DE19933607A1 - Alkalische, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen - Google Patents
Alkalische, blockförmige ReinigungsmittelformulierungenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung beschreibt alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen, die einen Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren und einen Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbindungen enthalten, wobei der mengenmäßige Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen, in der Formulierung geringer als 10 Mol-% ist sowie deren Verwendung und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Description
Die vorliegende Erfindung beschreibt alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmit
telformulierungen, die einen Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren
und einen Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbindungen enthalten,
wobei der mengenmäßige Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil
an Alkali-Ionen, in der Formulierung geringer als 10 Mol-% ist, sowie deren Verwen
dung und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Grundsätzlich sind alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen im
Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden sie zur Reinigung im institutio
nellen Bereich, in Textilwäschereien oder zur allgemeinen Oberflächenreinigung ein
gesetzt. Derartige Reinigungsmittelformulierungen werden üblicherweise als feste, in
Kapseln, Patronen oder sonstige Verpackungen gegossene Blöcke, die etwa 2 bis 20 kg
wiegen, in den Markt gebracht. Im Laufe des Herstellprozesses derartiger Reini
gungsmittelblöcke wird in der Regel eine wäßrige Mischung, die die einzelnen Kom
ponenten enthält, erhitzt, um eine Schmelze zu bilden. Sobald die Schmelze, evtl.
nach Zugabe weiterer Hilfsstoffe, als homogene Mischung vorliegt, wird die
Schmelze in eine Gußform abgelassen, abgekühlt und anschließend läßt man die
Mischung aushärten. Als Alkalinitätsquellen verwendet man in der Regel Alkalime
tallhydroxide und/oder Alkalimetallsilikate oder andere Alkaliverbindungen. Neben
der Alkalinitätsquelle ist in derartigen blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen
auch der Zusatz von Komplexbildnern bekannt. Komplexbildner auf Basis von
Aminocarbonsäuren sind für ihre guten komplexbildenden Eigenschaften bekannt.
Unter diese Gruppe fallen auch Ethylendiamintetraessigsäure, auch mit der
Abkürzung EDTA bekannt, und Nitrilotriessigsäure, bekannt als NTA. In alkalischen,
festen, blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen führt der Einsatz von
Aminocarbonsäure-basierten Komplexbildner jedoch zu dem Nachteil, daß in
Abhängigkeit von der Art der vorhandenen Alkalinitätsquellen die Aminocarbonsäure
basierten Komplexbildner sehr schnell mit den Alkalinitätsquellen reagieren können,
und die Mischung aushärtet, bevor sie homogenisiert und abgefüllt werden kann.
Dieses Problem wurde im Stand der Technik erkannt und gelöst. So offenbart die EP 555 218 B1
eine Reinigungsmittelformulierung, die als alkalisches, blockförmiges,
festes Produkt vorliegt und wenigstens einen Anteil einer Alkalinitätsquelle sowie
einen Anteil eines Komplexbildners auf Basis von Aminocarbonsäure enthält. Die
technische Lehre, die die EP 555 218 B1 zur Lösung des Problems beinhaltet, heißt,
daß durch Einstellen der Mol-Verhältnisse von Natrium- zu Kaliumsalzen der
Aminocarbonsäuren zwischen 1 : 0,1 und 1 : 12 die gewünschten blockförmigen
Reingungsmittelformulierungen hergetellt und abgefüllt werden können, ohne daß
der Herstell- und Abfüllprozeß durch vorzeitiges Aushärten behindert wird. Eine
Verschiebung des Verhältnisses zu geringeren Kalium-Anteilen führt dazu, daß
Probleme im Herstellprozeß und beim Abfüllen der Mischung aufgrund zu schnellen
Aushärtens der Mischung entstehen. Reinigungsmittelformulierungen, die
Komplexbildner auf der Basis von Aminopolycarbonsäuren enthalten und nur
Natriumhydroxid als Alkalinitätsquelle beinhalten, tendieren dazu, innerhalb weniger
Minuten nach Zugabe des Natriumhydroxids fest zu werden, während
Reinigungsformulierungen, die nur Kaliumhydroxid beinhalten dahin tendieren, erst
nach sehr langer Zeit fest zu werden und häufig unvollständig aushärten. Die
Aushärtegeschwindigkeit der Reinigungsmittelformulierung sollte einerseits langsam
genug sein, um zu verhindern, daß während des Herstell- und des Abfüllprozesses
die Mischung bereits fest wird, andererseits sollten jedoch auch unnötige Verzö
gerungen im Produktionsprozeß verhindert werden. Eine Aushärtegeschwindigkeit,
die zu einem festen, blockförmigen Produkt innerhalb etwa 2 bis 6 Stunden führt, ist
ausreichend, um beide angestrebten Ergebnisse zu erzielen.
Der EP 555 218 B1 ist zu entnehmen, daß es für die Herstellung von festen, gegos
senen, blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen, die eine Alkalinitätsquelle und
einen Komplexbildner auf Aminocarbonsäurebasis enthalten, erforderlich ist, daß
mindestens 10 Mol-% und vorzugsweise 50 Mol-% Kaliumhydroxid, bezogen auf die
gesamte Molmenge an Natrium- und Kaliumhydroxid, vorliegen.
Kaliumverbindungen haben jedoch gegenüber den entsprechenden Natriumverbin
dungen den Nachteil des insgesamt gesehen höheren Molgewichts. Die Folge ist,
daß bei Einsatz identischer Gewichtsmengen korrespondierender Kalium- und Natri
umverbindungen in den resultierenden Reinigungsmittelformulierungen ein geringe
rer molarer Anteil an Kaliumverbindung gegenüber der Natriumverbindung vorliegt.
Bekanntermaßen spielt in alkalischen Reinigungsmittelformulierungen der Anteil an
Hydroxidionen eine wesentliche Rolle. Formuliert man eine Reinigungsmittelformulie
rung mit Natriumhydroxid und eine zweite, die bezogen auf die Gesamtformulierung
identische Gewichtsanteile Kaliumhydroxid enthält, so beinhaltet die Natriumhy
droxid-haltige Formulierung einen um ca. 40% höheren Anteil an reinigungsaktiven
Hydroxid-Ionen. Um Reinigungsmittelformulierungen mit identischem Hydroxidgehalt
herzustellen, sind somit bei Verwendung von Kaliumhydroxid um ca. 40% höhere
Gewichtsmengen erforderlich, als bei Verwendung von Natriumhydroxid.
Ein weiterer Aspekt ist, daß die Beschaffungskosten für den Rohstoff Kaliumhydroxid
um ein Vielfaches höher sind, als die Beschaffungskosten für den Rohstoff Natrium
hydroxid.
Aus den genannten Gründen wird bei der Formulierung von alkalischen Reinigungs
mitteln wo immer möglich und sinnvoll auf den Einsatz der entsprechenden Kalium
verbindungen verzichtet.
Obwohl es möglich ist, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen, die eine Alkali
nitätsquelle und einen Komplexbildner auf Aminocarbonsäurebasis enthalten, zur
Verfügung zu stellen, weist der Stand der Technik, wie beschrieben, den Nachteil
auf, daß es nicht möglich ist, den molaren Anteil an Kaliumverbindungen am ge
samten molaren Anteil von Kalium- und Natriumverbindungen unter 10% zu senken.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, alkalische, feste,
blockförmige Reinigungsmittelformulierungen zur Verfügung zu stellen, die einen
Komplexbildner auf Aminocarbonsäurebasis und einen Alkalitätsspender aus der
Gruppe der Alkalimetallverbindungen enthalten, wobei weitestgehend auf den Zusatz
von Kaliumverbindungen verzichtet werden soll, sowie Verfahren zur Herstellung
dieser Reinigungsmittelformulierungen und deren Verwendung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind alkalische, feste, blockförmige Reini
gungsmittelformulierungen, die
- a) einen oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren in Form derer Alkalisalze, wobei diese vorzugsweise zumindest anteilig und besonders bevorzugt ausschließlich Salze von Ethylendiamintretaessigsäure (EDTA) sind, und
- b) einen oder mehrere Alkalinitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbin dungen, vorzugsweise aus der Gruppe der Alkalihydroxide, wobei besonders be vorzugt Natriumhydroxid den Hauptanteil ausmacht, und
- c) eine oder mehrere organische Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH- Gruppen im Molekül enthalten,
wobei der Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen
in der Reinigungsmittelformulierung geringer als 10 Mol-%, vorzugsweise kleiner als
5 Mol-%, besonders bevorzugt unter 1 Mol-% ist und im speziellen Fall bei der
Formulierung des festen Reinigungsmittels ganz auf den Zusatz von
Kaliumverbindungen verzichtet wird.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet Freiheit von Kalium, daß Kaliumver
bindungen nicht bewußt zugesetzt werden.
Unter festen, blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen versteht die vorliegende
Erfindung in Formen oder Kapseln oder andere Verpackungen gegossene homoge
nisierte Schmelzen, die beim Abkühlen aushärten und bei Raumtemperatur nicht
mehr fließfähig sind.
In bevorzugter Ausführung enthalten die erfindungsgemäßen Reinigungsmittelformu
lierungen, bezogen auf die gesamte Formulierung, mehr als 15 Gew.-% Alkalisalz
von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), besonders bevorzugt mehr als 25 Gew.-%
Alkalisalz von EDTA und insbesondere mehr als 35 Gew.-% Alkalisalz von EDTA.
Es ist weiterhin bevorzugt, daß Natriumhydroxid mehr als 20 Gew.-% und besonders
bevorzugt mehr als 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formulierung, ausmacht.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Reinigungsmittelformulie
rungen liegt der Anteil organischer Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH-
Gruppen im Molekül bei 0,1 bis 10 Gew-%, und besonders bevorzugt bei 1 bis 5 Gew.-%,
bezogen auf die gesamte Formulierung, wobei die erfindungsgemäßen Po
lyhydroxidverbindungen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe der Kohlenhy
drate, die besonders bevorzugt aus der Gruppe der Saccharide stammen, und ins
besondere ausgewählt sind aus den Monosacchariden, Glucose, Arabinose, Ribu
lose, Fructose und/oder den davon abgeleiteten Oligo- und/oder Polysacchariden und
im speziellen Fall zumindest anteilig Saccharose enthalten, wobei sie im ganz spezi
ellen Fall ausschließlich Saccharose enthalten.
Die erfindungsgemäße Reinigungsmittelformulierung kann weitere Komponenten
ausgewählt aus der Gruppe der Tenside, Carbonate, Sulfate, Silikate, Bleichmittel,
Phosphonsäuren, Polycarbonsäuren und weiteren Komponenten mit
komplexbildenden Eigenschaften, die nicht aus der Gruppe der Aminoarbonsäuren
stammen, enthalten. Die Bleichmittel basieren vorzugsweise auf üblichen
Aktivsauerstoffverbindungen wie Percarbonaten oder auf Aktivchlorverbindungen
und sind in der Regel gecoatet, um nicht zu zerfallen. Jedoch ist auch der Einsatz
spezieller besonders stabiler nicht gecoateter Bleichmittel wie beispielsweise
Chloramin T möglich.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, die erfindungsgemäßen
Reinigungsmittelformulierungen zur Herstellung von Reinigungslösungen für die
Reinigung von festen Oberflächen, vorzugsweise für die maschinelle oder manuelle
Reinigung von Geschirr, für die Reinigung von Membranen oder für die Reinigung
von Melkanlagen sowie für die Reinigung von Textilien zu verwenden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, Verfahren zur Herstellung der erfin
dungsgemäßen Reinigungsmittelformulierungen zur Verfügung zu stellen, wobei
- a) 0 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die herzustellende Formulierung, bei 5 bis 40°C vorgelegt werden,
- b) eine Natriumhydroxidlösung mit einem Anteil von Natriumhydroxid von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, hinzugefügt wird,
- c) auf 40 bis 80°C aufgeheizt wird, und danach in nicht bindender Reihenfolge,
- d) erwünschtenfalls festes Natriumsalz wie beispielsweise Natriumchlorid, Natrium sulfat, Natriumcarbonat mit einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugesetzt wird,
- e) festes NaOH in die Lösung mit einem Anteil von NaOH von 15 bis 78,9 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, eingearbeitet wird,
- f) weitere Komponenten und Hilfsstoffe soweit erforderlich beigefügt werden,
- g) eine organische Polyhydroxyverbindung mit mehr als 4 OH-Gruppen im Molekül, vorzugsweise Saccharose mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugegeben und gelöst wird,
- h) Alkalisalze von Aminocarbonsäuren mit einem Anteil von 15 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, hinzugegeben werden,
die Bestandteile miteinander vermischt werden und das vorliegende homogenisierte
Produkt in Formen gefüllt und wenn gewünscht abgekühlt wird.
Die optimale Reihenfolge des Herstellprozesses kann durch den Fachmann ermittelt
werden.
Die Abfüllformen für die erfindungsgemäßen Reinigungsformulierungen können ent
sprechende Kapseln, Patronen sowie sonstige Behälter oder Verpackungen sein.
Der Abkühlvorgang findet vorzugsweise in Kühltürmen statt. Der gesamte Herstell
prozeß wird vorzugsweise so geführt, daß die Viskosität des erfindungsgemäßen
Reinigungsmittels nach einstündiger Rührzeit nach dem Mischen der Komponenten
noch unter 10.000 mPa.s liegt, gemessen mit einem Brookfield-Viscosimeter, Spindel
6, bei 50 Umdrehungen pro Minute und 63°C.
In einem Vergleichsversuch wurde durch Messen der Viskosität des Produktes un
tersucht, inwiefern die Realisierbarkeit von erfindungsgemäßen Reinigungsmittelfor
mulierung möglich ist.
Um einen Eindruck über die Aushärtegeschwindigkeit zu erhalten, wurde
eine Stunde, nachdem alle Komponenten zugegeben waren, eine weitere
Stunde nachgerührt. Die Viskosität des Produktes beträgt dann 7.500 mPa.s
(Brookfield, Spindel 6, 50 U/min. 63°C).
Das Produkt härtet zu schnell aus. Die Formulierung ist nicht geeignet, um
feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen zu ermöglichen.
Aus dem Vergleichsversuch wird deutlich, daß das erfindungsgemäße
Beispiel 1 die an die Erfindung gestellte Aufgabe löst, während das
Vergleichsbeispiel 2 innerhalb weniger Minuten aushärtet und deshalb nicht
verfügbar gemacht werden kann.
Claims (24)
1. Alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen, die
- a) einen oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren in Form derer Alkalisalze und
- b) einen oder mehrere Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbin dungen und
- c) eine ode rmehrere organische Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH-Gruppen im Molekül enthalten,
2. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anteil an Kalium-Ionen kleiner als 5 Mol-% Kalium-Ionen, bezogen auf den
gesamten Anteil an Alkali-Ionen, in der Formulierung ist.
3. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Formulierung frei von Kalium ist.
4. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren
zumindest anteilig das Alkalisalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)
vorliegt.
5. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren ausschließlich das
Alkalisalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) vorliegt.
6. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß mehr als 15 Gew.-% Alkalisalz von EDTA, bezogen auf die
gesamte Formulierung, enthalten sind.
7. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß mehr als 25 Gew.-% Alkalisalz von EDTA, bezogen auf die
gesamte Formulierung, enthalten sind.
8. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß mehr als 35 Gew.-% Alkalisalz von EDTA, bezogen auf die
gesamte Formulierung, enthalten sind.
9. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Hauptalkaliträger NaOH ist.
10. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anteil von NaOH größer als 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte
Formulierung, ist.
11. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Anteil organische Polyhydroxyverbindungen mit
mindestens 4 OH-Gruppen im Molekül bei 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die
gesamte Formulierung, liegt.
12. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polyhydroxyverbindungen ausgewählt sind aus der
Gruppe der Kohlenhydrate.
13. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kohlenhydrate ausgewählt sind aus der Gruppe der Saccharide.
14. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Saccharide ausgewählt sind aus den Monosacchariden Glucose, Arabinose,
Ribulose, Fructose und/oder den davon abgeleiteten Oligo- und/oder
Polysacchariden.
15. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
als Polyhydroxyverbindung zumindest anteilig Saccharose enthalten ist.
16. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
als Polyhydroxyverbindung ausschließlich Saccharose enthalten ist.
17. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Formulierung zusätzlich mindestens eine Komponente
ausgewählt aus der Gruppe der Tenside, Karbonate, Sulfate, Silikate,
Bleichmittel, Phosphonsäuren, Polycarbonsäuren enthält.
18. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis
17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von festen
Oberflächen.
19. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis
17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die maschinelle Geschirr-
Reinigung.
20. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis
17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von Membranen.
21. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis
17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von Melkanlagen.
22. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis
17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von Textilien.
23. Verfahren zur Herstellung einer Reinigungsmittelformulierung nach
einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei
- a) 0 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die herzustellende Formulierung, bei 5 bis 40°C vorgelegt werden,
- b) eine NaOH-Lösung mit einem Anteil von NaOH von 5 bis 30 Gew.-%, bezo gen auf die herzustellende Formulierung, hinzugefügt wird,
- c) auf 40 bis 80°C aufgeheizt wird, und danach in nicht bindender Reihenfolge,
- d) erwünschtenfalls festes Natriumsalz, wie beispielsweise Natriumchlorid, Natri umsulfat, Natriumcarbonat, mit einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugesetzt wird,
- e) festes NaOH in die Lösung mit einem Anteil von NaOH von 15 bis 78,9 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, eingearbeitet wird,
- f) weitere Komponenten und Hilfsstoffe soweit erforderlich beigefügt werden,
- g) eine organische Polyhydroxyverbindung mit mehr als 4 OH-Gruppen im Molekül, vorzugsweise Saccharose mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugegeben und gelöst wird.
- h) Aminocarbonsäuren oder deren Alkalisalze mit einem Anteil von 15 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, hinzugegeben wird,
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität nach
einstündiger Rührzeit nach dem Mischen der Komponenten gemäß Anspruch 22
noch unter 10.000 mPa.s liegt.
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