊上冷卻。用Camag Scanner 3光密度計掃描燒焦的板。用光密度計上顯示的曲線下的面積測量TLC譜。從混合物除去的總汙染物可用下式計算MR=S-(AB*S)]]>其中MR＝除去的汙染物質量；S＝加入到混合物中的汙染物質量；A＝含吸附材料混合物的TLC面積；和B＝無吸附材料混合物的TLC面積。
合適的顆粒吸附材料可為活性炭。通常據信巨大的內表面積和孔體積是造成活性炭具有優秀吸附性能的特性。各種各樣的活性炭可市售，如Adco(購自Adco Inc.Sedalia，Missouri)、KleenRite(購自KleenRite Inc.St.Louis，Missouri)和CR1240A(購自CarbonResources，Oceanside CA)，所有這些為商業乾洗設備通常所使用。然而，當這些活性炭被用在本文的清潔體系中時，發現它們在從用過的清潔溶劑中除去汙染物方面不令人滿意。具體地講，這些商業乾洗設備使用的活性炭具有的吸附能力為每克吸附劑吸附小於約160mg汙染物，這遠遠低於考慮用於本發明的清潔體系所需的吸附能力。下表給出了商業乾洗機所用活性炭顯示具有的一些性質
驚人地發現，某些具有較大內表面積或較大累積表面積(累積從17至3000埃)和較小平均孔徑的組合的活性炭顯示具有異常高的吸附能力(每克吸附劑吸附典型大於約360mg汙染物)，因此可用於本文的過濾裝置中。更驚人地發現，這些活性炭的累積孔體積(累積從17至3000埃)通常非常不同於商業清潔設備所用活性炭的累積孔體積。
用於上述過濾裝置中的優選吸附材料為活性炭，其(i)內表面積為至少約1200m2/g，優選約1200m2/g至約2000m2/g，更優選約1300m2/g至約1800m2/g；和(ii)平均孔徑小於約50埃，優選在約20埃至約50埃，更優選約30埃至約40埃的範圍內；和可任選地(iii)累積表面積為至少約400m2/g，優選在約400m2/g至約2000m2/g，優選約500m2/g至約1800m2/g，更優選約600m2/g至約1600m2/g的範圍內。此外，適用於本文的活性炭具有的吸附能力為每克吸附劑吸附約200mg至約600mg汙染物，優選每克吸附劑吸附約300mg至約550mg汙染物，更優選每克吸附劑吸附約400mg至約500mg汙染物。
合適的活性炭的非限制性實施例包括ActicarboneBGX，購自Atofina Chemicals，Inc.Philadelphia，PA；NoritGF-45和NoritC，購自Norit America，Inc.Atlanta，GA。下表給出了適用於本文的活性炭顯示具有的一些性質
內表面積和累積表面積可用77°K測定氮吸附的熟知的BET法測定。累積孔體積和平均孔徑可用77°K測定氮吸附的BJH法在BJH的中孔體積/尺寸分布下測定。這些方法更詳細地公開於Brunauer等人的J.Am.Chem.Soc.，第60卷，309(1938)；和Barrett等人的J.Am.Chem.Soc.，第73卷，373(1951)。BET和BJH測量可用快速表面積和孔隙率(ASAP)儀進行，型號2405，購自MicromeriticsInstrument Corporation，Norcross，GA。
活性炭可為平均粒徑約0.1微米至300微米，優選0.1微米至200微米的細粉。平均粒徑可用ISO 9001 EN-NS 45001篩分分析法(使用美國標準實驗篩)或ASTM D4438-85來測量。
活性炭可用蒸汽處理、酸處理和/或鹼處理進行改性。在優選的實施方案中，活性炭為酸處理的活性炭。
活性炭可為椰子殼基、木基和/或煤基的。在優選的實施方案中，活性炭為木基的。
附加吸附材料用於本發明的吸附材料還可包含一種或多種下列吸附材料極性試劑、非極性試劑、帶電試劑或它們的混合物。
在典型的實施方案中，吸附材料可包含(a)帶電試劑和(b)混合在一起的極性和非極性試劑。例如，極性試劑可為離散顆粒狀，而非極性試劑可為纖維結構狀，其中極性試劑的離散顆粒嵌入、塗覆、注入、或粘附在纖維底物上，如無紡纖網。
a.極性試劑在一個實施方案中，可用於本發明吸附材料中的極性試劑具有下式(Ya-Ob)X其中Y為Si、Al、Ti、P；a為約1至約5的整數；b為約1至約10的整數；而X為金屬。
在另一個實施方案中，適用於本發明吸附材料中的極性試劑選自二氧化矽、硅藻土、矽鋁酸鹽、聚醯胺樹脂、氧化鋁、沸石以及它們的混合物。優選地，極性試劑為二氧化矽，更具體地講為矽膠。合適的極性試劑包括SILFAM矽膠，購自Nippon ChemicalIndustries Co.，Tokyo，Japan；和Davisil646矽膠，購自W.R.Grace，Columbia，MD。
在另一個實施方案中，適用於本發明的吸附材料中的極性試劑的平均粒徑為約0.5μm至約500μm。
在另一個實施方案中，極性試劑能夠再生，使得極性試劑能釋放任何汙染物，所述汙染物是當被暴露於環境條件時從用過的溶劑中暫時除去的。本文所用的「環境條件」是指能使極性試劑釋放汙染物的任何物理或化學條件。環境條件的非限制性實施例包括將極性試劑暴露於溶劑、酸、鹼和/或鹽或它們的組合中。能夠再生的極性試劑典型地顯示具有的pKa或pKb為約2至約8。能夠再生的極性試劑可重複用於多次循環從清潔溶劑中除去汙染物。
當存在時，極性試劑的含量按吸附材料的重量計為約1％至約99％，優選約30％至約70％。
b.非極性試劑適用於本發明吸附材料中的非極性試劑包含一種或多種下列物質聚苯乙烯、聚乙烯、和/或二乙烯基苯。非極性試劑可為纖維結構狀，如織成的或無紡織網。合適的非極性試劑包括AmberliteXAD-16和XAD-4，購自Rohm Haas，Philadelphia，PA。
當存在時，非極性試劑的含量按吸附材料的重量計為約1％至約99％，優選約30％至約70％。
典型地，當存在極性和非極性試劑時，極性試劑和非極性試劑以約1∶10至約10∶1、或約1∶5至約5∶1、或約1∶2至約3∶1的比率存在於吸附材料中。
c.帶電試劑在一個實施方案中，帶電試劑選自陰離子物質、陽離子物質、兩性離子物質以及它們的混合物。
在另一個實施方案中，帶電試劑具有下式(W-Z)T其中W為Si、Al、Ti、P或聚合物主鏈；Z為帶電取代基；T為反離子，選自鹼金屬、鹼土金屬以及它們的混合物。例如，T可以是鈉、鉀、銨、烷基銨衍生物、氫離子；氯化物、氫氧化物、氟化物、碘化物、羧酸鹽等等。W部分典型按重量計包含約1％至約15％的帶電試劑。
聚合物主鏈典型地包括選自下列組分的物質聚苯乙烯、聚乙烯、聚二乙烯基苯、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、多糖、聚乙烯醇、這些物質的共聚物以及它們的混合物。
帶電取代基典型地包括磺酸鹽、磷酸鹽、季銨鹽以及它們的混合物。帶電取代基可包含醇、二醇、羧酸鹽、伯胺和仲胺的鹽以及它們的混合物。
合適的帶電試劑以名稱IRC-50購自Rohm Haas，Philadelphi，PA。
在另一個實施方案中，帶電試劑能夠再生，使得帶電試劑能釋放任何汙染物，所述汙染物是當暴露於環境條件時從用過的清潔溶劑中暫時除去的。本文所用的「環境條件」是指能使帶電試劑釋放汙染物的任何物理或化學條件。環境條件的非限制性實施例包括將帶電試劑暴露於溶劑、酸、鹼和/或鹽或它們的組合中。能夠再生的帶電試劑典型顯示具有的pKa或pKb值為約2至約8。能夠再生的帶電試劑可重複用於多次循環從清潔溶劑中除去汙染物。
當存在時，帶電試劑的含量按吸附材料的重量計為約1％至約99％，優選約30％至約70％。
吸收材料a.水凝膠化吸收性聚合物適用於本發明的吸收材料優選地包含至少一種水凝膠化吸收性聚合物(也稱為「吸收膠凝材料」或「AGM」)。可用於本發明的水凝膠化聚合物包括多種能夠吸收含水液體的水不溶性但水溶脹的聚合物。
合適的吸收膠凝材料典型具有的吸水能力為每克AGM至少約50克水，優選至少約80克水，更優選至少約100克水。吸水能力測試公開在美國專利5,741,581中。
水凝膠化吸收性聚合物通常還稱為「水膠體」，並且可包括多糖如羧甲基澱粉、羧甲基纖維素和羥丙基纖維素；非離子型如聚乙烯醇和聚乙烯醚；陽離子型如聚乙烯基吡啶、聚乙烯基嗎啉酮和N，N-二甲基氨乙基或N，N-二乙基氨基丙基丙烯酸酯和異丁烯酸酯，以及它們各自的季鹽。典型地，可用於本發明的水凝膠化吸收聚合物具有多個陰離子或陽離子官能團如磺酸或醯胺或氨基，更典型地羧基。用於水凝膠化吸收性聚合物上的羧基可通過主鏈的共聚作用或接枝共聚作用引入。共聚物可部分中和、輕微網狀交聯或兩者。這些聚合物可單獨使用，或以兩種或多種不同聚合物的混合物的形式使用。這些聚合材料的實施例公開於美國專利3,661,875；4,076,663；4,093,776；4,666,983；和4,734,478中。
其它膠凝材料也適於用作本文的吸收材料。這些適用於本文的凝膠的非限制性實施例可基於丙烯醯胺、丙烯酸酯、丙烯腈、二烯丙基氯化銨、二烷基氯化銨、和其它單體。某些合適的凝膠公開於美國專利4,555,344、4,828,710,和歐洲申請EP 648,521 A2中。
在某些實施方案中，部分中和聚丙烯酸和其澱粉衍生物的輕微網狀交聯聚合物被用作水凝膠化吸收性聚合物。水凝膠化吸收性聚合物包含約50％至約95％，優選約75％的中和、輕微網狀交聯的聚丙烯酸。網狀交聯使得聚合物為基本水不溶性的，並且部分確定了水凝膠化吸收性聚合物的吸收能力和可萃取的聚合物含量性質。網狀交聯這些聚合物的方法和典型的網狀交聯劑更詳細地描述於美國專利4,076,663中。
水凝膠化聚合物組分也可為混合床離子交換組合物的形式，所述組合物包含陽離子交換水凝膠化吸收性聚合物和陰離子交換水凝膠化吸收性聚合物。這種混合床離子交換組合物描述於例如1998年1月7日提交的Ashraf等人的美國專利申請09/130,321(P G案號6976R)；和美國專利6,121,509中。
水凝膠化吸收性聚合物還可包含有少量一種或多種添加劑如表面活性劑、膠、粘合劑等的混合物。這個混合物中的組分可以使水凝膠化聚合物組分和非水凝膠化聚合物添加劑不輕易物理分離的形式物理和/化學相連。
表面交聯是得到水凝膠化吸收性聚合物的優選方法，所述吸收性聚合物具有相對高的多孔性水凝膠層(「PHL」)、壓力下性能(「PUP」)能力和鹽水流動傳導性(「SFC」)值，這些性質在本發明的範圍內是有利的。實現如本發明所述的水凝膠化吸收性聚合物的表面交聯的合適的一般方法公開於1985年9月17日公布的美國專利4,541,871(Obayashi)；1992年10月1日公布的PCT申請WO92/16565(Stanley)；1990年8月9日公布的PCT申請WO90/08789(Tai)；1993年3月18日公布的PCT申請WO93/05080(Stanley)；1989年4月25日公布的美國專利4,824,901(Alexander)；1989年1月17日公布的美國專利4,789,861(Johnson)；1986年5月6日公布的美國專利4,587,308(Makita)；1988年3月29日公布的美國專利4,734,478(Tsubakimoto)；1992年11月17日公布的美國專利5,164,459(Kimura等人)；1991年8月29日公布的德國專利申請4,020,780(Dahmen)；1992年10月21日公布的歐洲專利申請509,708(Gartner)；1996年10月8日公布的美國專利5,562,646(Goldman等人)；和1997年2月4日公布的美國專利5,599,335(Goldman等人)。
對於本發明的某些實施方案，如果水凝膠化吸收性聚合物為顆粒狀並且典型是基本乾燥的，那將是有利的。本文所用術語「基本乾燥的」是指顆粒的天然液體含量，典型為水或其它液體含量，按顆粒的重量計小於約40％，優選小於約20％，更優選小於10％。通常，水凝膠化吸收性聚合物顆粒的天然液體含量按顆粒的重量計在約0.01％至約5％的範圍內。這些顆粒可以用常規方法乾燥(即，釋放吸收的水和/或其它液體)，如加熱、或接觸脫水劑如甲醇、或這些方法的組合。
b.高表面積材料除了滲透性的吸收劑(例如，以上公開的水凝膠化吸收性聚合物)以外，本發明還可包含毛細管吸附材料，如高表面積材料。公認高表面積材料提供一個或兩個下列功能i)流體進入或滲入滲透性吸收劑的毛細管通道，和ii)滲透性吸收劑藉助於毛細管作用的附加吸收能力。因此，高表面積材料通常提供用於本發明的分離裝置或容器內的虹吸能力，導致總吸收性提高(即，更高的吸收能力和更快的液體吸收)。
在一個實施方案中，高表面積材料為形成纖維網或纖維基質的「高表面積纖維」。在另一個實施方案中，高表面積材料包含開孔、親水的聚合物泡沫。
用於本發明的高表面積纖維包括那些天然存在的(改性或未改性的)纖維以及合成纖維。高表面積纖維具有的表面積遠大於典型用於吸收製品中的纖維如木漿纖維。可用於本發明的高表面積纖維包括玻璃微纖維，例如玻璃棉，購自Evanite Fiber Corp.(Corvallis，OR)。可用於本發明的另一類高表面積纖維是原纖化的纖維素醋酸酯纖維。(本文稱為「fibrets」)其相對於通常用於吸收製品領域的纖維素衍生纖維具有高表面積。可用作本文的高表面積材料的代表性纖維購自Hoechst Celanese Corp.(Charlotte，NC)，商品名為纖維素醋酸纖維Fibrets。關於纖維的詳細論述，包括它們的物理屬性和製備方法，參見「Cellulose Acetate FibretsA Fibrillated Pulp WithHigh Surface Area」，Smith，J.E.，Tappi Journal，1988年12月，第237頁；和1996年1月23日公布的美國專利5,486,410(Groeger等人)。
除了這些纖維以外，本領域的技術人員應認識到，吸收性領域熟知的其它纖維可被改性以提供可用於本文的高表面積纖維。可被改性以獲得本發明所需高表面積的代表性纖維公開於美國專利5,599,335中。
c.間隔材料適用於本發明的間隔材料包括任何纖維或顆粒物質，更確切地講，至多微溶於水和/或清潔溶劑的物質。間隔材料可分散到吸收材料的基質中，以將其滲透性提高至大於僅由吸收材料製成的基質的滲透性；或者，即使在遇水吸收材料膨脹和/或膠凝後，間隔材料可用於保持滲透性。因此，當含水流體流過基質時，間隔材料有助於降低通過吸收材料基質的壓降。此外，如果吸收材料傾向於遇水後凝結並隨後坍陷，間隔材料可有助於減小或防止凝膠凝結和坍陷。
合適的間隔材料的非限制性實施例包括沙子、二氧化矽、矽鋁酸鹽、玻璃微球體、粘土、層狀矽酸鹽、木材、天然紡織材料、合成紡織材料、礬土、氧化鋁、矽酸鋁、氧化鋅、分子篩、沸石、活性炭、硅藻土、二氧化矽水合物、雲母、微晶纖維素、蒙脫石、桃核粉末、山核桃殼粉末、滑石、氧化錫、二氧化鈦、胡桃殼粉末，以及不同金屬或金屬合金的顆粒。還可用的是由混合聚合物(例如，共聚物、三元共聚物等)製成的顆粒，如聚乙烯/聚丙烯共聚物、聚乙烯/丙烯/異丁烯共聚物、聚乙烯/苯乙烯共聚物等。某些這些間隔材料可能已存在於過濾裝置中以提供裝置的吸附或吸收能力，因此，附加間隔材料僅僅是任選的。
可用於本發明的其它顆粒物質為合成聚合物顆粒，其選自聚丁烯、聚乙烯、聚異丁烯、聚甲基苯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、尼龍、特氟綸、以及它們的混合物。其中，最優選的是聚乙烯和聚丙烯顆粒，這些物質的氧化物是尤其優選的。可用於本發明的市售顆粒的實施例包括Acumist微粉化的聚乙烯蠟，以商品名A、B、C和D系列購自Allied Signal(Morristown，NJ)，其具有5微米至60微米的多種平均粒徑。優選的顆粒為平均粒徑分別為25、30和45微米的AcumistA-25、A-30和A-45氧化聚乙烯顆粒。市售聚丙烯顆粒的實施例包括Propyltex系列，購自Micro Powders，Inc.(Terrytown，NY)，和Acuscrub51，購自Allied Signal(Morristown，NJ)，平均粒徑為約125微米。
d.吸收基質為了增加吸收基質乾燥時的滲透性和/或保持吸收基質潤溼時的滲透性，重要的是提供吸收材料和間隔材料，以及可任選地，高表面積材料之間的足夠比率。因為吸收材料的重量在乾燥和潤溼狀態可變化很大，所以間隔材料和吸收材料之間的比率是在「乾燥」體積基礎上量化的。
本文所用術語「乾燥整體基質體積」是指在乾燥基礎上的淨基質體積與材料內空隙體積之和。本文所用術語「淨基質體積」是指除了所有材料間空隙或材料內空隙之外，被吸收材料、間隔材料和任選物高表面積材料所物理佔據的體積。本文所用術語「材料內空隙體積」是指當顆粒和/或纖維佔據一定空間時，材料顆粒和/或纖維內典型和自然出現的空隙的累積體積。乾燥整體基質體積可根據ASTMC559-90(2000)堆積體積密度測量法用所需的材料質量除以它的堆積體積密度來確定。在本發明的典型實施方案中，乾燥整體基質體積的約50％至約100％體積，更優選約75％至約95％體積為吸收材料；乾燥整體基質體積的約1％至約50％體積，更優選約5％至約25％體積為間隔材料；並且可任選地，乾燥整體基質體積的約1％至約50％體積，更優選約5％至約25％體積為高表面積材料。
汙染物織物處理過程中可進入清潔溶劑中的汙染物典型地包括表面活性劑、水、染料、汙垢和其它非清潔溶劑物質，包括輔助清潔劑和其它清潔助劑。
a.水存在於本發明體系中的主要汙染物為水。含表面活性劑的清潔溶劑在清潔過程中尤其傾向於形成水/溶劑乳液。
水可以任何含量存在於用過的清潔溶劑中。典型地，按用過的清潔溶劑的重量計，水存在於用過的清潔溶劑中的含量為約0.001％至約10％，更優選約0.005％至約5％，甚至更優選約0.01％至約1％。
水的來源可以變化。在織物處理過程中為了提高清潔效果可加入水，或者水可存在於清潔組合物中。在某些實施方案中，水的含量按清潔組合物的重量計為約0％至約5％，或約0％至約3％，或約0.0001％至約1％。
b.表面活性劑表面活性劑和具有與表面活性劑類似性質的表面活性劑類物質可存在於本發明用過的清潔溶劑中。這些汙染物可能由於織物處理過程而與清潔溶劑混合，其中表面活性劑和表面活性劑類物質可從待處理的織物中排出，或者可作為輔助成分存在於清潔組合物中。
各種各樣的常規表面活性劑可在本發明清潔組合物中用作處理劑。表面活性劑可以是非離子、陰離子、兩性、兩性分子、兩性離子、陽離子、半極性非離子表面活性劑以及它們的混合物。它們的非限制性實施例公開於美國專利3,664,961、5,707,950和5,576,282中。
通常用於清潔組合物中的一些表面活性劑的實施例包括下列物質陰離子表面活性劑如烷基或芳基硫酸鹽、氣溶膠衍生物等；陽離子或鹼性表面活性劑如季鹽表面活性劑、伯胺和仲胺等；以及非離子表面活性劑如Brij表面活性劑、Neodol表面活性劑等。
表面活性劑的含量按清潔組合物重量計為約0.01％至約80％，優選約0.01％至約60％，更優選約1％至約50％。
表面活性劑類物質是能夠在清潔溶劑中懸浮水並提高清潔溶劑的汙垢除去有益效果的物質。為了滿意地實現上述功能，這些物質可溶解於清潔溶劑中。本文所用術語「能在清潔劑中懸浮水」是指物質能懸浮、溶劑化或乳化與清潔溶劑不混溶的水，在某種程度上當組分開始混合後靜置至少五分鐘，水明顯保持為懸浮、溶劑化或乳化。在某些實施例中，混合物實際上可為膠態或呈乳狀。在其它實施例中，混合物可為透明的。
表面活性劑類物質可以是矽氧烷基表面活性劑，如聚醚矽氧烷。這類矽氧烷基表面活性劑的非限制性實施例描述於EP1,043,443A1、EP1,041,189和WO 01/34,706(全部授予GE Silicones)；和EP1,092,803A1、美國專利5,676,705、5,683,977和5,683,473(全部授予Lever Brothers)中。合適的商業矽氧烷物質包括TSF 4446和XS69-B5476(均購自General Electric Silicones)、Jenamine HSX(購自DelCon，Pennin gton，NJ和Y12147(購自OSiSpecialties，Berkshire，UK)。
其它合適的表面活性劑類物質實際上為有機物，如具有約6至約20個碳原子的碳鏈的有機磺基琥珀酸酯表面活性劑。這類有機表面活性劑可溶解於本發明所用的清潔溶劑中。合適的有機磺基琥珀酸酯表面活性劑的非限制性市售實施例可以商品名AerosolOT和AerosolTR-70(購自Cytec，Carmel，IN)購得。
其它合適的表面活性劑類物質包括非矽氧烷添加劑。非矽氧烷添加劑優選包括強極性和/或氫鍵端基。強極性和/或氫鍵端基的實施例是醇、羧酸、硫酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽、膦酸酯、和含氮物質。優選的非矽氧烷添加劑是選自下列的含氮物質伯、仲和叔胺、二胺、三胺、乙氧基化胺、氧化胺、醯胺、甜菜鹼、季銨鹽、以及它們的混合物。烷基胺是尤其優選的。甚至更優選的是包括約6至約22個碳原子的伯烷基胺。
合適的烷基胺的非限制性市售實施例為油烯基胺(以商品名ArmeenOLD購自Akzo)、十二烷基胺(以商品名Armeen12D購自Akzo)、支鏈C16-C22烷基胺(以商品名PrimeneJM-T購自Rohm Haas)、以及它們的混合物。
當存在於用過的清潔溶劑中時，表面活性劑類物質可以任何含量存在，並且典型含量按用過的清潔溶劑重量計為約0.01％至約10％、更優選約0.02％至約5％、甚至更優選約0.05％至約2％。
c.輔助清潔劑在一個實施方案中，輔助清潔劑不溶解於水中。在另一個實施方案中，輔助清潔劑不溶解於水中，但可溶解於清潔溶劑中。在另一個實施方案中，輔助清潔劑不溶解於水中，但可溶解於清潔溶劑中，並且具有的HLB為約1至約9，或約1至約7，或約1至約5。在另一個實施方案中，與增溶劑聯合使用的輔助清潔劑至少部分溶解於清潔溶劑和/或水中。當存在時，輔助清潔劑在處理組合物中的含量按處理組合物重量計為約0.001％至約5％，或約0.001％至約3％，或約0.001％至約1％；並且增溶劑的含量按輔助清潔劑重量計為約0.1％至約5％。
合適的輔助清潔劑的非限制性實施例包括以商品名稱如DC1248、SF1528 DC5225C和DCQ4 3667購自Dow Corning的處理劑；和以商品名稱如L8620、L7210、L7220購自Witco的Silwets。
清潔體系圖1表示具有兩級過濾的本發明的實施方案。第一級過濾主要除去洗滌周期過程中的染料和/或其它添加劑，不除去表面活性劑；而第二級過濾基本上除去存在於用過的溶劑中的所有汙染物。
在第一級中，貯液器10中的工作溶劑通過導管20被輸送到處理容器30(如，常規的洗衣機中的洗滌筐)。在洗滌周期內，工作溶劑通過直接流過導管40、三通閥50和導管60循環經過洗滌預濾器70，溶劑流過洗滌預濾器70後，溶劑通過導管80回到容器30。可任選地，第二個預濾器(未示出)可沿導管90和/或導管105放置以進一步促進汙染物的除去。預濾器可包含活性炭、其它吸附材料、和/或顆粒篩網材料。
在第二級中，用過的溶劑在洗滌周期後典型地收集在用過溶劑貯液器100中。接著，用過的溶劑流經導管105進入具有兩個隔室113、115的雙重過濾器110。流經隔室113、115後，濾過的溶劑經導管120回到工作溶劑貯液器10。用過的溶劑流過隔室113和115的順序可以顛倒。在一個實施方案中，隔室113包含吸附材料，如酸處理的活性炭，而隔室115包含吸收材料如粒徑為約50微米至約1000微米的交聯聚丙烯酸鈉聚合物凝膠。在另一個實施方案中，隔室113、115中的至少一個包含吸附/吸收材料的混合物。
圖2表示本發明的另一個實施方案。在第一級中，貯液器10中的工作溶劑通過導管20輸送到處理容器30中。在洗滌周期中，清潔溶劑通過直接流過導管40、三通閥50、導管210、三通閥220和導管230進入預濾器240，經預濾器240循環。清潔溶劑流過預濾器240後，清潔溶劑通過三通閥260和導管290回到容器30。預濾器240包含吸附材料。
在第二級中，用過的溶劑在洗滌周期後收集在用過的溶劑貯液器100中。然後，用過的溶劑經導管200、三通閥220、導管230、導管250、三通閥260和導管270流過預濾器240和去汙過濾器280。去汙過濾器280可包含吸收材料、吸附材料、或它們的混合物。在另一個實施方案中，去汙過濾器280可以是雙重過濾器，如圖1的過濾器110。在包含多個含吸附劑過濾器的構造中，由於吸附材料的量增加，過濾裝置的能力以及壽命增加。
在另一個實施方案中(未示出)，過濾體系可只包含一個溶劑貯液器100。在這種實施方案中，溶劑貯液器10被省去，而且圖1的導管120和圖2的導管300直接與溶劑貯液器100相連，並且附加導管將溶劑貯液器100連接到容器30以在洗滌周期開始時為處理容器30提供溶劑。這種布置簡化了該體系，並且不需要附加溶劑貯液器。
在另一個實施方案中，過濾體系可只包含一個如圖1所示的貯液器100。在這種實施方案中，工作溶劑貯液器10、過濾器110以及導管105和120被省去。在這種實施方案中，吸附劑和/或吸收材料以小袋的形式直接加入貯液器100中，其中給貯液器100提供攪拌和/或混合所加材料的方法。這種布置簡化了體系，並且可以有效使用吸附和/或吸收材料。這裡和以上所述的單貯液器體系對於可用空間有限的家用器具來說是優選的。
所述體系構造可變化。然而，由於第二級過濾器可除去清潔組合物中大量的某些組分，優選在洗滌周期中，用過的溶劑不與二級過濾過濾器接觸，因為它會降低過濾器壽命(達到汙染物容納能力的時間)而且可能對清潔有負面影響。還優選在洗滌周期中，第一級過濾過濾器不包含吸水材料，因為水可用作輔助清潔劑從織物製品上除去親水汙垢。
在每級過濾中的滯留時間應足以從溶劑中除去所需類型和/或含量的汙染物。可調節對除去汙染物起作用的因素(如，過濾器/隔室的大小或通道長度、吸附劑/吸收材料的量)以獲得合適的滯留時間。
過濾器300的實施方案如圖3所示。過濾器300包含兩端用圓盤27和28密封的外筒72。圓盤27具有進口37，其提供通向外筒72內的通道。圓盤28具有出口38，其提供通向內筒74內的通道。過濾介質310形成外筒72內部與內筒74之間的隔離物。過濾介質310包含用於支撐顆粒吸附材料、超吸收聚合物顆粒、或它們的混合物的纖維材料。顆粒均勻分布在纖維材料中。當運轉時，用過的溶劑從進口37吸入至外筒72的內部，在這裡它與過濾310介質接觸。然後，溶劑流經內筒表面的孔/洞76至內筒74的內部，然後從出口38流出過濾器300。
纖維材料可用於提供吸附劑/吸收劑顆粒的支撐結構，並且在顆粒間提供足夠的空隙空間。空隙空間使得顆粒(具體地講，吸收性聚合物凝膠顆粒)可以遇水膨脹而不限制溶劑流經過濾器。
本發明的清潔體系可包含測量體系內，具體地講，用過的清潔溶劑內汙染物含量的汙染物傳感器(未示出)。這些汙染物傳感器可位於體系內，使得用過的清潔溶劑在與過濾器接觸之前和/或之後與汙染物傳感器接觸。可使用多個汙染物傳感器，這取決於待測的汙染物。檢測具體汙染物的合適的汙染物傳感器是本領域的普通技術人員已知的。當傳感器被置於第一和/或第二過濾階段之後時，汙染物傳感器優選的用途是檢測用過的清潔溶劑經過濾階段後溶劑中汙染物的濃度。當汙染物濃度超過某個預設值，將會顯示過濾器達到了最大汙染物容納能力並且需要更換。
在優選的實施方案中，吸收材料可包含表面交聯聚合物，如表面交聯聚丙烯酸酯、表面交聯聚丙烯醯胺、或這些吸收材料的組合。另外，任何吸收材料可具有纖維形態、顆粒形態、或者是具有類似或不同形態的任何吸收材料的混合物。吸收材料可具有幾種形式，包括，但不限於，浸漬有吸收材料的多孔織成薄板、薄膜或膜。
為了有助於從清潔溶劑和水乳液中吸水和/或分離清潔溶劑和水乳液，需要在乳液接觸吸收材料之前增加乳液的溫度(至少增加約10℃)。然而，在乳液接觸吸收材料之前，清潔溶劑和水乳液的溫度優選保持在不高於約50℃。這是因為某些吸收材料在高溫下不能吸水，尤其是當高溫是它們觸發或坍陷裝置(即，脫水裝置)之一時。可供選擇地，為了有助於從清潔溶劑和水乳液中吸水和/或分離清潔溶劑和水乳液，需要冷卻乳液，和/或向乳液中加入破乳劑。
一旦吸收材料從乳液中吸收了至少部分水，需要通過將吸收材料暴露於觸發裝置中以觸發吸收材料釋放所除去的水，所述觸發裝置包括，但不限於，光、pH、溫度、聲、電場、壓力、離子強度、振動以及它們的組合。吸收材料「觸發」或「坍陷」裝置及其引入方法是吸收材料領域所熟知的。
一旦用吸收材料將水從乳液中分離出來，分離後的清潔溶劑可與活性炭接觸以進一步促進它的純化和再循環回體系。另外，可以將所除去的水在其處理或再循環回體系之前接觸活性炭。純化已分離的清潔溶劑的方法包括熟知的蒸餾法、薄膜過濾法、吸附法、吸收法、萃取法、離子交換法、汽提法和色譜法。
用過的清潔溶劑或清潔組合物還可包含按乳液重量計達約10％的乳化劑(其典型包含表面活性劑)。如果它確實包含乳化劑，優選用過的清潔溶劑或清潔組合物具有的水/清潔溶劑/乳化劑比率按乳液重量計為約1/98.9/0.1至約40/55/5。
還發現聚合物凝膠，尤其是離子型的，提供了從清潔溶劑/水乳液中除去表面活性劑的附加有益效果。運轉時，將清潔溶劑/水乳液與離子凝膠接觸造成離子凝膠的乾重(即，觸發或坍陷凝膠釋放水後)增加。凝膠乾重的增加對應於大量表面活性劑被吸入離子凝膠結構內。值得指出的是即使大量的表面活性劑被吸入凝膠中，凝膠的吸水能力仍保持不變。被除去的表面活性劑可包括以下非限制性實施例陰離子表面活性劑(如烷基或芳基硫酸鹽、氣溶膠衍生物等)；陽離子或鹼性表面活性劑(如季鹽表面活性劑、伯胺和仲胺等)；以及以上的組合。
清潔組合物可包含輔助成分，其選自酶、漂白劑、表面活性劑、織物軟化劑、香料、抗菌劑、抗靜電劑、增白劑、染料固化劑、染料腐蝕抑制劑、摩擦脫色牢度改進劑、減皺劑、抗皺劑、汙垢釋放聚合物、防曬劑、抗褪色劑、助劑、起泡劑、組合物異味控制劑、組合物著色劑、pH緩衝劑、防水劑、拒汙劑，以及它們的混合物。這些輔助成分按清潔組合物重量計可以約0.01％至約10％的含量存在於清潔組合物中。
在本發明的某些實施方案中，清潔溶劑包含直鏈矽氧烷、環狀矽氧烷、和這些矽氧烷的混合物。這些矽氧烷可選自八甲基環四矽氧烷、十甲基環五矽氧烷、十二甲基環六矽氧烷、和這些矽氧烷的混合物。在一個實施方案中，清潔溶劑包含十甲基環五矽氧烷。在另一個實施方案中，清潔溶劑包含十甲基環五矽氧烷，並且基本上不含八甲基環四矽氧烷。
方法本發明涉及從用過的、汙染的清潔溶劑或清潔組合物中除去汙染物的方法，所述汙染物可包含清潔溶劑與水的乳液。該方法包括將用過、汙染的清潔溶液或清潔組合物與過濾器接觸以從清潔溶劑或清潔組合物中除去水和/或其它汙染物。該方法包括常規的浸洗法和公開於美國專利申請US20020133886A1和US20020133885A1中的非浸洗法。
該方法還可包括第一步將織物製品與工作清潔溶劑或含清潔溶劑和其它清潔助劑如水或表面活性劑的清潔組合物接觸；可供選擇地，在第一步中水可從不同來源應用於織物上；然後，再生用過、汙染的清潔溶劑或清潔組合物，典型地以清潔溶劑和水乳液的形式。因此再生後的清潔溶劑可再用作工作清潔溶劑或再配製成重複利用的清潔組合物，這兩者都可在另一個清潔周期被應用於織物上。
從用過的清潔溶劑或清潔組合物中除去水可通過將它流經上述吸附材料來實現。此外，用過的清潔溶劑或清潔組合物可流經顆粒篩網過濾器以除去約25微米或更大的顆粒和顆粒聚集體，優選約10微米或更大，更優選約5微米或更大的被除去，甚至更優選約1微米或更大。
裝置本發明還包括適用於上述方法和圖1和2所表現的方法的裝置。
本發明的方法和體系可用在設備中，如清潔設備、尿布設備、制服清潔設備、或商務業，如自助洗衣店、乾洗機、亞麻布設備，該設備為旅館、飯店、會議中心、機場、遊船、港口便利店、娛樂場的一部分或可在家使用。
本發明的方法可在裝置中進行，所述裝置為改進的現有裝置，並且該裝置以一定的方式進行改進，以使得除了可實施相關方法外還可實施本發明的方法。
本發明的方法還可在為實施本發明和相關方法而特別建造的裝置裡進行。
此外，本發明的方法還可被加到另一個裝置上作為清潔溶劑處理體系的一部分。這將包括所有相關的管道設備，如連接到化學物和水供應裝置的設備和廢洗滌流體的排水系統。
本發明的方法也可在具有「雙重模式」功能的裝置中進行。「雙重模式」裝置是一種能夠在同一個容器(即，轉筒)中同時洗滌和乾燥織物的裝置。這些裝置為市售的，尤其是在歐洲。
適用於本發明的裝置應典型地包含幾種控制體系，包括電子體系如「智能控制體系」以及更傳統的機電式體系。控制體系能幫助用戶選擇待清潔的織物載荷的體積、汙垢類型、骯髒程度、清潔周期的時間。可供選擇地，根據使用者在裝置內設定的所有可確定參數，控制體系提供預設清潔和/或清新周期，或控制周期的長度。例如，當清潔溶劑的收集速率達到了穩定的速率時，裝置可在固定時間後自己關閉，或為清潔溶劑啟動另一個周期。
在電子控制體系的情況下，一個選擇是使控制設備成為所謂的「智能設備」，其提供智能功能，如自我診斷、載荷類型和周期選擇、網際網路連接，這可使使用者遠程啟動裝置、當裝置清潔完織物製品時通知使用者、或如果裝置發生故障，使供應商可遠程診斷問題。此外，如果本發明的體系只是清潔體系的一部分，該所謂的「智能體系」可與用於完成清潔剩餘過程的其它清潔設備連通，如洗衣機和乾衣機。
所有引用文獻引入本文的相關部分以供參考，任何文獻的引用不可解釋為對其作為本發明的現有技術的認可。
儘管已說明和描述了本發明的具體實施方案，但對於本領域的技術人員顯而易見的是，在不背離本發明的精神和保護範圍的情況下可作出各種其它變化和修改。因此有意識地在附加的權利要求書中包括屬於本發明範圍內的所有這些變化和修改。
權利要求
1.用於織物製品的非水清潔體系，所述體系包括(a)工作溶劑貯液器；(b)可操作地連接在所述貯液器上的織物製品處理容器，其中所述工作溶劑與所述容器中的織物製品接觸並從所述織物製品上除去汙染物，從而將所述工作溶劑轉變為用過的溶劑；和(c)從所述用過的溶劑中除去汙染物的過濾裝置，其中所述過濾裝置可操作地連接在所述貯液器和/或容器上並且在所述體系的操作過程中與所述用過的溶劑接觸；其中所述過濾裝置包括吸附材料，所述吸附材料的吸附能力為每克吸附材料吸附至少200mg、優選200mg至600mg、更優選300mg至550mg的汙染物。
2.如權利要求1所述的體系，其中所述吸附材料為活性炭，所述活性炭具有(i)至少1200m2/g、優選1200m2/g至2000m2/g、更優選1300m2/g至1800m2/g的內部表面積；(ii)小於50埃、優選20埃至50埃、更優選20埃至50埃的平均孔徑；(iii)至少400m2/g、優選400m2/g至2000m2/g、更優選500m2/g至1800m2/g的可任選的累積表面積；和(iv)0.1微米至300微米、優選在0.1微米至200微米範圍內的可任選的平均粒徑。
3.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述吸附材料為酸處理過的活性炭。
4.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述吸附材料包括木基活性炭。
5.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述吸附材料還包含附加吸附材料，所述附加吸附材料選自極性試劑、非極性試劑、帶電試劑，以及它們的混合物。
6.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述用過的溶劑包含汙染物，所述汙染物選自染料、表面活性劑、水、汙垢，以及它們的混合物。
7.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述過濾裝置還包括吸收材料。
8.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述吸收材料包含吸水能力為每克吸收膠凝材料(AGM)吸收至少約50克水的吸收膠凝材料。
9.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述用過的溶劑分別或同時與所述吸附材料和所述吸收材料接觸。
10.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述過濾裝置包括包含在單個外殼或不同的離散外殼中的吸收材料和吸附材料。
11.如前述任一項權利要求所述的體系，所述體系還包括汙染物傳感器，所述傳感器一端連接到所述過濾裝置上，或其對應兩端同時連接到所述過濾裝置和所述容器上。
12.如前述任一項權利要求所述的體系，其中所述工作溶劑選自矽氧烷溶劑、烴溶劑、二元醇醚溶劑、全氯乙烯(PERC)溶劑，以及它們的混合物。
13.用於處理織物製品並從所述溶劑中除去汙染物的方法，所述方法包括以下步驟a.將織物製品與工作溶劑接觸以從所述織物製品上除去汙染物，從而將所述工作溶劑轉變為用過的溶劑；b.從所述織物製品上除去所述用過的溶劑；c.將所述用過的溶劑與過濾裝置接觸，從而將所述用過的溶劑轉變為濾過的溶劑；和d.可任選地，使用所述濾過的溶劑作為步驟(a)中的工作溶劑；其中所述過濾裝置包括如前述任一項權利要求所述的吸附材料。
全文摘要
一種清潔體系，所述體系包含清潔溶劑貯液器、織物製品處理容器和從清潔溶劑中除去汙染物的過濾裝置。所述過濾裝置包括吸附能力為每克吸附材料吸附至少約200mg汙染物的至少一種吸附材料。本文還公開了使用上述體系的方法。
文檔編號D06F37/20GK1650063SQ03809977
公開日2005年8月3日 申請日期2003年5月2日 優先權日2002年5月2日
發明者A·V·拉多米塞爾斯基, P·A·R·G·弗蘭斯, S·E·波維爾, D·E·博頓, W·M·謝佩爾 申請人:寶潔公司