CN109477047A - 用于处理具有固体颗粒的基材的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理基材的方法，包括下列步骤：(ⅰ)旋转包括液体介质的组合物、所述基材和颗粒尺寸为1至100mm的固体颗粒；(ⅱ)使所述固体颗粒至少一部分从所述基材分离；以及(iii)漂洗所述基材；其中：步骤ⅱ和iii各实施至少两次，并且第一次的步骤ⅱ和iii是以步骤顺序为ⅰ、ⅱ、iii、ⅱ或ⅰ、iii、ii、iii的方式进行；和/或，在分离步骤ii中，所述组合物在第一时间段中以<1G的向心力G旋转，在第二时间段中以≥1G的向心力旋转，并且所述第一时间段和第二时间段中至少有一者不大于60秒。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于处理具有固体颗粒的基材的方法和实现该方法的装置。该方法对从所述基材上分离所述固体颗粒提出进一步改进，特别是当所述基材为柔性材料时，例如纺织品、厚皮、细皮和毛皮。本方法尤其适合衣物清洁。
背景技术
在洗涤方法中使用固体颗粒是本领域已知的。例如，WO-2007/128962-A公开了一种使用大量聚合物颗粒洗涤脏污基材的方法。
WO-2011/098815-A公开了一种用于清洁脏污基材的装置。其还公开了较佳的向心力G，在洗涤循环过程中有助于提高洗涤效果。该公开文本没有提出在洗涤循环结束后改善颗粒分离的方法。
WO-2015/067965-A公开了一种清洁脏污基材的方法。其进一步揭示了两种不同范围的向心力G，其可用于清洁过程中以提高清洁效果。
虽然上述公开内容提供了优异的清洁效果和固体颗粒与基材的良好分离；但是仍需要在不过度牺牲清洁性能且不需要过长的总循环时间的情况下，进一步改善颗粒分离。
在不受理论限制的情况下，令人惊奇的发现，当漂洗和分离循环按照特定顺序排序和/或当分离循环使用较高和较低向心力G的短时程脉冲时，会明显改善固体颗粒与基材的分离。对最终消费者较喜欢的使用尽可能少的固体颗粒而得到最干净基材的家用洗衣而言这是特别理想的目标。令人满意地，本发明人认为在不延长总洗涤/清洁循环时间的前提下，本发明有利改进了固体颗粒与基材的分离。因此，本发明在洗涤效果、短的总循环时间和分离效率方面首次提供了卓越的平衡结果。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于处理基材的方法，包括下列步骤：
i.旋转包括液体介质的组合物、所述基材和颗粒尺寸为1至100mm的固体颗粒；
ii.使所述固体颗粒至少一部分从所述基材分离；以及
iii.漂洗所述基材；
其中：
步骤ii和iii各实施至少两次，并且第一次的步骤ii和iii是以步骤顺序为ⅰ、ii、iii、ii或ⅰ、iii、ii、iii的方式进行；和/或
在分离步骤ii中，所述组合物在第一时间段中以<1G的向心力G旋转，并且在第二时间段中以≥1G的向心力G旋转，并且所述第一与第二时间段中至少有一者不大于60秒。
处理
较佳地，处理为或包括对所述基材进行：清洁、鞣制、研磨、抛光、漂白、消毒和着色，包括其组合。
较佳地，清洁为或包括洗衣(laundering)。
较佳地，所述理想的基材处理方法实质上在步骤ⅰ中完成。举例来说，当所述处理为或包括清洁时，所述基材的清洁主要在步骤ⅰ中进行。
液体介质
所述液体介质较佳为或包括水。所述液体介质可包括有机液体；但是，基于所述液体介质的重量，所述有机液体的质量较佳地为少于30wt％，更佳地为少于20wt％，进一步更佳地为少于10wt％，特别地为少于2wt％。适用的有机液体包括醇类、醚类、酰胺类和酯类。较佳地，所述液体介质为水。
基材
较佳地，所述基材为柔性的。
较佳地，所述柔性基材包括厚皮(hides)、细皮(skins)、毛皮(pelts)，以及特别地纺织品(textiles)。
较佳地，所述基材为或包括纺织品。
鞣制使用的基材较佳地为厚皮、细皮或毛皮。
清洁或洗衣使用的基材较佳地为纺织品。
较佳的纺织品基材可为合成、半合成、天然纺织品或它们的组合。
较佳的合成纺织品包括尼龙、聚酯和丙烯酸类纺织品。
较佳的天然纺织品包括羊毛、棉花和丝。
方法
较佳地，在步骤ⅱ中，并且同样较佳地在步骤iii中，固体颗粒没有引进(加入)到所述基材或组合物中。且较佳地，固体颗粒在步骤ⅰ结束后没有引进(加入)到所述基材或组合物中。较佳地，在除步骤ⅰ以外的任一步骤中，固体颗粒没有引进(加入)到所述基材或组合物中。
较佳地，在步骤ii中，固体颗粒从所述基材上分离，但没有固体颗粒转移回所述基材或组合物。
较佳地，所述分离步骤使固体颗粒与基材的比例递减。当所述方法在一滚筒(drum)中实施时，较佳地，当所述步骤(即步骤ii)实施时，所述滚筒内含有越来越少的固体颗粒。
基于颗粒对在洗涤/清洁步骤有利，可以理解，现有技术中提及的洗涤和清洁步骤隐含地或固有地考虑将固体颗粒引入或增加到包括所述基材的组合物和/或在洗涤/清洁步骤中不将所述颗粒分离。
本发明人惊奇的发现，根据本发明的分离和漂洗步骤的顺序明显提高分离效率，举例来说，相对于顺序为ⅰ、ii、iii或ⅰ、iii、ii的方法，即使分离和漂洗的总时间保持恒定，本发明的方法中的步骤顺序也是优越的。
本发明的方法中，除ⅰ、ii、iii之外的一个或多个额外的任选的步骤可被插设或增加在根据本发明的序列中的任何位置。一个或多个额外步骤ⅰ、ii和/或iii(且较佳地为一个或多个额外的步骤ii，和/或一个或多个额外的步骤iii；且较佳地没有额外的步骤ⅰ)也可被插设或增加在根据本发明的序列中的任何位置，前提是相同步骤不紧跟在其自身后面(例如，ⅱ、ⅱ)，因为这实际仅仅是更长时间或更多涉及步骤ii。
较佳地，本发明的所述方法中，步骤ⅱ和iii各实施至少两次，并且所述方法包括顺序为ⅰ、ⅱ、iii、ⅱ、iii或ⅰ、iii、ⅱ、iii、ii的步骤。较佳地，所述方法包括顺序为ⅰ、ii、iii、ii、iii的步骤。
本发明所述的方法可包括顺序为ⅰ、(ii、iii)n或ⅰ、(iii、ii)n的步骤，其中，n为代表括号中序列的重复次数，n为整数且数值为2至10，较佳地为2至8，更佳地为2至6，特别地为2至4。
较佳地，所述分离步骤ii实施次数为不超过20次，更佳地，不超过10次，特别地，不超过8次。
较佳地，所述分离步骤ii实施次数为2至20次，更佳地，实施次数为2至10次，特别地，实施次数为2至8次。
较佳地，所述漂洗步骤iii实施次数为不多于20次，更佳地为不多于10次，特别地为不多于8次。
较佳地，所述漂洗步骤iii随偏好而递增，实施2至20次；2至10次；2至8次；2至6次；2至4次或2次。
较佳地，所述方法还包括一个或多个旋转干燥步骤ⅳ。
一旋转干燥步骤较佳地使用10G或更大，更佳地，10G至2000G的，特别地，50G至1000G的向心力实施。
较佳地，所述旋转干燥步骤在具有多个孔洞的一滚筒中实施，多个所述孔洞在如上所述较佳的向心力G时允许所述液体介质流出。这些所述孔洞可为所述固体颗粒的出口(如下文提及)，或所述孔洞的尺寸不允许所述固体颗粒离开所述孔洞，但允许所述液体介质离开所述孔洞。通常，所述孔洞的尺寸为1mm至8mm，更通常为3mm至6mm。
旋转干燥步骤(ⅳ)倾向于不能有效地将所述基材与所述固体颗粒分离，因为所述向心力倾向于很高以至于在所述固体颗粒被压在所述滚筒的内壁时将所述固体颗粒钉锁或捕获到所述基材上。
在每一个旋转步骤(ⅳ)之前，较佳地在所述第二时间段以本文中定义的向心力来旋转所述基材。在所述旋转步骤之前的所述向心力较佳地为2G至8G，更佳地为2G至6G。
较佳地，所述方法包括或是由顺序为下列的步骤组成：ⅰ、ii、iii、ⅳ、ii、iii、ⅳ和任选地ii。
较佳地，所述方法包括或是由顺序为下列的步骤组成：ⅰ、ii、iii、ii、ⅳ、ii、iii、ii、ⅳ和任选地ii。
较佳地，所述旋转干燥步骤ⅳ实施不大于5次，更佳地不大于3次。
较佳地，所有所述分离步骤的总时间不大于60分钟，更佳地不大于40分钟。
较佳地，所有所述分离步骤的总时间为5分钟至40分钟。
较佳地，至少一个分离步骤实施时间至少1秒，更佳地，至少10秒。较佳地，每一个分离步骤的实施时间至少1秒，更佳地，至少10秒。
较佳地，至少一个分离步骤的实施时间不大于30分钟，较佳地，不大于20分钟。较佳地，每一个分离步骤的实施时间不大于30分钟，更佳地，不大于20分钟。
较佳地，每一个分离步骤的实施时间为10秒至20秒。
较佳地，所有所述漂洗步骤的总时间不大于40分钟，更佳地，不大于20分钟。
较佳地，所有所述漂洗步骤的总时间为1分钟至40分钟，更佳地，为1分钟至20分钟。
较佳地，至少一个漂洗步骤的实施时间为15秒至10分钟。较佳地，每一个漂洗步骤的实施时间为15秒至10分钟。
较佳地，所述第一时间段和第二时间段中至少其一不大于30秒，更佳地，不大于15秒，进一步更佳地，不大于10秒，且特别地，不大于5秒。较佳地，所述第一与第二时间段都有提及的较佳持续时间。
较佳地，所述方法中实施的所述第一与第二时间段均不大于60秒，更佳地，为不大于30秒。
所述第一和/或第二时间段的持续时间较佳地为至少0.1秒，更佳地为至少1秒。
较佳地，所述第一与第二时间段中的向心力在一短时间周期内不同。虽然不希望受任何理论的限制，但本发明人已经发现，使用在短时间周期内变化的向心力有助于所述固体颗粒从所述基材上释放和分离。本发明人已经发现，短的第一和/或第二时间段对于分离更有效。短的第一和/或第二时间段允许这些时间段在所述分离步骤中重复多次，因而意味着所述组合物加速或减速时的分离时间的总比例提高。本发明人认为，使用第一与第二时间段改进分离的诸多益处可归因于提高用于加速或减速组合物的总时间比例。
较佳地，第一时间段结束与后面第二时间段开始之间的时间间隔不大于30分钟，更佳地为不大于15秒，特别地为不大于10秒，更特别地为不大于5秒，以及进一步更特别地为不大于1秒，并且较佳地，所述第二时间段在所述第一时间段结束后立即开始。
在一分离步骤ii中，另一第一时间段跟随一第二时间段，较佳地，介于所述第二时间段结束与后面的另一第一时间段之间的时间间隔不大于30分钟，更佳地为不大于15秒，特别地为不大于10秒，更特别地为不大于5秒，以及进一步更特别地为不大于1秒，并且较佳地，所述另一第一时间段在所述第二时间段结束之后立即开始。
较佳地，所述第一与第二时间段中(确切地为在任何给定的分离步骤ii中)至少一部分，更佳地为全部，间隔不大于30分钟，更佳地为不大于15秒，特别地为不大于10秒，更特别地为不大于5秒，以及进一步更特别地为不大于1秒。最佳地，所述第一与第二时间段直接相互跟随。
较佳地，所述基材至少在所述分离步骤ii中存在于一可旋转滚筒中，但更佳地为在所有步骤ⅰ、ii、iii中，以及当步骤ⅳ出现时在步骤ⅳ中。所述滚筒较佳地主要为圆柱形。较佳地，所述滚筒的半径为10cm至100cm，更佳地为10cm至50cm，以及，更特别地为20cm至40cm。较佳地，所述滚筒的容量使其能够容纳1至20Kg，更佳地为5Kg至15Kg的干基材。
在本发明所有部分中提及的所述向心力较佳地为距离旋转轴最远的所述可旋转滚筒的内壁上感受的向心力。
数学上，所述向心力可以通过公式(1)来计算：
G＝1.118×10-5rR2 (1)
其中，r是以厘米为单位的滚筒半径，R为以每分钟的转数(rpm)为单位的滚筒的旋转速度。因此，使用所述公式，如果半径为28cm，则在以80rpm的速度旋转的滚筒的内壁上会感受到2.00G的向心力G。
较佳地，在任何所述分离步骤ii的至少一部分的持续时间，所述向心力小于10G，更佳地，不大于9G，进一步更佳地，不大于8G，以及特别地，不大于7G。较佳地，一分离步骤ii在任何时间点所用向心力为不大于9.9G、9G、8G或7G。
较佳地，第一时间段中的向心力与第二时间段中的向心力相差至少0.2G，更佳地为至少0.5G，特别地为至少0.7G。本发明人认为向心力提高(或脉冲)导致基材移动，这非常有助于所述固体颗粒从所述基材上释放而分离。本发明人已经发现，如果第二时间段中的向心力G太高，则所述固体颗粒与基材的分离不会得到太多改善。虽然不希望受理论限制，但认为当向心力太高时，所述基材被束缚或压制，并且所述固体颗粒实际上被固定在适当位置而妨碍分离。
较佳地，在第一时间段中的向心力与第二时间段中的向心力相差不大于6G，更佳地为不大于5G，进一步更佳地为不大于3G，特别地为不大于2.5G。
如上所述，根据本发明所述的方法，第二时间段中的向心力G高于第一时间段中的向心力G。
较佳地，在分离步骤ii中，所述基材在第一时间段旋转的向心力为0.1G至0.8G，更佳地为0.2G至0.8G。
较佳地，在所述分离步骤ii中，所述基材在第二时间段旋转的向心力为小于10G，较佳地为1.2G至小于10G，较佳地为1.2G至9G，较佳地为1.2G至7G，更佳地为1.2G至5G，以及特别地为1.2G至3G。
在本发明所述的方法中，可以有(并且较佳地)多个“第一时间段”和/或多个“第二时间段”。在有多个第一时间段的情况下，每个第一时间段中的向心力可以相同或不同。同样地，在有多个第二时间段的情况下，每个第二时间段中的向心力可以相同或不同。
较佳地，所述第一与第二时间段交替实施。
在每个时间段中，可能以两个或多个速度旋转所述组合物，从而实现两个或更多个向心力。作为示例，可以使用两个或多个旋转速度，每个旋转速度在第一时间段内提供小于1G的向心力。
较佳地，所述第一与第二时间段各自重复至少5次，更佳地为至少10次，特别地为至少20次。较佳地，所述第一与第二时间段各自重复不大于500次，更佳地为不大于300次。
较佳地，所述第一与第二时间段在至少一个所述分离步骤中各自重复至少3次，更佳地，第一与第二时间段在至少一个所述分离步骤中各自重复至少5次。较佳地，第一与第二时间段在每个所述分离步骤中每次重复至少3次。
较佳地，在所述分离步骤的至少其一中，向心力在总时间的至少5％中，更佳地为至少10％中，特别地为至少15％中，更特别地为至少20％中递增或递减。
较佳地，向心力在每个所述分离步骤中的总时间的至少5％中，更佳地为至少10％中，特别地为至少15％中，更特别地为至少20％中递增或递减。
所述向心力可能在至少一个所述分离步骤中的时间的100％中递增或递减，更一般地为所述向心力在至少一个所述分离步骤中的时间的少于90％中递增或递减，甚至更一般地为所述向心力在至少一个所述分离步骤中的时间的少于80％中递增或递减。所述百分比也可以应用于所述方法中所有分离步骤的总时间。
较佳地，总漂洗时间占所述方法总持续时间的1％至20％。
较佳地，总分离时间占所述方法总持续时间的10％至50％，较佳地为20％至40％，较佳地为25％至35％。
较佳地，所述方法的总持续时间为30分钟至3小时，更佳地为30分钟至1.5小时。
应当理解，在本发明所述的方法中旋转步骤适合由旋转含有所述基材的处理室来实现。如本文所讨论的，所述处理室较佳地为滚筒的形式。
本发明所述的方法可包括所述基材没有旋转的时间段。本发明人将这些时间段称为“停留时间段(dwell periods)”。较佳地，所述基材在重新开始旋转之前的0.1秒至60秒的一个或多个时间段没有旋转，更佳地为0.1秒至30秒，特别地为0.1秒至10秒。所述停留时间段可存在于所述步骤ⅰ、ii或iii中的任何一个或多个中。较佳地，所述步骤ⅰ包括上面所述的停留时间段。较佳地，所述停留时间段不介于所述第一与第二时段之间。
较佳地，所述基材可在所述步骤ⅰ、ⅱ和iii的任何一步中被旋转。旋转的方向较佳地为间歇性改变。较佳地，所述旋转有时是顺时针的，有时是逆时针的。较佳地，在至少一个所述分离步骤中，所述旋转有时是顺时针的，有时是逆时针的，更佳地，在每个所述分离步骤中，所述旋转有时是顺时针的，有时是逆时针的。本发明人已经发现，改变旋转方向有助于防止或减少基材扭转的程度，扭转使所述固体颗粒的分离更加困难。
较佳地，在一给定方向中(即顺时针或逆时针)的旋转持续时间为10秒至10分钟，更佳地为10秒至5分钟，以及较佳地，所述旋转方向接着改变为另一方向。
较佳地，所述旋转在改变至另一个方向之前保持顺时针或逆时针的时间为10秒到10分钟。
所述方法可用于工业(>1吨干燥基材)、商业(从12Kg至1吨干燥基材)或家用(小于12Kg干燥基材)规模的操作。所述方法特别适用于家庭清洁，特别地为家用洗衣。
较佳地，所述步骤ⅱ和iii各实施至少两次并且所述方法包括顺序为ⅰ、ⅱ、iii、ⅱ或ⅰ、iii、ⅱ、iii；以及在所述分离步骤ⅱ中，所述组合物于第一时间段以<1G的向心力G旋转，并且于第二时间段以≥1G的向心力旋转，并且所述第一与第二时间段中的至少一个不大于60秒。这结合了所有可能的分离效率优势中的最佳优势。
固体颗粒
较佳地，所述固体颗粒的颗粒尺寸为1mm至15mm，更佳地为1mm至10mm，特别地为1mm至9mm。尺寸为3mm至8mm的颗粒为特别合适的。
所述尺寸较佳地为平均尺寸，更佳地为至少10个、至少100或更佳地为至少1000个颗粒的平均尺寸。
较佳地，所述固体颗粒的颗粒尺寸为沿着最长的线性尺度测得。
所述最长的线性尺度较佳地通过游标卡尺测得。
所述颗粒可由包括下列的任何材料制成：金属、合金、陶瓷、玻璃和聚合物并包含其混合物。聚合物是特别优选的。包括聚酰胺类、聚酯类、聚烯类和聚胺酯类的热塑性聚合物是较佳的。
所述颗粒可为发泡的或非发泡的。
所述颗粒可为包括聚合材料和无机材料的复合物。合适的无机材料包括填充剂。
较佳地，所述固体颗粒的密度为1至3g/cm3，更佳地为1至2.5g/cm3，特别地为1.2至2.5g/cm3。所述密度能够改善分离，这对本发明有帮助。
所述固体颗粒可为任何形状，包括球体、椭圆体、立方体、圆柱体和介于这些形状之间的任意形状。较佳地，所述固体颗粒为球体或椭球体，因为这些形状倾向于更好地分离。较佳地，所述固体颗粒实质上没有任何突出部位、边缘或顶点。较佳地，所述颗粒表面光滑。
当所述处理为清洗或洗衣时，较佳地，所述颗粒为或包括聚酰胺类，特别地为尼龙，更特别地为Nylon 6和/或Nylon 6,6。
当所述处理为鞣制或着色时，较佳地，所述颗粒为或包含聚烯类，特别地为聚乙烯或聚丙烯。
漂洗
漂洗步骤iii较佳地使用水来实施。所述漂洗水可直接灌注在所述组合物上，但更佳地为喷洒到所述组合物上。所述水较佳地为干净水，例如自来水。因此，在所述漂洗步骤中使用的水通常为所述方法中先前未使用或再循环的水。
任选的添加剂
所述组合物可额外包括任选的添加剂。
当处理为或包括清洗或洗衣时，较佳地所述组合物额外包含一洗涤剂。较佳地，所述洗涤剂包含至少一种表面活性剂。
当处理为或包括鞣制(tanning)时，较佳地所述组合物额外包含一鞣制剂。所述鞣制剂可为铬类化合物(例如，硫酸铬(III))或无铬的鞣制剂(例如，单宁酸)。
当处理为或包括着色时，较佳地所述组合物额外包含一着色剂。所述着色剂可以是一颜料，但较佳地为一染料。
当处理为或包括漂白(bleaching)时，较佳地所述组合物额外包含一漂白剂。合适的漂白剂包括次氯酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐以及包括任选的漂白催化剂的类似物。
当处理为或包括研磨(abrading)时，较佳地所述组合物额外包含一种或多种下列成分：漂白剂、酶和洗涤剂。
当处理为或包括灭菌时，较佳地所述组合物额外包含一种或多种抗菌剂。所述抗菌剂可为杀菌剂、抗病毒剂、杀真菌剂、除藻剂或其组合。
当处理为或包括抛光(finishing)时，较佳地所述基材为或包含天然纤维，特别地包含羊毛和/或棉花的基材。
装置
较佳地，用于实施本发明所述方法的装置包括壳体(1,housing)。较佳地，所述壳体为一框架的形式，特别地为金属或合金框架。
如上所述，所述方法较佳地在一处理室中实施，所述处理室通常为滚筒(2,drum)。因此，用于实施所述方法的较佳装置包括一滚筒。所述滚筒较佳地为可旋转的。较佳地，所述滚筒安装在所述壳体中。所述滚筒可绕一垂直轴，一水平轴或介于其间的任何角度旋转。较佳地，所述滚筒可以与水平线成0到15度的角度旋转。
所述滚筒较佳地具有一个或多个高出物(10,lifter)，更佳地具有1至8个高出物，特别地为1至6个高出物。高出物较佳地为所述滚筒中有突起(protrusion)，所述突起基本上沿着所述滚筒的长度向下延伸，较佳地平行于所述旋转轴线。
较佳地，所述滚筒具有出口点(3,exit point)，使得固体颗粒和液体介质可以离开所述滚筒。所述出口点可为或包括所述滚筒表面上的孔洞，更特别地，所述出口点可介于任选的所述高出物(如果存在的话)之间，和/或更佳地为在附接到所述滚筒或与所述滚筒一体成型的任选的高出物中会有出口点。
所述出口点会可采用孔洞的形式。所述孔洞可为下列任何形状，包括：圆形、椭圆形、正方形、矩形、插槽形等等。
所述出口点的尺寸大于所述固体颗粒的尺寸。较佳地，所述滚筒具有不大于20mm，更佳地为不大于19mm，进一步更佳地不大于14mm，特别是不大于10mm的孔洞。这些相对较大的孔洞较佳地存在于所述高出物中，而不是在所述高出物之间的滚筒表面。
较佳地，所述高出物之间的滚筒表面具有孔洞(其不是固体颗粒的出口点)，其小于固体颗粒的尺寸。因此，在这种情况下，所述液体介质可通过所述高出物之间的所述孔洞离开所述滚筒，例如，在一旋转步骤ⅳ中；但是所述固体颗粒只能通过所述高出物中具有较大孔洞的出口点离开。
较佳地，在高出物之间，所述滚筒具有较小孔洞，不大于6mm。
较佳地，所述固体颗粒的颗粒尺寸为6mm至9mm，较佳地，所述滚筒的高出物之间的孔洞的尺寸不大于6mm，并且优选地，所述高出物的孔洞约为10mm。
较佳地，所述固体颗粒的尺寸小于所述出口点的尺寸，尤其是所述高出物中出口点的尺寸，至少0.2mm，更佳地为至少0.5mm。
所述出口点的尺寸较佳地为最小的线性尺度，在圆形孔洞中，所述尺寸对应于直径。在狭槽中，所述最小的线性尺度对应于所述狭槽的宽度，而不是所述狭槽的长度。
所述装置较佳地为包括一马达(5,motor)。所述马达较佳地为一电动马达。所述马达可以直接驱动所述滚筒，但更通常地，所述滚筒通过一驱动皮带(13,drive belt)连接到所述马达。
所述装置较佳地包括一储槽(6,sump)。所述储槽较佳地适合于储存固体颗粒。所述储槽较佳地位于所述滚筒下方。所述储槽较佳地连接到所述滚筒并且被构造成使得所述液体介质和所述固体颗粒可以经由出口点离开所述滚筒并进入所述储槽。较佳地，所述储槽具有成角度的侧面，其有助于将所述固体颗粒导向一任选的泵。
所述装置较佳地包括一泵(7,pump)。较佳地，所述泵被连接到所述储槽。较佳地，所述泵为一电动泵。较佳地，所述泵是一流体泵，更佳地为一液体泵。较佳地，所述泵能够泵取所述液体介质和所述固体颗粒的混合物。
较佳地，所述装置包括一循环途径(8,circulation pathway)，通过所述循环途径可以将所述固体颗粒从所述储槽泵送到所述滚筒。较佳地，所述循环途径包括管线、软管、管道、通道等等。
较佳地，所述装置包括一电子控制器(9,electronic controller)。较佳地，所述电子控制器被构造为控制所述装置的操作，所述电子控制器包括一处理器(processor)和包括逻辑指令的一存储器(memory)，当由所述处理器执行所述逻辑指令时使得所述装置根据本发明的方法执行。
较佳地，所述电子控制器被构造为控制所述方法中的旋转速度，尤其是所述滚筒的旋转速度。
较佳地，所述电子控制器被构造为控制所述方法中的旋转方向，尤其是所述滚筒的旋转方向。
较佳地，所述电子控制器可控制所述泵的操作。
较佳地，所述电子控制器可控制所述引进用于清洗的水。
较佳地，所述电子控制器被构造为在所述处理中控制加热器(heater)和/或控制组合物的温度。
较佳地，所述装置包括一加热器(12,heater)。
较佳地，所述装置包括一用于漂洗的水供应器(14,supply of water)。
较佳地，所述装置具有一用户界面(15,user interface)，使得所述电子控制器的设置可被调整，并且较佳地，使得所述处理过程会被显示。所述用户界面较佳地为显示面板的形式，特别地为装设有按钮、刻度盘、开关的显示面板，或更佳地为触摸屏。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于处理基板的装置，包括：
一壳体(1)；
安装在所述壳体中的一可旋转滚筒(2)，所述滚筒具有出口点(3)，使得固体颗粒(4)可以离开所述滚筒；
一马达(5)；
一储槽(6)，适合储存所述固体颗粒；
一泵(7)；
一循环途径(8)，所述固体颗粒能够通过循环途径从所述储槽被运送到所述滚筒；
一电子控制器(9)，被构造为控制所述装置的操作，所述电子控制器包括一处理器和包括逻辑指令的一存储器，其中所述逻辑指令在由所述处理器执行时使所述装置根据本发明的方法执行。
根据本发明第二方面的装置的优选如前面提及，例如，如上所述，所述壳体、可旋转滚筒、出口点、固体颗粒、马达、储槽、泵、循环途径和电子控制器等。
较佳地，所述设备包括一分离器(11,separator)。所述分离器用于分离固体颗粒和所述液体介质。较佳地，所述分离器位于所述循环路径中。较佳地，所述分离器回送液流至所述储槽，所述液流包含一部分所述液体介质但没有所述颗粒。较佳地，所述分离器将所述固体颗粒与一些剩余的液体介质的混合物沿循环路径的其余部分转移到所述滚筒中。所述分离器用于减少所述装置所需的液体介质的总量。所述分离器还可用于提高所述处理效能。因此，通过使用包括一分离的装置可以改善清洁或洗涤性能。
附图说明
图1为本发明中所使用及根据本发明的装置的剖面图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
分离实验
分离效能实验是使用尺寸为约6.5mm且密度为约1.65g/cm3的椭圆形尼龙固体颗粒进行。
分离实验使用如本文所述的洗涤装置实施，所述洗涤装置具有可编程的电子控制器，以便能够操作根据本发明第一方面的方法。所述滚筒具有4个高出物，每个高出物具有10mm的出口点并且在所述高出物之间有约5mm的孔洞。
所述处理为使用5.5kg混合衣物作为压载物所实施的一清洁循环。所使用的衣服如表1所列。选择的衣服类型在颗粒分离方面特别困难，因此是一项重大挑战。
表1作为压载物的衣物
使用45克汰渍高效(Tide High Efficiency)洗涤剂，在20℃下进行每次处理(清洁循环)，总时间为66分钟。在所有情况下均使用12kg的固体颗粒。液体介质为水。漂洗液为水。
将衣服装入所述装置的滚筒中，旋转所述滚筒。所述滚筒的半径为28厘米。对于所述滚筒尺寸，56.5rpm的旋转速度对应于所述滚筒内壁处1G的向心力。
在实施例1至3中实验了三种不同的清洁方法。在每种情况下，洗涤周期(即步骤ⅰ)保持不变。其余步骤包括步骤ii(分离)和步骤iii(漂洗)如下所述。
实施例1
在阶段0中，将基材用水(液体介质)润湿，同时以47rpm旋转6分钟。
在阶段1中，其为根据本发明方法的步骤ⅰ，所述泵以2组20秒的脉冲被启动，以便将所述尼龙颗粒从所述储槽输送到所述滚筒中。所述尼龙颗粒的输送总共耗时约1分钟(在所述泵脉冲之间有数个间隔)。所述洗涤剂和水通过喷头引入到冲洗负载(基材)，此过程耗时约2分钟。在此步骤中，所述尼龙颗粒(固体颗粒)通过装置中的泵经由所述滚筒和所述储槽等循环20分钟。所述滚筒以47rpm顺时针旋转。在所述旋转中，所述泵以脉冲方式工作5秒，然后关闭15秒。旋转约1分钟后，所述滚筒停止旋转(停留)4秒钟。在每次“停留”之后，所述滚筒再次以47rpm于相反方向上旋转，并且所述泵如上所述开始再次脉动。对于所述滚筒尺寸，47rpm对应于0.69G的向心力G。在步骤ⅰ之后，所述泵在任何时候都不会再次运行。
在阶段2中，其为根据本发明方法的步骤ii，所述泵不操作，因此没有固体颗粒进入所述滚筒或被引入到所述组合物或基材中。在所述步骤ii中，所述滚筒的旋转如下：47rpm旋转10秒，70rpm旋转4秒，36rpm旋转10秒，70rpm旋转4秒，然后47rpm旋转10秒。整个序列重复但于相反方向进行。47和36rpm的转速对应于低于1G的向心力，因此对应于所述第一时间段，70rpm的转速对应于1.53G的向心力，因此对应于第二时间段。这代表耗时大约1分钟的第一个分离步骤。
在阶段3中，其为根据本发明方法的步骤iii，将10升干净水喷洒到所述滚筒的内容物上。在所述滚筒以47rpm的转速旋转的同时进行所述喷雾。这代表第一次漂洗步骤。再次将所述滚筒在每个方向上旋转大约20至30秒，然后“停留”4秒后在相反方向上旋转。第3阶段大约耗时4分钟。
在阶段4中，其是根据本发明方法的步骤ii，重复阶段2所述的过程。此外，所述滚筒以100rpm转速短暂旋转并接着下降至47rpm旋转，然后再次以100rpm转速旋转并接着下降至47rpm。。。阶段4耗时约2分钟。
在阶段5中，其是根据本发明方法的步骤ⅳ，所述滚筒以500rpm转速旋转3分钟。所述旋转速度对应于78.3G的向心力G。所述旋转有效地除去衣物中大部分水和大部分剩余的洗涤剂。第5阶段大约耗时4分钟。
在阶段6中，其是根据本发明方法的步骤ii，所述滚筒最初旋转如下：47rpm旋转10秒，70rpm旋转4秒，36rpm旋转10秒，80rpm旋转4秒，47rpm旋转10秒。不同的旋转速度实施约1分钟的时间。重复整个序列，但旋转方向相反。阶段6的这一部分大约需要2分钟。在阶段6的第二部分中，所述滚筒在一个方向上以25rpm、40rpm和90rpm的转速旋转，每2至4秒便改变速度。所述旋转于其中一个方向持续1分钟，而后相同的序列重复但旋转方向相反。阶段6的这一部分大约耗时2分钟。
在阶段7中，其为根据本发明方法的步骤iii，将8升干净水喷洒到所述滚筒的内容物上。这对应于第二次漂洗步骤。阶段7大约耗时4分钟。
在阶段8中，其为根据本发明方法的步骤ii，重复阶段4。第8阶段大约耗时2分钟。
在阶段9中，其为根据本发明方法的步骤ⅳ，将所述滚筒以800rpm转速旋转4分钟。这有助于移除衣服中的水分，从而使衣物部分干燥。
在阶段10中，其为根据本发明的方法的步骤ii，所述滚筒以90rpm，25rpm和40rpm的速度旋转，同时每2或3秒改变速度。在一分钟后，重复序列但旋转方向相反。所述旋转方向在每1分钟的间隔结束时改变。这个阶段持续12分钟。
至此完成了实施例1的清洁方法。
实施例2
实施例2以与实施例1完全相同的方式重复进行，不同之处为分离阶段2、4、6、8和10全部聚集和组合。所述组合的分离阶段/步骤在所有步骤iii和ⅳ之后以及在和实施例1中的阶段10基本相同的地方实施。因此，实施例2没有以ⅰ、ii、iii、ii或ⅰ、iii、ii、iii的顺序实施所述步骤。换句话说，在实施例2中，漂洗和分离步骤没有交替改变。实施例2仍为本发明方法的实施例，因为它在分离步骤ⅱ中使用所需的所述第一与第二时间段。
实施例3
实施例3以与实施例1完全相同的方式重复进行，不同之处为所有所述分离步骤ii中，所述滚筒转速仅为47rpm，也就是，低于1G的向心力。因此，在实施例3中没有第二时间段。实施例3仍然是本发明方法的实施例，因为其以ⅰ、ii、iii、ⅱ的顺序实施且步骤ⅱ和iii各实施两次。
方法
在每次实验后，将所述衣物从所述滚筒中取出。将仍留在所述滚筒中，缠绕在衣服或口袋、接缝、裂缝等部位中的任何固体颗粒取出并计数。每个实验重复5次，并计算残留固体颗粒的平均数目。
结果
实施例1至3的结果如表2中所示。
| 实施例 | 残留颗粒(5次的平均值) |
| 实施例1 | 3.2 |
| 实施例2 | 6.8 |
| 实施例3 | 6.8 |
残留固体颗粒数量较少表明分离过程更加成功和有效。
表2显示，分离/漂洗循环的顺序和第一与第二时间段分别带来所述固体颗粒的良好分离。重要的是，当这两个方面组合在一起时，所得到的分离效率则进一步提高。
理想地，本发明提供了一种能够提供经过处理(特别是清洁)的基材的方法和设备，其中固体颗粒的残留量非常小，几乎可以忽略不计。
重复实施例1，不同的是将包含诸如皮脂、炭黑、血液、可可和葡萄酒之类污渍的污渍片添加到洗衣机中。在清洁实验结束后，将污渍片干燥并使用分光光度计评估污渍。结果表明，本发明在保持良好的清洗效能的同时实现了优异的颗粒分离。
综述
在本发明中，以单数形式提到的整数、特征、步骤或要求也包括复数形式。因此，“一”一词在合适的地方通常具有与“一个或多个”相同的含义。因此，举例来说，“一基材”表示“一个或多个基材”，类似地，“一第一时间段”表示“一个或多个第一时间段”，以及“一泵”表示“一个或多个泵”。
Claims (46)
1.一种用于处理基材的方法，包括下列步骤：
i.旋转包括液体介质的组合物、所述基材和颗粒尺寸为1至100mm的固体颗粒；
ii.使所述固体颗粒至少一部分从所述基材分离；以及
iii.漂洗所述基材；
其中：
步骤ii和iii各实施至少两次，并且第一次的步骤ii和iii是以步骤顺序为ⅰ、ii、iii、ii或ⅰ、iii、ii、iii的方式进行；和/或，在分离步骤ii中，所述组合物在第一时间段中以<1G的向心力G旋转，在第二时间段中以≥1G的向心力G旋转，并且所述第一时间段和第二时间段中至少有一者不大于60秒。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤ii中，固体颗粒没有引进到所述基材或组合物，且较佳地，固体颗粒在步骤ⅰ结束后没有引进到所述基材或组合物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其包括顺序为ⅰ、ii、iii、ⅱ的步骤。
4.如权利要求1或2所述的方法，其包括顺序为ⅰ、ⅱ、iii、ⅱ、iii的步骤，或者其包括顺序为ⅰ、iii、ⅱ、iii、ii的步骤，且较佳地，其包括顺序为ⅰ、ii、iii、ii、iii的步骤。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述分离步骤ii实施2至10次。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述漂洗步骤iii实施2至10次。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述方法包括顺序为ⅰ、(ⅱ、iii)n或ⅰ、(iii、ii)n的步骤，其中，n为代表括号中的序列的重复次数，n为整数且数值为2至10。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其额外包括一个或多个旋转干燥步骤ⅳ。
9.如权利要求8所述的方法，其包括顺序为ⅰ、ii、iii、ⅳ、ii、iii、ⅳ和任选地ii的步骤或是由顺序为ⅰ、ii、iii、ⅳ、ii、iii、ⅳ和任选地ii的步骤所组成。
10.如权利要求8所述的方法，其包括顺序为ⅰ、ii、iii、ii、ⅳ、ii、iii、ii、ⅳ和任选地ii的步骤或是由顺序为ⅰ、ii、iii、ⅱ、ⅳ、ii、iii、ii、ⅳ和任选地ii的步骤所组成。
11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，所述旋转干燥步骤ⅳ实施不大于3次。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所有所述分离步骤的总时间为5至40分钟。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，至少一分离步骤的实施时间段为10秒至20分钟。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所有所述漂洗步骤的总时间为1分钟至20分钟。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，至少一漂洗步骤的实施时间段为15秒至10分钟。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段中至少其一不大于30秒，或者不大于15秒。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段中至少其一不大于10秒或不大于5秒。
18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，第一时间段结束与后面第二时间段开始之间的时间间隔不大于15秒。
19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，在一分离步骤ii中另一第一时间段跟随一第二时间段，介于所述第二时间段结束与后面的另一第一时间段之间的时间间隔不大于15秒。
20.如权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述第一时间段中的向心力和所述第二时间段的向心力相差至少0.2G或至少0.5G。
21.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一时间段中的向心力和所述第二时间段的向心力相差至少0.7G。
22.如权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，在所述分离步骤ii中，所述基材于第一时间段以0.1G至0.8G的向心力旋转。
23.如权利要求22所述的方法，其中，在所述分离步骤ii中，所述基材于第一时间段以0.2G至0.8G的向心力旋转。
24.如权利要求1至23中任一项所述的方法，其中，在所述分离步骤ii中，所述基材于第二时间段以1.2G至小于10G的向心力旋转，较佳地以1.2G至9G的向心力旋转，较佳地以1.2G至7G的向心力旋转，较佳地以1.2G至5G的向心力旋转。
25.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段交替实施。
26.如权利要求1至25中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段各重复总共至少5次。
27.如权利要求1至26中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段各重复总共至少10次。
28.如权利要求1至27中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段在所述分离步骤至少其一中各重复至少3次。
29.如权利要求1至28中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段在所述分离步骤至少其一中各重复至少5次。
30.如权利要求1至29中任一项所述的方法，其中，所述第一与第二时间段在每个分离步骤中各重复至少3次。
31.如权利要求1至30中任一项所述的方法，其中，在所述分离步骤的至少其一期间，所述向心力在总时间的至少5％中为递增或递减。
32.如权利要求1至31中任一项所述的方法，其中，在所述分离步骤的至少其一期间，所述向心力在总时间的至少20％中为递增或递减。
33.如权利要求1至32中任一项所述的方法，其中，在每个所述分离步骤期间，所述向心力在总时间的至少5％中为递增或递减。
34.如权利要求1至33中任一项所述的方法，其中，所述总漂洗时间占所述方法总持续时间的1至20％。
35.如权利要求1至34中任一项所述的方法，其中，所述总分离时间占所述方法总持续时间的10至50％。
36.如权利要求1至35中任一项所述的方法，其中，所用的总时间为30分钟至3小时。
37.如权利要求1至36中任一项所述的方法，其中，所用的总时间为30分钟至1.5小时。
38.如权利要求1至37中任一项所述的方法，其中，所述固体颗粒的颗粒尺寸为1至15mm。
39.如权利要求1至38中任一项所述的方法，其中，所述固体颗粒的颗粒尺寸为借用游标卡尺沿着最长的线性尺度测得。
40.如权利要求1至39中任一项所述的方法，其中，在重新开始旋转之前所述基材在一个或多个介于0.1秒至60秒的时间段内没有旋转。
41.如权利要求40所述的方法，其中，所述基材在0.1秒至10秒的时间段内没有旋转。
42.如权利要求1至41中任一项所述的方法，其中，在所述分离步骤的至少其一期间，旋转方向有时为顺时针方向，有时为逆时针方向。
43.如权利要求42所述的方法，其中，所述旋转在改变成另一方向之前保持顺时针或逆时针的时间为10秒至10分钟。
44.如权利要求1至43中任一项所述的方法，其中，处理是为或包括：对所述基材进行清洁、鞣制、研磨、抛光、漂白、消毒和着色，包括其组合。
45.如权利要求1至44中任一项所述的方法，其中，所述基材为或包括纺织材料。
46.一种用于处理基材的装置，包括：
a.一壳体；
b.安装在所述壳体中可旋转的滚筒，所述滚筒具有出口点，使得固体颗粒可以离开所述滚筒；
c.一马达；
d.一储槽，适合储存固体颗粒；
e.一泵；
f.一循环途径，固体颗粒能够通过循环途径从所述储槽被运送到所述滚筒；
g.一电子控制器，被构造为控制所述装置的操作，所述电子控制器包括一处理器和包括逻辑指令的一存储器，其中所述逻辑指令在由所述处理器执行时使所述装置根据权利要求1至45中任一项所述的方法执行。
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