洗涤方法和洗涤装置 技术领域
本发明涉及适于洗涤衣料、餐具、医疗器具或洗手盆等使用的新颖的洗涤方法和洗涤装置。
背景技术
衣料、餐具、医疗器具或洗手盆等的洗涤，过去使用药品和洗涤皂等表面活性剂进行，但是洗涤时造成的手感粗糙和残留在被洗涤物上对人体安全性、废水处理后残留有害物质等都成为问题。
因此，本申请人首先提出使用电解水作为杀菌洗涤液的所谓无洗涤剂洗涤方法。这是因为利用了含电解质的水电解得到的碱性电解水所具有的蛋白质除去作用和酸性电解水的杀菌作用，作为传统用药品和表面活性剂的代用品而引人注目。
然而，使用这种洗涤剂洗涤以及用于洗涤餐具的情况下，前提条件是至少与传统的表面活性剂相匹敌，或者具有在其之上的洗涤能力，所以有必要从洗涤机理的角度确定以何种物质性质作为控制因素，进而设计出所需的洗涤剂。
此外，其他必要条件是即使用户误服对人体也无害，而且用手接触没有粗糙感，即具有安全性和易操作性。
不仅如此，即使就洗涤后和餐具洗涤后的含有洗涤剂的废水而言，无需什么特别处理就能直接排入生活环境之中的处理性能，即废水处理性优良也是必须的。
发明的公开
本发明目的在于提供一种洗涤能力高于使用传统洗涤剂的洗涤方法，价格低廉，安全性、易操作性和废水处理性均优良地洗涤方法和洗涤装置。
本发明人等对洗涤机理做了深入研究，发现洗涤液一旦软化，软化时生成的组合物就具有洗净剂效果和吸附效果，这种效果能够发挥与传统的表面活性剂之类洗涤剂相匹敌或在其之上的洗涤能力，因此若将含有碱金属离子和碳酸离子和/或重碳酸离子的溶液软化，则能够发挥出显著的洗涤能力。
(1)也就是说，本发明洗涤方法的特征在于：一边将含有碳酸离子和重碳酸离子中的至少一种离子和碱金属离子的洗涤液软化，一边洗涤被洗涤物。
另外，本发明洗涤方法的特征在于：将含有碳酸离子和重碳酸离子中的至少一种离子和碱金属离子的洗涤液软化后，使用这种被软化的洗涤液洗涤被洗涤物。
也就是说，软化含有上述特定离子洗涤液的定时机，无论是在洗涤之前，还是在洗涤之中均可，优选一边软化一边洗涤的操作。
对洗涤效果产生不利影响的主要是钙离子Ca2+和镁离子Mg2+。本发明中，由于洗涤液中含有碳酸离子CO32-和重碳酸离子HCO3-中的至少一种离子，所以钙离子Ca2+和镁离子Mg2+与之结合，使洗涤液中存在的钙离子Ca2+和镁离子Mg2+比例减少，因而能够防止洗涤性能的降低。
除此以外，钙离子Ca2+和镁离子Mg2+，与碳酸离子CO32-和重碳酸离子HCO3-结合析出的碳酸钙CaCO3或碳酸镁MgCO3，由于其本身具有的洗净剂效果和吸附效果，物理吸附污染成份，所以有助于提高洗涤能力。
也就是说，本发明既不是简单地使用软化液体的洗涤方法，也不是简单地软化洗涤液的方法，而是在软化的同时还使之生成一种能够物理除去污物的组合物的方法。
因此，将被洗涤物与含有碳酸离子和重碳酸离子中的至少一种离子和碱金属离子的洗涤液一起放入洗涤槽中，使洗涤液中所含钙离子和镁离子与碳酸离子和重碳酸离子结合，生成碳酸钙和重碳酸钙析出。利用这种方法使洗涤槽内的洗涤液软化，同时生成能够发挥洗净剂效果和吸附效果的碳酸钙等。
(2)属于本发明的碱金属离子可以以碱金属盐水溶液形式得到，作为这种碱金属盐，从提高洗涤能力的观点来看，可以举出钾盐、钠盐和锂盐。从价廉和容易得到，以及安全性和废水处理性能均优良的角度来看，优选钾盐和钠盐，特别优选钠盐。
属于本发明的碳酸离子和重碳酸离子，分别以碱金属碳酸盐水溶液和碱金属重碳酸盐水溶液的形式得到，作为碱金属碳酸盐可以举出例如碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)和碳酸锂(Li2CO3)等，作为碱金属重碳酸盐可以举出例如碳酸氢钾(KHCO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)等。
对于溶解上述碳酸离子和重碳酸离子中至少一种离子和碱金属离子用的溶剂并没有特别限制，可以使用各种水，例如自来水、井水、软水、精制水、纯水或其混合水等。
(3)在本发明中，软化前的洗涤液pH为8.5～12.0，优选9.5～11.0，更优选10.0～11.0。当将pH设定在8.5以上(优选9.5以上，更优选10.0以上)时，从促进钙离子和镁离子与碳酸离子和重碳酸离子结合的观点来看优选；将pH定为12.0以下(优选11.0以下)，因有利于手感粗糙之类的安全性和易操作性而优选。
此外，本发明中希望软化前洗涤液中的碱金属离子浓度和碳酸离子浓度和/或重碳酸离子浓度处于预定范围内，这样的离子浓度可以用电导率(EC)间接确定。也就是说，软化前洗涤液的电导率EC，优选处于50mS/m以上，更优选100mS/m以上，最好150mS/m以上。当电导率处于这样高数值范围下，能够确保水溶液中合有使Ca2+和Mg2+与CO32-和HCO3-结合而失效的足够的离子浓度。
这种软化前的洗涤液，例如可以利用电解碳酸氢钠溶液的方法获得。此时对于使用生成能力高的通水型电解装置而言，将阴极室生成的阴极电解液浓度，设定在能够直接作为洗涤液使用的浓度下是有利的。与此对照，使用生成能力低的间歇式电解装置的情况下，最好使之生成高浓度的电解液，经过适当稀释后使用的方法能够降低成本。这种情况下对于稀释液并没有特别限制，从容易得到的角度来看可以使用自来水。
(4)本发明的洗涤方法中，软化含有碳酸离子和重碳酸离子中的至少一种离子和碱金属离子的洗涤液的工序，更优选包含促进洗涤液软化的工序。
这种促进软化的工序，可以举出对待软化的洗涤液供给热能的工序、对待软化的洗涤液进行物理搅拌或曝气的工序、静置(放置)待软化的洗涤液在时间上确保软化反应的工序等。
对洗涤液供给热能的工序，例如加热洗涤液或在高温状态下生成洗涤液，使生成的洗涤液中离子活度提高，促进钙离子和镁离子与碳酸离子和重碳酸离子之间的反应，能够在短时间内得到软化。
而且当进行搅拌和曝气时，因离子之间的机械接触机会增加，使钙离子和镁离子与碳酸离子和重碳酸离子之间的反应得到促进，因而能够在短时间内得到软化。
除了这种强制性工序之外，在静置洗涤液的工序中，能够充分保证反应时间，因而可以促进软化过程。
(5)经过这种软化处理的洗涤液总硬度为35ppm以下，优选15ppm以下，更优选10ppm以下。总硬度处于此范围内可以期待洗涤力进一步提高。
(6)在本发明中，为了在短时间内使总硬度降低以进一步提高洗涤力，优选向上述经软化总硬度降低的洗涤液中，添加絮凝剂或螯合剂。
通过这一时机加入絮凝剂或螯合剂，能够在短时间内降低总硬度。作为所说的絮凝剂，例如可以举出硫酸钠铝(明钒)，所说的螯合剂例如可以举出EDTA和沸石等。
为了在短时间内使总硬度降低以便进一步提高洗涤力，优选向上述经软化总硬度降低的洗涤液中添加脂肪酸。通过在这一时机添加脂肪酸，使钙离子和镁离子与脂肪酸结合，能够在短时间内降低总硬度。所说的脂肪酸可以举出油酸等。而且加入洗涤皂也具有同样效果。
对添加这些絮凝剂、螯合剂或脂肪酸的时机，虽然没有特别限制，但是更优选在洗涤液的总硬度为35ppm以下(优选15ppm以下，更优选10ppm以下)时加入。
(7)本发明的另一目的在于提供一种洗涤装置，其特征在于所说的装置具有一边使含有碳酸离子和重碳酸离子中的至少一种离子和碱金属离子的洗涤液软化，一边洗涤被洗涤物的手段。
而且本发明还提供一种洗涤装置，其特征在于将含有碳酸离子和重碳酸离子中的至少一种离子和碱金属离子的洗涤液软化后，用这种软化后的洗涤液洗涤被洗涤物的手段。
这种情况下，优选还具有促进上述洗涤液软化的手段。
而且，更优选包括将碳酸氢钠水溶液电解后作为上述软化前洗涤液的手段。
此外，更优选包括经上述软化的洗涤液总硬度达到35ppm以下后，添加絮凝剂或螯合剂的手段。
而且，更优选包括经上述软化的洗涤液总硬度达到35ppm以下后，添加脂肪酸的手段。
上述洗涤装置，能够适于家用或专业用洗涤机、餐具洗涤机、医疗器具洗涤机、加工机械的脱脂洗涤机等。
附图的简要说明
附图1是表示本发明一种洗涤装置实例的结构示意图。
发明的最佳实施方式
附图中的“4”和“5”分别表示洗涤槽和蛇形水口，从蛇形水口5至洗涤槽4，通过配管41供给自来水，自来水的供给和停止利用设置在配管41上的电磁阀42的动作实现。这种电磁阀的动作，由来自附图外主控制系统(主微机)的信号控制。
在这种洗涤机中内藏有间歇式电解槽1，在隔膜(例如阴离子交换膜)两边设有一对电极板31和32。通过附图之外的开关，由微机(副控制系统，以下间记作微机)6分别向阳极板31和阴极板32施加阳极和阴极。
在设置有阴极板32的阴极室13a中生成的电解液，通过设置有电磁阀8a的配管7a供入洗涤槽4中。同样，在设置有阳极板31的阳极室13b中生成的电解液，通过设置有电磁阀8b的配管7b供入洗涤槽4中。这些电磁阀8a、8b的开关控制，可以利用微机6的指令信号实现。
在从上述蛇形水口7的配管41分叉的配管43上，设有电磁阀44，其下游侧再分叉，分别向电解槽1的阴极室13a和阳极室13b供给自来水。通向阴极室13a和阳极室13b的各自配管上，分别设有添加电解质用电解质添加装置9，通过驱动泵91分别向供入阴极室13a和阳极室13b内供入的自来水中定量供给碳酸氢钠等电解质。
其中，设置在配管43中电磁阀44的开关和电解质添加装置中泵91的驱动/停止，由微机6的指令信号控制。
此外，在阴极室13a中设置有测定pH和EC用的敏感元件10，由这种敏感元件10输出的信号(pH值和EC值)被送入微机6中。
在这种洗涤机中，先打开电磁阀44向阴极室13a和阳极室13b供给自来水，同时驱动泵91向供入阴极室和阳极室的自来水中添加电解质。进而在两个电极板31和32上施加电压继续电解，直至由敏感元件10测定的阴极室13a中电解液的pH和EC值分别达到预定值以上时为止。
一旦上述敏感元件10测定的pH和EC值达到预定值以上后，停止施加电压，等待洗涤机的主微机发来指令后，打开电磁阀8a和8b，向洗涤槽4中供给阴极室13a中生成的阴极侧电解液。
由于洗涤液是以这种方式自动向洗涤槽4中添加，所以放入洗涤物进行通常的洗涤。要舍弃选择后的废液时，打开洗涤槽4的排水阀45，开启处于其前方的电磁阀8b，可以向洗涤槽4内供给阳极侧电解液，对洗涤物进行杀菌，同时使废液中性化。其中，阳极室13b中生成的阳极侧电解液，既可以不供入洗涤槽4直接储存，也可以将其直接废弃。
此外，也可以在洗涤槽4内设置总硬度测定手段(或者设置代替该手段的测定一定时间经过的定时器)，当总硬度达到预定值后自添加装置20添加絮凝剂、螯合剂或脂肪酸。
以下根据具体化的实施例说明本发明的洗涤方法。
实施例1
使用附图1所示的间歇式电解装置，分别向两个电解室13a和13b各供入1升自来水(藤泽市自来水，pH7.6，EC17.5mS/m，钙硬度55ppm，总硬度75ppm，水温23.4℃)后，分别向阴极室13a和阳极室13b中添加36克碳酸氢钠(NaHCO3)，向两个电极板施加电压，使15A一定电流流过，进行30分钟电解。其中，隔膜使用阳离子交换膜，电极板31和32的距离为5毫米。pH、EC和硬度是分别使用pH计(掘场制作所，D-13)、EC计(TOA，CM-14P)和硬度计(共立理化学研究所，WAD-Ca，比色测定精度5ppm)测定的。
结果得到pH＝10.55、EC＝6000mS/m以上的阴极电解液。将此电解液用自来水稀释30倍后，得到pH＝10.7、EC＝196.1mS/m钙硬度40ppm、总硬度为60ppm、水温20℃的软化前洗涤液。
使用这种洗涤液，将附着有“墨汁+橄榄油混合污迹”、“血液”、“可可脂(植物油)”、“红葡萄酒”和“血液+牛奶+墨汁的混合污迹”的污染布(EMPA101、111、112、114、115、116)，置于家庭用洗衣机(ES-25E，2.5千克型，夏普株式会社制)的洗涤槽中，洗涤20分钟后脱水，用干燥机干燥。
洗涤前后本色布的白度和洗净率分别示于表1之中。其中，“白度”是使用白度计(ミノル夕，CR-14，白度指数颜色读取仪)测定人工污染布里面10点数值的平均值。而且“洗净率”是用下式计算出来的。
洗净率＝(洗涤后污染布的白度-洗涤前污染布的白度)
÷(未污染布的白度-洗涤前污染布的白度)×100
使用本实施例的洗涤液，用与上述同样的洗衣机对湿式人工污染布((财)洗涤科学协会制)洗涤了20分钟。洗涤后本色布洗净率的结果示于表2之中。其中，“洗净率”是与上述同样方法算出的。
实施例2
在实施例1中，除了使用40℃的自来水将电解生成的阴极电解液稀释30倍之外，其余条件与实施例1相同。得到的软化前洗涤液，pH＝10.5、EC＝207.0mS/m，钙硬度40ppm、总硬度为60ppm。结果示于表2之中。
实施例3
在实施例1中，除了将得到的软化前洗涤液静置6小时之外，其余条件与实施例1相同。得到的软化前洗涤液，pH＝10.7、EC＝205.0mS/m，钙硬度40ppm、总硬度为60ppm、水温20℃。结果示于表2之中。
实施例4
在实施例1中，除了开始洗涤后15分钟添加12克EDTA之外，其余条件与实施例1相同。其中，开始洗涤后经过15分钟，槽内溶液的总硬度为30ppm。结果示于表2之中。
实施例5
在实施例1中，除了开始洗涤后15分钟添加15毫升油酸之外，其余条件与实施例1相同。其中，开始洗涤后经过15分钟，槽内溶液的总硬度为30ppm。结果示于表2之中。
对照例1
使用市售的洗涤用合成洗涤剂(ァ夕ック，花王株式会社制)，洗涤与实施例1相同的污染布，算出了白度和洗净率。结果示于表1之中。
此外，使用对照例1的合成洗涤剂，与实施例1同样洗涤湿式人工污染布((财)洗涤科学协会制)，算出了洗净率。结果示于表2之中。
对照例2～3
实施例1中除了调节电解条件，将软化前的洗涤液pH和EC甲乙改变之外，其他条件与实施例1相同。结果示于表2之中。
表1 污染布 实施例1 对照例1 白度(％) 洗净率 (％) 白度(％) 洗净率 (％) 洗涤前 洗涤后 洗涤前 洗涤后 墨汁·橄榄油 41.2 48.6 15.5 42.0 48.7 14.3 血液 40.4 86.1 94.0 40.8 64.6 49.4 可可脂 54.0 67.1 37.4 53.6 60.9 20.6 红葡萄酒 68.7 76.6 38.9 69.4 77.0 38.8 血液·牛奶·墨汁 36.9 50.0 25.1 37.6 49.3 22.8
表2 软化前软化后 洗净率 备注 pH EC 总硬度 总硬度实施例1 10.7 196.1 60 30 36.5 搅拌实施例2 10.5 207.0 60 30 44.4 加热实施例3 10.7 205.0 60 30 39.3 静置实施例4 10.7 195.3 60 0 49.0 螯合剂实施例5 10.7 196.2 60 - 43.7 脂肪酸对照例1 9.4 22.6 60 - 41.7对照例2 8.3 114.5 60 60 27.8对照例3 10.4 48.6 60 50 27.8
由这些结果可以确认，本发明的洗涤方法能够发挥与市售的合成洗涤剂同等或在其之上的洗涤效果。其中，实施例1至实施例5的洗涤液，就安全性和洗涤后废水的处理性能而言没有任何问题。