DE69916929T2

DE69916929T2 - Stabile blockförmige metallschonende Geschirr-Reinigungsmittelzusammensetzung

Info

Publication number: DE69916929T2
Application number: DE69916929T
Authority: DE
Inventors: Steven E. St. Paul Lentsch; Viktor F. St. Paul Man; Keith E. Apple Valley Olson
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: AU2808499A; JP2005002349A; US6156715A; DE69916929D1; CA2273435A1; BR9901762A; CN1237620A; JP2000080400A; CN1114686C; US6410495B1; BR9901762B1; EP0962521A1; US6660707B2; US20030104961A1; JP3618580B2; AU754897B2; CA2273435C; US20040102353A1; US7087569B2; ATE266085T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf im wesentlichen anorganische schwach alkalische, korrosionshemmende, metallschützende Geschirrspülmittel-Materialien, die in Form eines festen Blockes hergestellt und zum Verkauf abgepackt werden können. Bei der Herstellung des festen Spülmittels wird eine Spülmittelmischung extrudiert, um den Feststoff zu formen. Das feste wasserlösliche oder dispergierbare Spülmittel wird typischerweise gleichmäßig ohne Unterschuß oder Überschuß an Spülmittelkonzentration aus einem Aufsprüh-Dispenser abgegeben, der durch Aufsprühen von Wasser auf das lösliche feste Produkt ein wässeriges Konzentrat erzeugt. Das wässerige Konzentrat wird zu einem Verwendungsort wie einer Geschirrspülmaschine zur Reinigung von Geschirr ohne wesentliche Korrosion von Metallwaren geleitet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Verwendung von festen blockförmigen Waschmitteln bei institutionellen und industriellen Reinigungsvorgängen wurde in der Technologie, die in den US-Reissue-Patenten Nr. 32,762 und 32,818 von Fernholz et al. beansprucht ist, bahnbrechend der Weg bereitet. Ferner werden in Gladfelter et al., US-Patent Nr. 5,078,301, 5,198,198 und 5,234,615, pelletierte Materialien dargelegt. Extrudierte Materialien sind in Gladfelter et al., US-Patent Nr. 5,316,688 offenbart. Das feste Blockformat ist ein sicheres, praktisches und effizientes Produktformat. Bei dieser bahnbrechenden Technologie wurde wesentliche Aufmerksamkeit darauf gerichtet, wie das hochalkalische Material auf der Basis eines beträchtlichen Anteils an Natriumhydroxid gegossen und verfestigt wurde. Erste feste blockförmige Produkte (und Vorgänger-Pulverprodukte) verwendeten einen beträchtlichen Anteil eines Verfestigungsmittels, Natriumhydroxid-Hydrat, um das gegossene Material in einem Gefrierverfahren unter Ausnutzung des niedrigen Schmelzpunkts von Natriumhydroxid-Monohydrat (etwa 50°C–65°C) zu verfestigen. Die Wirkkomponenten des Waschmittels wurden mit dem geschmolzenen Natriumhydroxid gemischt und zur Verfestigung abgekühlt. Der resultierende Feststoff war eine Matrix aus hydratisiertem festem Natriumhydroxid mit den in der hydratisierten Matrix gelösten oder suspendierten Waschmittelbestandteilen. Bei diesem dem Stand der Technik entsprechenden gegossenen Feststoff und anderen hydratisierten Feststoffen des Stands der Technik werden die hydratisierten Chemikalien mit Wasser zur Reaktion gebracht, und die Hydratationsreaktion wird bis zum wesentlichen Abschluß durchgeführt. Das Natriumhydroxid gewährleistete außerdem eine maßgebliche Reinigung in Geschirrwaschsystemen und an anderen Verwendungsorten, die eine schnelle und vollständige Schmutzentfernung erfordern. Bei diesen frühen Produkten war Natriumhydroxid ein idealer Kandidat, da die hochalkalische Natur des kaustischen Materials eine ausgezeichnete Reinigung gewährleistete. Ein weiteres Verfahren für gegossene Natriumhydroxid- und Natriumcarbonat-Feststoffe unter Verwendung stark hydratisierter Natriumsubstanzen wurde in Heile et al., US-Patent Nr. 4,595,520 und 4,680,134 offenbart.
Desgleichen wurde von Ecolab Inc. einer bahnbrechenden Technologie der Weg bereitet, die sich auf die Verwendung fester pelletierter alkalischer Waschmittelzusammensetzungen in Form einer wasserlöslichen Beutelanordnung und eines von einer wasserlöslichen Folie umhüllten extrudierten alkalischen festen Materials bezieht. Diese Produkte im wasserlöslichen Beutel können direkt in einen Aufsprüh-Dispenser gegeben werden, worin Wasser den Beutel auflöst und mit dem löslichen Pellet oder extrudierten Feststoff in Kontakt kommt, die wirksamen Waschmittelbestandteile auflöst und eine wirksame Waschlösung erzeugt, die zu einem Verwendungsort geleitet wird.
Wegen der Vorteile bei der Herstellung, Verarbeitung etc. richtete sich die Aufmerksamkeit in den letzten Jahren auf die Produktion hochwirksamer Waschmittelmaterialien aus weniger kaustischen Substanzen wie Sodaasche, auch als Natriumcarbonat bekannt. Natriumcarbonat ist eine schwache Base und ist beträchtlich weniger stark (besitzt einen kleineren K_b) als Natriumhydroxid. Ferner ist auf einer äquivalent-molaren Basis der pH der Natriumcarbonat-Lösung eine Einheit geringer als der einer äquivalenten Lösung von Natriumhydroxid (Verringerung der Alkalinitätsstärke um eine Größenordnung). Natriumcarbonat-Formulierungen wurden wegen dieses Alkalinitätsunterschieds in der Industrie nicht ernstlich zur Verwendung in Hochleistungs-Reinigungsvorgängen in Betracht gezogen. Die Industrie nahm an, daß Carbonat unter den anspruchsvollen Bedingungen von Zeit, Schmutzbelastung und -art und Temperatur, die auf dem institutionellen und industriellen Reinigungsmarkt anzutreffen sind, nicht angemessen reinigen kann. Einige wenige Formulierungen auf Natriumcarbonatbasis sind hergestellt und in Bereichen verkauft worden, wo die Reinigungseffizienz nicht ausschlaggebend ist. Überdies waren feste Waschmittel aus stark hydratisiertem Carbonat, wobei der Carbonatgehalt wenigstens etwa sieben Mol Hydratationswasser pro Mol Natriumcarbonat enthielt, nicht formbeständig. Das stark hydratisierte blockförmige Waschmittel neigte dazu, aufzuquellen und bei Alterung zu reißen. Dieses Quellen und Reißen wurde einer Veränderung der Natriumcarbonat-Hydratationszustände im Block zugeschrieben. Schließlich kann die Verarbeitung von geschmolzenem Hydrat zu Stabilitätsproblemen bei der Herstellung der Materialien führen. Bestimmte Substanzen können sich bei hohen Schmelztemperaturen in Gegenwart von Wasser zersetzen oder sich in weniger wirksame und unwirksame Substanzen umwandeln. Die Carbonat-Waschmittel könnten unter gewissen Umständen Metalloberflächen korrodieren. Ware aus reaktiven Metallen wie Aluminium erfahren eine solche Korrosion, wenn Carbonate als Alkalinitätsquelle verwendet werden.
Folglich ist ein beträchtlicher Bedarf an mechanisch stabilen festen Carbonat-Waschmittelprodukten entstanden, die eine verglichen mit Waschmitteln auf kaustischer Basis gleichwertige Reinigungsleistung ohne wesentliche Metallkorrosion erbringen. Überdies ist ein beträchtlicher Bedarf an erfolgreichen Nicht-Schmelzfluß-Verfahren zur Herstellung von Waschmitteln auf Natriumcarbonatbasis entstanden, die einen Feststoff mit minimalen Mengen an Hydratationswasser, das mit der Natriumbasis assoziiert ist, bilden. Diese Produkte und Verfahren müssen Bestandteile kombinieren und erfolgreich ein stabiles festes Produkt erzeugen, das verpackt, gelagert, vertrieben und an einer Vielzahl verschiedener Verwendungsorte verwendet werden kann.
KURZE ERÖRTERUNG DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Die Erfindung betrifft ein festes blockförmiges Spülmittel auf der Basis einer Kombination eines Carbonat-Hydrats und einer nicht hydratisierten Carbonat-Spezies mit einer metallschützenden korrosionshemmenden Silicatkomponente, das mittels einer neuartigen hydratisierten Spezies, die wir als E-Form-Hydratzusammensetzung bezeichnen, verfestigt worden ist. Der Feststoff kann weitere Reinigungsbestandteile und eine kontrollierte Menge an Wasser enthalten. Das feste Spülmittel auf Carbonat-/Silicatbasis wird durch das E-Form-Hydrat verfestigt, das als ein Bindermaterial oder Bindemittel wirkt, das fein in dem gesamten Festkörper verteilt ist. Das E-Form-Bindemittel umfaßt mindestens ein organisches Phosphonat und Wasser und kann außerdem assoziiertes Carbonat aufweisen. Das feste blockförmige Spülmittel verwendet einen beträchtlichen, zur Erzielung nichtkorrosiver Reinigungseigenschaften ausreichenden Anteil eines hydratisierten Carbonats, eines nicht hydratisierten Carbonats und einer Silicatzusammensetzung, die mittels eines neuartigen E-Form-Bindermaterials in einem neuartigen Herstellungsverfahren zu einem Feststoff in neuartiger Struktur geformt werden. Die Festkörper-Integrität des Spülmittels, das Carbonat, Silicat und andere Reinigungszusammensetzungen enthält, wird durch die Anwesenheit der E-Form-Bindungskomponente aufrechterhalten, die ein organisches Phosphonat, im wesentlichen sämtliches dem Spülmittelsystem zugesetzte Wasser und eine assoziierte Fraktion des Carbonats umfaßt. Bei den Spülmittelblöcken der Erfindung hat sich die Verwendung eines Natriumsilicats und eines Natriumcarbonats mit einem Kaliumphosphonat überraschenderweise als eine bevorzugte Zusammensetzung zur Bildung eines stabilen, sich schnell verfestigenden Blockes erwiesen. Diese E-Form-Hydrat-Bindungskomponente ist über den gesamten Festkörper verteilt und verbindet hydratisiertes Carbonat und nicht hydratisiertes Carbonat sowie weitere Spülmittelkomponenten zu einem stabilen festen blockförmigen Spülmittel.
Das Alkalimetallcarbonat wird in einer Formulierung verwendet, die zusätzlich eine wirksame Menge eines metallschützenden Silicats und eines Härte-Sequestriermittels einschließt, das sowohl Härteionen wie Calcium, Magnesium und Mangan sequestriert als auch schmutzentfernende und suspendierende Eigenschaften bietet. Die Formulierungen können auch ein Tensidsystem enthalten, das in Kombination mit dem Natriumcarbonat und anderen Komponenten bei typischen Gebrauchstemperaturen und -konzentrationen wirksam Schmutz entfernt. Das blockförmige Spülmittel kann außerdem andere gebräuchliche Zusatzstoffe wie Tenside, Gerüststoffe, Verdickungsmittel, Mittel, die eine Wiederanlagerung von Schmutz verhindern, Enzyme, Chlorquellen, oxidierende oder reduzierende Bleichmittel, Entschäumer, Klarspüler, Farbstoffe, Parfüme etc. enthalten.
Solche blockförmigen Spülmittelmaterialien sind vorzugsweise im wesentlichen frei von einer Komponente, die mit dem Alkalimetallcarbonat oder dem E-Form-Material um Hydratationswasser konkurrieren und die Verfestigung stören kann. Das gängigste störende Material umfaßt eine zweite Alkalinitätsquelle. Das Spülmittel enthält vorzugsweise weniger als eine die Verfestigung störende Menge der zweiten Alkalinitätsquelle und kann weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-%, an gebräuchlichen Alkalinitätsquellen einschließlich Natriumhydroxid enthalten. Während ein geringer Anteil an Natriumhydroxid in der Formulierung vorhanden sein kann, um die Leistung zu unterstützen, kann die Anwesenheit einer größeren Natriumhydroxidmenge die Verfestigung stören. Natriumhydroxid bindet bevorzugt Wasser in diesen Formulierungen und verhindert im wesentlichen die Beteiligung von Wasser am E-Form-Hydrat-Bindemittel und an der Verfestigung des Carbonats. Auf einer Mol-zu-Mol-Basis enthält das feste Spülmittelmaterial über 5 Mol Natriumcarbonat pro Gesamtmol Natriumhydroxid.
Wir haben festgestellt, daß ein hochwirksames Spülmittelmaterial mit wenig Wasser (d. h. weniger als 11,5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-% Wasser) bezogen auf den Block hergestellt werden kann. Die festen Waschmittelzusammensetzungen von Fernholz et al. erforderten je nach der Zusammensetzung eine Mindestmenge von etwa 12–15 Gew.-% Hydratationswasser für eine erfolgreiche Verarbeitung. Das Fernholz-Verfestigungsverfahren benötigt Wasser, um den Materialien bei der Verarbeitung oder Erwärmung einen ausreichenden Fluidfluß oder Schmelzfluß zu ermöglichen, so daß sie zur Verfestigung in eine Form wie eine Kunststoffflasche oder -kapsel gegossen werden können. Bei geringeren Wassermengen würde das Material zu viskos sein, um für eine effiziente Produkterzeugung in wesentlichem Umfang zu fließen. Jedoch können die Materialien auf Carbonatbasis in Extrusionsverfahren mit wenig Wasser erzeugt werden. Wir haben festgestellt, daß das Hydratationswasser während der Extrusion der Materialien dazu neigt, sich mit der Phosphonatkomponente zu assoziieren und, abhängig von den Bedingungen, mit einem Teil des wasserfreien Natriumcarbonats, das bei der Herstellung der Materialien verwendet wird. Wenn sich zugesetztes Wasser nicht mit dem E-Form-Hydrat, sondern ungeeigneterweise mit anderen Materialien wie Natriumhydroxid oder Natriumsilicaten assoziiert, erfolgt eine ungenügende Verfestigung und hinterläßt ein schlamm-, pasten- oder breiartiges Produkt ähnlich nassem Beton. Wir haben festgestellt, daß die Gesamtmenge an Wasser, die in den festen blockförmigen Spülmitteln der Erfindung vorhanden ist, weniger als 11 bis 12 Gew.-% Wasser bezogen auf die gesamte chemische Zusammensetzung (das Gewicht des Behälters nicht eingeschlossen) ausmacht. Das bevorzugte feste Spülmittel enthält weniger als etwa 2,0, vorzugsweise etwa 0,9 bis 1,7 Mol Wasser pro Mol Carbonat. In Anbetracht dieser Tatsache und zum Zwecke dieser Patentanmeldung bezeichnet das in den Ansprüchen angeführte Hydratationswasser in erster Linie das der Zusammensetzung zugesetzte Wasser, das sich hauptsächlich mit dem Binder assoziiert und diesen hydratisiert, wobei der Binder einen Teil des Natriumcarbonats, das Phosphonat und Hydratationswasser umfaßt. Eine Chemikalie mit Hydratationswasser, die dem Verfahren oder den Produkten dieser Erfindung zugesetzt wird, wobei die Hydratation mit dieser Chemikalie assoziiert bleibt (nicht von der Chemikalie dissoziiert und sich mit einer anderen assoziiert) wird in dieser Beschreibung von zugesetztem Hydratationswasser nicht mitgerechnet. Bevorzugte harte formbeständige feste Spülmittel werden etwa 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-% an wasserfreiem Carbonat enthalten. Der Rest des Carbonats umfaßt Carbonat-Monohydrat. Überdies kann eine geringe Menge an Natriumcarbonat-Monohydrat bei der Herstellung des Spülmittels Verwendung finden, solches Hydratationswasser wird jedoch in diese Rechnung miteinbezogen.
Zum Zwecke dieser Anmeldung umfaßt der Ausdruck "fester Block" extrudierte Pellet-Materialien mit einem Gewicht von 50 Gramm bis zu 250 Gramm, einen extrudierten Festkörper mit einem Gewicht von etwa 100 Gramm oder mehr oder ein festes blockförmiges Spülmittel mit einer Masse zwischen etwa 1 und 10 Kilogramm.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine isometrische Zeichnung des verpackten festen Spülmittels.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die festen blockförmigen Spülmittel der Erfindung können eine Alkalinitätsquelle, vorzugsweise ein Alkalimetallcarbonat, ein metallschützendes Alkalimetallsilicat, ein Alkalimetallsalz eines Sequestriermittels, vorzugsweise ein Kaliumsalz eines Organophosphonats, und ein E-Form-Hydrat-Bindemittel enthalten.
Wirkstoffe
Das vorliegende Verfahren eignet sich zur Herstellung verschiedenster fester Reinigungszusammensetzungen wie zum Beispiel extrudierter pelletförmiger, extrudierter blockförmiger etc. Spülmittelzusammensetzungen. Die Reinigungszusammensetzungen der Erfindung enthalten ein herkömmliches Alkalicarbonat-Reinigungsmittel, ein metallschützendes Alkalimetallsilicat, ein Sequestriermittel und andere Wirkstoffe, die je nach der Art der hergestellten Zusammensetzung variieren werden. Die wesentlichen Bestandteile sind wie folgt:
Zusammensetzung der festen Matrix
Bei der Verfestigung dieses Materials bildet sich eine einzige E-Form-Hydrat-Binderzusammensetzung. Dieser Hydratbinder ist kein einfaches Hydrat der Carbonatkomponente. Wir glauben, daß das feste Spülmittel einen größeren Anteil an Carbonat-Monohydrat, einen Anteil an nicht hydratisiertem (im wesentlichen wasserfreiem) Alkalimetallcarbonat und die E-Form-Binderzusammensetzung enthält, welche einen Teil des Carbonatmaterials, eine Menge an Organophosphonat und Hydratationswasser umfaßt. Die alkalische Spülmittelzusammensetzung kann eine die Verfestigung nicht störende Menge einer Alkalinitätsquelle, vorzugsweise ein metallschützendes Alkalimetallsilicat, sowie geringe, aber wirksame Mengen anderer Bestandteile wie Tensid(e), ein Chelatier-/Sequestriermittel, umfassend ein Phosphonat, Polyphosphat, ein Bleichmittel wie ein verkapseltes Bleichmittel, Natriumhypochlorit oder Wasserstoffperoxid, ein Enzym wie eine Lipase, eine Protease oder eine Amylase und dergleichen enthalten.
Alkalische Quellen
Die erfindungsgemäß hergestellte Reinigungszusammensetzung kann wirksame Mengen einer oder mehrerer alkalischer Quellen enthalten, um die Reinigung eines Substrats zu verbessern und die Schmutzlöseleistung der Zusammensetzung zu steigern. Die alkalische Matrix ist aufgrund der Anwesenheit der Binderhydrat-Zusammensetzung, die ihr Hydratationswasser einschließt, in einen Festkörper eingebunden. Die Zusammensetzung enthält zu etwa 10–80 Gew.-%, vorzugsweise zu etwa 15–70 Gew.-% eine Alkalimetallcarbonatquelle, am meisten bevorzugt etwa 20–60 Gew.-%. Die gesamte Alkalititätsquelle kann bis zu etwa 5 Gew.-% eines Alkalimetallhydroxids umfassen. Verwendet werden kann ein Metallcarbonat wie Natrium- oder Kaliumcarbonat, -bicarbonat, -sesquicarbonat, Mischungen davon und dergleichen. Geeignete Alkalimetallhydroxide umfassen zum Beispiel Natrium- oder Kaliumhydroxid. Ein Alkalimetallhydroxid kann der Zusammensetzung in Form fester Perlen, gelöst in einer wässerigen Lösung oder als eine Kombination davon zugesetzt werden. Alkalimetallhydroxide sind im Handel als ein Feststoff in Form geprillter Feststoffe oder Perlen mit einem Korngrößengemisch von etwa 12–100 US-Mesh oder als eine wässerige Lösung wie zum Beispiel eine 50 gew.-%ige und eine 73 gew.-%ige Lösung erhältlich.
Metallschützende Silicate
Wir haben festgestellt, daß eine wirksame Menge eines Alkalimetallsilicats oder Hydrats davon in den Zusammensetzungen und Verfahren der Erfindung verwendet werden kann, um ein stabiles festes Geschirrspülmittel zu bilden, das Metallschutzvermögen aufweisen kann. Die in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendeten Silicate sind jene, die herkömmlicherweise in Geschirrspülmittelformulierungen Verwendung finden. Typische Alkalimetallsilicate sind zum Beispiel jene pulverigen, partikelförmigen oder körnigen Silicate, die entweder wasserfrei sind oder vorzugsweise Hydratationswasser (5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 20 Gew.-% Hydratationswasser) enthalten. Diese Silicate sind vorzugsweise Natriumsilicate und weisen jeweils ein Na₂O : SiO₂-Verhältnis von etwa 1 : 1 bis etwa 1 : 5 auf und enthalten typischerweise verfügbares gebundenes Wasser in einer Menge von 5 bis etwa 25 Gew.-%. Gewöhnlich weisen die Silicate der vorliegenden Erfindung ein Na₂O : SiO₂-Verhältnis von 1 : 1 bis etwa 1 : 3,75, vorzugsweise etwa 1 : 1,5 bis etwa 1 : 3,75 und am meisten bevorzugt etwa 1 : 1,5 bis etwa 1 : 2,5 auf. Ein Silicat mit einem Na₂O : SiO₂-Verhältnis von etwa 1 : 2 und etwa 16 bis 22 Gew.-% Hydratationswasser wird am meisten bevorzugt. Solche Silicate sind zum Beispiel in Pulverform als GD-Silicat und in körniger Form als Britesil H-20 von PQ Corporation erhältlich. Diese Verhältnisse können mit einzelnen Silicatzusammensetzungen oder Silicatkombinationen, die nach Kombination das bevorzugte Verhältnis ergeben, erzielt werden. Es hat sich gezeigt, daß die hydratisierten Silicate mit bevorzugten Verhältnissen, einem Na₂O : SiO₂-Verhältnis von etwa 1 : 1,5 bis etwa 1 : 2,5, den besten Metallschutz gewähren und schnell feste blockförmige Spülmittel bilden. Die Silicatmenge, die bei der Bildung der Zusammensetzungen der Erfindung eingesetzt wird, variiert je nach Hydratationsgrad tendentiell zwischen 10 und 30 Gew.-%, vorzugsweise etwa 15 bis 30 Gew.-%. Hydratisierte Silicate werden bevorzugt.
Reinigungsmittel
Die Zusammensetzung kann wenigstens ein Reinigungsmittel enthalten, das vorzugsweise ein Tensid oder Tensidsystem ist. In einer Reinigungszusammensetzung kann eine Vielzahl verschiedener Tenside verwendet werden, einschließlich anionischer, nichtionischer, kationischer und zwitterionischer Tenside, die von etlichen Quellen im Handel erhältlich sind. Anionische und nichtionische Tenside werden bevorzugt. Für eine Erörterung von Tensiden siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Band 8, Seite 900–912. Vorzugsweise umfaßt die Reinigungszusammensetzung ein Reinigungsmittel in einer zur Gewährleistung eines gewünschten Reinigungsgrades wirksamen Menge, vorzugsweise etwa 0–20 Gew.-%, noch bevorzugter etwa 1,5 bis 15 Gew.%.
Anionische Tenside, die in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen brauchbar sind, umfassen zum Beispiel Carboxylate wie Alkylcarboxylate (Carbonsäuresalze) und Polyalkoxycarboxylate, Alkoholethoxylat-carboxylate, Nonylphenolethoxylat-carboxylate und dergleichen; Sulfonate wie Alkylsulfonate, Alkylbenzensulfonate, Alkylarylsulfonate, sulfonierte Fettsäureester und dergleichen; Sulfate wie sulfatierte Alkohole, sulfatierte Alkoholethoxylate, sulfatierte Alkylphenole, Alkylsulfate, Sulfosuccinate, Alkylethersulfate und dergleichen; und Phosphatester wie Alkylphosphatester und dergleichen. Bevorzugte anionische Substanzen sind Natriumalkylarylsulfonat, α-Olefinsulfonat und Fettalkoholsulfate.
Nichtionische Tenside, die in Reinigungszusammensetzungen brauchbar sind, schließen jene ein, die ein Polyalkylenoxid-Polymer als einen Teil des Tensidmoleküls aufweisen. Solche nichtionischen Tenside umfassen zum Beispiel Chlor-, Benzyl-, Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl- und andere ähnliche alkylgruppentragende Polyethylenglycolether von Fettalkoholen; polyalkylenoxid-freie nichtionische Substanzen wie Alkylpolyglykoside; Sorbitan- und Saccharoseester und deren Ethoxylate; alkoxyliertes Ethylendiamin; Alkoholalkoxylate wie Alkoholethoxylat-propoxylate, Alkoholpropoxylate, Alkoholpropoxylat-ethoxylat-propoxylate, Alkoholethoxylat-butoxylate und dergleichen; Nonylphenolethoxylat, Polyoxyethylenglycolether und dergleichen; Carbonsäureester wie Glycerolester, Polyoxyethylenester, ethoxylierte Ester und Glycolester von Fettsäuren und dergleichen; Carbonamide wie Diethanolamin-Kondensate, Monoalkanolamin-Kondensate, Polyoxyethylen-Fettsäureamide und dergleichen; und Polyalkylenoxid-Blockcopolymere einschließlich Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymere wie zum Beispiel die unter dem Handelsnamen PLURONIC^® (BASF-Wyandotte) erhältlichen und dergleichen; und andere ähnliche nichtionische Verbindungen. Silikon-Tenside wie ABIL^® B8852 können ebenfalls verwendet werden.
Kationische Tenside, die in eine Reinigungszusammensetzung zur Desinfektion oder zum Weichspülen eingeschlossen werden können, umfassen Amine wie primäre, sekundäre und tertiäre Monoamine mit C₁₈-Alkyl- oder Alkenylketten, ethoxylierte Alkylamine, Alkoxylate von Ethylendiamin, Imidazole wie 1-(2-Hydroxyethyl)-2-imidazolin, ein 2-Alkyl-1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolin und dergleichen; und quaternäre Ammoniumsalze wie zum Beispiel quaternäre Alkylammoniumchlorid-Tenside wie n-Alkyl(C₁₂-C₁₈)dimethylbenzylammoniumchlorid, n-Tetradecyldimethylbenzylammoniumchlorid-Monohydrat, ein naphthalen-substituiertes quaternäres Ammoniumchlorid wie Dimethyl-1-naphthylmethylammoniumchlorid und dergleichen; und andere ähnliche kationische Tenside.
Weitere Zusatzstoffe
Erfindungsgemäß hergestellte feste Reinigungszusammensetzungen können außerdem herkömmliche Zusatzstoffe wie ein Chelatier-/Sequestriermittel, ein Bleichmittel, eine alkalische Quelle, einen sekundären Härter oder einen Löslichkeitsmodifizierer, einen Waschmittel-Füllstoff, einen Entschäumer, ein die Redeposition verhinderndes Mittel, einen Härtestabilisator bzw. ein härtestabilisierendes System, ein die Ästhetik verbesserndes Mittel (d. h. Farbstoff, Parfüm) und dergleichen enthalten. Hilfsstoffe und andere Additive werden je nach der Art der hergestellten Zusammensetzung variieren. Die Zusammensetzung kann ein Chelatier/Sequestriermittel wie eine Aminocarbonsäure, ein kondensiertes Phosphat, ein Phosphonat, ein Polyacrylat und dergleichen enthalten. Im allgemeinen ist ein Chelatbildner ein Molekül, das in der Lage ist, die in natürlichem Wasser häufig anzutreffenden Metallionen zu koordinieren (d. h. zu binden), um zu verhindern, daß die Metallionen die Wirkung der anderen reinigenden Bestandteile einer Reinigungszusammensetzung beeinträchtigen. Das Chelatier-/Sequestriermittel kann auch als Härtestabilisator dienen, wenn es in einer wirksamen Menge enthalten ist. Vorzugsweise enthält eine Reinigungszusammensetzung etwa 0,1–70 Gew.-%, bevorzugt etwa 5–60 Gew.-% an Chelatier-/Sequestriermittel.
Brauchbare Aminocarbonsäuren schließen zum Beispiel N-Hydroxyethyliminodiessigsäure, Nitrilotriessigsäure (NTA), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), N-Hydroxyethyl-ethylendiamintriessigsäure (HEDTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) und dergleichen ein.
Beispiele für kondensierte Phosphate, die in der vorliegenden Zusammensetzung brauchbar sind, umfassen Natrium- und Kaliumorthophosphat, Natrium- und Kaliumpyrophosphat, Natriumtripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat und dergleichen. Ein kondensiertes Phosphat kann auch in begrenztem Maße die Verfestigung der Zusammensetzung durch Bindung des in der Zusammensetzung vorhandenen freien Wassers als Hydratationswasser unterstützen.
Die Zusammensetzung kann ein Phosphonat wie 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure CH₃C(OH)[PO(OH)₂]₂ (HEDP); Aminotri(methylenphosphonsäure) N[CH₂PO(OH)₂]₃; Aminotri(methylenphosphonat), Natriumsalz
-2-Hydroxyethyliminobis(methylenphosphonsäure) HOCH₂CH₂N[CH₂PO(OH)₂]₂; Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) (HO)₂POCH₂N[CH₂CH₂N[CH₂PO(OH)₂]₂]₂; Diethylentriaminpenta(methylenphosphonat), Natriumsalz C₉H_(28–x)N₃Na_xO₁₅P₅ (x = 7); Hexamethylendiamin(tetramethylenphosphonat), Kaliumsalz C₁₀H_(28–x)N₂K_xO₁₂P₄ (x = 6); Bis(hexamethylen)triamin(pentamethylenphosphonsäure) (HO₂)POCH₂N[(CH₂)₆N[CH₂PO(OH)₂]₂]₂; und phosphorige Säure H₃PO₃ enthalten.
Bevorzugte Phosphonate sind HEDP, ATMP und DTPMP. Bevorzugt wird ein neutralisiertes oder alkalisches Phosphonat oder eine Kombination des Phosphonats mit einer Alkaliquelle vor dem Zusetzen zum Gemisch, so daß es nur eine geringe oder keine Wärme- oder Gasentwicklung durch eine Neutralisierungsreaktion bei Zusatz des Phosphonats gibt. Das meistbevorzugte Phosphonat umfaßt ein Kaliumsalz einer Organophosphonsäure (ein Kaliumphosphonat). Eine bevorzugte Verfahrensweise zur Bildung des Kaliumsalzes der Phosphonsäuresubstanz beinhaltet die Neutralisierung der Phosphonsäure mit einer wässerigen Kaliumhydroxidlösung während der Herstellung des festen blockförmigen Spülmittels. Bei einer bevorzugten Verfahrensweise kann das aus Phosphonsäure bestehende Sequestriermittel mit einer Kaliumhydroxidlösung in einem geeigneten Verhältnis vereinigt werden, so daß eine stöchiometrische Menge an Kaliumhydroxid zur Neutralisierung der Phosphonsäure zur Verfügung gestellt wird. Verwendet werden kann ein Kaliumhydroxid mit einer Konzentration von etwa 1 bis etwa 50 Gew.-%. Die Phosphonsäure kann in einem wässerigen Medium gelöst oder suspendiert werden, und es kann dann der Phosphonsäure zur Neutralisation das Kaliumhydroxid zugesetzt werden.
Polymere Polycarboxylate, die sich zur Verwendung als Reinigungsmittel eignen, besitzen Carboxylat-Seitengruppen (-CO₂) und umfassen zum Beispiel Polyacrylsäure, Maleinsäure/Olefin-Copolymer, Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymer, Polymethacrylsäure, Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylamid, hydrolysiertes Polymethacrylamid, hydrolysierte Polyamid-Methacrylamid-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylonitril, hydrolysiertes Polymethacrylonitril, hydrolysierte Acrylonitril-Methacrylonitril-Copolymere und dergleichen. Für eine weiterführende Erörterung von Chelatier-/Sequestriermitteln siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Band 5, Seite 339–366 und Band 23, Seite 319–320, deren Offenbarung durch Verweisung hierin einbezogen ist.
Bleichmittel zur Verwendung in einer Reinigungszusammensetzung zum Aufhellen oder Weißmachen eines Substrats umfassen bleichende Verbindungen, die in der Lage sind, unter Bedingungen, die typischerweise während des Reinigungsprozesses anzutreffen sind, eine aktive Halogenspezies wie Cl₂, Br₂, -OCl^– und/oder -OBr^– freizusetzen. Geeignete Bleichmittel zur Verwendung in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen umfassen zum Beispiel chlorhaltige Verbindungen wie Chlor, ein Hypochlorit, Chloramin. Bevorzugte halogenfreisetzende Verbindungen schließen die Alkalimetalldichlorisocyanurate, chloriertes Trinatriumphosphat, die Alkalimetallhypochlorite, Monochloramin und Dichloramin und dergleichen ein. Es können auch verkapselte Chlorquellen verwendet werden, um die Stabilität der Chlorquelle in der Zusammensetzung zu erhöhen (siehe zum Beispiel US-Patente Nr. 4,618,914 und 4,830,773, deren Offenbarung durch Verweisung hierin einbezogen ist). Ein Bleichmittel kann auch eine Quelle für Persauerstoff oder aktiven Sauerstoff wie Wasserstoffperoxid, Perborate, Natriumcarbonat-Peroxyhydrat, Phosphat-Peroxyhydrate, Kaliumperoxomonosulfat und Natriumperborat-Mono- und Tetrahydrat mit und ohne Aktivatoren wie Tetraacetylethylendiamin und dergleichen sein. Eine Reinigungszusammensetzung kann eine geringe, aber wirksame Menge eines Bleichmittels, vorzugsweise etwa 0,1–10 Gew.-%, bevorzugt etwa 1–6 Gew.-%, enthalten.
Waschmittel-Gerüststoffe oder -Füllstoffe
Eine Reinigungszusammensetzung kann eine geringe, aber wirksame Menge eines oder mehrerer Waschmittel-Füllstoffe enthalten, die nicht als Reinigungsmittel per se agieren, sondern so mit dem Reinigungsmittel zusammenwirken, daß die Gesamtreinigungsleistung der Zusammensetzung gesteigert wird. Beispiele für Füllstoffe, die sich zur Verwendung in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen eignen, umfassen Natriumsulfat, Natriumchlorid, Stärke, Zucker, C₁-C₁₀-Alkylenglycole wie Propylenglycol und dergleichen. Vorzugsweise ist ein Waschmittel-Füllstoff in einer Menge von etwa 1–20 Gew.-%, bevorzugt etwa 3–15 Gew.-%, enthalten.
Entschäumer
Eine geringe, aber wirksame Menge eines Entschäumers zur Verringerung der Stabilität von Schaum kann ebenfalls in den vorliegenden Reinigungszusammensetzungen enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Reinigungszusammensetzung etwa 0,0001–5 Gew.% an Entschäumer, bevorzugt etwa 0,01–3 Gew.-%.
Beispiele für Entschäumer, die sich zur Verwendung in den vorliegenden Zusammensetzungen eignen, umfassen Silikonverbindungen wie in Polydimethylsiloxan dispergiertes Siliciumdioxid, Fettsäureamide, Kohlenwasserstoffwachse, Fettsäuren, Fettsäureester, Fettalkohole, Fettsäureseifen, Ethoxylate, Mineralöle, Polyethylenglycolester, Alkylphosphatester wie Monostearylphosphat und dergleichen. Eine Erörterung von Entschäumern ist zum Beispiel in US-Patent Nr. 3,048,548 von Martin et al., US-Patent Nr. 3,334,147 von Brunelle et al. und US-Patent Nr. 3,442,242 von Rue et al. zu finden (deren Offenbarungen durch Verweisung hierin einbezogen sind).
Redepositionsverhindernde Mittel
Eine Reinigungszusammensetzung kann auch ein die Redeposition verhinderndes Mittel enthalten, das imstande ist, eine dauerhafte Suspendierung von Schmutz in einer Reinigungslösung zu erleichtern und die Wiederanlagerung des entfernten Schmutzes auf dem gereinigten Substrat zu verhindern. Beispiele für geeignete redepositionsverhindernde Mittel umfassen Fettsäureamide, Fluorkohlenwasserstoff-Tenside, komplexe Phosphatester, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Cellulosederivate wie Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und dergleichen. Eine Reinigungszusammensetzung kann etwa 0,5–10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1–5 Gew.-%, an redepositionsverhindernden Mitteln enthalten.
Farbstoffe/Geruchsstoffe
Verschiedene Farbstoffe, Geruchsstoffe einschließlich Parfümen und andere, die Ästhetik verbessernde Agenzien können ebenfalls in der Zusammensetzung enthalten sein. Farbstoffe können zugesetzt werden, um die äußere Erscheinung der Zusammensetzung zu verändern, wie zum Beispiel Direct Blue 86 (Miles), Fastusol Blue (Mobay Chemical Corp.), Acid Orange 7 (American Cyanamid), Basic Violet 10 (Sandoz), Acid Yellow 23 (GAF), Acid Yellow 17 (Sigma Chemical), Sap Green (Keyston Analine and Chemical), Metanil Yellow (Keystone Analine and Chemical), Acid Blue 9 (Hilton Davis), Sandolan Blue/Acid Blue 182 (Sandoz), Hisol Fast Red (Capitol Color and Chemical), Fluorescein (Capitol Color and Chemical), Acid Green 25 (Ciba-Geigy) und dergleichen.
Duftstoffe oder Parfüme, die in der Zusammensetzung enthalten sein können, schließen zum Beispiel Terpenoide wie Citronellol, Aldehyde wie Amylcinnamaldehyd, ein Jasmin wie C1S-Jasmin oder Jasmal, Vanillin und dergleichen ein.
Wässeriges Medium
Die Bestandteile können wahlweise in einer geringen, jedoch wirksamen Menge eines wässerigen Mediums wie Wasser verarbeitet werden, um eine homogene Mischung zu erzielen, um die Verfestigung zu unterstützen, um einen wirksamen Grad an Viskosität zur Verarbeitung der Mischung zu gewährleisten und um die verarbeitete Zusammensetzung mit dem gewünschten Maß an Festigkeit und Kohäsion während der Abgabe und nach dem Härten zu versehen. Bei der Verarbeitung enthält die Mischung typischerweise etwa 0,2–12 Gew.-% an wässerigem Medium, vorzugsweise etwa 0,5–10 Gew.-%.
Verarbeitung der Zusammensetzung
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verarbeitung einer festen Reinigungszusammensetzung bereit. Erfindungsgemäß werden ein Reinigungsmittel und fakultative andere Bestandteile mit einer wirksamen verfestigenden Menge an Bestandteilen in einem wässerigen Medium gemischt. Eine minimale Wärmemenge kann von einer externen Quelle zugeführt werden, um die Verarbeitung des Gemisches zu erleichtern.
Ein Mischsystem gewährleistet das kontinuierliche Mischen der Bestandteile bei hoher Scherspannung, um eine im wesentlichen homogene flüssige oder halbfeste Mischung zu bilden, bei der die Bestandteile in ihrer gesamten Masse verteilt sind. Vorzugsweise umfaßt das Mischsystem Mittel zum Mischen der Bestandteile, die eine wirksame Scherspannung liefern, um die Mischung in einer fließfähigen Konsistenz zu halten, mit einer Viskosität bei der Verarbeitung von etwa 1.000–1.000.000 cP, vorzugsweise etwa 50.000–200.000 cP. Das Mischsystem ist vorzugsweise ein Durchflußmischer und noch bevorzugter eine Ein- oder Doppelschneckenextruder-Vorrichtung, wobei ein Doppelschneckenextruder stark bevorzugt wird.
Die Mischung wird typischerweise bei einer Temperatur verarbeitet, bei der die physikalische und chemische Stabilität der Bestandteile erhalten bleibt, vorzugsweise bei Umgebungstemperaturen von etwa 20–80°C, noch bevorzugter etwa 25–55°C. Obwohl der Mischung ein begrenztes Maß an externer Wärme zugeführt werden kann, mag die von der Mischung erreichte Temperatur während der Verarbeitung infolge Reibung, Veränderungen der Umgebungsbedingungen und/oder durch eine exotherme Reaktion zwischen Bestandteilen steigen. Wahlweise kann die Temperatur der Mischung zum Beispiel an den Einlässen oder Auslässen des Mischsystems erhöht werden.
Ein Bestandteil kann in Form einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes wie trockener Partikel vorliegen und kann der Mischung getrennt oder als Teil einer Vormischung mit einem anderen Bestandteil wie zum Beispiel dem Reinigungsmittel, dem wässerigen Medium und zusätzlichen Bestandteilen wie einem zweiten Reinigungsmittel, einem Waschmittel- Hilfsstoff oder anderen Zusatzstoff, einem sekundären Härter und dergleichen zugesetzt werden. Der Mischung können ein oder mehrere Vormischungen zugesetzt werden.
Die Bestandteile werden gemischt, um eine im wesentlichen homogene Konsistenz zu bilden, wobei die Bestandteile im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Masse verteilt sind. Die Mischung wird dann durch eine Düse oder ein anderes Formungsmittel aus dem Mischsystem abgegeben. Das profilierte Extrudat kann dann in brauchbare Größen mit einer kontrollierten Masse zerteilt werden. Vorzugsweise wird der extrudierte Festkörper in Folie verpackt. Die Temperatur der Mischung bei Abgabe aus dem Mischsystem ist vorzugsweise niedrig genug, um ein direktes Gießen oder Extrudieren der Mischung in ein Verpackungssystem ohne vorheriges Abkühlen der Mischung zu ermöglichen. Die Zeit zwischen Extrusionsabgabe und Verpackung kann so eingestellt werden, daß die Härtung des Spülmittelblockes zwecks besserer Handhabung während der weiteren Verarbeitung und Verpackung ermöglicht wird. Vorzugsweise beträgt die Temperatur der Mischung zum Zeitpunkt der Abgabe etwa 20–90°C, bevorzugt etwa 25–55°C. Man läßt die Zusammensetzung dann zu einer festen Form aushärten, die sich zwischen einer schwammartigen, geschmeidigen, dichtmassenartigen Konsistenz niedriger Dichte und einem verschmolzenen festen, betonartigen Block hoher Dichte bewegen kann.
Wahlweise können angrenzend an die Mischvorrichtung Heiz- und Kühlvorrichtungen montiert werden, um zur Erreichung eines gewünschten Temperaturprofils in dem Mischer Wärme zu- oder abzuführen. Zum Beispiel kann an einem oder mehreren Trommelabschnitten des Mischers wie dem Stoff-Einlaßabschnitt, dem Endauslaßabschnitt und dergleichen eine externe Wärmequelle angebracht werden, um die Fließfähigkeit der Mischung während der Verarbeitung zu erhöhen. Vorzugsweise wird die Temperatur der Mischung während der Verarbeitung, einschließlich der Temperatur an der Austragsöffnung, auf etwa 20–90°C gehalten.
Wenn die Verarbeitung der Bestandteile abgeschlossen ist, kann die Mischung durch eine Austragsdüse aus dem Mischer abgegeben werden. Die Zusammensetzung härtet schließlich aufgrund der chemischen Reaktion der den E-Form-Hydrat-Binder bildenden Bestandteile aus. Der Verfestigungsprozeß kann wenige Minuten bis etwa sechs Stunden dauern, abhängig zum Beispiel von dem Format der gegossenen oder extrudierten Zusammensetzung, den Bestandteilen der Zusammensetzung, der Temperatur der Zusammensetzung und anderen ähnlichen Faktoren. Vorzugsweise "erhärtet" bzw. beginnt die gegossene oder extrudierte Zusammensetzung innerhalb von etwa 1 Minute bis etwa 3 Stunden, vorzugsweise etwa 1 Minute bis etwa 2 Stunden, bevorzugt etwa 1 Minute bis etwa 20 Minuten, zu einer festen Form zu erhärten.
Verpackungssystem
Das Verpackungsbehältnis oder -gebinde kann starr oder flexibel sein und aus jedem Material bestehen, das sich zur Aufnahme der erfindungsgemäß erzeugten Zusammensetzungen eignet, wie zum Beispiel Glas, Metall, Kunststoff-Folie, Karton, Kartonverbundmaterialien, Papier und dergleichen. Da die Zusammensetzung bei oder fast bei Umgebungstemperaturen verarbeitet wird, ist die Temperatur der verarbeiteten Mischung vorteilhafterweise niedrig genug, so daß die Mischung direkt ohne eine strukturelle Beschädigung des Materials in das Behältnis oder ein anderes Verpackungssystem gegossen oder extrudiert werden kann. Folglich kann eine größere Vielfalt von Materialien zur Herstellung der Gebinde verwendet werden als jene, die für Zusammensetzungen verwendet werden, welche unter geschmolzenen Bedingungen verarbeitet und abgegeben werden. Bevorzugte Verpackungen zur Aufnahme der Zusammensetzungen sind aus einem flexiblen, leicht zu öffnenden Folienmaterial hergestellt.
Abgabe der verarbeiteten Zusammensetzungen
Die erfindungsgemäß erzeugte Reinigungszusammensetzung wird von einem Sprüh-Dispenser wie dem in US-Patent Nr. 4,826,661, 4,690,305, 4,687,121, 4,426,362 und in US-Patent Nr. Re 32,763 und 32,818 offenbarten abgegeben, deren Offenbarungen durch Verweisung hierin einbezogen sind. Ein Sprüh-Dispenser arbeitet, kurz gesagt, indem er einen Wassersprühregen auf eine freiliegende Oberfläche der festen Zusammensetzung auftreffen läßt, um einen Teil der Zusammensetzung aufzulösen, und dann die Konzentrat-Lösung, welche die Zusammensetzung enthält, sofort aus dem Dispenser in ein Speicherreservoir oder direkt zu einem Verwendungspunkt leitet. Die bevorzugte Produktgestalt ist in 11 dargestellt. Bei Gebrauch wird das Produkt aus der Verpackung (z. B. Folie) entnommen und in den Dispenser eingelegt. Der Wassersprühregen kann durch eine Düse erzeugt werden, deren Gestalt der Gestalt des festen Spülmittels entspricht. Auch kann bei einem Abgabesystem, das die Einführung und Abgabe eines falschen Spülmittels verhindert, die Dispenserkammer der Gestalt des Spülmittels genau angepaßt sein.
GENAUE ERÖRTERUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform des verpackten festen blockförmigen Spülmittels der Erfindung. Das Spülmittel besitzt ein einzigartiges elliptisches, in der Mitte eingeschnürtes Profil. Dieses Profil gewährleistet, daß dieser Block mit seinem speziellen Profil nur in Aufsprüh-Dispenser paßt, die eine entsprechend gestaltete Aufnahme für das feste blockförmige Spülmittel aufweisen. Wir sind uns keines festen blockförmigen Spülmittels auf dem Markt bewußt, das diese Gestalt besitzt. Die Gestalt des festen Blockes stellt sicher, daß kein ungeeignetes Ersatzprodukt für dieses Material leicht zwecks Verwendung in einer Geschirrspülmaschine in den Dispenser gegeben werden kann. In 1 ist das gesamte Produkt 10 dargestellt, das einen gegossenen festen Block 11 (durch Entfernung der Verpackung 12 freigelegt) aufweist. Die Verpackung umfaßt ein Etikett 13. Die Folienumhüllung kann mittels einer in der Umhüllung enthaltenen Reißlinie 15 oder 15a oder Bruchlinie 14 oder 14a leicht entfernt werden.
Die obige Beschreibung liefert eine Grundlage, um die allgemeinen Ziele und Grenzen der Erfindung zu verstehen. Die folgenden Beispiele und Versuchsdaten gewähren Einsicht in bestimmte spezielle Ausführungsformen der Erfindung und beinhalten eine beste Art der Durchführung. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden genauen Beispiele näher beschrieben werden. Diese Beispiele sollen den in der vorangegangenen Beschreibung dargelegten Umfang der Erfindung nicht einschränken. Abwandlungen innerhalb des Erfindungsgedankens sind für den Fachmann ersichtlich.
Beispiel 1
Es wurde eine feste blockförmige Spülmittelzusammensetzung gebildet, wobei die folgende Zusammensetzung Verwendung fand:
In einem Mischtank wurden das weiche Wasser, das Neutralisationsmittel NaOH und ATMP (Aminotri(methylenphosphonsäure)) gemischt und auf eine Temperatur von etwa 115°F erwärmt. Zur Herstellung der festen Spülmittelzusammensetzung wurde eine Teledyne-Pastenverarbeitungsanlage, die mit sämtlichen Schneckenabschnitten sowie Flüssigkeits- und Pulvereintragsöffnungen ausgestattet war, betrieben. An getrennten Zugabe-Eintragsöffnungen wurden die dichte Sodaasche, die Pulvervormischung, das GD-Silicat, die wässerige Lösung des Sequestriermittels und das nichtionische Tensid einzeln in die Pastenverarbeitungsanlage dosiert. Die Extrusion erfolgte bei einer Temperatur von etwa 120°F. Die Materialien extrudierten als weiche Masse aus dem Extruder, erhärteten jedoch in weniger als 30 Minuten zu einem harten blockförmigen Spülmittel, das in eine Kunststoffhülle verpackt wurde.
Beispiel 2
Flecken- und Filmreinigungsleistungstest
10-zyklischer Flecken-, Film-, Stärke-Spezifikationstest/Protein- und Lippenstift-Entfernung
Zweck

Zur Evaluierung der Reinigungsleistung des metallschützenden Spülmittels mit 17,5% GD-Silicat.

Testbedingungen	Nahrungsmittel-Zusammensetzung
1000 ppm Spülmittelkonzentration	33,33% geschmortes Rindfleisch
2000 ppm Nahrungsmittelschmutz	33,33% Hotpoint-Soil
kein Klarspüler	33,33% Potato Buds
Geschirrspüler Hobart-C-44
städtisches Wasser (5,5 Grain)
3 Redepositionsgläser
5 Gläser, in Vollmilch eingetaucht und 8 min in einer Feuchtkammer (100°F/65% RH) getrocknet

In dem Test wurde die folgende Formel, die mittels des Verfahrens von Beispiel 1 zu einer Feststoff-Formel auf Sodaaschebasis verfestigt werden kann, verwendet, indem die Bestandteile der Maschine einzeln zugesetzt wurden.
Testbedingungen

städtisches Wasser (~4–5 Grain Härte; 2000 ppm 3-Nahrungsmittelschmutz; Hobart C-44; 10 Zyklen
Redep. = 3 Redepositionsgläser
beschichtet = 5 Gläser, eingetaucht in Vollmilch und 8 min in Feuchtkammer (100°F/65% RH) getrocknet

Tabelle 1 und 2 zeigen die ausgezeichneten Reinigungseigenschaften der Spülmittel der Erfindung.
In den folgenden Tabellen 3–6 wurden feste blockförmige Spülmittel, die abgesehen von den angeführten Silicatmengen die gleiche Formel wie in Beispiel 2 hatten, auf Korrosionseigenschaften getestet. In den folgenden Tabellen werden die Aluminiumprüflinge zunächst sorgfältig mittels eines weichen Schwammes mit einem Spülmittel gewaschen. Die Prüflinge werden dann in Toluol getrocknet und zur Äquilibrierung in einen Exsikkator gegeben. Die äquilibrierten Prüflinge werden in eine Glasflasche mit Lösungen des zu testenden Spülmittels überführt und dann für 8 Stunden in ein Wasserbad mit 54,5°C (130°F) gegeben. Nach Abschluß der Behandlung werden die Prüflinge mit entionisiertem Wasser gespült, 3 Minuten in Salpetersäure getaucht und wiederum mit entionisiertem Wasser gespült. Die Prüflinge werden dann auf Milligramm-Gewichtsverlust gewogen und dann auf ihr letztliches Aussehen hin untersucht. Die folgenden Tabellen 3–6 belegen das Korrosionsschutzvermögen der Carbonat-Silicat-Spülmittel der Erfindung und zeigen die überraschende korrosionshemmende Eigenschaft im Vergleich zu Spülmitteln auf kaustischer Basis.
Beispiel 3
Verbesserte Verfestigung mit K⁺-Salz von HEDP
Der feste Block der Erfindung wurde hergestellt, indem die unten angeführten Vormischungen mit den obigen Extrusionsverfahren zubereitet wurden. Eine simulierte Extrusion wurde auf Labormaßstab durchgeführt, indem die Vormischungen der Reihe nach gemischt und verpackt wurden und man dann die Materialien in einem Behälter aushärten ließ. Alternativ wurden die Vormischungen zusammengemischt und zu Tabletten gepreßt.
KOH oder gemischtes KOH/NaOH kann dazu verwendet werden, die flüssige Phosphonsäure 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure (Dequest 2010/Briquest ADPA) zu neutralisieren. Interessanterweise wird ein K⁺-Salz von Dequest 2010/Briquest ADPA durch die unten angeführte Formel exemplifiziert. Die Laborsimulation der Extrusion dieser Formel lieferte ausgezeichnete Ergebnisse – steif nach 5 Minuten und fest nach 10 Minuten. Ganz wesentlich: Die gepreßten Tabletten sind nach 7 Tagen nicht gequollen oder gerissen.
Beispiel 4
Mittels des Verfahrens von Beispiel 3 wurden die folgenden Vormischungszubereitungen vereinigt, um ein festes blockförmiges Spülmittel zu bilden.
Die vereinigten Materialien wurden wie in Beispiel 1 beschrieben extrudiert und erhärteten schnell in etwa 5 Minuten, um ein festes blockförmiges Spülmittel zu bilden, das formbeständig war (quoll nicht auf) und ausgezeichnete Geschirrspüleigenschaften mit Aluminiummetallschutz bot.
Allgemein zeigen die auf Aluminiumkorrosion getesteten Carbonat/Silicat-Zusammensetzungen der Erfindung Korrosionsgrade von weniger als 10 Milli-Inch pro Jahr, was eine deutlich Verbesserung gegenüber typischen Spülmitteln auf kaustischer Basis ist, die Aluminium mit einer Rate von mehr als 500 Milli-Inch pro Jahr korrodieren können. Überdies wird durch die metallschützenden Zusammensetzungen der Erfindung eine glänzend graue Erscheinung bewahrt, wenn sie mit einer Konzentration von über 12,5%, vorzugsweise über 15 Gew.-% des festen Spülmittelmaterials eingesetzt werden. Die korrosionshemmende Wirkung und die Reinigungswirkung der Spülmittel scheinen bei Gesamtspülmittelkonzentrationen von mehr als etwa 600 ppm am ausgeprägtesten zu sein. Die korrosionshemmenden Spülmittel der Erfindung gewährleisten eindeutig eine ausgezeichnete Reinigung. Die Reinigung rührt von der Carbonat-Silicat-Alkalinitätsquelle, den nichtionischen und den Silikon-Tensiden und den Wasserkonditionierungsmitteln her. Wir haben festgestellt, daß die festen blockförmigen Spülmittel der Erfindung stabile, nicht-quellende Blöcke sind, die während der Abgabe aus typischen Aufsprüh-Dispensern gleichmäßig ohne wesentlichen Überschuß oder Mangel an wirksamem Spülmittel abgegeben werden.
Vorstehende Beschreibung, Beispiele und Daten liefern eine fundierte Grundlage für das Verständnis der in der Erfindung offenbarten speziellen Ausführungsformen der Erfindung. Da die Erfindung eine Vielzahl verschiedener Ausführungsformen umfassen kann, beruht die Erfindung in den nachstehend beigefügten Ansprüchen.

Claims

Feste blockförmige Geschirrspülmittelzusammensetzung, umfassend eine kontinuierlich extrudierte oder gegossene feste Zusammensetzung, wobei die Zusammensetzung beinhaltet: (a) 10 bis 80 Gew.-% Na₂CO; (b) ein hydratisiertes Alkalimetallsilicat, das ein M₂O : SiO₂-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 5 aufweist und 5 bis 25% Gew.-% Hydratationswasser enthält; und (c) eine Menge von 1 bis 30 Gew.-% eines Härte-Sequestriermittels aus organischem Phosphonat, das ein Kaliumsalz umfaßt; wobei die feste blockförmige Zusammensetzung einen Gesamtwassergehalt von weniger als 12 Gew.-% aufweist und die Zusammensetzung einen Metallschutz gewährt und innerhalb von etwa 1 Minute bis 20 Minuten zu einer festen Form aushärtet, und der Block 5 bis 20 Gew.-% wasserfreies Natriumcarbonat und ein Bindemittel enthält, das ausreichende Mengen an hydratisiertem Natriumcarbonat und Phosphonat, umfassend ein Kaliumsalz, beinhaltet, um das feste blockförmige Spülmittel zu bilden, und wobei der Block entweder keine zweite Alkalinitätsquelle oder weniger als eine die Verfestigung störende Menge einer zweiten Alkalinitätsquelle enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Alkalimetallsilicat einen Wassergehalt von 5 bis 25 Gew.-% aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Block 0,1 bis 2,0 Mol Wasser pro Mol Natriumcarbonat aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das hydratisierte Natriumcarbonat ein Monohydrat umfaßt und das Spülmittel 1,5 bis 15 Gew.-% einer Tensidzusammensetzung enthält, die ein anionisches Tensid, ein nichtionisches polymeres Tensid oder Mischungen davon umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die vermengte Masse extrudiert wird, um den Block zu bilden.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Block eine Masse von mehr als 10 g aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Sequestriermittel aus organischem Phosphonat ein Kaliumphosphonat umfaßt und in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% verwendet wird.
Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei das Sequestriermittel außerdem ein anorgani TEXT FEHLT
Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Sequestriermittel 3 bis 20 Gew.-% des organischen Phosphonats umfaßt und zusätzlich ein Sequestriermittel aus Tripolyphosphat umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei weniger als 1,7 Mol Wasser pro Mol Natriumcarbonat vorhanden sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das feste Produkt im wesentlichen frei von NaOH ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Silicat Na₂O : SiO₂ von 1 : 1,5 bis 1 : 2,5 umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Block 10 bis 30 Gew.-% des Alkalimetallsilicats enthält.
Verfahren zur Reinigung von Geschirr mit einem metallschützenden korrosionshemmenden alkalischen Spülmittel, wobei das Verfahren umfaßt: (a) das Inkontaktbringen von Geschirr mit einer alkalischen festen blockförmigen Geschirrspülmittelzusammensetzung nach Anspruch 1; (b) das Nachspülen des gereinigten Geschirrs.
Verfahren zur Reinigung von Geschirr nach Anspruch 14, wobei die feste blockförmige Spülmittelzusammensetzung 20 bis 60 Gew.-% Na₂CO₃; 10 bis 30 Gew.-% des Alkalimetallsilicats; und 0,1 bis 20 Gew.-% des Sequestriermittels aus organischem Phosphonat, das ein Kaliumsalz umfaßt, enthält.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Konzentration des Spülmittels in dem wässerigen alkalischen Spülmittel 100 Teile Spülmittel bis 2500 Teile Spülmittel pro eine Million Gewichtsteile des wässerigen Spülmittels beträgt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Alkalimetallsilicat einen Wassergehalt von 5 bis 25 Gew.-% aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Alkalimetallsilicat ein M₂O : SiO₂ von 1 : 1,5 bis etwa 1 : 2,5 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Spülmittel 15 bis 30 Gew.-% des Alkalimetallsilicats mit einem M₂O : SiO₂-Verhältnis von 1 : 2 und einem Wassergehalt von 15 bis 20 Gew.-% enthält.