DE69632836T2

DE69632836T2 - Reinigungsverfahren für polyethlyen-terephtalat-behälter

Info

Publication number: DE69632836T2
Application number: DE69632836T
Authority: DE
Inventors: R. Bruce CORDS; K. Gerald WICHMANN; Jason Guang-jong WEI; D. David McSHERRY; L. Brendon HERDT; Arturo de jaurez Edo de Mexico VALENCIA
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2016-11-16
Also published as: EP0946701B1; JP2001504535A; EP0946701A1; JP4163754B2; WO1998022566A1; CA2271819C; AU734264B2; DE69632836D1; ZA975113B; AU1052197A; EP0946701A4; TW546379B; CA2271819A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Zusammensetzungen zum Reinigen von Polyethylenterephthalatbehältern. Die Erfindung bezieht sich genauer auf Verfahren und Zusammensetzungen, mit denen Schimmel, der auf Polyethylenterephthalatbehältern vorhanden ist, unter verringerter Trübung entfernt wird.
Hintergrund der Erfindung
So wie viele Branchen beeinflusste das Streben nach Wirtschaftlichkeit auch die Getränkeindustrie und führte zu bestimmten echten Veränderungen in der Art und Weise, wie Getränke in Flaschen abgefüllt, verteilt und abgegeben werden. Im vergangenen Jahrzehnt erfuhr die Getränkeindustrie einen Wechsel von Glas- zu Kunststoffbehältern. Kunststoffbehälter können je nach Anwendung aus einer Reihe von Materialien hergestellt werden. Ein Material ist Polyethylenterephthalat, „PET". Zwei Arten von PET-Flaschen, die allgemein verwendet werden, sind Einwegflaschen und Mehrwegflaschen. Einwegflaschen sind jene, die befällt, verwendet und danach weggeworfen werden. Mehrwegflaschen werden gesammelt und wiederverwendet und müssen vor dem Wiederbefüllen gewaschen werden.
PET-Flaschen bieten gegenüber Glas mehrere Vorteile. Ihr leichtes Gewicht senkt die Frachtkosten. Werden sie auf eine harte Fläche fallengelassen, so zerspringen sie nicht wie Glas und zerbrechen im Allgemeinen nicht. Der Förderanlagenverschleiß, der in der Verpackungsanlage durch die Behälter verursacht wird, wird ebenfalls reduziert. Der Verschluss ist nach dem Öffnen einer Flasche im Allgemeinen ebenfalls wiederverwendbar.
Nachteilig ist, dass PET-Flaschen leicht zerkratzt werden und beim Waschen anfällig gegenüber einer Chemikalieneinwirkung sind. PET-Behälter tolerieren auch keine Bedingungen über 60°C. Das Aussetzen an Temperaturen über 60°C verursacht eine Verformung und/oder Schrumpfung der Flaschen.
Das Recycling von PET-Behältern wurde in den USA unlängst durch die FDA bewilligt, um die Umwandlung gebrauchter Behälter in neue zu gestatten. Da neuwertiges Kunstharz 50 bis 75 Cent pro Pfund kostet, ist das Recycling gebrauchter Flaschen in wirtschaftlicher Hinsicht reizvoll. Es ist zu erwarten, dass Glasflaschen für alkoholfreie Getränke mit der Zeit vom Markt verschwinden werden. Dies erhöht die Bedeutung der Aufbereitung von PET-Behältern sogar noch weiter.
Das Reinigen von PET-Flaschen erfolgt in einer Reihe von Schritten, wobei Ätzmittel-Eintauchbehälter und Sprühwaschstufen in einem Flaschenwäscher zur Anwendung kommen. In den Waschtanks werden Produktrückstände, Schmutz, Etiketten und Etikettenklebstoff entfernt. Da die Oberfläche von PET-Flaschen wasserabstoßend ist, ist deren Reinigung schwieriger als jene von Glasflaschen. Die niedrigere Waschtemperatur verringert auch die chemische Wirksamkeit der Flaschenreinigungslösung.
Zwei prinzipielle Probleme bei der Reinigung von PET-Flaschen werden von Laufenberg et. al., „Clearing, Disinfecting, and Transporting Pet Returnables", Brew Bev. Ind. Int. 1, 40-4 (0 Ref.), Jänner 1992, angesprochen.
In diesem Artikel umreißt der Autor die Anfälligkeit der PET-Flaschen gegenüber Korrosion oder Trübung. Eine Trübung resultiert aus der chemischen Verätzung der Oberfläche des PET-Behälters, hervorgerufen durch das im Waschbad vorhandene Ätzmittel.
Ein besonders schwieriges Problem, welches wiederverwendbare PET-Flaschen betrifft, ist das Auftreten von Schimmel in zurückgebrachten Flaschen. Alle Flaschen, aus denen der Schimmel nicht entfernt werden kann, einfach wegzuwerfen, ist untragbar kostspielig. Zu gewissen Jahreszeiten kam es in tropisch gelegenen Ländern zu Ausschussraten von 40 bis 50%.
Die für PET-Flaschen notwendige Reinigungstemperatur beträgt aufgrund der Glasübergangstemperatur von PET 60°C oder weniger. Wird sie überschritten, so verformen sich die PET-Flaschen und schrumpfen. Die Reinigungskraft einer Flaschenreinigungslösung ist bei 60°C nur ein Viertel von jener bei 80°C. Flaschen, die mit Produktrückständen zurückgebracht werden, d. h. jene Flaschen, die nicht ausgespült wurden, sind nahezu immer durch mikrobiologische Lebensformen kontaminiert. Die Flaschenreinigungslösung beseitigt das Auftreten von mikrobiologischen Lebensformen, wie z. B. Bakterien, Sporen, Schimmel- und Hefepilzen, die in der Flasche vorhanden sind. Bei der reduzierten Temperatur von 60°C stellen Schimmelpilze allerdings häufig ein hartnäckiges Problem bei der Reinigung und Wiederverwendung von PET-Flaschen dar.
PET-Flaschen können nicht einfach wie Glas gewaschen werden. Glasflaschen werden normalerweise bei 80°C gewaschen. Glas kann auch mit einer relativ hohen Ätzmittelkonzentration gewaschen werden. Während Glas mit bis zu 5,0% Ätzmittel gewaschen werden kann, kann eine so geringe Menge wie 1,5% Ätzmittel die Trübung eines PET-Behälters bewirken. Bei Glas können die Waschtemperatur, die Ätzmittelkonzentration und die Waschzeit eingestellt werden, um eine Variabilität in der Umgebung zu berücksichtigen. Im Gegensatz dazu können PET-Behälter hohen Stufen keiner dieser Variablen standhalten.
Obgleich verschiedene Alternativen vorgeschlagen wurden, wie z. B. ein Senken des Ätzmittelpegels, besteht in der Industrie weiterhin ein Bedarf an Zusammensetzungen und Verfahren, welche die effiziente Reinigung von PET-Behältern und mehrfache Wiederverwendungsdurchgänge ermöglichen.
Kurzfassung der Erfindung
Der erste Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen eines Polyethylenterephthalatbehälters, so wie in den angeschlossenen Ansprüchen definiert. Das Verfahren umfasst das Kombinieren eines ersten Konzentrats mit einem zweiten Konzentrat in einer alkalischen Waschlösung. Das erste Konzentrat enthält etwa 0,3 bis 25 Gew.-% eines Tensids und etwa 5 bis 30 Gew.-% einer Säure. Das zweite Konzentrat enthält etwa 8 bis 60 Gew.-% eines Aufbaustoffs. Das Verfahren umfasst weiters den Schritt des In-Kontakt-Bringens des PET-Behälters mit der Waschlösung, wobei die Schmutzentfernung unter minimaler Trübung des Behälters durchgeführt wird.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Polyethylenterephthalatbehältern das In-Kontakt-Bringen des Behälters mit einer alkalischen Waschlösung, die eine Temperatur im Bereich von etwa 50°C bis 60°C aufweist. Die alkalische Waschlösung wird aus einem ersten Konzentrat, einem zweiten Konzentrat, einer Alkalinitätsquelle und einem Rest aus Wasser formuliert. Das erste Konzentrat enthält ein nichtionisches Tensid, einen ersten Aufbaustoff und eine Säure in einer Menge, die wirksam ist, um eine phasenstabile Lösung bereitzustellen. Das zweite Konzentrat enthält ein nichtionisches Tensid und einen zweiten Aufbaustoff. Das erste und das zweite Konzentrat sind in der Waschlösung in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% vorhanden, und das erste nichtionische Tensid weist einen Trübungspunkt im Bereich von etwa 5°C bis 60°C auf.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine alkalische Waschlösung zum Reinigen von Polyethylenterephthalatflaschen, so wie in den angeschlossenen Ansprüchen definiert. Die Waschlösung umfasst etwa 1 bis 5 Gew.-% einer Alkalinitätsquelle, etwa 480 bis 4000 ppm Aufbaustoff, etwa 6 bis 500 ppm Tensid und etwa 20 bis 800 ppm Haftvermittler.
Die Erfindung besteht in Zusammensetzungen und Verfahren zum Reinigen von Polyethylenterephthalat (PET)-Flaschen bei verbesserter Schimmelentfernung und verringerter Trübung. Zusätzlich zu den 1 bis 3 Gew.-% Ätzmittel, die bei PET-Flaschenreinigungsverfahren üblicherweise verwendet werden, umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine Tensid- und Aufbaustoffkombination, welche die Reinigung verstärkt und Schimmel entfernt.
Die Trübung resultiert im Allgemeinen aus einer chemischen Ätzung, die durch das in der Waschlösung vorhandene Ätzmittel hervorgerufen wird. Eine Trübung ist ein Beschlagen oder Mattwerden der PET-Behälteroberfläche, das den ästhetischen Charakter des Behälters beeinträchtigt. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass die Trübung durch Verwendung von Tensiden mit geeigneten Trübungspunkten erheblich reduziert werden kann. Vorzugsweise sind PET-Behälter, die mit der erfindungsgemäßen Waschlösung behandelt wurden, im Wesentlichen trübungsfrei.
Weiters erweist sich Schimmelwachstum, insbesondere im Inneren von zurückgebrachten PET-Flaschen, als großes Problem bei der Flaschenreinigung. Schimmelpilze sind sogar mit einer Lösung, die so viel wie 3% Ätzmittel aufweist, äußerst schwierig zu entfernen. Eine gute Reinigung entfernt üblicherweise die meisten organischen Bestandteile des Schimmels. Die anorganischen Schimmelrückstände können jedoch an der Oberfläche des PET-Behälters zurückbleiben. Dies kann ein Problem verursachen, das Wasserflecken ähnlich ist. Dieser Zustand erfährt ein positives Testergebnis durch Methylenblau-Färbung (Industrial Code of Practice for Refillable PET Bottles, Ausgabe 1 (1993–1994 UNESDA/CESDA, pg. V-18). Durch die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verfahren werden Schmutzstoffe und sowohl organische als auch anorganische Schimmelrückstände im Wesentlichen entfernt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Zusammensetzung
Die erfindungsgemäße Waschlösung wird aus zwei Konzentratzusammensetzungen formuliert. Diese beiden Konzentratzusammensetzungen werden vor der Verwendung in einer wässrigen Waschlösung mit einer Alkalinitätsquelle kombiniert. Diese Konzentratzusammensetzungen umfassen Tenside, eine Säure, Aufbaustoffe wie z. B. Maskierungsmittel und Chelatbildner, Haftvermittler und verschiedene andere Hilfsstoffe, so wie in den Ansprüchen definiert.
A. Das Tensidsystem
Im Allgemeinen umfassen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Tenside, um ein schwachschäumendes Reinigen zu ermöglichen und eine Trübung des PET-Behälters zu verhindern. Eine beliebige Zahl von Tensiden kann gemäß der Erfindung verwendet werden, einschließlich nichtionischer Tenside, anionischer Tenside, amphoterer Tenside und Mischungen davon.
Nichtionische Tenside umfassen eine breite Vielfalt von Polymerverbindungen, welche speziell, aber nicht ausschließlich, ethoxylierte Alkylphenole, ethoxylierte aliphatische Alkohole, ethoxylierte Amine, ethoxylierte Etheramine, Carboxylester, Carboxylamide und Polyoxyalkylenoxid-Blockcopolymere umfassen.
Die bei der Erfindung verwendeten nichtionischen Tenside sind jene, die Ethylenoxidanteile, Propylenoxidanteile sowie Mischungen davon und Ethylenoxid-Propylenoxid-Anteile entweder in heterischer oder in Blockformation umfassen. Außerdem sind nichtionische Tenside, die Alkylethylenoxidverbindungen, Alkylethylenoxid-Propylenoxid-Verbindungen und Alkylethylenoxid-Butylenoxid-Verbindungen sowie Mischungen davon umfassen, bei der Erfindung nützlich. Der Ethylenoxid-Propylenoxid-Anteil und der Ethylenoxid-Butylenoxid-Anteil können entweder in heterischer oder in Blockformation auftreten. Ebenso sind bei der Erfindung nichtionische Tenside nützlich, welche irgendeine Kombinationsmischung aus Ethylenoxid-Propylenoxid-Anteilen aufweisen, die an eine Alkylkette gekoppelt sind, wo die Ethylenoxid- und Propylenoxid-Anteile in irgendeinem zufällig angeordneten oder geordneten Muster auftreten und irgendeine spezifische Länge aufweisen können. Nichtionische Tenside, die bei der Erfindung nützlich sind, können auch zufällig angeordnete Abschnitte eines blockmäßigen und heterischen Ethylenoxid-Propylenoxids oder Ethylenoxid-Butylenoxids umfassen.
Bevorzugte nichtionische Tenside umfassen Alkylphenole, Alkoholethoxylate und Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid.
Beispiele für nichtionische Tenside, die sich bei der Erfindung als nützlich erwiesen, umfassen (EO)/(PO)-Blockcopolymere mit zumindest etwa 3 Mol (EO) und zumindest etwa 15 Mol (PO); Aryl- oder aliphatische Ethoxylate mit zumindest etwa 3 Mol (EO), die mit Methyl-, Butyl- oder Benzylanteilen abgedeckt sein können oder nicht; Aryl- oder aliphatische Ethoxylat-Propoxylat-Copolymere mit zumindest etwa 2 Mol (EO) und ab etwa 4 Mol (PO), die ebenfalls mit Methyl, Butyl oder Benzyl abgedeckt sein können; und Aryl- oder aliphatische Ethoxylat-Butoxylat-Copolymere mit zumindest etwa 2 Mol (EO) und etwa 4 Mol (BO), die ebenfalls mit Methyl, Butyl oder Benzyl abgedeckt sein können. Die aliphatische Gruppe kann irgendeinen verzweigten oder linearen C₈-C₂₄-Anteil umfassen. Die Arylgruppe kann im Allgemeinen aromatische Strukturen wie z. B. Benzyl umfassen. Ein HLB-Wert von 4 bis 13 kann ebenfalls herangezogen werden, um Tenside, die bei der Erfindung nützlich sind, zu kennzeichnen.
Repräsentative nichtionische Stoffe, die bei der Erfindung nützlich sind, umfassen EO/PO-Blockcopolymere, die bei Henkel KGaA erhältlich sind; Pluronic L62 und L44, die bei BASF erhältliche EO/PO-Blockcopolymere sind; Tergitol 15-5-3, TMN3, TMN10, die bei Union Carbide erhältliche ethoxylierte Alkohole sind; Surfonic L24-1.3, das ein bei Texaco Chemical Co. erhältliches lineares Alkoholethoxylat ist; Nonylphenolethoxylate, wie z. B. NPE 4.5, NPE 9 und Surfonic N120, die bei Texaco Chemical Co. erhältlich sind; ethoxylierte Alkylamine, wie z. B. ethoxyliertes Cocoamin, das bei Sherex Chemical Co. als Varonic K-215 erhältlich ist; und benzylierte Alkoholethoxylate und EO/PO-Blockcopolymere, unter anderen nichtionischen Tensiden.
Ebenso sind schwachschäumende Tenside bei der Erfindung nützlich, welche bei einer Temperatur von 59°C oder weniger als Öl aus der Waschlösung austreten können. Vorzugsweise umfasst das Tensidsystem Tenside mit einem Trübungspunkt von etwa 5°C bis 60°C, vorzugsweise etwa 10°C bis 50°C, und noch bevorzugter etwa 10°C bis 20°C, so dass die Tenside in der alkalischen Waschlösung als Öl austreten oder an der PET- Behälteroberfläche einen Film bilden und sich ablagern, wobei sie einen Schutz gegen Trübung bilden.
Eine bevorzugte Serie von Tensiden umfasst Dehypon LT104, welches ein Butylbedeckter C_12-18-Fettalkohol (EO)₁₀ ist, und LS24, welches ein C_12-14-Fettalkohol ((EO)₂ (PO)₄) ist, die beide bei Henkel Canada Ltd. erhältlich sind.
Anionische Tenside können ebenfalls bei der Erfindung verwendet werden. Bei typischen, im Handel erhältlichen anionischen Tensiden ist entweder eine Carboxylat-, Sulfonat-, Sulfat- oder eine Phosphatgruppe als das funktionelle Anion vorgesehen. Wir fanden heraus, dass auf Carboxylat basierende anionische Tenside, wie z. B. Alkoholethoxylatcarboxylate, die Trübung des Behälters verringern. Eine handelsübliche Quelle für diese Art von Tensid ist Neodox 23-4^TM, das bei Shell Chemical Co. erhältlich ist.
Amphotere Tenside können ebenfalls bei der Erfindung verwendet werden. Solche amphotere Tenside umfassen Betaintenside, Sulfobetaintenside, Sarcosinattenside, amphotere Imidazoliumderivate und andere. Bestimmte Tenside, die sich bei der Trübungsverminderung als nützlich erwiesen, umfassen Cocoyl- und Lauroylsarcosin/Sarcosinate, wie z. B. Hamposyl C und L, die bei Hampshire Chemical Co. erhältlich sind.
B. Säure
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst auch eine Säurequelle. Die Säure wirkt dahingehend, das Tensidsystem zu stabilisieren, so dass das Konzentrat vor dem Mischen in der Waschlösung eine echte phasenstabile Lösung ist. Sobald sie der alkalischen Waschlösung beigefügt sind, werden die Säuren neutralisiert, werden zu Salzen, sorgen für eine verstärkte Reinigungswirkung und verzögern die Bildung einer Verkrustung an den Bestandteilen der Waschmaschine. Die Säure kann im Allgemeinen irgendeine aus einer Zahl von organischen oder anorganischen Säuren sein.
Anorganische Säuren, die bei der Zusammensetzung und der Erfindung nützlich sind, umfassen unter anderem Phosphorsäure, Polyphosphorsäure oder saure Pyrophosphatsalze. Organische Säuren, die bei der Erfindung nützlich sind, umfassen Mono- und Polycarbonsäuren, wie z. B. Essigsäure, Hydroxyessigsäure, Zitronensäure, Gluconsäure, Glucohaptansäure, Milchsäure, Succinsäure, Malonsäure, Glutarsäure und Mischungen davon.
C. Aufbaustoffe
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst auch einen Aufbaustoff. Aufbaustoffe, d. h. Maskierungsmittel und Chelatbildner, verzögern das Absetzen eines Belags an den Seitenwänden des PET-Behälters und der Flaschenreinigungsmaschine. Aufbaustoffe ermöglichen während des Waschvorgangs auch die Suspension von Schmutzstoffen, binden Härteionen und verbessern wiederum die Reinigung. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Konzentrat einen ersten Aufbaustoff und das zweite Konzentrat einen zweiten Aufbaustoff enthalten.
Aufbaustoffe, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Maskierungsmittel wie unter anderem z. B. Phosphonate, Phosphinate, Acrylate und Polyacrylate sowie Polycarboxylate. Als Aufbaustoffe sind unter anderem auch Maleatpolymere und Copolymere von Maleat und Acrylat; Salze wie z. B. Polyasparagin und Polyglutarsäuresalze; Erythorbinsäure; Polyacrylamidpropylsulfonat und Phosphincarbonsäure nützlich.
Wasserlösliche Acrylpolymere, die verwendet werden können, umfassen Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylamid, hydrolysiertes Methacrylamid, hydrolysierte Acrylamid-Methacrylamid-Copolymere und Mischungen davon. Wasserlösliche Salze oder partielle Salze dieser Polymere, wie z. B. deren jeweilige Alkalimetall- (beispielsweise Natrium oder Kalium) oder Ammoniumsalze, können ebenfalls verwendet werden.
Phosphonsäuren und Phosphonsäuresalze sind ebenfalls als Aufbaustoffe nützlich. Solche nützliche Phosphonsäuren umfassen Mono-, Di-, Tri- Tetra- und Pentaphosphonsäuren, die Gruppen enthalten können, welche in der Lage sind, unter alkalischen Bedingungen Anione zu bilden.
Die Phosphonsäure kann auch eine Phosphonpolycarbonsäure von geringerer Molekülmasse umfassen, wie z. B. eine, die etwa 2–4 Carboxylanteile und etwa 1 bis 5 Phosphonsäuregruppen aufweist. Solche Säuren umfassen 1-Phosphon-1-methylsuccinsäure, Phosphonsuccinsäure und 2-Phosphonbutan-1,2,4-tricarbonsäure.
Bevorzugte Maskierungsmittel umfassen die bei Monsanto Co. erhältlichen Dequest^®-Maskierungsmittel, einschließlich Dequest2006^®, das Aminotri(methylenphosphonsäure)pentanatriumsalz ist; Dequest2010^®, das 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure ist; Bayhibit AM^®, das bei Mobay Chemical Co. erhältlich und 2-Phosphonbutan-1,2,4-tricarbonsäure ist; Dequest2000^®, das Aminotri(methylenphosphonsäure) ist; und Belsperse 161^® von Ciba Geigy, das eine Phosphinpolycarbonsäure ist.
Der in beiden Konzentraten vorhandene Aufbaustoff kann auch ein Chelatbildner sein. Im Gegensatz zu einem Maskierungsmittel tendiert der Chelatbildner dazu, in der Waschlösung vorhandene Erdalkalimetalle zu binden und diese Verbindungen in Lösung zu halten. Es wird angenommen, dass Schimmelpilz die organischen Teile von Nährstoffen verwertet und dabei anorganische Salze zurücklässt. Demzufolge wird die ineffektive Schimmelentfernung häufig durch anorganische Salze angezeigt, die an der Oberfläche des PET-Behälters zurückbleiben. Der Chelatbildner entfernt diese anorganischen Salze, welche unter dem Schimmel zu finden sind.
Die Anzahl der Bindungen, die durch einen Chelatbildner an einem einzelnen Härteion gebildet werden können, wird durch die Bezeichnung des Chelatbildners als zweizähnig (2), dreizähnig (3), vierzähnig (4) etc. wiedergespiegelt. Eine beliebige Zahl von Chelatbildnern kann erfindungsgemäß verwendet werden. Repräsentative Chelatbildner umfassen unter anderem Salze von Aminocarbonsäuren, Phosphonsäuresalze, wasserlösliche Acrylpolymere.
Geeignete Aminocarbonsäure-Chelatbildner umfassen unter anderem N-Hydroxyethyliminodiessigsäure, Nitrilotriessigsäure (NTA), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), N-Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure (HEDTA) und Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) sowie Isoserin-N,N-diessigsäure, Betaalanin-N,N-diessigsäure, Natriumglycolat und Tripolyphosphat. Gemäß einem nützlichen Aspekt der Erfindung umfasst der zweite, im zweiten Konzentrat vorhandene Aufbaustoff einen Aminocarbonsäure-Chelatbildner, vorzugsweise von Ethylendiamintetraessigsäure oder deren Salzen.
D. Haftvermittler
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst auch einen Haftvermittler. Der Haftvermittler wirkt dahingehend, die Konzentratzusammensetzung zu stabilisieren, so dass sie eine echte phasenstabile Lösung ist.
Zu diesem Zweck kann eine beliebige Zahl von organischen Haftvermittlern verwendet werden, einschließlich Sulfaten, Sulfonaten sowie monofunktioneller und polyfunktioneller Alkohole. Bevorzugte Haftvermittler umfassen Sulfonat- und Sulfatverbindungen, wie z. B. Natriumxylensulfonat, Natriumcumolsulfonat, Natriumtoluolsulfonat, 2-Ethylhexylsulfat, Alkyldiphenyloxiddisulfonat, wo die Alkylgruppe entweder ein verzweigtes C₁₂ oder ein lineares C₁₀ ist, Natriumalkylnaphthalinsulfonat und Natriumoctansulfonat und -disulfonat sowie Mischungen davon.
Diese Haftvermittler, welche sich als nützlich erwiesen haben, umfassen lineare Alkylalkohole wie z. B. Ethanol, Isopropanol und dergleichen. Polyfunktionelle Hydroxyverbindungen, wie z. B. Alkylenglycole wie Hexylenglycol und Propylenglycol; Phosphatester einschließlich Gafac RP710 von Rhone-Poulence Chemicals und Triton H-66 von Rohm & Haas Co., sind ebenfalls nützlich.
E. Hilfsstoffe
Bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verfahren kann eine beliebige Zahl anderer Hilfsmittel verwendet werden, wie z. B. hinzugefügte nichtionische Tensidentschäumer, wie jene, die im U.S.-Patent Nr. 5,516,451 von Schmitt et al. geoffenbart sind, welches durch Bezugnahme hier aufgenommen ist. Bei der Erfindung sind neben anderen Bestandteilen auch Nachweisverbindungen, wie z. B. Kaliumiodid, Farbmittel und Farbstoffe, Duftstoffe und Konservierungsmittel, nützlich.
Verwendungsmethode
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine verstärkte Reinigungswirkung bei PET-Behältern, wodurch Schmutzstoffe, anorganische Salze und Schimmelpilze entfernt werden, während die Trübung der Behälter verzögert wird. Dieses Ergebnis wird erzielt, indem ein erstes saures Konzentrat mit einer hohen Tensidkonzentration und ein separates zweites Konzentrat mit einer hohen Aufbaustoffkonzentration formuliert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können das erste und das zweite Konzentrat inkompatibel sein, wenn sie aus einer Waschlösung getrennt zusammengemischt werden. Die Inkompatibilität ergibt sich in diesem Zusammenhang aus den unterschiedlichen pH-Anforderungen der beiden verschiedenen Konzentrate. Das erste Konzentrat kann zur Aufrechterhaltung der Löslichkeit des Tensidsystems im Allgemeinen einen sauren pH-Wert von unter etwa 2 aufweisen. Der pH-Wert des zweiten Konzentrats ist so gewählt, um für eine völlige Löslichkeit des Aufbaustoffs zu sorgen, und ist im Allgemeinen alkalisch. Eine Kombination der beiden Konzentrate vor dem Verdünnen in der Waschlösung kann zu einer Phasentrennung des Tensidsystems oder des Aufbaustoffs führen, und zwar abhängig vom pH-Wert.
Beim Gebrauch werden die beiden Konzentrate in einem alkalischen Waschsystem kombiniert, um für eine verstärkte Reinigungswirkung mit guter Aufbauwirkung zu sorgen. Erläuternde Konzentrationsbereiche für jedes der beiden Konzentrate sind untenstehend dargelegt:
TABELLE 1 Konzentration (Gew.-%)
Konzentrat 2
Gebrauchslösung (ppm)
Beim Gebrauch wird dieses System zu einer Waschlösung, umfassend etwa 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,2 Gew.-% bis 0,3 Gew.-%, erstes Konzentrat und etwa 0,2 bis 1,2 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,4 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% zweites Konzentrat, verdünnt. Das Verhältnis zwischen dem ersten Konzentrat und dem zweiten Konzentrat reicht in der alkalischen Waschlösung im Allgemeinen von etwa 0,1 : 0,5 bis 0,1 : 1,0, und vorzugsweise von etwa 0,1 : 0,2 bis 0,15 : 0,3. Im Allgemeinen kann die alkalische Waschlösung eine Gesamtmenge von etwa 0,3 bis 2,0 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 0,5 bis 1,2 Gew.-% sowohl Konzentrat 1 als auch Konzentrat 2 aufweisen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung umfasst die Waschlösung zumindest etwa 1000 ppm EDTA, zumindest etwa 5 ppm einer Phosphonatverbindung und zumindest etwa 100 ppm einer Gluconatverbindung.
Das Waschen von PET-Behältern erfolgt im Allgemeinen in einer Reihe von Schritten. Die PET-Behälter werden entleert, vorgespült und danach in der Waschlösung eingeweicht. Die Waschlösung weist im Allgemeinen ungefähr 1,0 Gew.-% bis 5 Gew.-% und vorzugsweise 1,5 Gew.-% bis 3 Gew.-% Ätzmittel (NaOH) auf. Konzentrat 1 und Konzentrat 2 werden in dieses System eingemischt, in welches die PET-Behälter gegeben werden. Das Waschen tendiert dazu, innerhalb einer Zeitdauer stattzufinden, die sich über etwa 7 bis 20 Minuten erstreckt. Die Waschtemperatur beträgt etwa 59°C ± 1°C. Die Behälter passieren danach eine schwach ätzende Stufe, in der Wasser in den Tank gelassen wird, um die Reinigung fortzusetzen und die Spülung zu beginnen, wobei die Natriumhydroxidkonzentration gesenkt wird. Die Ätzmittelkonzentration kann durch einen Leitfähigkeitsregler aufrechterhalten werden. Die Behälter passieren danach zumindest drei Spülstufen, in denen die Behälter der Reihe nach mit warmem Wasser und kaltem Wasser gespült werden. Die letzte Spülung erfolgt mit Trinkwasser, wonach die Behälter aufrecht gestellt, kontrolliert und befüllt werden.
BEISPIELE
Die folgenden Arbeitsbeispiele liefern eine nicht einschränkende Darstellung der Erfindung.
ARBEITSBEISPIEL 1
Die Trübung wurde unter Verwendung der verschiedenen, detailliert beschriebenen Zusammensetzungen untersucht. In der untenstehenden Tabelle 2 sind Beispiele angeführt, welche zusammen mit anderen Zusammensetzungen in Tabelle 3 getestet wurden.
TABELLE 2
Die chemische Trübung wurde mit PET-Streifen (0,5'' × 2'') untersucht, die aus einer amorphen PET-Folienbahn (von geringer Kristallinität) geschnitten wurden. Die Streifen wurden in etwa 200 ml von 2,8%igen ätzenden Lösungen getaucht; die verschiedene Mengen an Zusätzen, welche untersucht wurden, enthielten. Die Lösungen wurden 24–72 Stunden lang mit 100 Upm in einem Wasserbad geschüttelt, welches eine Temperatur aufwies, die zwischen 58 und 60°C gehalten wurde. Der Grad der Trübung/Korrosion wurde visuell und gravimetrisch ermittelt, wobei Wasser (Trübungsbemessungswert 0) und eine 2,8%ige ätzende Lösung (Trübungsbemessungswert 10) als Referenzen eingesetzt wurden.
TABELLE 3
Die Trübung wurde an einer Skala mit 0 für keine Trübung, so wie bei Wasser, und 10 für 2,8%iges Ätzmittel gemessen. Die Beispiele 1C und 1D sowie die Versuchsreihe, die bei Beispiel 1A durchgeführt wurde, bewiesen, dass diese Zusammensetzungen äußerst wirksam bei der Verhinderung einer Trübung waren, egal ob sie alleine oder zusammen mit Maskierungsmitteln verwendet wurden.
ARBEITSBEISPIEL 2
Unter Anwendung des Verfahrens des Beispiels 1 wurde eine zweite Analyse einer Trübung durchgeführt, und zwar mit 100 ppm von jedem aktiven Stoff (BEISP. 2A–2W) und 2,8 Gew.-% NaOH im Waschwasser (außer bei der Kontrolle); die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angeführt.
Tabelle 4
ARBEITSBEISPIEL 3
Verschmutzte Flaschen vom Feld wurden in Testplatten (ungefähr 2'' × 3'') geschnitten. In einer 1000 ml-Lösung wurde ein Waschtest durchgeführt, und zwar unter 10-minütigem Rühren (500 Upm), gefolgt von einer 1-minütigen Wasserspülung (8 psi Düsensprühnebel, von oben nach unten). Eine Methylenblau-Färbung wurde eingesetzt, um den Verschmutzungsgrad sowohl vor als auch nach der Reinigung entsprechend dem Industrial Code of Practice for Refillable Pet Bottles, Ausgabe 1 (1993–1994 UNESDA/CESDA), Seite V-18, zu ermitteln. Die obenstehenden Schritte wurden bei den 20-minütigen und 30-minütigen Wiederholungen der Reinigung alle 10 Minuten wiederholt. Die Waschlösung umfasste 2,8 Gew.-% Ätzmittel, 0,6 Gew.-% Beispiel 1B und die in der untenstehenden Tabelle 5A gezeigten, variablen Mengen an Beispiel 1A. Quadruplet-Daten wurden für den statistischen Mittelwert verwendet. Die Daten wurden als gereinigte Gesamtmenge/gewaschene Gesamtmenge angeführt.
Tabelle 5A

2,8% Ätzmittel
0,6% Beispiel 1B

Tabelle 5B
In diesem Beispiel umfasste die Waschlösung 2,8 Gew.-% Ätzmittel und 0,2 Gew.-% Beispiel 1A mit den untenstehend angegebenen, variablen Mengen an Beispiel 1B. Die Daten wurden angeführt wie in Tabelle 5A.
Tabelle 5C
Verschiedene Konzentrationen von Beispiel 1A und 1B wurden kombiniert, um die Reinigungswirkung zu testen. Die Daten wurden angeführt wie in Tabelle 5A und 5B.
Tabelle 5D
Danach wurde die Reinigungswirkung von Waschlösungen analysiert, welche festgesetzte Konzentrationen an Beispiel 1A und Beispiel 1B mit verschiedenen Ätzmittelkonzentrationen aufwiesen. Beispiel 1A wurde in einer Menge von 0,2 Gew.-% zur Waschlösung hinzugefügt, und Beispiel 1B wurde in einer Menge von 0,8 Gew.-% zur Waschlösung hinzugefügt. Die Ergebnisse sind untenstehend in derselben Weise wie in den Tabellen 5A–5C angeführt.
Die obenstehende Spezifikation, die Beispiele und die Daten liefern eine vollständige Beschreibung der Herstellung und Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Da zahlreiche Ausfühungsformen der Erfindung ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung hergestellt werden können, besteht die Erfindung in den hier angeschlossenen Ansprüchen.

Claims

Verfahren zum Reinigen eines Polyethylenterephthalatbehälters, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Kombinieren eines ersten Konzentrats mit einem zweiten Konzentrat in einer alkalischen Waschlösung, umfassend 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% einer Alkalinitätsquelle und 0,3 bis 2 Gew.-% des ersten Konzentrats und des zweiten Konzentrats; (a) wobei das erste Konzentrat (i) 0,3 bis 25 Gew.-% eines nichtionischen Tensids mit einem Trübungspunkt im Bereich von 5°C bis 60°C, (ii) 5 bis 30 Gew.-% einer Säure umfasst; (b) und das zweite Konzentrat (i) 8 bis 60 Gew.-% eines Aufbaustoffs umfasst; und das In-Kontakt-Bringen des Behälters mit der alkalischen Waschlösung; wobei die Schmutzentfernung unter minimaler Trübung des Behälters durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Konzentrat 1 bis 15 Gew.-% eines ersten nichtionischen Tensids; 5 bis 20 Gew.-% eines ersten Aufbaustoffs; und 10 bis 20 Gew.-% einer Säure, die dahingehend wirkt, eine phasenstabile Lösung bereitzustellen, umfasst; und das zweite Konzentrat 01. bis 5 Gew.-% eines zweiten nichtionischen Tensids; und 15 bis 45 Gew.-% eines zweiten Aufbaustoffs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Konzentrat einen ersten Aufbaustoff umfasst, wobei der Aufbaustoff des zweiten Konzentrats ein zweiter Aufbaustoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Konzentrat weiters ein Tensid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Konzentration des ersten, zur Waschlösung hinzugefügten Konzentrats von 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% der Waschlösung reicht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verhältnis zwischen erstem Konzentrat und zweitem Konzentrat in der Waschlösung von 0,1 : 0,5 bis 0,1 : 1,0 reicht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Waschlösung 1,5 Gew.-% bis 3 Gew.-% einer ätzenden Alkalinitätsquelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Konzentrat weiters einen Haftvermittler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Haftvermittler ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natriumxylolsulfonat, 2-Ethylhexylsulfat, Natriumcumolsulfonat, Natriumtoluolsulfonat, Natriumalkylnaphthalinsulfonat, Natriumoctansulfonat, einem verzweigten Alkyldiphenyloxiddisulfonat, einem linearen Alkyldiphenyloxiddisulfonat und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Haftvermittler eine polyfunktionelle Hydroxyverbindung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Haftvermittler einen Phosphatester umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Waschlösung 6 bis 500 ppm Tensid, 480 bis 4000 ppm Aufbaustoff und 20 bis 800 ppm Haftvermittler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Waschlösung eine Temperatur von 50 bis 60°C hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Waschlösung eine Temperatur unter 60°C hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das nichtionische Tensid ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer, einem Alkylethoxylat, einem Alkylethoxylat-Propoxylat, einem Alkylethoxylat-Butoxylat und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Aufbaustoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Phosphonaten, Phosphinaten, Acrylaten, Polycarboxylaten und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der zweite Aufbaustoff einen Chelatbildner umfasst, welcher Ethylendiamintetraessigsäure oder ein Salz davon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Konzentrat mit dem ersten Konzentrat nicht kompatibel ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der zweite Aufbaustoff ein Alkylenpolyaminpolyessigsäuresalz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer organischen Säure, einer anorganischen Säure und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Säure eine organische Säure, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zitronensäure, Essigsäure, Hydroxyessigsäure, Gluconsäure, Glucohaptansäure, Milchsäure und Mischungen davon, umfasst.
Alkalische Waschlösung zum Reinigen von Polyethylenterephthalatflaschen, wobei die Waschlösung eine Mischung aus: 1 bis 5 Gew.-% einer Alkalinitätsquelle; 480 bis 4000 ppm eines Aufbaustoffs; 6 bis 500 ppm eines nichtionischen Tensids mit einem Trübungspunkt im Bereich von 5°C bis 60°C, und 20 bis 800 ppm eines Haftvermittlers umfasst.
Alkalische Waschlösung nach Anspruch 22, wobei das nichtionische Tensid eines umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer, einem Alkylethoxylat, einem Alkylethoxylat-Propoxylat, einem Alkylethoxylat-Butoxylat und Mischungen davon.
Alkalische Waschlösung nach Anspruch 22, wobei die Waschlösung 1,5 Gew.-% bis 3 Gew.-% einer ätzenden Alkalinitätsquelle umfasst.
Alkalische Waschlösung nach Anspruch 22, wobei der Haftvermittler ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natriumxylolsulfonat, 2-Ethylhexylsulfat, Natriumcumolsulfonat, Natriumtoluolsulfonat, Natriumalkylnaphthalinsulfonat, Natriumoctansulfonat, einem verzweigten Alkyldiphenyloxiddisulfonat, einem linearen Alkyldiphenyloxiddisulfonat und Mischungen davon.
Alkalische Waschlösung nach Anspruch 22, wobei der Haftvermittler eine polyfunktionelle Hydroxyverbindung umfasst.
Alkalische Waschlösung nach Anspruch 22, wobei der Haftvermittler einen Phosphatester umfasst.