具有可生物降解的防水垢劑的裝置的制作方法

本發明總體而言涉及用于容納或者循環水介質的裝置的技術領域，在所述裝置中使用至少部分可溶解于水的可生物降解的防水垢劑，以避免水垢的形成和沉淀。

本發明還涉及一種用于在容納或者循環水介質的裝置中抑制水垢的形成和沉淀的方法，以及一種用于限制在沸騰器或者蒸餾器中顆粒的積累或者用于限制在瞬時蒸發器中干提取物的積累的方法，這些方法實施至少部分可溶解于水的可生物降解的防水垢劑。

背景技術：

在本發明中，可生物降解的物質是指任何在微生物作用下可分解的物質。結果是形成水、二氧化碳、和/或甲烷，以及任選地對環境無毒的副產品(殘留物、生物物質)。

在本發明中，水垢是指任何主要以碳酸鈣caco3為基礎的沉淀，碳酸鈣由自然存在于水介質中的ca²⁺離子形成。這些沉淀在不同的與水介質接觸的地方，如在金屬、陶瓷或塑料材料的表面上，呈現顆粒或者固體累積物形式。這些caco3沉淀具有減弱裝置性能并且導致某些零件過早老化因此縮短裝置的使用壽命的性質，或者具有產生使用戶不舒服的顆粒的性質。

碳酸鈣以三種不同晶體形態存在，所述晶體形態與形成環境的條件有關：

■方解石，其是最熱穩定的caco3的多晶型物，具有在電子掃描顯微鏡(meb)下以立方體形狀出現的菱形晶體結構，

■文石具有斜方晶的晶體結構并且在meb中以針的形狀存在，以及

■六方碳鈣石具有六角形的晶體結構并且在meb中以沙漠玫瑰形狀存在。

在本發明中，防水垢劑是指任何適合通過推遲碳酸鈣的析出和/或水垢一旦開始形成時通過減慢析出的動力和/或通過改變caco3的晶體的最終尺寸來抑制水垢形成的物質。

防水垢劑能夠與碳酸鈣的晶體的活性表面相互作用，因此抑制碳酸鈣的增加，和/或空間構型的改變。

水垢的形成是許多行業和室內安裝的主要問題。有效抑制劑(一般稱為“防水垢劑”)的使用能夠延長相關裝置和設備的使用壽命。

為了消除或者至少減少水垢在用于容納或者循環水介質的裝置中并且尤其是在諸如熨斗或者咖啡機等家電設備中的沉淀，已經提供了不同的手段。因此，已知用于通過蒸發之前的化學方法而阻礙水垢析出的水處理裝置。然而，這些水處理裝置具有的主要缺點在于需要精確操作添加弱酸性物質。

另外，已知使用多磷酸鹽或六偏磷酸鈉(hmps)，因為其減慢caco3晶體的增加(如專利文獻wo98/28485和ep1146164中介紹的)。然而，這些多磷酸鹽的效果沒有在蒸汽發生器中顯示，其中，箱在140℃下濃縮所述礦物質。

膦酸鹽具有與多磷酸鹽相似的作用，但是具有更高的熱穩定性。尤其是專利文獻ep0610997和us5507108中描述了使用放置在熨斗的容器中的膦酸鹽以減少在位于容器和蒸發室之間的供水系統中水垢的沉淀。然而，盡管產品在水中的溶解慢并且允許熨斗保持長的使用壽命，溶解在使用開始時更快并且效果減小得太快，不能使熨斗達到正常的使用壽命。推薦的產品應當是片劑；然而，這種形狀不會使控制這些產品在水中的溶解變得容易，并且不得不形成多樣并且復雜的鹽的混合物。

還已知膦酰基碳酸酯、羧酸類聚合物(如專利文獻ep1418253中解釋的)以及脂肪族多胺的防水垢作用。

然而，使用這種防水垢劑對環境有影響，因此導致增加了對能夠控制防水垢劑的使用量的系統(被稱作可控鹽析(relargage)系統)的需求。

因此，例如，專利文獻wo98/28485中描述了一種與水介質接觸的家電設備，所述家電設備包括穿過格子的水回路，在所述格子中導入可控鹽析的防水垢裝置。該裝置由硅酮模具形成，在所述硅酮模具中分散有防水垢活性材料。該磷酸鹽類型(尤其是六偏磷酸鹽)的活性材料根據水的體積在硅酮模具之外可控地并且適合地鹽析。專利文獻us5507108中描述了尤其包括用于向容器中定量注入膦酸鹽化合物的系統的熨斗。最后，專利文獻fr2785166中描述了一種包括水容器的滴漏式咖啡機，所述水容器向持續循環熱水器和由用于微量計量防水垢劑的量的裝置構成的水處理裝置供水，防水垢劑的量適合向熱水器提供的水的體積。

然而，這種系統復雜并且使用了已知會對環境有影響的物質，并且往往需要使用者的維護操作。

技術實現要素：

申請人發現，在用于容納或者循環水介質的裝置中導入可生物降解并且至少部分可溶解于水的防水垢劑能夠克服上述問題，同時通過減少維護操作以及其對環境的影響改善所述裝置的使用舒適性。另外，根據本發明的防水垢劑是具有低成本并且在溫度大于100℃仍然有活性并且不會對水染色的產品。

例如，在熨燙設備的蒸汽發生器的情況中，使用這種防水垢劑允許避免消費者介入壓力箱，這是枯燥且讓人焦慮的操作、并且是使用者最常拒絕執行的操作(不利于蒸汽發生器的箱的內部的水垢的積累)。使用這種試劑同樣是為了不引發穿過熨斗的底板的孔可見的水垢顆粒殘渣。

更具體地，本發明的目的是提供一種用于容納或者循環水介質的裝置，所述裝置包括水系統，所述水系統包括至少一種防水垢劑。

在本發明中，水系統是指包括用于接收和/或供給和/或容納和/或循環和/或貯存水介質的所有結構元件的系統。

根據本發明，防水垢劑是可生物降解劑，所述防水垢劑是至少部分并且優選地是全部可溶解于水的試劑。

和用于容納或者循環水介質的裝置的領域中通常使用的防水垢劑相比(例如基于磷酸鹽衍生物、或者膦碳酸鹽(phosphocarbonate)、羧酸聚合物再或者芳香多胺的防水垢劑)，在本發明范圍中使用的防水垢劑具有至少相等的效力，同時允許避免在裝置上的維護操作。另外，由于所述防水垢劑是可生物降解的，因此其具有對環境減小的影響，并且對人無害。

根據本發明，防水垢劑是包括下述中的至少一種的可生物降解劑：

-咖啡酸，

-丙二酸，

-羧甲基菊粉，

-擬漆姑屬(spergularia)提取物，優選地是紅擬漆姑(spergulariarubra)提取物，

-蚤綴屬(arenaria)提取物，優選地是紅蚤綴(arenariarubra)提取物，

-墻草屬(parietaria)提取物，優選地是藥用墻草(parietariaofficinalis)提取物，

-赫尼亞草屬(herniaria)提取物，優選地是毛赫尼亞草(herniariahirsuta)提取物，

-桑科(moraceae)植物提取物，優選地是榕屬植物(ficus)提取物，優選地是無花果(ficuscarica)提取物，

-禾本科(poaceae)植物提取物，優選地是玉蜀黍屬(zea)提取物，優選地是玉蜀黍(zeamays)提取物，

-傘形科(apiaceae)植物提取物，優選地是茴(visnaga)提取物，優選地是阿米芹(ammivisnaga)提取物，

-仙人掌科(cactaceae)植物提取物，優選地是仙人掌屬(opuntia)提取物，優選地是梨果仙人掌(opuntiaficus-indica)提取物。

例如，羧甲基菊粉(cmi)能夠從諸如菊苣或者蒲公英等植物的根莖中提取，也可在實驗室合成。

可生物降解劑可另外包括檸檬酸、酒石酸、費拉蘆薈、聚天冬氨酸(pspa)、蒼耳烷、腐植酸、葉酸、聚馬來酸、聚環氧琥珀酸、亮氨酸、黑兒茶提取物、齊墩果屬(olea)提取物，優選地是諸如橄欖樹的齊墩果(oleaeuropaea)提取物、指甲草屬(paronychia)提取物，優選地是銀白指甲草(paronychiaargentea)提取物中的至少一種。

在防水垢劑是以植物為基礎制備的情況中，如蚤綴屬、墻草屬、齊墩果屬、黑兒茶和指甲草屬，這些植物的活性主成分可以提純形式使用以便獲得更大的效力。

根據本發明的防水垢劑能夠根據多個可能的作用方式對抗水垢的形成(形成速度、結晶形狀、尺寸…)，這些作用方式可以是單一或結合的：

■其能夠例如通過改變其形狀(這能夠推遲甚至阻止其發展)推遲caco3晶體的析出，

■一旦析出開始，其能夠減小caco3的析出的反應動力，

■晶體最終的尺寸也能夠被改變，這能夠阻止線路上可見的顆粒的驅動和沉淀。

因此，將推遲caco3晶體形成的防水垢劑與另一種特別作用于形成的反應動力的防水垢劑結合是有利的。因此，羧甲基菊粉可有利地與費拉蘆薈結合使用。同樣地，蚤綴屬提取物和墻草屬提取物中的至少一種可有利地與檸檬酸結合使用。

上述植物的提取物可通過例如研磨由這些植物獲得的植物材料(尤其是花的莖梢、花、葉、皮層)，然后根據選擇的比例和時間將其浸泡，并且最終將其過濾以便去除浸泡的殘留物而獲得。如此獲得的水提取物包括構成防水垢劑的植物材料的活性主成分。

為了優化通過來自過濾的水提取物獲得的結果，所述水提取物可經過分餾步驟以便分離出有防水垢劑作用的活性主成分。這種分餾步驟可例如是用正丁醇進行液體-液體分離的步驟。

優選地，在本發明中使用的防水垢劑具有可食用的性質。

在本發明中，可食用物質是指所有加工的、部分加工的或者未加工的物質或產品，其用于由人服用或者能夠適當地由人服用。

有利地，防水垢劑可以大于或等于0.5ppm并且小于或等于1000ppm的含量存在于水系統中，并且優選地大于或等于0.5ppm并且小于或等于500ppm。低于0.5ppm，防水垢劑無效，而高于1000ppm，這導致在裝置中包含相對于產品效果過量的防水垢劑。

根據一個實施方式，水系統包括：

-機構，所述機構用于沸騰和/或蒸發和/或加熱水介質，

-容器，所述容器用于容納水介質和/或水介質的循環系統，和任選地

-水介質供應系統，

容器和/或循環系統和/或供給系統包括防水垢劑。

作為該實施方式中可使用的裝置，可尤其列舉家用電器、沸騰器、瞬時蒸發器和蒸餾器。

如果裝置是熨燙設備的蒸汽發生器，用于沸騰和/或蒸發和/或加熱水介質的機構例如是蒸發室，或者當裝置是電燒水壺時，所述機構是通常位于水容器中的電阻。

作為本發明范圍中可使用的家電設備，可尤其列舉蒸汽熨斗、蒸汽發電站或者蒸汽發生器，蒸汽清潔器、蒸汽撫平器(défroisseurvapeur)、蒸汽吸塵器、水龍頭水的家用處理設備、蒸汽烤箱、蒸汽蒸煮器、滅菌器、沖牙器、冷水和/或熱水分配水池、咖啡機、茶壺、燒水壺、再或者諸如蒸汽拉直器的個人護理設備。

作為本發明范圍中可使用的沸騰器和蒸餾器，可尤其列舉海水淡化發電站，所述海水淡化發電站完成了通過泵的海水取水和粗過濾、具有更細過濾的預處理以及尤其是防水垢劑的添加、以及通過海水蒸餾的淡化過程。

根據另一個實施方式，水系統包括：

-機構，所述機構用于冷卻水介質，

-容器，所述容器用于容納水介質和/或水介質的循環系統，和任選地

-水介質供應系統，

容器和/或循環系統和/或供給系統包括防水垢劑。

作為在該另一個實施方式中可使用的裝置，可尤其列舉在自然環境中排出其排放物的冷卻回路，所述冷卻回路尤其配備有冷凝器和/或冷卻塔。

作為在本發明范圍中可使用的冷卻回路，可尤其列舉由江河的原水或者在發電的核電站或者熱電站中待預處理的水供水的電冷卻回路(稱為“三級電路”)。

本發明的再一個目的是提供一種用于抑制旨在容納或者循環水介質的裝置中的水垢的形成和沉淀的方法，包括向所述待處理水介質中導入隨后分散防水垢劑以抑制碳酸鈣(caco3)的形成和沉淀。

所述防水垢劑是例如如上參照旨在容納或者循環水介質的裝置被定義的。

所述旨在容納或循環水介質的裝置例如如上定義。

本發明的另外一個目的是提供一種用于限制微粒在沸騰器或蒸餾器中的累積、或者用于限制干燥提取物在瞬時蒸發室中的累積的方法，包括向所述待處理水介質中導入隨后分散防水垢劑以抑制碳酸鈣(caco3)的形成和沉淀。

所述防水垢劑是例如如上參照旨在容納或者循環水介質的裝置被定義的。

無論考慮的方法，防水垢劑可以有利地以大于或等于0.5ppm并且小于或等于1000ppm的含量被導入水介質中，并且優選地是大于或等于0.5ppm并且小于或等于500ppm。

另外，無論考慮的方法，防水垢劑可優選地以液體形態導入水介質中，該導入可由例如微量計量、手動或者自動模式完成。

然而，同樣可能在水介質中導入固體形態的防水垢劑，例如在鹽析模具中、或者在有孔隙的結構中稀釋、再或者以固體形態被放置在旨在容納和循環水介質的裝置的入口并且通過擴散在水介質中而起作用。

附圖說明

通過參照附圖以非限制性示例方式給出的下面的描述，將更好地了解本發明的其他優點和特征，在附圖中：

-圖1示出普通瞬時蒸發室式蒸汽熨斗的剖視示意圖，用于實現在下面描述的加速耐久臺上的試驗，

-圖2示出圖1中熨斗的底板的蒸發室的內部在加速耐久臺上試驗后的照片，試驗包括流過不含防水垢劑的40升水龍頭水(硬度27°f)(底板溫度約為200℃)，

-圖3示出展示圖2所示的熨斗的底板的蒸發室內部的結水垢區域細節的電子掃描顯微鏡(meb)的圖像，

-圖4示出圖1中熨斗的底板的蒸發室內部在加速耐久臺上試驗后的照片，試驗包括流過40升水龍頭水(硬度27°f)，其中添加另外一種根據本發明的方法的第二實施方式的防水垢劑，

-圖5示出展示圖4中熨斗的底板的蒸發室內部的結水垢區域細節的電子掃描顯微鏡(meb)圖像，

-圖6示出圖1中熨斗的蒸發室內部在加速耐久臺上試驗后的照片，試驗包括流過40升水龍頭水(硬度27°f)，其中添加另外一種根據本發明的方法的第三實施方式的防水垢劑，

-圖7示出展示圖6所示的熨斗的底板的蒸發室內部結水垢區域細節的電子掃描顯微鏡(meb)圖像。

具體實施方式

在加速耐久臺上試驗的實驗方案

該耐久試驗在加速耐久臺上實現。

使用圖1中示出的蒸汽熨斗(1)。該蒸汽熨斗(1)包括水容器(2)和與所述容器(2)連接的供水系統(4)。蒸汽熨斗(1)還包括用于沸騰和/或蒸發和/或加熱來自容器(2)或包含在容器(2)中的水的加熱機構(3)。

在加速耐久臺上的耐久試驗包括向熨斗的底板的蒸汽室中以30g/min、以10秒工作和10秒停止的交替循環注入40升的水龍頭水(硬度27°f)，熨斗保持靜態以便積累沉淀。水容器的水直接流入熨斗的熱底板中以便瞬時蒸發。

該試驗的結果在圖2至7中示出，所述結果在下面的結果表1中評論。

表1