TW201501823A - 清洗設備及方法 - Google Patents

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Gareth Evan Lyn Jones
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Abstract

本發明提供一種用於基材處理之設備及方法，該設備包括：(a)收容手段，具有安裝於其內之可旋轉安裝圓筒形籠體；(b)出入手段；以及(c)多數輸送手段，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體另包括存儲手段，其調適成有助於固體粒子材料之存儲。本發明亦提供一種處理基材之方法，該方法包括以含有固體粒子清洗材料及洗滌水之配方處理基材，該方法使用本發明之設備來進行。本設備及方法特別適用於髒污織物之清洗。

Description

清洗設備及方法
本發明係有關於基材之水處理，尤其是紡織纖維及織物，其乃是使用包含有聚合物粒子、或聚合物與非聚合物粒子之混合物之系統。更具體而言，本發明係有關一種設備，其提供上述粒子被使用於調適成最佳化該粒子與基材間之機械交互作用的系統中，且有助於處理完成後，該粒子容易從該基材去除，以及其後續存儲在有助於其再使用於後續操作之設備中。
水清洗法係家庭及工業織物洗滌兩者之主幹。在假設實現所欲清洗程度時，此種方法的功效通常以其能量、水量及清潔劑之消耗度為特徵。一般而言，對這三個部分的要求越低，洗滌法被視為更有效率。水及清潔劑消耗減少之下游效應亦很顯著，因為這使極其昂貴且對環境有害之水性流出物處置之需要減至最小。
此種洗滌法不管是否牽涉到家庭洗衣機或是工業上之同等設備(通常被稱為洗滌脫水機)，均與污垢去除、水性污垢懸浮及水沖洗之後的織物水浸沒相關。一般而言，所用能量(或溫度)、水及清潔劑之位準越高，清潔即越佳。然而，關鍵問題與水消耗有關，因為這定 下能量要件(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，用水程度界定此方法在織物上的機械作用，此為另一重要性能參數；而在洗滌期間對衣服表面的攪拌，其在釋出嵌入之污垢中扮演關鍵角色。在水處理中，用水程度與用於任何特定洗衣機之鼓輪設計結合來提供此種機械作用。一般而言，經察，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)的欲望與洗滌中有效率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，其專門設計來阻止使用此種較高水平於實務中。
當前有效率的家庭洗衣機業已朝其能源、水及清潔劑的消耗減至最小方面，取得顯著的長足進步。歐盟指令92/75/CEE設下一個標準，其以kWh/cycle(千瓦小時/循環)(棉設定於60℃)界定洗衣機能耗，使得有效率之家庭洗衣機典型地消耗<0.19kWh/kg(千瓦時/公斤)沖洗載，以獲得‘A’評級。若水消耗亦被考慮，那麼‘A’級機器即使用<9.7litres/kg(公升/公斤)沖洗載。
然而，最近歐盟的系統(起因於委員會授權法規1061/2010，其從2011年12月20日起引進)業已遭遇家庭洗衣機轉換至新評級系統。這考慮年度能量及水消耗，並根據所界定之每週洗滌循環組(60℃下全載3off，60℃下半載2off，40℃下半載2off)，導出能量效率指數(EEI)。接著，這些洗滌之總能量消耗(加上「切斷模式」及「保持通電(left-on)」模式功耗之加權值)被平均至每 天的數字(以7除)。得出的數字接著乘以220-假設每年平均洗滌數，以計算KWh(千瓦時)的每年能量消耗(AEc)。EEI接著藉由以標準年度能量消耗計算(SAEc=[47×c]+51.7)除AEc來計算，其中c係機器之沖洗載能力。<46之EEI值造成A+++能量效率等級。水消耗採取類似的方法來達至AWc(水消耗用於相同每週洗滌循環組，平均成每天消耗及年化消耗)。然而，該值簡單地以litres/annum(公升/年)表示每年消耗。
接著，清潔劑用量由廠商的推薦來推動，然而，再度於家庭市場中，典型的是，就濃縮液配方而言，在軟、中等硬度的水中，對4-6kg(公斤)沖洗載為35ml(毫升)(或37g(克))，對6-8kg(公斤)沖洗載(或在硬水中，或對非常髒的物品)則增至52ml(毫升)(或55g(克))(參見，例如，對Persil®Small & Mighty之聯合利華(Unilever)包裝劑量指示)。因此，就4-6kg(公斤)軟/中等水硬度之沖洗載而言，這相當於7.4-9.2g/kg(克/公斤)清潔劑量，同時，就6-8公斤kg(公斤)沖洗載(或在硬水中，或非常髒的物品中)而言，範圍為6.9-9.2g/kg(克/公斤)。
然而，工業洗滌法(洗衣脫水機)中之能量、水及清潔劑消耗迥然不同，且所有三個資源之使用的約束較少，因為這些在減少循環時間中是主要因素-當然，這比家庭程序情形更被考慮到。就典型工業洗衣脫水機(25kg(公斤)沖洗載級別及以上)而言，能量消耗>0.30kWh/kg(千瓦時/公斤)，用水在~20litres/kg(公升/公斤)，清潔劑量較家庭洗滌配得更重。所用清潔劑的精確程度依髒污量而定，但以18-70g/kg(克/公斤)為代表。
因此，可從以上討論得出，係家庭區塊中的性能水平定下有效率之織物洗滌法的最高標準，且其為：<0.19kWh/kg(千瓦時/公斤)的能耗或<46之EEI，<9.7litres/kg(公升/公斤)之用水，以及約8.0g/kg(克/公斤)的清潔劑量(8.5ml/kg(毫升/公斤))。然而，如先前所觀察，其因徹底潤濕織物之最低要求，提供足夠之過量水來使除去之污垢懸浮於水液體中之需要，以及最後沖洗織物之需要，而變得越來越難以減少純水處理中的水位(並因此，能量及清潔劑)。
接著，洗滌水的加熱係能量的主要使用，且需要最小量的清潔劑，以在操作洗滌溫度下，達到有效的濃度。因此，改進機械作用而不增加所用水位之手段會使任何水洗法顯著地更有效率(即在能源、水及清潔劑消耗方面進一步減少)。須知，機械作用本身對清潔劑量有直接的影響，因為透過物理力量實現之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。織物摺痕容易發生在此種方法中，而這會作用而將來自機械作用之應力集中於各摺痕，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心事項。
有鑑於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，其可克服習知方法顯露的缺陷。所提供之方法消除使用大量水的要求，但仍能夠提供清洗及去污的有效率手段，同時亦產生經濟及環境效益。
因此，在WO-A-2007/128962中揭示一種用於清洗髒污基材之方法及配方，該方法包括以含有複數聚合物粒子，惟不含有機溶劑之配方處理浸濕基材。較佳地，潤濕基材，以達至基材對水的介於1：0.1至1：5w/w的比例，且任選地，該配方另外包括至少一種清洗材料，其典型包括表面活性劑，最佳地具有清潔劑性質。在較佳實施例中，本基材包括紡織纖維，且聚合物粒子可例如包括聚酰胺、聚酯、聚烯烴、聚氨酯或其共聚物之粒子，但是最佳地成尼龍珠之形式。
然而，這種以粒子為基礎之清洗方法的使用對清洗粒子在清洗操作結束時，有效率地與已清洗之基材分離提出要求，且這個問題已在WO-A-2010/094959中指出，其提供要求使用能獨立旋轉之兩個內部鼓輪之清洗設備的新穎設計，並適用於工業及家庭清洗法兩者。
在共同申請之WO-A-2011/064581中提供又一設備，其有助於清洗粒子在清洗操作結束時，與已清洗之基材之有效率分離，且其包括穿孔之鼓輪，以及可卸之外鼓輪皮，其調適成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，外皮附著於鼓輪，此後，在操作分離循環之前，移除該皮，以去除清洗粒子，隨後，自鼓輪卸下已清洗之基材。
在WO-A-2011/064581之設備之進一步發展中，於共同申請之WO-A-2011/098815中揭示一種方法及設備，其提供在清洗法期間連續循環，並藉此免除設置外皮之要求。
在共同申請之WO-A-2012/056252中，以聚合物粒子為基礎之清洗方法以及該清洗粒子與已清洗基材之分離兩者，均藉由小心控制聚合物粒子大小、形狀及密度，以及程序參數以進一步改進。實現一種有助於在相當低清洗溫度(即低能量)下優異的清洗性能，並減少添加清潔劑量，同時亦保持原有的低水消耗之清洗法。
在WO-A-2012/056252之清洗方法之進一步發展中業已開發一種方法，其符合先前所討論節省能量消耗、用水及清潔劑用量之目標，同時藉由粒子與織物表面之機械作用之均勻性增加，亦有助於減少已洗基材中的局部織物損壞。因此，在WO-A-2012/095677中揭示一種用於髒污基材之清洗之方法，其容許使用異於聚合物清洗粒子之粒子，並包括在一設備中，以固體粒子清洗材料及洗滌水處理基材，該設備包括包含穿孔側壁之鼓輪，其中固體粒子清洗材料可包括複數聚合物與非聚合物粒子。因此，業已證實，某些非聚合物粒子之使用可增強洗滌法中的機械作用，使得最特別地與聚合物粒子結合，在總體清洗性能中實現驚人的益處。
上述習知技術文獻中所揭示的設備及方法在提供清洗及去污的有效率手段上已非常成功，其亦產生顯著的經濟及環境效益。
然而，為提供更簡單、更經濟的手段，在洗滌循環期間內，保持固體粒子清洗材料所要求的質量於鼓輪中，並解決在洗滌法結束時，固體粒子清洗材料之有效率分離、收集及存儲以供再使用於後續清洗程序的 問題，本發明人等現已開發出一種特別適用於家庭洗衣機之設備。此種洗衣機典型地包括穿孔鼓輪，其調適成容許流體從鼓輪內部進出，但其中穿孔的大小作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，其包括可旋轉安裝圓筒形籠體及收集暨存儲固體粒子清洗材料於其中之手段，以及一種清洗方法，其中在洗滌循環期間內，固體粒子清洗材料被釋入沖洗載，然後，被收集並回收於可旋轉安裝圓筒形籠體內。
因此，根據本發明之第一態樣，提供一種使用固體粒子材料於基材處理之設備及方法，該設備包括：(a)收容手段，具有安裝於其內之可旋轉安裝圓筒形籠體；(b)出入手段；以及(c)多數輸送手段，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體另包括存儲手段，其調適成有助於固體粒子材料之存儲。
在本發明之典型實施例中，該固體粒子材料包括固體粒子清洗材料。
在本發明之某些實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體包括含有穿孔側壁之鼓輪，其中該穿孔包括具有小於固體粒子材料之粒徑之直徑的孔。典型地，該孔具有不大於5.0mm(毫米)之直徑。因此，在該實施例中，該穿孔容許流體及直徑小於該孔之細粒子材料進出，但被調適成防止具有大於5.0mm之粒徑之固體粒子材料退出。
在本發明之特別典型的實施例中，該穿孔包括具有小於5.0mm，最典型的小於3.0mm之直徑之孔。在此種實施例中，典型地防止所有固體粒子材料進出。
在本發明之替代實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體包括鼓輪，其包括不含穿孔之堅實側壁，使得在操作中，來自鼓輪內部之任何材料僅能經由該存儲手段進出。
通常，該存儲手段包括至少一個隔間，其包括流路，有助於流體及固體粒子材料之進出。
在本發明之某些實施例中，該存儲手段包括複數個該隔間。
在本發明之某些實施例中，該隔間或複數個隔間可位於該可旋轉安裝圓筒形籠體之至少一個內表面上。
本發明之實施例構思複數個隔間，其通常等間隔地位於該可旋轉安裝圓筒形籠體之內周面上。
在本發明之替代實施例中，該複數個隔間可位於該可旋轉安裝圓筒形籠體之內端面上。
該存儲手段被調適成使得流體及固體粒子材料可藉該可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉方向控制。因此，在該存儲手段包括至少一個隔間，其包括有助於流體及固體粒子材料進出之流路之本發明的實施例中，該進出依該旋轉方向而定。
本發明亦構思該存儲手段改裝到習知設備之設備。
該出入手段典型地包括安裝在殼體中之鉸鏈門，其可被開啟，以容許出入圓筒形籠體內部，且其可被關閉，以提供實質上密封之系統。典型地，此門包含窗口。任選地，該門亦包含有助於材料添加至該可旋轉安裝圓筒形籠體之至少一個添加口。
該可旋轉安裝圓筒形籠體可垂直安裝在該收容手段內，但更一般地，水平安裝在該收容手段內。因此，在本發明之典型實施例中，該出入手段位於該設備前方，提供一種前裝載設施。當可旋轉安裝圓筒形籠體垂直安裝在收容手段內，出入手段位於該設備的頂部，提供一種頂部裝載設施。然而，為進一步說明本發明，假設該可旋轉安裝圓筒形籠體水平安裝在該收容手段內。
該可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉藉由使用驅動手段實現，其典型地包括形式為電動馬達之電驅動手段。該驅動手段之操作藉可由技工程式化之控制手段實現。
該可旋轉安裝圓筒形籠體形之尺寸在大多數市售洗衣機及滾轉式乾燥機中可發現，並可具有10至7000公升範圍內之容量。本發明之特定實施例係有關家庭洗衣機，其中典型的容量在30至120公升範圍內。然而，本發明之其他實施例係有關工業洗衣脫水機，其中可為從120至7000公升範圍內的任何容量。在髒污基材之清洗方面，此範圍內之典型尺寸係適於50公斤(Kg)沖洗載者，其中該鼓輪具有450至650公升的體積，且 在這種情況下，該籠體一般包括一圓筒，其具有75至120cm(厘米)範圍內，典型地從90至110cm之直徑，以及介於40與100cm間，典型地介於60cm與90cm間之長度。一般而言，籠體具有每公斤待洗沖洗載10公升之體積。
在本發明之典型實施例中，該設備被設計成結合弄髒基材與包括固體粒子材料之清洗介質來操作，該固體粒子材料最佳地成多數聚合物粒子或聚合物與非聚合物粒子之混合物的形式。這些粒子均須有效率地環流，以促進有效的清洗，並因此，該設備任選地包含環流手段。因此，該可旋轉安裝圓筒形籠體之圓筒形側壁之內表面典型地包括多個隔開之細長突起，其基本上垂直固定於該內表面。典型地，該設備包括：從3至10個，最佳4個該突起，其普通被稱為升降器。在操作中，可旋轉安裝圓筒形籠體之內容物之攪動藉由在該籠體旋轉時，該升降器之動作來提供。
本發明之特定實施例構思如前文所界定之設備，其中該存儲手段包括複數個隔間，其等間隔位於該可旋轉安裝圓筒形籠體之內周面上。在該實施例中，該複數個隔間藉此另外用來作為複數個升降器。
因此，於該實施例中，該升降器被調適成存儲該固體粒子材料，並有助於固體粒子材料於該升降器/存儲手段與圓筒形籠體內部間之受控流動。最典型地，該設備包括存儲隔間，其基本上與該升降器等長，且調適成提供從隔間經由該升降器中之開口至該籠體內部之 流路。因此，在操作中，就該籠體之既定旋轉方向而言，存在於該籠體內表面上之粒子材料經由開口進入升降器，並經由流路搬送至收容於其中之隔間。就該籠體之相反旋轉方向而言，粒子材料經由相同途徑退出隔間，並進入籠體。選擇開口之尺寸與固體粒子材料之尺寸一致，以容許其有效率的進出。
在該複數個隔間位於該可旋轉安裝圓筒籠體之內端面上之本發明之替代實施例中，該存儲隔間典型地成圓形陣列繞該籠體之中心軸線配置，且每一隔間具有相對較大橫截面積及小的整體深度，使得隔間之配置不會顯著地負面影響可旋轉安裝圓筒形籠體的內部容積。
該可旋轉安裝圓筒形籠體被安裝在該收容手段內，其轉而被連接至標準配管特點，藉此提供多數輸送手段，藉此至少水及任選地諸如表面活性劑之清潔劑可被引入該設備。該設備可另外包括用來使空氣環流於該收容手段內，以及用於調整其中溫度及濕度之手段。該手段典型地可包含例如再循環風扇、空氣加熱器、水霧化器及/或蒸汽發生器。此外，亦可設置感測手段來特別判定設備內之溫度及濕度位準，並用來傳送此資訊至控制手段。
任選地，該設備包括固定構件，其位於鄰接該可旋轉安裝圓筒形籠體處，並包括安裝在其上之複數輸送手段，其中該複數輸送手段被調適成有助於材料送入該可旋轉安裝圓筒形籠體。
在本發明之實施例中，該輸送手段可包括典型地形式為噴頭之噴灑手段，其有助於送入該可旋轉安裝圓筒形籠體之材料之更佳散佈。
在本發明之某些實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體位於該收容手段之第一上腔室內，且用來作為貯槽之第二下腔室位於該第一上腔室下方。在該實施例中，該設備另外包括至少一個再循環手段，藉此有助於流體從該下腔室再循環到該可旋轉安裝圓筒形籠體。典型地，該再循環手段包括泵手段以及連接該下腔室與該可旋轉安裝圓筒形籠體之管道。
於操作中，在該存儲手段包括於該升降器之設備中清洗髒污基材之典型循環期間，首先將髒污衣物放入該可旋轉安裝圓筒形籠體內。在開始洗滌循環之前，將適當質量之固體粒子清洗材料裝入存儲手段內。然後，必要量的水連同任何必要的額外清潔劑經由輸送手段或出入手段上的添加口，被添加至該可旋轉安裝圓筒形籠體。這些添加劑可例如預先與水混合，且任選地加熱到所欲溫度。
在該設備包括下腔室之本發明某些實施例中，預混合及加熱可發生於該下腔室中，且混合物的引入可旋轉安裝圓筒形籠體藉該再循環手段來實現。
與必要之水量及清潔劑添加至設備的同時，可旋轉安裝圓筒形籠體開始沿預定方向旋轉。因此，藉由籠體旋轉及重力，固體粒子材料相對於該升降器/存儲隔間，沿流路移動，使得就該圓筒形籠體之每一轉而言， 一定量之固體粒子材料從該升降器經由升降器中的開口被施配入髒污衣物，迄存儲隔間被清空的時刻為止。此後，該籠體之旋轉方向大部分維持在洗滌操作期間迄清洗完成為止。然而，在該洗滌操作期間內，有時候籠體之旋轉方向可短時間逆反(典型地不到1分鐘)，以主要藉由將髒污衣物彼此解開，改進洗滌效率。
此後，在清洗循環完成時，該可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉典型地逆反。因此，藉由籠體旋轉及重力，該固體粒子材料與衣物分離，經由升降器中之開口進入升降器/存儲手段，並沿著流路流入存儲隔間，使得就該圓筒形籠體之每一轉而言，一定量之固體粒子材料被從籠體收集入升降器存儲隔間。此程序繼續，迄所有固體粒子材料已與衣物分離，並由該存儲手段收集之時刻為止。
在本發明之替代實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體包括含有穿孔側壁之鼓輪，其中該穿孔包括具有不大於5.0mm(毫米)直徑的孔。因此，於該實施例中，該穿孔容許流體及細粒子連同直徑小於孔之固體粒子材料一起進出，但調適成防止包括較大直徑粒子之固體粒子材料退出。
在該實施例中，該可旋轉安裝圓筒形籠體位於該收容手段之第一上腔室內，且作為用於該較大直徑粒子介質之收集室之第二下腔室位於該第一上腔室下方。典型地，該下腔室包括加大貯槽。
在該實施例中，該設備包括至少一個再循環手段，這有助於該較大直徑之固體粒子材料從該下腔室再循環到該可旋轉安裝圓筒形籠體體，供再使用於清洗操作。典型地，該第一再循環手段包括管道，其連接該第二室與該可旋轉安裝圓筒形籠體。最特別地，該管道包括分離手段，其用來使該固體粒子材料與水分離，且控制手段被調適成控制該固體粒子材料進入該圓筒形籠體。
固體粒子材料從該下腔室到該可旋轉安裝圓筒形籠體之再循環藉由使用包括於該第一再循環手段之泵手段來實現，其中，該泵手段被調適成將該固體粒子材料輸送到該分離手段，且該控制手段被調適成控制該固體粒子材料再進入可旋轉安裝圓筒形籠體。
在本發明之實施例中，該設備另外包括第二再循環手段，容許該分離手段所分離的水回流至該下腔室，藉此有助於以對環境有利的方式再使用該水。
任選地，該下腔室除了加熱手段外，包括額外泵手段，以促進其內容物之環流及混合，容許內容物被升高到較佳操作溫度。
在本發明之某些實施例中，保存在該可旋轉安裝圓筒形籠體中之該固體粒子材料包括相同材料，但具有不同於落入下腔室者之粒子大小。結果，可減小下腔室之大小，並藉此簡化機械設計。
在替代實施例中，保存在該可旋轉安裝圓筒形籠體中之固體粒子材料可包括不同於落入下腔室者之 材料，以及具有不同於其之粒子大小。當執行清洗操作時，這具有容許使用證明有替代清洗性能之不同粒子材料之優點，且其可根據基材類型，共同或單獨使用。
本發明之進一步實施例容許使用密度太高而無法從該下腔室有效率地再循環到該可旋轉安裝圓筒形籠體之非聚合物粒子材料，此乃因為這些粒子可被保存在該籠體內存儲手段中，而聚合物粒子材料則可落入該下腔室，因其較低密度，其可自此有效率地再循環至該可旋轉安裝圓筒形籠體。該實施例提供容許減小下腔室之大小，藉此簡化機器設計，亦有助於使用證明有替代清洗性能之不同粒子材料的組合效益，其可根據基材類型，共同或單獨使用在最特別地清潔操作中，以提高整體清洗性能。
根據本發明之第二態樣，提供一種用於處理基材之方法，該方法包括以包含固體粒子材料之配方處理基材，其中該方法於根據本發明之第一態樣之設備中進行。更特別地，在本發明之某些實施例中，該方法包括以包含固體粒子清洗材料及洗滌水的配方清洗髒污基材，其中該方法於根據本發明之第一態樣之設備中進行。
在該可旋轉安裝圓筒形籠體位於該設備之該收容手段的第一上腔室，且第二下腔室位於該第一上腔室下方之本發明特定實施例中，該方法包括以下步驟：(a)將水引入根據本發明之第一態樣之設備之第二下腔室；(b)加熱該水； (c)經由出入手段將至少一個髒污基材裝入該可旋轉安裝圓筒形籠體；(d)關閉該出入手段，以提供實質上密封之系統；(e)經由再循環手段將該水引入該可旋轉安裝圓筒形籠體；(f)操作該設備一洗滌循環，其中使該可旋轉安裝圓筒形籠體旋轉，並以該籠體之該旋轉控制之方式，從該存儲手段施配該固體粒子清洗材料；以及(g)按要求繼續步驟(f)以實現該髒污基材之清洗。
典型地，額外清潔劑被利用於該方法。該額外清潔劑典型地預先與水混合，且在經由位於該出入手段上之輸送手段或添加口，添加至該圓筒形籠體之前，任選地加熱該混合物。在本發明之某些實施例中，該添加可經由諸如噴頭之噴灑手段實現，以更佳地散佈該清潔劑於沖洗載中。
與固體粒子清洗材料之作用結合之適當G力的產生係達到髒污基材清洗之適當水平的關鍵因素。G係籠體大小與籠體旋轉速度之函數，且具體地，係籠體內表面產生之向心力對沖洗載靜重之比例。因此，就內徑r(m(米))之籠體而言，以R(rpm)旋轉，具有質量M(kg(公斤))之沖洗載，且籠體瞬間切向速度為v(m/s)(米/秒)，並取g為重力加速度，其為9.81m/s2(米/秒2)：向心力=MV2/r
沖洗載靜重=Mg
ν=2πrR/60
因此，G=4π2r2R2/3600rg=4π2rR2/3600g=1.18×10-3rR2。如在典型情況下，當r以釐米為單位，而非米時，則：G=1.118×10-5rR2
因此，就半徑為49cm以800rpm旋轉之鼓輪而言，G=350.6。
在本發明之特定實施例中，具有98cm直徑之圓筒形鼓輪以30-800rpm的速度旋轉，以在清洗法期間的不同階段產生0.49-350.6之G力。在本發明之替代實施例之例子中，以1600rpm旋轉之48cm直徑之鼓輪可產生687G，而相同旋轉速度之60cm直徑之鼓輪產生859G。
本發明之典型實施例中，請求專利之方法另外提供來用於藉由收集入位於該可旋轉安裝圓筒形籠體內之存儲手段，分離及回收固體粒子清洗材料。該固體粒子清洗材料可接著再使用於後續洗滌中。
在洗滌循環期間，較佳地使該可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉可以使得G<1之旋轉速度發生，其就98cm直徑之籠體而言，需要高達42rpm的旋轉速度，較佳旋轉速率在30與40rpm之間。
在洗滌循環完成時，首先增加籠體的旋轉速度，以實現清洗基材之定量乾燥，藉此產生介於10至1000間的G力，更具體地介於40與400間的G力。典型地，就98cm直徑的籠體而言，旋轉以高達800rpm的速度進行，以實現這種效果。接著，旋轉方向被逆轉，且旋轉速度被減低至洗滌循環的速度，以容許用來收集 及存儲該固體粒子清洗材料於位在該可旋轉安裝圓筒形籠體中之該存儲手段內。
任選地，在該固體粒子材料的收集操作之後，該方法可另外包括沖洗操作，其中額外的水可被添加至該可旋轉安裝圓筒形籠體，以實現利用於清洗操作之任何額外清潔劑的完全去除。水可經由安裝在該檢修門上之該輸送手段或添加口，被添加至該圓筒形籠體。再度，可任選地藉噴頭進行添加，以達到沖洗水於沖洗載中的更佳散佈。替代地，適當的話，該添加可藉由以水過充填該設備之第二下腔室，使得其進入第一上腔室，藉此部分地浸沒該可旋轉安裝圓筒形籠體，並進入該籠體。在以和洗滌循環期間相同的速度旋轉之後，藉由使水位適當下降，自該籠體去除水，且不論使用那種沖洗水添加方法，接著增加籠體的旋轉速度，以實現基材乾燥措施。典型地，就98cm直徑之籠體而言，以高達800rpm的速度旋轉，以實現這種效果。接著，旋轉速度被減低，並恢復洗滌循環之速度，藉此容許任何殘餘固體粒子清洗材料之最後收集。該沖洗及乾燥循環可依所欲次數重複。
任選地，該沖洗循環可被用於基材處理用途，其與諸如抗再沉澱添加劑、光學增白劑、香料、軟化劑及澱粉之處理劑添加至沖洗水有關。
該固體粒子清洗材料任選地藉由將水，任選地連同諸如表面活性劑之清潔劑一起引入該可旋轉安裝圓筒形籠體，並藉此進入該存儲手段以及沖洗該固體粒 子材料，接受位於該可旋轉安裝圓筒形籠體之該存儲受段中之清洗操作。任選地，該水可加熱。
一般而言，於該至少一個基材上之任何殘餘固體粒子清洗材料可容易藉由搖動該至少一個基材去除。然而，若有必要，進一步殘餘之固體粒子清洗材料可藉較佳地包括真空吸筆之抽吸手段去除。
此外，在本發明之替代實施例中，該設備特別適用於濕基材之乾燥方法，該方法包括在室溫或高溫下，以固體粒子材料處理基材，該處理於根據本發明之第一態樣之設備中進行。
1‧‧‧收容手段
2‧‧‧鼓輪
3‧‧‧貯槽
4‧‧‧水升流管
5‧‧‧入口點
6‧‧‧泵
7‧‧‧升降器
8‧‧‧珠粒
9‧‧‧存儲隔間
10‧‧‧流路
11‧‧‧出口
13‧‧‧存儲隔間
14‧‧‧流路
15‧‧‧端口
16‧‧‧收容手段
17‧‧‧鼓輪
18‧‧‧貯槽
19‧‧‧升降器
20‧‧‧水升流管
21‧‧‧珠粒分離容器
22‧‧‧珠粒輸送管
23‧‧‧珠粒泵
24‧‧‧回水管
現在將參考以下圖式，進一步舉例說明本發明，其中：第1圖顯示根據本發明之一實施例之設備，其中不運用固體粒子材料之再循環。
第2圖顯示包括在本發明之設備之存儲手段之特定實施例的操作模式。
第3圖顯示包括在本發明之設備之存儲手段之又一實施例。
第4圖顯示根據本發明之一實施例之設備，其中運用固體粒子材料之再循環。
第5圖顯示根據本發明之設備之存儲手段中各種固體粒子材料之回收率之測試結果。
第6圖係運用於本發明方法中之粒子之概略圖。
根據本發明之設備可用於例如包含例如塑料、皮革、紙、紙板、金屬、玻璃或木材之大範圍基材之任一者之處理。然而，實際上，該設備主要被設計來用於具體而言包括那些紡織纖維衣物者之基材之清洗，並且已證明在實現紡織纖維之有效率清潔方面特別成功，該紡織纖維可例如包括諸如棉之天然纖維，或例如尼龍6,6、聚酯、醋酸纖維素人造及合成紡織纖維，或纖維的掺混物。
最佳地，固體粒子清洗材料包括多個聚合物粒子或聚合物粒子與非聚合物粒子的混合物。該粒子的形狀及大小容許良好流動性以及與髒污基材之密接。可使用各種粒子形狀，像是圓筒形、球形或長方體；可使用適當橫截面形狀，其例如包含環形圈、狗骨及圓。包括諸如石頭之天然材料之非聚合物粒子可具有各種形狀，其依在製造期間各種不同方式中的切割傾向而定。然而，最佳地，該粒子包括圓筒形或球形珠。
該聚合物粒子可包括發泡或不發泡的聚合物材料。而且，聚合物粒子可包括線性或交聯聚合物。
聚合物粒子典型地包括諸如聚乙烯及聚丙烯之聚烯烴、聚酰胺、聚酯或聚氨酯。然而，更特別地，該聚合物粒子包括聚酰胺或聚酯粒子，最特別是尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二酯粒子，典型地成珠之形式。該聚酰胺及聚酯經察對水漬/髒污去除特別有效，惟聚烯烴對油基污漬去除特別有用。
各種尼龍或聚酯均聚物或共聚物可使用包含但不限於尼龍6、尼龍6,6、聚對苯二甲酸乙二醇酯及聚對苯二甲酸丁酯。較佳地，尼龍包括尼龍6,6均聚物，其具有從5000至30000道爾頓，較佳為從10000至20000道爾頓，最佳從15000至16000道爾頓範圍內之分子量。聚酯典型地具有對應於如由像是ASTM D-4603之溶液技術測得之從0.3至1.5dl/g範圍內之特性粘度測量值的分子量。
任選地，以上聚合物材料之共聚物可用於本發明之目的。具體地，聚合物材料之性質可藉由包含對共聚物賦予特定性質之單體單元，改成符合具體要件。因此，共聚物可調適成藉由包括特別是離子充電，或包含極性部分或不飽和有機基之單體，吸引特定沾污材料。
非聚合物粒子可包括玻璃、矽石、石、木材或各種金屬或陶瓷材料之任一者之粒子。適當金屬包含但不限於鋅、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鎢、鋁、錫及鉛，以及其合金。適當陶瓷包含但不限於氧化鋁、氧化鋯、碳化鎢、碳化矽及氮化矽。
在本發明之進一步實施例中，該非聚合物粒子可包括塗覆非聚合物粒子。最特別地，該非聚合物粒子可包括非聚合物芯材，以及包括聚合物材料塗層之殼。在特定實施例中，該芯可包括典型地鋼芯之金屬芯，且該殼可包括例如尼龍塗層之聚酰胺塗層。
已證實，粒子大小、形狀及密度之組合使粒子與織物之機械作用最佳化，相較於習知水處理，其夠 有力來提供有效的清洗，卻同時，夠均勻及柔和，足以減少織物損傷。特別是所選粒子遍及整個織物表面產生之機械作用的均勻性，其為這方面的關鍵因素。亦控制粒子參數，以容許在清洗法結束時，粒子容易與織物沖洗載washload)分離。因此，可控制粒子大小及形狀，以最小化與織物的糾纏，且具有低G(<1)之適當粒子密度與洗衣機滾轉法中的高自由體積之結合共同促進粒子去除到位於可旋轉安裝圓筒形籠體之內表面上的存儲手段。
所有粒子可具有平滑或不規則表面結構，且可為實心或空心結構。非聚合物粒子具有從3.5至12.0g/cm3(克/厘米3)，典型地從5.0至10.0g/cm3，更典型地從6.0至9.0g/cm3之範圍內的平均密度。聚合物粒子具有0.5至2.5g/cm3，典型地從0.55至2.0g/cm3，更典型地從0.6至1.9g/cm3範圍內的平均密度。非聚合物與聚合物粒子兩者之平均體積在5-275g/mm3(克/毫米3)，典型地從8至140mm3，更典型地從10至120mm3範圍內。
在橢圓形橫截面之圓筒形粒子-非聚合物及聚合物兩者-情況下，大橫截面軸長a典型地在從2.0至6.0mm(毫米)，更典型從2.2至5.0mm，最典型從2.4至-4.5mm範圍內，且小橫截面軸長b典型在從1.3至5.0mm，更典型從1.5至4.0mm，且最典型地從1.7至3.5mm(a>b)範圍內。此種粒子之長度h典型地從1.5至6.0mm，更典型地從1.7至5.0mm，最典型地從2.0至-4.5mm(h/b典型在從0.5至10的範圍內)。
就圓形橫截面之圓筒形粒子-非聚合物及聚合物兩者-而言，典型橫截面直徑dc在從1.3至6.0mm，更典型地從1.5至5.0mm，最典型地從1.7至45.5mm範圍內。此種粒子之長度hc典型地在從1.5至6.0mm，更典型地從1.7至5.0mm，最典型地從2.0至4.5mm(hc/dc典型在從0.5至10的範圍內)。
在非聚合物及聚合物球形粒子兩者(非正球形)情況下，直徑ds典型地在從2.0至8.0mm，更典型地從2.2至5.5mm，最典型地從2.4至5.0mm範圍內。
在不論非聚合物或聚合物，粒子均為正球形之實施例中，直徑dps典型地在從2.0至8.0mm，更典型地從3.0至7.0mm，最典型地從4.0至6.5mm範圍內。
最佳化織物保護中，用於既定清洗操作之特定粒型(當使用時，聚合物及非聚合物)的選擇特別重要。因此，就待清洗之特定基材而言，粒子大小、形狀、質量及材料必須全部仔細考慮，是以，粒子選擇依待清洗衣物之性質而定，亦即無論其是否包括棉、聚酯、聚酰胺、絲、羊毛或其他普通紡織纖維或平常使用之掺混物之任一者。
為了對清洗系統提供額外潤滑，並藉此改進系統內的搬送性質，添加水至該系統。因此，有助於該至少一種清洗材料更有效率轉送至基材，而且更容易發生髒污與汙漬從基材去除。任選地，髒污基材可藉由於裝載入本發明之設備之前，以主幹線或水龍頭的水潤濕，使之變濕。在任何情況下，水被添加至根據本發明 之設備之可旋轉安裝圓筒形籠體，以進行洗滌處理，從而實現典型地介於2.5：1與0.1：1w/w間之水對基材比例；更典型地，該比例介於2.0：1與0.8：1之間，特別有利的結果以諸如1.75：1、1.5：1、1.2：1及1.1：1之比例實現。最方便的是，於將髒污基材裝入該籠體之後，所需水量被引入根據本發明之設備之可旋轉安裝圓筒形籠體。
雖然，在一個實施例中，本發明之方法構思藉由以一配方對濕潤基材之處理，清洗髒污基材，該配方在無任何另外的添加劑下，基本上僅包含複數聚合物粒子或複數聚合物與非聚合物粒子，任選地，在其他實施例中，所用配方可額外包括至少一種清潔劑。該至少一種清潔劑典型地可包括至少一種清潔劑組合物。任選地，該至少一種清潔劑與該聚合物粒子或聚合物和非聚合物粒子之混合物混合，惟在特定實施例中，該聚合物粒子之每一者塗覆該至少一種清潔劑。
清潔劑組合物的主要成分包括清潔成分及後處理成分。典型地，該清潔成分包括表面活性劑、酶及漂白劑，而該後處理成分包括例如抗再沉澱助劑、香料及光學增白劑。
然而，清潔劑配方可任選地包含一種或更多種其他添加劑，例如像是增潔劑、螯合劑、染料轉印抑制劑、分散劑、酶穩定劑、催化材料、漂白活化劑、聚合物分散劑、粘土污垢去除劑、抑泡劑、染料、結構增彈劑、織物柔軟劑、澱粉、載體、水溶助長劑、加工助劑及/或顏料。
適當表面活性劑之例子可選自非離子及/或陰離子及/或陽離子表面活性劑及/或兩性及/或兩性離子及/或半極性非離子表面活性劑。表面活性劑典型地為清潔組合物重量之從約0.1%，從約1%，或甚至從約5%至約99.9%至清潔組合物重量之約80%、至約35%，或甚至至約30%之位準。
該組合物可包含一種或更多種清潔劑酶，其提供清潔性能及/或織物保護益處。適當酶例包含，但不限於半纖維素酶、過氧化物酶、蛋白酶、其他纖維素酶、其他木聚醣酶、脂肪酶、磷脂酶、酯酶、角質酶、果膠酶、硫酸角質素酶、還原酶、氧化酶、漆酶、脂氧合酶、木質素酶、支鏈澱粉酶、鞣酸酶、戊聚醣酶、麥拉寧酶、β-葡聚醣酶、阿拉伯糖苷酶、透明質酸酶、軟骨素酶、漆酶及澱粉酶、或其混合物。典型組合可包括酶，像是蛋白酶、脂肪酶、角質酶及/或與澱粉酶結合之纖維素。
任選地，酶穩定劑亦可包含在清潔成分間。在這方面，用於清潔劑中的酶可藉由各種技術，例如藉由將鈣及/或鎂離子之水溶解源摻入組合物中，使之穩定。
該組合物可包含一種或更多種漂白化合物及相關活化劑。此種漂白劑化合物之例子包含，但不限於包含過氧化氫之過氧化合物、諸如過硼酸鹽、過碳酸鹽、過磷酸鹽、過矽酸鹽及單過硫酸鹽(如鈉過硼酸鈉四水合物與過碳酸鈉)之無機過氧酸鹽，以及諸如過乙酸、單過氧鄰苯二甲酸、二過氧十二烷酸、N，N'-氯化對苯二甲 醯-二(6-氨基過氧己酸)、N，N'-酞醯基氨基過氧己酸以及酰胺基過氧酸之有機過氧酸。漂白活化劑包含，但不限於諸如四乙酰基乙二胺以及鈉壬酰氧基苯磺酸之羧酸酯。
適當增潔劑可包含在配方中，且這些包含，但不限於鹼金屬、多磷酸之銨與烷醇銨鹽、鹼金屬矽酸鹽、鹼土金屬及鹼金屬碳酸鹽、矽鋁酸鹽、聚羧酸醚、順丁烯二酸酸酐與乙烯或乙烯基甲基醚之共聚物、1,3,5-三羥基苯-2,4,6-三酸、及羧甲基羥二酸、諸如乙二胺四乙酸銨及次氮基三乙酸之聚乙酸之各種鹼金屬、銨與取代銨鹽、聚乙酸、以及諸如苯六甲酸、丁二酸、氧聯二丁二酸、聚馬來酸、苯1,3,5-三羧酸、羧甲基丁二酸之聚羧酸，以及其可溶鹽。
該組合物亦可任選地包含一種或更多種銅、鐵及/或錳螯合劑及/或一種或更多種染料轉印抑制劑。
適當地聚合物染料轉印抑制劑包含，但不限於聚乙烯基吡咯烷酮聚合物、聚胺N-氧化物聚合物、N-乙烯吡咯烷酮與N-乙烯基咪唑的共聚物、聚乙烯基噁唑烷酮及聚乙烯基咪唑或其混合物。
任選地，該清潔劑配方亦可含分散劑。適當水溶性有機材料是均聚或共聚酸或其鹽，其中多元羧酸可包括至少兩個羧基，其藉不超過兩個之碳原子交互分離。
該抗再沉積添加劑之作用係物理化學性，且例如包含諸如聚乙二醇、聚丙烯酸酯及羧甲基纖維素之材料。
任選地，該組合物亦可含有香水。適當香水一般係多成分有機物化學配方，其可含有醇、酮、醛、酯、醚和腈烯烴以及其混合物。供給充份實質性以提供殘餘香味之市售化合物包含佳樂麝香(1,3,4,6,7,8-六氫-4,6,6,7,8,8-六甲基(g)-2-苯並吡喃)、新鈴蘭醛(3-及4-(4-羥基-4-甲基-戊基)環己烯-1-甲醛及降龍涎香醚((3aR、5aS、9aS、9bR)-3a,6,6,9a-四甲基-2,4,5,5a、7,8,9,9b-八氫-1H-苯並[e][1]苯並呋喃)。市售的完全調配香水之一例子係Symrise®AG所提供之Amour Japonais。
適當光學增白劑可分為若干有機化學類，其最普及的是二苯乙烯衍生物，而其他適當類別包含苯並噁唑、苯並咪唑、1,3-二苯基-2-吡唑啉、香豆素、1,3,5-三嗪-2-基及萘酰亞胺。此種化合物例子包含，但不限於4,4'-雙[[6-苯胺基-4-(甲氨基)-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]二苯乙烯-2,2'-二磺酸、4,4'-雙[[6-苯胺基-4-[(2-羥基乙基)甲基氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]二苯乙烯-2,2'-二磺酸二鈉鹽、4,4'-雙[[2-苯胺基-4-[雙(2-羥乙基)氨基]-1,3,5-三嗪-6-基]氨基]二苯乙烯-2,2'-二磺酸二鈉鹽、4,4'-雙[(4,6-二苯胺基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]二苯乙烯-2,2'-二磺酸二鈉鹽、7-二乙氨基-4-甲基香豆素、4,4'-雙[(2-苯胺基-4-嗎啉代-1,3,5-三嗪-6-基)氨基]-2,2'-山梨醇硫酸二鈉鹽及2,5-雙(苯並噁唑-2-基)噻吩。
該劑可單獨或以任何所欲組合使用，並且可在清洗循環的適當階段添加至清洗系統，以最大限度地發揮其作用。
然而，在任何情況下，當在有至少一種額外清潔劑下執行本發明之方法時，實現令人滿意之清潔性能所需的該清潔劑量大幅減少習知方法所需的量。
固體粒子清洗材料對基材之比例一般在從0.1：1至10：1w/w之範圍內，更典型地在從0.5：1至5：1w/w之範圍內，特別有利的結果以介於1：1與3：1w/w間之比例，特別是以約2：1w/w實現。因此，例如針對5g(克)纖維之清洗，任選地塗覆表面活性劑之10g聚合物粒子被用在本發明之一個實施例中。固體粒子清洗材料對基材之比例在整個洗滌循環中保持在實質上恆定之水平。
本發明之設備及方法可用於小或大規模分批處理，並且適用於工業，最特別的是家庭洗衣法中。
如前述，本發明之方法特別適用於紡織纖維之清洗。然而，利用於此一清洗系統中的條件容許使用從典型地適用於習知紡織纖維濕式清洗者大幅降低之溫度，且結果，提供顯著的環境及經濟效益。因此，用於洗滌循環之典型程序及條件要求織物一般根據本發明之方法，例如以介於5與95℃間之溫度，在實質上密封之系統中處理介於5與120分鐘間之期間。此後，需要額外時間來完成整個程序之沖洗及珠分離階段，使得整個循環之總持續時間典型地在1小時之範圍內。用於本發明之方法之較佳操作溫度在從10至60℃的範圍內，並且，尤佳係從15至40℃。
固體粒子材料之收集暨轉送循環可任選地在室溫下進行，並且已證實，最佳結果以介於2與30分鐘間，較佳介於5與20分鐘間之循環時間實現。
獲得之結果與以織物進行習知濕(或乾)清洗程序時所觀察者非常一致。以本發明方法所處理之織物實現之清洗及髒污去除程度看起來極佳，在往往很難去除之疏水性污漬、水性污漬及污垢方面實現特別突出的結果。本發明方法之所需能量，用水總量及清潔劑消耗均遠低於與習知水洗滌程序相關聯的位準，再度於成本及環境效益方面提供顯著優點。
本發明之方法亦在減少洗滌相關的織物損傷方面顯示效益。如前面所觀察，織物摺痕容易發生在習知水洗滌中，且這會起作用而使來自洗滌之機械作用之應力集中在每道摺痕，造成局部織物損傷。此種織物損傷之防止(或織物保護)是家庭消費者和工業用戶的主要關心事項。根據本發明之方法之聚合物粒子或非聚合物粒子與聚合物粒子之混合之使用藉由在織物表面上起釘扎層之作用，以協助防止摺疊作用，有效減少洗滌中的摺痕。這些粒子亦藉由起分離或間隔層之作用，抑制洗滌中個別織物件間的交互作用，藉此減少局部結構破壞之另一主因的糾纏。在目前揭示之方法中，機械作用仍存在，但重要的是，這因粒子之作用而更均勻地分佈。這是在多次洗滌下決定衣物壽命之損傷的局部面向。
此外，已經證明，聚合物及非聚合物粒子之再使用可行，容許以相同固體粒子清洗材料多次洗滌之性能。以這種方式用於重複清洗程序之粒子之再使用提供顯著的經濟效益，且在多次洗滌後，實現滿意的結果，雖則一般經察，最後觀察到某些性能上的惡化。
此外，在本發明之替代實施例中，該設備適用於濕基材之乾燥方法，該方法包括在室溫或高溫下，以固體粒子材料處理基材，該處理於根據本發明之第一態樣之設備進行。
於該實施例中，本方法特別適用於織物之乾燥。用於此種系統之條件容許使用從典型地應用於習知滾轉式織物乾燥大幅減低之溫度，並因此，提供顯著之環境及經濟效益。因此，用於乾燥循環之典型程序及條件要求織物一般根據本發明之方法，例如在介於20與80℃間的溫度下處理介於5與55分鐘的期間。此後，需要額外時間來完成整個程序之粒子分離階段，以使整個循環的總持續期間典型地在1小時的範圍內。
適當乾燥程序充份說明於共同專利申請案WO-A-2012/098408中，其內容在以參考方式併提於本文。
在此種乾燥操作中獲得之結果與以織物進行習知滾轉式乾燥程序進行時所觀察到者相當一致。以藉由本發明之方法處理之織物實現之水去除程度經查極佳。溫度要求遠低於和使用習知滾轉式乾燥程序相關聯的水平，再度於成本及環境效益方面提供顯著效益。
本發明之方法亦證實在減少乾燥相關之織物損傷方面有效益。如先前所觀察，織物摺痕容易發生在習知滾轉式乾燥中，且這將來自乾燥法之機械作用的應力集中於每道摺痕，造成局部織物損傷。此種織物損傷之防止(或織物保護)係家庭消費者及工業用戶之主要關 心事項。根據本發明方法之粒子添加藉由在織物表面起釘扎層作用，有效地減少程序中的摺痕，以協助防止摺疊作用。這些粒子亦藉由起分離或間隔層之作用，抑制在乾燥法中個別織物件間的交互作用，從而減少屬於局部織物損傷之其他主因之糾纏。在目前揭示之方法中，仍有機械作用，但是，重要的是，因粒子之作用而更均勻地分佈。這是在多重乾燥法下決定衣物壽命之損傷之局部面向。
如先前所揭示，本發明之某些實施例提供一種設備，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體包括籠體，其包含穿孔側壁，其中側壁包括穿孔，此等穿孔包括具有不大於3.0mm(毫米)之孔，其中該穿孔容許流體及直徑小於孔之細粒子材料進出，但調適成防止該固體粒子材料之退出。
該實施例藉由要求較低質量之固體粒子清洗材料，證明優於習知系統之益處。因此，在如於WO-A-2011/098815中所揭示，於清洗操作期間純粹依賴固體粒子材料之再循環之設備中，固體粒子清洗材料總質量的一部分不與鼓輪中的髒污基材物交互作用，此乃因為其在個別的再循環手段中。然而，在本發明所揭示之實施例情況下，固粒子清洗材料在任何時候都保存在鼓輪中，俾可使用質量相對較小之清洗材料。而且，具有鼓輪內清洗材料存儲手段之本發明設備之這些實施例免除提供再循環手段之要求，且這也具有減少組件數量和成本以及簡化組件佈局和機殼限制內之包裝之對應效 益。於再循環手段之包裝提供困難技術挑戰下，這對歐盟家庭洗衣機特別攸關。
再度，如先前所揭示，本發明之替代實施例提供一種設備，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體包括鼓輪，其包括穿孔側壁，其中穿孔包括具有不大於5.0mm(毫米)之孔，其中該穿孔容許流體及細粒子材料，與直徑小於孔之固體粒子材料一起進出，但調適成防止包括較大直徑粒子之固體粒子材料之退出。該實施例另外包括再循環手段。
該實施例藉由首先提供鼓輪內清洗材料存儲手段，藉此減少下腔室中所需存儲體積，並因此，簡化機器組件在既定機殼內之後續佈局，證明有優於習知系統之效益。而且，不同規格之清洗材料之個別儲存提供容許個人或集體使用該粒子，於珠粒質量及清洗性質方面最佳化清洗性能，以適應特定的髒污水平或織物類型。在又一例子中，具有鼓輪內清洗材料存儲手段而與非聚合物粒子一起使用對尋找有效存儲之問題提供解決方案，因為其高密度可能會在用於包括再循環手段之設備中造成困難。
而且，據信織物保護方面的額外益處與可旋轉安裝圓筒形籠體具有不超過5.0mm直徑之穿孔，且在某些實施例中，為3.0mm或更小之直徑，或者根本不存在之設備相關聯。
在根據本發明方法之操作循環之典型例子中，籠體沿單一方向以約40rpm開始旋轉，將固體粒子 清洗材料(約12.6kg(公斤))從包括在位於籠體之圓筒壁內表面之一系列升降器中之存儲手段釋出至48cm直徑之可旋轉安裝圓筒形籠體中之髒污基材(7kg)之沖洗載。因此，在洗滌循環期間，固體粒子清洗材料被保存於可旋轉安裝圓筒形籠體內，在此其與髒污基材之沖洗載交互作用。固體粒子清洗材料與沖洗載之交互作用速率基本上藉可旋轉安裝圓筒形籠體之設計及旋轉控制。此方面之關鍵參數包含升降器之大小及數目，以及圓筒形籠體之旋轉速度及方向。
在設計來用於無需固體粒子材料之再循環之方法之設備中，穿孔一般大小係直徑小於固體粒子材料之平均粒徑之2-3倍，這在典型的例子，造成具有不大於3.0mm之直徑的穿孔。
在洗滌循環完成時，可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉動停止，且籠體沿相反方向以沖洗載(40rpm；G<1)之相同低rpm旋轉一期間(典型地20分鐘)，以容許大部分固體粒子清洗材料離開基材至籠體之外壁，並收集在存儲手段中。固體粒子清洗材料從基材收集入存儲手段之速率受到該籠體之旋轉速度影響，較高旋轉速度增加向心力，從而增加將固體粒子清洗材料擠出基材而至籠體外壁之傾向。然而，較高籠體rpm值亦壓縮待清洗之基材，以陷捕清洗材料於皺褶內。因此，最適當旋轉速度一般經查，就48cm直徑之籠體而言，在40與50rpm之間。而且，觀察到，洗滌中的水份含量在控制珠粒退出時也很重要。
本發明之方法已證明在測試期間以包括球形尼龍6,6聚合物之尼龍珠粒洗滌之後，從已清洗之基材去除清洗材料方面，特別成功。
在該珠粒去除操作後，典型地進行一系列沖洗，其中額外的水被噴入可旋轉安裝圓筒形籠體，以實現利用於清洗操作之任何額外清潔劑操作之完全去除。最有利地，使用噴頭，且這可被安裝於檢修門上之添加口。此噴頭之使用已證明沖洗水更佳地散佈於沖洗載，且藉此手段，沖洗操作期間的整體水消耗亦可減至最小(典型地，每一沖洗，3：1沖洗水：衣服)。
籠體再度於沖洗水添加期間低速(就98cm(厘米)直徑之籠體而言，30-40rpm(每分鐘轉數)，G=0.49-0.88)旋轉，但是，在此操作後已經停止，籠體速度再度增加，以實現基材之定量乾燥(300-800轉，G=49.3-350.6)。接著，旋轉速度被降低，並恢復洗滌循環之速度，以容許最終去除任何殘餘之固體粒子清洗材料。該沖洗及乾燥循環可如所欲次數重複，典型是重複三次。
現在參考圖式，在第1圖中顯示根據本發明之設備，其包括收容手段(1)，有：第一上腔室，具有安裝於其中，形式為籠體(2)(未顯示穿孔)之可旋轉安裝圓筒形籠體；以及第二下腔室，包括：貯槽(3)，位於該圓筒形籠體下方。該設備另包括水環流手段，包含水升流管(4)，其從下腔室進給至該可旋轉安裝圓筒形籠體之頂部上的入口點(5)。水環流手段由泵(6)驅動。該設備亦包 括目的在於作為例子之多個升降器(7)，其包括用於固體粒子材料之存儲手段。
因此，第1圖顯示本發明之一實施例，其中形式為珠粒之固體粒子清洗材料儲存在升降器(7)中，迄施加旋轉於可旋轉安裝圓筒形籠體(2)為止，其中珠粒被從升降器(7)釋入籠體(2)。在該實施例中，可旋轉安裝圓筒形籠體包括鼓輪，其包括穿孔側壁，其中穿孔容許直徑較孔小之流體及細粒子材料進出，但被調適成，防止該固體粒子材料退出。因此，該實施例不提供該固體粒子材料之再循環。
現在轉到第2圖，可以看到珠粒釋出循環之6階段的圖式，其中：
1.升降器(7)中之珠粒(8)在可旋轉安裝圓筒形籠體內旋轉，沿箭頭A方向轉一周。在第一階段，珠粒(8)位於在存儲隔間(9)中。
2.在圓筒形籠體旋轉90度之後，一部分珠粒(8)已藉相對於升降器作於其上之重力，從存儲空間(11)經由出口進入流路(10)。
3.在第3階段，一部分珠粒(8)已進入流路(10)之第一側，剩餘珠粒存儲在存儲隔間(9)中。
4.在又旋轉90度後，一部分珠粒(8)已進入流路(10)之第二側，已與存儲在存儲隔間(9)中之珠粒分離。
5.在第5階段，升降器已經返回其原位，該部分之珠粒(8)現在位於流路(10)之最後側。
6.第6階段顯示該部分之珠粒(8)經由出口離開升降器，存儲隔間(9)中之另一部分之剩餘珠粒再度開始循環，通過出口(11)進入流路(10)。
此後，珠粒收集循環如前述，但反向重複這些階段。
現在參考第3圖，其顯示鼓輪內存儲手段之一替代實施例，其中存儲隔間(13)及相關流路(14)成圓形陣列繞鼓輪之中心軸線配置，形成深度淺的碟形存儲手段，適合位在鼓輪的後背面。在此特定實施例中顯示八個存儲隔間陣列。珠粒(8)經由繞流路之周圍配置之多個端口(15)退出或進入流路。藉由可旋轉安裝圓筒形籠體及收容手段配置有從後方到前方的微傾(一般為5度)，促成在鼓輪後方之周邊收集珠粒(8)。珠粒之釋出循環及對應之收集循環遵循先前有關第2圖所說明者。
因此，本系統提供添加聚合物珠粒或聚合物及非聚合物珠粒之混合物至沖洗載，執行洗滌循環，且一旦洗滌循環完成，接著使珠粒與沖洗載分離之手段。該洗滌法可方便地藉由參考第1、2及第3圖說明一個完整洗滌循環，舉例闡明。
因此，影響所欲洗滌性能之適當總質量之聚合物珠粒或聚合物與非聚合物珠粒之混合物被存儲在升降器(7)中，其已在先前清洗循環期間被收集。沖洗載經由隨後被關閉之可開啟裝載門(未顯示)，被放入籠體(2)中。冷水連同任選之清潔劑經由下腔室(3)中之端口被添加至系統。下腔室(3)連同其內容物(水及清潔劑)可藉由將裝在下腔室(3)內之加熱手段加熱。系統溫度經由較佳 地安裝在下腔室(3)中之溫度探測器監視。一旦達到所要求的溫度，泵(6)即經由升流管(4)及籠體入口(5)將水及清潔劑向上泵出而送入籠體(2)。同時，施加旋轉於籠體(2)以攪動沖洗載，並輕輕而均勻地散佈水及清潔劑於沖洗載之間，並充份濕潤衣服。由於該鼓輪旋轉，珠粒隨著每次旋轉，從升降器(7)增量釋入籠體(2)。額外的清潔劑可在洗滌循環期間之稍後階段藉相同手段，與更多的水一起添加。此種清潔劑之典型例子是氧或氯基漂白劑。這種額外的添加劑可任選地被加熱。
在洗滌循環完成時，籠體(2)之旋轉逆反，珠粒被收集及存儲在升降器(7)中。
然後，本系統以類似於具有以40rpm旋轉(就48cm(厘米)圓筒形籠體(2)之標準洗衣機之方式執行洗滌循環。該籠體(2)沿一個方向旋轉大不部分的循環，以確保所有珠粒之全釋出，偶而停止而沿相反方向旋轉小轉數，將沖洗載之纏結減至最少。重複該順序長達60分鐘。於此期間，珠粒不斷與髒污基材交互作用，當籠體(2)之旋轉方向相反時，只有小部分的珠粒為升降器(7)所收集。
在洗滌循環完成時，籠體(2)之旋轉停止。在經過短的高速旋轉，以從籠體去除某些溶液以及使已清洗之基材部分地乾燥之後，低速反轉籠體(2)之旋轉方向，促使珠粒從衣服掉至籠體(2)之外壁，自此，其隨著每一鼓輪旋轉，被收集及儲存於升降器(7)中。繼續這一程序，迄幾乎所有珠粒已經從籠體(2)內去除為止。在這 些操作的任何時刻，可將空氣吹入鼓輪以弄亂衣服及使其翻騰，以協助珠粒去除。然後，可經由裝載門(未顯示)從籠體(2)去除沖洗載。
在較佳珠粒去除順序中，籠體(2)被以40與50rpm間(G<1)旋轉20分鐘，於此期間，旋轉方向被約每3分鐘反轉30秒，以重新定位基材，並容許珠粒從基材掉落，藉此實現有效率的珠粒去除。
在個別任選步驟中，沖洗載可在沖洗循環後以水沖洗。在進一步之任選階段中，於其收集入鼓輪內存儲手段之後，珠粒可藉由在有或無諸如表面活性劑之清潔劑下，以乾淨的水充填貯槽，至鼓輪旋轉時，升降器及其中所含珠粒被淹沒之程度。替代地，珠粒之清洗可藉由在去除沖洗載之後，於鼓輪中單獨洗滌它們，進行珠粒之清洗。
在第4圖中顯示根據本發明之設備之一替代實施例，該設備包括收容手段(16)，具有：第一上腔室，具有安裝在其中，形式為鼓輪(17)(穿孔未顯示)之可旋轉安裝圓筒形籠體；以及第二下腔室，包括：貯槽(18)，位於該圓筒形籠體下方。該設備亦包括，目的在於作為例子之多個升降器(19)，其包括用於固體粒子材料之存儲手段。而且，該設備另外，作為第一再循環手段，包括：珠粒及水升流管(20)，其進給入珠粒分離容器(21)，包含典型地成屬絲網形式之過濾器材料；以及珠粒輸送管(22)。第一再循環手段由珠粒泵(23)驅動。額外再循環手段包括回水管(24)，其容許水在重力影響下，從珠粒 分離容器(21)回到貯槽(18)。該設備亦包括出入手段，清洗用材料可經此裝入鼓輪(2)。
在該實施例中，可旋轉安裝圓筒形籠體包括鼓輪，其包括穿孔側壁，其中該穿孔容許流體及細粒材料，連同直徑較孔小的固體粒子材料進出，但被調適成防止包括較大直徑粒子之固體粒子材料退出。該設備另包括再循環手段，並因此，該實施例提供來用於該固體粒子材料之再循環。
在根據本發明之方法之操作中，鼓輪內珠粒存儲手段之收集及釋放操作根據先前有關第1圖、第2圖及第3圖所說明之方法進行，且此程序結合珠粒再循環操作來運作，該珠粒再循環操作結合WO-A-2011/098815中揭示設備之操作來完整揭示，其以參考方式併提於本文。
現在參照第5圖，提供以下於例子1、2及3中詳載之測試結果之圖表，顯示根據本發明之設備之升降器中不同珠型之收集之去除的相對效率，由此觀察到，在包括尼龍6,6之固體粒子材料情況下，實現特別有利的結果。
最後轉到第6圖，提供可用於本發明之方法之不同圓筒形及球形粒子之概略圖。
現在將參考以下例子，進一步舉例說明本發明之設備及方法，以及該方法期間，固體粒子清洗材料之收集及存儲之效率，雖則其根本未以任何方式限制本發明之範圍。
範例 例1
將SABIC®PP(聚丙烯)575P級的圓筒形乾珠(平均尺寸：長軸直徑4.22mm，短軸直徑3.5mm，高度3.97mm)添加至根據本發明之洗衣機之鼓輪，該鼓輪併設存儲隔間於該鼓輪的內表面上的升降器中。鼓輪順時針旋轉，迄升降器收集不到進一步的珠粒為止。去除鼓輪中的過剩珠粒，且接著逆時針方向旋轉鼓輪，迄所有珠粒從升降器清空為止。以此方式從升降器釋出之珠粒接著藉真空收集並稱重，並界定總體積。
沖洗載在BEKO®家庭洗衣機(型號WM5120W)中沖洗及旋轉，並稱重，以檢查其水含量。珠粒接著在大容器中，與濕的沖洗載混合，且沖洗載及珠粒被裝入本發明之設備之鼓輪中，其接著被操作11分鐘的循環，該循環包括3分鐘的順時針循環，1分鐘的逆時針循環，又一3分鐘順時針循環，1分鐘逆時針循環及最後3分鐘順時針循環。沖洗載接著被從鼓輪取出，且珠粒與衣服分離，並被添加到坐落於鼓輪上的珠粒。所有珠粒接著被稱重。
最後，逆時針循環運轉空鼓輪以清空珠粒之升降器，這些珠接著被真空取出並稱重。
實驗結果如以下所示：乾沖洗載之質量 3kg
沖洗及旋轉後沖洗載之質量 4.52kg
珠粒質量 3kg
珠粒體積 5.3L
循環後衣服/鼓輪中之珠粒質量 0.08kg
循環後從升降器再生之珠粒質量 2.89kg
陷捕於升降器下方之珠粒質量 0.03kg
在循環期間於升降器中捕獲之珠粒% 96.3%
升降器未捕獲之珠粒質量 0.08kg
每公斤珠粒數 32849
升降器未捕獲之珠粒數 2628
例2
使用直徑4.5mm之球形尼龍6,6珠粒(如Hoover® Precision Products(精密產品)所供應)重複例1之程序，並觀察以下結果：乾沖洗載之質量 3kg
沖洗及旋轉後沖洗載之質量 4.57kg
珠粒質量 3.6kg
珠粒體積 5.3L
循環後衣服/鼓輪中之珠粒質量 0.02kg
循環後從升降器再生之珠粒質量 3.58kg
陷捕於升降器下方之珠粒質量 0kg
在循環期間於升降器中捕獲之珠粒% 99.4%
升降器未捕獲之珠粒質量 0.02kg
每公斤珠粒數 18140
升降器未捕獲之珠粒數 363
例3
使用圓筒形PET 1101珠粒重複例1之程序(平均尺寸：長軸直徑3.01mm，短軸直徑2.23mm，高度2.11mm-如INVISTA® Polymer & Resins(聚合物及樹脂)所供應)，並觀察以下結果：乾沖洗載之質量 3.08kg
沖洗及旋轉後沖洗載之質量 4.65kg
珠粒質量 4.86kg
珠粒體積 5.3L
循環後衣服/鼓輪中之珠粒質量 0.097kg
循環後從升降器再生之珠粒質量 4.67kg
陷捕於升降器下方之珠粒質量 0kg
在循環期間於升降器中捕獲之珠粒% 96.1%
升降器未捕獲之珠粒質量 0.12kg
每公斤珠粒數 63261
升降器未捕獲之珠粒數 7465
由這些研究可知，本發明之設備及方法提供從沖洗載除去珠粒以及這些珠子收集於升降器之存儲隔間中之極高效率。
遍及本說明書之說明和申請專利範圍，「包括」和「包含」及其變化之用詞係指「包含但不限於」，且其不擬(及不)排除其他部分、添加劑、成分、整數或步驟。遍及本說明書之說明和申請專利範圍，單數涵蓋複數，除非上下文另有所指。特別是，當使用不定冠詞時，本該明書應被理解為考慮到複數以及單數，除非上下文另有所指。
連同本發明之特定態樣、實施例或例子所說明之特點、整數、特徵、化合物、化學部分或基應被理解為適用於任何其他態樣、實施例或例子，除非與其不相容。本說明書(包含任何附加之申請專利範圍、摘要及圖式)中所揭示之所有特點及/或任何方法或程序的所有步驟除了這些特點及/或步驟之至少某些互相排斥外，可組合成任何組合。本發明並不限於任何前述實施例的細節。本發明延及本說明書(包含任何附加之申請專利範圍、摘要及圖式)中所揭示之特點之任一新穎者或任何新穎組合，或如此揭示之任何方法或程序之步驟之任一新穎者或任何新穎組合。
請讀者注意與有關本申請案之說明書同時或在這之前提出，並以此說明書開放給公眾查閱之所有文書及文獻，且所有這些文書及文獻之內容被以參考方式併入本文。
16‧‧‧收容手段
17‧‧‧鼓輪
18‧‧‧貯槽
19‧‧‧升降器
20‧‧‧水升流管
21‧‧‧珠粒分離容器
22‧‧‧珠粒輸送管
23‧‧‧珠粒泵
24‧‧‧回水管

Claims (38)

  1. 一種使用固體粒子材料於基材處理之設備，該設備包括：(a)收容手段，具有安裝於其內之可旋轉安裝圓筒形籠體；(b)出入手段；以及(c)多數輸送手段，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體另包括存儲手段，其調適成有助於固體粒子材料之存儲。
  2. 如請求項1之設備，其中該出入手段可被關閉，以提供實質上密封的系統。
  3. 如請求項1或2之設備，其中該出入手段包括安裝在該殼體內之鉸鏈門。
  4. 如請求項1至3項中任一項之設備，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體藉由使用驅動手段實現。
  5. 如請求項1至4項中任一項之設備，其中該存儲手段包括至少一個隔間，其包括有助於流體及固體粒子材料進出之流路。
  6. 如請求項5之設備，其中該存儲手段包括複數個該隔間。
  7. 如請求項5或6之設備，其中該隔間或者複數個隔間位於該可旋轉安裝圓筒形籠體的至少一個內表面上。
  8. 如請求項5至7項中任一項之設備，其中複數個隔間等間隔位於可旋轉安裝圓筒形籠體之內周面上。
  9. 如請求項5至7項中任一項之設備，其中該複數個隔間位於該可旋轉安裝圓筒形籠體的內端面上。
  10. 如請求項1至9項中任一項之設備，其中該存儲手段調適成，流體及固體粒子材料之進出藉該可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉方向控制。
  11. 如請求項1至10項中任一項之設備，其中該存儲手段被包括在固定於該可旋轉安裝圓筒形籠體之內表面上之隔開的升降器中。
  12. 如請求項1至11項中任一項之設備，其中該存儲手段被改裝。
  13. 如請求項1至12項中任一項之設備，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體位於該收容手段之第一上腔室內，且該設備另包括第二下腔室，其包括一貯槽。
  14. 如請求項1至13項中任一項之設備，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體包括無穿孔之堅實側壁。
  15. 如請求項13之設備，其中該可旋轉安裝圓筒形籠體包括穿孔側壁，其具有不大於5.0mm直徑之穿孔。
  16. 如請求項15之設備，其包括至少一個再循環手段，有助於流體從該下腔室再循環至該可旋轉安裝圓筒形籠體。
  17. 如請求項16之設備，其中該再循環手段包括泵手段以及連接該下腔室與可該旋轉安裝圓筒形籠體之管道。
  18. 如請求項17之設備，其中該管道包括控制手段，其調適成控制該固體粒子材料進入該圓筒形籠體。
  19. 一種用以處理基材之方法，該方法包括以含有固體粒子材料之配方處理基材，其中該方法以請求項1至18項中任一項之設備進行。
  20. 如請求項19之方法，該方法包括清洗至少一個基材，該基材包括至少一個髒污基材。
  21. 如請求項20之方法，其中該至少一個髒污基材包含至少一件紡織纖維衣物。
  22. 如請求項20或21之方法，其中該方法包括以下步驟：(a)將水引入如請求項14至18項中任一項之設備之第二下腔室；(b)加熱該水；(c)經由出入手段將至少一個髒污基材裝入該可旋轉安裝圓筒形籠體；(d)關閉該出入手段，以提供實質上密封之系統；(e)經由再循環手段將該水引入該可旋轉安裝圓筒形籠體；(f)操作該設備一洗滌循環，其中使該可旋轉安裝圓筒形籠體旋轉，並以該籠體之該旋轉控制之方式，從該存儲手段施配該固體粒子清洗材料；以及(g)按要求繼續步驟(f)以實現髒污基材之清洗。
  23. 如請求項20至22項中任一項之方法，其另外包括沖洗操作，其中額外的水被添加至該可旋轉安裝圓筒形籠體。
  24. 如請求項20至23項中任一項之方法，其中至少一種額外清潔劑被添加至該設備。
  25. 如請求項24之方法，其中該至少一種額外清潔劑包括至少一種清潔劑組合物。
  26. 如請求項20至25項中任一項之方法，其中在該洗滌循環完成時，使該可旋轉安裝圓筒形籠體之旋轉發生在小於1之G力下，以容許該固體粒子清洗材料去除至該存儲手段。
  27. 如請求項19之方法，該方法包括乾燥至少一個濕基材。
  28. 如請求項27之方法，其中該至少一個濕基材包括至少一件紡織纖維衣物。
  29. 如請求項19至28項中任一項之方法，其中該固體粒子材料包括多數聚合物粒子或聚合物與非聚合物粒子之混合物。
  30. 如請求項29之方法，其中該聚合物粒子包括聚酰胺、聚酯、聚烯烴或聚氨酯或其共聚物之粒子。
  31. 如請求項29或30之方法，其中該聚合物粒子包含交聯或非交聯聚合物。
  32. 如請求項29至31項中任一項之方法，其中該非聚合物粒子包括玻璃、二氧化矽、石、木材、金屬或陶瓷材料之粒子。
  33. 如請求項19至32項中任一項之方法，其包括清洗處理，其進行來實現水對基材之從2.5：1至0.1：1w/w之比例。
  34. 如請求項19至33項中任一項之方法，其中固體粒子材料對基材之比例在從0.1：1至10：1w/w之範圍內。
  35. 如請求項19至34項中任一項之方法，其中洗滌循環在介於5與95℃間之溫度下進行介於5與120分鐘間之期間。
  36. 如請求項19至35中任一項之方法，其用於小規模或大規模分批處理。
  37. 一種如本文所界定，並參照所附說明、例子及圖式之設備。
  38. 一種如本文所界定，並參照所附說明、例子及圖式之方法。
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