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Alkalisches Reinigungsmittel
Bei der Verwendung von hartem Wasser für den Ansatz von alkalischen Reinigungslösungen und der anschliessenden Spülung bilden sich durch Ausfällung der Härtebildner unansehnliche Filme auf den zu reinigenden Gegenständen und störende Ablagerungen in den Reinigungsanlagen. Aus diesem Grunde enthalten alkalische Reinigungsmittel neben den üblichen Bestandteilen, wie Ätzalkalien, Alkalicarbonaten, -silikaten, -phosphaten, -boraten, Netz- oder Antischaummitteln, vielfach Substanzen, welche die Aufgabe haben, die Belags- und Steinbildung durch die Härtebildner des Wassers zu verhindern.
Vielfach werden den alkalischen Reinigungsmitteln Polymerphosphate zur Verhütung der Ausfällung der Härtebildner des Wassers zugesetzt. Die Polymerphosphate sind aber in den Reinigungslösungen nicht hydrolysebeständig und zerfallen in relativ kurzer Zeit in Ortho- und Pyrophosphat. Selbst bei der Lagerung treten in vielen Fällen Verluste an Polymerphosphaten durch Hydrolyse auf, vornehmlich, wenn es sich um hochalkalische Reinigungsmittel handelt.
Man hat ferner schon versucht, durch Zusatz organischer Komplexbildner die Ausfällung der Härtebildner zu verhindern. Aber auch diese Versuche führten nicht in allen Fällen zu befriedigenden Ergebnissen. Teilweise wirken die Komplexbildner nur in relativ hohen Konzentrationen oder sie geben unbefriedigende Resultate, wie Äthylendiamintetraessigsäure oder Gluconate. Andere Komplexbildner liefern nur in einem engen Konzentrationsbereich gute Ergebnisse, wie Hydroxyäthandiphosphonsäure.
Bei Überschreitung dieses Bereiches durch Überdosierung oder Anreicherung beim Nachschärfen der Reinigungslösungen tritt wieder eine Zunahme der Steinbildung auf. Wieder andere Komplexbildner, wie Aminotri- (methylphosphonsäure), zeigen bei Wasser hoher Härtegrade, wo die Steinbildungen besonders unangenehm auftreten, nur eine sehr geringe, technisch nicht befriedigende Wirkung.
Es wurde nun gefunden, dass diese Nachteile erstaunlicherweise durch die erfindungsgemässen alkalischen Reinigungsmittel behoben werden. Diese alkalischen Reinigungsmittel sind gekennzeichnet durch einen Gehalt an wasserlöslichen Salzen von a) einer Hydroxyalkan-1, 1-diphosphonsäure der Formel
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in der R einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 1-5 C-Atomen bedeutet, und b) einer Aminopolyphosphonsäure der Formel
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in der X und Y ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1-4 C-Atomen und R und R2 eine-POH- Gruppe oder eine Gruppe der Formel
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bedeuten, mit einem Gewichtsverhältnis Hydroxyalkan-1,-diphosphosäure zu Aminopolyphosphon- säure von 3 : 1 bis 1 : 3.
Beispiele für die erfindungsgemässen Hydroxyalkan-1, 1-diphosphonsäuren sind Hydroxyäthan-, Hydroxypropan-, Hydroxybutan-, Hydroxypentan- und Hydroxyhexan-1,1-dipeosphosäure.
Als Aminopolyphosphonsäuren können beispielsweise
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bedeuten, wie
Aminotri- (methylphosphosäure), Äthylendiamintetra- (methylphosphonsäure) und
Diäthylentriaminpenta- (methylphosphonsäure) verwendet werden.
An Stelle einzelner Hydroxyalkan-1,1-diphosphosäuren bzw. Aminopolyphosphonsäuren können auch Gemische mehrerer ydroxyalkan-1,1-diphosphonsäuren bzw. Aminopolyphosphonsäuren einge- setzt werden. Erfindungsgemäss enthalten die alkalischen Reinigungsmittel aber immer mindestens eine Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäure und eine Aminopolyphosphonsäure. Die Herstellung der Hydroxy- alkan-l. l-diphosphonsäuren und Aminopolyphosphonsäuren geschieht nach bekannten Verfahren und ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Sehr gute Ergebnisse werden insbesondere mit Reinigungsmitteln erzielt, die die technisch leicht zugänglichen Verbindungen Hydroxyäthan-l, l-diphosphonsäure und Aminotri- (methylphosphonsäure) enthalten.
Die erfindungsgemässen Reinigungsmittel enthalten die Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäure und Aminopolyphosphonsäure in einem Gewichtsverhältnis von 3 : 1 bis 1 : 3. Diese Verhältniszahlen sind echte Grenzwerte, bei denen bereits ein gewisses Nachlassen der Wirksamkeit auftritt. Besonders gün-
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Die Konzentrationen, in denen die Hydroxyalkan-1,1-diphosphosäure und Aminopolyphosphonsäure den Reinigungsmitteln zugesetzt werden, können in weiten Grenzen schwanken. Die Zugabe zu den alkalischen Reinigungsmitteln soll so bemessen werden, dass die Anwendungskonzentration von Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäure und Aminopolyphosphonsäure zusammen 0, 05 - 1 g/l beträgt. Bevorzugt werden Anwendungskonzentrationen von 0, 15 bis 0, 5 g/l. Die angegebenen Gewichtsmengen beziehen sich auf die reinen freien Säuren.
Die Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäuren und Aminopolyphosphonsäuren können den alkalischen Reinigungsmitteln in Form der freien Säuren oder in Form ihrer wasserlöslichen Salze, vornehmlich der Alkali-, Ammonium-oder Alkanolaminsalze, zugesetzt werden. Insbesondere werden die Natriumund Kaliumsalze verwendet.
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Die Hydroxyalkan-l. l-diphosphonsäure und Aminopolyphosphonsäure bzw. ihre Salze können so- wohl in feste wie in flüssige Reinigungsmittel eingearbeitet werden. Die Art und Weise des Zusatzes und der Einarbeitung sind hiebei nicht kritisch. Bei den festen Mitteln können sie als feste Verbindungen beim Mischungsprozess zugegeben oder in Form ihrer konzentrierten Lösungen aufgedüst werden oder einem entsprechenden Slurry vor der Sprühtrocknung zugesetzt werden. Da die Verbindungen leicht lös- lich und völlig hydrolysestabil sind, eignen sie sich besonders gut zum Einsatz in flüssigen hochalkali- sehen Reinigungsmitteln bzw. alkalischen oder auch sauren Reinigungsmittelkonzentraten, denen gegebenenfalls zur Herstellung der alkalischen Reinigungslösungen noch entsprechende Mengen Alkali zuge- setzt werden.
Die alkalischen Reinigungsmittel enthalten neben den erfindungsgemässen Zusätzen von Hydroxy- alkan-1, 1-diphosphonsäure und Aminopolyphosphonsäure die üblichen Alkaliträger in einer Konzentration von 5 bis 95 Gew. -0/0, wie Ätzalkalien, vorzugsweise NaOH und KOH, Alkalicarbonat, vorzugsweise Soda, Alkalisilikate, Alkaliphosphate, Alkaliborate, einzeln oder im Gemisch sowie gegebenenfalls Netz-, Antischaum-, Bleich- und Desinfektionsmittel in einer Konzentration von 0,05 bis 30 Gew.-%.
Die erfindungsgemässen Reinigungsmittel können für alle Reinigungs- und Waschprozesse verwendet werden, bei denen eine Belags- und Steinbildung durch die Härtebildner des Wassers auftreten kann, beispielsweise in allen Arten von Spül- und Waschmaschinen.
Durch die erfindungsgemässen Reinigungsmittel mit einem Gehalt von Hydroxyalkan-1, 1-diphos- phonsäure und Aminopolyphosphonsäure wird auch bei Verwendung sehr harter Wässer von beispielsweise über 300 d. H. eine Belags- und Steinbildung einwandfrei verhindert. Die Wirkung ist hiebei weit besser als bei Reinigungsmitteln mit den Einzelsubstanzen und auch besser, als einer rein additiven Wirkung der Einzelsubstanzen entspricht. Ferner tritt bei der Überdosierung oder bei einer Anreicherung der steinverhütenden Zusätze durch Nachschärfen der Reinigungslösung zum Ausgleich des Alkalitätsverlustes keine vermehrte Steinbildung auf.
Da die erfindungsgemässen steinverhütenden Zusätze hydrolysestabil sind, tritt in keinem Fall sowohl bei der Lagerung in festen und flüssigen Reinigungsmitteln, insbesondere auch hochalkalischen Reinigungsmitteln, als auch bei allen Temperaturen in den Reinigungslösungen ein Wirkungsabfall ein.
Beispiel l : Bleche aus nichtrostendem Stahl wurden bei 50 C 2 min in eine 1 joigne Ätznatronlösung getaucht, anschliessend 2 min bei Raumtemperatur in Wasser gespült und 2 - 3 min in einem Heissluftstrom vollständig getrocknet. Dieser Zyklus wurde 500mal wiederholt und anschliessend durch Auswiegen die Belagsbildung festgestellt. Die Ätznatronlösung wurde mit Wasser von 360 d. H. ange-
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Die Belagswerte in g/m sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Belag <SEP> in <SEP> g/m
<tb> Zusatz <SEP> 0 <SEP> mg/l <SEP> 200 <SEP> mg/l <SEP> 300 <SEP> mg/l <SEP> 450 <SEP> mg/l <SEP> 750 <SEP> mg/l
<tb> Hydroxyäthan-1, <SEP> 1-diphosphonsäure <SEP> (I) <SEP> 55 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 19, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Aminotri- <SEP> (methyl- <SEP>
<tb> phosphonsäure) <SEP> (II) <SEP> 55 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 24, <SEP> 1 <SEP>
<tb> I <SEP> + <SEP> II <SEP> im
<tb> Verhältnis <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 55-1, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 23, <SEP> 1 <SEP>
<tb> I <SEP> + <SEP> II <SEP> im
<tb> Verhältnis <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 55 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 1 <SEP> + <SEP> II <SEP> im <SEP>
<tb> Verhältnis <SEP> 1 <SEP> :
<SEP> 3 <SEP> 55-5, <SEP> 4 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
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Beispiel 2 : Der gleiche Versuch, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde ausgeführt mit der einzigen Änderung, dass für den Ansatz der Ätznatronlösung und für die Spülungslösung Wasser von 170 d. H. verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2
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<tb>
<tb> Belag <SEP> in <SEP> g/l
<tb> Zusatz <SEP> 0 <SEP> mg/l <SEP> 75 <SEP> mg/l <SEP> 200 <SEP> mg/l <SEP> 300 <SEP> mg/l <SEP> 600 <SEP> mg/l
<tb> Hydroxyäthan-1, <SEP> l-diphosphonsäure <SEP> (I) <SEP> 21,8 <SEP> 6,0 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Aminotri- <SEP> (methyl- <SEP>
<tb> phosphonsäure) <SEP> (11) <SEP> 21,8 <SEP> 6,2 <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 7
<tb> I <SEP> + <SEP> II <SEP> im
<tb> Verhältnis <SEP> 1 <SEP> :
<SEP> 1 <SEP> 21, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
Beispiel 3 : Mit einem alkalischen Reinigungsmittel der Zusammensetzung
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<tb>
<tb> 78% <SEP> Ätznatron
<tb> 4,5% <SEP> Natriumsilikat <SEP> (Na2O:SiO2 <SEP> = <SEP> 3, <SEP> 35)
<tb> 1, <SEP> 75% <SEP> Antischaummittel <SEP>
<tb> (Anlagerungsprodukt <SEP> von <SEP> Propylenoxyd
<tb> an <SEP> Triäthanolamin <SEP> mit <SEP> 27, <SEP> 5 <SEP> Propylenoxydgruppen <SEP> im <SEP> Molekül)
<tb> 2, <SEP> 5% <SEP> Tetranatriumsalz <SEP> der <SEP> Hydroxy-
<tb> äthan-l, <SEP> l-diphosphonsäure.
<SEP> 3 <SEP> HO
<tb> 2, <SEP> 25% <SEP> Hexanatriumsalz <SEP> der <SEP> Aminotri-
<tb> - <SEP> (methylphosphonsäure)(4%H2O)
<tb> Rest <SEP> Natriumsulfat, <SEP> wasserfrei
<tb>
wurden in handelsüblichen Flaschenreinigungsmaschinen mit zwei Laugenzonen und einer Stundenleistung von 10 000 Einheiten Bierflaschen gereinigt. Die Anwendungskonzentration des festen Reinigungsmittels betrug 1 - 20/0 und die Temperatur der Reinigungslösung 70 C. Das verwendete Betriebswasser hatte eine temporäre Härte von 320 d. H.
Die Flaschen waren einwandfrei gereinigt. Eine Versteinung war in der Warmwasserzone auch nach mehrmonatiger Verwendung nicht festzustellen.
Beispiel 4 : Mit einem flüssigen alkalischen Reinigungsmittel der Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 3 <SEP> 00/0 <SEP> Ätzalkali
<tb> 0,35% <SEP> nichtionogenes <SEP> Netzmittel <SEP> (Anlagerungsprodukt <SEP> von <SEP> 9 <SEP> Mol <SEP> Äthylenoxyd
<tb> und <SEP> 10 <SEP> Mol <SEP> Propylenoxyd <SEP> an <SEP> Nonylphenol)
<tb> 0, <SEP> 4% <SEP> einer <SEP> 70%igen <SEP> Lösung <SEP> von
<tb> Hydroxyäthan-1, <SEP> 1-diphosphonsäure
<tb> 0, <SEP> 6% <SEP> einer <SEP> 70%igen <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> Äthylendiamintetra- <SEP> (methylphosphonsäure) <SEP>
<tb> Rest <SEP> Wasser <SEP> und <SEP> Lösungsvermittler
<tb>
wurden Mineralwasserflaschen in einer handelsüblichen Flaschenreinigungsmaschine gereinigt.
Die An-
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wendungskonzentration betrug 50/0. Das verwendete Brauchwasser hatte eine temporäre Härte von 240 d. H., und die Betriebstemperatur betrug 70-750C. Bei einwandfreier Reinigung waren keine Verstenungen festzustellen.
Beispiel 5 : In einer Molkerei wurden in einer handelsüblichen Flaschenspulmaschine mit zwei Laugenzonen und einer Stundenleistung von 12 000 Einheiten Milchflaschen gereinigt. Als Reinigungslösung wurde in der Laugenzone 1 und 2 jeweils 1, 20/oige Natronlauge, die durch Verdünnen von 50% iger NaOH gewonnen wurde, verwendet. Dieser Natronlauge wurde in einer Konzentration von 0, 1% ein
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<tb>
<tb> 20% <SEP> Hydroxyäthan-1, <SEP> 1-diphosphonsäure
<tb> 20% <SEP> Aminotri- <SEP> (methylphosphonsäure) <SEP>
<tb> 25% <SEP> nichtionogenes <SEP> Antischaummittel
<tb> (Anlagerungsprodukt <SEP> von <SEP> Äthylenoxyd
<tb> an <SEP> Polypropylenglykol)
<tb> Rest <SEP> Wasser
<tb>
zugesetzt.
Die Reinigungslösung wurde je nach Bedarf mit NaOH und Wirkstoffkonzentrat ergänzt. Das verwendete Betriebswasser hatte eine temporäre Härte von 30 d. H., und die Temperatur der Reinigungslösung betrug 650C. Die Reinigungswirkung war sehr gut und auch bei zehnmonatiger Anwendung des Verfahrens war kein Steinansatz zu beobachten.
Beispiel 6 : In einer handelsüblichen Flaschenreinigungsmaschine mit drei Tauchzonen wurden Limonadenflaschen gereinigt. Für die Tauchbäder der Maschine wurde jeweils eine 20/0ige Kalilauge, die durch Verdünnen einer hochkonzentrierten Ätzalkalilösung hergestellt wurde, verwendet.
Dieser Kalilauge wurde in einer Konzentration von 0, 07% ein Wirkstoffkonzentrat folgender Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 25% <SEP> Tetrakaliumsalz <SEP> der <SEP> Hydroxypropan-
<tb> - <SEP> 1, <SEP> 1-diphosphonsäure <SEP> (5% <SEP> HLO) <SEP>
<tb> 22, <SEP> 5% <SEP> Pentakaliumsalz <SEP> der
<tb> Aminotri- <SEP> (isopropylphosphonsäure) <SEP>
<tb> 15% <SEP> nichtionogenes <SEP> Antischaummittel
<tb> (Anlagerungsprodukt <SEP> von <SEP> Äthylenoxyd
<tb> an <SEP> ein <SEP> Umsetzungsprodukt <SEP> von <SEP> Propylenoxyd <SEP> und <SEP> Äthylendiamin)
<tb> Rest <SEP> Na <SEP> SO, <SEP> wasserfrei
<tb>
zugesetzt. Die Reinigungslösung wurde je nach Bedarf mit Kalilauge und Wirkstoffkonzentrat ergänzt.
Das verwendete Betriebswasser hatte eine temporäre Härte von 16 d. H., und die Temperatur der Reinigungslösung betrug 800C. Die Reinigung war sehr zufriedenstellend, und auch nach längerer Verwendung waren keine Versteinungen in der Warmwasserzone und an den Maschinenteilen zu beobachten.
Beispiel 7: Mit einem festen Reinigungsmittel der folgenden Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 60% <SEP> Ätzalkali
<tb> 20% <SEP> Trinatriumphosphat, <SEP> wasserfrei
<tb> 5% <SEP> Natriumsilikat <SEP> (Na <SEP> 0 <SEP> : <SEP> SiO <SEP> = <SEP> 3, <SEP> 30) <SEP>
<tb> 2, <SEP> 5% <SEP> nichtionogenes <SEP> Antischaummittel
<tb> (Umsetzungsprodukt <SEP> von <SEP> Propylenoxyd
<tb> und <SEP> Polyglycerin <SEP> mit <SEP> 6,6 <SEP> Propylenoxydgruppen <SEP> pro <SEP> OH-Gruppe)
<tb> 1, <SEP> 25% <SEP> Tetranatriumsalz <SEP> der <SEP> Hydroxyhexan-
<tb> - <SEP> 1, <SEP> 1-diphosphonsäure.
<SEP> 3 <SEP> HO <SEP>
<tb> 1, <SEP> 25% <SEP> Tetranatriumsalz <SEP> der <SEP> Äthylendiamintetra- <SEP> (l-äthylphosphonsäure)
<tb> 10% <SEP> Natriumsulfat
<tb>
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wurden in einer handelsüblichen Flaschenspülmaschine Bier-, Limonaden- und Mineralwasserflaschen gereinigt. Die Anwendungskonzentration betrug 1, 50/0 und die Temperatur der Reinigungslauge 70 bis 750C. Das verwendete Betriebswasser hatte eine temporäre Härte von 170 d. H. Auch nach langer Ver- wendung war keine Belags- oder Steinbildung in den Spülmaschinen zu beobachten.
Beispiel 8: Ein festes Reinigungsmittel der folgenden Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 35% <SEP> Natriumpyrophosphat
<tb> 30% <SEP> Natriumsilikat <SEP> (NaO <SEP> : <SEP> SiO2 <SEP> =3, <SEP> 35) <SEP>
<tb> 10/0 <SEP> Netzmittel <SEP> (Fettalkoholäthersulfat)
<tb> 0, <SEP> 75% <SEP> Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure
<tb> 0, <SEP> 75% <SEP> Aminotri- <SEP> (methylphosphonsäure) <SEP>
<tb> Rest <SEP> Soda, <SEP> wasserfrei
<tb>
wurde durch Aufdüsen von vorigen Lösungen der Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure und Aminotri- - (methylphosphonsäure) auf die Mischungen der ändern Komponenten hergestellt. Dieses Reinigungsmittel konnte mit gutem Erfolg in gewerblichen Reinigungs- und Spülmaschinen verwendet werden, ohne dass Belags- oder Steinbildung auftrat.
Die Anwendungskonzentration ist abhängig von dem Typ der Maschine und vom Reinigungsgut und beträgt im allgemeinen 0, 5 - 10/0.
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<tb>
<tb> 44, <SEP> 5% <SEP> NB
<tb> 50% <SEP> Natriummetasilikat
<tb> 1, <SEP> 5% <SEP> nichtionisches <SEP> Netzmittel
<tb> (Anlagerungsprodukt <SEP> von <SEP> 2 <SEP> Mol
<tb> Äthylenoxyd <SEP> an <SEP> Oleylalkohol)
<tb> 2% <SEP> Triammoniumsalz <SEP> der <SEP> Hydroxy-
<tb> äthan-1,1-diphosphonsäure. <SEP> 2,5 <SEP> H2O
<tb> 2% <SEP> Pentanatriumsalz <SEP> der <SEP> Aminotri-
<tb> - <SEP> (1-äthylphosphonsäure) <SEP> ,
<tb>
das in einer Konzentration von 5 g/l in Brauchwasser von 160 d. H. gelöst wurde, wurden Metallteile gereinigt.
Die Reinigungsanlage konnte über 6 Monate mit wöchentlicher Erneuerung der Reinigungslösung betrieben werden, ohne dass eine Belagsbildung oder ein Steinansatz zu beobachten gewesen wäre.
Beispiel 10 : Es wurde ein Waschmittel der folgenden Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 42% <SEP> Natriumpyrophosphat
<tb> 5% <SEP> Natriumsilikat
<tb> 15% <SEP> Natriumperborat
<tb> 8% <SEP> Dodecylbenzolsulfonat
<tb> 4% <SEP> Natriumseife <SEP> (Kokosfettsäure)
<tb> 2,5% <SEP> Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure
<tb> 2, <SEP> 5% <SEP> AminotnL- <SEP> (methylphosphonsäure) <SEP>
<tb> Rest <SEP> Natriumsulfat
<tb>
in der üblichen Weise durch Sprühtrocknung hergestellt, indem dem Slurry vor der Zerstäubung mit NaOH neutralisierte Lösungen von Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure und Aminotri-(methylphosphonsäure) zugesetzt wurden. Die Anwendungskonzentration der festen Waschmittelmischung betrug 5 g/l.
[n der Waschmaschine zeigte sich auch nach längerem Gebrauch bei Verwendung von Wasser mit 190 d. H. keine Ablagerung.