Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Klarspülers bei der maschinellen Reinigung von Kunststoffteilen sowie ein Verfahren zur maschinellen Reinigung von Kunststoffteilen.
Die maschinelle Reinigung von Kunststoffteilen ist aus offenkundiger Vorbenutzung bekannt. Beispiele für Gegenstände, die entweder ganz oder teilweise aus Kunststoff bestehen und üblicherweise maschinell gereinigt werden, finden sich unter anderem im Lebensmittelbereich (z. B. Geschirr), im Medizinproduktebereich (z. B. chirurgische Instrumente) und im Laborbereich (z. B. Versuchstierkäfige). Die Beanspruchung der Kunststoffteile im Rahmen der maschinellen Reinigung kann zur Bildung von Spannungsrissen im Kunststoff führen. Die Spannungsrissbildung hat eine deutlich verminderte Lebensdauer der Kunststoffteile zur Folge.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die maschinelle Reinigung von Kunststoffteilen zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass ein tensidfreier Klarspüler, der mindestens ein Polymer umfasst, das kationische dissoziierbare Gruppen oder eine Kombination von kationischen und anionischen dissoziierbaren Gruppen aufweist, einerseits eine gute Trocknungswirkung an Kunststoffteilen erzielt und andererseits Spannungsrissbildung an diesen Kunststoffteilen vermeidet oder zumindest vermindert.
Dem geht die Erkenntnis voraus, dass die Spannungsrissbildung an Kunstoffteilen durch Kontakt der Kunststoffoberfläche mit den in Klarspülern üblicherweise enthaltenen Tensiden sowie durch die Einwirkung höherer Temperaturen gefördert wird. Letzteren können die Kunststoffteile im Rahmen der maschinellen Reinigung beispielsweise bei einer Heißtrocknung und/oder im Zuge einer sich eventuell anschließenden thermischen Sterilisation ausgesetzt sein.
Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert.
Der Begriff maschinelle Reinigung bezeichnet die automatisch ablaufende Reinigung von Gegenständen, vorzugsweise in einer Spülmaschine, wobei im Zuge der Reinigung kein menschlicher Eingriff erforderlich ist. Im Rahmen der Erfindung umfasst der Begriff Spülmaschine jegliche im Stand der Technik bekannte Spülmaschine, die sich zur Reinigung von Kunststoffteilen eignet, insbesondere gewerbliche oder im Haushalt einsetzbare Geschirrspülmaschinen, sowie Spezialspülmaschinen.
Die maschinelle Reinigung von Gegenständen umfasst in der Regel mindestens einen Reinigungsschritt und einen Klarspülschritt. Im Reinigungsschritt wird zum Lösen des anhaftenden Schmutzes Reinigungslösung auf die Gegenstände aufgebracht. Der Klarspülschritt dient dazu, ggf. an den Gegenständen verbliebene Reste des Reinigungsmittels von diesen abzuspülen und den abschließenden Trocknungsprozess zu verbessern. Daher ist der Klarspülschritt im Allgemeinen der letzte Schritt im Rahmen der maschinellen Reinigung, bei dem die Gegenstände mit Flüssigkeit gespült werden.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Begriff Klarspüler eine Zusammensetzung, die beim maschinellen Reinigen von Gegenständen in Spülmaschinen zur Verbesserung des abschließenden Trocknungsvorgangs eingesetzt wird.
Der erfindungsgemäß verwendete Klarspüler ist tensidfrei, das heißt er enthält keine Tenside. Tenside sind Verbindungen, welche die Grenzflächenspannung herabsetzen, d.h. amphiphile Verbindungen mit mindestens einem hydrophoben und einem hydrophilen Molekülteil. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Begriff Tenside die Gruppe bestehend aus anionischen Tensiden, kationischen Tensiden, amphoteren Tenside, nichtionischen Tensiden und Blockcopolymeren (insbesondere aus Ethylenoxid- und Propylenoxideinheiten). Zur Erläuterung dieser Tensidklassen wird beispielhaft verwiesen auf Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stichwort "Tenside".
Der erfindungsgemäß verwendete Klarspüler enthält mindestens ein Polymer, das kationische dissoziierbare Gruppen oder eine Kombination von kationischen und anionischen dissoziierbaren Gruppen aufweist. Als Polymere bezeichnet man aus niedermolekularen Monomereinheiten aufgebaute makromolekulare Verbindungen. Beispielhaft verwiesen wird auf
Ionisch dissoziierbare Gruppen dissoziieren in hinreichend polaren Lösungsmitteln (z. B. Wasser) zu Ionen und Gegenionen. Dementsprechend liegt das mindestens eine Polymer im anwendungsfertig verdünnten Klarspüler in wässriger Lösung wenigstens teilweise in ionischer Form vor. Im Rahmen der Erfindung ist es ausreichend, wenn das mindestens eine Polymer kationische dissoziierbare Gruppen aufweist. Bevorzugt ist das mindestens eine Polymer jedoch ein ampholytisches Polymer, d.h. es weist sowohl kationische als auch anionische dissoziierbare Gruppen auf.
Vorzugsweise kann das mindestens eine Polymer wenigstens eine Monomereinheit mit zumindest einer kationischen dissoziierbaren Gruppe umfassen und/oder wenigstens eine Monomereinheit mit zumindest einer anionischen dissoziierbaren Gruppe umfassen. Besonders bevorzugt umfasst das mindestens eine Polymer wenigstens eine Monomereinheit mit zumindest einer quarternären Ammoniumfunktion und/oder wenigstens eine Monomereinheit mit zumindest einer Carboxylfunktion.
Vorzugsweise hat das mindestens eine Polymer ein mittleres Molekulargewicht größer 10 000, vorzugsweise größer 50 000, weiter vorzugsweise größer 100 000, und/oder kleiner 1 000 000, vorzugsweise kleiner 500 000.
Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Polymer ein Copolymer auf Acrylat- oder Methacrylatbasis. Es ist bevorzugt, dass das Copolymer als Monomereinheiten wenigstens eine quarternäre Ammoniumverbindung und/oder N-Isopropylacrylamid und/oder 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure umfasst, wobei vorzugsweise die quarternäre Ammoniumverbindung Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid ist.
Kationische und ampholytische Polymere, wie sie im Rahmen der Erfindung Verwendung finden, sind dem Fachmann bekannt. Beispielhaft verwiesen wird auf die
Der erfindungsgemäß verwendete tensidfreie Klarspüler kann mehr als ein Polymer mit kationischen dissoziierbaren Gruppen oder einer Kombination von kationischen und anionischen dissoziierbaren Gruppen enthalten. Vorzugsweise enthält der tensidfreie Klarspüler zwei Polymere mit kationischen dissoziierbaren Gruppen oder einer Kombination von kationischen und anionischen dissoziierbaren Gruppen.
Der erfindungsgemäß verwendete tensidfreie Klarspüler weist vorzugsweise einen Anteil an Polymeren mit kationischen dissoziierbaren Gruppen oder einer Kombination von kationischen und anionischen dissoziierbaren Gruppen von mindestens 0,001 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,01 Gew.-%, weiter vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-%, weiter vorzugsweise mindestens 1 Gew.-%, weiter vorzugsweise mindestens 2 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, und/oder maximal 40 Gew.-%, vorzugsweise maximal 30 Gew.-%, weiter vorzugsweise maximal 20 Gew.-%, weiter vorzugsweise maximal 10 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 5 Gew.-% auf.
Der erfindungsgemäß verwendete tensidfreie Klarspüler kann weitere Inhaltsstoffe enthalten. Beispielsweise kann der tensidfreie Klarspüler zur Einstellung des pH-Werts und/oder als Komplexbildner wenigstens eine Säure enthalten. Bei der wenigstens einen Säure kann es sich um eine organische Säure, vorzugsweise um eine α-HydroxyCarbonsäure wie Citronensäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Milchsäure usw. handeln. Citronensäure ist besonders bevorzugt. Vorzugsweise enthält der tensidfreie Klarspüler 0,5 bis 30 Gew.-% Säure. Besonders bevorzugt enthält der tensidfreie Klarspüler 5 bis 20 Gew.-% Säure. Es ist vorteilhaft, wenn der tensidfreie Klarspüler zusätzlich wenigstens ein Polycarboxylat, vorzugsweise ein Polyacrylat, besonders bevorzugt ein Copolymer von Acrylsäure mit 2,5-Furandion enthält. Die Aufzählung der möglichen Inhaltsstoffe ist nicht abschließend. Insbesondere wird der erfindungsgemäß verwendete Klarspüler in der Regel Wasser, vorzugsweise voll entsalztes Wasser, als Lösungsmittel enthalten.
Vorteilhafterweise weist der erfindungsgemäß verwendete tensidfreie Klarspüler anwendungsfertig verdünnt in wässriger Lösung bei einer Temperatur von 20 °C eine Oberflächenspannung > 50 mN/m, vorzugsweise > 60 mN/m auf Gemessen mit der Ringabreißmethode nach DeNoüy).
Vorzugsweise erfolgt die erfindungsgemäße Verwendung des tensidfreien Klarspülers bei einer Temperatur des Spülwassers von 65 °C bis 95 °C, weiter vorzugsweise von 80 °C bis 90 °C, besonders bevorzugt von 85 °C.
Bevorzugte Dosierungen eines Klarspülerkonzentrats in Wasser können 0,5 - 2 ml/l, beispielsweise ca. 1 ml/l sein. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur maschinellen Reinigung von Kunststoffteilen umfassend die Schritte:
Die Aufzählung der Verfahrensschritte ist nicht abschließend. Das Verfahren kann insbesondere mehrere Reinigungsschritte und/oder ggf. einen oder mehrere Vor- bzw. Zwischenspülschritte umfassen. Wie oben bereits beschrieben, wird der Klarspülschritt b) jedoch im Allgemeinen der letzte Schritt im Rahmen der maschinellen Reinigung sein, bei dem die Kunststoffteile mit Flüssigkeit gespült werden. In der Regel wird im Anschluss an den Klarspülschritt ein Trocknungsschritt, vorzugsweise eine Trocknung mit Heißluft, vorgesehen sein. Stattdessen oder zusätzlich können die Kunststoffteile einer Sterilisation, vorzugsweise einer thermischen Sterilisation unterzogen werden. Besonders bevorzugt ist die thermische Sterilisation eine Dampfsterilisation. Vorteilhafterweise wird die Dampfsterilisation bei Temperaturen von 121-134 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 134 °C durchgeführt.
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vorstehend im Kontext der erfindungsgemäßen Verwendung bereits erläutert worden.
Bevorzugt wird bei dem Reinigungsverfahren die Reinigung in Schritt a) bei 50 °C bis 85 °C, vorzugsweise bei 55 °C bis 70 °C und besonders bevorzugt bei 60 °C und/oder das Klarspülen in Schritt b) bei 65 °C bis 95 °C, vorzugsweise bei 80 °C bis 90 °C, besonders bevorzugt bei 85 °C durchgeführt.
Der erfindungsgemäß verwendete Klarspüler sowie das Verfahren können im Zusammenhang mit jeglicher Art von Kunststoffteilen, die einer maschinellen Reinigung zugänglich sind, Einsatz finden. Beispielsweise kann die Erfindung bei der Reinigung von Kunststoffteilen im Medizinproduktebereich, Lebensmittelbereich und Laborbereich zum Einsatz kommen. Insbesondere können der erfindungsgemäß verwendete Klarspüler sowie das Verfahren Einsatz finden bei der maschinellen Reinigung von Kunststoffteilen, die aus Polysulfon-, Polyphenylsulfon-, Polyetherimid-, Polyphenylenoxid-, ABS(Acrylnitril-Butadien-Styrol)-Kunststoffen und Polycarbonatkunststoffen bestehen. Diese Kunststoffe sind besonders spannungsrissgefährdet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beispiele beschrieben. In den Figuren zeigen:
Drei erfindungsgemäß verwendbare Klarspüler werden gemäß den nachfolgenden Rezepturen zubereitet. Die Mengen der einzusetzenden Ausgangsstoffe sind in Gew.-% angegeben.
Es wurden Versuchstierkäfige aus Polyphenylsulfon in einer Spülmaschine unter Verwendung des Klarspülers aus Beispiel 1.1 gemäß dem nachstehenden Programm gereinigt:
Es wurde ein sehr gutes Trocknungsergebnis auf den Kunststofftierkäfigen erreicht, das gegenüber der Klarspülung mit lediglich (voll entsalztem) Wasser verbessert war.
Verschiedene Versuchstierkäfige bzw. Versuchstierkäfigteile aus Polysulfon, Polyphenylsulfon, Polyetherimid und Polycarbonat wurden in einem simulierten Klarspülschritt bei mit 1 ml/l eines Klarspülers gemäß jedem der Beispiele 1.1 bis 1.3 in 85 °C heißem Wasser versetzt. Dann wurden die Käfige bzw. Käfigteile mit Heißluft getrocknet und anschließend bei 134 °C 10 min in einem Autoklaven dampfsterilisiert. Es wurden 10 Zyklen durchgeführt. Es zeigten sich keine Spannungsrissbildungen (siehe
Wie Beispiel 3, jedoch wurde als Klarspüler ein herkömmlicher Klarspüler auf Basis von nichtionischen Tensiden verwendet. Es zeigten sich Spannungsrissbildungen an den Kunststoffteilen (siehe
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