DE69118196T2

DE69118196T2 - Festes, hochcheliertes reinigungsmittel

Info

Publication number: DE69118196T2
Application number: DE69118196T
Authority: DE
Inventors: Richard Steindorf
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2011-04-26
Also published as: CA2093021A1; DE69118196D1; EP0555218A1; EP0555218B1; CA2093021C; BR9107062A; ATE135737T1; JP2834576B2; JPH06501717A; US5340501A; WO1992007929A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein feste, gegossene, alkalische Reinigungszusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung feste, gegossene, chelatierte, alkalische Zusammensetzungen für die Geschirreinigung, die eine hochreaktive Kombination aus einem Aminocarbonsäure-Sequestriermittel, wie z. B. Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), und einen Alkalilieferanten auf Natriumbasis, wie z. B Natriumhydroxid, enthalten.

Hintergrund der Erfindung

Feste alkalische Reinigungszusammensetzungen finden eine breite Anwendung beim Geschirrspülen im Haushalt und in gewerblichen Einrichtungen, beim Waschen von Wäsche und allgemein bei der Reinigung von Oberflächen. Solche Reinigungszusammensetzungen werden gewöhnlich als feste gegossene Blöcke hergestellt, die eine Größe von etwa 2 bis etwa 20 kg aufweisen. Das zum Herstellen solcher gegossener Reinigungsmittelblöcke verwendete Verfahren umfaßt typisch das Erwärmen einer wäßrigen Emulsion der einzelnen Komponenten zur Bildung einer Schmelze, das Mischen der Schmelze unter Bildung eines homogenen Gemisches und dann das Gießen, Abkühlen und Verfestigen des Gemisches.
Eine beim Herstellen von festen Reinigungszusammensetzungen häufig eingesetzte Komponente ist ein Alkalilieferant bzw. eine Quelle für Alkali wie z. B. ein Alkalimetallhydroxid und/oder ein Alkalimetallsilicat. Alkalilieferanten sind dafür bekannt, daß sie das Entfernen von Verschmutzungen von einer Reihe von Substraten bewirken.
Eine zweite häufig beim Herstellen von festen Reinigungszusammensetzungen verwendete Komponente ist ein Chelatierungsmittel (auch bekannt als Komplexierungsmittel und Sequestrierungsmittel). Chelatierungsmittel helfen beim Aufrechterhalten der Solubilisierung der ionischen Härtebildnerkomponenten von Brauchwasser wie z. B. Calcium, Magnesium, Eisen und Mangan und verhindern so eine Wechselwirkung der Härtebildnerkomponenten mit der Reinigungswirkung der Reinigungszusammensetzung. Bei Einsatz von Brauchwasser mit einer hohen Konzentration der Härtebildnerkomponenten ist die Verwendung einer Reinigungszusammensetzung mit hoher Konzentration eines Chelatierungsmittels wichtig, damit man ein zufriedenstellendes Reinigungsverhalten erhält.
Eine anerkannte Klasse brauchbarer Reinigungsmittel sind die Aminocarbonsäuren. Diese Verbindungen stellen eine gut bekannte Klasse von Verbindungen dar, die bei einer Vielzahl von Reinigungszusammensetzungen als Chelatierungsmittel Einsatz gefunden haben, und zwar unter Einschluß vieler der festen gegossenen Reinigungszusammensetzungen. Bei Reinigungszusammensetzungen, die auch einen Alkalilieferanten bzw. eine Quelle für Alkali einsetzen, ist die Verwendung von Aminocarbonsäure jedoch nur begrenzt möglich, weil Aminocarbonsäuren mit typischen Alkalilieferanten so schnell reagieren, daß sich die Kombination verfestigt, bevor sie richtig gemischt und gegossen werden kann.
Das US-Patent 4,704,233 offenbart eine Reinigungszusammensetzungen für Wäsche, die als Teil der Zusammensetzung das Kalium- oder Natriumsalz von Ethylendiamin-N-N'-disuccinsäure enthält. Jedoch wird dieses Reinigungsmittel granuliert, indem die einzelnen Komponenten schnell bewegt oder die Inhaltsstoffe agglomeriert werden. Feste Reinigungsmittel mit verzögerter Verfestigung finden keine Erwähnung.
Es existiert deswegen ein echtes Bedürfnis für eine feste Reinigungszusammensetzung, die sowohl eine wirksame chelatierende Menge eines Aminocarbonsäure- Sequestriermittels, als auch eine wirksame reinigende Menge eines Alkalilieferanten enthält und die in herkömmlichen Verarbeitungsanlagen leicht verarbeitet werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine graphische Auftragung, die die Verfestigungsgeschwindigkeit von Aminocarbonsäure wiedergibt, die Reinigungsverbindungen mit unterschiedlichem Verhältnis von NaOH zu KOH enthalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Reinigungszusammensetzung umfaßt ein im wesentlichen homogenes, festes Produkt, welches mindestens einen wirksamen Reinigungsanteil mit harter Oberfläche einer Quelle für Alkali und einen wirksamen Reinigungsanteil eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittels enthält, wobei mindestens ein Teil der Quelle für Alkali in Form eines Natriumsalzes und mindestens ein Teil des Aminocarbonsäure- Sequestriermittels in Form eines Kaliumsalzes vorliegt.
Die Reinigungszusammensetzung kann auch einen Wasseranteil zur Verarbeitungserleichterung, eine Menge eines Hydratisierungsmittels, die einen ausreichenden Anteil des Wassers komplexiert, um so zur Verfestigung der Zusammensetzung beizutragen, eine reinigende Menge eines nichtionischen Tensids und/oder ein sekundäres Chelatierungsmittel enthalten.
Die Reinigungszusammensetzung wird in herkömmlicherweise formuliert, indem man nacheinander (i) ein Aminocarbonsäure-Sequestriermittel mit einem Anteil einer Quelle für Kaliumalkali kombiniert, der mindestens einen Teil des Aminocarbonsäure-Sequestriermittels zum Kaliumsalz neutralisiert, (ii) einen Anteil einer Quelle für Natriumalkali zusetzt, um verbleibendes nicht ungesetztes Aminocarbonsäure-Sequestriermittel zum Natriumsalz zu neutralisieren und eine Quelle für Alkali in der Zusammensetzung bereitzustellen, (iii) andere gewünschte Komponenten zusetzt, wie z. B. weiteres Wasser, ein Gießmittel, ein nichtionisches Tensid und/oder ein sekundäres Chelatierungsmittel und dann (iv) die Zusammensetzung gießt.
Eine erfindungsgemäße hergestellte Reinigungszusammensetzung verfestigt sich mit einer Geschwindigkeit, die das routinemäßige Mischen und Gießen der Zusammensetzung erlaubt, nachdem alle Komponenten miteinander vereinigt wurden.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung einschließlich der besten Ausführungsform

Soweit nachfolgend verwendet, bedeutet unter Einschluß der Patentansprüche der Begriff "Gew.-%" den Gewichtsanteil, der auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen ist.

Zusammensetzung

Die Reinigungszusammensetzung ist ein fester gegossener Block, der als reinigende Komponente einen Alkalilieferanten auf Natriumbasis und als Sequestriermittel das Kaliumsalz einer Aminocarbonsäure enthält. Die sich ergebende Reinigungszusammensetzung enthält auch (i) einen Alkalilieferanten auf Kaliumbasis als reinigende Komponente, (ii) das Natriumsalz der Aminocarbonsäure als Sequestriermittel und kann auch enthalten (iii) Wasser zur Verarbeitungserleichterung und zum Herbeiführen der Verfestigung, (iv) ein Hydratisierungsmittel zum Erleichtern der Verfestigung, (v) ein sekundäres Sequestriermittel und/oder (vi) andere typische Detergenzzusätze wie Farbstoffe, Parfüm, Bleichmittel, Threshold-Mittel, Füllstoffe und dgl.
Weil die Zusammensetzung sowohl das Natrium- als auch das Kaliumsalz der Aminocarbonsäure und sowohl eine Quelle für Natriumalkali als auch für Kaliumalkali enthält, muß das Verhältnis zwischen der Natrium- und der Kaliumverbindung aufrechterhalten werden, damit sich sowohl eine ausreichende Verarbeitungszeit vor der Verfestigung als auch ein angemessen gehärtetes Endprodukt ergibt. Im allgemeinen führt ein Überschuß der Verbindungen auf Natriumbasis (insbesondere ein Überschuß des Natriumsalz der Aminocarbonsäure) zu einer zu schnellen Verfestigung, wogegen ein Überschuß der Verbindungen auf Kaliumbasis (insbesondere ein Überschuß des Kaliumsalzes der Aminocarbonsäure) zu einem weichen Endprodukt führt.

Alkaliquellen

Eine erste aktive Komponente der festen gegossenen Reinigungszusammensetzung ist ein Alkalilieferant auf Natriumbasis. Soweit hier verwendet, bedeutet der Begriff "Alkalilieferant" bzw. "Quelle für Alkali" kaustische Verbindungen, die eine Reinigungswirkung hervorrufen und das Arbeitsverhalten beim Entfernen von Schmutz verbessern. Typische Alkalilieferanten auf Natriumbasis sind Natriumhydroxid und Natriumsilicat.
Die Reinigungszusammensetzung enthält auch die Kaliumform eines Alkalilieferanten wie z. B. Kaliumhydroxid, Kaliumsilicat und Kaliumoxid. Jedoch sollte das Molverhältnis von Natrium- zu Kaliumhydroxid in der Reinigungszusammensetzung bei etwa 1:0,1 bis etwa 1:6 (bevorzugt etwa 1:0,5 bis 1:4) gehalten werden, weil ein Überschußanteil der Kaliumform die Verfestigung der Zusammensetzung vollständig unterbinden kann.
Der Alkalilieferant sollte etwa 10 bis 40 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 bis 30 Gew.- %, der Reinigungszusammensetzung umfassen, damit sich eine wirksame Reinigung ergibt. Ein Unterschuß in bezug auf die Menge an Alkalimetallhydroxid kann das Verhalten der Zusammensetzung in bezug auf die Entfernung von Schmutz nachteilig beeinflussen, wogegen ein Überschuß zu einer wesentlichen Kostensteigerung der gegossenen Reinigungszusammensetzung führt, ohne daß sich dabei entsprechende Vorteile ergeben.

Chelatierungsmittel

Eine zweite aktive Komponente der festen gegossenen Reinigungszusammensetzung ist das Kaliumsalz eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittels. Allgemein sind Sequestriermittel Moleküle, die die Fähigkeit haben, die in Brauchwasser normalerweise aufgefundenen Metallionen zu koordinieren und dadurch verhindern, daß die Metallionen in Wechselwirkung mit der Funktion der Reinigungskomponente(n) der Zusammensetzung treten bzw. diese Funktion stören. Die Anzahl der kovalenten Bindungen, zu deren Bildung ein Sequestriermittel in bezug auf ein einzelnes Härtebildnerion befähigt ist, ergibt sich aus der Charakterisierung des Sequestriermittels als Bidentat (2), Tridentat (3), Tetradentat (4) etc. Geeignete Aminocarbonsäure-Chelatierungsmittel sind N-Hydroxyethyliminodiessigsäure, Nitrilotriessigsäure (NTA), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), N-Hydroxyethyl- Ethylendiamintriessigsäure (HEDTA) und Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA). EDTA ist ein Hexydentat.
Die Reinigungszusammensetzung enthält auch einen Anteil des Natriumsalzes eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittels. Das Molverhältnis von Natrium- zu Kaliumsalz der Aminocarbonsäure muß jedoch zwischen etwa 1:0,1 bis 1:12 (bevorzugt zwischen etwa 1:0,5 bis 1:10 und am meisten bevorzugt zwischen etwa 1:0,5 bis 1:4) gehalten werden, weil ein Überschuß des Natriumsalzes dazu führen kann, daß die Verfestigung zu schnell abläuft, um ein angemessenes Verarbeiten der Zusammensetzung zu gestatten.
Die Alkalimetallsalze des Aminocarboxylat-Sequestriermittels sollten etwa 20 bis 40 Gew.-%, bevorzugt etwa 20 bis 35 Gew.-%, der Reinigungszusammensetzung umfassen, damit sich eine praktische und kosteneffektive Sequestrierung ergibt.

Wasser

Wasser wird für die Reinigungszusammensetzung eingesetzt, um die Verarbeitung zu erleichtern und die Verfestigung zu erleichtern. Eine Kombination von Alkalilieferant und Aminocarbonsäure in einem wäßrigen Medium ergibt ein Medium, welches als geschmolzene Schmelze bei erhöhten Temperaturen verarbeitbar ist, jedoch bei Zimmertemperatur einen harten Feststoff bildet. Das Wasser kann getrennt oder als üblicher Bestandteil in einer der anderen Komponenten zugesetzt werden (Beispiel: Alkalimetallhydroxide sind normalerweise als wäßrige Lösungen verfügbar). Zur Vereinfachung wird mindestens ein Teil des in der Zusammensetzung eingesetzten Wassers mit dem Kaliumalkalilieferanten vorgesehen, der mit der Aminocarbonsäure umzusetzen ist, damit man das Kaliumsalz der Aminocarbonsäure enthält.

Verfestigungsmittel

Die Verfestigung der Reinigungszusammensetzung kann erleichtert werden, indem man der Zusammensetzung eine Menge eines Hydratisierungsmittels zusetzt, die die Aufnahme von Überschußwasser aus der Zusammensetzung als Hydratwasser bewirkt. Im allgemeinen enthält die Zusammensetzung Hydratwasser in einer Menge von etwa 9 bis etwa 30 Gew.-%. Zur leichteren Verarbeitung sollte das Hydratisierungsmittel zur Bildung eines geschmolzenen Hydrats bei einer Verarbeitungstemperatur von etwa 20 bis 80 ºC, bevorzugt etwa 30 bis 50 ºC, befähigt sein. Geeignete Verfestigungsmittel sind insbesondere Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallphosphate, wasserfreies Natriumcarbonat, wasserfreies Natriumsulfat und wasserfreies Natriumacetat.
Wasserfreies Natriumcarbonat und wasserfreies Natriumsulfat sind die Verfestigungsmittel der Wahl, weil sie ein Hydrat mit einem Schmelzpunkt von 32 bzw. 34 ºC bilden, was unterhalb der Zersetzungstemperatur üblicher Lieferanten für aktives Halogen liegt, und weil sie eine feste Reinigungszusammensetzung bei Temperaturen von etwa 15 bis 25 ºC ergeben. Zusätzlich kann die bei der Hydration von Carbonat/Sulfat erzeugte Wärme dazu verwendet werden, die Zusammensetzung in den geschmolzenen Zustand zu erwärmen, wodurch eine externe Heizquelle nicht erforderlich ist. Aufgrund der äußerst exothermen Natur der Reaktion sollten jedoch Kontrollmaßnahmen vorgesehen werden, um die Zusammensetzung bei einer Temperatur nur geringfügig oberhalb des Schmelzpunktes zu halten (etwa 35 bis 50 ºC), bis alle Komponenten zugesetzt und gründlich gemischt sind.
Die zum Erreichen der Verfestigung erforderliche Menge an Verfestigungsmittel hängt von einer Reihe von Faktoren ab, z. B. von dem jeweils eingesetzten Verfestigungsmittel, der Wassermenge in der Zusammensetzung und der Hydrationskapazität der anderen Reinigungsmittelkomponenten. Typisch benötigt man für die Verfestigung etwa 15 bis 45 Gew.-% Verfestigungsmittel, bevorzugt etwa 18 bis 35 Verfestigungsmittel.

Tensid(e)

Die Reinigungszusammensetzung kann zur Erhöhung der Reinigungswirkung der Zusammensetzung ein Tensid enthalten. Die Auswahl eines geeigneten Tensids erfordert die Berücksichtigung des Reinigungsverhaltens, der Verträglichkeit mit den anderen Komponenten (unter Einschluß des Alkalilieferanten), die Auswirkung auf die Verfestigung der Zusammensetzung und die Schaumbildungseigenschaften. Die bevorzugten Tenside sind die nichtionischen Tenside, weil sie im allgemeinen die Reinigungswirkung der Zusammensetzung verbessern, bei hochalkalischen Bedingungen stabil sind und wenig schäumen. Eine detaillierte Diskussion der nicht ionischen Tenside findet man in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2. Auflage, Bd. 19, S. 531-554. Eine Diskussion von entschäumenden nicht ionischen Tensiden findet man in den US-Patenten 3,048,548 (Martin et al), 3,334,147 (Brunelle et al) und 3,442,242 (Rue et al).

Sekundäres Sequestriermittel

Die Reinigungszusammensetzung kann zur weiteren Erhöhung der Sequestrierkapazität der Zusammensetzung wahlweise ein sekundäres Sequestriermittel enthalten. Die Auswahl eines geeigneten sekundären Sequestriermittels erfordert die Berücksichtigung des Reinigungsverhaltens, der Verträglichkeit mit den anderen Komponenten (unter Einschluß des Alkalilieferanten) und der Auswirkung auf die Verfestigung der Zusammensetzung. Eine detaillierte Diskussion von Sequestriermitteln findet man in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2. Auflage, Bd. 6, S. 1-24. Geeignete sekundäre Sequestriermittel für die Zusammensetzungen sind z. B. die Aminocarbonsäuren, Hydroxysäuren und/oder Alkalimetallphosphate. Weil sie bei geringen Kosten leicht verfügbar sind und mit den bereits in der Zusammensetzung vorgesehenen Aminocarbonsäure-Sequestriermittel(n) gut zusammenarbeiten, sind Alkalimetallphosphate die sekundären Sequestriermittel der Wahl. Bevorzugte Alkalimetallphosphate sind insbesondere solche mit der Formel M-(PO&sub3;M)n, wobei M ein Alkalimetall und n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis etwa 60 bedeuten. Eine nicht erschöpfende Liste beispielhafter kondensierter Phosphate, die für den Einsatz in der Zusammensetzung geeignet sind, umfaßt Natrium- und Kaliumorthophosphate, wie z. B. Mononatriumorthophosphat, Dinatriumorthophosphat und Trinatriumorthophosphat, und kondensierte Natrium- und Kaliumphosphate, wie z. B. Tetranatriumpyrophosphat, Natriumtrimetaphosphat und Natriumtripolyphosat. Eine detaillierte Diskussion der Phosphate findet man in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2. Auflage, Bd. 15, S. 232- 276.
Die Wassermenge, die man der Zusammensetzung zusammen mit dem Phosphat entweder in freier oder in hydratisierter Form zugibt, muß in die Gewichtsprozentmenge des Wassers, das in der Zusammensetzung enthalten ist, eingerechnet werden.
Falls gewünscht, können mit der hochalkalischen Reinigungszusammensetzung unverträgliche Komponenten, wie z. B. ein Chlorlieferant oder ein Entschäumer, in der gegossenen Zusammensetzung in Form von vorgeformten Stopfen enthalten sein, die in das Gemisch unmittelbar vor der Verfestigung eingefügt werden.
Allgemein sollte die Reinigungszusammensetzung etwa 70 bis 85 Gew.-%, bevorzugt etwa 75 bis 85 Gew.-%, Festanteile und etwa 9 bis 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 bis 25 Gew.-%, Wasser unter Einschluß von freiem Wasser und Hydratwasser enthalten.

Formulierung

Die Reinigungszusammensetzung kann allgemein hergestellt werden, indem man (i) das Aminocarbonsäure-Chelatierungsmittel und mindestens einen Teil des Kaliumalkalilieferanten unter konstantem Rühren und bei erhöhten Temperaturen zur Bildung eines ersten Gemisches zusammengibt, wobei der Kaliumalkalilieferanten mit dem Aminocarbonsäure-Chelatierungsmittel exotherm reagiert und das Chelatierungsmittel unter Bildung eines Kaliumsalzes des Chelatierungsmittels neutralisiert, (ii) den Natriumalkalilieferanten und den restlichen Kaliumalkalilieferanten dem ersten Gemisch zusetzt, nachdem die Neutralisationsreaktion zwischen dem Aminocarbonsäure-Chelatierungsmittel und dem Kaliumalkalilieferanten beendet ist, was ebenfalls unter konstantem Rühren und bei erhöhter Temperatur erfolgt und wodurch die Neutralisation des Chelatierungsmittels unter Bildung eines zweiten Gemisches beendet wird, (iii) nachdem die Neutralisationsreaktion beendet ist, dem zweiten Gemisch alle wahlweisen Komponenten zusetzt, wie z. B. ein sekundäres Sequestriermittel, ein Tensid und/oder ein Verfestigungsmittel, was ebenfalls unter konstantem Rühren und bei erhöhter Temperatur erfolgt und womit ein drittes Gemisch erhalten wird, (iv) das dritte Gemisch in eine Form gießt, (v) vor der Verfestigung in die gegossene Zusammensetzung vorgeformte Stopfen einsetzt und (vi) die gegossene Zusammensetzung abkühlt und verfestigt.
Es muß festgehalten werden, daß die Verfestigung der Zusammensetzung einen oder mehrere physikalisch/chemische Mechanismen erfordern kann, z. B. insbesondere (jedoch nicht ausschließlich) Einfrieren, Ausfällen, Hydratisieren, Kristallisieren und dgl.
Das Verarbeiten der bevorzugten Zusammensetzung umfaßt bevorzugt die Schritte, daß man (i) der Ethylendiamintetraessigsäure als dem Aminocarbonsäure-Chelatierungsmittel Kaliumhydroxid als Kaliumalkalilieferanten zusetzt, um die Aminocarbonsäure teilweise zu neutralisieren, womit man ein erstes Gemisch erhält, (ii) zur Vervollständigung der Neutralisation des Aminocarbonsäure-Chelatierungsmittels und zum Erreichen einer Menge an nicht umgesetzten Natriumhydroxid einen Überschuß an Natriumhydroxid zusetzt, (iii) alle weiteren Komponenten zusetzt und (iv) gießt, abkühlt und verfestigt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird dem Aminocarbonsäure-Sequestriermittel eine ausreichende Menge Kaliumhydroxid zugegeben, um etwa 50 bis 100 % der Aminocarbonsäure zu neutralisieren, und es wird dann ausreichend Natriumhydroxid zugegeben, um die Neutralisation der Aminocarbonsäure zu vervollständigen und etwa 5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 bis 20 Gew.-%, nicht umgesetztes Kaliumhydroxid in der Reinigungszusammensetzung zu erhalten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine alkalische Reinigungszusammensetzung hergestellt, indem zuerst etwa 15 bis etwa 35 Gew.-% eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittels und etwa 6 bis etwa 30 Gew.-% des basischen Kaliumsalzes unter wäßrigen Bedingungen gemischt werden, womit man ein erstes wäßriges Gemisch erhält. Dem ersten wäßrigen Gemisch werden 1 bis etwa 18 Gew.-% eines basischen Natriumsalzes und etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% eines Verfestigungsmittels zugesetzt. Nachdem das basische Natriumsalz dem ersten wäßrigen Gemisch in geeignetem Verhältnis zugesetzt ist, beginnt sich das Material mit kontrollierter Geschwindigkeit zu verfestigen.
Die Detergenzzusammensetzung kann in eine Zwischenform gegossen werden, aus der sie anschließend zum Verpacken in ein separates Gefäß überführt wird, oder sie kann unmittelbar in das Gefäß gegossen werden, das zum Versand und Verkauf eingesetzt wird. Bevorzugt wird die Zusammensetzung unmittelbar in den endgültigen Behälter gegossen, damit der Schritt des Übertragens vermieden wird.

Verfestigungsgeschwindigkeit

Die Verfestigungsgeschwindigkeit der Reinigungszusammensetzung sollte niedrig genug sein, um eine Verfestigung in der Verarbeitungs- und Verpackungsanlage zu vermeiden, jedoch so kurz, daß unnötige Verzögerungen bei der Produktion vermieden werden. Im allgemeinen ist eine Verfestigungsgeschwindigkeit, die in etwa 2 bis 6 Stunden zu einem festen Produkt führt, zum Erreichen der beiden Ergebnisse ausreichend.
Reinigungszusammensetzungen, die Aminocarbonsäure(n) enthalten, die nur NaOH als Alkalilieferant enthalten, verfestigen sich innerhalb von Minuten nach Zusatz von NaOH, wogegen solche, die nur KOH enthalten, sich erst nach längeren Zeiträumen (10 Stunden oder mehr) verfestigen und dabei oftmals nie vollständig fest werden.
Unter Bezugnahme auf die Versuchsansätze 13, 15b und 20 und Fig. 1 kann die Verfestigungsgeschwindigkeit signifikant beeinflußt werden durch (i) das Verhältnis von Natrium- zu Kaliumhydroxid in der Zusammensetzung und (ii) das Verhältnis von Natrium- zu Kaliumsalz der Aminocarbonsäure. Die Verfestigungsgeschwindigkeit zeigt eine abnehmende Tendenz bei einer Zunahme des Verhältnisses von Kaliumhydroxid relativ zu Natriumhydroxid und eine abnehmende Tendenz bei einer Zunahme des Verhältnisses von Kaliumsalzen der Aminocarbonsäure relativ zu den Natriumsalzen der Aminocarbonsäure.

Abgabe

Die Reinigungszusammensetzung kann auf einfache Weise mit einem Sprühverteiler abgegeben werden, wie er in den US-Patenten 4,426,326, 4,569,780, 4,569,781 und 4,687,121 offenbart ist. Kurz gesagt funktionieren Sprühverteiler allgemein so, daß sie einen in Abwärtsrichtung offenen Behälter tragen, der einen festen Block eines Reinigungsmittels oberhalb einer Sprühdüse enthält und einen Wasser- Sprühnebel von der Sprühdüse in den Behälter richten, so daß ein Teil des festen Blocks des Materials aufgelöst und eine konzentrierte Lösung gebildet wird. Die konzentrierte Lösung wird dann unmittelbar auf den Einsatzort gerichtet.
Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung wird außerdem auf die nachfolgenden speziellen Beispiele Bezug genommen, die die Zusammensetzung, die Form und das Verfahren zum Herstellen der festen gegossenen Reinigungszusammensetzung gemäß der Erfindung erläutern.

Experimentelles Verfahren

Die in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden in der in Tabelle 2 aufgeführten Reihenfolge in einem Mischkessel gemischt, der mit einem Rührer mit veränderbarer Geschwindigkeit und einem Kühlmantel ausgerüstet war. Die Maximaltemperaturen, die in der Mischung bei Zusatz der unterschiedlichen Komponenten zur Zusammensetzung erreicht wurden, sind in Tabelle 3 angegeben, wobei das Symbol (*) anzeigt, daß eine Kühlung erforderlich war, um die angegebene Temperatur während und/oder unmittelbar nach Zusatz der angegebenen Komponente konstant zu halten. Bemerkungen und/oder Angaben in bezug auf das Mischverfahren, die Eigenschaften des Gemisches und die Eigenschaften des Endprodukts finden Sie in Tabelle 4. Tabelle 1 [Gramm (Gew.-%)] Bsp. # KOH Schuppen NaOH Granulat Tabelle 1 (Forts.) Bsp. # KOH Schuppen NaOH Granulat Tabelle 2 Reihenfolge der Zugabe Bsp. # KOH Schuppen NaOH Granulat Tabelle 3 [Maximaltemperatur ºC (ºF)] Bsp. # KOH Schuppen NaOH Granulat Tabelle 4 (Bemerkungen/Angaben) Bsp. Nr. Bemerkungen Mischverfahren Eigenschaften Produkt Gemisch aus EDTA und NaOH, Erwärmung auf 60,5 ºC, Verfestigung und erneutes Schmelzen zu einem Fluidgemisch Gemisch verfestigte sich, bevor alles NaOH zugegeben werden konnte. Mischen von Hand verursachte eine Verflüssigung des Gemisches, so daß die verbleibenden Komponenten zugegeben werden konnte. Gemisch wurde äußerst heiß und verfestigte sich schnell bei Zusatz der NaOH. STTP konnte nicht zugegeben werden. Zugabe von NaOH zum Gemisch nach Vereinigung der KOH-Lösung mit EDTA (10 g) und nach Zugabe von CH&sub3;COONa (20 g), da das Gemisch nach Zugabe von CH&sub3;COONa noch sehr fließfähig war. Zum Mischen akzeptable Viskosität bei allen Schritten. keine erneute Verfestigung fest wurde nie fest Viskosität des Endprodukts gemessen mit 46 g/cmxs mit einem Brookfield-Viscometer unter Verwendung Gemisch verfestigte sich, wobei 10 g zuzugebendes KOH übrigbleiben Gemisch verfestigte sich kurz nach Zugabe von NaOH. Verbleibende Komponenten konnten nicht eingebracht werden. Zum Mischen akzeptable Viskosität bei allen Schritten, jedoch Verfestigung etwa 5 Minuten nach Zugabe aller Komponenten. Nach Zugabe aller Komponenten noch etwa 15 bis 20 Minuten lang gemischt. einer Spindel Nr. 5, die mit 10 min&supmin;¹ gedreht wurde, Produkttemperatur 36,1 ºC. Einstechen mit einem Spatel in das gehärtete Endprodukt etwa 1" möglich Verfestigung, bevor alle Komponenten zugegeben waren. fest fest am nächsten Tag fest innerhalb weniger Minuten nach Beendigung des Rührens Viskosität des Endprodukts gemessen mit 33 g/cmxs mit einem Brookfield-Viscometer unter Verwendung einer Spindel Nr. 5, die mit 10 min&supmin;¹ gedreht wurde, Produkttemperatur 37,2 ºC. Viskosität des Endprodukts wurde nach Zusatz des NaOH-Granulats wiederholt mit einem Brookfield- Viscosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 5 gemessen, die sich mit 10 min&supmin;¹ drehte. Die aufgezeichneten Daten sind nachfolgend angegeben. Zeit nach Zusatz von NaOH (min) Temperatur (ºC) Viskosität (g/cmxs) Endprodukt verfestigte sich etwa 90 Minuten nach Zusatz des NaOH-Granulats. Viskosität des Endprodukts wurde nach Zusatz des NaOH-Granulats wiederholt mit einem Brookfield- Viscosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 5 gemessen, die sich mit 10 min&supmin;¹ drehte. Die aufgezeichneten Daten sind nachfolgend angegeben. Zum Mischen akzeptable Viskosität bei allen Schritten. Endprodukt wurde in 5 getrennte Kapseln gegossen Endprodukt verfestigte sich etwa 150 Minuten nach Zusatz des NaOH-Granulats. Viskosität des Endprodukts wurde nach Zusatz des NaOH-Granulats wiederholt mit einem Brookfield- Viscosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 4 gemessen, die sich mit 20 min&supmin;¹ drehte. Die aufgezeichneten Daten sind nachfolgend angegeben. Zeit nach Zusatz von NaOH (min) Temperatur (ºC) Viskosität (g/cmxs) Endprodukt 90 Minuten nach Zusatz des NaOH-Gra- Zum Mischen akzeptable Viskosität bei allen Schritten Gemisch vor Zugabe des NaOH-Granulats auf 39,3 ºC erwärmt nulats noch sehr fluid. Verfestigung nach Stehen über Nacht Viskosität des Endprodukts wurde nach Zusatz des NaOH-Granulats wiederholt mit einem Brookfield-Viscosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 5. Die erste Messung wurde bei 10 min&supmin;¹ vorgenommen. Die zweite und dritte Messung wurden bei 2,5 min&supmin;¹ vorgenommen. Die vierte Messung wurde nach Zusatz von 1 % Hexylenglycol zum Produkt bei 1 min&supmin;¹ vorgenommen. Zeit nach Zusatz von NaOH (min) Temperatur (ºC) Viskosität (g/cmxs) Viskosität des Endprodukts wurde nach Zusatz des NaOH-Granulats wiederholt mit einem Brookfield- Viscosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 5 gemessen, die sich mit 10 min&supmin;¹ drehte. Die aufgezeichneten Daten sind nachfolgend angegeben. Geringe Viskosität während der Verarbeitung Relativ viskos während der Verarbeitung, jedoch akzeptabel zum Mischen bei allen Schritten. Na&sub2;SO&sub4;, Zeit nach Zusatz von NaOH (min) Temperatur (ºC) Viskosität (g/cmxs) Endprodukt wurde zwischen 225 und 285 Minuten nach Zugabe des NaOH-Granulats in ein kühles Wasserbad gestellt. Endprodukt fest etwa 6 Stunden nach Zugabe des NaOH-Granulats. Endprodukt wurde nie fest mit Ausnahme des Bodens, wo sich Festanteile abgesetzt hatten. Endprodukt verfestigte sich innerhalb von 4 Stunden nach Zugabe von Na&sub2;SO&sub4;, BtEA und STPP. BtEA und STPP dem Gemisch bei 54,4 ºC zugegeben. Endprodukt bei 51,7 ºC ausgegossen. Relativ viskos während der Verarbeitung, jedoch akzeptabel zum Mischen bei allen Schritten. Ziemliche Viskositätszunahme bei Zusatz von Na&sub2;SO&sub4;. Endprodukt bei 48,9 ºC ausgegossen. Relativ viskos während der Verarbeitung, jedoch akzeptable zum Mischen bei allen Schritten. Viskosität des Endproduktes so hoch, daß das Gemisch aus dem Mischkessel bei 48,9 ºC "ausgespoont" werden mußte. Zum Mischen akzeptable Viskosität bei allen Schritten Viskosität ausreichend, um ein Absetzen und eine Schichtung unmittelbar nach dem Gießen zu verhindern. Viskosität des Endprodukts wurde nach Zusatz des NaOH-Granulats wiederholt mit einem Brookfield- Viscosimeter unter Verwendung einer Spindel Nr. 5 gemessen, die sich mit 10 min&supmin;¹ drehte. Zeit nach Zusatz von NaOH (min) Temperatur (ºC) Viskosität (g/cmxs) zu hoch zum Messen Endprodukt etwa 6 Stunden nach Zugabe des NaOH- Granulats vollständig fest.

Schlußfolgerungen

Zusammensetzungen, die lediglich auf Natriumhydroxid aufgebaut waren, verfestigten sich im wesentlichen unmittelbar nach Zugabe des Natriumhydroxids zum EDTA mit nachfolgender Wiederverflüssigung, ohne erneut fest zu werden (Beispiel Nr. 1, Nr. 2). Zusammensetzungen, die lediglich auf Kaliumhydroxid aufgebaut waren, wurden niemals fest (Beispiel Nr. 5). Zusammensetzungen, die geeignete Verhältnisse sowohl von Natrium- als auch Kaliumhydroxid einsetzten, wobei mindestens ein Teil des Kaliumhydroxids dem EDTA vor der Zugabe von Natriumhydroxid zugesetzt wurde, ergaben ein feste Produkt und eine Verzögerung in bezug auf die Verfestigung. Das Verhältnis von Natrium- zu Kaliumhydroxid in der Zusammensetzung kann so eingestellt werden, daß sich die gewünschte Verzögerung in bezug auf die Verfestigung ergibt, damit ein angemessenes Verarbeiten möglich ist, ohne den Herstellungsprozeß übermäßig zu verzögern.

Nomenklatur

EDTAxH&sub4; Ethylendiamintetraessigsäure
EDTAxNa&sub4; Natriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure
KOH Lsg. wäßrige Lösung von Kaliumhydroxid, enthaltend 45 % Kaliumhydroxid
KOH Schuppen feste Schuppen von Kaliumhydroxid
NaOH Lsg wäßrige Lösung von Natriumhydroxid, enthaltend 50 % Natriumhydroxid
NaOH-Granulat festes Granulat von Natriumhydroxid
STPP granulares Natriumtripolyphosphat
Na&sub2;SO&sub4; granulares Natriumsulfat
PAA1 ein Polyacrylat mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 4500
PAA² Ein Copolymer aus Acrylsäure und Itaconsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 8.000 bis 10.000
Gdrght (Goodright 7058D ) Ein pulverisiertes Salz aus einem granularen Polyacrylat mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 6.000, erhältlich bei B.F. Goodrich
BtEA Ein benzylterminiertes ethoxyliertes Alkohol-Tensid, welches in Einzelheiten im US-Patent 3,444,242 beschrieben ist
CH&sub3;COONa granulares Natriumacetat

Claims

1. Feste, gegossene Reinigungszusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

a) einen wirksamen Reinigungsanteil mit harter Oberfläche einer Quelle für Natriumalkali und einer Quelle für Kaliumalkali und

b) einen wirksamen Chelatierungsanteil eines Gemisches aus einem Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und einem Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel, wobei das Molverhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel etwa 1:0,1 bis 1:12 beträgt und wobei das Verhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und der Quelle für Natriumalkali zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und der Quelle für Kaliumalkali in der Zusammensetzung während der Bildung des festen gegossenen Endprodukts bei konstantem Rühren bei einer Temperatur von 40 ºC die Verfestigung der Zusammensetzung wirksam verzögert und die Viskosität der Zusammensetzung mindestens zwei Stunden lang bei unterhalb von 40 g/cm x s hält.

2. Feste Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 1, die in ein Gefäß gegossen wurde und mindestens enthält:

i) einen wirksamen Reinigungsanteil mit harter Oberfläche einer Quelle für Natriumalkali und einer Quelle für Kaliumalkali und

ii) einen wirksamen Chelatierungsanteil eines Gemisches aus einem Natriumaminokarbonsäure-Sequestriermittel und einem Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel, wobei das Molverhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel etwa 1:0,1 bis 1:12 beträgt und wobei das Verhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und der Quelle für Natriumalkali zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und der Quelle für Kaliumalkali in der Zusammensetzung während der Bildung des festen gegossenen Endprodukts bei konstantem Rühren bei einer Temperatur von 40 ºC die Verfestigung der Zusammensetzung wirksam verzögert und die Viskosität der Zusammensetzung mindestens zwei Stunden lang bei unterhalb von 40 g/cm x s hält.

3. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend etwa 18 bis 35 Gew.-% eines Verfestigungsmittels, welches zur besseren Verfestigung der Zusammensetzung einen ausreichenden Teil des Wassers wirksam komplexiert.

4. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Quelle für Natriumalkali ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydroxid, Natriumsilicat, Kaliumoxid, Kaliumhydroxid, Kaliumsilicat und Kombinationen davon.

5. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Aminocarbonsäure-Sequestriermittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nitriloessigsäure, Ethylendiamintriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure und Gemischen davon.

6. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Molverhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel zu Kaliumaminocarbonsäure- Sequestriermittel etwa 1:0,5 bis 1:10 beträgt.

7. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Hydratisiermittel ein anorganisches Natriumsalz enthält, welches zur Bildung eines stabilen Hydrats mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 20 bis 80 ºC einsetzbar ist.

8. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine wirksame sequestrierende Menge eines anorganischen Sequestriermittels.

9. Feste, gegossene Reinigungszusammensetzung zum Waschen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

a) etwa 10 bis etwa 40 Gew.-% einer Alkaliquelle, die eine Quelle für Natriumalkali und eine Quelle für Kaliumalkali umfaßt,

b) etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% eines Gemisches aus Natrium- und Kaliumsalzen eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittels, wobei das Molverhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel etwa 1:0,5 bis 1:10 beträgt,

c) etwa 18 bis etwa 35 Gew.-% eines Verfestigungsmittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumsulfat, Natriumcarbonat und Gemischen davon und

d) etwa 9 bis etwa 30 Gew.-% Hydratwasser.

10. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Quelle für Natriumalkali ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydroxid, Natriumsilicat, Kaliumoxid, Kaliumhydroxid, Kaliumsilicat und Kombinationen davon.

11. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Aminocarbonsäure-Sequestriermittel Ethylendiamintetraessigsäure ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer festen, gegossenen, alkalischen Reinigungszusammensetzung, gekennzeichnet durch die Schritte, daß man:

a) ein erstes Gemisch herstellt durch Zusammenmischen einer wirksamen sequestrierenden Menge eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittels und einer Menge eines basischen Kaliumsalzes, die die Neutralisierung mindestens eines Teils des Aminocarbonsäure-Sequestriermittels in die Kaliumform bewirkt,

b) ein zweites Gemisch herstellt durch Mischen einer Menge einer Quelle für Natriumalkali in das erste Gemisch, die die Neutralisation des Aminocarbonsäure-Sequestriermittels in die Natriumform vervollständigt und einen wirksamen Reinigungsanteil mit harter Oberfläche einer alkalischen Quelle in der Zusammensetzung bereitstellt, wobei das Molverhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel etwa 1:0,1 bis 1:12 beträgt und wobei das Verhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und Quelle für Natriumalkali zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und Quelle für Kaliumalkali bei konstantem Rühren bei einer Temperatur von 40 ºC die Verfestigung der Zusammensetzung wirksam verzögert und die Viskosität der Zusammensetzung mindestens zwei Stunden lang bei unterhalb von 40 g/cm x s hält und

c) das zweite Gemisch verfestigt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend den Schritt, daß man dem zweiten Gemisch zur Erleichterung der Verfestigung vor der Verfestigung des zweiten Gemisches eine wirksame Menge eines Verfestigungsmittels zumischt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend den Schritt, daß man das zweite Gemisch vor dem Verfestigen in eine Form eingießt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Molverhältnis von Aminocarbonsäure-Sequestriermittel, welches mit dem Kaliumsalz neutralisiert ist, zu Aminocarbonsäure-Sequestriermittel, welches mit der Quelle für Natriumalkali neutralisiert ist, etwa 1:0,5 bis etwa 1:4 beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Zusammenmischens eines Aminocarbonsäure-Sequestriermittel und eines basischen Kaliumsalzes den Schritt umfaßt, daß man Ethylendiamintetraessigsäure und ein basisches Kaliumsalz zusammenmischt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Zusammenmischens eines Aminosäure-Sequestriermittels und eines basischen Kaliumsalzes den Schritt umfaßt, daß man ein Aminocarbonsäure-Sequestriermittel und Kaliumhydroxid einmischt.

18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Einmischens einer Quelle für Natriumalkali in das erste Gemisch den Schritt umfaßt, daß man Natriumhydroxid in das erste Gemisch einmischt.

19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Einmischens eines Verfestigungsmittels in das zweite Gemisch den Schritt umfaßt, daß man in das zweite Gemisch ein wasserfreies Verfestigungsmittel einmischt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumsulfat, Natriumcarbonat und Gemischen davon.

20. Reinigungszusammensetzung, umfassend ein im wesentlichen homogenes festes Produkt gemäß Anspruch 1, welches mindestens enthält:

a) einen wirksamen Reinigungsanteil mit harter Oberfläche einer Quelle für Natriumalkali und einer Quelle für Kaliumalkali,

b) einen wirksamen Chelatierungsanteil eines Gemisches aus einem Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und einem Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel, und

c) wobei das Molverhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel zu Kaliumaminocarbonsäure-Sequestriermittel etwa 1:0 bis 1:12 beträgt und das Verhältnis von Natriumaminocarbonsäure-Sequestriermittel und der Quelle für Natriumalkali zu Kaliumaminocarbonsäure- Sequestriermittel und Quelle für Kaliumalkali bei konstantem Rühren bei einer Temperatur von 40 ºC die Verfestigung der Zusammensetzung wirksam verzögert und die Viskosität der Zusammensetzung mindestens zwei Stunden lang bei unterhalb von 40 g/cm x s hält.