DE2654353A1 - Verfahren zum maschinellen waschen und reinigen von festen werkstoffen unter verwendung phosphatarmer oder phosphatfreier wasch- und reinigungsmittel - Google Patents
Verfahren zum maschinellen waschen und reinigen von festen werkstoffen unter verwendung phosphatarmer oder phosphatfreier wasch- und reinigungsmittelInfo
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Description
4000 Düsseldorf, den 30. November 1976 Henkel&Cie GmbH
Henkelstraße 67 . Patentabtei.ung
Dr. Wa/Zi
Patentanmeldung D 5518
-Verfahren zum maschinellen Waschen und Reinigen von festen
Werkstoffen unter Verwendung phosphatarmer oder phcsphatfreier Wasch- und Reinigungsmittel
Zusatzanmeldung zur Patentanmeldung P 25 56 827.8 (D 5077)
Zusatzanmeldung zur Patentanmeldung P 25 56 827.8 (D 5077)
Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 25 56 827.8 ist ein.
Verfahren zum maschinellen Waschen und Reinigen von festen Werkstoffen unter Verwendung phosphatarmer oder phosphatfreier
Wasch- und Reinigungslösungen in Gegenwart von wasserunlöslichen, ein Calciumbindevermögen von mindestens 2 mVal/g aufweisenden
Kationenaustauschern, wobei sich der Kationenaustauscher von einem Copolymeren oder Pfropfpolymeren olefinisch
ungesättigter einwertiger und/oder mehrwertiger Carbonsäuren ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasch- und Reinigungslösung
0,05 bis 2 g/l an wasserlöslichen, Calciumionen bindenden
Komplexbildnern enthält und kontinuierlich oder intermittierend mittels einer Ringleitung über eine Adsorptionsvorrichtung geführt wird, die geeignet ist, den Kationenaustauscher
von der Wasch- und Reinigungsflüssigkeit abzutrennen.
Als geeignete Adsorptionsvorrichtung werden in der Hauptanmeldung
neben einfachen Plattenfiltern und Filterpatronen, die gegebenenfalls mit Filtrierhilfsmitteln beschickt sein
können, um die Wirksamkeit des Filters zu verbessern und ein Zusetzen der Filterporen zu vermeiden, als bevorzugte
Ausführungsform sogenannte Wirbelfettfilter genannt. Bei
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diesem Filtertyp tritt die zu filtrierende Flüssigkeit tangential in das Innere der Filterkammer ein und hält
auf diese Weise den pulverförmigen Ionenaustauscher in ständiger wirbelnder Bewegung. Die Gefahr, daß sich die
Filterporen verstopfen und der für ein gutes Waschergebnis maßgebliche Flüssigkeitskreislauf gedrosselt oder sogar
■unterbunden wird, ist dadurch wesentlich gemindert. Bei Anwesenheit größerer Mengen feinteiliger Schmutzpartikel
oder bei Verwendung besonders aktiver Ionenaustauscher mit hohem Anteil an feinpulvrigem Material können gleichwohl
Schwierigkeiten auftreten. Zwar kann man diesen dadurch begegnen, daß man die Strömungsrichtung zeitweilig umkehrt,
nimmt Jedoch damit in Kauf, daß ein Teil des bereits abgeschiedenen Ionenaustauschers bzw. der abfiltrierten Schmutzstoffe
wieder in den Wäschebehälter zurückgeschwemmt werden,
wodurch sich der Waschvorgang insgesamt verlängert und ein häufigeres Nachspülen erfordert.. Dieser Nachteil läßt sich
zwar umgehen, indem man den Ionenaustauscher als grobstückiges Material oder in Form einer Filterpatrone oder Filterplatte
einsetzt, die auch bei Strömungsumkehr in der Adsorptionsvorrichtung verbleiben. Aufgrund der verringerten wirksamen
Oberfläche ist bei grobkörnigem oder stückigem Material der Stoffaustausch jedoch verzögert bzw. erschwert, und im gleichen
Maße wird der Waschprozeß verlängert. Die Herstellung von porösen Filterplatten und -patronen ist darüber hinaus vergleichsweise
aufwendig. Es bestand daher die Aufgabe, ein einfaches Verfahren zu entwickeln, das die Anwendung pulverförmiger
bzw. feinkörniger polymerer Ionenaustauscher mit spezifisch großer Oberfläche gestattet, Jedoch den Nachteil
eines Verstopfens der Filterporen vermeidet.
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Gegenstand der Erfindung;- mit dec* diese Aufgabe gelöst
wird, ist ein Verfahren nach Patent (Patentanmeldung
P 25 56 827.3), dadurch gekennzeichnet, daß man den in
pulvriger öder feinkörniger Form vorliegenden Ionenaustauscher
vor Beginn des Reinigungsvorganges in eine gegenüber dem zu reinigenden Gut abgeschlossene Filterkammer überführt und
* während des ReinigungsVorganges die Strömungsrichtung der
durch das Filter hindurchtretenden Reinigungsflüssigkeit
wiederholt umkehrt.
Die Angabe "gegenüber dem zu reinigenden Gut abgeschlossene
Filterkammer" besagt, daß die im Kreislauf über den organischen
Kationenaustauscher· geführte Reinigungslösung, unabhängig von der jeweiligen Strömungsrichtung, ein für den Ionenaustauscher
"' hinreichend ufidufcHganglgesT Filier" passiert7~^evorrläie~l/Telä~e'r~
mit dem zu reinigenden Gut in Kontakt gebracht wird. Undurchgängig
soll das Filter dabei für solche Partikel sein, die aufgrund ihrer Größe in der Reinigungslösung verhältnismäßig
schnell sedimentieren und sich somit auf der Faser oder dein
zu reinigenden Geschirr oder sonstigen Gebrauchsgut niederschlagen
können. Partikel, die aufgrund ihrer sehr viel geringeren Größe in der Reinigungslösung stabile Suspension
bilden und aufgrund dessen nicht zur Bildung von haftenden .Niederschlägen auf dem zu reinigenden Gut bzw. den Reinigungsaggregaten
neigen, können hingegen das Filter passieren.
Erfindungsgemäß werden jedoch bevorzugt solche organische
Polymeren als Kationenaustauscher verwendet, die von sehr
feinkörnigen Anteilen, d.h. von solchen mit einer Korngröße von weniger als 5 - 10/*, frei sind und deren durchschnittliche
Korngröße oberhalb 30/i,, insbesondere oberhalb
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Blatt 4 zur Patentanmeldung D 5518 Patente und Literatur
Geeignete Ionenaustauscher weisen beispielsweise ein Kornspektrum von 50/^bis 2 mm mit einem Maximum bei 100/*, bis
1 mm nach der Quellung in Wasser auf. — - - ■
Die Figuren I bis III veranschaulichen einige Ausführungs-, beispiele für geeignete Filteranordnungen. Figur I zeigt in
schematischer Darstellung ein Gegenstromfilter im Querschnitt. Es besteht aus dem Filtergehäuse (1), der Filterkammer (2),
die von den beiden Filterplatten (3) und (4) begrenzt wird, dem Füllstutzen (5) und den mit einem Rückschlagventil versehenen
Entleerungsstutzen (6) für den Ionenaustauscher sowie den beiden Anschlüssen (7) und (8) für die im Kreislauf geführte
Reinigungslösung. Zum Betrieb wird der Ionenaustauscher über den Stutzen (5) in die Filterkammer (2) überführt. Die
Reinigungsflüssigkeit tritt in der 1. Phase über die Zuleitung
(7) in das Filter ein und verläßt dieses durch den Anschluß (8). In der 2. Phase erfolgt die Flüssigkeitsführung
in der Gegenrichtung. Als Folge der Strömungsumkehr wird das zuvor auf dem Filter angeschwemmte Material abgehoben und
gelockert. Durch mehrfaches Wiederholen dieser Strömungsumkehr bleibt das Filter durchgängig. Nach Beendigung des Waschprozesses
wird nach öffnen des Bodenventils der Ionenaustauscher
über den Entleerungsstutzen (6) ausgetragen. Zur vollständigen Reinigung des Filters wird die nicht mehr benötigte
Reinigungslösung entweder im Wechsel oder gleichzeitig durch die Zuführungen (7) und (8) in das Filter geführt und
Über den Stutzen (6) entleert.
Das dargestellte Prinzip kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. So ist es beispielsweise möglich, das
Filter in den Laugenbehälter der Wasch- bzw. Spülmaschine zu integrieren. Bei einer solchen Konstruktion kann eine
Seite de.s Filtergehäuses mit dem dazugehörigen Zuführungsstutzen, in der Zeichnung beispielsweise die rechte Gehäuse-
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Seite mit dem Stutzen (8), entfallen bzw. durch eine Sieblochplatte ersetzt sein, die direkt mit dem Laugenbehälter verbunden
ist. Weiterhin kann das Filter horizontal angeordnet sein. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß auch bei
teilweiser Füllung der Filterkammer die untere Filterfläche -stets vollständig mit Ionenaustauscher bedeckt ist und ein
Durchfluß ohne Stoffaustausch im Bereich von Hohlräumen vermieden wird. Die vollständige Entleerung der horizontal angeordneten
Filterkammer von aufgebrauchtem Ionenaustauscher. kann dadurch erleichtert werden, daß man die abfließende
Waschlauge zusätzlich in den Einfüllstutzen (5) einführt.
Die gezeigte Anordnung weist den - allerdings geringfügigen -" Nachteil auf, daß stets nur eine Hälfte der vorhandenen
Filterfläche für den eigentlichen Filtrationsprozeß zur Verfügung steht. Die andere Hälfte der Filterfläche, durch
welche die im Kreislauf geführte Waschlauge in die Filterkammer einströmt, wird bei dem jeweiligen Arbeitstakt nicht
für die Filtration benutzt und verursacht einen zusätzlichen Strömungswiderstand.
Eine Anordnung, die diesen Nachteil vermeidet, ist in Figur II schematisch wiedergegeben. Sie besteht aus dem Filtermantel (9),
innerhalb dem eine äußere Filterfläche (10) und eine innere Filterfläche (11) angeordnet sind, die beispielsweise aus
ebenen Filterplatten oder zwei konzentrisch angeordneten Filterpatronen bestehen können. Die Filterkammer (12) kann
durch den Füllstutzen (13) mit dem Ionenaustauscher beschickt
und über den mit einem Ventil (15) versehenen Entleerungsstutzen (14) entleert werden.
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Bei Verwendung eines vergleichsweise feinkörnigen Ionenaustauschers
kann dieser auch über den Entleerungsstutzen (14) in die Filterkammer eingespült werden. In diesem Falle kann der
Einfüllstutzen (13) entfallen. Die Anschlüsse (16) und (17) dienen der Zuführung bzw. der Abführung der im Kreislauf
geführten Reinigungsflüssigkeit.
Der Betrieb des Gegenstromfilters während des sogenannten "Arbeitstaktes" geschieht in der Weise, daß nach Eingabe des
Ionenaustauschers in die Filterkammer (12) die im Kreislauf gepumpte Reinigungsflüssigkeit durch die Zuführung (14) bei geöffnetem
Tentil (15) in die Filterkammer eingeführt v/ird. Durch die einströmende Waschflüssigkeit wird der Ionenaustauscher in
der Schwebe gehalten und intensiv durchwirbelt. Die Flüssigkeit passiert die Filterflächen (10) und (11) und verläßt das Filter
in geklärtem Zustand durch die beiden Anschlüsse (16) und (17). Beide Teilströme werden vereinigt und gelangen in den Kreislauf
zurück. Das Freispülen der Filterflächen (10) und (11)
von angeschwemmtem Material durch Strömungsuinkehr erfolgt schrittweise. Es wird zunächst das Ventil (15) geschlossen
und die Reinigungslösung durch die Rohrleitung (16) eingeführt. Die Flüssigkeit wandert durch die Filterfläche (10), löst den
innenseitigen Belag ab, tritt durch die Filterfläche (11) und
fließt über den Anschluß (17) ab. Sobald die Filterfläche (11) vom Belag befreit ist, was im allgemeinen nur wenige Sekunden
oder Sekundenbruchteile in Anspruch nimmt, wird bei weiterhin geschlossenem Ventil (15) die Reinigungsflüssigkeit durch
die Zuführung (17) eingeleitet und nach Durchtritt durch die Filterflächen (11) und (10) über den Anschluß (16) in den
Kreislauf zurückgeführt. Nach dem Freispülen der Filterfläche (11) beginnt wieder der Arbeitstakt, bei dem der
Flüssigkeitsstrom durch die Zuführung (14) bei geöffnetem Ventil (15) in das Filter eingeleitet und über die Anschlüsse
(16) und (17) entnommen wird. Selbstverständlich kann die
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Reihenfolge während des Freispülens geändert, d.h. zunächst
die Filterfläche (11) und anschließend die Filterfläche (10) freigespült werden. Die Entleerung der Filterkanimer von aufgebrauchtem
Ionenaustauscher nach Abschluß des Waschprozesses erfolgt mittels des über die Anschlüsse (16), (17) und gegebenenfalls
auch (13) einströmenden Wassers bei geöffnetem -Ventil (15) über den Rohrstutzen (14).
Ein Gegenstromfilter, das sich in der Praxis besonders gut bewährt hat, zeigt Figur III. Es besteht aus zwei konischen
Gehäusehälften (18) und (19), die über einen mit Dichtungsringen
und Spannschrauben versehenen Flansch (20) fest miteinander verbunden sind. Das Gehäuse umschließt die beiden
äußeren Kammern (21) und (22), die durch den Flansch gegeneinander abgedichtet sind. Der Filterkorb (23) besteht aus
einem sieblochartig durchbrochenen Doppelkonus, der dem an der Innenseite anliegenden, beispielsweise aus Textilmaterial,'
einem Faservlies oder einem feinmaschigen Drahtgewebe bestehendem
Filter die erforderliche mechanische Festigkeit verleiht. Die innere Filterkammer (24) kann über den Einfüllstutzen
(25) mit dem Austauscher beschickt werden. Bei Verwendung eines hinreichend feinkörnigen Ionenaustauschers,
kann die Füllung auch über den mit einem Kegelventil (26)
versehenen Entleerungsstutzen (27) erfolgen. Der Zuführungsstutzen (28) steht mit der Außenkammer (21), der Zuführungsstutzen (29) mit der Außenkammer (22) in Verbindung.
Die Menge des Ionenaustauschers soll zweckmäßigerweise so
bemessen sein, daß der Innenraum (24) zu nicht mehr als 80 %,
vorzugsweise zu 20 bis 60 % ausgefüllt ist. Während des sogenannten
Arbeitstaktes wird die im Kreislauf gepumpte Rein!-,
gungslösung durch die Zuführung (27) bei geöffnetem Ventil (26) in den Innenraum (24) geführt, wobei, bedingt durch die Bauart
des Filters, eine intensive Verwirbelung des Ionenaustauschers und als deren Folge ein schneller und wirksamer Stoffaustausch
eintritt. Nach der Filtration tritt die Flüssigkeit in die
beiden Außenkammern (21) und (22), von wo aus die beiden Teil-
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Blatt 8 zur Patentanmeldung D 5518 Patente und Literatur
ströme nach Verlassen des Filters über die Anschlüsse (28) imd (29) vereinigt und zu dem zu reinigenden Gut zurückgeführt
werden. Das Freispülen des Filters von angeschlämmtem Material durch Strömungsumkehr erfolgt, ähnlich wie bei der
Filterkonstruktion gemäß Figur II, in zwei Teilschritten. -Zunächst wird bei geschlossenem Ventil (26) die Flüssigkeit
über den Anschluß (28) in die Außenkammer (21) eingeleitet. Sie tritt durch den unteren Filterkonus, löst dort den Belag
ab und verläßt das Filter über den oberen Filterkonus sowie die Außenkammer (22) und den Anschluß (29). Zum Freispülen
des oberen Filterkonus wird bei ebenfalls geschlossenem Ventil (26) die Flüssigkeit über den Anschluß (29) in die
Außenkammer (22) eingeleitet, von wo sie nach Durchtritt
durch den oberen Filterkonus und daran anschließend durch den unteren Filterkonus über die Außenkammer (21) und den
Anschluß (28) abgeführt wird. Beide Teilschritte können selbstverständlich auch in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen
werden. Nach Freispülen beider Filterhälften beginnt wieder der Arbeitstakt. Das Entleeren der Filterkammer nach
Abschluß des Waschprozesses erfolgt in der Weise, daß man die Reinigungs- oder Spülflüssigkeit über die Anschlüsse (28) und
(29) einleitet und bei geöffnetem Ventil (26) über den Anschluß (27) bei gleichzeitigem Ausschwemmen des lonenaus-tauschers
abführt.
Die Häufigkeit und Dauer der Strömungsumkehr bzw. des Freispülens
des zügeschlämmten Filters ist von einer Reihe von
Faktoren abhängig. Bei Verwendung eines feinkörnigen Ionenaustauschers .wird die Strömungsumkehr während eines Waschvorganges
häufiger erfolgen als bei Verwendung eines solchen mit gröberem Korn; andererseits.kann der Waschprozeß bei Verwendung
eines feinkörnigen Materials aufgrund der schnelleren Austauschreaktion insgesamt weniger Zeit beanspruchen. Ein
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weiterer Faktor ist die Bauart des Filters. Bei Verwendung eines einfachen Gegenstromfilters gemäß Figur I stehen in
beiden Strömungsrichtungen gleichgroße Filterflächen zur Verfügung, weshalb man für Takt und Gegentakt zweckmäßigerweise
dergleichen Zeitraum wählt. Benutzt man hingegen ein Gegenstromfilter
gemäß Figur II oder insbesondere Figur III, so wird man mit Rücksicht darauf, daß während des schrittweisen
Freispülens der Filterflächen jeweils nur die halbe Fläche für den eigentlichen Filtrationsvorgang zur Verfügung steht,
den Arbeitstakt zweckmäßigerweise 5- bis lOOmal solang wählen
wie den Zeitraum für das Freispülen des Filters. Während eines Wasch- und Reinigungsvorganges, bei dem die' Reinigungsflüssigkeit insgesamt für etwa 30 bis 90 Minuten im Kreislauf geführt
wird, ist bei Verwendung eines Gegenstromfilters gemäß Figur III
demnach im Zeitabstand von etwa 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise 3 bis 10 Minuten eine Strömungsumkehr erforderlich, wobei die
Dauer der Strömungsumkehr etwa 1 bis 30 see, insbesondere 2
bis 15 see pro Filterfläche betragen kann.
Es ist nicht in allen Fällen erforderlich, daß man die Strömungsrichtung durch gezielte Maßnahmen, beispielsweise durch Betätigen
von Umschaltorganen, umkehrt. Gegebenenfalls kann es auch ausreichen, daß man den Durchfluß an einer geeigneten
Stelle des Leitungssystems plötzlich abstoppt. Der sich danach aufbauende Rückstau führt kurzzeitig zu einer stoßartigen
Strömungsumkehr und Abstoßung des Filterschlammes.
Der Zeitpunkt der jeweiligen Strömungsumkehr während eines Waschprozesses kann durch eine automatische Steuerung vorprogrammiert
werden, so daß der Taktwechsel nach einem festgelegten Schema erfolgt. Man kann jedoch auch eine druckabhängige
Steuerung verwenden, die den Durchfluß bzw. den sich durch die zunehmende Verstopfung des Filters aufbauenden Strömungswiderstand
registriert und bei Überschreiten eines noch zulässigen Wertes eine Umkehrung der Strömungsrichtung bewirkt.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, außer dem zur Aufnahme des polymeren Ionenaustauschers bestimmten Gegenstromfilters
noch ein weiteres Filter in dem Kreislaufsystem anzuordnen. Dieses sogenannte Schmutzfilter soll bewirken, daß Flusen und
gröbere Terunreinigungen, die während des Wasch- und Reinigungsprozesses anfallen, nicht in das Gegenstromfilter gelangen·
und Ventile und Zuleitungen verstopfen bzw. blockieren,
sondern vorher aus der im Kreislauf geführten Reinigungslösung entfernt werden. Weiterhin kann das Schmutzfilter
dazu verwendet werden, um das nach dem Abschluß des Waschprozesses aus dem Zweikreisfilter ausgetragene Ionenaustauscher
zu sammeln. Der aufgefangene Ionenaustauscher wird diesem an leicht zugänglicher Stelle angeordneten Schmutzfilter
entnommen und verworfen. Das Schmutzfilter kann dabei verhältnismäßig großporig ausgelegt und für sehr feinkör niges
Material durchgängig sein, da dieses wegen seiner geringen Neigung zum Absetzen in den Kanalisationsrohren
unbedenklich ist. Anstelle eines Filters kann auch eine entsprechend dimensionierte Zentrifuge, beispielsweise eine
kontinuierlich arbeitende Röhrenzentrifuge, verwendet werden.
Die Durchführung des Waschprozesses wird am Beispiel des in Figur IV dargestellten Fließschemas erläutert. Zunächst füllt
man den Einfüll schacht (30) mit dem Kationenaustauscher und spült ihn anschließend mit Hilfe des aus der Entnahmeleitung
(51) einströmenden Frischwasser liber die Zuführung (32)
in das Filter (33). Aus Gründen der vereinfachten Darstellung ist ein Gegenstromfilter gemäß Figur I eingezeichnet, das
selbstverständlich durch anders konstruierte Gegenstromfilter ersetzt werden kann. Das durch Wechselwirkung mit dem Ionenaustauscher
vorenthärtete Frischwasser gelangt nach Passieren des Filters über die leitungen (34) und (35) zur Umschaltvorrichtung
(36) und von dort über die leitung (37) zur Ein-
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Blatt 11 zur Patentanmeldung D 5518 ' Patente und Literatur
spülvorrichtung (38), in der sich das Wasch- bzw. Reinigungsmittel befindet. Nach Auflösen des Wasch- bzw. Reinigungsmittels
gelangt die Lösung über die Verbindung (39) in den mit dem zu reinigenden Gut beschickten Reinigungsbehälter (40) und von dort über die Leitung (41) in das
•Schmutzfilter (42). Die von groben Schmutzteilchen und Flusen befreite Reinigungsflüssigkeit fließt über die Verbindung
(43) zur Umlaufpumpe (44), von wo sie über das Ventil (45) und die Leitung (46) zur Umschaltvorrichtung (36)
gefördert wird. Von dort fließt sie abwechselnd über die
leitung (34) in das Filter (33) und in die Leitung (35) zurück bzw. nach dem Umschalten in Gegenrichtung über die Leitung (36)
in das Filter (33) und von dort über die Leitung (35) wieder
zurück zur Umsteuervorrichtung. Die regenerierte Flüssigkeit
wird danach wieder über die Leitungsabschnitte bzw. Aggregate
(37), (39), (40), (41), (42), (43), (44) und (45) im Kreislaufgeführt.
Nach beendetem Waschprozeß wird die Reinigungslösung nach
Umschalten des Ventils (45) über den Ablaufstutzen (46)
in die Kanalisation gefördert. Die Entfernung des .Ionenaustauschers
aus dem Gegenströmfilter (33) erfolgt nach öffnen
des Ventils (48). Der Ionenaustauscher gelangt über die Leitung (49) zum Schmutzfilter (42) und wird dort gesammelt.
Der Abtransport des Austauschers und die vollständige Entleerung
wird dadurch gefördert, daß man durch Betätigen der Pumpe (44) für kurze Zeit einen Flüssigkeitskreislauf in
den Aggregaten bzw. Leitungen (44), (45), (46), (36), (34), (35), (33), (48), (42) und (43) unterhalt. Die Überführung des
Ionenaustauschers und die Reinigung des Gegenstromfilters kann unmittelbar nach Abschluß des Waschprozesses, d.h. vor dem
Abpumpen der verbrauchten Reinigungslösung vorgenommen werden.
Vorzugsweise geht man Jedoch so vor, daß man zunächst die
Hauptmenge der Waschflüssigkeit entfernt und erst danach das
Gegenströmfilter freispült. Der Vorteil der zuletztgenannten
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Blatt 12 zur Patentanmeldung D 5518 Patente und Literatur
Arbeitsweise besteht darin, daß das Schmutzfilter erst nach Abfluß der Hauptmenge der Reinigungslösung mit Ionenaustauscher
beaufschlagt und ein Verstopfen der Filterporen vermieden wird.
'Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man die benutzte
Wasch- bzw. Reinigungslösung vollständig abpumpt, wobei man den Ionenaustauscher zunächst in dem Gegenstromfilter beläßt
und anschließend das für den 1. und gegebenenfalls auch 2. und 3. Nachspülgang benötigte Frischwasser hindurchleitet.
Da die Austauscherkapazität des Ionenaustauschers nach dem Waschgang im allgemeinen noch nicht erschöpft ist, wird auch
das Nachspülwasser noch teilweise enthärtet. Dies wirkt sich vorteilhaft auf den sogenannten Sekundärwascheffekt aus, d.h.
die Vergrauung und Inkrustation des Gewebes, die bekanntlich mit der Dauer des Gebrauchs und der Zahl der Waschen zunimmt, ·
ist deutlich gerhger als bei Nachspülen mit hartem Wasser. Der Ionenaustauscher wird dann mit dem ablaufenden Spülwasser
des 1. bzw. 2. Nachspülganges aus dem Gegenstromfilter ausgetragen
und, wie oben gezeigt, auf dem Schmutzfilter gesammelt.
Der Vorteil der in Figur IV beschriebenen Anordung besteht darin, daß die Reinigungsflüssigkeit in dem Kreislaufsystem,
in dem der Laugenbehälter, das Schmutzfilter und die Umlaufpumpe installiert sind, stets nur in einer Richtung gefördert
wird und eine Strömungsumkehr nur in dem Gegenstromfilter
erfolgt. Es ergibt sich dadurch ein gerichteter Stofftransport,
ausgehend vom zu reinigenden Gut in Richtung Schmutzfilter und Gegenstromfilter, wodurch ein besonders gutes Waschergebnis
erzielt wird. Selbstverständlich kann das dargestellte Prinzip in vielfältiger V/eise variiert und abgewandelt werden.
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Blatt 1 3zur Patentanmeldung D 5518 Patente und Literatur
Die Waschapparatur bestand aus"einer Waschmaschine mit horizontal
gelagerter, von der Front zu beladenen Trommel mit einem Fassungsvermögen von 4 kg Trockenwäsche. Entsprechend dem in
-Figur IV angegebenen Schema war der im Boden des Laugenbehälters
eingelassene Abflußstutzen mit einem Flusenfilter (Schmutzfilter) verbunden, von dem eine Rohrleitung zur
Laugenpumpe und von dort über einen Mehrwegehahn (Umschaltvorrichtung)
mit einem Doppelkonusfilter gemäß Figur III führte. Die Rückleitung vom Filter war in die hohle Achse
der Waschtrommel integriert, mittels der die Waschlauge unmittelbar zu der Schmutzwäsche geführt wurde.
Die Innenkammer des Doppelkonusfilters wies ein Volumen von ca. 2000 cnr auf und war nach Beschicken mit Ionenaustauscher
nach erfolgter Quellung zu etwa 60 % gefüllt. Die Laugenmenge
betrug 20 1 und die Förderleistung der Pumpe 10 l/min., so daß die Lauge im Mittel einmal in ca. 2 Minuten umgewälzt wurde.
Nach jeweils 6 Minuten Kreislauf führung der Waschlauge wurde für jeweils 10 see. die Strömungsrichtung zunächst im unteren
Teil und anschließend im oberen Teil des Filters umgekehrt. Dieser Taktwechsel erfolgte während des 90 Minuten dauernden
Waschprozesses insgesamt 15mal, Aufgrund dieser Maßnahmen blieb das Filter während des gesamten Waschprozesses leicht
durchgängig.
Vor Beginn des Waschprozesses wurde, wie in Figur IV schematisch gezeigt, das Frischwasser zunächst durch das mit Ionenaustauscher
beschickte Filter geleitet und dabei von einer Anfangshärte von 16 °dH auf einen Härtegrad von 3,8 °dH enthärtet.
Nach Abpumpen der Reinigungsflüssigkeit wurde auch das für den 1. Nachspülgang benötigte Frischwasser über den in
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Blatt!4 zur Patentanmeldung D 5516" - PattitEurtdOtäaQr
dem Gegenstromfliter verbliebene Ionenaustauscher geleitet
und dabei von 16 °dH Anfangshärte auf 9,3 °dH enthärtet. Bei den folgenden Spülgängen wurde das Nachspülwasser unmittelbar
zu dem Textilgut geleitet. Das Ausspulen des ^ Ionenaustauschers und Überführen in das Schmutzfilter erfolgte
mit dem ablaufenden Spülwasser des 4. Nachspülganges, um ein vorzeitiges Zusetzen dieses Filters zu vermeiden.
Verwendet wurde ein durch Copolymerisation von 92 Acrylsäure und 8 Mol-96 Hexamethylen-bis-acrylamid gemäß
Beispiel I der Hauptanmeldung erhaltener Eationenaustauscher
mit einer Kapazität von 8,1 mVal/g. Nach dem Vermählen betrug
die Korngröße des Ionenaustauschers im trockenen Zustand 0,005 bis 0,03 mm und nach der Quellung in Wasser 0,01 bis
0,1 mm. Die Waschmaschine wurde mit 3 kg sauberer Füllwäsche sowie "Je zwei Textiiproben (20 χ 20 cm) aus Baumwolle (B),
ausgerüsteter Baumwolle (a.B.) und einem Mischgewebe aus 50 % Polyester und 50 % ausgerüsteter Baumvrolle (M) beschickt,
wobei die Textiiproben künstlich mit Hautfett, Kaolin, Eisenoxidschwarz und Ruß angeschmutzt waren. Die Waschtemperatur
betrug im Falle der Baumwolle 90 0C, im Falle der ausgerüsteten
Baumwolle und des Mischgewebes 60 0C.
Es" kamen die folgenden Waschmittelbestandteile und Zusatzstoffe
in g/l Waschlauge zum Einsatz:
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Blatt 15oir PatentanraeldunaD 5518 Patente und Literatur
Waschmittel A: ff?
0,5 Na-n-Dodecyibenzolsulfonat
0,17 Talgalkohol, äthoxyliert (14 Mol Äthylenoxid)
0,27 Na-Seife (Talgseif« zu Behenatseife 1:1)
0,015 Na-Äthylendiaminotetraacetat (EDTÄ)
0,25 Na-Silikat (Na2 : SiO2 = 1 : 3,3)
0,11 Na-Carboxymethylcellulose (Na-CMC)
2,0 Natriiamperborat-tetrahydrat
,0,2 Magnesiumsilikät
0,2 Natriumsulfat
Waschmittel B:
0,5 Oxoalkohol G1^-C1™, 12-fach äthoxyliert
0,17 Talgalkohol, 5-fach äthoxyliert
0,27 Na-Talgseife/Na-Behenat 1:1
0,25 Na-Silikat (Na2O : SiO2 = 1 : 3,3)
0,11 Na-Carboxymethylcellulose
2,0 Natriumperborat-tetrahyrat
0,2 Magnesiumsilikat
0,2 Natriumsulfat
Die übrigen Zusatzstoffe sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
Die Abkürzung Na-TPP bedeutet Na-Tripolyphosphat.
Nach Beendigung des Waschprozesses und Abpumpen der Waschlauge
wurde 4mal mit Leitungswasser nachgespült und abschließend
trocken geschleudert. Die photometrisch bestimmten prozentualen
Remissionswerte der Textiiproben sind -in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
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Blatt!6 zur Patentanmeldung D 5518
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| Beispiel | Wasch mittel |
Austauscher g/l |
Zusatzstoffe g/l |
Remission B a.B. M |
57 | 52 |
| - | A | - | - | 55 | 74 | 71 |
| 1 | A | 2,5 | 0,4 Na-TPP | 82 | 74 | 71 |
| 2 | A | 2,5 | 0,4 Na-Citrat | 82 | 75 | 72 |
| 3 | A | 2,5 | 0,4 Na-TPP 0,4 Na-Citrat |
83 | 77 | 77 |
| ■ 4 | B | 2,5 | 0,4 Na-TPP | 83 | 77 | 77 |
| VJl | B | 2,5 | 0,4 Na-Citrat | 83 | 78 | 78 |
| 6 | B | 2,5 | 0,4 Na-TPP 0,4 Na-Citrat |
84 |
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Claims (6)
1. Verfahren zum maschinellen Waschen und Reinigen von festen
Werkstoffen unter Verwendung phosphatarmer oder phosphatfreier Wasch- und Reinigungslösungen in Gegenwart von wasserunlöslichen,
ein Calciumbindevermögen von mindestens 2 mVal/g aufweisenden Kationenaustauschern, wobei sich der Kationenaustauscher
von einem Copolymeren oder Pfropfpolymeren olefinisch
ungesättigter einwertiger und/oder mehrwertiger Carbonsäuren ableitet, und wobei die Wasch- und Reinigungslösung 0,05 bis
2 g/l an wasserlöslichen, Calciumionen bindenden Komplexbildnern
enthält und kontinuierlich oder intermittierend mittels einer Ringleitung über eine Adsorptionsvorrichtung geführt wird,
die geeignet ist, den Kationenaustauscher von der Wasch- Und Reinigungsflüssigkeit abzutrennen nach Patent (Patentanmeldung
P 25 56 827.8), dadurch gekennzeichnet, daß man den ' in pulvriger oder feinkörniger Form vorliegende Ionenaustauscher
vor Beginn des Reinigungsvorganges in eine gegenüber dem zu reinigenden Gut abgeschlossene Filterkammer überführt
und während des Reinigungsvorganges die Strömungsrichtung
der durch das Filter hindurchtretenden Reinigungsflüssigkeit wiederholt umkehrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
organische Ionenaustauscherharze verwendet werden, deren Korngröße oberhalb 30/fliegt.
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Blatt 18 zur Patentanmeldung D 5518 Patente und Literatur
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Ionenaustauscherharze mit einem Kornspektrum, von 50/*-
bis 2 mm mit einem Maximum bei 100/cbis 1 mm verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter verwendet wird, das aus awe-i konischen, durch
einen Flansch (20) miteinander verbundenen konischen Gehäusehälften (18) und (19)» welche zwei gegeneinander abgedichtete
Außenkammern (21) und (22) umschließen, einem darin angeordneten Filterkorb in Form eines Doppelkonus, der die innen
anliegende Filterschicht abstützt und sieblochartig durchbrochen ist, einem mit der inneren Filterkammer (24) verbundenen
und mit einem Kegelventil (26) ausgestatteten Stutzen (27), gegebenenfalls mit einem weiteren mit der
inneren Filterkammer (24) verbundenen Stutzen (25) sowie einem mit der Außenkammer (21) verbundenen Stutzen (28)
und einem mit der Außenkammer (22) verbundenen Stutzen (29) besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kreislauf geführte Reinigungsflüssigkeit vor
Eintritt in das mit dem Ionenaustauscher beschickte Filter über ein weiteres, der Abscheidung von mechanischen Verunreinigungen
dienendes Filter geleitet wird.
6. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abschluß des Reinigungsprozesses der in der Filterkammer befindliche Ionenaustauscher
mit Hilfe der Reinigungs- bzw. Nachspülflüssigkeit auf das der Abscheidung mechanischer Verunreinigungen dienende Filter
überführt.
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