EP3156475B2 - Flüssiges reinigungskonzentrat - Google Patents

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EP3156475B2
EP3156475B2 EP15190193.1A EP15190193A EP3156475B2 EP 3156475 B2 EP3156475 B2 EP 3156475B2 EP 15190193 A EP15190193 A EP 15190193A EP 3156475 B2 EP3156475 B2 EP 3156475B2
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metal hydroxide
dispersing agent
detergent concentrate
suspension
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Definitions

  • the invention relates to a liquid cleaning concentrate comprising at least one alkali metal hydroxide.
  • the invention further relates to a process for producing a liquid cleaning concentrate comprising alkali metal hydroxide.
  • Alkaline cleaning agents are preferred for cleaning dishes, especially for removing dirt adhering to the dishes.
  • Liquid cleaning agents based on hydroxides and complexing agents are known from the state of the art and have advantages over powdered formulations. On the one hand, no dust is generated and, on the other hand, handling is easier when dosing with pumps.
  • Liquid cleaning concentrates containing alkali metal hydroxide are used in DE 199 06 660 A1 described, with a water content of 53 - 80 wt.% being mentioned.
  • a high water content in liquid cleaning concentrates is detrimental to the stability of the concentrate and significantly increases the volume of cleaning concentrate required, which is associated with additional containers.
  • highly concentrated cleaning concentrates with a small volume are preferred for storage and transport as well as for environmental reasons.
  • Non-aqueous liquid cleaning concentrates such as in EP1 181 346 described are one strategy; however, such compositions are associated with lower cleaning power or the handling of chemicals that are harmful to health or the environment.
  • WO96/27653 A1 discloses a paste-like cleaning agent with a viscosity of more than 15,000 mPa*s, which cannot flow out of a container without prior exposure to shear forces.
  • Cleaning concentrates are dosed industrially using automatic dosing machines and automatically diluted with water to the desired final concentration in the ready-to-use cleaning agent.
  • automatic dosing machines peristaltic pumps are usually used to dose the cleaning concentrate, although these peristaltic pumps can only dose liquid cleaning concentrates.
  • Creamy or pasty cleaning concentrates are not suitable for use in automatic dosing machines due to their high viscosity - in the worst case, this can lead to blockage and destruction of the peristaltic pump or automatic dosing machine.
  • the object of the present invention is therefore to provide a highly concentrated, yet liquid cleaning concentrate based on alkali metal hydroxide, which can be dosed and diluted using an automatic dosing machine.
  • the measurement can be carried out, for example, with a Brookfield viscometer.
  • suspensions described herein are stable suspensions.
  • the cleaning concentrate does not contain any other ingredients.
  • the present invention therefore also has for its object to provide a process for producing a stable suspension.
  • Adding a portion means that only a portion and not the entire amount of the respective ingredient is added at each step.
  • a cleaning agent is a ready-to-use preparation for cleaning and is a mixture of a cleaning concentrate with water.
  • the cleaning agent is preferably a ready-to-use preparation for cleaning dishes.
  • a cleaning concentrate is a composition in which the ingredients - with the exception of the diluent water - are present in a more concentrated form than in the ready-to-use cleaning agent.
  • a stable suspension is understood here to be a suspension that does not separate during storage and use and in which no precipitation occurs. Stability can be measured, for example, by measuring the viscosity and density, which may only change insignificantly over time. Stability can also be determined by climate change testing or storage over a defined period of time and subsequent visual inspection (separation into two or more phases). One way of measuring is to check whether the viscosity and density change by less than 5% due to sedimentation after 30 days of storage, ie without stirring or moving the suspension, at 20°C.
  • Alkali metal hydroxide refers to the hydroxides of at least one alkali metal. It can therefore also be a mixture of several alkali metal hydroxides. Sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH) are preferred.
  • a dispersant is an additive that improves the optimal mixing of at least two substances that are not actually miscible. Dispersants also aim to improve the cleaning performance of the cleaning agent. A dispersant can also be understood as a mixture of two or more dispersants. A dispersant in the cleaning agent also helps to break down old deposits.
  • a complexing agent or chelating agent is an additive that forms chelate complexes with metal ions. This masks undesirable properties of certain metal ions. During the cleaning process, divalent metal ions are undesirable, especially alkaline earth metal ions such as Ca 2+ and Mg 2+ . Therefore, the complexing agents preferred are those which form complexes with alkaline earth metal ions.
  • Surfactants are substances that reduce the surface tension of a liquid or the interfacial tension between two phases and thus support the formation of dispersions. They can also act as solubilizers. There can also be a mixture of two or more surfactants.
  • alkylbenzene sulfonates alkyl polyglycosides, esterquats, fatty alcohol ethoxylates, fatty alcohol sulfates and fatty alcohol ether sulfates or mixtures thereof, with fatty alcohol ethoxylates showing particularly good cleaning performance.
  • Defoamers can be selected from the group of paraffin oils, silicone oils or mixtures thereof.
  • An example of a possible paraffin oil is white oil, technical (Bussetti); an example of silicone oil is silicone oil 100 (Bussetti).
  • the content of defoamer can be, for example, 0 to 5% by weight.
  • Thickeners can be selected from the group 1,2,3-propanetriol, propan-2-ol, xanthan gum (e.g. Keltrol types, CP Kelco).
  • the thickener content can be, for example, 0 to 5% by weight.
  • Cleaning enhancers can be substances that have a basic effect, ie they increase the pH value, and they can be monoethanolamine or triethanolamine, for example.
  • Other cleaning enhancers include polymers or alkaline compounds, such as Mirapol SURF S (a mixture based on Na 2 CO 3 ; Rhodia), Polyquart Ampho 149 (BASF).
  • the content of cleaning enhancer can be, for example, 0 to 5% by weight.
  • Suspending agents can be selected from the group of polyvinyl alcohol or polyvinylpyrrolidone, for example.
  • the content of suspending agent can be, for example, 0 to 2% by weight.
  • no suspending agent is provided, since it has been shown that increasing amounts of suspending agent lead to separation and sediment formation.
  • Threshold substances are compounds that prevent the formation of precipitates at very low (substoichiometric) concentrations or at least significantly delay it. In a supersaturated solution, the formation of an insoluble precipitate is prevented by threshold substances blocking the surface of the microcrystals that first form through adsorption, so that no larger crystals can form through accumulation.
  • threshold substances compounds from the group of low-molecular phosphonates and high-molecular complexing agents (e.g. polycarboxylates) are known as threshold substances.
  • a particularly suitable threshold substance was Hydrodis WP 40 with the main component of an oligomeric phosphonic acid. Although it is known that many threshold-active substances have solubility problems in aqueous solutions with high calcium concentrations (called calcium sensitivity), the addition of oligomeric phosphonic acid in the form of Hydrodis WP 40 did not show any Ca-sensitive zone. The addition of Hydrodis WP 40 helps the cleaning concentrate to remain stable and to have very good calcium binding capacity and good cleaning performance.
  • the threshold substance content is preferably 2 to 5% by weight.
  • Step a) Providing a portion of dispersant, complexing agent or a combination thereof in aqueous solution:
  • a mixture of a first and a second complexing agent is provided.
  • a first complexing agent can, for example, be selected from the group of aminocarboxylic acids and a second complexing agent from the group of aminophosphonic acids.
  • step a) a mixture of an aqueous solution of the first complexing agent (such as an aminocarboxylic acid, more preferably methylglycinediacetic acid or a salt thereof) and an aqueous solution of a second complexing agent (such as an aminophosphonic acid, more preferably diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid or a salt thereof) can be provided.
  • the first complexing agent such as an aminocarboxylic acid, more preferably methylglycinediacetic acid or a salt thereof
  • a second complexing agent such as an aminophosphonic acid, more preferably diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid or a salt thereof
  • step b excipients can be added.
  • excipients are added, it is advantageous to add another portion of dispersant in a subsequent step.
  • the addition of excipients and the subsequent addition of dispersant lead to a more stable suspension.
  • Step d) Addition of a portion of alkali metal hydroxide as an aqueous solution:
  • step d) a first addition of alkali metal hydroxide is carried out with stirring, namely as an aqueous solution. Based on the total amount of alkali metal hydroxide, preferably less than half, particularly preferably less than a third of the final amount of alkali metal hydroxide is added in this step.
  • the preferred aqueous solutions are those of NaOH or KOH, whereby it makes no difference whether a NaOH solution or a KOH solution is used, or whether a NaOH solution and a KOH solution are added separately, or whether a NaOH/KOH mixture is added. All combinations of these are also possible.
  • step e a surfactant is added with stirring.
  • step f) a further portion of alkali metal hydroxide is added as a solid.
  • the addition is preferably carried out by stirring in NaOH and/or KOH pellets.
  • Step g) Adding another portion of dispersant:
  • step g another portion of dispersant is added while stirring.
  • step h) the remaining amount of alkali metal hydroxide is slowly added with stirring, with at least part, preferably the entire remaining amount of alkali metal hydroxide being added as a solid.
  • the addition is preferably carried out by stirring in NaOH and/or KOH pellets.
  • step d) onwards the aqueous phase must no longer reach a temperature above 40°C.
  • steps d) to h) must be carried out at temperatures in the range between 15°C and a maximum of 40°C in order to achieve a stable suspension with the properties mentioned above. In the temperature range 15 to 35°C, the temperature had no effect on the stability and viscosity of the suspension. As temperatures rise, the solubility of NaOH and/or KOH increases. However, if the temperatures during addition were above 40°C, a stable, dosable suspension could no longer be achieved because the cleaning concentrate had a pasty consistency after cooling.
  • Temperature control can be achieved, for example, by cooling (for example with a cooling sleeve) or by carrying out the process at a correspondingly slow rate.
  • step d) for example, it is helpful to add a ready-made solution of alkali metal hydroxide so that there is no significant increase in temperature.
  • active, external cooling e.g. cooling cuff
  • active, external cooling e.g. cooling cuff
  • a stirrer for example an anchor stirrer, can be provided to prepare the suspension.
  • a disperser is additionally provided to accelerate the suspension formation.
  • KOH is more expensive compared to NaOH.
  • the cleaning performance of a pure KOH solution for dishwashing is (slightly) worse than the cleaning performance of a pure NaOH solution.
  • KOH is known to react more strongly with CO 2 from the air than NaOH and to form carbonates in the solution ("crust formation").
  • pure KOH has a stronger exothermicity during the dissolution process (dissolution enthalpy - 57.1 kJ/mol) compared to NaOH (dissolution enthalpy - 44.5 kJ/mol), which would generally deter the expert from using KOH when a low temperature in the aqueous phase has to be maintained.
  • composition of the liquid cleaning concentrate which is a suspension
  • the following could be found out:
  • Dishwasher detergents show the best cleaning performance at high alkali metal hydroxide concentrations.
  • an admixture of up to 46% by weight of alkali metal hydroxide was possible, with which a stable suspension could be achieved whose viscosity complied with the above-mentioned range.
  • NaOH 22 to 46 wt.%
  • KOH 22 to 46 wt.%
  • mixtures thereof NaOH: 25 to 46 wt.% - x wt.%
  • KOH x wt.%
  • the highest stability of the suspension was achieved with a mixture of NaOH and KOH, where the KOH content is between 5 and 10 wt.%.
  • a particularly good cleaning effect of the cleaning agent is achieved when at least one dispersant and at least one complexing agent are present in the cleaning concentrate.
  • the dispersant particularly preferably comprises a polymeric dispersant.
  • a preferred cleaning concentrate comprises 1 to 10% by weight of polymeric dispersant.
  • the complexing agent has an organic amino function, preferably selected from the group comprising aminocarboxylic acids, aminophosphonic acids or a combination thereof. In this way, a liquid cleaning concentrate could be produced particularly advantageously.
  • the polymeric dispersant is a polycarboxylic acid, preferably polyacrylic acid or a derivative thereof.
  • the proportion of surfactants must not be too high due to foaming behavior and stability, as well as for cost and environmental reasons.
  • Known surfactants for dishwashing detergents can be used.
  • the surfactant is a non-ionic surfactant, preferably a fatty alcohol alkoxylate or a derivative thereof.
  • Fatty alcohol alkoxylate 8 (Plurafac LF 400, BASF) has proven to be a particularly suitable surfactant.
  • excipients Preferably, between 1 and 3% by weight of excipient is added. Monoethanolamine is particularly preferred.
  • the water content is preferably 28 to 39% by weight, although concentrations below 28% by weight no longer have the desired viscosities. Concentrations above 39% by weight can be produced as a suspension, but the advantage over a solution is then no longer very great.
  • the liquid cleaning concentrate is free of ethanol, glycerol and other short-chain alcohols (C 1 to C 5 alcohols), as it has been shown that such alcohols increase the viscosity, i.e. act as thickeners. It has also been shown that introducing NaOH solutions into alcohols, polyols or glycerol with the addition of solid NaOH leads to uncontrollable hardening and inhomogeneous thickening.
  • the cleaning concentrate contains no further components than those mentioned above.
  • the liquid cleaning concentrate shown above is a stable suspension and has a viscosity that allows it to be pumped and thus dosed in a dosing system.
  • the viscosity of the cleaning concentrate is a maximum of 6500 mPa ⁇ s, measured in accordance with ISO 2555:1989 at 20°C at a speed of 5 rpm.
  • Example according to the invention Example according to the invention ⁇ /b> Ingredient Proportion of raw material 1 [wt.%] Proportion of ingredient 2 [% by weight] function Step Alanine N,N-carboxymethyl-trisodium salt 3) in aqueous solution (40 wt.%) 27.0 10.8 K a) Aminophosphonic acid salt 4) in aqueous solution (42 wt.%) 10.0 4.2 K Monoethanolamine 2.2 2.2 H b) Polymeric phosphonic acid 5) ; hydrochloric acid; in aqueous solution (60 wt.%) 5.0 3.0 K c) Sodium hydroxide solution (50 wt.%) 22.3 11.15 XOH d) Isotridecanol ethoxylate 6) 1.5 1.5 T e) Potassium hydroxide 10.0 1
  • Example according to the invention ⁇ /b> Ingredient Proportion of raw material 1 [wt.%] Proportion of ingredient 2 [% by weight] function Step Alanine N,N-carboxymethyl-trisodium salt 3) in aqueous solution (40 wt.%) 27.0 10.8 K a) Aminophosphonic acid salt 4) in aqueous solution (42 wt.%) 10.0 4.2 K Monoethanolamine 2.2 2.2 H b) Polymeric phosphonic acid 5) ; hydrochloric acid; in aqueous solution (60 wt.%) 5.0 3.0 K c) Sodium hydroxide solution (50 wt.%) 22.3 11.15
  • Example according to the invention ⁇ /b> Ingredient Proportion of raw material 1 [wt.%] Proportion of ingredient 2 [% by weight] function Step Alanine N,N-carboxymethyl-trisodium salt 3) in aqueous solution (40 wt.%) 27.0 10.8 K a) Aminophosphonic acid salt 4) in aqueous solution (42 wt.%) 10.0 4.2 K Monoethanolamine 2.2 2.2 H b) Polymeric phosphonic acid 5) ; hydrochloric acid; in aqueous solution (60 wt.%) 5.0 3.0 K c) Sodium hydroxide solution (50 wt.%) 22.3 11.15
  • the total water content is 37.4% by weight. Cooling was carried out during the manufacturing process so that the maximum temperature did not exceed 35°C.
  • the viscosity of the suspension was: Viscosity (mPa ⁇ s) 3800 mPa ⁇ s, 20°C measured according to ISO 2555:1989 at 20°C and 5 rpm ⁇ b>Comparison example 1: ⁇ /b> Ingredient Proportion of raw material 1 [wt.%] Proportion of ingredient 2 [% by weight] function Step Water 35.0 - LM 1 Polymeric phosphonic acid in aqueous solution (50 wt.%) 3 10.0 5.0 K 2 Glycerine 5.0 5.0 K 3 Potassium hydroxide 10.0 10.0 XOH 4 Polyacrylic acid, sodium salt 4 20.0 20.0 K 5 Sodium hydroxide 20.0 20.0 XOH 6 In total 100.0 60.0 1) Ingredient including water 2) Pure ingredient (free of water) 3) Hydrodis ADW 3814/N 4) Sokalan PA 25 CL gran.
  • the preparation is free of surfactants.
  • the recipe proved to be too viscous without temperature control during production. With temperature control during production (max. temperature of 35°C), the viscosity of the suspension was still in the range of 6500 mPa ⁇ s. The complete absence of surfactants, however, proved to be negative for the viscosity. An addition of 0.5% by weight showed a reduction in viscosity and an increase in stability.
  • EN 100 02 710 A1 A cream-like cleaning concentrate with a water content of 32.5% is described.
  • the properties as a cream or paste are unsuitable for use in dosing machines due to the high viscosity.
  • Such a cleaning agent could not be dosed with a peristaltic pump in the dosing unit.
  • a cleaning concentrate produced by the process according to the invention belongs to the cream or paste-like cleaning agents according to EN 100 02 710 A1 There are two differences: Firstly, in EN 100 02 710 A1 a homogeneous mixture without particles, ie no suspension is produced. Secondly, the cleaning concentrate of EN 100 02 710 A1 a considerably higher viscosity, which results in poor dosing.
  • Example 1 Viscosity, mPa s Measurement 1 2651 Measurement 2 2711 Measurement 3 2651
  • Example 3 The composition according to Example 3 was additionally prepared under different conditions, ie at different temperatures. The addition steps d) to h) were carried out in such a way that a temperature of 40°C was not exceeded in the aqueous phase (see Table 2).
  • Table 2 Comparison of viscosity - composition according to Example 3. Results: Viscosity (mPa ⁇ s) at 5 rpm, 20°C* Sample 1 2184 Sample 2 6360 Sample 3 2400 Sample 4 3030 *) Measurement conditions: Brookfield viscometer based on ISO 2555: 1989.
  • the measured values correlate with the maximum temperature that occurred, ie the lowest temperatures occurred in sample 1 and the highest in sample 2.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein flüssiges Reinigungskonzentrat, umfassend zumindest ein Alkalimetallhydroxid. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Reinigungskonzentrats, umfassend Alkalimetallhydroxid.
    • Stand der Technik
  • Zur Reinigung von Geschirr, insbesondere zur Entfernung von dem Geschirr anhaftenden Schmutz, werden bevorzugt alkalische Reinigungsmittel eingesetzt.
  • Flüssige Reinigungsmittel auf der Basis von Hydroxiden und Komplexbildnern sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben gegenüber pulverförmigen Formulierungen Vorteile. Einerseits kommt es zu keiner Staubentwicklung und andererseits ist die Handhabung bei der Dosierung mit Pumpen erleichtert.
  • Flüssige Reinigungskonzentrate umfassend Alkalimetallhydroxid sind z.B. in DE 199 06 660 A1 beschrieben, wobei ein Wasseranteil von 53 - 80 Gew.-% genannt wird. Ein so hoher Wassergehalt in flüssigen Reinigungskonzentraten ist allerdings nachteilig für die Stabilität des Konzentrats und erhöht das erforderliche Volumen an Reinigungskonzentrat erheblich, was mit zusätzlichen Gebinden einhergeht. Gerade im gewerblichen Bereich werden hochkonzentrierte Reinigungskonzentrate mit geringem Volumen für Lagerung und Transport sowie aus Umweltschutzgründen bevorzugt.
  • Um dem nachteiligen hohen Wassergehalt entgegenzuwirken, werden im Stand der Technik verschiedene Strategien verfolgt. Nichtwässrige flüssige Reinigungskonzentrate wie in EP 1 181 346 beschrieben sind eine Strategie; solche Zusammensetzungen sind aber mit geringerem Reinigungsvermögen oder dem Hantieren mit gesundheitsbedenklichen oder umweltbedenklichen Chemikalien verbunden.
  • Ein anderer Ansatz ist die Reduktion des Wasseranteils in wässrigen Reinigungskonzentraten, der allerdings zu einer Steigerung der Viskosität führt. In DE 100 02 710 A1 ist z.B. ein cremeförmiges Reinigungskonzentrat mit einem Wasseranteil von 32,5% beschrieben.
  • WO 96/27653 A1 offenbart ein pastenförmiges Reinigungsmittel mit einer Viskosität von über 15 000 mPa*s, welches ohne vorherige Einwirkung von Scherkräften nicht aus einem Behälter ausfließen kann.
  • Reinigungskonzentrate werden industriell mit Dosierautomaten dosiert und automatisch mit Wasser auf die gewünschte Endkonzentration im gebrauchsfertigen Reinigungsmittel verdünnt. In solchen Dosierautomaten kommen meist Schlauchquetschpumpen zur Dosierung des Reinigungskonzentrats zum Einsatz, wobei diese Schlauchquetschpumpen nur flüssige Reinigungskonzentrate dosieren können. Cremeförmige bzw. pastöse Reinigungskonzentrate eignen sich aufgrund der hohen Viskosität für den Einsatz in Dosierautomaten nicht - im schlimmsten Fall kommt es zur Verstopfung und Zerstörung der Schlauchquetschpumpe oder des Dosierautomaten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein hochkonzentriertes, aber dennoch flüssiges Reinigungskonzentrat auf Alkalimetallhydroxid-Basis bereitzustellen, welches mit einem Dosierautomaten dosiert und verdünnt werden kann.
    • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein flüssiges Reinigungskonzentrat, umfassend
    1. (i) 22 bis 46 Gew.-% Alkalimetallhydroxid,
    2. (ii) 5 bis 50 Gew.-% Dispergiermittel, Komplexbildner oder eine Kombination daraus,
    3. (iii) 0 bis 5 Gew.-% Tensid,
    4. (iv) 0 bis 5 Gew.-% Hilfsstoffe, und
    5. (v) 28 bis 39 Gew.-% Wasser,
    wobei das Reinigungskonzentrat eine Suspension ist mit einer Viskosität der Suspension von maximal 6500 mPa·s, gemessen in Anlehnung an ISO 2555:1989 bei 20°C bei einer Umdrehungszahl von 5 rpm.
  • Die Messung kann z.B. mit einem Brookfield-Viskosimeter erfolgen.
  • Bei den hierin beschriebenen Suspensionen handelt es sich um stabile Suspensionen.
  • Es hat sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt, dass die Verringerung des Wasseranteils und die damit normalerweise gekoppelte Erhöhung der Viskosität vermieden werden kann, wenn das Reinigungskonzentrat in Form einer Suspension hergestellt wird.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Reinigungskonzentrat keine weiteren Inhaltsstoffe aufweist.
  • Allerdings ist die Herstellung einer stabilen Suspension, welche eine hohe Konzentration an Alkalimetallhydroxid in einer geringen Menge Wasser aufweist, mit herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Suspensionen nicht möglich. Mit bekannten Herstellungsverfahren für Suspensionen nach Stand der Technik lassen sich keine stabilen Alkalimetallhydroxid-Suspensionen herstellen und soweit (nicht-stabile) Suspensionen herstellbar sind, weisen diese eine so hohe Viskosität auf, dass eine Dosierung unmöglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung hat es sich daher auch zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen Suspension bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Suspension, umfassend
    1. (i) 22 bis 46 Gew.-% Alkalimetallhydroxid,
    2. (ii) 5 bis 50 Gew.-% Dispergiermittel, Komplexbildner oder eine Kombination daraus,
    3. (iii) 0 bis 5 Gew.-% Tensid,
    4. (iv) 0 bis 5 Gew.-% Hilfsstoffe und
    5. (v) 28 bis 39 Gew.-% Wasser, gelöst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
      1. a) Bereitstellen einer Portion Dispergiermittel, Komplexbildner oder einer Kombination daraus in wässriger Phase,
      2. b) gegebenenfalls Zugabe von Hilfsstoffen,
      3. c) im Falle der Zugabe von Hilfsstoffen, anschließende Zugabe einer weiteren Portion Dispergiermittel,
      4. d) Zugabe einer Portion Alkalimetallhydroxid als wässrige Lösung,
      5. e) gegebenenfalls Zugabe eines Tensids,
      6. f) Zugabe einer weiteren Portion Alkalimethallhydroxid,
      7. g) Zugabe eines Dispergiermittels,
      8. h) Zugabe einer weiteren Portion Alkalimethallhydroxid,
    wobei die Zugabeschritte unter Rühren erfolgen und zumindest die Zugabeschritte d) bis h) derart erfolgen, dass in der wässrigen Phase eine Temperatur von maximal 40°C, vorzugsweise maximal 35°C eingehalten wird.
  • Dabei bedeutet "Zugabe einer Portion", dass nur ein Teil und nicht die gesamte Menge des jeweiligen Inhaltsstoffs beim jeweiligen Schritt zugegeben wird.
  • Mit einem solchen Verfahren ist die Herstellung einer stabilen Suspension möglich - d.h. einer Suspension, die sich in der Lagerung bzw. Anwendung nicht entmischt und bei der es zu keiner Niederschlagsbildung kommt bzw. bei der sich kein Feststoff absetzt. Damit ist erstmals die Herstellung einer stabilen Suspension, umfassend große Mengen an Alkalimetallhydroxid möglich, und es ist - im Unterschied zur cremeförmigen Zusammensetzung gemäß DE 100 02 710 A1 - ein flüssiges, d.h. pump- und dosierbares Reinigungskonzentrat herstellbar.
    • Begriffe:
  • Im Rahmen dieser Erfindung werden die in der Anmeldung genannten Begriffe wie folgt verstanden:
    Ein Reinigungsmittel stellt eine gebrauchsfertige Zubereitung für die Reinigung dar und ist eine Mischung aus einem Reinigungskonzentrat mit Wasser. Bevorzugt handelt es sich bei dem Reinigungsmittel um eine gebrauchsfertige Zubereitung für die Reinigung von Geschirr.
  • Ein Reinigungskonzentrat ist eine Zusammensetzung, in der die Inhaltsstoffe - mit Ausnahme des Verdünnungsmittels Wasser - in höher konzentrierter Form vorliegen als im gebrauchsfertigen Reinigungsmittel.
  • Unter einer stabilen Suspension wird hierin eine Suspension verstanden, die sich in der Lagerung und Anwendung nicht entmischt und bei der es zu keiner Niederschlagsbildung kommt. Die Stabilität kann beispielsweise durch die Messung der Viskosität und Dichte gemessen werden, die sich zeitlich nur unwesentlich ändern dürfen. Die Stabilität kann auch durch Klimawechseltest bzw. Lagerung über einen definierten Zeitraum und anschließender optischer Kontrolle (Trennung in zwei oder mehrere Phasen) ermittelt werden. Eine Möglichkeit der Messung besteht darin zu überprüfen, ob sich die Viskosität und Dichte nach 30 Tagen Lagerung, d.h. ohne Rühren oder Bewegen der Suspension, bei 20°C durch Sedimentation um weniger als 5 % ändern.
  • Unter Alkalimetallhydroxid werden die Hydroxide zumindest eines Alkalimetalls verstanden. Es kann sich daher auch um ein Gemisch aus mehreren Alkalimetallhydroxiden handeln. Bevorzugt kommen Natriumhydroxid (NaOH) und Kaliumhydroxid (KOH) zum Einsatz.
  • Ein Dispergiermittel ist ein Zusatzstoff, welcher die optimale Durchmischung von mindestens zwei eigentlich nicht mischbaren Substanzen verbessert. Dispergiermittel zielen dabei auch auf eine verbesserte Reinigungsleistung des Reinigungsmittels ab. Unter Dispergiermittel kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren Dispergiermitteln verstanden werden. Ein Dispergiermittel im Reinigungsmittel hilft überdies dabei, alte Ablagerungen abzubauen.
  • Ein Komplexbildner oder Chelatbildner ist ein Zusatzstoff, welcher mit Metallionen Chelatkomplexe bildet. Dabei werden unerwünschte Eigenschaften bestimmter Metallionen maskiert. Beim Reinigungsvorgang sind insbesondere zweiwertige Metallionen unerwünscht, besonders Erdalkalimetallionen wie Ca2+ und Mg2+. Daher sind die Komplexbildner bevorzugt solche, welche Komplexe mit Erdalkalimetallionen bilden.
  • In Reinigungsmitteln agieren manche Komplexbildner aber auch als Dispergiermittel und umgekehrt.
  • Tenside sind Substanzen, welche die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen vermindern und so die Bildung von Dispersionen unterstützen. Sie können auch als Lösungsvermittler wirken. Es kann auch eine Mischung aus zwei oder mehreren Tensiden vorliegen.
  • In Reinigungsmitteln haben sie die Aufgabe, die Überführung von dem Geschirr anhaftenden Fett- und Schmutzpartikeln in die wässrige Phase zu begünstigen. Diese können z.B. ausgewählt sein aus der Gruppe der Alkylbenzolsulfonate, Alkylpolyglycoside, Esterquats, Fettalkoholethoxylate, Fettalkoholsulfate und Fettalkoholethersulfate oder Mischungen daraus, wobei Fettalkoholethoxylate besonders gute Reinigungsleistungen zeigen.
  • Hilfsstoffe umfassen Verbindungen, die in der fertigen Zubereitung des Reinigungsmittels dessen Anwendung erleichtern oder dessen Reinigungswirkung verstärken können. Hilfsstoffe können aber auch Verbindungen umfassen, welche die Suspensionsbildung begünstigen. Typische Hilfsmittel sind z.B.
    • Entschäumer, d.h. Stoffe, welche die Bildung von unerwünschten Schäumen beim Rühren des Reinigungsmittels verringern,
    • Verdickungsmittel, die die Viskosität des Reinigungsmittels erhöhen,
    • Reinigungsverstärker, die die Reinigungswirkung von Alkalimetallhydroxiden verstärken,
    • Schwellensubstanzen,
    • Suspendiermittel oder aber auch
    • Duftstoffe,
    um nur einige Beispiele zu nennen.
  • Entschäumer können z.B. ausgewählt sein aus der Gruppe Paraffinöle, Silikonöle oder Mischungen daraus. Ein Beispiel für ein mögliches Paraffinöl ist Weißöl, techn. (Fa. Bussetti); ein Beispiel für Silikonöl ist Silikonöl 100 (Fa. Bussetti). Der Gehalt an Entschäumer kann beispielsweise 0 bis 5 Gew.-% betragen.
  • Verdickungsmittel können z.B. ausgewählt sein aus der Gruppe 1,2,3-Propantriol, Propan-2-ol, Xanthan Gum (z.B. Keltrol-Typen, Fa. CP Kelco). Der Gehalt an Verdickungsmittel kann beispielsweise 0 bis 5 Gew.-% betragen.
  • Reinigungsverstärker können z.B. Stoffe sein, welche eine basische Wirkung haben, d.h. pH-Wert erhöhend wirken, und sie können z.B. Monoethanolamin oder Triethanolamin sein. Andere Reinigungsverstärker umfassen Polymere oder alkalische Verbindungen, wie z.B. Mirapol SURF S (ein Gemisch auf Na2CO3-Basis; Fa. Rhodia), Polyquart Ampho 149 (Fa. BASF). Der Gehalt an Reinigungsverstärker kann beispielsweise 0 bis 5 Gew.-% betragen.
  • Suspendiermittel können z.B. ausgewählt sein aus der Gruppe Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon. Der Gehalt an Suspendiermittel kann beispielsweise 0 bis 2 Gew.-% betragen. Bevorzugt ist kein Suspendiermittel vorgesehen, da sich gezeigt hat, dass es bei steigenden Mengen an Suspendiermittel zur Entmischung und Bodensatzbildung kommt.
  • Schwellensubstanzen sind Verbindungen, die bei sehr niedrigen (unterstöchiometrischen) Konzentrationen die Bildung von Niederschlägen verhindern oder zumindest stark verzögern. In einer übersättigten Lösung wird die Bildung eines unlöslichen Niederschlages verhindert, indem Schwellensubstanzen die Oberfläche der sich zuerst bildenden Mikrokristalle durch Adsorption blockieren, sodass sich keine größeren Kristalle durch Anlagerung bilden können. Als Schwellensubstanzen sind in der Reinigungsindustrie z.B. Verbindungen aus der Gruppe der niedermolekularen Phosphonate und der höhermolekularen Komplexbildner (z. B. Polycarboxylate) bekannt.
  • Eine besonders geeignete Schwellensubstanz war Hydrodis WP 40 mit dem Hauptbestandteil einer oligomeren Phosphonsäure. Obwohl an sich bekannt ist, dass viele schwellenaktive Substanzen Löslichkeitsprobleme in wässrigen Lösungen mit hohen Kalziumkonzentrationen (Calcium Sensitivity genannt) aufweisen, zeigte sich beim Zusatz von oligomerer Phosphonsäure in Form von Hydrodis WP 40 keine Ca-sensitive Zone. Der Zusatz von Hydrodis WP 40 begünstigt, dass das Reinigungskonzentrat stabil bleibt und sehr gutes Calciumbindevermögen sowie gute Reinigungsleistung aufweist. Der Gehalt an Schwellensubstanz beträgt bevorzugt 2 bis 5 Gew.-%.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Nachfolgend werden weitere Vorteile und Details der Erfindung erläutert. Die Ausführungen beziehen sich auf das flüssige Reinigungskonzentrat und das Herstellungsverfahren für die Suspension gleichermaßen. Aus Erwägungen für das bessere Verständnis wird das Herstellungsverfahren allerdings zuerst genauer dargelegt.
    • Schritt a) Bereitstellen einer Portion Dispergiermittel, Komplexbildner oder einer Kombination daraus in wässriger Lösung:
  • Zunächst wird eine Lösung von Dispergiermittel, Komplexbildner oder einer Kombination daraus in Wasser bereitgestellt.
  • Bevorzugt wird eine Mischung aus einem ersten und einem zweiten Komplexbildner bereitgestellt.
  • Ein erster Komplexbildner kann z.B. aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren und ein zweiter Komplexbildner aus der Gruppe der Aminophosphonsäuren ausgewählt sein.
  • In einer Ausführungsvariante kann in Schritt a) eine Mischung einer wässrigen Lösung des ersten Komplexbildners (wie z.B. einer Aminocarbonsäure, noch bevorzugter von Methylglycindiessigsäure oder eines Salzes davon), und einer wässrigen Lösung eines zweiten Komplexbildners (wie z.B. einer Aminophosphonsäure, noch bevorzugter von Diethylentriaminpentamethylenphosphonsäure oder eines Salzes davon), bereitgestellt werden.
    • Schritt b) Gegebenenfalls Zugabe von Hilfsstoffen:
  • In Schritt b) können Hilfsstoffe beigemengt werden.
    • Schritt c) Zugabe einer weiteren Portion Dispergiermittel:
  • Wenn es zu einer Zugabe von Hilfsstoffen kommt, ist es vorteilhaft, in einem nachfolgenden Schritt eine weitere Portion Dispergiermittel zuzugeben. Die Zugabe von Hilfsstoffen und die anschließende Zugabe von Dispergiermittel führen zu einer stabileren Suspension.
    • Schritt d) Zugabe einer Portion Alkalimetallhydroxid als wässrige Lösung:
  • In Schritt d) erfolgt unter Rühren eine erste Zugabe von Alkalimetallhydroxid und zwar als wässrige Lösung. Bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetallhydroxid wird in diesem Schritt bevorzugt weniger als die Hälfte, besonders bevorzugt weniger als ein Drittel der endgültigen Menge an Alkalimetallhydroxid zugesetzt.
  • Als wässrige Lösungen kommen bevorzugt solche von NaOH oder KOH in Frage, wobei es keinen Unterschied macht, ob eine NaOH-Lösung oder eine KOH-Lösung eingesetzt wird oder ob je eine NaOH-Lösung und eine KOH-Lösung getrennt voneinander zugesetzt werden oder ob eine NaOH/KOH-Mischung zugesetzt wird. Sämtliche Kombinationen daraus sind auch möglich.
    • Schritt e) Zugabe eines Tensids:
  • In Schritt e) wird ein Tensid unter Rühren zugesetzt.
    • Schritt f) Zugabe einer weiteren Portion Alkalimetallhydroxid:
  • In Schritt f) wird eine weitere Portion Alkalimetallhydroxid als Feststoff zugesetzt. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe durch Einrühren von NaOH- und/oder KOH-Pellets.
    • Schritt g) Zugabe einer weiteren Portion Dispergiermittel:
  • In Schritt g) erfolgt die Zugabe einer weiteren Portion Dispergiermittel, welches unter Rühren eingetragen wird.
    • Schritt h) Zugabe einer weiteren Portion Alkalimetallhydroxid:
  • In Schritt h) wird die noch fehlende Menge an Alkalimetallhydroxid langsam unter Rühren zugesetzt, wobei zumindest ein Teil, vorzugsweise die gesamte noch fehlende Menge Alkalimetallhydroxid, als Feststoff zugesetzt wird. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe durch Einrühren von NaOH- und/oder KOH-Pellets.
    • Temperatur maximal 40°C, vorzugsweise maximal 35°C für die Zugabeschritte d) bis h):
  • Ab Schritt d) darf die wässrige Phase keine Temperatur mehr erreichen, die über 40°C liegt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Schritte d) bis h) bei Temperaturen durchgeführt werden müssen, die im Bereich zwischen 15°C und maximal 40°C liegen, um eine stabile Suspension mit den oben genannten Eigenschaften zu erreichen. Im Temperaturbereich 15 bis 35°C zeigte sich kein Einfluss der Temperatur auf die Stabilität und Viskosität der Suspension. Bei steigenden Temperaturen steigt die Löslichkeit von NaOH und/oder KOH zunehmend an. Allerdings konnte, wenn die Temperaturen bei der Zugabe über 40°C lagen, keine stabile, dosierbare Suspension mehr erzielt werden, da das Reinigungskonzentrat nach dem Abkühlen eine pastöse Konsistenz aufwies.
  • Des weiteren hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäß hergestellte Suspension beim Erwärmen auf Temperaturen über 60°C nach Abkühlen irreversibel eindickte, was auf die nachteilige Beeinträchtigung der Suspension zurückzuführen ist.
  • Die Temperaturkontrolle kann z.B. durch Kühlen (beispielsweise mit einer Kühlmanschette) oder durch entsprechend langsame Prozessführung erzielt werden. In Schritt d) ist es z.B. hilfreich, bereits eine fertige Lösung von Alkalimetallhydroxid beizumengen, damit es zu keinem nennenswerten Temperaturanstieg kommt.
  • Bevorzugt ist eine aktive, externe Kühlung (z.B. Kühlmanschette) vorgesehen.
  • Zur Herstellung der Suspension kann ein Rührer, beispielsweise ein Ankerrührer, vorgesehen sein.
  • In einer Ausführungsvariante wird zusätzlich ein Dispergierer bereitgestellt, um die Suspensionsbildung zu beschleunigen.
  • Eine überraschende Erkenntnis der Erfinder war, dass es aus zwei Gründen vorteilhaft ist, der Zusammensetzung zumindest teilweise KOH als Alkalimetallhydroxid beizumengen. Grundsätzlich gibt der Fachmann NaOH aus verschiedenen Gründen den Vorzug gegenüber KOH:
    KOH ist im Vergleich zu NaOH teurer. Darüber hinaus ist die Reinigungsleistung einer reinen KOH-Lösung für die Geschirrreinigung (geringfügig) schlechter als die Reinigungsleistung einer reinen NaOH-Lösung. Außerdem ist KOH bekannt dafür, dass es mit CO2 aus der Luft stärker reagiert als NaOH und Carbonate in der Lösung gebildet werden ("Krustenbildung"). Schließlich weist reines KOH eine stärkere Exothermie beim Lösevorgang auf (Löseenthalpie - 57,1 kJ/mol) im Vergleich zu NaOH (Löseenthalpie - 44,5 kJ/mol), was den Fachmann grundsätzlich davor abschrecken würde, KOH zu verwenden, wenn eine niedrige Temperatur in der wässrigen Phase einzuhalten ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder allerdings herausgefunden, dass die CO2-Aufnahme bei der Beimengung von KOH zu verringerter Krustenbildung führt als beim reinen Einsatz von NaOH. Die Bildung von Krusten ist unerwünscht, da die Förderung der Suspension über eine Sauglanze zur Pumpe erfolgt und Krusten die Sauglanze verstopfen können. Deshalb ist die Anwesenheit von KOH bevorzugt.
  • Trotz grundsätzlich höherer Exothermie bei der KOH-Auflösung zeigte sich, dass bei der Zugabe von KOH-Pellets in Schritt f) der spontane Temperaturanstieg geringer war als bei der Zugabe von NaOH-Pellets, sodass der Prozess leichter kontrolliert werden kann.
  • Hinsichtlich der Zusammensetzung des flüssigen Reinigungskonzentrats, welches eine Suspension ist, konnte noch folgendes herausgefunden werden:
    • i) 22 bis 46 Gew.-% Alkalimetallhydroxid:
  • Geschirrreiniger zeigen die beste Reinigungsleistung bei hohen Alkalimetallhydroxidkonzentrationen. Für die gegenständliche Erfindung war eine Beimengung von bis zu 46 Gew.-% Alkalimetallhydroxid möglich, mit der eine stabile Suspension erzielbar war, deren Viskosität den oben genannten Bereich einhielt.
  • Aus den zuvor genannten Gründen sind NaOH (22 bis 46 Gew.-%), KOH (22 bis 46 Gew.-%) oder Mischungen davon (NaOH: 25 bis 46 Gew.-% - x Gew.-%; KOH: x Gew.-%), bevorzugt.
  • Die höchste Stabilität der Suspension wurde mit einer Mischung aus NaOH und KOH erzielt, bei der der Gehalt an KOH zwischen 5 und 10 Gew.-% beträgt.
    • ii) 5 bis 50 Gew.-% Dispergiermittel, Komplexbildner oder eine Kombination daraus:
  • Eine besonders gute Reinigungswirkung des Reinigungsmittels wurde erzielt, wenn im Reinigungskonzentrat mindestens ein Dispergiermittel und mindestens ein Komplexbildner vorhanden sind. Besonders bevorzugt umfasst das Dispergiermittel ein polymeres Dispergiermittel. Ein bevorzugtes Reinigungskonzentrat umfasst 1 bis 10 Gew.-% polymeres Dispergiermittel.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Komplexbildner eine organische Aminofunktion aufweist, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Aminocarbonsäuren, Aminophosphonsäuren oder einer Kombinationen davon. Auf diese Weise konnte besonders vorteilhaft ein flüssiges Reinigungskonzentrat erzeugt werden.
  • Es erwies sich als vorteilhaft, wenn das polymere Dispergiermittel eine Polycarbonsäure ist, bevorzugt Polyacrylsäure oder ein Derivat davon.
    • iii) 0 bis 5 Gew.-% Tensid:
  • Der Anteil von Tensiden darf aufgrund des Schaumverhaltens und der Stabilität, sowie aus Kosten- und Umweltgründen nicht zu hoch sein. Bevorzugt kommen bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-% zum Einsatz. An sich können bekannte Tenside für Geschirrreiniger eingesetzt werden. In einer Ausführungsvariante hat es sich aber als vorteilhaft erwiesen, wenn das Tensid ein nicht-ionisches Tensid darstellt, bevorzugt ein Fettalkoholalkoxylat oder ein Derivat davon. Als besonders geeignetes Tensid hat sich Fettalkoholalkoxylat 8 (Plurafac LF 400, Fa. BASF) gezeigt.
    • iv) 0 bis 5 Gew.-% Hilfsstoffe:
  • Zu den Hilfsstoffen kann auf die Ausführungen von oben verwiesen werden. Bevorzugt werden zwischen 1 und 3 Gew.-% Hilfsstoff zugesetzt. Besonders bevorzugt wird dabei Monoethanolamin zugegeben.
    • v) 28 bis 39 Gew.-% Wasser:
  • Der Wassergehalt beträgt bevorzugt 28 bis 39 Gew.-%, wobei Konzentrationen unter 28 Gew.-% nicht mehr die gewünschten Viskositäten aufwiesen. Konzentrationen über 39 Gew.-% sind zwar als Suspension erzeugbar, der Vorteil gegenüber einer Lösung ist dann allerdings nicht mehr sehr groß.
  • In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das flüssige Reinigungskonzentrat frei von Ethanol, Glycerol und anderen kurzkettigen Alkoholen (C1-bis C5-Alkohole) ist, da sich gezeigt hat, dass solche Alkohole die Viskosität erhöhen, d.h. als Verdickungsmittel wirken. Es hat sich auch gezeigt, dass ein Einbringen von NaOH-Lösungen in Alkohole, Polyole oder Glycerol unter Zusatz von festem NaOH zu einem unkontrollierbaren Aushärten und einer inhomogenen Verdickung führt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Reinigungskonzentrat keine weiteren Bestandteile als die oben genannten auf.
    • Experimentelle Ergebnisse und Ausführungsbeispiel:
  • Das oben dargestellte flüssige Reinigungskonzentrat ist eine stabile Suspension und weist eine Viskosität auf, so dass es in einer Dosieranlage pumpbar und damit dosierbar ist. Die Viskosität des Reinigungskonzentrats ist maximal 6500 mPa·s, gemessen in Anlehnung an ISO 2555:1989 bei 20°C bei einer Drehzahl von 5 rpm.
    • Beispiele
  • Nachfolgend werden beispielhaft Rezepturen sowie Herstellungsverfahren für erfindungsgemäße Reinigungskonzentrate, sowie deren rheologische Eigenschaften gezeigt und nicht-erfindungsgemäßen Vergleichsbeispielen gegenübergestellt. Beispiel 1: Erfindungsgemäßes Beispiel
    Inhaltsstoff Anteil Rohstoff1 [Gew.-%] Anteil Inhaltsstoff2 [Gew.-%] Funktion Schritt
    Alanin N,N-Carboxymethyl-trisodiumsalz 3) in wässriger Lösung (40 Gew.-%) 27,0 10,8 K a)
    Aminophosphonsäuresalz 4) in wässriger Lösung (42 Gew.-%) 10,0 4,2 K
    Monoethanolamin 2,2 2,2 H b)
    Polymere Phosphonsäure 5); Salzsäure; in wässriger Lösung (60 Gew.-%) 5,0 3,0 K c)
    Natronlauge (50 Gew.-%) 22,3 11,15 XOH d)
    Isotridecanolethoxylat 6) 1,5 1,5 T e)
    Kaliumhydroxid 10,0 10,0 XOH f)
    Polyacrylsäure 9), Natriumsalz (in wässriger Lösung, 55 Gew.-%) 3,0 1,65 K g)
    Natriumhydroxid 19,0 19,0 XOH h)
    Gesamt 100 63,5
    1) Inhaltsstoff inklusive Wasser
    2) Reiner Inhaltsstoff (frei von Wasser)
    3) Trilon M fl.,
    4) Dequest 2066
    5) Hydrodis WP 40
    6) Lutensol TO 7
    9) Sokalan PA 30 CL (wässrige Lösung).
    K Komplexbildner/Dispergiermittel
    H Hilfsstoff
    T Tensid
    XOH Alkalimetallhydroxid
    Schritt Verfahrens schritt nach Anspruch 10
  • Der Gesamtgehalt an Wasser beträgt 36,5 Gew.-%. Beim Herstellungsprozess erfolgte eine Kühlung, sodass die maximale Temperatur 35°C nicht überschritten wurde. Die Viskosität der Suspension betrug:
    Viskosität (mPa·s): 4500 mPa·s, gemessen in Anlehnung an ISO 2555:1989 bei 20°C und 5 rpm Beispiel 2: Erfindungsgemäßes Beispiel
    Inhaltsstoff Anteil Rohstoff1 [Gew.-%] Anteil Inhaltsstoff2 [Gew.-%] Funktion Schritt
    Alanin N,N-Carboxymethyl-trisodiumsalz 3) in wässriger Lösung (40 Gew.-%) 27,0 10,8 K a)
    Aminophosphonsäuresalz 4) in wässriger Lösung (42 Gew.-%) 10,0 4,2 K
    Monoethanolamin 2,2 2,2 H b)
    Polymere Phosphonsäure 5); Salzsäure; in wässriger Lösung (60 Gew.-%) 5,0 3,0 K c)
    Natronlauge (50 Gew.-%) 22,3 11,15 XOH d)
    Isotridecanolethoxylat 6) 0,5 0,5 T e)
    Kaliumhydroxid 8,0 8,0 XOH f)
    Polyacrylsäure 9), Natriumsalz (in wässriger Lösung, 55 Gew.-%) 5,0 2,75 K g)
    Gemisch auf Basis von Natriumcarbonat 8); ohne Phosphate 1,0 1,0 H g)
    Natriumhydroxid 19,0 19,0 XOH h)
    Gesamt 100 62,6
    1) Inhaltsstoff inklusive Wasser
    2) Reiner Inhaltsstoff (frei von Wasser)
    3) Trilon M fl.,
    4) Dequest 2066
    5) Hydrodis WP 40
    6) Lutensol TO 7
    7) Sokalan PA 25 CL gran.
    8) Mirapol Surf S
    9) Sokalan PA 30 CL (wässrige Lsg.)
    K Komplexbildner/Dispergiermittel
    H Hilfsstoff
    T Tensid
    XOH Alkalimetallhydroxid
  • Der Gesamtwassergehalt beträgt 37,4 Gew.-%. Beim Herstellungsprozess erfolgte eine Kühlung, sodass die maximale Temperatur 35°C nicht überschritten wurde. Die Viskosität der Suspension betrug:
    Viskosität (mPa·s) 6000 mPa·s, gemessen in Anlehnung an ISO 2555:1989 bei 20°C und 5 rpm Beispiel 3: Erfindungsgemäßes Beispiel
    Inhaltsstoff Anteil Rohstoff1 [Gew.-%] Anteil Inhaltsstoff2 [Gew.-%] Funktion Schritt
    Alanin N,N-Carboxymethyl-trisodiumsalz 3) in wässriger Lösung (40 Gew.-%) 27,0 10,8 K a)
    Aminophosphonsäuresalz 4) in wässriger Lösung (42 Gew.-%) 10,0 4,2 K
    Monoethanolamin 2,2 2,2 H b)
    Polymere Phosphonsäure 5); Salzsäure; in wässriger Lösung (60 Gew.-%) 5,0 3,0 K c)
    Natronlauge (50 Gew.-%) 22,3 11,15 XOH d)
    Isotridecanolethoxylat 6) 1,5 1,5 T e)
    Kaliumhydroxid 8,0 8 XOH f)
    Polyacrylsäure 9), Natriumsalz (in wässriger Lösung, 55 Gew.-%) 5,0 2,75 K g)
    Natriumhydroxid 19,0 19,0 XOH h)
    Gesamt 100 62,6
    1) Inhaltsstoff inklusive Wasser
    2) Reiner Inhaltsstoff (frei von Wasser)
    3) Trilon M fl.,
    4) Dequest 2066
    5) Hydrodis WP 40
    6) Lutensol TO 7
    9) Sokalan PA 30 wässrige Lösung
    8) Mirapol Surf S
    K Komplexbildner
    H Hilfsstoff
    T Tensid
    XOH Alkalimetallhydroxid
  • Der Gesamtwassergehalt beträgt 37,4 Gew.-%. Beim Herstellungsprozess erfolgte eine Kühlung, sodass die maximale Temperatur 35°C nicht überschritten wurde. Die Viskosität der Suspension betrug:
    Viskosität (mPa·s) 3800 mPa·s, 20°C gemessen in Anlehnung an ISO 2555:1989 bei 20°C und 5 rpm Vergleichsbeispiel 1:
    Inhaltsstoff Anteil Rohstoff1 [Gew.-%] Anteil Inhaltsstoff2 [Gew.-%] Funktion Schritt
    Wasser 35,0 - LM 1
    Polymere Phosphonsäure in wässriger Lösung (50 Gew.-%)3 10,0 5,0 K 2
    Glycerin 5,0 5,0 K 3
    Kaliumhydroxid 10,0 10,0 XOH 4
    Polyacrylsäure, Natriumsalz4 20,0 20,0 K 5
    Natriumhydroxid 20,0 20,0 XOH 6
    Gesamt 100,0 60,0
    1) Inhaltsstoff inklusive Wasser
    2) Reiner Inhaltsstoff (frei von Wasser)
    3) Hydrodis ADW 3814/N
    4) Sokalan PA 25 CL gran.
    K Komplexbildner
    LM Lösungsmittel
    XOH Alkalimetallhydroxid
    Der Gesamtgehalt an Wasser beträgt 40,0 Gew.-%.
  • Beim Herstellen des Konzentrats von Vergleichsbeispiel 1 war keine Temperaturkontrolle vorgesehen. Beim Herstellungsprozess trat eine maximale Temperatur von 75°C auf. Bereits unmittelbar nach der Herstellung war das Konzentrat hochviskos; nach 24 Stunden war die Zusammensetzung gelartig. Das Vorhandensein von Glycerin dürfte sich für die Stabilität der Viskosität als negativ erweisen. Vergleichsbeispiel 2:
    Inhaltsstoff Anteil Rohstoff1 [Gew.-%] Anteil Inhaltsstoff2 [Gew.-%] Funktion Schritt
    Alanin N,N-Carboxymethyl-trisodiumsalz 3) in wässriger Lösung (40 Gew.-%) 27,7 11,1 K a)
    Aminophosphonsäuresalz 4) in wässriger Lösung (42 Gew.-%) 10 4,2 K
    Monoethanolamin 2,2 2,2 H b)
    Polymere Phosphonsäure 5); Salzsäure; in wässriger Lösung (60 Gew.-%) 5 3 K c)
    Natronlauge (50 Gew.-%) 22 11,0 XOH d)
    Gemisch auf Basis von Natriumcarbonat 6); ohne Phosphate 0,8 0,8 H e)
    Kaliumhydroxid 7,5 7,5 XOH f)
    Polyacrylsäure 7), Natriumsalz 5,8 5,8 K g)
    Natriumhydroxid 19 19,0 XOH h)
    Gesamt 100 64,6
    1) Inhaltsstoff inklusive Wasser
    2) Reiner Inhaltsstoff (frei von Wasser)
    3) Trilon M fl.,
    4) Dequest 2066
    5) Hydrodis WP 40
    6) Mirapol Surf S
    7) Sokalan PA 25 CL gran.
    K Komplexbildner
    H Hilfsstoff
    XOH Alkalimetallhydroxid
    Gesamtgehalt Wasser: 35,4 Gew.-%.
  • Die Zubereitung ist frei von Tensiden. Die Rezeptur erwies sich ohne Temperaturkontrolle bei der Herstellung als zu viskos. Mit Temperaturkontrolle beim Herstellungsverfahren (max. Temperatur von 35°C) war die Viskosität der Suspension noch im Bereich 6500 mPa·s. Das vollständige Fehlen von Tensiden erwies sich für die Viskosität allerdings als negativ. Eine Beimengung von 0,5 Gew.-% zeigte eine Verringerung der Viskosität und Erhöhung der Stabilität.
  • Eine Reduktion des Wassergehalts in Reinigungskonzentraten auf Wasserbasis führt meist zu einer Steigerung der Viskosität. In DE 100 02 710 A1 ist ein cremeförmiges Reinigungskonzentrat mit einem Wasseranteil von 32,5% beschrieben. Die Eigenschaft als Creme oder Paste ist allerdings auf Grund der hohen Viskosität für den Einsatz in Dosierautomaten ungünstig. Ein solches Reinigungsmittel konnte mit einer Schlauchquetschpumpe in der Dosiereinheit nicht dosiert werden.
  • Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Reinigungskonzentrat weist zu den creme- oder pastenförmigen Reinigungsmitteln gemäß DE 100 02 710 A1 zwei Unterschiede auf: Erstens wird in DE 100 02 710 A1 eine homogene Mischung ohne Partikel, d.h. keine Suspension hergestellt. Zweitens weist das Reinigungskonzentrat von DE 100 02 710 A1 eine erheblich höhere Viskosität auf, was in der schlechten Dosierbarkeit resultiert.
  • In der nachfolgenden Tabelle 1 sind ein erfindungsgemäßes Reinigungskonzentrat und das Reinigungskonzentrat gemäß DE 100 02 710 A1 gegenübergestellt. Tabelle 1: Vergleich der Viskosität von Reinigungskonzentraten:
    Zusammensetzung Beispiel 1 Beispiel von DE 100 02 710 A1
    Viskosität (mPa·s)* 2671 +/-35 20 000 bis 90 000
    (Suspension) (Cremeförmige Paste)
    *) Messbedingungen wie in DE 100 02 710 A1 :
    Brookfield Viskosimeter in Anlehnung an ISO 2555:1989.
  • Die Einzelmessergebnisse für Beispiel 1 lauteten:
    Ergebnis Beispiel 1 Viskosität, mPa · s
    Messung 1 2651
    Messung 2 2711
    Messung 3 2651
  • Die Zusammensetzung gemäß Beispiel 3 wurde zusätzlich unter unterschiedlichen Bedingungen, d.h. bei unterschiedlichen Temperaturen hergestellt. Die Zugabeschritte d) bis h) erfolgten so, dass in der wässrigen Phase eine Temperatur von bei 40°C nicht überschritten wurde (siehe Tabelle 2). Tabelle 2: Vergleich der Viskosität - Zusammensetzung gemäß Beispiel 3.
    Ergebnisse: Viskosität (mPa·s) bei 5 rpm, 20°C*
    Probe 1 2184
    Probe 2 6360
    Probe 3 2400
    Probe 4 3030
    *) Messbedingungen: Brookfield Viskosimeter in Anlehnung an ISO 2555: 1989.
  • Bei den Proben 1, 3 und 4 trat eine maximale Temperatur von 35 °C auf, bei Probe 2 trat kurzfristig eine Temperatur von 40°C auf. Die Messwerte korrelieren mit der maximal aufgetretenen Temperatur, d.h. bei Probe 1 traten die niedrigsten Temperaturen auf, bei Probe 2 die höchsten.

Claims (9)

  1. Reinigungskonzentrat, umfassend
    (i) 22 bis 46 Gew.-% Alkalimetallhydroxid,
    (ii) 5 bis 50 Gew.-% Dispergiermittel, Komplexbildner oder eine Kombination daraus,
    (iii) 0 bis 5 Gew.-% Tensid,
    (iv) 0 bis 5 Gew.-% Hilfsstoffe, und
    (v) 28 bis 39 Gew.-% Wasser,
    wobei das Reinigungskonzentrat eine Suspension ist mit einer Viskosität der Suspension von maximal 6500 mPa·s, gemessen in Anlehnung an ISO 2555:1989 bei 20°C bei einer Umdrehungszahl vom 5 rpm.
  2. Reinigungskonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder eine Mischung davon ist.
  3. Reinigungskonzentrat nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
    - 20 bis 41 Gew.-% Natriumhydroxid und
    - 5 bis 10 Gew.-% Kaliumhydroxid.
  4. Reinigungskonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel mindestens ein Komplexbildner und ein polymeres Dispergiermittel umfasst.
  5. Flüssiges Reinigungskonzentrat gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch
    - 5 bis 49 Gew.-% Komplexbildner und
    - 1 bis 10 Gew.-% polymeres Dispergiermittel.
  6. Flüssiges Reinigungskonzentrat gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplexbildner eine organische Aminofunktion aufweist, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Aminocarbonsäuren, Aminophosphonsäuren oder Kombinationen davon.
  7. Flüssiges Reinigungskonzentrat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Dispergiermittel eine Polycarbonsäure ist, bevorzugt Polyacrylsäure oder ein Derivat davon.
  8. Flüssiges Reinigungskonzentrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstoff Monoethanolamin ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Suspension, umfassend
    (i) 22 bis 46 Gew.-% Alkalimetallhydroxid,
    (ii) 5 bis 50 Gew.-% Dispergiermittel, Komplexbildner oder eine Kombination daraus,
    (iii) 0 bis 5 Gew.-% Tensid,
    (iv) 0 bis 5 Gew.-% Hilfsstoffe und
    (v) 28 bis 39 Gew.-% Wasser,
    wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    a) Bereitstellen einer Portion Dispergiermittel, Komplexbildner oder einer Kombination daraus in wässriger Lösung,
    b) gegebenenfalls Zugabe von Hilfsstoffen,
    c) im Falle der Zugabe von Hilfsstoffen, anschließende Zugabe einer weiteren Portion Dispergiermittel,
    d) Zugabe einer Portion Alkalimetallhydroxid als wässrige Lösung,
    e) gegebenenfalls Zugabe eines Tensids,
    f) Zugabe einer Portion Alkalimethallhydroxid als Feststoff,
    g) Zugabe eines Dispergiermittels,
    h) Zugabe einer weiteren Portion Alkalimethallhydroxid,
    wobei die Zugabeschritte unter Rühren erfolgen und zumindest die Zugabeschritte d) bis h) derart erfolgen, dass in der wässrigen Phase eine Temperatur von maximal 40°C, vorzugsweise maximal 35 °C eingehalten wird.
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