包含溶剂过滤装置的清洁体系及其使用方法

专利名称：包含溶剂过滤装置的清洁体系及其使用方法
技术领域：
本发明涉及包含清洁溶剂源、织物制品处理容器和从所用清洁溶剂中除去污染物的过滤装置的清洁体系。本发明还公开了使用该体系，特别是过滤装置，从清洁溶剂中除去污染物的方法。
背景技术：
用于洗涤和清新(如，除去恶臭)织物制品的常规洗涤方法通常可分为基于水的洗涤方法和“干洗”方法。前者涉及将织物制品浸没在主要含水的溶液中；可加入洗涤剂或肥皂以增强洗涤功能。后者典型地涉及使用非水流体作为用于洗涤和清新的试剂。
在用于洗涤处理后，清洁溶剂典型地包含污染物，如染料、水和/或表面活性剂。因为清洁溶剂比水更昂贵，因此需要在一次以上的处理中重复利用/再使用该清洁溶剂。常规的清洁溶剂采用蒸馏法除去某些污染物。然而，实施蒸馏方法的设备和条件非常麻烦。因此，需要一种不蒸馏即可从清洁溶剂中除去污染物的方法。使用蒸馏方法的代表性体系公开于EP 543,665和美国专利5,942,007；6,056,789；6,059,845；和6,086,635中。
这种方法的尝试通过使用市售KleenRite过滤器得到证实。KleenRite过滤器由粘土吸收剂和活性炭吸附剂组成。包含碳和粘土吸附材料的代表性过滤器公开于美国专利4,277,336和3,658,459中。然而，由于过滤器中粘土吸收剂的百分比高，这种过滤器寿命相当有限。粘土吸收剂吸附污染物(如水)的容量有限，并且一旦达到了那个容量，就必须用新的过滤器替换该过滤器。除了粘土吸收剂的局限性以外，活性炭吸附剂也有局限性。活性炭吸附材料的粒径和/或孔径使某些污染物流过活性炭吸附材料，因此使过滤器无效。此外在常规使用时，用过的、污染的清洁溶剂以不能使粘土吸收剂和/或活性炭吸附剂有效除去污染物的速度被吸过过滤器。
因此，需要一种用于洗涤织物制品并从清洁溶剂中除去污染物以使滤过的溶剂可重复利用/再使用的清洁体系；一种能够更有效地从清洁溶剂中除去污染物并比常规过滤器寿命更长的过滤器；以及一种能够洗涤织物制品并从清洁溶剂中有效除去污染物的方法。
发明概述本发明涉及用于织物制品的非水清洁并从清洁溶剂中除去污染物的体系，所述体系包括(a)工作溶剂贮液器；(b)可操作地连接在贮液器上的织物制品处理容器，其中工作溶剂与容器中的织物制品接触并从织物制品上除去污染物，从而将工作溶剂转变为用过的溶剂；和(c)从用过的溶剂中除去污染物的过滤装置，其中该过滤装置可操作地连接在贮液器和/或容器上，并且在系统操作过程中与用过的溶剂相接触；其中该过滤装置包括吸附材料，其吸附能力为每克吸附材料吸附至少约200mg污染物。
本发明的另一个方面涉及使用上述体系洗涤织物制品并从用过的溶剂中除去污染物的方法。该方法包括以下步骤a.将织物制品与工作溶剂接触以从织物制品上除去污染物，从而将工作溶剂转变为用过的溶剂；b.从织物制品上除去用过的溶剂；c.将用过的溶剂与过滤装置接触，从而将用过的溶剂转变为滤过的溶剂；和d.可任选地，使用滤过的溶剂作为步骤(a)中的工作溶剂；其中该过滤装置包括吸附材料，其吸附能力为每克吸附材料吸附至少约200mg污染物。
附图概述

图1为对应于本发明一个实施方案的清洁体系的示意图；图2为对应于本发明另一个实施方案的清洁体系的示意图；和图3为适用于本发明清洁体系中的乳液脱水过滤器的示意图。
发明详述定义本文所用术语“织物制品”是指任何通常在常规洗涤过程或清洁过程中洗涤的制品。因此，该术语包括衣物、亚麻、纬幔以及衣物附件。该术语也包括其它整个或部分地由织物制造的物品，如手提袋、家具罩、防水油布等等。
本文所用术语“吸收材料”或“吸收性聚合物”是指任何能够选择性地吸入(即，吸收或吸附)水和/或含水液体而不吸入清洁溶剂的材料。换句话讲，吸收材料或吸收性聚合物包含本领域称之为“凝胶”、“聚合物凝胶”和“超吸收聚合物”的吸水剂。
本文所用术语“吸收基质”是指任何形式的能够吸水的基质。吸收基质包括吸收材料和可任选地包括间隔材料和/或高表面积材料。
本文所用术语“清洁溶剂”是指任何能够除去皮脂的非水流体。清洁溶剂包括亲脂溶剂，下文将更详细地描述。清洁溶剂包括“工作溶剂”、“用过的溶剂”或“滤过的溶剂”，这些是清洁溶剂在洗涤和过滤操作过程中当它通过本体系或方法时所呈现的不同形式。
本文所用术语“清洁组合物”是指任何将与要清洁的织物制品直接接触的含清洁溶剂的组合物。应该明白，该组合物除了用于清洁外可有其它用途，如调理、上浆和其它织物护理处理。因此，它可与术语“处理组合物”替换使用。此外，可将任选的清洁助剂如附加去污表面活性剂、漂白剂、香料等加入“清洁组合物”中。也就是说，清洁助剂可任选地与清洁溶剂组合。这些任选的清洁助剂将在下文进行更详细的描述。
本文所用术语“干洗”或“非水清洁”是指将非水流体用作清洁溶剂以清洁织物制品。然而，水可作为辅助清洁剂加入“干洗”方法中。“干洗”过程中包含的水量按清洁溶剂或清洁组合物重量计可达约25％。
本文所用术语“污垢”是指作为清洁过程中除去目标的织物制品上的任何不可取的外来物质。术语“水基”或“亲水”污垢是指初次与织物制品接触时包含水的污垢，或者污垢在织物制品上保留一定量的水。水基污垢的实施例包括但不限于饮料、许多食物污垢、水溶性染料、体液如汗、尿或血，户外污垢例如草污垢和泥土。
本文所用术语“不溶解的”是指加入液体介质中后5分钟内物质从液体介质(清洁溶剂或水)中物理分离(即，沉淀、絮凝、漂浮)出来。相反，术语“溶解的”是指加入后5分钟内物质不会从液体介质中物理分离出来。
清洁体系的组分
a.清洁溶剂清洁体系包括提供清洁溶剂的贮液器。通常已知用于干洗过程的清洁溶剂适用于本发明。这些清洁溶剂的非限制性实施例包括PERC、烃、含硅氧烷溶剂和二元醇醚溶剂。
清洁溶剂可以是亲脂流体。通常，合适的亲脂流体在室温和室压下可完全为液体，可为熔融温度在约0℃至约60℃的低熔点固体，或者在室温和室压下(即，25℃和1个大气压)可为液体和其蒸汽相的混合物。因此，适用于本文的亲脂流体不是可压缩气体，如二氧化碳。优选本文的亲脂流体为易燃的、具有相对高的闪点、和/或低挥发性的有机化合物(VOC)性质，至少等于并优选超过已知常规清洁流体的性质。本文所用术语“闪点”和“VOC”在干洗行业具有它们的常规含义。此外，合适的亲脂流体为容易流动且非粘性的。亲脂流体应能够至少部分溶解皮脂或身体污垢，如下面的亲脂流体测试所定义。亲脂流体的混合物也适用于本文，前提条件是满足亲脂流体测试的要求。
鉴定亲脂流体的亲脂流体测试(LF Test)任何既能够满足已知干洗流体的要求(如，闪点等)又能够如下述测试方法所说明的那样至少部分溶解皮脂的非水流体都适用于本文作为亲脂流体。作为一般原则，全氟丁胺(FluorinertFC-43)本身(有或无添加剂)为参考物质，并且不适于作为本文的亲脂流体(即，它被认为基本上为非溶剂)。
下面是研究和鉴定其它物质，例如，其它低粘度、可自由流动的硅氧烷是否可用作亲脂流体的方法。该方法使用市售的Crisco低芥酸菜子油，油酸(95％纯度，得自Sigma Aldrich Co.)和角鲨烯(99％纯度，得自J.T.Baker)作为皮脂的模型污垢。在评估期间，测试物质应基本无水并且不含任何附加添加剂或其它物质。
准备三个小瓶。将1.0g低芥酸菜子油放入第一个小瓶；将1.0g油酸(95％)放入第二个小瓶；然后将1.0g角鲨烯(99％)放入第三也就是最后一个小瓶。在每个小瓶中，加入1g待测亲脂性的流体。在室温和室压下，分别在标准涡旋搅拌器上以最大设置混合每个小瓶20秒。将小瓶置于工作台上，并让它们在室温和室压下放置15分钟。朝上直立，如果在任何一个小瓶中形成单相，那么该液体被认为是“亲脂流体”。然而，如果在三个小瓶中均形成两个或多个分离层，那么在确定该流体是否为“亲脂流体”之前应需要测定油相中溶解的流体量。
在这种情况下，用注射器从每个小瓶的各个层中小心吸取200微升样品。将吸取层样本置于GC自动取样机小瓶中，然后进行常规的GC分析。该GC仪器用三种模型污垢和待测流体中的每一个进行标定。如果任何吸取层样品包含大于1％的任何模型污垢，那么该测试流体被认为是亲脂流体。如果需要，该方法还可在准备含模型污垢的小瓶时用二十七氟代三丁胺(即，FluorinertFC-43)来标定。比吸取的Fluorinert样品包含较少模型污垢的吸取样品不认为是亲脂流体。
合适的GC是装配有分流/无分流注射器和FID的HewlettPackard Gas Chromato graph HP5890 Series II。用于确定存在的亲脂流体量的合适的柱为毛细管柱DB-1HT，长30米，内径0.25mm，薄膜厚度0.1微米(目录号1221131，购自J&W Scientific)。在下列条件下操作GC载气 氢气柱前压9psi(62052.9Pa)(6.2×104N/m2)流量 柱流速为约1.5ml/分钟。
分流口流速为约250-500ml/分钟。
隔膜净化速率为1ml/分钟。
进样 HP 7673自动取样机，10微升注射器，1微升进样量进样口温度350℃检测器温度380℃柱升温程序初始温度为60℃；保持1分钟；以25℃/分钟的速度加热至最终温度为380℃；然后保持30分钟。
合适的亲脂流体还应具有可接受的衣服护理特征。衣服护理特征测试是本领域熟知的，并且涉及将测试流体与各式各样的衣服或织物制品部件，包括织物、衣服、弹性织品、缝合材料等以及各种钮扣材料接触。优选的亲脂流体具有极好的与衣服部件的护理/耐久性(如，钮扣和扣件无可察觉到的损坏)有关的衣服护理特征、和较小的收缩或织物起皱特征、以及极好的安全特征(如，低可燃性)。
由于以上衣服护理的考虑，满足亲脂流体测试的流体仍然可以混合物(如，与水)提供；并且该混合物被用作处理织物制品的亲脂流体。这种流体的实施例为乙酸乙酯。乙酸乙酯在去除皮脂方面很有效，因此基于亲脂流体测试，其被认为是亲脂流体。然而，由于它倾向于溶解钮扣，它可能是相当不适合的。因此，应优选用水和/或其它溶剂配制，以使整个混合物基本不损伤钮扣。其它亲脂流体，例如，环戊硅氧烷(D5)，很好地满足了衣服护理的要求而不需与水和/或其它溶剂混合。一些合适的亲脂流体可存在于授权的美国专利5,865,852；5,942,007；6,042,617；6,042,618；6,056,789；6,059,845；和6,063,135中。
另外，合适的亲脂流体还可具有的臭氧反应性为约0至约0.31；或蒸汽压力为约0至约0.1mmHg；或蒸汽压力大于0.1mmHg，但具有的臭氧生成潜力为约0至约0.31。“臭氧反应性”或“最大递增反应性(MIR)”是VOC在空气中生成臭氧能力的量度，并且表示成每克VOC形成的臭氧克数(即，无量纲指数)。确定臭氧反应性的方法是Dr.William P.L.Carter of University of California，Riverside研究出来。方法的详细资料可存在于W.P.L.Carter的“Development of Ozone Reactivity Scales of Volatile OrganicCompounds”，Journal of the Air & Waste Mana gementAssociation，第44卷，第881至899页，1994年。“蒸汽压力”用California Air Resources Board的方法310所规定的方法来测量。这种亲脂流体非限制性实施例包括碳酸酯溶剂(即，碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甘油酯)和/或琥珀酸酯溶剂(即，琥珀酸二甲基酯)。
适用于本文的清洁溶剂可以是组合物，其中的一部分可以是氟化溶剂或全氟化胺。某些全氟化胺，例如，全氟三丁胺，不适合用作亲脂流体，可作为许多含亲脂流体组合物中可能的辅助成分之一存在。示例的亲脂流体包括，但不限于，二醇溶剂体系如，C6-或C8-或更高的二醇；直链和环状的有机硅溶剂等等；以及它们的混合物。在某些实施方案中，合适的非水亲脂流体被用作本文清洁组合物的主要组分(即，大于组合物的50重量百分比)，包括低挥发性的非氟化有机物，如多元醇聚酯、硅氧烷，尤其是那些不含氨基官能度的硅氧烷、二元醇醚以及它们的混合物。适用于本文清洁组合物中的低挥发性非氟化有机物包括，但不限于，OLEAN和其它多元醇酯、和某些相对非挥发性的可生物降解的中链支链石油馏分。其它合适的非水亲脂流体为二元醇醚，例如，丙二醇甲基醚、丙二醇正丙基醚、丙二醇叔丁基醚、丙二醇正丁基醚、双丙甘醇甲基醚、双丙甘醇正丙基醚、双丙甘醇叔丁基醚、双丙甘醇正丁基醚和、三丙二醇甲基醚、三丙二醇正丙基醚、三丙二醇叔丁基醚、三丙二醇正丁基醚。
亲脂溶剂可包括直链和环状聚硅氧烷、烃和氯化烃。更优选的是二元醇醚、乙酸酯和乳酸酯族的直链和环状聚硅氧烷和烃。优选的亲脂溶剂包括沸点(于760mmHg下)低于约250℃的环状硅氧烷。具体地讲，用于本发明的优选环状硅氧烷为八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷。应该明白可用的环状硅氧烷混合物除了包含优选的环状硅氧烷以外还可包含少量其它环状硅氧烷，包括六甲基环三硅氧烷或更高的环状硅氧烷如十四甲基环七硅氧烷。通常，可用环状硅氧烷混合物中的这些其它环状硅氧烷的量基于混合物总重量计少于约百分之十。在一个实施方案中，硅氧烷被用作组合物的主要组分(即，大于约50％)；具体地讲，该硅氧烷包括环戊硅氧烷，有时称为“D5”，和/或具有大约类似挥发性的直链类似物。可任选地，还可包含其它相容的硅氧烷。合适的硅氧烷在文献中是熟知的，参见，例如Kirk-Othmer的Encyclopedia of Chemical Technology，并且可购自许多商业来源，包括General Electric、ToshibaSilicone、Bayer、和Dow Corning。其它合适的亲脂流体购自Procter & Gamble或Dow Chemical和其它供货商。例如，一种合适的硅氧烷为SF-1528，购自GE聚硅氧烷流体。值得指出的是SF-1528流体为90％环戊硅氧烷。
清洁溶剂可为任何形式并包含在任何合适的容器中，只要它以一种使清洁溶剂可与清洁体系中待处理的织物制品相接触的方式与清洁体系相联系。这种清洁溶剂的容器在清洁体系中被称为“清洁溶剂贮液器”。合适的清洁溶剂容器或贮液器的非限制性实施例可存在于商业的清洁机中。
b.织物制品处理容器清洁体系包括织物制品处理容器。可使用本领域普通技术人员已知的任何合适的织物制品处理容器。在清洁体系运转过程中，织物制品处理容器收到并保留待处理的织物制品。换句话讲，当织物制品正与清洁溶剂接触时，织物制品处理容器将该织物制品留住。合适的织物制品处理容器的非限制性实施例包括商业清洁机、家庭，家用洗衣机和衣物烘干机。
c.过滤装置织物处理过程中，清洁溶剂典型地被污染物如表面活性剂、水、染料、污垢和/或其它“非清洁溶剂物质”污染。因此本发明的清洁体系还包括能够从用过的溶剂中除去污染物的过滤装置。
适用于本文的过滤装置应从清洁溶剂中除去足够多污染物，使得当滤过的清洁溶剂在随后织物处理过程中用作工作清洁溶剂时，其中的污染物含量不影响它的性能。从清洁溶剂中除去污染物可以是100％除去污染物，但它不是必须这样。存在于清洁溶液中污染物约50％除去至约100％除去可以是足够的。织物制品的类型、污染物的类型是影响可保留在过滤清洁溶液中而不影响其清洁性能的污染物含量的因素。也就是说，过滤清洁溶剂包含的一类污染物的含量可高于另一类污染物。例如，存在于过滤清洁溶剂中的染料含量按清洁组合物重量计可为约0.0001％至约0.1％，优选约0.00001％至约0.1％，更优选约0％至约0.01％。另一方面，过滤清洁溶剂中水的含量可为约0.001％至约20％，优选约0.0001％至约5％，而更优选约0％至约1％。
过滤装置通过将用过的清洁溶剂与过滤装置接触可从其中除去污染物，从而从用过的清洁溶剂中除去污染物并将其变成滤过的清洁溶剂。基本上不含污染物的滤过的清洁溶剂可作为工作清洁溶剂在另一个织物处理周期中重复利用/再使用，但不是必须这样。换句话讲，滤过的清洁溶剂可从清洁体系中移出，贮存并以后在另一个体系或另一个织物清洁周期内用作工作清洁溶剂。
在一个实施方案中，过滤装置可在单个外壳(如，盒、盘或柱)或不同的离散外壳内包含吸附材料、吸收材料、或它们的混合物。这些材料典型地放置在各个外壳内的离散隔室中。然而，它们也可混合并放置在各个外壳内的一个隔室中。外壳包含进口和出口，其以使清洁溶剂流通整个外壳并与外壳内的吸附和/或吸收材料接触的方式排列。
在另一个实施方案中，过滤装置可包括液体可透过的小袋、包、小囊或类似容器。这种过滤装置可置入处理容器或溶剂贮液器中，以使它与清洁溶剂直接接触或可被清洁溶剂物理包围。在另一个实施方案中，过滤装置还可包括溶解于清洁溶剂的小袋、包、小囊或类似容器。
过滤装置(包括外壳、小袋、包、小囊或类似容器)可具有任何形状或尺寸。最小时，它应包含足够的吸附剂/吸收材料以使得整夜(约12小时)过滤操作的清洁溶剂基本上不含污染物。在另一个实施方案中，过滤装置还可包含嵌于或涂覆或粘在纤维结构如无纺或织成的纤维网上的吸附/吸收材料。无纺织网上吸附材料的装填量在每平方米约10至约500克(gsm)，优选约25gsm至约400gsm，而更优选约50gsm至约300gsm的范围内。无纺织网的厚度通常在约0.01mm至约10mm，优选约0.1mm至约5mm的范围内。希望无纺织网具有的基重在约5gsm至约1000gsm，优选约10gsm至约300gsm的范围内。过滤装置可被制成片、薄膜、膜或其它构型。片状构型包括熟知的变体，如管、中空纤维、螺旋缠绕组件以及在板和框架单元中的平片。
在另一个实施方案中，过滤装置可包括吸附材料颗粒，所述颗粒直接落入处理容器或溶剂贮液器中，并且通过搅拌、翻转、或其它已知的混合方法与清洁溶剂混合。吸附材料与清洁溶剂的混合物形成悬浮液或浆，其中吸附材料与清洁溶剂的重量比为约0.001∶1至0.1∶1。这种方法使得特别有效地使用了吸附材料，因为它提供了清洁溶剂和颗粒之间的最大接触。可将任选的滤网过滤器加入到清洁体系中以从清洁溶剂中除去颗粒吸附材料。
从用过的清洁溶剂中除去污染物(即，污染物的类型和/或污染物的含量)可受该用过的清洁溶剂在过滤装置中滞留时间的影响。例如，从用过的清洁溶剂中除去染料所需的滞留时间比从同一用过的清洁溶剂中除去表面活性剂所需的滞留时间短。此外，用过的清洁溶剂可流经多个以上公开的过滤装置，从而，通过反复接触过滤装置中的各种材料，污染物可基本上被除去。例如(见图1)，洗涤预滤器70可包含只从处理容器中所用的清洁溶剂中有效除去染料的材料，然而通过将用过的清洁溶剂在织物制品处理操作之后流过包含一种或多种吸附/吸收材料的双重过滤器110，其它污染物可被有效地除去。
在洗涤预滤器70中的滞留时间可相当短，典型在约0.1至约15秒，且更典型约0.5秒至约5秒的范围内。因此，在一个实施方案，预滤器70包含足量的吸附材料以在上述滞留时间内基本除去污染物(主要是染料)。在另一方面，双重过滤器110可在清洁操作之后使用，因此在其中的滞留时间可在约15秒至约24小时的范围内。为了实用，基本除去所有污染物的滞留时间应小于约12小时(即，整夜过滤)，以便清洁溶剂预备第二天再使用。
吸附材料可用于本发明过滤装置中的吸附材料包括颗粒物质，其典型具有的吸附能力(按下述吸附能力测试所测定的)为每克吸附剂吸附至少约200mg污染物，优选每克吸附剂吸附至少约300mg污染物，更优选地每克吸附剂吸附至少约400mg污染物。
吸附能力测试测试在室温和室压下进行。准备包含100克亲脂液体和0.1克人造身体污垢(购自Empirical Manufacturing Company Inc.，Cincinnati，OH)和0.1克Neodol 91-2.5表面活性剂(购自ShellChemical Co.，Houston，TX)混合物的小瓶；对本测试来说，人造身体污垢和表面活性剂都被认为是污染物。加入大约0.25克颗粒吸附材料至该小瓶中；记录吸附材料的准确重量。在本实施例中，吸附材料为研磨成细粉的活性炭(粒径为约0.1至约300微米)。在搅拌器上使用2cm的磁棒将包含混合物和吸附材料的小瓶设定在400rpm充分混合24小时。将该小瓶置于工作台上，并让该混合物放置8小时。然后，吸取2微升样品，其用薄层色谱法(TLC)在硅胶G板(无机粘合剂，#01011，20cm×20cm，购自Analtech，Inc.Newark，DE)上进行分析。在TLC分析中使用三种展开剂(1)100％庚烷；(2)体积比为160∶40的甲苯∶己烷；和(3)体积比为160∶40∶2的己烷∶二乙醚∶乙酸；所有溶剂均购自Burdick & Jackson。使第一个溶剂体系上移到TLC板顶部至水平线(17.5cm)，并且典型地需要约30分钟。TLC板晾干20分钟。使第二个溶剂体系沿板上移16.5cm，并且典型需要约26分钟。TLC板晾干30分钟。使第三个溶剂体系沿板上移9.5cm，并且典型需要约9分钟。TLC板晾干30分钟。用5至7毫升25％硫酸均匀喷在干TLC板上，然后放在电热板加热至250℃至260℃，并盖上陶瓷带。使该板留在电热板上直至烧焦(10分钟至30分钟)。烧焦时间根据测试化合物而变化。用热刮刀从电热板上取下该板(为了防止破损)，然后放在玻璃布衬垫上冷却。用Camag Scanner 3光密度计扫描烧焦的板。用光密度计上显示的曲线下的面积测量TLC谱。从混合物除去的总污染物可用下式计算MR=S-(AB*S)]]>其中MR＝除去的污染物质量；S＝加入到混合物中的污染物质量；A＝含吸附材料混合物的TLC面积；和B＝无吸附材料混合物的TLC面积。
合适的颗粒吸附材料可为活性炭。通常据信巨大的内表面积和孔体积是造成活性炭具有优秀吸附性能的特性。各种各样的活性炭可市售，如Adco(购自Adco Inc.Sedalia，Missouri)、KleenRite(购自KleenRite Inc.St.Louis，Missouri)和CR1240A(购自CarbonResources，Oceanside CA)，所有这些为商业干洗设备通常所使用。然而，当这些活性炭被用在本文的清洁体系中时，发现它们在从用过的清洁溶剂中除去污染物方面不令人满意。具体地讲，这些商业干洗设备使用的活性炭具有的吸附能力为每克吸附剂吸附小于约160mg污染物，这远远低于考虑用于本发明的清洁体系所需的吸附能力。下表给出了商业干洗机所用活性炭显示具有的一些性质
惊人地发现，某些具有较大内表面积或较大累积表面积(累积从17至3000埃)和较小平均孔径的组合的活性炭显示具有异常高的吸附能力(每克吸附剂吸附典型大于约360mg污染物)，因此可用于本文的过滤装置中。更惊人地发现，这些活性炭的累积孔体积(累积从17至3000埃)通常非常不同于商业清洁设备所用活性炭的累积孔体积。
用于上述过滤装置中的优选吸附材料为活性炭，其(i)内表面积为至少约1200m2/g，优选约1200m2/g至约2000m2/g，更优选约1300m2/g至约1800m2/g；和(ii)平均孔径小于约50埃，优选在约20埃至约50埃，更优选约30埃至约40埃的范围内；和可任选地(iii)累积表面积为至少约400m2/g，优选在约400m2/g至约2000m2/g，优选约500m2/g至约1800m2/g，更优选约600m2/g至约1600m2/g的范围内。此外，适用于本文的活性炭具有的吸附能力为每克吸附剂吸附约200mg至约600mg污染物，优选每克吸附剂吸附约300mg至约550mg污染物，更优选每克吸附剂吸附约400mg至约500mg污染物。
合适的活性炭的非限制性实施例包括ActicarboneBGX，购自Atofina Chemicals，Inc.Philadelphia，PA；NoritGF-45和NoritC，购自Norit America，Inc.Atlanta，GA。下表给出了适用于本文的活性炭显示具有的一些性质
内表面积和累积表面积可用77°K测定氮吸附的熟知的BET法测定。累积孔体积和平均孔径可用77°K测定氮吸附的BJH法在BJH的中孔体积/尺寸分布下测定。这些方法更详细地公开于Brunauer等人的J.Am.Chem.Soc.，第60卷，309(1938)；和Barrett等人的J.Am.Chem.Soc.，第73卷，373(1951)。BET和BJH测量可用快速表面积和孔隙率(ASAP)仪进行，型号2405，购自MicromeriticsInstrument Corporation，Norcross，GA。
活性炭可为平均粒径约0.1微米至300微米，优选0.1微米至200微米的细粉。平均粒径可用ISO 9001 EN-NS 45001筛分分析法(使用美国标准实验筛)或ASTM D4438-85来测量。
活性炭可用蒸汽处理、酸处理和/或碱处理进行改性。在优选的实施方案中，活性炭为酸处理的活性炭。
活性炭可为椰子壳基、木基和/或煤基的。在优选的实施方案中，活性炭为木基的。
附加吸附材料用于本发明的吸附材料还可包含一种或多种下列吸附材料极性试剂、非极性试剂、带电试剂或它们的混合物。
在典型的实施方案中，吸附材料可包含(a)带电试剂和(b)混合在一起的极性和非极性试剂。例如，极性试剂可为离散颗粒状，而非极性试剂可为纤维结构状，其中极性试剂的离散颗粒嵌入、涂覆、注入、或粘附在纤维底物上，如无纺纤网。
a.极性试剂在一个实施方案中，可用于本发明吸附材料中的极性试剂具有下式(Ya-Ob)X其中Y为Si、Al、Ti、P；a为约1至约5的整数；b为约1至约10的整数；而X为金属。
在另一个实施方案中，适用于本发明吸附材料中的极性试剂选自二氧化硅、硅藻土、硅铝酸盐、聚酰胺树脂、氧化铝、沸石以及它们的混合物。优选地，极性试剂为二氧化硅，更具体地讲为硅胶。合适的极性试剂包括SILFAM硅胶，购自Nippon ChemicalIndustries Co.，Tokyo，Japan；和Davisil646硅胶，购自W.R.Grace，Columbia，MD。
在另一个实施方案中，适用于本发明的吸附材料中的极性试剂的平均粒径为约0.5μm至约500μm。
在另一个实施方案中，极性试剂能够再生，使得极性试剂能释放任何污染物，所述污染物是当被暴露于环境条件时从用过的溶剂中暂时除去的。本文所用的“环境条件”是指能使极性试剂释放污染物的任何物理或化学条件。环境条件的非限制性实施例包括将极性试剂暴露于溶剂、酸、碱和/或盐或它们的组合中。能够再生的极性试剂典型地显示具有的pKa或pKb为约2至约8。能够再生的极性试剂可重复用于多次循环从清洁溶剂中除去污染物。
当存在时，极性试剂的含量按吸附材料的重量计为约1％至约99％，优选约30％至约70％。
b.非极性试剂适用于本发明吸附材料中的非极性试剂包含一种或多种下列物质聚苯乙烯、聚乙烯、和/或二乙烯基苯。非极性试剂可为纤维结构状，如织成的或无纺织网。合适的非极性试剂包括AmberliteXAD-16和XAD-4，购自Rohm & Haas，Philadelphia，PA。
当存在时，非极性试剂的含量按吸附材料的重量计为约1％至约99％，优选约30％至约70％。
典型地，当存在极性和非极性试剂时，极性试剂和非极性试剂以约1∶10至约10∶1、或约1∶5至约5∶1、或约1∶2至约3∶1的比率存在于吸附材料中。
c.带电试剂在一个实施方案中，带电试剂选自阴离子物质、阳离子物质、两性离子物质以及它们的混合物。
在另一个实施方案中，带电试剂具有下式(W-Z)T其中W为Si、Al、Ti、P或聚合物主链；Z为带电取代基；T为反离子，选自碱金属、碱土金属以及它们的混合物。例如，T可以是钠、钾、铵、烷基铵衍生物、氢离子；氯化物、氢氧化物、氟化物、碘化物、羧酸盐等等。W部分典型按重量计包含约1％至约15％的带电试剂。
聚合物主链典型地包括选自下列组分的物质聚苯乙烯、聚乙烯、聚二乙烯基苯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、多糖、聚乙烯醇、这些物质的共聚物以及它们的混合物。
带电取代基典型地包括磺酸盐、磷酸盐、季铵盐以及它们的混合物。带电取代基可包含醇、二醇、羧酸盐、伯胺和仲胺的盐以及它们的混合物。
合适的带电试剂以名称IRC-50购自Rohm & Haas，Philadelphi，PA。
在另一个实施方案中，带电试剂能够再生，使得带电试剂能释放任何污染物，所述污染物是当暴露于环境条件时从用过的清洁溶剂中暂时除去的。本文所用的“环境条件”是指能使带电试剂释放污染物的任何物理或化学条件。环境条件的非限制性实施例包括将带电试剂暴露于溶剂、酸、碱和/或盐或它们的组合中。能够再生的带电试剂典型显示具有的pKa或pKb值为约2至约8。能够再生的带电试剂可重复用于多次循环从清洁溶剂中除去污染物。
当存在时，带电试剂的含量按吸附材料的重量计为约1％至约99％，优选约30％至约70％。
吸收材料a.水凝胶化吸收性聚合物适用于本发明的吸收材料优选地包含至少一种水凝胶化吸收性聚合物(也称为“吸收胶凝材料”或“AGM”)。可用于本发明的水凝胶化聚合物包括多种能够吸收含水液体的水不溶性但水溶胀的聚合物。
合适的吸收胶凝材料典型具有的吸水能力为每克AGM至少约50克水，优选至少约80克水，更优选至少约100克水。吸水能力测试公开在美国专利5,741,581中。
水凝胶化吸收性聚合物通常还称为“水胶体”，并且可包括多糖如羧甲基淀粉、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素；非离子型如聚乙烯醇和聚乙烯醚；阳离子型如聚乙烯基吡啶、聚乙烯基吗啉酮和N，N-二甲基氨乙基或N，N-二乙基氨基丙基丙烯酸酯和异丁烯酸酯，以及它们各自的季盐。典型地，可用于本发明的水凝胶化吸收聚合物具有多个阴离子或阳离子官能团如磺酸或酰胺或氨基，更典型地羧基。用于水凝胶化吸收性聚合物上的羧基可通过主链的共聚作用或接枝共聚作用引入。共聚物可部分中和、轻微网状交联或两者。这些聚合物可单独使用，或以两种或多种不同聚合物的混合物的形式使用。这些聚合材料的实施例公开于美国专利3,661,875；4,076,663；4,093,776；4,666,983；和4,734,478中。
其它胶凝材料也适于用作本文的吸收材料。这些适用于本文的凝胶的非限制性实施例可基于丙烯酰胺、丙烯酸酯、丙烯腈、二烯丙基氯化铵、二烷基氯化铵、和其它单体。某些合适的凝胶公开于美国专利4,555,344、4,828,710,和欧洲申请EP 648,521 A2中。
在某些实施方案中，部分中和聚丙烯酸和其淀粉衍生物的轻微网状交联聚合物被用作水凝胶化吸收性聚合物。水凝胶化吸收性聚合物包含约50％至约95％，优选约75％的中和、轻微网状交联的聚丙烯酸。网状交联使得聚合物为基本水不溶性的，并且部分确定了水凝胶化吸收性聚合物的吸收能力和可萃取的聚合物含量性质。网状交联这些聚合物的方法和典型的网状交联剂更详细地描述于美国专利4,076,663中。
水凝胶化聚合物组分也可为混合床离子交换组合物的形式，所述组合物包含阳离子交换水凝胶化吸收性聚合物和阴离子交换水凝胶化吸收性聚合物。这种混合床离子交换组合物描述于例如1998年1月7日提交的Ashraf等人的美国专利申请09/130,321(P & G案号6976R)；和美国专利6,121,509中。
水凝胶化吸收性聚合物还可包含有少量一种或多种添加剂如表面活性剂、胶、粘合剂等的混合物。这个混合物中的组分可以使水凝胶化聚合物组分和非水凝胶化聚合物添加剂不轻易物理分离的形式物理和/化学相连。
表面交联是得到水凝胶化吸收性聚合物的优选方法，所述吸收性聚合物具有相对高的多孔性水凝胶层(“PHL”)、压力下性能(“PUP”)能力和盐水流动传导性(“SFC”)值，这些性质在本发明的范围内是有利的。实现如本发明所述的水凝胶化吸收性聚合物的表面交联的合适的一般方法公开于1985年9月17日公布的美国专利4,541,871(Obayashi)；1992年10月1日公布的PCT申请WO92/16565(Stanley)；1990年8月9日公布的PCT申请WO90/08789(Tai)；1993年3月18日公布的PCT申请WO93/05080(Stanley)；1989年4月25日公布的美国专利4,824,901(Alexander)；1989年1月17日公布的美国专利4,789,861(Johnson)；1986年5月6日公布的美国专利4,587,308(Makita)；1988年3月29日公布的美国专利4,734,478(Tsubakimoto)；1992年11月17日公布的美国专利5,164,459(Kimura等人)；1991年8月29日公布的德国专利申请4,020,780(Dahmen)；1992年10月21日公布的欧洲专利申请509,708(Gartner)；1996年10月8日公布的美国专利5,562,646(Goldman等人)；和1997年2月4日公布的美国专利5,599,335(Goldman等人)。
对于本发明的某些实施方案，如果水凝胶化吸收性聚合物为颗粒状并且典型是基本干燥的，那将是有利的。本文所用术语“基本干燥的”是指颗粒的天然液体含量，典型为水或其它液体含量，按颗粒的重量计小于约40％，优选小于约20％，更优选小于10％。通常，水凝胶化吸收性聚合物颗粒的天然液体含量按颗粒的重量计在约0.01％至约5％的范围内。这些颗粒可以用常规方法干燥(即，释放吸收的水和/或其它液体)，如加热、或接触脱水剂如甲醇、或这些方法的组合。
b.高表面积材料除了渗透性的吸收剂(例如，以上公开的水凝胶化吸收性聚合物)以外，本发明还可包含毛细管吸附材料，如高表面积材料。公认高表面积材料提供一个或两个下列功能i)流体进入或渗入渗透性吸收剂的毛细管通道，和ii)渗透性吸收剂借助于毛细管作用的附加吸收能力。因此，高表面积材料通常提供用于本发明的分离装置或容器内的虹吸能力，导致总吸收性提高(即，更高的吸收能力和更快的液体吸收)。
在一个实施方案中，高表面积材料为形成纤维网或纤维基质的“高表面积纤维”。在另一个实施方案中，高表面积材料包含开孔、亲水的聚合物泡沫。
用于本发明的高表面积纤维包括那些天然存在的(改性或未改性的)纤维以及合成纤维。高表面积纤维具有的表面积远大于典型用于吸收制品中的纤维如木浆纤维。可用于本发明的高表面积纤维包括玻璃微纤维，例如玻璃棉，购自Evanite Fiber Corp.(Corvallis，OR)。可用于本发明的另一类高表面积纤维是原纤化的纤维素醋酸酯纤维。(本文称为“fibrets”)其相对于通常用于吸收制品领域的纤维素衍生纤维具有高表面积。可用作本文的高表面积材料的代表性纤维购自Hoechst Celanese Corp.(Charlotte，NC)，商品名为纤维素醋酸纤维Fibrets。关于纤维的详细论述，包括它们的物理属性和制备方法，参见“Cellulose Acetate FibretsA Fibrillated Pulp WithHigh Surface Area”，Smith，J.E.，Tappi Journal，1988年12月，第237页；和1996年1月23日公布的美国专利5,486,410(Groeger等人)。
除了这些纤维以外，本领域的技术人员应认识到，吸收性领域熟知的其它纤维可被改性以提供可用于本文的高表面积纤维。可被改性以获得本发明所需高表面积的代表性纤维公开于美国专利5,599,335中。
c.间隔材料适用于本发明的间隔材料包括任何纤维或颗粒物质，更确切地讲，至多微溶于水和/或清洁溶剂的物质。间隔材料可分散到吸收材料的基质中，以将其渗透性提高至大于仅由吸收材料制成的基质的渗透性；或者，即使在遇水吸收材料膨胀和/或胶凝后，间隔材料可用于保持渗透性。因此，当含水流体流过基质时，间隔材料有助于降低通过吸收材料基质的压降。此外，如果吸收材料倾向于遇水后凝结并随后坍陷，间隔材料可有助于减小或防止凝胶凝结和坍陷。
合适的间隔材料的非限制性实施例包括沙子、二氧化硅、硅铝酸盐、玻璃微球体、粘土、层状硅酸盐、木材、天然纺织材料、合成纺织材料、矾土、氧化铝、硅酸铝、氧化锌、分子筛、沸石、活性炭、硅藻土、二氧化硅水合物、云母、微晶纤维素、蒙脱石、桃核粉末、山核桃壳粉末、滑石、氧化锡、二氧化钛、胡桃壳粉末，以及不同金属或金属合金的颗粒。还可用的是由混合聚合物(例如，共聚物、三元共聚物等)制成的颗粒，如聚乙烯/聚丙烯共聚物、聚乙烯/丙烯/异丁烯共聚物、聚乙烯/苯乙烯共聚物等。某些这些间隔材料可能已存在于过滤装置中以提供装置的吸附或吸收能力，因此，附加间隔材料仅仅是任选的。
可用于本发明的其它颗粒物质为合成聚合物颗粒，其选自聚丁烯、聚乙烯、聚异丁烯、聚甲基苯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、尼龙、特氟纶、以及它们的混合物。其中，最优选的是聚乙烯和聚丙烯颗粒，这些物质的氧化物是尤其优选的。可用于本发明的市售颗粒的实施例包括Acumist微粉化的聚乙烯蜡，以商品名A、B、C和D系列购自Allied Signal(Morristown，NJ)，其具有5微米至60微米的多种平均粒径。优选的颗粒为平均粒径分别为25、30和45微米的AcumistA-25、A-30和A-45氧化聚乙烯颗粒。市售聚丙烯颗粒的实施例包括Propyltex系列，购自Micro Powders，Inc.(Terrytown，NY)，和Acuscrub51，购自Allied Signal(Morristown，NJ)，平均粒径为约125微米。
d.吸收基质为了增加吸收基质干燥时的渗透性和/或保持吸收基质润湿时的渗透性，重要的是提供吸收材料和间隔材料，以及可任选地，高表面积材料之间的足够比率。因为吸收材料的重量在干燥和润湿状态可变化很大，所以间隔材料和吸收材料之间的比率是在“干燥”体积基础上量化的。
本文所用术语“干燥整体基质体积”是指在干燥基础上的净基质体积与材料内空隙体积之和。本文所用术语“净基质体积”是指除了所有材料间空隙或材料内空隙之外，被吸收材料、间隔材料和任选物高表面积材料所物理占据的体积。本文所用术语“材料内空隙体积”是指当颗粒和/或纤维占据一定空间时，材料颗粒和/或纤维内典型和自然出现的空隙的累积体积。干燥整体基质体积可根据ASTMC559-90(2000)堆积体积密度测量法用所需的材料质量除以它的堆积体积密度来确定。在本发明的典型实施方案中，干燥整体基质体积的约50％至约100％体积，更优选约75％至约95％体积为吸收材料；干燥整体基质体积的约1％至约50％体积，更优选约5％至约25％体积为间隔材料；并且可任选地，干燥整体基质体积的约1％至约50％体积，更优选约5％至约25％体积为高表面积材料。
污染物织物处理过程中可进入清洁溶剂中的污染物典型地包括表面活性剂、水、染料、污垢和其它非清洁溶剂物质，包括辅助清洁剂和其它清洁助剂。
a.水存在于本发明体系中的主要污染物为水。含表面活性剂的清洁溶剂在清洁过程中尤其倾向于形成水/溶剂乳液。
水可以任何含量存在于用过的清洁溶剂中。典型地，按用过的清洁溶剂的重量计，水存在于用过的清洁溶剂中的含量为约0.001％至约10％，更优选约0.005％至约5％，甚至更优选约0.01％至约1％。
水的来源可以变化。在织物处理过程中为了提高清洁效果可加入水，或者水可存在于清洁组合物中。在某些实施方案中，水的含量按清洁组合物的重量计为约0％至约5％，或约0％至约3％，或约0.0001％至约1％。
b.表面活性剂表面活性剂和具有与表面活性剂类似性质的表面活性剂类物质可存在于本发明用过的清洁溶剂中。这些污染物可能由于织物处理过程而与清洁溶剂混合，其中表面活性剂和表面活性剂类物质可从待处理的织物中排出，或者可作为辅助成分存在于清洁组合物中。
各种各样的常规表面活性剂可在本发明清洁组合物中用作处理剂。表面活性剂可以是非离子、阴离子、两性、两性分子、两性离子、阳离子、半极性非离子表面活性剂以及它们的混合物。它们的非限制性实施例公开于美国专利3,664,961、5,707,950和5,576,282中。
通常用于清洁组合物中的一些表面活性剂的实施例包括下列物质阴离子表面活性剂如烷基或芳基硫酸盐、气溶胶衍生物等；阳离子或碱性表面活性剂如季盐表面活性剂、伯胺和仲胺等；以及非离子表面活性剂如Brij表面活性剂、Neodol表面活性剂等。
表面活性剂的含量按清洁组合物重量计为约0.01％至约80％，优选约0.01％至约60％，更优选约1％至约50％。
表面活性剂类物质是能够在清洁溶剂中悬浮水并提高清洁溶剂的污垢除去有益效果的物质。为了满意地实现上述功能，这些物质可溶解于清洁溶剂中。本文所用术语“能在清洁剂中悬浮水”是指物质能悬浮、溶剂化或乳化与清洁溶剂不混溶的水，在某种程度上当组分开始混合后静置至少五分钟，水明显保持为悬浮、溶剂化或乳化。在某些实施例中，混合物实际上可为胶态或呈乳状。在其它实施例中，混合物可为透明的。
表面活性剂类物质可以是硅氧烷基表面活性剂，如聚醚硅氧烷。这类硅氧烷基表面活性剂的非限制性实施例描述于EP1,043,443A1、EP1,041,189和WO 01/34,706(全部授予GE Silicones)；和EP1,092,803A1、美国专利5,676,705、5,683,977和5,683,473(全部授予Lever Brothers)中。合适的商业硅氧烷物质包括TSF 4446和XS69-B5476(均购自General Electric Silicones)、Jenamine HSX(购自DelCon，Pennin gton，NJ和Y12147(购自OSiSpecialties，Berkshire，UK)。
其它合适的表面活性剂类物质实际上为有机物，如具有约6至约20个碳原子的碳链的有机磺基琥珀酸酯表面活性剂。这类有机表面活性剂可溶解于本发明所用的清洁溶剂中。合适的有机磺基琥珀酸酯表面活性剂的非限制性市售实施例可以商品名AerosolOT和AerosolTR-70(购自Cytec，Carmel，IN)购得。
其它合适的表面活性剂类物质包括非硅氧烷添加剂。非硅氧烷添加剂优选包括强极性和/或氢键端基。强极性和/或氢键端基的实施例是醇、羧酸、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸酯、和含氮物质。优选的非硅氧烷添加剂是选自下列的含氮物质伯、仲和叔胺、二胺、三胺、乙氧基化胺、氧化胺、酰胺、甜菜碱、季铵盐、以及它们的混合物。烷基胺是尤其优选的。甚至更优选的是包括约6至约22个碳原子的伯烷基胺。
合适的烷基胺的非限制性市售实施例为油烯基胺(以商品名ArmeenOLD购自Akzo)、十二烷基胺(以商品名Armeen12D购自Akzo)、支链C16-C22烷基胺(以商品名PrimeneJM-T购自Rohm &Haas)、以及它们的混合物。
当存在于用过的清洁溶剂中时，表面活性剂类物质可以任何含量存在，并且典型含量按用过的清洁溶剂重量计为约0.01％至约10％、更优选约0.02％至约5％、甚至更优选约0.05％至约2％。
c.辅助清洁剂在一个实施方案中，辅助清洁剂不溶解于水中。在另一个实施方案中，辅助清洁剂不溶解于水中，但可溶解于清洁溶剂中。在另一个实施方案中，辅助清洁剂不溶解于水中，但可溶解于清洁溶剂中，并且具有的HLB为约1至约9，或约1至约7，或约1至约5。在另一个实施方案中，与增溶剂联合使用的辅助清洁剂至少部分溶解于清洁溶剂和/或水中。当存在时，辅助清洁剂在处理组合物中的含量按处理组合物重量计为约0.001％至约5％，或约0.001％至约3％，或约0.001％至约1％；并且增溶剂的含量按辅助清洁剂重量计为约0.1％至约5％。
合适的辅助清洁剂的非限制性实施例包括以商品名称如DC1248、SF1528 DC5225C和DCQ4 3667购自Dow Corning的处理剂；和以商品名称如L8620、L7210、L7220购自Witco的Silwets。
清洁体系图1表示具有两级过滤的本发明的实施方案。第一级过滤主要除去洗涤周期过程中的染料和/或其它添加剂，不除去表面活性剂；而第二级过滤基本上除去存在于用过的溶剂中的所有污染物。
在第一级中，贮液器10中的工作溶剂通过导管20被输送到处理容器30(如，常规的洗衣机中的洗涤筐)。在洗涤周期内，工作溶剂通过直接流过导管40、三通阀50和导管60循环经过洗涤预滤器70，溶剂流过洗涤预滤器70后，溶剂通过导管80回到容器30。可任选地，第二个预滤器(未示出)可沿导管90和/或导管105放置以进一步促进污染物的除去。预滤器可包含活性炭、其它吸附材料、和/或颗粒筛网材料。
在第二级中，用过的溶剂在洗涤周期后典型地收集在用过溶剂贮液器100中。接着，用过的溶剂流经导管105进入具有两个隔室113、115的双重过滤器110。流经隔室113、115后，滤过的溶剂经导管120回到工作溶剂贮液器10。用过的溶剂流过隔室113和115的顺序可以颠倒。在一个实施方案中，隔室113包含吸附材料，如酸处理的活性炭，而隔室115包含吸收材料如粒径为约50微米至约1000微米的交联聚丙烯酸钠聚合物凝胶。在另一个实施方案中，隔室113、115中的至少一个包含吸附/吸收材料的混合物。
图2表示本发明的另一个实施方案。在第一级中，贮液器10中的工作溶剂通过导管20输送到处理容器30中。在洗涤周期中，清洁溶剂通过直接流过导管40、三通阀50、导管210、三通阀220和导管230进入预滤器240，经预滤器240循环。清洁溶剂流过预滤器240后，清洁溶剂通过三通阀260和导管290回到容器30。预滤器240包含吸附材料。
在第二级中，用过的溶剂在洗涤周期后收集在用过的溶剂贮液器100中。然后，用过的溶剂经导管200、三通阀220、导管230、导管250、三通阀260和导管270流过预滤器240和去污过滤器280。去污过滤器280可包含吸收材料、吸附材料、或它们的混合物。在另一个实施方案中，去污过滤器280可以是双重过滤器，如图1的过滤器110。在包含多个含吸附剂过滤器的构造中，由于吸附材料的量增加，过滤装置的能力以及寿命增加。
在另一个实施方案中(未示出)，过滤体系可只包含一个溶剂贮液器100。在这种实施方案中，溶剂贮液器10被省去，而且图1的导管120和图2的导管300直接与溶剂贮液器100相连，并且附加导管将溶剂贮液器100连接到容器30以在洗涤周期开始时为处理容器30提供溶剂。这种布置简化了该体系，并且不需要附加溶剂贮液器。
在另一个实施方案中，过滤体系可只包含一个如图1所示的贮液器100。在这种实施方案中，工作溶剂贮液器10、过滤器110以及导管105和120被省去。在这种实施方案中，吸附剂和/或吸收材料以小袋的形式直接加入贮液器100中，其中给贮液器100提供搅拌和/或混合所加材料的方法。这种布置简化了体系，并且可以有效使用吸附和/或吸收材料。这里和以上所述的单贮液器体系对于可用空间有限的家用器具来说是优选的。
所述体系构造可变化。然而，由于第二级过滤器可除去清洁组合物中大量的某些组分，优选在洗涤周期中，用过的溶剂不与二级过滤过滤器接触，因为它会降低过滤器寿命(达到污染物容纳能力的时间)而且可能对清洁有负面影响。还优选在洗涤周期中，第一级过滤过滤器不包含吸水材料，因为水可用作辅助清洁剂从织物制品上除去亲水污垢。
在每级过滤中的滞留时间应足以从溶剂中除去所需类型和/或含量的污染物。可调节对除去污染物起作用的因素(如，过滤器/隔室的大小或通道长度、吸附剂/吸收材料的量)以获得合适的滞留时间。
过滤器300的实施方案如图3所示。过滤器300包含两端用圆盘27和28密封的外筒72。圆盘27具有进口37，其提供通向外筒72内的通道。圆盘28具有出口38，其提供通向内筒74内的通道。过滤介质310形成外筒72内部与内筒74之间的隔离物。过滤介质310包含用于支撑颗粒吸附材料、超吸收聚合物颗粒、或它们的混合物的纤维材料。颗粒均匀分布在纤维材料中。当运转时，用过的溶剂从进口37吸入至外筒72的内部，在这里它与过滤310介质接触。然后，溶剂流经内筒表面的孔/洞76至内筒74的内部，然后从出口38流出过滤器300。
纤维材料可用于提供吸附剂/吸收剂颗粒的支撑结构，并且在颗粒间提供足够的空隙空间。空隙空间使得颗粒(具体地讲，吸收性聚合物凝胶颗粒)可以遇水膨胀而不限制溶剂流经过滤器。
本发明的清洁体系可包含测量体系内，具体地讲，用过的清洁溶剂内污染物含量的污染物传感器(未示出)。这些污染物传感器可位于体系内，使得用过的清洁溶剂在与过滤器接触之前和/或之后与污染物传感器接触。可使用多个污染物传感器，这取决于待测的污染物。检测具体污染物的合适的污染物传感器是本领域的普通技术人员已知的。当传感器被置于第一和/或第二过滤阶段之后时，污染物传感器优选的用途是检测用过的清洁溶剂经过滤阶段后溶剂中污染物的浓度。当污染物浓度超过某个预设值，将会显示过滤器达到了最大污染物容纳能力并且需要更换。
在优选的实施方案中，吸收材料可包含表面交联聚合物，如表面交联聚丙烯酸酯、表面交联聚丙烯酰胺、或这些吸收材料的组合。另外，任何吸收材料可具有纤维形态、颗粒形态、或者是具有类似或不同形态的任何吸收材料的混合物。吸收材料可具有几种形式，包括，但不限于，浸渍有吸收材料的多孔织成薄板、薄膜或膜。
为了有助于从清洁溶剂和水乳液中吸水和/或分离清洁溶剂和水乳液，需要在乳液接触吸收材料之前增加乳液的温度(至少增加约10℃)。然而，在乳液接触吸收材料之前，清洁溶剂和水乳液的温度优选保持在不高于约50℃。这是因为某些吸收材料在高温下不能吸水，尤其是当高温是它们触发或坍陷装置(即，脱水装置)之一时。可供选择地，为了有助于从清洁溶剂和水乳液中吸水和/或分离清洁溶剂和水乳液，需要冷却乳液，和/或向乳液中加入破乳剂。
一旦吸收材料从乳液中吸收了至少部分水，需要通过将吸收材料暴露于触发装置中以触发吸收材料释放所除去的水，所述触发装置包括，但不限于，光、pH、温度、声、电场、压力、离子强度、振动以及它们的组合。吸收材料“触发”或“坍陷”装置及其引入方法是吸收材料领域所熟知的。
一旦用吸收材料将水从乳液中分离出来，分离后的清洁溶剂可与活性炭接触以进一步促进它的纯化和再循环回体系。另外，可以将所除去的水在其处理或再循环回体系之前接触活性炭。纯化已分离的清洁溶剂的方法包括熟知的蒸馏法、薄膜过滤法、吸附法、吸收法、萃取法、离子交换法、汽提法和色谱法。
用过的清洁溶剂或清洁组合物还可包含按乳液重量计达约10％的乳化剂(其典型包含表面活性剂)。如果它确实包含乳化剂，优选用过的清洁溶剂或清洁组合物具有的水/清洁溶剂/乳化剂比率按乳液重量计为约1/98.9/0.1至约40/55/5。
还发现聚合物凝胶，尤其是离子型的，提供了从清洁溶剂/水乳液中除去表面活性剂的附加有益效果。运转时，将清洁溶剂/水乳液与离子凝胶接触造成离子凝胶的干重(即，触发或坍陷凝胶释放水后)增加。凝胶干重的增加对应于大量表面活性剂被吸入离子凝胶结构内。值得指出的是即使大量的表面活性剂被吸入凝胶中，凝胶的吸水能力仍保持不变。被除去的表面活性剂可包括以下非限制性实施例阴离子表面活性剂(如烷基或芳基硫酸盐、气溶胶衍生物等)；阳离子或碱性表面活性剂(如季盐表面活性剂、伯胺和仲胺等)；以及以上的组合。
清洁组合物可包含辅助成分，其选自酶、漂白剂、表面活性剂、织物软化剂、香料、抗菌剂、抗静电剂、增白剂、染料固化剂、染料腐蚀抑制剂、摩擦脱色牢度改进剂、减皱剂、抗皱剂、污垢释放聚合物、防晒剂、抗褪色剂、助剂、起泡剂、组合物异味控制剂、组合物着色剂、pH缓冲剂、防水剂、拒污剂，以及它们的混合物。这些辅助成分按清洁组合物重量计可以约0.01％至约10％的含量存在于清洁组合物中。
在本发明的某些实施方案中，清洁溶剂包含直链硅氧烷、环状硅氧烷、和这些硅氧烷的混合物。这些硅氧烷可选自八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、和这些硅氧烷的混合物。在一个实施方案中，清洁溶剂包含十甲基环五硅氧烷。在另一个实施方案中，清洁溶剂包含十甲基环五硅氧烷，并且基本上不含八甲基环四硅氧烷。
方法本发明涉及从用过的、污染的清洁溶剂或清洁组合物中除去污染物的方法，所述污染物可包含清洁溶剂与水的乳液。该方法包括将用过、污染的清洁溶液或清洁组合物与过滤器接触以从清洁溶剂或清洁组合物中除去水和/或其它污染物。该方法包括常规的浸洗法和公开于美国专利申请US20020133886A1和US20020133885A1中的非浸洗法。
该方法还可包括第一步将织物制品与工作清洁溶剂或含清洁溶剂和其它清洁助剂如水或表面活性剂的清洁组合物接触；可供选择地，在第一步中水可从不同来源应用于织物上；然后，再生用过、污染的清洁溶剂或清洁组合物，典型地以清洁溶剂和水乳液的形式。因此再生后的清洁溶剂可再用作工作清洁溶剂或再配制成重复利用的清洁组合物，这两者都可在另一个清洁周期被应用于织物上。
从用过的清洁溶剂或清洁组合物中除去水可通过将它流经上述吸附材料来实现。此外，用过的清洁溶剂或清洁组合物可流经颗粒筛网过滤器以除去约25微米或更大的颗粒和颗粒聚集体，优选约10微米或更大，更优选约5微米或更大的被除去，甚至更优选约1微米或更大。
装置本发明还包括适用于上述方法和图1和2所表现的方法的装置。
本发明的方法和体系可用在设备中，如清洁设备、尿布设备、制服清洁设备、或商务业，如自助洗衣店、干洗机、亚麻布设备，该设备为旅馆、饭店、会议中心、机场、游船、港口便利店、娱乐场的一部分或可在家使用。
本发明的方法可在装置中进行，所述装置为改进的现有装置，并且该装置以一定的方式进行改进，以使得除了可实施相关方法外还可实施本发明的方法。
本发明的方法还可在为实施本发明和相关方法而特别建造的装置里进行。
此外，本发明的方法还可被加到另一个装置上作为清洁溶剂处理体系的一部分。这将包括所有相关的管道设备，如连接到化学物和水供应装置的设备和废洗涤流体的排水系统。
本发明的方法也可在具有“双重模式”功能的装置中进行。“双重模式”装置是一种能够在同一个容器(即，转筒)中同时洗涤和干燥织物的装置。这些装置为市售的，尤其是在欧洲。
适用于本发明的装置应典型地包含几种控制体系，包括电子体系如“智能控制体系”以及更传统的机电式体系。控制体系能帮助用户选择待清洁的织物载荷的体积、污垢类型、肮脏程度、清洁周期的时间。可供选择地，根据使用者在装置内设定的所有可确定参数，控制体系提供预设清洁和/或清新周期，或控制周期的长度。例如，当清洁溶剂的收集速率达到了稳定的速率时，装置可在固定时间后自己关闭，或为清洁溶剂启动另一个周期。
在电子控制体系的情况下，一个选择是使控制设备成为所谓的“智能设备”，其提供智能功能，如自我诊断、载荷类型和周期选择、因特网连接，这可使使用者远程启动装置、当装置清洁完织物制品时通知使用者、或如果装置发生故障，使供应商可远程诊断问题。此外，如果本发明的体系只是清洁体系的一部分，该所谓的“智能体系”可与用于完成清洁剩余过程的其它清洁设备连通，如洗衣机和干衣机。
所有引用文献引入本文的相关部分以供参考，任何文献的引用不可解释为对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已说明和描述了本发明的具体实施方案，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出各种其它变化和修改。因此有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.用于织物制品的非水清洁体系，所述体系包括(a)工作溶剂贮液器；(b)可操作地连接在所述贮液器上的织物制品处理容器，其中所述工作溶剂与所述容器中的织物制品接触并从所述织物制品上除去污染物，从而将所述工作溶剂转变为用过的溶剂；和(c)从所述用过的溶剂中除去污染物的过滤装置，其中所述过滤装置可操作地连接在所述贮液器和/或容器上并且在所述体系的操作过程中与所述用过的溶剂接触；其中所述过滤装置包括吸附材料，所述吸附材料的吸附能力为每克吸附材料吸附至少200mg、优选200mg至600mg、更优选300mg至550mg的污染物。
2.如权利要求1所述的体系，其中所述吸附材料为活性炭，所述活性炭具有(i)至少1200m2/g、优选1200m2/g至2000m2/g、更优选1300m2/g至1800m2/g的内部表面积；(ii)小于50埃、优选20埃至50埃、更优选20埃至50埃的平均孔径；(iii)至少400m2/g、优选400m2/g至2000m2/g、更优选500m2/g至1800m2/g的可任选的累积表面积；和(iv)0.1微米至300微米、优选在0.1微米至200微米范围内的可任选的平均粒径。
3.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述吸附材料为酸处理过的活性炭。
4.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述吸附材料包括木基活性炭。
5.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述吸附材料还包含附加吸附材料，所述附加吸附材料选自极性试剂、非极性试剂、带电试剂，以及它们的混合物。
6.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述用过的溶剂包含污染物，所述污染物选自染料、表面活性剂、水、污垢，以及它们的混合物。
7.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述过滤装置还包括吸收材料。
8.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述吸收材料包含吸水能力为每克吸收胶凝材料(AGM)吸收至少约50克水的吸收胶凝材料。
9.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述用过的溶剂分别或同时与所述吸附材料和所述吸收材料接触。
10.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述过滤装置包括包含在单个外壳或不同的离散外壳中的吸收材料和吸附材料。
11.如前述任一项权利要求所述的体系，所述体系还包括污染物传感器，所述传感器一端连接到所述过滤装置上，或其对应两端同时连接到所述过滤装置和所述容器上。
12.如前述任一项权利要求所述的体系，其中所述工作溶剂选自硅氧烷溶剂、烃溶剂、二元醇醚溶剂、全氯乙烯(PERC)溶剂，以及它们的混合物。
13.用于处理织物制品并从所述溶剂中除去污染物的方法，所述方法包括以下步骤a.将织物制品与工作溶剂接触以从所述织物制品上除去污染物，从而将所述工作溶剂转变为用过的溶剂；b.从所述织物制品上除去所述用过的溶剂；c.将所述用过的溶剂与过滤装置接触，从而将所述用过的溶剂转变为滤过的溶剂；和d.可任选地，使用所述滤过的溶剂作为步骤(a)中的工作溶剂；其中所述过滤装置包括如前述任一项权利要求所述的吸附材料。
全文摘要
一种清洁体系，所述体系包含清洁溶剂贮液器、织物制品处理容器和从清洁溶剂中除去污染物的过滤装置。所述过滤装置包括吸附能力为每克吸附材料吸附至少约200mg污染物的至少一种吸附材料。本文还公开了使用上述体系的方法。
文档编号D06F37/20GK1650063SQ03809977
公开日2005年8月3日 申请日期2003年5月2日 优先权日2002年5月2日
发明者A·V·拉多米塞尔斯基, P·A·R·G·弗兰斯, S·E·波维尔, D·E·博顿, W·M·谢佩尔 申请人:宝洁公司