BRPI0612074A2 - sistema e método para limpeza a seco de artigos - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E MéTODO PARA LIMPEZA A SECO DE ARTIGOS. A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para limpeza a seco de artigos utilizando os solventes de siloxano. Nos sistemas e métodos de acordo com a presente invenção, o solvente de siloxano suspende as impurezas extraídas dos artigos que estão sendo limpos, e o sistema filtra as impurezas, por meio disto limpando os artigos.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EMÉTODO PARA LIMPEZA A SECO DE ARTIGOS".
Referência Cruzada a Pedido de Patente Relacionado
Este pedido de patente reivindica prioridade e o benefício doPedido de Patente Provisório U.S. Número 60/692.692, depositado em 20 deJunho de 2005 e intitulado "SYSTEM AND METHOD FOR DRV CLEANINGARTICLES ", o conteúdo inteiro do qual está aqui incorporado por referência.
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um sistema de método para alimpeza a seco de artigos utilizando um solvente de siloxano. Mais especifi-camente, a invenção está direcionada a um sistema e método para a rege-neração de um solvente de limpeza a seco de siloxano utilizando argilas,pós, filtros, meios de filtro e gases. Em uma modalidade exemplar, o sistemae método inventivo elimina a necessidade de destilação.
Antecedentes da Invenção
A limpeza a seco é uma indústria importante através do mundo.Somente nos Estados Unidos, existem mais do que quarenta mil máquinasde limpeza a seco. Na Europa, existem mais do que 60.000 Iimpadoras aseco. Mais do que 85% destas Iimpadoras a seco utilizam máquinas constru-idas para utilização com um solvente de percloroetileno ("PERC"). Apesar doPERC permanecer um bom solvente de limpeza, este apresenta diversosperigos à saúde e ambientais importantes, evidenciados por numerosas a-ções legais para contaminação do solo e uma legislação para controlar e/oueliminar a utilização de PERC como um solvente de limpeza a seco.
Apesar de seus perigos à saúde e ambientais, o PERC perma-nece o solvente de limpeza a seco mais amplamente mundialmente utiliza-do. Como a maioria das Iimpadoras a seco utilizam o PERC como um sol-vente de limpeza, a maioria das máquinas de limpeza a seco está projetadaespecificamente para utilização com o PERC, o qual tem certas característi-cas que influenciam o projeto do equipamento e o método para regenerar osolvente. Por exemplo, o PERC tem um ponto de ebulição de 124,4° C (256°F), por meio disto permitindo a utilização de um destilador atmosférico para aregeneração de solvente. Também, o PERC tem uma alta solvência, a sol-vência é tipicamente reportada como um Valor de Kauri Butanol ("KBV"), e oPERC tem um KBV acima de 90. O KBV é uma medida de solvência e a ca-pacidade de um solvente solubilizar as impurezas hidrofóbicas. A alta sol-vência do PERC permite a solubilização de muitas impurezas. Conseqüen-temente, a destilação é um excelente método de regeneração de PERC por-que as impurezas solubilizadas tipicamente não são voláteis e portanto tor-nam-se parte do fluxo de dejetos ou resíduo não volátil ("NVR"). O NVR étratado como dejetos perigosos, e o seu descarte é regulamentado.
Em outras partes do mundo, tal como o Japão o qual tem maisdo que 60.000 Iimpadoras a seco, os destilados de petróleo são amplamenteutilizados como o solvente de limpeza. Estes destilados de petróleo tem al-tos pontos de ebulição que variam de 148,8° C (300° F) a 204,4° C (400° F),tornando a destilação a vácuo necessária para reduzir a temperatura de ebu-lição. Os sistemas que utilizam a destilação a vácuo são tipicamente os sis-temas de limpeza mais seco mais dispendiosos. Também, os destilados depetróleo tem baixos pontos de fulgor, e são portanto estritamente regulamen-tas para impedir fogo e explosão.
Os destilados de petróleo tem solvências que variam de 27 a 40KBV. Apesar destes destilados de petróleo terem solvências muito mais bai-xas do que do PERC, estes mostraram solubilizar suficientemente muitasdas impurezas hidrofóbicas que estão presentes no processo de limpeza aseco. No entanto, a regeneração de destilados de petróleo por destilaçãotambém cria um fluxo de dejetos perigoso sujeito a um descarte regulamen-tado. Também, os destilados de petróleo estão categorizados como compos-tos orgânicos voláteis ("VOCs") e apresentam preocupações tanto de saúdaquanto ambientais. Como com o PERC, a destilação é um excelente métodopara regenerar os destilados de petróleo porque as impurezas solubilizadassão tipicamente não voláteis e portanto tornam-se parte do fluxo de dejetosou resíduo não-volátil ("NVR"). O NVR é tratado como um dejeto perigoso, eo seu descarte é regulamentado.
Além da destilação, a filtragem destas soluções também produzdejetos perigosos sujeitos a um descarte regulamentado. Antes de 1970, osfiltros de pó com terra diatomácea eram utilizados para a filtragem. Duranteos anos 70, no entanto, estes filtros de pó foram amplamente substituídospor filtros de cartucho. Então, nos anos 80, a Agência de Proteção Ambientaldos EUA ("EPA") categorizou os filtros de cartucho usados como dejetosperigosos, tornando as Iimpadoras a seco responsáveis pelo tratamento emanuseio especial requerido.
A regeneração de solventes de limpeza através de filtragem edestilação é a maior fonte de dejetos perigosos nas modernas instalações delimpeza a seco. Este dejeto perigoso é tanto dispendioso para dispor quantoé para extremamente nocivo para o ambiente. Como um resultado, a indús-tria de limpeza a seco focalizou os seus esforços na redução deste dejetoperigoso enquanto mantendo uma boa qualidade de limpeza.
Devido às restrições ambientais e governamentais regulamenta-das, os esforços da indústria concentraram-se no desenvolvimento de alter-nativas para o PERC e os destilados de petróleo. A pesquisa para os solven-tes alternativos focalizou na amicabilidade ambiental, na funcionalidade e napraticidade econômica. Estes esforços levaram à introdução de hidrocarbo-netos de alto ponto de fulgor, dióxido de carbono líquido, éteres de glicol, emais recentemente, siloxanos. Como os siloxanos foram somente recente-mente introduzidos, os sistemas e métodos projetados para a uma utilizaçãocomo solventes de limpeza a seco são ainda necessários.
Sumário da Invenção
A presente invenção está direcionada a um sistema e métodopara a limpeza a seco de artigos utilizando um solvente de siloxano. Um sis-tema exemplar compreende uma cesta de limpeza para receber os artigospara limpeza e um ou mais tanques para conter um solvente de limpeza desiloxano. O sistema ainda compreende uma bomba localizada entre a cestade limpeza e o(s) tanque(s). A bomba é utilizada para mover o solvente eserve para imergir os artigos no solvente de siloxano bombeando o solventepara dentro da cesta de limpeza. Além disso, a bomba é utilizada para agitaro solvente durante o ciclo de lavagem e limpar o solvente antes da utiliza-ção.
O sistema também compreende um sistema de ar para secagemque compreende um ventilador, bobinas de aquecimento, bobinas de con-densação e filtros de linho. Em certas modalidades, o sistema de ar está re-motamente localizado em relação à cesta de limpeza, e atua como um sis-tema de transferência para a secagem e recuperação. Estas modalidadessão especificamente úteis para a limpeza de vestuário e têxteis naturais.
Em uma modalidade, o sistema de limpeza a seco ainda com-preende um sistema de filtragem para regenerar o solvente de siloxano.
Nesta modalidade, nenhum destilador para destilação precisa ser utilizado.
Em outra modalidade, gases inertes são introduzidos no sistema para me-lhorar a capacidade de limpeza.
Breve Descrição dos Desenhos
As acima e outras características e vantagens da presente in-venção ficarão mais aparentes por referência à descrição detalhada seguintequando considerada em conjunto com os desenhos acompanhantes nosquais:
Figura 1 é um esquema que ilustra um sistema de limpeza a se-co de acordo com uma modalidade da presente invenção;
figura 2 é uma vista em corte transversal ampliada do filtro dedisco giratório pré-revestido de acordo com uma modalidade da presenteinvenção;
figura 3 é um esquema que ilustra um processo de regeneraçãode solvente de acordo com uma modalidade da presente invenção;
figura 4 é um esquema que ilustra um processo de limpeza deum artigo de acordo com uma modalidade da presente invenção; e
figura 5 é um esquema que ilustra um processo de limpeza deum artigo de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção.Descrição Detalhada da Invenção
Em uma modalidade, a presente invenção está direcionada a umsistema método para a limpeza a seco de artigos utilizando um solvente desiloxano. O solvente de siloxano utilizando nos sistemas da presente inven-ção podem compreender um organo-silicone, isto é, um solvente híbrido or-gânico / inorgânico. Os organo-silicones úteis com a presente invenção in-cluem os siloxanos cíclicos e os siloxanos lineares. As características quími-cas destes siloxanos cíclicos e lineares permitem que os sistemas de Iimpe-za a seco de acordo com uma modalidade exemplar da presente invençãooperem sem dependência de destilação.
Qualquer siloxano cíclico ou linear adequado pode ser utilizadocom a presente invenção, tal como aqueles descritos na Patente U.S. Núme-ro 6.042.618, intitulada DRY CLEANING METHOD AND SOLVENT, deposi-tada em 28 de Março de 2000, o conteúdo inteiro da qual está aqui incorpo-rado por referência. Destes siloxanos, o decametil-ciclopentassiloxano, umpentâmero comumente referido como D5, é presentemente preferido. A re-querente inesperadamente descobriu que apesar do D5 não solubilizar asimpurezas, o solvente suspende as impurezas.
Além do D5, os siloxanos cíclicos que são Iipofílicos e que temtensões superficiais menores do que aproximadamente 1,8 Pa (18 dinas porcentímetro quadrado) são preferidos. Dos principais solventes de limpeza, osilicone tem a menor tensão superficial, com um valor de aproximadamente1,8 Pa (18 dinas por centímetro quadrado). Em comparação, os destiladosde petróleo tem uma tensão superficial que varia de 2,2 a 2,4 Pa (22 a 24dinas por centímetro quadrado), o PERC tem uma tensão superficial de 3,2Pa (32 dinas por centímetro quadrado), e água tem uma tensão superficialde 7,2 Pa (72 dinas por centímetro quadrado). Essas diferenças entre ossolventes de limpeza a seco estão destacadas em Smallwood, lan, "SolventRecovery Handbook", 1993, o conteúdo inteiro do qual está aqui incorporadopor referência. A baixa tensão superficial dos solventes de silicone permite-os liberar as impurezas dos artigos que estão sendo limpos e então suspen-der as impurezas. Também, devido à baixa tensão superficial e à baixa sol-vência dos solventes de siloxano, a pressão de filtro não é significativamenteaumentada conforme as impurezas são adsorvidas e absorvidas. Portanto, ataxa de fluxo de solvente não é significativamente prejudicada, como é comos outros solventes.Os siloxanos cíclicos que têm as características desejadas têmmelhores taxas de fluxo através de filtros regenerativos, como acima notado.
Estes siloxanos, quando utilizados em conjunto com os detergentes apropri-ados, são melhor capazes de suspender muitas das impurezas que são deoutro modo dissolvidas em solventes mais agressivos, tais como o PERC eos hidrocarbonetos.Estes solventes de limpeza a seco mais agressivos, es-pecialmente os solventes de hidrocarbonetos, solubilizam impurezas demais,e o solvente não flui bem através de filtros pré-revestidos, como notado em"Forschungsinstitut Hohenstein", Instituto Hohenstein, Alemanha, o conteúdointeiro do qual está aqui incorporado por referência. Além disso, as impure-zas podem acumular e os solventes com uma solvência mais alta desenvol-verão odores desagradáveis. No entanto, os solventes de siloxano não solu-bilizam as impurezas e portanto não acumulam os materiais odoríficos.
Como o PERC e os destilados de petróleo são os mais ampla-mente utilizados solventes de limpeza a seco, e como estes solventes temuma alta solvência, a destilação tem sido o método de escolha para a purifi-cação de solvente. No entanto, os solventes de siloxano úteis com a presen-te invenção tem uma menor solvência. Especificamente, o D5 tem uma sol-vência menor do que aproximadamente 14 KBV. Apesar destes siloxanosterem uma menor solvência do que o PERC e os destilados de petróleo,quando estes são combinados com um detergente iônico, aniônico, ou catiô-nico apropriado, a mistura de solvente / detergente suspende eficazmente aimpurezas. Um detergente exemplar é um detergente aniônico. Como asimpurezas estão suspensas na mistura de solvente / detergente, e não-solubilizadas pelo solvente, as impurezas podem ser removidas por filtra-gem, assim eliminando a necessidade de destilação.
Como algumas impurezas são hidrofílicas, a utilização de águano processo de limpeza a seco pode aperfeiçoar a qualidade de limpeza.
Para remover estas impurezas, a água pode ser adicionada ou pela reintro-dução de solvente hidratado recuperado do processo de secagem, pela adi-ção de água livre, ou pela adição de uma emulsão de água, detergente esolvente de siloxano.Em uma modalidade, um gás solúvel, inerte tal como o dióxidode carbono e/ou o nitrogênio é adicionado ao sistema de limpeza. A introdu-ção de tal gás aumenta a capacidade da mistura de solvente / detergente desuspender as impurezas. Além de aperfeiçoar a suspensão de impurezas, aintrodução destes gases inertes reduz o volume de oxigênio, por meio distodiminuindo a probabilidade de fogo ou explosão.
Estes gases podem ser introduzidos na mistura de solvente /detergente durante o processo de limpeza. Por exemplo, os gases podemser introduzidos durante o processo de lavagem. Em uma modalidade e-xemplar, os gases são injetados no coletor de bomba. No entanto, como asmáquinas não são ventiladas durante este processo, a introdução de gasespode causar um ligeiro aumento de pressão. Conseqüentemente, um siste-ma de alívio de pressão pode estar provido de modo que se a pressão dogás tornar-se muito alta, o sistema aliviará esta pressão.
Em outra modalidade exemplar, um gás oxidante tal como o o-zônio é adicionado na mistura de solvente / detergente. O ozônio pode seradicionado ao invés dos ou em adição aos gases inertes acima descritos. Aintrodução controlada de um gás oxidante ajuda a eliminar as impurezas o-doríficas, como notado em "Ozone as an Aid to Coagulation and Filtration",American Water Works Association, 1993 o conteúdo inteiro do qual estáaqui incorporado por referência. O ozônio é especificamente útil neste as-pecto. O ozônio é um radical e a sua estrutura molecular tem uma afinidadecom as moléculas odoríficas. De fato, os testes de odor residual conduzidosde acordo com a ASTM D1296 revelaram aperfeiçoamentos em odor quandoo ozônio foi utilizado para limpar os artigos que tinham impurezas odoríficas.No entanto, o ozônio tem uma meia vida muito curta, tipicamente menor doque aproximadamente 21 minutos, e portanto deve ser criado e imediata-mente introduzido na mistura de solvente / detergente.
O ozônio deve somente ser utilizado com os solventes de silo-xano utilizados na presente invenção. O ozônio não deve ser utilizado comos destilados de petróleo ou com os solventes de hidrocarbonetos. Devidoàs suas características oxidantes, o ozônio pode alterar a estrutura de hidro-carboneto, o que pode resultar em pontos de fulgor mais baixos e condiçõesinseguras. Em contraste, a requerente descobriu que os solventes de siloxa-no tais como o D5 carrega bem o ozônio, sem experimentar alterações naestrutura de solvente.
Como ilustrado na figura 1, um sistema exemplar 10 compreen-de uma cesta de limpeza 12 para receber os artigos para limpeza e um oumais tanques 14 para conter um solvente de limpeza de siloxano. O sistemaainda compreende uma bomba 16 localizada entre a cesta de limpeza 12e o(s) tanque(s) 14. A bomba 16 serve para imergir os artigos no solvente desiloxano bombeando o solvente do tanque 14 para dentro da cesta de limpe-za 12. Em uma modalidade exemplar, mais do que uma bomba podem serutilizadas. O sistema 10 também inclui um sistema de ar 18 para secagem.
Em uma modalidade exemplar, o sistema de ar inclui um ventilador, bobinasde aquecimento, bobinas de condensação e filtros de linho. Em outras mo-dalidades exemplares, o sistema de ar 18 está remotamente localizado emrelação à cesta de limpeza 12, e atua como um sistema de transferência pa-ra a secagem. Estas e outras modalidades são especificamente úteis para alimpeza de vestuário e têxteis naturais.
O sistema 10 ainda compreende um sistema de filtragem 20 pa-ra a regeneração do solvente de siloxano. O desempenho de filtragem de-pende de diversas variáveis, incluindo a seleção de filtro, a pressão de filtroe a taxa de fluxo de solvente, como discutido em "Filters, Filter Pressure,and Flow Rate", "International Fabricare Institute Bulletin, Número 608, oconteúdo inteiro do qual está aqui incorporado por referência, e em "Filtrati-on Technology", Parket Hannifin Corp., 1995 o conteúdo inteiro do qual estáaqui incorporado por referência. Os diferentes filtros e/ou sistemas de filtra-gem podem operar diferentemente. Também, os filtros revestidos podemoperar diferentemente dos filtros não-revestidos, como notado em "Disc Fil-tration Performance Data", Technical Operating Information International Fa-bricare Institute Bulletin, Número 652 o conteúdo inteiro do qual está aquiincorporado por referência.
Para efetuar a filtragem, qualquer filtro pode ser utilizado, talcomo aqueles descritos em "Filter Mediums, "lndustry Focus From the Inter-national Fabricare Institute, Número 1 (Março 1995) o conteúdo inteiro doqual está aqui incorporado por referência. Especificamente, os filtros de car-tucho podem ser utilizados para a regeneração de solvente de siloxano, co-mo notado na Patente U.S. Número 6.086.635, intitulada SYSTEM ANDMETHOD FOR EXTRACTING WATER IN A DRY CLEANING PROCESSINVOLVING A SILOXANE SOLVENT, emitida em 11 de Julho de 2000, oconteúdo inteiro da qual está aqui incorporado por referência. A utilizaçãodestes filtros de cartucho pode efetuar uma redução no fluxo de dejetos en-quanto mantendo a qualidade de limpeza.
No entanto, os filtros de disco são também úteis com a presenteinvenção. Especificamente, exemplos não Iimitantes de filtros de disco úteiscom a presente invenção incluem os filtros de disco giratórios, os filtros tubu-lares, os filtros flex-tubulares e similares. Em uma modalidade exemplar, osfiltros de discos giratórios são utilizados, tais como aqueles descritos em"Disc Filtration", International Fabricare Institute Bulletin, Número 620, o con-teúdo inteiro do qual está aqui incorporado por referência. Em uma modali-dade exemplar, um filtro de disco giratório de 30 a 35 mícrons é utilizado.
Em uma modalidade exemplar alternativa, um filtro de disco giratório de 60mícrons é utilizado Estes filtros de disco giratórios exemplares cada um temum septo o qual atua como uma fundação para suportar um meio de filtra-gem, o qual pode incluir uma argila ou um pó. O septo compreende diversasaberturas através das quais o solvente é permitido passar. No entanto, comoas impurezas suspensas são maiores do que as aberturas no septo, estasnão passam através da abertura. Os filtros de 50 mícrons são de preferênciapré-revestidos como abaixo descrito. Nesta modalidade, o pré-revestimentode meio de filtragem atravessa as maiores aberturas do septo de filtro e a-prisiona as impurezas suspensas.
Os filtros de 30 a 35 mícrons podem também ser pré-revestidospara utilização com os solventes de siloxano da presente invenção. A baixatensão superficial dos solventes de siloxano permite que os filtros de 30 a 35mícrons sejam pré-revestidos sem diminuir significativamente a taxa de fluxoatravés do filtro. Em contraste, os filtros de 30 a 35 mícrons pré-revestidosnão podem ser efetivamente utilizados com os solventes tradicionais. A taxade fluxo de tais solventes através de um filtro de 30 a 35 mícrons pré-revestido é proibitivamente baixa.
Para o pré-revestimento dos filtros de disco giratórios, em umamodalidade exemplar, finas partículas de um meio de filtragem são utiliza-das. Como mostrado na figura 2, estas finas partículas 30 atravessam asaberturas 32 do septo de filtro 34, criando menores aberturas através dasquais o solvente passa. Quando o solvente passa através do meio de filtra-gem e do septo 34, as impurezas suspensas no solvente são aprisionadasno meio de filtragem. Em uma modalidade exemplar, o meio de filtragem éutilizado em uma quantidade que varia de aproximadamente 0,02 a aproxi-madamente 0,48 grama por centímetro quadrado (0,04 a 1 libra por pé qua-drado) de área de superfície de filtro.
Em uma modalidade exemplar, o meio de filtragem pode incluirargilas e/ou pós. Apesar de algumas argilas e/ou pós terem sido utilizadosem processos de limpeza a seco utilizando outros solventes, estas argilase/ou pós podem não ser úteis com os solventes de siloxano utilizados napresente invenção. A requerente descobriu que devido aos seus níveis depH, muitas destas argilas podem solidificar ou oligomerizar quando expostasa solventes de siloxano por um período de tempo extenso. Apesar dos níveisde pH destas argilas não afetarem a utilidade das argilas com outros solven-tes, tais como o PERC ou os destilados de petróleo, os níveis de pH destasargilas negam completamente a utilidade das argilas com os solventes desiloxano. No entanto, a requerente descobriu que argilas específicas, quetem níveis de pH próximos do neutro, podem ser utilizadas com os solventesde siloxano sem solidificar ou oligomerizar. Estas argilas são compatíveiscom os solventes de siloxano e não solidificam e/ou oligomerizam quandoexpostas ao siloxano por períodos de tempo extensos.
Em outra modalidade exemplar da presente invenção, qualquermeio de filtragem pode ser utilizado que seja compatível com um solvente desiloxano. Um tal meio de filtragem adequado tem uma densidade bruta quevaria de aproximadamente 300 a aproximadamente 700 g/l e um pH que va-ria de aproximadamente 5 a aproximadamente 8. O meio de filtragem podetambém compreender uma terra alvejante altamente ativa que possui umaafinidade por impurezas polares, corantes e outras impurezas, tais como osácidos graxos, as gorduras e os óleos. Modalidades de meios de filtragemexemplares incluem as argilas baseadas em silicone.
Os exemplos não Iimitantes de meios de filtragem adequadosincluem os zeólitos e os grãos de polistireno. Os zeólitos são aluminosilica-tos hidratados que tem estruturas de cristal aberta. Estes zeólitos efetiva-mente absorvem partículas que tem tamanhos específicos, tais como aque-las partículas que podem estar suspensas em um solvente de limpeza a se-co de siloxano. Os grãos de polistireno são também meios de filtragem efeti-vos para utilização com os solventes de siloxano. Os tamanhos de partículasdestes grãos em relação ao tamanho dos poros no septo de filtro tornamestes grãos meios de filtragem úteis.
Outros meios de filtragem exemplares incluem as argilas ativa-das. Tais argilas são tipicamente ativadas utilizando ácidos cujos ácidos afe-tam os locais de ácido de Lewis na argila. Estes locais de ácido de Lewisinfluenciam grandemente a oligomerização da argila quando exposta ao sol-vente de siloxano por períodos de tempo extensos. Devido a este fenômenode oligomerização, as argilas ativadas não devem ser deixadas dentro dosistema com o solvente após o sistema ter sido desligado ou quando o filtrodeve ser regenerado. Por esta razão, quando o filtro está pronto para serregenerado, o vaso que contém o solvente de siloxano é drenado para mi-nimizar a exposição das argilas ao solvente.
Outro pré-revestimento de filtro pode incluir uma mistura de umpó de terra diatomácea e outra argila. A terra diatomácea, por si própria, éum bom pó de filtragem, como notado em Fulton, George P., "DiatomaceousEarth Filtration for Safe Drinking Water", American Society of Civil Engineers,2000 o conteúdo inteiro do qual está aqui incorporado por referência. No en-tanto, esta mistura de terra diatomácea com outra resina consegue uma ab-sorção de água aperfeiçoada e resultados de limpeza aperfeiçoados. Emoutra modalidade exemplar, quando uma tal mistura é utilizada, a razão depeso de argila para pó de terra diatomácea varia de aproximadamente 1:1 aaproximadamente 1:4. A quantidade total da mistura utilizada para o pré-revestimento varia de aproximadamente 0,02 a aproximadamente 0,48 g/cm2(0,04 a 1 libras por pé quadrado) de área de superfície de filtro.
Em uma modalidade exemplar, um alojamento de filtro único quecontém filtros de cartucho todos de carbono pode ser utilizado além do filtropré-revestido. Nesta modalidade, o solvente passa através dos cartuchos decarbono após passar através do filtro pré-revestido. A exposição do solventeaos filtros de cartucho de carbono adicionais é utilizada para absorver umalto volume de material de corante.
Após um número de ciclos de limpeza ou quilos de artigos lim-pos, o filtro pré-revestido pode ser regenerado. Quando utilizando outrossolventes de limpeza a seco, a decisão de regenerar tem tradicionalmentesido baseada na pressão de filtro e/ou na cor do solvente após a limpeza. Noentanto, ao contrário de outros solventes de limpeza a seco, os solventes desiloxano tem uma baixa tensão superficial e são menos agressivos sobre omaterial de corante solubilizado. Portanto, os solventes de siloxano não tor-nam-se significativamente coloridos durante a limpeza, e a pressão de filtronão é significativamente aumentada, assim não reduzindo a taxa de fluxo.
Conseqüentemente, quando utilizado com os solventes de siloxano, a deci-são de regenerar o filtro pode estar baseada em quilos de artigo limpos.
No entanto, como acima notado, uma exposição extensa do pré-revestimento de argila ativada ao solvente de siloxano deve ser evitada.
Uma exposição extensa das argilas aos solventes de siloxano podem causara solidificação e/ou a oligomerização. Esta oligomerização e/ou solidificaçãopode danificar o equipamento de limpeza a seco. Para impedir que isto ocor-ra, o alojamento de filtro deve ser drenado de solvente utilizado e argilase/ou pós-utilizados antes de períodos de não-operação extensos.
A regeneração de filtros de disco pré-revestidos tradicionalmenteenvolvia a rotação dos discos para centrifugar o pré-revestimento utilizado oqual drena para dentro de um recipiente ou destilador vedado. Uma vez co-Ietado no destilador, o solvente, o qual contém impurezas, e o pré-revestimento utilizado são destilados para remover as impurezas e regeneraro solvente para utilização futura.
Os recipientes vedados têm historicamente sido requeridos de-vido à classificação dos solventes de limpeza utilizados. O PERC, os desti-lados de petróleo e os solventes de limpeza a seco de hidrocarboneto estãoclassificados ou como compostos orgânicos voláteis ("VOCs"), poluentes doar perigosos ("HAPs") ou contaminantes do ar tóxicos ("TACs"). Em virtudede sua classificação como tal, o descarte dos dejetos gerados da utilizaçãodestes solventes é estritamente regulamentado. Estas regulamentações re-querem a utilização de um contentor vedado para coletar o centrifugado dosfiltros de disco.
No entanto, os solventes de siloxano não são classificados nemcomo VOCs, HAPs nem TACs. Portanto, o pré-revestimento utilizado nãoprecisa ser drenado para um recipiente vedado. Ao contrário, os dejetos po-dem ser coletados em um recipiente não-vedado o qual pode incluir um ele-mento de filtragem interno tal como um saco de tecido, o qual permite que osolvente passe mas o qual retém o material particulado.
Mais ainda, como acima descrito, os solventes de siloxano nãosolubilizam as impurezas. Ao contrário, estes solventes de siloxano suspen-dem as impurezas, as quais são posteriormente removidas por filtragem.
Em uso, em uma modalidade exemplar, o filtro de disco é primei-ro pré-revestido pela colocação de aproximadamente 0,02 a aproximada-mente 0,48 g/cm2 (0,04 a 1 libras por pé quadrado) de meio de filtragemdentro de uma cesta de limpeza e bombeando o solvente de siloxano dentroda cesta. Um saco de tecido pode estar situado no fundo da cesta de limpe-za para impedir que o meio de filtragem passe através das aberturas no fun-do da cesta. O saco de tecido pode compreender o saco de tecido, abaixodescrito, que é removido do vaso e extraído, como abaixo descrito em maisdetalhes. A mistura de solvente / meio de filtragem é então agitada girando acesta uma vez submersa no solvente.
A mistura de solvente / meio de filtragem é então bombeada pa-ra o alojamento de filtro, e o solvente é circulado entre a cesta de limpeza eo alojamento de filtro até que o solvente esteja substancialmente limpo. Con-forme o solvente passa através do filtro, o meio de filtragem deposita sobre odisco de filtro, criando um filtro pré-revestido.
A figura 3 ilustra um processo exemplar pelo qual um disco defiltro é regenerado. Para regenerar o filtro após um número de limpezas, ofiltro de disco é centrifugado para remover a argila / pó acumulado incluindoas impurezas filtradas. O solvente, a argila e as impurezas removidos entãodrenam para dentro do vaso, o qual pode compreender um meio de filtra-gem, tal como um saco de tecido, para coletar a argila e as impurezas, en-quanto permitindo que o solvente passe. O solvente drenado então drena devolta para um tanque para reutilização. Este processo pode ser repetido con-forme necessário para remover qualquer argila ou pó restante do filtro dedisco.
Uma vez que o material drenado esvazia para dentro do sa codetecido no vaso, o saco que contém a argila ou o pó utilizado é então preso ecolocado de volta dentro da cesta de limpeza para extração, para assegurarpouca ou nenhuma perda de solvente. O solvente é então extraído por cen-trifugação da cesta de limpeza. Após a centrifugação, o pó é escovado dosaco de tecido e descartado de acordo com as regulamentações locais.
Antes da regeneração do filtro, ou quando o sistema não deveser operado por um período de tempo extenso, o solvente deve ser removidodo sistema para impedir uma exposição extensa do meio de filtragem ao sol-vente de siloxano. Consequentemente, em uma modalidade exemplar,quando o filtro é desligado ou não está sob pressão de filtro, o solvente e omeio de filtragem drenam do alojamento de filtro para um decantador 21,como genericamente mostrado na figura 1. O decantador 21 pode incluir umelemento de filtragem tal como um saco de tecido que apanha o meio defiltragem mas permite que o solvente passe. Uma vez que o solvente e omeio de filtragem são passados através do elemento de filtragem, o saco detecido com o meio de filtragem pego é removido do decantador 21.
Similarmente, quando o filtro está pronto para a regeneração, osolvente do alojamento de filtro é direcionado para a cesta de limpeza. Oalojamento de filtro inclui uma linha de ventilação a qual está também dire-cionada para a cesta de limpeza. Por esta configuração, o solvente é movidodo alojamento de filtro para a cesta de limpeza e é então movido através dofiltro antes de ser armazenado no(s) tanque(s) de armazenamento. Pela re-moção de tanto meio de filtragem quanto possível do solvente que está sen-do armazenado no(s) tanque(s) de armazenamento, esta configuração mi-nimiza o contato do meio de filtragem com o solvente de siloxano.
A figura 4 ilustra um processo exemplar pelo qual um artigo élimpo utilizando um filtro regenerativo. Para limpar um artigo utilizando o filtrogerado como acima descrito, o artigo é primeiro colocado dentro da cesta delimpeza. O solvente de siloxano é então bombeado para dentro da cesta delimpeza e um detergente pode ser adicionado ao solvente dentro da cesta delimpeza. A mistura de solvente / detergente é então agitada circulando a mis-tura de solvente / detergente dentro da cesta de limpeza. Esta agitação per-mite que o detergente prenda em impurezas hidrofílicas nos artigos que es-tão sendo limpos. Durante o processo de agitação, a mistura de solvente /detergente não é filtrada de modo a dar ao detergente um tempo para pren-der nas impurezas hidrofílicas. Conforme a mistura é agitada, as impurezasnos artigos são suspensas no solvente. A agitação é continuada por um pe-ríodo de tempo determinado pelas recomendações do fabricante de deter-gente. Tipicamente, no entanto, a agitação continua de aproximadamente 2a aproximadamente 8 minutos.
Após a agitação da mistura de solvente / detergente e a suspen-são das impurezas, o ciclo de lavagem inicia e a mistura de solvente / deter-gente com as impurezas suspensas é bombeada através do filtro para filtra-gem e remoção dos particulados e das impurezas. O solvente então é dre-nado para volta para o tanque. A cesta de limpeza é então centrifugada pararemover tanto solvente quanto possível dos artigos que estão sendo limpos.
Em uma modalidade exemplar, após a centrifugação da cesta delimpeza, o artigo é seco a uma temperatura que varia de 54,4° C (130° F) aaproximadamente 75,5° C (168° F), como medido no ar de saída da cesta.Durante a secagem, o solvente é circulado do tanque através do filtro parapurificação e limpeza. A limpeza refere-se ao processo pelo qual o solventeé limpo para reutilização e inclui o bombeamento do solvente do tanque dearmazenamento para o filtro e de volta para o tanque de armazenamento.
Este processo remove as impurezas do solvente. A purificação e a limpezapodem continuar até que o processo de secagem esteja completado. Comoo processo de secagem é o processo mais longo no ciclo de limpeza, o sol-vente é exposto ao alojamento de filtro para purificação por uma quantidadede tempo considerável.
Além de ser circulado através do alojamento de filtro e do tan-que, o solvente pode também ser circulado através de um filtro separado talcomo um filtro de cartucho. Como acima notado, o alojamento de cartucho éespecificamente útil para remover o material de corante.
Após a secagem estar completa, os artigos limpos e secos sãoresfriados antes da remoção da cesta de limpeza. Em uma modalidade e-xemplar, os artigos são resfriados para uma temperatura que varia de apro-ximadamente 26,6° C (80° F) a aproximadamente 46,1° C (115° F). O resfri-amento dos artigos impedem que os artigos fiquem amarrotados.
A figura 5 ilustra outro processo exemplar pelo qual um artigo élimpo utilizando um filtro regenerativo. Primeiro, o artigo é colocado dentroda cesta de limpeza. O solvente de siloxano é então bombeado para dentroda cesta de limpeza e o detergente é adicionado ao solvente dentro da cestade limpeza. A máquina inteira é então vedada para criar um ambiente fecha-do. Enquanto a mistura de solvente / detergente é agitada por bombeamentopara a e da cesta de limpeza, pequenos volumes de um gás inerte e/ou umgás oxidante são injetados na máquina. De preferência, o gás inerte e/ou ogás oxidante é injetado no fluxo de solvente. A introdução do gás neste es-tágio do ciclo de limpeza aperfeiçoa a suspensão de impurezas e melhora aeliminação de impurezas odoríficas.
Durante a agitação da mistura de solvente / detergente e a sus-pensão das impurezas, a mistura de solvente / detergente pode ser bombe-ada através do filtro para remoção das impurezas. O solvente é então dre-nado de volta para o tanque. A injeção do gás inerte e/ou gás oxidante é en-tão terminada e a cesta de limpeza é centrifugada para remover tanto sol-vente quanto possível.
Em uma modalidade exemplar, após a centrifugação da cesta delimpeza, o artigo é seco a uma temperatura que varia de 54,4° C (130° F) aaproximadamente 75,5° C (168° F), como medido no ar de saída da cesta.Durante a secagem, o solvente é circulado do tanque através do filtro pararegeneração e limpeza. Este processo é repetido até que o processo de se-cagem esteja completado. Como o processo de secagem é o processo maislongo no ciclo de limpeza, o solvente é exposto ao alojamento de filtro pararegeneração por uma quantidade de tempo considerável.
Em uma modalidade exemplar, além de ser circulado através doalojamento de filtro e do tanque, o solvente pode também ser circulado atra-vés de um filtro separado tal como um filtro de cartucho. Como acima nota-do, o alojamento de cartucho é especificamente útil para a remoção de ma-terial de corante. No entanto, é compreendido que a etapa de circular o sol-vente através do filtro de cartucho é opcional. Alternativamente, um meca-nismo pode estar provido para desviar do filtro de cartucho para impedir queo solvente e o meio de filtragem passem através do filtro de cartucho. Um talsistema é útil durante o pré-revestimento dos filtros de disco giratórios. Nesteaspecto, o solvente desvia do filtro de cartucho de modo que o meio de fil-tragem não acumule dentro do filtro de cartucho.
Após a secagem estar completa, os artigos limpos e secos sãoresfriados antes da remoção da cesta de limpeza. Em uma modalidade e-xemplar, os artigos são resfriados para uma temperatura que varia de apro-ximadamente 26,6° C (80° F) a aproximadamente 46,1° C (115° F). O resfri-amento dos artigos impedem que os artigos fiquem amarrotados.
A descrição precedente foi apresentada com referência a moda-lidades presentemente preferidas da invenção. Os profissionais versados natécnica e na tecnologia às quais esta invenção pertence apreciarão que alte-rações e mudanças na estrutura descrita podem ser praticadas sem afastar-se significativamente do princípio, do espírito e do escopo desta invenção.Por exemplo, outros tipos de filtros, os quais podem não ser filtros de disco,e os quais são capazes de serem regenerados podem ser utilizados. Conse-qüentemente, a descrição acima não deve ser lida como pertencendo so-mente às modalidades precisas descritas e ilustradas nos desenhos acom-panhantes, mas ao contrário deve ser lida consistente com e como suportepara as reivindicações seguintes as quais devem ter o seu escopo maiscompleto e mais claro.
Claims (12)
1. Sistema para limpeza a seco de artigos compreendendo:um primeiro receptáculo (12) adaptado para conter um ou maisartigos; epelo menos um segundo receptáculo (14) adaptado para conterum volume de solvente de siloxano;o sistema caracterizado por pelo menos um filtro regenerativorevestido (20) com um meio de filtragem para filtrar o solvente dé siloxano, omeio de filtragem compreendendo pelo menos um material selecionado dogrupo de materiais consistindo em argilas ativadas, argilas baseadas emsilicone, zeólitos e contas de poliestireno; euma bomba (16) acoplada ao primeiro receptáculo (12), ao pelomenos um segundo receptáculo (14) e ao pelo menos um filtro, a bomba(16) sendo adaptada para bombear o volume de solvente de siloxano do pe-lo menos um segundo receptáculo (14) para o primeiro receptáculo (12) e doprimeiro receptáculo (12) para pelo menos um segundo receptáculo (14), emque a bomba (16) é também adaptada para bombear o volume de solventede siloxano do primeiro receptáculo (12) para pelo menos um filtro.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o meio de filtragem compreende um material selecionado do gru-po que consiste em zeólitos e contas de poliestireno.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o meio de filtragem compreende uma argila ativada.
4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por possuir exceção a um destilador.
5. Método para limpeza a seco de artigos, compreendendo as etapas de:inserir os artigos a serem limpos em uma máquina;imergir os artigos a serem limpos em um fluido de limpeza com-preendendo uma composição de solvente de siloxano;agitar os artigos dentro da composição de solvente de siloxano,o método caracterizado por:filtrar a composição de solvente de siloxano através de pelo me-nos um filtro regenerativo, o filtro regenerativo revestido (20) com um reves-timento compreendendo um meio de filtragem compreendendo pelo menosum material selecionado do grupo de materiais consistindo em argilas ativa-das, argilas baseadas em silicone, zeólitos e contas de poliestireno;remover a composição de siloxano dos artigos; esecar os artigos.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o meio de filtragem compreende uma argila ativada, o métodoadicionalmente compreendendo pré-revestir o filtro regenerativo para rege-nerar o filtro regenerativo com um novo revestimento compreendendo umaargila ativada.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o pré-revestimento compreende pré-revestir o filtro regenerativoapós o revestimento ter sido exposto à composição de solvente de siloxanopor um período de tempo predeterminado, ou após um número predetermi-nado de ciclos de limpeza à seco, ou após um peso agregado predetermina-do de artigos ter sido limpo à seco para evitar oligomerização da argila ati-vada e/ou solvente de siloxano.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o pré-revestimento compreende pré-revestir o filtro regenerativoem intervalos de tempo suficientes com o novo revestimento compreenden-do a argila ativada para evitar oligomerização da argila ativada e/ou solventede siloxano.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizadopor adicionalmente compreender a etapa de remover o revestimento antesdo pré-revestimento.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a-9, caracterizado pelo fato de que a máquina compreende um receptáculopara assegurar a composição de solvente de siloxano, e em que o filtro re-generativo compreende um alojamento, em que o método adicionalmentecompreende a etapa de ventilar o alojamento para que o removedor de im-purezas para evitar a coleta da argila ativada no receptáculo.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a-10, caracterizado por adicionalmente compreender a etapa de passar a com-posição de solvente contendo impurezas através de um segundo filtro apósfiltrar o solvente através do pelo menos um filtro regenerativo.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a-11, caracterizado por adicionalmente compreender a etapa de reutilizar acomposição de solvente de siloxano removida para limpar outros artigos.
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