KR20020005746A - 이산화탄소 클리닝 장치용 세제 주입 시스템 - Google Patents

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KR20020005746A
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데영제임스피.
로맥티모시제이.
맥클래인제임스비.
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미셀 테크놀로지즈, 인코포레이티드
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Abstract

이산화탄소 세척 장치에 세제 조성액 등의 조절된 첨가를 위한 시스템은 고압 세척 용기(11), 보조 용기(12), 보조 용기를 세척용기에 연결하는 배수관(13), 선택적이기는 하나 바람직하게는 분리된 배기관(14), 세제 저장용기(15), 세제 저장용기를 보조 용기에 연결하는 세제 공급관(16)을 포함한다. 이 장치의 장점은, 세제 조성액이 예정된 양이나 분액되어 보조용기로 펌핑되어 들어가기 때문에, 상기 예정된 양이나 분액된 세제 조성액은 세척 용기에 이송되고 거기에서 액체 이산화탄소 세척 용액과 혼합되므로 세제 조성액은 더욱 조절되거나 정확한 방식으로 클리닝액에 첨가될 수 있다.

Description

이산화탄소 클리닝 장치용 세제 주입 시스템{Detergent injection systems for carbon dioxide cleaning apparatus}
많은 통상의 용매를 기초로 한 클리닝 응용 기술들은 수성 오염물질에 대한 낮은 성능으로부터 곤란을 겪을 수 있다. 통상의 드라이 클리닝에서 발견되는 상당히 많은 부분의 오염물들은 부분적으로 또는 전체적으로 수용성인 것으로 분류되어질 수 있다. 수분을 효과적으로 분산시켜 시각적으로 맑은 균일한 혼합액을 만들어 내는 유중수(water-in-oil) 계면활성제가 개발되어 왔다. 만약 주어진 클리닝 용매에서 적절한 수분활성도를 얻을 수 있다면, 상기의 분산액은 수용성 오염물을 효과적으로 용해시킬 수 있는데, 이 현상은 2차 가용화(secondary solubilization)라고일컬어진다. 온도, 용매와 용질의 상호작용의 본질, 물에 대한 계면활성제의 몰비 등을 포함한 다수의 인자들에 의해 결정되는 수분활성도는, 통상의 드라이클리닝에서 소위 상대습도에 의하여 일반적으로 관찰된다. 낮은 상대습도를 가지는 클리닝 수조(cleaning bath) 및 그 결과로 인한 낮은 수분활성도는 수성 오염물의 2차 가용화를 가능하게 하지 않는다. 어떤 임 계 수준을 초과하는 수분함량은 비분산성 벌크(bulk) 수분으로 되며 일정한 의복 종류에는 해롭게 된다.
이산화탄소 계 드라이클리닝은 최근에서야 상업적으로 실용화된 새로운 기술이다. 통상의 드라이클리닝 용매와 같이, 수용성 오염물은 본질적으로는 액화 이산화탄소에 용해되지 않는다. 수분이 액체 이산화탄소의 특성을 가질 수 있도록 하는 계면활성제 시스템은 특허와 공개된 문헌에 개시되어 있다. 어떤 조건에서는 이러한 시스템은 수용성 물질이 액체 이산화탄소 매질에 용해되고 분산될 수 있다는 것을 보여주고 있다.
많은 통상적으로 사용되는, 드라이클리닝 용매에 적용되는 유중수 계면활성제는 액체 이산화탄소 용매시스템과 호환이 불가능하다. '이산화탄소 친화성'기라고 일컬어지는 작용기를 포함하는 계면활성제는 이산화탄소 내에 있는 수분의 유화(emulsification)에 유용하다는 것이 증명되어 있다. 이러한 물질의 독점적인 사용은 많은 적용예에 있어서 비용절감의 효과를 얻을 수 있다. 수용성 물질이 이산화탄소에 용해되는 경우는 수분과 이산화탄소의 반응으로 탄산(carbonic acid)이 생성되는 가역반응에 의해서 더욱 복잡해질 수 있다. 압력이 낮아지고 이산화탄소가 제거되면 수분과 이산화탄소로 다시 분해되는 이러한 약산은 이산화탄소 내에서수분활성도와 중대한 관계를 가지고 있다. 낮은 수분활성도는 수용성 오염물을 용해시키는 이산화탄소 클리닝 용액의 능력에 영향을 미칠 수 있다. 특정한 pH 완충제는, 수용액 상태의 미시적 및 거시적 영역의 pH를 조절하고 또 차례로 수분활성도를 증가시키기 위하여, 액상 및 초임 계 이산화탄소에 사용되어 왔다. 본 발명의 방법에서 벌크(bulk) 수분의 첨가에 의해 수분활성도를 높이려는 시도는, 이산화탄소와 계면활성제의 조합물질이 수분을 충분히 안정화시킬 수 있는 능력이 없기 때문에 실패할 수도 있다. 액체 이산화탄소 클리닝 용액과 통상의 클리닝 용액으로부터 상분리된 벌크 수분은, 드라이클리닝만 가능한 많은 직물들에 상당한 치명적인 영향을 미친다.
모든 얼룩이 수용성인 것은 아니다. 실제로, 드라이클리닝 작업에서 처리되어야 하는 상당수의 얼룩들은 소수성(hydrophobic)이다. 그러므로, 수용성 세제 조성물 이외에, 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 낮은 수분 함량의 세제 조성물을 첨가할 수 있는 수단을 가지는 것이 또한 바람직하다.
Romack 등에 속한 미국특허 No. 5,858,022 및 Jureller 등에 속한 미국특허 No. 5,683473(또한 Jureller 등에 속한 No. 5,683,977도 참고할 것)은 이산화탄소 드라이클리닝 방법과 조성에 대해 기술하고 있다. 1998.3.24일에 출원된, 동시 계류 중인 우리의 McClain 등의 미국특허 출원 No. 09/047,013 은 이산화탄소 드라이클리닝 장치를 기술하고 있다. 드라이클리닝 장치는 또한 Chao 등에 속한 미국특허 No. 5,467,492, Purer 등에 속한 미국특허 No. 5,651,276 및 Townsend등에 속한 미국특허 No. 5,784,905 등에 기재되어 있다. 상기 장치의 운전 중에 이산화탄소에세제 조성물을 첨가하는 더 좋은 방법이 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다.
발명의 요약
본 발명의 첫 번째 태양은, 세제 조성액 등을 조절하여 첨가하기 위한 시스템이다. 상기 시스템은 바람직하게는 구성요소로서
(a) 고압 세척 용기;
(b) 보조 용기;
(c) 보조 용기를 세척 용기에 연결하는 배수관;
(d) 선택적이지만 바람직하게는, 보조 용기를 세척 용기에 연결하는 분리의 분출관;
(e) 세제 저장 용기; 및
(f) 세제 저장 용기를 보조 용기에 연결하는 세제 공급관을 포함한다.
이 장치의 장점은, 세제 조성액이 소정의 양이나 분액되어 보조용기로 펌핑될 수 있고, 상기 소정의 양이나 분액된 세제 조성액은 세척 용기로 이송될 수 있고 거기에서 액체 이산화탄소 클리닝 용액과 혼합되므로 세제 조성액이 더욱 조절된 또는 정확한 방식으로 세척액에 첨가될 수 있다는 점이다.
본 발명의 두 번째 태양은, 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 낮은 수분함량 세제 조성액 또는 그와 유사한 종류(예를 들면 전분 또는 풀먹임제(size formulation))를 조절하여 첨가하는 방법이다. 상기 방법은 다음과 같은 구성요소를 포함한다:
(a) 세척 용기와 분리된 보조 용기를 포함하는 이산화탄소 클리닝 장치를 제공하는 단계;
(b) 세척용기와 보조용기 내의 압력을 감소시키는 단계; 그리고 나서
(c) 다음과 같은 조성 즉, (ⅰ) 적어도 30%의 유기 공용매 (ⅱ) 적어도 1%의 계면활성제; 그리고 (ⅲ) 10% 이하의 수분(바람직하게는 10% 미만의 수분)을 포함하는 세제 조성액을 보조 용기에 첨가하는 단계; 그리고 나서
(d) 세척 용기의 압력을 증가시켜 세척 용기를 통하여 펌핑하여 액체 이산화탄소가 세척 용기 내의 세탁물을 클리닝하도록 하는 단계 ; 그리고 나서
(e) 내부 세탁물의 클리닝을 용이하게 하기 위해서 상기 보조용기로부터 세척 용기로 세제 조성액을 이송하는 단계.
본 발명의 세 번째 태양은, 난류조건 하에서 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 수용성 세제 조성액 등의 첨가를 위한 시스템이다. 상기 시스템은 바람직하게는,
(a) 고압 세척 용기;
(b) 필터;
(c) 세척 용기를 필터에 내부적으로 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 배수관;
(d) 필터를 세척 용기에 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 공급관;
(e) 제1고압 펌프(즉, 액체 이산화탄소를 포함하는 액체용액을 펌핑할 수 있는 펌프) 또는 배수관에 작동 가능하도록 연결되었거나 결합된 기타의 액체 이송 수단;
(f) 세제 조성액 저장 용기
(g) 저장 용기를 이산화탄소 클리닝 용액 공급관이나 배수관에 연결하는 세제 조성액 공급관; 및
(h) 난류 조건에서 세제조성액을 그 세제 조성액 저장 용기로부터 이산화탄소 클리닝 용액으로 이송하기 위한 세제 조성액 공급관에 작동 가능하도록 연결된 제2 고압 펌프를 포함한다.
이 장치의 장점은 난류 조건에서 세제 조성액 등의 도입을 제공함으로써, 액체 이산화탄소 클리닝 용액과 조성액의 혼합을 용이하게 한다는 점이다. 그러한 도입 방식은 세제 조성액이 전체적으로 또는 부분적으로 액체 이산화탄소 클리닝 용액과 혼합되지 않는 경우 특히 유리하다.
본 발명의 네 번째 태양은, 난류 조건에서 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 수성 세제 조성액 등의 첨가를 위한 방법이다. 상기 방법은 바로 위에 기재되어 있는 것과 같은 장치로 수행될 수 있다. 상기 방법은,
(a) 세척 용기와 필터를 포함하는 이산화탄소 클리닝 장치를 제공하는 단계;
(b) 세척 용기로부터 연속적인 흐름의 액체 이산화탄소 클리닝 용액을 필터를 통해 펌핑하고 그리고 다시 세척 용기로 펌핑하여 세척 용기 내의 세탁물을 클리닝하는 단계; 및
(c) 세제 조성액을 연속적인 흐름의 액체 이산화탄소(예를 들면, 필터의 하류흐름 지점 및 세척 용기의 상류흐름 지점)에 첨가하여 (ⅰ) 적어도 10 또는 바람직하게는 적어도 20%의 수분, 및 (ⅱ) 적어도 1%의 계면활성제를 포함하는 세제 조성액과 함께 세제 조성액을 연속적인 흐름에 도입하고, 상기 세제 조성액 내의 수분이 필터에서 소모됨이 없이 세척용기에 투입되기 전에 액체 이산화탄소 속으로 분산되도록 하는 단계를 포함한다.
상기에 기재된 시스템들은 클리닝 장치에 독립적으로 제공될 수 있으며, 또는 클리닝 장치에 서로 결합하여 상기 양쪽 방식의 세제 도입 능력을 제공한다.
관련 출원
이 출원은 공동 소유의 부분 계속 출원(CIP)으로서, 1999. 5. 14에 출원되어 동시 계류 중인 09/312,556의 미국특허 출원이며, 이 출원의 개시내용은 그 전체가 본 출원의 참조문헌으로 포함되어 있다.
본 발명은 액체 이산화탄소로 직물(예를 들면, 의복류)의 드라이 클리닝을 수행하는 방법에 관한 것이며, 그리고 상세하게는 액체 이산화탄소 드라이 클리닝 시스템에 세제 조성액을 첨가하는 방법과 장치에 관한 것이다.
도 1은 이산화탄소 세척 장치의 세척 용기 안으로 세제 조성액의 조절된 도입을 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 난류 조건에서 세제 조성액의 이산화탄소 드라이클리닝 클리닝 장치로의 도입을 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 세제 조성액의 이산화탄소 클리닝 장치의 세척 용기 내로의 조절된 도입 및 난류조건에서 이산화탄소 드라이 클리닝 장치 내로 세제 조성액의 도입의 두 가지 방법을 개별적으로 제공하는 결합된 장치를 도시한 것이다.
도 4는 대체적인 배수 조절 시스템을 갖춘, 도 1의 발명에 유사한 본 발명의 또다른 구현예이다.
도 5는 몇 개의 대체적인 배수 조절 시스템을 갖춘 본 발명의 또다른 구현예이다.
본 명세서에 사용된 '클린(clean)'이란 용어는 부분적이든 또는 완전하게든 간에 오염물, 먼지, 그을음, 또는 원하지 않는 물질의 제거를 말한다. 본 발명은 비극성 얼룩(stain)(즉, 적어도 일부는 유성 오염물, 피지(sebum) 등과 같은 비극성 유기 화합물로 구성된 것), 극성 얼룩(즉, 포도쥬스, 커피, 차 얼룩 등과 같은 친수성 얼룩), 복합 소수성 얼룩(즉, 립스틱 및 양초와 같은 물질로부터 생성된 얼룩) 및 특수한 오염물(즉, 실리케이트, 카본 블랙 등의 불용성 고체 구성성분을 포함하는 오염물)을 세척하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 클리닝될 수 있는 세탁물은, 일반적으로, 면, 양모, 실크, 가죽, 레이온, 폴리에스테르, 아세테이트, 유리섬유, 모피 등으로부터 제조되며, 의류, 작업장갑, 헝겊조각, 가죽제품(예를 들면 핸드백 및 서류가방) 등의 제품을 이루는 의류 및 직물(직포 및 부직포를 포함)이다.
본 명세서에 기재된 세제 조성액은, 액체 이산화탄소( 계면활성제 및 미리 첨가된 기타의 성분을 포함할 수도 있다)와 결합되어 액체 이산화탄소 계의 드라이클리닝 혼합액을 제공한다. 상기 조성물은 전형적으로 다음과 같은 것을 포함하고있다:
(a) 0, 0.02, 0.05, 또는 0.1 내지 5 또는 10%(더 바람직하게는 0.1 내지 4%)의 수분;
(b) 이산화탄소(잔여분; 전형적으로 적어도 30%);
(c) 계면활성제(바람직하게는 총 계 0.1 또는 0.5 내지 5 또는 10%이며 하나 또는 그 이상의 다른 계면활성제를 포함할 수 있다); 및
(d) 0.1 내지 50%(더 바람직하게는 1,2 또는 4% 내지 30%)의 유기 공용매.
여기에서는 %는 다르게 지시되어 있지 않으면 중량%로서 표현된다. 상기 조성물은 상온, 또는 실온에서 액체 형태로서 제공되며, 그 온도는 일반적으로 0 내지 50℃이다. 상기 조성물은 특정 온도 범위 내에서 그 조성물을 액체 형태로 보전될 수 있게 하는 압력으로 유지된다. 상기 클리닝 과정은 바람직하게는 상온에서 상기 조성물로 수행된다.
1. 유기 공용매
상기 유기 공용매는 일반적으로 탄화수소 공용매이다. 전형적으로 상기 공용매는 C10~C20의 선형, 분기 및 환상의 알칸을 갖는 알칸 공용매, 및 일반적으로 바람직한 이들의 혼합물(바람직하게는 포화상태인 것)이다. 상기 유기 공용매는 바람직하게는 140°F 이상의 발화점을 가지고, 그리고 더욱 바람직하게는 170°F 이상의 발화점 가진다. 상기 유기 공용매는 위에서 주어진 알칸의 혼합액, 또는 하나 또는 그 이상의 알칸 혼합액과 같은 화합물의 혼합액이 될 수 있다. 유기 공용매와는 다른, 하나 또는 그 이상의 알콜(예를 들면, 0 또는 0.1 내지 5%의 C1~C15알콜(디올, 트리올 등을 포함한다))과 같은 부가적인 화합물이 유기 공용매에 포함될 수 있다.
적합한 공용매의 예는, 지방족 및 방향족 탄화수소, 및 그들의 에스테르 및 에테르, 특히 모노 및 디에스테르 및 에테르(예를 들면, EXXON ISOPAR L, ISOPAR M, ISOPAR V, EXXON EXXSOL, EXXON DF 2000, CONDEA VISTA LPA-170N, CONDEA VISTA LPA-210, 사이클로헥사논, 및 디메틸숙시네이트), 알킬 및 디알킬 카보네이트(예를 들면, 디메틸 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 디-t-부틸 디카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 및 프로필렌 카보네이트), 알킬렌 및 폴리알킬렌 글리콜, 및 에테르 및 에스테르 (예를 들면, 에틸렌 글리콜-n-부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜-n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 및 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트), 락톤(예를 들면, (감마)부티로락톤, (엡실론)카프로락톤, 및 (델타)도데카노락톤), 알콜 및 디올(예를 들면, 2-프로판올, 2-메틸-2-프로판올, 2-메톡시-2-프로판올, 1-옥타놀, 2-에틸 헥사놀, 사이클로펜타놀, 1,3-프로판디올, 2,3-부탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올) 및 폴리디메틸실록산(예를 들면, 데카메틸테트라실록산, 데카메틸펜타실록산, 및 헥사메틸디실록산) 등을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
2. 계면활성제
본 발명을 수행하기 위하여 이산화탄소 비친화성 그룹(예를 들면, 지질친화성 그룹)에 연결된 이산화탄소 친화성 그룹(PCT 출원 WO96/27704에 기재된 것과 같은 것)을 포함하는 계면활성제 및 (더 바람직하게는) 통상적인 계면활성제, 또는이산화탄소 친화성 그룹을 포함하지 않는 계면활성제(즉, 소수성(전형적으로는 지질친화성) 그룹과 연결된 친수성 그룹을 포함하는 계면활성제) 두 가지의 계면활성제를 포함한 어떠한 계면활성제도 사용될 수 있다. 단일의 계면활성제가 이용될 수도 있으며, 또는 계면활성제들의 조합도 이용될 수 있다.
당해 기술분야의 전문가에게 많은 계면활성제가 알려져 있다. McCutcheon's Volume 1 : Emulsifiers & Detergents(1995 North American Edition)(MC Publishing Co., 175 Rock Road, Glen Rock, NJ 07452)를 참조한다. 본 발명을 수행하는 데 사용되는 주요 계면활성제의 유형은 다음과 같은 것들을 포함한다: 알콜, 알칸올아미드, 알칸올아민, 알킬아릴술포네이트, 알킬아릴술폰산, 알킬벤젠, 아민아세테이트, 아민옥사이드, 아민, 술폰화 아민 및 아미드, 베타인 유도체, 블록 폴리머, 카르복실화 알콜 또는 알킬페놀 에톡실레이트, 카르복시산 및 지방산, 디페닐술포네이트 유도체, 에톡실화 알콜, 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 아민 및/또는 아미드, 에톡실화 지방산, 에톡실화 지방 에스테르 및 오일, 지방 에스테르, 불화탄소계 계면활성제, 글리세롤 에스테르, 글리콜 에스테르, 헤토사이클릭 형 생성물, 이미다졸린 및 이미다졸린 유도체, 이세티오네이트, 라놀린 계 유도체, 레시틴 및 레시틴 유도체, 리그닌 및 리그닌 유도체, 말레산 또는 숙신산 무수물, 메틸 에스테르, 모노글리세라이드 및 그 유도체, 올레핀 술포네이트, 인산 에스테르, 인의 유기 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 고분자(다당류, 아크릴산, 아크릴아미드) 계면활성제, 프로폭실레이티드 및 에톡실화 지방산 알콜 또는 알킬 페놀, 단백질 계 계면활성제, 4차(quaternary) 계면활성제, 사르코신 유도체, 실리콘계 계면활성제,비누, 소르비탄 유도체, 수크로스 및 글루코스 에스테르 및 그 유도체, 술페이트 및 오일 술포네이트 및 지방산, 술페이트 및 술포네이트, 에톡실화 알킬페놀, 알콜 술페이트, 에톡실화 알콜의 술페이트, 지방에스테르의 술페이트, 벤젠 술포네이트, 큐멘, 톨루엔 및 자일렌, 축합된 나프탈렌의 술포네이트, 도데실 술포네이트 및 트리데실벤젠, 나프탈렌 술포네이트 및 알킬 나프탈렌, 석유 계 술포네이트, 술포숙시나메이트, 술포숙시네이트 및 유도체, 타우레이트, 티오 및 머캡토 유도체, 트리데실 및 도데실 벤젠 술폰산 등이 그것이다.
본 발명을 수행하기 위하여 사용될 수 있는 계면활성제의 부가적인 예는, 알콜, 및 알킬페놀 폴리알킬 에테르(예를 들면, TERGITOL 15-S-3TM2차 알콜 에톡실레이트, TRITON X-207TM디노닐페놀 에톡실레이트, NEODOL 91-2.5TM초급 알콜 에톡실레이트, RHODASURF BC-410TM이소트리데실 알콜 에톡실레이트, RHODASURF DA-630TM트리데실 알콜 에톡실레이트) 알킬아릴 카보네이트, 그들의 염과 유도체를 포함하는 것(예를 들면, 초산, MARLOWET 4530TM디알킬페놀 폴리에틸렌 글리콜 초산, MARLOWET 1072TM알킬폴리에틸렌 글리콜 에테르 초산), 알콕실레이티드 지방산(예를 들면, NOPALCOL 1-TWTM디에틸렌 글리콜 모노탈로웨이트, TRYDET 2600TM폴리옥시에틸렌 (8) 모노스테아레이트), 알킬렌 옥사이드 블록 코폴리머(예를 들면, PLURONICTM및 TETRONICTM제품), 아세틸레닉 알콜 및 디올(예를 들면 서피놀TM및 디놀TM제품), 술포숙신산의 모노 및 디-에스테르(예를 들면, AEROSOLOTTM소디움 디옥틸 술포숙시네이트, AEROSOL IB-45TM소디움 디이소부틸 술포숙시네이트, MACKANATE DC-50TM디메티콘 코폴리올 디소디엄 술포숙시네이트, SOLE TERGE-8TM소디움 술포숙시네이트 올레산 이소프로판올아미드 모노에스테르), 술포숙시나믹산 및 그 에스테르(예를 들면, AEROSOL 18TM디소디움-N-옥타데실 술포숙시니어메이트, AEROSOL 22TM테트라소디움 N-(1,2-디카르복시에틸)-N 옥타데실 술포숙시나메이트) 그 유도체를 포함하는 소르비탄 에스테르(예 SPAN 80TM소르비탄 모놀레이트, ALKAMULS 400-DOTM소르비탄 디올레이트, ALKAMULS STOTM소르비탄 트리올레이트, TWEEN 81TM폴리옥시에틸렌 (5) 소르비탄 모놀레이트, TWEEN 21TM폴리옥시에틸렌 (4) 소르비탄 모노라우레이트), 그 유도체를 포함하는 이소티오네이트(예를 들면, GEROPON AC-270TM소디움 코코일이소티오네이트), 폴리머릭 알킬아릴 화합물 및 리그닌, 그 유도체를 포함하는 것들(예를 들면, LIGNOSITE 50TM칼슘 리그노술포네이트), 알킬아릴 술폰산 및 그 염(예를 들면, CALIMULSE EM-99TM분기된 도데실벤젠 술폰산, WITCONATE C-50HTM소디움 도데실벤젠 술포네이트, WITCONATE P10-59 도데실벤젠 술포네이트의 아민 염), 술폰화 아민 및 아미드(예를 들면, CALIMULSE PRSTM이소프로필아민 술포네이트), 베타인 및 술타인 유도체, 및 그 염(예를 들면, 라우릴 술포베타인, 도데실디메틸(3-술포프로필) 암모늄하이드록사이드, FOAMTAIN CAB-ATM코카미도프로필 베타인 암모늄염, FOAMTAINE SCABTM코카미도프로필 하이드록시 술타인), 예를 들면 그 유도체를 포함하는 이미다졸린(예를 들면, MONOAZOLINE OTM올레산의 치환된 이미다졸린, MONOAZOLINE TTM톨 오일(Tall Oil)의 치환된 이미다졸린), 그 유도체를 포함하는 옥사졸린(예를 들면, ALKATERGE ETM옥사졸린 유도체, ALKATERGE T-IVTM에톡실화 옥사졸린 유도체), 카르복실화 알콜 또는 그 유도체를 포함하는 알킬페놀 에톡실레이트(예를 들면, MARLOSOL OL7TM올레산 폴리글리콜 에스테르), 그 유도체를 포함하는 디페닐술포네이트(예를 들면, DOWFAXTM디페닐 옥사이드 디술포네이트 세제, DOWFAXTM드라이 세제: 소디움 노말-헥사데실 디페닐 옥사이드 디술포네이트, DOWFAXTM건조 하이드로트로프: 소디움 헥실 디페닐옥사이드 디술포네이트) 불소화 계면활성제(예를 들면, FLUORAD FC-120TM암모늄 퍼플루로알킬 술포네이트, FLUORAD FC-135TM플루로알킬 4차 암모늄 이오다이드, FLUORAD FC-143TM암모늄 퍼플루로알킬 카르복실레이트), 레시틴 유도체를 포함하는 레시틴(예를 들면, ALCOLEC BSTM소이 포스페타이드), 인산 에스테르(예를 들면, ACTRAFOS SA-216TM지방족 인산 에스테르, ACTRAFOS 110TM복합 지방족 수산화 화합물의 인산에스테르, CHEMPHOS TC-310TM방향족 인산 에스테르, CALGENE PE-112NTM인산 모노 및 디글리세라이드), 지방산의 술페이트 및 술포네이트(예를 들면, ACTRASOL PSRTM황산화 캐스터 오일, ACTRASOL SR75TM황산화 올레산), 알콜의 술페이트(예를 들면, DUPONOL CTM소디움 라우릴 술페이트, CARSONOL SHSTM소디움 2-에틸-1-헥실 술페이트, CALFOAM TLS-40 트리에탄올아민 라우릴 술페이트), 에톡실화 알콜의 술페이트(예를 들면, CALFOAM ES-301TM소디움 라우릴 에테르 술페이트), 아민, 그 염과 유도체를 포함하는 것(예를 들면, 트리스(수산화메틸)아미노메탄, ARMEENTM초급 알킬아민, N-알킬 아민의 ARMACHTTM초산염) 아미드 술포네이트(예를 들면, GEROPON TC-42TM소디움 N-코코넛산-N-메틸 타우레이트, GEROPON TC 270TM소디움 코코메틸 타우라이드), 4차 아민, 그 염과 유도체를 포함하는 것(예를 들면 ACCOSOFT 750TM메틸 비스(소야 아미도에틸)-N-폴리에톡시에탄올 4차 암모늄 메틸 술페이트, ARQUADTMN-알킬 트리메틸 암모늄 클로라이드, ABIL QUAT 3272TM디쿼터너리 폴리디메틸실록산), 산화 아민(예를 들면, AMMONYX COTM세틸 디메틸아민 옥사이드, AMMONYX SOTM스테아아민 옥사이드), 글리세롤 에스테르, 수크로스, 글루코스, 사르코신 및 관련된 당 및 그들의 유도체를포함하는 탄화수소(예를 들면, GLUCATE DOTM메틸 글루코사이드 디올레이트, GLICEPOL 180TM글리세롤 올레이트, HAMPOSYL AL-30TM암모늄 라우로일 사르코시네이트, HAMPOSYLMTMN-미리스토일 사르코신, CALGENE CCTM프로필렌 글리콜 디카프릴레이트/디카프레이트), 그 유도체를 포함하는 다당류(예를 들면, GLUCOPON 225 DKTM알킬 다당류 에테르), 단백질 계면활성제(예를 들면, AMITER LGS-2TMN-라우로일-L-글루탐산의 디옥시에틸렌 스티어릴 에테르 디에스테르, AMISOFT CATM코코일 글루탐산, AMISOFT CS 11TM소디움 코코일 글루타메이트, MAYTEIN KTSTM소디움/TEA 라우릴 하이드롤라이즈드 케라틴, MAYPON 4CTM포타슘 코코일 하이드롤라이즈드 콜라겐), 및 전술한 것들의 티오 및 머캡토 유도체를 포함하는 것(예를 들면, ALCODETTM폴리옥시에틸렌 티오에테르, BURCOTMETM에톡실화 도데실 머캡탄) 등을 포함한다.
이렇게 본 발명은, 특히 한정되지는 않지만, Schollmeyer 독일 특허 출원 DE 39 04514 A1에 기재되어 있는 음이온성 또는 비이온성 알킬벤젠 술포네이트, 에톡실화 알킬페놀 및 에톡실화 지방 알콜을 포함하는 통상의 계면활성제로서 액체 이산화탄소에 용해되지 않으며 또한 Jureller 등에 속한 미국특허 5,683,473 또는 Jureller 등에 속한 미국특허 5,683,977 에 기재된 발명에서 활용될 수 없었던 계면활성제를 사용하여 실시될 수 있다.
당해 기술의 전문가에게는 명백할 것이겠지만, 표백제, 유연제(softner), 풀먹임제(sizing), 녹말, 효소, 과산화수소 또는 과산화수소의 기원, 방향제 등을 포함하여 많은 부가적인 구성요소가 세제 조성액에 포함될 수 있다.
3. 세척 장치
수평 드럼 및 수직 드럼 장치 모두를 포함하는 어떠한 적당한 세척 장치도 사용될 수 있다. 드럼이 수평 드럼인 경우, 교반 과정은 단순히 드럼을 회전시킴으로서 실행된다. 드럼이 수직 드럼인 경우에는 그 내부에 장착된 교반기를 전형적으로 가지고 있으며, 그리고 상기 교반 과정은 드럼 내부의 교반기를 작동시킴(예를 들면, 회전시키거나 또는 진동시키는 것)으로써 수행된다. 드럼 내에 충분한 전단력을 줌으로써 증기상이 제공되고, 액체 드라이클리닝 조성물에 캐비테이션을 발생시킨다.
Romack 등에 속한 미국특허 5,858,022 및 Jureller 등에 속한 미국 특허5,683,473 (Jureller 등에 속한 미국특허 5,683,977 역시 참조 바람)에는 본 발명을 수행하기 위하여 이용될 수 있는 이산화탄소 드라이클리닝 방법 및 조성물이 기재되어 있다. 본 명세서에 언급된 모든 공개되고 출원된 미국 특허 참고문헌은 그 전체가 본 출원의 참조문헌에 포함되어 있다.
우리의 동시계류 중인 McClain 등의 미국특허 출원 No. 09/047,013은, 1998. 3. 24에 출원되었으며, 본 발명을 실시하기 위하여 사용될 수 있는 이산화탄소 드라이클리닝 클리닝 장치를 기술하고 있다.
본 발명의 대체가능한 구현예에 있어서, 교반은 Chao 등에 속한 미국특허5,467,492에 기술된 바와 같은 제트 교반 수단에 의해 행해진다. 상기에 기술된 바와 같이, 상기 액체 드라이클리닝 조성물은 바람직하게는 상온 조성물이며, 그리고 상기 교반 과정은 바람직하게는 세척 장치에 가열 구성 요소를 결합시킬 필요없이 상온에서 수행된다.
최종적으로, 본 발명을 수행하기 위해 사용될 수 있는 드라이클리닝 장치는 또한 Purer 등에 속한 미국특허 5,651,276 및 Townsend 등에 속한 미국특허 5,784,905 에 기재되어 있다.
4. 저수분 세제 조성액
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 한 구현예에서 세제 조성액은 수분함량이 낮고, 또는 실질적으로 비수성(nonaqueous)이다. 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 저수분함량 세제 조성액은 전형적으로 다음과 같은 것들을 포함한다. 단위는 중량 단위이다.
(a) 적어도 10% 유기 공용매(그리고 바람직하게는 적어도 40,50,60 또는 80% 또는 그 이상의 유기 공용매 내지 99% 또는 그 이상의 유기 공용매)(그것은 하나 또는 그 이상의 유기 용매이다);
(b) 적어도 0.1% 계면활성제(바람직하게는 1,2 또는 4 내지 5,10, 또는 15% 계면활성제 또는 그 이상); 및
(c) 수분은 5 또는 10%를 초과하지 않음. 어떤 경우에는, 조성액은 수분이 없거나(또는 비수성), 또는 1,2,3, 또는 4% 이하의 수분을 포함할 수 있다.
이러한 조성액에 유용한 부가적인 첨가물은 표백제(whitener),광택제(brightener), 향기, 풀먹임제, 코팅제, pH 완충제, 표백제(bleach), 효소, 알콜, 과산화물, 유연제 등을 포함한다.
5. 저수분 세제 조성액을 첨가하는 장치
상기에 기술된 바와 같이, 본 발명은 이산화탄소 세척 장치에 세제 조성액 등의 조절된 첨가를 위한 시스템을 제공한다. 도 1에 설명된 바와 같이, 상기 시스템은 바람직하게는 고압 세척 용기(11)(예를 들면, 액체 이산화탄소를 담을 수 있는 세척 용기), 보조 용기(12), 그리고 보조용기를 세척용기에 연결하는 배수관(13)을 포함한다. 보조 용기는 그 내용물이 중력에 의하여 세척용기로 이송될 수 있도록 하기 위하여 세척 용기의 위에 장착된다. 택일적으로 보조 용기는 세척용기의 아래에 장착될 수도 있고 그 내용물은 펌프에 의해 세척 용기로 이송될 수 있다. 선택적으로, 그러나 바람직하게는, 배기관(14)은 보조용기를 세척용기에 연결하여, 그들 사이의 가스상의 교환을 제공한다(즉, 배기관이 각 용기와 연결되는 지점은 용기 내의 액체 만수위(liquid-fill level) 상부이다). 이것은 보조용기의 내용물을 세척용기로 이송하는 것을 원활하게 한다.
세제 저장 용기(15)가 제공되며, 그리고 세제 저장 용기를 보조 용기에 연결하는 세제 공급관(16)이 제공된다. 밸브 (17, 18)들은 시스템을 조절하기 위하여 제공되며, 아래에서 더 자세하게 논의된다.
펌프 (19)는, 바람직하게는 저렴한 것이며, 저압 펌프이고, 세제 저장용기로부터 보조용기를 채우기 위하여 제공된다. 다른 메카니즘(mechanism)도 또한 적용될 수 있다. 예를 들면, 세제 저장 용기는 보조 용기 위에 장착될 수 있으며 그리고 보조 용기는 저장용기로부터 중력에 의하여 채워진다.
세척 용기는, 특히 한정되지는 않지만, 터빈 구동장치, 직류 모터 구동장치, 내부 혹은 외부 전기 모터 등을 포함하는 적당한 구동 수단(20)에 의해 구동되는 회전 바스켓을 포함하고 있다. 구동 메카니즘들은 상기의 참조 특허와 특허출원에 더 자세하게 논의되어 있다.
작동시에, 상기의 장치는 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 대한 저수분 함유의 세제 조성액 등(예를 들면, 녹말 또는 풀먹임 조성액)의 조절된 첨가 방법을 제공한다. 일반적으로, 밸브(17)는 보조용기를 채우기 위하여 닫히고, 보조 용기를 비우고 세척 용기를 채우기 위하여 열린다. 밸브(18)는 보조 용기를 채우기 위하여 열리지만, 세척 탱크의 압력이 증가하는 경우에는 역압(back pressure)이 세제 저장 용기에 미치는 것을 방지하기 위하여 닫힌다. 상기 방법은, 처음에, 세척 용기와 보조 용기의 압력을 줄이는 것을 포함한다. 상기 압력은 전체적으로 또는 부분적으로 감소될 수 있으나, 바람직하게는 세척 용기가 그 내부의 의류나 직물과 같은 세탁물을 제거하고 그리고/또는 세척하여야 할 세탁물들을 투입하기 위하여 열릴 때 대기압 정도로 감소된다. 그리고 나서, 상기 또는 아래에 기술된 것과 같은 세제 조성액 등(그리고 바람직하게는 수분을 10% 이상 포함하지 않는 조성액)은 펌프(19)에 의해 저장용기(15)로부터 보조용기로 이송된다. 바람직하게는, 그리고 나서 세척 용기 내부의 압력을 증가시켜, 액체 이산화탄소가 그곳으로 펌핑되어 세척용기 내의 세탁물을 클리닝할 수 있도록 한다. 상기 세제 조성액은 그후 그 내부에 있는 세탁물의 클리닝을 원활하게 하기 위하여 보조 용기로부터 세척용기로 이송된다. 액체 이산화탄소 클리닝 용액은 세제조성액이 보조용기로부터 세척용기로 이송되기 전 또는 후에, 분리적으로 펌핑될 수도 있고 그리고/또는 세척용기를 통하여 순환될 수도 있다.
6. 수성 세제 조성액
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명은 수성계 세제 조성물 및 그 액체 이산화탄소 드라이클리닝 장치로의 도입방법에 대하여 개시하고 있다. 상기 조성물 및 이러한 물질들의 적용방법은 이산화탄소 드라이클리닝 기계에서 개선된 수용성 클리닝을 제공한다. 이러한 조성물은 앞서 개시된 계면활성제, 공용매, 그리고 다른 첨가물들을 함유하거나 또는 함유하지 않는 클리닝 사이클 동안 자동적으로 또는 선택에 의하여 액체 이산화탄소 세척 용액에 주입된다. 상기 주입방법은 수성 클리닝의 효율성을 결정하는데 있어서 중요하다.
유용한 세제 조성물은 일반적으로 수분함량이 주입될 물질의 5 내지 100%, 바람직하게는 50 내지 98%로서, 본질적으로는 수성인 것이다. 조성액은 또한 계면활성제를 포함하는데, 이것은 이산화탄소 세척 용액에 일단 주입된 수분이 분산되는 것을 돕고, 클리닝될 세탁물의 표면을 적시는 것을 도우며, 오염물과 클리닝될 세탁물 사이의 정전기적 작용을 낮추는 것을 도우며, 또는 클리닝되어야할 세탁물의 표면에 있는 수분을 고갈시키는 것을 돕는다. 유용한 계면활성제 수준은 0 내지 20%이며, 바람직하게는 0 내지 5%이다. 조성액은 또한 이산화탄소의 용매 능력을 개선시키는 데 유용한 공용매를 포함하는데, 그 유용한 함량은 0 내지 90%, 더 유용하게는 0 내지 30%이다.
본 발명을 실시하기 위한 바람직한 수성 세제 조성액은 다음의 것을 포함하며 중량을 기준으로 한다.
(a) 적어도 10% 수분(그리고 바람직하게는 적어도 40,50,60 또는 80% 수분 또는 그이상, 99% 까지의 수분 또는 그 이상);
(b) 적어도 0.1% 계면활성제(바람직하게는 1, 2 또는 4 내지 5, 10 또는 15% 까지의 계면활성제 또는 그 이상); 및
(c) 유기 공용매 0, 1 또는 2 내지 5, 10, 20 또는 40%.
이러한 조성액에서 유용한 부가적인 첨가제는 표백제(whitener), 광택제, 알콜, 향료, 풀먹임제, 코팅제, pH 완충제, 표백제(bleach), 효소, 과산화물, 유연제 등을 포함한다.
7. 수성 세제 조성액을 첨가하는 장치
일반적으로, 기계 속으로 주입되는 바람직한 방식은 클리닝 사이클 동안 수행된다. 세제의 첨가는 세척되어야 할 세탁물에 노출되기 전에 이산화탄소 함유 세척 용액과 세제와의 충분한 혼합이 될 수 있는 방식으로 수행되어야 한다는 것이 중요하다. 이러한 목적에 유용한 구성요소는 스태틱 믹서, 다이나믹 믹서, 원심 펌프, 압력강하 오리피스, 배관 수축부, 배관설치에서 좁은 구간, 조절밸브, 및 고전단력을 제공하는데 유리한 부가적인 장치를 포함하는데, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 이산화탄소 세척액, 수분, 계면활성제, 공용매 및 첨가물로 이루어진 전단 유체를 클리닝될 세탁물과 접촉시킨다. 시스템에서 시각적으로 맑은 유상액(emulsion), 분산액 또는 용액 형태로 안정화될 수 없는 수분은 직물 표면에서 균등하게 수용성 오염물의 용해를 용이하게 하는 것을 저하시킨다. 상기 조성액은 전형적으로 총 세척 용액 부피의 0.1 내지 10% 및 바람직하게는 0.2 내지 2.0% 수준으로 사용된다.
이산화탄소, 수분, 계면활성제, 및 유기공용매를 포함하는 액체 조성물과의 접촉에 의해 세탁물들을 세척하는 것은 이전에 개시되었다. 본 발명에서 이산화탄소 및 공용매로부터 분리된 수분 또는 수분 및 계면활성제의 주입은 어떤 경우에는 유리한 것으로 측정되었다. 유기 공용매는 액체 이산화탄소의 용매 잠재력을 높이기 위해 사용되는 용매 개선제로서 개시되었다. 기본적인 이산화탄소 함유 시스템의 용해력의 수준을 조절하기 위해 클리닝 시스템 내의 공용매의 수준을 고정하는 것이 요구될 수 있다. 그러나, 수분 또는 수분 및 계면활성제의 첨가 양에 있어서의 유연성은 주어진 클리닝 사이클의 수분함량을 조절하기 위한 노력에 기초하여 요구될 수 있다. 면 및 면혼방과 같은 기본적으로 친수성 직물로 이루어진 세탁부하물은 폴리에스테르 및 다른 합성 물질과 같은 소수성 직물로 기본적으로 이루어진 세탁부하물보다 수용성 오염물의 용해에 더 많은 수분을 요구한다.
수조부터 클리닝될 세탁물로 또는 반대로 세척될 세탁물로부터 수조로 수분의 분배를 조정하기 위하여 온도를 이용할 수 있다는 것은 본 발명의 부가적인 요소이다. 상기 액체의 '조정가능한' 본질 및 초임 계 이산화탄소는 잘 알려져 있다. 이산화탄소 내에서 수분의 용해도는 온도의 함수로서 상당히 크게 변화한다. 이러한 특징으로 수용성 세제는 수분용해도가 상대적으로 낮은 65 내지 80°F의 온도에서 기 계장치로 주입될 수 있고, 클리닝 사이클을 통해 유체의 온도를 낮춤으로써수조 내에 있는 수분의 용해도를 증가시킬 수 있다. 클리닝될 세탁물 표면의 수분은 수조 내에 분배되어 들어 간다. 그 반대로 세제는 용해도가 보다 높은 더 낮은 온도에서 세척 용액에 주입될 수 있고 온도를 올려서 수분 용해도를 낮출 수 있으며, 그 결과 클리닝 사이클을 통해서 수조에서 직물로의 수분의 분배가 일어난다.
난류 또는 고전단력 조건 하에서 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 수성(또는 비수성) 세제 조성액 등을 첨가하는 시스템은 도 2에 개시되어 있다. 상기 시스템은 상기 도 1과 관련하여 기재된 대로 고압 세척용기(11) 및 구동장치(20)를 포함한다. 부가적으로, 상기 시스템은 필터(30), 세척용기와 필터를 내부적으로 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 배수관(31), 필터를 세척 용기에 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 공급관(32), 및 배수관에 작동가능하도록 연결된 고압 펌프(33)를 포함한다. 상기 필터는 린트(lint)필터 및/또는 탄소 필터 또는 어떤 다른 적합한 필터도 될 수 있다.
저장용기를 이산화탄소 클리닝 용액 공급관에 연결하는 세제 조성액 공급관(35)을 구비한 세제 조성액 저장용기(34)가 제공된다. 고전단력 조건에서 세제 조성액을 세제조성액 저장용기로부터 이산화탄소 클리닝 용액으로 이송하기 위하여, 세제 조성액 공급관에 작동가능하도록 연결된 2차 고압 펌프(36)가 제공된다.
고압펌프는 단순히 액체 이산화탄소를 펌핑할 수 있는 펌프를 말한다. 상기 폐쇄시스템 및 온도를 31℃ 이하로 유지하는 것은 상기 이산화탄소가 액체상태로 유지되는 것을 보장한다. 1차 고압 펌프에 적당한 임펠러 펌프(또는 원심 또는 회전날개 펌프)는 펌프를 통해 상당한 압력 차이가 생길 수 있는 조건하에서는 작동하지 않는다. 펌프를 통해 상당한 압력 차이가 있는 경우에는(2차 고압 펌프에서와 같이), 그러한 펌프들은 전형적으로 피스톤 펌프 또는 격막 펌프와 같은 용적형(positive displace) 펌프이다.
대체가능한 구현예에 있어서, 상기 세제 조성액 공급관(35)은 배수관(31)에 연결될 수 있으나, 세제 조성액은 그 후 필터를 통과하고 필터에서 잠재적으로 고갈될 수 있다. 선택적으로, 조성액을 첨가하는 동안 필터를 우회(bypass)하기 위하여, 조절 밸브 및 우회 라인, 데드 헤드(dead head), 또는 기타의 우회 수단이 제공될 수 있다.
작동시에는, 상기 장치는 세제 조성액을 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 부가하는 방법을 제공한다. 작동시에는, 액체이산화탄소 세척 용액의 연속적인 흐름이 세척 용기로부터 필터를 통하여 펌핑되고, 또한 다시 세척용기로 펌핑되어 세척 용기에 있는 세탁물들을 세척하며, 또한 세제 조성액은 연결부위(37)의 필터의 하류흐름 및 세척용기의 상류흐름 지점에서 액체 이산화탄소의 연속적인 흐름에 첨가되어 도입된다. 1차 펌프(33)에 의한 연속적인 흐름의 펌핑은 바람직하게는 10 또는 20 내지 200 또는 300 gallon/min의 속도로 수행되기 때문에, 세제 조성액이 상기 흐름 속으로 펌핑될 때 적어도 연결부위(37)에서는 난류가 발생한다. 당해 기술분야의 전문가는 난류 및 상응하는 혼합을 원활하게 하기 위하여 배관의 크기와 모양 및 세제 조성액 및 연속적인 흐름의 펌핑 속도를 어떤 방식으로 상세하게 설계할 지를 이해할 것이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 기재된 시스템을 모두 채용하고 있는 장치를 나타내고 있다. 많은 클리닝 조작들이 상이한 유형의 계면활성제들을 혼합해서 사용하는데, 계면활성제들 중 일부는 세척을 거듭하여도 액체 이산화탄소에 많은 양이 계속 존재하게 되며, 또 다른 일부는 세척을 거듭할수록 클리닝되는 세탁물 표면 및/또는 필터에서 고갈될 수 있으므로, 두가지 유형의 세제 조성액 부가시스템을 조합하는 것이 유리하며, 상이한 조성액이 각각의 첨가 시스템을 통해 첨가될 때 특히 유리하다. 상기 도 1 및 2와 비교하여 도 3의 같은 부분은 같은 숫자가 지정되어 있다.
8. 부가적인 배수 조절 수단
도 4는 다른 배수 조절 시스템이 제공된다는 점만 제외하고 도 1과 유사한 장치를 도시한 것이다. 상기 시스템은 고압 세척 용기(51)(즉, 액체 이산화탄소를 보관할 수 있는 세척 용기), 보조 용기(52), 상기 보조 용기를 세척 용기에 연결하는 배수관(53)을 포함한다. 보조 용기는 보조용기의 내용물이 중력에 의하여 세척용기로 이송될 수 있도록 세척용기의 상부에 장착된다. 선택적으로, 그러나 바람직하게는, 배기관(54)이 보조용기를 세척용기에 연결하여 그들 사이의 가스상 교환을 제공한다. 세제 저장용기(55)가 제공되며, 세제 저장용기를 보조용기에 연결하는 세제 공급관(56)이 제공된다. 밸브(58)는 전형적으로 세척 사이클 동안이나 세척 용기가 가압될 때마다 밸브를 잠금으로써 시스템을 조절하기 위하여 제공된다. 펌프(59)는, 바람직하게는 저렴한 것이며, 저압펌프이고, 세제 저장용기로부터 보조용기를 채우기 위하여 제공된다. 상기 세척 용기는 적합한 구동수단(60)에 의해 구동되는 회전 바스켓을 포함하는데, 상기 구동수단은 특별히 한정되지는 않지만 터빈 구동장치, 직류 구동 장치, 내부 또는 외부 전기 모터 등을 포함한다.
배수관은 상응하는 투입부(63)와 배출부(64)를 가지며 밸브와 같은 작용을 하는 상승부(62)를 포함한다. 상기 시스템은 비누 제공 시스템에 대해 저압펌프를 이용하며, 이러한 비누제공 시스템은 보조용기가 채워질 때 필수적으로 상압에 있을 것을 필요로 하며, 마찬가지로 세척용기도 필수적으로 상압에 있을 것을 필요로 한다. 보조 용기의 세제 수준이 선(61)으로 표현된 것과 같이 상승부(62) 수준 이상으로 되면, 세척 보조용기의 내용물이 투입부(63) 내에서 상승부(62)를 통하여 상승하고 배출부(64)를 통하여 세척 용기로 빨려 나간다. 선택적으로는, 보조용기의 세제는 상승수준을 초과하지 않고 상기 상승수준까지 상승될 수 있고, 이산화탄소 가스가 세척용기 안으로 펌핑되어 세제 조성액을 팽창시킬 수 있으며, 그로 인해 세제조성액을 상기 상승수준 이상으로 상승하게 하여 세제 조성액이 세척 용기로 흘러들어가게 한다.
또다른 구현예가 도 5에 도시되어 있다. 이 시스템은 도 4의 시스템과 유사하지만, 보조 용기를 비우는 방법에 있어서 차이가 있고, 그리고 사실상 다양한 종류의 상이한 비우기(emptying) 메카니즘을 도시하고 있으며, 그 중의 어떠한 것도 수행이 가능하다. 상기 시스템은 고압 세척 용기(71)(즉, 액체 이산화탄소를 담을 수 있는 세척 용기), 보조 용기(72), 및 보조용기를 세척 용기에 연결하는 배수관(73)을 포함한다. 보조 용기는 세척 용기의 상부에 또한 위치한다. 배기관은 또한 역압관(74)으로서 작용하며 보조 용기를 세척 용기에 연결하여 그들 사이의가스상 교환을 제공한다. 세제 저장 용기(75)가 제공되며 세제 저장용기를 보조 용기에 연결하는 세제 공급관(76)이 제공된다. 밸브(78)는, 전형적으로 세척 사이클 동안 밸브를 닫음으로써 시스템을 조절하기 위해 제공된다. 펌프(79)는, 바람직하게는 저렴한 것이며, 저압펌프이고, 세제 저장용기로부터 보조용기를 채우기 위하여 제공된다. 세척 용기는 특히 한정되지는 않지만 터빈 구동장치, 직류 모터 구동장치, 내부 또는 외부 전기 모터 등을 포함하는 적당한 구동 장치(80)에 의해 구동되는 회전 바스켓을 포함할 수 있다. 배수관은 상기 도 4의 밸브처럼 작용하는 상승부(82)를 포함하며, 상응하는 투입부(83)와 배출부(84)를 가지고 있다. 그러나 이러한 경우, 아래에 기재된 세제 이송 메카니즘에서 명백한 바와 같이, 보조용기의 내용물이 압력을 받아 세척 용기로 이송되기 전에는 중력에 의한 배수가 되지 아니며; 따라서, 배수관의 상승부는 제거될 수 있으며, 보조 용기는 단순히 세척 용기 하단에 위치하는 것이 요구된다. 도 5의 시스템은 고압펌프(90) 및 필터(91)를 더 포함하며 클리닝 사이클동안 이들을 통과하여 이산화탄소 클리닝 매질이 순환관(92)을 경유하여 순환된다.
보조용기(72)의 내용물이 세척용기(71)로 이송될 수 있는 방법에는 다음과 같은 3가지 선택사항이 있다:
(A) 첫 번째는, 배관(74)을 통한 흐름으로부터 생기는 밸브(101)로부터의 보조용기(72)로의 단순한 역압(또는 파이프의 수축부분과 같은 기타의 역압 수단)은 배관(73A)을 통하여 보조 탱크의 내용물을 세척 탱크 안으로 분출시킨다.
(B) 상기에 부가하여 또는 선택적으로, 보조용기(72)의 세제 조성액이 세척용기(71)로 회수되기 전에 배관(92)의 주된 이산화탄소 유체와 서로 혼합될 수 있도록 배관(74B)이 제공될 수 있다.
(C) 마지막으로, 상기에 부가하여 또는 선택적으로, 배관(73C)이 제공되고, 보조 용기로부터의 분출 흐름 및 고압 펌프(90) 전단이나(도시된 바와 같이) 후단의 배관(92)내의 주된 액체와 결합된다.
모든 상기 사항에서, 배관(74)을 통한 분출관을 사용하는 대신, 고압 가스원(103)(예를 들면, 시스템 스틸(still), 압축기의 가스상, 압축 가스 용기 등)으로부터의 가스 인입 배관(102), 및 보조용기로 들어가서 보조용기의 내용물을 세척 용기(71) 또는 배관(92)으로 분출 또는 압출하는 고압 가스가 가능하다. 상기 사항에 부가하여 또는 선택적으로, 보조용기와 작동가능하게 연결된 가열기(도시되지는 않음)가 제공되며, 보조용기의 내용물을 가열하여 보조용기의 내용물이 팽창하여 세척용기나 배관(92)으로 들어가게 한다.
본 발명이 상기에 기술된 것과 같이 액체 이산화탄소를 필터를 통해 세척용기 배수관으로부터 펌핑하고 다시 세척 용기로 펌핑하기 위하여 고압펌프를 사용하는 반면, 액체 이산화탄소 세척 매질을 이송하기 위한 다른 유체 이송수단이 고압펌프에 대해서 대체적으로 또는 보충적으로 또한 채용될 수 있다. 그러한 기타의 유체 이송 수단은 특별히 한정되지는 않지만, Iliff 등에 속한 미국 특허 5,412,958에 기재된 것과 같이 고밀도화한 액체 이산화탄소를 시스템 내의 한 부분에서 다른 부분으로 펌핑하기 위하여 2차 압축 가스를 공급하는 시스템, 및 Preston 등에 속한 미국특허 5,904,737에 기재된 것과 같은 다중 압력 탱크의 사용을 포함하고, 그 기술의 개시 내용은 그 전체가 본 출원의 참조문헌으로 포함되어 있다.
9. 클리닝
전반적인 클리닝 방법의 세부적 사항은 위에서 자세하게 논의된 바와 같이 채택된 상기의 특정 장치에 의존한다. 발명의 실시에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예는, 클리닝될 세탁물과 위에서 주어진 바와 같은 액체 드라이클리닝 조성물이 폐쇄드럼에서 합쳐진다. 상기 액체 드라이클리닝 조성물은 바람직하게는 세척용기가 액상과 증기상을 모두 담을 수 있도록 제공된다(즉, 상기 드럼은 세탁물 및 액체 조성물로 인해 가득 차지는 않는다). 세탁물은 바람직하게는 액체 드라이클리닝 조성물과 증기상과 접촉할 수 있도록 그후 용기안에서 교반되며, 직물을 클리닝할 수 있는 충분한 시간동안 교반이 수행된다. 클리닝된 세탁물은 그후 드럼에서 제거된다. 상기 세탁물은 선택적으로 상기 교반 과정 후, 드럼에서 제거되기 전에 헹구어질 수도 있다(예를 들면, 드럼으로부터 세제 혼합액을 제거하고, 액체 이산화탄소와 같은 헹굼액(물, 공용매 등의 부가적인 첨가제를 첨가하거나 또는 첨가하지 않고)을 드럼에 첨가한 후, 헹굼액에 세척된 세탁물을 교반시키고, 헹굼액을 제거하고, 필요하면 과정을 반복한다.). 상기 드라이클리닝 조성물 및 헹굼액은 배수 및 배기 모두를 포함하는 적절한 수단에 의해 제거된다.
본 발명은 다음의 제한적이지 않은 실시예에서 더 자세하게 설명된다.
실시예 1
비수성 세제 조성액
본 발명을 수행하기 위하여 이용될 수 있는 본질적으로 비수성인 액체 이산화탄소 드라이클리닝 시스템의 한가지 예는 다음의 것들을 포함하는 혼합물이다.
4.2% ISOPAR MTM 유기 용매;
0.24% 수분;
0.196% TRITONTM RW-20(Union Carbide사로부터 입수가능한 시판 세제; 2차 아민 에톡실레이트)
0.048% TRITONTM GR-7M 세제(Union Carbide사의 시판 세제; 방향족 및 지방족 탄화수소 중의 소디움 디옥틸 술포숙시네이트); 및
0.48% TERGITOLTM 15-S-3 세제(Union Carbide사의 시판 세제; 2차 알콜 에톡실레이트; 및
잔여량의 이산화탄소.
상기 조성액(이산화탄소를 제외한 모든 성분)은 위에서 설명한 도 1에 관련하여 기재된 바와 같이 보조 용기를 통하여 세척용기에 조성액을 투입함으로써 액체 이산화탄소에 첨가된다. 그리하여, 예를 들면, 보조 용기에 담겨 있는 혼합물 중의 상기 성분의 농도는 다음과 같다: 85.7% ISOPAR MTM용매; 4.5% 수분; 0.90% TRITONTM RW-20 세제; 0.90% TRITONTM GR-7M 세제; 및 0.80% TERGITOLTM15-S-3 계면활성제.
실시예 2
비수성 세제 조성액
본 발명을 수행하기 위하여 이용될 수 있는 액체 이산화탄소 드라이클리닝 시스템의 부가적인 예는 다음의 것들을 포함하는 혼합물이다.
3.07% ISOPAR MTM유기 용매;
1.32% DPMA (디오프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트);
0.087% 수분;
0.23% TRITONTM GR-7M 세제(Union Carbide사의 상업용 세제; 방향족 및 지방족 탄화수소 중의 소디움 디옥틸 술포숙시네이트); 및
0.5% TERGITOLTM15-S-3 세제(Union Carbide사의 상업용 세제; 2차 알콜 에톡실레이트); 및
잔여량의 이산화탄소.
상기 조성액(이산화탄소를 제외한 모든 성분)은 위에서 설명한 도 1에 관련하여 기재된 바와 같이 보조 용기를 통하여 세척용기에 조성액을 투입함으로써 액체 이산화탄소에 첨가된다. 그리하여, 예를 들면, 보조 용기에 담겨 있는 혼합물 중의 상기 성분의 농도는 다음과 같다: 61.4% ISOPAR MTM용매; 26.4% DPMA; 1.74% 수분; 0.46% TRITONTMGR-7M 세제; 및 10.0% TERGITOLTM15-S-3 계면활성제.
실시예 3
수용성 세제 조성액
액체 이산화탄소 드라이클리닝에 적합한 일련의 다른 수용성 세제 조성액은 아래의 실시예 A에서 F까지 주어져 있다. %는 부피/부피 %로 주어져 있다.
조성액 A
95% 수분;
3% TERGITOL 15-S-3TM계면활성제;
1% TERGITOL 15-S-7TM계면활성제; 및
1% 디프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르
조성액 B
65% 수분;
30% ISOPAR MTM유기 용매;
3% TERGITOL 15-S-3TM계면활성제;
1% TERGITOL 15-S-7TM계면활성제;
0.50% AOT 계면활성제; 및
0.50% TERGITOL 15-S-15TM계면활성제.
조성액 C
95.5% 수분;
3% TERGITOL 15-S-3TM계면활성제;
0.25% TERGITOL 15-S-15TM계면활성제;
0.25% TERGITOL TMN-6TM계면활성제; 및
1.5% 세틸트리메틸암모늄 클로라이드.
조성액 D
65.75% 수분;
25% ISOPAR MTM유기 용매;
5% 헥실렌 글리콜;
3.0% TERGITOL 15-S-3TM계면활성제;
1.0% 3-도데실디메틸암미니오프로판(Dodecyldimethylamminiopropane)-1-술포네이트;
0.25% TERGITOL TMN-6TM계면활성제.
조성액 E
96% 수분;
2% TERGITOL 15-S-3TM계면활성제; 및
2% TERGITOL 15-S-7TM계면활성제.
조성액 F
94% 수분;
3% 디이소프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르;
2% TERGITOL 15-S-7TM계면활성제; 및
1% PDMS-G-PEG(폴리디메틸 실록산-그래프트-폴리에틸렌 글리콜 코폴리머)(350g/mol PEG와 500g/mol PDMS).
실시예 4
수용성 세제 조성액 A의 첨가
실시예 3의 조성 A에 기재된 바와 같은 1.0리터의 조성액은 원심펌프의 저압력 측에 투입되어 약 80gallon의 액체부피로 이산화탄소계 드라이클리닝 장치에 투입된다. 상기 펌프는 기본적으로 저장장치로부터 클리닝 휠 및 백(back)에 유체를 이송하고, 또한 클리닝 용액을 적절한 필터 및 열교환기를 통해 순환시키기 위하여 사용된다. 이러한 경우에는 상기 펌프는 클리닝 용기로의 이송작업을 하기 전에 첨가된 세제를 혼합하고 전단력을 가하기 위해 또한 사용된다. 상기의 잘 혼합된 세제는 세척 용액의 흐름에 의해 용기로 이송되어, 세척 용액에서 안정화될 수 없는 수분이 고르게 의류 표면에서 고갈되도록 하여, 수성 세정을 원활하게 한다.
실시예 5
수성 세제 조성액의 첨가
실시예 3의 조성 B에 기재된 바와 같이 1.5리터의 조성액은 이산화탄소계 드라이클리닝 장치에 주입되고 상기 조성액은 순환펌프의 고압 측에 투입된다. 상기 세제는 세탁물을 담고 있는 세척 용기에 운반되기 전에 스터틱 믹싱 튜브(static mixing tube)를 통한 세척 용액의 흐름에 의해 운반된다. 상기 잘 혼합된 세제는 그후 용기로 운반되어, 세척 유체에서 안정화될 수 없는 수분이 고르게 의류 표면에서 고갈되도록 하여 수성 세정을 원활하게 한다.
실시예 6
수성 세제 조성액의 첨가
실시예 3의 조성 F에 기재된 바와 같이 1.0리터의 조성액은 이산화탄소계 드라이클리닝 장치에 주입되고 상기 조성액은 순환 펌프의 고압 측에 투입된다. 상기 세제를 주입하는 동안의 상기 수조의 온도는 70°F이다. 사이클을 통하여 상기 수조의 온도는 클리닝 사이클의 최종단계에서 50°F로 낮추어 진다.
실시예 7
수성 세제 조성액의 첨가
실시예 3의 조성 E에 기재된 바와 같이 1.0리터의 조성액은 이산화탄소계 드라이클리닝 장치에 주입되고 상기 조성액은 원심 펌프의 저압 측에 투입된다. 상기 시스템의 세척 유체는 약 95%의 액체 이산화탄소 및 4%의 유기 공용매로 구성된다. 상기 전단력을 받는 혼합물은 용기 온도가 45°F인 세척 용기에 이송되어 들어간다. 사이클을 통하여 상기 수조의 온도는 70°F까지 상승된다.
상기 설명들은 본 발명의 예증적인 것들이며, 또한 그 제한에 의해 해석되지는 않는다. 상기 발명은 그것 속에 포함되는 등가적인 청구항과 함께 다음의 청구항에 의하여 정의된다.

Claims (29)

  1. 이산화탄소 클리닝 장치에 세제 조성액을 첨가하기 위한 시스템으로서,
    (a) 고압 세척용기;
    (b) 보조용기;
    (c) 상기 보조용기를 상기 세척용기에 연결하는 배수관;
    (d) 상기 보조용기를 상기 세척용기에 연결하는 배기관;
    (e) 세제 저장용기;
    (f) 상기 세제 저장용기를 상기 보조용기에 연결하는 세제 공급관; 및
    (g) 상기 보조용기에서 상기 세척용기로 세제 조성액을 배수시키는 시간을 조절하기 위한 상기 배수관과 작동 가능하게 결합된 배수 조절 수단을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 세제를 상기 저장용기에서 상기 보조용기로 이송시키기 위한 상기 세제 공급관과 작동 가능하게 결합된 저압펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저압펌프가 연동(peristaltic) 펌프 또는 피스톤 펌프인 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배수조절 수단이 배수 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 세제 조성액이 상기 보조용기로부터 상기 세척용기로 중력에 의해 이송될 수 있도록 상기 보조용기가 상기 세척용기 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 저수분 함량의 세제 조성액을 조절하여 첨가하는 방법으로서,
    세척용기 및 분리된 보조용기를 포함하는 이산화탄소 클리닝 장치를 제공하는 단계;
    (a) 상기 세척용기 및 상기 보조용기에서의 압력을 감소시키는 단계; 그 후
    (b) (i) 적어도 30%의 유기 공용매 (ⅱ) 적어도 1%의 계면활성제; 및 (ⅲ) 10% 이하의 수분을 포함하는 세제조성액을 상기 보조용기에 첨가하는 단계; 그 후
    (c) 상기 세척용기의 압력을 증가시켜서 액체 이산화탄소를 내부로 펌핑하여 상기 세척용기에서 세탁물의 클리닝하는 단계; 그 후 및
    (d) 상기 보조용기로부터 상기 세척용기로 세제 조성액을 이송하여 내부 세탁물의 클리닝을 원활하게 하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 첨가 및 이송단계는 상기 세척용기 및 보조용기 사이의 가스상의 소통을 유지하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이송단계가 중력에 의한 배수에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 첨가 단계는 상기 세제 조성액을 상기 보조용기로 펌핑하는 것에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 펌핑단계가 저압펌프에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 난류 조건에서 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 수성 세제 조성액을 첨가하는 시스템으로서,
    (a) 고압 세척용기;
    (b) 필터;
    (c) 상기 세척용기를 상기 필터에 내부적으로 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 배수관;
    (d) 상기 필터를 상기 세척용기에 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 공급관;
    (e) 상기 배수관에 작동 가능하게 결합된 1차 고압 액체 이송 수단;
    (f) 세제 조성액 저장용기;
    (g) 상기 저장용기를 상기 이산화탄소 클리닝 용액 공급관 또는 배수관에 연결하는 세제 조성액 공급관; 및
    (h) 세제 조성액을 난류조건에서 상기 세제 조성액 저장용기로부터 상기 이산화탄소 클리닝 용액으로 이송하기 위한, 상기 세제 조성액 공급관에 작동 가능하게 결합된 2차 고압 펌프를 포함하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 필터는 카본 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 필터는 린트 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1차 고압 액체 이송 수단은 펌프인 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제2차 고압 펌프는 피스톤 또는 격막 펌프인 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 수성 세제조성액을 난류 조건에서 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 첨가하는 방법으로서,
    (a) 세척용기 및 필터를 포함하는 이산화탄소 클리닝 장치를 제공하는 단계;
    (b) 상기 세척용기로부터 상기 필터를 통해 이산화탄소 클리닝 용액의 연속적 흐름을 펌핑하고 다시 상기 세척용기로 펌핑하여, 상기 세척용기 내의 세탁물을 클리닝하는 단계; 및
    (c) (i) 적어도 20% 수분, 및 (ii) 적어도 1%의 계면활성제를 포함하는 세제 조성액을 상기 연속적 흐름의 액체 이산화탄소 내로 첨가하여 세제 조성액을 상기 연속적 흐름에 도입하여, 상기 세제조성액 중의 수분이 상기 필터에서 고갈됨이 없이, 상기 세척 용기에 들어가기 전에 상기 액체 이산화탄소에 분산되도록 하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 연속적인 흐름의 액체 이산화탄소를 펌핑하는 단계가 약 10 내지 300gallon/min의 속도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 연속적 흐름의 액체 이산화탄소를 펌핑하는 단계가 약 20 내지 200gallon/min의 속도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 첨가 단계가 상기 세제 조성액을 상기 연속적 흐름 속으로 펌핑함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 난류 조건에서 세제 조성액 및 상기 연속적인 흐름이 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 난류조건에서 이산화탄소 드라이클리닝 시스템에 수용성 세제 조성액의 첨가를 가능하게 하며, 또한 세제 조성액 등을 조절하여 첨가하는 것을 가능하게 하는 이산화탄소 드라이 클리닝 시스템으로서,
    (a) 고압 세척 용기;
    (b) 필터;
    (c) 상기 세척용기를 상기 필터에 내부적으로 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 배수관;
    (d) 상기 필터를 상기 세척 용기에 연결하는 이산화탄소 클리닝 용액 공급관;
    (e) 상기 배수관과 작동가능하게 연결된 제1 고압 액체 이송수단; 및
    (f) (i) 세제 조성액 저장용기; (ⅱ) 상기 저장용기를 상기 이산화탄소 클리닝 용액 공급관 또는 배수관과 연결하는 세제 조성액 공급관; 및 (ⅲ) 난류조건에서 상기 세제조성액 저장용기로부터 상기 이산화탄소 클리닝 용액으로 상기 세제 조성액을 이송하기 위하여 상기 세제 조성액 공급관에 작동가능하게 연결된 제2 고압 펌프를 포함하는 제1 세제 조성액 첨가 시스템; 및
    (g) (i) 보조 용기; (ⅱ) 상기 보조용기를 상기 세척용기에 연결하는 배수관; (ⅲ) 상기 보조 용기를 상기 세척 용기에 연결하는 배기관; (ⅳ) 세제 저장용기; 및 (ⅴ) 상기 보조용기에 상기 세제 저장용기를 연결하는 세제 공급관을 포함하는 제2 세제 조성액 첨가 시스템을 포함하는 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 필터가 탄소필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 필터가 린트필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제1 고압 액체 이송 수단이 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 제2 고압펌프가 임펠러 펌프인 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제21항에 있어서, 상기 저장용기로부터 상기 보조용기로 세제를 이송하기 위하여 상기 세제 공급관에 작동가능하게 연결된 저압 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 저압펌프가 연동 펌프 또는 피스톤 펌프인 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제21항에 있어서, 상기 보조용기로부터 상기 세척용기로의 세제 조성액의 배수 시간을 조절하기 위하여 상기 배수관과 작동가능하게 연결된 배수밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 세제 조성액이 상기 보조용기로부터 상기 세척용기로 중력에 의하여 이송되어 질 수 있도록 상기 보조용기가 상기 세척용기의 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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