СВЯЗЫВАЮЩАЯ КАЛЬЦИЙ КОМПОЗИЦИЯ

ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США 61/477774, поданной 21 апреля 2011, содержание которой полностью приведено здесь в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к композициям, способным связывать ионы кальция, получаемым частично из возобновляемого углеводного сырья. Связывающие кальций композиции включают одну или несколько солей гидроксикарбоновой кислоты, включая гидроксимонокарбоновые кислоты и гидроксидикарбоновые кислоты, одну или несколько солей анионов оксокислоты и одну или несколько солей лимонной кислоты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Гидроксикарбоновые кислоты и соли гидроксикарбоновых кислот были описаны как хелатирующие агенты, способные связывать ионы металлов в растворе (Mehltretter, 1953; Abbadi, 1999). Соли гидроксикарбоновых кислот в качестве связывающих агентов для ионов металлов, таких как кальций и магний, в целом обладают малой эффективностью по сравнению с обычными связывающими агентами, такими как триполифосфат натрия (STPP), этилендиаминтетраацетат (EDTA) или нитрилтриацетат (NTA). Несмотря на низкую способность к связыванию соли гидроксикарбоновых кислот представляют интерес в связи с тем, что они, как правило, способны к биодеградации, не токсичны и получаются из возобновляемых ресурсов, таких как углеводы. Таким образом, использование солей гидроксикарбоновых кислот в качестве связывающих агентов, заменяющих STPP и EDTA, обеспечивает преимущество, особенно в случаях, когда эти соединения могут быть выброшены в окружающую среду. Эффективность солей гидроксикарбоновых кислот в качестве связывающих агентов для ионов жесткой воды может быть увеличена путем добавления подходящих соединений аниона оксокислоты, таких как борат и алюминат. Эффективность повышается благодаря образованию диэфирных комплексов между двумя смежными гидроксильными группами соли гидроксикарбоновой кислоты и боратом или алюминатом, как описано van Duin et al (Carb. Res. 1987, 162, 65-78 и J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1987, 8, 2051-2057). Работа van Duin et al. показывает, что образование диэфирного комплекса осуществляется с соединениями, содержащими две вицинальные гидроксильные группы, предпочтительно в трео-конфигурации. Стабильность данных комплексов зависит от значения рН, при этом увеличенная стабильность обеспечивается при более высоких значениях рН. Комплексы между солями гидроксикарбоновых кислот и боратом натрия или алюминатом натрия были описаны как кальцийсвязывающие агенты для использования в качестве детергентов (Hessen, патент США 4000083; Tumerman, патент США 3798168; и Miralles et al., патент США 8153573). Таким образом, хорошо известно, что комплексы между солями полигидроксикарбоновых кислот и подходящими анионными солями оксокислот, такими как алюминат натрия и борат натрия, могут быть использованы в качестве связывающих агентов ионов двухвалентного металла для использования в качестве детергентов. Удивительным является то, что нами обнаружено, что эффективность связывания кальция в комплексах между солями полигидроксикарбоновых кислот и подходящими солями анионов оксокислот может быть увеличена за счет добавления определенных связывающих агентов, таких как нитратные соли. Это является неожиданным с учетом того, что эффективность цитрата не увеличивается в случае добавления алюмината натрия или бората натрия, как показано van Duin et al. (Carb. Res. 1987, 162, 65-78).

Многие химические соединения, которые традиционно использовались в качестве связывающих агентов металлов, представляют собой соединения на основе фосфора. В связи со связанными с охраной окружающей среды нормативными актами использование фосфорных соединений с последующим выбросом этих материалов в поверхностные воды остается ограниченным. Данные нормативные акты обусловили потребность в наличии приемлемых с точки зрения окружающей среды материалов для использования в качестве связывающих агентов металлов в различных областях.

Одной сферой, в которой используются связывающие агенты металлов, являются составы детергентов. Детергенты представляют собой чистящие смеси, в основном состоящие из поверхностно-активных веществ, формообразующих агентов, отбеливающих агентов, ферментов и наполнителей. Двумя основными компонентами являются поверхностно-активные вещества и формообразующие агенты. Поверхностно-активные вещества отвечают за эмульгирование масла и жира, в то время как формообразующие агенты добавляют для продления или увеличения чистящих свойств поверхностно-активного вещества. Формообразующий агент может представлять собой отдельное вещество или смесь веществ и, как правило, может осуществлять несколько функций. Важной функцией формообразующего агента является связывание катионов металлов, как правило, катионов кальция и магния, в жесткой воде. Формообразующие агенты действуют в качестве смягчающих воду агентов за счет связывания катионов кальция и магния и, таким образом, препятствуют образованию нерастворимых в воде солей между катионными и анионными компонентами в промывочном растворе, таких как поверхностно-активные вещества и карбонат. В случае детергентов для стирки, формообразующие агенты также помогают предотвращать связывание катионов с хлопком, что является одной из основных причин устойчивости грязи на хлопковых тканях. Другие функции формообразующих агентов включают повышение щелочности растворов детергентов, дефлокулирование мицелл поверхностно-активного вещества и ингибирование коррозии.

Первыми формообразующими агентами, используемыми в коммерческих детергентах, были фосфатные соли и производные фосфатных солей. Триполифосфат натрия (STPP) являлся в одно время наиболее часто используемым в сфере потребительских и промышленных детергентов. Фосфатные формообразующие агенты также использовались в качестве ингибиторов коррозии на металлических поверхностях стиральных машин и посудомоечных машин. Фосфаты постепенно перестали быть компонентами детергентов в течение последних 40 лет в основном в связи с риском для окружающей среды, обусловленным выбросами богатых фосфатами сточных вод в поверхностные воды, что ведет к увеличению эвтрофикации и, в конце концов, к гипоксии (Lowe, 1978). По-прежнему сохраняется потребность в высокоэффективных заменителях фосфатов в составе детергентов.

Традиционные детергенты, используемые в сфере ухода за автомобилем, пищевых продуктов и напитков (например, в молочной, сыропроизводящей, сахарной, мясной, пищевой, пивоваренной отрасли и других связанных с производством напитков отраслях), мытье изделий и прачечной сфере, включают щелочные детергенты. Щелочные детергенты, особенно те из них, которые предназначены для институционального или коммерческого использования, в основном содержат фосфаты, нитрилтриуксусную кислоту (NTA) и этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA). Фосфаты, NTA и EDTA представляют собой компоненты, которые широко используются в качестве детергентов для облегчения удаления грязи и связывания ионов металлов, таких как кальций, магний и железо.

В частности, NTA, EDTA или полифосфаты, такие как триполифосфат натрия, и их соли используют в составе детергентов в связи с их способностью солюбилизировать присутствующие неорганические соли и/или грязь. При осаждении солей кальция, магния и железа кристаллы могут приставать к очищаемой поверхности и вызывать нежелательные эффекты. Например, осаждение карбоната кальция на поверхности изделия может негативно повлиять на эстетический вид изделия, придавая ему грязный вид. В прачечной сфере осаждение карбоната кальция и его приставание к поверхности ткани ведет к тому, что кристаллы могут вызывать ощущение грубости ткани и жесткости при прикосновении. В пищевой отрасли и в сфере производства напитков остаток карбоната кальция может влиять на уровни кислотности пищевых продуктов. Способность NTA, EDTA и полифосфатов удалять ионы металлов способствует моющей способности раствора за счет предотвращения вызывающего жесткость осаждения, облегчения удаления грязи и/или предотвращения повторного осаждения грязи в чистящем растворе или промывочной воде.

Оставаясь эффективными, фосфаты и NTA являются объектом государственного регулирования в связи с опасениями, связанными с влиянием на окружающую среду и здоровье. Несмотря на то, что EDTA в настоящее время не является объектом регулирования, считается, что в ее отношении может быть введено государственное регулирование в связи с сохраняющимися опасениями, связанными с охраной окружающей среды. Таким образом, в данной области существует потребность в наличии альтернативной и, предпочтительно, мягкой относительно окружающей среды чистящей композиции, которая может заменить по свойствам фосфорсодержащие соединения, такие как фосфаты, фосфонаты, фосфиты и акриловые фосфинатные полимеры, а также вещества, не являющиеся аминкарбоксилатами, такие как NTA и EDTA.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к связывающей кальций композиции, включающей комбинацию, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, выбранной из группы, состоящей, по меньшей мере, из одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты и комбинации, по меньшей мере, одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты и, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты (такой как, например, соль бората или соль алюмината) и, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. Вообще, соль гидроксимонокарбоновой кислоты может включать, по меньшей мере, одну соль гликолевой кислоты, по меньшей мере, одну соль глюконовой кислоты и, по меньшей мере, одну соль 5-кето-глюконовой кислоты. В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль гликолевой кислоты включает гликолат натрия, гликолат калия, гликолат лития, гликолат цинка, гликолат аммония или их смеси. В другом варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль глюконовой кислоты может включать глюконат натрия, глюконат калия, глюконат лития, глюконат цинка, глюконат аммония или их смеси. В другом варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль 5-кето-глюконовой кислоты включает 5-кето-глюконат натрия, 5-кето-глюконат калия, 5-кето-глюконат лития, 5-кето-глюконат цинка, 5-кето-глюконат аммония или их смеси.

Кроме того, соль гидроксидикарбоновой кислоты может, в целом, включать, по меньшей мере, одну соль глюкаровой кислоты, по меньшей мере, одну соль винной кислоты, по меньшей мере, одну соль тартроновой кислоты, по меньшей мере, одну соль ксиларовой кислоты, по меньшей мере, одну соль галактаровой кислоты или их смеси. В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль глюкаровой кислоты включает динатрий-глюкарат, натрий-калий-глюкарат, дикалий-глюкарат, глюкарат цинка, диаммоний-глюкарат, дилитий-глюкарат, литий-натрий-глюкарат, литий-калий-глюкарат или их смеси. В другом варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль винной кислоты включает динатрий-тартрат, натрий-калий-тартрат, дикалий-тартрат, дилитий-тартрат, литий-натрий-тартрат, литий-калий-тартрат, тартрат цинка, диаммоний-тартрат или их смеси. В другом варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль тартроновой кислоты включает динатрий-тартронат, натрий-калий-тартронат, дикалий-тартронат, дилитий-тартронат, литий-натрий-тартронат, литий-калий-тартронат, тартронат цинка, диаммонияй-тартронат или их смеси.

Известно, что, по меньшей мере, одна соль гидроксикарбоновой кислоты, выбранная из группы, состоящей, по меньшей мере, из одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты и комбинации, по меньшей мере, одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты и, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты, может включать смесь, по меньшей мере, одной соли глюкарата, по меньшей мере, одной соли глюконата, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, по меньшей мере, одной соли тартрата, по меньшей мере, одной соли тартроната, по меньшей мере, одной соли гликолата. В одном варианте осуществления изобретения смесь гидроксикарбоновых кислот может включать от около 30% до около 75%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, от около 0% до около 20%, по меньшей мере, одной соли глюконата, от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартрата, от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартроната и от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли гликолата. Смесь включает от около 40% до около 60%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, от около 5% до около 15%, по меньшей мере, одной соли глюконата, от около 3% до около 9%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, от около 5% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартрата, от около 5% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартроната и от около 1% до около 5%, по меньшей мере, одной соли гликолата. В другом варианте осуществления смесь включает от около 45% до около 55%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, от около 10% до около 15%, по меньшей мере, одной соли глюконата, от около 4% до около 6%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, от около 5% до около 7%, по меньшей мере, одной соли тартрата, от около 5% до около 7%, по меньшей мере, одной соли тартроната и от около 3% до около 5%, по меньшей мере, одной соли гликолата. В другом варианте осуществления изобретения смесь включает около 50%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, около 15%, по меньшей мере, одной соли глюконата, около 4%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, около 6%, по меньшей мере, одной соли тартрата, около 6%, по меньшей мере, одной соли тартроната и около 5%, по меньшей мере, одной соли гликолата.

Связывающая кальций композиция в основном включает от около 25% до около 75% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты и от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты. В одном варианте осуществления изобретения композиция включает от около 40% до около 60% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 10% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты и от около 10% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты. В дополнительном варианте осуществления изобретения композиция включает около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, около 20% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и около 30% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты.

Подходящие соли аниона оксокислоты включают натриевые и калиевые соли бората, алюмината, станната, германата, молибдата, антимоната или их смеси. Также известно, что, по меньшей мере, одна алюминиевая соль связывающей кальций композиции может включать алюминат натрия, хлорид алюминия или их смеси. По меньшей мере, одна соль лимонной кислоты может включать цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция, цитрат магния или их смеси.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу связывания ионов кальция из среды, включающему применение композиции с комбинацией, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, выбранной из группы, состоящей, по меньшей мере, из одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты и комбинации, по меньшей мере, одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты и, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. По меньшей мере, одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать соль глюкаровой кислоты, соль глюконовой кислоты, соль 5-кето-глюконовой кислоты, соль винной кислоты, соль тартроновой кислоты, соль гликолевой кислоты, соль глицериновой кислоты, соль ксиларовой кислоты, соль галактаровой кислоты или их смеси. Кроме того, по меньшей мере, одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать смесь, по меньшей мере, одной соли глюкарата, по меньшей мере, одной соли глюконата, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, по меньшей мере, одной соли тартрата, по меньшей мере, одной соли тартроната и, по меньшей мере, одной соли гликолата. Подходящие соли аниона оксокислоты включают натриевые и калиевые соли бората, алюмината, станната, германата, молибдата, антимоната или их смеси. Кроме того, по меньшей мере, одна алюминиевая соль может включать алюминат натрия, хлорид алюминия или их смеси. По меньшей мере, одна соль лимонной кислоты может включать цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция, цитрат магния или их смеси.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к детергентной композиции, включающей связывающую кальций композицию, состоящую из, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, выбранной из группы, состоящей, по меньшей мере, из одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты и комбинации, по меньшей мере, одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты и, по меньшей мере, одной соли гидроксидикарбоновой кислоты; по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты; и, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. Композиция детергента может также включать один или несколько дополнительных функциональных материалов, таких как, например, ополаскиватель, отбеливающий агент, дезинфицирующее средство/противомикробный агент, активаторы, формообразующие агенты или наполнители детергента, рН-буферирующие агенты, релаксанты ткани, смягчители ткани, агенты для удаления грязи, пеногасители, препятствующие повторному осаждению агенты, стабилизирующие агенты, дисперсанты, оптические отбеливатели, антистатические агенты, препятствующие сминанию агенты, запахоулавливающие агенты, агенты для защиты волокон, агенты для защиты цвета, красители/отдушки, защищающие от ультрафиолетового излучения агенты, препятствующие распушиванию волокон агенты, водоотталкивающие агенты, укрепляющие агенты/модификаторы растворимости, ингибиторы коррозии металла и стекла, ферменты, препятствующие образованию накипи агенты, окислительные агенты, растворители и репелленты от насекомых.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится к обладающим новизной связывающим кальций композициям, включающим смеси солей гидроксикарбоновых кислот, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. Гидроксикарбоновые кислоты представляют собой соединения, которые содержат одну или несколько гидроксильных групп, а также обладают одним или несколькими функциональными свойствами карбоновой кислоты. Гидроксимонокарбоновая кислота может быть описана как соединение с одной карбоксильной группой. Гидроксидикарбоновая кислота может быть описана как соединение с двумя карбоксильными группами. Гидроксильные группы данных соединений способны образовывать комплексы, связывающие ионы металлов при соединении с подходящей солью аниона оксокислоты. Было установлено, что данные комплексы образуют стабильные растворимые в воде комплексы с ионами металлов, таких как кальций и магний, в отличие от гидроксикарбоновых кислот, которые, как правило, образуют нерастворимые в воде соли с ионами многих металлов, тем самым обеспечивая наличие связанных с связыванием металлов свойств.

Согласно использованному здесь определению, термин "гидроксикарбоновые кислоты" может в целом относиться к любому окисленному производному углеводов или других полиолов, и должен истолковываться в качестве включающего главным образом гидроксимонокарбоновые кислоты и гидроксидикарбоновые кислоты. Смеси гидроксикарбоновой кислоты, подходящие для использования в рамках данного изобретения, также легко получают путем окисления углевода или другого полиольного соединения. Окисление углеводных соединений может осуществляться с помощью различных способов, включая окисление азотной кислотой, окисление двуокисью азота, окисление воздухом или кислородом с помощью катализаторов на основе металлов, и окисление радикальными соединениями тетралкилнитроксила, такими как TEMPO. Термин "полиол" в целом означает любое органическое соединение с двумя или более чем двумя гидроксильными группами спиртов. Подходящие углеводы или полиолы для окисления включают: простые альдозы и кетозы, такие как глюкоза, ксилоза или фруктоза; простые полиолы, такие как глицерин, сорбит или маннит; редуцирующие дисахариды, такие как мальтоза, лактоза или целлобиоза, редуцирующие олигосахариды, такие как мальтотриоза, мальтотетроза или мальтотетралоза; нередуцирующие углеводы, такие как сахароза, трегалоза и стахиоза; смеси моносахаридов и олигосахаридов (которые могут включать дисахариды); глюкозные сиропы с различными значениями декстрозного эквивалента; полисахариды, такие как (без ограничения) крахмал, целлюлоза, арабиногалактаны, ксиланы, маннаны, фруктаны, гемицеллюлозы; смеси углеводов и других полиолов, которые включают один или несколько перечисленных выше углеводов или полиолов. Конкретные примеры гидроксикарбоновых кислот, которые могут быть использованы в рамках данного изобретения, включают (без ограничения) глюкаровую кислоту, ксиларовую кислоту, галактаровую кислоту, глюконовую кислоту, винную кислоту, тартроновую кислоту, гликолевую кислоту, глицериновую кислоту и их комбинации. В одном варианте осуществления изобретения гидроксикарбоновая кислота включает глюкаровую кислоту, ксиларовую кислоту и галактаровую кислоту. Кроме того, специалисту в данной области будет понятно, что гидроксикарбоновые кислоты данного изобретения охватывают все возможные стереоизомеры, включая диастереомеры и энантиомеры в по существу чистой форме, в также в смеси при любом соотношении, включая рацематы гидроксикарбоновых кислот.

Связывающие кальций композиции данного изобретения включают солевую форму описанных здесь гидроксикарбоновых кислот. Специалисту в данной области будет понятно, что соли в целом представляют собой соединения, которые получают реакцией нейтрализации кислоты и основания. Любое окисленное производное углевода или другого полиола может быть использовано в форме соли в рамках данного изобретения. Примеры солей гидроксикарбоновой кислоты включают (без ограничения) динатрий-глюкарат, натрий-калий-глюкарат, дикалий-глюкарат, дилитий-глюкарат, литий-натрий-глюкарат, литий-калий-глюкарат, глюкарат цинка, диаммоний-глюкарат, динатрий-ксиларат, натрий-калий-ксиларат, дикалий-ксиларат, дилитий-ксиларат, литий-натрий-ксиларат, литий-калий-ксиларат, ксиларат цинка, аммоний-ксиларат-натрий-глюконат, глюконат калия, глюконат лития, глюконат цинка, глюконат аммония, динатрий-галактарат, натрий-калий-галактарат, дикалий-галактарат, дилитий-галактарат, литий-натрий-галактарат, литий-калий-галактарат, галактарат цинка, диаммоний-галактарат, динатрий-тартрат, натрий-калий-тартрат, дикалий-тартрат, дилитий-тартрат, литий-натрий-тартрат, литий-калий-тартрат, тартрат цинка, диаммоний-тартрат, динатрий-тартронат, натрий-калий-тартронат, дикалий-тартронат, дилитий-тартронат, литий-натрий-тартронат, литий-калий-тартронат, тартронат цинка, диаммоний-тартронат, гликолат натрия, гликолат калия, гликолат лития, гликолат цинка, гликолат аммония, глицерат натрия, глицерат калия, глицерат лития, глицерат цинка, глицерат аммония и их комбинации. В другом варианте осуществления изобретения гидроксикарбоновая кислота может включать (без ограничения) глюкарат динатрия, натрий-калий-глюкорат, глюкарат дикалия, глюкарат цинка, ксиларат динатрия, натрий-калий-ксиларат, ксиларат дикалия, ксиларат цинка, галактарат динатрия, натрий-калий-галактарат, галактарат дикалия, галактарат цинка, ксиларат диаммония и их комбинации.

В соответствии с использованным здесь значением термин "соль аниона оксокислоты" означает любую растворимую в воде солевую форму кислоты, содержащей, по меньшей мере, один атом кислорода. Соль аниона оксокислоты может включать (без ограничения) соли бората, алюмината, станната, германата, молибдата, антимоната и их комбинации. В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна подходящая соль аниона оксокислоты включает борат натрия, борат калия, динатрий-октаборат, метаборат натрия, молибдат натрия, молибдат калия, сульфат алюминия, нитрат алюминия, хлорид алюминия, формат алюминия, алюминат натрия, бромид алюминия, фторид алюминия, гидроксид алюминия, фосфат алюминия, иодид алюминия, сульфат алюминия, станнат натрия, станнат калия, германат натрия, германат калия, антимонит натрия, антимонит калия и их комбинации. В другом варианте осуществления изобретения соль алюминия включает алюминат натрия и хлорид алюминия.

В соответствии с использованным здесь значением термин "соль лимонной кислоты" включает любые известные из уровня техники солевые формы лимонной кислоты. Как правило, соль лимонной кислоты является растворимой в воде. Известно, что соли лимонной кислоты обладают свойствами, связанными с связыванием металлов, таким образом, любая известная соль лимонной кислоты может быть использована в рамках композиций данного изобретения. Подходящие примеры солей лимонной кислоты могут включать (без ограничения) цитрат натрия, цитрат калия, цитрат кальция, цитрат магния, цитрат аммония и их комбинации.

Связывающая кальций композиция в целом включает от около 25% до около 75% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксимонокарбоновой кислоты или гидроксидикарбоновой кислоты, от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. Конкретные процентные доли, по меньшей мере, одной гидроксикарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты могут быть различными в зависимости от желаемых характеристик композиции. В целом, композиции с различными концентрациями одной или нескольких солей гидроксикарбоновой кислоты, подходящих солей анионов оксокислоты и подходящих солей лимонной кислоты обладают различной способностью связывать ионы металлов в соответствии с рН среды, в которой находятся связываемые ионы металлов. Как таковые, в зависимости от рН желаемой среды, подвергаемой действию связывающего кальций агента, относительные процентные доли гидроксикарбоновой кислоты, подходящих солей аниона оксокислоты и подходящих солей лимонной кислоты могут быть различными. Связывающая кальций композиция в целом включает от около 25% до около 75% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В одном варианте осуществления изобретения композиция включает от около 40% до около 60% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 10% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 10% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В одном варианте осуществления изобретения композиция включает от около 45% до около 55% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 15% до около 25% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 15% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В дополнительном варианте осуществления изобретения композиция включает около 55% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, около 25% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и около 35% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения композиция включает около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, около 20% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и около 30% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретения композиция включает около 45% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, около 15% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и около 25% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты.

Специалисту в данной области будет понятно, что в связывающие кальций композиции данного изобретения могут быть добавлены дополнительные добавки при условии, если данные добавки не оказывают неблагоприятного воздействия на способность связывающих кальций композиций связывать ионы металлов. Типичные добавки могут включать (без ограничения) органические детергенты, очищающие агенты, ополаскиватели, отбеливающие агенты, дезинфицирующие средства/противомикробные агенты, активаторы, формообразующие агенты детергента или наполнители, пеногасители, препятствующие повторному осаждению агенты, оптические отбеливатели, красители/отдушки, дополнительные модификаторы жесткости/растворимости, поверхностно-активные вещества или любой другой натуральный или синтетический агент, способный изменять свойства связывающей кальций композиции.

Связывающие кальций композиции данного изобретения могут быть использованы в любой сфере, где требуется связывание или захват ионов металлов. Подходящие примеры промышленных вариантов применения, в рамках которых могут использоваться композиции данного изобретения, включают (без ограничения) формообразующие агенты детергента, ингибиторы оседания для целей промышленной обработки воды, и использование в качестве возобновляемого заменителя этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), нитрилтриуксусной кислоты (NTA), триполифосфата натрия (STPP) и других распространенных связывающих агентов.

Гидроксикарбоновые кислоты данного изобретения могут быть получены в соответствии с любыми способами, известными в настоящее время в данной области. Используемые в настоящее время коммерческие способы получения обычных гидроксикарбоновых кислот или их солей представляют собой главным образом биологически индуцируемые трансформации или ферментации, как, например, при производстве винной кислоты (патент США 2314831) и глюконовой кислоты (патент США 5017485). Существуют также химические способы окисления, однако они не так распространены в сфере коммерческого производства. Некоторые способы химического окисления, подходящие для полиольного сырья, включают окисление кислородом с помощью катализаторов на основе металлов (патент США 2472168) и окисление, опосредованное радикальными соединениями тетралкилнитроксила, такими как TEMPO (патент США 6498269). Дополнительные способы предусматривают использование азотной кислоты в качестве окисляющего агента в водном растворе и были описаны ранее (Kiely, патент США 7692041). Специалисту в данной области будет понятно, что для получения гидроксикарбоновой кислоты может быть использован любой из описанных здесь способов, а также любые комбинации данных способов.

При окислении полиольного сырья, например глюкозы, в целом получают смесь продуктов окисления. Например, окисление глюкозы с помощью любого из перечисленных выше способов продуцирует глюкаровую кислоту, а также другие продукты окисления, которые включают глюконовую кислоту, глюкаровую кислоту, винную кислоту, тартроновую кислоту и гликолевые кислоты, все из которых представляют собой гидроксикарбоновые кислоты, в рамках данного изобретения. Одна из преобладающих гидроксикарбоновых кислот, продуцируемых с помощью данных способов окисления, включает глюкаровую кислоту. В данной области известно, что продукт в виде глюкаровой кислоты в солевой форме может быть селективно выделен из смеси других гидроксикарбоновых кислот с помощью титрования основным соединением, таким как гидроксид калия, и далее использован в качестве компонента, представляющего собой гидроксикарбоновую кислоту в связывающих кальций композициях данного изобретения. Данная композиция, включающая глюкаровую кислоту в качестве гидроксикарбоновой кислоты, изолированную из оставшихся гидроксикарбоновых кислот, продуцированных в рамках процесса окисления, может быть обозначена как "очищенная" глюкаратная композиция. Альтернативно, смесь гидроксикарбоновых кислот, продуцированных с помощью окисления глюкозы, может быть использована в качестве компонента в виде гидроксикарбоновой кислоты композиций данного изобретения без выделения глюкаровой кислоты. Данная смесь обозначается как "неочищенная" глюкаратная композиция. Соответственно, неочищенная глюкаратная композиция включает смесь одной или нескольких гидроксикарбоновых кислот, продуцированных с помощью окисления сырья, и может включать глюконовую кислоту, 5-кето-глюконовую кислоту, глюкаровую кислоту, винную кислоту, тартроновую кислоту и гликолевые кислоты. Применение неочищенной глюкаратной смеси в качестве компонента в виде гидроксикарбоновой кислоты данных композиций обеспечивает многие преимущества по сравнению с уровнем техники, включая снижение стоимости в связи с уменьшенным количеством стадий обработки, а также увеличением выхода продукта.

Данное изобретение также включает способы связывания кальция из различных сред с различными уровнями рН. Специалисту в данной области будет понятно, что любая среда, в том числе (без ограничения) гели, полутвердые и твердые среды, могут быть обработаны связывающими кальций композициями данного изобретения. В целом, композиции данного изобретения обладают эффективностью в связи с тем, что, по меньшей мере, одна гидроксикарбоновая кислота и, по меньшей мере, одна соль аниона оксокислоты, образуют комплекс, который является подходящим для связывания ионов металлов. Образование комплекса гидроксикарбоксилат/анион оксокислоты зависит от рН, при этом данный комплекс образуется более быстро при повышении рН, а связывание кальция в целом улучшается при повышении рН. Кроме того, считается, что глюкарат представляет собой наилучшую альтернативу для связывания ионов кальция в связи со структурными характеристиками данного соединения. Более того, соль лимонной кислоты способна связывать ионы металлов из любых сред; тем не менее, способность лимонной кислоты осуществлять связывание не улучшается в присутствии аниона оксокислоты, в отличие от глюкарата, вероятно в связи с тем, что она обладает лишь одной гидроксильной группой и не способна образовывать диэфирный комплекс. Неожиданно было открыто, что комбинация одной или нескольких солей гидроксикарбоновой кислоты, одной или нескольких подходящих солей аниона оксокислоты и одной или нескольких солей лимонной кислоты синергетически обеспечивает связывание ионов металлов. В частности, связывающие кальций композиции данного изобретения связывают ионы кальция в заметно более значительной степени, чем если бы хелатирующая способность гидроксикарбоксилата/алюмината и хелатирующая способность цитрата являлись только дополнительными.

Отмечено, что связывающие кальций композиции данного изобретения могут быть применены для связывания ионов кальция из сред с различными уровнями рН. В целом, данные композиции могут применяться для связывания ионов кальция из сред со значением рН в диапазоне от около 6 до около 14. В одном варианте осуществления данное изобретение предусматривает способ связывания ионов кальция из среды со значением рН в диапазоне от около 8,5 до около 11,5, включающий применение композиции, включающей комбинацию, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и, по меньшей мере, одной подходящей соли лимонной кислоты. По меньшей мере, одна соль гидроксикарбоновой кислоты может представлять собой соль глюкаровой кислоты, соль глюконовой кислоты, соль 5-кето-глюконовой кислоты, соль винной кислоты, соль тартроновой кислоты, соль гликолевой кислоты, соль ксиларовой кислоты, соль галактаровой кислоты или их комбинации. В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать смесь, по меньшей мере, одной соли глюкарата, по меньшей мере, одной соли глюконата, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, по меньшей мере, одной соли тартрата, по меньшей мере, одной соли гликолата и, по меньшей мере, одной соли тартроната.

В одном варианте осуществления изобретения смесь гидроксикарбоновых кислот может включать от около 30% до около 75%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, от около 0% до около 20%, по меньшей мере, одной соли глюконата, от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартрата, от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартроната и от около 0% до около 10%, по меньшей мере, одной соли гликолата. В другом варианте осуществления изобретения смесь включает от около 40% до около 60%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, от около 5% до около 15%, по меньшей мере, одной соли глюконата, от около 3% до около 9%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, от около 5% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартрата, от около 5% до около 10%, по меньшей мере, одной соли тартроната и от около 1% до около 5%, по меньшей мере, одной соли гликолата. В другом варианте осуществления смесь включает от около 45% до около 55%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, от около 10% до около 15%, по меньшей мере, одной соли глюконата, от около 4% до около 6%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, от около 5% до около 7%, по меньшей мере, одной соли тартрата, от около 5% до около 7%, по меньшей мере, одной соли тартроната и от около 3% до около 5%, по меньшей мере, одной соли гликолата. В другом варианте осуществления изобретения смесь включает около 50%, по меньшей мере, одной соли глюкарата, около 15%, по меньшей мере, одной соли глюконата, около 4%, по меньшей мере, одной соли 5-кето-глюконата, около 6%, по меньшей мере, одной соли тартрата, около 6%, по меньшей мере, одной соли тартроната и около 5%, по меньшей мере, одной соли гликолата. Следует отметить, что процентные доли всех гидроксикарбоксилатов даны по отношению к общему весу гидрокарбоксилатного компонента в связывающей кальций композиции и не исключают дополнительного веса подходящей соли аниона оксокислоты и соли лимонной кислоты.

В целом, способ связывания ионов кальция из среды со значением рН в диапазоне от около 6 до около 14 включает применение связывающей кальций композиции, включающей от около 25% до около 75% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 1% до около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В одном варианте осуществления изобретения композиция включает от около 40% до около 60% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 10% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 10% до около 40% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В другом варианте осуществления изобретения композиция включает от около 45% до около 55% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, от около 15% до около 25% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и от около 25% до около 35% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты. В дополнительном варианте осуществления изобретения композиция включает около 50% по весу, по меньшей мере, одной соли гидроксикарбоновой кислоты, около 20% по весу, по меньшей мере, одной подходящей соли аниона оксокислоты и около 30% по весу, по меньшей мере, одной соли лимонной кислоты.

Данное изобретение также относится к детергентным композициям, включающим связывающие кальций композиции настоящего изобретения, как описано выше. Детергентные композиции могут содержать один или несколько функциональных материалов, которые придают детергентным композициям желаемые свойства и функции. В целях данного применения термин "функциональные материалы" включает материал, который обеспечивает полезное свойство в рамках определенного применения при диспергировании или растворении в применяемом и/или концентрированном растворе, таком как водный раствор. Примеры данных функциональных материалов включают (без ограничения): органические детергенты, очищающие агенты, ополаскиватели, отбеливающие агенты, дезинфицирующие средства/противомикробные агенты, активаторы, формообразующие агенты детергента или наполнители, пеногасители, препятствующие повторному осаждению агенты, оптические отбеливатели, красители/отдушки, вторичные модификаторы жесткости/растворимости, пестициды для применения в сфере борьбы с вредителями, или им подобные или широкий спектр других функциональных материалов в зависимости от желаемых характеристик и/или функциональности детергентной композиции.

Функциональный материал может представлять собой ополаскивающую композицию, например состав ополаскивателя, содержащий смачивающий или защитный агент, скомбинированный с другими необязательными ингредиентами в твердой композиции, изготовленной с применением связывающего агента. Ополаскивающие компоненты способны снижать поверхностное натяжение промывочной воды для обеспечения защитного эффекта и/или предотвращения образования пятен или подтеков, вызванных каплями воды после завершения промывки, например в процессе мытья изделий. Примеры защитных агентов включают (без ограничения): полиэфирные соединения, полученные из этиленоксида, пропиленоксида или смеси в гомополимерной или блочной или гетеросополимерной структуре. Данные полиэфирные соединения известны как полимеры на основе полиалкиленоксида, полимеры на основе полиоксиалкилена или полимеры на основе полиалкиленгликоля. Данные защитные агенты требуют наличия участка, обладающего относительной гидрофобностью, и участка, обладающего относительной гидрофильностью, для придания молекуле поверхностно-активных свойств.

Функциональный материал может представлять собой отбеливающий агент для осветления или отбеливания материала и может включать отбеливающие соединения, способные высвобождать различные виды галогенов, такие как Cl2, Br₂, -OCl- и/или -OBr- или им подобные, при обычно встречающихся в процессе очистки условиях. Примеры подходящих отбеливающих агентов включают (без ограничения): хлорсодержащие соединения, такие как хлор, гипохлорит или хлорамины. Примеры подходящих высвобождающих галогены соединений включают (без ограничения): дихлоризоцианураты щелочных металлов, гипохлориты щелочных металлов, монохлорамин и дихлорамин. Также могут применяться заключенные в капсулы источники хлора для увеличения стабильности источника хлора в композиции. Отбеливающий агент может также включать агент, содержащий или действующий в качестве источника активного кислорода. Соединение с активным кислородом обеспечивает источник активного кислорода и может высвобождать активный кислород в водных растворах. Соединение с активным кислородом может быть неорганическим, органическим или их смесью. Примеры подходящих соединений с активным кислородом включают (без ограничения): соединения перкислорода, аддукты соединений перкислорода, пероксид водорода, пербораты, пероксигидрат карбоната натрия, пероксигидраты фосфатов, пермоносульфат калия и моно- и тетрагидрат пербората натрия с или без активаторов, таких как тетраацетилэтилендиамин.

Функциональный материал может представлять собой дезинфицирующее средство (или противомикробный агент). Дезинфицирующие средства, также известные как противомикробные агенты, представляют собой химические композиции, которые могут применяться для предотвращения микробного заражения и порчи материальных систем, поверхностей и так далее. В целом, данные материалы делятся на определенные классы, включающие фенольные смолы, галогеновые соединения, соединения четвертичного аммония, производные металлов, амины, аминоспирты, производные азота, анилиды, сераорганические и соединения серы и азота и различные другие соединения.

Указанный противомикробный агент может просто ограничивать дальнейшую пролиферацию микробов или может уничтожать микрофлору полностью или частично, в зависимости от химической композиции и концентрации. Термины "микробы" и "микроорганизмы", как правило, относятся в основном к бактериальным, вирусным, дрожжевым, споровым и грибковым микроорганизмам. При применении антимикробные агенты, как правило, встраиваются в функциональный материал в твердой форме, который при растворении и диспергировании, необязательно, например, с помощью потока воды, образует водную дезинфицирующую композицию, которая может контактировать с различными поверхностями, что приводит к предотвращению роста и уничтожению части микрофлоры. Дезинфицирующая композиция приводит к трехкратному экспоненциальному спаду количества микрофлоры. Противомикробный агент может быть заключен в капсулы, например, для увеличения его стабильности.

Примеры подходящих противомикробных агентов включают (без ограничения) фенольные противомикробные вещества, такие как пентахлорфенол; ортофенилфенол; хлор-п-бензилфенолы; п-хлор-м-ксиленол; соединения четвертичного аммония, такие как хлорид алкилдиметилбензиламмония; хлорид алкилдиметилэтилбензиламмония; хлорид октилдецилдиметиламмония; хлорид диоктилдиметиламмония и хлорид дидецилдиметиламмония. Примеры подходящих галогенсодержащих противомикробных агентов включают (без ограничения): трихлоризоцианат натрия; дихлоризоцианурат натрия (безводный или дигидрат); комплексы иод-поли(винилпиролидинон); соединения брома, такие как 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол; и четвертичные противомикробные агенты, такие как бензалконий-хлорид; дидецилдиметиламмоний-хлорид; холин-дииодхлорид и тетраметилфосфонийтрибромид. В данной области известны другие противомикробные композиции, такие как гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазин, дитиокарбаматы, такие как диметилдитиокарбамат натрия, а также ряд других материалов, известных своими противомикробными свойствами.

Должно быть также очевидно, что соединения с активным кислородом, такие как описанные выше в относящемся к отбеливающим агентам разделе, могут также действовать в качестве противомикробных агентов и даже могут обеспечивать дезинфицирующие свойства. Вообще, в некоторых вариантах осуществления изобретения способность соединения с активным кислородом действовать в качестве противомикробного агента снижает потребность в наличии дополнительных противомикробных агентах в композиции. Например, было показано, что перкарбонатные композиции обеспечивают отличное противомикробное действие.

В некоторых вариантах осуществления изобретения противомикробное действие или отбеливающее действие детергентных композиций может быть усилено путем добавления материала, который в процессе использования детергентной композиции реагирует с активным кислородом с образованием активированного компонента. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения образуется надкислота или соль надкислоты. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения тетраацетилэтилендиамин может быть включен в детергентную композицию для взаимодействия с активным кислородом и образования надкислоты и соли надкислоты, которая действует в качестве противомикробного агента. Другие примеры активаторов на основе активного кислорода включают переходные металлы и их соединения, соединения которые содержат карбоксильную, нитрильную часть или часть сложного эфира или другие подобные компоненты, известные в данной области. В одном варианте осуществления изобретения активатор включает тетраацетилэтилендиамин; переходный металл; соединение, которое включает карбоксильную, нитрильную часть или часть сложного эфира или их смесь. В некоторых вариантах осуществления изобретения активатор для соединения с активным кислородом соединяется с активным кислородом для образования противомикробного агента.

Функциональный материал может представлять собой детергентный наполнитель, который необязательно непосредственно действует в качестве очищающего агента, однако может взаимодействовать с очищающим агентом для усиления общей очищающей способности композиции. Примеры подходящих наполнителей включают (без ограничения): сульфат натрия, хлорид натрия, крахмал, сахара и C₁-C₁₀ алкиленгликоли, например пропиленгликоль.

Детергентная композиция может быть составлена таким образом, что при применении с использованием воды, например при влажной очистке, промывочная вода будет обладать желаемым значением рН. Например, композиции, предназначенные для обеспечения замачивания, могут быть составлены таким образом, что при использовании в рамках влажной очистки промывочная вода будет обладать значением рН в диапазоне от около 6,5 до около 12, а в некоторых вариантах осуществления изобретения - в диапазоне от около 7,5 до около 11.

Составы жидких продуктов в некоторых вариантах осуществления изобретения обладают (при 10% разбавлении) значением рН в диапазоне от около 7,5 до около 11,0, а в некоторых вариантах осуществления - в диапазоне от около 7,5 до около 9,0.

Например, закисляющий агент может быть добавлен в детергентные композиции таким образом, что рН ткани приблизительно совпадает с необходимым значением рН. Закисляющий агент представляет собой мягкую кислоту, применяемую для нейтрализации остаточных щелочей и снижения рН ткани, так что ткань не раздражает кожу при контакте с кожей человека. Примеры подходящих закисляющих агентов включают (без ограничения): фосфорную кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, кремнефтористоводородную кислоту, насыщенные жирные кислоты, дикарбоновые кислоты, трикарбоновые кислоты и любую их комбинацию. Примеры насыщенных жирных кислот включают (без ограничения): насыщенные жирные кислоты с 10 или более атомами углерода, такие как пальмитиновая кислота, стеариновая кислота и арахидоновая кислота (С20). Примеры дикарбоновых кислот включают (без ограничения): щавелевую кислоту, винную кислоту, глутаровую кислоту, янтарную кислоту, адипиновую кислоту и сульфаминовую кислоту. Примеры трикарбоновых кислот включают (без ограничения): лимонную кислоту и трикарбаллиловые кислоты.

Функциональный материал может представлять собой релаксанты ткани, добавляемые в детергентные композиции для более гладкого вида поверхности ткани. Смягчитель ткани может быть добавлен в детергентные композиции для смягчения поверхности ткани.

Функциональный материал может представлять собой агент для удаления грязи, который может быть предназначен для покрытия волокон ткани с целью снижения свойства грязи приставать к волокнам.

Функциональный материал может представлять собой пеногаситель для снижения устойчивости пены. Примеры подходящих пеногасителей включают (без ограничения): соединения кремния, такие как двуокись кремния, диспергированная в полиметилсилоксане, амидах жирных кислот, углеводных восках, жирных кислотах, жирных сложных эфирах, жирных спиртах, мылах жирных кислот, этоксилатах, минеральных маслах, сложных эфирах полиэтиленгликоля и сложных эфирах алкилфосфата, таких как моностеарилфосфат.

Функциональный материал может представлять собой препятствующий повторному осаждению агент, способный обеспечивать устойчивое отталкивание грязи в чистящем растворе и предотвращать повторное осаждение удаленной грязи на очищаемую поверхность. Примеры подходящих препятствующих повторному осаждению агентов включают (без ограничения): амиды жирных кислот, фторуглеродные поверхностно-активные вещества, комплексные сложные фосфатные эфиры, полиакрилаты, стирол-малеиновые ангидридные сополимеры и производные целлюлозы, такие как гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза.

Функциональный материал может представлять собой стабилизирующий агент. Примеры подходящих стабилизирующих агентов включают (без ограничения): борат, ионы кальция/магния, пропиленгликоль и их смеси.

Функциональный материал может представлять собой дисперсант. Примеры подходящих дисперсантов, которые могут применяться в детергентных композициях, включают (без ограничения): сополимеры малеиновой кислоты/олефина, полиакриловую кислоту и их смеси.

Функциональный материал может представлять собой оптический отбеливатель, который также называют флуоресцентный отбеливающий агент или флуоресцентный осветляющий агент, который может обеспечивать оптическую компенсацию желтого налета на поверхностях тканей.

Флуоресцентные вещества, относящиеся к группе оптических отбеливателей, обычно являются ароматическими или ароматическими гетероциклическими соединениями, часто содержащими конденсированную кольцевую систему. Свойством данных соединений является присутствие непрерывной цепи конъюгированных двойных связей, связанных с ароматическим кольцом. Количество данных конъюгированных двойных связей зависит от заместителей, а также планарности флуоресцентной части молекулы. Большинство осветляющих соединений представляют собой производные стильбена или 4,4'-диаминстильбена, бифенила, гетероциклические соединения с пятью членами (триазолы, оказолы, имидазолы и так далее) или гетероциклические соединения с шестью членами (нафталамиды, триазины и так далее). Выбор оптических отбеливателей для использования в композициях зависит от многих факторов, таких как тип композиции, природа других присутствующих в композиции компонентов, температура промывочной воды, степень взбалтывания и соотношение очищаемого материала и размера сосуда. Выбор отбеливателя также зависит от типа очищаемого материала, например хлопка, синтетики и так далее. В связи с тем, что большинство детергентных продуктов для стирки применяются для очистки различных типов тканей, детергентные композиции могут содержать смесь отбеливателей, которые эффективны для различных типов тканей. Предпочтительно, индивидуальные компоненты такой смеси отбеливателей являются совместимыми.

Примеры подходящих оптических отбеливателей коммерчески доступны и будут очевидны специалистам в данной области. По меньшей мере, некоторые коммерческие оптические отбеливатели могут быть разделены на подгруппы, включая (без ограничения): производные стильбена, пиразолина, карбоновой кислоты, метинцианины, дибензотиофен-5,5-диоксид, азолы, 5- и 6-членные кольцевые гетероциклические соединения и различные другие агенты. Примеры частично подходящих оптических отбеливающих агентов включают (без ограничения): натриевую соль дистирилбифенил-дисульфокислоты и натриевую соль цианурхлорид/диамин-стильбеновой дисульфокислоты.

Подходящие производные стильбена включают (без ограничения): производные бис(триазинил)амино-стильбена, бисациламиновые производные стильбена, триазольные производные стильбена, оксадиазольные производные стильбена, оксазольные производные стильбена и стириловые производные стильбена.

Функциональный материал может представлять собой антистатический агент из тех, что обычно применяются в сфере сушки после стирки для обеспечения антистатических свойств. Антистатические агенты могут обеспечивать снижение статических свойств, по меньшей мере, на около 50% по сравнению с необработанной тканью. Степень снижения статических свойств может достигать более 70% и более 80%. Пример антистатического агента включает (без ограничения) агент, содержащий четвертичные группы.

Функциональный материал может представлять собой препятствующий сминанию агент для обеспечения связанных с защитой от сминания свойств. Примеры подходящих препятствующих сминанию агентов включают (без ограничения): силоксан- или кремнийсодержащие соединения и соединения четвертичного аммония. Конкретные подходящие препятствующие сминанию агенты включают (без ограничения): полидиметилсилоксан-дичетвертичный аммоний, жирный силиконовый сополиол четвертичного аммония и полидиметилсилоксан с полиоксиалкиленами.

Функциональный материал может представлять собой запахоулавливающий агент. В целом, считается, что запахоулавливающие агенты действуют путем захвата или удержания определенных молекул, которые обеспечивают запах. Примеры подходящих запахоулавливающих агентов включают (без ограничения): циклодекстрины и рицинолеат цинка.

Функциональный материал может представлять собой агент для защиты волокон, который покрывает волокна ткани для снижения или предотвращения расщепления и/или износа волокон. Пример агента для защиты волокон включает (без ограничения) целлюлозные полимеры.

Функциональный материал может представлять собой агент для защиты цвета для покрытия волокон ткани для снижения свойства красителей высвобождаться из ткани в воду. Примеры подходящих агентов для защиты цвета включают (без ограничения): соединения четвертичного аммония и поверхностно-активные вещества.

В детергентные композиции могут быть также включены различные красители, отдушки, включая пахучие вещества, и другие увеличивающие эстетические свойства агенты. Примеры подходящих отдушек или ароматических веществ включают (без ограничения): терпеноиды, такие как цитронеллол; альдегиды, такие как амилциннамальдегид; жасмин, такой как цис-жасмин или жасмал и ванилин.

Функциональный материал может представлять собой защищающий от ультрафиолетового излучения агент для увеличения защиты ткани против ультрафиолетового излучения. В случае одежды, считается, что путем нанесения защищающих от ультрафиолетового излучения агентов на одежду возможно снизить вредное воздействие ультрафиолетового излучения на кожу под одеждой. При снижении веса одежды ультрафиолетовое излучение начинает обладать большей способностью проникать через одежду, так что кожа под одеждой может подвергнуться ожогу.

Функциональный агент может представлять собой препятствующий распушиванию волокон агент, который воздействует на части волокон, которые выбиваются из ткани. Препятствующие распушиванию волокон агенты могут быть доступны в виде ферментов, таких как целлюлазные ферменты.

Функциональный агент может представлять собой водоотталкивающий агент, который может быть нанесен на ткань для усиления водоотталкивающих свойств. Примеры подходящих водоотталкивающих агентов включают (без ограничения): перфторакрилатные сополимеры, углеводные воски и полисилоксаны.

Функциональный материал может представлять собой укрепляющий агент. Примеры подходящих укрепляющих агентов включают (без ограничения): амид, такой как стеариновый моноэтаноламид или лауриновый диэтаноламид, алкиламид, полиэтиленгликоль в твердой форме, блокирующий ЕО/РО сополимер в твердой форме, крахмалы, которым были приданы связанные с нерастворимостью в воде свойства путем обработки кислотой или щелочью, и различные неорганические вещества, которые придают связанные с отверждением свойства нагретой композиции при охлаждении. Данные соединения также могут влиять на растворимость композиции в водной среде при применении, так что очищающий агент и/или другие активные ингредиенты могут быть диспергированы из отвержденной композиции через увеличенный период времени. Функциональный материал может представлять собой ингибитор коррозии металла в количестве до приблизительно 30% по весу, до приблизительно 6% по весу и до приблизительно 2% по весу. Ингибитор коррозии включают в детергентную композицию в количестве, достаточном для получения раствора для применения, который обладает степенью коррозии и/или травления стекла, составляющей менее степени коррозии и/или травления стекла идентичного раствора для применения при отсутствии ингибитора коррозии. Примеры подходящих ингибиторов коррозии включают (без ограничения): силикат щелочного металла или его гидрат.

Эффективное количество силиката щелочного металла или его гидрата может быть применено в композициях или процессах данного изобретения для образования стабильной детергентной композиции в твердой форме, обладающей металлозащитными свойствами. Силикаты, применяемые в композициях данного изобретения, представляют собой силикаты, которые обычно используемые в составах детергентов в твердой форме. Например, типичные силикаты щелочных металлов представляют собой силикаты в порошкообразной форме, форме частиц или гранулированные силикаты, которые являются безводными или, предпочтительно, содержат гидратную воду (от приблизительно 5% до приблизительно 25% по весу, более конкретно от приблизительно 15% до приблизительно 20% по весу гидратной воды). Данные силикаты предпочтительно представляют собой силикаты натрия и обладают значением отношения Na₂O:SiO₂ от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:5, соответственно, и, как правило, содержат доступную воду в количестве от приблизительно 5% до приблизительно 25% по весу. В целом, силикаты обладают значением отношения Na₂O:SiO₂ от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:3,75, более конкретно от приблизительно 1:1,5 до приблизительно 1:3,75 и, наиболее конкретно, от приблизительно 1:1,5 до приблизительно 1:2,5. Силикат со значением отношения Na₂O:SiO₂ приблизительно 1:2 и от приблизительно 16% до приблизительно 22% по весу гидратной воды является наиболее предпочтительным. Например, данные силикаты доступны в порошкообразной форме в виде GD Silicate и в гранулированной форме в виде Britesil Н-20, доступных от PQ Corporation, Valley Forge, Pa. Данные отношения могут быть получены в рамках одиночных силикатных композиций или комбинаций силикатов, что приводит к получению предпочтительного значения отношения при соединении. Было обнаружено, что гидратированные силикаты при предпочтительных значениях отношения Na₂O:SiO₂, составляющих от приблизительно 1:1,5 до приблизительно 1:2,5, обеспечивают оптимальную защиту металла и быстро образуют детергент в твердой форме.

Силикаты могут быть включены в детергентную композицию для обеспечения защиты металлов, однако также известно, что они продуцируют щелочность и дополнительно действуют в качестве препятствующих повторному осаждению агентов. Примерные силикаты включают (без ограничения): силикат натрия и силикат калия. Детергентная композиция может быть получена без силикатов, однако при их включении они могут быть включены в количествах, обеспечивающих желаемую степень защиты металла. Концентрат может включать силикаты в количествах, по меньшей мере, приблизительно 1% по весу, по меньшей мере, приблизительно 5% по весу, по меньшей мере, приблизительно 10% по весу и, по меньшей мере, приблизительно 15% по весу. Кроме того, в целях обеспечения достаточного свободного объема для других компонентов в концентрате, силикатный компонент может быть предусмотрен на уровне менее чем приблизительно 35% по весу, менее чем приблизительно 25% по весу, менее чем приблизительно 20% по весу и менее чем приблизительно 15% по весу.

Функциональный материал может представлять собой фермент. В детергентную композицию могут быть включены ферменты, в том числе ферменты, которые помогают удалять крахмальные и/или белковые пятна. Примеры ферментов включают (без ограничения): протеазы, альфа-амилазы и их смеси. Примеры протеаз, которые могут применяться, включают (без ограничения): протеазы, полученные от Bacillus licheniformix, Bacillus lenus, Bacillus alcalophilus и Bacillus amyloliquefacins. Примеры α-амилаз включают Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaceins и Bacillus licheniformis. Включение фермента в концентрат является необязательным, однако в случае включения фермента в концентрат он может быть включен в количестве, которое обеспечивает желаемую ферментативную активность в случае, если детергентная композиция представляет собой композицию для применения. Примерные диапазоны фермента в концентрате включают от приблизительно до 10% по весу, до приблизительно 5% по весу и до приблизительно 1% по весу.

Функциональный материал может представлять собой препятствующий образованию накипи агент. В одном варианте осуществления изобретения препятствующий образованию накипи агент соответствует от около 0,25 мас.% до около 10 мас.% детергентной композиции. В некоторых вариантах осуществления изобретения препятствующий образованию накипи агент составляет от около 2 мас.% до около 5 мас.% детергентной композиции. В других вариантах осуществления изобретения препятствующий образованию накипи агент составляет от около 0,5 мас.% до около 1,5 мас.% детергентной композиции. Должно быть понятно, что настоящим изобретением охватываются все значения и диапазоны в рамках данных значений и диапазонов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения эффективное количество препятствующего образованию накипи агента наносится на промышленное пищевое оборудование, так что накипь на оборудовании в значительной степени удаляется. В некоторых вариантах осуществления изобретения с оборудования удаляется, по меньшей мере, около 10% отложений. В других вариантах осуществления изобретения с оборудования удаляется, по меньшей мере, около 25% отложений. В других вариантах осуществления изобретения с оборудования удаляется, по меньшей мере, около 50% отложений. В других вариантах осуществления изобретения удаляется, по меньшей мере, около 90% отложений.

В некоторых вариантах осуществления изобретения эффективное количества препятствующего образованию накипи агента наносится на промышленное пищевое оборудование, так что образование накипи на оборудовании в значительной степени предотвращается. В некоторых вариантах осуществления изобретения предотвращается образование, по меньшей мере, около 10% отложений. В других вариантах осуществления изобретения предотвращается образование, по меньшей мере, около 25% отложений. В других вариантах осуществления изобретения предотвращается образование, по меньшей мере, около 50% отложений. В некоторых вариантах осуществления изобретения предотвращается образование, по меньшей мере, около 90% отложений.

Функциональный материал может представлять собой окислительный агент или окислитель, такой как пероксид или пероксикислота. Подходящие ингредиенты представляют собой такие окислители, как хлориты, бром, броматы, монохлорид брома, иод, монохлорид иода, иодат, перманганаты, нитраты, азотная кислота, бораты, пербораты, и газообразные окислители, такие как озон, кислород, диоксид хлора, хлор, диоксид серы и их производные. Подходящими являются соединения перкислорода, которые включают пероксиды и различные перкарбоновые кислоты, включая перкарбонаты.

Пероксикарбоновые (или надкарбоновые) кислоты в целом соответствуют формуле R(СО₃Н)_n, где, например, R представляет собой алкил, арилалкил, циклоалкил, ароматическую или гетероциклическую группу, а n соответствует коэффициенту один, два или три и образован путем добавления приставки "перокси" к названию исходной кислоты. Группа R может быть насыщенной или ненасыщенной, а также замещенной или незамещенной. Среднецепочечные пероксикарбоновые (или перкарбоновые) кислоты могут соответствовать формуле R(СО₃Н)_n, где R представляет собой С₅-С₁₁ алкильную группу, С₅-С₁₁ циколалкил, С₅-С₁₁ арилалкильную группу, С₅-С₁₁ арильную группу или С₅-С₁₁ гетероциклическую группу; а n соответствует коэффициенту один, два или три. Короткоцепочечные жирные кислоты могут соответствовать формуле R(CO₃H)_n, где R представляет собой C₁-C₄, a n соответствует коэффициенту один, два или три.

Примеры подходящих пероксикарбоновых кислот включают (без ограничения): пероксипентановую, пероксигексановую, пероксигептановую, пероксиоктановую, пероксинонановую, пероксиизононановую, пероксидекановую, пероксиундеценовую, пероксидодекановую, пероксиаскорбиновую, пероксиадипиновую, пероксилимонную, пероксипимелиновую или пероксипробковую кислоту, их смеси или им подобные. Примеры подходящих пероксикарбоновый кислот с разветвленной цепью включают (без ограничения): пероксиизопентановую, пероксиизононановую, пероксиизогексановую, пероксиизогептановую, пероксиизооктановую, пероксиизонанановую, пероксиизодекановую, пероксиизоундекановую, пероксиизододекановую, пероксинеопентановую, пероксинеогексановую, пероксинеогептановую, пероксинеооктановую, пероксинеононановую, пероксинеодекановую, пероксинеоундекановую, пероксинеододекановую, их смеси или им подобные. Обычные перкислородные соединения включают пероксид водорода (H₂O₂), надуксусную кислоту, надоктановую кислоту, персульфат, перборат или перкарбонат.

Количество окислителя в детергентной композиции в случае его присутствия составляет приблизительно до 40 мас.%. Приемлемые уровни окислителя составляют приблизительно до 10 мас.%, при этом уровень приблизительно до 5% является наиболее подходящим.

Функциональный материал может представлять собой растворитель для увеличения связанных с удалением грязи свойств или изменения вязкости итоговой композиции. Подходящие растворители, применяемые при удалении гидрофобной грязи, включают (без ограничения): окисленные растворители, такие как простые алканолы, простые алкильные эфиры, гликоли, арилгликолевые эфиры и простые арилгликолевые эфиры. Примеры других растворителей включают (без ограничения): метанол, этанол, пропанол, изопропанол и бутанол, изобутанол, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, смешанные этилен-пропиленгликолевые эфиры, этиленгликольфенильные эфиры и пропиленгликольфенильные эфиры. В значительной степени растворимые в воде гликольэфирные растворители включают (без ограничения): пропиленгликольметиловый эфир, пропиленгликольпропиловый эфир, дипропиленгликольметиловый эфир, трипропиленгликольметиловый эфир, этиленгликольбутиловый эфир, диэтиленгликольметиловый эфир, диэтиленгликольбутиловый эфир, этиленгликольдиметиловый эфир, этиленгликольпропиловый эфир, диэтиленгликольэтиловый эфир, триэтиленгликольметиловый эфир, триэтиленгликольэтиловый эфир, триэтиленгликольбутиловый эфир и им подобные.

При включении растворителя в детергентную композицию он может быть включен в количестве приблизительно до около 25% по весу, в частности приблизительно до около 15% по весу и, в частности, приблизительно до около 5% по весу.

Функциональный материал может представлять собой репеллент от насекомых, такой как репеллент от комаров. Примером коммерчески доступного репеллента от комаров является DEET. Кроме того, водный раствор-носитель может включать милдьюциды, которые убивают милдью и противоаллергены, которые снижают аллергенный потенциал, связанный с определенными видами ткани, и/или обеспечивают микробную непроницаемость.

Также может быть включен широкий ряд других ингредиентов, применяемых для обеспечения включения желаемых свойств или функций в конкретную составляемую детергентную композицию. Например, детергентные композиции могут включать другие активные ингредиенты, очищающие ферменты, носители, вспомогательные средства, растворители для составов в жидкой форме или другие, и им подобные.

Детергентные композиции могут применяться, например, в сфере ухода за автомобилем, мытье изделий, стирке белья, пищевых продуктов и напитков. Данные сферы применения включают (без ограничения): машинное и ручное мытье изделий, замачивание, стирку и очистку и выведение пятен на тканях, очистку и удаление пятен с ковров, уборку в транспортных средствах и уход за ними, очистку поверхностей и удаление пятен, уборку кухни и ванных комнат и выведение пятен, очистку полов и выведение пятен, уборку рабочих мест, общую очистку и выведение пятен, промышленные и домашние средства для очистки.

Соединения и процессы данного изобретения будут более понятны благодаря ссылке на следующие примеры, которые предназначены для иллюстрирования и не ограничивают область, охватываемую данным изобретением. Каждый пример иллюстрирует, по меньшей мере, один способ приготовления различных промежуточных соединений и также иллюстрирует каждое промежуточное соединение, используемое в рамках всего процесса. Данные варианты осуществления изобретения являются предпочтительными и не предназначены для ограничения области, охватываемой настоящим изобретением. С другой стороны, настоящее изобретение охватывает все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в рамки пунктов формулы изобретения и обычного экспериментирования.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Связывание кальция из воды

Кальцийхелатирующая способность различных соединений и смесей была определена с помощью процедуры титрования до точки мутности (Wilham, 1971). В частности, связывающий агент (1,0 г сухого веса) растворяли в деионизованной воде для получения 50 г итогового раствора. После добавления 2% водного оксалата натрия (3 мл) значение рН изменяли соответственно путем разбавления HCl или 1М раствором гидроксида натрия. Тестовый раствор титровали для появления мутности 0,7% водным раствором хлорида кальция. Каждый миллилитр 0,7% хлорида кальция добавляли в качестве эквивалента 2,53 мг связываемого кальция. Объединенный связывающий агент (с) обладал синергией в тех композициях, где связывание кальция превосходило значение каждого компонента в отдельности.

Способность компонента (а) и компонента (b) связывать кальций измеряли раздельно.

Далее эффективность связывания смешанного компонента (с), полученного путем соединения компонентов (а) и (b) в заданных пропорциях, измеряли путем титрования до точки мутности при тех же условиях.

Как указано выше, если эффективность связывания превышала эффективность связывания компонента (а) или (b) по отдельности, то комбинацию компонентов (а) и (b) считали синергетической. Кроме того, неочищенный глюкаратный/алюминатный компонент означает комбинацию, включающую глюкарат, глюконат 5-кето-глюконат, тартрат, тартронат, гликолат и алюминат, при этом очищенный глюкаратный/алюминатный компонент означает комбинацию, включая только глюкарат и алюминат. Результаты данного эксперимента приведены в Таблицах 1-13 ниже. Во всех случаях количество примененного связывающего агента на основе аниона подсчитано как соль натрия.

Как свидетельствуют данные в вышеприведенных таблицах, очищенный глюкарат/алюминат и цитрат, неочищенный глюкарат/алюминат и цитрат и неочищенные комбинации глюкарата/бората и цитрата демонстрируют непредсказуемое синергетическое увеличение эффективности связывания кальция, превышающее эффективность любого из связывающих агентов по отдельности. Эффективность связывания неочищенного глюкарата и цитрата, алюмината и цитрата, приведенных в Таблицах 10 и 12 находится на ожидаемом уровне, что свидетельствует о том, что синергетическая эффективность присуща не только данным комбинациям. Скорее, синергетическая эффективность присуща связывающему агенту со всеми тремя типами компонентов: гидроксимонокарбоксилатом и/или гидроксидикарбоксилатом, анионом оксокислоты и цитратом. Далее в Таблицах 7 и 8 указано, что данное явление присуще цитрату и не относится к другим обычным хелаторам, таким как EDTA и NTA.