KR101302169B1 - 물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실록산 용제를 사용하여 물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 시스템 및 방법에서, 실록산 용제는 세탁되는 물품으로부터 추출된 불순물을 부유시키고, 시스템은 불순물을 여과하여 제거하여 물품을 세탁한다.
Figure R1020087001357
제1 용기, 실록산 용제, 제2 용기, 여과 매체, 재생 필터, 펌프, 스핀 디스크 필터, 관형 필터, 플렉스-튜블러 필터.

Description

물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DRY CLEANING ARTICLES}
본 발명은 실록산 용제를 사용하여 물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 진흙, 분말, 필터, 필터 매체 및 가스를 사용하여 실록산 건식 세탁 용제를 재생하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은, 2005년 6월 25일 출원되고, 원용에 의해 본 명세서에 포함되며, 발명의 명칭이 "물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법"인 미국 임시 출원 제60/692,692호에 기초하여 우선권을 주장한다.
건식 세탁은 전 세계에서 주요 산업이다. 미국에만, 4천대보다 많은 건식 세탁 기계가 있다. 유럽에는 60,000대 이상의 많은 건식 세탁기가 있다. 이러한 건식 세탁기의 85% 이상이 과염소산염에틸렌("PERC")과 함께 사용하도록 구성된 기계를 사용한다. PERC가 여전히 양호한 세탁 용제이지만, PERC는, 대지 오염에 관한 여러 가지 소송, 및 PERC를 건식 세탁 용제로서 사용하는 것을 규제 및/또는 금지하기 위한 입법 활동에 의해 입증된 바와 같이, 여러 가지 주요 건강 및 환경상의 문제를 주고 있다.
건강 및 환경상의 문제에도 불구하고, PERC는 전 세계에서 가장 널리 사용되 는 건식 세탁 용제로서 남아 있다. 대부분의 건식 세탁기가 PERC를 세탁 용제로서 사용하기 때문에, 대부분의 건식 세탁 기계는 PERC와 함께 사용되도록 설계되는데, PERC는, 장비의 설계 및 용제를 재생하는 방법에 영향을 미치는 특정한 특성을 가진다. 예를 들면, PERC는 256oF의 비등점을 가져서, 용제 재생을 위해 대기 증류기(atmospheric still)를 사용할 수 있게 한다. 또한, PERC는 높은 용해력을 가진다. 용해력은 일반적으로 가우리 부타놀 값(Kauroi Butanol Value)("KBV")으로서 보고되었고, PERC는 90을 초과하는 KBV를 가진다. KBV는 용해력 및 소수성 불순물(hydrophobic impurities)을 용해시키는 용제의 능력의 척도이다. PERC의 높은 용해력은 여러 가지 불순물의 용해를 가능하게 한다. 따라서, 증류는 PERC 재생의 우수한 방법인데, 왜냐하면 용해된 불순물은 일반적으로 휘발성이 아니고 따라서 폐기 스트림(waste-stream) 즉 비휘발성 잔류물("NVR")의 일부가 되기 때문이다. NVR은 해로운 폐기물로서 취급되고, 그 처분은 규제되었다.
60,000대 이상의 건식 세탁기를 가진 일본과 같이 세계의 다른 지역에서는, 석유 증류액이 세탁 용제로서 널리 사용된다. 이러한 석유 증류액은 300oF 내지 400oF의 높은 비등점을 가져, 비등점을 낮추기 위해 진공 증류를 필요로 한다. 진공 증류를 사용하는 시스템은 일반적으로 가장 비싼 건식 세탁 시스템이다. 또한, 석유 증류액은 낮은 인화점을 가지며, 따라서 화재 및 폭발을 방지하기 위해 엄격히 규제된다.
석유 증류액은 27 내지 40 KBV의 용해력을 가진다. 이러한 석유 증류액은 PERC보다 훨씬 낮은 용해력을 가지지만, 건식 세탁 공정에서 존재하는 여러 가지 소수성 불순물을 충분히 용해시키는 것이 입증되었다. 그러나, 증류에 의해 석유 증류액을 재생하면, 또한 처분이 규제된 해로운 폐기 스트림을 생성한다. 또한, 석유 증류액은 휘발성 유기 화합물로서 분류되고, 건강 및 환경 문제를 제공한다. PERC에서와 같이, 증류는 석유 증류액을 재생하는 우수한 방법인데, 왜냐하면, 용해된 불순물은 일반적으로 휘발성이 아니며, 따라서 폐기 스트림 또는 비휘발성 잔류물("NVR")의 일부가 되기 때문이다. NVR은 해로운 폐기물로서 취급되며, 그 처분은 규제된다.
증류 외에도, 이들 용액의 여과 또한 처분이 규제된 해로운 폐기물을 생성한다. 1970년 전에, 규조토를 가진 분말 필터가 여과에 사용되었다. 그러나, 1970년대에는, 이들 분말 필터는 카트리지 필터로 거의 대치되었다. 다음에, 1980년대에는, 미국 환경 보호국("EPA")은 사용된 카트리지 필터를 해로운 폐기물로 분류하여, 건식 세탁기는 특수 처리 및 취급을 필요로 하게 되었다.
여과 및 증류를 통한 세탁 용제의 재생은 현대의 건식 세탁 플랜트에서 해로운 폐기물의 가장 큰 소스이다. 이러한 해로운 폐기물은 처분하기에 비싸고, 환경에 지극히 좋지 않다. 그 결과, 건식 세탁 산업은 양호한 세탁 품질을 유지하면서 이러한 해로운 폐기물을 감소시키는 데에 노력을 집중하였다.
환경 및 정부의 강제 규제로 인해서, 산업에서의 노력은 PERC 및 석유 증류액의 대체물을 개발하는 데에 집중되었다. 대체 용제를 위한 연구는 친환경성, 기능성 및 경제성에 집중되었다. 이러한 노력으로 인해서, 높은 인화점 탄화수소, 액상 이산화탄소, 글리콜 에테르, 및 더욱 최근에는 실록산이 도입되었다. 실록산은 최근에야 도입되었기 때문에, 건식 세탁 용제로서 사용하기 위해 설계된 시스템 및 방법이 여전히 필요하다.
본 발명은 실록산 용제를 사용하여 물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예시적 시스템은, 세탁할 물품을 수용하기 위한 세탁 바스켓, 및 실록산 세탁 용제를 포함하기 위한 하나 이상의 탱크를 포함한다. 시스템은 세탁 바스켓과 탱크 사이에 위치되는 펌프를 더 포함한다. 펌프는 용제를 이동시키기 위해 사용되고, 용제를 세탁 바스켓 내로 펌핑함으로써 물품을 실록산 용제 내에 잠그는 작용을 한다. 또한, 펌프는 세척 사이클 동안에 용제를 분쇄하고, 재사용 전에 용제를 연마하기 위해 사용된다.
시스템은 또한 팬, 가열 코일, 컨덴싱 코일(condensing coil), 및 린트 필터(lint filter) 를 포함하는 건조용 공기 시스템을 포함한다. 어떤 실시예에서, 공기 시스템은 세탁 바스켓에 대해 원격으로 위치되고, 건조 및 회수를 위한 이송 시스템으로서 작용한다. 이들 실시예들은 천연 의류 및 직물을 세탁하는 데에 특히 유용하다.
일 실시예에서, 건식 세탁 시스템은 실록산 용제를 재생하기 위한 여과 시스템을 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 증류용 증류기가 사용될 필요가 없다. 다른 실시예에서, 불활성 가스는 세탁 능력을 증진하기 위해 시스템에 도입된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 세탁 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 사전 코팅된 스핀 디스크 필터의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용제 재생의 공정을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 물품을 세탁하는 공정을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 물품을 세탁하는 공정을 도시하는 개략도이다.
일 실시예에서, 본 발명은 실록산 용제를 사용하여 물품을 건식 세탁하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 시스템에 사용된 실록산 용제는 유기-규소, 즉 유기/무기 혼성 용제를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 유기-규소는 순환성 실록산 및 선형 실록산을 포함한다. 이들 순환성 및 선형 실록산의 화학적 특성으로 인해, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 건식 세탁 시스템이 증류에 의존하지 않고 작동될 수 있다.
2000년 3월 28일자로 허여되고 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 발명의 명칭이 "건식 세탁 방법 및 용제"인 미국특허 제6,042,618호에 기술된 것과 같은 임의의 적절한 순환 또는 선형 실록산이 본 발명에 사용될 수 있다. 이들 실록산 중에서, 데카메틸-시클로펜타실록산, 즉 일반적으로 D5라고 지칭되는 펜타 머(pentamer)가 현재 바람직하다. 본 출원인은 예상 외로, D5가 불순물을 용해할 수 없지만, 용제는 불순물을 부유시키지 않는다는 것을 발견하였다.
D5에 더하여, 친지방질성이고 평방 센티미터당 약 18 다인보다 작은 표면장력을 가진 순환성 실록산이 바람직하다. 주요 세탁 용제 중에서, 실록산은 가장 낮은 표면장력을 가지는데, 평방 센티미터당 약 18 다인의 값을 가진다. 이와 비교하여, 석유 증류액은 평방 센티미터당 22 내지 24 다인의 표면장력을 가지며, PERC는 평방 센티미터당 32 다인의 표면장력을 가지고, 물은 평방 센티미터당 72 다인의 표면장력을 가진다. 건식 세탁 용제들 사이의 이러한 차이는, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 Smallwood, Ian, "Solvent Recovery Handbook", 1993에서 강조되었다. 규소 용제의 낮은 표면장력으로 인해서, 세탁되는 물품으로부터 불순물을 방출시키고 부유하게 할 수 있다. 또한, 실록산 용제의 낮은 표면장력 및 낮은 용해력으로 인해, 불순물이 흡착되고 흡수될 때 필터 압력은 현저히 증가하지 않는다. 따라서, 용제의 유량은 다른 용제에서와 마찬가지로 현저한 장애를 받지 않는다.
원하는 특성을 가진 순환성 실록산은 상술한 바와 같이 재생 필터를 통해서 더욱 양호한 유량을 가진다. 이들 실록산은, 적절한 세제와 관련하여 사용될 때, PERC 및 탄화수소와 같은 더욱 강력한 용제에서 분해되는 여러 가지 불순물을 더욱 양호하게 부유시킬 수 있다. 이들 더욱 강력한 건식 세탁 용제, 특히 탄화수소 용제는, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 "Forschungsinstitut Hohenstein", Hohenstein, Germany에 기술되었듯이, 너무 많은 불순물을 용해시켜, 사전 코팅된 필터를 통해 양호하게 흐를 수 없다. 또한, 불순물이 축적될 수 있고, 더 높은 용해력을 가진 용제는 불쾌한 냄새를 생성할 것이다. 그러나, 실록산 용제는 불순물을 용해시키지 않고, 따라서 냄새 나는 물질을 축적하지 않는다.
PERC 및 석유 증류액은 가장 널리 사용되는 건식 세탁 용제이고, 이들 용제는 높은 용해력을 갖기 때문에, 증류는 용제 정화를 위한 선택의 방법이었다. 그러나, 본 발명에 사용될 수 있는 실록산 용제는 낮은 용해력을 가진다. 특히, D5는 약 14 KBV보다 작은 용해력을 가진다. 이들 실록산이 PERC 및 석유 증류액보다 낮은 용해력을 가지지만, 적절한 이온, 음이온 또는 양이온 세제와 결합될 때, 용제/세제 혼합물은 불순물을 효과적으로 부유시킨다. 한 가지 예시적 세제는 음이온 세제이다. 불순물은 용제/세제 혼합물에 부유되고 용제에 의해 용해되지 않기 때문에, 불순물은 여과에 의해 제거될 수 있고, 따라서, 증류의 필요성이 없어진다.
몇몇 불순물은 친수성이기 때문에, 건식 세탁 공정에 물을 사용하면 세탁 품질이 향상될 수 있다. 이들 불순물을 제거하기 위해, 건식 공정으로부터 회수된 수화 용제를 재도입하거나, 자연수를 첨가하거나, 물, 세제, 실록산 용제의 에멀션을 첨가함으로써, 물이 첨가될 수 있다.
일 실시예에서, 이산화탄소 및/또는 질소와 같은 불활성 가용성 가스가 세탁 시스템에 첨가된다. 그러한 가스를 도입하면, 불순물을 부유시키는 용제/세제 혼합물의 능력이 증가된다. 불순물 부유가 향상되는 것에 더하여, 이들 불활성 가스를 도입하면 산소의 부피가 감소되어, 화재 또는 폭발의 가능성이 감소된다.
이들 가스는 세탁 공정 동안에 용제/세제 혼합물에 도입될 수 있다. 예를 들면, 가스는 세척 공정 동안에 도입될 수 있다. 일 실시예에서, 가스는 펌프 매니폴드로 주입된다. 그러나, 기계는 이 공정 동안에 통기되지 않기 때문에, 가스가 도입되면 압력이 약간 증가될 수 있다. 따라서, 가스로부터의 압력이 너무 크게 되면, 시스템이 그 압력을 완화시키도록, 압력 완화 시스템이 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 오존과 같은 산화 가스가 용제/세제 혼합물에 첨가된다. 오존은 상술한 불활성 가스 대신에 또는 그에 더하여 첨가될 수 있다. 산화 가스의 제어된 도입은, 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함된 "Ozone as an Aid to Coagulation and Filteration", American Water Association, 1993에 기술되었듯이, 냄새 나는 불순물을 제거하는 것을 돕는다. 오존은 이러한 점에서 특히 유용하다. 오존은 라디칼(radical)이고, 그 분자 구도는 냄새 나는 분자에 대해 친화력을 가진다. 실제로, ASTM D1296에 따라 수행된 잔여 냄새 테스트는, 냄새 나는 불순물을 가진 물품을 세탁하기 위해 오존이 사용될 때, 냄새가 개선되는 것을 보여주었다. 그러나, 오존은 일반적으로 약 21분보다 작은 매우 짧은 수명을 가지며, 따라서 생성되면 즉시로 용제/세제 혼합물에 도입되어야 한다.
오존은 본 발명에 사용되는 실록산 용제에만 사용되어야 한다. 오존은 석유 증류액 또는 탄화수소 용제에 사용되어서는 안 된다. 오존은 그 산화 특성으로 인해, 탄화수소 구조를 변경시킬 수 있고, 그것은 인화점을 낮추고 불안전한 상태를 발생시킬 수 있다. 대조적으로, 출원인은, D5와 같은 실록산 용제가 용제 구조의 변경 없이 오존을 양호하게 보유할 수 있다는 것을 발견하였다.
도 1에 도시되었듯이, 예시적 시스템(10)은 세탁될 물품을 수용하기 위한 세탁 바스켓(12), 및 실록산 세탁 용제를 포함하기 위한 하나 이상의 탱크(14)를 포함한다. 시스템(10)은 또한 세탁 바스켓(12)과 탱크(14) 사이에 위치되는 펌프(16)를 포함한다. 펌프(16)는 용제를 탱크(14)로부터 세탁 바스켓(12)으로 펌핑함으로써 물품을 실록산 용제에 잠그는 작용을 한다. 일 실시예에서, 2개 이상의 펌프가 사용될 수 있다. 시스템(10)은 또한 건조를 위한 공기 시스템(18)을 포함한다. 일 실시예에서, 공기 시스템은 팬, 가열 코일, 컨덴싱 코일, 및 린트 필터를 포함한다. 다른 실시예에서, 공기 시스템(18)은 세탁 바스켓(12)에 대해 원격으로 위치되고, 건조를 위한 이송 시스템으로서 작용한다. 이들 다른 실시예들은 천연 의류 및 직물을 세탁하는 데에 특히 유용하다.
시스템(10)은 실록산 용제를 재생하기 위한 여과 시스템(20)을 더 포함한다. 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 "Filters, Filter Pressure, and Flow Rate", International Fabricare Institute Bulletin, No. 608, 및 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 "Filtration Technology", Parket Hannifin Corp., 1995에 설명되었듯이, 여과 성능은 필터 선택, 필터 압력, 및 용제 유량을 포함하여 여러 가지 변수에 의존한다. 또한, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 "Disc Filtration Performance Data", Technical Operating Information International Fabricare Institute Bulletin, No. 652에 기술되었듯이, 코팅된 필터는 코팅되지 않은 필터와는 다르게 작용할 수 있다.
여과를 수행하기 위해, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 "Filter Mediums", Industry Focus From the International Fabricare Institute, No. 1(March 1995)에 설명된 것과 같은 임의의 필터가 사용될 수 있다. 특히, 2000년 7월 11일에 허여되고 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR EXTRACTING WATER IN A DRY CLEANING PROCESS INVOLVING A SILOXANE SOLVENT"인 미국특허 제6,086,635호에 기술되었듯이, 카트리지 필터가 실록산 용제 재생에 사용될 수 있다. 이러한 카트리지 필터를 사용하면 세탁 품질이 유지되면서 폐기 스트림이 감소될 수 있다.
그러나, 디스크 필터는 본 발명에도 유용하다. 특히, 본 발명에 유용한 디스크 필터의 비제한 예에는, 스핀 디스크 필터, 관형 필터, 플렉스-튜블러 필터 등이 포함된다. 일 실시예에서, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 "Disc Filtration", International Fabricare Institute Bulletin, No. 620에 기술된 것과 같은 스핀 디스크 필터가 사용된다. 일 실시예에서, 30 내지 35 마이크론 스핀 디스크 필터가 사용된다. 다른 실시예에서, 60 마이크론 스핀 디스크 필터가 사용된다. 이들 예시적 스핀 디스크 필터는 각각, 진흙 또는 분말을 포함할 수 있는 여과 매체를 지지하기 위한 기초로서 작용하는 격막(隔膜)을 가진다. 격막은, 용제가 통과될 수 있게 하는 여러 가지 개구를 포함한다. 그러나, 부유된 불순물은 격막 내의 개구보다 크기 때문에 개구를 통과할 수 없다. 60 마이크론 필터는 바람직하게는 아래에 설명된 바와 같이 사전 코팅된다. 이 실시예에서, 여과 매체 사전-코팅은 필터 격막의 더욱 큰 개구들을 연결하며, 부유된 불순물을 포착한다.
30 내지 35 마이크론 필터도 본 발명의 실록산 용제에 사용하기 위해 사전 코팅될 수 있다. 실록산 용제의 낮은 표면장력으로 인해, 30 내지 35 마이크론 필터는 필터를 통한 유량을 현저히 감소시키지 않고 사전 코팅될 수 있다. 대조적으로, 사전 코팅된 30 내지 35 마이크론 필터는 종래의 용제에는 효율적으로 사용될 수 없다. 사전 코팅된 30 내지 35 마이크론 필터를 통한 그러한 용제의 유속은 매우 느리다.
스핀 디스크 필터를 사전 코팅하기 위해, 일 실시예에서, 여과 매체의 미세 입자가 사용된다. 도 2에 도시되었듯이, 이들 미세 입자들(30)은 필터 격막(34)의 개구(32)를 연결하여, 용제가 통과하는 더 작은 개구를 형성한다. 용제가 여과 매체와 격막(34)을 통과할 때, 용제에 부유된 불순물은 여과 매체 내에 포착된다. 일 실시예에서, 여과 매체는 필터 표면적의 평방 피트당 약 0.04 내지 약 1 파운드의 양으로 사용된다.
일 실시예에서, 여과 매체는 진흙 및/또는 분말을 포함할 수 있다. 몇몇 진흙 및/또는 분말이 다른 용제를 사용하는 건식 세탁 공정에 사용되었지만, 이들 진흙 및/또는 분말은 본 발명에 사용되는 실록산 용제에는 유용하지 않을 수 있다. 본 출원인은, 진흙 및/또는 분말의 pH 수준으로 인해, 이들 진흙 중 많은 진흙은 장시간 실록산 용제에 노출되었을 때 응고 또는 소중합체화(oligomerization) 될 수 있다. 이들 진흙의 pH 수준이 PERC 또는 석유 증류액과 같은 다른 용제에 대한 진흙의 유용성에 영향을 주지 않지만, 이들 진흙의 pH 수준은 실록산 용제에 대한 진흙의 유용성을 완전히 저하시킨다. 그러나, 출원인은, 중성에 가까운 pH 수준을 가진 특정 진흙이 응고 또는 소중합체화 되지 않고 실록산 용제에 사용될 수 있다 는 것을 발견하였다. 이들 진흙은 실록산 용제에 적합하고, 장시간 실록산에 노출되었을 때 응고 및/또는 소중합체화 되지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 실록산 용제에 적합한 어떤 여과 매체도 사용될 수 있다. 한 가지 그러한 적절한 여과 매체는 약 300 내지 약 700 g/l의 부피 밀도, 및 약 5 내지 약 8의 pH를 가진다. 여과 매체는 또한, 극성 불순물, 염료, 및 지방산, 지방, 및 오일과 같은 다른 불순물에 대한 친화력을 가진 고도로 활성화된 표백토(bleaching earth)를 포함할 수 있다. 예시적 실시예의 여과 매체는 규소계 진흙을 포함한다.
적절한 여과 매체의 비제한 예에는 제올라이트 및 폴리스티렌 비드가 포함된다. 제올라이트는 개방 결정 구조를 가진 수화된 규산알루미늄이다. 이들 제올라이트는 실록산 건식 세탁 용제에 부유될 수 있는 입자와 같은 특정한 사이즈를 가진 입자를 효율적으로 흡수한다. 폴리스티렌 비드는 또한 실록산 용제에 사용하기 위한 효율적인 여과 매체이다. 필터 격막 내의 기공의 사이즈에 대한 이들 비드의 입자 사이즈는 이들 비드가 유용한 여과 매체가 되게 한다.
다른 예시적 여과 매체는 활성화된 진흙을 포함한다. 그러한 진흙은 일반적으로, 진흙 내의 루이스 산 사이트(Lewis acid site)에 영향을 미치는 산을 사용하여 활성화된다. 이들 루이스 산 사이트는 장시간 실록산 용제에 노출되었을 때 진흙의 소중합체화에 현저한 영향을 미친다. 이러한 소중합체화 현상으로 인해, 활성화된 진흙은, 시스템이 꺼진 뒤 또는 필터가 재생되어야 할 때, 용제와 함께 시스템 내에 남겨져서는 안 된다. 이러한 이유로, 필터가 재생될 준비가 되었을 때, 실록산 용제를 포함하는 용기는 진흙을 용제에 최소로 노출시키기 위해 배수된다.
다른 필터 프리-코트(pre-coat)는 규조토 분말 및 다른 진흙의 혼합물을 포함할 수 있다. 규조토는 그 자체가, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함된 Fulton, George P., "Diatomaceous Earth Filtration for Safe Drinking Water", American Society of Civil Engineers, 2000에 기술된 양호한 여과 분말이다. 그러나, 다른 진흙과 규조토의 이러한 혼합물은 향상된 흡수성 및 향상된 세탁 결과를 얻는다. 일 실시예에서, 그러한 혼합물이 사용될 때, 규조토에 대한 진흙의 중량비는 약 1:1 내지 약 1:4이다. 사전 코팅을 위해 사용되는 혼합물의 전체 양은 필터 표면적의 평당 피트당 약 0.04 내지 약 1 파운드이다.
일 실시예에서, 사전 코팅된 필터 외에도, 모든 탄소 카트리지 필터를 포함하는 단일 필터 하우징이 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 용제는 사전 코팅된 필터를 통과한 뒤 탄소 카트리지를 통과한다. 대량의 염료를 흡수하기 위해 용제가 추가 탄소 카트리지 필터에 노출된다.
수차의 세탁 사이클 뒤 또는 수 파운드의 물품이 세탁된 뒤에, 사전 코팅된 필터가 재생될 수 있다. 다른 건식 세탁 용제를 사용할 때, 재생은 종래에는 세탁 뒤의 필터의 압력 및/또는 용제의 색에 기초하여 결정되었다. 그러나, 다른 건식 세탁 용제와는 다르게, 실록산 용제는 낮은 표면 장력을 가지고, 용해된 염료에 대해 덜 강력하다. 따라서, 실록산 용제는 세탁 동안에 현저하게 색을 띠게 되지 않고, 필터 압력은 현저히 증가 되지 않아, 유속을 감소시키지 않는다. 따라서, 실록산 용제에 사용될 때, 필터를 재생하는 것은 세탁된 물품의 파운드에 기초하여 결정될 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 활성화된 진흙 프리-코트를 실록산 용제에 장시간 노출시키는 것은 피해야 한다. 진흙을 실록산 용제에 장시간 노출시키면 응고 및/또는 소중합체화가 야기될 수 있다. 이러한 소중합체화 및/또는 응고에 의해 건식 세탁 장비가 손상될 수 있다. 이러한 손상이 발생하는 것을 방지하기 위해, 필터 하우징은, 장시간의 비작동 기간이 시작되기 전에, 사용된 용제, 사용된 진흙 및/또는 분말이 배출되어야 한다.
사전 코팅된 디스크 필터의 재생에는, 밀봉된 용기 또는 증류기 내로 배출되는 사용된 프리-코트를 원심분리하기 위해 디스크를 회전시키는 것이 포함된다. 증류기에 수집되면, 불순물 및 사용된 프리-코트를 포함하는 용제는 불순물을 제거하고 미래의 사용을 위해 용제를 재생하기 위해 증류된다.
종래에, 밀봉된 용기는 사용된 용제를 분류하기 위해 필요하였다. PERC, 석유 증류액, 탄소 건식 세탁 용제는 휘발성 유기 화합물("VOCs"), 해로운 공기 오염물("HAPs") 또는 독성 공기 오염물("TACs")로서 분류된다. 상기와 같은 분류에 의해, 이들 용제를 사용함으로써 생성되는 폐기물의 처분은 엄격히 규제된다. 이러한 규제로 인해, 디스크 필터로부터 회전 분리된 것을 수집하기 위해 밀봉된 용기를 사용하는 것이 요구된다.
그러나, 실록산 용제는 VOCs, HAPs, 또는 TACs로 분류되지 않는다. 따라서, 사용된 프리-코트는 밀봉된 용기 내로 배출될 필요가 없다. 대신에, 폐기물은, 용제는 통과시키지만 입자성 물질을 잔류시키는 천으로 된 자루(cloth bag)와 같은 내부 여과 부재를 포함할 수 있는 비-밀봉 용기에 수집될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 실록산 용제는 불순물을 용해시키지 않는다. 대신에, 이들 실록산 용제는 불순물을 부유시키며, 불순물은 뒤에 여과에 의해 제거된다.
사용시에, 일 실시예에서, 디스크 필터는, 먼저 평방 피트당 약 0.04 내지 약 1 파운드의 여과 매체를 세탁 바스켓 내에 위치시키고, 실록산 용제를 바스켓 내로 펌핑함으로써 사전 코팅된다. 여과 매체가 바스켓의 바닥에 있는 개구를 통과하지 못하게 하기 위해 천으로 된 자루는 세탁 바스켓의 바닥에 위치될 수 있다. 천으로 된 자루는, 아래에서 더 상세히 설명되듯이 용기로부터 제거되고 추출되는 아래에 설명된 천으로 된 자루를 포함할 수 있다. 그 뒤, 용제/또는 여과 매체 혼합물은 용제 내에 잠긴 바스켓을 회전시킴으로써 교반된다.
용제/여과 매체 혼합물은 다음에는 필터 하우징으로 펌핑되고, 용제는 실질적으로 깨끗하게 될 때까지 세탁 바스켓과 필터 하우징 사이에서 순환된다. 용제가 필터를 통과할 때, 여과 매체는 디스크 필터 상에 침착되어, 사전 코팅된 필터를 형성한다.
도 3은 디스크 필터가 재생되는 예시적 공정을 도시한다. 수차의 세탁 뒤에 필터를 재생하기 위해, 여과된 불순물을 포함하여 축적된 진흙/분말을 제거하기 위해 디스크 필터에 원심력을 작용시킨다. 그러면, 제거된 용제, 진흙 및 불순물은 용기 내로 배출되고, 용기는 용제는 통과시키면서 진흙 및 불순물을 수집하는 천으로 된 자루와 같은 여과 매체를 포함할 수 있다. 배출된 용제는 다음에는 재사용 을 위해 탱크 내로 다시 배출된다. 이러한 공정은 남아 있는 진흙 또는 분말을 디스크 필터로부터 제거하기 위해 필요한 만큼 반복될 수 있다.
배출된 물질이 용기 내의 천으로 된 자루 내에 수집되면, 사용된 진흙 또는 분말을 포함하는 자루는 용제의 손실이 거의 없거나 전혀 없는 것을 확실하게 하도록 추출을 위해 세탁 바스켓 내에 다시 위치된다. 원심 분리 뒤에, 분말은 천으로 된 자루으로부터 털어내어지고, 법규에 따라 처분된다.
필터의 재생 전에, 또는 시스템이 장시간 동안 작동되지 않을 때, 여과 매체가 실록산 용제에 장시간 노출되는 것을 방지하기 위해 용제는 시스템으로부터 제거되어야 한다. 따라서, 일 실시예에서, 필터를 끄거나 필터가 필터 압력하에 있지 않을 때, 용제 및 여과 매체는 필터로부터 도 1에 개략적으로 도시된 유리병(21)으로 배출된다. 유리병(21)은 용제는 통과시키면서 여과 매체는 포착하는 천으로 된 자루과 같은 여과 부재를 포함할 수 있다. 용제와 여과 매체가 여과 부재를 통과하면, 포착된 여과 매체를 가진 천으로 된 자루는 유리병(21)으로부터 제거된다.
유사하게, 필터가 재생 준비가 된 때, 필터 하우징으로부터 오는 용제는 세탁 바스켓으로 향한다. 필터 하우징은, 역시 세탁 바스켓으로 향한 통기 라인을 포함한다. 이러한 구성에 의해, 용제는 필터 하우징으로부터 세탁 바스켓으로 이동되고, 다음에는 저장 탱크에 저장되기 전에 필터를 통해 이동된다. 저장 탱크에 저장된 용제로부터 가능한 한 많은 여과 매체를 제거함으로써, 이러한 구성은 실록산 용제와 여과 매체의 접촉을 최소화한다.
도 4는 재생 필터를 사용하여 물품을 세탁하는 예시적 공정을 도시한다. 상술한 바와 같이 재생된 필터를 사용하여 물품을 세탁하기 위해, 물품은 먼저 세탁 바스켓 내에 위치된다. 실록산 용제는 다음에는 세탁 바스켓으로 펌핑되고, 세제가 세탁 바스켓 내의 용제에 첨가될 수 있다. 용제/세제 혼합물은 다음에는 세탁 바스켓 내에서 순환됨으로써 분쇄된다. 이러한 분쇄에 의해 세제는 세탁되는 물품 내의 친수성 불순물에 부착될 수 있다. 분쇄 공정 동안에, 세제가 친수성 불순물에 부착될 수 있게 하기 위해 용제/세제 혼합물은 여과되지 않는다. 혼합물이 분쇄될 때, 물품 내의 불순물은 용제 내에 부유된다. 분쇄는 세제 제조자의 권고에 의해 결정된 시간만큼 계속된다. 그러나, 일반적으로, 분쇄는 약 2 내지 약 8분 동안 계속된다.
용제/세제 혼합물이 분쇄되고 불순물이 부유된 뒤에, 세척 사이클이 시작되고, 부유된 불순물과 함께 용제/세제 혼합물은 입자 및 불순물의 여과 및 제거를 위해 필터를 통해 펌핑된다. 다음에는, 용제는 탱크로 다시 배출된다. 다음에는 세탁되는 물품으로부터 가능한 한 많은 용제를 제거하기 위해, 세탁 바스켓에 원심력이 작용된다.
일 실시예에서, 세탁 바스켓에 원심력을 작용시킨 뒤에, 물품은, 바스켓 밖의 공기에서 측정되었을 때 약 130oF 내지 168oF의 온도에서 건조된다. 건조 동안에, 용제는 정화 및 연마를 위해 필터를 통해 탱크로부터 순환된다. 연마는, 용제가 재사용을 위해 세탁되는 공정을 지칭하며, 용제를 저장 탱크로부터 필터로 또한 다시 저장 탱크로 펌핑하는 것을 포함한다. 이러한 공정은 불순물을 용제로부터 제거한다. 정화 및 연마는 건조 공정이 완료될 때까지 계속될 수 있다. 건조 공정은 세탁 사이클에서 가장 긴 공정이기 때문에, 용제는 정화를 위해 상당한 시간 동안 필터 하우징에 노출된다.
필터 하우징과 탱크를 통해 순환되는 것에 더하여, 용제는 카트리지 필터와 같은 별개의 필터를 통해서도 순환될 수 있다. 상술한 바와 같이, 카트리지 하우징은 염료를 제거하는 데에 특히 유용하다.
건조가 완료된 뒤, 세탁되고 건조된 물품은 세탁 바스켓으로부터 제거되기 전에 냉각된다. 일 실시예에서, 물품은 약 80oF 내지 약 115oF의 온도로 냉각된다. 물품이 냉각되면 주름지는 것이 방지된다.
도 5는 재생 필터를 사용하여 물품이 세탁되는 다른 예시적 공정을 도시한다. 먼저, 물품은 세탁 바스켓 내에 위치된다. 다음에는, 실록산 용제는 세탁 바스켓 내로 펌핑되고, 세제는 세탁 바스켓 내의 용제에 첨가된다. 그러면, 전체 기계는 폐쇄된 환경을 형성하도록 밀봉된다. 용제/세제 혼합물이 세탁 바스켓으로 또한 세탁 바스켓으로부터 펌핑함으로써 분쇄되는 동안에, 적은 양의 불활성 가스 및/또는 산화 가스가 기계 내로 주입된다. 바람직하게는, 불활성 가스 및/또는 산화 가스는 용제 흐름 내로 주입된다. 세탁 사이클의 이러한 스테이지에서 가스를 도입하면, 불순물의 부유가 향상되고, 냄새 나는 불순물의 제거가 촉진된다.
용제/세제 혼합물의 교반 및 불순물의 부유 동안에, 용제/세제 혼합물은 불 순물의 제거를 위해 필터를 통해 펌핑될 수 있다. 다음에는 용제는 탱크로 다시 배출된다. 다음에는, 불활성 가스 및/또는 산화 가스의 주입이 종료되고, 가능한 한 많은 용제를 제거하기 위해 세탁 바스켓에 원심력이 작용된다.
일 실시예에서, 세탁 바스켓에 원심력을 작용시킨 뒤에, 물품은 바스켓 밖에서 측정된 약 130oF 내지 약 168oF의 온도에서 건조된다. 건조 동안에, 용제는 재생 및 연마를 위해 필터를 통해 탱크로부터 순환된다. 이러한 공정은 건조 공정이 완료될 때까지 반복된다. 건조 공정은 세탁 사이클에서 가장 긴 공정이기 때문에, 용제는 정화를 위해 상당한 시간 동안 필터 하우징에 노출된다.
일 실시예에서, 필터 하우징과 탱크를 통해 순환되는 것에 더하여, 용제는 카트리지 필터와 같은 별개의 필터를 통해서도 순환될 수 있다. 상술한 바와 같이, 카트리지 하우징은 염료를 제거하는 데에 특히 유용하다. 그러나, 카트리지 필터를 통해 용제를 순환시키는 단계는 선택적인 것이라는 것을 이해하여야 한다. 또는, 용제와 여과 매체가 카트리지 매체를 통과하는 것을 방지하기 위해 카트리지 필터를 바이패스 하기 위한 기구가 제공될 수 있다. 그러한 시스템은 스핀 디스크 필터의 사전 코팅 동안에 유용하다. 이러한 점에서, 여과 매체가 카트리지 필터 내에 축적되지 않도록 용제는 카트리지 필터를 바이패스 한다.
건조가 완료된 뒤, 세탁되고 건조된 물품은 세탁 바스켓으로부터 제거되기 전에 냉각된다. 일 실시예에서, 물품은 약 80oF 내지 약 115oF의 온도로 냉각된다. 물품이 냉각되면 주름지는 것이 방지된다.
상술한 사항은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었다. 당업자는 본 발명의 원리, 정신 및 범위를 현저히 이탈하지 않고 상술한 구성의 개정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 필터는, 디스크 필터가 아닐 수 있고 재생될 수 있는 다른 유형의 필터이다. 따라서, 상술한 설명은, 설명되고 첨부 도면에 도시된 정확한 실시예에만 속하는 것으로 이해되어서는 안 되고, 오히려 가장 완전하고 정당한 범위를 가지는 다음의 청구범위와 일치되고 다음의 청구범위를 지지하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (52)

  1. 건식 세탁기의 세탁 바스켓에 세탁물을 투입하는 단계;
    실록산 용제 조성물(siloxane solvent composition)을 포함하는 세탁액에 세탁물을 담그는 단계;
    상기 실록산 용제 조성물에서 상기 세탁물을 휘젓는 단계;
    적어도 하나의 재생 필터(regenerative filter)를 통해 상기 실록산 용제 조성물을 여과하는 단계 - 여기서, 상기 재생 필터는 활성점토(activated clay)를 포함하는 제1 코팅을 프리-코팅(pre-coating)함으로써 재생됨;
    상기 세탁물로부터 상기 실록산 용제 조성물을 제거하는 단계; 및
    상기 제1 코팅을 제거하고 상기 재생 필터를 제2 코팅으로 프리-코팅하여 주기적으로 상기 재생 필터를 재생하는 단계를 포함하되, 상기 제2 코팅은 상기 제1 코팅의 활성점도 및 상기 실록산 용제 조성물 중 적어도 하나의 소중합체화(oligomerization)를 방지하기 위한 활성점토를 포함하는, 건식 세탁 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코팅은 활성점토 및 규조토를 포함하는, 건식 세탁 방법
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 재생 필터를 통해 불순물을 함유한 상기 실록산 용제 조성물을 여과한 후, 상기 실록산 용제 조성물을 제2 필터에 통과시키는 단계를 더 포함하는, 건식 세탁 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제거된 실록산 용제 조성물을 상기 재생 단계 후에 다른 세탁물을 세탁하기 위해 재사용하는 단계를 더 포함하는, 건식 세탁 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코팅은 300 내지 700 g/l의 부피 밀도(bulk density)를 갖는 물질을 포함하는, 건식 세탁 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실록산 용제 조성물에 세제를 투입하는 단계를 더 포함하는, 건식 세탁 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실록산 용제는 환상 실록산(cyclic siloxane) 및 선형 실록산(linear siloxane)으로 실질적으로 구성된 군에서 선택된 실록산 용제인, 건식 세탁 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실록산 용제는 데카메칠펜타사이클릭실록산 용제를 포함하는, 건식 세탁 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 재생 필터는 스핀 디스크 필터(spin disc filter)인, 건식 세탁 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실록산 용제 조성물을 상기 재생 필터를 통해 여과한 후, 제2 필터를 통해 상기 실록산 용제 조성물을 여과하는 단계를 더 포함하되, 상기 제2 필터는 필터 카트리지인, 건식 세탁 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 코팅을 프리-코팅하는 과정에서 상기 제2 필터 내에 상기 제2 코팅의 일부분이라도 축적되지 않도록 상기 제2 필터를 바이패스시키는 단계를 더 포함하는, 건식 세탁 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    세탁물을 건조하는 단계를 더 포함하되, 건조 중에 상기 실록산 용제 조성물이 재생 필터 및 제2 필터에 노출되어 연마 및 용제 재생되는, 건식 세탁 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    세탁물을 건조하는 단계를 더 포함하되, 상기 건조 중에 상기 재생 필터에 노출되어 연마 및 용제 재생되는, 건식 세탁 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코팅은 활성점토 및 폴리스티렌 비드를 포함하는, 건식 세탁 방법.
  15. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실록산 용제 조성물이 탱크에 저장되고,
    상기 재생 필터는 하우징을 포함하며,
    상기 건식 세탁 방법은,
    상기 제2 필터의 일부분이라도 상기 탱크 안으로 축적되지 않도록 하기 위해 상기 제2 코팅을 프리-코팅하는 과정에서 상기 하우징을 상기 세탁 바스켓으로 연통시키는 단계를 더 포함하는, 건식 세탁 방법.
  16. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제거된 제1 코팅을 용기로 향하게 하는 단계; 및
    상기 제거된 제1 코팅으로부터 용제를 회수하는 단계를 포함하는, 건식 세탁 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    용제를 회수한 후에 상기 제1 코팅을 폐기하는 단계를 더 포함하는, 건식 세탁 방법.
  18. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    재생 필터를 재생하는 주기는 수행되는 다수의 세탁 사이클 중 적어도 하나와 세탁물의 중량의 함수인, 건식 세탁 방법.
  19. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재생 필터는 상기 활성점토의 소중합체화(oligomerization)을 방지하기 위해 재생되는, 건식 세탁 방법.
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