清洗設備的製作方法

2023-05-31 16:44:56

專利名稱：清洗設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用無溶劑清洗系統的基質清洗，所述基質清洗僅使用有限量的水。 更特別地，本發明涉及通過這樣的系統對紡織織物的清洗，且本發明提供了適於此用途的設備。
背景技術：
乾洗是紡織工業中重要的過程，特別地用於去除通過傳統的水洗方法難於去除的疏水性汙跡。然而，大多數商用乾洗系統目前使用毒性的且對於環境潛在有害的滷烴溶劑， 例如全氯乙烯。這些溶劑的使用和這些溶劑的存儲、處理和/或處置的需要造成了工業中的主要的排汙問題，且這不可避免地增加了成本。更近來，已報導了使用二氧化碳作為這樣的系統的替代。因此，已建議了使用液體二氧化碳與含有親(X)2功能部分的表面活性劑的組合的系統，同時已公開了使用更常規的表面活化劑與超臨界二氧化碳的組合。然而，二氧化碳的主要問題在於其相對於其它溶劑的低的溶解力。此外，過程的一些依賴於高壓系統的使用，且這是明顯的缺點，因為這具有固有的安全風險，因此降低了該過程吸引力。更廣泛的使用的是水洗過程，所述水洗過程不受到與潛在地毒性的溶劑或高壓二氧化碳系統的使用相關的缺點的影響，但仍造成了非常顯著的環境困難，這主要在於生成了大量的水排放。其結果是使用這些水洗過程需要建立複雜的水處理系統。考慮到與傳統的水洗過程和乾洗過程相關的缺點，本發明人預先設計了對此問題的新的解決方法，所述解決方法使得克服了現有技術中存在的缺陷，且提供了用於清洗基質的過程，特別地用於清洗紡織纖維。所提供的方法一方面消除了使用潛在有害的溶劑、或液態或超臨界狀態的二氧化碳的要求，或另一方面消除了大量親水流體的要求，但仍可提供清洗和汙跡去除的有效方式，同時也產生經濟和環境效益。該過程使用了清洗配製劑，所述配製劑基本上無有機溶劑且僅要求使用有限量的水。因此，在W0-A-2007/128962中公開了用於清洗汙染的基質的方法和配製劑，所述方法包括使用包括多種聚合物粒子的配製劑潤溼基質的處理，其中配製劑無有機溶劑。優選地，基質被潤溼以實現1 0. 1至1 5重量比的基質與水的比例，且可選地，配製劑另外包括至少一個清洗材料，所述清洗材料典型地包括表面活化劑，所述表面活化劑最優選地具有洗滌劑特性。在優選的實施例中，基質包括紡織纖維且聚合物粒子例如可以包括尼龍的粒子，特別地優選地具有尼龍碎屑的形式。然而，此清洗方法的使用要求在清洗操作結束時從已清洗的基質有效地分離清洗碎屑，這正是本發明解決的問題。本發明人已考慮到提供便於使用W0-A-2007/128962的方法來有效清洗汙染的基質的設備，而該設備另外允許在清洗過程結束時將基質從清洗介質有效地分離。現在，這已通過本發明的設備實現，本發明提供了要求使用可獨立旋轉的兩個內滾筒的新穎的設計，且本發明能夠應用於工業和家用清洗過程中。

發明內容
因此，根據本發明的第一方面，提供了用於清洗汙染的基質的設備，所述設備包括外殼，所述外殼包含了以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和同心設置的以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒，所述滾筒的直徑大於所述籠，其中所述籠和所述滾筒同心地設置在具有比所述以可旋轉的方式安裝的滾筒大的直徑的靜止的圓筒形滾筒內，其中所述外殼包括進入裝置從而允許進入所述圓筒形籠的內部，且其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒適於獨立旋轉。所述進入裝置典型地包括安裝在外殼內的鉸接門，所述門可被打開以允許進入圓筒形籠的內側，且所述門可被關閉以提供大緻密封的系統。優選地，所述門包括窗。所述靜止的圓筒形滾筒、以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒可豎直地安裝在所述外殼內，但最優選地水平地安裝在所述外殼內。因此，在本發明的優選實施例中，所述進入裝置位於設備的前部從而提供了前方裝入裝置。當靜止的圓筒形滾筒、以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒豎直地安裝在外殼內時，進入裝置位於設備的頂部，從而提供了頂部裝入的裝置。然而，為進一步描述本發明的目的，將假定所述靜止的圓筒形滾筒、以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒水平地安裝在所述外殼內。所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒適於獨立旋轉，使得所述籠和所述滾筒可同時在相同或相反的方向上旋轉。替代地，所述籠或所述滾筒中的一個可旋轉而另一個靜止。所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的旋轉通過使用驅動裝置實現，所述驅動裝置典型地包括具有電動馬達形式的適於驅動所述籠和所述滾筒在相同或相反的方向上獨立地或同時地旋轉的電驅動裝置。所述驅動裝置的操作通過控制裝置實現，所述控制裝置可通過操作者編程。所述靜止的圓筒形滾筒具有與在常規商用和家用洗衣機中使用的滾筒相同的特徵，且適於提供與所述機器相同的功能。因此，所述靜止的滾筒與設備的標準鉛垂特徵關聯且可另外包括用於使空氣在所述設備內循環的裝置和用於調整設備內的溫度和溼度的裝置。所述裝置例如可典型地包括再循環風扇、空氣加熱器、水噴霧器和/或蒸汽發生器。另外，還提供感測裝置，該感測裝置用於確定設備內的溫度和溼度且用於將此信息傳送到控制裝置。所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠包括在其圓筒形側壁內的多個穿孔，因此允許流體、精細微粒材料以及離散微粒材料的流入和流出。所述穿孔典型地具有5mm至IOmm 的直徑，優選地具有6mm至9mm的直徑，最優選地具有7mm至8mm的直徑。以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的圓筒形側壁也被穿孔以允許流體和精細微粒材料的流入和流出，但適用以防止離散微粒材料的流入或流出。因此，穿孔典型地具有小於5mm的直徑，最優選地具有小於2. 5mm的直徑。所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的尺寸為大多數商業上可獲得的洗衣機和滾筒式乾衣機中的尺寸，且典型地具有在50升至500升的範圍內的容積。一般而言，所述籠包括直徑在40cm至IOOcm的範圍內的圓筒，優選地在50cm至90cm範圍內的圓筒體，最優選地在60cm至80cm範圍內的圓筒體，且長度在30cm至IOOcm之間，優選地在40至90cm之間，且最優選地在50至80cm之間。所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒同心地設置在所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的外側，且作為結果具有比所述籠更大的橫截面尺寸。因此，典型地，所述滾筒包括直徑在50cm至120cm的範圍內的圓筒，優選地在60至IOOcm範圍內的圓筒體，最優選地在70至90cm範圍內的圓筒體，且長度在30cm至IOOcm之間，優選地在40至90cm之間， 且最優選地在50至80cm之間。所述靜止的圓筒形滾筒同心地設置在所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的外側，且因此比所述以可旋轉的方式安裝的滾筒具有更大的橫截面尺寸、和總體上略微更大的長度。因此，典型地所述滾筒包括直徑在^cm至140cm範圍內的圓筒體，優選地在 65cm至105cm範圍內的圓筒體，最優選地在75cm至95cm範圍內的圓筒體，且長度在31cm 至105cm之間，優選地在41cm至95cm之間，且最優選地在51cm至85cm之間。所述設備設計為與汙染的基質和包括固體微粒材料的清洗介質結合操作，所述固體微粒材料最優選地具有多種聚合物粒子的形式。理想地，這些聚合物粒子應有效地循環以促進有效的清洗，且所述設備因此優選地包括循環裝置。因此，所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的圓筒形側壁的內表面優選地包括間隔開的多個循環槳，所述循環槳典型地具有以基本上垂直的方式固定於內表面的橢圓形突出的形式。所述片適於促進所述固體微粒材料的有效循環。典型地，所述設備包括3至12個循環槳。優選地，所述設備另外包括位於所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓柱形滾筒之間的分離裝置。在本發明的一個優選實施例中，所述分離裝置包括多個儲存器擋板，所述儲存器擋板固定地安裝在所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒之間，且適於便於所述固體微粒材料在所述籠和所述滾筒之間的受控的流動。最優選地，所述設備包括兩個同心地安裝在所述籠和所述滾筒之間的且與所述籠基本上等長度地布置在所述籠的兩個相反側處的間隔開的月牙形儲存器擋板，以在兩個位置處提供空間，通過所述空間可進行材料從所述籠到所述滾筒的流入和流出。在本發明的優選實施例中，也提供了抽吸裝置，以便在清洗操作結束時有效地去除殘餘固體微粒材料。優選地，所述抽吸裝置包括抽吸室。優選地，所述抽吸室位於所述設備的在所述靜止的圓筒形滾筒、所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒下方的基部中，所述罐中室也適於在清洗操作完成時操作。優選地，所述抽吸裝置包括可延伸出設備主體之外的室，使得所述抽吸裝置可位於已清洗的基質從本發明的設備中被取出所通過的進入裝置的下方，作為重力和所施加的抽吸的組合效果，殘餘固體微粒材料可收集在抽吸裝置內。典型地，抽吸通過真空泵施加且當所述抽吸室延伸出設備的主體外時被激活。可選地，所述抽吸裝置也可包括典型地具有抽吸槍形式的局部抽吸裝置，所述抽吸裝置可被引導到已清洗的基質的局部部分以去除剩餘的殘餘固體微粒清洗材料。優選地，所述抽吸槍包括頭部件，所述頭部件包括接附到柔性管的孔，通過所述孔可施加抽吸。本發明的優選實施例另外包括再循環裝置，因此便於使所述固體微粒材料從所述抽吸裝置到所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒再循環，以再用於清洗操作。優選地，所述再循環裝置包括將所述抽吸裝置和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒連接的管道。更優選地，所述管道包括用於將所述固體微粒材料與在清洗過程期間從汙染的基質去除的碎片分離的分離裝置，且包括淨化裝置，所述淨化裝置適於從空氣流動中去除所述碎片且允許將過濾的空氣流排放到大氣。典型地，所述分離裝置包括漩流器，且所述淨化裝置包括過濾器ο在操作中，在典型的周期期間，所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒適於在清洗過程期間在相同的方向上獨立旋轉。因此，通過所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的底部內的穿孔且在所述儲存器擋板之間落入到以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒內的固體微粒材料被所述循環擋板載運到所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的上側，其中所述固體微粒材料通過重力在所述儲存器擋板和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠內的穿孔之間落回到所述籠內，因此繼續清洗操作。在洗滌周期完成時，所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的旋轉持續，而所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的旋轉停止，因此允許所述固體微粒物質通過所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的底部內的穿孔和通過所述儲存器擋板之間落入到所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒內，並被收集在所述滾筒中。在實踐中，發現如果允許以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒維持靜止，則固體微粒材料在以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的底部內的蓄積量過大。因此，必須提供用於從此位置去除所述材料的裝置。可選地，此裝置可具有相關的儲存器的形式，其中材料可臨時被傳輸。但是，優選地，通過頻繁地改變滾筒的旋轉方向、或通過滾筒在與籠相反的方向上的增量移動來去除材料，由此固體微粒材料被保持在相繼的儲存器擋板對之間直至已經完成從籠去除材料。由此，根據本發明的第二方面，提供了用於清洗汙染基質的方法，所述方法包括以包括固體微粒清洗材料的配製劑處理潤溼的基質，所述配製劑無有機溶劑，其中所述方法在根據本發明的第一方面的設備內執行。優選地，所述方法包括如下步驟(a)將至少一個汙染的基質通過進入裝置裝載到根據本發明的第一方面的設備內，所述設備包含位於以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒中至少一個內的固體微粒清洗材料；(b)關閉進入裝置，以提供大緻密封的系統；(c)使所述設備操作第一周期，其中使以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒兩者在相同的方向上旋轉，其中所述第一周期包括洗滌周期；(d)使所述設備操作第二周期，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠持續在相同的方向上旋轉，但(i)使所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒最初停止旋轉且(ii) 然後所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒進行在與籠相反的方向上的漸增移動，以此使固體微粒清洗材料被保持在相繼的儲存器擋板對之間，直至已經完成從籠去除材料，其中所述第二周期包括用於從所述至少一個基質去除所述固體微粒清洗材料的周期；(e)從設備取出已清洗的至少一個基質；和(f)去除任何剩餘的固體微粒清洗材料。優選地，所述剩餘固體微粒材料通過使至少一個基質在優選地包括抽吸室的抽吸裝置附近搖動而被去除，所述剩餘固體微粒材料被收集在抽吸裝置中。更特別地，去除任何剩餘固體微粒清洗材料的所述步驟還包括將局部抽吸裝置施加到已清洗的基質的局部部分的步驟，所述局部抽吸裝置優選地包括抽吸槍。在此說明書的全部描述和權利要求中，詞語「包括」和「包含」及其變體，例如「包括有」和「包括了」是指「包括但不限制於」，且並不意圖(和不)排除其它的部分、增加物、 部件、整體或步驟。在此說明書的全部描述和權利要求中，除非上下文另外要求，單數涵蓋複數。特別地，除非上下文另外要求，在使用不定冠詞時，說明書應理解為考慮了複數以及單數。除非不相容，結合本發明的特定方面、實施例或示例描述的特徵、整體、特性、組合物、化學部分或基團應理解為可應用於這裡所說明的任何其它的方面、實施例或示例。


現在將通過參考下圖進一步圖示本發明，其中圖1示出了根據本發明的設備，其中示出了在將包括衣服的汙染的基質裝入到設備內之前的情況；圖2圖示了根據本發明的設備，其中示出了在本發明的方法的洗滌周期期間的情況；圖3描繪了根據本發明的設備，其中示出了在本發明的方法的用於去除所述固體微粒清洗材料的周期期間的情況；圖4示出了根據本發明的設備，其中示出了取出已清洗的基質期間的情況；圖5圖示了使用抽吸室從基質去除剩餘的固體微粒清洗材料的步驟；圖6描繪了使用抽吸槍從已清洗的基質的局部化的部分去除其它剩餘的固體微粒清洗材料的情況；圖7示出了用於收集固體微粒清洗材料且將該材料返回到以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒內的再循環系統；和圖8圖示了漩流器在將固體微粒清洗材料從執行本發明的方法期間生成的固體廢料分離中的作用。
具體實施例方式根據本發明的設備可用於清洗寬範圍的基質內的任何基質，所述基質包括例如塑料材料、皮革、紙張、紙版、金屬、玻璃或木材。然而，所述設備在實踐中主要設計用於清洗包括紡織纖維衣服的基質，且已顯示特別成功地實現了紡織纖維的有效清洗，所述紡織纖維例如可包括天然纖維例如棉，或包括人造或合成紡織纖維例如尼龍6，6、聚酯、醋酸纖維素或它們的纖維混合物。最優選地，固體微粒清洗材料包括多個聚合物粒子。所述聚合物粒子可包括寬範圍的不同聚合物中的任何聚合物。特別地，可以是聚烯烴比如例如聚乙烯和聚丙烯、聚酯和聚亞安酯。然而，優選地所述聚合物粒子包括聚醯胺粒子，更特別地包括尼龍粒子，最優選地具有尼龍碎屑或尼龍珠的形式。所述聚醯胺被發現在親水汙跡/汙染的去除中特別有效，而聚烯烴特別用於油基汙跡的去除。可選地，以上聚合物材料的共聚物可用於本發明的目的。同時，在一個實施例中，本發明的方法構思了通過以基本上僅包括多種聚合物粒子而無任何另外的添加物的配製劑處理潤溼的基質的處理來清洗汙染的基質，可選地在其它實施例中，所使用的配製劑可另外包括至少一個清洗材料。優選地，至少一個清洗材料包括至少一種表面活化劑。優選的表面活化劑包括具有洗滌劑特性的物質。所述表面活化劑可包括陰離子表面活化劑、陽離子表面活化劑和/或非離子表面活化劑。可選地，所述至少一個清洗材料與所述聚合物粒子混合，但在優選的實施例中，所述聚合物粒子的每個被所述至少一個清洗材料塗布。可使用多種尼龍均聚物或尼龍共聚物，包括尼龍6和尼龍6，6。優選地，尼龍包括尼龍6，6均聚物，其分子量在5000Da (Dalton,道爾頓)至30000Da的範圍內，優選地在 IOOOODa至20000Da的範圍內，最優選地在15000Da至16000Da的範圍內。聚合物粒子的形狀和尺寸允許良好的可流動性和與紡織纖維的密切接觸。能夠使用多種粒子形狀，例如圓柱形、球形或長方體；能夠採用合適的橫截面形狀，包括例如環形、 啞鈴形和圓形。粒子可具有平滑或不規則的表面結構，且可具有實心或空心的構造。粒子的尺寸優選地使粒子具有在5mg至50mg範圍內的平均質量，更優選地具有在IOmg至30mg 範圍內的平均質量。在最優選的碎屑的情況中，優選的平均粒子直徑在1. 5mm至6. Omm的範圍內，更優選地在2. Omm至5. Omm的範圍內，最優選地在2. 5mm至4. 5mm的範圍內，且圓柱形碎屑的長度優選地在2. Omm至6. Omm的範圍內，更優選地在3. Omm至5. Omm的範圍內， 最優選地在4. Omm的區域內。在根據本發明的方法的處理之前，汙染的基質通過以水溼潤而被潤溼，以提供對於清洗系統的另外的潤滑且因此改進系統內的運輸特性。因此，便於至少一個清洗材料到基質的更有效的傳輸，且將汙染物和汙跡從基質去除更容易進行。最方便的，基質可簡單地通過與供水或自來水的接觸而被潤溼。優選地，潤溼處理被執行以實現基質與水的1 0.1 至1 5的重量百分比的比例，更優選地為基質與水的1 0.2至1 2的重量百分比的比例，特別有利的結果以例如1 0.2，1 1和1 2的比例實現。然而，在一些情形中， 能夠通過基質與水的直至1 50的比例實現成功的效果，但這樣的比例考慮到生成大量流出物是不優選的。在此水處理之外，本發明的方法的優點在於該方法的執行不存在添加的溶劑-最明顯地不存在有機溶劑，且因此在安全性和環境考慮以及經濟性方面而言本方法顯示出優於現有技術的方法的明顯優點。然而，在要求保護的方法中使用的配製劑無有機溶劑，即無此溶劑被添加到所述配製劑，將被如下理解在聚合物粒子、基質、水或其它添加劑例如清洗材料內不可避免地存在這樣的溶劑痕量，因此清洗配製劑和清洗槽可以不絕對無此溶劑是可能的。然而，這樣的痕量在本發明的上下文中是不顯著的，因為它們對於所主張保護的過程的有效性的不具有任何影響，也不造成後續的流出物處置問題，因此，該配製劑被視作基本上無有機溶劑。本發明的設備和方法可用於小規模或大規模的批量處理，且可用於家用和工業清洗過程中。在根據本發明的第二方面的方法中，固體微粒清洗材料與基質的比例基於常規乾洗系統的標稱「液比」，其優選比例在30 1至0. 1 1重量比的範圍內，優選地在10 1 至1 1重量比的範圍內，特別有利的結果以在5 1至1 1之間的重量比實現，且特別地以大約4 1重量比實現。因此，例如為清洗5g織物，應使用20g聚合物粒子，所述聚合物粒子可選地用表面活化劑塗布。如前所述，本發明的方法特別地應用於清洗紡織纖維。在此清洗系統中所使用的條件與應用於紡織纖維的常規乾洗中的條件非常一致，且作為結果所述條件一般地由纖維的特性和汙染程度來確定。因此，用於與之相關的洗滌周期的典型的過程和條件與本領域一般技術人員已熟知的過程和條件是一致的，從而根據本發明的方法將纖維一般地在例如 30°C至90°C之間的溫度下在根據本發明的第一方面的設備所提供的大緻密封的系統內被處理20分鐘至1小時之間的持續時間。去除固體微粒材料的周期可在室溫下進行，且認為最佳的結果在2分鐘至30分鐘之間的周期時間內實現，優選地在5分鐘至15分鐘之間的時間循環內實現。在本發明的其中配製劑包括至少一個清洗材料的實施例中，優選的是聚合物粒子應被至少一種表面活化劑塗布，以實現所述表面活化劑在粒子上的更均衡分布且結果在清洗過程期間在粒子接觸基質時實現表面活化劑在基質上的更均衡的分布。典型地，此塗布過程要求聚合物粒子應與0. 5%至10%的，優選地至5%的，最優選地大約2%的所述至少一種表面活化劑混合，且結果生成的混合物在30°C至70°C之間的溫度下，優選地40°C 至60°C之間的溫度下，最優選地在50。C的區域內被保持在15分鐘至60分鐘之間的保持時間，優選地在20分鐘至40分鐘之間，其中當處理被執行大致30分鐘時得到最滿意的結果。所獲得的結果與在執行紡織織物的常規水洗和乾洗過程中所觀察到的結果非常一致。能夠觀察到，通過本發明的方法所處理的纖維所獲得的清洗和汙跡去除的程度非常良好，其中在通常難於去除的疏水性汙跡和親水性汙跡和汙染方面實現了特別突出的結果。本方法也應用於對於紡織纖維在乾洗過程之後的衝洗過程中、應用於織物處理中的衝刷過程以去除可能在例如紡紗和紡織的過程之後出現的灰塵、汗漬、機油和其它汙染物。避免了與在常規的乾洗過程中使用溶劑相伴隨的在成本和環境考慮方面的缺點，而要求的水量明顯低於與使用常規的水洗過程相關的水量，從而又提供了在成本和環境有益方面的顯著的優點。本發明的方法已經顯示出從處理之後的已清洗的基質中去除清洗材料是特別成功的，且使用包括尼龍6，6聚合物的圓柱形尼龍碎屑的測試已表明從5分鐘的周期能夠實現99. 95%的尼龍珠去除效率。另外，已顯示聚合物粒子的再利用是可以的，且粒子能夠令人滿意地在清洗過程中再利用，雖然總體上觀察到粒子在三次使用之後出現性能上的一些劣化。當再利用粒子時，當使用在再利用之前被再塗布的、用所述至少一個塗布材料塗布的粒子時觀察到優化效果。參考為此提供的附圖，在圖1中可見根據本發明的設備1包括外殼2和包括窗4 的門3，且在外殼內容納了以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5，所述籠5具有穿孔6。當門3 處於打開位置時，衣服7可放置在以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5內。圖2提供了設備1在洗滌周期期間的圖示，其中衣服7處在以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5內，所述籠5在箭頭A所示的方向上旋轉，其中以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒8在箭頭B所示的相同的方向上旋轉。尼龍碎屑9也處在以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5內且通過所述籠5的底部中的穿孔6跌落通過儲存器擋板10之間的下部間隙而落入到以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒8內，然後藉助於循環槳11通過滾筒8的旋轉而被載運到以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5的頂側，由此經由儲存器擋板10之間的上部間隙再次進入所述籠，以再次參與到洗滌周期中。靜止的圓筒形滾筒(未示出)的直徑大於所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5的直徑和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒8的直徑，且圍繞所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒同心地設置。在圖3中示出了碎屑去除周期，其中碎屑9在沿箭頭A的方向旋轉的以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠5內，且通過籠5的底部內的穿孔6跌落通過儲存器擋板10之間的間隙進入到以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒8內。滾筒8在與籠5的旋轉方向相反的箭頭 C的方向上漸增移動，因此使得碎屑9在滾筒8和儲存器擋板10之間的空間內被保持在循環槳11之間。在洗滌周期和碎屑去除周期結束時，如在圖4中示出，門3可被打開以允許取出衣服7。同時，整合有保持有衣服7但允許碎屑落到室的底部的衣服網13的抽吸室12也被打開，以便於去除附著到衣服7的剩餘的碎屑。如從圖5中可見，衣服7可被搖動以使剩餘的碎屑9藉助於所述施加的抽吸脫離且被收集在抽吸室12中。圖6圖示了包括頭部件14和柔性管15抽吸槍在從襯衫口袋16內去除剩餘的清洗碎屑中的使用。轉到圖7，圖示了包括管道17、管道18、管道19、漩流器20、過濾器21和排放管22 的再循環系統。由此，在操作中尼龍碎屑被收集在抽吸室12內且通過管道17被輸送到漩流器20，其中棉絨和其它更輕的固體微粒材料被分離且通過管道18、過濾器21和排放管22 離開系統，而更重的尼龍碎屑通過管道19下落且因此返回到以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒8。最後，在圖8中可見漩流器20的作用，其中尼龍碎屑和其它更輕的固體微粒材料的混合物通過管道17進入漩流器且通過漩流器的作用被分離，使得更輕的材料23通過管道18離開，而更重的尼龍碎屑9通過管道19下落。現在將參考如下的示例來例示本發明的方法，而不以任何方式限定本發明的範圍。示例進行實驗以確定使用根據本發明的設備和方法的清洗效率。示例 1聚合物粒子包括圓柱形尼龍碎屑，所述尼龍碎屑包含分子量在15000Da至 16000Da的區間內、具有長4mm且直徑為2mm至3mm的平均尺寸、且平均粒子重量為30mg至 40mg的尼龍6，6聚合物。待清洗的織物包括汙染且帶有汙跡的尼龍6，6纖維，且潤溼的染色纖維被裝入根據本發明的容納了 75g(空氣乾燥質量)的聚合物粒子的設備內。溫度升高到40°C且維持在40°C下10分鐘，然後以每分鐘2°C的速度增加到70°C，且然後維持在70°C下20分鐘以完成洗滌周期，在此時間之後執行去除尼龍碎屑循環5分鐘，然後將織物從設備取出、衝洗且烘乾。完整的汙染和汙跡去除得以實現，且織物被發現無殘餘尼龍碎屑。示例 2待清洗的織物包括汙染的布，該汙染的布是被親親水輸送介質中的咖啡汙染的絲光處理的棉布。將此預汙染的織物樣本放置在根據本發明的容納了 75g(空氣乾燥質量) 的聚合物粒子的設備內，所述聚合物粒子包括具有長為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑。預汙染的織物樣本在清洗前以自來水潤溼，以得到基質與水的1 1的比例。設備在30分鐘的洗滌周期中操作到最高溫度70°C，且在循環結束時帶有冷卻階段，然後執行去除尼龍碎屑的周期5分鐘。一旦此時間完成，則將已清洗的織物從設備取出且烘乾平整。在清洗過程之後，布的汙染程度非常顯著地降低。示例 3待清洗的織物包括被親水輸送介質中的城市道路灰塵汙染的絲光處理的棉布的汙染布。將此預汙染的織物樣本放置在根據本發明的容納了 75g(空氣乾燥質量)的聚合物粒子的設備內，所述聚合物粒子包括具有長為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6 聚合物的圓柱形碎屑。預汙染的織物樣本在清洗前以自來水潤溼，以得到基質與水的1 2 的比例。設備在30分鐘的洗滌周期中操作到最高溫度70°C，且在循環結束時帶有冷卻階段，然後執行去除尼龍碎屑的周期5分鐘。一旦此時間完成，則將已清洗的織物從設備取出且烘乾平整。在清洗過程之後，觀察到灰塵粒子的顯著的減少。示例 4待清洗的織物包括汙染的布(帶有咖啡、泥土、鞋油、原子筆、口紅、調味蕃茄醬和草汙跡的棉布和聚酯)。每個預汙染的織物樣本被放置在根據本發明的容納了 75g(空氣乾燥質量)的聚合物粒子(包括具有長度為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑)的設備內。每個預汙染的織物樣本在清洗前以供水或自來水潤溼，以得到基質與水的1 1的比例。設備在30分鐘的洗滌周期中操作到最高溫度70°C，在循環結束時帶有冷卻階段，然後執行去除尼龍碎屑的周期5分鐘。一旦此時間完成，則將已清洗的織物從設備取出且烘乾平整。在每個情況中，織物的汙跡程度顯著地降低。示例 5待清洗的織物包括汙染的布(被親水輸送介質中的城市道路灰塵汙染的棉布)。 將此預汙染的織物樣本放置在根據本發明的容納了 75g(空氣乾燥質量)的聚合物粒子 (包括具有長度為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑)的設備內。預汙染的織物樣本在清洗前以供水或自來水潤溼，以得到基質與水的1 2的比例。 設備在30分鐘的洗滌周期中操作到最高溫度70°C，在循環結束時帶有冷卻階段，然後執行去除尼龍碎屑的周期5分鐘。一旦此時間完成，則將已清洗的織物從設備取出且烘乾平整。 通過測量織物在清洗之前和之後的顏色強度值的改變，去除的量非常顯著。示例 6待清洗的織物包括大的汙染的布(以鞋油、泥土、咖啡和調味蕃茄醬汙染的棉布)。將此預汙染的織物樣本放置在根據本發明的帶有500g(空氣乾燥質量)的聚合物粒子(包括具有長度為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑)的設備內。預汙染的織物樣本在清洗前以供水或自來水潤溼，以得到基質與水的1 0.2的比例。設備在30分鐘的洗滌周期中操作到最高溫度70°C，在循環結束時帶有冷卻階段，然後執行去除尼龍碎屑的周期5分鐘。一旦此時間完成，則將已清洗的織物從設備取出且烘乾平整。織物的汙跡程度顯著地降低。示例 7
待衝洗的織物包括原坯棉布。將此原坯棉布樣本放置在根據本發明的帶有 75g (空氣乾燥質量)的聚合物粒子(包括具有長度為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑)的設備內。原坯布樣本在清洗前以供水或自來水潤溼，以得到基質與水的1 2的比例。設備在30分鐘的洗滌周期中操作到最高溫度70°C，在循環結束時帶有冷卻階段，然後執行去除尼龍碎屑的周期5分鐘。一旦此時間完成，則將已清洗的織物從設備取出且烘乾平整。在常規衝洗的織物與使用新穎過程清洗的織物之間的顏色差異通過織物之間的顏色強度的改變示出，所述顏色差異非常明顯。示例 8執行了另外的實驗以確定在使用所述清洗材料處理之後從基質去除清洗材料的效率。測試使用聚酯/棉襯衫執行，這是由於清洗材料潛在地保持在縫隙和衣袋內的原因， 這些襯衫提供了比布更多的測試基質。實驗A將聚酯/棉襯衫以供水或自來水潤溼以得到基質與水的1 2的比例，將此襯衫裝入根據本發明的包含75g (空氣乾燥質量)的聚合物粒子(包括具有長度為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑)的設備內。設備在洗滌周期操作2分鐘以保證襯衫完全被碎屑覆蓋。在該周期期間，內部以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和外部以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒兩者一起旋轉，從而導致襯衫和碎屑完全混合。仍附著有碎屑的襯衫被仔細地從機器內取出且整體稱重。然後從所記錄的重量中減去襯衫質量以得到碎屑的質量，然後將此碎屑的質量轉換為示出碎屑的大致數量的數值。實驗 B將聚酯/棉襯衫以供水或自來水潤溼以得到基質與水的1 2的比例，將此襯衫裝入根據本發明的包含75g (空氣乾燥質量)的聚合物粒子(包括具有長度為4mm且直徑為4mm的平均尺寸的尼龍6，6聚合物的圓柱形碎屑)的設備內。設備以洗滌周期操作2分鐘以保證襯衫完全被碎屑覆蓋。在該周期期間，內部以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和外部以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒兩者一起旋轉，從而導致襯衫和碎屑的完全混合。然後操作去除尼龍碎屑的周期3分鐘和5分鐘。在這些周期的過程中，外部以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒保持靜止，而包含了襯衫的內部以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠以頻繁地改變方向的方式旋轉。將襯衫仔細地從機器取出而無搖動，碎屑被去除和計數。另外，也計數襯衫衣袋內的碎屑的數量。這些測試的結果在表4、表5和表6中給出。表4在兩分鐘洗滌周期後附著到襯衫的碎屑的數量
測試珠的數量129000223000327000
權利要求
1.一種用於清洗汙染的基質的設備，所述設備包括外殼，所述外殼包含了同心地設置在以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒內的以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠，所述滾筒具有比所述籠大的直徑，其中所述籠和所述滾筒同心地設置在具有比所述以可旋轉的方式安裝的滾筒大的直徑的靜止圓筒形滾筒內，其中所述外殼包括進入裝置，從而允許進入所述圓筒形籠的內部，並且其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒適於獨立旋轉。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述進入裝置可被關閉以提供大緻密封的系統。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其中所述進入裝置包括安裝在所述外殼中的鉸接門。
4.根據權利要求1、2或3所述的設備，其中所述靜止的圓筒形滾筒、所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒水平地安裝在所述外殼內。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的設備，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠包括在所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的圓筒形側壁中的多個穿孔，由此允許流體、精細微粒材料和離散微粒材料的流入和流出。
6.根據權利要求5所述的設備，其中所述穿孔具有從5mm至IOmm的直徑。
7.根據權利要求6所述的設備，其中所述穿孔具有從6mm至9mm的直徑。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述穿孔具有從7mm至8mm的直徑。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的設備，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠包括在所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的圓筒形側壁中的多個穿孔，由此允許流體和精細微粒材料的流入和流出，但防止離散微粒材料的流入或流出。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述穿孔具有小於5mm的直徑。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述穿孔具有小於2.5mm的直徑。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的設備，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠具有50升至500升的範圍內的容積。
13.根據任何前述權利要求所述的設備，其中所述籠包括具有40cm至IOOcm的範圍內的直徑的圓筒。
14.根據任何前述權利要求所述的設備，其中所述籠的長度在30cm至IOOcm之間。
15.根據任何前述權利要求所述的設備，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒包括具有50cm至120cm的範圍內的直徑的圓筒。
16.根據任何前述權利要求所述的設備，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的長度在30cm至IOOcm之間。
17.根據任何前述權利要求所述的設備，其中通過使用驅動裝置實現所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的旋轉。
18.根據權利要求17所述的設備，其中所述驅動裝置包括電驅動裝置。
19.根據權利要求18所述的設備，其中所述電驅動裝置包括適於在相同或相反方向上獨立地或同時地驅動所述籠和所述滾筒的電動馬達。
20.根據權利要求17、18或19所述的設備，其中通過控制裝置實現所述驅動裝置的操作。
21.根據任何前述權利要求所述的設備，包括循環裝置。
22.根據權利要求21所述的設備，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的圓筒形側壁的內表面包括間隔開的多個循環槳以用作循環裝置。
23.根據權利要求22所述的設備，包括3至12個循環槳。
24.根據任何前述權利要求所述的設備，其中所述設備另外包括分離裝置。
25.根據權利要求M所述的設備，其中所述分離裝置包括多個儲存器擋板，所述多個儲存器擋板固定地安裝在所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠的圓筒形壁和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的圓筒形壁之間。
26.根據權利要求25所述的設備，包括間隔開的兩個月牙形儲存器擋板，所述兩個月牙形儲存器擋板同心地安裝在所述籠和所述滾筒之間，且距所述籠基本上等長度地布置在所述籠的兩個相反側處，從而在兩個位置處提供空間，通過所述空間可進行材料從所述籠到所述滾筒的流入和流出。
27.根據任何前述權利要求所述的設備，包括抽吸裝置。
28.根據權利要求M所述的設備，其中所述抽吸裝置包括抽吸室。
29.根據權利要求25所述的設備，其中所述抽吸室位於所述設備的在所述靜止的圓筒形滾筒、所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒的下方的基部中。
30.根據權利要求27至四中任一項所述的設備，其中藉助於真空泵施加抽吸。
31.根據權利要求27至30中任一項所述的設備，其中所述抽吸裝置還包括局部抽吸裝置。
32.根據權利要求31所述的設備，其中所述局部抽吸裝置包括抽吸槍。
33.根據任何前述權利要求所述的設備，另外包括再循環裝置。
34.根據權利要求33所述的設備，其中所述再循環裝置包括將所述抽吸裝置和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒連接的管道。
35.根據權利要求34所述的設備，其中所述管道包括分離裝置和淨化裝置。
36.根據權利要求35所述的設備，其中所述分離裝置包括漩流器，並且所述淨化裝置包括過濾器。
37.一種用於清洗汙染的基質的方法，所述方法包括以包括固體微粒清洗材料的配製劑處理潤溼的基質，所述配製劑無有機溶劑，其中在根據任何前述權利要求所述的設備中執行所述方法。
38.一種用於清洗汙染的基質的方法，所述方法包括如下步驟(a)將至少一個汙染的基質經由進入裝置裝載到根據權利要求1至36中任一項所述的設備中，所述設備包含位於所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒中的至少一個中的固體微粒清洗材料；(b)關閉所述進入裝置，以提供大緻密封的系統；(c)使所述設備操作第一周期，其中使得所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒在相同的方向上旋轉，其中所述第一周期包括洗滌周期；(d)使所述設備操作第二周期，其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠持續在所述相同的方向上旋轉，但(i)使得所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒最初停止旋轉且(ii)隨後所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒進行在與所述籠相反的方向上的漸增移動，由此使所述固體微粒清洗材料保持在相繼的儲存器擋板對之間，直至已經完成從所述籠去除所述材料，其中所述第二周期包括用於從所述至少一個基質去除所述固體微粒清洗材料的周期；(e)從所述設備去除已清洗的至少一個基質；和(f)去除任何剩餘的固體微粒清洗材料。
39.根據權利要求37或38所述的方法，其中通過使所述至少一個基質在抽吸裝置的附近搖動而去除所述剩餘的固體微粒材料。
40.根據權利要求39所述的方法，其中所述抽吸裝置包括抽吸室。
41.根據權利要求39或40所述的方法，另外包括將局部抽吸裝置施加到已清洗的基質的局部部分的步驟，其中所述局部抽吸裝置包括抽吸槍。
42.根據權利要求37至41中任一項所述的方法，其中所述至少一個汙染的基質包括至少一個紡織纖維衣服。
43.根據權利要求37至42中任一項所述的方法，其中所述固體微粒清洗材料包括多個聚合物粒子。
44.根據權利要求43所述的方法，其中所述聚合物粒子包括聚醯胺粒子。
45.根據權利要求44所述的方法，其中所述聚醯胺粒子包括尼龍碎屑。
46.根據權利要求43所述的方法，其中所述聚合物粒子包括聚烯烴粒子。
47.根據權利要求37至46中任一項所述的方法，其中所述固體微粒清洗材料包括至少一個清洗材料。
48.根據權利要求47所述的方法，其中所述至少一個清洗材料包括至少一種表面活化劑。
49.根據權利要求37至48中任一項所述的方法，其中在開始清洗操作之前通過用水溼潤而潤溼所述汙染的基質。
50.根據權利要求49所述的方法，其中所述溼潤處理被執行為實現基質與水的 1 0. 1至1 5的重量比。
51.根據權利要求37至50中任一項所述的方法，其中固體微粒清洗材料與基質的比例在30 1至0. 1 1的重量比的範圍內。
52.根據權利要求37至51中任一項所述的方法，其中在30°C至90°C之間的溫度執行所述洗滌周期。
53.根據權利要求37至52中任一項所述的方法，其中所述洗滌周期被執行20分鐘至 1小時之間的持續時間。
54.根據權利要求37至53中任一項所述的方法，其中在室溫執行用於去除固體微粒材料的周期。
55.根據權利要求37至M中任一項所述的方法，其中用於去除固體微粒材料的周期執行2分鐘至30分鐘之間的周期時間。
56.根據權利要求1至36中任一項所述的設備，所述設備用於小規模或大規模的批量處理。
57.根據權利要求37至55中任一項所述的方法，所述方法用於小規模或大規模的批量處理。
全文摘要
本發明提供了用於清洗汙染的基質的設備和方法，所述設備包括外殼，所述外殼包含了同心地設置在以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒內的以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠，滾筒的直徑大於籠的直徑，其中所述籠和所述滾筒同心地設置在具有比所述以可旋轉的方式安裝的滾筒大的直徑的靜止圓筒形滾筒內，其中所述外殼包括進入裝置，從而允許進入所述圓筒形籠的內部，且其中所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形籠和所述以可旋轉的方式安裝的圓筒形滾筒適於獨立旋轉。方法涉及以包括固體微粒清洗材料的配製劑處理潤溼的基質來清洗汙染的基質，所述配製劑無有機溶劑，且所述方法使用本發明的設備執行，且所述設備和方法特別地應用於清洗紡織織物。
文檔編號D06F35/00GK102317534SQ201080008193
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月17日 優先權日2009年2月17日
發明者史蒂芬·德裡克·詹金斯, 威廉·喬治·韋斯特沃特 申請人:克塞羅斯有限公司