DE60030304T2

DE60030304T2 - Reinigungssystem mit einem organischen und einem unter druck stehenden flüssigen lösungsmittel

Info

Publication number: DE60030304T2
Application number: DE60030304T
Authority: DE
Inventors: Timothy L. Plainfield Racette; Gene R. Northlake Damaso; James E. Cicero Schulte
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-10-14
Also published as: EP1224351B1; DE60030304D1; US6736859B2; CA2388500A1; ATE337427T1; AU778581B2; WO2001029305A1; US20040168262A1; JP4563638B2; CA2388500C; MXPA02003817A; JP2003512111A; AU8021700A; EP1224351A1; US6355072B1; NO20021764D0; NZ518788A; US20020100124A1; ES2270877T3; NO20021764L

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Substraten, und auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Substraten, unter Verwendung eines organischen, reinigenden Lösungsmittels und eines unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels.
Stand der Technik
Verschiedene Methoden bzw. Verfahren und Systeme sind bekannt für das Reinigen von Substraten wie Textilien, sowie anderen flexiblen, präzisen, empfindlichen oder porösen Strukturen, die gegenüber löslichen und unlöslichen Fremdkörpern empfindlich sind. Diese bekannten Methoden und Systeme verwenden typischerweise Wasser, Perchlorethylen, Mineralöl und andere Lösungsmittel, die flüssig sind bei, oder im Wesentlichen nahe bei, atmosphärischem Druck und Raumtemperatur für das Reinigen des Substrats.
Derartige konventionelle Methoden und Systeme wurden bezüglich ihres beabsichtigten Zwecks allgemein als zufriedenstellend erachtet. Allerdings wurde kürzlich die Erwünschtheit des Anwendens dieser konventionellen Methoden und Systeme in Frage gestellt infolge von Bedenken, die unter anderem die Umwelt, die Hygiene, das Berufsrisiko und die Abfallbeseitigung betreffen. Beispielsweise wird häufig Perchlorethylen als Lösungsmittel verwendet, um empfindliche Substrate zu reinigen, wie Textilien, in einem Verfahren, das als „trockenes Reinigen bzw. Trockenreinigung" bezeichnet wird. Einige Orte erfordern, dass die Verwendung und die Beseitigung dieses Lösungsmittels durch Umweltbehörden reguliert wird, auch wenn nur kleine Spuren dieses Lösungsmittels in den Abfallstrom eingeführt werden.
Des Weiteren werden bezüglich der Lösungsmittel wie Perchlorethylen beträchtliche behördliche Schwierigkeiten auferlegt durch Behörden wie die EPA, OSHA und DOT. Eine derartige Regulierung führt beim Verwender zu erhöhten Kosten, die wiederum dem Endkonsumenten zugeführt werden. Beispielsweise müssen Filter, die in konventionellen Perchlorethylen-Trockenreinigungssystemen verwendet worden sind, gemäß Sondermüllvorschriften oder anderen Umweltvorschriften entsorgt werden. Gewisse andere Lösungsmittel, die in der Trockenreinigung verwendet werden, wie Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis, sind extrem entflammbar, was beim Verwender zu einem größeren Berufsrisiko führt und zu erhöhten Kosten, um deren Verwendung zu kontrollieren.
Zusätzlich werden Textilien, die unter Verwendung von konventionellen reinigenden Verfahren gereinigt worden sind, typischerweise getrocknet durch Zirkulieren von Heißluft durch die Textilien, während sie in einer Trommel rotiert bzw. gedreht werden. Das Lösungsmittel muss einen relativ hohen Dampfdruck und einen geringen Siedepunkt besitzen, um in effizienter Weise in einem System unter Verwendung von Heißluft-Trocknung verwendet zu werden. Die beim Trocknen verwendete Wärme kann dauerhaft einige Flecken bei den Textilien erzeugen. Des Weiteren fügt der Trocknungszyklus eine beträchtliche Zeitdauer zur Gesamtverarbeitungszeit hinzu. Während des konventionellen Trocknungsverfahrens wird Feuchtigkeit, die auf den Textilfasern adsorbiert wird, häufig zusätzlich zum Lösungsmittel entfernt. Dies resultiert oft in der Entwicklung von unerwünschter statischer Elektrizität und Schrumpfung in den Kleidungsstücken. Auch werden die Textilien einem größeren Verschleiß ausgesetzt, infolge des Erfordernisses, die Textilien in Heißluft für eine relativ lange Zeitdauer zu rotieren. Konventionelle Trocknungsverfahren sind uneffizient und hinterlassen häufig überschüssiges Restlösungsmittel in den Textilien, insbesondere in schweren Textilien, Komponenten, aufgebaut aus mehreren Gewebeschichten, und strukturellen Komponenten von Kleidungsstücken wie Schulterpolster. Dies kann zu unangenehmem Geruch führen und im Extremfall eine Reizung der Haut der tragenden Person erzeugen. Zusätzlich zum Zeitverbrauch und der beschränkten Effizienz führt das konventionelle Trocknen zu einem beträchtlichen Verlust des reinigenden Lösungsmittels in der Form von flüchtigem Lösungsmitteldampf. Schließlich ist das konventionelle Heißluft-Trocknen ein energieintensiver Prozess, der zu relativ hohen Verwendungskosten und zu beschleunigtem Ausstattungsverschleiß führt.
Traditionelle Reinigungssysteme können Destillation in Verbindung mit Filtration und Adsorption verwenden, um Verschmutzung zu entfernen, die im reinigenden Lösungsmittel aufgelöst und suspendiert wird. Die Filter und die adsorptiven Materialien werden mit dem Lösungsmittel gesättigt, daher wird die Entsorgung von Filterabfall durch den Staat oder das Bundesgesetz reguliert. Lösungsmittelverdampfung insbesondere während des Trocknungszyklus ist eine der Hauptursachen des Lösungsmittelverlustes in konventionellen Systemen. Das Verringern von Lösungsmittelverlust verbessert die Umweltbelastung und die ökonomischen Aspekte des Reinigens von Substraten unter Verwendung von reinigenden Lösungsmitteln. Es ist daher vorteilhaft, ein Verfahren und ein System für das Reinigen von Substraten bereitzustellen, die ein Lösungsmittel mit weniger nachteilhaften Eigenschaften verwenden als diejenigen Lösungsmittel, die gegenwärtig verwendet werden, und den Lösungsmittelverlust verringern.
Als Alternative gegenüber den konventionellen reinigenden Lösungsmitteln wurden unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel oder verdichtete flüssige Lösungsmittel verwendet für das Reinigen verschiedener Substrate, wobei unter verdichteten Flüssigkeiten häufig Gase verstanden werden, die zu entweder subkritischen oder superkritischen Bedingungen unter Druck gesetzt werden, um eine flüssige oder superkritische Flüssigkeit zu erreichen mit einer Dichte, die sich der einer Flüssigkeit annähert. Insbesondere haben einige Patente die Verwendung eines Lösungsmittels wie Kohlenstoffdioxid offengelegt, das beibehalten wird in einem flüssigen Zustand oder entweder einer subkritischen, oder einer superkritischen Bedingung, für das Reinigen derartiger Substrate wie Textilien, sowie anderen flexiblen, präzisen, empfindlichen oder porösen Strukturen, die gegenüber löslichen und unlöslichen Fremdstoffen empfindlich sind.
Beispielsweise offenbart U.S. Patent Nr. 5,279,615 ein Verfahren für das Reinigen von Textilien unter Verwendung von verdichtetem Kohlenstoffdioxid in Kombination mit einem nichtpolaren reinigenden Zusatz. Die bevorzugten Zusätze sind Paraffinöle wie Mineralöl oder Petrolatum. Diese Substanzen sind ein Gemisch von Alkanen, einschließlich eines Teils, der aus C₁₆ oder höheren Kohlenwasserstoffen besteht. Das Verfahren verwendet ein heterogenes reinigendes System, erzeugt durch die Kombination des Zusatzes, der bei dem Textil angewandt wird, vor der, oder im Wesentlichen gleichzeitig zur Anwendung der verdichteten Flüssigkeit. Gemäß den Ergebnissen, offenbart in Patent Nr. 5,279,615, ist der reinigende Zusatz nicht wirksam beim Entfernen von Verschmutzung aus Geweben, als konventionelle reinigende Lösungsmittel oder als Lösungsmittel, beschrieben zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, wie untenstehend offenbart.
U.S. Patent Nr. 5,316,591 offenbart ein Verfahren für das Reinigen von Substraten unter Verwendung von flüssigem Kohlenstoffdioxid oder anderen verflüssigten Gasen unterhalb deren kritischer Temperatur. Der Mittelpunkt dieses Patents liegt in der Verwendung eines von einer Anzahl von Mitteln, um die Kavitation zu bewirken, zur Verstärkung der Reinigungsleistung des flüssigen Kohlenstoffdioxids. In allen der offenbarten Ausführungsformen ist verdichtetes Kohlenstoffdioxid das Reinigungsmedium. Dieses Patent beschreibt nicht die Verwendung eines Lösungsmittels, das anders ist als das verflüssigte Gas für das Reinigen von Substraten. Während die Kombination von Ultraschall-Kavitation und flüssigem Kohlenstoffdioxid gut geeignet sein kann für das Verarbeiten von komplexer Hardware und Substraten, die extrem gefährliche Fremdstoffe enthalten, ist dieses Verfahren zu kostspielig für das reguläre Reinigen von Textilsubstraten. Des Weiteren ist die Verwendung von Ultraschall-Kavitation weniger wirkungsvoll für das Entfernen von Fremdstoffen aus Textilien, als sie für das Beseitigen von Fremdstoffen aus harten Oberflächen ist.
U.S. Patent Nr. 5,355,705 offenbart ein Verfahren für das Reinigen von Präzisionsteilen unter Verwendung eines verflüssigten, unter Druck gesetzten Gases im superkritischen Zustand und eines umweltverträglichen Co- Lösungsmittels. Während dieses Verfahrens werden die zu reinigenden Teile vorbehandelt mit dem Co-Solvens und danach in den Reinigungsbehälter gegeben. Danach werden die verunreinigenden Substanzen und das Co-Solvens von den Teilen entfernt durch Zirkulieren eines unter Druck gesetzten Gases in dessen superkritischem Zustand durch das Gefäß. Wiederabscheidung des Co-Solvens und der verunreinigenden Substanzen wird gesteuert durch die Menge des unter Druck gesetzten Gases, das durch das Gefäß gepumpt wird. Co-Lösungsmittel, die zur Verwendung in Verbindung mit dem reinigenden Lösungsmittel festgelegt werden, schließen ein aliphatische Verbindungen, Terpene, Aceton, Laminine, Isopropylalkohol, Axarel (DuPont), Petroferm (Petroferm, Inc.), Kerosin und Isopar-m (Exxon). Während des reinigenden Verfahrens strömt das reinigende Lösungsmittel (superkritisches Kohlenstoffdioxid) durch ein Gefäß, das die zu behandelnden Teile enthält, durch einen oder mehrere Filter, und in direkter Weise zu einem Separator, in dem das Lösungsmittel verdampft und rekondensiert wird. Die offenbarten Co-Lösungsmittel zur Verwendung in diesem Patent haben hohe Verdampfungsraten und niedrige Flammpunkte. Die Verwendung derartiger Co-Lösungsmittel führt zu hohen Lösungsmittel-Verlusten und hoher Brandgefährdung. Des Weiteren sind viele der Co-Lösungsmittel nicht kompatibel mit gewöhnlichen Farbstoffen und Fasern, die in der Textilherstellung verwendet werden. Ebenso erfordert die Verwendung von superkritischem Kohlenstoffdioxid die Verwendung einer teureren Ausstattung.
U.S. Patent Nr. 5,417,768 offenbart ein Verfahren für das Reinigen von Präzisionsteilen unter Verwendung eines Zwei-Lösungsmittel-Systems. Ein Lösungsmittel kann flüssig sein bei Raumtemperatur und -druck, während das zweite Lösungsmittel superkritisches Kohlenstoffdioxid sein kann.
Die Aufgaben dieser Erfindung schließen ein das Verwenden zweier oder mehrerer Lösungsmittel mit minimalem Vermischen der Lösungsmittel, und das Berücksichtigen von Ultraschall-Kavitation in einer solchen Weise, dass verhindert wird, dass die Ultraschallumwandler mit dem zuerst erwähnten Lösungsmittel in Kontakt kommen. Eine Vorrichtung wird beschrieben, die besteht aus einem oben offenen Gefäß innerhalb eines bedeckten unter Druck gesetzten Gefäßes. Die Primärflüssigkeit wird in das oben offene Gefäß gepumpt. Nach Reinigen mit der Primärflüssigkeit wird sie aus dem oben offenen Gefäß gepumpt. Unter Druck gesetztes Kohlenstoffdioxid wird danach in das oben offene Gefäß gepumpt und durch das Gefäß gespült, bis der Grad der verunreinigenden Substanzen innerhalb des Gefäßes auf das gewünschte Maß reduziert wird. Die Co-Lösungsmittel, die in diesem Patent offenbart sind, sind die gleichen Lösungsmittel, beschrieben in U.S. Patent Nr. 5,377,705. Die Verwendung dieser Lösungsmittel würde ein hohes Brandrisiko beinhalten, ein hohes Maß an Lösungsmittelverlust und eine potentielle Schädigung bei einer breiten Vielfalt von Textilien.
U.S. Patent Nr. 5,888,250 offenbart die Verwendung eines binären Azeotrops, umfassend Propylenglykol-Tertiärbutylether und Wasser als umweltfreundlichen Ersatz von Perchlorethylen in Trockenreinigungs- und Entfettungs-Verfahren. Während die Verwendung von Propylenglykol-Tertiärbutylether attraktiv ist unter einem Gesichtspunkt der Umweltverträglichkeit, besteht dessen Verwendung, wie in dieser Erfindung offenbart, aus einem konventionellen Trockenreinigungs-Verfahren unter Verwendung einer konventionellen Trockenreinigungs-Ausstattung und eines konventionellen verdampfenden Heißluft-Trocknungszyklus. Als Ergebnis hat sie viele der gleichen Nachteile, wie die obenstehend beschriebenen konventionellen Trockenreinigungs-Verfahren.
Viele der reinigenden Methoden, die auf unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel beruhen, beschrieben in den obigen Patenten, können zu Rekontamination des Substrats und zur Verringerung der Effizienz führen, weil das kontaminierte Lösungsmittel nicht kontinuierlich gereinigt oder aus dem System entfernt wird. Des Weiteren ist das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel allein nicht so effektiv zum Entfernen einiger Arten von Verschmutzung, wie konventionelle reinigende Lösungsmittel. Demnach erfordern auf unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel beruhende reinigende Methoden eine individuelle Behandlung von Flecken und schwer verschmutzten Flächen von Textilien, was ein arbeitsintensiver Prozess ist. Des Weiteren sind Systeme, die unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel verwenden, für das Reinigen kostspieliger und schwierig herzustellen und aufrechtzuerhalten, verglichen mit konventionellen reinigenden Systemen. Schließlich können wenige, wenn überhaupt, konventionelle Tenside in effizienter Weise verwendet werden in unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmitteln. Die Tenside und Additive, die verwendet werden können in reinigenden Systemen, die auf unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel beruhen, sind viel teurer als diejenigen, die in konventionellen reinigenden Systemen verwendet werden.
Somit besteht ein Bedarf nach einem effizienten und ökonomischen Verfahren und einem System für das Reinigen von Substraten, das die Vorteile der früheren Systeme enthält, und die Schwierigkeiten, die mit diesen behaftet sind, minimiert. Es besteht auch ein Bedarf nach einem Verfahren und einem System, in dem die Heißlufttrocknungsdauer beseitigt wird, oder zumindest verringert wird, um auf diese Weise den Verschleiß des Substrats zu verringern und zu verhindern, dass sich dauerhaft Flecken auf dem Substrat bilden.
Zusammenfassung
In der vorliegenden Erfindung werden bestimmte Typen von organischen Lösungsmitteln, wie Glykolether, und insbesondere Polyglykolether einschließlich Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykol-n-butylether oder Tripropylenglykolmethylether, oder ähnliche Lösungsmittel oder Gemische dieser Lösungsmittel verwendet. Jede Art von organischem Lösungsmittel, die innerhalb des Bereichs der nachstehend offenbarten Eigenschaften fällt, kann verwendet werden. Allerdings, anders als in den konventionellen reinigenden Systemen, ist in der vorliegenden Erfindung ein konventioneller trocknender Zyklus nicht notwendig. Stattdessen verwendet das System die Löslichkeit des organischen Lösungsmittels in unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmitteln sowie die physikalischen Eigenschaften der unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel, um das zu reinigende Substrat zu trocknen.
Der hierin verwendete Begriff „unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel" bezieht sich auf sowohl unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel, als auch verdichtete flüssige Lösungsmittel. Der hierin verwendete Begriff „unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel" bezieht sich auf Lösungsmittel, die flüssig sind bei zwischen ungefähr 41 und 74 kg·cm^–2 (600 und 1050 Pfund pro Quadratinch), und zwischen etwa 5°C und 30°C, sind aber ein Gas bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur. Der hierin verwendete Begriff „verdichtetes flüssiges Lösungsmittel" bezieht sich auf ein Gas oder ein Gasgemisch, das komprimiert wird auf entweder subkritischen oder superkritischen Zustand, um entweder eine flüssige, oder eine superkritische Flüssigkeit zu erreichen, mit einer Dichte, die beinahe die einer Flüssigkeit ist. Vorzugsweise ist das in der vorliegenden Erfindung unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel eine anorganische Substanz wie Kohlenstoffdioxid, Xenon, Stickstoffoxid oder Schwefelhexafluorid. Insbesondere bevorzugt ist das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel verdichtetes Kohlenstoffdioxid.
Die Substrate werden gereinigt in einer Vorrichtung, wie jeweils in den Ansprüchen 10 und 33 definiert. Eine perforierte Trommel ermöglicht einen freien Austausch des Lösungsmittels zwischen der Trommel und dem Gefäß sowie den Transport von Verschmutzung aus den Substraten zu dem Filter. Nachdem die Substrate in der perforierten Trommel gereinigt worden sind, wird das organische Lösungsmittel von den Substraten extrahiert durch Rotieren der reinigenden Trommel bei hoher Geschwindigkeit innerhalb des reinigenden Gefäßes, in der gleichen Weise werden konventionelle Lösungsmittel aus den Substraten in konventionellen reinigenden Maschinen extrahiert. Allerdings, anstelle des Durchführens eines konventionellen verdampfenden Heißluft-Trocknungszyklus, werden die Substrate eingetaucht in unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, um das organische Restlösungsmittel aus den Substraten zu extrahieren. Dies ist möglich, weil das organische Lösungsmittel löslich ist im unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel. Nachdem die Substrate in unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel eingetaucht worden sind, das auch als reinigendes Lösungsmittel dienen kann, wird das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel aus der Trommel befördert. Schließlich wird beim Gefäß der Druck auf atmosphärischen Druck herabgesetzt, um ein verbleibendes, unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel zu verdampfen, und um saubere, lösungsmittelfreie Substrate zu ergeben.
Glykolether, insbesondere Polyglykolether, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, neigen dazu, in unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmitteln löslich zu sein, wie superkritisches oder subkritisches Kohlenstoffdioxid, so dass ein konventioneller Heißluft-Trocknungszyklus nicht notwendig ist. Die Arten von Polyglykolethern, verwendet in konventionellen reinigenden Systemen, müssen einen vernünftig hohen Dampfdruck und einen geringen Siedepunkt besitzen, weil sie von den Substraten durch Verdampfung in einem Strahl von Heißluft entfernt werden müssen. Allerdings haben Lösungsmittel, insbesondere unhalogenierte Lösungsmittel, die einen hohen Dampfdruck und einen geringen Siedepunkt besitzen, im Allgemeinen auch einen geringen Flammpunkt. Unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit sollten die organischen Lösungsmittel, verwendet beim Reinigen von Substraten, einen Flammpunkt besitzen, der so hoch wie möglich ist, oder vorzugsweise keinen Flammpunkt besitzen. Durch Beseitigen des konventionellen Heißluft-Verdampfungstrocknungs-Verfahrens kann eine breitere Vielfalt von Lösungsmitteln in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die eine viel geringere Verdampfungsrate, höhere Siedepunkte und höhere Flammpunkte als diejenigen, verwendet in konventionellen reinigenden Systemen, besitzen.
Somit verwendet das hierin beschriebene reinigende System Lösungsmittel, die weniger reguliert sind und weniger feuergefährlich sind, und die in effizienter Weise verschiedene Arten von Verschmutzung, die typischerweise auf Textilien abgeschieden sind, über eine normale Verwendung entfernen. Das reinigende System verringert den Lösungsmittelverbrauch und die Abfallerzeugung, verglichen mit konventionellen Trockenreinigungssystemen. Maschinelle und operative Kosten werden verringert, verglichen mit den gegenwärtig verwendeten Systemen, die auf unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel beruhen, und konventionelle Additive können im reinigenden System verwendet werden.
Des Weiteren wird eine der Hauptursachen des Lösungsmittelverlustes bei konventionellen Trockenreinigungssystemen, die sich im verdampfenden heißlufttrocknenden Schritt ereignet, im Wesentlichen reduziert oder beseitigt. Da der konventionelle verdampfende heißlufttrocknende Prozess beseitigt wird, werden keine Wärmeverschmutzungen auf den Substraten erzeugt, die Gefährdung von Feuer und/oder Explosion wird verringert, die Dauer des Reinigungszyklus wird verringert, und Restlösungsmittel in den Substraten wird im Wesentlichen reduziert oder beseitigt. Die Substrate werden auch einem geringeren Verschleiß, einem geringeren Aufbau von statischer Elektrizität und einer geringeren Schrumpfung ausgesetzt, weil kein Bedarf besteht, die Substrate in einem Strom von Heißluft für das Trocknen zu rotieren.
Während die Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung, die unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel verwenden, um organisches Lösungsmittel zu beseitigen, als völlig neue Systeme konstruiert werden können, können existierende konventionelle Lösungsmittelsysteme auch umgewandelt werden, um die vorliegende Erfindung anzuwenden. Ein existierendes konventionelles Lösungsmittelsystem kann verwendet werden, um die Substrate mit organischem Lösungsmittel zu reinigen, und eine zusätzliche unter Druck gesetzte Kammer für das Reinigen von Substraten mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel kann zum existierenden System hinzugefügt werden.
Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Verfahren, wie jeweils in Ansprüchen 1 und 24 definiert, Substrate gereinigt.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich bei Berücksichtigung der folgenden ausführlichen Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in Verbindung mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen, sowie desjenigen, was bei Umsetzung der Erfindung erlernt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines reinigenden Systems, das separate Gefäße für das Reinigen und Trocknen verwendet.
2 ist ein Blockdiagramm eines reinigenden Systems, das ein einzelnes Gefäß für das Reinigen und Trocknen verwendet.
Ausführliche Beschreibung
Es werden Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben, wobei Beispiele hiervon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Schritte jedes Verfahrens für das Reinigen und Trocknen eines Substrats werden beschrieben in Verbindung mit der ausführlichen Beschreibung des Systems.
Die Verfahren und Systeme, die hierin vorgestellt werden, können verwendet werden für das Reinigen einer Vielfalt von Substraten. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet für das Reinigen von Substraten wie Textilien sowie anderen flexiblen, präzisen, empfindlichen oder porösen Strukturen, die gegenüber löslichen und unlöslichen verunreinigenden Substanzen empfindlich sind. Der Begriff „Textil" schließt ein, ist aber nicht beschränkt auf, gewebte Materialien oder Vliesstoffe, sowie Gegenstände hiervon. Textilien schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf, Gewebe, Bekleidungsgegenstände, Schutzbedeckungen, Teppiche, Polsterungen, Möbel und Fensterbehandlungen. In der Absicht der Beschreibung und Veranschaulichung, und Nichtbeschränkung, sind beispielhafte Ausführungsformen eines Systems für das Reinigen von Textilien gemäß der Erfindung in 1 und 2 gezeigt.
Wie obenstehend beschrieben, ist das in der vorliegenden Erfindung unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel entweder ein unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, oder ein verdichtetes flüssiges Lösungsmittel. Auch wenn eine Verschiedenheit von Lösungsmitteln verwendet werden kann, wird bevorzugt, dass eine anorganische Substanz wie Kohlenstoffdioxid, Xenon, Stickstoffoxid oder Schwefelhexafluorid verwendet wird als das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel. Aus Gründen der Kosten und der Umwelt ist flüssiges, superkritisches oder subkritisches Kohlenstoffdioxid das bevorzugte unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel.
Um des Weiteren das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel im geeigneten flüssigen Zustand beizubehalten, muss die Innentemperatur und der Druck des Systems in geeigneter Weise gesteuert werden, relativ zur kritischen Temperatur und Druck des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels. Beispielsweise ist die kritische Temperatur und der Druck des Kohlenstoffdioxids jeweils etwa 31°C und etwa 73 atm. Die Temperatur kann in einer konventionellen Weise festgelegt und gesteuert werden, wie z.B. durch Verwenden eines Wärmeaustauschers in Kombination mit einem Thermoelement oder einem ähnlichen Regler, um die Temperatur zu steuern. In ähnlicher Weise kann die Unterdrucksetzung des Systems durchgeführt werden unter Verwendung eines Druckregulators und einer Pumpe und/oder einem Kompressor in Kombination mit einem Druckmesser. Diese Komponenten sind konventionell und nicht in 1 und 2 gezeigt, da die Anordnung und Operation dieser Komponenten im Stand der Technik bekannt ist.
Die Systemtemperatur und der Druck können aufgezeichnet und gesteuert werden, entweder manuell, oder durch eine konventionelle automatische Steuerung (die beispielweise einschließen kann einen in geeigneter Weise programmierten Computer oder einen in geeigneter Weise konstruierten Mikrochip), die Signale empfängt von dem Thermoelement und dem Druckmesser, und danach die entsprechenden Signale sendet an den Wärmeaustauscher und die Pumpe und/oder den Kompressor. Wenn nicht anders angegeben, werden die Temperatur und der Druck in geeigneter Weise über das System während der Operation aufrechterhalten. Die Elemente als solches, die innerhalb des Systems enthalten sind, sind aufgebaut aus einer ausreichenden Größe und einem Material, um der Temperatur, dem Druck und den Flussparametern, die für die Operation erforderlich sind, zu widerstehen, und können gewählt sein aus, oder gestaltet werden unter Verwendung von, einer Verschiedenheit von einer gegenwärtig erhältlichen Hochdruck-Hardware.
In der vorliegenden Erfindung sollte das bevorzugte organische Lösungsmittel einen Flammpunkt von größer als 93°C (200°F) besitzen, um eine erhöhte Sicherheit und eine geringere staatliche Regulierung zu ermöglichen, eine geringe Verdampfungsrate besitzen, um die flüchtige Emission zu minimieren, fähig sein, Verschmutzung, bestehend aus unlöslichen partikulären Verschmutzungen und lösungsmittellöslichen Ölen und Fetten, zu entfernen, und die Wiederabscheidung von Verschmutzung auf den zu reinigenden Textilien zu verhindern oder zu reduzieren.
Vorzugsweise ist das organische Lösungsmittel in der vorliegenden Erfindung ein Glykolether, und insbesondere ein Polyglykolether wie Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykol-n-butylether oder Tripropylenglykolmethylether, oder eine Kombination eines oder mehreren von diesen. Zusätzlich ist ein organisches Lösungsmittel oder ein Gemisch organischer Lösungsmittel, die die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweisen, zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet: (1) löslich in Kohlenstoffdioxid bei einem Druck zwischen 42 und 74 kg·cm^–2 (600 und 1050 Pfund pro Quadratinch) und bei einer Temperatur zwischen 5 und 30°C; (2) spezifische Dichte größer als 0,7 (je höher die Dichte, desto besser das organische Lösungsmittel); und (3) Hansen-Löslichkeitsparameter von 7,2–8,1 (cal/cm³)^1/2 zur Dispersion, 2,0–4,8 (cal/cm³)^1/2 für polare, und 4,0–7,3 (cal/cm³)^1/2 für Wasserstoffbindung (basierend auf Werten, zitiert in Veröffentlichung Nr. M-167P von Eastman Chemical Products). Vorzugsweise sollte zusätzlich zu den obigen drei physikalischen Eigenschaften das in der vorliegenden Erfindung verwendete organische Lösungsmittel auch eine oder mehrere der folgenden physikalischen Eigenschaften besitzen: (4) Flammpunkt größer als 93°C (220°F); und (5) Verdampfungsrate geringer als 30 (wobei n-Butylacetat = 100). Insbesondere bevorzugt weist das organische Lösungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, jede der vorstehenden Eigenschaften auf (d.h. diejenigen, identifiziert als (1) bis (5)).
Die Hansen-Löslichkeitsparameter wurden entwickelt, um Lösungsmittel in der Absicht des Vergleichs zu charakterisieren. Jeder der drei Parameter (d.h. Dispersion, polare und Wasserstoffbindung) repräsentiert eine unterschiedliche Eigenschaft der Löslichkeit. In Kombination sind die drei Parameter ein Maß der Gesamtstärke und Selektivität eines Lösungsmittels. Die obigen Hansen-Löslichkeitsparameterbereiche identifizieren Lösungsmittel, die gute Lösungsmittel sind für einen breiten Bereich von Substanzen, und ebenfalls einen bestimmten Grad von Löslichkeit in flüssigem Kohlenstoffdioxid besitzen. Der gesamte Hansen-Löslichkeitsparameter, der die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der drei vorstehend erwähnten Parameter ist, gewährleistet eine weiter allgemeine Beschreibung der Löslichkeit der organischen Lösungsmittel.
Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykol-n-butylether und Tripropylenglykolmethylether fallen alle innerhalb alle obigen Parameter; allerdings ist jedes organische Lösungsmittel oder Gemisch organischer Lösungsmittel, das mindestens Eigenschaften 1 bis 3 und vorzugsweise alle 5 Eigenschaften zufriedenstellt, geeignet zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Des Weiteren sollte das organische Lösungsmittel auch eine geringe Toxizität und einen geringen Umwelteinfluss haben. Tabelle 1 unten zeigt die physikalischen Eigenschaften einer Anzahl organischer Lösungsmittel, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sein können.
In Tabelle 1 sind die Lösungsmittel in Kohlenstoffdioxid löslich zwischen 40,3 bar (570 psig)/5°C und 58,2 bar (830 psig)/20°C. Der Flammpunkt wurde gemessen unter Verwendung von Tag Closed Cup für Ethylenglykolethylether und Ethylenglykolethyletheracetat; unter Verwendung von SETA Flash für Diethylenglykolbutylether, Propylenglykol-t-butylether, Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykol-n-butylether und Dipropylenglykol-n-propylether, und unter Verwendung von Pensky Martens Closed Cup für Tripropylenglykol-n-butylether. Die Werte für die Verdampfungsrate basieren auf n-Butylacetat = 100. Schließlich wurden die spezifische Dichte, der Flammpunkt, die Verdampfungsrate und die Hansen-Löslichkeitsparameter erhalten aus Veröffentlichung Nr. M-167P von Eastman Chemical Products für Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolethyletheracetat, Diethylenglykolbutylether und Propylenglykol-t-butylether; von „Products for Cleaners and the Personal Care Industry", Arco Chemicals (1997), für Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, und Dipropylenglykol-n-propylether; und von Lyondell Chemical Company für Tripropylenglykol-n-butylether.
In 1 wird gezeigt ein Blockdiagramm eines reinigenden Systems mit separaten Gefäßen für das Reinigen und Trocknen von Textilien. Das reinigende System 100 umfasst im Allgemeinen eine reinigende Vorrichtung 102 mit einem reinigenden Gefäß 110, das betriebsfähig verbunden ist mit, über einen oder mehrere motoraktivierte Achsen (nicht gezeigt), einer perforierten rotationsfähigen reinigenden Trommel oder Rad 112 innerhalb des reinigenden Gefäßes 110 mit einem Einlass 114 zum reinigenden Gefäß 110 und einem Auslass 116 aus dem reinigenden Gefäß 110, über die reinigende Flüssigkeiten laufen können. Eine trocknende Vorrichtung 104 hat ein trocknendes Gefäß 120, das fähig ist, unter Druck gesetzt zu werden. Das unter Druck setzbare trocknende Gefäß 120 ist betriebsfähig verbunden mit, über eine oder mehrere motoraktivierte Achsen (nicht gezeigt), eine perforierte rotationsfähige trocknende Trommel oder Rad 122 innerhalb des trocknenden Gefäßes 120 mit einem Einlass 124 zum trocknenden Gefäß 120, und einem Auslass 126 aus dem trocknenden Gefäß 120, über das unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel laufen kann. Das reinigende Gefäß 110 und das trocknende Gefäß 120 können entweder Teile sein der gleichen Vorrichtung, oder sie können separate Vorrichtungen umfassen. Des Weiteren können beide der reinigenden und trocknenden Schritte dieser Erfindung in dem gleichen Gefäß durchgeführt werden, wie beschrieben mit Bezug auf 2 unten.
Ein organischer Lösungsmittelbehälter 130 behält jedes geeignete organische Lösungsmittel, wie vorstehend beschrieben, das dem reinigenden Gefäß 110 zugeführt werden soll über den Einlass 114. Ein Behälter 132 für unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel behält unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, das dem unter Druck setzbaren trocknenden Gefäß 120 über den Einlass 124 hinzugefügt werden soll. Filtrationszusammenbau 140 enthält ein oder mehrere Filter, die kontinuierlich verunreinigende Stoffe aus dem organischen Lösungsmittel von dem reinigenden Gefäß 110 entfernen, wenn eine Reinigung erfolgt.
Die Komponenten des reinigenden Systems 100 sind verbunden mit Linien 150–156, die organische Lösungsmittel und verdampfte und unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel zwischen den Komponenten des Systems übertragen. Der Begriff „Linie", der hierin verwendet wird, sollte verstanden werden als Bezugnahme auf ein Rohrleitungsnetzwerk oder eine ähnliche Leitungsführung, die im Stande ist, Flüssigkeit zu befördern und, für bestimmte Zwecke, fähig ist, unter Druck gesetzt zu werden. Die Übertragung der organischen Lösungsmittel und der verdampften und unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel über die Linien 150–156 wird gesteuert durch Ventile 170–176 und Pumpen 190–193. Während Pumpen 190–193 gezeigt sind in der beschriebenen Ausführungsform, kann jede Methode des Übertragens von Flüssigkeit und/oder Dampf zwischen den Komponenten verwendet werden, wie das Hinzufügen von Druck zur Komponente unter Verwendung eines Kompressors, um die Flüssigkeit und/oder den Dampf aus der Komponente zu zwingen.
Die Textilien werden gereinigt mit einem organischen Lösungsmittel, wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden, oder Gemischen hiervon. Die Textilien können auch gereinigt werden mit einer Kombination von organischem Lösungsmittel und unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel, und diese Kombination kann in schwankenden Anteilen von 50 Gew.-% bis 100 Gew.-% organisches Lösungsmittel und 0 Gew.-% bis 50 Gew.-% unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel vorliegen. Im reinigenden Verfahren werden die Textilien zunächst, falls notwendig, sortiert, um die Textilien in Gruppen anzuordnen, die für das gemeinsame Reinigen geeignet sind. Die Textilien können danach fleckenbehandelt werden, falls notwendig, um Verunreinigungen zu entfernen, die während des reinigenden Verfahrens nicht beseitigt werden können. Die Textilien werden danach in die reinigende Trommel 112 des reinigenden Systems 100 gegeben. Es wird bevorzugt, dass die reinigende Trommel 112 perforiert ist, um einen freien Austausch des Lösungsmittels zwischen der reinigenden Trommel 112 und dem reinigenden Gefäß 110 zu ermöglichen, sowie den Transport von Verunreinigung aus den Textilien zum Filtrationszusammenbau 140.
Nachdem die Textilien in die reinigende Trommel 112 gegeben worden sind, wird ein organisches Lösungsmittel, enthalten im organischen Lösungsmittelbehälter 130, zum reinigenden Gefäß 110 hinzugefügt über Linie 152 durch das Öffnungsventil 171, die Schließventile 170, 172, 173 und 174, und aktivierende Pumpe 190, um organisches Lösungsmittel über den Einlass 114 des reinigenden Gefäßes 110 zu pumpen. Das organische Lösungsmittel kann enthalten ein oder mehrere Co-Lösungsmittel, Wasser, Detergentien oder andere Additive, um die reinigende Fähigkeit des reinigenden Systems 100 zu verstärken. Alternativ können ein oder mehrere Additive in direkter Weise zum reinigenden Gefäß 110 hinzugefügt werden. Unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel kann auch hinzugefügt werden zum reinigenden Gefäß 110 zusammen mit dem organischen Lösungsmittel, um das Reinigen zu verstärken. Unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel kann hinzugefügt werden zum reinigenden Gefäß 110 über Linie 154 durch Öffnungsventil 174, Schließventile 170, 171, 172, 173 und 175, und der aktivierenden Pumpe 192, um unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel über den Einlass 114 des reinigenden Gefäßes 110 zu pumpen. Wenn unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel im reinigenden Zyklus eingeschlossen ist, ist natürlich erforderlich, dass das reinigende Gefäß 110 unter Druck gesetzt wird, in der gleichen Weise wie das trocknende Gefäß 120, wie untenstehend beschrieben wird.
Wenn eine ausreichende Menge des organischen Lösungsmittels, oder eine Kombination des organischen Lösungsmittels und unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel, zum reinigenden Gefäß 110 hinzugefügt wird, wird der Motor (nicht gezeigt) aktiviert, und die perforierte reinigende Trommel 112 wird bewegt und/oder rotiert innerhalb des reinigenden Gefäßes 110. Während dieser Phase wird das organische Lösungsmittel kontinuierlich zirkuliert über den Filtrationszusammenbau 140 durch Öffnungsventile 170 und 172, Schließventile 171, 173 und 174, und die aktivierende Pumpe 191. Filtrationszusammenbau 140 kann einschließen ein oder mehrere feine Mesh-Filter, um partikuläre verunreinigende Stoffe zu entfernen aus dem organischen Lösungsmittel, das hindurchgeht, und kann alternativ oder zusätzlich einschließen ein oder mehrere absorptive oder adsorptive Filter, um Wasser, Farbstoffe und andere aufgelöste Fremdstoffe aus dem organischen Lösungsmittel zu entfernen. Beispielhafte Anordnungen für Filteranordnungen, die zum Entfernen von Fremdstoffen aus entweder dem organischen Lösungsmittel, oder dem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel verwendet werden können, sind vollständig beschrieben in der U.S. Anmeldung Nr. 08/994,583. Als Ergebnis wird das organische Lösungsmittel gepumpt über Auslass 116, Ventil 172, Linie 151, Filterzusammenbau 140, Linie 150, Ventil 170 und tritt wieder ein in das reinigende Gefäß 110 über Einlass 114. Dieses Zirkulieren beseitigt in vorteilhafter Weise Fremdstoffe, einschließlich partikuläre Fremdstoffe und/oder lösliche Fremdstoffe, aus dem organischen Lösungsmittel und führt gefiltertes organisches Lösungsmittel wieder in das reinigende Gefäß 110 und die sich bewegende oder rotierende reinigende Trommel 112 ein. Durch dieses Verfahren werden Fremdstoffe aus den Textilien entfernt. Natürlich wird, im Falle, dass das reinigende Gefäß 110 unter Druck gesetzt wird, dieses zirkulierende System aufrechterhalten bei den gleichen Druck/Temperatur-Niveaus wie diejenigen im reinigenden Gefäß 110.
Nachdem genügend Zeit verstrichen ist, so dass der gewünschte Grad von Fremdstoffen aus den Textilien und dem organischen Lösungsmittel entfernt worden ist, wird das organische Lösungsmittel von der reinigenden Trommel 112 und dem reinigenden Gefäß 110 entfernt durch das Öffnungsventil 173, Schließventile 170, 171, 172 und 174, und die aktivierende Pumpe 191, um organisches Lösungsmittel über den Auslass 116 über Linie 153 zu pumpen. Die reinigende Trommel 112 wird danach rotiert bei einer hohen Geschwindigkeit, wie 400 rpm–800 rpm, um weiter organisches Lösungsmittel aus den Textilien zu entfernen. Die reinigende Trommel 112 wird vorzugsweise perforiert, so dass, wenn die Textilien in der reinigenden Trommel 112 bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert werden, das organische Lösungsmittel von der reinigenden Trommel 112 ablaufen kann. Jedes organische Lösungsmittel, das von den Textilien durch Rotieren der reinigenden Trommel 112 bei einer hohen Geschwindigkeit entfernt wurde, wird auch entfernt von der reinigenden Trommel 112 in der obenstehend beschriebenen Weise. Nachdem das organische Lösungsmittel von der reinigenden Trommel 112 entfernt worden ist, kann es entweder verworfen werden, oder wiedergewonnen und dekontaminiert werden zur Wiederverwendung unter Verwendung von Lösungsmittel-Wiedergewinnungssystemen, die im Stand der Technik bekannt sind. Des Weiteren können multiple Reinigungszyklen bei Bedarf verwendet werden, wobei jeder reinigende Zyklus das gleiche organische Lösungsmittel oder verschiedene organische Lösungsmittel verwendet. Wenn multiple Reinigungszyklen verwendet werden, kann jeder reinigende Zyklus im gleichen reinigenden Gefäß erfolgen, oder ein separates reinigendes Gefäß kann für jeden reinigenden Zyklus verwendet werden.
Nachdem eine gewünschte Menge des organischen Lösungsmittels von den Textilien entfernt worden ist durch Rotieren der reinigenden Trommel 112 bei einer hohen Geschwindigkeit, werden die Textilien bewegt von der reinigenden Trommel 112 zur trocknenden Trommel 122 innerhalb des trocknenden Gefäßes 120, in der gleichen Weise werden Textilien bewegt zwischen den Vorrichtungen in konventionellen reinigenden Systemen. In einer alternativen Ausführungsform kann eine einzelne Trommel verwendet werden in sowohl dem reinigenden Zyklus, als auch dem trocknenden Zyklus, so dass, anders als beim Übertragen der Textilien zwischen der reinigenden Trommel 112 und der trocknenden Trommel 122, eine einzelne Trommel, die die Textilien enthält, übertragen wird zwischen dem reinigenden Gefäß 110 und dem trocknenden Gefäß 120. Wenn das reinigende Gefäß 110 unter Druck gesetzt wird während des reinigenden Zyklus, muss, bevor die Textilien entfernt werden, der Druck herabgesetzt werden. Wenn die Textilien in das trocknende Gefäß 122 gegeben worden sind, wird unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel wie das, das im Kohlenstoffdioxid-Behälter 132 enthalten ist, zum trocknenden Gefäß 120 hinzugefügt über Linien 154 und 155 durch Öffnungsventil 175, Schließventile 174 und 176, und Aktivierungspumpe 192, um unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel über den Einlass 124 des trocknenden Gefäßes 120 über Linien 154 und 155 zu pumpen. Wenn unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel zum trocknenden Gefäß 120 hinzugefügt wird, löst sich das organische Lösungsmittel, das auf den Textilien verbleibt, in dem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel auf.
Nachdem eine ausreichende Menge von unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel hinzugefügt wird, so dass der gewünschte Grad an organischem Lösungsmittel aufgelöst worden ist, wird das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination entfernt aus dem trocknenden Gefäß 120, und daher auch von der trocknenden Trommel 122, durch Öffnungsventil 176, Schließventil 175 und Aktivierungspumpe 193, um das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination über Auslass 126 über Linie 156 zu pumpen. Falls erwünscht, kann dieses Verfahren wiederholt werden, um zusätzliches organisches Lösungsmittel zu entfernen. Die trocknende Trommel 122 wird danach bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert, wie 150 rpm–350 rpm, um weiter das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination von den Textilien zu entfernen. Die trocknende Trommel 122 wird vorzugsweise perforiert, so dass, wenn die Textilien in der trocknenden Trommel 122 bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert werden, das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination von der trocknenden Trommel 122 ablaufen kann. Jedes unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und jede organische Lösungsmittelkombination, die beseitigt wurden von den Textilien durch Schleudern der trocknenden Trommel 122 bei einer hohen Geschwindigkeit, wird auch aus dem trocknenden Gefäß 120 in der obenstehend beschriebenen Weise gepumpt. Nachdem das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination von dem trocknenden Gefäß 120 entfernt worden ist, kann dies entweder verworfen werden, oder abgetrennt und wiedergewonnen werden mit einem im Stand der Technik bekannten Lösungsmittel-Wiedergewinnungssystem. Es ist zu beachten, dass, auch wenn bevorzugt, es nicht notwendig ist, einen Hochgeschwindigkeits-Schleuderzyklus zum Entfernen von unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel von den Textilien einzuschließen.
Nachdem eine gewünschte Menge des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels von den Textilien durch Rotieren der trocknenden Trommel 122 entfernt worden ist, wird beim trocknenden Gefäß 120 über einen Zeitraum von etwa 5 min–15 min der Druck herabgesetzt. Das Herabsetzen des Drucks beim trocknenden Gefäß 120 verdampft ein verbleibendes, unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, um trockene, lösungsmittelfreie Textilien in der trocknenden Trommel 122 zurückzulassen. Das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel, das verdampft worden ist, wird danach aus dem trocknenden Gefäß 120 entfernt durch Öffnungsventil 176, Schließventil 175 und Aktivierungspumpe 193. Als Ergebnis wird das verdampfte, unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel gepumpt über den Auslass 126, Linie 156 und Ventil 176, wo es entweder an die Atmosphäre freigesetzt werden kann, oder wiedergewonnen und zur Wiederverwendung rekomprimiert werden kann.
Während das reinigende System 100 als komplettes System beschrieben worden ist, kann ein existierendes konventionelles Trockenreinigungssystem zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung umgewandelt werden. Um ein konventionelles Trockenreinigungssystem umzuwandeln, wird das oben beschriebene organische Lösungsmittel verwendet, um Textilien im konventionellen System zu reinigen. Ein separates unter Druck gesetztes Gefäß wird hinzugefügt zum konventionellen System zum Trocknen der Textilien mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel. Somit wird das konventionelle System umgewandelt zur Verwendung mit einem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel. Beispielsweise könnte das System in 1 ein solches umgewandeltes System darstellen, wobei die Komponenten der reinigenden Vorrichtung 102 konventionell sind, und der Behälter 132 für das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel ist nicht in Kommunikation mit dem reinigenden Gefäß 100. In einer solchen Situation ist die trocknende Vorrichtung 104 der Zusatz-Teil der konventionellen reinigenden Vorrichtung.
Des Weiteren, während das in 1 gezeigte System umfasst ein einzelnes reinigendes Gefäß, können multiple reinigende Gefäße verwendet werden, so dass die Textilien multiplen reinigenden Schritten ausgesetzt werden, wobei jeder reinigende Schritt durchgeführt wird in einem unterschiedlichen reinigenden Gefäß unter Verwendung der gleichen, oder unterschiedlichen organischen Lösungsmitteln, in jedem Schritt. Die Beschreibung des einzelnen reinigenden Gefäßes erfolgt nur für die Zwecke der Beschreibung und sollte nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend aufgefasst werden.
Mit Bezug auf 2 wird gezeigt ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein reinigendes System mit einer einzelnen Kammer für das Reinigen und Trocknen der Textilien. Das reinigende System 200 umfasst im Allgemeinen eine reinigende Vorrichtung mit einem unter Druck setzbaren Gefäß 210. Das Gefäß 210 ist betriebsfähig verbunden mit, über eine oder mehrere motoraktivierte Achsen (nicht gezeigt), eine perforierte rotationsfähige Trommel oder Rad 212 innerhalb des Gefäßes 210 mit einem Einlass 214 zu dem Gefäß 210, und einem Auslass 216 aus dem Gefäß 210, über die Trockenreinigungsflüssigkeiten laufen können.
Ein Behälter 220 für organisches Lösungsmittel behält jedes geeignete organische Lösungsmittel, wie diejenigen, die oben beschrieben wurden, um dem Gefäß 210 über den Einlass 214 zugeführt zu werden. Ein Behälter 222 für unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel behält unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, um dem Gefäß 210 über den Einlass 214 hinzugefügt zu werden. Filtrationszusammenbau 224 enthält ein oder mehrere Filter, die kontinuierlich Fremdstoffe aus dem organischen Lösungsmittel aus dem Gefäß 210 und der Trommel 212 entfernen, wenn das Reinigen stattfindet.
Die Komponenten des reinigenden Systems 200 sind verbunden mit Linien 230–234, die organische Lösungsmittel und verdampftes und unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel zwischen den Komponenten des Systems übertragen. Der Begriff „Linie", der hierin verwendet wird, sollte verstanden werden als Bezugnahme auf ein Rohrleitungsnetzwerk oder eine ähnliche Leitungsführung, die fähig ist, Flüssigkeit zu befördern und, für gewisse Zwecke, fähig ist, unter Druck gesetzt zu werden. Die Übertragung der organischen Lösungsmittel und des verdampften und unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels über die Linien 230–234 wird bewirkt durch Ventile 250–254 und Pumpen 240–242. Während die Pumpen 240–242 in der beschriebenen Ausführungsform gezeigt sind, kann jede Methode des Übertragens von Flüssigkeit und/oder Dampf zwischen den Komponenten verwendet werden, wie das Hinzufügen von Druck zur Komponente unter Verwendung eines Kompressors, um die Flüssigkeit und/oder den Dampf aus der Komponente zu zwingen.
Die Textilien werden gereinigt mit einem organischen Lösungsmittel wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden. Die Textilien können auch gereinigt werden mit einer Kombination von organischem Lösungsmittel und unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel, und diese Kombination kann vorliegen in schwankenden Anteilen von 50–100 Gew.-% organisches Lösungsmittel, und 0–50 Gew.-% unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel. Im reinigenden Verfahren werden die Textilien zunächst, falls notwendig, sortiert, um die Textilien in Gruppen anzuordnen, die dafür geeignet sind, zusammen gereinigt zu werden. Die Textilien können danach fleckenbehandelt werden, falls notwendig, um Verunreinigungen zu entfernen, die während des reinigenden Verfahrens nicht beseitigt werden können. Die Textilien werden danach in die Trommel 212 innerhalb des Gefäßes 210 des reinigenden Systems 200 gegeben. Es wird bevorzugt, dass die Trommel 212 perforiert ist, um einen freien Austausch des Lösungsmittels zwischen der Trommel 212 und dem Gefäß 210 zu ermöglichen, sowie den Transport von Verunreinigung aus den Textilien zu dem Filtrationszusammenbau 224.
Nachdem die Textilien in die Trommel 212 gegeben worden sind, wird ein organisches Lösungsmittel, enthalten in dem Behälter 220 für organisches Lösungsmittel, zum Gefäß 210 über Linie 231 hinzugefügt, durch Öffnungsventil 251, Schließventile 250, 252, 253 und 254, und Aktivierungspumpe 242, um organisches Lösungsmittel über den Einlass 214 des Gefäßes 210 zu pumpen. Das organische Lösungsmittel kann enthalten ein oder mehrere Co-Lösungsmittel, Detergentien, Wasser oder andere Additive, um die reinigende Fähigkeit des reinigenden Systems 200 zu verstärken. Alternativ können ein oder mehrere Additive direkt zum Gefäß hinzugefügt werden. Unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel kann auch hinzugefügt werden zum Gefäß 210 zusammen mit organischem Lösungsmittel, um das Reinigen zu verstärken. Das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel wird hinzugefügt zum Gefäß 210 über Linie 230 durch Öffnungsventil 250, Schließventile 251, 252, 253 und 254, und Aktivierungspumpe 240, um das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel über den Einlass 214 des Gefäßes 210 zu pumpen.
Wenn die erwünschte Menge des organischen Lösungsmittels, oder die Kombination von organischem Lösungsmittel und unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel, wie obenstehend beschrieben, zum Gefäß 210 hinzugefügt wird, wird der Motor (nicht gezeigt) aktiviert, und die Trommel 212 wird bewegt und/oder rotiert. Während dieser Phase wird das organische Lösungsmittel sowie das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel, falls verwendet in Kombination, kontinuierlich zirkuliert über den Filtrationszusammenbau 224 durch Öffnungsventile 252 und 253, Schließventile 250, 251 und 254, und Aktivierungspumpe 241. Filtrationszusammenbau 224 kann einschließen ein oder mehrere feine Mesh-Filter, um partikuläre Fremdstoffe aus dem organischen Lösungsmittel und dem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel zu entfernen, das dort hindurchgeht, und kann alternativ oder zusätzlich einschließen ein oder mehrere absorptive oder adsorptive Filter, um Wasser, Farbstoffe und andere aufgelöste Fremdstoffe aus dem organischen Lösungsmittel zu entfernen. Beispielhafte Konfigurationen für Filteranordnungen, die verwendet werden können, um Fremdstoffe zu entfernen aus entweder dem organischen Lösungsmittel, oder dem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel, sind weiter vollständig beschrieben in U.S. Anmeldung Nr. 08/994,583. Als Ergebnis wird das organische Lösungsmittel gepumpt über Auslass 216, Ventil 253, Linie 233, Filterzusammenbau 224, Linie 232, Ventil 252, und tritt wieder in das Gefäß 210 über den Einlass 214 ein. Dieses Zirkulieren entfernt in vorteilhafter Weise Fremdstoffe, einschließlich partikuläre Fremdstoffe und/oder lösliche Fremdstoffe, aus dem organischen Lösungsmittel und dem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel, und führt gefiltertes Lösungsmittel wieder in das Gefäß 210 ein. Über dieses Verfahren werden Fremdstoffe von den Textilien entfernt.
Nachdem ausreichend Zeit verstrichen ist, so dass der gewünschte Grad von Fremdstoffen von den Textilien und den Lösungsmitteln entfernt wurde, wird das organische Lösungsmittel von dem Gefäß 210 und der Trommel 212 entfernt durch Öffnungsventil 254, Schließventile 250, 251, 252 und 253, und Aktivierungspumpe 241, um das organische Lösungsmittel über den Auslass 216 und Linie 234 zu pumpen. Wenn unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel verwendet wird in Kombination mit organischem Lösungsmittel, kann es notwendig sein, zuerst das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel von dem organischen Lösungsmittel abzutrennen. Das organische Lösungsmittel kann danach entweder verworfen werden, oder vorzugsweise Fremdstoffe können entfernt werden von dem organischen Lösungsmittel, und das organische Lösungsmittel für eine weitere Verwendung wiedergewonnen werden. Fremdstoffe werden danach aus dem organischen Lösungsmittel beseitigt mittels eines Lösungsmittel-Wiedergewinnungssystems, das im Stand der Technik bekannt ist. Die Trommel 212 wird danach zirkuliert bei einer hohen Geschwindigkeit von 400 rpm–800 rpm, um weiter organisches Lösungsmittel von den Textilien zu beseitigen. Die Trommel 212 ist vorzugsweise perforiert, so dass, wenn die Textilien in der Trommel 212 bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert werden, das organische Lösungsmittel aus der reinigenden Trommel 212 abläuft. Organisches Lösungsmittel, das von den Textilien durch Rotieren der Trommel 212 bei einer hohen Geschwindigkeit entfernt worden ist, kann auch entweder verworfen werden, oder für eine weitere Verwendung wiedergewonnen werden.
Nachdem eine gewünschte Menge an organischem Lösungsmittel entfernt wurde von den Textilien durch Rotieren der Trommel 212, wird unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, enthalten im Behälter 222 für unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel, zum Gefäß 210 hinzugefügt durch Öffnungsventil 250, Schließventile 251, 252, 253 und 254, und Aktivierungspumpe 240, um unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel über den Einlass 214 des unter Druck setzbaren Gefäßes 210 über Linie 230 zu pumpen. Wenn unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel zum Gefäß 210 hinzugefügt wird, löst sich organisches Lösungsmittel, das auf den Textilien verbleibt, in dem unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel auf.
Nachdem eine ausreichende Menge des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittel hinzugefügt war, so dass der gewünschte Grad von organischem Lösungsmittel aufgelöst worden ist, wird unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel und organische Lösungsmittelkombination entfernt von dem Gefäß 210 durch Öffnungsventil 254, Schließventile 250, 251, 252 und 253, und Aktivierungspumpe 241, um das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination zu pumpen über Auslass 216 und Linie 234. Es ist zu beachten, dass Pumpe 241 tatsächlich zwei Pumpen erfordert, eine für das Pumpen des organischen Lösungsmittels bei geringem Druck im reinigenden Zyklus, und eine für das Pumpen des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels im trocknenden Zyklus.
Das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel und die organische Lösungsmittelkombination können danach entweder verworfen werden, oder die Kombination kann getrennt werden und das organische Lösungsmittel und das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel separat zur weiteren Verwendung wiedergewonnen werden. Die Trommel 212 wird danach bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert, wie 150 rpm–350 rpm, um weiter unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel und organische Lösungsmittelkombination von den Textilien zu entfernen. Unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel und organische Lösungsmittelkombination, die von den Textilien durch Schleudern der Trommel 212 bei einer hohen Geschwindigkeit entfernt wurden, können auch entweder verworfen werden, oder zur weiteren Verwendung beibehalten werden. Es ist zu beachten, dass, auch wenn bevorzugt, es nicht notwendig ist, einen Hochgeschwindigkeits-Schleuderzyklus zum Entfernen von unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel von den Textilien einzuschließen.
Nachdem eine gewünschte Menge von unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel von den Textilien entfernt worden war durch Rotieren der Trommel 212, wird beim Gefäß 210 über einem Zeitraum von 5 min–15 min der Druck herabgesetzt. Das Herabsetzen des Druckes des Gefäßes 210 verdampft das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel, um trockene, lösungsmittelfreie Textilien in der Trommel 212 zurückzulassen. Das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel, das verdampft worden ist, wird danach von dem Gefäß 210 entfernt durch Öffnungsventil 254, Schließventile 250, 251, 252 und 253, und Aktivierungspumpe 241, um das verdampfte, unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel zu pumpen über Auslass 216 und Linie 234. Es ist zu beachten, dass während eine einzelne Pumpe als Pumpe 241 gezeigt ist, separate Pumpen notwendig sein können, um organisches Lösungsmittel, unter Druck gesetztes flüssiges Lösungsmittel und Dämpfe des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels bei Pumpe 241 zu pumpen. Das verbleibende, verdampfte, unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel kann danach entweder an die Atmosphäre freigesetzt werden, oder komprimiert werden, zurück in das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel zur weiteren Verwendung.
Wie obenstehend diskutiert, sind Dipropylenglykol-n-butylether, Tripropylenglykol-n-butylether und Tripropylenglykolmethylether die bevorzugten organischen Lösungsmittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, wie in den Testergebnissen unten gezeigt. Tabelle 2 zeigt Ergebnisse des Testens der Reinigungskraft für jedes einer Anzahl von Lösungsmitteln, die geeignet sein können zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Tabelle 3 zeigt Ergebnisse des Testens des Trocknens und der Extraktion derjenigen Lösungsmittel, die verdichtetes Kohlenstoffdioxid verwenden.
Tests der Reinigungskraft wurden durchgeführt unter Verwendung einer Anzahl verschiedener Lösungsmittel ohne Detergentien, Co-Lösungsmittel oder andere Additive. Die für das Testen gewählten Lösungsmittel schließen ein organische Lösungsmittel und flüssiges Kohlenstoffdioxid. Zwei Aspekte der Reinigungskraft wurden untersucht – Beseitigung von Verschmutzung und wiederholte Ablagerung von Verschmutzung. Das Erstere bezieht sich auf die Fähigkeit eines Lösungsmittels, Verschmutzung von einem Substrat zu beseitigen, während das Letztere sich bezieht auf die Fähigkeit eines Lösungsmittels, die Verschmutzung an dem wiederholten Abscheiden auf einem Substrat während des Reinigungsvorganges zu hindern. Verschmutzte Standard-Stoffproben von Wäscherei Forschungsinstitut, Krefeld, Deutschland („WFK"), die mit einer Auswahl unlöslicher Materialien verschmutzt worden waren, und WFK-Weiß-Baumwollstoffproben, beides erhalten von TESTFABRICS, Inc., wurden verwendet, um die Entfernung von Verschmutzung und die wiederholte Ablagerung von Verschmutzung zu bewerten.
Die Entfernung von Verschmutzung und die wiederholte Ablagerung für jedes Lösungsmittel wurden quantifiziert unter Verwendung des Delta Whiteness Index. Dieses Verfahren hat das Messen des Index der Weiße jeder der Stoffproben vor und nach dem Verarbeiten zur Folge. Der Delta Whiteness Index wird berechnet durch Subtrahieren des Index der Weiße der Stoffprobe vor dem Verarbeiten von dem Index der Weiße der Stoffprobe nach dem Verarbeiten. Der Index der Weiße ist eine Funktion der Lichtreflexion der Stoffprobe und ist in dieser Anmeldung eine Angabe der Menge der Verschmutzung auf der Stoffprobe. Stärkere Verschmutzung resultiert in einer geringeren Lichtreflexion und einem geringeren Index der Weiße für die Stoffprobe. Die Indices der Weiße wurden gemessen unter Verwendung eines Reflektometers, hergestellt von Hunter Laboratories.
Das Testen des organischen Lösungsmittels wurde durchgeführt in einem Launder-Ometer, während das Testen von verdichtetem Kohlenstoffdioxid durchgeführt wurde in einer Parr Bomb. Nach Messen von deren Indices der Weiße wurden zwei WFK-Standard-Verschmutzungsstoffproben und zwei WFK-Weiß-Baumwollstoffproben gegeben in einen Launder-Ometer-Behälter mit 25 Edelstahl-Kugellagern und 150 ml des Lösungsmittels von Interesse. Das Gefäß wurde danach versiegelt, in den Launder-Ometer gegeben und für eine bestimmte Zeitdauer bewegt. Danach wurden die Stoffproben entfernt und in eine Parr Bomb gegeben, versehen mit einem Netzkorb. Etwa 1,5 l flüssiges Kohlenstoffdioxid zwischen 5°C und 25°C und 40,3 bar (570 psig) und 58,2 bar (830 psig) wurden zur Parr Bomb befördert Nach mehreren Minuten wurde die Parr Bomb belüftet und die trockenen Stoffproben entfernt und auf Raumtemperatur gebracht. Das Testen von verdichtetem Kohlenstoffdioxid wurde durchgeführt durch Anordnen der Stoffproben in einer Parr Bomb, Übertragen von flüssigem Kohlenstoffdioxid bei 20°C und 58,2 bar (830 psig) zur Parr Bomb. Die Stoffproben wurden befestigt an einen Drahtrahmen, angebracht an einem rotationsfähigen Schaft, um zu ermöglichen, dass die Stoffproben bewegt werden während des Eintauchens in flüssiges Kohlenstoffdioxid. Der Index der Weiße der verarbeiteten Stoffproben wurde bestimmt unter Verwendung des Reflektometers. Die beiden Delta Whiteness Indices, erhalten für jedes Paar Stoffproben, wurden gemittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Weil der Delta Whiteness Index berechnet wird durch Subtrahieren des Index der Weiße einer Stoffprobe vor Verarbeiten von dem Index der Weiße nach Verarbeiten, zeigt ein positiver Delta Whiteness Index an, dass ein Anstieg des Whiteness Index als Ergebnis des Verarbeitens auftrat. In praktischer Hinsicht bedeutet dies, dass Verschmutzung während des Verarbeitens entfernt wurde. Tatsächlich, je höher der Delta Whiteness Wert ist, desto mehr Verschmutzung wurde während des Verarbeitens von der Stoffprobe entfernt. Jedes der organischen Lösungsmittel, die getestet wurden, wies eine beträchtliche Entfernung von Verschmutzung auf. Verdichtetes Kohlenstoffdioxid allein, andererseits, wies keine Entfernung von Verschmutzung auf. Die weißen WFK-Baumwollstoffproben zeigten eine Abnahme der Delta Whiteness Indices an, was zeigt, dass die Verschmutzung auf den Stoffproben während des reinigenden Verfahrens wieder abgelagert wurde. Daher schlägt ein „weniger negativer" Delta Whiteness Index vor, dass weniger Verschmutzung wieder abgelagert wurde. Es ist zu beachten, dass das anscheinend ausgezeichnete Ergebnis, erhalten für verdichtetes Kohlenstoffdioxid, eine Anomalie ist und aus der Tatsache resultiert, dass im Wesentlichen keine Entfernung von Verschmutzung stattfand und daher im Wesentlichen keine Verschmutzung im Lösungsmittel vorhanden war, die auf der Stoffprobe wieder abgelagert werden konnte. Die organischen Lösungsmittel dagegen wiesen gute Ergebnisse der Ablagerung von Verschmutzung auf.
Zur Bewertung der Fähigkeit des verdichteten Kohlenstoffdioxids, organisches Lösungsmittel aus einem Substrat zu extrahieren, wurden weiße WFK-Baumwollstoffproben verwendet. Eine Stoffprobe wurde trocken abgewogen und danach in eine organische Lösungsmittelprobe eingetaucht. Überschüssiges Lösungsmittel wurde entfernt von der Stoffprobe unter Verwendung eines Ringers, hergestellt von Atlas Electric Devices Company. Die feuchte Stoffprobe wurde wiederholt gewogen, um die Menge des Lösungsmittels, das im Gewebe festgehalten war, zu bestimmen. Nach Anordnen der feuchten Stoffprobe in einer Parr Bomb wurde verdichtetes Kohlenstoffdioxid zur Parr Bomb übertragen. Temperatur und Druck des verdichteten Kohlenstoffdioxids für alle Tests lagen im Bereich von 5°C bis 20°C und von 40,3 bar–58,2 bar (570 psig–830 psig). Nach fünf Minuten wurde die Parr Bomb belüftet und die Stoffprobe entfernt. Die Stoffprobe wurde danach einer Soxhlet-Extraktion unter Verwendung von Methylenchlorid unterzogen für mindestens zwei Stunden. Diese Vorrichtung ermöglicht, dass die Stoffprobe kontinuierlich extrahiert wird, um organisches Lösungsmittel aus der Stoffprobe zu entfernen. Nach Bestimmen der Konzentration des organischen Lösungsmittels im Extrakt unter Verwendung von Gaschromatographie wurde die Menge von organischem Lösungsmittel, die auf der Stoffprobe nach Behandlung mit verdichtetem Kohlenstoffdioxid verbleibt, berechnet durch Multiplizieren der Konzentration des organischen Lösungsmittels im Extrakt mit dem Volumen des Extrakts. Eine unterschiedliche Stoffprobe wurde für jeden der Tests verwendet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 3 enthalten. Wie die Ergebnisse anzeigen, ist das Extraktionsverfahrens unter Verwendung von verdichtetem Kohlenstoffdioxid extrem wirkungsvoll.
Es sollte verstanden werden, dass vielerlei Veränderungen und Modifizierungen der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen den Fachleuten ersichtlich und in Erwägung zu ziehen sind. Daher wird beabsichtigt, dass die vorangehende ausführliche Beschreibung eher als veranschaulichend, als einschränkend aufgefasst werden soll.

Claims

Verfahren zum Reinigen von Substraten, umfassend die Schritte Anordnen der zu reinigenden Substrate in einer Trommel (212), wobei die Trommel (212) innerhalb eines Gefäßes (210) mit mindestens einer Gefäßwand lokalisiert ist; Hinzufügen von organischem Lösungsmittel zu dem Gefäß (210) und/oder zu der reinigenden Trommel (212), wobei das Gefäß (210) nicht unter Druck gesetzt ist und das organische Lösungsmittel bei, oder im Wesentlichen nahe bei, nicht unter Druck gesetzten Bedingungen in einem flüssigen Zustand ist; Reinigen der Substrate; Entfernen eines Teils des organischen Lösungsmittels aus dem Gefäß (210); Unter-Druck-Setzen des Gefäßes (210) und Hinzufügen von unter Druck gesetztem Lösungsmittel zu dem Gefäß (210); Entfernen eines Teils des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Gefäß (210); und Entfernen der Substrate aus dem Gefäß (210), dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (212) perforiert und drehbar ist und die Substrate gereinigt werden durch Bewegen und/oder Drehen der Trommel (212).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Substrate Textilien umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Entfernens eines Teils des organischen Lösungsmittels aus dem Gefäß umfasst (a) Drehen der Trommel bei einer ausreichenden Geschwindigkeit, um einen Teil des organischen Lösungsmittels aus den Substraten zu extrahieren, und (b) Entfernen mindestens eines Teils des extrahierten Lösungsmittels aus dem Gefäß über einen Auslass, der in der mindestens einen Gefäßwand vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Entfernens eines Teils des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Gefäß umfasst (a) Drehen der Trommel bei einer ausreichenden Geschwindigkeit, um einen Teil des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus den Substraten zu extrahieren, und (b) Entfernen mindestens eines Teils des extrahierten unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Gefäß über einen Auslass, der in der mindestens einen Gefäßwand vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Entfernens mindestens eines Teils des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Gefäß gefolgt ist von einem Schritt des Herabsetzens des Druckes des Gefäßes, um einen verbleibenden Teil des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels zu verdampfen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittel einen Glykolether umfasst. 7, Verfahren nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittel einen Polyglykolether umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittel umfasst ein Lösungsmittel, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolethyletheracetat, Diethylenglykolbutylether, Propylenglykol-t-butylether, Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykol-n-propylether, Tripropylenglykol-n-butylether und Gemische hiervon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel verdichtetes Kohlendioxid umfasst.
Vorrichtung zum Reinigen von Substraten, wobei die Vorrichtung umfasst: eine reinigende Trommel (212), angepasst um Substrate zu tragen, wobei die Trommel (212) innerhalb eines Gefäßes (210) mit mindestens einer Gefäßwand lokalisiert ist; einen Behälter mit organischem Lösungsmittel (220), der betriebsfähig mit dem Gefäß (210) verbunden ist; Einrichtungen (231; 251; 250–254; 242; 214) zum Bewegen des organischen Lösungsmittels aus dem Behälter mit organischem Lösungsmittel (220) zu dem Gefäß (210); einem Behälter mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel (222), der betriebsfähig mit dem Gefäß (210) verbunden ist; und Einrichtungen (230; 250; 251–254; 240; 214) zum Bewegen des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Behälter mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel (220) zu dem Gefäß (210), dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (212) perforiert und drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Substrate Textilien umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die drehbare Trommel angepasst ist, sich bei einer ausreichenden Geschwindigkeit zu drehen, um einen Teil des organischen Lösungsmittels und/oder einen Teil des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus den Substraten zu extrahieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel umfasst verdichtetes Kohlendioxid.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das organische Lösungsmittel umfasst einen Glykolether.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das organische Lösungsmittel umfasst einen Polyglykolether.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das organische Lösungsmittel umfasst ein Lösungsmittel, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolethyletheracetat, Diethylenglykolbutylether, Propylenglykol-t-butylether, Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykol-n-propylether, Tripropylenglykol-n-butylether und Gemische hiervon.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Trommel angepasst ist, die Substrate zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Bewegen des organischen Lösungsmittels aus dem Behälter mit organischem Lösungsmittel zu dem Gefäß eine Pumpe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Bewegen des organischen Lösungsmittels aus dem Behälter mit organischem Lösungsmittel zu dem Gefäß einen Kompressor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Bewegen des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Behälter mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel zu dem Gefäß eine Pumpe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Bewegen von unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel aus dem Behälter mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel zu dem Gefäß einen Kompressor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das reinigende Gefäß angepasst ist, den Druck so herabzusetzen, um mindestens einen Teil des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels zu verdampfen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, weiter umfassend eine Filtrationsanordnung für organisches Lösungsmittel, die betriebsfähig mit dem Gefäß verbunden ist.
Verfahren zum Reinigen von Substraten, umfassend die Schritte Anordnen der zu reinigenden Substrate in einer reinigenden Trommel (112), wobei die Trommel (112) angepasst ist, Substrate zu tragen, wobei die Trommel (112) innerhalb eines reinigenden Gefäßes (110) mit mindestens einer Gefäßwand lokalisiert ist; Hinzufügen von organischem Lösungsmittel zu dem reinigenden Gefäß (110) und/oder zu der reinigenden Trommel (112), wobei das Gefäß (110) nicht unter Druck gesetzt ist und das organische Lösungsmittel bei, oder im Wesentlichen nahe bei, atmosphärischem Druck und Raumtemperatur in einem flüssigen Zustand ist; Reinigen der Substrate durch Bewegen und/oder Drehen der reinigenden Trommel (112); Entfernen eines Teils des organischen Lösungsmittels aus dem reinigenden Gefäß (110); dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter umfasst die Schritte: Anordnen der Substrate in einer perforierten, drehbaren trocknenden Trommel (122), angepasst, um die Substrate zu tragen, wobei die trocknende Trommel (122) innerhalb eines unter-Druck-setzbaren trocknenden Gefäßes (120) mit mindestens einer Gefäßwand lokalisiert ist; Hinzufügen von unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel zu dem trocknenden Gefäß (120) und/oder der trocknenden Trommel (122); Entfernen eines Teils des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem trocknenden Gefäß (120); und Entfernen der Substrate aus dem trocknenden Gefäß (120), und wobei die reinigende Trommel (122) perforiert und drehbar ist, und die Substrate gereinigt werden durch Bewegen und/oder Drehen der reinigenden Trommel (112).
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Substrate Textilien umfassen.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Entfernens eines Teils des organischen Lösungsmittels aus dem reinigenden Gefäß umfasst (a) Drehen der Trommel bei einer ausreichenden Geschwindigkeit, um einen Teil des organischen Lösungsmittels aus dem Substraten zu extrahieren, und (b) Entfernen mindestens eines Teils des extrahierten Lösungsmittels aus dem reinigenden Gefäß über einen Auslass, der in der mindestens einen Wand des reinigenden Gefäßes vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Entfernens eines Teils des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem trocknenden Gefäß umfasst (a) Drehen der Trommel bei einer ausreichenden Geschwindigkeit, um einen Teil des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus den Substraten zu extrahieren, und (b) Entfernen mindestens eines Teils des extrahierten unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Gefäß über einen Auslass, der in der mindestens einen Gefäßwand vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Entfernens mindestens eines Teils des extrahierten, unter Druck gesetzten, flüssigen Lösungsmittels aus dem trocknenden Gefäß gefolgt ist von einem Schritt des Herabsetzens des Druckes des trocknenden Gefäßes, um einen verbleibenden Teil des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels zu verdampfen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das organische Lösungsmittel einen Glykolether umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das organische Lösungsmittel umfasst einen Polyglykolether.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das unter Druck gesetzte, flüssige Lösungsmittel verdichtetes Kohlendioxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das organische Lösungsmittel gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolethyletheracetat, Diethylenglykolbutylether, Propylenglykol-t-butylether, Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykol-n-propylether, Tripropylenglykol-n-butylether und Gemischen hiervon.
Vorrichtung zum Reinigen von Substraten, wobei die Vorrichtung umfasst: eine reinigende Trommel (112), wobei die reinigende Trommel (112) innerhalb eines reinigenden Gefäßes (110) mit mindestens einer Gefäßwand lokalisiert ist, und die reinigende Trommel angepasst ist, Substrate zu tragen; einen Behälter mit organischem Lösungsmittel (130), der betriebsfähig mit dem reinigenden Gefäß (110) verbunden ist; Einrichtungen (152; 171; 170–174; 190; 114) zum Bewegen des organischen Lösungsmittels aus dem Behälter mit organischem Lösungsmittel zu dem reinigenden Gefäß (110); dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter umfasst: ein unter Druck setzbares, trocknendes Gefäß (120), das angepasst ist, um die Substrate und unter Druck gesetztes, flüssiges Lösungsmittel zu tragen; eine perforierte, drehbare, trocknende Trommel (122), wobei die trocknende Trommel (122) lokalisiert ist innerhalb eines trocknenden Gefäßes (120) mit mindestens einer Gefäßwand, und wobei die trocknende Trommel (122) angepasst ist, Substrate zu tragen; einen Behälter (132) mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel, der betriebsfähig mit dem trocknenden Gefäß (120) verbunden ist; und Einrichtungen (154; 155; 175; 174; 176; 192; 124) zum Bewegen des unter Druck gesetzten flüssigen Lösungsmittels aus dem Behälter mit unter Druck gesetztem flüssigen Lösungsmittel zu dem trocknenden Gefäß, und wobei die reinigende Trommel (112) perforiert und drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Substrate Textilien umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die drehbare Trommel innerhalb des reinigenden Gefäßes angepasst ist, sich bei einer ausreichenden Geschwindigkeit zu drehen, um einen Teil des organischen Lösungsmittels aus den Substraten zu extrahieren.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die drehbare Trommel angepasst ist, sich bei einer ausreichenden Geschwindigkeit zu drehen, um einen Teil des unter Druck gesetzten, flüssigen Lösungsmittels aus den Substraten zu extrahieren.
Vorrichtung nach Anspruch 33, weiter umfassend eine Filtrationsanordnung für organisches Lösungsmittel, die betriebsfähig mit dem reinigenden Gefäß verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das unter Druck gesetzte flüssige Lösungsmittel verdichtetes Kohlendioxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das organische Lösungsmittel einen Glykolether umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das organische Lösungsmittel einen Polyglykolether umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das organische Lösungsmittel umfasst ein Lösungsmittel, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolethyletheracetat, Diethylenglykolbutylether, Propylenglykol-t-butylether, Dipropylenglykolmethylether, Tripropylenglykolmethylether, Dipropylenglykol-n-butylether, Dipropylenglykol-n-propylether, Tripropylenglykol-n-butylether und Gemischen hiervon.