DE19933607A1

DE19933607A1 - Alkalische, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen

Info

Publication number: DE19933607A1
Application number: DE19933607A
Authority: DE
Inventors: Werner Strothoff; Peter Koehler; Winfried Troll; Stephan Uhl
Original assignee: Henkel Ecolab GmbH and Co KG
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1999-07-17
Filing date: 1999-07-17
Publication date: 2001-01-18
Also published as: DE50009128D1; EP1196536A1; EP1196536B1; WO2001005930A1; ATE286116T1

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen, die einen Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren und einen Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbindungen enthalten, wobei der mengenmäßige Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen, in der Formulierung geringer als 10 Mol-% ist sowie deren Verwendung und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmit telformulierungen, die einen Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren und einen Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbindungen enthalten, wobei der mengenmäßige Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen, in der Formulierung geringer als 10 Mol-% ist, sowie deren Verwen dung und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Grundsätzlich sind alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden sie zur Reinigung im institutio nellen Bereich, in Textilwäschereien oder zur allgemeinen Oberflächenreinigung ein gesetzt. Derartige Reinigungsmittelformulierungen werden üblicherweise als feste, in Kapseln, Patronen oder sonstige Verpackungen gegossene Blöcke, die etwa 2 bis 20 kg wiegen, in den Markt gebracht. Im Laufe des Herstellprozesses derartiger Reini gungsmittelblöcke wird in der Regel eine wäßrige Mischung, die die einzelnen Kom ponenten enthält, erhitzt, um eine Schmelze zu bilden. Sobald die Schmelze, evtl. nach Zugabe weiterer Hilfsstoffe, als homogene Mischung vorliegt, wird die Schmelze in eine Gußform abgelassen, abgekühlt und anschließend läßt man die Mischung aushärten. Als Alkalinitätsquellen verwendet man in der Regel Alkalime tallhydroxide und/oder Alkalimetallsilikate oder andere Alkaliverbindungen. Neben der Alkalinitätsquelle ist in derartigen blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen auch der Zusatz von Komplexbildnern bekannt. Komplexbildner auf Basis von Aminocarbonsäuren sind für ihre guten komplexbildenden Eigenschaften bekannt. Unter diese Gruppe fallen auch Ethylendiamintetraessigsäure, auch mit der Abkürzung EDTA bekannt, und Nitrilotriessigsäure, bekannt als NTA. In alkalischen, festen, blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen führt der Einsatz von Aminocarbonsäure-basierten Komplexbildner jedoch zu dem Nachteil, daß in Abhängigkeit von der Art der vorhandenen Alkalinitätsquellen die Aminocarbonsäure basierten Komplexbildner sehr schnell mit den Alkalinitätsquellen reagieren können, und die Mischung aushärtet, bevor sie homogenisiert und abgefüllt werden kann. Dieses Problem wurde im Stand der Technik erkannt und gelöst. So offenbart die EP 555 218 B1 eine Reinigungsmittelformulierung, die als alkalisches, blockförmiges, festes Produkt vorliegt und wenigstens einen Anteil einer Alkalinitätsquelle sowie einen Anteil eines Komplexbildners auf Basis von Aminocarbonsäure enthält. Die technische Lehre, die die EP 555 218 B1 zur Lösung des Problems beinhaltet, heißt, daß durch Einstellen der Mol-Verhältnisse von Natrium- zu Kaliumsalzen der Aminocarbonsäuren zwischen 1 : 0,1 und 1 : 12 die gewünschten blockförmigen Reingungsmittelformulierungen hergetellt und abgefüllt werden können, ohne daß der Herstell- und Abfüllprozeß durch vorzeitiges Aushärten behindert wird. Eine Verschiebung des Verhältnisses zu geringeren Kalium-Anteilen führt dazu, daß Probleme im Herstellprozeß und beim Abfüllen der Mischung aufgrund zu schnellen Aushärtens der Mischung entstehen. Reinigungsmittelformulierungen, die Komplexbildner auf der Basis von Aminopolycarbonsäuren enthalten und nur Natriumhydroxid als Alkalinitätsquelle beinhalten, tendieren dazu, innerhalb weniger Minuten nach Zugabe des Natriumhydroxids fest zu werden, während Reinigungsformulierungen, die nur Kaliumhydroxid beinhalten dahin tendieren, erst nach sehr langer Zeit fest zu werden und häufig unvollständig aushärten. Die Aushärtegeschwindigkeit der Reinigungsmittelformulierung sollte einerseits langsam genug sein, um zu verhindern, daß während des Herstell- und des Abfüllprozesses die Mischung bereits fest wird, andererseits sollten jedoch auch unnötige Verzö gerungen im Produktionsprozeß verhindert werden. Eine Aushärtegeschwindigkeit, die zu einem festen, blockförmigen Produkt innerhalb etwa 2 bis 6 Stunden führt, ist ausreichend, um beide angestrebten Ergebnisse zu erzielen.

Der EP 555 218 B1 ist zu entnehmen, daß es für die Herstellung von festen, gegos senen, blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen, die eine Alkalinitätsquelle und einen Komplexbildner auf Aminocarbonsäurebasis enthalten, erforderlich ist, daß mindestens 10 Mol-% und vorzugsweise 50 Mol-% Kaliumhydroxid, bezogen auf die gesamte Molmenge an Natrium- und Kaliumhydroxid, vorliegen.

Kaliumverbindungen haben jedoch gegenüber den entsprechenden Natriumverbin dungen den Nachteil des insgesamt gesehen höheren Molgewichts. Die Folge ist, daß bei Einsatz identischer Gewichtsmengen korrespondierender Kalium- und Natri umverbindungen in den resultierenden Reinigungsmittelformulierungen ein geringe rer molarer Anteil an Kaliumverbindung gegenüber der Natriumverbindung vorliegt. Bekanntermaßen spielt in alkalischen Reinigungsmittelformulierungen der Anteil an Hydroxidionen eine wesentliche Rolle. Formuliert man eine Reinigungsmittelformulie rung mit Natriumhydroxid und eine zweite, die bezogen auf die Gesamtformulierung identische Gewichtsanteile Kaliumhydroxid enthält, so beinhaltet die Natriumhy droxid-haltige Formulierung einen um ca. 40% höheren Anteil an reinigungsaktiven Hydroxid-Ionen. Um Reinigungsmittelformulierungen mit identischem Hydroxidgehalt herzustellen, sind somit bei Verwendung von Kaliumhydroxid um ca. 40% höhere Gewichtsmengen erforderlich, als bei Verwendung von Natriumhydroxid.

Ein weiterer Aspekt ist, daß die Beschaffungskosten für den Rohstoff Kaliumhydroxid um ein Vielfaches höher sind, als die Beschaffungskosten für den Rohstoff Natrium hydroxid.

Aus den genannten Gründen wird bei der Formulierung von alkalischen Reinigungs mitteln wo immer möglich und sinnvoll auf den Einsatz der entsprechenden Kalium verbindungen verzichtet.

Obwohl es möglich ist, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen, die eine Alkali nitätsquelle und einen Komplexbildner auf Aminocarbonsäurebasis enthalten, zur Verfügung zu stellen, weist der Stand der Technik, wie beschrieben, den Nachteil auf, daß es nicht möglich ist, den molaren Anteil an Kaliumverbindungen am ge samten molaren Anteil von Kalium- und Natriumverbindungen unter 10% zu senken.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen zur Verfügung zu stellen, die einen Komplexbildner auf Aminocarbonsäurebasis und einen Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbindungen enthalten, wobei weitestgehend auf den Zusatz von Kaliumverbindungen verzichtet werden soll, sowie Verfahren zur Herstellung dieser Reinigungsmittelformulierungen und deren Verwendung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind alkalische, feste, blockförmige Reini gungsmittelformulierungen, die

a) einen oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren in Form derer Alkalisalze, wobei diese vorzugsweise zumindest anteilig und besonders bevorzugt ausschließlich Salze von Ethylendiamintretaessigsäure (EDTA) sind, und
b) einen oder mehrere Alkalinitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbin dungen, vorzugsweise aus der Gruppe der Alkalihydroxide, wobei besonders be vorzugt Natriumhydroxid den Hauptanteil ausmacht, und
c) eine oder mehrere organische Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH- Gruppen im Molekül enthalten,

wobei der Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen in der Reinigungsmittelformulierung geringer als 10 Mol-%, vorzugsweise kleiner als 5 Mol-%, besonders bevorzugt unter 1 Mol-% ist und im speziellen Fall bei der Formulierung des festen Reinigungsmittels ganz auf den Zusatz von Kaliumverbindungen verzichtet wird.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet Freiheit von Kalium, daß Kaliumver bindungen nicht bewußt zugesetzt werden.

Unter festen, blockförmigen Reinigungsmittelformulierungen versteht die vorliegende Erfindung in Formen oder Kapseln oder andere Verpackungen gegossene homoge nisierte Schmelzen, die beim Abkühlen aushärten und bei Raumtemperatur nicht mehr fließfähig sind.

In bevorzugter Ausführung enthalten die erfindungsgemäßen Reinigungsmittelformu lierungen, bezogen auf die gesamte Formulierung, mehr als 15 Gew.-% Alkalisalz von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), besonders bevorzugt mehr als 25 Gew.-% Alkalisalz von EDTA und insbesondere mehr als 35 Gew.-% Alkalisalz von EDTA.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß Natriumhydroxid mehr als 20 Gew.-% und besonders bevorzugt mehr als 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formulierung, ausmacht.

In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Reinigungsmittelformulie rungen liegt der Anteil organischer Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH- Gruppen im Molekül bei 0,1 bis 10 Gew-%, und besonders bevorzugt bei 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formulierung, wobei die erfindungsgemäßen Po lyhydroxidverbindungen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe der Kohlenhy drate, die besonders bevorzugt aus der Gruppe der Saccharide stammen, und ins besondere ausgewählt sind aus den Monosacchariden, Glucose, Arabinose, Ribu lose, Fructose und/oder den davon abgeleiteten Oligo- und/oder Polysacchariden und im speziellen Fall zumindest anteilig Saccharose enthalten, wobei sie im ganz spezi ellen Fall ausschließlich Saccharose enthalten.

Die erfindungsgemäße Reinigungsmittelformulierung kann weitere Komponenten ausgewählt aus der Gruppe der Tenside, Carbonate, Sulfate, Silikate, Bleichmittel, Phosphonsäuren, Polycarbonsäuren und weiteren Komponenten mit komplexbildenden Eigenschaften, die nicht aus der Gruppe der Aminoarbonsäuren stammen, enthalten. Die Bleichmittel basieren vorzugsweise auf üblichen Aktivsauerstoffverbindungen wie Percarbonaten oder auf Aktivchlorverbindungen und sind in der Regel gecoatet, um nicht zu zerfallen. Jedoch ist auch der Einsatz spezieller besonders stabiler nicht gecoateter Bleichmittel wie beispielsweise Chloramin T möglich.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, die erfindungsgemäßen Reinigungsmittelformulierungen zur Herstellung von Reinigungslösungen für die Reinigung von festen Oberflächen, vorzugsweise für die maschinelle oder manuelle Reinigung von Geschirr, für die Reinigung von Membranen oder für die Reinigung von Melkanlagen sowie für die Reinigung von Textilien zu verwenden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, Verfahren zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Reinigungsmittelformulierungen zur Verfügung zu stellen, wobei

a) 0 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die herzustellende Formulierung, bei 5 bis 40°C vorgelegt werden,
b) eine Natriumhydroxidlösung mit einem Anteil von Natriumhydroxid von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, hinzugefügt wird,
c) auf 40 bis 80°C aufgeheizt wird, und danach in nicht bindender Reihenfolge,
d) erwünschtenfalls festes Natriumsalz wie beispielsweise Natriumchlorid, Natrium sulfat, Natriumcarbonat mit einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugesetzt wird,
e) festes NaOH in die Lösung mit einem Anteil von NaOH von 15 bis 78,9 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, eingearbeitet wird,
f) weitere Komponenten und Hilfsstoffe soweit erforderlich beigefügt werden,
g) eine organische Polyhydroxyverbindung mit mehr als 4 OH-Gruppen im Molekül, vorzugsweise Saccharose mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugegeben und gelöst wird,
h) Alkalisalze von Aminocarbonsäuren mit einem Anteil von 15 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, hinzugegeben werden,

die Bestandteile miteinander vermischt werden und das vorliegende homogenisierte Produkt in Formen gefüllt und wenn gewünscht abgekühlt wird.

Die optimale Reihenfolge des Herstellprozesses kann durch den Fachmann ermittelt werden.

Die Abfüllformen für die erfindungsgemäßen Reinigungsformulierungen können ent sprechende Kapseln, Patronen sowie sonstige Behälter oder Verpackungen sein. Der Abkühlvorgang findet vorzugsweise in Kühltürmen statt. Der gesamte Herstell prozeß wird vorzugsweise so geführt, daß die Viskosität des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels nach einstündiger Rührzeit nach dem Mischen der Komponenten noch unter 10.000 mPa.s liegt, gemessen mit einem Brookfield-Viscosimeter, Spindel 6, bei 50 Umdrehungen pro Minute und 63°C.

Beispiele

In einem Vergleichsversuch wurde durch Messen der Viskosität des Produktes un tersucht, inwiefern die Realisierbarkeit von erfindungsgemäßen Reinigungsmittelfor mulierung möglich ist.

Beispiel 1

Herstellung

Um einen Eindruck über die Aushärtegeschwindigkeit zu erhalten, wurde eine Stunde, nachdem alle Komponenten zugegeben waren, eine weitere Stunde nachgerührt. Die Viskosität des Produktes beträgt dann 7.500 mPa.s (Brookfield, Spindel 6, 50 U/min. 63°C).

Beispiel 2

Herstellung

Ergebnis

Das Produkt härtet zu schnell aus. Die Formulierung ist nicht geeignet, um feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen zu ermöglichen.

Aus dem Vergleichsversuch wird deutlich, daß das erfindungsgemäße Beispiel 1 die an die Erfindung gestellte Aufgabe löst, während das Vergleichsbeispiel 2 innerhalb weniger Minuten aushärtet und deshalb nicht verfügbar gemacht werden kann.

Claims

1. Alkalische, feste, blockförmige Reinigungsmittelformulierungen, die

a) einen oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren in Form derer Alkalisalze und
b) einen oder mehrere Alkalitätsspender aus der Gruppe der Alkalimetallverbin dungen und
c) eine ode rmehrere organische Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH-Gruppen im Molekül enthalten,

wobei der mengenmäßige Anteil an Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen, in der Formulierung geringer als 10 Mol-% ist.

2. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Kalium-Ionen kleiner als 5 Mol-% Kalium-Ionen, bezogen auf den gesamten Anteil an Alkali-Ionen, in der Formulierung ist.

3. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Formulierung frei von Kalium ist.

4. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß als Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren zumindest anteilig das Alkalisalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) vorliegt.

5. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner aus der Gruppe der Aminocarbonsäuren ausschließlich das Alkalisalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) vorliegt.

6. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß mehr als 15 Gew.-% Alkalisalz von EDTA, bezogen auf die gesamte Formulierung, enthalten sind.

7. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß mehr als 25 Gew.-% Alkalisalz von EDTA, bezogen auf die gesamte Formulierung, enthalten sind.

8. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß mehr als 35 Gew.-% Alkalisalz von EDTA, bezogen auf die gesamte Formulierung, enthalten sind.

9. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hauptalkaliträger NaOH ist.

10. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von NaOH größer als 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formulierung, ist.

11. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der Anteil organische Polyhydroxyverbindungen mit mindestens 4 OH-Gruppen im Molekül bei 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Formulierung, liegt.

12. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyhydroxyverbindungen ausgewählt sind aus der Gruppe der Kohlenhydrate.

13. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenhydrate ausgewählt sind aus der Gruppe der Saccharide.

14. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Saccharide ausgewählt sind aus den Monosacchariden Glucose, Arabinose, Ribulose, Fructose und/oder den davon abgeleiteten Oligo- und/oder Polysacchariden.

15. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyhydroxyverbindung zumindest anteilig Saccharose enthalten ist.

16. Reinigungsmittelformulierungen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyhydroxyverbindung ausschließlich Saccharose enthalten ist.

17. Reinigungsmittelformulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Formulierung zusätzlich mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe der Tenside, Karbonate, Sulfate, Silikate, Bleichmittel, Phosphonsäuren, Polycarbonsäuren enthält.

18. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von festen Oberflächen.

19. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die maschinelle Geschirr- Reinigung.

20. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von Membranen.

21. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von Melkanlagen.

22. Verwendung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung einer Reinigungslösung für die Reinigung von Textilien.

23. Verfahren zur Herstellung einer Reinigungsmittelformulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei

a) 0 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf die herzustellende Formulierung, bei 5 bis 40°C vorgelegt werden,
b) eine NaOH-Lösung mit einem Anteil von NaOH von 5 bis 30 Gew.-%, bezo gen auf die herzustellende Formulierung, hinzugefügt wird,
c) auf 40 bis 80°C aufgeheizt wird, und danach in nicht bindender Reihenfolge,
d) erwünschtenfalls festes Natriumsalz, wie beispielsweise Natriumchlorid, Natri umsulfat, Natriumcarbonat, mit einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugesetzt wird,
e) festes NaOH in die Lösung mit einem Anteil von NaOH von 15 bis 78,9 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, eingearbeitet wird,
f) weitere Komponenten und Hilfsstoffe soweit erforderlich beigefügt werden,
g) eine organische Polyhydroxyverbindung mit mehr als 4 OH-Gruppen im Molekül, vorzugsweise Saccharose mit einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, zugegeben und gelöst wird.
h) Aminocarbonsäuren oder deren Alkalisalze mit einem Anteil von 15 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die herzustellende Formulierung, hinzugegeben wird,

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität nach einstündiger Rührzeit nach dem Mischen der Komponenten gemäß Anspruch 22 noch unter 10.000 mPa.s liegt.