JP2004501210A - 金属封鎖剤 - Google Patents

Abstract

本発明は、低ｐＨにおいて金属イオンを封鎖するための方法に関する。驚いたことに、ある種のフラクタンポリカルボン酸は、一般的に使用される金属封鎖剤とは対照的に、６未満のｐＨにおいて効率的に金属イオンを錯体化することができることが見出された。さらに、本発明は、金属封鎖剤としてフラクタンポリカルボン酸を含む洗浄組成物に関する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低ｐＨにおいて金属イオンを封鎖するための方法に関する。本発明はさらに、封鎖作用を有する洗浄組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属封鎖剤は例えば水性溶液中において金属イオンと強い相互作用に入ることのできる物資である。その理由のために、金属封鎖剤は金属イオン塩の沈澱又は沈着の形成を防ぐため、又は既に形成された沈着物を除去するためにさえ使用されることができる。金属封鎖剤のもう一つの重要な用途は、例えば水の硬度の調整である。金属封鎖剤としてしばしば使用される物質の例は、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、クエン酸等である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多くの公知の金属封鎖剤の重要な欠点は、しばしば非常に限られた生物分解性、及び金属封鎖剤が有効である限られたｐＨ領域である。廃水とともに放出されたとき、重金属の再可動化（ｒｅｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）が起こる得るが、これは望ましくない。さらにＮＴＡの追加的な欠点は、該物質の本質的な毒性である。
【０００４】
多くの産業洗浄方法において、一般的に、金属封鎖剤としてＥＤＴＡを用いるアルカリ洗浄が利用されている。考えられ得るのは、牛乳低温殺菌器の洗浄（いわゆる現場洗浄：ｃｌｅａｎｉｎｇ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）、膜の洗浄及び印刷機の洗浄である。例えば国際特許出願第９９／１５２５６号において、アルカリ条件下（ｐＨ１０〜１２）における膜フィルターの洗浄が記載されている。該洗浄の原理は、封鎖、特にカルシウムイオンの封鎖に基づいている。金属封鎖剤として、ＥＤＴＡ、ＮＴＡ、燐酸塩、及びポリジカルボン酸多糖類があげられている。この方法の欠点は、必要である高アルカリ条件により形成される。一方において、これは該洗浄方法の実行担当者の安全危険を伴う；他方において、ある種のカルシウム塩、特にフミン酸カルシウム化合物は、これらの条件下において封鎖するのが相対的に困難である。さらにアルカリ条件は、膜フィルターの寿命にとって不利である。
【０００５】
炭酸カルシウム沈着物（「ライム」）を除去するため、実際には、しばしば少し酸性から酸性ｐＨの洗浄剤が利用されている。米国特許明細書第５，４５４，９８１号及び第４，８９１，１５０号において、例えば、粘稠な、液体洗剤組成物が記載されており、それにおいて有機酸、例えばクエン酸が利用されている。これらの酸の機能は、組成物のｐＨを調節することに主に向けられている。これらの有機酸は、約３のｐＨにおいてもまだカルシウム結合効果を有すると言われているが、測定は、有機酸、例えばクエン酸は６未満のｐＨにおいては、いかなる封鎖作用も示さないことを明らかにした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
驚いたことに、ほとんどの工業的に使用される金属封鎖剤と対照的に、ある種のフラクタンポリカルボン酸は低ｐＨにおいて金属封鎖作用を有することが今明らかになった。従って、本発明は、６未満のｐＨにおいて金属イオンを封鎖するための方法において、単糖単位当たり平均で少なくとも０．０５のカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸が金属封鎖剤として使用される方法に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
単糖単位当たり、平均で少なくとも０．０５のカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸は、効率的な様式で金属イオンを封鎖できることが判明した。本発明に従って使用される金属封鎖剤の追加的な利点は、その生物分解性である。さらに、フラクタンポリカルボン酸は非毒性であり、従ってフラクタンポリカルボン酸は人及び環境に対して何ら危害を伴わない。
【０００８】
上述したように、本発明に従って、単糖単位当たり平均で少なくとも０．０５のカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸が、金属封鎖剤として使用される。フラクタンポリカルボン酸の性質に依存して、該フラクタンポリカルボン酸の単糖単位当たりのカルボキシル基の数は、カルボキシル基の合計置換度（ＤＳ）又は合計酸化度（ＤＯ）で表現されることができる。好適には、使用されるフラクタンポリカルボン酸は、単糖単位当たり０．５〜３のカルボキシル基を含む。そのことに関しては、本発明に従い、種々のフラクタンポリカルボン酸の混合物を使用することもまた可能であることは明白であろう。
【０００９】
フラクタンポリカルボン酸と言う言葉により理解されるものは、複数のアンヒドロフラクタン単位を含み、ポリカルボン酸へと転化された任意のオリゴ糖類又は多糖類である。フラクタンポリカルボン酸が基づくことのできるフラクタン類は、多分散系の鎖長分布を有することができ、直鎖又は分枝鎖を有することができる。好適には、フラクタンは、イヌリン（ｉｎｕｌｉｎ）におけるように、主にβ−２，１結合を含むが、レバン（ｌｅｖａｎ）におけるように、β−２，６結合もまた含むことができる。適切なフラクタンは自然源から直接由来することができるが、それは修飾を受けていることもできる。この文脈における修飾の例は、鎖長の延長又は短縮をもたらす、自体公知の反応である。適切なフラクタンは、少なくとも２から約１０００までの平均の鎖長（重合度、ＤＰ）を有する。好適には少なくとも３、より好適には少なくとも６、最も好適には少なくとも１０から約６０の重合度のフラクタンが使用される。
【００１０】
本発明の方法における使用のためにフラクタンポリカルボン酸が基づくことのできるフラクタンは、天然に存在する多糖類に加えて、工業的に製造される多糖類、例えば、短縮された鎖を有する加水分解生成物、及び修飾された鎖長、特に少なくとも１０の鎖長を有する分画された生成物を含む。より短い鎖長のフラクタンを得るための加水分解反応は酵素的に（例えばエンドイヌリナーゼを用いて）、化学的に（例えば水性酸を用いて）、物理的に（例えば熱的に）、又は不均一触媒（例えば酸性イオン交換体）の使用により実行されることができる。フラクタン、例えばイヌリンの分画は、例えば低温での結晶化、カラムクロマトグラフィーによる分離、膜濾過及びアルコールによる選択的沈殿により達成されることができる。他のフラクタン、例えば長鎖を有するフラクタンは例えば、単糖類及び二糖類が除去されたフラクタンからの再結晶により得られることができ、鎖長が酵素的に延長されたフラクタンもまた本方法において使用されるフラクタンポリカルボン酸のためのベースになり得る。さらに還元されたフラクタンも使用される得る。これらは、その還元性末端基（通常はフルクトース基）が、例えば水素化ホウ素ナトリウム又は水素により遷移金属触媒の存在下で還元されたフラクタンである。また、化学的に修飾されたフラクタン、例えば架橋されたフラクタン及びヒドロキシアルキル化されたフラクタンも使用に適切である。
【００１１】
好ましい実施態様において、本発明に従って使用されるフラクタンポリカルボン酸は、イヌリンに基づく。イヌリンは、分子の還元性末端においてα−Ｄ−グルコピラノース単位をもつβ−２，１結合されたフルクトース単位からなる多糖類である。この物質は、とりわけＬｉｌｉａｃｅａｅ及びＣｏｍｐｏｓｉｔａｅ科の植物の根及び塊茎に生じる。イヌリン生産のための最も重要な源はエルサレムアーティチョーク、ダリア、及びチコリの根である。イヌリンの工業的生産において、出発原料は主にチコリの根である。異なる自然源から由来するイヌリンの間の主要な相違は、重合度にある。これは、エルサレムアーティチョークにおける約６からチコリの根における１０〜１４、及びダリアにおける２０より高い重合度まで変化することができる。本発明によると、９〜１１の重合度を有するフラクタンポリカルボン酸を使用することが好ましい。
【００１２】
本発明に従って使用されるイヌリンの誘導体は、ポリカルボキシレートである。イヌリンの公知の適切なポリカルボキシレート誘導体は、例えばイヌリンの解糖的酸化により得られる、ジカルボキシイヌリン、例えばイヌリンの一級水酸基の選択的酸化（ＴＥＭＰＯ酸化）により得られる、６−カルボキシイヌリン、例えばシアノエチル化および引き続く加水分解により得られる、カルボキシメチルイヌリン、カルボキシエチルイヌリンである。好適に使用されるイヌリン誘導体は、ジカルボキシイヌリン、カルボキシメチルイヌリン、及びカルボキシエチルイヌリンである。
【００１３】
さらに、分子中の無水フルクトース単位の一部を形成する炭素原子の酸化により得られるカルボキシル基、ならびに無水フルクトース単位へのカルボキシルアルキル基又はカルボキシアシル基の結合により得られるカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸を使用することが可能である。これらの二重に修飾されたフラクタンポリカルボン酸は、公知の方法におけるフラクタンの酸化、引き続く公知の方法における、上記酸化生成物のカルボキシアルキル化又はカルボキシアシル化により製造されることができる。この順序を入れ変えること及びカルボキシアルキル化又はカルボキシアシル化を酸化に先行させることもまた可能である。カルボキシメチル化は、例えば、水中で１０〜１３のｐＨにおいてモノクロロ酢酸ナトリウムを用いて、又は他のハロ酢酸誘導体を用いて実行されることができる。ジカルボキシメチル化は類似の方法、例えば、ハロマロン酸エステルとの反応、引き続く加水分解により実行されることができる。カルボキシアシル化は、ポリカルボン酸の酸無水物又は他の反応性誘導体、例えばコハク酸又はマレイン酸の無水物を用いて実行されることができる。酸化は種々の方法、例えば、ハイポハライト（ｈｙｐｏｈａｌｉｔｅ）、過沃素酸塩／亜塩素酸塩又は過酸化水素を使用して実行されることができ、これは、それぞれの場合主にジカルボキシル基をもたらし（Ｃ_３−Ｃ_４開裂）、又は次亜塩素酸塩／ＴＥＭＰＯを使用して実行されることができ、これはモノカルボキシル基をもたらす（Ｃ_６酸化）。Ｃ_３−Ｃ_４開裂が起きる酸化が好ましい。
【００１４】
本明細書及び添付された請求項においてカルボン酸に対して言及がなされるときはいつも、これらはカルボン酸の遊離酸及び金属又はアンモニウム塩の両方を含むと常に理解される。カルボキシアルキルという語は、１以上のカルボキシル基により置換されているＣ_１〜Ｃ_４アルキル基、例えばカルボキシメチル、カルボキシエチル、ジカルボキシメチル、１，２−ジカルボキシエチル等を指す。カルボキシアシルという語は、Ｃ_１〜Ｃ_４のアシル基を指し、特に１以上のカルボキシル基により置換されたＣ_１〜Ｃ_４のアルカノイル基又はアルケノイル基、例えばカルボキシアセチル、β−カルボキシプロピオニル、β−カルボキシアクリロイル、γ−カルボキシブチリル、ジカルボキシヒドロキシブチリル等を指す。カルボキシアルキル基及びカルボキシアシル基に関しては、カルボキシメチルが好ましい。
【００１５】
本発明の方法において金属封鎖剤と錯体を形成することのできる金属イオンは、原則として、一般に封鎖されるすべての金属イオンである。ほとんどの場合において含まれるものの典型的な例は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオン及びそれらの組み合わせである。
【００１６】
金属イオンを封鎖するためには、これらを金属封鎖剤と接触させることで典型的に十分である。一般的に、これは金属封鎖剤の水性溶液を用いることによりなされる。
【００１７】
さらに本発明の封鎖のための方法は、種々の洗浄方法と非常に適切に組み合わされうることが判明した。これにより、金属イオンの塩により沈着物が形成されることが抑制されるばかりでなく、既に形成された沈着物を除去することもまた可能である。従って、本発明は、単糖単位当たり平均で少なくとも０．０５のカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸を金属封鎖剤として含む、６未満のｐＨの洗浄組成物にも関する。
【００１８】
フラタンポリカルボン酸を金属封鎖剤として使用することが特に有利であることが判明した使用例は洗剤、浴室洗浄剤、（帯電防止の）プラスチック洗浄剤、食器用洗剤、現場洗浄（ｃｌｅａｎｉｎｇ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）工程のための洗浄剤、膜洗浄剤及び印刷機洗浄剤である。好適には、そのような組成物においては、洗浄組成物の重量に基づいて、０．５〜２０重量％、好適には１〜１０重量％の量の金属封鎖剤が入れられる。
【００１９】
述べられた金属封鎖剤に加えて、本発明の洗浄組成物は、多くの従来の成分を含むであろう。さらに、有機酸又は無機酸が、ｐＨを６未満に調節するために存在するだろう。以下に、いくつかの典型的な例の記載が、当然存在する金属封鎖剤又は酸についてしばしば言及することなしに与えられるだろう。これらはどのような方法においても制限をかけないものと理解されるべきである。当業者は、その通常の知識に基づいて、種々の修飾及び適合化を、それにより、使用される該金属封鎖剤の有益な効果に不利に影響することなしに、実施することができるだろう。
【００２０】
浴室洗浄剤は、通常１つ以上の界面活性剤、酸、及び水を含むだろう。場合により、芳香剤剤及び／又は殺生物物質が含まれることができる。界面活性剤は、組成物の重量に基づいて、０．１〜１０重量％の量で存在することができる。酸は典型的には同じ量で存在するだろう。適切な界面活性剤の詳細な一覧表に関しては、例えば、米国特許明細書第４，８９１，１５０号が引用される。酸は好適には有機酸である。これは洗浄剤に比較的高い粘度を与え、その結果、洗浄される表面との接触時間を比較的長くすることを可能にする。
【００２１】
トイレ洗浄剤の典型的な例は、ミリスチルジメチルアミンオキサイド又は類似の界面活性剤（約５重量％）、１２〜１４個の炭素原子を有する脂肪族アルコール（１〜２重量％）及び水を含む。ここで金属封鎖剤は好適には５〜１５重量％の量で使用される。
【００２２】
帯電防止プラスチック洗浄剤は一般的に、アルコール、例えばエタノール及び水の混合物に基づくであろう。これら２つの溶媒の重量比は一般的に１：１２と１：８の間であろう。さらに、しばしば少量（例えば１重量％と５重量％の間）の界面活性剤、例えばココアミドプロピルアミンオキサイドが存在するだろう。ここで、金属封鎖剤は好適には０．５〜３重量％の量で使用される。
【００２３】
石灰スケールを除去するための組成物は、２から３のｐＨを有し、水性溶液中に界面活性剤、例えば硫酸ドデシルのマグネシウム塩を３〜１５重量％の量で含む。所望するならば、例えば０．１〜１重量％の量で芳香剤が使用されることができる。ここで金属封鎖剤は好適には５〜８重量％の量で使用される。
【００２４】
食器用洗剤の典型的な例は、好適には、水性溶液中に界面活性剤として脂肪族アルコールエトキシレートを含み、その中で界面活性剤はほとんどの場合、１５〜２５重量％の量で使用される。ここで金属封鎖剤は好適には５〜８重量％の量で使用される。
【００２５】
現場洗浄のための組成物を、牛乳低温殺菌器を洗浄するための方法に基づいて以下に説明する。従来、１段階工程又は２段階工程が用いられている。１段階工程によると、洗浄は非常に高いｐＨのアルカリ性組成物を用いて行われる。２段階工程によると、最初にアルカリ性洗浄が１％のＮａＯＨ溶液を用いて行われる。半分の水（ｄｅｍｉ−ｗａｔｅｒ）ですすいだ後、１％のＨＮＯ_３溶液を用いる酸性洗浄が実行される。
【００２６】
本発明によると、出発点は、従来法の非常に高いｐＨ及び非常に低いｐＨが回避されている全く新しい方法である。３〜５の僅かに酸性のｐＨにおいて、１〜１０重量％の本発明に従うフラクタンポリカルボン酸を、界面活性剤及びグルコン酸ナトリウムと組み合わせて含む組成物が使用される。これらは、それぞれ０．１〜３重量％及び０．５〜５重量％の量で使用される。
【００２７】
膜を洗浄するための組成物の記載のために国際特許出願第９９／１５２５６号が引用される。この使用のために、ある条件下において、本発明のフラクタンポリカルボン酸の酸性水性溶液が満足である。フラクタンポリカルボン酸の濃度は３〜１５重量％の間になるように選択される。酸は有機酸又は無機酸であることができる。
【００２８】
【実施例】
本発明は今、以下の例において及び以下の例により、さらに説明される。
実施例１：浴室洗浄剤
一般的な組成：
界面活性剤 ０．１〜１０％
酸化度８０％のジカルボキシイヌリン ０．１〜１０％
芳香物質 最大０．５％
水 残量
抗菌性の洗浄剤が得られるために、随意的に、殺生物剤が該洗浄剤に加えられることができる。投薬量は０．５〜２．５％。
使用され得る界面活性剤は、
１． アルキルアルコールエーテル硫酸塩、例えばラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）
２． 両性界面活性剤
３． 非イオン性界面活性剤
４． アミンオキサイド
である。
【００２９】
実施例２：トイレ洗浄剤
組成：
ミリスチルジメチルアミンオキサイド ５．０％
Ｃ１２〜Ｃ１４脂肪アルコール６ＥＯ １．５％
酸化度８０％のジカルボキシイヌリン １０．０％
水 ８３．５％
撹拌中にすべての成分を混合する。
【００３０】
実施例３：帯電防止プラスチック洗浄剤
組成：
ココアミドプロピルアミンオキサイド １．８％
酸化度１００％のジカルボキシイヌリン １．２％
エタノール １０．０％
水 ８７．０％
撹拌中にすべての成分を混合する。
【００３１】
実施例４：石灰スケール（ＣａＣＯ_３）除去剤
組成：
Ｃ１２アルキル硫酸マグネシウム塩 ６．０％
酸化度８０％のジカルボキシイヌリン ６．０％
芳香剤 ０．４％
水 バランス
製品ｐＨ２．５
【００３２】
実施例５：酸性すすぎ剤食器用洗剤
組成：
脂肪アルコールエトキシレート １５〜２５％
酸化度８０％のジカルボキシイヌリン ５〜８％
水 残量
撹拌中にすべての成分を混合する。
【００３３】
実施例６：低ｐＨにおけるカルシウム結合力
方法：
１０^−３及び１０^−５ＭのＣａ^２＋標準溶液（５×１０^−３ＭのＮａＣｌを含む）の電位が、カルシウム選択的電極（オリオン９３−２０、参照電極オリオン９０−０２Ｃｌ２）を用いて測定される。標準溶液のｐＨは０．１ＭＮａＯＨ又は０．１ＭＨＣｌを使用して所望のｐＨにされる。そのｐＨが０．１ＭのＮａＯＨ又は０．１ＭのＨＣｌを使用して所望のｐＨにされた１０^−３カルシウム標準の１５０ｍｌに、ある量の生成物が、カルシウムの濃度が１０^−５Ｍまで下がるように添加される。カルシウム結合力（ｃａｌｃｉｕｍ ｂｉｎｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ（ＣＢＣ））が次に以下のように計算される：
ＣＢＣ＝［１０００×（１０^−３−１０^−５）］／（１０００×Ｘ／１５０）カルシウムｍｍｏｌ／生成物ｇ（１００％活性）
Ｘ＝カルシウムの濃度を１０^−５Ｍまで減少させるために必要とされた生成物の量
【００３４】
試験された生成物：
６０、８０、および１００％の酸化度のジカルボキシイヌリン
２．０及び２．５の置換度（ＤＳ）のカルボキシメチルイヌリン
イミノジコハク酸ナトリウム（Ｂａｙｅｒ）
クエン酸三ナトリウム（Ｍｅｒｃｋ）
乳酸（Ｍｅｒｃｋ）
ＥＤＴＡ四ナトリウム（ジソルビン（Ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｅ）Ｅ３９、Ａｋｚｏ）
ＮＴＡ（Ｓｉｇｍａ）
トリポリ燐酸ナトリウム（Ｈｏｅｃｈｓｔ）
【００３５】

Claims (9)

1. ６未満のｐＨにおいて金属イオンを封鎖するための方法において、単糖単位当たり平均で少なくとも０．０５のカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸が金属封鎖剤として使用されるところの方法。
2. ｐＨが３と５の間である、請求項１に記載の方法。
3. 金属イオンがカルシウムイオン及びマグネシウムイオン、又はそれらの組み合わせの群から選択される、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法。
4. フラクタンポリカルボン酸がイヌリン又はその誘導体に基づく請求１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. フラクタンポリカルボン酸がジカルボキシイヌリンである、請求項４に記載の方法。
6. フラクタンポリカルボン酸が単糖単位当たり０．５〜３のカルボキシル基を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 単糖単位当たり平均で少なくとも０．０５のカルボキシル基を含むフラクタンポリカルボン酸を金属封鎖剤として含む、６未満のｐＨの洗浄組成物。
8. 洗浄組成物が洗剤、浴室洗浄剤、（帯電防止性）プラスチック洗浄剤、食器用洗剤、現場洗浄（ｃｌｅａｎｉｎｇ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）工程用洗浄剤、膜洗浄剤又は印刷機洗浄剤である、請求項７に記載の洗浄組成物。
9. 金属封鎖剤が、洗浄組成物の重量に基づいて０．５から２０重量％、好適には１〜１０重量％の量で存在する、請求項７又は８のいずれか１項に記載の洗浄組成物。