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SISTEMA. DE LIMPIEZA QUE UTILIZA UN SOLVENTE LIMPIADOR ORGÁNICO ? UN SOLVENTE DE FLUIDO A PRESIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, en términos generales, a sistemas de limpieza y más específicamente a sistemas de limpieza de substrato como por ejemplo sistemas de limpieza de textiles, que utilizan un solvente limpiador orgánico y un solvente fluido a presión. ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Se conocen varios métodos y sistemas para limpiar substratos tales como textiles, así como otras estructuras flexibles, de precisión, delicadas o porosas sensibles a contaminantes solubles e insolubles. Estos métodos y sistemas conocidos utilizan típicamente agua, percloroetileno, petróleo, y otros solventes que se encuentran en estado líquido bajo presión atmosférica o sustancialmente casi bajo presión atmosférica y a temperatura ambiente para limpiar el substrato. Tales métodos y sistemas convencionales han sido considerados generalmente satisfactorios para su propósito contemplado. Recientemente, sin embargo, el carácter deseable de emplear estos métodos y sistemas convencionales ha sido cuestionado debido a peligros ambientales, higiénicos y laborales, así como preocupaciones en cuanto al desecho de residuos, entre otras cosas. Por ejemplo, el percloroetileno es 2
frecuentemente utilizado como solvente para limpiar substratos delicados tales como textiles, en un proceso que se conoce como "tintorizado" . Algunas personas requieren que el uso y desecho de este solvente sea regulado por agencias ambientales aún cuando solamente cantidades menores de ese solvente son introducidas en corrientes residuales . Además, agencias tales como EPA, OSHA y DOT colocan cargas regulatorias importantes sobre solventes tales como percloroetileno . Tales reglamentos resultan en costos incrementados para el usuario, que, a su vez, son transferidos al consumidor final. Por ejemplo, filtros que han sido utilizados en sistemas de tintorizado con percloroetileno convencionales deben ser desechados de conformidad con reglamentos que controlan los residuos peligrosos y otros reglamentos ambientales . Algunos otros solventes utilizados en el tintorizado como, por ejemplo, solventes de hidrocarburo, son extremadamente inflamables lo que resulta en peligros laborales mayores para el usuario y costos incrementados para controlar su uso . Además, textiles que han sido limpiados utilizando métodos convencionales de limpieza son típicamente secados por circulación de aire caliente a través de los textiles conforme son volteados en un tambor. El solvente debe tener una presión de vapor relativamente alta y un punto de ebullición bajo para ser utilizado efectivamente en un 3
sistema que utiliza secado con aire caliente. El calor utilizado en el secado puede fijar permanentemente algunas manchas en los textiles. Además, el ciclo de secado agrega un tiempo importante al tiempo de procesamiento global. Durante el proceso de secado convencional, la humedad adsorbida en las fibras textiles es frecuentemente removida además del solvente. Esto resulta frecuentemente en el desarrollo de electricidad estática indeseable y encogimiento de las prendas. Asimismo, los textiles son sometidos a un desgaste mayor debido a la necesidad de voltear los textiles en aire caliente durante un período de tiempo relativamente largo. Los métodos convencionales de secado son ineficientes y dejan frecuentemente un exceso de solvente residual en los textiles, especialmente en el caso de los textiles pesados, componentes construidos por varias capas de tela, y componentes estructurales de prendas tales como almohadillas para hombros. Esto puede resultar en olores desagradables, y en casos extremos, puede causar irritación a la piel del usuario . Además de requerir de tiempo y de presentar una eficiencia limitada, el secado convencional resulta en una pérdida significativa de solvente limpiador en forma de vapor de solvente fugitivo. El calentamiento requerido para evaporar los solventes combustibles en un proceso de secado convencional incrementa el riesgo de incendio y/o explosiones. En muchos casos, el calentamiento del solvente 4
requerirá de componentes a prueba de explosión y otros dispositivos de seguridad costosos para minimizar el riesgo de incendio y de explosiones. Finalmente, el secado convencional por aire caliente es un proceso que requiere de mucha energía lo que resulta en costos de instalación relativamente elevados y un desgaste acelerado del equipo. Sistemas de limpieza convencionales pueden utilizar la destilación en combinación con filtración y adsorción para remover la suciedad disuelta y suspendida en el solvente limpiador. Los filtros y los materiales de adsorción se vuelven saturados con solvente, por consiguiente el desecho de ciertos residuos de filtro es regulado por leyes estatales o federales . La evaporación del solvente especialmente durante el ciclo de secado es una de las fuentes principales de pérdida de solvente en sistemas convencionales. La reducción de la pérdida de solvente mejora los aspectos ambientales y económicos de los substratos de limpieza utilizando solventes de limpieza. Es por consiguiente provechoso, ofrecer un método y un sistema para limpiar substratos que utilice un solvente que tiene menos atributos adversos que en el caso de los solventes actualmente utilizados y que reduzca la pérdida de solvente. Como alternativa a los solventes de limpieza convencionales, solventes fluidos a presión o bien solventes fluidos densificados han sido utilizados para la limpieza de varios 5
substratos en donde los fluidos densificados se entienden en términos generales como abarcando gases a presión ya sea en condiciones subcríticas o bien en condiciones supercríticas con el objeto de lograr un líquido o fluido supercrítico que tiene una densidad que se acerca a la densidad de un líquido. En particular, algunas patentes han divulgado el uso de un solvente como, por ejemplo, dióxido de carbono que es mantenido en un estado líquido o bien una condición subcrítica o supercrítica para limpiar tales substratos como textiles, así como otras estructuras flexibles, de precisión, delicadas o porosas sensibles a contaminantes solubles e insolubles . Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 5,279,615 divulga un proceso para limpiar textiles utilizando dióxido de carbono densificado en combinación con un adjunto de limpieza no polar. Los adjuntos preferidos son aceites de parafina como, por ejemplo, aceite mineral o petrolato. Estas sustancias son una mezcla de alcanos, una porción de los cuales la conforma hidrocarburos Ci6 o mayores . El proceso utiliza un sistema de limpieza heterogéneo formado por la combinación del adjunto que se aplica al textil antes o sustancialmente al mismo tiempo que la aplicación del fluido densificado. Según los datos divulgados en la Patente No. 5,279,615, el adjunto de limpieza no es tan efectivo para remover la suciedad de la tela que los solventes de limpieza 6
convencionales o bien que los solventes descritos para su uso en la presente invención de conformidad con lo descrito abajo . La Patente Norteamericana No. 5,316,591 divulga un proceso para limpiar substratos utilizando dióxido de carbono líquido u otros gases licuados debajo de su temperatura crítica. El enfoque de esta patente es el uso de solamente uno de numerosos medios para lograr cavitación para incrementar el desempeño de limpieza del dióxido de carbono líquido. En todas las modalidades divulgadas, el dióxido de carbono densificado es el medio de limpieza. Esta patente no describe el uso de un solvente otro que el gas licuado para la limpieza de substratos . Mientras la combinación de cavitación ultrasónica y dióxido de carbono líquido puede ser adecuada para el procesamiento de equipo complejo y substratos que contienen contaminantes extremadamente peligrosos, este proceso es demasiado costoso para la limpieza regular de substratos textiles. Además, el uso de la cavitación ultrasónica es menos efectivo para la remoción de contaminantes de textiles que para la remoción de contaminantes en superficies duras . La Patente Norteamericana No. 5,377,705, expedida a Smith y colaboradores, divulga un sistema diseñado para limpiar partes utilizando dióxido de carbono supercrítico y un co-solvente amigable para el medio ambiente. Partes a limpiar 7
están colocadas en un recipiente de limpieza junto con el co-solvente. Después de la adición de dióxido de carbono supercrítico, la agitación mecánica es aplicada a través de sonicación o frotamiento. Los contaminantes desprendidos son después enjuagados del recipiente de limpieza utilizando dióxido de carbono adicional . No se sugiere ni se divulga el uso de este sistema en la limpieza de textiles. Además, el uso de este sistema para la limpieza de textiles resultaría en el re-depósito de la suciedad desprendida y causaría daños a algunas telas. La Patente Norteamericana No. 5,417,768 expedida a Smith y colaboradores, divulga un proceso para la limpieza de precisión de una pieza utilizando un sistema de solventes múltiples en donde uno de los solventes es dióxido de carbono líquido o supercrítico. El proceso resulta en un mezclado mínimo de los solventes e incorpora cavitación ultrasónica de tal manera que se evite que los transductores ultrasónicos entren en contacto con solventes de limpieza que podrían degradar los transductores piezoeléctricos . El uso de este sistema en la limpieza de textiles no se sugiere ni se divulga. De hecho, su uso en la limpieza de textiles resultaría en el re-depósito de la suciedad desprendida y daño a algunas telas . La Patente Norteamericana No. 5,888,250 divulga el uso de un azeótropo binario que comprende éter butílico terciario de 8
propilenglicol y agua como reemplazo ambientalmente atractivo para el percloroetileno en procesos de tintorizado y desengrasado. Mientras que el uso de éter butílico terciario de propilenglicol es atractivo desde una perspectiva ambiental, su uso de conformidad con lo divulgado en esta invención se refiere a un proceso de tintorizado convencional utilizando equipo de tintorizado convencional y un ciclo de secado con aire caliente evaporativo convencional . Como resultado, presenta muchas de las mismas desventajas de los procesos de tintorizado convencionales descritos arriba. La Patente Norteamericana No. 6,200,352 divulga un proceso para limpiar substratos en una mezcla de limpieza que comprende dióxido de carbono, agua, surfactante y co-solvente orgánico. Este proceso utiliza dióxido de carbono como el medio de limpieza primario con los demás componentes incluidos para incrementar la eficacia de limpieza global del proceso. No hay ninguna sugerencia de un paso de limpieza separado a baja presión seguido por el uso de fluido densificado para remover el solvente limpiador. Como resultado, este proceso presenta muchas de las mismas desventajas de costo y desempeño de limpieza de otros procesos de limpieza con dióxido de carbono líquido. Patentes adicionales han sido expedidas al beneficiario de la Patente Norteamericana No. 6,200,352 y dichas patentes abarcan una materia relacionada. Todas estas patentes divulgan procesos 9
en los cuales el dióxido de carbono líquido es el solvente limpiador. Por consiguiente, estos procesos tienen las mismas desventajas de costo y desempeño de limpieza. Varios de los métodos de limpieza con solvente fluido a presión descritos en las patentes mencionadas arriba pueden llevar a la recontaminación del substrato y a la degradación de la eficiencia puesto que el solvente contaminado no es purificado ni removido continuamente del sistema. Además, un solvente fluido a presión solo no es tan eficaz para remover algunos tipos de suciedad que los solventes de limpieza convencionales. Por consiguiente, métodos de limpieza con solventes fluidos a presión requieren de tratamiento individual de manchas y áreas muy manchadas de textiles, lo que es un proceso que requiere de mucha mano de obra. Además, sistemas que utilizan solventes fluidos a presión para limpieza son más costosos y complejos de fabricar y de mantener que sistemas de limpieza convencionales. Finalmente, pocos surfactantes convencionales o ningún surfactante convencional pueden utilizarse efectivamente en solventes fluidos a presión. Los surfactantes y aditivos que pueden ser utilizados en sistemas de limpieza con solventes fluidos a presión son mucho más costosos que los utilizados en sistemas de limpieza convencionales . Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de un método y sistema eficientes y económicos para limpiar substratos que 10
incorporan el beneficio de sistemas anteriores y minimizan los problemas encontrados con ellos . Sigue existiendo también la necesidad de un método y sistema en donde el tiempo de secado con aire caliente es eliminado o por lo menos reducido, disminuyendo así el desgaste en el substrato y evitando la fijación permanente de manchas en dicho substrato . COMPENDIO DE LA INVENCIÓN En la presente invención, algunos tipos de solventes orgánicos, tales como terpenos, halohidrocarburos , algunos éteres glicólicos, polioles, éteres, ésteres de éteres glicólicos, ésteres de ácidos grasos y otros ácidos carboxílicos de cadena larga, alcoholes grasos y otros alcoholes de cadena larga, alcoholes de cadena corta, solventes apróticos polares, siloxanos, hidrofluoroéteres, ésteres dibásicos, y solventes de hidrocarburos alifáticos o solventes similares o mezclas de tales solventes se utilizan en substratos de limpieza. Cualquier tipo de solvente orgánico que se encuentra dentro del rango de propiedades divulgadas aquí puede utilizarse para limpiar substratos. Sin embargo, a diferencia de sistemas de limpieza convencionales, en la presente invención, no se efectúa un ciclo de secado convencional. Al contrario, el sistema utiliza la solubilidad del solvente orgánico en solventes fluidos a presión así como las propiedades físicas de solventes fluidos a presión para 11
secar el substrato que se está limpiando . Como se emplea aquí, el término "solvente fluido a presión" se refiere tanto a solventes líquidos a presión como a solventes fluidos densificados. El término "solventes líquidos a presión" como se emplea aquí se refiere a solventes líquidos a una presión comprendida entre aproximadamente 42.2 kg/cm2 y 73.8 kg/cm2 (entre aproximadamente 600 y 1050 libras por pulgada cuadrada) y entre aproximadamente 5 y 30 grados Celsius, pero se encuentran en estado gaseoso a presión atmosférica y temperatura ambiente. El término "solvente de fluido densificado" como se emplea aquí se refiere a un gas o mezcla de gases que es comprimido ya sea a condiciones subcríticas o supercríticas con el objeto de lograr ya sea un líquido o un fluido supercrítico que tiene una densidad que se acerca a la densidad de un líquido. De preferencia, el solvente fluido a presión utilizado en la presente invención es una sustancia inorgánica como por ejemplo dióxido de carbono, xenón, nitroso, o bien hexafluoruro de azufre. Con mayor preferencia, el solvente fluido a presión es dióxido de carbono densificado. Los substratos son limpiados en un tambor perforado con un recipiente en un ciclo de limpieza utilizando un solvente orgánico. El tambor perforado se prefiere para permitir el intercambio libre de solvente entre el tambor y el recipiente 12
así como para transportar la suciedad desde los substratos hacia el filtro. Después de la limpieza de los substratos en el tambor perforado, el solvente orgánico es extraído del substrato por rotación del tambor de limpieza a alta velocidad dentro del recipiente de limpieza de la misma manera que los solventes convencionales son extraídos de los substratos en máquinas de limpieza convencionales . Sin embargo, en lugar de proceder a un ciclo de secado con aire caliente evaporativo convencional, los substratos son sumergidos en solvente líquido a presión con el objeto de extraer el solvente orgánico residual de los substratos . Esto es posible puesto que el solvente orgánico es soluble en el solvente fluido a presión. Después de la inmersión de los substratos en solvente fluido a presión, el solvente fluido a presión es transferido del tambor. Finalmente, el recipiente es despresurizado a presión atmosférica para evaporar el solvente fluido a presión restante, proporcionando substratos limpios, sin solvente. Los solventes utilizados en la presente invención tienden a presentar solubilidad en solventes fluidos a presión tales como dióxido de carbono supercrítico o subcrítico de tal manera que no se requiere de un ciclo de secado con aire caliente convencional. Los tipos de solventes utilizados en sistemas de limpieza convencionales deben tener presiones de vapor razonablemente altas y puntos de ebullición bajos 13
puesto que deben ser removidos de los substratos por evaporación en una corriente de aire caliente. Sin embargo, solventes que tienen una presión de vapor alta y un punto de ebullición, bajo tienen generalmente un punto de inflamación bajo también. Desde una perspectiva de seguridad, solventes orgánicos utilizados en la limpieza de substratos deben tener un punto de inflamación lo más alto posible o bien de preferencia no deben tener punto de inflamación. Mediante la eliminación del proceso de secado evaporativo con aire caliente convencional, se puede utilizar una amplia gama de solventes en la presente invención los cuales tienen velocidades de evaporación mucho más lentas, puntos de ebullición mucho más altos y puntos de inflamación más elevados que los solventes utilizados en sistemas convencionales de limpieza. Para situaciones en las cuales el solvente deseado tiene un punto de inflamación relativamente bajo, la eliminación del ciclo de secado con aire caliente incrementa significativamente el nivel de seguridad con relación a incendio y explosiones . Así, el sistema de limpieza descrito aquí, utiliza solventes que son menos regulados y menos combustibles, y que remueve eficientemente diferentes tipos de suciedades típicamente depositadas en textiles a través del uso normal. El sistema de limpieza reduce el consumo de solvente y la generación de residuo en comparación con los sistemas convencionales de 14
tintorizado . Costos de máquinaria y operación son reducidos en comparación con los sistemas de solventes fluidos a presión actualmente utilizados y aditivos convencionales pueden ser utilizados en el sistema de limpieza. Además, una de las fuentes principales de pérdida de solvente a partir de los sistemas convencionales de tintorizado que ocurre en el paso de secado con aire caliente evaporativo es totalmente eliminada. Puesto que se elimina el proceso de secado con aire caliente evaporativo convencional, no existe la presencia de manchas fijadas térmicamente en los substratos, riesgo de incendio y/o explosiones reducidas, el tiempo de ciclo de limpieza es reducido, y el solvente residual en los substratos es sustancialmente reducido o eliminado. Los substratos son también sometidos a un desgaste menor, una menor acumulación de electricidad estática y a un encogimiento menor puesto que no hay necesidad de voltear los substratos en una corriente de aire caliente para secarlos. Mientras sistemas de conformidad con la presente invención que utilizan solventes fluidos a presión para remover solventes orgánicos pueden construirse como sistemas totalmente nuevos, los sistemas convencionales existentes con solventes pueden también ser convertidos para utilizar la presente invención. Un sistema convencional existente con solvente puede ser utilizado para limpiar substratos con solventes orgánicos, y una cámara bajo presión adicional para 15
el secado de substratos con solvente fluido a presión puede agregarse al sistema existente. Por consiguiente, de conformidad con la presente invención, los textiles a limpiar son colocados en un tambor de limpieza dentro de un recipiente de limpieza, se agrega un solvente orgánico al recipiente de limpieza, se limpian los textiles con el solvente orgánico, se remueve una parte del solvente orgánico del recipiente de limpieza, se hace girar el tambor de limpieza para extraer la parte del solvente orgánico de los textiles, se colocan los textiles en un tambor de secado dentro de un recipiente de secado a presión, se agrega un solvente fluido a presión al recipiente de secado, se remueve una parte del solvente fluido a presión del recipiente de secado, se hace girar el tambor de secado para extraer una parte del solvente fluido a presión de los textiles, se despresuriza el recipiente de secado para remover el resto del solvente fluido a presión por evaporación, y se remueven los textiles del recipiente despresurizado. Estas y otras características y ventajas de la invención serán aparentes al considerar el recipiente detallado de la modalidad actualmente preferida de la invención, en combinación con las reivindicaciones y dibujos adjuntos, así como mediante la práctica de la presente invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de 16
limpieza que utiliza recipientes separados para limpieza y secado . La Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema de limpieza que utiliza un solo recipiente para limpieza y secado . DESCRIPCIÓN DETALLADA Se hará referencia con detalles a las modalidades de la invención, cuyos ejemplos son ilustrados en los dibujos adjuntos. Los pasos de cada método para limpieza y secado de un substrato se describirán a continuación con la descripción detallada del sistema. Los métodos y sistemas presentados aquí pueden utilizarse para limpiar varios substratos . La presente invención es especialmente adecuada para limpiar substratos tales como textiles, así como otras estructuras flexibles, de precisión, delicadas o porosas que son sensibles a contaminantes solubles e insolubles . El término "textil" incluye sin limitarse a estos ejemplos, materiales tejidos y no tejidos así como artículos elaborados a partir los mismos . Los textiles incluyen, sin limitarse a estos ejemplos, telas, prendas, cubiertas de protección, alfombras, tapicería, muebles y tratamientos para ventana. Para propósitos de explicación e ilustración, y no para limitar la presente invención, se muestran en las Figuras 1 y 2 ejemplos y modalidades del un sistema para limpieza de textiles de 17
conformidad con la presente invención. Como se indicó arriba, el solvente fluido a presión utilizado en la presente invención es ya sea un solvente líquido a presión o un solvente de fluido densificado. Aún cuando varios solventes pueden ser utilizados, se prefiere utilizar solvente fluido a presión como una sustancia inorgánica como por ejemplo dióxido de carbono, xenón, óxido nitroso, o bien hexafluoruro de azufre. Por razones de costo y por razones ambientales, es preferible utilizar dióxido de carbono líquido, supercrítico, o subcrítico. Además, para mantener el solvente fluido a presión en el estado fluido apropiado la temperatura interna y la presión del sistema deben ser controladas apropiadamente con relación a la temperatura crítica y a la presión crítica del solvente fluido a presión. Por ejemplo, la temperatura y presión críticas del dióxido de carbono es de aproximadamente 31 grados Celsius y aproximadamente 73 atmósferas, respectivamente. La temperatura puede ser establecida y regulada de manera convencional, por ejemplo, utilizando un intercambiador de calor en combinación con un termopar o regulador similar para controlar la temperatura. De la misma manera, la presurización del sistema puede efectuarse utilizando un regulador de presión y una bomba y/o compresor en combinación con un medidor de presión. Estos componentes son convencionales y no se muestran en las figuras 1 y 2 18
puesto que la operación y colocación de estos componentes se conocen en la técnica. La temperatura y presión del sistema pueden ser monitoreadas y controladas ya sea manualmente o bien a través de un controlador automatizado convencional (que puede incluir, por ejemplo, una computadora apropiadamente programada o un microchip apropiadamente construido) que recibe señales del termopar y del medidor de presión, y después envía las señales correspondientes al intercambiador de calor y bomba y/o compresor, respectivamente. A menos que se indique, la temperatura y la presión son mantenidas apropiadamente en el sistema durante la operación. Como tales, elementos contenido dentro del sistema son construidos de un tamaño suficiente y de un material adecuado para resistir los parámetros de temperatura, presión y flujo requeridos para la operación, y pueden seleccionarse de cualquiera de varios equipos de alta presión actualmente disponibles o diseñarse utilizando cualquiera de varios equipos de alta presión actualmente disponibles . En la presente invención, el solvente orgánico preferido debe tener un punto de inflamación mayor que 37.8° C (1002 F) para permitir una mayor seguridad y menos reglamentos gubernamentales, debe tener una velocidad de evaporación baja para minimizar las emisiones fugitivas, debe poder remover las suciedades que consisten de suciedades en forma de 19
partículas insolubles y aceites solubles en solventes y grasas solubles en solventes y debe evitar o reducir el nuevo depósito de suciedad en los textiles que se están limpiando. De preferencia, los solventes orgánicos adecuados para su uso en la presente invención incluyen cualquiera de los siguientes, solo o en combinación. Una descripción de las fórmulas químicas de los solventes orgánicos que pueden utilizarse en los procesos de limpieza de la presente invención se ofrece a continuación. Como se utilizarán aquí, las designaciones elementales son las mismas que las utilizadas por una persona con conocimientos en la materia. Por ejemplo, como se utilizó aquí, H designa hidrógeno, 0 designa oxígeno, C designa carbono, S designa azufre, C¾ designa metilo, CH2CH3 designa etilo, etc. es una variable que designa una estructura química de conformidad con lo descrito adicionalmente a continuación. En una modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la estructura química general siguiente: CaXjHkOz Estructura química general A en donde : a = 5n y 1 < n < 3; 0 < z < 4;
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0 < j , k< (10? + 2) ; y 8 < ( j + k) < (10? + 2) , cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Algunos ejemplos de solventes orgánicos descritos por la estructura química general A incluyen aceite de pino, d-limoneno y a-terpineol. En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la estructura química general siguiente: Cn jHk Estructura química general B en donde: 1 < n < 22; 0 < j , k < (2n +2) ; y (2n-4) < (j + k) < (2n + 2) , cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Algunos ejemplos de solventes orgánicos descritos por la estructura química general B incluyen isoparafina, bromuro de n-propil, 1,1,2-triclorotrifluoroetano y perfluorohexano . En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general :
Estructura química general C
R1:L= CkHs t o bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; R1V= CHgXr, o bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado ; 0 < j, k < 18; y 0 < (j + k) < 18; y 0 < q, r < (2j + 1) ; y 1 < (q + r) < (2j + 1) ; 0 < s, t < (2k + 1) ; y si j = 0, entonces r = 0; si k = 0 , entonces t = 0 ; Ri_4 y R9-12 son, independientemente, CmHnXp, en donde 0 < m < 2 ; 1 < (n + p) < 5; y (n + p) = (2m + 1) ; ¾-8 y Ri3-is son independientemente, CaHbX¿, en donde a es 0 ó 1;
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1 < (b+?) < 3; y (b + d) = (2a + 1) ; y cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general C es OC-fenil-CO-hidroxi-tetra (oxi-1, 2-etandiilo) . En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general:
Estructura química general D en donde : 0 < x, y, z < 1; 1 < (x + y + z) < 3;
Ri= Ó R1;L= CkHs t, o bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; R1:L1= CjHqXr, o bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; j ó k puede ser igual a 0; si j = 0, entonces [14 - 3 (x + y + z) ] < k < [37 - 3 (x + 23
Y + z ) ] ; si k = O, entonces [14 - 3 (x + y + z) ] < j < [37 - 3 (x + y + z ) ] ; si ni j ni k es igual a 0, entonces [14 - 3 (x + y + z)] < (j + k) < [37 - 3(x + y + z) ] ; 1 < (q + r) < (2j + 1) ; 1 < (s + t) < (2k + 1) ; Ri_3 y R7_9 son, independientemente, CmHnXp, en donde 0 < m < 2 ; 1 < (n + p) < 5; y (n + p) = (2m + 1) ; R4_6 y Rio-12 son independientemente, ??¾¾, en donde a es 0 ó 1; 1 < (b+d) < 3; y (b + d) = (2a + 1) ; y cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general D es éter monooleílico de trietilenglicol. En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general : CnHjXk(0H)r Estructura química general E en donde: 24
cada X es independientemente F, Cl Br ó I; 1 < n < 22; O < r < 4; O < j , k < (2n + 2 - r) ; y 4 < (j + k) < (2n + 2 - r) . Algunos ejemplos de solventes orgánicos descritos por la estructura química general E incluyen hexilenglicol y 2-etilhexanol . En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la invención consiste, por lo menos en partes, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general: CnHXkO Estructura química general F en donde: cada X es independientemente F, Cl, Br ó I; 2 < n < 32; 0 < j , k < (2n + 2) ; 6 < (j + k) < (2n + 2) ; y 1 < b < 6. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general F es éter di-n-butílico, 1-metoxi nonafluorobutano . En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la estructura química general siguiente: 25
Estructura química general G en donde: 0 < w, x, y, z < 1; l = (w + x + y + z) < 4;
RI= ó Rl= CkHaXb, o bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; R1i;l= CHu V/ o bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; 0 < (j + k) < [34 - 3 (w + x + y + z) ] ; y 0 < u, v < (2j + 1) ; y (2j - 7) < (u + v) < (2j + 1) ; y 0 < a, b < (2k + 1) ; y (2k - 7) < (a + b) < (2k + 1) ; Ri_4 y R9-12 son, independientemente, CmHnXp, en donde 0 = m < 2 ; 1 < (n + p) < 5; y (n + p) = (2m + 1) ; R5_8 y R13-16 son independientemente, CqHsXt, en donde q es 0 ó 1;
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1 < (s + t) < 3; y (s + t) = (2q + 1) ; y cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general G es éter dimetxlico de tetraetilenglicol.
En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la estructura química general siguiente :
Estructura química general H en donde : 0 < w, x, y, z < 1; y l < (w + x + y + z) = 4;
R1= éster. RL1= CkHaXb, bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; Rlv= éster; Rv= CjHuXv, bencilo, fenilo, bencilo o fenilo parcial o totalmente fluorinado; 0 < (j + k) < [34 - 3(w + x + y + z)];
O = u, v < (2j + 1) ; (2j - 7) < (u + v) < (2j + 1) ; 0 < a, b < (2k + 1) ; (2k - 7) < (a + b) < (2k + 1) ; y Ri_4 y R9-12 son, independientemente, CmHnXp, en donde 0 < m < 2 ; 1 < (n + p) < 5; y (n + p) = (2m + 1) ; R5-8 y R13-16 son independientemente, CqHsXt, en donde q es 0 ó 1; 1 < (s + t) < 3; y (s + t) = (2q + 1) ; y cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general H es diacetato de etilenglicol . En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general : Cn(C02)mHaXb Estructura química general I en donde : 2 < n < 38; 1 < m < 3; 0 < a, b < (2n + 2) ; y 28
(2n - 2) < (a + b) < (2n + 2) , cada X es independiente F, Cl, Br ó I. Ejemplos de solventes orgánicos descritos por la estructura química general I son glutarato de dimetilo, triacetato de glicerol, y ésteres metílicos de solía. En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la estructura química general siguiente: Cn(C03)HaXb Estructura química general J en donde: cada X es independiente F, Cl, Br ó I; 2 < n < 18; 0 < a, b < (2n + 2) ; y (2n - 4) < (a + b) < (2n + 2) . Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general J es carbonato de propileno. En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general :
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Estructura química general K en donde: Ri= CjHaXb 1 < j < 6 0 < a, b < (2j + 1) ; y (2j - 7) < (a + b) < (2j + 1) ; R-2- CkHdXs 1 < k < 6; 0 < d, e < (2k + 1) ; y (d + e) = (2k + 1) ; ¾= CmfÍ£Xg 1 < m < 6; 0 < f, g < (2m + 1) ; y (f + g) = (2m + 1) ; y cada X es independientemente F, Cl, Br ó I. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general K es fosfato de tri-butilo. En otra modalidad de la invención el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general : SOeCnHj k Estructura química general L en donde : 30
2 < n < 8; 0 < j, k < (2n + 2) ; y 2n < (j + k) < (2n + 2) , cada X es independiente F, Cl, Br ó I . Ejemplos de solventes orgánicos descritos por la estructura química general L son sulfóxido de dimetilo y sulfolano. En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general : CnHyNaObXz Estructura química general M en donde : 1 < n < 10; 1 < a, b < 2; y a - b; 0 < y, z < (2n + 1) ; y (2n - 1) < (y + z) < (2n + 1) , cada X es independiente F, Cl, Br ó I. Un ejemplo de un solvente orgánico descrito por la estructura química general M es dimetilformamxda. En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química general : 31
Estructura química general N en donde : 0 < n < 500; cada R es igual a CaXyHz independientemente; cada X es independientemente, F, Cl, Br ó I; 1 < a < 6; y 0 = y, z = (2a + 1) ; y (y + z) = (2a + 1) . Ejemplos de solventes escritos por la estructura química general N son dimeticonas . En otra modalidad de la invención, el solvente orgánico de la presente invención consiste, por lo menos ,en parte, de una sustancia química que tiene la siguiente estructura química:
Estructura química general O en donde: 2 < n < 4;
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cada R es igual a CaXyHz independientemente; 1 < a < 6; O < y, z = (2a + 1) ; y (y + z) = (2a + 1) ; cada X es independientemente, F, Cl, Br ó I. Ejemplos de solventes descritos por la estructura química general O son octametilciclotetrasiloxano y decametilcyclopentasiloxano . Con referencia ahora a la figura 1, se muestra un diagrama de bloques de un sistema de limpieza que tiene recipientes separados para limpiar y secar textiles . El sistema de limpieza 100 comprende generalmente una máquina limpiadora 102 que tiene un recipiente de limpieza 110 conectado operativamente a través de uno o varios árboles activados por motor (no ilustrado) a un tambor o rueda 112 de limpieza rotatorio dentro del recipiente de limpieza 110 con una entrada 114 hacia el recipiente de limpieza 110 y una salida 116 a partir del recipiente de limpieza 110 a través de las cuales fluidos de limpieza pueden pasar. Una máquina secadora 104 tiene un recipiente de secado 120 que puede ser a presión. El recipiente de secado presurizable 120 está conectado operativamente a través de uno o varios árboles activados por motor (no ilustrado) a un tambor o rueda 122 de secado rotatorio perforado dentro del recipiente de secado 120 con una entrada 124 hacia el recipiente de secado 120 y 33
una salida 126 a partir del recipiente de secado 120 a través de las cuales pueden pasar solventes, fluidos a presión. El recipiente de limpieza 110 y el recipiente de secado 120 pueden ser ya sea partes de la misma máquina o bien pueden conformar máquinas separadas. Además, tanto los pasos de limpieza como de secado de esta invención pueden efectuarse en el mismo recipiente, como se describe con relación a la figura 2 abajo. Un tanque de solvente orgánico 130 contiene cualquier solvente orgánico adecuado, de conformidad con lo descrito previamente, a introducir al recipiente de limpieza 110 a través de la entrada 114. Un tanque de solvente fluido a presión 132 contiene solvente fluido a presión a agregar al recipiente de secado presurizable 120 a través de la entrada 124. Un ensamble de filtración 140 contiene uno o varios filtros que remueven continuamente los contaminantes del solvente orgánico del recipiente de limpieza 110 conforme ocurre la limpieza . Los componentes del sistema de limpieza 100 están conectados con líneas 150-156 que transfieren solventes orgánicos y solventes fluidos vaporizados y a presión entre componentes del sistema. El término "líneas" como se emplea aquí se refiere a una red de tuberías o conductos similares capaces de transportar fluido y, para ciertos propósitos, puede ser presurizada. La transferencia de solventes orgánicos y 34
solvente de fluidos vaporizados y a presión a través de las líneas 150-156 es dirigida por válvulas 170-176 y bombas 190-193. Mientras que las bombas 190-193 se muestran en la modalidad descrita, cualquier método de transferencia de líquido y/o vapor entre componentes puede utilizarse, por ejemplo la adición de presión al componente utilizando un compresor para empujar el líquido y/o vapor del componente. Los textiles son limpiados con un solvente orgánico, por ejemplo uno de los solventes previamente descritos o mezclas de ellos, los textiles pueden también ser limpiados con una combinación de solvente orgánico y solvente fluido a presión, y esta combinación puede presentar proporciones que varían de aproximadamente 50% en peso a 100% en peso del solvente orgánico y de 0% en peso a 50% en peso del solvente fluido a presión. En el proceso de limpieza, los textiles son clasificados primero según lo necesario para colocar los textiles en grupos adecuados para ser limpiados juntos. Los textiles pueden ser después tratados puntualmente según lo necesario para remover cualquier mancha que no pueda ser removido durante el proceso de limpieza. Los textiles son después colocados en el tambor de limpieza 112 del sistema de limpieza 100. Es preferible que el tambor de limpieza 112 presente perforaciones para permitir un intercambio libre de solventes entre el tambor de limpieza 112 y el recipiente de limpieza 110 así como para transportar la suciedad desde los 35
textiles hacia el ensamble de filtración 140. Después de la colocación de los textiles en el tambor de limpieza 112, se agrega al recipiente de limpieza 110 un solvente orgánico contenido en el tanque de solvente orgánico 130 a través de la línea 152 mediante la abertura de la válvula 171, cierre de las válvulas 170, 172, 173 y 174, y activación de la bomba 190 para bombear el solvente orgánico a través de la entrada 114 del recipiente de limpieza 110. El solvente orgánico puede contener uno o varios co-solventes, agua, detergentes u otros aditivos para incrementar la capacidad de limpieza del sistema de limpieza 100. Alternativamente, uno o varios aditivos pueden agregarse directamente al recipiente de limpieza 110. El solvente fluido a presión puede también ser agregado al recipiente de limpieza 110 junto con el solvente orgánico para incrementar la limpieza. El solvente fluido a presión puede ser agregado al recipiente de limpieza 110 a través de la línea 154 mediante la abertura de la válvula 174, cierre de las válvulas 170, 171, 172, 173 y 175, y activación de la bomba 192 para bombear el solvente fluido a presión a través de la entrada 114 del recipiente de limpieza 110. Evidentemente, si se incluye un solvente fluido a presión en el ciclo de limpieza, el recipiente de limpieza 110 deberá estar a presión de la misma manera que el recipiente de secado 120, como se comenta más adelante.
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Cuando se agrega una cantidad suficiente del solvente orgánico o bien cuando se agrega una cantidad suficiente de combinación de solvente orgánico y solvente fluido a presión al recipiente de limpieza 110, el motor (no ilustrado) es activado y el tambor de limpieza perforado 112 es agitado y/o sometido a rotación dentro del recipiente de limpieza 110. Durante esta fase, el solvente orgánico es circulado continuamente en el ensamble de filtración 140 mediante la abertura de las válvulas 170, 172, cierre de las válvulas 171, 173 y 174, y activación de la bomba 191. El ensamble de filtración 140 puede incluir uno o varios filtros de malla fina para remover contaminantes e partículas del solvente orgánico que pasa a través y puede alternativamente o además incluir uno o varios filtros de absorción o adsorción para remover agua, colorantes, y otros contaminantes disueltos del solvente orgánico. Ejemplos de configuraciones para ensambles de filtro que pueden emplearse para remover los contaminantes del solvente orgánico o bien del solvente fluido a presión se describen con mayores detalles en la solicitud norteamericana No. de serie 08/994,583, que se incorpora aquí por referencia. Como resultado, el solvente orgánico es bombeado a través de la salida 16, válvula 172, línea 151, ensamble de filtro 140, línea 150, válvula 170 y penetra de nuevo en el recipiente de limpieza 110 a través de la entrada 114. Este ciclo remueve de manera provechosa los contaminantes, 37
incluyendo contaminantes en partículas y/o contaminantes solubles del solvente orgánico e introduce de nuevo el solvente orgánico filtrado al recipiente de limpieza 110 y con agitación y rotación del tambor de limpieza 112. A través de este proceso, los contaminantes son removidos de los textiles. Evidentemente, en el caso en el cuál el recipiente de limpieza 110 es a presión, este sistema de recirculación será mantenido a los mismos niveles de presión/temperatura que los niveles de presión/temperatura en el recipiente de limpieza 110. Después de transcurrido un tiempo suficiente de la manera que el nivel deseado de contaminantes se ha removido de los textiles y solvente orgánico, el solvente orgánico es removido del tambor de limpieza 112 y recipiente de limpieza 110 mediante la abertura de la válvula 173, cierre de las válvulas 170, 171, 172 y 174, y activación de bomba 191 para bombear el solvente orgánico a través de la salida 116 por medio de la línea 153. El tambor de limpieza 112 es después girado a alta velocidad, por ejemplo a 400-80 revoluciones por minuto con el objeto de remover adicionalmente el solvente orgánico de los textiles. El tambor de limpieza 112 es de preferencia perforado de tal manera que, cuando los textiles son sometidos a rotación en el tambo de limpieza 112 a alta velocidad, el solvente orgánico pueda ser drenado del tambor de limpieza 112. Cualquier solvente orgánico removido 38
de los textiles por rotación del tambor de limpieza 112 a alta velocidad es también removido del tambor de limpieza 112 de la manera descrita arriba. Después de la remoción del solvente orgánico, el tambor de limpieza 112, puede ser desechado o recuperado y descontaminado para su reutilización empleando sistemas de recuperación de solventes conocidos en la técnica. Además, se pueden utilizar múltiples ciclos de limpieza, si se desea, cada ciclo de limpieza utilizando el mismo solvente orgánico o bien solventes orgánicos diferentes. Si se utilizan múltiples ciclos de limpieza, cada ciclo de limpieza puede ocurrir en el mismo recipiente de limpieza, o bien un recipiente de limpieza separado puede ser utilizado para cada ciclo de limpieza. Después de la remoción de una cantidad deseada del solvente orgánico de los textiles por rotación del tambor de limpieza 112 a alta velocidad, los textiles son desplazados del tambor de limpieza 112 hacia el tambor de secado 112 dentro del recipiente de secado 120 de la misma manera que los textiles son desplazados entre máquinas en sistemas de limpieza convencionales. En una modalidad alternativa, un solo tambor puede ser utilizado, tanto en el ciclo de limpieza como en el ciclo de secado de tal manera que en vez de transferir los textiles entre el tambor de limpieza 112 y el tambor de secado 122, un solo tambor que contiene los textiles es transferido entre el recipiente de limpieza 110 y el 39
recipiente de secado 120. Si el recipiente de limpieza 110 es presurizado durante el ciclo de limpieza, debe ser despresurizado antes de la remoción de los textiles. Una vez que los textiles han sido colocados en el tambor de secado 122, se agrega solvente fluido a presión como el solvente contenido en el tanque de dióxido de carbono 132 al recipiente de secado 120 a través de las lineas 154 y 155 mediante la abertura de la válvula 175, cierre de las válvulas 174 y 176, y mediante la activación de la bomba 192 para bombear el solvente fluido a presión a través de la entrada 124 del recipiente de secado 120 por las líneas 154 y 155. Cuando se agrega solvente fluido a presión al recipiente de secado 120, el solvente orgánico que permanece en los textiles se disuelve en el solvente fluido a presión. Después de la adición de una cantidad suficiente de solvente fluido a presión de tal manera que el nivel deseado de solvente orgánico haya sido disuelto, la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico es removida del recipiente de secado 120, y por consiguiente también del tambor de secado 122, mediante la abertura de la válvula 176, cierre de la válvula 175 y activación de la bomba 193 para bombear la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico a través de las salidas 126 o la línea 156. Si se desea, este proceso puede ser repetido para remover solvente orgánico adicional. El tambor de secado 122 es 40
después sometido a rotación a alta velocidad, por ejemplo, 150-350 revoluciones por minuto, para remover adicionalmente la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico de los textiles. El tambor de secado 122 es de preferencia perforado de tal manera, que cuando los textiles son sometidos a rotación en el tambor de secado 122 a alta velocidad, la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico puede drenarse del tambor de secado 122. Cualquier combinación de solvente de fluido a presión y solvente orgánico removida de los textiles por rotación del tambor de secado 122 a alta velocidad es también bombeada del recipiente de secado 120 de la manera descrita arriba. Después de la remoción de la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico del recipiente de secado 120, dicha combinación puede ser desechada o separada y recuperada para re-utilización con sistemas de recuperación de solventes conocidos en la técnica. Obsérvese que, si bien se prefiere, no es necesario incluir un ciclo de rotación a alta velocidad para remover el solvente fluido a presión de los textiles. Después de la remoción de una cantidad deseada de solvente fluido a presión de los textiles mediante la rotación del tambor de secado 122, el recipiente de secado 120 es despresurizado en un período de aproximadamente 5-15 minutos. La despresurizacion del recipiente de secado 120 vaporiza el solvente fluido a presión eventualmente restante, dejando 41
textiles secos, sin solventes en el tambor de secado 122. El solvente fluido a presión que ha sido vaporizado es después removido del recipiente de secado 120 mediante la abertura de la válvula 176, cierre de la válvula 175 y activación de la bomba 193. Como resultado, el solvente fluido a presión vaporizado es bombeado a través de la salida 126, línea 156 y válvula 176, en donde puede ser ventilado hacia la atmósfera o bien recuperado y re-comprimido para re-utilización. Mientras el sistema de limpieza 100 ha sido descrito como un sistema completo, un sistema de tintorizado convencional existente puede ser convertido para su uso de conformidad con la presente invención. Para convertir un sistema de tintorizado convencional, el solvente orgánico descrito arriba fue utilizado para limpiar textiles en el sistema convencional . Un recipiente a presión separado es agregado al sistema convencional para secar los textiles con solvente fluido a presión. Así, el sistema convencional es convertido para su uso como un solvente fluido a presión. Por ejemplo, el sistema en la figura 1 podría representar dicho sistema convertido, en donde los componentes de la máquina de limpieza 102 son convencionales y el tanque de solvente fluido a presión 132 no está en comunicación con el recipiente de limpieza 100. En una situación de este tipo, la máquina secadora 104 es la parte agregada de la máquina de limpieza convencional.
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Además, mientras el sistema mostrado en la figura 1 comprende un solo recipiente de limpieza, múltiples recipientes de limpieza podrían ser utilizados de tal manera que los textiles estén sometidos a múltiples pasos de limpieza, con cada paso de limpieza efectuándose en un recipiente de limpieza diferente utilizando el mismo solvente orgánico en cada paso o bien solventes orgánicos diferentes. La descripción del recipiente de limpieza simple es solamente para propósitos de descripción y no debe considerarse como limitando el alcance de la presente invención. Con referencia ahora a la figura 2, se muestra un diagrama de bloques de una modalidad alternativa de la presente invención, un sistema de limpieza que tiene una sola cámara para limpiar y secar los textiles. El sistema de limpieza 200 comprende generalmente una máquina limpiadora que tiene un recipiente presurizable 210. El recipiente 210 está operativamente conectado a través de uno o varios árboles activados (no ilustrado) , a un tambor rotatorio perforado o rueda 212 dentro del recipiente 210 con una entrada 214 al recipiente 210 y una salida 216 del recipiente 210 a través de la cuál pueden pasar fluidos de tintorizado. Un tanque de solvente orgánico 220 contiene cualquier solvente orgánico adecuado, por ejemplo, los descritos arriba, a introducir en el recipiente 210 a través de la entrada 214. Un tanque de solvente fluido a presión 222 43
contiene solvente fluido a presión a agregar al recipiente 210 a través de la entrada 214. Un ensamble de filtración 224 contiene uno o varios filtros que remueven continuamente contaminantes del solvente orgánico a partir del recipiente 210 y tambor 212 conforme ocurre la limpieza. Los componentes del sistema de limpieza 200 están conectados con las líneas 230-234 que transfieren solventes orgánicos y solvente de fluido vaporizado y a presión entre los componentes del sistema. El término "líneas" como se emplea aquí se refiere a una red de tuberías o conductos similares que pueden transferir fluido y, para ciertos propósitos, que pueden ser a presión. La transferencia de los solventes orgánicos y solvente de fluido vaporizado y a presión a través de las líneas 230-234 es dirigida por las válvulas 250-254 y bombas 240-242. Mientras que las bombas 240-240 se muestran en una modalidad descrita, cualquier método de transferencia de líquido y/o vapor entre componentes puede emplearse, por ejemplo mediante la adición de presión al componente utilizando un compresor para empujar el líquido y/o vapor fuera del componente. Los textiles son limpiados con un solvente orgánico tal como los descritos previamente. Los textiles pueden también ser limpiados con una combinación de solvente orgánico y solvente fluido a presión, y esta combinación puede estar en varias proporciones de 50 a 100% en peso de solvente orgánico y de 0 44
a 50% en peso de solvente fluido a presión. En el proceso de limpieza, los textiles son clasificados primero según lo necesario para colocar los textiles en grupos adecuados para ser limpiados juntos. Los textiles pueden ser después tratados de manera puntual según lo necesario para remover manchas que no pueden ser removidas durante el proceso de tintorizado . Los textiles son después colocados en el tambor 212 dentro del recipiente 210 del sistema de limpieza 200. Es preferible que el tambor 212 presente perforaciones para permitir el intercambio libre de solvente entre el tambor 212 y el recipiente 210 así como para transportar suciedad desde los textiles hacia el ensamble de filtración 224. Después de la colocación de los textiles, en el tambor 212, un solvente orgánico contenido en el tanque de solvente orgánico 220 es agregado al recipiente 210 a través de la línea 231 mediante la abertura de la válvula 251, cierre de las válvulas 250, 252, 253 y 254, y activando la bomba 22 para bombear solvente orgánico a través de la entrada 214 del recipiente 210. El solvente orgánico puede contener uno o varios co-solventes , de preferencia agua, u otros aditivos para incrementar la capacidad de limpieza del sistema de limpieza 200 u otros aditivos para proporcionar otros atributos deseables a los artículos tratados . Alternativamente, uno o varios aditivos pueden ser agregados directamente al recipiente. Un solvente fluido a presión 45
puede también ser agregado al recipiente 210 junto con el solvente orgánico para incrementar la limpieza. El solvente fluido a presión es agregado al recipiente 210 a través de la línea 230 mediante la abertura de la válvula 250, cierre de las válvulas 251, 252, 253 y 254, y activación de la bomba 240 para bombear el solvente fluido a presión a través de la entrada 214 del recipiente 210. Cuando la cantidad deseada del solvente orgánico, o combinación de solvente orgánico y solvente fluido a presión de conformidad con lo descrito arriba, se agrega al recipiente 210, el motor (no ilustrado) es activado y el tambor 212 es agitado y/o sometido a rotación. Durante esta fase, el solvente orgánico asi como el solvente fluido a presión, si se emplean en combinación es circulado continuamente a través del ensamble de filtración 224 mediante la abertura de las válvulas 252 y 253, cierre de las válvulas 250, 251 y 254, y activación de la bomba 241. El ensamble de filtración 224 puede incluir uno o varios filtros de malla fina para remover contaminantes en partículas del solvente orgánico y del solvente fluido a presión que pasan a través y puede alternativamente o adicionalmente incluir uno o varios filtros de absorción o adsorción para remover agua, colorantes y otros contaminantes disueltos del solvente orgánico. Ejemplos de configuración para ensamble de filtro que pueden utilizarse para remover contaminantes ya sea del 46
solvente orgánico o bien del solvente fluido a presión se describen con mayores detalles en la solicitud norteamericana No. de serie 08/994,583 que se incorpora aquí por referencia. Como resultado, el solvente orgánico es bombeado a través de la salida 216, una válvula 253, línea 233, ensamble de filtro 224, línea 232, válvula 252 y penetra de nuevo en el recipiente 210 a través de la entrada 214. Este ciclo remueve de manera provechosa contaminantes incluyendo contaminantes en partículas y/o contaminantes solubles del solvente orgánico y del solvente fluido a presión e introduce de nuevo el solvente filtrado en el recipiente 210. A través de este proceso, los contaminantes son removidos de los textiles. Después de transcurrir un tiempo suficiente de tal manera que se remueva el nivel deseado de contaminantes de los textiles y solventes, el solvente orgánico es removido del recipiente 210 y tambor 212 mediante la abertura de una válvula 254, cierre de las válvulas 250, 251, 252 y 253, y activación de la bomba 241 para bombear el solvente orgánico a través de la salida 216 y línea 234. Si se utiliza un solvente fluido a presión en combinación con un solvente orgánico, puede ser necesario separar primero el solvente fluido a presión de un solvente orgánico. El solvente orgánico puede ser entonces desechado o bien, de preferencia, los contaminantes pueden ser removidos del solvente orgánico y el solvente orgánico puede ser recuperado para uso posterior. Los contaminantes 47
pueden ser removidos del solvente orgánico con sistemas de recuperación de solventes conocidas en la técnica. El tambor 212 es después sometido a rotación a alta velocidad, por ejemplo 400-800 revoluciones por minuto, para remover adicionalmente el solvente orgánico de los textiles . El tambor 212 es de preferencia perforado de tal manera que, cuando los textiles son sometidos a rotación del tambor 212 a alta velocidad, el solvente orgánico pueda ser drenado del tambor de limpieza 212. Cualquier solvente orgánico removido de los textiles mediante la rotación del tambor 212 a alta velocidad puede ser o bien desechado o bien recuperado para uso posterior. Después de la remoción de una cantidad deseada de solvente orgánico de los textiles mediante la rotación del tambor 212, el solvente fluido a presión contenido en el tanque de fluido a presión 222 es agregado al recipiente 210 mediante la abertura de la válvula 250, cierre de las válvulas 251, 252, 253, y 254 y activación de la bomba 240 para bombear el solvente fluido a presión a través de la entrada 214 del recipiente presurizable 210 por la línea 230. Cuando se agrega el solvente fluido a presión al recipiente 210, el solvente orgánico que permanece en los textiles se disuelve en el solvente fluido a presión. Después de la adición de una cantidad suficiente de solvente fluido a presión de tal manera que el nivel deseado de 48
solvente orgánico haya sido disuelto, la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico es removida del recipiente 210 mediante la abertura de la válvula 254, cierre de las válvulas 250, 251, 252 y 253, y activación de la bomba 241 para bombear la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico a través de la salida 216 y línea 234. Obsérvese que la bomba 241 puede requerir de hecho de dos bombas, una para bombear el solvente orgánico a baja presión en el ciclo de limpieza y una para bombear el solvente fluido a presión en el ciclo de secado. La combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico puede ser desechada o bien la combinación puede ser separada y el solvente orgánico y el solvente fluido a presión pueden ser recuperados separadamente para uso posterior. El tambor 212 es después sometido a rotación a alta velocidad, por ejemplo 150-350 revoluciones por minuto para remover adicionalmente la combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico de los textiles . Cualquier combinación de solvente fluido a presión y solvente orgánico removido de los textiles por rotación del tambor 212 a alta velocidad puede también ser removida o retenida para uso adicional. Obsérvese que, si bien se prefiere, no es necesario incluir un ciclo de rotación a alta velocidad para remover el solvente fluido a presión de los textiles . Después de la remoción de una cantidad deseada del solvente 49
fluido a presión de los textiles mediante la rotación del tambor 212, el recipiente 210 es despresurizado en un período de aproximadamente 5-15 minutos. La despresurización del recipiente 210 vaporiza el solvente fluido a presión, dejando textiles secos, libres de solventes en el tambor 212. El solvente fluido a presión que ha sido vaporizado es después removido del recipiente 210 por la abertura de la válvula 254, cierre de las válvulas 250, 251, 252 y 253, y activación de la bomba 241 para bombear el solvente fluido a presión vaporizado a través de la salida 216 y línea 234. Obsérvese que mientras se muestra una sola bomba como la bomba 241, bombas separadas pueden ser necesarias para bombear el solvente orgánico, solvente fluido a presión y vapores de solventes fluido a presión, en la bomba 241. El solvente fluido a presión vaporizado restante puede ser ventilado a la atmósfera o bien comprimido de nuevo en solvente fluido a presión para uso posterior. Como se comentó arriba, terpenos, alohidrocarburos, algunos éteres glicólicos, polioles, éteres, ésteres de éteres glicólicos, ésteres de ácidos grasos y otros ácidos carboxílieos de cadena larga, alcoholes grasos y otros alcoholes de cadena larga, alcoholes de cadena corta, solventes apróticos polares, metilsiloxanos cílieos, hidrofluoroéteres, ésteres dibásicos, y solventes de hidrocarburos alifáticos o solventes similares o mezclas de 50
tales solventes son solventes orgánicos que pueden ser utilizados en la presente invención, como se muestra en los resultados de prueba ofrecidos abajo. La tabla 1 muestra los resultados de prueba de capacidad detergente para cada uno de varios solventes que pueden ser utilizados en la presente invención. La tabla 2 muestra los resultados de prueba de secado y extracción de estos solventes empleando dióxido de carbono densificado. Pruebas de capacidad detergente fueron efectuadas utilizando numerosos solventes diferentes sin detergentes, co-solventes ni otros aditivos . Los solventes seleccionados para prueba incluyen solventes orgánicos y dióxido de carbono líquido. Dos aspectos de detergencia fueron investigados - remoción de suciedad y re-depósito de suciedad. El primer aspecto se refiere a la capacidad de un solvente para remover suciedad de un substrato mientras que el segundo aspecto se refiere a la capacidad de un solvente para impedir el re-depósito de la suciedad en un substrato durante el proceso de limpieza. Muestras manchadas estándares de Wascherei Forschungs Institute, Krefeld Alemania ("WFK") que habían sido manchadas con una gama de materiales insolubles y muestras de algodón blanco WFK, ambas obtenidas de TESTFABRICS, Inc., fueron utilizadas para evaluar la remoción de suciedad y el redepósito de suciedad, respectivamente. La remoción y el re-depósito de suciedades para cada solvente 51
fueron cuantificados empleando el índice de blancura Delta. Este método incluye la medición del índice de blancura de cada muestra antes y después del procesamiento. El índice de blancura Delta se calcula mediante el hecho de restar el índice de blancura de la muestra antes del procesamiento del índice de blancura de la muestra después del procesamiento. El índice de blancura depende de la reflectancia de la luz de la muestra y en esta aplicación es una indicación de la cantidad de suciedad en la muestra. Una cantidad mayor de suciedad resulta en una reflectancia menor de la luz y un menor índice de blancura para la muestra. Los índices de blancura fueron medidos utilizando un reflectómetro fabricado por Hunter Laboratories . La prueba de solventes orgánicos fue efectuada en un Launder-Ometer mientras que la prueba de dióxido de carbono densificado fue efectuada en un Parr Bomb. Después de la medición de sus índices de blancura, dos muestras sucias estándares WFK y dos muestras de algodón blanco WFK fueron colocadas en una copa de Launder-Ometer con 25 rodamientos de acero inoxidable y 150 mL del solvente de interés. La copa fue después sellada, colocada en el Launder-Ometer y agitada durante un período especificado de tiempo. Después de esto, las muestras fueron removidas y colocadas en un Parr-Bomb equipada con una canasta de malla. Aproximadamente 1.5 litros de dióxido de carbono líquido entre 52 C y 252 C y entre 52
40.01 kg/cm2 sobre la presión atmosférica (570 psig) y 58.35 kg/cm2 sobre la presión atmosférica (830 psig) fueron transferidos al Parr-Bomb. Después de varios minutos, el Parr Bomb fue ventilado y las muestras secas fueron removidas y se dejo que alcanzaran la temperatura ambiente. La prueba de dióxido de carbono densificado fue efectuada de la misma manera pero las muestras de prueba fueron tratadas durante 20 minutos. Durante este tiempo, el dióxido de carbono líquido fue agitado utilizando un agitador montado en la cubierta interna del Parr Bomb. El índice de blancura de las muestras procesadas fue determinado empleando el reflectómetro . Los dos índices de blancura delta obtenidos para cada par de muestras fueron promediados . Los resultados se presentan en la tabla 1. Puesto que el índice de blancura delta se calcula mediante el hecho de restar el índice de blancura de una muestra antes del procesamiento del índice de blancura después del procesamiento, un índice de blancura delta positivo indica que hubo un incremento del índice de blancura como resultado del procesamiento. En términos prácticos, esto significa que se removió suciedad durante el procesamiento. De hecho, entre mayor es el valor de blancura delta, más suciedad fue removida de la muestra durante el procesamiento. Cada uno de los solventes orgánicos probados presentó capacidades de remoción de la suciedad. Las muestras de algodón blanco WFK 53
presentaron una disminución de los índices de blancura delta lo que indica que la suciedad fue depositada en las muestras durante el proceso de limpieza. Por consiguiente, un índice de blancura delta "menos negativo" sugiere que menos suciedad fue re-depositada. Tabla 1 Valores de blancura delta Solvente Tiempo Remoción de Redepósito de suciedad de suciedad limpieza insoluble insoluble ( in) Dióxido de carbono 20 3.36 -1.23 líquido (puro) Aceite de pino 12 8.49 -6.84 d-limóneno 12 10.6 -9.2 1,1-2 tricloro- 12 11.7 -14.46 trifluoroetano Bromuro de n-propilo 12 11.18 -9.45 Perfluorohexano 12 2.09 -3.42 Éter monooleico de tri- 12 10.54* -1.86* etilenglicol (Volpo 3) oc-fenil-oo-hidroxi-tetra 12 1.54** -13.6**
(oxi-1, 2-etandiilo) Hexilenglicol 12 6.9 -1.4 Éter dimetílico de 12 10.08 -4.94 54
tetraetilenglicol Diacetado de 12 6.29 -3.39 etilenglicol Acetatos de decilo 12 11.69 -8.6 (Exxate 1000) Acetatos de tridecilo 12 11.24 -4.86 (Exxate 1300) Esteres metílicos de 12 5.81 -7.71 soya (Soy Gold 1100) 2-etilhexanol 12 12.6 -3.4 Carbonato de propileno 12 2.99 -1.82 Sulfóxido de dimetilo 12 5.84 -0.22 Dimetilformamida 12 7.24 -10.09 Isoparafinas (DF-2000) 12 11.23 -5.95 Glutarato de dimetilo 12 9.04 -1.23 Después de dos ciclos de extracción. ** Después de tres ciclos de extracción. Para evaluar la capacidad del dióxido de carbono densificado para extraer un solvente orgánico de un substrato, se utilizaron muestras de algodón blanco WFK. Una muestra fue pesada en seco y después sumergida en una muestra de solvente orgánico. Solvente en exceso fue removido de la muestra utilizando un aditamento fabricado por Atlas Electric Devices Company. La muestra humada fue pesada de nuevo para determinar la cantidad de solvente retenido en la tela.
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Después de la colocación de la muestra humedad en un Parr Bomb, se transfirió dióxido de carbono densificado al Parr Bomb. La temperatura y la presión del dióxido de carbono densificado para todos los ensayos estuvieron dentro de un rango de 5a C a 20s C y de 40.01 a 58.35 kg/cm2 sobre la presión atmosférica (de 570 psig a 830 psig) . Después de 5 minutos, el Parr Bomb fue ventilado y se removió la muestra. La muestra fue después sometida a extracción con Soxhlet utilizando cloruro de metileno durante un mínimo de 2 horas. Este aparato permite la extracción continua de la muestra para remover el solvente orgánico de la muestra. Después de la determinación de la concentración del solvente orgánico en el extracto utilizando cromatografía de gases, la cantidad de solvente orgánico que permanece en la muestra después de exposición a dióxido de carbono densificado fue calculada mediante la multiplicación de la concentración del solvente orgánico en el extracto por el volumen del extracto. Una muestra diferente fue utilizada para cada una de las muestras . Los resultados de estas muestras están incluidos en la tabla 2. Como lo indican los resultados, el proceso de extracción utilizando dióxido de carbono densificado es extremadamente eficaz . Tabla 2 Solvente Peso de Solvente en Porcentaje muestra de prueba en peso de 56
(gramos) solvente Antes de Después de removido de extracción extracción la muestra
Aceite de pino 7.8 0.1835 97.66% d-limoneno 5.8 0.0014 99.98%
1,1-2 tricloro- 1.4 0.0005 99.96% trifluoroetano Bromuro de n-propilo 2.8 <0.447 >84% Perfluorohexano 1.0 0.0006 99.94% Éter monooleico de 0.8 0.1824 77.88% trietilenglicol (7) oc-fenil~(ü-hidroxi-poli 16.0 5.7 64.5%
(oxi-1, 2-etandiilo) ; (Et ylan HB4) Hexilenglicol 4.9 0.3481 92.87%
Éter dimetílico de 5.2 .1310 97.48% tetraetilenglicol Diacetado de 5.3 0.0418 99.21% etilenglicol Acetato de decilo (2) 2.4 0.0015 999.94%
Acetato de tridecilo (1) 4.8 0.0605 98.75%
Esteres metílicos de 4.9 0.0720 98.54% soya (8) 2-etilhexano1 0.5 0.599 99.09% Carbonato de propileno 6.6 0.0599 99.09% 57
S lfóxido de dimetilo 3.3 0.5643 82.69% Dimetilformamida 3.0 0.0635 97.88% Octametilciclooctasiloxano/ 5.5 0.0017 99.97% decametilciclopentasiloxano (4) 1- etoxinonofluorobutano (6) 0.7 no -100% detectado Isoparafinas (5) 4.3 0.0019 99.96% Glutarato de dimetilo (3) 5.8 0.0090 99.85% Notas sobre la tabla 2: (1) Exxate 1300 (Exxon); (2) Exxate 1000 (Exxon); (3) DESEE-5 (DuPont) ; (4) SF1204 (General Electric Silicones) ; (5) DF-2000 (Exxon); (6) HFE-7100 (3M) ; (7) Volpo 3 (Croda) ; (8) Soy Gold 1100 (G Environmental Products) Se entiende que numerosos cambios y modificaciones a las modalidades descritas arriba serán aparentes a los expertos en la materia y se contemplan. Por consiguiente la descripción detallada antes mencionada debe considerarse como ilustrativa y no limitativa y se entiende que son las reivindicaciones siguientes, incluyendo todos sus equivalentes, que definen el espíritu y alcance de la invenció .