DE4232647A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von textilien - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum reinigen von textilienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von
Textilien FCKW-frei mittels Lösungsmitteln auf Benzinbasis.
Die Erfindung hat auch eine Verwendung eines solchen
Verfahrens zum Gegenstand.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum
Reinigen von Textilien mittels FCKW-freien Lösungsmitteln
auf Benzinbasis mit Reinigungsmaschine, Destillationsteil,
Rückgewinnungsteil und Trockner.
Im allgemeinen erfolgt bei einer solchen Reinigungsanlage
das Trocknen (nach Umladen des Gutes aus der
Reinigungsmaschine) mittels Warmluft; das insbesondere in
der Reinigungsmaschine in einer Trommel vorgeschleuderte
Textilgut (beispielsweise auf 11% Restfeuchte
vorgeschleudert) wird weiter getrocknet und aus der
lösungsmittelbeladenen Luft durch Destillation und
Kondensation das Reinigungsmittel rückgewonnen.
Hierbei sind aber besondere Sicherheitsvorkehrungen
erforderlich, da das Lösungsmittel auf Benzinbasis
spätestens ab dem Flammpunkt des hier verwendeten
Lösungsmittels (71°C) eine erhebliche Explosisionsgefahr
heraufbeschwört. Auch ist das darum notwendige Arbeiten
unter Vakuum sehr aufwendig. FCKW′s sind dagegen nur noch
für einen kurzen Zeitraum zugelassen, der Einsatz von PER
stellt zunehmend höhere Ansprüche an die Anlagenqualität, so
daß sowohl die FCKW betriebenen wie die PER betriebenen
Maschinen gesetzt oder zumindestens erheblich umgebaut
werden müssen. Bei sämtlichen bisherigen Maschinen und den
dort verwendeten Reinigungsmitteln war zudem eine praktisch
100%ige Destillation wegen der erheblichen Verschmutzung des
Reinigungsmittels erforderlich.
Bekannt ist im übrigen ein Verfahren zur Trockenreinigung mit
einem Kohlenwasserstoff mit niedrigem Flammpunkt (41°C) und
hohem Dampfdruck (EP 90 119 398.7). Beschrieben wird eine sog.
dry-to-dry Reinigungsmaschine, d. h. eine Maschine, in der sowohl
gewaschen wie getrocknet wird. Bei der Art des Lösungsmittels
ist ein Umladen im feuchten Zustand aus sicherheitstechnischen,
human-ökologischen und ökologischen Gründen mit europäischen,
insbesondere deutschen Standards, nicht vereinbar. Heißluft wird
dort zwischen dem Waschbad und der Trockenleitung eingedrückt,
das verdampfte Lösungsmittel zur Rückgewinnung kondensiert. Vor
diesem Lösungsmittelrückgewinnungsschritt wird ein Unterdruck
erzeugt und ein Inertgas eingeführt. Das Inertgas wird aller
dings in das Waschbad eingeführt, bis die Sauerstoffdichte einer
ein Lösungsmittel enthaltenden Mischung einen Wert unterhalb eines
bestimmten Grenzwertes annimmt. Nach der Einführung des Inertga
ses in das Waschbad (Absenken der Sauerstoffdichte) schließt
sich Waschen, Zentrifugieren und schließlich Trocknen an.
Eine Inertisierung erfolgt dort genauer:
- a) Zunächst durch Erzeugung eines Unterdrucks, wobei ein Rest sauerstoffgehalt von 5 Vol.-% erreicht werden soll. Dies bedeutet aber, daß mit einer gasdichten Maschine gearbeitet wird.
- b) Zusätzlich wird Inertgas, vermutlich aus einem Stickstoff tank, um den Restsauerstoffgehalt auf 5% einzustellen, eingedüst. Das Verfahren ist technisch aufwendig und hat die oben genannten Probleme wie das technisch aufwendige Vakuumverfahren mit gasdichter Maschine.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die nicht nur PER-
und FCKW-frei arbeitet, bei der zudem der Aufwand
beträchtlich vermindert wird und bei der der
Trocknungsvorgang praktisch gefahrfrei durchgeführt werden
kann, selbst wenn einzelne Anlagenteile in ihrer Funktion
versagen sollten.
Erreicht wird dies überraschend einfach bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art dadurch, daß unter Schutzgas
getrocknet wird.
Vorzugsweise wird unter Stickstoff getrocknet.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn man mit aus der Luft
gewonnenem Stickstoff trocknet, wobei Sauerstoff in an sich
bekannter Weise aus der Luft herausgefiltert wird.
Auf Druckflaschen, eigene Anschlüsse, das Auswechseln
solcher Flaschen etc. kann verzichtet werden, wenn mit in
situ gewonnenem Stickstoff getrocknet wird.
Vorzugsweise wird in den Trockner selbst N2 eingedüst.
Vorzugsweise arbeitet man mit einem an sich bekannten
aromatenfreien Lösungsmittel geringen Verdunstungswerts,
insbesondere n-Undekan.
Zweckmäßig kann man dabei so vorgehen, daß man mit einer
Temperatur von 55°C im geschlossenen System insbesondere auf
15°C unter dem theoretischen Flammpunkt trocknet.
Günstig ist es, mit einem Sauerstoffanteil von 6% im
trocknenden Gas, d. h. mit einem Wert weit unterhalb der
Explosionsgrenze, zu trocknen.
Mit besonderen Vorteilen arbeitet man, wenn man unter
Stickstoffspülung ohne Vakuum trocknet, wobei nahezu
Umgebungsdruckverhältnisse beim Trocknen angewendet werden.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme können also nicht nur
mit FCKW betriebene und mit PER betriebene Anlagen als
überwunden gelten. Die Ware wird nach entsprechender
Vordetachur in der Reinigungsmaschine gereinigt, wobei es
sich um eine gefederte Maschine handelt, die mit einem oben
vorgesehenen Getriebemotorantrieb versehen ist. Eine hohe
Schleuderdrehzahl wird ermöglicht, so daß 89% der
Lösungsmittel beim Schleudern extrahiert und lediglich 11%
später im Trockner, nachdem die Ware umgeladen wurde,
entfernt werden.
Das Umladen ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb von
Trockner und Reinigungsmaschine, mit dem Vorteil, hierdurch
eine Verdopplung der Kapazität des Systems zu erreichen,
verglichen mit herkömmlichen DRY-to-DRY-Techniken. Das
Umladen ist möglich durch den geringen Verdunstungswert,
wenn als Reinigungsmittel n-Undekan verwendet wird.
Verwendet man zwei Trockner im System, so kann die Kapazität
der Anlage sogar auf den dreifachen Beladewert gesteigert
werden.
Weiterhin ist eine Destillationseinheit vorgesehen, deren
Kapazität durch die Verwendung des problemfrei zu
handhabenden n-Undekan auf 70 Liter pro Stunde begrenzt sein
kann. Bisher war eine Destillation von 100% erforderlich,
mit der Maßnahme der Erfindung genügen 20% Destillation.
Die Destillation arbeitet unter Vakuum.
Es kann mit Kartuschenfiltern gearbeitet werden.
Durch den Anschluß einer Kälteanlage an den Trockner kann
das Reinigungsmittel praktisch vollkommen rückgewonnen
werden, der Lösungsmittelverlust liegt hier bei 1%. Durch
den Einsatz dieser Vorrichtung ist die theoretische
Brandgefahr nicht mehr gegeben. Physikalisch ist es
ausgeschlossen, daß in dem hergestellten
Stickstoffluftgemisch (Sauerstoffanteil unter 10% bzw. unter
6%) eine Flamme existieren kann.
Das verwendete Lösungsmittel entspricht der gleichen
Gefahrenklasse wie leichtes Heizöl. Kontaktwasser fällt nur
in geringen Mengen an.
Durch die Inertgas(Schutzgas)-Produktion im System fällt
jeder Flaschenwechsel oder Vorratstank fort; Folgekosten für
Schutzgas treten nicht auf.
Es sind eigene Sicherheitskreise im System vorhanden,
einmal, um die Temperatur 15°C unter dem Flammpunkt des
Lösungsmittels (71°C) zu halten, zum anderen zur Überwachung
der O2-Konzentration, wobei Störmeldungen bei ansteigender
O2-Konzentration über 6% gegeben werden. Selbst bei 10%
ist allerdings eine Explosionsgefahr nicht zu befürchten.
Die Vorrichtung zum Reinigen von Textilien mittels
FCKW-freien Lösungsmitteln auf Benzinbasis mit
Reinigungsmaschine, Destillationsteil, Rückgewinnungsteil
und Trockner zeichnet sich also aus durch Zuführung von
Schutzgas in den Trockner.
Eine Dosierleitung für N2 kann aus dem Vorratsbehälter
einer eigenen N2-Gewinnungsanlage in den Trockner geführt
sein, wobei die N2-Anlage den Stickstoff der Luft
entnehmen kann. Eine eigene Mikroprozessorsteuerung zur
Steuerung und Kontrolle für den Temperaturverlauf, einer
anderen Mikroprozessorsteuerung für die
Sauerstoffkonzentration während des Trocknungsvorgangs kann
eingerichtet sein.
Anschlüsse am Trockner können vorgesehen sein, die das mit
Lösungsmittel und Dampf gesättigte gasförmige Medium einer
Kühlvorrichtung zu Zwecken der Kondensation, insbesondere
bei 3°C, zuleiten.
Die Anlage bzw. die Vorrichtung zeichnet sich im übrigen aus
durch Betrieb des Trockners unter annähernd
Umgebungsdruckverhältnissen.
Schließlich zeichnet sich die Erfindung noch aus durch die
Verwendung von Stickstoff aus einer an sich bekannten
Stickstoff aus Luft gewinnenden Anlage im Trockner einer
Reinigungsmaschine für Textilien, die FCKW-frei arbeitet.
Die Arbeitsweise des Trockners ist die folgende:
beim Trocknungsvorgang wird das im geschlossenen Trockner
befindliche gasförmige Medium über ein Gebläse an einem
Heizregister (beides innerhalb des Trockners) vorbeigeleitet
und auf 55°C erwärmt. Die Warmluft entzieht den Textilien
die Lösungsmittelrestfeuchte in einer rotierenden Trommel.
Die gesättigte Warmluft wird in einer Kühlvorrichtung auf
3°C abgekühlt, wobei das Lösungsmittel auskondensiert. Das
abgeschiedene Lösungsmittel wird in die Reinigungsmaschine
zurückgeführt. Die Lösungsmittelrückgewinnung beträgt 99%.
Nach Bedarf wird das Lösungsmittel aus zwei Vorratsbehältern
der Reinigungsmaschine in der Destillationseinheit wieder
aufbereitet.
Bei der Trocknung wird das erwähnte aus reinem Kohlenwasserstoff
bestehende Lösungsmittel mit einem theoretischen Flammpunkt von
71°C verwendet, wobei auf unter 15°C unter Flammpunkt getrocknet
wird.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit
bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden:
Diese zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage, die von
einer Wand außen umbaut ist, um zu zeigen, wie klein
die Anlage baut;
Fig. 2 eine solche Anlage von der konstruktiven Seite.
Links in Fig. 1 ist die Reinigungsmaschine 10 zu sehen; unter
halb der Reinigungsmaschine sind nicht dargestellte Vorratstrom
meln vorgesehen. Die Reinigungsmaschine wird über eine Motorge
triebeeinheit 12 angetrieben.
Zu Beginn und während des gesamten Trocknungsvorgangs wird
die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Trockners auf weit
unerhalb der theoretischen Explosionsgrenze reduziert, so
daß selbst bei Überschreiten des Flammpunkts keine
entflammbare Atmosphäre im Trockner entstehen kann. Die
Stickstoffspülung im Trockner erfolgt im Gegensatz zum Stand
der Technik ohne jedes Vakuum, vielmehr unter annähernd
normalen atmosphärischen Druckbedingungen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun
mit bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert
werden. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer
Anlage, die von einer Wand außen umbaut ist, um zu zeigen,
wie klein die Anlage baut.
Links in der Zeichnung ist die Reinigungsmaschine 10 zu
sehen; unterhalb der Reinigungsmaschine sind nicht
dargestellte Vorratstrommeln vorgesehen. Die
Reinigungsmaschine wird über eine Motorgetriebeeinheit 12
von oben angetrieben.
Im gleichen Gehäuse mit der Antriebsmaschine ist ein Filter
14 für das Lösungsmittel vorgesehen. Die Darstellung ist
schematisch. Tatsächlich sind zwei Filter übereinander
gebaut. Das erste von den beiden baugleichen Filtern ist das
Vorfilter, das andere das Nachfilter.
Seitlich neben dem Filter 14 in der Zeichnung ist ein
Lösungsmittelkühler 13 angeordnet.
Schließlich sind im selben Gehäuse noch Magnetventile 16 für
die Steuerfunktionen der Reinigungsmaschine angeordnet.
In der Zeichnung daneben angeordnet ist eine
Destillieranlage, die über 20 mit Dampf indirekt beheizt
ist. Aus der Destillieranlage 24 zieht man stündlich 70
Liter ab, reinigt diese, entfernt den Sumpf und führt das
Kondensat über 26 der Reinigungsmaschine wieder zu.
Ganz rechts in der Zeichnung dargestellt ist eine an sich
bekannte N2 Anlage, die nicht Gegenstand der Erfindung
ist, deren Wirkung (die N2-Produktion) lediglich
ausgenutzt wird. Die N2-Anlage 30 nimmt Luft aus der
Leitung 18 auf. Bei 32 ist ein Filter und eine Pumpe
vorgesehen. Diese arbeiten nach einem neuartigen
Druckwechselprinzip, genannt "pressure swing absorption"
(PSA): in einem Aktivkohlefilter wird ein pulsierender-
Pumpeffekt ausgenutzt. Luft wird angesaugt, beim Ausblasen
stößt das Filter 32 Sauerstoff ab. Über eine Leitung 36
gelangt der Stickstoff in einen Vorratsspeicher 38, von dem
aus der Stickstoff über die Leitung 40 nach Wunsch,
insbesondere diskontinuierlich in den Trockner eindosiert
wird, wenn der Stickstoffgehalt unter eine bestimmte Grenze
gefallen ist bzw. der Sauerstoffgehalt über eine bestimmte
Grenze (6%) Gefahr läuft zu steigen. Von der Steuereinheit
42 geht eine O2-Meßleitung 44 zum Trockner 5.
Das zentrale Teil der vorliegenden Erfindung ist der
Trockner 50, in dem als Schutzgas Stickstoff 40 eingeblasen
wird. Etwa nach einem Schnorchelumladeverfahren kommt das
gereinigte Gut in den Trockner. Es erfolgt eine Erwärmung
durch Vorbeistreichen an einem Heizregister
(Gebläse-beaufschlagt) auf 55°C im geschlossenen System,
d. h. 15°C unter dem Explosionspunkt, so daß eine doppelte
Sicherheit gegeben ist, da kritische O2-Werte nie erreicht
werden. Durch die Erwärmung auf 55°C wird die Restfeuchte
des Reinigungsgutes praktisch ausgetrieben. Das 55°C heiße
Medium wird zur Kälteanlage (nicht gezeichnet) geführt, wo
eine Abkühlung auf 3°C erfolgt und die Restfeuchte
kondensiert. Dieses wird nach evtl. Reinigung zurück in die
Reinigungsmaschine gegeben. Der Trockner wird mit Dampf 20
indirekt beheizt. Eine rotierende Trommel kann Verwendung
finden.
Die Verhältnisse im Trockner werden über eine
Mikroprozessorsteuerung gesteuert. Ein O2-Meßgerät saugt
Frischluft an. Vor dem Trocknungsvorgang wird ein Signal an
die N2-Anlage gegeben. Es erfolgt eine Spülung mit N2,
bis der Sauerstoff unter 6% fällt. Ein erneutes Signal
signalisiert die Betriebsbereitschaft.
In Fig. 2, die eine Einzelheit der Trockneranordnung und N2-
Zubereitung zeigt, sind übereinstimmend mit Fig. 1 die gleichen
Bezugszeichen für gleiche Elemente benutzt worden.
Die Trockentrommel 50 ist als das zentrale Element herausge
zeichnet worden. In die Trommel des Trockners 50 wird aus der
Luft erzeugter Stickstoff über die Leitung 40 vorbei an einem
Heizregister 60 eingeblasen. Das noch feuchte Gut wurde aus der
hier nicht dargestellten Reinigungsmaschine 10 umgeladen.
In der Trommel 50 erfolgt die Erwärmung auf die oben erwähnte
Temperatur: Feuchte und Lösungsmittel werden ausgetrieben (62).
Über einen Lüfter 64 erfolgt die Rezyklisierung. Das Gemisch
strömt bei 66 weiter und geht in einen Verdampfer 68, wobei das
flüssige N11 zusammen mit kondensiertem Wasser über 70 einem
Wasserabscheider 72 zugeführt wird. Über 22 wird das Kondensat
abgeführt. Der Dampf strömt bei 20 im Kreislauf zurück zum Heiz
register. Hinter dem Verdampfer 68 geht eine Meßleitung 72 zu
einem O2-Analysator 74 ab. Es wird auf einen O2-Wert von 6% im
Trockner geregelt.
Die N2-Anlage 30 nimmt Luft auf, komprimiert diese bei 78 und
filtert sie bei 32 und führt sie Adsorbern 80 und 81 zu. Der
erzeugte Stickstoff wird bei 36 über einen N2-Speicher 38 zu
geführt, woraus er über einen gesteuerten Durchflußmesser 84 der
vorerwähnten N2-Dosierleitung zugeführt wird. 72 ist eine Heiz
leitung.
In der Reinigungsmaschine gemäß der Erfindung wird also nicht
unter Schutzgas, sondern weder im Vakuum noch gasdicht noch
unter Schutzgas gereinigt.
Die Erfindung hat mit dem Stand der Technik, bei dem viele Per
maschinen einfach auf Benzin (Explosionsgefahr!) umgestellt
werden, nichts gemein.
Erfindungsgemäß kann mit einem Lösungsmittel mit hohem Flamm
punkt von beispielsweise 71°C und dies bei einem niedrigen
Dampfdruck, gearbeitet werden. Hierdurch allein ist nur beim
Trocknen mittels Heißluft ein Explosionsschutz, nämlich die
Inertisierung, vorgesehen und nicht etwa bereits beim Waschen.
Durch die Maßnahme nach der Erfindung, separat zu waschen und zu
trocknen (getrennte Anlagenkomponenten, nämlich Reingungsmaschi
ne und Trockner), kann jedes Aggregat auf seinen optimalen je
weiligen Einsatzzweck abgestimmt konstruiert werden. Das Umlade
verfahren, das Grundlage der Erfindung ist, ermöglicht somit das
gleichzeitige Waschen und Trocknen von verschiedenen Chargen, so
daß hierdurch eine Kapazitätsverdopplung gegeben ist (wirt
schaftlicher Vorteil für den Anwender). Die Inertisierung er
folgt lediglich beim Trockner und nicht in der Waschtrommel
durch das speziell für diesen Zweck eingesetzte Spezialaggregat,
das aus der Umgebungsluft Stickstoff gewinnt und hierdurch
auf technisch aufwenige Vakuumverfahren und gasdichte Maschinen
verzichtet.
Claims (19)
1. Verfahren zum Reinigen insbesondere von Textilien, FCKW-
frei mittels Lösungsmitteln auf Benzinbasis, dadurch ge
kennzeichnet, daß nach der Reinigung unter aus der Luft in
situ gewonnenem Stickstoff getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stickstoff aus der Luft gewonnen wird, indem Sauerstoff aus
ihr herausgefiltert wurde.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Trockner selbst N2 eingedüst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mit einem aromatenfreien Lösungsmittel
geringen Verdunstungswertes, insbesondere n-Undekan, gerei
nigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mit einer Temperatur von 55°C im ge
schlossenen System insbesondere auf 15°C unter dem theore
tischen Flammpunkt, getrocknet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mit einem Sauerstoffanteil von 6% im
trocknenden Gas, d. h. mit einem Wert weit unterhalb der
Explosionsgrenze, getrocknet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Reinigungsmitteldämpfe nach dem Ge
brauch unter Vakuum, insbesondere durch Abkühlung auf 3°C,
destilliert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit
Kartuschenfiltern gearbeitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß unter Stickstoffspülung ohne Vakuum nahezu
bei Umgebungsdruckverhältnissen getrocknet wird.
10. Verwendung von Stickstoff aus einer an sich bekannten
Stickstoff aus Luft gewinnenden Anlage im Trockner einer
Reinigungsmaschine für Textilien, die FCKW-frei arbeitet.
11. Vorrichtung zum Reinigen von Textilien, FCKW-frei mittels
Lösungsmitteln auf Benzinbasis, mit Reinigungsmaschine,
Destillationsteil, Rückgewinnungsteil und Trockner, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung zum Eindüsen von Schutzgas
in den Trockner.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Dosierleitung für N2 aus dem Vorratsbehälter einer
eigenen an sich bekannten N2-Gewinnungsanlage in den Trock
ner geführt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die N2-Anlage den Stickstoff aus der Luft gewinnt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekenn
zeichnet durch unabhängige Sicherheitskreise einer Mikro
prozessorsteuerung für Steuerung und Kontrolle sowohl
einerseits des Temperaturverlaufs bis zu einer Grenztempe
ratur, insbesondere 55°C und 15°C unter Flammpunkt des
Reinigungsmittels und andererseits der Sauerstoffkonzen
tration während des Trocknungsvorgangs, insbesondere auf
6%.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch ein einem Heizregister das gasförmige
Trocknungsmedium (N2; O2) zuleitende Gebläse innerhalb des
Trockners.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch An
schlüsse am Trockner, die das mit Lösungsmittel und Dampf
gesättigte gasförmige Medium einer Kühlvorrichtung zu
Zwecken der Kondensation, insbesondere bei 3°C, zuleiten.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekenn
zeichnet durch Betrieb des Trockners annähernd unter Umge
bungsdruckbedingungen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, gekenn
zeichnet durch eine Schnorchelumladeeinrichtung zwischen
Reinigungsmaschine und Trockner.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekenn
zeichnet durch eine mit Vakuum arbeitende Destillierein
heit.
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