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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reinigungsmittelformkörper mit
einer Beschichtung, insbesondere für den Sanitärbereich, und das Verfahren
seiner Herstellung.
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Zur
Reinigung von Toiletten werden einerseits Reinigungsmittelformkörper als
Rimblocks, die am Toilettenrand in einem Körbchen befestigt werden und
sich beim Überspülen mit
Wasser nach und nach auflösen, eingesetzt.
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Andererseits
sind sogenannte In-Tank-Produkte bekannt, Reinigungsmittel, die
im Wasserkasten der Toilette positioniert werden und einen Teil
der Wirkstoffe an das in dem Spülkasten
befindliche Wasser abgeben, so dass das Spülwasser bei jedem Spülvorgang
durch das Reinigungsmittel angereichert ist.
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Um
dem Verbraucher optisch zu signalisieren, dass das Spülwasser
aus dem Wasserkasten Reinigungsmittel enthält, sind diese In-Tank- Reinigungsmittel
häufig
angefärbt,
insbesondere mit blauer Farbe, weshalb sie auch als „Blauspüler” bezeichnet
werden.
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Weiterhin
gibt es In-Tank-Produkte, durch die das Spülwasser aus dem Wassertank
ebenfalls angereichert wird, die jedoch nicht in dem Wasser in dem
Behälter
positioniert sind sondern in dem Leitungssystem zwischen dem eigentlichen
Wasseraufnahmebehälter
und dem Auslass aus dem Wasserkasten. Auf diese Weise wird das Reinigungsmittel
ebenfalls wie bei einem Rimblock nur während des Spülens vom
Wasserstrom umspült
und ist ansonsten trocken. Das Mittel befindet sich jedoch wie bei
einem herkömmlichen „In-Tank-Produkt” am/im
Wasserkasten, jedoch nicht im Wasser.
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Wasserkästen für Toiletten,
die eine „trockene” Lagerung
der Reinigungsmittel und ein Überspülen des Mittels
mit Spülwasser
nur beim Spülvorgang
vorsehen, sind beispielsweise von der Firma Ifö bekannt. Bei diesen Wasserkästen werden
die in Form eines langen Zylinders geformten Reinigungsmittel in
spezielle rohrförmige
Behältnisse
eingefüllt,
in denen sie dann vom Spülwasserstrom
umspült
werden.
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Die
bekannten Reinigungsmittelformkörper
werden im Allgemeinen eingepackt in wasserlöslichen Folien in Verkehr gebracht.
Die Reinigungsmittelformkörper
werden in der in die wasserlöslichen
Folien eingewickelten Form in die Körbchen oder sonstigen Behältnisse
eingefüllt.
Durch die Folierung wird vermieden, dass Reinigungsmittelreste an
den Händen
des Verbrauchers haften und die Hände des Verbrauchers bei Blauspülern nicht
blau angefärbt
werden.
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Weiterhin
verhindert die Folie ein „Zerbröseln” des Mittels
und trägt
zu dessen mechanischer Stabilität bei.
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Durch
die Umhüllung
des Reinigungsmittelformkörpers
mit der wasserlöslichen
Folie treten jedoch Schwierigkeiten beim Einschieben der Reinigungsmittelformkörper in
die jeweiligen Behältnisse
wie WC-Körbchen
und insbesondere die langen rohrförmigen Reinigungsmittelaufnahmebehälter, die
im Wassertank außerhalb
des Spülstroms
gelagerten sind, auf, da die Folien auf- oder abgerissen werden
oder verhaken, wodurch eine weiteres Einschieben des Mittels in
den Aufnahmebehälter
verhindert wird.
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Weiterhin
ist bei figürlichen
Reinigungsmittelformkörpern,
die im Allgemeinen nicht extrudiert sondern spritzgegossen oder
gepresst werden, nachteilig, dass eine die figürliche Form nachbildende Verpackung,
beispielsweise in Form von Tierfiguren, in ein entsprechend der
Tierfigur komplementär
geformtes Aufnahmekörbchen
(Schlüssel-Schloss-Prinzip)
infolge der die Figur nicht nachbildenden Folie nicht möglich ist.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Folie beispielsweise aus PVA ist,
dass diese bei der Herstellung und Lagerung feuchtigkeitsempfindlich
ist, und bei hoher Luftfeuchtigkeit lässt sich die Folie schlecht
verarbeiten. Weiterhin führen
die Folien zu Rückständen beim
Spülprozess,
da sich in der Feuchtigkeit aus der Folie teilweise eine schleimige
Masse bildet.
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Die
wasserlöslichen
Folien werden thermisch versiegelt. Da sich die Folien unter Hitzeinwirkung
leicht zersetzen oder chemisch verändern kommt es zu Beeinträchtigungen
des Auflöseverhaltens
der Folie.
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Aus
dem Stand der Technik sind weiterhin verschiedene Reinigungsmittelformkörper für Spül- und Waschmaschinen
mit wasserlöslichen
Beschichtungen bekannt, die den Mitteln eine höhere Oberflächenhärte verleihen. Diese Beschichtungen
bestehen beispielsweise aus Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon
oder Polyethylenglykol und werden im Allgemeinen aus einer wässrigen
Lösung
auf den Reinigungsmittelformkörper aufgebracht.
Diese Beschichtungen sind leicht wasserlöslich.
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Der
Auftrag einer solchen bekannten Beschichtung auf die Blauspüler führt jedoch
aufgrund der in den Blauspülern
vorhandenen stark färbenden
blauen Farbstoffe dazu, dass beim Auftragen der Beschichtung der Farbstoff
aus dem Blauspüler
herausgelöst,
in die Beschichtung und auf die Oberfläche der Beschichtung wandert,
so dass ein solcher beschichteter Blauspüler ebenfalls färbt, die
Hände verunreinigt
und nicht eingesetzt werden kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Reinigungsmittelformkörper mit
einer Beschichtung bereitzustellen, der eine gute Handhabung des
Mittels selbst bei den stark färbenden
Blauspülern ermöglicht,
Verunreinigungen und Farbflecken an den Händen verhindert, abriebfest
ist und eine Einführung des
Reinigungsmittelformkörpers
selbst bei komplexeren Formen in einem entsprechenden komplementär geformten
Aufnahmebehältnis
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass der Reinigungsmittelformkörper
mit einem flüssigen
Beschichtungsmaterial beschichtet wird, das nicht wasserlösliche Harze
als Filmbildner und wenig polare bis unpolare organische Lösemittel
umfasst und die Spülzahl
des unbeschichteten Reinigungsmittelformkörpers wenigstens 80 Spülungen beträgt und die
Spülzahl
des beschichteten Reinigungsmittelformkörpers wenigstens das 1,05-fache
der Spülzahl
des unbeschichteten Reinigungsmittelformkörpers beträgt.
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Die
Spülzahl
des beschichteten Reinigungsmittelformkörpers beträgt somit wenigstens 84, wobei
die Spülzahl
durch die Beschichtung gegenüber
dem unbeschichteten Reinigungsmittelformkörper wenigstens auf das 1,05-fache
erhöht
ist.
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Durch
die Beschichtung des Reinigungsmittelformkörpers mit dem in dem unpolaren
Lösemittel
gelösten
Filmbildner löst
das Beschichtungsmaterial die wasserlöslichen Bestandteile, insbesondere
den Farbstoff, aus dem Reinigungsmittelformkörper nicht an. Eine Verschmutzung
der Hände
wird somit verhindert.
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Der
direkt auf der Oberfläche
des Reinigungsmittelformkörpers
nach der Aushärtung
gebildete Lackfilm bildet eine trockene, durchgängig harte, nicht klebrige,
glatte Oberfläche.
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Die
Beschichtung ist zudem wasserunlöslich.
Dies führt
zu einer Verlängerung
der Standzeiten der beschichteten Reinigungsmittelformkörper im
Vergleich zu den unbeschichteten Reinigungsmittelformkörpern, was
im Falle der hiesigen stückförmigen Toilettenreinigungsmittel,
die sich beim Überspülen mit
Wasser erst nach und nach verbrauchen sollen, im Gegensatz zu den
Einmal-Tabs für
die Spül-
oder Waschmaschine einen zusätzlichen
Vorteil darstellt.
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Unter
nicht wasserlöslichen
Harzen werden im Rahmen der Erfindung Harze verstanden, die sich
nach Applikation und Abtrocknen nicht mehr durch Bespülen mit
Wasser bei Raumtemperatur entfernen lassen. Nach dem vollständigen Abtrocknen
bilden diese wasserunlöslichen
Harze eine weitgehend geschlossene Fläche.
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Die
Auflösung
des beschichteten Reinigungsmittelformkörpers findet dadurch statt,
dass durch Mikroporen Wasser durch die wasserunlösliche Lackschicht eindringt
und am wasserlöslichen
Reinigungsmittelformkörper
eine Quellung stattfindet. Die Quellung führt zu einer Volumenvergrößerung,
Bildung von neuen Poren und Haarrissen und dadurch zum sukzessiven
Absprengen der Lackschicht.
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In
Abhängigkeit
von der Beschichtung kann die Spülzahl
des beschichteten Reinigungsmittelformkörpers auch wenigstens das 1,10-fache,
vorzugsweise wenigstens das 1,15-fache und besonders bevorzugt wenigstens
das 1,20-fache der Spülzahl
des unbeschichteten Reinigungsmittelformkörpers betragen.
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Beispielsweise
können
als Harze höher
molekulare physikalisch trocknende Filmbildner wie Cellulosenitrat,
Celluloseacetatobutyrat, thermoplastische Acrylate oder PVC-Mischpolymerisate – vorgenannte
Harze jeweils auch in modifizierter Form (zum Beispiel mit Phthalsäureestern) – eingesetzt
werden. Diese Harze härten
durch Abgabe der Lösemittel
aus, ohne bei der Filmbildung eine chemische Veränderung zu durchlaufen (physikalische
Härtung).
Typisch sind dabei relativ niedere molekulare Massen (20.000 bis
100.000 g/mol) mit geringen Viskositäten der Bindersysteme (fließfähig) sowie
niedere Glasübergangstemperaturen,
die nach Abtrocknung der Harze zu hochmolekularen Systemen mit hohen
Glasübergangstemperaturen
führen.
Diese Viskositäten
sind nicht mehr messbar. Typische Beispiele solcher Lacke sind veraerosolte
Lacke für
Endverbraucher, die man über
Baumärkte
beziehen kann.
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Ebenfalls
können
schnell härtende
Harze wie Polyurethan- oder Epoxidharzlacke – auch in modifizierter Form – als Filmbildner
eingesetzt werden. Letztere kommen wegen ihrer hohen chemischen
Reaktivität
in der Regel nur in Form von zwei Komponenten zum Einsatz.
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Auch
ist es möglich,
nicht wasserlösliche
Polyesterharze und insbesondere Alkydharze einzusetzen, insbesondere
lang- oder mittelölige
Alkydharze. Der Einsatz von modifizierten Alkydharzen, z. B. styrolmodifiziert,
acryliert etc. ist ebenfalls möglich.
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Die
nicht wasserlöslichen
Harze aus der Gruppe der Acrylate sind vorzugsweise Acrylsäureester,
beispielsweise Alkylmethacrylate wie Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder
Butylmethacrylat.
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Acrylatbasierte
Bindemittel geben in der Regel besonders wasserfeste und im Bereich
der Autolacke auch wetterbeständige
Decklacke ab. Solche Lacke findet man deshalb u. a. im Zubehörhandel
in der Form von Aerosol-Dosen für
den Endverbraucher zur Reparatur von Lackschäden am Kfz.
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Chemisch
reaktive Systeme enthalten z. B. zusätzlich Melaminharze oder mit
Isocyanathärter
ausgestattete Vernetzer (2-K-Lacke).
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Beschichtung der Reinigungsmittelformkörper aus nicht wässrigen
Lösemitteln.
Um ein Anlösen
der wasserlöslichen
Komponenten des Reinigungsmittelformkörpers zu verhindern sind die
Lösemittel
wenig polare oder unpolare organische Lösemittel und vorzugsweise aprotisch.
Die Dielektrizitätskonstante
des/der Lösemittel
sollte unter 30, vorzugsweise unter 20 und besonders bevorzugt unter
10, liegen.
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Beispiele
von geeigneten Lösemitteln
sind aromatische Kohlenwasserstoffe wie Xylol oder Solventnaphtha,
aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Testbenzin oder Kristallöl, Ester
wie Ethylacetat oder Butylacetat, oder höhere Alkohole wie Propanol
oder Butanol, Ether wie Butylglykol, Etherester als Ethyl- oder
Butylglykolacetat sowie diverse Ketone.
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Selbstverständlich können im
Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Lösemittelgemische eingesetzt
werden.
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Die
Trockenzeiten (die Zeit, bis der beschichtete Körper beim Anfassen nicht mehr
klebrig ist) sollte bei Raumtemperatur bei einem Sprühgang mit
einer aufgetragenen Schichtdicke von 10 bis 30 μm zwischen 30 s und zwei Stunden,
insbesondere zwischen 5 min. und 15 min., liegen.
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Der
Anteil an Lösemittel
sollte in der Beschichtungslösung/suspension
zwischen 20 Gew.-% und 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 30 Gew.-%
und 60 Gew.-%, betragen.
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Der
Anteil an wasserunlöslichen
Harzen sollte in der Beschichtungslösung zwischen 10 Gew.-% und 80
Gew.-% und vorzugsweise zwischen 15 Gew.-%. und 50 Gew.-% betragen.
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Selbstverständlich kann
die Beschichtungslösung
als weitere Bestandteile Additive, Pigmente, Füllstoffe oder weitere Hilfsmittel
wie z. B. Verlaufsmittel, Antioxidantien oder Entschäumer enthalten.
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Die
Dicke der auf dem Reinigungsmittelformkörper aufgebrachten Beschichtung
kann in Abhängigkeit von
der eingesetzten Beschichtungslösung,
deren Konzentration und den gewünschten
Spülzahlen
des beschichteten Reinigungsmittelformkörpers variieren. Vorzugsweise
sollte sie zwischen 5 μm
und 50 μm,
insbesondere zwischen 10 μm
und 30 μm
liegen.
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Die
erfindungsgemäße Beschichtung
kann durch Tauchen, Spritzen, Sprühen, Rollen, Walz-, Flut- und Gießverfahren
oder andere bekannte Applikationsverfahren auf die Außenflächen des
Reinigungsmittelformkörpers
aufgebracht werden.
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In
der Regel wird die gesamte Oberfläche des Reinigungsmittelformkörpers vollständig mit
dem Beschichtungsmaterial beschichtet. Der Lackfilm haftet dabei
direkt auf der Oberfläche.
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Die
vollständige
Beschichtung wird insbesondere verwirklicht, wenn das zu beschichtende
Material tauchlackiert wird oder eine Sprühbeschichtung durchläuft.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
im Bereich der Aufhängung
keine Beschichtung vorzunehmen oder einzelne Bereiche des Reinigungsmittel formkörpers unbeschichtet
zu lassen, um damit beim verwendungsgemäßen Gebrauch eine direkte Aktivierung
zu gewährleisten.
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Neben
den zuvor beschriebenen Vorzügen
des erfindungsgemäß beschichteten
Reinigungsmittelformkörpers
wird durch die Beschichtung auch das optische Erscheinungsbild des
Mittels verbessert.
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Auch
ist das Einbringen von komplexer geformten (dreidimensionalen),
beschichteten Reinigungsmittelformkörpern in die entsprechen geformten
Aufnahmebehälter
problemlos möglich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Versuch 1: Beschichtung eines 50 g Rimblocks
| Vergleich | V1 |
| Rimblock
50 g | Rimblock
50 g |
Beschichtung | ----------- | Nitrocelluloselack phthalsäuremodifiziert1) |
Spritzgänge | ----------- | 1 |
Spülzahl | 280 | 528 |
Prozentuale
Steigerung der Spülzahl | | +88,5% |
- 1) Nitrocelluloselack Rally schwarz matt
#8211786 der Fa. Stinnes, Buntsprühlack außen/innen
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Der
eingesetzte 50 g Rimblock bestand aus ca. 36% anionischen Tensiden,
ca. 55% Füllstoffen,
ca. 3% PEG, ca. 2,5% Duftstoffen, Schäumern und Farbstoffen. Versuch 2: Sprühbeschichtung von In-Tank-Sticks
mit unterschiedlichen Lacken
| Vergleich | V2 | V3 | V4 |
Beschichtung | - | 1-K-Klarlack
(Glasurit)1) | 1-K-Klarlack
(Glasurit)1) | 2-K-Polyurethan Lack1) |
Spritzgänge | - | 1 | 2 | 1 |
Spülzahl des
beschichteten Sticks | 80 | 93 | 90 | Ca.
200 |
Prozentuale
Steigerung der Spülzahl | | +16% | +12,5% | +150% |
Abspülzeit | 22
min. | | | |
| Vergleich | V5 | V6 | V7 | V8 | V9 | V10 |
Beschichtung | - | Acryllack #1581942) | Kunstharzlack #5850122) | NitrokombiLack #7440372) | Acryllack #4672642) | Stinnes #821178
64) | 2-K-Lack #1872162) |
Lösemittel3) | | 1, 2, 3,
4, 5, 6 | 1, 4, 8 | 1,
2, 3, 4, 5 | 1,
2, 3, 4, 5 | n.
b. | 9,
10, 1, 11, 12, 4, 5 |
Spritzgänge | - | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Spülzahl | 80 | 108 | 170 | 98 | 197 | 101 | 98 | 120 | 87 |
Prozentuale Steigerung der Spülzahl | | 35 | 22,5 | 26,2 | 22,5 | 50 | 8,7 |
Abspülzeit | 22
min. | | | | 4
h 37 min. | | |
- 2) Fa. DupliColor/Haßmersheim
- 3) 1: Xylol, 2: Aceton, 3: 2-Methoxy-1-methylacetat, 4: Lösungsmittelnaphtha,
aromatisiert, 5: 1,2,3-Trimethylbenzol, 6: Ethylbenzol, 7: Dipenten,
8: Lösungsmittelnaphtha,
wasserstoffbehandelt, 9: Dimethylether, 10: n-Butylacetat, 11: Ethylbenzol,
12: Heptan-2-on
- 4) Stinnes Baumarkt AG, Esslingen
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Der
bei V5 eingesetzte Dupli-Color RAL-Acryl-Lack ist ein schnelltrocknender
lösemittelhaltiger
Mischpolymerlack.
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Bei
dem Versuch V6 wurde ein lösemittelhaltiger
Kunstharz-Decklack, Bindemittelbasis Alkydharz, der Fa. Motip Dupli
GmbH, Haßmersheim
eingesetzt.
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In
V7 wurde ein lösemittelhaltiger
Nitrocelluloselack (Fa. Dupli-Color, Aerosol-Art) eingesetzt.
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Der
bei V8 eingesetzte Dupli-Color Spezial Lack (Zapon Spray cristal
glänzend/seidenmatt)
ist ein kristallklarer schnelltrocknender, wasserfester lösemittelhaltiger
Acryllack, Bindemittelbasis Acrylat-Mischpolymere.
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Bei
V9 handelt es sich um einen schnelltrocknenden handelsüblichen
Nitrocelluloselack phthalsäuremodifiziert.
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Bei
dem in V10 eingesetzten Lack handelt es sich um einen glänzenden
Lack mit aliphatischem Polyisocyanat als Härterkomponente.
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Der
eingesetzte In-Tank-Stick bestand aus ca. 32% anionischen Tensiden,
ca. 63% Füllstoffen,
ca. 2% PEG, 1% Schäumern
und 0,3 blauer Farbstoff (Acid Blue 9). Der eingesetzte In-Tank-Stick
hatte eine stabförmige
längliche
Form (Länge
ca. 70 mm, Durchmesser ca. 8 mm). Die Masse des eingesetzten In-Tank-Sticks betrug
7 g, die Oberfläche
des Sticks betrug ca. 19.4 cm
2. Versuch 3: Tauchbeschichtung von In-Tank-Sticks
mit unterschiedlichen Acryl-Lacken
| Vergleich1) | V11 | V12 | V13 | V14 |
Beschichtung | - | Acryllack2) | Acryllack2) | Acryllack2) | Acryllack2) |
Lösemittel | | n.
b. | n.
b. | n.
b. | n.
b. |
Tauchlackierung | - | X | X | X | X |
Verhältnis Lösemittel:Lack | - | 1:1 | 1:1,5 | 1:2 | 1:2,5 |
Spülzahl | 80 | 133 | 123 | 97 | 92 |
Prozentuale Steigerung
der Spülzahl | - | 66,5 | 53,75 | 21,25 | 15 |
Abspülzeit | 22
min. | | 47
min. | | |
- 1) Der eingesetzte In-Tank-Stick entsprach
dem aus Versuch 2.
- 2) Fa. Stoz/Haifingen
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Der
eingesetzte Acryllack ist styrolbasiert.
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Bestimmung der Spülzahlen
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Die
Spülzahlen
wurden bei den vorgenannten Versuchen bei Raumtemperatur von 20°C und einer Wassertemperatur
von 16°C
bestimmt. Die Wassermenge pro Spülung
betrug ca. 4 Liter. Es wurde eine Toilette mit einem System der
Fa. Ifö,
Schweden (Toilettenkastensystem Ifö Sign WC Nr. 6860) eingesetzt,
d. h. ein Spülkasten,
in dem der In-Tank-Stick
trocken gelagert und nur bei Betätigung
der Spültaste
von dem Spülwasserstrom
umspült
wird.
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Es
wurden Spülkurven
aufgenommen. Dazu wurde die Gewichtsabnahme gegen die Anzahl der
Spülungen
aufgetragen.
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Bestimmung der Abspülzeit
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Die
Sticks wurden zur Hälfte,
d. h. bis auf ca. 4 cm, an einem Draht am Randbereich in ein Becherglas 1
Liter, 700 ml Wasser, T = 20°C
eingehängt
und mit einer definierten Rührgeschwindigkeit
gerührt.
Dabei wurde die Zeit gemessen, bis das umgerührte Wasser den eingetauchten
Teil des Sticks vollständig
abgewaschen hatte.
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Die
durchgeführten
Versuche zeigen, dass sich der Reinigungsmittelformkörper je
nach Art und Schichtdicke (Anzahl der Spülgänge/der Beschichtung) unterschiedlich
schnell auflöst.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtung
können
die Standzeiten verlängert
und durch die Auswahl der Beschichtungsmaterialen die gewünschten
Standzeiten eingestellt werden.