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Dokumentenidentifikation DE69523167T2 07.02.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0791043
Titel INTERN-CARBONISIERENDE REINIGUNGSMITTEL UND VERFAHREN FÜR IHRE ANWENDUNG
Anmelder Harris Research, Inc., Logan, Utah, US
Erfinder HARRIS, D., Robert, Logan, US
Vertreter Müller, Schupfner & Gauger, 80539 München
DE-Aktenzeichen 69523167
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, GB, IE, IT, LI, LU, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.11.1995
EP-Aktenzeichen 959390709
WO-Anmeldetag 06.11.1995
PCT-Aktenzeichen US9514380
WO-Veröffentlichungsnummer 9614382
WO-Veröffentlichungsdatum 17.05.1996
EP-Offenlegungsdatum 27.08.1997
EP date of grant 10.10.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.02.2002
IPC-Hauptklasse C11D 3/10
IPC-Nebenklasse C11D 3/20   C11D 3/26   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf intern-carbonisierende Mittel zum Reinigen von Textilfasern. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Waschmittel enthaltende Mittel, die intern-carbonisiert werden durch Mischen der Bestandteile des Mittels gleichzeitig mit ihrer Anwendung auf einer zu reinigenden Textilie, um ein carbonisierendes Dioxid oder Kohlendioxid zu entwickeln, das eine Reaktion auf der Textilie hervorruft, was zu einem Entfernen von Verschmutzungen und anderen Materialien von der Textilie führt. Dieses carbonisierende Mittel hat eine verbesserte Fähigkeit, in Textilfasern einzudringen und sowohl anorganische als organische Materialien aus den Fasern zu lösen und/oder anzuheben, und die Fähigkeit, das Sprudeln des Kohlendioxids sogar dann zu verwenden, wenn die Bestandteile bei relativ hohen Temperaturen angewendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Es gibt unzählige Arten von Reinigungsmitteln zum Reinigen von Textilfasern wie Teppichen, Polstern, Stoffen, Kleidung, Matratzen und Bettzeug, Leinen u. ä. Die meisten von diesen basieren auf Seifen oder anderen Waschmitteln, die im allgemeinen als "Tenside" bezeichnet werden. Unter einem "Tensid" versteht man ein synthetisches, amphipathisches Molekül, das ein großes, nicht polares Kohlenwasserstoffende, das öllöslich ist, und ein polares Ende, das wasserlöslich ist, hat. Seife ist ebenfalls ein amphipathisches Molekül, das aus einem Alkalisalz oder einer Mischung von Salzen hergestellt wird, aus langkettigen Fettsäuren, wobei das Säureende polar oder hydrophil ist, und die Fettsäurekette nichtpolar oder hydrophob ist. Tenside werden weiterhin in nichtionogene, anionische oder kationische Tenside klassifiziert. Anionische und nichtionogene Waschmittel sind am üblichsten.

Tenside und Seifen sind so ausgerichtet, daß sie Verschmutzungen von den Textilfasern entweder physikalisch oder durch eine chemische Reaktion lösen und dispergieren. Die Verschmutzung kann dann auf eine Art und Weise gelöst oder suspendiert werden, daß sie von den zu reinigenden Fasern entfernt werden kann. Dies funktioniert, da die hydrophoben Enden der Moleküle die Oberfläche von Verschmutzungen und Ölen bedecken oder an diesen haften und die wasserlöslichen, hydrophilen (polaren) Enden in Wasser löslich sind und dazu beitragen, die Verschmutzungen und Öle in einer wässrigen Umgebung zu lösen oder zu dispergieren. Ein großes Problem, das mit der Verwendung von Tensiden beim Reinigen von Fasern auftritt, ist, daß im allgemeinen eine große Menge Wasser nötig ist, um die Tenside und die suspendierten oder gelösten Partikel zu entfernen. Die Tenside hinterlassen außerdem im allgemeinen eine ölige, hydrophobe Schicht auf der Faseroberfläche. Die ihm eigene ölige Natur des hydrophoben Endes der Tenside verursacht eine vorzeitige Wiederverschmutzung der Faseroberfläche, selbst wenn die Oberflächen eine Tensidschicht aufweisen, die nur ein Molekül dick ist. Umso größer die Konzentration der verwendeten Tenside ist, um so größer ist das Wiederverschmutzungspotential nach der Reinigung. Die Rückstände, die von den Tensiden zurückbleiben, verursachen manchmal auch Irritation oder allergische Reaktionen bei Menschen, die empfindlich auf diese Chemikalien reagieren.

Es sind auch Umweltprobleme mit der Verwendung von Seifen und anderen Tensiden verbunden. Zusätzlich zu der Tatsache, daß sie relativ große Mengen Wasser benötigen, sind einige nicht biologisch abbaubar und einige enthalten sehr große Mengen an Phosphaten, was aus Umweltschutzgründen ebenfalls nicht wünschenswert ist. Es sollte deshalb wünschenswert sein, ein Mittel zu verwenden, in dem die Konzentration von Tensiden auf einem Minimum gehalten wird, während die Reinigungsfähigkeit des Mittels erhalten bleibt.

Dieses Bewußtsein für die Gesundheit und die Umwelt hat dazu geführt, daß auf die Verwendung von weniger giftigen, natürlicheren Reinigungsbestandteilen größeres Gewicht gelegt wird. Die Suche nach Teppichreinigern, die ein Gleichgewicht an Reinigungsfähigkeit und Wiederverschmutzungswiderstand aufweisen, hat jedoch manchmal zu Mitteln geführt, die unnatürliche Bestandteile enthalten, die ein größeres Potential haben, allergische Reaktionen und andere Gesundheits- und Umweltprobleme hervorzurufen. Normale Seifen, die auf der Basis der Hydrolyse von natürlich vorkommenden Fetten und Ölen hergestellt werden, sind für die Teppichreinigung nicht geeignet, da sie die Eigenschaft haben, daß ihre Rückstände Verschmutzungen anziehen. Um diese Rückstände weniger schmutzanziehend zu machen, werden die Waschmittel synthetisch verändert.

Ein anderes bereits lange existierendes Problem bei der Teppichreinigung ist das oxidative Verblassen oder Vergilben wie es im allgemeinen genannt wird. Die üblichen Bedingungen, die das Potential zum Vergilben erhöhen, sind ein Reinigungsmittel mit einem hohen pH-Wert und/oder lange Trockenzeiten. Je höher die Konzentration an festen Bestandteilen im Reinigungsmittel ist, umso größer ist im allgemeinen das Potential für dieses oxidative Vergilben, was eine merkliche Entfärbung des Teppichs bewirkt. Durch einen hohen pH-Wert und durch das Benötigen großer Mengen an Wasser, um die Rückstände auszuspülen, tendieren Seifen und andere Tenside also dazu, das Risiko des Vergilbens zu erhöhen.

Die Kombination eines Silikatweichmachers für Gewebe, eines neutralisierenden oder "säuernden" Mittels, wie Citronensäure, eines desintigrierenden Mittels, das Citronensäure enthält, von Wasserstoff, Kohlenstoff und einem Füllmaterial, das Ammoniumsulfat, Zeolith A oder Harnstoff sein kann, wird im Zusammenhang mit dem Waschen von Geweben beschrieben. In US Patent Nr. 4,814,095 "Vorbereitung zur Nachbehandlung nach dem Waschen basierend auf Schichtsilikat" wird die Verwendung von diesen Bestandteilen zur Verwendung als Textilweichspüler dargestellt. Wie jedoch in Spalte 3, Zeilen 21 bis 25 dieses Patents bemerkt wird, wird das Hauptwirkmerkmal dieses Mittels, nämlich die Eigenschaft des Weichmachens von Textilien, durch das Vorhandensein eines geeigneten Schichtsilikats unterschieden. Wie das Patent darstellt, wird die Silikatschicht auf den Textilfasern abgelagert. Während dies zum Weichmachen von Geweben vorteilhaft sein kann, ist es für das Reinigen von Teppichen, Polstern und anderen Geweben, die nicht gründlich gespült werden, nicht wünschenswert, da ein großer Silikatrückstand abrasiv wirken kann. Außerdem macht der Rückstand den Teppich, die Polster oder ein anderes Material anfälliger für eine Wiederverschmutzung als Teppiche und Polster ohne Rückstände. Außerdem bewirkt die Tatsache, daß große Mengen an Wasser benötigt werden, um die Silikatreste aus dem Teppich oder den Polstern zu spülen, eine Erhöhung der Trockenzeit der Textilien und erhöht das Risiko des Vergilbens.

Eine signifikante Verbesserung im Stand der Technik, was das Reinigen von Textilfasern und insbesondere von Teppichen und Polstern betrifft, wird in US-Patent 4,219,333 beschrieben. Dieses Patent zeigt folgendes; wenn Waschmittellösungen unter einem positiven Manometerdruck carbonisiert werden und auf die Fasern bei einer Umgebungstemperatur angewendet werden, penetriert die Lösung die Fasern schnell und bricht und hebt durch das Sprudeln der Carbonisierung schnell die gelösten Schmutz- und Ölpartikel an die Oberfläche der Faser, von der sie durch Staubsaugen oder Transfer auf eine absorbierende Fläche, wie einen drehenden Lappen, entfernt werden können. Da weniger Seife oder andere Tenside auf die Fasern angewendet werden müssen, muß außerdem weniger Wasser zum Ausführen der Reinigung verwendet werden und die Fasern trocknen schneller, als Fasern, die mit der konventionellen Dampfreinigung oder Waschanwendungen behandelt wurden und es bleibt nur ein geringer Rückstand auf den Fasern. Dies führt aufgrund des reduzierten Rückstands zu weniger Wiederverschmutzung und aufgrund des schnelleren Trocknens der Fasern zu einer verminderten Wahrscheinlichkeit des Vergilbens.

Die Erfindung, die in US Patent Nr. 5,244,468 beansprucht wird, stellt eine gewisse Lösung für das Tensidproblem bereit, da es die Verwendung von carbonisierten waschmittelfreien Verbindungen, die Harnstoff enthalten, beansprucht, die aus der Reaktion zwischen einem Carbonatsalz und einer natürlich vorkommenden Säure oder einem säurebildenden Material entstehen.

Diese Erfindung benötigt jedoch immer noch das Vorhandensein eines positiven Manometerdrucks, um das richtige Maß an Carbonisierung aufrecht zu halten.

In der Vergangenheit war es für die Herstellung einer carbonisierten Lösung nötig, die Reinigungslösung in einem Behälter mit Kohlendioxid aus einer äußeren Quelle, z. B. einem CO&sub2;-Zylinder, unter Druck zu setzen und den Behälter zu schütteln, vorzugsweise während des Einführens des CO&sub2;, um sicherzustellen, daß die Lösung carbonisiert wird. Kohlendioxidbehälter, die nötig sind, um dieses Druckausüben vorzunehmen, sind schwer und es ist umständlich sie vor Ort zu haben, um sie an Sprühvorrichtungen anzuschließen, wenn die Reinigungslösung auf Teppichen angewendet wird. Die Vorzüge des Kohlendioxids als flüchtiges Aufbausalz haben den Nachteil, einen Kohlendioxidtank während der Reinigung an Ort und Stelle zu haben, aufgewogen. Ein weiterer Nachteil des externen Carbonisierens einer Lösung unter positivem Druck ist zudem, daß ein Kohlenstoffüberschuß in die Luft oder die umgebende Atmosphäre abgeben werden kann und daß immer die Gefahr besteht, daß das Kohlendioxid aus Versehen aus dem unter Druck stehenden Behälter, in dem es enthalten ist, entweicht.

Es ist ebenfalls schon lange bekannt, daß heiße Reinigungslösungen Textilien und andere Materialien besser reinigen als kalte Reinigungslösungen. Viele derzeit erhältliche Teppiche benötigen eine erhöhte Temperatur für eine gute Reinigung. Bis zur vorliegenden Erfindung war jedoch unklar wie man die Reinigungsvorteile einer carbonisierten Lösung in Kombination mit denen einer erwärmten Lösung erreichen kann. Wenn eine carbonisierte Lösung erwärmt wird, wird die Reinigungskraft, die durch das Erwärmen der Lösung erreicht wird, durch die verminderte Lösbarkeit des Kohlendioxids in der Lösung kompensiert.

Je mehr die Lösung also erhitzt wird, umso weniger Carbonisierung enthält sie zur Reinigung.

Es ist ebenfalls seit langem bekannt, daß der pH-Wert der Reinigungslösung die Reinigungskraft wesentlich beeinflussen kann. Wie oben ausgeführt, ist eine neue Generation von Teppichen empfindlich gegenüber Lösungen mit einem hohen pH-Wert und sie werden zerstört, wenn eine basische Lösung für eine signifikante Zeitdauer auf dem Teppich bleibt. Bis zur vorliegenden Erfindung war es schwierig, die Vorzüge von Lösungen mit erhöhtem pH-Wert zu erreichen, ohne den Schmutzwiderstand der Teppiche der neuen Generation zu beeinflussen oder Vergilben zu verursachen.

Es gibt also einen Bedarf für eine Reinigungslösung, die die Vorteile einer carbonisierten Lösung und die einer erhitzten Lösung verbindet, ohne daß es zu den bekannten Problemen, die mit Tensiden und anderen Füllstoffen verbunden sind, kommt.

Gegenstände und Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt ein Verfahren zur Reinigung von Textilfasern, wobei die Fasern einem intern-carbonisierendem Reinigungsmittel ausgesetzt werden, das nicht unter einem positiven Manometerdruck steht, indem extern Gas zugeführt wird, bei einer erhöhten Temperatur zwischen 60ºC und 99,33ºC (140º bis 200ºF), wobei das Mittel gleichzeitig mit der Anwendung durch die Kombination von Lösungen bei dieser erhöhten Temperatur hergestellt wird, die im wesentlichen bestehen aus

(a) einer wässrigen Carbonatsalzlösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% eines Carbonatsalzes beinhaltet, wobei die Carbonatlösung einen pH-Wert zwischen 8 und 11 hat;

(b) einer wässrigen sauren Lösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% einer Säure beinhaltet, wobei die saure Lösung eine Säure mit einem pH-Wert von zwischen 3 und 6 enthält; und

(c) eine zur Reinigung effektive Menge eines Tensids, wobei die relativen Proportionen des Carbonatsalzes und der Säure derart sind, daß das Carbonat mit der Säure reagiert, wenn diese Lösungen miteinander vermengt werden, so daß ein wässriges Mittel erzeugt wird, das im wesentlichen einen neutralen pH-Wert hat und von dem Kohlendioxid in die umgebende Atmosphäre abgeben wird, so daß das Kohlendioxid mit den Textilfasern in Verbindung kommt.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Textilfasern bereitgestellt, welches beinhaltet:

(a) Bereitstellen einer wässrigen Carbonatsalzlösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% eines Carbonatsalzes und eine reingungswirksame Menge eines Tensids bei einer erhöhten Temperatur von zwischen 60ºC und 93,33ºC (140º bis 200ºF) enthält, wobei die Lösung einen pH-Wert von zwischen 8 und 11 aufweist;

(b) Bereitstellen einer wässrigen sauren Lösungen die 0,1 bis 16 Gew.-% einer Säure bei einer erhöhten Temperatur von zwischen 60ºC und 93,33ºC (140º bis 200ºF) enthält, wobei die saure Lösung einen pH-Wert von zwischen 3 und 6 aufweist;

(c) Richten der Carbonatsalzlösung bei einer erhöhten Temperatur direkt auf die Textilfasern als Sprüh- oder Lagenauftrag von Lösung; und

(d) unmittelbares Richten der sauren Lösung auf dieselben Textilfasern bei einer erhöhten Temperatur als Sprüh- oder Lagenauftrag von Lösung, wobei die Carbonatsalzlösung und die saure Lösung auf diesen Fasern vermengt werden, um eine carbonisierende Lösung zu bilden, derart, daß die carbonisierende Lösung und das Kohlendioxid, das durch die carbonisierende Lösung entsteht, mit den Textilfasern in Kontakt treten und diese reinigen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungsmittel bereitzustellen, das ein Tensid enthält, das schnell in die Textilfasern eindringt und die Verschmutzungen und Öle daraus durch einen Hebevorgang entfernt.

Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein carbonisierendes Reinigungsmittel, das ein Tensid enthält, bei einer erhöhten Temperatur bereitzustellen, wobei die Carbonisierungsreaktion schnell in die Textilfasern eindringt und dabei Verschmutzungen und Öle zum Entfernen löst, ohne daß sie signifikante Mengen an schmutzanziehenden Rückständen auf den Fasern zurückläßt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reinigen von Textilfasern mit einer carbonisierenden Lösung bei einer erhöhten Temperatur bereitzustellen, wobei die Verschmutzungen und Öle mit einer kleinen Menge an Tensiden effektiv von den Fasern entfernt werden und in einer wässrigen Umgebung gelöst werden für eine geeignete Zeit, um es den gelösten Materialien und der wässrigen Umgebung zu ermöglichen, aus den Fasern herausgezogen oder entfernt zu werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungsmittel bereitzustellen, das ein Tensid enthält, wobei die Carbonisierungsreaktion bei einem Umgebungsdruck aber einer erhöhten Temperatur verwendet wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tensid enthaltendes Reinigungsmittel bereitzustellen, das zwei Lösungen enthält, vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur, die gleichzeitig mit ihrer Anwendung auf eine zu reinigende Textilie gemischt werden können, um eine intern-carbonisierende Lösung herzustellen, wobei die Carbonisierungsreaktion unmittelbar vor der Anwendung oder direkt auf der zu reinigenden Textilie stattfindet.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungsmittel bei erhöhten Temperaturen bereitzustellen, das durch chemische Reaktion intern-carbonisiert wird, ohne daß die Anwesenheit eines Drucks von einem extern beaufschlagten Gas nötig wäre, um die Carbonisierung zu schaffen oder aufrecht zu halten.

Diese und andere Ziele werden durch eine Reinigungslösung erreicht, die nicht durch ein extern beaufschlagtes Gas unter einem positiven Manometerdruck gehalten wird und die hergestellt wird durch das Verbinden einer effektiven Menge einer Säure oder eines säurebildenden Materials, die natürlich und nicht umweltverschmutzend sind, und eines Carbonatsalzes, das Kohlendioxid bildet, wenn es mit der Säure in einem wässrigen Medium, d. h. Wasser, mit einer kleinen Menge Waschmittel zur Reaktion gebracht wird. Das Anwenden der Bestandteile auf einer Textilie gleichzeitig mit oder kurz nach der Carbonisierung liefert eine einzigartige Reinigungsfähigkeit, die aufgrund der kleinen Mengen an Waschmittel, die typischerweise in der Lösung sind, nicht zu erwarten wäre.

Das vorliegende Mittel entfernt Verschmutzungen und Öle von Fasern durch das Lösen der Verschmutzungen in der frisch carbonisierten Lösung bis sie entfernt werden können. Dieses Mittel wird gleichzeitig intern-carbonisiert und bei Umgebungsdruck angewendet, wodurch der Extraschritt der Vorcarbonisierung der Lösung durch externe Mittel, wie Hochdruckkohlenstoffdioxidtanks oder der Aufrechterhaltung des Drucks durch extern beaufschlagtes Kohlendioxid oder andere Gase, entfällt. Zusätzlich hinterläßt das vorliegende Mittel wenn überhaupt wenig schmutzanziehende Rückstände auf den Fasern und zieht so keinen Schmutz und Öle an, die mit den Fasern nach dem Reinigen in Kontakt kommen, oder hält diese fest. Da die Carbonisierungsreaktion unmittelbar vor oder während der Anwendung auf der Textilie statt findet, können die Bestandteile weiterhin erhitzt werden, um ein erhitztes Mittel zu erhalten, während die Sprudelaktion von frisch hergestellten Kohlendioxidblasen erhalten bleibt. Die Reaktion der Bestandteile bewirkt, daß das neu hergestellte Kohlendioxid in die Fasern eindringt, wobei die Löslichkeit des Kohlendioxids oder die Temperatur der Lösung weniger Bedeutung bekommen.

Das Mittel kann auch mit anderen Schutzmitteln wie flourchemischen und anderen Polimeren, wie sie z. B. unter den Handelsnamen "Teflon" oder Scotchgard" vermarktet werden, verwendet werden. Wenn andere Reinigungsmittel mit Schutzmitteln verwendet werden, tendieren sie dazu, die Effektivität des Schutzmittels zu vermindern. Wenn das erfindungsgemäße Reinigungsmittel verwendet wird, wird der Schmutzschutz tatsächlich eher erhöht als vermindert.

Die erfindungsgemäßen Mittel können auf die Fasern als interncarbonisierte Lösung angewendet werden, der Grad der Carbonisierung hängt davon ab, ob die Lösungen direkt vor der Anwendung gemischt werden (d. h. sie werden gemischt, während sie auf die Textilie gesprüht werden) oder ob eine der Lösungen auf die Textilie gegeben wird und dann von der anderen Lösung gefolgt wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine "Säure" oder ein "säurebildendes Material" aus der Gruppe bestehend aus Citronensäure, Bernsteinsäure, Weinsteinsäure, Adipinsäure, Oxalsäure, Glutarsäure, Apfelsäure, Maleinsäure and Mischungen daraus ausgewählt. Citronensäure oder Citronensalz werden bevorzugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das verwendete "Carbonatsalz" aus der Gruppe bestehend aus Natriumcarbonat, Natriumpercarbonat, Natriumbicarbonat, Lithiumcarbonat, Lithiumpercarbonat, Lithiumbicarbonat, Caliumcarbonat, Caliumpercarbonat, Caliumbicarbonat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumbicarbonat und Mischungen daraus ausgewählt. Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat oder Mischungen aus Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat werden bevorzugt.

Es wird davon ausgegangen, daß vor der Erteilung des U.S. Patents 5,244,468 die Fähigkeit von Lösungen einer Säure oder eines säurebildenden Materials und eines Carbonatsalzes, das Kohlendioxid herstellt, wenn es mit der Säure reagiert, Schmutz oder hydrophobe Partikel wie Fette, Öle o. ä. zu umgeben oder zu lösen, nicht bekannt war oder im Stand der Technik verwendet wurde. Solche Kombinationen wurden zusammen mit anderen Bestandteilen in Verbindung mit Tensiden verwendet, um den pH-Wert der Reinigungslösung zu kontrollieren oder aufrechtzuerhalten. Außerdem ist die Carbonisierung solcher Kombinationen gleichzeitig mit ihrer Verwendung als Reinigungsmittel per se neu und unerwartet, insbesondere wenn die Carbonisierung bei erhöhten Temperaturen zum Zeitpunkt der Verwendung ausgeführt wird.

Die Zugabe von Zusatzstoffen wie Waschmitteln steigert die Reinigungsfähigkeit der carbonisierten Lösung weiter. Die Mischung von Carbonatsalzen und Säuren produziert Kohlendioxid, um die Fasern entweder durch Wasserstoff zu binden oder eine interaktive Substanz oder einen interaktiven Komplex zu produzieren, der die Verschmutzung aufbricht und vom Gewebe hebt.

Andere Zusatzstoffe, die normalerweise in im Handel erhältlichen Reinigungsmitteln vorhanden sind, können zugesetzt werden, ohne daß dies vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht, solange sie nicht in die Carbonisierungsreaktion eingreifen. Diese können kompatible Bleichmittel, optische Aufheller, Füllstoffe, Duftstoffe, Antispeptika, Germizide, Färbemittel, Fleckenblocker und ähnliche Materialien beinhalten.

Das gleichzeitige Carbonisieren und Anwenden des Mittels führt zu einer schnellen Hebeaktion, da eine Mehrzahl von sprudelnden Kohlendioxidblasen anwesend ist. Die Verschmutzungen und Öle auf den zu reinigenden Fasern werden entweder durch den Kohlendioxid- und Waschmittelkomplex umgeben oder es wird verhindert, daß sie an den Fasern festkleben durch Binden des Kohlendioxids und des Waschmittels an die Fasern. Auf jeden Fall werden die Verschmutzungen freigelegt und können von den Fasern in die umgebende carbonisierte, wässrige Umgebung gehoben werden. Mit "wässrig" ist die Anwesenheit von Wasser gemeint, das bedeutet aber nicht, daß große Mengen von Wasser vorhanden sein müssen. Ein leichtes Dampfen der Fasern kann ausreichend sein, um die Hebeaktion der sprudelnden, carbonisierenden. Lösung zu fördern und um die Schmutzpartikel oder Öl von den Fasern zu lösen oder zu entfernen. Das Waschmittel und die interaktive Kohlendioxidsubstanz bzw. der interaktive Kohlendioxidkomplex hält die Schmutzpartikel in Lösung für einen Zeitraum, der ausreichend ist, daß sie dann von den Fasern durch Staubsaugen oder Absorption auf einen Textillappen, Tuch oder ein ähnliches absorbierendes Material entfernt werden. Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß nur minimale Mengen an Lösung benötigt werden, um eine gründliche Reinigung von Textilfasern ohne das Zurückbleiben von Rückständen zu erreichen. Normalerweise werden äußerst große Mengen an Wasser verwendet, um unerwünschte Waschmittelrückstände zu entfernen.

Die Begriffe "gleichzeitig", "zur gleichen Zeit", "kurz vor", "unmittelbar nach" u. ä. bedeuten mit Bezug auf die Carbonisierungsreaktion und Anwendung der carbonisierten Lösung auf ein Fasermaterial, daß die Säure- und Carbonatkomponenten zusammen mit dem Waschmitteln in einer wässrigen Mischung kurz vor der Anwendung auf das Fasermaterial zusammengebracht werden, zum Zeitpunkt der Anwendung auf das Fasermaterial oder durch die aufeinanderfolgende Anwendung der Säure- und der Carbonatkomponenten auf die Faserstruktur. Wenn sie kurz vor der Anwendung gemischt werden, beginnt die Carbonisierungsreaktion offensichtlich unmittelbar bevor die carbonisierte Lösung das Material kontaktiert. Wenn andererseits eine Lösung aus Säure oder Carbonat auf das Fasermaterial gegeben wird, bevor die andere Lösung angewendet wird, d. h. nacheinander, vollzieht sich die Carbonisierung "auf" dem Fasermaterial "nach" oder "unmittelbar folgend auf" die Anwendung der zweiten Lösung. Eine andere Option ist es, eine säurehaltige Lösung und eine carbonathaltige Lösung gleichzeitig anzuwenden oder auf eine solche Art und Weise, daß die Carbonisierungsreaktion zum Zeitpunkt, wenn die Lösungen das Fasermaterial erreichen, stattfindet. Auf jeden Fall ist der Zeitverlust zwischen dem Zusammenbringen der Säurelösung und der Carbonatlösung und dem gleichzeitigen Freisetzen von Kohlendioxid minimal und alle Ausführungsformen werden mit der obigen Terminologie beschrieben. Wichtig ist, daß die Freisetzung von Kohlendioxid in die wässrige Waschmittellösung bei einem geeigneten pH-Wert so statt findet, daß Ausweitung des Kohlendioxids gefördert wird und daß der Kontakt zwischen den zu reinigenden Fasern mit Kohlendioxid und Waschmittel aus der Lösung in einer maximalen Reinigungskraft der Lösung, die kein Waschmittel enthält, resultiert.

Wie oben bemerkt wurde, können die Komponenten der Reinigungslösung gleichzeitig auf der Textilie angewendet werden, d. h. sie werden unmittelbar vor der Anwendung oder während der Anwendung gemischt. Alternativ können die Komponenten des Reinigungsmittels angewendet und dadurch in jeder gewünschten Reihenfolge gemischt werden. Beispielsweise kann eine Lösung, die Waschmittel und ein Carbonatsalz enthält, direkt auf die Textilie gesprüht werden, gefolgt von der Säurelösung. Alternativ kann die Säurelösung zuerst aufgesprüht werden und dann die Lösung, die das Carbonatsalz und das Waschmittel enthält. Beide Vorgehensweisen funktionieren gut, da Lösungen mit einem pH-Wert, der nicht neutral ist, dazu tendieren viel besser zu reinigen, als solche mit einem neutralen pH-Wert. Durch das Anwenden zunächst einer Lösung und dann der anderen, wird der pH-Wert der Lösung auf dem Teppich zeitweise von einem neutralen pH-Wert verschoben und reinigt den Teppich effektiver. Während die Lösungen auch vor der Anwendung auf dem Teppich oder anderen Textilien gemischt werden können, sollten die Komponenten nicht einen signifikanten Zeitraum vor der Anwendung gemischt werden (d. h. precarbonisiert werden), da Kohlendioxid mit der Zeit entweicht, wenn es nicht unter positivem Manometerdruck gehalten wird. Der Fachmann wird bemerken, daß eine Vielzahl von Kombinationen und Sprühfolgen angewendet werden können und daß manche oder einige der Komponenten erhitzt werden können, bevor sie auf den Teppich angewendet werden. Typischerweise wird das Waschmittel der Carbonatlösung aufgrund der größeren Lösbarkeit zugegeben. Zu welcher Lösung das Waschmittel zugegeben wird, hängt jedoch von der Löslichkeit des speziellen Waschmittels in der sauren und basischen Lösung ab. Zusätzlich kann das Waschmittel auch unabhängig zugegeben werden (d. h. drei Lösungen werden gemischt). Da viele Waschmittel, insbesondere anionische Waschmittel, dazu tendieren basisch zu sein, kann es vorzuziehen sein, daß Waschmittel zur Carbonatsalzlösung zu geben.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Säurelösung und die Carbonatsalzlösung kurz vor dem Kontakt oder zum Zeitpunkt des Kontakts mit den zu reinigenden Textilfasern zusammengebracht. In einem Mittel für eine solche Anwendung werden die Säurelösung und die Carbonatsalzlösung in separaten Reservoirs oder Behältern auf 60ºC bis 93,33ºC (140º bis 200ºF) erhitzt und von ihren entsprechenden Behältern zu einem Ventilmittel für jede Lösung gepumpt. Wenn die Ventile gleichzeitig geöffnet werden, treten die heißen Lösungen jeweils durch eine begrenzte kleine Öffnung in eine kleine Mischkammer. Es gibt eine Druckdifferenz entlang der Öffnung, was die heißen Lösungen dazu bringt, im wesentlichen bei Umgebungsdruck in die Mischkammer zu gelangen und sich dort zu vermengen. Das Herabsetzen des Drucks entlang der Öffnung bringt die heißen Lösungen dazu, daß sie mit Turbulenz oder Mischen in die Kammer treten, um die Carbonisierungsreaktion zu beginnen. Die Mischung verläßt die Kammer dann durch eine größere Ausgangsöffnung, die den Druck nicht einschränkt, sondern den Fluß der gemischten carbonisierenden Lösung durch eine Linie zu einem Verteilerrohr direkt über den Textilfasern lenkt zum Auftrag auf die Fasern als Lagenauftrag oder in großen Tropfen. Der Zeitverlust zwischen dem Öffnen der Ventile, dem Eintreten der zwei Lösungen in die Mischkammer und dem Passieren durch das Verteilerrohr auf die Textilfasern ist äußerst kurz, d. h. von Sekundenbruchteilen bis zu ein paar Sekunden. Die Carbonisierungsreaktion beginnt sofort und dauert bis zu 10 bis 15 Sekunden. Der Temperaturabfall zwischen den heißen Lösungen an den Ventilen und der carbonisierenden Lösung im Verteiler ist nur ein paar Grad, d. h. ungefähr 1, 1 bis 8,36 Grad Celsius (2 bis 15ºF), abhängig von der Länge der Linien, die die heiße Lösung von den Behältern zu den Ventilen zustellen, und dem Abstand von der Mischkammer zum Verteilerrohr.

Ein alternatives Verfahren zur Umsetzung der Erfindung ist es, auf die Textilie zuerst eine gepufferte Lösung, die das Carbonat und das Waschmittel enthält, anzuwenden. Die gepufferte Carbonatlösung ermöglicht den größten Reinigungsgrad aufgrund des relativ hohen pH-Werts der Lösung, dadurch daß Verschmutzungen, Fette und andere Materialien bei einem erhöhten oder basischeren pH-Wert leichter entfernt werden können. Lösungen mit einem hohen pH-Wert können jedoch einige Teppiche der neuen Generation zerstören, wenn ein längerer Kontakt zugelassen wird. So kann durch Zusetzen einer ausreichenden Menge an Citronensäure oder einer anderen Säure zur Carbonatlösung als Puffer der pH-Wert bei zwischen 8 und 10 gehalten werden. Dieser Bereich verhindert, daß der Teppich zerstört wird für den Fall, daß die Säurelösung nicht unmittelbar auf die Carbonatlösung angewendet wird, was der Fall sein kann, wenn dem Bediener die Säurelösung ausgeht. Auch wenn das Puffern der Carbonatlösung die Gesamtzahl an Kohlendioxid, das durch die Reaktion der Säurelösung und der Carbonatlösung entsteht, etwas verringern kann, ermöglicht es ein Halten der Carbonatlösung bei einem ph-Wert zwischen 8 und 11, genug Kohlendioxid zu produzieren, um den Teppich oder andere Textilien zu reinigen.

Genauso kann die Säurelösung, in der Regel Citronensäure, mit einer kleinen Menge Carbonatsalz auf einen pH-Wert zwischen 3 und 6 gepuffert werden. Dieses Vorpuffern der beiden Lösungen stellt ein Mittel bereit, daß das Fasermaterial keinen Schaden nimmt, wenn eine der Lösungen auf dem Fasermaterial ohne die andere angewendet wird. Wenn sich die beiden Lösungen vermengen, haben sie zudem einen relativ neutralen pH-Wert. Mit den Begriffen "relativ" oder "im allgemeinen" neutraler pH-Wert ist ein pH-Wert gemeint, der das Gewebe nicht durch seine saure oder basische Natur schädigt, wenn er für längere Zeit auf dem Gewebe gelassen wird. Ein solcher ph-Wert ist normalerweise zwischen 6 und 8 und ist vorzugsweise 7. Die zu reinigende Textilie durchläuft also einen momentanen Anstieg des pH-Werts, um die Reinigung zu verbessern, gefolgt von einer sehr viel stärkeren Sprudelaktivität als mit den bekannten Methoden durch die Verwendung eines physikalisch hergestellten Kohlendioxid (z. B. aus einem unter Druck stehenden Behälter) erreicht wurde. Dies alles führt zu einer saubereren Textilie, ohne daß große Mengen an Wasser verwendet werden. Die Anwendung der Säure hilft, das Risiko des Vergilbens oder anderen Schaden am Teppich zu verhindern.

Es kann auch wünschenswert sein, die Säurelösung und die Carbonatsalzlösung in ihren entsprechenden Behältern zu puffern, selbst wenn sie gleichzeitig angewendet werden, nur als Vorsichtsmaßnahme gegen negative Folgen, die aus einem zu hohen oder zu niederen pH-Wert resultieren können.

Die carbonisierende Lösung wird unabhängig davon, ob sie als Carbonatlösung und Säurelösung angewendet wird oder ob sie zu einer einzigen Lösung in Kontakt mit dem Fasermaterial gebracht wird, vorzugsweise als "Lage" angewendet. Als "Lage" wird eine dünne Lage, ein Film oder ein großer Tropfen von Lösung bezeichnet, im Gegensatz zu einem zerstäubten Spray oder einen Niederschlag aus kleinen Tropfen. Es ist schwierig, ein Fasermaterial mit einem zerstäubten Niederschlag oder Spray aus kleinen Tropfen bei einer erhöhten Temperatur zu kontaktieren, da die Lösung schnell abkühlt in der Zeit, in der der Tropfen den Spraykopf oder Zerstäuber verläßt und das Fasermaterial kontaktiert. Wenn sie jedoch als Lagenauftrag verwendet wird, kann die Temperatur der Lösung genauer kontrolliert werden. Aufgrund der schnellen Herstellung von Kohlendioxid, die aus der Kombination der erhitzten Lösungen resultiert, breitet sich das Kohlendioxid rasch aus, um ein größeres Volumen und eine größere Oberfläche zu bilden und deckt so ein Fasermaterial genauso effektiv wie eine zerstäubte Lösung ab. Außerdem ist die Anwendungen eines Lagenauftrags im Gegensatz zu einem zerstäubten Niederschlag von Gesundheitsstandpunkt aus sicherer, da die Möglichkeit, das Mittel zu inhalieren, deutlich reduziert ist.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform, können sowohl die Carbonatlösung als auch die Säurelösung auf dem Teppich oder anderen Textilien als Lagenauftrag von Lösung aufgetragen werden, bei einer Temperatur von zwischen 60ºC und 99,33ºC (140º bis 200ºF). Bei vielen "langlebigen Teppichen" ist es nötig, daß die Teppichfasern kurzzeitig auf über ungefähr 60ºC (140ºF) erhitzt werden, um ihr "Gedächtnis" wiederherzustellen, d. h. die Garnfasern wieder in ihre ursprüngliche Orientierung auszurichten. Aus diesem Grund kann es wünschenswert sein, Lösungen in einem Temperaturbereich von zwischen 60ºC und 99,33ºC (140º bis 200ºF) anzuwenden. So werden in einer alternativ bevorzugten Ausführungsform eine heiße Säurelösung und eine heiße Basenlösung kurz vor der Anwendung auf dem Teppich gemischt. Da die Carbonisierungsreaktion kurz vor oder auf dem Teppich oder anderen Textilien stattfindet, ist die fehlende Lösbarkeit von Kohlendioxid in einer heißen Lösung von geringer Bedeutung, da sich die Kohlendioxidblasen trotzdem bilden und völlig in den Teppich eindringen. Wie oben bemerkt, dauert die Carbonisierungsaktion ungefähr 15 Sekunden selbst in heißen Lösungen. Außerdem erhält man die vorher nicht verfügbaren Reinigungsvorteile einer heißen Lösung.

Normalerweise haben Säure-Base-Reaktionen sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeiten, die durch Diffusion kontrolliert werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit kann jedoch durch eine Reihe von beteiligten Gleichungen verlangsamt werden. Beispielsweise wird bei der Reaktion von Citronensäure mit Natriumcarbonat die Freisetzung von Kohlendioxid durch folgende Gleichungen kontrolliert:

H&sub3;C&sub6;H&sub5;O&sub7; + H&spplus; + H&sub2;C&sub6;H&sub5;O&sub7;&supmin;

R&sub2;C&sub6;H&sub5;O&sub7;&supmin; H&spplus; + HC&sub6;H&sub5;O&sub7;²&supmin;

HC&sub6;H&sub5;O&sub7;²&supmin; H&spplus; + C&sub6;H&sub5;O&sub7;³&supmin;

Wenn diese Protonen einmal aus der schwachen Säure freigesetzt wurden, müssen sie mit dem Carbonation reagieren, bevor Kohlendioxid freigesetzt werden kann. Diese Gleichungen sind wie folgt:

H&spplus; + HCO&sub3;²&supmin; HCO&sub3;&supmin;

H&spplus; + HCO&sub3;&supmin; H&sub2;CO&sub3;

H&sub2;CO&sub3; H&sub2;O + CO&sub2;

Diese komplexen Gleichungen verlangsamen die Produktion von CO&sub2; genug, daß eine merkliche chemische Freisetzung von CO&sub2; stattfinden kann, nachdem die Reinigungslösung auf dem zu reinigenden Teppich oder einem anderen zu reinigenden Fasermaterial angewendet wurde. Chemisch hergestelltes und freigesetztes Kohlendioxid ist also effektiver als physikalisch freigesetztes Kohlendioxid (d. h. in einem unter Druck gehaltenen Behälter), da die Reinigungslösung heiß sein kann und mehr Kohlendioxid freigesetzt werden kann, wenn die Lösung in die Verschmutzung absorbiert wurde, die vom Teppich entfernt werden soll. Ähnliche Ergebnisse können durch die Verwendung jeglicher der oben aufgelisteten mehrbasigen Säuren und Carbonatsalze erreicht werden.

In manchen Fällen ist es visuell nicht offensichtlich, daß die Carbonisierungsreaktion statt findet, wenn die erhitzten Lösungen kombiniert werden. Wenn jedoch eine Textilfaser in eine heiße gemischte Säure/Carbonatsalz-Lösung eingetaucht wird, zeigt sich unmittelbar ein Sprudeln auf der Oberfläche der Fasern, was anzeigt, daß die Carbonisierungsreaktion vorhanden ist.

Ein deutlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Lösung selbst-neutralisierend ist. In der Ausführungsform, in der die Carbonatlösung zuerst angewendet wird und von der säurehaltigen Lösung gefolgt wird, erlaubt es der kurzzeitig erhöhte pH-Wert, der der Carbonatlösung eigen ist, aufgrund der pH-Werterhöhung effektiver zu reinigen. Da der pH-Wert in kurzer Zeit auf einen sicheren, neutralen pH-Wert fällt, ist die Sicherheit für die ph-empfindlichen, schmutzresistenten Teppiche gewährleistet. Die chemische Reaktion, die das Kohlendioxid hergestellt hat, senkt den pH-Wert ebenfalls. Dadurch wird die Carbonatlösung effektiv durch die schwache Säurelösung neutralisiert. Diese beiden Reaktanten produzieren noch ein drittes Material, nämlich Natriumcitrat, das als Puffer fungiert, um den pH-Wert auf einem fast neutralen Niveau zu halten. Die gesamte Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:

2H&sub3;C&sub6;H&sub5;O&sub7; + 3Na&sub2;COO&sub3; 3H&sub2;O + 3CO&sub2; + 2Na&sub3;C&sub6;H&sub5;O&sub7;

Es ist wichtig, daß die Mengen an Säure und Carbonatsalz und dem Waschmittel, die sich vermischen, sorgfältig kontrolliert werden und so ausgelegt sind, daß sie eine neutrale Lösung bilden, die die richtige Menge an Waschmittel enthält. Deshalb müssen die Lösungskonzentrationen und Durchflußmengen überwacht, kontrolliert und wenn nötig angepaßt werden, um eine neutrale Umgebung, die den nötigen Grad an Carbonisierung und Neutralisierung aufweist, bereit zu stellen.

Das Mengenverhältnis von Säure zu Carbonatsalz zu Waschmittel kann abhängig von dem spezifischen, verwendeten Carbonatsalz und der spezifischen, verwendeten Säure etwas variieren. Typischerweise werden die Säure und das Carbonatsalz jeweils in einer Menge von zwischen 0,1 bis 16 Gew.-% in ihrer entsprechenden Lösung vorhanden sein. Vorzugsweise wird das Vorhandensein bei zwischen ungefähr 0,5 bis 10 Gew.-% der jeweiligen Lösung liegen. Wenn man also davon ausgeht, daß jede Lösung auf einer gleichen Volumenbasis kombiniert wird, enthält die kombinierte Lösung jeden Bestandteil jeweils in Mengen von zwischen 0,05 bis 8,0%, wobei jeweils Mengen von zwischen 0,25 bis 5% bevorzugt werden. Dies sind jedoch nur Richtwerte und die einzige Begrenzung bezüglich der Konzentration ist, daß sie funktionieren muß, da jede Konzentration, die nicht sehr viel Wasser benötigt, um vom Teppich oder anderen Textilien entfernt zu werden, verwendet werden kann. Die tatsächlichen Mengen von jedem Bestandteil in der kombinierten Lösung können nicht einfach bestimmt werden, aufgrund der Reaktion zwischen der Säure und dem Carbonatsalz und dem begleitenden Freisetzen von Kohlendioxid.

Mengenverhältnisse von zweibasischen Säuren zu Carbonatsalzen sind anders als Mengenverhältnisse von dreibasischen Säuren zu Carbonatsalzen wie auch die Mengenverhältnisse von Säuren zu Carbonaten, Bicarbonaten, Percarbonaten usw. Wichtig ist, daß das Mengenverhältnis der Säure zum Carbonatsalz so ist, daß die Gesamtreaktion in einem im wesentlichen neutralen pH-Wert resultiert und daß Kohlendioxid aus der Reaktionsmischung freigesetzt wird.

Geeignete Tenside oder Waschmittel zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung umfassen alle Klassen von Waschmitteln, d. h. anionische, cationische, nichtionische und amphotere. Alle diese Waschmittel funktionieren durch das Vermindern der Oberflächenspannung, was die Reinigung der Textilfasern beschleunigt. Aus diesen Klassen funktionieren nichtionische und anionische Waschmittel am besten und insbesondere werden anionische Waschmittel bevorzugt.

Geeignete Klassen für nichtionische Waschmittel sind Alkylphenolethylenoxidkondensate, Polyoxyalkylenalkanole und Kondensationsprodukte eines Fettalkohols mit Ethylenoxid.

Anionische Waschmittel, die verwendet werden können, beinhalten gerade und verzweigte Kettenalkylarylsulfonate, wobei die Alkylgruppe von ungefähr 8 bis 15 Kohlenstoffatome enthält; die unteren Arylsulfonate oder hydrotropen Sulfonate, wie Natriumdodezylbenzensulfonat und Natriumxylensulfohat; die olefinen Sulfonate, wie sie durch die Sulfonisierung eines C&sub1;&sub0; bis C&sub2;&sub0; geradkettigen Olefins hergestellt werden; Hydroxy-C&sub1;&sub0; bis C&sub2;&sub4;-alkylsolfonate, wasserlösliche Alkyldisulfonate, die ungefähr 10 bis 24 Kohlenstoffatome enthalten, die normalen und sekundären höheren Alkylsulfate, insbesondere solche, die ungefähr 8 bis 20 Kohlenstoffatome im Alkylrest haben; die schwefligen Säureester von Polyalkoholen, die teilweise mit fettigeren Säuren verestert sind; die verschiedenen Seifen und Salze von Fettsäuren, die von 8 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, wie z. B. Natrium, Calium, Ammonium und niedrigere Alkamolaminsalze von Fettsäuren und Sarkosinate von Fettsäuren. Bevorzugte anionische Waschmittel sind solche, die die folgende Formel aufweisen:

R'AM'

wobei

R' C&sub8; bis C&sub2;&sub0; Alkyl, Aralky oder Alkaryl ist; A ist ein Sulfat (SO&sub4;), Sulfonate (SO&sub3;) oder Sarkosinatradikal (CON (CH&sub3;) CH&sub2;COO); M' ist ein positives Ion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Calium oder R"9 N, wobei R" H, Methyl, Ethyl oder Hydroxyethyl ist. Typische Alkylgruppen beinhalten Dezyl, Lauryl (Dodezyl), Myristyl (Tetradezyl), Palmityl (Hexadezyl) und Stearyl (Octadezyl). Typische Aralkylgruppen beinhalten 2-Phenylethyl, 4-Phenylbutyl und bis zu 8-Phenyloctyl und verschiede Isomere davon. Alkarylgruppen beinhalten alle ortho-, meta-, und para- alkyl substituierten Phenylgruppen wie p-Hexylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl und bis zu p-Dodezylphenyl. Insbesondere beinhaltet sind Alkylbenzensulfonate, Alkylsarkosinate und Alkylsulfate. Insbesondere werden Natrium, Calium, Ammonium und niedrigere Alkyl- oder Arylaminsalze von C&sub8; bis C&sub2;&sub0; Alkylsulfaten bevorzugt.

Es werden hier typische Waschmittel oder Tenside aufgezählt, es muß aber betont werden, daß es im wörtlichen Sinn Tausende von Tensid- oder Waschmittelmischungen gibt und die Auflistung einer repräsentativen Anzahl oder Klasse nicht als Einschränkung der Tenside und Waschmittel, die innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, gedacht ist. Die Erfindung richtet sich auf die Kombination eines Tensids oder Waschmittels in einer carbonisierenden Lösung bei einer erhöhten Temperatur gleichzeitig mit der Anwendung auf Textilfasern und nicht auf eine neue oder neuartige Klasse von Waschmitteln und Tensiden. Deshalb ist die Funktionalität die einzige Beschränkung für das verwendete Tensid oder Waschmittel.

Die Konzentration des Waschmittels oder Tensids in der carbonisierenden Lösung ist so niedrig wie möglich und behält aber trotzdem die vorteilhaften Eigenschaften, die für das Vorhandensein eines solchen Bestandteils typisch sind. Typischerweise sind Konzentrationen von 0,05 bis 5 Gew.-% der carbonisierenden Lösung ausreichend.

Gemäß der Erfindung können solche Bestandteile, wie Bleichmittel, optische Aufheller, Teppichschutzstoffe, Schmutzblocker o. ä. den Lösungen hinzugefügt werden, unter der Voraussetzung, daß diese Bestandteile nicht wesentlich in die Fähigkeit der Mischung, die Textilie zu reinigen, eingreifen und daß sie den Textilfasern Eigenschaften gegen Wiederverschmutzung verleihen. Deshalb sind Bestandteile wie Silikate zum Weichmachen des Gewebes und Füllstoffe wie Zeolithe und andere Komponenten, die große Rückstände auf den Textilfasern hinterlassen, wenn sie nicht mit großen Mengen Wasser entfernt werden, keine zulässigen Zusatzstoffe.

Die Lösung kann auf die Textilien, insbesondere Teppichwaren und Polster, auf jede andere geeignete Weise angewendet werden, z. B. durch Gießen des Mittels auf die Textilien oder Eintauchen der Textilie in das Mittel. Wenn sie so angewendet wird, bricht das carbonisierte Reinigungsmittel in eine Vielzahl von kleinen, sprudelnden Blasen, die rasch in die Textilfasern eindringen.

Vorzugsweise kann die carbonisierende Lösung nach dem Anwenden mechanisch in die Fasern durch eine Teppichharke, Bewegung oder ähnliche Mittel eingearbeitet werden. Die Sprudelaktion bricht die Schmutz- oder Ölpartikel und hebt sie auf die Oberfläche der Fasern, so daß sie einfach durch Staubsaugen oder durch Absorption in ein anderes, stärker absorbierendes Gewebe wie einen rotierenden Lappen oder ein Tuch entfernt werden können. Da die Kohlendioxidblasen ein rasches Trocknen fördern, bleibt wenig oder gar keine Lösung auf den zu reinigenden Fasern. Dies unterstützt die Eigenschaft des Verhinderns einer Wiederverschmutzung der vorliegenden Erfindung.

Wie oben bemerkt wurde, können die Säurelösung, die Carbonatlösung und das Waschmittel in jeder gewünschten Reihenfolge gemischt und angewendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das daraus resultierende intern-carbonisierende Mittel.

Zusätzlich zu den obigen Ausführungen wurde herausgefunden, daß die Verwendung von "hartem" Wasser zur Herstellung der Carbonatsalzlösung bewirkt, daß Kalziumcarbonat von der Lösung abgeschieden wird. Im Laufe der Zeit behindert der Niederschlag die Ventile und Filter von Reinigungsmaschinen. Es wurde herausgefunden, daß die Zugabe einer kleinen aber effektiven Menge eines Chelatbildners, wie EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) verhindert, daß der Kalziumcarbonatniederschlag die Umsetzung der anderen Aspekte der Erfindung behindert.

Beispiele

Ein hellblauer, flachschlaufiger Nylonteppich wurde zum Testen ausgewählt. Ein Abschnitt des Teppichs wurde als Kontrollabschnitt abgetrennt. Der Rest des Teppichs wurde stark mit Maschinenöl und Dreck verschmutzt, und auf dem verschmutzten Teppich wurde wiederholt durch Darübergehen über einen Zeitraum von 24 h herumgetrampelt. Der Teppich wurde irreparabel verschmutzt, aber er wurde als nützliches Material zum Zeigen der Reinigungseffektivität der verschiedenen erfindungsgemäßen Testlösungen erachtet. Dieser Teppich wurde in vier 60,96 · 60,96 cm (2 · 2 Fuß) große Abschnitte unterteilt. Das verwendete Reflektometer war ein Photovolt 577 Reflexions- und Glanzmeter mit einer "D"-Sucheinheit. Das Reflektometer wurde unter Verwendung des Kontrollabschnitts auf 99,9% gesetzt. Alle vier Abschnitte hatten eine durchschnittliche Reflexion innerhalb 1%. Alle Abschnitte wurden unter Verwendung von Lösungen, die mit demselben Bestandteilset hergestellt wurden, gereinigt.

Beispiel 1

Eine Lösung, die 2,6% Citronensäure enthielt, wurde auf 82,22ºC (180ºF) erhitzt. Eine andere Lösung, die 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% Natriumlaurylsulfat enthielt, wurde ebenfalls auf 82,22ºC (180ºF) erhitzt. Eine 90 ml Probe von jeder erhitzten Lösung wurden gemischt und sofort als Lagenauftrag von Flüssigkeit bei Umgebungsdruck wie oben beschrieben auf dem Teppich aufgetragen. Es gab ein bemerkbares Sprudeln als die Lösung die Teppichfasern erreichte.

Beispiel 2

Der zweite Abschnitt wurde mit identischer Ausrüstung und identischen Lösungen behandelt, wie für den ersten Abschnitt beschrieben, außer daß die Lösungen bei Raumtemperatur gemischt und angewendet wurden. Es war immer noch ein Sprudeln, das aus der Carbonisierungsreaktion resultiert, auf der Oberfläche der Teppichfasern bemerkbar, aber nicht so deutlich wie in Beispiel 1.

Beispiel 3

Der dritte Abschnitt wurde unter Verwendung von 90 ml der gleichen zwei Lösungen gereinigt, aber die Lösungen wurden in einem einzigen Behälter 30 min. vor der Anwendung gemischt. Die entstandene Lösung wurde vor der Anwendung auf 82,22ºC (180ºF) erhitzt. Es gab keine bemerkbare Blasenbildung, die anzeigt, daß in der Lösung eine Carbonisierung statt findet.

Beispiel 4

Der vierte Abschnitt wurde unter Verwendung derselben Lösung und Bedingungen gereinigt, wie für Abschnitt 3 beschrieben, außer daß die Lösung bei Raumtemperatur angewendet wurde.

Ergebnisse:

Jede Teppichprobe wurde dann 50 mal innerhalb von 5 min nach der Anwendung mit einem Frottiergewebe gescheuert und wurde dann 30 min. unbehandelt gelassen, bis sie handtrocken war. Es wurden dann von jeder Probe 3 Reflektometermessungen genommen. Als Ergebnis wurde der Durchschnitt der 3 Messungen verwendet, der nicht um mehr als + 2% variierte. Die durchschnittliche Reflexion für jeden Abschnitt nach dem Reinigen war wie folgt:

Beispiel 1 65,6%

Beispiel 2 51,2%

Beispiel 3 54,8%

Beispiel 4 49,6%

Bei der Betrachtung der obigen Ergebnisse muß bedacht werden, daß die behandelten Abschnitte irreparabel verschmutzt wurden. Die Ergebnisse zeigten jedoch, daß die heißen carbonisierenden Lösungen von Beispiel 1, die bei Umgebungsdruck angewendet wurden, klar den meisten Schmutz entfernten. Die Lösungen aus Beispiel 3 waren precarbonisiert, wurden aber nicht sofort verwendet, waren aber immer noch effektiver, wenn sie bei Umgebungsdruck als heiße Lösung verwendet wurden. Es war vermutlich noch etwas Restcarbonisierung vorhanden, als die Lösungen von Beispiel 3 verwendet wurden. Die Lösungen, die bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur carbonisiert und angewendet wurden, wie in Beispiel 2 gezeigt, waren fast gleich mit Beispiel 3, was zeigt, daß die Carbonisierung zum Zeitpunkt der Anwendung (Beispiel 2) und Anwendung einer erhitzten vorcarbonisierten Lösung (Beispiel 3) jeweils noch Reinigungseigenschaften aufwiesen, da sie etwas besser waren, als die vorcarbonisierten Lösungen, die für einige Zeit stehen gelassen wurden und dann bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur angewendet wurden, wie in Beispiel 4 gezeigt.

Wenn die Lösungen von Beispielen 1 bis 4 auf einem weniger verschmutzten Teppich angewendet worden wären, wie das in der Praxis der Fall ist, wären die Reflektometermessung deutlich höher gewesen. Die Rangliste der Reinigungseffektivität wäre jedoch die gleiche gewesen.

Beispiel 5

Um Lösungen mit einem hohen und einem niedrigen pH-Wert zu vermeiden, wurden gepufferte Lösungen vorbereitet und wie in Beispiel 1 beschrieben getestet. Die erste Lösung in diesem Test enthielt 1% Citronensäure und 0,3% Natriumcarbonat als Puffer. Die zweite Lösung enthielt 1% Natriumcarbonat und 0,3% Citronensäure als Puffer und 0,2% Laurylsulfat. Der pH-Wert der ersten Lösung war ungefähr 5. Der pH-Wert der zweiten Lösung war ungefähr 9,5. Es wurde das gleiche Verfahren, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, außer daß ein normal verschmutzter, hellblauer Teppich, der aus einem Flur entfernt wurde, verwendet wurde, um diese Lösungen zu testen, wenn sie gemischt und als carbonisierende Lösung verwendet werden. Die Reflexion nach dem Reinigen war bei 92,8%.

Beispiel 6

Eine Säurelösung und eine Carbonatsalzlösung mit einer Temperatur von 60ºC bis 82,22Cº (140 bis 180ºF) wurden zu gleichen Teilen gemischt, um eine intern-carbonisierende Reaktion herzustellen, wenn sie als Lagenauftrag auf der Oberfläche der Fasern auf eine Art und Weise wie in Beispielen 1 bis 4 beschrieben angewendet wurden.

SÄUREN

Lösung A enthielt 2,6% Citronensäure.

Lösung B enthielt 2,6% Citronensäure und 1% eines fluorchemischen Polymers, das 0,2 eines kondensierten phenolischen Schmutzblockerharzes enthielt.

Lösung C enthielt 2,7% Apfelsäure.

Lösung D enthielt 3,0% Weinsteinsäure. und

Lösung E enthielt 2,4% Bernsteinsäure

CARBONATSALZE

Lösung F enthielt 2,6% Natriumcarbonat.

Lösung G enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% Laurylsulfat.

Lösung H enthielt 2,6% Natriumcarbonat,

Lösung I enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 1% des Ammoniumsalzes eines Polymers von 2,5-Furandion und Ethenylbenzen

Lösung J enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% EDTA

Lösung K enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% Neodol 25- 7TM (ein nichtionisches Waschmittel, das ein Kondensationsprodukt aus einem gemischten C12 bis C15 Fettalkohol mit 6 bis 14 Mol Ethylenoxid ist)

Lösung L enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% Natriumdodezylbenzensulfat.

Lösung M enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% Benylalkyl-C&sub1;&sub2; bis C&sub1;&sub6;-Dimethylammoniumchlorid. und

Lösung N enthielt 2,6% Natriumcarbonat und 0,2% Natriumdodezylbenzensulfat und 1% Natriumtripolyphosphat.

Ein ausgewähltes Kombinieren einer Säurelösung mit einer Carbonatlösung brachte die folgenden Ergebnisse:

Die Erfindung wurde mit Bezug auf bestimmte spezifische Ausführungsformen beschrieben und dargestellt, dies sind jedoch nur Beispiele, und die Erfindung ist nur durch den Umfang der nachfolgenden Ansprüche beschränkt.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Reinigung von Textilfasern, wobei die Fasern einem intern-carbonisierendem Reinigungsmittel ausgesetzt werden, das nicht unter einem positiven Manometerdruck steht, indem extern Gas zugeführt wird, bei einer erhöhten Temperatur zwischen 60ºC und 93,33ºC (140º bis 200ºF), wobei das Mittel gleichzeitig mit der Anwendung durch die Kombination von Lösungen bei dieser erhöhten Temperatur hergestellt wird, die im wesentlichen bestehen aus (a) einer wässrigen Carbonatsalzlösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% eines Carbonatsalzes beinhaltet, wobei die Carbonatlösung einen pH-Wert von zwischen 8 und 11 hat;

(b) einer wässrigen sauren Lösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% einer Säure beinhaltet, wobei die saure Lösung eine Säure mit einem pH-Wert von zwischen 3 und 6 enthält; und

(c) eine zur Reinigung effektive Menge eines Tensids, wobei die relativen Proportionen des Carbonatsalzes und der Säure derart sind, daß das Carbonat mit der Säure reagiert, wenn diese Lösungen miteinander vermengt werden, so daß ein wässriges Mittel erzeugt wird, das im wesentlichen einen neutralen pH-Wert hat und von dem Kohlendioxid in die umgebende Atmosphäre abgegeben wird, so daß das Kohlendioxid mit den Textilfasern in Verbindung kommt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Carbonatsalz ein Mitglied aus der Gruppe bestehend aus Natriumcarbonat, Natriumpercarbonat, Natriumbicarbonat, Lithiumcarbonat, Lithiumpercarbonat, Lithiumbicarbonat, Caliumcarbonat, Caliumpercarbonat, Caliumbicarbonat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumbicarbonat, ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die saure Lösung eine Säure aus der Gruppe bestehend aus Zitronensäure, Bernsteinsäure, Weinsteinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Apfelsäure und Oxalsäure enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Carbonatsalz Natriumcarbonat ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Säure Zitronensäure ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin die Auswahl eines Waschmittels aus der Gruppe bestehend aus anionischen Waschmitteln, kationischen Waschmitteln, nichtionischen Waschmitteln und amphotere Waschmittel umfaßt und wobei das Waschmittel zwischen etwa 0,5 und 5 Gew.-% des Reinigungsmittels umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren weiterhin das Mischen zumindest einiger der Waschmittel in der Carbonatsalzlösung vor der Kombination der Lösungen umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin die Zugabe einer wirksamen Menge eines Chelatbildners in der Carbonatsalzlösung umfaßt, um den Niederschlag von Carbonaten aus dieser Lösung zu minimieren.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die saure Lösung mittels eines Carbonatsalzes zu einem pH-Wert zwischen 3 und 6 gepuffert wird und die Carbonatsalzlösung mittels einer Säure zu einem pH-Wert von etwa 8 bis 11 vor der gleichzeitigen Herstellung und Anwendung des Mittels an den Textilfasern gepuffert wird.

10. Verfahren zur Reinigung von Textilfasern, welches beinhaltet

(a) Bereitstellen einer wässrigen Carbonatsalzlösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% eines Carbonatsalzes und eine reinigungswirksame Menge eines Tensids bei einer erhöhten Temperatur von zwischen 60ºC und 93,33ºC (140º bis 200ºF) enthält, wobei die Lösung einen pH- Wert von zwischen 8 und 11 aufweist;

(b) Bereitstellen einer wässrigen sauren Lösung, die 0,1 bis 16 Gew.-% einer Säure bei einer erhöhten Temperatur von zwischen 60ºC und 93,33ºC (140º bis 200ºF) enthält, wobei die saure Lösung einen pH-Wert von zwischen 3 und 6 aufweist;

(c) Richten der Carbonatsalzlösung bei der erhöhten Temperatur direkt auf die Textilfasern als Sprüh- oder Lagenauftrag von Lösung; und,

(d) unmittelbares Richten der sauren Lösung auf dieselben Textilfasern bei der erhöhten Temperatur als Sprüh- oder Lagenauftrag von Lösung, wobei die Carbonatsalzlösung und die saure Lösung auf diesen Fasern vermengt werden, um eine carbonisierende Lösung zu bilden, derart, daß die carbonisierende Lösung und das Kohlendioxid, das durch die carbonisierende Lösung entsteht, mit den Textilfasern in Kontakt treten und diese reinigen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die carbonisierende Lösung bei einem im wesentlichen neutralen pH-Wert mit den Textilfasern in Kontakt tritt und dort entsteht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Carbonatsalzlösung ein Mitglied der Gruppe bestehend aus Natriumcarbonat, Natriumpercarbonat, Natriumbicarbonat, Lithiumcarbonat, Lithiumpercarbonat, Lithiumbicarbonat, Caliumcarbonat, Caliumpercarbonat, Caliumbicarbonat, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat oder Mischungen dieser enthält.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die saure Lösung eine Säure aus der Gruppe bestehend aus Zitronensäure, Bern steinsäure, Weinsteinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Apfelsäure, Oxalsäure oder Mischungen davon enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Waschmittel in einer Menge anwesend ist, die ausreicht, um in der carbonisierenden Lösung in einer Menge von zwischen etwa 0,1 und 5 Gew.-% anwesend zu sein.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Carbonatsalz Natriumcarbonat ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Säure Zitronensäure ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die saure Lösung mittels eines Carbonatsalzes bei einem pH-Wert von zwischen 3 und 6 gepuffert wird und die Carbonatsalzlösung mittels einer Säure bei einem pH-Wert von zwischen 8 und 11 gepuffert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Menge an Carbonatsalzlösung und an saurer Lösung, die angewendet werden um die carbonisierende Lösung zu erhalten, ausreicht, um die Textilfasern mit Kohlendioxid und Waschmittel zu kontaktieren.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei nach der Bildung der carbonisierenden Lösung die Fasern mit saugfähigen Mitteln kontaktiert werden, um restliche carbonisierende Lösung zu entfernen ebenso wie Bodensatz und Rückstände, die von den Fasern und der Lösung freigesetzt wurden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die saugfähigen Mittel die Form eines rotierenden absorbierenden Lappens haben.







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