DE10065933C1 - Verfahren zur Entfernung elektrostatisch gebundener Rückstände von Kunststoffoberflächen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Reinigung von mit elektrostatisch gebundenen Rückständen verunreinigten Kunststoffoberflächen durch Behandlung mit Wasser und/oder wäßrigen Reinigungslösungen, dadurch gekennzeichnet, daß vorher die Kunststoffoberflächen mit einem flüssigen Mittel, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, vorbehandelt werden.

Description

Die Entfernung elektrostatisch gebundener Rückstände von Kunststoffoberflächen ist insbesondere im industriellen Bereich wie beispielsweise bei der Reinigung von Le­ bensmittelsekundärverpackungen wie Joghurt-Trays, Getränkekästen oder Trans­ portkisten für Brot, Fleisch etc., von lackierten Oberflächen wie beispielsweise von Kraftfahrzeugen sowie generell bei der Reinigung von Kunststoffoberflächen wie Fensterrahmen, Auskleidungen von Lüftungsschächten oder Wandverkleidungen sowie Folien, Textilien etc. mit Schwierigkeiten verbunden, da die jeweiligen Gegenstände mit Kunststoffoberflächen bereits kurz nach der Fertigung bzw. Reinigung den Schmutz aufgrund ihrer Aufladung anziehen. Insbesondere die anorganischen Bestandteile des Staubes (Ruß, Carbonate, Silikate), die über 60 Gew.-% des Staubgewichts ausmachen, haften fest an den Oberflächen und lassen sich mit herkömmlichen Reinigern auch bei intensiver Behandlung nicht mehr vollständig entfernen.

Bei Kunststoffgegenständen ist daher seit langem die Einarbeitung einer antistatisch wirkenden Verbindung schon bei der Herstellung der Kunststoffe gesicherter Stand des technischen Wissens. Diese "internen Antistatika" diffundieren langsam an die Oberfläche und verhindern aufgrund ihrer antistatischen Wirkung die Staub- und Schmutzanlagerung, die sonst aufgrund elektrostatischer Aufladung erfolgt wäre. Diese "inneren Antistatika" weisen eine Reihe von Nachteilen auf, von denen hier exemplarisch die höheren Kosten, die relativ großen erforderlichen Einsatzmengen, eine mangelnde Langzeitstabilität und geringe Wirksamkeit sowie Einflußnahme auf die Kunststoffqualität wie beispielsweise Stabilität, mechanische Eigenschaften, Chemikalienbeständigkeit und Lebensdauer genannt seien.

"Externe Antistatika" zur Oberflächenbehandlung statisch aufladbarer Gegenstände sind im Stand der Technik ebenfalls umfassend beschrieben und weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber "internen Antistatika" auf: Sie sind preiswert herzustellen, kommen in hochverdünnten Lösungen zum Einsatz, müssen aufgrund der periodisch wiederholten Anwendung keine überaus große Langzeitstabilität aufweisen und können darüber hinaus auf nahezu allen statisch aufladbaren Oberflächen eingesetzt werden.

"Externe Antistatika" vergrößern die Oberflächenleitfähigkeit und ermöglichen damit ein verbessertes Abfließen gebildeter Ladungen. Äußere Antistatika sind in der Regel Substanzen mit wenigstens einem hydrophilen Molekülteil und geben auf den Oberflächen einen mehr oder minder hygroskopischen Film. Diese zumeist grenzflächenaktiven Antistatika lassen sich in stickstoffhaltige (Amine, Amide, quartäre Ammoniumverbindungen), phosphorhaltige (Phosphorsäureester) und schwefelhaltige (Alkylsulfonate, Alkylsulfate) Antistatika unterteilen. Auch nicht grenzflächenaktive Verbindungen lassen sich als Antistatika einsetzen - am bekanntesten ist hier die Verwendung von Ruß, Siliciumdioxid, Aluminosilikaten und Metalloxiden sowohl als internes als auch als externes Antistatikum.

Externe Antistatika sind beispielsweise in den Patentanmeldungen FR 1,156,513, GB 873 214 und GB 839 407 beschrieben. Die hier offenbarten Lauryl-(bzw. Stearyl-) dimethylbenzylammoniumchloride eignen sich als Antistatika für Textilien bzw. als Zusatz zu Waschmitteln, wobei zusätzlich ein Avivageeffekt ("Weichspüler") erzielt wird. Weitere Antistatika (Hydrazinderivate) für photographische Filme und zur Textil­ nachbehandlung sind in den Patentschriften US 3,096,305 und DE-AS 1,019,991 be­ schrieben.

Zumeist werden externe Antistatika über Lösungen in Wasser, Alkoholen, Benzinen, Chlorkohlenwasserstoffen etc. durch Aufpinseln, Eintauchen oder Besprühen auf die zu behandelnden Oberflächen aufgebracht. Ökonomische, ökologische, arbeitsmedizinische und Überlegungen der Arbeitssicherheit spielen eine Rolle bei der Auswahl der Lösungsmittel und der Antistatika. Gängige äußere Antistatika, die zur Oberflächenbehandlung eingesetzt werden, haben oft den Nachteil, aufgrund ihres Gehaltes an kationischen Verbindungen mit anionischen Reinigungsmitteln Ausfällungen zu bilden, so daß sie in einem nachgeordneten Schritt angewendet werden müssen. Zur Anwendung in Spül- und Spritzmaschinen müssen diese Mittel schaumarm sein, die Oberflächen gut benetzen und schnell trocknen. Gängige externe Antistatika besitzen nur geringe Wirkungen bezüglich Polarisierbarkeit und elektrischer Leitfähigkeit der behandelten Oberflächen. Zudem ist die Langzeitwirkung marktüblicher Antistatika meist schlecht.

Der Begriff statisch aufladbare Oberfläche bezeichnet im Rahmen dieser Anmeldung horizontale und nicht-horizontale Oberflächen, die aufgrund isolierender Materialeigenschaften zur Aufladung neigen. Insbesondere werden hierunter Kunststoffe, dabei insbesondere Thermoplaste und Duroplaste verstanden, bei denen diese Problematik besonders ausgeprägt ist.

Zur Lösung der genannten Nachteile empfiehlt die DE 197 07 650 A1 antistatische Reinigungsmittelkonzentrate, die bei Wasserzugabe eine antistatische Reinigungslösung liefern, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthalten:

• a) 1 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer alkoxylierter primärer oder sekundärer Amine,
• b) 1 bis 10 Gew.-% eines Fettsäuresalzes,
• c) 2 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer schwachschäumender nichtionischer Tenside und als Rest Wasser oder eine wäßrige Lösung weiterer Hilfs- und Wirkstoffe.

Weiterhin empfiehlt die DE 197 07 660 A1 ein Verfahren zur Reinigung statisch auf­ ladbarer Oberflächen, bei dem man ein antistatisches wäßriges Reinigungsmittel auf die zu reinigenden statisch aufladbaren Flächen aufbringt und anschließend ablaufen läßt. Das in diesem Verfahren zu verwendende antistatische wäßrige Reinigungsmittel wird dabei durch Verdünnung eines antistatischen Reinigungsmittelkonzentrates mit Wasser erhalten.

In dem Verfahren gemäß der DE 197 07 650 A1 wird durch die eingesetzten Mittel eine Reinigungs- und antistatische Wirkung miteinander verbunden. So werden einerseits gute Reinigungsleistungen und andererseits lang anhaltende Antistatikeffekte erzielt. Die Reinigungsmittel benetzen die Oberflächen sehr gut, sind schaumarm und somit spritzfähig und zeigen ein herausragendes Abtropfverhalten im Vergleich mit marktüblichen Reinigungs-/Antistatikmitteln.

Als Antistatikum wirken in der DE 197 07 650 A1 alkoxylierte primäre oder sekundäre Amine. Diese zeichnen sich durch ihre Verwendbarkeit sowohl als interne Antistatika als auch als externe Antistatika in Reinigungsmitteln der vorliegenden Erfindung aus.

Es lassen sich mit den in der DE 197 07 650 A1 beschriebenen Reinigungsmittel übliche Verunreinigungen entfernen. Wenn jedoch Verunreinigung vorliegen, die aufgrund von Wechselwirkungen mit der elektrostatisch geladenen Oberfläche an derselben haften, dann reicht die Reinigungswirkung der in DE 197 07 650 A1 beschriebenen Mittel nicht aus. Demzufolge besteht der Nachteil der DE 197 07 650 A1 darin, daß das genannte Verfahren nicht auf die Entfernung von elektrostatisch anhaftenden Rückständen gerichtet ist. Andererseits ist von Nachteil, daß zur Realisierung der DE 197 07 650 A1 spezielle, wiederum antistatisch wirkende Komponenten verwendet werden müssen.

Demzufolge war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung von elektrostatisch an Kunststoff-Gegenständen gebundenen Rückständen zur Verfügung zu stellen.

Dabei sollte das Verfahren bewußt so gestaltet werden, daß der Einsatz von anti­ statischen Komponenten nicht für den Erfolg des Verfahrens wesentlich sein soll.

Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von mit elektrostatisch gebundenen Rückständen verunreinigten Kunststoffoberflächen durch Behandlung mit Wasser und/oder wäßrigen Reini­ gungslösungen, bei dem vor der genannten Behandlung die Kunststoffoberflächen der Kunststoffbehälter mit einem flüssigen Mittel, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, vorbehandelt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, daß die genannte apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften ausgewählt wird aus Verbindungen, die eine Dielektrizitätskonstante zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 6 haben. Die genannte Dielektrizitätskonstante ist durch übliche Meßmethoden, insbesondere durch Messung mit einem Dekameter bei den Bedingungen 50 Hz und 20°C gemäß DIN 53483 ermittelbar.

Es ist bevorzugt, daß die Kunststoffoberflächen von Kunststoffbehältern stammen, wobei die genannte Vorbehandlung möglichst bald, vorzugsweise unmittelbar nach der Herstellung oder dem Bedrucken der Kunststoffbehälter erfolgt, wobei unter unmittelbar ein Zeitpunkt zu verstehen ist, an dem noch keine sichtbare Verunreinigung vorliegt. Vorzugsweise findet die Vorbehandlung innerhalb von 24 Stunden nach der Herstellung oder dem Bedrucken statt. Da Getränkekästen in aller Regel bedruckt werden, wäre in diesem Fall ein bevorzugter Zeitabstand für die Vorbehandlung der Zeitraum innerhalb von 24 Stunden nachdem die Druckfarbe getrocknet ist.

Es kann aber ebenfalls bevorzugt sein, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die genannte Vorbehandlung kurz vor der Behandlung der Kunststoffoberflächen, insbesondere von Kunststoffbehältern mit Wasser und/oder wäßrigen Reinigungslösungen durchzuführen, wobei unter "kurz vor" vorzugsweise ein Zeitabstand von wenigen Sekunden zu verstehen ist, bis hin zu einem Zeitabstand der ausreichend kurz vor der Behandlung der Kunststoffoberflächen mit Wasser und/oder Reinigungslösungen liegt, so daß ein nicht tropfender gleichmäßiger Film auf der Oberfläche verteilt ist.

Abgesehen von den genannten bevorzugten Ausführungsformen kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die genannte Vorbehandlung natürlich auch zu einem beliebigen Zeitpunkt zwischen der Herstellung bzw. dem Bedrucken und der Behandlung der genannten Kunststoffbehälter mit Wasser und/oder wäßriger Reinigungslösung erfolgen.

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, daß die genannte apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften ausgewählt ist aus Paraffin-, Terpen-, Öl- oder ölähnlichen Verbindungen sowie Polymeren oder Mischungen dieser Komponenten, wobei insbesondere Verbindungen wie Orangenterpene oder reines Paraffin gut geeignet sind.

Vorzugsweise macht in dem erfindungsgemäßen Verfahren die genannte apolare Komponente einen Anteil von 1 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 100 Gew.- %, bezogen auf das gesamte für die Vorbehandlungen zu verwendende flüssige Mittel, aus, wobei vorzugsweise zusätzliche Komponenten ausgewählt aus Fettalkoholen und deren Derivaten, Fettsäuren und deren Derivaten enthalten sind.

Es ist ebenfalls bevorzugt, daß das genannte flüssige Mittel zur Vorbehandlung auf die Kunststoffoberflächen, vorzugsweise in unverdünnter Form aufgesprüht wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, daß die erfindungsgemäß durchzuführende Behandlung der vorbehandelten Kunststoffoberflächen mit Wasser und/oder wäßrigen Reinigungslösungen bei einer Temperatur von 35 bis 90°C stattfindet. Bei diesem wäßrigen Behandlungsschritt werden vorzugsweise von der Kunststoffoberfläche die Rückstände einschließlich den apolaren Komponenten abgelöst. Dieser Behandlungsschritt wird vorzugsweise in einer üblichen Kastenwaschanlage oder entsprechenden kontinuierlichen Reinigungsmaschinen durchgeführt. Die Dauer des Behandlungsschrittes liegt dabei vorzugsweise zwischen 30 Sekunden und 15 Minuten.

Wenn bei dem genannten wäßrigen Behandlungsschritt eine wäßrige Reinigungslösung verwendet wird, so ist es bevorzugt, daß zur Herstellung derselben ein Reinigungsmittelkonzentrat im Gewichtsverhältnis 1 : 1000 bis 1 : 50, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 1 : 200 bis 1 : 100, in Wasser gelöst wird. Danach wird diese Lösung vorzugsweise auf die zu reinigenden Flächen aufgebracht oder die zu reinigenden Gegenstände in diese Lösung eingetaucht, wobei man die Lösung anschließend ablaufen läßt.

Dabei ist es ebenfalls bevorzugt, daß das zu verdünnende Reinigungsmittelkonzentrat

• a) 1 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer alkoxylierter primärer oder sekundärer Amine, besonders bevorzugt ethoxylierter sekundärer Amine,
• b) 1 bis 10 Gew.-% eines Fettsäuresalzes, besonders bevorzugt ein Triethanolaminsalz einer C_8-10-Fettsäure, das ganz besonders bevorzugt vor oder bei der Herstellung des Reinigungsmittelkonzentrats aus Triethanolamin und der Fettsäure synthetisiert wurde, sowie
• c) 2 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer nichtionischer Tenside enthält.

Je nach Reinigungsanforderungen kann es dabei bevorzugt sein, daß das zu ver­ dünnende genannte Reinigungsmittelkonzentrat als zusätzliche Komponenten Komplexbildner, vorzugsweise EDTA oder NTA, enthält, und außerdem weitere Hilfs- oder Wirkstoffe, weitere Alkalien, Buildersubstanzen, weitere anionische und nichtionische Tenside, Enzyme, Konservierungsmittel, Oxidationsmittel, Farbstoffe und/oder Parfüme vorliegen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Kunststoffoberflächen, insbesondere von Kunststoffbehältern zur nachfolgend verbesserten Entfernung von elektrostatisch gebundenen Verunreinigungen, bei dem man die Oberflächen der Kunststoffbehälter mit einem flüssigen Mittel, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, vorbehandelt. Dabei gelten bezüglich der apolaren Komponente die bereits bei dem Verfahren zur Reinigung der Kunststoffoberflächen gemachten Ausführungen.

Darüber hinaus ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Kunststoffbehälter, dessen Oberflächen ganz oder teilweise durch einen Film, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, benetzt sind.

Hinsichtlich der apolaren Komponente gelten auch hier die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen.

Beispiele

Die Beispielsversuche wurden an Bierkästen durchgeführt, die durch eine große deutsche Brauerei in Eigenproduktion hergestellt und für die Versuche zur Verfügung gestellt wurden. Es handelte sich bei den Bierkästen um gelbe Kästen mit einer Aufnahmekapazität von je elf 0,5 L-Bierflaschen.

Während der Produktion dieser Kästen kommt es üblicherweise zu hohen elek­ trostatischen Aufladungen. Dies hatte zur Folge, daß, nachdem die Kästen bedruckt wurden - auf dem Weg zum Lager bzw. während der Lagerung - hohe Mengen an Staub elektrostatisch an die Kastenoberflächen gebunden wurde. Eigene Reinigungsbemühungen sowie Reinigungsversuche, beispielsweise nach Verfahren gemäß der DE 197 07 650 A1, sowie Versuche anderer Anbieter scheiterten in der Vergangenheit.

Die für die wäßrig-alkalische Reinigung herangezogenen Reinigungslösungen sind in Tabelle 1 enthalten. Zur Überprüfung der Reinigungswirkung wurden diese Lösungen im Labor angesetzt und mit einer Pumpe umgepumpt. Die Temperatur der Lösungen lag während der Versuchsdurchführung bei etwa 50°C. Die zu untersuchenden Lösungen wurden bei den Versuchen über einen Schlauch aus einer Entfernung von etwa 0,2 m über einen Zeitraum von etwa 3 Minuten auf eine sichtlich stark verschmutzte Stelle der mit elektrostatisch gebundenen Rückständen verunreinigten Bierkästen gespült. Die mechanische Wirkung entsprach bei den Versuchen etwa der mechanischen Wirkung, die üblicherweise bei Abspülen der entsprechenden Oberfläche mit Leitungswasser vorliegen würde.

Bei derartiger Verfahrensweise wurde bei Einsatz der in Tabelle 1 aufgeführten Reinigungslösungen keinerlei Reinigungswirkung erzielt. Mit anderen Worten, die so behandelten Oberflächen der Bierkästen waren genauso verunreinigt wie zuvor.

In einer erfindungsgemäßen Versuchsserie wurde auf eine sichtlich stark verschmutzte Stelle von mit elektrostatisch gebundenen Rückständen verunreinigten Bierkästen der gleichen Charge Paraffin so aufgesprüht, daß die genannte Stelle gleichmäßig mit einem Paraffinfilm benetzt war. Danach ließ man das Paraffin abtropfen und führte mit dem so vorbehandelten Kasten die Behandlung mit den Lösungen gemäß Tabelle 1 wie oben beschrieben durch. Überraschenderweise konnten in allen Fällen die elektrostatisch gebundenen Rückstände entfernt werden. Besonders erstaunlich war, daß bereits 50°C warmes Wasser (B7) ausreichte, um ein befriedigendes Reinigungsergebnis zu erreichen.

Tabelle 1

Wäßrige Reinigungslösungen zur Behandlung von mit elektrostatisch gebundenen Rückständen verunreinigten Bierkästen bei 50°C

Claims (15)

1. Verfahren zur Reinigung von mit elektrostatisch gebundenen Rückständen verunreinigten Kunststoffoberflächen durch Behandlung mit Wasser und/oder wäßrigen Reinigungslösungen, dadurch gekennzeichnet, daß vorher die Kunststoffoberflächen der Kunststoffbehälter mit einem flüssigen Mittel, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, vorbehandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, ausgewählt wird aus Verbindungen, die eine Dielektrizitätskonstante zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 6 haben.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffoberflächen von Kunststoffbehältern gereinigt werden, wobei die genannte Vorbehandlung möglichst bald, vorzugsweise unmittelbar nach Herstellung oder Bedrucken der Kunststoffbehälter erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffoberflächen von Kunststoffbehältern gereinigt werden, wobei die genannte Vorbehandlung kurz vor der Behandlung der Kunststoffbehälter mit Wasser und/oder wäßrigen Reinigungslösungen erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannte apolare Komponente mit paraffinischen Ei­ genschaften ausgewählt ist aus Paraffin-, Terpen-, Öl- oder ölähnlichen Verbindungen sowie Polymeren oder Mischungen dieser Komponenten.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannte apolare Komponente einen Anteil von 1 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das gesamte flüssige Mittel, ausmacht.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das genannte flüssige Mittel zur Vorbehandlung auf die Kunststoffoberflächen aufgesprüht wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vorbehandelten Kunststoffoberflächen mit Wasser und/oder wäßrigen Reinigungslösungen bei einer Temperatur von 35 bis 90°C behandelt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man zur Herstellung der genannten wäßrigen Reinigungslösungen ein Reinigungsmittelkonzentrat im Gewichtsverhältnis 1 : 1000 bis 1 : 50, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 1 : 200 bis 1 : 100, in Wasser einbringt und diese Lösung auf die zu reinigenden Flächen aufbringt oder die zu reinigenden Gegenstände in diese Lösung eintaucht und die Lösung anschließend ablaufen läßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verdünnende Reinigungsmittelkonzentrat

• a) 1 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer alkoxylierter primärer oder sekundärer Amine,
• b) 1 bis 10 Gew.-% eines Fettsäuresalzes,
• c) 2 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer nichtionischer Tenside enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verdünnende Reinigungsmittelkonzentrat als Komponente a) 1 bis 12 Gew.-% eines oder mehrerer ethoxylierter sekundärer Amine enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verdünnende Reinigungsmittelkonzentrat als Komponente b) ein Triethanolaminsalz einer C_8-10-Fettsäure enthält.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zu verdünnende Reinigungsmittelkonzentrat als zusätzliche Komponente Komplexbildner, vorzugsweise EDTA oder NTA, enthält.

14. Verfahren zur Behandlung von Kunststoffoberflächen zur nachfolgend verbesserten Entfernung von elektrostatisch gebundenen Verunreinigungen, bei dem man die Oberflächen mit einem flüssigen Mittel, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, vorbehandelt.

15. Kunststoffbehälter, deren Oberflächen ganz oder teilweise durch einen Film, enthaltend wenigstens eine apolare Komponente mit paraffinischen Eigenschaften, benetzt sind.