JP3307952B2 - 抗エッチング瓶洗浄溶液 - Google Patents

抗エッチング瓶洗浄溶液

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、苛性アルカリ瓶洗浄溶液に関する。より詳
細には、本発明は、それによってガラスのエッチング現
象が有意に減少されるボトル洗浄溶液に関する。
発明の背景 ガラス瓶、特に、清涼飲料およびビールに使用される
ガラス瓶は、再使用されることが多い。これらを再使用
するために、製造業者に返却されたときに、清浄し、滅
菌する必要がある。これは３または４区分を有する瓶洗
浄装置を用いて行われる。これらの瓶が、機械に導入さ
れ、洗浄工程の間、個々のホルダーまたはポケットによ
って保持される。瓶は初めに、大きい粒子およびラベル
を除去するように設計された予備濯ぎ区分に運ばれる。
この区分において、清浄工程からの水および残留化学物
質が、機械に瓶が導入されたときに、瓶に向かう。次
に、高温、通常約70℃またはそれ以上において、瓶が高
苛性アルカリ溶液に浸漬される清浄または浸漬区分に、
瓶が運ばれる。７〜15分後、瓶が、温かい濯ぎ液、次に
最終の飲料水濯ぎ液に、運ばれる。次に、最終濯ぎ水
が、次の初期予備濯ぎに再使用される。
清浄または浸漬溶液は、高苛性アルカリ溶液である。
通常、この溶液は、２〜４％の水酸化ナトリウムを含有
する。これは、瓶を清浄にし、主ラベルおよび容器のネ
ック部分のバンドラベルに含有される金属泊のような金
属を溶解する働きをする。また、温度と接触時間との組
合せにおいて、この高苛性アルカリ溶液は、瓶を商業的
滅菌にする。操作者の中には苛性アルカリのみで瓶を清
浄にする者もあるが、これは一般に許容されない。苛性
アルカリのみでは有効な洗剤ではなく、濯ぎが必要でな
いものではない。さらに、それは、カルシウムおよびマ
グネシウムイオンを、塩の形態で溶液から沈殿させる。
生じる沈殿物は、瓶に斑点を残し、粘着性スケールとし
て装置に堆積しうる。そのようなスケールは、瓶洗浄機
の効率を低下させ、熱移動を妨げることによってエネル
ギー消費を増加させる。
濯ぎ性能および洗浄力を向上させるために、一般に界
面活性剤が浸漬溶液に添加される。界面活性剤は多くの
役割を果たす。苛性アルカリが湿潤するのを助け、汚れ
に浸透し、汚れの分散を補助する。界面活性剤はまた、
汚れが清浄瓶に再付着するのを防止し、発泡を制御し、
全体的な清浄化を高める。
カルシウムおよびマグネシウムの沈殿を防止するため
に、化学物質の組合せが使用される。陽イオンに結合し
て、それらが他の洗浄剤成分と反応し、溶液から沈殿す
るのを防止するキレート化剤（chelant）が使用され
る。典型的なキレート化剤は、エチレンジアミン四酢
酸、ニトリロ三酢酸、錯ホスフェート（complex phosp
hates）およびそれらのアルカリ金属塩、ならびにグル
コン酸のアルカリ金属塩を包含する。
金属イオン封鎖剤も、硬質沈殿を防止するために使用
される。主な金属イオン封鎖剤は、オルトホスフェート
およびホスホネートである。結晶生長阻害剤の使用によ
っても、スケールが制御される。これらは、ポリアクリ
ル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、およびそれ
らのコポリマーのようなポリカルボン酸である。これら
は、限界阻害剤としても作用し、全工程において非常に
重要な役割を果たす。残留ポリカルボン酸が、温かい濯
ぎ液から戻され、予備濯ぎ液に運ばれる。従って、それ
は、予備濯ぎ区分におけるスケール形成、ならびに濯ぎ
区分におけるスケール形成および斑点発生を防止する。
苛性アルカリ瓶洗浄工程は、ガラスに対して化学的に
攻撃性である。苛性度のレベルは、通常の瓶洗浄温度に
おいて、その間にガラスマトリックスを部分的に溶解す
るのに充分である。次に、ガラス表面の掻き傷が、苛性
アルカリが攻撃する表面積を増加させ、それがまたガラ
スの溶解を増加させる。これによって掻き傷がさらに大
きく見え、その結果、瓶が外観上望ましくないものにな
る。最終的に、ガラスの外観が消費者にとって許容され
ないものとなり、それの有効寿命に達する前に廃棄しな
ければならない。瓶の外観を維持し、その結果より多く
の回数の使用が可能になり、瓶のコストに対してより多
くの価値が得れらるようにすることが、瓶洗浄における
重要な目的である。
さらに、ガラスが溶解するときに、シリカが放出さ
れ、それが洗浄溶液中の他の物質との錯体生成に使用さ
れて、シリケートを形成する。除去するのが非常に困難
なシリケートスケールとして、シリケートが装置に付着
する。実際、一般にこれを表面から物理的に削り落とす
必要がある。そうするために、瓶洗浄機を止めて空にす
る必要があり、生産性を低下させることになる。
結局は、ガラス中に存在する何らかの不純物が洗浄溶
液に溶解し、最終的には洗浄液を捨てなければならない
ので、ガラスの溶解は望ましくない。このことは環境問
題を生じる場合があり、および、これらの物質が濯ぎに
よって瓶から除去されない場合は、品質上の問題が発生
する。
瓶洗浄溶液中におけるガラスのエッチングまたは溶解
を、最少限にする試みがなされている。一般に、これら
の試みは、亜鉛、アルミニウム、またはベリリウムのよ
うな金属イオンを、溶液に添加することを含む。この問
題を解決しようとするこれまでの試みが、例えば、米国
特許第2419805号、米国特許第2447297号、米国特許第24
25907号、および英国特許第1443570号に開示されてい
る。金属イオンを洗浄溶液に添加することは、この問題
を解決するのに許容される方法ではない。この方法は、
亜鉛およびベリリウムのような重金属の場合、環境的観
点から望ましいものではなく、および、それらが瓶から
完全に濯ぎによって除去されない場合には健康上の危険
を生じうるので望ましくない。アルミニウムを添加する
ことも、それが洗浄機中のスケールの一因となるので許
容されない。
発明の要旨 本発明は、金属イオンを添加せずに、シリカの溶解を
有意に減少させる苛性アルカリ瓶洗浄溶液が形成される
ことを前提とする。より詳細には、本発明は、シリカの
溶解を阻止する高苛性アルカリ瓶洗浄溶液を、結晶生長
阻害剤との組合せにおいて、およびガラスのエッチング
を促進することが既知のいくつかの化合物を実質的に含
まずに、水酸化ナトリウムから形成しうることを前提と
する。これらのエッチング促進化合物は、ガラス洗浄組
成物に一般に使用されるある種のキレート化剤および金
属封鎖剤、特にエチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢
酸、ならびにホスフェートおよび高濃度のホスホネート
を包含する燐化合物を包含する。苛性アルカリおよび結
晶生長阻害剤を含有するが、EDTA、NTA、ホスフェー
ト、および高濃度ホスホネートを含有しない浸漬溶液を
提供することによって、ガラスの苛性アルカリエッチン
グを促進しない高有効性のガラス洗浄溶液が得られる。
本発明はさらに、ガラスのエッチングを阻害する界面
活性剤およびある種のキレート化剤を含有することがで
きる。界面活性剤は特に、アルキルポリグリコシドのよ
うな非ホスフェート化非イオン界面活性剤を包含する。
好適なキレート化剤は、グルコン酸およびその塩、なら
びにアルカリ金属グルコヘプトネートおよびアルカリ金
属ボロヘプトネートを包含する。
このような化学を使用することによって、ガラスのエ
ッチングを最少限にする有効な瓶洗浄溶液を提供するこ
とができる。これによって、瓶の有効寿命が延長され、
瓶洗浄装置におけるシリケート形成が最少限にされる。
追加的な利点は、これら全てのエッチング阻害物質が洗
浄工程に貢献することである。本発明の目的および利点
が、下記の詳細な説明によってさらに理解される。
発明の詳細な説明 本発明は、瓶洗浄組成物、瓶洗浄溶液、および瓶洗浄
方法を包含する。瓶洗浄溶液は、瓶洗浄機中に実際に存
在する苛性アルカリ溶液を意味する。瓶洗浄溶液は、瓶
洗浄組成物と水とを組み合わせることによって形成され
る。
瓶洗浄装置は一般に、瓶洗浄組成物、即ち水酸化ナト
リウムおよび他の化学物質が添加されて瓶洗浄溶液を形
成する所定容量の水を有する。形成される瓶洗浄溶液は
通常、１〜7.5重量％、好ましくは１〜４重量％の苛性
アルカリを含有する。水酸化カリウムを使用することが
できるが、水酸化ナトリウムは、その高いアルカリ度お
よび一般に低コストであるため、より好ましい。
水酸化ナトリウム以外に、瓶洗浄溶液は結晶生長阻害
剤を含有する。これは、スケール形成を防止し、瓶洗浄
溶液の濯ぎを容易にする働きをする。これは浸漬タンク
からの溶液のキャリーオーバーにより温濯ぎ区分中に限
界阻害を与え、さらに、温濯ぎ区分からの水が、予備濯
ぎに再度振り向けられるので、洗浄装置の予備濯ぎ区分
中にも限界阻害を与えるという追加的な利点を有する。
結晶生長阻害剤は、低分子量ポリカルボン酸またはそ
の塩である。ポリカルボン酸は、ポリアクリル酸、ポリ
メタクリル酸、およびポリマレイン酸、ならびにそれら
のコポリマーを包含する。通常、これらのポリマーの平
均分子量は、約1000〜約100,000である。分子量の決定
要因は主に、浸漬溶液中におけるポリマーの溶解能力で
ある。
通常、25〜2000ppm、好ましくは50〜1000ppmのポリマ
ーが浸漬溶液に存在する。好ましい結晶生長阻害剤は、
約40,000の平均分子量を有するアクリル酸とマレイン酸
とのコポリマー塩であるAcusol 505Nを包含する。これ
は、Rohm ＆ Haasによって、35％固体溶液として市販
されている。第二の好ましい結晶生長阻害剤は、約70,0
00の平均分子量を有し、Rohm ＆ Haasによって40％固
体溶液として市販されているアクリル酸とマレイン酸の
コポリマーのナトリウム塩であるAccusol479Nである。
第三の好ましいポリカルボン酸は、平均分子量3000を有
するポリアクリル酸（ナトリウム陰イオン性ターポリマ
ー）である。Alcoによって43％固体溶液として市販され
ているAlcosperse 408である。前記物質の乾燥品も、
乾燥品が重量ベースにおいてより活性であるという事実
を考慮して濃度を調節することによって、粉末製剤に使
用することができる。
浸漬溶液はさらに、エッチングを促進しない界面活性
剤を、汚れの分散を向上させるのに有効な量において、
含有する。非エッチング界面活性剤は、非イオン界面活
性剤、特に、ポリアルキルグルコシドを含有する。これ
らは実際に、活性アルカリエッチングを阻害する。好ま
しくは、洗浄溶液が100〜2500ppm、好ましくは200〜200
0ppmのポリアルキルグルコシド（活性成分）を含有す
る。１つの好ましいポリアルキルグルコシドは、50％活
性体溶液であるGlucopon425 CSである。ホスフェート
含有界面活性剤は、エッチングを促進させる傾向がある
ので、使用すべきでない。
浸漬溶液は、溶液安定性を促進するために、種々の陰
イオンおよび両性界面活性剤を含有してもよい。典型的
な陰イオンおよび両性界面活性剤は、ラウリルスルフェ
ート、ナトリウムキシレンスルホネート、トルエンスル
ホン酸およびその塩、スルホ琥珀酸塩、脂肪酸およびそ
の塩、ならびにイミダゾリンを包含する。これらは、ヒ
ドロトロープとして使用され、液体溶液中に０〜20重量
％の濃度で存在することができる。
さらに、浸漬溶液は、キレート化剤を含有するのが好
ましい。キレート化剤が、エチレンジアミン四酢酸また
はニトリロ三酢酸でないことが非常に重要である。瓶洗
浄溶液中に一般に使用されるこれらの物質は両方とも、
ガラスエッチングを促進する。キレート化剤は、グルコ
ン酸またはその水溶性の塩、アルカリ金属グルコヘプト
ネート、またはアルカリ金属ボロヘプトネートであるの
が好ましい。約250〜2000ppmのキレート化剤が浸漬溶液
に存在し、約1000ppmで存在するのが好ましい。
前記のように、浸漬溶液は、瓶洗浄溶液に一般に使用
されるある種の化学物質を実質的に含有すべきでない。
これらは、エッチングをさらに促進させる化学物質であ
る。特に、本発明は、金属イオン封鎖剤、充填剤、また
は他の組成物のようなホスフェート含有物質も含有すべ
きでない。さらに、ホスホネートの濃度は、2000ppm未
満でなければならない。ホスホネートは、５〜約1000pp
mの濃度において、エッチングを有効に阻止する。ホス
ホネートは緩やかなpHによって、濯ぎ区分中でより高い
濃度において許容される。
表１に記載の濃度またはそれ以上の濃度が、苛性アル
カリ攻撃を促進する濃度として示されている。これは１
つの成分に対してである。そのような組成物の組合せが
存在する場合には、より低い濃度がエッチングを引き起
こす。これらの組成物の非検出量が、洗浄溶液中に存在
するのが好ましい。
浸漬溶液は、個々の成分を別々に瓶洗浄機中の水に加
えることによって、または全ての成分を所望の割合で合
わせて水に加えることによって、形成することができ
る。瓶洗浄組成物が、NaOHを含有してもよく、またはNa
OHを購入して別に加えてもよい。さらに、瓶洗浄組成物
を、液体または粉末として製剤化してもよい。
水酸化ナトリウムを組み込んでいるオールインワンタ
イプ粉末配合物は、0.1％〜約５％の結晶生長阻害剤、
任意成分の０〜10％、好ましくは少なくとも２％のキレ
ート化剤、０〜10％、好ましくは少なくとも0.1％の非
イオン界面活性剤、および０〜10重量％の充填剤との組
合せにおいて、少なくとも60％、好ましくは80％の水酸
化ナトリウムを含有する。この場合の充填剤は、硫酸
塩、炭酸塩、重炭酸塩のような組成物であってもよい。
前記のように、組成物は、NTA、EDTA、またはどのよう
なホスフェートも含有しない。浸漬溶液中におけるこの
組成物の推奨使用濃度は、約2.5％〜５％ w/vである。
好ましい配合が表２に示されている。
オールインワン液体組成物は、少なくとも約30％の水
酸化ナトリウム50％溶液（好ましくは80％の50％溶液）
を、0.1％〜約５％の結晶生長阻害剤、０〜約10％、好
ましくは少なくとも１％のキレート化剤、および０〜約
10％、好ましくは少なくとも0.1％の非イオン界面活性
剤と共に含有する。それらを単にブレンドして、安定な
液体溶液、エマルジョン、または分散液を形成する。こ
れもまた、NTA、EDTA、または燐酸塩を含有しない。こ
の組成物は、２〜10％ V/Vの濃度で使用される。典型
的な配合を表３に示す。
使用に際して、これらは、瓶洗浄装置の浸漬区分中の
新鮮水に単に添加されるか、または瓶洗浄装置の浸漬区
分に補充水（make−up water）として添加されるか、
または濃度ブローブが所望濃度を維持するために追加の
苛性アルカリの必要性を指示したときに添加される。次
に、瓶洗浄機がそれの通常の方法で操作され、一般に、
瓶を苛性アルカリ溶液に60〜80℃において７〜15分間浸
漬する。
オールインワン組成物の他に、瓶洗浄機の操作者は、
苛性アルカリを別に添加し、水処理および洗浄剤系をパ
ッケージとして添加することが多い。従って、苛性アル
カリを含まない添加剤の液体溶液は、約０〜20％のキレ
ート化剤、好ましくはグルコン酸またはその塩、０〜10
％の非イオン界面活性剤、および少なくとも約１〜10％
の結晶生長阻害剤を含有するのが好ましい。これが、少
なくとも約20％のグルコン酸ナトリウム、少なくとも約
４％の非イオン界面活性剤、および少なくとも約５％の
アクリレート（全て重量ベース）を含有するのが好まし
い。液体添加剤の典型的な配合が、表４に示されてい
る。配合物12〜14は苛性アルカリを含有せず、エッチン
グを阻害するようにのみ設計されており、一方、配合物
６〜11は、完全な浸漬配合物である。
粉末添加剤組成物（即ち、苛性アルカリを含まない）
は、基本的に同じ成分、即ち、０〜20％キレート化剤、
０〜20％非イオン界面活性剤、０〜10％結晶生長阻害剤
を含有する。これらの組成物が配合され、それらのガラ
スにおける効果を評価するために試験された。また、典
型的な配合が、表５に示される。
注） Acusol 479Nおよび479ND:平均分子量約70,000のアク
リル酸−マレイン酸共重合体の塩（Rohm ＆ Haas社製） Acusol 505Nおよび505ND:平均分子量約40,000のアク
リル酸−マレイン酸共重合体の塩（Rohm ＆ Haas社製） Triton BG 10、CG 110、DF 16およびDF12:アルキルポ
リグルコシド（Rohm ＆ Haas社製） Mona NF 10:非イオン性界面活性剤（Rohm ＆ Haas社
製） Plurafac LF 431:アルコキシル化脂肪族アルコールよ
り成る非イオン性界面活性剤（BASF社製） 配合物１〜５に記載の配合物を試験するために、これ
らを、下記表６に記載されている濃度において水と合わ
せた。濃度は、水浴中３％水酸化ナトリウムになるよう
に決められた。添加剤（６〜17）に関しては、瓶洗浄添
加剤に使用される好ましい典型的レベルである0.1％の
典型的添加濃度が、使用された。添加剤は、水酸化ナト
リウムの３％溶液中で試験された。
これらの溶液を試験するために、実験用顕微鏡スライ
ドを溶液中に配置し、71℃において72時間維持した。こ
れらの各配合物において、スライドは、苛性アルカリ攻
撃の典型である曇りを有さない無色透明を維持した。添
加剤を用いずに３％NaOHで処理したスライドは、ひどい
白色曇り、および増加した重量損失を示した。
これらの配合物は、ガラスのエッチングを促進せず、
さらには事実上、水酸化ナトリウムによるガラスのエッ
チングを阻害する働きをする。このことは、シリケート
スケールを減少させ、瓶の外観を維持し、ガラスの溶解
を減少させる。この結果、瓶の強度および保存性が維持
される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−283200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−189300（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−33096（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−112700（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−359096（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C11D 1/00 - 17/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１％〜7.5％の水酸化ナトリウム、および
    少なくとも25ppmのポリカルボン酸結晶生長阻害剤を含
    有する溶液に、瓶を浸漬することを含んで成る瓶洗浄方
    法であって、該溶液が、０〜100ppmのホスフェート化合
    物、０〜100ppmのEDTAまたはNTA、および０〜2000ppmの
    ホスホネート組成物を含有し、該溶液がさらに、グルコ
    ネート、グルコヘプトネート、ボロヘプトネートから成
    る群から選択されるキレート化剤250ppm〜2000ppm、お
    よび100ppm〜2500ppmのアルキルポリグルコシドを含有
    することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】ホスフェート、エチレンジアミン四酢酸、
    およびニトリロ三酢酸を実質的に含有しない瓶洗浄粉末
    組成物であって、少なくとも60％の水酸化ナトリウム、
    少なくとも0.1％のカルボン酸結晶生長阻害剤、グルコ
    ネート、グルコヘプトネート、およびボロヘプトネート
    から成る群から選択されるキレート化剤２〜10％、およ
    び0.1％〜10％のアルキルポリグルコシドを含有する組
    成物。
  3. 【請求項３】30％〜50％の水酸化ナトリウム、および0.
    1％〜５％のポリカルボン酸結晶生長阻害剤を含んで成
    る瓶洗浄液体組成物であって、ホスフェート、エチレン
    ジアミン四酢酸、およびニトリロ三酢酸を実質的に含有
    せず、グルコネート、グルコヘプトネート、およびボロ
    ヘプトネートから成る群から選択されるキレート化剤１
    ％〜10％、および0.1％〜10％のアルキルポリグルコシ
    ドをさらに含んで成る組成物。
  4. 【請求項４】有効量のポリカルボン酸結晶生長阻害剤
    を、グルコネート、グルコヘプトネート、およびボロヘ
    プトネートから成る群から選択されるキレート化剤およ
    び有効濃度のアルキルポリグルコシドと組合せて含む瓶
    洗浄組成物のための添加剤であって、ホスフェート含有
    化合物、EDTAおよびNTAを実質的に含有しない添加剤。
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