KR101876815B1 - 세정 첨가제 및 이를 사용하는 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크에서 유리병을 세정하는 처리에 사용하기 위한, 유리병 세정 첨가제 및 유리병의 세정 방법을 개시하는데, 상기 세정 첨가제는 성분 A, 성분 B 및 성분 C로 이루어지고, 성분 A는 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하고, 성분 B는 과산화물을 함유하고, 성분 C는 소포제를 함유하고, 성분 A는 일차 가성 탱크에 첨가되고, 성분 B는 일차 가성 탱크에 선택적으로 첨가되고, 성분 A와 성분 B는 이차 가성 탱크에 첨가되고, 성분 C는 일차 가성 탱크 또는 이차 가성 탱크에 선택적으로 첨가된다. 일차 가성 탱크 또는 이차 가성 탱크에 첨가되는 가성 용액의 중량을 기준으로 하여 성분 A의 첨가량은 0.05%-0.5%이고, 성분 B의 첨가량은 0.1%-0.5%이고, 성분 C의 첨가량은 0-0.5%이다. 상기 일차 가성 탱크 및 상기 이차 가성 탱크에서 가성 용액은 1.5%-3%의 소듐 하이드록사이드 용액이다. 본 발명의 유리병 세정 첨가제 및 유리병 세정 방법은 비교적 저온, 일반적으로 50-70℃에서 안정적이고 우수한 세정 효과를 가능하게 한다.
Description
본 발명은, 비교적 저온에서 안정하고 우수한 세정 효과를 가능하게 하는, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크에서 유리병을 세정하기 위한 세정 첨가제 및 이를 사용하는 세정 방법을 제공한다.
산업적 용도로 이용되는 세정 기술에서, 세정제의 선택 및 처리 공정은 용기의 상이한 재료, 모양 및 상이한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 세정되어야 하는 상이한 대상, 예컨대, 유리병, 금속 용기, 플라스틱 캔 또는 고무에 대하여 각각 달라진다.
세정 산업에서 흔히 사용되는 CIP(정치 세정(Clean In Place)으로도 알려짐)는 안전하고 자동적인 세정 시스템이며, 고급 식품, 위생 및 약제 산업에서 폭넓게 사용되고 있다. CIP는 일반적으로 큰 장비, 시스템 및 장치의 세정에 사용되며, 유리병과 같은 작은 대상의 세정에는 적합하지 않다.
재활용 유리병은 일반적으로 80℃-90℃에서 설정된 산업적 세정 온도 및 시간 당 24,000-40,000개의 병의 세정 속도로 되어 있는 병 세정 기계에 의해 일반적으로 세정된다. 세정제의 선택은 세정 효과 및 세정율에 대하여 비교적 큰 영향을 지닌다. 식품 산업에 사용되는 다양한 세정제(주로 산과 알칼리)가 있는데, 이들 중에서 수산화나트륨 및 질산이 가장 폭넓게 사용된다. 유리병 세정 산업에서, 가성 탱크에는 알칼리성 세정이 일반적으로 쓰이는데, 알칼리성 세정 공정 동안에 세정 효과를 개선시키 위하여 세정 첨가제가 첨가된다.
현재, 유리병 세정 첨가제는 킬레이팅제(chelating agent) 및 계면활성제를 포함한다. 킬레이팅제는 주로 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 소듐 글루코네이트, 글루콘산, 시트르산, 락트산, 소듐 포스페이트, 소듐 트리폴리포스페이트, 소듐 피로포스페이트, 유기 포스핀 등을 포함하고, 이들은 일반적으로 단독으로 또는 조합되어 사용된다. 계면활성제는 일반적으로 비이온성 계면활성제 및 소포제 등으로서 사용된다.
유리병 세정 기술에 있어서 중요한 것은 병 외면의 라벨을 철저하게 제거하고 병 내면 및 외면의 오염물(dirt)을 제거하는 것이다. 라벨 제거의 난이도는 대체로 라벨링 동안 사용된 아교(glue)의 유형 및 라벨의 풍화도(degree of weathering)에 좌우된다. 유리병의 오염물은 주로 두 유형의 오염물, 즉, 곰팡이 얼룩, 및 진흙과 점토를 포함한다. 곰팡이 얼룩, 진흙 및 점토는 공기 중에서 매우 건조해져서 유리병에 강하게 접착되고, 유리병의 입구는 일반적으로 흔한 용기의 입구보다 더 작아서 병 내면의 오염물을 제거하기가 매우 어렵다.
일반적으로, 우수한 세정 효과를 실현하기 위해서는 세정 장비에 의한 반복 세정, 또는 수동의 반복 헹굼(rinsing), 또는 상승된 세정 온도가 필요하다. 일반적으로, 세정 온도가 10℃씩 증가되는 때마다, 화학적 반응 속도는 1.5-2.0배씩 증가하고, 세정율이 또한 우수한 세정 효과와 함께 이에 상응하여 증가된다.
세정 온도의 증가가 세정 시간을 단축시키거나 세정제의 농도를 감소시키는 것을 돕지만, 이에 상응하여 에너지 소비가 증가될 것이다. 이론상, 곰팡이는 82℃에서 건조되어 건조된 오염물의 제거를 더 어렵게 하는 것으로 여겨지지만, 실제로 세정을 실시하면서 세정 효과는 온도를 증가사킴으로써 심지어 90℃에서 더 우수해질 것으로 밝혀졌다. 따라서, 세정 효과를 향상시키기 위해 세정 산업에서는 온도 증가를 일반적으로 이용하고, 유리 표면 상에서 제거하기 어려운 탄수화물, 단백질, 단단한 오염물 및 그 밖의 오염물질(contaminant)을 제거하기 위해서 세정 온도는 일반적으로 80℃-90℃로 그리고 심지어 특별한 환경에서는 60℃보다 낮지 않게 설정된다. 그러나, 고온에서의 세정은 높은 에너지 소비 및 높은 비용을 초래할 뿐만 아니라, 작업자에 대한 작업 위험성을 증가시키고 작업 환경을 가혹하게 만드는 다수의 잠재적인 안전성 위험 요인을 지닌다.
종래 기술에서 상기 단점들을 극복하기 위햐여, 본 발명은, 특히 유리병 세정의 경우에, 가성 용액 세정 환경에 특히 적합하고 비교적 저온에서 동일하거나 보다 우수한 세정 효과를 달성하여 에너지를 절약하고 생산 비용을 절감하는, 신규한 세정 첨가제 및 상응하는 유리병 세정 방법을 제공한다.
본 발명은 가성 세정 환경에서 사용하기 위한 유리병 세정 기술을 제공하고, 본 발명의 신규한 세정 첨가제 및 세정 방법을 이용함으로써 유리병 세정 온도는 50℃-70℃로 감소되어, 동일하거나 보다 우수한 세정 효과와 함께 생산성이 향상되고 에너지가 절약될 수 있다.
한 가지 양태에서, 본 발명은 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크에서 유리병을 세정하는 처리에 사용하기 위한 유리병 세정 첨가제를 제공하고, 상기 세정 첨가제는 성분 A, 성분 B 및 성분 C로 이루어지는데, 여기서,
성분 A는 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하고,
성분 B는 과산화물을 함유하고,
성분 C는 소포제를 함유하고,
성분 A는 일차 가성 탱크에 첨가되고, 성분 B는 일차 가성 탱크에 선택적으로 첨가되고, 성분 A 및 성분 B는 이차 가성 탱크에 첨가되고, 성분 C는 일차 가성 탱크 또는 이차 가성 탱크에 선택적으로 첨가된다.
유기 포스핀 킬레이팅제는 아미노 트리메틸렌 포스폰산 (ATMP), 1-하이드록시 에틸리덴-1,1-디포스폰산 (HEDP), 에틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산) 소듐 (EDTMPS), 에틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산) (EDTMPA), 디에틸렌 트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산) (DTPMPA), 2-포스포노부탄-1,2,4-트리카복실산 (PBTCA), 다가 알콜 포스페이트 에스테르 (PAPE), 2-하이드록시 포스포노아세트산 (HPAA), 헥사메틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산) (HDTMPA), 폴리아미노 폴리에테르 메틸렌 포스포네이트 (PAPEMP), 및 비스(헥사메틸렌 트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산)) (BHMTPMPA)을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
유기 포스핀 킬레이팅제는 점성 오염물을 박리하는 효과를 지니고, 유리병 상의 곰팡이, 진흙 및 점토에 매우 강하게 침투하고 분산시켜 이들을 효과적으로 제거한다. 또한, 본 발명의 세정 첨가제에 함유된 유기 포스핀 킬레이팅제는 인체에 비독성이고, 오염물의 분해를 촉진시키고, 장비에 대해 낮은 부식성을 지니며, 우수한 오염물 억제 성능을 지닌다.
성분 A는 또한 바람직하게는 소듐 글루코네이트 또는 글루콘산을 포함하여 글루코네이트, 글루콘산, 락트산, 및 시트르산 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
일반적으로, 유기 포스핀 킬레이팅제는 유리병 상의 오염물을 분해하고 분산시키기 위해 사용되고 가성 환경에서 유리병 상의 곰팡이, 진흙 및 점토에 대해 강한 분산 및 분해 효과를 지니지만, 칼슘, 마그네슘, 철 이온 등과 같은 금속 이온에 대하여 약한 착화력을 지니는데 반해; 글루코네이트, 글루콘산, 락트산, 시트르산 또는 이들의 혼합물은 그 자체가 킬레이팅제이고, 칼슘, 마그네슘 및 철 이온에 대하여 강한 착화력을 지니지만, 다른 오염물에 대해서는 낮은 제거력을 지닌다. 글루코네이트 또는 글루콘산과 같은 성분을 첨가한 후에, 성분 A의 전체 킬레이팅 효과는 현저히 개선된다. 따라서, 심하게 오염된 유리병을 처리하는 경우, 글루코네이트, 글루콘산, 락트산, 및 시트르산 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물이 성분 A에 선택적으로 첨가될 수 있다.
본 발명은 또한 과산화물을 함유하는 성분 B를 포함하고, 상기 과산화물은 하이드로젠 퍼옥사이드, 소듐 퍼옥사이드, 소듐 퍼카보네이트, 소듐 퍼보레이트, 마그네슘 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 포타슘 퍼옥사이드, 클로린 디옥사이드, 퍼아세트산, 퍼옥탄산 및 오존수 중 하나 또는 이들의 임의의 조합물을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 상기 과산화물은 바람직하게는 소듐 퍼카보네이트, 소듐 퍼보레이트 및 하이드로젠 퍼옥사이드 중 하나 또는 이들의 임의의 조합물이다. 대안적으로, 상기 과산화물은 바람직하게는 마그네슘 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드 및 바륨 퍼옥사이드 중 하나 또는 이들의 임의의 조합물이다.
식품 산업에서, 과산화물은 일반적으로 식품 살균 및 소독에 사용되지만, 유리병을 위한 세정 첨가제로서 사용된 적은 전혀 없다. 본 발명자들은, 유리병 세정 공정에서, 다른 포뮬레이션과 조합된 세정 첨가제 포뮬레이션의 일부로서 과산화물의 사용이 상승작용으로 우수한 세정 효과를 달성할 수 있음을 발견하였다.
일반적으로, 유리병의 입구는 비교적 작아서 오염물을 제거하기 위해 병 내면을 효과적으로 교반하는 기계적 힘을 얻기가 어렵고, 수동으로 헹구거나 장비에 의해 반복적으로 플러싱(flushing)하는 것이 필요한데, 이는 생산성의 저하를 초래한다. 본 발명의 세정 첨가제는 가성 탱크에서 가성 용액과 조합하여 사용되기 때문에, 수산화물은 가성 용액과 접촉하는 경우에 산소를 방출하여 세정 용액에서 기포가 발생될 것이고, 용액에서 계속해서 발생되는 이러한 기포는 용액에서 교반을 촉진시켜 유리병에 더 큰 기계적 힘을 생성시키고, 이에 의해서 오염물이 파괴되고 오염물과 유리병 사이의 흡착력이 감소하여 오염물의 플러싱과 박리가 보다 용이해진다. 이와 동시에, 과산화물은 유기 오염물을 산화시키고 분해하는 효과를 지녀서 유리병 내면과 외면의 오염물을 세정하기 더 쉽게 만든다. 과산화물을 함유하는 성분 B를 첨가한 후, 본 발명의 세정 첨가제는 원래의 유리병 세정 첨가제에 비해 보다 우수한 세정 효과를 지니고, 그에 따라서, 비교적 저온에서 종래 기술과 동일하거나 그보다 우수한 세정 효과가 달성될 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 이러한 과산화물은 비교적 안정적이고, 비용이 저렴하고, 분해 후에 독성과 부작용을 지니지 않는 물질을 발생시켜서, 식품 산업에서 본 출원의 유리병 세정 기술에 사용되는 경우에 높은 안전성 및 실용 가치가 달성된다. 성분 B는 일반적으로 이차 가성 탱크에 첨가되어 비용이 절약되게 하고, 이는 심하게 오염된 유리병을 처리하는 경우에 일차 가성 탱크에 첨가될 수 있다.
본 발명의 세정 첨가제는 성분 C를 또한 포함하고, 성분 C는 세정 공정에 소포 효과를 제공하는 소포제를 함유한다. 소포제는 실리콘 폴리에테르, 지방 알콜 폴리에테르, 에틸렌디아민 폴리에테르 소포제 또는 이들의 조합물을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 당해 기술 분야에 흔히 사용되는 다른 소포제가 또한 선택될 수 있다.
유리병 세정에서, 용액에서 과산화물을 함유하는 성분 B의 기포 방출은 병 세정 기계에서 포움의 발생을 향상시킬 수 있고, 유리병에 의해 운반된 오염물이 또한 포움을 발생시킬 수 있고; 생산 시에 발생된 기포는 세정을 위한 기계적 힘을 향상시키는 것을 돕고, 반면에 과도한 포움의 발생은 이와 동시에 제어되어야 하는데, 그 이유는,
1. 과도한 포움이 유리병과 세정 용액 사이에 불충분한 접촉을 초래하여 세정 효율을 저하시킬 수 있고;
2. 과도한 포움이 세정의 어려움을 증가시키고, 후속 분무 세정 절차의 지연을 초래하고, 세정 용액의 잔여물 위험을 부과할 수 있으며;
3. 과도한 포움이 유리병 기계로부터 넘쳐서 생산 현장의 소독 상태에 영향을 미칠 것이기 때문이다.
따라서, 본 발명의 성분 B를 적용한 후, 과도한 포움의 현상이 있다면, 소포제를 함유하는 성분 C를 이차 가성 탱크에 첨가하여 상기 해로운 현상의 발생을 억제할 수 있다. 과도한 포움이 발생하지 않는다면, 성분 C는 첨가할 필요가 없다. 기술자는 현장 상태에 따라 적절한 양의 성분 C를 첨가하는 것을 결정할 수 있다.
본 발명의 세정 첨가제는 과산화물 및 소포제의 상승 작용을 고려하고 이를 이용하기 때문에, 유리병 세정 효과(산화 및 기계적 힘 향상)가 크게 증가되면서 종래 기술과 비교하여 동일하거나 그보다 우수한 효과가 비교적 저온(50-70℃)에서 실현되며, 이와 동시에 과도한 포움에 의해 초래되는 부정적인 영향이 없어질 수 있다.
본 발명의 소포제는 바람직하게는 1-3:6:9, 바람직하게는 1:2:3 비율의 폴리에테르-실록산 폴리머, 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르 및 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 혼합물이다. 대안적으로, 본 발명의 소포제는 3-5:6:9, 바람직하게는 1:2:3 비율의 비-알킬 말단된 지방 알콜 알콕실 폴리머, 알킬 말단된 지방 알콜 알콕실 폴리머 및 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 혼합물이다. 비-알킬 말단된 지방 알콜 알콕실 폴리머, 및 알킬 말단된 지방 알콜 알콕실 폴리머는 일반적으로 메틸 말단된 C4-C18 지방 알콜 폴리알콕실 화합물이다.
실리콘 소포제는 소포를 실현하기 위하여 매질에 낮은 표면 에너지 필름을 형성시켜서, 에어 버블(air bubble)을 연속적으로 파괴하고 더 큰 버블을 형성시킬 수 있고, 실리콘 소포제는 또한 상당한 포움 억제 효과를 지니고, 포움을 파괴하면서 포움 발생을 방지할 수 있다. 그러나, 실리콘 소포제는 불량한 상용성을 지니고 에멀젼화되기 어렵다. 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르는 효과적인 폴리머 소포제이고, 포움을 파괴하기 위하여 포움 이분자 필름으로 진입하여 필름에서 표면 장력의 국소적 감소를 야기하면서 필름의 나머지 부분에서 비교적 더 큰 표면 장력을 유지하지만; 소포제로서 이의 에멀젼화된 입자는 50㎛ 초과여야 하고, 달리 포움 발생을 가속화시키거나 포움에 대한 안정화 효과만을 지닐 수 있어서 이의 특정 생산 및 적용에서 특정 단점을 지닌다. 본 발명의 바람직한 소포제는, 상승 작용을 통해 각각의 단점을 없애는 동시에 두 개를 이용하여 우수한 소포 효과를 달성하기 위해서, 실리콘과 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르를 조합한 것이다.
본 발명의 세정 첨가제의 각각의 성분은 개별적으로 그리고 일차 가성 탱크 또는 이차 가성 탱크에 첨가되는 가성 용액의 중량을 기준으로 하여 상이한 가정 탱크에 첨가될 수 있으며; 성분 A의 첨가량은 0.05%-0.5%이고, 성분 B의 첨가량은 0.1 %-0.5%이고, 성분 C의 첨가량은 0%-0.5%이다. 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크에서 가성 용액은 일반적으로 1.5%-3% 소듐 하이드록사이드 용액이다.
유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A는 유리병 상의 곰팡이, 진흙 및 점토를 매우 강하게 침투하고 분산시켜서 점성 오염물을 효과적으로 박리할 수 있고; 오염물이 분산된 후에, 과산화물을 함유하는 성분 B는 더욱 효과적으로 산화를 수행하여 제거되기 어려운 유기 오염물을 분해하고, 다른 한 편으로, 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A가 오염물을 추가로 박리하는 것을 용이하게 하여 후속 절차에서 유리병 세정을 보다 용이하게 만든다. 한편, 본 발명의 세정 첨가제에 함유된 과산화물은 가성 탱크에서 가성 용액의 작용 하에 산소 가스를 방출하여 세정 용액에서 기포를 발생시키기 때문에, 용액에서 계속 발생되는 기포는 용액에서 교반을 증가시켜 오염물을 파괴하는 기계적 힘을 더 크게 만들고 오염물과 유리병 사이의 접착력을 감소시킴으로써 오염물의 플러싱을 더 용이하게 만든다. 과산화물과 소포제의 상승 작용에 의해서, 본 발명은 유리병 세정 효과(산화 및 기계적 힘 향상)를 크게 증가시키면서 비교적 저온에서 종래 기술과 비교하여 동일하거나 그 보다 우수한 세정 효과를 실현하고, 이와 동시에 과도한 포움에 의해 초래되는 부정적인 영향을 없앤다.
본 발명의 세정 첨가제의 성분들의 선택은 다수 실험을 통해 본 발명자에 의해 얻어지는데, 그러한 성분들은 상승적이고 안정적인 방식으로 작용하여 비교적 저온(일반적으로, 50℃-70℃)에서 유리병을 효과적으로 세정하고, 재활용 유리병 상의 라벨을 효과적으로 제거하고, 심한 곰팡이 얼룩, 진흙 또는 점토 오염물을 함유한 유리병에 대하여 상당한(80℃에서 통상의 방법에 의해 달성되는 것보다 훨씬 더 우수한) 세정 효과를 달성한다. 일반적으로, 고온에서 가성 용액은 더 강한 부식성을 지니고, 세정 공정에서 이는 라벨 제거의 제거가 어려운 가성 탱크에서 라벨을 쉽게 파괴하지만, 유리병에 대해 더 강한 부식을 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명의 세정 첨가제에 의해서, 저온 세정이 실현될 수 있는데, 이는 라벨의 완전한 박리를 용이하게 하고, 가성 탱크의 세정 및 관리를 용이하게 하며, 유리병에 대한 부식을 감소시킨다.
또 다른 양태에서, 본 발명은
(i) 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A를 일차 가성 탱크의 가성 용액에 첨가하고, 성분 B를 일차 가성 탱크에 선택적으로 첨가하고, 이들을 철저히 혼합하고; 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A와 과산화물을 함유하는 성분 B를 하류의 이차 가성 탱크의 가성 용액에 첨가하고, 이들을 철저히 혼합하는 단계,
(ii) 유리병을 일차 가성 탱크에서 혼합된 용액과 충분히 접촉하도록 일차 가성 탱크에 침지시키는 단계,
(iii) 유리병이 일차 가성 세정 탱크에서 나온 후에 이차 가성 탱크에서 혼합된 용액과 충분히 접촉되도록 유리병을 하류의 이차 가성 탱크로 운반하고 침지시키고, 소포제를 함유하는 성분 C를 선택적으로 첨가하는 단계, 및
(iv) 유리병을 이차 가성 탱크로부터 꺼내고, 이를 분무 세정에 주어지게 하는 단계
를 포함하는 본 발명의 세정 첨가제를 사용함으로써 유리병을 세정하는 유리병 세정 방법을 제공한다.
세정 단계 (i)-(iii)에서, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 온도는 50℃-80℃의 범위, 또는 50℃-70℃의 범위로 설정되고 유지될 수 있다.
본 발명의 세정 방법은, 단계 (i) 후에, 제거되기 쉬운 표면 오염물을 제거하고 후속 세정 단계를 용이하게 하기 위해 유리병을 사전-분무하고, 사전-침지하고, 사전-가열함을 포함한다.
세정 공정에서, 기술자들은 포움의 발생 여부에 따라 소포 처리를 수행하기 위해 소포제를 함유하는 유효량의 성분 C를 첨가할 필요가 있는지를 결정할 수 있다. 성분 B는 일반적으로 이차 가성 탱크에 첨가되지만, 심하게 오염된 유리병을 처리하는 경우에 세정 효과를 향상시키기 위하여 일차 가성 탱크에 또한 첨가될 수 있다.
일반적으로, 일차 가성 탱크에서 유리병을 세정하는 경우, 오염물의 분해 및 분산으로 인해 포움이 발생할 수 있고, 기술자들은 포움의 상태에 따라 소포 처리를 수행하기 위해 일차 가성 탱크에 소포제를 함유하는 성분 C를 첨가할 필요가 있는지를 결정할 수 있다.
유리병에 분무 처리를 수행하는 경우, 일반적으로 불균일한 가열로 인한 유리병의 파괴를 방지하기 위해서 유리병의 분무 세정을 위한 온도를 점차적으로 감소시킬 필요가 있다.
세정 공정에서, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크로부터 박리된 라벨을 제거하기 위한 단계가 또한 포함될 수 있다. 따라서, 저온 처리에 의해, 본 발명의 세정 방법은 라벨 제거기와 같은 라벨 제거 장비에 의해 박리된 라벨의 제거를 용이하게 하고, 결과적으로, 가성 탱크의 세정 및 관리를 용이하게 하기 위해 라벨의 온전성을 유지하는 이점이 있다.
한 편, 가성 용액 및 성분 A, B 및 C는 특정 시간 동안 세정 후에 특정량으로 소비되고, 세정 용액의 적절한 농도가 유지되어 일정한 세정을 실현하고 안정한 세정 효과를 달성하기 위해 상응하는 농도의 모니터링이 수행되어 기술자가 공급 보충이 필요한지의 여부를 결정하는 것을 돕는다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 또한 본 발명의 유리병 세정 첨가제를 사용하여 유리병을 세정하는 유리병 세정 시스템을 제공하고, 상기 세정 시스템은
일차 가성 탱크;
하류에 위치된 이차 가성 탱크;
이차 가성 탱크 하류에 위치된 분무 세정 장치; 및
유리병 세정 시스템의 부품 간에 유리병을 운반하기 위한 유리병 운반 장치
를 포함한다.
일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 가성 용액은 일반적으로 1.5%-3%의 소듐 하이드록사이드 용액이고, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 온도는 50℃-80℃, 또는 50℃-70℃로 설정된다.
본 발명의 세정 시스템은 또한 사전-분무, 사전-침지 및 사전-가열을 위해 일차 가성 탱크의 상류에 위치된 전처리 장치; 가성 용액 및 성분 A, B 및 C의 농도를 모니터링하기 위한 농도 모니터링 시스템; 및 상응하는 공급 장치를 포함한다. 본 발명의 세정 시스템은 또한 시간에 맞춰 박리된 라벨을 제거하기 위한 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크 각각에 연결된 라벨 제거기를 포함한다.
본원에 사용되는 용어 "일차 가성 탱크"와 "이차 가성 탱크" 둘 모두는 가성 용액을 수용하기 위한 용기를 지칭하는 것이며, "일차 가성 탱크"와 "이차 가성 탱크" 사이의 차이점은 이차 가성 탱크가 일차 가성 탱크의 하류에 위치되고, 이차 가성 탱크가 하나 이상의 독립적인 가성 탱크를 포함할 수 있다는 점이다.
본 발명의 이점은 본 발명의 유리병 세정 첨가제 및 세정 방법을 사용함으로써 세정 장비의 작동 온도가 감소되고, 이에 따라서, 작업이 보다 안전해지고 보다 편리해지고, 저온에서 장비의 마모와 마손이 감소된다는 점이고, 저온 처리는 재활용 유리병의 사용 수명의 연장 및 장비의 세정과 관리에 있어서 유리하다.
도 1은 본 발명의 한 가지 구체예에 따른 유리병을 세정하는 절차를 도시하는 개략적인 흐름도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 60℃ 및 80℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 곰팡이 얼룩 제거율과 본 발명의 한 가지 구체예에 따라 60℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 곰팡이 얼룩 제거율의 비교에 대한 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따라 60℃ 및 80℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 진흙 및 점토 제거율과 본 발명의 한 가지 구체예에 따라 60℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 진흙 및 점토 제거율의 비교에 대한 개략도이다.
도 4는 종래 기술에 따라 60℃ 및 80℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 라벨 제거 시간과 본 발명의 한 가지 구체예에 따라 60℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 라벨 제거 시간의 비교에 대한 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 60℃ 및 80℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 곰팡이 얼룩 제거율과 본 발명의 한 가지 구체예에 따라 60℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 곰팡이 얼룩 제거율의 비교에 대한 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따라 60℃ 및 80℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 진흙 및 점토 제거율과 본 발명의 한 가지 구체예에 따라 60℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 진흙 및 점토 제거율의 비교에 대한 개략도이다.
도 4는 종래 기술에 따라 60℃ 및 80℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 라벨 제거 시간과 본 발명의 한 가지 구체예에 따라 60℃에서 세정함으로써 달성되는 평균 라벨 제거 시간의 비교에 대한 개략도이다.
일반적으로, 세정 효과는 다음 4가지 요인에 의해 영향받는다:
세정제 및 이의 농도
세정제의 선택은 오염물의 유형 및 세정될 표면의 재료와 관련된다. 상이한 재료의 경우, 세정 효과를 개선시킬 뿐만 아니라 세정되는 대상이 부식되는 것을 방지하기에 적합한 세정제를 선택하는 것이 필요하다. 그 동안, 세정제 농도의 증가는 세정 시간을 적절하게 단축시키거나 세정 온도가 불충분한 것을 보완할 수 있다. 그러나, 세정제 농도의 증가는 세정 비용을 증가시키고; 더욱이, 농도의 증가는 세정 효과를 반드시 효과적으로 개선시킬 수 없고, 심지어 종종 세정 시간의 연장을 초래할 수 있다.
세정 시간
세정제에 의한 세정 시간이 길수록 세정 효과는 더 우수해진다. 그러나, 세정 시간의 연장은 생산성의 저하 및 생산 비용의 증가를 의미한다. 세정 시간이 심하게 단축되는 경우, 요망되는 세정 효과가 달성될 수 없을 것이다. 따라서, 산업적 적용에서 실제 상태에 따라 적절한 세정 시간을 결정하는 것이 필요하다.
세정 온도
세정 온도는 세정제가 세정 사이클 동안 유지되는 온도를 의미하며, 이러한 세정 온도는 세정 공정 동안 일정하게 유지되어야 한다. 소듐 하이드록사이드가 사용되는 경우, 온도는 일반적으로 80℃-90℃이고; 질산이 사용되는 경우, 온도는 일반적으로 60℃-80℃이다. 세정 온도의 증가는 세정 시간을 단축시키거나 세정제의 농도를 감소시키는 것을 도울 수 있지만, 상응하는 에너지 소비가 증가될 것이다.
기계적 세정력
일반적으로, 세정제의 특정 유량은 세정 동안 유체의 난류를 개선시켜 세정제의 충격력 향상을 달성하는데, 이에 의해서 세정 공정에서 특정 기계적 동작이 이루어져 우수한 세정 효과가 야기된다.
이의 성분들의 상승 작용에 의해서, 본 발명의 세정 첨가제는 농도를 증가시키지 않으면서 동일한 세정 시간에 걸쳐 세정 효과 및 기계적 세정력을 향상시키고, 비교적 저온에서 동일하거나 보다 우수한 세정 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 세정 첨가제 및 세정 방법에는 또한 다음 요소들이 충분히 고려된다. 즉, 라벨이 걸쭉해지는 것을 방지하고, 라벨 상의 잉크 및 색이 분해되는 방지하고, 세정 공정에서 발포 가능성을 감소시키고, 유해한 접착 반응을 방지하도록 라벨을 완전히 제거해야 한다.
본 발명에서 언급되고 후술되는 특정 구체예는 단지 본 발명의 예시와 기술적 해결에 대한 상세한 설명을 위해 이용된 것이고, 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니다.
본 발명의 세정 첨가제는 특정 세정 장비의 필요 없이 기존의 병 세정 기계 장비, 예컨대, 단구병 세정 기계 시스템(single-end bottle cleaning machine system) 또는 이구병 세정 기계 시스템(double-end bottle cleaning machine system)으로 사용될 수 있고, 그에 따라서, 광범위한 적용을 지닌다.
도 1은 기존의 병 세정 기계 시스템에서 본 발명의 세정 첨가제를 사용함으로써 수행되는 저온 세정의 개략적 흐름도를 도시한 것이다. 세정 동안, 유리병은 병 세정 기계 시스템의 유입구로부터 공급되고, 여기서 각각의 병이 상응하는 병 박스 또는 다른 유사한 컨베이어로 로딩되고, 분해된 오염물의 부분이 플러싱되면서 전처리 장치에 의해 사전-분무, 사전-침지, 사전-가열 등에 의해 습윤되고, 그 후에 일차 가성 탱크에 들어간다. 가성 용액은 일차 가성 탱크에 미리 첨가되고, 여기서 가성 용액은 일반적으로 1.5%-3%의 농도의 소듐 하이드록사이드 용액이다. 일차 가성 탱크에는, 일차 가성 탱크에서 가성 용액의 중량을 기준으로 하여 0.05%-0.5%의 농도에서 유기 포스핀 킬레이팅제(예컨대, HEDP)를 함유하는 성분 A가 첨가된다. 유리병의 오염이 매우 심한 경우, 과산화물(예컨대, 소듐 퍼카보네이트)을 함유하는 성분 B가 0.1%-0.5%로 일차 가성 탱크에 첨가된다. 일차 가성 탱크의 세정 온도는 세정 공정 동안 50℃-70℃ 범위로 설정되고 유지된다. 일차 가성 탱크에서, 유리병은 대부분의 라벨이 일차 가성 탱크에서 박리되도록 충분히 가성 용액 및 세정 첨가제와 접촉되고, 라벨 제거 장치(예컨대, 라벨 제거 체인 벨트)에 의해 운반된다. 곰팡이, 진흙 및 점토 등과 같은 오염물은 또한 일차 가성 탱크에서 세정 용액의 작용 하에 분산되고 분해된다.
유기 포스핀 킬레이팅제(예컨대, ATMP)를 함유하는 0.05%-0.5%의 성분 A 및 과산화물(예컨대, 하이드로젠 퍼옥사이드)을 함유하는 0.1%-0.5%의 성분 B는 하류의 이차 가성 탱크에 첨가되고, 상기 농도는 이차 가성 탱크에서의 가성 용액의 중량을 기준으로 한 것이다. 유리병은 컨베이어에 따라 이차 가성 탱크에 들어간다. 이차 가성 탱크에서, 완전히 박리되지 않은 라벨은 여기서 추가로 박리되고, 그 후에 병 세정 기계 시스템으로부터 운반된다. 유리병 상의 오염물은 세정 용액의 작용 하에 이차 가성 탱크에서 완전히 분산되고 분해된다.
과산화물을 함유하는 성분 B의 첨가 및 이차 가성 탱크에서 가성 용액의 작용으로 인해, 기포가 발생되는데, 이는 유리병을 세정하기 위한 기계적 힘을 향상시킨다. 세정 공정 동안, 기술자들은 병 세정 기계 시스템에서 현장의 포움 상태에 따라 성분 C의 첨가량을 조절할 수 있고, 첨가 농도는 가성 탱크에서 가성 용액의 중량을 기준으로 하여 0-0.5%일 수 있다.
이어서, 병은 이차 가성 탱크에서 나온 후에 분무 구역으로 들어간다. 온수를 분무하고, 미온수를 분무하고, 냉수를 분무한 후, 유리병 자체의 온도는 점진적으로 감소되고, 유리병 내면 및 외면의 오염물 및 유리병 상에 접착된 세정 용액은 플러싱된다. 마지막으로, 세정된 병이 병 세정 기계의 출구로부터 빠져나온다. 이들은 맥주 또는 다른 음료의 패킹을 위한 충전 구역으로 공급될 수 있다.
또한, 일반적으로 병 세정 기계와 충전 구역 사이에서 세정된 유리병의 세정도를 알아보는 것이 필요하다. 빈병 검사 등급(Empty bottle inspection rate: EBIR)은 세정 효과 및 재활용 병의 품질을 평가하기 위한 중요한 지수이다. 빈병 검사기(empty bottle inspector: EBI)는 고해상도 카메라를 통해 360도에 걸쳐 병체, 병 바닥 및 병 입구를 보는 기술을 이용하고, 부적격한 병을 선별하기 위해서 이들을 표준 병과 비교한다. 높은 빈병 검사 등급은 후속 과정, 예컨대, 맥주 또는 음료 등을 충전하는 과정의 작업 효율에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 생산성은 재활용 병의 세정 효율을 개선시키고 빈 병 검사 등급(EBIR)을 낮춤으로써 효과적으로 개선될 수 있다.
유리병 상의 곰팡이, 진흙 및 점토를 매우 강하게 침투하고 분산시키고 일차 가성 탱크에 첨가될 수 있는 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A에 의해서 점성 오염물은 효과적으로 박리될 수 있고; 오염물이 분산된 후에, 이차 가성 탱크에 첨가되는 과산화물을 함유하는 성분 B에 의해서 산화가 더욱 효과적으로 수행되어 제거되기 어려운 유기 오염물이 분해되고, 다른 한 편으로, 이는 후속 과정에서 유리병의 세정이 보다 용이하도록 가성 탱크에서 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A가 오염물을 추가로 박리하는 것을 도울 수 있다. 그 동안, 본 발명의 세정 첨가제에 함유된 과산화물 성분 B가 가성 탱크에서 가성 용액의 작용 하에 산소 가스를 방출하기 때문에, 세정 용액에서 기포가 발생하고, 용액에서 계속 발생되는 기포는 용액에서 교반을 증가시켜 더 큰 기계적 힘을 생성시킴으로써 오염물을 파괴하고, 오염물과 유리병 사이의 흡착력을 감소시켜 오염물의 플러싱을 보다 용이하게 한다. 한 편, 본 발명은 과산화물 성분 B와 소포제 성분 C 간의 상승 작용을 이용하는데, 이에 의해서 유리병의 세정 효과(산화 및 기계적 힘 향상)가 상당히 증가되면서 비교적 저온(50℃-70℃)에서 동일하거나 보다 우수한 세정 효과가 달성하며, 이와 동시에 또한 아마도 과산화물이 과도한 포움을 생성시키는 잠재적인 부정적인 영향이 감안된다.
또한, 당업자는 유리병의 오염 정도, 오염 물질의 성질, 세정 공정 등과 같은 요인에 따라 세정 첨가제의 각각의 성분의 첨가량을 결정할 수 있고, 일반적으료 요망되는 세정 효과는 본 발명에서 규정되는 농도 범위 내의 첨가량으로 달성될 수 있고, 세정 비용의 증가를 초래하는 너무 많은 세정 첨가제를 사용할 필요가 없다.
세정 공정 동안, 가성 탱크에서 세정 첨가제의 농도 및 가성 용액의 농도는 계속 감소되므로, 기술자들은 세정 효과를 보장하기 위한 특정 농도로 유지시키기 위해 주기적으로 농도를 알아보고 시간에 맞춰 이들을 보충하거나, 특정 첨가 장비에 의해 알칼리 및 첨가제를 보충할 필요가 있다.
본 발명의 유리병 세정 첨가제 및 세정 방법은 비교적 저온에서 재활용 병의 효과적인 세정을 실현할 수 있다. 세정 온도의 감소는 의심할 여지 없이 에너지를 절약하고, 작업 환경을 개선시키고, 또한 추가로 세정 효과를 실질적으로 촉진시킬 수 있다. 분명히, 고온에서 가성 용액은 라벨 자체의 파괴 또는 라벨 상의 잉크의 분해에 더 강한 부정적인 영향을 지니고, 반면에 이러한 단점은 저온에서의 세정 기술에 의해 극복된다. 따라서, 이는 세정 장비 자체의 세정 및 관리를 위하여 더욱 유리하다. 더욱이, 실험으로부터의 데이터에 의해, 본 발명의 유리병 세정 첨가제가 곰팡이 얼룩, 진흙 또는 점토에 의해 심하게 오염된 유리병의 세정에 대하여 80℃에서의 종래 기술의 세정 효과를 뛰어 넘는 확실한 효과를 지니는 것이 입증되었다.
본 발명의 세정 첨가제 및 저온 세정 기술의 유리한 효과를 추가로 기술하기 위해서, 본 출원인은 실험실에서 현장 세정 조건을 시뮬레이션함으로써 하기 비교 시험을 수행하였다.
실험 1: 곰팡이 얼룩 제거 시험
모든 시험에 유사한 정도의 곰팡이 얼룩 오염을 지니는 동일한 시간에 동일한 공장으로부터 동일한 유형의 재활용 유리병을 사용하였다. 각 세트의 시험에 8개의 소정 유형의 재활용 병 샘플을 사용하고, 각각의 유리병에 대한 곰팡이 얼룩 수준을 관찰하고 기록하였다. 가장 심한 곰팡이 얼룩을 지니는 경우를 5 레벨로 규정한 반면, 곰팡이 얼룩이 없는 경우를 0 레벨로 규정하였다. 세정 전과 후의 각각의 유리병의 곰팡이 얼룩 수준을 기록하였다. 시험의 특정 절차는 하기와 같았다:
곰팡이 얼룩
세정에 대한 대조 시험
I
1) 유사한 곰팡이 얼룩 정도를 지니는 재활용 유리병을 선택하고, 곰팡이 얼룩의 초기 상태를 기록하고, 각각의 유리병의 곰팡이 얼룩 수준을 평가한다.
2) 두 개의 세정 용액을 수돗물로 제조한다(각각의 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 세정 첨가제 를 함유하고, Stabilon BPU는 Ecolab Company로부터 비교적 우수한 곰팡이 제거 성능을 지니는 병 세정 첨가제 제품임).
3) 두 개의 세정 용액을 가열하고, 이들을 60℃의 온도에서 유지시키고, 두 개의 유리병을 취해 이들을 제 1 세정 용액에 먼저 침지하고, 7분 동안 침지한 후 병을 가져오고, 그 다음에 병에서 용액을 완전히 붓는다.
4) 유리병을 제 2 세정 용액에 놓은 다음에, 3분 동안 침지한 후 병을 가져오고, 병에서 용액을 완전히 붓는다.
5) 병의 내부와 외부를 미온수로 그리고 냉수로 차례대로 플러싱한다.
6) 메틸렌 블루(methylene blue)로 병을 염색한 다음 세정 후의 곰팡이 얼룩 수준을 관찰하고 기록한다.
표 1: 종래 기술에 의해 60℃에서 세정한 후의 유리병의 곰팡이 얼룩 수준
곰팡이 얼룩
세정에 대한 대조
시험 II
세정 온도를 80℃로 설정한 점을 제외하고 상기 대조 시험 I을 반복하였는데, 하기 데이터가 제공되었다:
표 2: 종래 기술에 의해 80℃에서 세정한 후의 유리병의 곰팡이 얼룩 수준
곰팡이 얼룩
세정에 대한 대조 시험
III
과산화물 없이 본 발명의 세정 첨가제의 포뮬레이션 A를 사용하여 상기 시험에서 세정 첨가제 Stabilon BPU를 대체한 점을 제외하고, 상기 대조 시험 I을 반복하였는데, 하기 데이터가 얻어졌다(포뮬레이션 A는 15%의 소듐 글루코네이트, 15%의 아미노 트리메틸렌 포스폰산 및 70%의 물의 혼합물임):
표 3. 과산화물을 첨가하지 않고 본 발명의 세정 첨가제의 포뮬레이션 A를 사용함으로써 60℃에서 세정한 후의 곰팡이 얼룩 수준
본 발명의 세정 첨가제를 사용한 곰팡이 얼룩 세정 시험 IV
1) 유사한 곰팡이 얼룩 정도를 지니는 재활용 유리병을 선택하고, 곰팡이 얼룩의 초기 상태를 기록하고, 각각의 유리병의 곰팡이 얼룩 수준을 평가한다.
2) 두 개의 세정 용액을 수돗물로 제조한다(제 1 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 포뮬레이션 A를 함유하고; 제 2 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 전체 농도의 포뮬레이션 A와 포뮬레이션 B를 함유하고, 여기서 포뮬레이션 A는 15%의 소듐 글루코네이트, 15%의 아미노 트리메틸렌 포스폰산 및 70%의 물의 혼합물이고, 포뮬레이션 B는 50%의 하이드로젠 퍼옥사이드 용액임).
3) 두 개의 세정 용액을 가열하고, 이들을 60℃의 온도에서 유지시키고, 두 개의 유리병을 취해 이들을 제 1 세정 용액에 먼저 침지하고, 7분 후 병을 가져오고, 그 다음 병에서 용액을 완전히 붓는다.
4) 유리병을 제 2 세정 용액에 놓은 다음에, 3분 동안 침지한 후 병을 가져오고, 병에서 용액을 완전히 붓는다.
5) 병의 내부와 외부를 미온수로 그리고 냉수로 차례대로 플러싱한다.
6) 메틸렌 블루로 병을 염색한 다음 세정 후 곰팡이 얼룩 수준을 관찰하고 기록한다.
표 4. 본 발명의 세정 첨가제(포뮬레이션 A + 포뮬레이션 B)에 의해 60℃에서 세정한 후의 곰팡이 얼룩 수준
실험 완료 후, 곰팡이 제거율에 대한 계산식에 따라 상기 표 1-4에서 얻어진 데이터로부터 곰팡이 제거율을 얻었고, 8개의 병의 평균값을 플롯팅하여 도 2를 얻었다.
표 1-4 또는 도 2에 나타난 바와 같이, 통상적인 방법에 의한 80℃에서의 세정에 대한 곰팡이 얼룩 제거율은 동일한 조건 하에 60℃에서의 것보다 높은 것으로 입증되었는데, 이는 온도의 증가가 세정 효과를 유의하게 개선시킨다는 것을 나타낸다. 본 발명의 세정 첨가제의 단일 성분 사용(과산화물을 첨가하지 않음)에 의한 곰팡이 얼룩 제거 효과는 성분들의 상승 작용 하에 본 발명의 세정 첨가제를 사용한 것만큼 우수하지 않은 것으로 입증되었다. 마지막으로, 본 발명의 세정 첨가제를 사용한 60℃에서의 세정에 의해 얻어진 곰팡이 얼룩 제거율은 80℃에서의 통상적인 방법에 의해 얻어진 것보다 훨씬 높았다. 따라서, 본 발명의 세정 첨가제는 비교적 저온에서 더 우수한 세정 효과를 달성할 수 있다.
실험 2: 진흙 및 점토 제거 시험
모든 시험에 심한 진흙 및 점토 오염을 지니는 동일한 시간에 동일한 공장으로부터 동일한 유형의 재활용 유리병을 사용하였다. 각 세트의 시험에 8개의 소정 유형의 재활용 병의 샘플을 사용하였다. 실험 동안, 가장 심한 진흙 및 점토의 경우를 5 레벨로 규정하고, 진흙 및 점토가 없는 경우를 0 레벨로 규정한 반면, 세정 전 및 후에 각각의 유리병의 각각의 진흙 및 점토 레벨을 기록하였다.
진흙 및 점토
세정에 대한 대조
시험 I
1) 유사한 진흙 및 점토 정도를 지니는 재활용 유리병을 선택하고, 진흙 및 점토의 초기 상태를 기록하고, 각각의 유리병의 진흙 및 점토 수준을 평가한다.
2) 두 개의 세정 용액을 수돗물로 제조한다(각각의 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 세정 첨가제 Stabilon HP를 함유하고, Stabilon HP은Ecolab Company로부터 비교적 우수한 진흙 및 점토 제거 성능을 지니는 병 세정 첨가제 제품임).
3) 두 개의 세정 용액을 가열하고, 이들을 60℃의 온도에서 유지시키고, 두 개의 유리병을 취해 이들을 제 1 세정 용액에 먼저 침지하고, 7분 동안 침지한 후 병을 가져오고, 그 다음 병에서 용액을 완전히 붓는다.
4) 유리병을 제 2 세정 용액에 놓은 다음에, 3분 동안 침지한 후 병을 가져오고, 병에서 용액을 완전히 붓는다.
5) 병의 내부와 외부를 미온수로 그리고 냉수로 차례대로 플러싱한다.
6) 세정 후 진흙 및 점토 수준을 관찰하고 기록한다.
표 5. 종래 기술에 의해 60℃에서 세정한 후의 유리병의 진흙 및 점토 수준
진흙 및 점토
세정에 대한 대조 시험
II
세정 온도를 80℃로 설정한 점을 제외하고 상기 진흙 및 점토 세정 시험을 반복하였고, 표 6에서 하기 데이터가 얻어졌다.
표 6: 종래 기술에 의한 80℃에서의 세정 후 유리병의 진흙 및 점토 수준
진흙 및 점토
세정에 대한 대조 시험
III
과산화물 없이 본 발명의 세정 첨가제의 포뮬레이션 C를 사용하여 상기 시험에서 세정 첨가제 Stabilon HP를 대체한 점을 제외하고, 상기 진흙 및 점토 세정 시험 I을 반복하였고, 하기 데이터가 얻어졌다(포뮬레이션 C는 20%의 락트산, 10%의 2-포스포노부탄-1,2,4-트리카복실산 및 70%의 물의 혼합물임):
표 7: 과산화물을 첨가하지 않고 본 발명의 세정 첨가제의 포뮬레이션 C를 사용함으로써 60℃에서 세정한 후의 진흙 및 점토 수준
본 발명의 세정 첨가제(
포뮬레이션
C +
포뮬레이션
D)를 사용한 진흙 및 점토 세정 시험 IV
1) 유사한 진흙 및 점토 정도를 지니는 재활용 유리병을 선택하고, 진흙 및 점토의 초기 상태를 기록하고, 각각의 유리병의 진흙 및 점토 수준을 평가한다.
2) 수돗물로 두 개의 세정 용액을 제조한다(제 1 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 포뮬레이션 C를 함유하고; 제 2 세정 용액은 2%의 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 전체 농도의 포뮬레이션 C와 포뮬레이션 D를 함유하고, 포뮬레이션 C는 20%의 락트산, 10%의 2-포스포노부탄-1,2,4-트리카복실산 및 70%의 물의 혼합물이고, 포뮬레이션 D는 50% 소듐 퍼카보네이트임).
3) 두 개의 세정 용액을 가열하고, 이들을 60℃의 온도에서 유지시키고, 두 개의 유리병을 취해 이들을 제 1 세정 용액에 먼저 침지하고, 7분 후 병을 가져오고, 그 다음에 병에서 용액을 완전히 붓는다.
4) 유리병을 제 2 세정 용액에 놓은 다음에, 3분 동안 침지한 후 병을 가져오고, 병에서 용액을 완전히 붓는다.
5) 병의 내부와 외부를 미온수로 그리고 냉수로 차례대로 플러싱한다.
6) 세정 후 진흙 및 점토 수준을 관찰하고 기록한다.
표 8. 본 발명의 세정 첨가제를 사용함으로써 60℃에서 세정한 후의 진흙 및 점토 수준
실험 완료 후, 진흙 및 점토 제거율에 대한 계산식에 따라 상기 표 5-8에서 얻어진 데이터로부터 진흙 및 점토 제거율을 얻었고, 8개의 병의 평균값을 플롯팅하여 도 3을 얻었다.
표 5-8 또는 도 3에 나타난 바와 같이, 통상적인 방법에 의한 80℃에서의 세정에 대한 진흙 및 점토 제거율은 동일한 조건 하에 60℃에서의 것보다 높은 것으로 입증되었는데, 이는 온도의 증가가 세정 효과를 유의하게 개선시킨다는 것을 나타낸다. 본 발명의 세정 첨가제의 단일 성분 사용(과산화물을 첨가하지 않음)에 의한 진흙 및 점토 제거 효과는 성분들의 상승 작용 하에 본 발명의 세정 첨가제를 사용한 것만큼 우수하지 않은 것으로 입증되었다. 마지막으로, 본 발명의 세정 첨가제를 사용한 60℃에서의 세정에 의해 얻어진 진흙 및 점토 제거율은 80℃에서의 통상적인 방법에 의해 얻어진 것보다 훨씬 높았다. 따라서, 본 발명의 세정 첨가제는 비교적 저온에서 더 우수한 세정 효과를 달성할 수 있다.
실험 3: 라벨 제거 시험
모든 시험에 동일한 마모도의 라벨을 지니는 동일한 시간에 동일한 공장으로부터 동일한 유형의 재활용 유리병을 사용하였다. 각 세트의 시험에 8개의 소정 유형의 재활용 병의 샘플을 사용하였고, 각각의 유리병의 라벨 제거 시간을 관찰하고 기록하였다.
라벨
제거에 대한 대조 시험
I
1) 무손상 네크 라벨, 프론트 라벨 및 백 라벨을 지니는 재활용 병을 선택하고, 라벨의 초기 상태를 기록한다.
2) 두 개의 세정 용액을 수돗물로 제조한다(각각의 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 세정 첨가제 Stabilon BPU를 함유하고, Stabilon BPU는 시중에서 구입가능한 병 세정 첨가제로서 시장에서 비교적 우수한 곰팡이 제거, 라벨 제거 및 진흙 및 점토 제거 성능을 지니는 병 세정 첨가제로서 여겨지고; 실험실에서 본 발명의 저온 세정 기술에 대한 라벨 제거 시간이 Stabilon BPU를 사용한 80℃에서의 것과 동일하거나 그보다 단축된다면, 저온 세정 방법은 산업적 생산에서 라벨 제거에 대한 요건을 만족시킬 수 있음).
3) 두 개의 세정 용액을 가열하고, 이들을 60℃의 온도에서 유지시키고, 두 개의 유리병을 취해 이들을 제 1 세정 용액에 먼저 침지하고, 타이밍을 시작한다.
4) 7분 동안 침지한 후 병을 꺼낸 다음에 병에서 용액을 완전히 붓고; 제 2 세정 용액에 유리병을 놓고, 모든 라벨이 박리될 때까지 침지한다.
5) 네크 라벨, 프론트 라벨 및 백 라벨이 각각 박리되는 때의 시간을 기록한다.
표 9: 종래 기술에 의해 60℃에서 세정하는 동안 유리병의 라벨 제거 시간(초)
라벨
제거에 대한 대조 시험
II
세정 온도를 80℃로 설정한 점을 제외하고 상기 시험을 반복하였고, 표 10의 하기 데이터를 얻었다:
표 10: 종래 기술에 의해 80℃에서 세정하는 동안 유리병의 라벨 제거 시간
라벨
제거에 대한 대조 시험
III
과산화물 없이 본 발명의 세정 첨가제의 포뮬레이션 E를 사용하여 상기 시험에서 세정 첨가제 Stabilon BPU를 대체한 점을 제외하고, 라벨 제거에 대한 상기 대조 시험 I을 반복하였고, 하기 데이터가 얻어졌다(포뮬레이션 E는 25%의 락트산, 5%의 1-하이드록시 에틸리덴-1,1-디포스폰산 및 70%의 물의 혼합물임):
표 11: 과산화물을 첨가하지 않은 본 발명의 세정 첨가제의 포뮬레이션 E를 사용함으로써 60℃에서 세정하는 동안 유리병의 라벨 제거 시간
본 발명의 세정 첨가제를 사용한 라벨 제거 시험 IV
1) 무손상 네크 라벨, 프론트 라벨 및 백 라벨을 지니는 재활용 병을 선택하고, 라벨의 초기 상태를 기록한다.
2) 두 개의 세정 용액을 수돗물로 제조한다(제 1 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 포뮬레이션 E를 함유하고; 제 1 세정 용액은 2%의 소듐 하이드록사이드 용액 및 0.2%의 전체 농도의 포뮬레이션 E와 포뮬레이션 F를 함유하고; 포뮬레이션 E는 25%의 시트르산, 5%의 하이드록시 에틸리덴 디포스폰산 및 70%의 물의 혼합물이고, 포뮬레이션 F는 50%의 소듐 퍼보레이트임).
3) 두 개의 세정 용액을 가열하고, 이들을 60℃의 온도에서 유지시키고, 두 개의 유리병을 취해 이들을 제 1 세정 용액에 침지하고, 타이밍을 시작한다.
4) 7분 동안 침지한 후 병을 꺼낸 다음에 병에서 용액을 완전히 붓고; 제 2 세정 용액에 유리병을 놓고, 모든 라벨이 박리될 때까지 침지한다.
5) 네크 라벨, 프론트 라벨 및 백 라벨이 각각 박리되는 때의 시간을 기록한다.
표 12: 본 발명의 세정 첨가제(포뮬레이션 E + 포뮬레이션 F)를 사용함으로써 60℃에서 세정하는 동안 유리병의 라벨 제거 시간
실험 완료 후, 네크 라벨, 프론트 라벨 및 백 라벨에 대한 제거 시간의 평균값을 표 9-12에서 얻어진 데이터에 따라 각각 계산하였는데, 그 결과는 도 4에 나타나 있다(평균값의 최대값은 모든 세 개의 라벨이 완전히 박리되는데 필요한 시간으로 얻어짐).
표 9-12 또는 도 4에 나타난 바와 같이, 통상적인 방법에 의해 80℃에서 세정하는 경우의 라벨 제거 시간은 동일한 조건 하에 60℃에서의 것에 비해 확실히 단축된 것으로 입증되었는데, 이는 온도의 증가가 세정 효과를 유의하게 개선시킨다는 것을 나타낸다. 본 발명의 세정 첨가제의 단일 성분 사용(과산화물을 첨가하지 않음)에 의한 라벨 제거 시간은 성분들의 상승 작용 하에 본 발명의 세정 첨가제를 사용한 것보다 확실히 긴 것으로 입증되었다. 마지막으로, 본 발명의 세정 첨가제를 사용하여 60℃에서 세정하는 경우 라벨 제거 시간은 통상적인 방법에 의해 80℃에서 얻어진 것보다 짧았다. 따라서, 본 발명의 세정 첨가제는 비교적 저온에서 더 우수한 세정 효과를 달성할 수 있다.
Claims (28)
- 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크에서 유리병을 세정하는 처리에 사용하기 위한 유리병 세정 첨가제로서, 상기 세정 첨가제가 성분 A, 성분 B 및 성분 C로 이루어지고,
성분 A가 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하고;
성분 B가 과산화물을 함유하고;
성분 C가 소포제를 함유하고,
성분 A가 일차 가성 탱크에 첨가되고, 성분 B가 일차 가성 탱크에 선택적으로 첨가되고, 성분 A 및 성분 B가 이차 가성 탱크에 첨가되고, 성분 C가 일차 가성 탱크 또는 이차 가성 탱크에 선택적으로 첨가되며,
상기 소포제가 실리콘 폴리에테르, 지방 알콜 폴리에테르, 에틸렌디아민 폴리에테르 또는 이들의 임의의 조합물로부터 선택되며,
상기 성분 A가 글루콘산, 락트산, 또는 이들의 혼합물을 추가로 함유함을 특징으로 하는, 유리병 세정 첨가제. - 제 1항에 있어서, 상기 유기 포스핀 킬레이팅제가 아미노 트리메틸렌 포스폰산, 1-하이드록시 에틸리덴-1,1-디포스폰산, 에틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산) 소듐, 에틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산), 디에틸렌 트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산), 2-포스포노부탄-1,2,4-트리카복실산, 다가 알콜 포스페이트 에스테르, 2-하이드록시 포스포노아세트산, 헥사메틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산), 폴리아미노 폴리에테르 메틸렌 포스포네이트 및 비스(헥사메틸렌 트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산)), 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나로부터 선택됨을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 과산화물이 하이드로젠 퍼옥사이드, 소듐 퍼옥사이드, 소듐 퍼카보네이트, 소듐 퍼보레이트, 마그네슘 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드, 바륨 퍼옥사이드, 포타슘 퍼옥사이드, 클로린 디옥사이드, 퍼아세트산, 퍼옥탄산 및 오존수, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나로부터 선택됨을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 4항에 있어서, 상기 과산화물이 소듐 퍼카보네이트, 소듐 퍼보레이트 및 하이드로젠 퍼옥사이드, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나로부터 선택됨을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 4항에 있어서, 상기 과산화물이 마그네슘 퍼옥사이드, 칼슘 퍼옥사이드 및 바륨 퍼옥사이드, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나로부터 선택됨을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 소포제가 폴리에테르-실록산 폴리머, 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르 및 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 혼합물임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 8항에 있어서, 상기 소포제 중의 폴리에테르-실록산 폴리머 대 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르 대 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 중량비가 1-3:6:9임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 8항에 있어서, 상기 소포제 중의 폴리에테르-실록산 폴리머 대 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르 대 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 중량비가 1:2:3임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 1항에 있어서, 상기 소포제가 비-알킬 말단된 지방 알콜 알콕실 폴리머, 알킬 말단된 지방 알콜 알콕실 폴리머 및 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 혼합물임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 11항에 있어서, 상기 소포제 중의 비-알킬 말단된 지방 알콜 알콕실레이트 폴리머 대 알킬 말단된 지방 알콜 알콕실레이트 폴리머 대 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 중량비가 3-5:6:9임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 11항에 있어서, 상기 소포제 중의 비-알킬 말단된 지방 알콜 알콕실레이트 폴리머 대 알킬 말단된 지방 알콜 알콕실레이트 폴리머 대 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 에틸렌디아민 에테르의 중량비가 1:2:3임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 1항에 있어서, 일차 가성 탱크 또는 이차 가성 탱크에 첨가되는 가성 용액의 중량을 기준으로 하여 성분 A의 첨가량이 0.05 중량%-0.5 중량%이고, 성분 B의 첨가량이 0.1 중량%-0.5 중량%이고, 성분 C의 첨가량이 0-0.5 중량%임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 제 14항에 있어서, 상기 일차 가성 탱크 및 상기 이차 가성 탱크 중의 가성 용액이 1.5 중량%-3 중량%의 소듐 하이드록사이드 용액임을 특징으로 하는, 세정 첨가제.
- 유리병을 세정하기 위해서 제 1항의 세정 첨가제를 사용하는 유리병의 세정 방법으로서,
(i) 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A를 일차 가성 탱크의 가성 용액에 첨가하고, 성분 B를 일차 가성 탱크에 선택적으로 첨가하고, 이들을 철저히 혼합하고; 유기 포스핀 킬레이팅제를 함유하는 성분 A와 과산화물을 함유하는 성분 B를 하류의 이차 가성 탱크의 가성 용액에 첨가하고, 이들을 철저히 혼합하는 단계,
(ii) 유리병을 일차 가성 탱크에서 혼합된 용액과 충분히 접촉하도록 일차 가성 탱크에 침지시키는 단계,
(iii) 유리병이 일차 가성 세정 탱크에서 나온 후에 이차 가성 탱크에서 혼합된 용액과 충분히 접촉되도록 유리병을 하류의 이차 가성 탱크로 운반하고 침지시키고, 소포제를 함유하는 성분 C를 선택적으로 첨가하는 단계, 및
(iv) 유리병을 이차 가성 탱크로부터 꺼내고, 이를 분무 세정에 주어지게 하는 단계를 포함하는, 세정 방법. - 제 16항에 있어서, 상기 단계 (i)-(iii)에서 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 온도가 50℃-80℃임을 특징으로 하는, 세정 방법.
- 제 17항에 있어서, 상기 단계 (i)-(iii)에서 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 온도가 50℃-70℃임을 특징으로 하는, 세정 방법.
- 제 16항에 있어서, 단계 (i) 전에 유리병을 사전-분무하고, 사전-침지하고, 사전-가열하는 처리를 포함함을 특징으로 하는, 세정 방법.
- 제 16항에 있어서, 단계 (ii) 동안 소포제 처리를 수행하기 위해 일차 가성 탱크에 소포제를 함유하는 성분 C를 선택적으로 첨가하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 세정 방법.
- 제 16항에 있어서, 단계 (iv)에서 유리병의 분무 세정을 위한 온도가 점진적으로 감소됨을 특징으로 하는, 세정 방법.
- 제 16항에 있어서, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크로부터 박리된 라벨을 제거하는 단계, 성분 A, B 및 C 및 가성 용액의 농도를 모니터링하는 단계, 및 성분 A, B 및 C 및 가성 용액을 보충하기 위한 공급하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 세정 방법.
- 유리병을 세정하기 위해서 제 1항의 유리병 세정 첨가제를 사용하는 유리병을 위한 세정 시스템으로서,
일차 가성 탱크;
하류에 위치된 이차 가성 탱크;
이차 가성 탱크 하류에 위치된 분무 세정 장치; 및
유리병을 위한 세정 시스템의 부품 간에 유리병을 운반하기 위한 유리병 운반 장치를 포함하는, 세정 시스템. - 제 23항에 있어서, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 온도가 50℃-80℃로 설정됨을 특징으로 하는, 세정 시스템.
- 제 24항에 있어서, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크의 온도가 50℃-70℃로 설정됨을 특징으로 하는, 세정 시스템.
- 제 23항에 있어서, 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크에서의 가성 용액이 1.5 중량%-3 중량%의 소듐 하이드록사이드 용액임을 특징으로 하는, 세정 시스템.
- 제 23항에 있어서, 일차 가성 탱크의 상류에 위치된, 사전-분무하고, 사전-침지하고, 사전-가열하기 위한 전처리 장치를 포함함을 특징으로 하는, 세정 시스템.
- 제 23항에 있어서, 가성 용액 및 성분 A, B 및 C을 위한 공급 장치 및 농도 모니터링 장치를 포함하고, 박리된 유리병 라벨을 제거하기 위한 일차 가성 탱크 및 이차 가성 탱크 각각에 연결된 라벨 제거기를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 세정 시스템.
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