[发明专利]聚合物及其在自动洗碗应用中抑制结垢物累积的应用

说明书

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2008年6月4日提交的美国临时专利申请第61/130865号的优先权。

发明领域

本发明涉及洗碗机的洗碗制剂领域，例如清洁剂和冲洗辅助剂，它们可用于控制自动洗碗体系，例如是基本不含磷酸盐的体系中的结垢。

发明背景

自动洗碗机工业中经常遇到的问题涉及固体沉淀物在所清洗物品上的形成和累积，常称为“结垢”。市政供水可能含有碱土金属阳离子例如钙、镁、铁、铜、钡、锌等以及一些阴离子例如碳酸氢根、碳酸根、硫酸根、磷酸根、硅酸根、氟离子等。当这些阳离子和阴离子的组合以超过其反应产物溶解度的浓度存在时，会形成固体沉淀并积累在进行清洗的物品上。例如，当镁和硅酸根的离子积超过硅酸镁的溶解度时，将形成固相硅酸镁并积累在盘、罐、扁平餐具、塑料餐具和容器、平底锅和银器的表面上，导致在清洁物品上产生难看的薄膜或污点。而且，如果这些物质的浓度接近或超过溶解度限度，则可能在基材(substrate)上形成氧化硅垢(无定形和/或晶体)。在基材上或在洗液(wash bath)中形成污垢的机理可以归因于均相成核和/或非均相成核，这是水环境化学(aquatic chemistry)领域中众所周知的。在非均相成核的情况中，形成污垢时的浓度远低于均相成核和沉淀情况中形成污垢时的浓度。

一般认为自动洗碗清洁剂是一类清洁剂组合物，其不同于为织物清洗或水处理而设计的清洁剂。在自动洗碗机中完成清洗周期后，优良的自动洗碗清洁剂能够在玻璃器皿、陶瓷餐具、塑料餐具和容器、银器、扁平餐具、精细瓷器(fine china)、炊具上以及其它常见的清洗表面上产生没有污点且没有薄膜的外观(例如没有结垢或其它沉积物)。

可以获得许多形式的洗碗清洁剂，例如固体和/或液体，如粉末、细粒、挤出物、液体、凝胶包(gel-pack)、凝胶、或消费品形式的任何组合。洗碗清洁制剂通常包含一种或多种增效剂(builder)，所述增效剂主要用作螯合剂、清洗剂和pH缓冲剂，洗碗清洁制剂中还包含聚合物分散剂，用于控制无机和/或有机污垢的累积。经常使用三聚磷酸钠(STPP)作为增效剂，因为它能成功地螯合水性清洗溶液中的正阳离子，例如镁和钙，并且防止它们以不溶性盐(Ca、Mg、Zn、Fe等，碳酸盐、硅酸盐等)的形式在所清洗物品上沉积。但是，现在已知湖水和河水中存在例如STPP形式的磷酸盐，它们是藻类生长的营养物(富营养化)，这导致水质恶化。这些环境因素已经导致取消或明显减少清洁制剂中的STPP，以及用其它螯合化合物来代替STPP。

因此，在现代自动洗碗的组合物中，经常用非磷酸盐增效剂例如柠檬酸盐、碳酸盐、硅酸盐等和其它有机基增效剂代替磷酸盐。这些增效剂可以方便地以细粒或粉末形式获得，可以简单地干法添加至组合物中。或者，可溶性增效剂可以作为合适溶剂中的液体或凝胶形式添加至自动清洁制剂中，这取决于消费品形式的类型。

(甲基)丙烯酸和马来酸基聚合物长久以来一直用于水处理中。尤其是已经提出用(甲基)丙烯酸与2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的共聚物和三元共聚物来抑制硫酸盐、碳酸盐和磷酸盐的结垢物，并且进行其它处理如除锈。例如，美国专利3332904、3692673、3709815、3709816、3928196、3806367、3898037、6114294和6395185涉及使用含AMPS的聚合物。GB2082600提出丙烯/AMPS/丙烯酰胺聚合物，国际专利申请公开WO 83/02607和国际专利申请公开WO83/02608涉及(甲基)丙烯酸/AMPS共聚物作为这些结垢物的抑制剂。

美国专利4711725揭示了(甲基)丙烯酸/AMPS/取代的丙烯酰胺的(低分子量)三元共聚物用于抑制磷酸钙沉淀的应用。

美国专利5023001揭示了低分子量三元共聚物(Mw＝10000)抑制膦酸钙结垢的应用。

美国专利5277823提出了(甲基)丙烯酸/AMPS/取代的丙烯酰胺的(低分子量)聚合物以及其它组分用于抑制氧化硅或硅酸盐垢沉淀的应用。

一些公开文献中也具体涉及抑制氧化硅和硅酸盐结垢。美国专利4029577涉及丙烯酸/羟基化的丙烯酸低级烷基酯共聚物对于控制产生包括硅酸镁和硅酸钙的沉淀的一系列结垢物的应用。美国专利4499002揭示了(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酰胺/(甲基)丙烯酸的烷氧基化伯醇酯用于相同目的。日本专利公开61-107997和61-107998涉及聚丙烯酰胺和选择的(甲基)丙烯酸的共聚物用于控制氧化硅垢。