CN102046769B - 用于高浓缩碱性洗涤剂的生物可降解结垢控制组成物 - Google Patents

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Abstract

一种用于清洁硬表面、医疗仪器及其它金属成分(零件、工具、器具、容器、设备)的碱性浓缩洗涤剂组成物，其即使在稀释到每加仑饮用水甚至是特硬水中含有约1/40盎司至1/10盎司时，以比传统的碱性清洁剂低很多的碱含量仍具有优良清洁效能及超强结垢控制性质。本发明组成物在使用期间仍维持其良好的清洁效能及结垢控制性质。

Description

用于高浓缩碱性洗涤剂的生物可降解结垢控制组成物
本申请要求于2008年5月30日提交的第61/130,466号美国临时申请的优先权权益。
技术领域
本发明关于一种超浓缩碱性洗涤剂产品，该超浓缩碱性洗涤剂产品包含结合生物可降解螯合剂(chelants)与多价螯合剂(sequestrants)的增效结垢控制组成物，从而以比传统的浓缩碱性洗涤剂组成物的稀释强度低的稀释强度提供更好的硬水结垢形成的控制。更特别地，本发明是针对一种便于使用、生物可降解、超浓缩的碱性洗涤剂组成物，以用在清洁医疗仪器、器具以及其他设备，以及硬质表面，其在较低碱度含量可实现有效的清洁且具有优越的结垢抑制、脱色以及相容性性质。经稀释而使用时维持了有效的清洁及有利的性质，即使是在特硬水中。
背景技术
本发明所论述的是特别有关于且主要就其在手动或自动应用于清洁医疗仪器、器具以及其他设备的可用性而言；然而，其使用并不限于这些应用。特别地，本发明组成物可使用在清洁医疗仪器或设备(例如，手术仪器(解剖刀、切片器具、夹具以及类似物)、内视镜、直肠镜、腹腔镜、结肠镜以及其他用在医疗或手术过程的设备)以及其他医药以及/或牙科实际使用的金属设备与表面。另外，本发明亦意图包括设施内具有类似清洁需求的仪器、设备、硬表面以及类似物，像是例如药品制造设施、酪农场、水循环设备、食品加工、餐厅、美发沙龙、化妆处理、兽医业，以及需要清洁人类或动物的血液、蛋白质、脂质污物或其他类似污物并且在所应用的清洁组成物中特别需要结垢控制及软金属相容性的任何其他应用。本发明组成物对它们的脱色特性也有用。
用于清洁硬表面、医疗仪器、器具及其他金属设备(零件、工具、容器、表面)的、包括浓缩配方洗涤剂，是为该领域所熟知的。虽然医疗仪器与相关的设备往往需要灭菌，但是一般而言，这些仪器与设备首先清洁与擦洗以去除污物，所述污物包括但不限于使用期间已沾覆于其上的血液、脂质与蛋白质污物。当仪器/设备沾覆着这些污物时不能灭菌，因为污物可能成为往后难以去除的硬化残留物。污物也成为灭菌剂渗透的屏障。一般来说，仪器与设备不是以人工擦洗(或冲洗)就是浸泡在洗涤剂清洁溶液中而自其表面去除大量的污物，或可以利用自动洗涤机。
碱性清洁剂是非常理想的，因为它们促进脂肪(油质)污物的皂化，其转而有助于清洁程序。强碱性清洁剂用于清洁与净化医疗仪器、器具与其他设备、硬表面以及制造设备，包括就地清洗(CIP)应用。
碱性清洁剂组成物为该领域众所周知的。仅为例证，贝肯斯(Berkels)等人在第6,581,613号美国专利揭露了一种组成物，其包含0.1到50％经定义的烷基聚葡糖苷(DP值为1.7到3及包含八个碳原子的烷基)以及50到99.9％的浓缩碱金属氢氧化物溶液，以使用在酿造厂与制酪场。
曼(Man)在第6,274,541、6,479,453与7,037,884号美国专利揭露了一种碱性清洁组成物，所述碱性清洁组成物包含烷基或烷基芳香基乙氧基羧酸(0.1到20wt％)、强螯合剂(例如，次氮基三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和二次乙基三胺五乙酸(DTPA)，优选地为EDTA)(1到20wt％)和碱度的来源(优选地为据称对去除来自硬石矿场或陶瓷砖的油腻污物中的石灰皂特别有效的氨水或氢氧化铵、单乙醇胺和氢氧化钠的组合)(2到30wt％)。
第6,686,325号美国专利揭露了一种碱性敏感金属清洁剂作为两位一体系统，其一部份为包含一种螯合剂的碱性浓缩物且另一部分为包含腐蚀抑制剂、第二螯合剂和表面活性剂的腐蚀抑制剂浓缩物，并与阈值抑制剂/结晶改良剂成分组合以稳定含有两部分的使用溶液中的腐蚀抑制剂。
马力克(Malik)等人的H468，为一防卫发明纪录，揭露了一种通过涂布包含0.1到50wt％碱度源和烷基葡糖苷(0.1到40wt％)的碱性清洁剂来清洁污物的硬表面的工序，其据称优于用于硬表面清洁包含有阴离子性与非离子性表面活性剂的碱性清洁组成物。此配方也考虑磷酸盐助洗剂的添加以及水溶性溶剂的使用。
强汉森(Johansson)在第6,541,442号美国专利揭露了一种含有高含量(高达30wt％)的非离子性烯化氧加合物表面活性剂和己葡糖苷作为增溶物的碱性组成物，用于清洁丝光处理程序中的硬表面、以及清洗、退浆与冲刷pH在11以上的纤维和织物。此组成物也包括复合剂，例如磷酸盐与NTA和EDTA。
路耳(Ruhr)等人在第6,537,960号美国专利揭露了一种在高碱性条件下使用的低起泡表面活性剂掺合物，其包含至少一种C3到C10的烷基聚葡糖苷、至少一种胺氧化物、至少一种聚羧酸盐类醇烷氧基化合物和至少一种醇烷氧基化合物。所揭露的表面活性剂据称利于氯的稳定性。
第6,581,613号美国专利揭露了一种与90到99.9％的浓缩金属碱组合且具有高寡聚度(1.7到3)的烷基聚葡糖苷。
利诺尔(Lenoir)在第5,767,056号美国专利揭露了一种碱性水溶液组成物，其包含碱金属氢氧化物和具有6到18个碳原子的醇类的加成反应生成物，以及氧化丙烯和氧化乙烯或者氧化丁烯和氧化乙烯，以用于清洁水果、蔬菜、食物容器的表面、或者用于水果或蔬菜的化学去皮、金属加工或棉丝光处理。
第4,935,065号美国专利揭露了一种包含氢氧化钠、2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸、聚丙烯酸钠以及次氯酸钠的碱性清洁浓缩/清洗水溶液。
WO 02/47819揭露了一种用于进行合成树脂离子交换剂的碱纯化的水溶液，其包含有特定比例的碱度贡献者(alkalinity contributor)与多价螯合剂。
现有技术的碱性清洁组成物遭受一些障碍或缺点。虽然增加活性碱含量通常附带改良的清洁性能，但是其亦对作业者存在一些安全性危害，特别是非常高的碱含量。另外，高碱性组成物的使用因为包括在增进其性质的组成物中的各种成分的不稳定而受到限制。特别地，诸如表面活性剂、增溶物、螯合剂、多价螯合剂与其它结垢抑制剂以及类似物的某些成分难以混入高碱性、液态组合物中，所以最终产物在储存合理保质期是稳定的。高碱性清洁剂也存在与软金属的相容性问题，软金属例如为用于医疗仪器、器具与其它金属成分中以及用于诸如自动清洗机与其它消毒器的设备中的种类。虽然经常推荐稀释传统浓缩清洁剂以达到较低的碱含量并改善相容性，但稀释常导致达不到最佳的清洁性能。因此，包含有效地去除难以清洁污物的必需成分的最佳清洁组成物是难以实现的。
目前市售碱性清洁产品的使用有其它的缺点。许多洗涤剂体系使用不被视为完全生物可降解的螯合剂，例如乙二胺四乙酸四钠(EDTA)或次氮基三乙酸(NTA)。NTA亦已被杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)的工作小组归类为人类可能致癌物(Group 2B)。此外，某些成分由于法规限制不能使用在某些地理区域，像是例如欧洲。因此，使用传统液态清洁剂达到清洁效能需要使用不环保或不安全的成分。
除了以上显著的问题，在这样的清洁是必要的医院内的仪器处理部门或其它设施中，传统碱性清洁组成物所需要的体积通常是非常大的。为了使在自动清洗机中处理的医疗仪器、器具与其它设备达到高效率，容器由空到装满的改变需要被维持在最低限度。因此，经常将传统清洁产品制成在5至55加仑的容器内且销售至医院或其他设施。
为了在稀释后有效，传统的浓缩清洁组成物通常也需要10％或更高的螯合剂浓度。举例来说，传统的清洁剂浓缩物在使用前通常稀释到1/8至2盎司/加仑(在水中)，导致在清洗溶液中的活性螯合剂/抑制剂的浓度为195ppm到781ppm。此等稀释程度也必须使用大体积清洁剂(以及容器)。容器的重量与体积对于操作容器的人员产生人因工程风险(engonomic risk)，而且容器的大小占据宝贵的空间。因此希望使用较低体积的清洁剂/螯合剂以实现有效的清洁、结垢控制、脱色与相容性性质而使成本与空间最小化，同时较现有技术的组成物达到相同或更好的结果，且对于使用者与环保有额外的好处。
目前可得的清洁产品企图解决大批量清洁产品附带的人因工程与储存空间议题。特别地，现已提供如实心砖或块状物、或其他固态形式的清洁组成物，其必须在清洗或清洁程序之前以水稀释。这样的一个产品的实例是由伊克莱柏(Ecolab)制造并揭露在第5,786,320与6,632,291B2号美国专利中。据称两“块”固态调配物等同于15加仑的类似的清洁产品。尽管在人因工程上有些改良，但是这些固态产品无法充分地保护医疗(或其他金属)仪器或自动仪器清洗机免于水及/或水中污染物所引起的腐蚀。显然其没有含有足够量或种类的成分来防止在医药仪器或其他金属零件或设备上、或在自动清洗机中，因使用硬水(即按碳酸钙计大于约100ppm)而造成的硬水沉淀物或垢的形成。简言之，即使设计为解决人因工程考虑的目前可得产品仍无法在硬水应用上提供适切的螯合或结垢抑制。
理想的液态清洁组成物应该在低使用稀释率下提供有效的清洁，即需要较少的体积来有效地清洁。不仅由人因工程观点，亦在成本上希望有一种清洁浓缩物需要较少体积即达到相同或更好的清洁效率，且在低使用稀释率下提供有效的结垢控制性质。使用较少的清洁浓缩物达到高效的、有效的清洁与结垢抑制可使容器较小、储存空间较少且降低每个清洁程序的材料成本。
如上述所讨论的，传统清洁组成物通过高碱性(或酸性)清洁剂结合非生物可降解的螯合剂、多价螯合剂或其他结垢抑制剂的使用而实现结垢控制。另外，取决于特定地理区域的水质硬度，使用浓缩清洁剂的稀释溶液实现结垢抑制而后在全程清洁过程中维持结垢抑制是难以实现的。一般来说，传统清洁浓缩物的结垢控制向来使用结垢抑制用的螯合剂(例如EDTA(乙二胺四乙酸)、NTA(次氮基三乙酸)与磷酸盐)来实现，，所述螯合剂通常以一比一摩尔比通过化学键合到钙或镁的阳离子来形成复合物(即螯合物)来抑制钙与镁的结垢沉淀物。德鲁化学公司，工业水处理原理，1984，第80到84页。简言之，一个螯合剂分子与一个或多个钙或其他金属的离子结合而形成新的复合物。该复合物防止钙或镁的阳离子与碳酸盐阴离子相互作用，因此防止结垢形成。螯合剂也防止诸如锌、铜或铁的金属沉积在仪器或清洗机表面上，金属在所述表面上可造成该处染色或腐蚀。诸如磷酸盐的结垢抑制剂也可用以抑制碳酸钙的晶体结构，因而防止碳酸钙盐聚集成大到足以沉淀的颗粒。
多价螯合剂亦用来控制结垢形成。多价螯合剂以不同的方式作用。一个多价螯合剂分子能与多个金属离子和盐相互作用。多价螯合剂无法防止碳酸钙或镁的形成。相反地，它们与小的碳酸钙与镁颗粒相互作用而防止其聚集成为硬垢沉淀物。颗粒间彼此互斥而继续悬浮在水中，或形成能够沉降的松散聚集物。这些松散聚集物可轻易地洗去而不会形成沉淀物。
除了上述的特定螯合剂，现已使用其他组成物控制碳酸钙垢和钢筋腐蚀。一个实例是第5,647,995号美国专利，其揭露了一种使用通过炔属化合物与碱金属次亚磷酸盐在自由基来源存在下反应形成的碱金属二次磷酸盐，来控制冷却水中的结垢与腐蚀的方法。使二次磷酸盐进一步反应以制备含有具控制结垢与腐蚀抑制性质的加成物、寡聚物与高分子的二磷酸盐化合物与二次磷酸盐。
另一个实例是第5,489,666号美国专利，其揭露了一种用以在诸如冷却水系统的循环水系统中抑制钙垢的形成与沉积的组成物。用以处理水的组成物为改质的聚环氧琥珀酸，其据称在高pH、高钙浓度与高M-碱度的条件下是有效的，在此条件下传统处理是失效的。
第2005/0247637A1号美国专利申请揭露了一种用于硬水中结垢控制的水处理，其可用于锅炉或其它加热单元，商业、工业与家用的热水管，特别是用于具有内部混和表面、锅炉或随选加热元件及类似组件的饮用水处理、餐饮服务自动贩卖机与分散机。此处理包含例如锌与铜的金属颗粒与聚合磷酸盐的结合，其据称相较于使用单独成分以协同效应在高循环食物或饮料分配系统内部表面上大大地减少结垢沉积。
EP 0733073(WO 95/15984)揭露了一种具有取代度(D.S.)范围为0.15到2.5的羧甲基菊粉，其据称对于碳酸钙的结晶化是有用的抑制剂，且是生物可降解的。没有特定的清洁配方被揭露。
许多的传统螯合剂、多价螯合剂与其它结垢控制剂，包括以上讨论的数种，由于其对环境的冲击已成为增加监管审查的目标。随国内外法规愈趋严格，取代含磷化学品的需求是必要的。因此，偏好与要求无磷化学品的消费者预计将增加。
基于上述，目前可得的浓缩碱性清洁剂在其使用上存有许多缺点。许多包含了非生物可降解或者非使用者或环境友善性，但受到严格的环保审查的成分，因而存在对作业者的健康与安全考虑。需要大体积的高碱性清洁剂在使用上对作业者也存在安全危害。在现场以及为了操作上的效率常需要大体积，大容器常用于洗涤剂供应。这些大容器由于其产品容器的体积与重量占据了宝贵的空间且存在人因工程风险。传统的碱性清洁剂没有一种在较低使用浓度下实现结垢控制/抑制，也没有在整个清洗过程中维持结垢抑制。许多传统碱性清洁剂在所需使用浓度亦不与软金属相容。
现已发现一种新型超浓缩碱性清洁剂组成物，包含结垢控制成分(螯合剂、多价螯合剂)的增效组合，其在一个浓缩配方中惊人地结合有效污物去除、生物可降解性与结垢控制的性质。此组成物在使用较传统清洁剂所需浓度低很多的浓度时，即范围为1/40盎司/加仑到1/10盎司/加仑提供有效的结垢控制。本发明组成物也是物理稳定的，其允许储存在体积较小的容器。
本发明组成物的主要优点是因其高浓缩本性与所需的低使用稀释率低而降低了处理成本并减少了人因工程风险与储存空间。即使在使用稀释率为传统清洁剂的量的1/10到1/40，本发明组成物仍提供有效率的清洁，同时控制水的硬度至少和传统化学品所达到的一样，即使在特硬水中。
最后，本发明组成物的另一优点是其提供替代传统碱性清洗剂所附带高体积用法之方案，且对于偏好或需要没有传统产品附带的缺点的碱性清洁化学品的消费者而言是一可行的选择。
一般而言，本发明的浓缩碱性生物可降解清洁剂包含以下成分：
a)两种或多于两种的螯合剂与结垢抑制剂；
b)增溶物；
c)碱度的来源；以及
d)水。
也可以添加其它成分，然而，不需要额外清洁剂或表面活性剂即可实现有效的清洁，且即使没有添加腐蚀抑制剂仍达到意想不到的软金属相容性。
本发明的一个目的是提供一种用于清洁医疗仪器、器具与其它设备以及硬表面的超浓缩碱性清洁组成物，其在低碱度程度有优异的清洁功效，且避免了以上所讨论的传统组成物的缺点，因此提供一种替代传统碱性清洁组成物的商业、节省成本方案。
本发明的进一步目的是提供一种具有低碱度含量的无磷酸盐、超浓缩碱性清洁组成物，其对于操作与使用是较安全且环保的。
本发明的又进一步目的是提供在一种超浓缩碱性清洁组成物，即使将此浓缩清洁组成物稀释使用仍维持其所需的结垢控制抑制性质。
本发明的进一步目的是提供一种超浓缩碱性清洁组成物，其需要稀释较少的浓缩物即实现上述优点，因而降低了成本。
本发明的进一步目的是提供一种超浓缩碱性清洁组成物，其需要较少的浓缩物即实现与传统清洁剂相同效果，因此减少以大体积容器储存此清洁组成物供应量的需求以及储存清洁浓缩物供应量所需的空间。
发明内容
本发明的新型超浓缩碱性清洁组成物包含结合增溶物与增效结垢抑制系统的碱度源，用以清洁医疗仪器、器具与其它设备以及硬表面。本发明的组成物包含环保的(即生物可降解的)螯合剂与其它结垢抑制成分。“生物可降解的”表示但不限制于通过微生物使成分结构变化(转变)，由于其母体物质的降解及随之而来性质的损失导致其性质流失。
本发明组成物从安全与人因工程的角度来看在处理上也较安全且较经济的。特别地，即使将此组成物以完全低于常规的传统清洁组成物所使用的稀释强度使用时仍达到优异的结垢抑制，且在整个清洁过程中维持结垢抑制。碱度程度亦低于传统清洁剂。因此，仅需较低量即达到清洁与结垢抑制的本发明浓缩物亦提供极为节省成本的另一选择。另外，因为超浓缩碱性组成物在比传统浓缩清洗剂低很多的使用稀释率下表现显著地且意想不到地良好，所以需要较小容器、较小储存空间与较少体积，因此降低了人因工程风险并增加了作业者的安全性。
一般而言，本发明清洁浓缩物为一种包含增效成分组合的碱性组成物，所述增效成分组合例如为：
a)至少两种结垢成分；
b)增溶物；
c)碱度源；以及
d)水。
碱度源优选地为氢氧化钠(可作为50％活性)，其是美国环境保护总署(EPA)认可的“活性”成分，其表示其被认为作为抗菌剂使用是有效的。氢氧化钾(46％活性)也可被用于作为碱度源以取代氢氧化钠，或是与氢氧化钠的组合。氢氧化钾未被EPA认可为“活性”成分。在一个优选的实施例中，氢氧化钾与氢氧化钠二者组合作为碱度源。碱性成分不仅具有有效的清洁性质，特别是对于油性污物，且在整个清洁程序中也维持pH在10以上，其可得到结垢抑制成分的最佳性能。
为了使其维持溶于水性碱性组成物中而使用增溶物来稳定成分组合。此增溶物优选地是烷基葡糖苷或烷基聚葡糖苷。
本发明的重要方面是使用生物可降解的螯合剂与结垢抑制成分的增效系统。螯合与结垢抑制在组成物的清洁性能上有正面的影响。虽然可使用该领域所熟知的其它生物可降解螯合剂，优选地，螯合剂是甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)三钠，市面上也称作Trilon M。在优选实施例中，组合至少两种螯合剂、多价螯合剂或其它结垢抑制成分以在低使用稀释率下产生意想不到优越的结垢抑制，其维持在整个清洁过程。
重要的是所有成分在碱性条件下是稳定的，表示在超浓缩碱性清洁组成物的预期储存时间期间并无成分明显地降解。
虽然不需要达到上述的优越性质，可添加佐剂，诸如耦合剂、缓冲液、染剂、香料、消毒剂(过氧化物、酚、四级胺等)、腐蚀抑制剂、表面活性剂或蛋白分解的或其它酵素，而不影响已达到的优越性质。
附图说明
通过阅读本发明的详细描述并结合附图，本发明将被更好的理解且其它特征与优点将变得明显，其中：
图1显示使用如表II所示的不同程度的螯合/多价螯合成分，以及1/10与1/40盎司/加仑以及2/10盎司/加仑(两种配方)的使用稀释率的螯合实验结果。
图2显示使用如表III所示的不同发明配方的螯合实验结果。
图3显示使用发明配方、传统碱性浓缩物与固态清洁剂的比较性清洁实验结果。
具体实施方式
所描述的本发明是有关结垢控制的主要性质。本发明是一种在碱性pH的水性碱中包含至少两种结垢控制成分(螯合剂、多价螯合剂或其它抑制剂)的超浓缩碱性清洁组成物。浓缩物优选的pH是大于13.0。在一个优选实施例中，本发明组成物包含多种结垢控制成分，其包括螯合剂与多价螯合剂两者。本发明配方是无磷的且与传统清洁剂相比具有较低的碱度含量，因而对于使用者与环境是无害的。此成分也显示协同的作用以实现优越的清洁性能与意想不到的结垢抑制，其使用比先前已知清洁组成物的所使用的稀释低的稀释即可实现和维持，即使是在特硬水中。
在本文中所使用的“硬”水代表碳酸钙大于约120ppm，以及“特硬”水代表碳酸钙大于约300ppm。在本文中所使用的“超浓缩”代表与传统清洁剂的使用稀释率为1/8盎司/加仑到盎司/加仑相比，其在使用稀释率为1/10盎司/加仑至1/40盎司/加仑(对于在水中的超浓缩洗涤剂配方)即有效地抑制结垢形成的配方。
因此，本发明配方的独特特征是其在比传统清洁剂低很多的碱度下表现出显著且意想不到的清洁功效，以及在比传统清洁浓缩物低的使用稀释下实现了其优越性质。本发明组成物在整个清洁过程中惊人地维持其功效与优越性质，即使是在特硬水中。本发明组成物即使在使用稀释率为常用在医疗仪器清洁的传统清洁剂的量的1/10到1/40也能够控制结垢形成。优选的稀释组成物对于约1/40盎司/加仑的使用稀释率实现了范围为28至58ppm的螯合剂/抑制剂活性浓度，及对于约1/10盎司/加仑的使用稀释率实现了范围为225至275ppm的螯合剂/抑制剂活性浓度。
增溶物是本发明组成物的重要方面，其在组成物的预期保质期期间维持整体配方的稳定性是必不可少的。
结垢控制
结垢是水硬度的结果。垢是一种硬的、粘附的矿物组成物，诸如通常以结晶形式存在的钙或镁。结垢沉积是在温度、pH、浓度、流速、压力或其他水条件改变时发生的过程。水含有大量潜在的致垢成分，例如钙和镁离子、硅化合物、铁与其它矿物质。
优选地，本发明组成物通过两种单独的增效成分-螯合剂与多价螯合剂的使用而实现结垢控制。虽然螯合剂或多价螯合剂化学物中的任一个可以独立地实现结垢控制，但用于本发明的成分的独特组合已达到意想不到的增效结果，因此优选地为至少两种螯合剂与多价螯合剂的组合。
螯合剂通过与包括钙与镁的金属结合来作用以形成被称为螯合剂的复合物，其使钙或镁阳离子不与碳酸阴离子相互作用，因此防止结垢形成。其亦防止诸如锌、铜或铁的金属沉积在仪器或清洗机表面，这些金属在仪器或清洗机表面可导致染色或腐蚀。另一方面，多价螯合剂以不同的方式作用。多价螯合剂不能防止碳酸钙或镁的形成。相反地，多价螯合剂与小的碳酸钙与镁颗粒相互作用以防止其聚集成为硬垢沉淀物。颗粒间互相排斥而维持悬浮在水中，或形成可沉降的松散聚集物。这些松散聚集物可轻易地洗去而不会形成沉淀物。
因此，本发明组成物的结垢控制性质的关键方面通常可归因于包括在洗涤组成物中两种不同类型的化学物质的使用。虽然这两种化学物质(螯合剂与多价螯合剂)能独立于另一个而实现结垢控制，现已发现在非常低的使用稀释率(1/40到1/10盎司/加仑)下，其之间有一增效效果而允许在自来水(饮用水)中有意想不到的结垢控制，即使在特硬水中。
这些用于结垢控制的化学物质在市场上是相当新的且为生物可降解的。作为本发明组成物有用的多价螯合剂可包括聚天冬氨酸钠(Baypure DS 100)、羧酸取代度(DS)为2.5的羧甲基菊粉钠(Dequest SPE 15625)、氨基三亚甲基磷酸(Dequest 2006)、聚丙烯酸、及GLDA(谷氨酸-N，N-二乙酸四钠盐)(DissolvineGL-45-S)。优选多价螯合剂为羧甲基菊粉钠(DS 2.5)。其它优选的多价螯合物包括氨基三亚甲基磷酸与聚丙烯酸。优选地，使用优选的多价螯合剂的组合。
螯合剂也可用于结垢控制。选择用于本请求发明的螯合剂可包括甲基甘氨酸二乙酸(MGDA，可作为Trilon M)、葡庚糖酸钠(Burco BSGH-400)、羟甲基亚氨基二乙酸二钠(XUS 40855.01)、亚氨基二琥珀酸(Baypure CX 100/34或Baypure CX 100Solid G)、EDDS([S，S]-乙二胺-N，N′-二琥珀酸)(Octaquest A65或Octaquest E30)、柠檬酸、甘醇酸和乳酸。优选的螯合剂是亚氨基二琥珀酸四钠盐。另一种优选的螯合剂是甲基甘氨酸二乙酸三钠盐。
螯合剂/多价螯合剂是以按浓缩物的总重量计范围为约10至约50重量百分比，更优选的为约20至约50重量百分比，而最优选的为约30至约50重量百分比的量存在于本发明配方中。实际上优选地为可使用一种以上的螯合剂/多价螯合剂，以及此范围是描述螯合剂/多价螯合剂在本发明配方中的总量。在另一优选实施例中，至少使用三种螯合剂/多价螯合剂成分以实现意想不到的结垢抑制。
碱度源
最优选的碱度系统是组合的氢氧化钠与氢氧化钾，虽然也可使用适当浓度的氢氧化钠与氢氧化钾中的任一种。现已发现即使在使用时，氢氧化钠/氢氧化钾组合维持清洁组成物的pH在10以上，其为螯合剂与结垢抑制剂的最佳性能范围。额外的碱度源包括乙醇胺或三乙醇胺(TEA)，但这些来源较不佳。
碱度源是以按浓缩物中总活性碱含量计范围为约3至约15％的量存在于本发明配方中。在优选的实施例中，氢氧化钠与氢氧化钾都用作碱度源。
增溶物
可用于本发明组成物的增溶物优选地为包括烷基葡糖苷或聚烷基葡糖苷。其它可用的增溶物包括二甲苯磺酸钠与氧化辛基二甲基胺。其他可用的增溶物为该领域众所周知的。
增溶物是以按浓缩物的总重量计范围为约2至约50重量百分比，更优选地为约2至约20重量百分比，最优选地为约4至约10重量百分比的量存在于本发明配方中。可以使用一种以上的增溶物，且此范围是描述增溶物在本发明配方中的总量。
本发明组成物其余为水。
如上所述，本发明组成物在浓缩物与稀释形式具有碱性pH(大于10)。优选地，浓缩物的pH大于13.0。
优选实施例包含至少三种结垢抑制成分、作为增溶物的烷基葡糖苷、碱度源与水。特别优选实施例包含烷基葡糖苷、聚丙烯酸、氨基三亚甲基磷酸、MGDA、氢氧化钠、氢氧化钾和水。
本发明配方是使用传统制造技术制备。优选的为在添加结垢抑制成分或增溶剂之前，将碱度源加入初始的水进料。添加固态结垢抑制成分之前在制造容器中的水量对于工艺是重要的且必须足以确保完全溶解所加入的物质。增溶物可与结垢抑制成分一起添加或紧随其后添加。
本发明的洗涤剂组成物因其在使用稀释率为每加仑1/40盎司到达每加仑1/10盎司，甚至是在特硬水中仍可控制结垢形成而具有经济性。
本发明的洗涤剂组成物是无磷与无EDTA的，因此较为环保。此成分也是微生物可降解的，其亦对环境的影响降到最小。
本发明的高浓缩组成物是物理稳定的且具有长保质期。另外，通过浓缩成分与较低的使用稀释率，传统用于清洁剂供应量的15加仑容器可以以较小(1.5加仑)的容器取代，且亦降低了制程成本。
实例
以下实例说明本发明组成物的数个实施例及所实现的优点。本发明不意图受限于这些实例，应明晓的是，该领域技术人员将了解可遵循在此的教导来制备得可取得相同结果的各种组成物。
实例1-评估各种螯合剂与多价螯合剂的组合。表I阐述了所测试的组合。将这些组合均混入到包括碱度源、表面活性剂系统、腐蚀抑制剂和水的标准碱性基料中。测试结果提供了有关哪一组合为最有效地防止结垢形成的信息。最有效的组合为A、B、C、D、F、I与L。这些组合的进一步修改与再评估是如此处所阐述的。
表I-螯合剂多价螯合剂组合
Figure BPA00001260300100131
实例2-进行实验以测定各种发明配方的结垢抑制/控制性质。以下的表II列出所测试的本发明配方中各个成分及其重量百分比。
表II
Figure BPA00001260300100132
以上的螯合剂/多价螯合剂组合是在碱性溶液中制备，以及评估其在特硬水(即碳酸钙大于300ppm)中的组合功效。所有的配方含有作为增溶物的烷基葡糖苷，且其余为水。
所有配方在1/10盎司/加仑和1/40盎司/加仑使用稀释率(在水中)进行测试。两个配方(40A与47A)亦在2/10盎司/加仑使用稀释率进行测试。结果如图1所述，其是以螯合的钙的百分比表示。
实例3-进行额外的实验以测定各种其他发明配方的结垢抑制/控制性质。以下的表III列出所测试的本发明配方中各个成分及其重量百分比。所有配方的其余是水。每个配方在1/10使用稀释率进行测试且评估其在特硬水中的功效。虽然表III所述的所有配方在该测试的严峻(约400ppm碳酸钙)水硬度条件下均呈现某些程度的结垢抑制，但优选的功效被视为至少约70％的螯合的钙，其等同于处理硬水。
表III
  成分重量百分比   A   B   C   D   E   F   G   H   I   J
  MGDA   17.00   26.75   26.75   23.30   23.30   23.30   23.30   23.30   21.18   27.05
  聚丙烯酸   10.00   8.33   10.42   10.42   10.42   10.42   10.42   10.42   14.58   8.33
  氨基三亚甲基磷酸   8.62   10.34   10.34   12.07   12.07
  GLDA   7.89   12.50
  EDDS   20.00
  亚氨基二琥珀酸   7.14   7.14
  氢氧化钠   15.00   12.00   10.00   10.00   15.00   15.00   15.00   15.00   13.00   14.00
  氢氧化钾   7.00   7.00   7.00   7.00   7.00   7.00   7.00   7.00   7.00   7.00
  烷基葡糖苷   5.00   4.00   6.00   5.00   6.00   6.00   5.00   6.00
  氧化辛基二甲基胺   6.00   6.00
  辛基甜菜碱   5.00
  甲苯基三唑钠盐   5.00   2.50
测试结果提供了有关哪一组合为最有效地防止结垢形成的信息，如第2图以螯合钙的量表示。螯合钙的百分比越高，结垢形成越少。
螯合钙百分比为51％(A)、72％(B)、56％(C)、52％(D)、85％(E)、65％(F)、52％(G)、48％(H)、93％(I)与91％(J)。
实例4-本发明组成物的清洁功效(包含作为增溶物的烷基聚糖苷、三种结垢抑制成分、碱度源和水)相对于传统浓缩碱性化学品、固态碱性化学品和仅自来水进行评估。新型超浓缩碱性清洁剂的性能胜过其他两种洗涤化学品，如图3所示。此清洁性能被视为卓越的，因在超浓缩配方的使用稀释率中相对于传统的使可得的碱性程度显著地降低，如表IV所示。
表IV
Figure BPA00001260300100141
实施本发明者及该领域技术人员应了解，其可在未脱离所揭露概念的精神之下对本发明进行各种修改和改进。所提供之保护范围是由权利要求及法律许可的解读限度决定。

Claims (1)

1.一种浓缩碱性清洁组成物，适用于硬质表面，其特征在于，其包含：
a.至少两种结垢控制成分，其包含一螯合剂与一多价螯合剂，其中所述的结垢控制成分是按所述的组成物的总重量计范围为10至50重量百分比的量；
b.一增溶物，其是按所述的组成物的总重量计范围为2至50重量百分比的量；
c.一碱度源，其包含氢氧化钠、氢氧化钾或其混和物，其中所述的碱度源是以按所述的组成物中总活性碱含量计范围为3至15百分比的量；以及
d.其余为水，
其中，所述的组成物在1/40到1/10盎司/加仑的低使用稀释率下拥有且维持结垢控制性质；
其中，所述的螯合剂包含甲基甘氨酸二乙酸、葡庚糖酸钠、羟乙基亚氨基二乙酸二钠、亚氨基二琥珀酸、[S，S]-乙二胺-N，N′-二琥珀酸、或其两种或多于两种的混合物；
其中，所述的多价螯合剂包含聚天冬氨酸钠、羧甲基菊粉钠、氨基三亚甲基磷酸、聚丙烯酸、谷氨酸-N，N-二乙酸四钠盐、或其两种或多于两种的混合物。
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