新的清洗設備及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于處理基材的設備，尤其是紡織纖維及織物，其使用包含固體 粒子材料的系統。更具體地說，本發明涉及一種設備，其提供了上述固體粒子材料被使用于 調適成優化該粒子材料與基材間的機械相互作用的系統中，且便于處理完成后，該固體粒 子材料容易從該基材去除，以及其后續存儲在便于其再使用于后續操作的設備中。本發明 還涉及一種用于使用用于處理基材的設備的方法。
【背景技術】
[0002] 水清洗法是家庭和工業織物洗滌的主干。在假設所期望的清洗程度得以實現的條 件下，這種清洗方法的效率通常以其能量、水量及清潔劑的消耗度來表征。在一般情況下， 對這三個部分的要求越低，洗滌法被認為更高效。水及清潔劑消耗減少的下游效應也很顯 著，因為這使極其昂貴且對環境有害的水性流出物處置的需要減至最小。
[0003] 這種洗滌法不管是否涉及到家庭洗衣機或是工業上的同等設備（通常被稱為洗 滌脫水機），均包括織物水浸沒以及隨后的污垢去除、水性污垢懸浮、水沖洗。在一般情況 下，使用的能量（或溫度）、水和清潔劑的等級越高，清潔越好。然而，一個重要的問題與水 消耗有關，因為這將設定能量需求（為了加熱洗滌水）及清潔劑用量（達到所期望的清潔 劑濃度）。此外，用水程度界定該方法在織物上的機械作用，這為另一重要性能參數；而在 洗滌期間對衣服表面的攪拌在釋出嵌入的污垢中扮演關鍵角色。在水處理中，用水程度與 用于任何特定洗衣機的鼓輪設計結合來提供這種機械作用。一般來說，可以發現，鼓輪中的 水位越高，機械作用越好。因此，改進整體處理效率（即能量、水及清潔劑消耗的減少）的愿 望與對洗滌中有效率的機械作用的需要產生分岐。就家庭洗滌而言，除了與這種使用相關 的明顯成本懲罰外，特別定有洗滌性能標準，其專門設計來阻止在實踐中耗費較大量的水。
[0004] 當前有效率的家庭洗衣機已在將其能量、水及清潔劑的消耗減至最小方面，取得 顯著的進步。歐盟指令92/75/CEE設定一個標準，其以kWh/循環（棉設定為60°C)界定洗 衣機能耗，使得有效率的家庭洗衣機典型地消耗〈0. 19kWh/kg (千瓦時/公斤）沖洗載荷， 以獲得"A"評級。如果水消耗也被考慮，那么"A"級機器即使用小于9. 71itreS/kg(公升 /公斤）沖洗載荷。
[0005]然而，最近歐盟的系統（起因于委員會授權法規1061/2010,其從2011年12月20 日起引進）已遭遇家庭洗衣機轉換至新評級系統，其按年計算能量及水消耗，并根據所界 定的每周洗滌循環組（60°C下全載3切斷，60°C下半載2切斷，40°C下半載2切斷）（3 off 6CTCat full load, 2 off 6CTCat half load, 2 off 4CTC at half load)，導出能量效率 指數（EEI)。然后，這些洗滌的總能量消耗（加上"切斷模式"和"保持通電"模式功耗的加 權值）被平均至每天的數字（通過除以7)。由此得出的數字再乘以220-假設的每年平均 洗滌數，來計算以KWh (千瓦時）為單位的每年能量消耗（AEc)。EEI再用該AEc除以標準 年度能量消耗來計算（SAEc = [47Xc]+51. 7)，其中c為機器的沖洗載能力。〈46的EEI值 的結果是A+++能量效率等級。水消耗采取類似的方法來達至AWc (水消耗用于相同每周洗 滌循環組，平均成每天消耗及年度消耗）。然而，該值簡單地以litres/annum(公升/年） 為單位表示每年消耗。
[0006] 然后，清潔劑用量由廠商的推薦來推動，但同樣，在家庭市場中，典型的是，就濃縮 液配方來說，在軟、中等硬度的水中，對于4-6kg沖洗載荷的清潔劑用量為35ml (或37g)， 對于6-8kg沖洗載荷（或在硬水中，或對于非常臟的物品）的清潔劑用量則增至52ml (或 55g)(參見，例如，對Persil? Small&Mighty的聯合利華（Unilever)包裝劑量指示）。因 此，對于在軟/中等硬度的水中的4-6kg的沖洗載荷，這相當于7. 4-9. 2g/kg清潔劑量，同 時，就6-8kg沖洗載荷（或在硬水中，或非常臟的物品中）而言，范圍為6. 9-9. 2g/kg。
[0007] 然而，工業洗滌法（洗衣脫水機）中的能量、水及清潔劑消耗迥然不同，且對所有 三個資源的使用的限制較少，因為這些對于減少循環時間是主要因素-當然，這比家庭處 理的情況更被考慮到。就典型工業洗衣脫水機（25kg沖洗載荷級別及以上）而言，能量消 耗>0. 30kWh/kg，用水在-201itres/kg (公升/公斤），清潔劑量比家庭洗滌配得更重。所 用清潔劑的精確程度依臟污量而定，但以18_70g/kg為代表。
[0008] 因此，可從以上討論得出，在家庭區塊中的性能水平設定了有效率的織物洗滌法 的最高標準，且其為：〈〇. 19kWh/kg的能耗或〈46的EEI，〈9. 71itres/kg的用水，以及約 8. Og/kg的清潔劑量（8. 5ml/kg)。然而，如先前所觀察，其因徹底潤濕織物的最低要求，提 供足夠的過量水來使除去的污垢懸浮在水液體中的需要，以及最后沖洗織物的需要，而變 得越來越難以減少純水處理中的水位（并因此，能量及清潔劑）。
[0009] 然后，洗滌水的加熱是能量的主要使用，且通常需要最小量的清潔劑，以改進清洗 成效。因此，改進機械作用而不增加所用水位的方法會使任何水洗法顯著地提升效率（即 在能源、水及清潔劑消耗方面進一步減少）。應當指出的是，機械作用本身對清潔劑量有直 接的影響，因為通過物理力實現污垢去除的程度越大，所需清潔劑的化學作用越少。然而， 在純粹水洗滌法中增加機械作用有某些相關缺點。織物折痕容易發生在這種方法中，且這 會將來自機械作用的應力集中于各折痕，造成局部織物損傷。防止此種織物損傷（即織物 保護）是家庭消費者及工業用戶的主要關注事項。
[0010] 鑒于與水洗滌法相關的這些挑戰，本發明人在先前已發明一種新的問題解決方 案，其可克服現有的已知方法的缺陷。所提供的該方法消除了使用大量水的要求，但仍能夠 提供清洗及去污的有效手段，同時也產生經濟及環境效益。
[0011] 因此，在W0-A-2007/128962中公開了一種用于清洗臟污基材的方法和配方，該方 法包括用含有復數聚合物粒子的配方對濕潤基材的處理，其中該配方不含有機溶劑。優選 地，潤濕該基材，以達至基材與水的比例介于1:0. 1至l:5w/w之間，且可選地，該配方還包 括至少一種清洗材料，其典型地包括表面活性劑，最佳地具有清潔劑特性。在優選的實施例 中，該基材包括紡織纖維，及聚合物粒子例如可包括聚酰胺、聚酯、聚烯烴、聚氨酯或其共聚 物的粒子，但最優選地成尼龍珠的形式。
[0012] 然而，這種基于粒子的清洗方法的使用對清洗粒子在清洗操作結束時有效地與已 清洗的基材分離提出了要求，且這個問題已在W0-A-2010/094959中指出，其提供要求使用 能獨立旋轉的兩個內部鼓輪的清洗設備的新穎設計，并同時適用于工業及家庭清洗法。
[0013] 在W0-A-2011/064581中提供又一設備，其便于在清洗操作結束時將清洗粒子與 已清洗的基材有效地分離，且其包括穿孔的鼓輪，以及可卸卸的外鼓輪皮，該外鼓輪皮適于 防止流體及固體粒子材料從鼓輪內部進出，該清洗方法要求在洗滌循環期間，外皮附著于 鼓輪，此后，在操作分離循環之前，移除該皮，以去除該清洗粒子，隨后，從該鼓輪中拆卸該 已清洗之基材。
[0014] 在W0-A-2011/064581的設備的進一步發展中，在W0-A-2011/098815中公開了一 種方法及設備，其提供在清洗法期間該清洗粒子的連續循環，并由此免除設置外皮的要求。
[0015] 在W0-A-2012/056252中，以聚合物粒子為基礎的清洗方法以及該清洗粒子與該 已清洗基材的分離均由小心控制聚合物粒子大小、形狀和密度，以及程序參數得以進一步 改進。實現了一種清洗法，該清洗法有助于在相當低的清洗溫度（即低能量）下優異的清 洗性能，并減少添加清潔劑量，同時也保持原有的低水消耗。
[0016] 在W0-A-2012/056252的清洗方法的進一步發展中，已開發一種方法，其符合先前 所討論的節省能量消耗、用水及清潔劑用量的目標，同時通過粒子與織物表面的機械作用 的均勻性增加，也有助于減少已洗基材中的局部織物損壞。因此，在W0-A-2012/095677中 公開了一種用于清洗臟污基材的方法，其允許使用非聚合物清洗粒子，且該方法包括在一 設備中用非聚合物粒子及洗滌水處理基材，該設備包括包含穿孔側壁的鼓輪，其中，該固體 粒子清洗材料可包括復數聚合物與非聚合物粒子。因此，已經證實的是，使用某些非聚合物 粒子可增強洗滌法中的機械作用，從而使得最特別是與聚合物粒子結合，在總體清洗性能 中實現驚人的效益。
[0017] 在上述現有技術文獻中所公開的設備和方法在提供清洗和去污的有效手段上已 經非常成功，其也產生了顯著的經濟和環境效益。
[0018] 即使有鑒于上述進展，仍然有進一步改善的需求。本發明企圖至少部分解決下列 問題中的一個或多個，該問題包含：（i)在清洗過程中維持所需的在籠體中的固體粒子材 料量；（ii)在清洗步驟后有效分離固體粒子材料；（iii)維持或改善清洗性能；（iv)維持 或改善織物護理；(v)維持或改善每公斤干基材的清洗效率；(vi)固體粒子材料的儲存； (vii)改善非聚合固體粒子材料的使用；(viii)允許使用兩種不同種類的固體粒子材料； 及（ix)提供更簡單、更經濟的清洗設備及方法。在實施例中，本發明使用適用于工業和尤 其是家庭清洗的需求的設備至少部分解決這些問題。這種設備（例如洗衣機）可包括穿孔 鼓輪，該穿孔鼓輪適于允許流體從鼓輪的內部進出，但其中穿孔的大小做成防止固體粒子 材料穿過而進出。因此，本發明提供一種設備和清洗方法，該設備包括可旋轉安裝圓筒形籠 體及在其中收集和存儲固體粒子清洗材料的裝置，在該清洗方法中，在洗滌循環期間內，固 體粒子清洗材料被釋放到沖洗載荷，然后，被收集并存儲于可旋轉安裝圓筒形籠體內。
【發明內容】
[0019] 因此，根據本發明的第一個方面，提供一種使用固體粒子材料處理基材的設備，該 設備包括：
[0020] (a)殼體裝置，具有安裝于其內的可旋轉安裝圓筒形籠體；
[0021] (b)出入裝置；以及
[0022] (c)多個輸送裝置，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體另包括存儲裝置，該存儲裝置適 用于幫助固體粒子材料的存儲。
[0023] 在本發明的典型實施例中，該固體粒子材料包括固體粒子清洗材料。
[0024] 在本發明的某些實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體包括含有穿孔側壁的鼓輪， 其中穿孔包括具有小于該固體粒子材料的粒徑的直徑的孔。典型地，該孔具有不大于5. 0_ 的直徑。因此，在該實施例中，該穿孔允許流體及直徑小于該孔的細粒子材料進出，但該穿 孔適于防止具有大于5. 0_的粒徑的固體粒子材料退出。
[0025] 在本發明的特別典型的實施例中，該穿孔包括具有小于5. 0mm，最典型的為小于 3. 0_的直徑的孔。在這種實施例中，典型地防止所有固體粒子材料進出。
[0026] 在本發明的替代實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體包括鼓輪，該鼓輪包括不含 穿孔的堅實側壁，使得在操作中來自鼓輪內部的任何材料僅能通過該存儲裝置進出。
[0027] 通常情況下，該存儲裝置包括至少一個隔間，隔間包括有助于流體及固體粒子材 料進出的流道。
[0028] 在本發明的某些實施例中，該存儲裝置包括多個該隔間。