KR20010053477A - 천연 및 개질된 천연 용제를 이용한 액체 이산화탄소 세정법 - Google Patents

Abstract

접촉중인 오염물을 지닌 물품은 물품의 적어도 일부를 바이오-디젤 화합물로 처리하고, 물품을 농후상 이산화탄소와 접촉시켜 교반하여 오염물을 물품으로부터 제거함으로써 세정된다. 바이오-디젤 호합물은 예비처리 단계에서 또는 교반 단계 동안, 또는 두 단계 모두에서 사용될 수 있다. 바이오-디젤 화합물은 물 및(또는) 세정 효소와 혼합될 수 있다.

Description

천연 및 개질된 천연 용제를 이용한 액체 이산화탄소 세정법{Liquid Carbon Dioxide Cleaning Utilizing Natural and Modified Natural Solvents}

오랫동안 가정, 산업체 및 시장에서 사용된 통상의 유기 세정 용제, 예컨대 퍼클로로에틸렌, CFC-113, 1,1,1-트리클로로에탄 및 석유 기재 용제는 건강 및 안전상 위험한데, 이는 이들 용제가 발암성이거나 또는 가연성일 수 있기 때문이다. 상기 용제들은 또한 오존을 고갈시키거나 또는 스모그를 생성하기 때문에 환경적으로도 유해할 수 있다. 이같은 용제들의 생산 및 사용에 대해 행사되는 강화된 규제책으로 인해, 이들 제품과 연관된 모든 시장 부문에 대한 부담 및 조업 비용이 점차 확대되었다.

그 결과, 세정과 연관된 건강 및 환경적 위험을 경감시키기 위한 대안적인 세정 매질이 개발 및 실행되어 왔다. 탈지 매질로서의 물은 세정 후 건조 단계가 요구되고 세정 공정이 종종 길고 에너지 집약적이기 때문에 한계가 있다. 물은 또한 유기 오염물에 대한 용해력이 열등하고, 따라서 유기 오염물을 제거하는데는 일반적으로 첨가제 및 격렬한 교반이 요구된다. 이들 오염물을 배출하기 전의 유출물 처리에 비용이 많이 들 수 있다.

이산화탄소는 저렴하며, 무독성이고 비가연성이고 스모그를 생성하지 않고 오존을 고갈시키지도 않는 비제한적인 천연 원료이다. 이산화탄소는 액상 및 초임계상 모두의 농후상에서 전형적인 탄화수소 용제의 용매화 특성을 나타낸다. 농후상의 이산화탄소에 용해된 물질은 이산화탄소를 기화시킴으로써 농축형으로 쉽게 회수될 수 있다. 통상의 용제를 사용하는 것과 관련된 부가적인 폐기 스트림의 생성이 전혀 없다. 이산화탄소는 직물을 손상시키거나 통상의 염료를 용해시키지 않으며, 이러한 특성은 이산화탄소가 직물 및 의복용 드라이 클리닝 매질로서 양호하도록 한다. 이산화탄소는 또한 상업용 및 공업용 부품 및 구성부품으로부터 경질유를 제거하기에 적합한 탈지/세정 매질이다. 농후상의 이산화탄소는 미국 특허 제5,013,366호, 동 제5,316,591호, 동 제4,012,194호, 동 제5,467,492호 및 동 제,267,455호를 비롯한 여러 특허에서 의복 및 구성부품용 세정 유체로서 언급되어 있다.

농후상 이산화탄소의 한가지 단점은 비교적 순한 용제이지만 중질유 및 그리스에 대해서는 그다지 적합하지 않다는 것이다. 또한, 이산화탄소는 친수성 오염물을 제거하지 못한다. 그 결과, 몇몇 농후상 이산화탄소 공정은 친유성 오염물에 대한 이산화탄소 자체의 벌크 용해력를 향상시키거나 개질시키는 첨가제를 혼입하거나, 또는 물을 농후상 이산화탄소 매질내로 운반하는 능력에 의해 친수성 오염물질과 공용매화시켰다. 이러한 첨가제를 사용하는 것이 예를 들어, 미국 특허 제5,683,977호, 동 제5,683,473호, 동 제5,676,705호, 동 제5,866,005호 및 동 제5,789,505호를 비롯한 여러 특허에 언급되어 있다.

농후상 이산화탄소의 유기물질 용매화력을 향상시키는데 사용되는 전형적인 첨가제는 그의 해로운 성질 때문에 대체 대상인 몇몇 화합물들이었다. 그 예로는 저급 알칸, 테르펜, 알콜, 케톤, 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 공용제, 및 염소화, 플루오르화 또는 클로로플루오르화 화합물을 들 수 있다.

또한, 전형적으로 이온성 또는 수용성 오염물을 분리 또는 제거하는 것은 물을 이산화탄소 매질내로 운반하도록 고안된 분자규모로 설계된 계면활성제에 의해 향상된 바 있다. 이들 첨가제의 단점은 정교하게 합성되어야 하기 때문에 값이 비싸다는 것이다. 상기 계면활성제는 또한 농후상 이산화탄소를 사용하는 것과 연관되어 이로운 건강 및 환경적 성질을 파괴하는 상술한 공용제의 사용을 요할 수도 있다.

중질유, 그리스 및 친수성 오염물질을 제거하면서 벌크 농후상 이산화탄소 용제의 건강상 및 환경적 이점은 여전히 유지하는 액체 이산화탄소 세정 방법의 효능 개선에 대한 요구가 존재한다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시키며, 나아가 관련 이점을 제공한다.

＜발명의 개요＞

본 발명은 물품을 농후상 이산화탄소로 세정하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 접근법은 물품으로부터 미립자 오염물을 제거하는데 있어서의 유효성을 양호하게 유지하며, 농후상 이산화탄소만을 사용하는 경우와 비교하여 그리스, 오일 및 친수성 오염물 제거 유효성을 높였다. 이러한 접근법은 용매화 특성이 양호한 천연 및 개질된 천연 첨가제를 사용한다. 이 첨가제는 환경친화적이고, 무독성이고, 생분해성이며, 황 및 방향족물질이 없다. 이들은 물로 헹구고, 물, 미네랄 스피리트 (spirit), 알콜 및 몇몇 테르펜과 같은 다른 상을 갖는 안정한 에멀젼을 형성할 수 있다. 이 첨가제는 공지된 농후상 이산화탄소 세정 방법과 관련하여 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 물품을 세정하는 방법은 접촉중인 오염물을 지닌 물품을 제공하는 단계, 물품의 적어도 일부를 바이오-디젤 화합물로 처리하는 단계 및 물품을 농후상 이산화탄소와 접촉시켜 물품으로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함한다. 임의로는, 농후상 이산화탄소와의 접촉이 완료된 후에도 바이오-디젤 화합물이 존재하는 경우, 물품을 헹구어서 이를 제거할 수 있다.

"바이오-디젤 화합물"은 식물유의 알킬 모노에스테르, 바람직하게는 식물유의 메틸 에스테르를 포함하는 인지된 부류이다. 적합한 식물유의 예로는 홍화 (safflower)유, 해바라기유, 캐놀라 (canola)유 및 대두유가 있다. 바이오-디젤 화합물은 농후상 (액화 또는 초임계) 탄화수소와 충분히 상용성이 있다. 용어 "바이오-디젤"은 합성 디젤 연료의 성분과 같은 화합물을 사용하는 것과는 무관함에 그 어원이 있다.

세정되는 물품은 직물이거나, 또는 탈지 및 세정되는 다른 물품, 예컨대 금속, 세라믹 또는 플라스틱 부품일 수 있다. 바이오-디젤 화합물을 물품에 접촉시키는 것과 물품을 교반하는 것은 특정 응용분야에 적절할 수 있는 바와 같이, 완전히 또는 부분 연속적으로 또는 동시적으로 완수될 수 있다. 따라서, 예를 들어 물품을 바이오-디젤 화합물로 처리한 후, 가압 챔버에서 농후상 이산화탄소의 풀 (pool)내에 위치시켜 교반시킬 수 있다. 또는, 바이오-디젤 화합물이 동일 반응계내에서 처리될 때 이를 농후상 이산화탄소의 풀에 첨가할 수 있다. 예비처리와 동일 반응계 처리를 병용할 수도 있다. 예비처리는 침지와 같은 일반적인 예비처리, 또는 직물의 "스포팅 (spotting)"과 같은 국지화된 예비처리일 수 있다. 바이오-디젤 화합물은 물 및(또는) 효소와 함께 에멀젼으로 형성될 수 있으며, 예비 처리 및 동일 반응계 처리 중 어디에나 사용될 수 있다. 접촉 및 교반은 예를 들어, 풀내로 가해지는 농후상 이산화탄소의 액상 젯트력, 일부 농후상 이산화탄소가 증발할 때의 버블링, 텀블링 (tumbling) 작용, 임펠러에 의한 풀의 교반, 펌프를 이용한 이산화탄소의 순환, 초음파 공동와류 (cavitation)와 같은 실시가능한 접근법을 통해 달성할 수 있다. 따라서, 바이오-디젤 화합물을 사용하는 광범위한 처리방법 및 교반방법은 본 발명의 범위내에 있다.

본 발명은 세정 매질로서 농후상 이산화탄소를 사용하는 세정 방법에 대한 개선된 접근법을 제공한다. 이 접근법은 특정 천연물질 (예, 효소) 및 개질된 천연 첨가제 (예, 바이오-디젤) 화합물을 사용하여, 세정 효능 및 농후상 (액체) 이산화탄소의 용매화력을 향상시시킨다. 바이오-디젤 화합물 단독의, 또는 물 및(또는) 효소와 같은 첨가제와 병용시의 기능은 오일 및 그리스와 같은 유기물질 및 친수성 미립자 오염물을 용매화 및 유동시키는 것이며, 따라서 이들은 농후상 이산화탄소의 교반에 의해 세정되는 물품으로부터 보다 쉽게 제거될 수 있다. 단독으로 또는 효소 및(또는) 물의 담체로서의 이들 첨가제는 환경 친화적이고 무독성이고 생분해성이고 황 또는 방향족물질이 없다. 본 발명의 방법은 액체 이산화탄소 세정 매질이 중질유, 그리스 및 친수성 오염물의 제거 효능을 향상시키면서 용제로서 건강 및 환경적으로 양호한 특성을 유지한다. 본 발명의 다른 특징 및 이점은 예시적으로 본 발명의 원리를 설명하는 첨부된 도면과 함께 하기의 바람직한 실시태양의 보다 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위가 이 바람직한 실시태양에 국한되지는 않는다.

본 발명은 물품의 세정법, 더욱 구체적으로는 이산화탄소 세정 공정을 개선시키기 위한 접근법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시태양의 블록 흐름도.

도 2는 도 1의 방법에 사용된 장치의 개략적인 시스템도.

도 3은 바이오-디젤 화합물을 제조하는데 사용되는 화학 반응의 대표도.

도 1은 본 발명을 실시하기에 바람직한 접근법을 도시한다. 장치가 제공되어 있다 (번호 20). 이 장치는 본 발명의 방법의 나머지 단계들을 달성하기 위한 임의의 실시가능한 형태일 수 있으며, 도 2는 상업용 직물 세정 작업에 가장 적합한 바람직한 장치 (40)의 한 실시태양을 도시한다.

장치 (40)는 가압 용기 (44) 및 가압 용기 (44)를 밀봉하는 가압 도어 (46)가 달린 세정 챔버 (42)를 포함한다. 세정 챔버 (42)는 후속 단계들에서 이용되는, 전형적으로 약 3.8 MPa 내지 약 6.9 MPa (약 550 psi 내지 약 1000 psi), 바람직하게는 약 4.8 MPa 내지 약 5.5 MPa (약 700 내지 800 psi) 범위의 내압을 견디도록 설계되고, 스틸로 제조된다. 내부에 개구가 있는 천공된 바스켓 (48)은 가압 도어 (46)와 마주보는 개방 말단이 있는 세정 챔버 (42)내에 지지되어 있어 가압 도어 (46)가 개방될 때 물품을 천공된 바스켓 (48)내에 위치시키거나 그로부터 제거할 수 있다. 예시된 실시태양에서, 가압 용기 (44) 및 천공된 바스켓 (48)은 원통 축 (50) 주변에서 원통상으로 대칭이다.

농후상 이산화탄소 세정 매질은 1개 이상의 분기관 (52)에 의해 세정 챔버 (42)의 내부로 운반된다. 이후에 논의되는 바와 같이, 첨가제는 농후상 이산화탄소와 혼합된다. 각각의 분기관 (52)은 내부에 그를 통해 농후상 이산화탄소가 유동하는 1개 이상의 젯트 오리피스 (54)를 갖는다. 젯트 오리피스 (54)는 바람직하게는 젯트 오리피스 (54)로부터의 세정 매질의 유동이 내부의 개구를 통해 천공된 바스켓 (48)의 내부내로 향하도록 위치되어 있으며, 이곳으로부터 물품 주변이 세정된다.

장치 (40)의 운전시, 농후상 이산화탄소는 주 펌프 (56) 운전에 의해 적절한 밸브들 (58 및 60)을 통과하여 분기관 (52)을 통해 세정 챔버 (42)내로 펌핑된다. 농후상 이산화탄소 세정 매질이 초기에 세정 챔버 (42)내에 미리설정된 깊이로 펌핑되어, 액화 세정 매질 풀을 형성한다. 원하는 풀 깊이에 도달하면, 추가의 농후상 이산화탄소가 젯트 오리피스 (54)를 통해 가해져 풀 및 그 내부의 물품을 교반시킨다.

세정 챔버 (42)를 통과한 후, 농후상 이산화탄소 세정 매질은 세정 매질로부터 고체 물질을 여과하는 린트 트랩 (62)으로 유동한다 (비직물 물품이 세정되는 경우에 린트 트랩 (62)은 생략될 수 있음). 밸브 (66)는 농후상 이산화탄소를 보다 대규모의 필터 트레인 (68)으로 운송하고, 냉동 시스템 (72)이 달린 응축기 (70)로 운송하고, 밸브 (74)를 통해 주 펌프 (56)의 내측으로 반송한다. "우회로" 설정시, 밸브 (66)는 배출된 농후상 이산화탄소가 회수되도록 한다.

액화 세정 매질은 밸브 (74)를 조작하여 저장 탱크 (76)로부터 주 펌프 (56)로 공급된다. 이후에 논의되는 액화 세정 매질에 대한 물 또는 효소와 같은 임의의 첨가제는 추가의 펌프 (80)를 통해 추가의 공급조 (78)로부터 주 펌프 (56)의 내측으로 공급된다.

세정 매질은 또한 공정의 "배출" 기간 동안 밸브 (74)를 조작하여 배출 라인 (82)를 통해 세정 챔버 (42)로부터 주 펌프 (56)의 내측으로 역유동될 수 있다.

장치 (40)는 세정 챔버 (42)가 대기중으로의 배기를 수행하도록 하는 배기 밸브 (84)를 추가로 포함한다. 압축기 (86)를 통한 응축기 (70) 또는 저장 탱크 (76)로의, 기상의 이산화탄소용 반송 경로에는 적절한 밸브들 (88, 90 및 91)이 제공되어 있다.

물품의 세정 동안, 가용성 비미립자 오염물은 세정 매질내로 용해된다. 가용성 비미립자 오염물을 세정 매질로부터 분리하기 위하여, 적절한 밸브 (94 및 96)가 달린 증류탑 (92)이 제공된다. 증류는 전형적으로 세정 챔버 (42)가 물품을 세정하는데 사용되지 않을 때 오프라인에서 수행된다.

이 장치 (40)는 주로 직물을 세정하기 위해 설계되었지만, 또한 다른 물품을 세정하는데 사용할 수 있다. 이 장치는 통상 세정되는 물품의 형태에 대해 최적화된다.

전형적인 세정 사이클에서, 세정되는 물질은 세정 챔버 (42)내의 천공된 바스켓 (48)내에 위치시키고 가압 도어 (46)를 폐쇄한다. 밸브 (91)를 개방하여, 저장 탱크 (76)와 세정 챔버 (42) 사이의 압력을 균등화시킨다. 밸브 (74)는 "챔버" 위치에 있으며, 저장 탱크 (76)로부터의 유체는 챔버 (42)의 액체가 원하는 수준에 도달할 때까지 ("챔버" 위치에서) 주 펌프 (56)에 의해 밸브 (58)를 통해 세정 챔버 (42)내로 펌핑된다. 밸브들 (88 및 90)은 이 때 폐쇄되고, 재순환 루프는 린트 트랩 (62), 필터 트레인 (68), 응축기 (70)를 통해 개설되어 주 펌프 (56)로 반송된다. 주 펌프 (56)는 오리피스 (54)를 가로질러 농후상 이산화탄소의 압력 강하 및 필수 유동을 이끌어 세정되는 적재물을 농후상 이산화탄소의 흐름에 의해 교반시킨다. 교반 사이클의 마지막 무렵에 밸브들 (88 및 90)이 개방되는데, 이 때 밸브 (58)는 "배출"로 전환되고 밸브 (66)는 "우회로"로 전환된다. 액상 이산화탄소는 배출되어 주 펌프 (56)에 의해 배출 라인 (82) 및 밸브 (74) (즉, 이 때 "배출" 위치에 있음)를 통해 세정 챔버 (42)로부터 저장 탱크 (76)로 다시 회수된다. 이 때, 세정 챔버 (42)는 세정된 적재물 및 기상의 이산화탄소를 포함한다. 기체 압축기 (86)가 이산화탄소 증기를 저장 탱크 (76)로 다시 회수한 후, 세정 챔버 (42)는 대기압으로 감압된다. 잔류의 기상 이산화탄소는 배기 밸브 (84)를 통해 배기되어 나가고, 가압 도어 (46)를 개방하여 깨끗한 적재물을 꺼낸다.

본 발명의 방법은 직물 또는 의복과 같은 물품의 세정에 적용될 때 이같은 예시적인 장치 (40)를 사용하여 수행될 수 있지만, 이러한 장치에 국한되는 것은 아니다. 세정 챔버 (42)내의 액체 풀을 교반시키기 위한 다른 유형의 접촉 및 교반 장치 (예, 임펠러), 액체 풀을 공동와류시키기 위한 초음파 여기 변환기, 또는 본 명세서에 논의되는 임의의 다른 기술을 사용할 수 있다.

도 1에을 참조하면, 세정되는 물품이 제공된다 (번호 22). 물품은 천공된 바스켓 (48)에 맞는 한, 임의의 실시가능한 형태 및 형상일 수 있다. 본 발명의 한가지 바람직한 적용은 의복과 같은 직물품을 세정하는 것이고, 또다른 바람직한 적용은 부품 및 구성부품을 세정 및 탈지하는 것이다.

본 발명을 사용하여 물품 세정을 수행하기 위한 여러가지 실시가능한 접근법이 있다. 한 접근법에서, 물품은 임의로는 예비처리된다 (번호 24). 예비처리시, 물품은 예비처리 유체와 접촉된다. 이러한 접촉은 예를 들어, 예비처리 유체와 접촉된 스폿 또는 예비처리 유체중의 잠수 및 침지를 포함할 수 있다. 물품은 일정 기간, 전형적으로 약 1 분 내지 약 24 시간, 바람직하게는 약 1 분 내지 약 60 분 동안 예비처리 유체와 접촉을 유지하여 예비처리 유체가 물품에 고정된 임의의 비미립자 오염물을 가용화시키도록 한다.

사용되는 경우, 예비처리 유체는 바람직하게는 바이오-디젤 화합물을 포함한다. 바이오-디젤 화합물은 식물유 또는 식물 지방의 알킬 모노에스테르 (구체적으로는, 메틸 및 에틸 에스테르), 바람직하게는 식물유의 메틸 에스테르이다. 적합한 식물유의 예로는 평지씨유, 황화유, 해바라기유, 카놀라유 및 대두유가 있다. 바이오-디젤 화합물은 폐기품의 재활용 차원에서, 사용된 프라이팬 요리용 오일로부터 제조할 수 있다. 각각의 식물유는 여러가지 상이한 카르복실산으로부터 유도된 글리세라이드로 구성되지만, 각각의 오일은 샘플간에 실질적으로 상이하지 않는 특징적인 조성을 갖는다. 바이오-디젤 화합물은 에스테르 교환반응에 의해 얻어지는데, 여기서 원료 식물유중의 글리세린 분자는 도 3에 도시된 반응 (여기서, R, R1 및 R2는 포화 또는 불포화 장쇄 지방산임)에 나타낸 메탄올 또는 에탄올에 의해 치환된다. 실제로, 도 3의 화학 반응은 수산화칼륨의 존재하에 식물유를 메탄올 (또는 에탄올)과 혼합한 후, 혼합물을 침강시켜 달성될 수 있다. 바이오-디젤 화합물은 반응기의 상부로부터 따라내며, 기저부의 중질 글리세린은이 남긴다. 이러한 에스테르 교환반응은 문헌 [Robert T. Morrison, Organic Chemistry, Allyn ＆ Bacon, Inc. 출간, 1966, page 686]에 언급되어 있다.

바이오-디젤 화합물은 점도가 낮고, 증기압이 낮고, 밀도가 액화 이산화탄소와 유사하고, 생분해성이고, 무독성이고, 황 및 방향족물질이 없으며, 약 60의 비교적 높은 카우이-부탄올 (Kaui-butanol) 값 (퍼클로로에틸렌의 겨우 90인 값과 비교됨)을 갖는 이점을 있으며, 이는 상기 화합물의 양호한 유기 용제임을 나타낸다. 이들은 물로 헹구어낼 수 있고, 물, 미네랄 스피리트, 알콜 및 몇몇 테르펜을 갖는 에멀젼을 용이하게 형성한다. 이들은 0.9의 대략 동일한 비점을 갖는 농후상 이산화탄소와 상용성이 있다.

바이오-디젤 예비처리 유체는 임의로는 물 및(또는) 세정 효소와 같은 다른 구성성분과 혼합할 수 있다. 효소는 공유결합의 형성 또는 끊음을 수반하는 반응을 촉진(촉매)시키는 단백질이다. 효소는 주어진 결합이 불안정한 온도를 저하시킴으로써 활동한다. 명확한 분자들이 다른 분자들간의 반응을 촉진하는 여러가지 예들이 존재한다 (모든 효소촉진 반응이 특이적이지는 않음). 예를 들어, 단백질을 아미노산으로 분해하는 다양한 효소들은 이들이 펩티드 결합을 끊는다는 점에서만 특이적이다. 효소는 전형적으로 수성 매질중에서 기능하며, 여러 해 동안 세정 공정, 및 여러가지 비누 및 세제의 배합에 사용되어 왔다. 효소를 함유하는 배합물을 사용하는 몇몇 예로는 단백질 기재 얼룩 (예, 혈흔)을 의복으로부터 제거시키는 스폿팅 화합물, 및 가정에서의 세탁시 지방 및 기름 때를 제거시키는 특이 효소를 갖는 세제가 있다. 보다 최근에는, 부품 및 구성부품의 탈지를 촉진하기 위해 수성 세정제중에 효소를 사용한 바 있다. 그러나, 효소는 전형적으로 농후상 이산화탄소 용제중에 가용성이지 않거나 또는 그다지 혼화성이 아니며, 효소의 농후상 이산화탄소 공정으로의 도입을 용이하게 하는데 "담체" 화합물 (본 명세서에서는 바이오-디젤 화합물)이 필요하다.

임의의 실시가능한 상대량의 바이오-디젤 화합물 및 다른 구성성분들을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 바이오-디젤 화합물, 또는 임의의 비율의 바이오-디젤 화합물과 물의 혼합물이 농후상 이산화탄소에 약 0.01 내지 약 5 부피%의 양으로 존재한다. 보다 적은 양은 효과가 없고, 보다 많은 양은 비경제적고 제거하는데 요구될 수 있는 바이오-디젤 화합물을 지닌 세척된 물품의 잔류 오염물을 생성시킨다. 사용되는 경우, 예비처리는 세정 챔버 (42)내에서 또는 개별적인 용기에서 수행할 수 있다.

임의로, 단계 (24)에서 예비처리될 수 있는 물품은 세정 장치 (40)내에, 바람직한 경우 세정 챔버 (42)의 천공된 바스켓 (48)내에 위치시킨다 (번호 26). 가압 도어 (46)는 폐쇄하여 밀봉시킨다. 세정 매질은 이미 기술된 방식으로 주 펌프 (56)를 사용하여 세정 매질을 저장 탱크 (76)로부터 펌핑함으로써 밀봉된 세정 챔버 (42)내로 도입되어 그 안에 풀을 형성한다 (번호 28). 풀은 천공된 바스켓 (48)내의 물품을 부분적으로 또는 완전히 덮는 것이 바람직하다.

세정 매질은 1종 이상의 상술한 바이오-디젤 화합물을 첨가한 액화 이산화탄소를 포함한다. 단계 (28)에 도입되는 세정 매질은 단계 (24)에 사용된 예비처리 세정 매질과 동일한 조성물이거나 또는 사용될 수 있는 상이한 바이오-디젤 함유 매질일 수 있다. 이미 논의된 물 및(또는) 효소와 같은 다른 첨가제도 또한 첨가할 수 있다. 이들 다양한 물질에 대한 선행 논의가 본 명세서에 인용된다. 첨가제의 총량은 전형적으로 이산화탄소 및 첨가제의 총량의 약 0.01 내지 약 5.0%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1.0%이다.

본 명세서에서 풀 및 물품은 교반된다 (번호 30). 교반은 분기관 (52) 및 액체 젯트 오리피스 (54)를 통해 펌핑된 세정 매질의 작용에 의해 예시된 장치 (40)에서 수행된다. 이 목적을 위해, 액체 젯트 오리피스 (54)는 내부 개구를 통해 천공된 바스켓 (48)의 내부로 향하여 그 안에서 세정되는 물품에 충격을 가한다.

교반은 물품에 부착된 미립자 오염물을 제거하기에 충분한 시간 동안 지속되어 비미립자 물질, 예컨대 오일, 그리스 및 친수성 오염물을 가용화 및 제거한다. 교반 시간은 물품의 성질, 물품의 오염도 및 기타 요소에 따라 변하지만, 전형적으로는 약 5 내지 약 30 분이다. 교반은 천공된 액체 젯트와 같은 임의의 실시가능한 접근수단에 의해 달성될 수 있으나, 또한 프로펠러, 임펠러 또는 블레이드에 의해 발생되는 유체역학적 공동와류, 또는 펌프 또는 압축기를 사용한 순환, 변환기, 음파 휘슬에 의해 생성되는 초음파 공동와류를 통해, 또는 이들 기술을 병용하여 달성할 수 있다.

교반이 완료되면, 세정 매질은 세정 챔버 (42)로부터 배출된다 (번호 32). 임의로는, 순수 액화 이산화탄소와 같은 헹굼 매질을 세정 챔버 (42)내로 도입시키고, 물품을 비개질된 액화 이산화탄소와 함께 교반시켜 물품을 헹굴 수 있다 (번호 34). 이같은 단계는 세정 매질이 첨가제와 함께 사용된 경우 수행되며, 물품을 사용하기 전에 상기 첨가제를 물품으로부터 완전히 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 물품이 의복과 같은 직물이고, 세정 매질이 약간의 바이오-디젤 화합물을 포함한 경우, 바이오-디젤 화합물을 비개질된 액화 이산화탄소로 헹구어내는 것이 일반적으로 바람직하다. 물품을 탈지하는 것과 같은 다른 경우에, 물품상에 임시적 내부식성 코팅으로서의 바이오-디젤 화합물을 적절히 남겨두는 것이 바람직할 수도 있다. 헹굼 단계 (34)가 완료된 후, 헹굼 매질은 세정 챔버 (42)의 밖으로 배출된다.

대부분의 액상 및 기상 이산화탄소를 저장조로 다시 회수한 후, 세정 챔버 (42)내의 잔압은 배기 밸브 (84)를 사용하여 대기압으로 배기시키고, 물품을 세정 챔버 (42)에서 꺼낸다. 이같은 배기 및 꺼냄 동안 임의의 남아있는 이산화탄소는 증발되고, 물품은 세정 챔버에서 꺼낼 때 건조하고 세정된 상태로 남는다.

하기 실시예는 본 발명의 적용에 대해 예시하지만, 본 발명의 범위를 어떠한 관점으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

＜실시예 1＞

스테인레스강 금속 부품 적재물을 여러 그리스, 예컨대 CRC 인더스트리즈 (Industries) No. MSDS SL3310, 3160, 3131, 3141 및 엑손 (Exxon) L/M 487211, 및 실 절삭유 타입 C10326 (W.H. Harvey제)로 처리하였다. 부품을 45.4 L (12 갤론) 용량의 액체 이산화탄소 세정 챔버 (42)내에 위치시켰다.

충분량의 액체 이산화탄소를 챔버에 도입시켜 적재물을 잠수시켰다. 몇몇 경우, 미국 캘리포니아주 헌팅톤 비치 소재의 챠본 그룹 (Charbon Group)이 SSW-1000으로 시판하는 바이오-디젤 화합물을 이산화탄소와 바이오-디젤 화합물의 총량의 0.1%, 0.5%, 1.0% 또는 2.0%의 양으로 챔버 (42)에 첨가하였다. 액체 이산화탄소 (및 바이오-디젤 화합물, %) 세정 매질을 공동와류 블레이드 및 프로펠러를 사용하여 -17.8 내지 29.4 ℃ (0 내지 85 ℉)의 온도에서 10 분 동안 교반하여 그리스 및 오일의 제거를 촉진시켰다. 이어서, 용제를 배출시키고, 챔버를 감압시키고, 부품을 꺼내어 잔류물 존재에 대한 목측 및 촉각 시험을 행하였다.

바이오-디젤 화합물을 전혀 사용하지 않은 경우, 단지 그리스의 광유 성분만이 제거되었으며, 그리스중의 드로잉 소프 (soap) 및 다른 첨가제들은 잔존하여 거친 필름형 코팅물의 형태로 부품을 오염시켰다. 실 절삭유는 부품상에 점착성 있는 잔류물로서 남았다.

바이오-디젤 화합물이 존재한 경우, 그리스 및 오일의 제거는 모든 경우에 개선되었다. 0.1% 바이오-디젤 화합물의 경우 그리스 및 오일의 제거가 일부 개선된 것으로 관찰되었으나, 그리스의 완전한 제거에는 약 1.0% 이상의 바이오-디젤 화합물이 요구되었다. 절삭유 잔류물은 0.2% 이상의 바이오-디젤 화합물을 사용한 경우 제거되었다. 처리 후, 부품을 건조시켰으며, 2.0%의 바이오-디젤 화합물을 첨가한 경우조차도 부품상에 바이오-디젤 화합물이 잔류함에 대한 증거는 전혀 없었다.

＜실시예 2＞

스테인레스강 부품 적재물을, 중질 왁스 및 알루미늄 분말 (20-40 마이크로미터 범위)로 이루어진 연마 화합물로 처리하였다. 적재물을 실시예 1에 사용된 것과 동일한 유형의 바이오-디젤 화합물로 30 분 동안 예비처리하였다 (단계 (24)).

예비처리 후 (건조단계 없음), 적재물을 실시예 1에 사용된 것과 동일한 세정 챔버내에 위치시키고, 실시예 1의 경우에 설명된 바와 동일한 방식으로 처리하였다 (단계들 (26, 28, 30 및 32))

바이오-디젤 화합물을 예비처리 또는 교반 단계에서 사용하지 않은 경우, 연마 화합물은 실질적으로 전혀 제거되지 않은 것으로 관찰되었다.

바이오-디젤 화합물이 존재한 경우, 0.1% 농도의 바이오-디젤 화합물을 사용한 경우에도 연마 화합물이 일부 잔존하였다. 완전히 제거하는 데에는 1% 이상의 바이오-디젤 화합물이 요구되었다.

본 실시예를, 단계들 (28 및 30)에 사용된 액화 이산화탄소에서 0.1%, 0.5%, 1.0%, 2% 및 5% 농도의 바이오-디젤 화합물의 경우에 대해 예비처리 없이 반복하였다. 연마 화합물을 완전히 제거하는 데에는 5% 농도의 바이오-디젤 화합물이 요구되었으며, 예비 처리를 행한 경우에는 실질적으로 1.0% 이상의 바이오-디젤 화합물이 요구되었다. 5% 농도의 바이오-디젤 화합물을 사용한 경우, 교반후 헹굼 (단계 34)을 수행하여야 하였는데, 이는 교반 및 배출 후의 부품상에 경필름 (light film)의 바이오-디젤 화합물이 잔존하였기 때문이다.

실시예 1 내지 2는 바이오-디젤 화합물을 사용하여 부품 세정능을 향상시켰음을 입증한다. 실시예 2는 예비처리가 후속하는 처리 및 교반에 요구되는 바이오-디젤 화합물의 양을 감소시켜 배출후 헹굼에 대한 필요를 감소시킴을 나타낸다.

＜실시예 3＞

스테인레스강 부품 적재물을 포화 염수 용액에 침지시키고 꺼내어 건조시켰다. 이어서, 적재물을 실시예 1에 논의된 세정 챔버에 위치시켰다. 액체 이산화탄소 및 바이오-디젤 화합물/물 (0.5% 바이오-디젤 화합물 더하기 물, 바이오-디젤 화합물 대 물의 부피비는 1:1임)의 용액을 챔버에 도입시키고, 10 분 동안 교반하여 염을 가용화시키고, 이를 부품으로부터 제거하였다. 실시예 1의 경우 논의된 바와 동일한 조건하에 처리하였다. 이어서, 챔버에서 배출시키고, 부품을 꺼내어 관찰하였다.

바이오-디젤 화합물 및 물의 존재 없이 동일한 실험을 수행하였다.

세정 매질에 바이오-디젤 화합물 및 물이 존재한 경우, 염이 제거되었다. 세정 매질에 바이오-디젤 화합물 및 물이 존재하지 않은 경우, 염은 제거되지 않았다.

＜실시예 4＞

실시예 2에 사용된 화합물과 동일한 연마 화합물을 스테인레스강 부품 적재물에 가하고, 적재물을 실시예 1에서 논의된 세정 챔버내에 위치시켰다.

액체 이산화탄소 및 바이오-디젤 화합물/물/박토자임 (Bactozyme) 효소 (0.5%의 바이오-디젤 화합물/물/박토자임, 바이오-디젤 화합물:물:박토자임의 부피비는 1:1:1임)의 용액을 챔버에 도입하고, 온도 범위가 4.4 내지 29.4 ℃ (40 내지 85 ℉)임을 제외하고는 실시예 1에 논의된 조건하에 10 분 동안 교반하였다. MSDS 1113으로 논의된 박토자임은 유성 또는 지방 물질의 침투 및 유화를 촉진하는 착체 비세균성 유기 배합물을 지닌 천연의 다중면 효소제제이며, 챠본 그룹에 의해 시판된다.

물 및 박토자임의 존재는 물 및 박토자임이 전혀 존재하지 않는 대조 시험에 비해 탈지능을 향상시켰다.

＜실시예 5＞

직물 적재물을 실 절삭유로 얼룩지게 하고, 얼룩을 진한 바이오-디젤 화합물 유체로 처리하고, 적재물을 실시예 1에 논의된 세정 챔버에 위치시켰다. 액체 이산화탄소를 12.8-18.3 ℃ (55-65 ℉)에서 세정 챔버에 도입시키고, 적재물을 10 분 동안 교반시켰다. 유체를 배출시키고, 시스템을 감압시키고, 직물을 평가를 위해 꺼내었다. 꺼내었을 때 얼룩이 없고 건조되었던 직물상에서 절삭유를 전혀 관찰할 수 없었다.

본 발명의 특정 실시태양이 예시의 목적으로 상세히 설명되었지만, 여러 변형 및 증량이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남 없이 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위를 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (12)

1. 접촉중인 오염물을 지닌 물품을 제공하는 단계;

   물품의 적어도 일부를 바이오-디젤 화합물로 처리하는 단계; 및

   물품을 농후상 이산화탄소와 접촉시켜 물품으로부터 오염물을 제거하는 단계

   를 포함하는 물품의 세정 방법.
2. 제1항에 있어서, 처리 단계의 개시가 접촉 단계의 개시 이전에 있는 방법.
3. 제1항에 있어서, 처리 단계의 완료가 접촉 단계의 개시 이전에 있는 방법.
4. 제1항에 있어서, 처리 단계의 적어도 일부가 접촉 단계와 동시에 수행되는 방법.
5. 제1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 단계의 완료 후에 바이오-디젤 화합물을 물품으로부터 제거하기 위해 물품을 헹구는 추가 단계를 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 헹굼 단계가 처리 단계의 완료 후에 물품을 농후상 이산화탄소로 헹구는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 방법.
7. 제1 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 물품이 일정 단편의 직물, 금속, 세라믹 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
8. 제1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 단계가 바이오-디젤 화합물을 물과 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
9. 제1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 단계가 바이오-디젤 화합물을 세정 효소 및 물과 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 물품이 접촉 단계 동안 농후상 이산화탄소를 포함하는 풀 (pool)과 접촉되는 방법.
11. 제10항에 있어서, 풀이 바이오-디젤 화합물을 더 포함하는 방법.
12. 제1 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 단계가 액화 기체의 흐름을 물품 주변으로 향하게 하는 단계를 포함하는 방법.