专利名称：清洁基底的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于清洁各种基底的工艺和装置。本发明主要揭露了织物的清洁并将 参照本申请在下文中进行描述。然而，应该意识到，本发明不局限于这个特定的使用领域。
背景技术：
整个说明书中对现有技术的任何讨论决不应该被认为是承认这样的现有技术是 公知的或者构成本领域常识的一部分。已经报告过许多用于清洁物品表面的方法。选择清洁特定表面的方法取决于污物 的特性，基底及其表面的特性，以及需要清洁的程度。基底可以具有多孔或者无孔的表面。 具有无孔表面的基底的实施例包括木头、陶瓷、石头、瓷土、玻璃、金属、合金以及在计算机 产业中的半导体等等。具有多孔表面的材料包括由天然纤维制成的材料，例如棉布、丝绸， 由合成纤维制成的材料，例如聚酯、尼龙、腈纶和聚烯烃，以及天然纤维与合成纤维的组合 物。天然纤维和合成纤维主要制成个人衣物、地毯和室内装饰。上述所有材料在使用时会 变脏而需要清洁，以便对于使用者来说是拿的出手的和卫生的。用于清洁具有多孔表面的 基底的方法通常不同于用于清洁无孔表面的方法。具有无孔表面的基底通常使用机械的/物理的方法来清洁，比如擦洗、抛光、研 磨、超声波处理，或者使用化学方法来清洁，比如使用表面活性剂、溶剂、酸、碱、漂白剂和 酶。多孔表面例如那些织物通常由化学的和机械的混合方法来清洁，例如在有表面活性剂 的情况下搅动织物。例如水的高速液体或者水和空气的混合物的喷射通常用来清洁坚硬且无孔的表 面例如清洁汽车、建筑物的墙壁和金属容器。还报告了喷射用来清洁计算机产业中的半导 体。US4787404(IBM, 1988)公开了低流量压力喷射器装置，其尺寸和操作被设置成将 气体大体加速至音速并使它分散清洁液并以高压输入进小液滴中并且将这些液滴加速至 所述气体至少一半的速度以在所述装置出口端附近的表面上产生剪应力，由此从所述表面 去除污染物等。这些以及类似装置涉及半导体清洁而且在设计上过于复杂以致于没有经验的消 费者无法清洁日常用品。还有，本发明人已经确定该清洁不是很有效还可以进一步改善。还报告有不同的清洁织物的喷射系统。US4127913 (Monson, 1978)描述一种织物清 洁装置，其具有清洁溶液容器，可移动的废水箱以及利用真空软管可拆卸地附接于废水箱 的用于清洁织物的清洁头。该装置需要电力和加压水源。来自于容器的水被引导通过软管 到达安装在清洁头内的排放喷嘴，该清洁头选择性地冲洗污垢和来自织物的清洁液。真空 泵抽取清洁流体、水以及织物污垢产生的混合物并将其通过清洁头输送至水箱。该系统针 对于工业清洁，其中用清洁液处理过的织物需要附加设备以通过真空手段来去除污水。US5001806(US Products, 1991)已经公开了具有类似限定的设备。这里，织物清洁 装置包括真空软管和设置在万能头支撑上用于接收任何一个一系列不同尺寸和/或形状的清洁头附件装置的液体喷射喷嘴，每个适于一种特定的织物清洁功能。US2003205631 (Procter和Gamble)公开了将液体产品应用到家庭物品或设备的 方法和设备，其目的为了清洁、加湿、涂敷、抛光、织物处理、设备冲洗等等，该方法包括将液 体通过喷射喷嘴以向上地或者向下地液滴喷射的形式排出，该液滴具有至少大约40微米 的平均液滴尺寸并且与家庭物品或者设备具有大约0. 1到大约1米的邻近距离，该液体以 范围从大约3到大约80米/秒的出口速度以及在范围从大约0. 2到大约50kV的外加电势 下通过喷射喷嘴排出，由此喷溅性小于大约40%。该设备优选地包括具有多喷口喷射头的 喷嘴，用于调整该喷嘴方位的装置和用于电荷耗散的接地装置。本发明为家庭使用，旨在保 证基底的有效覆盖但本身并不提供有效清洁。US7021571 (Procter和Gamble，2006)涉及用于在低压下喷射液体的便携式装置， 所述装置包括喷射臂并且其特征在于该喷射臂包括至少一个扁平扇形喷射喷嘴。优选地， 该液体是用于处理地毯和其它大型织物遮盖物的清洁混合物，更加优选地，混合物包括表 面活性剂。还优选地，该便携式装置是电力驱动的，和/或该喷射臂是可伸长的和/或可与 该装置的主单元分离的。本装置旨在保证用清洁流体均勻覆盖基底，例如地毯，以及仅利用 进一步的下游操作如真空就可以保证彻底清洁。这不提供在单一操作下的清洁。因此，在现有技术中需要提供便利的，优选地为手提式和/或便携式装置，它可以 在相对短的时间里清洁被污染的织物同时保证对于织物的损害最小。因此，本发明的目的是提供一种与过去报告中的一些方法相比在更快的时间内利 用手提式装置清洁污染织物的方法。本发明的另一个目的是提供一种清洁污染织物的方法，其不一定需要附加的清洁 步骤，如在水中搅动、真空处理或者刷洗。本发明的又一个目的是提供一种清洁污染织物的方法，其与一些现有技术相比在 清洁操作中使用相对少的水量。本发明的又一个目的是提供通过简单、便利和/或容易方式来操作家庭装置以满 足一个或多个上述方法目标的清洁污染织物的装置。发明概述根据本发明的第一个方面，提供了清洁基底的方法，包括使基底经受利用喷射装 置产生的空气_水喷射的步骤，该喷射装置包括空气通道和水通道，其中空气相对于喷射 的容积百分比大于90 %，空气速度大于80米/秒并且其中所述空气通道并不同轴地围绕所 述水通道。特别优选地在所述喷射装置内空气和水不接触。优选的基底是织物。根据本发明的另一个方面，提供了清洁污染织物的装置，包括与喷射喷嘴流体连 通的给水容器和空气压缩机，该喷射喷嘴包括空气通道和水通道，所述装置能够产生范围 在15到45磅/平方英寸的气压并且在所述喷嘴的出口处空气速度大于80米/秒；以及空 气相对于所述喷射的容积百分比大于90%并且其中所述空气通道并不同轴地围绕所述水 通道。优选地，本装置的喷射喷嘴是手提式的。特别优选地，通向该装置的水是重力供应的。本发明的装置中，外部混合喷射喷嘴是特别优选的。
发明内容
根据本发明的方法涉及清洁基底，优选地是多孔基底，如织物。所用的织物是指由 合成纤维或者天然纤维或者它们的混合物制成的纺织、编织材料或者非纺织材料。实施例包括用于人类外穿和内穿的衣服、地毯、室内装饰和床单。该方法包括使基 底表面经受利用喷射装置例如喷射喷嘴产生的空气-水喷射的步骤，其中空气相对于喷射 的容积百分比大于90%，空气速度大于80米/秒并且其中空气通道并不同轴地围绕水通 道。这可以通过许多方法来实现。并不希望受理论的局限，可以相信在喷射的情况下即在 空气速度大于80米/秒和其中空气相对于喷射的容积百分比大于90%的情况下，重要的 是在来自空气和水各自通道的空气和水的出口处，流动的空气并没有覆盖流动的水。当流 动的水覆盖流动的空气，或者当流动的空气和流动的水流出喷射喷嘴中各自的通道时，流 动的水和流动的空气彼此冲击时，获得好的清洁效果。一个实现方法是使用喷射喷嘴，其中 水通道同轴地围绕空气通道。也可能是水通道围绕空气通道，空气通道相对于水通道的轴 线偏心地定位。可替代地，用于实现本发明的非常适宜的喷射喷嘴要求水和空气在喷嘴内 不接触。短语"所述空气和所述水在喷嘴内不接触"意味着空气和水只在喷嘴外接触。因 此，有单独的空气和水的出口孔。这通常通过一般称作外部-混合喷嘴来实现。在这个特 定实施方式中，可能的是，尽管提供空气和水的单独出口孔，在空气和水发生混合形成喷射 的区域内可以提供外护套。尽管本发明适合于清洁任何基底，但是其特别优选地用于清洁多孔基底，例如织 物。本发明人已经发现，空气通道不同轴地围绕水通道的机械特征与空气相对于喷射的容 积百分比大于90%以及空气速度大于80米/秒的工艺条件的独特组合，尤其适合清洁多孔 基底如织物，其优点并不像清洁无孔基底如半导体时那样明显。整个说明书中空气体积流量是处于压力为1巴和温度在25°C的条件下。尽管本发明在缺少表面活性剂的情况下起作用，优选的是水与表面活性剂混合， 即表面活性剂溶液用作清洁液。表面活性剂可是任何已知的种类，例如阴离子、非离子的、 阳离子的、两性离子的或者两性的种类。通常知道的和使用的表面活性剂的实施例在著名 的由Schwartz和Perry编写的教科书《表面活性剂》第I卷和由Schwartz、Perry和Berch 编写的《表面活性剂和清洁剂》的第II卷中给出。尽管任何浓度的表面活性剂都可以使用， 但适宜的浓度范围在0. 5到3克/升水。当待清洁的基底是织物上的化学污迹，例如当织物被食物/饮料如茶、咖啡、汤和 番茄酱等污染时的那些污迹，优选的是在使用本发明的方法处理之前使用漂白剂对污迹进 行预处理。本发明方法的一个重要标准是相对于喷射容积，空气包括大于90%，更加优选地 大于98%的容积百分比，最佳的范围为99至99. 95%。已经观察到当空气相对于喷射的容 积百分比高于99. 95%时，清洁效力急剧地下降。尽管当空气的容积百分比小于90%时清 洁效力没有下降，但是发现使用的水量很高以至于不满足本方法使用低水量的特定优点， 因此使得本方法不经济。在喷射出口处的空气速度大于80米/秒时提供良好的清洁。在 空气速度大于130米/秒时获得更好的清洁，在空气速度大于250米/秒时有更好的清洁 而当空气速度在接近音速的250到330米/秒的范围时有最佳的清洁。已经发现，如果在本发明中使用超音速和达到这种速度的适宜的喷嘴，清洁同样非常有效。尽管可以使用任 何空气和水流量只要空气相对于喷射的容积百分比大于90%，但当空气流量的范围在1至 25升/分钟，更加优选地在5到10升/分钟时方法效果良好。实现本发明方法的适宜的和 优选的空气压力的范围为在喷嘴的空气出口孔处15到45磅/平方英寸。尽管在任何压力下供应水时本发明都工作良好，但本发明的好的优点是在重力下 供应水时方法工作良好。这个方面使得基于本方法构造的装置非常容易被用户使用，因为 不需要通常耗电的泵。泵也是非常重的而且因为本发明中不需要它们，所以本发明的方法 能够产生简单、轻便和手提式的装置。水的流量范围在1到1000毫升/分钟之间，更加优 选地范围在5到350毫升/分钟。需要少量的水来实现彻底清洁织物上的污物是本发明另 一个重要的优点。本发明还提供用于清洁污染织物的装置。该装置包括(a)给水容器和(b)空气压 缩机。给水通过重力供应，而由空气压缩机加压的空气被供应至手提式喷射喷嘴。理想的 喷射喷嘴是其中的空气通道不同轴地围绕水通道的喷射喷嘴。空气必须具有范围在15到 45磅/平方英寸的压力，在喷嘴出口处大于80米/秒的速度以及空气相对于喷射的容积百 分比大于90%。喷射喷嘴优选地是手提式的。其它可能的结构包括包含在便携式单元内的 水容器和空气压缩机，带有一个或多个可装配在清洁机器上的喷射喷嘴。优选的是空气速 度大于250米/秒。容器优选地包括表面活性剂溶液。可以使用极低功率的压缩机来达到 上述的技术要求，范围在0. 05至1马力。根据本发明优选的方面，供应以准备空气-水喷射的空气是用脉冲方式，即随着 时间以开-关方式控制气流。在空气管路中使用适宜的电磁阀可以用来在空气管路中产生 这种流动剖面。该装置可优选地包括用于表面活性剂计量控制的装置。适宜的计量控制系统是虹 吸管并且这可以适合于包括在本发明的装置之内。本发明方法的有益特征是提供轻便和使 用简便的便携式、手提式且人人都能够携带的装置。发明人已经制造本发明的适宜装置，其 重量在1到3千克。在使用本发明的装置进行处理之前，用漂白剂给待清洁的基底进行预处理时，这 种漂白剂可以由本装置自身提供的盒中发散。用于漂白剂盒的发散单元可手动致动或者 由自动定时器控制，自动定时器的程序设置为在基底经受空气-水喷射之前的预定时间致 动。优选的是喷嘴的空气出口孔和水出口孔相对于基底是彼此偏移的。适宜的偏移距 离范围在0. 5至5mm。更加优选的选择是让水出口孔相对于空气出口孔定位成远离基底。本 装置更优选的操作是使空气出口孔几乎触及基底表面同时水出口孔的位置距离该表面0. 5 到5mm。空气出口孔的横截面优选地是圆形的。水出口孔的横截面优选地也是圆形的。当 水出口孔的横截面是圆形时，直径范围为0. 25到3mm。当空气出口孔的横截面是圆形时，直 径范围为0. 5到2mm。本发明装置的进一步更加优选的方面是空气出口孔和水出口孔不垂 直于基底表面但相对于基底表面定位成锐角入射角。甚至更加优选的方面规定两个彼此不 同的入射角。水出口孔的入射角优选地是相对于基底高于空气出口孔的入射角。水出口孔 的入射角范围是1到60°而空气出口孔的入射角范围是1到45°。现在将参考以下非限制性的实施方式和实施例对本发明进行说明。实施方式和实施例只是为了说明且并不以任何方式限制本发明的范围。
图1是本发明装置的手提式实施方式的示意图。图2是根据图1实施方式的喷嘴的放大示意图。图3是根据本发明的喷嘴，其中图3(i)表示主视图而图3(ii)表示仰视图。图4是根据本发明的另一个喷嘴，其中图4(i)表示主视图而图4(ii)表示仰视 图。图5(i)和图5(ii)是可以用于本发明的两个其它喷嘴几何形状的仰视剖面图。
具体实施例方式参考图1，本发明的装置具体表现为用于清洁织物的手提式装置。本装置包括空气 压缩机(AC)，其重量大约为2kg并且依靠额定功率为75w的电动机运行。因此压缩机轻便 并容易随身携带，就像用于熨烫衣服的家用铁盒。空气压缩机(AC)依靠来自壁装电源插座 或者电池组的电力运行。提供水容器(CW)用于在重力下给装置供应水或者表面活性剂溶 液。水通过管(PW)供应给喷嘴(N)。另一个管(PA)将压缩空气从空气压缩机(AC)供应 到喷嘴(N)。使用本发明的实施方式能够产生15到45磅/平方英寸(绝对压力)级的气 压。该喷嘴(N)是如图1所示的外部混合喷嘴。空气通过空气出口孔(OPA)从喷嘴中排出 而水通过水出口孔(OPW)排出。参考图2，喷嘴(N)具有水出口孔(OPW)，水出口孔相对于空气出口孔(OPA)定位 成远离基底，偏移一段距离(Os)。水出口孔相对于基底(FS)的入射角由角α限定。空气 出口孔相对于基底(FS)的入射角由角Φ限定。虚线NOR表示垂直于基底表面的假想线。 显然，在喷嘴的本实施方式中角α大于角Φ。使用时，水或者表面活性剂溶液被供应至水容器(CW)。接通用于空气压缩机的电 源由此在空气压缩机中产生气压。通过管(PA)供应压缩空气同时通过管(PW)利用重力供 应水或者表面活性剂溶液。空气和水在喷嘴外面混合产生喷射(SPR)，其用来清洁污染织 物。在图(3)中描绘的喷嘴用来实施实施例21到24。在图(4)中描绘的喷嘴用来实施实施例25和26。图5(i)和图5(ii)是两个可能用于本发明的喷嘴的出口孔的仰视剖面图。参照 图5(i)，水出口孔(OPW)由具有圆形横截面的孔来表示而空气出口孔(OPA)具有矩形横截 面。在图5(ii)中，空气和水的出口孔都具有矩形横截面。实施例现在将通过实施例说明本发明。实施例Ia到8a 空气相对于喷射的容积百分比的影响使用图1和图2中的装置来实施各种实验，其中水的流量保持在5毫升/分钟而 空气流量保持在5升/分钟。在所有喷射清洁实验中空气速度保持在330米/秒。使用放 置在如图1所示的手提式装置中的0. 1马力的压缩机(1500rpm，0. 6A)产生空气。由该压 缩机产生的气压为2巴。该喷嘴是外部混合喷嘴，水出口孔偏移空气出口孔2mm。与空气出口孔相比，水出口孔的位置距离基底更远。出水口孔的入射角是10°而空气出口孔的入射 角是5°。空气相对于喷射容积的容积百分比的变化如表1所示。使用的表面活性剂是C12E07(具有12碳链长度和7个环氧乙烷组的乙氧基脂肪 醇)。该装置用来清洁具有43初始反射率的WFK20D监控器。对于使用喷射喷嘴的实施例 1-7,清洁时间保持在30秒。实施例8在传统的洗净力试验机(以60rpm的转速)下清洁 测试监控器并且清洁时间是30分钟。所有的测试监控器在水中冲洗2分钟并在空气中干
燥一整夜。使用GRETAG MACBETH分光光度计来测量测试监控器的反射率。计算未清洁的和 清洁的织物之间的反射率差异并且在表1中报告AR值。表 权利要求
一种清洁基底的方法，其包括使基底经受使用喷射装置产生的空气 水喷射的步骤，该喷射装置包括空气通道和水通道，其中空气相对于喷射的容积百分比大于90％，空气速度大于80米/秒并且其中所述空气通道不同轴地围绕所述水通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中空气和水在所述空气通道和所述水通道内不接触。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述水与表面活性剂混合。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中空气相对于喷射的容积百分比大于98%。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中空气速度大于130米/秒。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述基底是织物。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在所述喷射装置出口处的气压的范围在 15到45磅/平方英寸。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述空气以脉冲方式供应。
9.一种清洁污染织物的装置，其包括与喷射喷嘴流体连通的给水容器和空气压缩机， 该喷射喷嘴包括空气通道和水通道，所述装置能够产生范围在15到45磅/平方英寸的气 压并且在所述喷嘴的出口处空气速度大于80米/秒；以及空气相对于所述喷射的容积百分 比大于90%并且其中所述空气通道不同轴地围绕所述水通道。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述喷射喷嘴是手提式的。
11.根据权利要求9或者10所述的装置，其中所述喷射喷嘴是外部混合喷射喷嘴。
12.根据前述权利要求9至11中任何一个所述的装置，其中在所述喷嘴中的空气出口 孔和水出口孔相对于所述基底是彼此偏移的。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述水出口孔相对于所述空气出口孔定位成远 离所述基底。
14.根据前述权利要求9至13中任何一个所述的装置，其中相对于所述基底，所述水出 口孔的入射角高于所述空气出口孔的入射角。
全文摘要
在具体的如织物的多孔基底(FS)中。清洁基底的方法，包括使基底经受使用喷射装置(N)产生的空气-水喷射(SPR)的步骤，喷射装置(N)包括空气通道(OPA)和水通道(OPW)，其中空气相对于喷射的容积百分比大于90％，空气速度大于80米/秒且空气通道不同轴地围绕水通道。清洁污染织物的装置(FS)包括与喷射喷嘴(N)流体连通的给水容器(CW)和空气压缩机(AC)，喷射喷嘴(N)包括空气通道和水通道，装置能产生范围在1到3巴(绝对)的气压并且在喷嘴的出口处空气速度大于80米/秒；空气相对于喷射的容积百分比大于90％，并且其中空气通道不同轴地围绕水通道。在本装置中外部混合喷射喷嘴是特别优选的。
文档编号B05B7/08GK101945608SQ200980105925
公开日2011年1月12日 申请日期2009年1月27日 优先权日2008年2月21日
发明者A·萨, K·S·卡姆卡尔, L·库马尔, R·S·施雷斯思, S·S·贾亚拉曼 申请人:荷兰联合利华有限公司