EP3167107B1

EP3167107B1 - Waschmaschine mit entfärbungseinrichtung und reservoir für wasserunlösliche feste teilchen

Info

Publication number: EP3167107B1
Application number: EP15735695.7A
Authority: EP
Inventors: Iwona Spill; Peter Schmiedel; Nicole BODE; Christian Nitsch; Arnd Kessler; Thorsten Bastigkeit; Thomas Müller-Kirschbaum
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2023-04-26
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: EP3167107A1; US20170114489A1; DE102014213313A1; WO2016005459A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Waschmaschine mit einer Entfärbungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Waschen von textilen Substraten in einer solchen Waschmaschine.
Es ist bekannt, dass bunte Textilen (textile Substrate) beim Waschvorgang ausfärben können. In Abhängigkeit von der Waschtemperatur, dem gewählten Waschprogramm und dem verwendeten Waschmittel kann es zu einem unterschiedlich stark ausgeprägten Auswaschen einzelner oder mehrerer Farbstoffe aus den textilen Substraten kommen. Die gelösten Farbstoffe gehen in die Waschflotte, im Allgemeinen eine Waschlauge, über und kommen auf diesem Wege in Kontakt mit anderen textilen Substraten, auf welche die Farbstoffe übergehen können. Dies führt zu unerwünschten Verfärbungen insbesondere heller textiler Substrate und kann im schlimmsten Falle beispielsweise ein Kleidungsstück völlig ruinieren.
In der Textilindustrie werden heute zahlreiche unterschiedliche Farbstoffe eingesetzt. Diese Farbstoffe variieren stark im Hinblick auf ihre chemische Struktur, ihre Eigenschaften und ihre Bindung an ein Textil. So kann beispielsweise unterschieden werden zwischen Direktfarbstoffen, Reaktivfarbstoffen, Dispersionsfarbstoffen, Säurefarbstoffen, Küpenfarbstoffen und anderen. Unterschiedliche Gewebearten, wie Baumwolle, Polyamid oder Polyester, erfordern unterschiedliche Farbstofftypen, um eine effiziente und langanhaltende Einfärbung dieser Gewebe herbeizuführen. Diese große Bandbreite an in der Textilindustrie eingesetzten Farbstoffen stellt eine große Herausforderung dar bei der Suche nach effizienten Maßnahmen gegen das Verfärben.
Zur Unterbindung des Ausfärbeprozesses sind insbesondere im Bereich der Waschmittelzusammensetzungen bereits verschiedene Anstrengungen unternommen worden. So sind heute Farbwaschmittel üblicherweise mit Farbübertragungsinhibitoren versetzt, welche die Übertragung von Farbstoffen auf andere textilen Substrate verhindern sollen. Ein Nachteil dieser Zusatzstoffe besteht darin, dass sie zumeist lediglich gegen einzelne oder wenige Farbstoffe wirksam sind, nicht jedoch gegen ein breiteres Spektrum von Farbstoffen. So zeigen kommerzielle Farbübertragungsinhibitoren beispielsweise eine gute Wirkung gegenüber rotem Direktfarbstoff, jedoch keine bzw. nur geringe Wirkung gegenüber Dispersions-, Säure oder Küpenfarbstoffen. Gerade ein solches breites Farbspektrum liegt jedoch bei einer haushaltsüblichen Buntwäsche vor, da aus Effizienzgründen eine Sortierung nach Farben im Allgemeinen allenfalls grob (hell/dunkel) durchgeführt wird, in aller Regel jedoch nicht nach einzelnen Farbtönen. Um eine entsprechende Wirksamkeit gegenüber einem derartigen Farbstoffgemisch zu erreichen, wäre es notwendig, zahlreiche unterschiedliche Farbübertragungsinhibitoren in die Waschmittelzusammensetzungen aufzunehmen. Dies würde jedoch sowohl die Komplexität von Waschmittelrezepturen als auch die Kosten für das Waschmittel in unerwünschter Weise erhöhen.
Aus der US5313811A sowie der US3269539A sind Waschmaschinen mit Entfärbungseinrichtungen bekannt.
Aus der US-A 3,927,967 ist ein Verfahren zur Fleckbehandlung von textilen Substraten bekannt bei welchem die textilen Substrate einer Behandlung mit einer Waschmittellösung, einem Photoaktivator und Sauerstoff unterzogen werden und während dieses Behandlungsprozesses mit sichtbarem Licht bestrahlt werden. Ein solches Verfahren ist zur Behandlung von gefärbten textilen Substraten, insbesondere zur Unterbindung des Ausfärbeprozesses, jedoch nicht brauchbar, da durch die Behandlung nicht nur in der Waschflotte gelöste Farbstoffe, sondern auch die an die textilen Substrate gebundene Farbstoffe angegriffen werden und die textilen Substrate dadurch in unerwünschter Weise ausbleichen und an Farbe verlieren.
In der WO 2009/067838 A2 ist ein Verfahren zum Reinigen von Wäsche mit elektrolysiertem Wasser mittels oxidativer Radikale beschrieben. Zu diesem Zweck ist zusätzlich zur Waschmaschine ein Wassertank vorgesehen. Das in dem Tank enthaltene Wasser wird durch eine Elektrolyse-Einheit elektrolysiert, wodurch es sich mit oxidativen Radikalen anreichert, die hochreaktiv sind und dadurch unter anderem eine reinigende und desinfizierende Wirkung haben. Das solchermaßen aufbereitete Wasser wird sodann dem eigentlichen Waschprozess zugeführt. Nachteilig ist hier, dass die zu waschenden textilen Substrate während des Waschvorgangs in Kontakt mit dem elektrolysierten Wasser kommen. Dadurch werden nicht nur Verunreinigungen in den textilen Substraten, sondern auch die an die textilen Substrate gebundenen Farbstoffe angegriffen, was zu einem unerwünschten Ausbleichen der Farben führen kann.
WO-A-01/71083 offenbart eine Waschmaschine, die eine Trommel zur Aufnahme von zu waschenden Artikeln aufweist, wobei die Trommel mindestens zwei drehbare Trommelabschnitte und einen Antrieb aufweist, die Trommel eine Vielzahl von unterschiedlichen Trommel Modi, einschließlich eines Modus umfasst, in der die drehbaren Trommelteile angetrieben werden, um eine relative Drehung zwischen ihnen zu bewirken. Eine Steuerung steuert das Gerät, um eine Vielzahl von unterschiedlichen Spülprogrammen auszuführen, wobei jedes Waschprogramm einen zugehörigen Trommelmodus aufweist.
WO 2010/094959 A1 betrifft die Reinigung von Substraten unter Verwendung eines lösungsmittelfreien Reinigungssystems, das die Verwendung von nur geringen Mengen an Wasser benötigt. Ganz besonders beschäftigt sich die Schrift mit der Reinigung von Textilfasern mit Hilfe eines solchen Systems, und stellt eine Vorrichtung zur Verwendung in diesem Zusammenhang bereit.
WO-A-2007/128962 ermöglicht die effiziente Trennung des Substrats von Polymerteilchen nach Abschluss des Reinigungsprozesses und beschreibt ein Design zur Verwendung von zwei internen Trommeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung von einfachen und kostengünstigen Maßnahmen, durch welche das Risiko von Verfärbungen während des Waschvorgangs in einer Waschmaschine bei gleichzeitiger Schonung der zu waschenden textilen Substraten in Anwesenheit von wasserunlöslichen festen Teilchen minimiert wird.
Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch eine Waschmaschine (1) mit einer Waschkammer (2) zur Aufnahme von einer Waschflotte und von zu reinigenden textilen Substraten, einem Reservoir enthaltend eine Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen und einer Entfärbungseinrichtung (3), die über einen Einlass (4) zum Einleiten von Waschflotte aus der Waschkammer (2) in die Entfärbungseinrichtung (3) und über einen Auslass (5) zum Herausleiten von Waschflotte aus der Entfärbungseinrichtung (3) in die Waschkammer (2) verfügt, und die Entfärfungseinrichtung darüber hinaus mindestens ein Aktivierungsmittel aufweist, das eine UV_Strahlungsquelle umfasst und geeignet ist, innerhalb der Entfärbungseinrichtung (3) einen Prozess zur Bildung freier Radikale in der Waschflotte in Gang zu setzen sowie die Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen zu regenerieren, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserunlöslichen festen Teilchen

a. Zeolithe, Tone und/oder Keramik umfassen, und/oder
b. Polymerteilchen umfassen und

Es kann sich bei der Waschmaschine im Sinne der Erfindung grundsätzlich um eine handelsübliche Waschmaschine, beispielsweise eine quaderförmige Waschmaschine mit einem Fassungsvermögen von etwa 1 bis 20 kg, insbesondere 4 bis 9 kg, Wäsche, aber auch um eine industriell einsetzbare Waschmaschine mit beliebigem Fassungsvermögen handeln. So fallen auch Waschmaschinentypen mit abweichender Bauweise und deutlich größerem Fassungsvermögen unter die Erfindung. Bei der Waschkammer handelt es sich um denjenigen Raum, welcher während eines Waschganges von Waschflotte durchströmt wird. Bei einer haushaltsüblichen Waschmaschine ist dies im Allgemeinen eine Waschtrommel sowie der diese unmittelbar umgebende Raum.
Es hat sich gezeigt, dass die während eines Waschvorgangs in die Waschflotte übergegangenen Farbstoffe durch freie Radikale zersetzt werden können. Freie Radikale besitzen mindestens ein ungepaartes Elektron und sind aus diesem Grund äußerst reaktionsfreudig und dadurch meist kurzlebig (in der Regel < 1s). Sie sind in der Lage, mit den in der Waschflotte gelösten Farbstoffen zu reagieren und diese so zu zersetzen. Beispielhaft sei die Zersetzung des Farbstoffes Acid Orange 7 genannt, welcher durch die Wechselwirkung mit freien Radikalen in farblose aromatische Nebenprodukte zersetzt wird, die ihrerseits durch Oxidation in aliphatische Säuren überführt werden.
Dieses Wechselwirkungsverhalten zwischen freien Radikalen und Farbstoffen macht sich die erfindungsgemäße Waschmaschine zu Nutze. Sie weist zu diesem Zweck die Entfärbungseinrichtung auf, in die die mit gelösten Farbstoffen angereicherte Waschflotte aus der Waschkammer einleitbar ist. In der Entfärbungseinrichtung ist das Aktivierungsmittel angeordnet, das geeignet ist, einen Prozess zur Bildung freier Radikale in der Waschflotte innerhalb der Entfärbungseinrichtung in Gang zu setzen. Die gebildeten freien Radikale greifen die Farbstoffe in der Waschflotte an und zersetzen diese. Die auf diese Weise behandelte Waschflotte wird sodann wieder aus der Entfärbungseinrichtung heraus- und in die Waschkammer eingeleitet und dem weiteren Waschprozess in der Waschmaschine zugeführt. Der Anteil an gelösten Farbstoffen in der insgesamt in der Waschkammer befindlichen Waschflotte wird somit deutlich reduziert und dadurch das Risiko von Textilverfärbungen minimiert.
Als besonders vorteilhaft zeigt sich die hervorragende Wirkung der freien Radikale gegenüber verschiedensten Farbstoffen. Dadurch kann auf jeweils nur gegenüber einzelnen Farbstoffen wirksame Waschmittelzusätze weitgehend verzichtet werden und auch ein strenges Sortieren der zu waschenden textilen Substrate nach unterschiedlichen Farbtönen vor der Wäsche kann entfallen.
Die erfindungsgemäße Waschmaschine weist den Vorteil auf, dass innerhalb der Entfärbungseinrichtung die Behandlung der Waschflotte und auch der wasserlöslichen festen Teilchen erfolgen kann; ein unerwünschter Einfluss der reaktiven freien Radikale auf die in der Waschkammer, im allgemeinen in einer Waschtrommel befindlichen textilen Substrate und die in diesen gebundenen Farbstoffe ist nicht möglich bzw. weitestgehend ausgeschlossen. Sowohl der Einlass zum Einleiten der Waschflotte aus der Waschkammer in die Entfärbungseinrichtung als auch der Auslass zum Herausleiten der Waschflotte in die Waschkammer sind zu diesem Zwecke derart beschaffen, dass textile Substrate nicht in die Entfärbungseinrichtung gelangen können. Hierzu können der Einlass und/oder der Auslass der Entfärbungseinrichtung beispielsweise mit geeigneten Filtern oder Gittern ausgestattet sein, welche nicht für textile Substrate, wohl aber für die Waschflotte und die wasserunlöslichen festen Teilchen passierbar sind. Auch können die Abmessungen, insbesondere die Querschnittsfläche des Einlasses und/oder des Auslasses so bemessen sein, dass ein Eintreten von textilen Substraten in die Entfärbungseinrichtung nicht möglich ist. Erfindungsgemäß kann auch eine Steuerung der Einlass- und Auslasseinrichtungen vorgesehen sein, um diese zeitlich zu steuern und so nur die gewünschten Bestandteile hinein oder hinaus zu befördern.
Die Länge des Einlasses und insbesondere des Auslasses der Entfärbungseinheit ist dabei derart bemessen, dass unter Berücksichtigung der mittleren Fließgeschwindigkeit der Waschflotte durch die Entfärbungseinrichtung und der mittleren Lebensdauer der freien Radikale davon ausgegangen werden kann, dass in der behandelten Waschflotte beim Austreten aus der Entfärbungseinrichtung praktisch keine freien Radikale mehr vorhanden sind.
Bei der Waschflotte handelt es sich im Allgemeinen um eine Waschlauge, bei welcher ein Waschmittel in Wasser gelöst ist. Je nach Anforderung können dieser Waschlauge weitere Komponenten zugemischt sein. In bestimmten Anwendungsfällen können auch reines Wasser oder andere geeignete Flüssigkeiten zur Anwendung kommen. Bestandteile handelsüblicher Waschmittel sind dem Fachmann notorisch bekannt.
Im Rahmen der Erfindung umfasst das Aktivierungsmittel eine UV-Strahlungsquelle, d.h. der Prozess zur Bildung freier Radikale in dem Entfärbungseinrichtung wird durch UV-Bestrahlung in Gang gesetzt. Als Waschflotte wird bei dieser Ausführungsvariante eine Waschflotte eingesetzt, welche chemische Zusatzkomponenten wie Wasserstoffperoxid (HzOz) oder Titandioxid (TiOz) enthält. Durch die von der Strahlungsquelle in der Entfärbungseinrichtung emittierte UV-Strahlung wird das in der Waschflotte enthaltene Wasserstoffperoxid bzw. Titandioxid aktiviert und als kurzlebige Produkte dieser Reaktion entstehen hoch reaktive Hydroxyl-Radikale (OH-Radikale), welche in der Lage sind, die Farbstoffe in der Waschlauge zu zersetzen. Neben dem genannten Wasserstoffperoxid und Titandioxid sind selbstverständlich auch zahlreiche weitere chemische Zusätze geeignet, welche sich durch UV-Bestrahlung unter Bildung freier Radikale aktivieren lassen. Die Verwendung von Wasserstoffperoxid bietet sich in besonderer Weise an, da dieses als Bleichmittel bereits in zahlreichen Waschmittelkompositionen enthalten ist.
Die Konzentration von Wasserstoffperoxid in dem flüssigen Anteil der Waschflotte beträgt vorzugsweise 0,1 bis 50 mmol/L, besonders bevorzugt 1 bis 20 mmol/L. Dabei versteht sich der flüssige Anteil der Waschflotte als der Anteil der gesamten Waschflotte inklusive der wasserunlöslichen festen Teilchen, der erhalten wird, wenn man die wasserunlöslichen festen Teilchen mittels Zentrifugieren von 8 kg der die festen wasserunlöslichen Teilchen enthaltenden Waschflotte für 5 Minuten in einer Zentrifuge mit horizontal montiertem zylindrischen Drehkörper von 515 mm Innendurchmesser und 370 mm innerer Tiefe bei 1400 Umdrehungen pro Minute von dem flüssigen Anteil abtrennt.
Aufgrund der isolierten Behandlung der Waschlauge in der Entfärbungseinrichtung, die lediglich für die Waschlauge und die wasserunlöslichen festen Teilchen, nicht jedoch für textile Substrate zugänglich ist, und aufgrund der Kurzlebigkeit der freien Radikale, ist eine direkte Einwirkung der UV-Strahlung und/oder der freien Radikale auf die textilen Substrate und eine etwaige Schädigung dieser, beispielsweise eine Entfärbung, nicht möglich.
Als UV-Strahlungsquelle können eine Quarz-Lampe oder eine UV-Leuchtdiode eingesetzt werden. Jedoch sind auch andere UV-Strahlungsquellen wie Sonnenlicht, Gasentladungslampen, Fluoreszenzlampen, LEDs oder Laser denkbar. Besonders bevorzugte UV-Strahlungsquellen (6) sind eine Quarzlampe, Sonnenlicht, LEDs oder eine UV-Leuchtdiode.
Es wird allgemein bevorzugt, dass wenn eine UV-Strahlungsquelle als Aktivierungsmittel vorhanden ist, diese Quelle in der Entfärbungseinrichtung so platziert ist und/oder dass die Entfärbungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass die Waschkammer keiner direkten UV-Strahlung ausgesetzt ist, weiter bevorzugt keiner UV-Strahlung ausgesetzt ist, so dass Farbstoffe in den textilen Substraten, die in der Waschkammer vorhanden sein können, nicht geschädigt werden. Dies kann z.B. erfolgen, indem beim Eingang und Ausgang in Richtung Waschkammer eine Blende oder eine Kurve vorhanden ist, und die Waschflotte um die Blende herum bzw. um die Kurve fließen muss. Z.B. können auch die Ein und Ausgänge des Entfärbungseinrichtung in einer Richtung angeordnet damit diese nicht Richtung Waschkammer zeigen.
Der bevorzugte Wellenlängenbereich der emittierten UV-Strahlung liegt zwischen 100 und 400 nm, besonders bevorzugt zwischen 250 und 400 nm. Erste Versuche deuten darauf hin, dass eine Abhängigkeit besteht zwischen der Wellenlänge der emittierten Strahlung und der Art des zersetzbaren Farbstoffes. Neben der Einstrahlung eines Kontinuums ist es selbstverständlich möglich UV-Strahlung auch diskontinuierlich sowie mit einer oder mehreren diskreten Wellenlängen einzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Waschmaschine ist mindestens eine zusätzliche Pumpe neben der üblicherweise in einer Waschmaschine vorhandenen Pumpe vorgesehen, welche die Waschflotte aus der Waschkammer in die Entfärbungseinrichtung hinein und/oder aus diesem heraus pumpt. Hierdurch kann der Entfärbungsprozess noch effizienter gestaltet werden.
Das Einsetzen, die Intensität und die Dauer des Prozesses zur Bildung freier Radikale in der Entfärbungseinrichtung sind vorzugsweise regelbar. So kann das Einsetzen des Prozesses an das Erreichen bestimmter Betriebsparameter gekoppelt sein, beispielsweise an eine bestimmte Temperatur der Waschflotte oder an eine bestimmte Phase des Waschgangs. Für eine temperaturabhängige Regelung kann beispielsweise ein Temperatursensor vorgesehen sein, durch welchen die Temperatur der Waschflotte erfassbar ist. Auch kann eine rein zeitliche Regelung vorgesehen sein, bei der der Prozess zu einem voreinstellbaren Zeitpunkt startet. Ebenso kann die Dauer des Prozesses so eingestellt werden, dass dieser stoppt, sobald ein gewisses Maß an Farbstoffen innerhalb der Waschflotte unterschritten wird. Bei Waschgängen mit besonders niedriger Temperatur, bei welchen kein Auswaschen von Farbstoffen in die Waschflotte zu befürchten ist, kann das Einsetzen des Prozesses auch völlig unterbunden werden. Bei hohen Waschtemperaturen und beim Waschen besonders stark ausfärbender Textiler Substrate hingegen können die Intensität und Dauer des Prozesses entsprechend gesteigert werden.
Die Temperatur der Waschflotte, bei der die erfindungsgemäße Waschmaschine betrieben werden kann, kann zwischen 10 und 100 °C, vorzugsweise zwischen 20 und 60 °C liegen.
Die Entfärbungseinrichtung kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung in einem Gehäuse der Waschmaschine fest eingebaut sein. Hierbei kann die Spannungsversorgung für die Aktivierungsmittel und gegebenenfalls für die Pumpe an die Spannungsversorgung der Waschmaschine gekoppelt sein. Die Entfärbungseinrichtung kann beispielsweise unterhalb der Trommel oder auf der Innenseite der Tür der Waschmaschine angebracht sein. Zur Zuleitung der Waschflotte in die Entfärbungseinrichtung und wieder aus diesem heraus können in der Waschmaschine entsprechende Leitungen vorgesehen sein, welche an den Einlass bzw. den Auslass der Entfärbungseinrichtung anschließbar sind. So kann beispielsweise die Waschkammer über einen Waschflottenauslass verfügen, welcher mit dem Einlass der Entfärbungseinrichtung verbindbar ist. Entsprechend kann der Auslass der Entfärbungseinrichtung mit einem Waschflotteneinlass der Waschkammer verbindbar sein, so dass die behandelte Waschflotte aus der Entfärbungseinrichtung wieder zurück in die Waschkammer geführt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Entfärbungseinrichtung aber auch in den üblicherweise vorhandenen Umpumpkreislauf integriert sein.
Alternativ kann die Entfärbungseinrichtung auch als separates, vorzugsweise batteriebetriebenes Modul ausgebildet sein. Dieses kann beispielsweise mit Hilfe einer entsprechenden Halterung an der Innenseite der Tür der Waschmaschine angebracht werden. Der Vorteil eines separat einbringbaren Moduls besteht darin, dass dieses nur bei Bedarf eingesetzt werden kann und somit einem geringeren Verschleiß unterliegt. Zudem kann ein separates Modul auch nachträglich noch in eine bereits vorhandene Waschmaschine eingebaut werden oder aus einer defekten Waschmaschine aus und in eine neue Waschmaschine eingebaut werden.
Eine besondere Eigenschaft der UV-Strahlung ist, dass sie in einem Wellenlängenbereich von 200 und 300 nm auch eine keimabtötende Wirkung aufweist. Dadurch können Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, Viren und Protozoen deaktiviert werden. Dank dieser Fähigkeit findet die UV-Strahlung als eine umweltfreundliche, chemikalienfreie und hochwirksame Methode zur Desinfektion von Wasser weitverbreitet Anwendung. Außerdem wird sie zum Schutz des Wassers vor schädlichen Mikroorganismen eingesetzt.
Im Gegensatz zu chemischen Wasserdesinfektionsverfahren beruht die UV-Bestrahlung auf einem physikalischen Prozess, bei dem Mikroorganismen schnell und wirksam deaktiviert werden. Wenn Bakterien, Viren und Protozoen den keimtötenden Wellenlängen der UV-Strahlung ausgesetzt werden, verlieren sie ihre Reproduktions- und Infektionsfähigkeit.
UV-Strahlung hat sich als hochwirksam gegen pathogene Organismen erwiesen, darunter die Erreger von Cholera, Polio, Typhus, Hepatitis und anderen bakteriellen, viralen und parasitären Erkrankungen. Daher wird erfindungsgemäß die UV-Strahlung (allein oder in Verbindung mit Wasserstoffperoxid) für die UV-Oxidation eingesetzt, ein Prozess, bei dem die Zahl der Mikroorganismen auf den textilen Substraten und/oder den wasserunlöslichen festen Teilchen und/oder in der flüssigen Phase der Waschflotte erheblich verringert wird.
Auch die photokatalytische Wasserspaltung ist durch Einsatz kurzwelliger UV-Strahlung im Bereich von 250 bis 300 nm bei Verwendung von geeigneten Photokatalysatoren erfindungsgemäß möglich. Diese werden entweder dem Waschmittel oder den wasserunlöslichen festen Teilchen zugegeben oder können teilweise oder vollständig daraus bestehen. Auch ist es möglich, diese stationär in der Entfärbungseinrichtung einzubringen. So kann grundsätzlich auf den Einsatz von Mengen des Wasserstoffperoxids durch das Waschmittel oder Wasserstoffperoxid generierenden Komponenten verzichtet werden.
Die Erfindung offenbart somit auch ein in einer Waschmaschine einsetzbares Modul, die ein Entfärbungseinrichtung mit einem Einlass zum Einleiten von Waschflotte in das Entfärbungseinrichtung und einem Auslass zum Herausleiten von Waschflotte aus dem Entfärbungseinrichtung aufweist, und die mindestens ein Aktivierungsmittel aufweist, das geeignet ist, innerhalb der Entfärbungseinrichtung einen Prozess zur Bildung freier Radikale in der Waschflotte in Gang zu setzen.
Wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Waschmaschine ist das Vorhandensein der Entfärbungseinrichtung, die in die obige Vorrichtung integriert ist, der obengenannten wasserunlöslichen festen Teilchen und ein Reservoir für die Teilchen.
Die erfindungsgemäße Waschmaschine weist typischerweise eine Klapptür in einem Gehäuse auf, um Zugang zum Inneren der Waschtrommel zu ermöglichen, um ein im Wesentlichen geschlossenes System bereitzustellen. Vorzugsweise schließt die Tür ein Fenster der stationären zylindrischen Trommel, die drehbar in einer weiteren Trommel gelagert ist, auf, während die drehbar gelagerte Zylindertrommel vertikal innerhalb des Gehäuses angebracht ist. Folglich wird eine Frontladeeinrichtung bevorzugt. Alternativ kann die stationäre zylindrische Trommel vertikal innerhalb des Gehäuses angebracht sein und die Zugriffseinrichtung sich in der Oberseite der Vorrichtung befinden.
Die Waschmaschine ist geeignet, um einen Kontakt der Teilchen mit dem verschmutzten Substrat bereitzustellen. Idealerweise sollten diese Teilchen wirksam zirkuliert werden, um eine effektive Reinigung zu fördern.
Erfindungsgemäß umfasst die Waschmaschine wenigstens ein Reservoir, insbesondere mit einer entsprechenden Steuerung, enthaltend die wasserunlöslichen festen Teilchen, das sich beispielsweise innerhalb der Waschmaschine befindet und geeignet ist, um den Fluss der Teilchen innerhalb der Waschmaschine zu steuern und die Teilchen zur Regenerierung beinhaltet. In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Waschen von textilen Substraten in einer Waschmaschine unter Verwendung einer der oben definierten Waschmaschine umfassend die Schritte:

Einfüllen der zu waschenden textilen Substrate in die Waschkammer der Waschmaschine;
Starten eines Waschganges;
Waschen der Wäsche durch Inkontaktbringen der textilen Substrate mit Wasser, einem Waschmittel und einer Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen;
Einleiten von Waschflotte aus der Waschkammer in die Entfärbungseinrichtung;
Behandlung der Waschflotte in der Entfärbungseinrichtung unter Einsatz des Aktivierungsmittels;
Ausleiten von behandelter Waschflotte aus der Entfärbungseinrichtung in die Waschkammer,
wobei das Einleiten und/oder Ausleiten der Waschflotte sowie das Behandeln der Waschflotte in der Entfärbungseinrichtung kontinuierlich, diskontinuierlich oder sequentiell durchgeführt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1:: ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Entfärbungseinrichtung in schematischer Darstellung;
Figur 2:: schematische Ansicht einer Waschmaschine mit der Entfärbungseinrichtung aus Figur 1 gemäß der Erfindung;

Anhand der Figur 1 wird zunächst die Funktionsweise der Entfärbungseinrichtung näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer im Ganzen mit 3 bezeichneten erfindungsgemäßen Entfärbungseinrichtung, die geeignet ist, Waschflotte aufzunehmen. Hierzu weist die Entfärbungseinrichtung 3 einen Einlass 4 sowie einen Auslass 5 auf. Durch den Einlass 4 kann nicht dargestellte Waschflotte aus der Umgebung der Entfärbungseinrichtung in dessen Innenraum gelangen. Über den Auslass 5 kann die Waschflotte wieder aus der Entfärbungseinrichtung 3 austreten. Die Flussrichtung der Waschflotte ist schematisch über Pfeile angedeutet.
Innerhalb der Entfärbungseinrichtung 3 ist eine UV-Strahlungsquelle 6 angeordnet. Die Anordnung der UV-Strahlungsquelle 6 innerhalb ders Entfärbungseinrichtung 3 ist in Figur 1 lediglich schematisch dargestellt, insbesondere wurde auf die Darstellung der elektrischen Anschlüsse der UV-Strahlungsquelle 6 verzichtet. Bei der UV-Strahlungsquelle 6 kann es sich bevorzugt um eine UV-Quarz-Lampe handeln, welche UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm emittiert.
Wird nun gegebenenfalls eine Wasserstoffperoxid (HzOz) enthaltende Waschflotte, in welcher Farbstoffe gelöst sind, durch den Einlass 4 in die Entfärbungseinrichtung 3 eingeleitet, so werden HzOz-Moleküle durch die von der Quarz-Lampe emittierte UV-Strahlung aktiviert und es entstehen kurzlebige, hochreaktive Hydroxyl-Radikale (OH). Diese OH-Radikale greifen die in der Waschflotte gelösten Farbstoffe an und zersetzen diese. Die auf diese Weise entfärbte Waschflotte wird schließlich durch den Auslass 5 aus der Entfärbungseinrichtung 3 wieder heraus geleitet.
Die Bezeichnung "entfärbte Waschflotte" soll erfindungsgemäß bedeuten, dass der Farbstoffgehalt der Waschflotte bei Verlassen der Entfärbungseinrichtung 3 deutlich geringer ist als beim Eintreten in die Entfärbungseinrichtung 3. Der absolute Grad der Entfärbung hängt von unterschiedlichen Parametern wie ursprünglichem Farbstoffgehalt in der Waschflotte, Verweildauer der Waschflotte in der Entfärbungseinrichtung 3, Strahlungsintensität der UV-Lampe und anderen ab.
Die in Figur 2 in vereinfachter Form dargestellte Waschmaschine 1 weist eine Trommel 13 auf, welche Teil einer Waschkammer 2 ist und unterhalb der eine UV-Quarz-Lampe enthaltende Entfärbungseinrichtung 3 gemäß Figur 1 angeordnet ist. Die Waschkammer 2 besteht aus der Waschtrommel 13 und dem diese unmittelbar umgebenden Raum, welcher während des Waschganges von der Waschflotte durchströmt wird. Der Flüssigkeitsfluss durch die Entfärbungseinrichtung 3 ist durch Pfeile angedeutet. Genauso ist es möglich, das Entfärbungseinrichtung 3 in der alternativen Ausführung mit Elektrodenanordnung 7 in einem Bereich unterhalb der Trommel 13 anzuordnen. Die Entfärbungseinrichtung 3 ist in dem gezeigten Beispiel integraler Bestandteil der Waschmaschine 1.
Die erfindungsgemäße, eine Entfärbungseinrichtung 3 aufweisende Waschmaschine 1 sowie das mit dieser betriebene Verfahren zum Waschen von textilen Substraten stellen somit Maßnahmen dar, mit Hilfe derer das Risiko von Verfärbungen während des Waschprozesses in einer Waschmaschine minimiert werden kann. Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass auf einfache Weise verschiedenste Farbstoffe gleichzeitig zersetzt werden können, ohne dass die textilen Substrate selbst durch den Farbneutralisierungsprozess in Mitleidenschaft gezogen würden. Als Folge dieses verminderten Verfärbungsrisikos kann auf das Vorsortieren von textilen Substraten nach Farben vor der Wäsche weitgehend verzichtet werden, was eine deutliche Zeitersparnis bedeutet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Reinigen eines verschmutzten textilen Substrats, wobei das Verfahren die Behandlung des feuchten textilen Substrats mit einer Formulierung einschließt, das eine Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen umfasst, bei dem die Teilchen gegebenenfalls nach einer Regeneration mit oder ohne Einsatz eines Waschmittels in weiteren Reinigungsverfahren gemäß dem Verfahren wiederverwendet werden.
Erfindungsgemäß werden die wasserunlöslichen festen Teilchen zur Regenerierung in der Entfärbungseinrichtung während des Waschvorgangs oder in einem separaten Schritt der UV-Strahlung ausgesetzt werden.
Das Substrat umfasst textile Substrate, jedes gegebenenfalls aus einer Vielzahl von Materialien, die entweder eine natürliche Faser, wie Baumwolle, oder synthetische Textilfasern, beispielsweise Nylon 6,6 oder ein Polyester sein können.
Die wasserunlöslichen festen Teilchen können anorganischer und/oder organischer Natur sein und sind ausgewählt aus

a. Zeolithen, Tonen und/oder Keramikund/oder
b. Polymerteilchen.

Die Teilchen können eine gewisse Hydrophilie aufweisen, um eine Benetzung mit der Waschflotte zu ermöglichen.
Die organischen wasserunlöslichen festen Teilchen können eine beliebige Vielzahl unterschiedlicher Polymere umfassen. Insbesondere bevorzugt werden Polyalkene wie Polyethylen und Polypropylen, Polyester und Polyurethane. Bevorzugt werden jedoch die Polymerteilchen aus Polyamid, ganz besonders Teilchen aus Nylon, am meisten bevorzugt in der Form von Nylon-Chips. Die Polyamide sind besonders wirksam für wässrige Flecken/Schmutzentfernung, während Polyalkene besonders nützlich für die Entfernung von ölhaltigen Flecken sind. Gegebenenfalls können Copolymere der obigen polymeren Materialien für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden.
Verschiedene Nylon Homo-oder Co-Polymere können verwendet werden, einschließlich Nylon 6 und Nylon 6,6. Vorzugsweise umfasst das Polyamid Nylon 6,6-Homopolymer mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 5.000 bis 30.000 Dalton, vorzugsweise 10.000 bis 20.000 Dalton, am meisten bevorzugt von 15.000 bis 16.000 Dalton.
Bei den hier und später gegebenenfalls für andere polymere Inhaltsstoffe angegebenen mittleren Molmassen handelt es sich um gewichtsmittlere Molmassen M_w, die grundsätzlich mittels Gelpermeationschromatographie mit Hilfe eines RI-Detektors bestimmbar sind, wobei die Messung zweckmäßig gegen einen externen Standard erfolgt.
Die wasserunlöslichen festen Teilchen beziehungsweise Granulat, Partikel oder Formkörper sind von einer solchen Form und Größe, die eine gute Fließfähigkeit und engen Kontakt mit dem textilen Substrat ermöglicht. Bevorzugte Formen der Teilchen schließen Kugeln und Würfel ein, aber die bevorzugte Teilchenform ist zylindrisch. Die Teilchen sind vorzugsweise so bemessen, dass sie jeweils ein Durchschnittsgewicht in dem Bereich von 20-50 mg, vorzugsweise 30-40 mg haben. Im Falle der am meisten bevorzugten zylindrisch geformten Teilchen beträgt der bevorzugte durchschnittliche Teilchendurchmesser 1,5 bis 6,0 mm, besonders bevorzugt 2,0 bis 5,0 mm, am meisten bevorzugt 2,5 bis 4,5 mm, während die Länge der zylindrischen Teilchen ist bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 6,0 mm, besonders bevorzugt 3,0 bis 5,0 mm und am meisten bevorzugt im Bereich von 4,0 mm beträgt.
Vor der Reinigung wird das textile Substrat vorzugsweise durch Benetzen mit Wasser befeuchtet, um eine zusätzliche Verbesserung für die Waschflotte bereitzustellen und dadurch eine Verbesserung der Transporteigenschaften innerhalb des Systems zu ermöglichen (Vorbehandlung). Somit wird eine effizientere Übertragung von dem Waschmittel auf das Substrat und die Entfernung von Verschmutzungen und Flecken aus dem Substrat erleichtert. Am bequemsten kann das Substrat durch Kontakt mit Leitungswasser benetzt werden. Vorzugsweise wird die Benetzungsbehandlung durchgeführt, um ein Substrat zu Wasser-Gewichtsverhältnis von 1 : 0,1 bis 1 : 5 zu erreichen; mehr bevorzugt liegt das Verhältnis zwischen 1 : 0,2 und 1 : 2 liegt, wobei besonders günstige Ergebnisse mit in Verhältnissen wie 1 : 0,2, 1:1 und 1:2 erzielt werden. Jedoch können in einigen Fällen erfolgreiche Ergebnisse mit dem Substrat zu Wasser-Verhältnisse von bis 1 : 50 erreicht werden, obwohl solche Verhältnisse im Hinblick auf die erhebliche Mengen an Abwasser, die erzeugt werden, nicht bevorzugt sind.
Bei dem Verfahren gemäß diesem Aspekt der Erfindung, das als interstitielles Verfahren zwischen Reinigen und Scheuern angesehen werden kann, wird ein Gewichtsverhältnis von textilem Substrat zu wasserunlöslichen festen Teilchen im Bereich von 1:1 bis 1:30, insbesondere von 1:1,5 bis 1:2,5, ganz besonders von 1:2 eingestellt. Dabei wird der Anteil der wasserunlöslichen festen Teilchen als Gewicht der Teilchen im trockenen Zustand, d.h. nach 24-stündiger Lagerung bei 21°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65%, bestimmt.
Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass die Regenerierung der wasserunlöslichen festen Teilchen möglich ist, und die Teilchen in dem Reinigungsverfahren zufriedenstellend erneut verwendet werden, obwohl eine gewisse Verschlechterung in der Leistung im allgemeinen bei drei Verwendungen der Teilchen zu beobachten ist. Bei erneuter Verwendung der Teilchen werden optimale Ergebnisse erzielt, wenn diese erneut vor Wiedergebrauch mit dem Waschmittel beschichtet sind.
Die Regenerierung der wasserunlöslichen festen Teilchen kann auf an sich bekannter Weise erfolgen, wie sie beispielsweise in der WO 2012/035342 A1 beschrieben ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Regenerierung durch Einbringen der Teilchen gegebenenfalls mit gewerblichen Chemikalien und/oder dem Waschmittel in die Entfärbungseinrichtung beispielsweise in einem separaten Spülgang, gegebenenfalls durch Zusatz von weiteren Reinigungsmitteln, die auch von aggressiver Natur sein können. Die Temperatur des Regenerierungsschrittes ist unabhängig von der Waschtemperatur, wenn das textile Substrat vor der Regenerierung aus der Waschmaschine entnommen wurde. Weiterhin können die üblichen Waschmittelrohstoffe zum Einsatz kommen.
Ein weiterer Gegenstand betrifft die Verwendung eines Waschmittels enthaltend einen Prekursor von freien Radikalen, insbesondere H₂O₂, in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 zum Waschen von textilen Substraten unter Einsatz einer Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen.

Claims

Waschmaschine (1) mit einer Waschkammer (2) zur Aufnahme von einer Waschflotte und von zu reinigenden textilen Substraten, einem Reservoir enthaltend eine Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen und einer Entfärbungseinrichtung (3), die über einen Einlass (4) zum Einleiten von Waschflotte aus der Waschkammer (2) in die Entfärbungseinrichtung (3) und über einen Auslass (5) zum Herausleiten von Waschflotte aus der Entfärbungseinrichtung (3) in die Waschkammer (2) verfügt, und die Entfärbungseinrichtung darüber hinaus mindestens ein Aktivierungsmittel aufweist, das eine UV-Strahlungsquelle umfasst und geeignet ist, innerhalb der Entfärbungseinrichtung (3) einen Prozess zur Bildung freier Radikale in der Waschflotte in Gang zu setzen sowie die Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen zu regenerieren, dadurch gekennzeichnet, dass
die wasserunlöslichen festen Teilchen
a. Zeolithe, Tone und/oder Keramik umfassen, und/oder

b. Polymerteilchen umfassen und

die Vielzahl von verschmutzten wasserunlöslichen festen Teilchen durch Einleiten, Behandeln unter Einsatz des Aktivierungsmittels und Ausleiten aus der Entfärbungseinrichtung regeneriert werden.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Entfärbungseinrichtung einen Photokatalysator zur photokatalytischen Wasserspaltung enthält.
Waschmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Pumpe vorgesehen ist, welche die Waschflotte aus der Waschkammer (2) in die Entfärbungseinrichtung (3) hinein und/oder aus dieser heraus pumpt.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit zur Regelung des Einsetzens und/oder der Intensität und/oder der Dauer des Prozesses zur Bildung freier Radikale.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Waschflotte.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Entfärbungseinrichtung (3) in einem Gehäuse innerhalb oder außerhalb der Waschmaschine (1) befindet.
Verfahren zum Waschen von textilen Substraten unter Einsatz einer Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte:
- Einfüllen der zu waschenden textilen Substrate in die Waschkammer (2) der Waschmaschine (1);

- Starten eines Waschganges;

- Waschen der Wäsche durch Inkontaktbringen der textilen Substrate mit Wasser, einem Waschmittel und einer Vielzahl von wasserunlöslichen festen Teilchen;

- Einleiten von Waschflotte aus der Waschkammer (2) in die Entfärbungseinrichtung (3);

- Behandlung der Waschflotte in der Entfärbungseinrichtung unter Einsatz des Aktivierungsmittels, wobei die Vielzahl von verschmutzten wasserunlöslichen festen Teilchen in der Entfärbungseinrichtung regeneriert werden.

- Ausleiten von behandelter Waschflotte aus der Entfärbungseinrichtung (3) in die Waschkammer (2), wobei das Einleiten und/oder Ausleiten der Waschflotte sowie das Behandeln der Waschflotte in der Entfärbungseinrichtung kontinuierlich, diskontinuierlich oder sequentiell durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflotte auf eine Temperatur von 10 bis 100 °C, bevorzugt von 20 bis 60 °C eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von textilem Substrat zu wasserunlöslichen festen Teilchen im Bereich von 1:1 bis 1:30, insbesondere von 1:1,5 bis 1:2,5, ganz besonders 1:2 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserunlöslichen festen Teilchen, feste Polymerteilchen umfassen, wobei die festen Polymerteilchen Polyalkane, Polyester, Polyurethane und/oder Polyamide einschließlich deren Copolymere, insbesondere ein Nylon 6.6 Homopolymer mit einer mittleren Molmasse von 5.000 bis 30.000 Dalton, enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen jeweils ein durchschnittliches Gewicht im Bereich von 20 bis 50 mg aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von verschmutzten wasserunlöslichen festen Teilchen unter Einsatz weiterer Zusätze durch Einleiten, Behandeln unter Einsatz des Aktivierungsmittels und Ausleiten aus der Entfärbungseinrichtung regeneriert werden.
Verwendung eines Waschmittels enthaltend einen Prekursor von freien Radikalen, insbesondere H₂O₂, in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 zum Waschen von textilen Substraten unter Einsatz von einer Vielzahl wasserunlöslichen festen Teilchen.