改进的清洗设备及方法

改进的清洗设备及方法
【技术领域】 本发明涉及一种设备，其使用固体粒子材料处理基材，尤其是纺织纤维及织物。更具体 地说，本发明涉及一种设备，其提供了上述固体粒子材料被使用于适于优化该粒子材料与 基材间的机械相互作用的系统中，且其有助于该固体粒子材料在处理期间的再循环，并在 处理完成后容易从该基材去除，这有助于其再使用于后续操作。本发明还涉及一种用于使 用处理基材的设备的方法。
【背景技术】 水清洗法是家庭和工业织物洗涤的主干。在假设所期望的清洗程度得以实现的条件 下，这种清洗方法的效率通常以其能量、水量及清洁剂的消耗度来表征。在一般情况下，对 这三个部分的要求越低，洗涤法被认为更高效。水及清洁剂消耗减少的下游效应也很显著， 因为这使极其昂贵且对环境有害的水性流出物处置的需要减至最小。 这种洗涤法不管是否涉及到家庭洗衣机或是工业上的同等设备（通常被称为洗涤脱 水机），均包括织物水浸没以及随后的污垢去除、水性污垢悬浮、水冲洗。在一般情况下，使 用的能量（或温度）、水和清洁剂的等级越高，清洁越好。然而，一个重要的问题与水消耗 有关，因为这将设定能量需求（为了加热洗涤水）及清洁剂用量（达到所期望的清洁剂浓 度）。此外，用水程度界定该方法在织物上的机械作用，这为另一重要性能参数；而在洗涤 期间对衣服表面的搅拌在释出嵌入的污垢中扮演关键角色。在水处理中，用水程度与用于 任何特定洗衣机的鼓轮设计结合来提供这种机械作用。一般来说，可以发现，鼓轮中的水位 越高，机械作用越好。因此，改进整体处理效率（即能量、水及清洁剂消耗的减少）的愿望 与对洗涤中有效率的机械作用的需要产生分岐。就家庭洗涤而言，除了与这种使用相关的 明显成本惩罚外，特别定有洗涤性能标准，其专门设计来阻止在实践中耗费较大量的水。 当前有效率的家庭洗衣机已在将其能量、水及清洁剂的消耗减至最小方面，取得显著 的进步。欧盟指令92/75/CEE设定一个标准，其以kWh/循环（棉设定为60°C)界定洗衣机 能耗，使得有效率的家庭洗衣机典型地消耗〈〇. 19kWh/kg(千瓦时/公斤）冲洗载荷，以获 得"A"评级。如果水消耗也被考虑，那么"A"级机器即使用小于9. 71itreS/kg(公升/公 斤）冲洗载荷。 然而，最近欧盟的系统（起因于委员会授权法规1061/2010,其从2011年12月20日起 引进）已遭遇家庭洗衣机转换至新评级系统，其按年计算能量及水消耗，并根据所界定的 每周洗涤循环组（60°C下全载3切断，60°C下半载2切断，40°C下半载2切断）（3off60°Cat fullload, 2off60°Cathalfload, 2off40°Cathalfload)，导出能量效率指数（EEI)。 然后，这些洗涤的总能量消耗（加上"切断模式"和"保持通电"模式功耗的加权值）被平 均至每天的数字（通过除以7)。由此得出的数字再乘以220-假设的每年平均洗涤数，来计 算以KWh(千瓦时）为单位的每年能量消耗（AEc)。EEI再用该AEc除以标准年度能量消耗 来计算（SAEc= [47Xc]+51. 7)，其中c为机器的冲洗载能力。〈46的EEI值的结果是A+++ 能量效率等级。水消耗采取类似的方法来达至AWc(水消耗用于相同每周洗涤循环组，平均 成每天消耗及年度消耗）。然而，该值简单地以litres/annum(公升/年）为单位表示每年 消耗。 然后，清洁剂用量由厂商的推荐来推动，但同样，在家庭市场中，典型的是，就浓缩液配 方来说，在软、中等硬度的水中，对于4-6kg冲洗载荷的清洁剂用量为35ml(或37g)，对于 6_8kg冲洗载荷（或在硬水中，或对于非常脏的物品）的清洁剂用量则增至52ml(或55g) (参见，例如，对Persil?Small&Mighty的联合利华（Unilever)包装剂量指示）。因此，对 于在软/中等硬度的水中的4-6kg的冲洗载荷，这相当于7. 4-9. 2g/kg清洁剂量，同时，就 6_8kg冲洗载荷（或在硬水中，或非常脏的物品中）而言，范围为6. 9-9. 2g/kg。 然而，工业洗涤法（洗衣脱水机）中的能量、水及清洁剂消耗迥然不同，且对所有三 个资源的使用的限制较少，因为这些对于减少循环时间是主要因素-当然，这比家庭处理 的情况更被考虑到。就典型工业洗衣脱水机（25kg冲洗载荷级别及以上）而言，能量消耗 >0. 30kWh/kg，用水在-201itres/kg(公升/公斤），清洁剂量比家庭洗涤配得更重。所用清 洁剂的精确程度依脏污量而定，但以18_70g/kg为代表。 因此，可从以上讨论得出，在家庭区块中的性能水平设定了有效率的织物洗涤法的最 高标准，且其为：〈0. 19kWh/kg的能耗或〈46的EEI，〈9. 71itres/kg的用水，以及约8.Og/kg 的清洁剂量（8. 5ml/kg)。然而，如先前所观察，其因彻底润湿织物的最低要求，提供足够的 过量水来使除去的污垢悬浮在水液体中的需要，以及最后冲洗织物的需要，而变得越来越 难以减少纯水处理中的水位（并因此，能量及清洁剂）。 然后，洗涤水的加热是能量的主要使用，且通常需要最小量的清洁剂，以改进清洗成 效。因此，改进机械作用而不增加所用水位的方法会使任何水洗法显著地提升效率（即在 能源、水及清洁剂消耗方面进一步减少）。应当指出的是，机械作用本身对清洁剂量有直接 的影响，因为通过物理力实现污垢去除的程度越大，所需清洁剂的化学作用越少。然而，在 纯粹水洗涤法中增加机械作用有某些相关缺点。织物折痕容易发生在这种方法中，且这会 将来自机械作用的应力集中于各折痕，造成局部织物损伤。防止此种织物损伤（即织物保 护）是家庭消费者及工业用户的主要关注事项。 鉴于与水洗涤法相关的这些挑战，本发明人在先前已发明一种新的问题解决方案，其 可克服现有的已知方法的缺陷。所提供的该方法消除了使用大量水的要求，但仍能够提供 清洗及去污的有效手段，同时也产生经济及环境效益。 因此，在W0-A-2007/128962中公开了一种用于清洗脏污基材的方法和配方，该方法包 括用含有复数聚合物粒子的配方对湿润基材的处理，其中该配方不含有机溶剂。优选地，润 湿该基材，以达至基材与水的比例介于1:0. 1至1: 5w/w之间，且可选地，该配方还包括至少 一种清洗材料，其典型地包括表面活性剂，最佳地具有清洁剂特性。在优选的实施例中，该 基材包括纺织纤维，及聚合物粒子例如可包括聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚氨酯或其共聚物的 粒子，但最优选地成尼龙珠的形式。 然而，这种基于粒子的清洗方法的使用对清洗粒子在清洗操作结束时有效地与已清洗 的基材分离提出了要求，且这个问题已在W0-A-2010/094959中指出，其提供要求使用能独 立旋转的两个内部鼓轮的清洗设备的新颖设计，并同时适用于工业及家庭清洗法。 在TO-A-2011/064581中提供又一设备，其便于在清洗操作结束时将清洗粒子与已清 洗的基材有效地分离，且其包括穿孔的鼓轮，以及可卸卸的外鼓轮皮，该外鼓轮皮适于防止 流体及固体粒子材料从鼓轮内部进出，该清洗方法要求在洗涤循环期间，外皮附着于鼓轮， 此后，在操作分离循环之前，移除该皮，以去除该清洗粒子，随后，从该鼓轮中拆卸该已清洗 之基材。 在TO-A-2011/064581的设备的进一步发展中，在W0-A-2011/098815中公开了一种方 法及设备，其提供在清洗法期间该清洗粒子的连续循环，并由此免除设置外皮的要求。 在TO-A-2012/056252中，以聚合物粒子为基础的清洗方法以及该清洗粒子与该已清 洗基材的分离均由小心控制聚合物粒子大小、形状和密度，以及程序参数得以进一步改进。 实现了一种清洗法，该清洗法有助于在相当低的清洗温度（即低能量）下优异的清洗性能， 并减少添加清洁剂量，同时也保持原有的低水消耗。 在TO-A-2012/056252的清洗方法的进一步发展中，已开发一种方法，其符合先前所讨 论的节省能量消耗、用水及清洁剂用量的目标，同时通过粒子与织物表面的机械作用的均 匀性增加，也有助于减少已洗基材中的局部织物损伤。因此，在W0-A-2012/095677中公开 了一种用于清洗脏污基材的方法，其允许使用非聚合物清洗粒子，且该方法包括在一设备 中用非聚合物粒子及洗涤水处理基材，该设备包括包含穿孔侧壁的鼓轮。因此，已经证实的 是，使用某些非聚合物粒子可增强洗涤法中的机械作用，从而使得最特别是与聚合物粒子 结合，在总体清洗性能中实现惊人的效益。 在上述现有技术文献中所公开的设备和方法在提供清洗和去污的有效手段上已经非 常成功，其也产生了显著的经济和环境效益。 即使有鉴于上述进展，仍然有进一步改善的需求。本发明企图至少部分解决下列问题 中的一个或多个，该问题包含：（i)在清洗过程中维持所需的在笼体中的固体粒子材料量； (ii)在清洗步骤后有效分离固体材料；（iii)维持或改善清洗性能；（iv)维持或改善织物 护理；(V)维持或改善每公斤的干基材的清洗效率；(vi)固体粒子材料的储存；及（vii)提 供更简单、更经济的清洗设备及方法。在实施例中，本发明使用适用于工业清洗和尤其是家 庭清洗的需求的设备至少部分解决这些问题。这种设备（例如洗衣机）典型地可包括穿孔 鼓轮，该穿孔鼓轮适于允许流体从鼓轮的内部进出，但其中穿孔的大小做成防止固体粒子 物质穿过而进出。因此，本发明提供一种设备和清洗方法，该设备包括可旋转安装圆筒形笼 体及收集和回收固体粒子清洗材料在其中的装置，在该清洗方法中，在洗涤循环期间内，固 体粒子清洗材料被释放到冲洗载荷，然后，在洗涤循环期间内，被收集并回收于可旋转安装 圆筒形笼体内，以及随后，在清洗过程完成时，从可旋转安装圆筒形笼体收集和去除。 本发明也提供一种清洗方法，其允许在清洗过程期间清洁粒子（固体粒子材料）的连 续循环，以及其在清洗操作完成时的收集。 本发明的设备及方法允