CN105886094A - 一种软饮料包装用水基链板润滑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软饮料包装用水基链板润滑剂及其制备方法，所述软饮料包装用水基链板润滑剂按质量分数由以下原料组成：烷基醇聚氧乙烯醚5～10%；短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚1～3%；控泡剂0.5～1%；增溶剂1～3%；pH调节剂0～0.2%；余量为水。本发明提供的水基链板润滑剂具有润滑性能好的特点，将其应用到软饮料包装润滑时具有表面张力小、倒瓶率低以及摩擦系数小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及合成洗涤剂技术领域，具体涉及一种软饮料包装用水基链板润滑剂及其制备方法。
背景技术
食品饮料行业的快速发展，包装物更新换代频率加快，透明、韧性较好的PET/PE材质的大量应用，在给客户带来美观和通透性的同时，也给润滑剂行业带来了挑战。常用塑料材质的类型一般为PET(聚对苯二甲酸乙二酯，sp:10.7)或PE(聚乙烯，sp:7.9-8.1)，其溶解度参数较低，以非极性为主；而常见水基链板润滑剂由于采用水溶液这种强极性为连续相的溶剂，两者的极性差别大，因此导致润滑剂的有效成分在被润滑介质表面润湿、吸附、成膜的效果较差，进而造成现有的水基链板润滑剂润滑效果差、包装材质和水基链板之间摩擦力大的技术问题。
当前水基链板润滑剂技术，一般采用阳离子表面活性剂和高分子聚合物的搭配，其原理为阳离子表面活性剂与被润滑材质的润湿、吸附，高分子聚合物与疏水基端的连接，从而形成的单分子层的润滑膜，以降低两相界面在相对移动时产生的摩擦力。但其缺陷是阳离子表面活性剂与高分子形成的复合膜的单分子层较薄，能提供的润滑力有限。并且阳离子表面活性剂的表面张力较大，其在塑料表层的润湿力有限，导致吸附能力的不足。现有技术中，干膜润滑剂使用的也较为普遍，干膜润滑的原理为：配方技术采用悬浮稳定剂技术，稳定固态球状的树脂聚合物于溶液中，在使用时，溶剂挥发导致聚合物球状体在两相界面的沉淀存在，改变两相界面的滑动摩擦为滚动摩擦，从而降低摩擦力。其存在的问题为有效物球状颗粒的配方原液不稳定性，并且在稀释后以及在被润滑介质表面浓度分配不均匀。尤为重要的是，干膜润滑剂也存在润滑力的不足。
因此，针对PET/PE材质包装物的食品饮料包装行业的链板润滑的需要，开发出润滑性能优异的润滑剂仍是当前行业的迫切需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种软饮料包装用水基链板润滑剂，本发明提供的水基链板润滑剂具有润滑性能好的特点，应用到软饮料包装润滑时具有表面张力小、倒瓶率低以及摩擦系数小的优点。
本发明的另一目的在于提供上述软饮料包装用水基链板润滑剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种软饮料包装用水基链板润滑剂，所述软饮料包装用水基链板润滑剂按质量分数由以下原料组成：
烷基醇聚氧乙烯醚 5～10%；
短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚 1～3%；
控泡剂 0.5～1%；
增溶剂 1～3%；
pH调节剂 0～0.2%；
余量为水；
其中，所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚的EO链数量为2～4个。
发明人在尝试制备一种软饮料包装用水基链板润滑剂时，发现若采用普通的阳离子表面活性剂复配高分子聚合物制备得到的润滑剂产品在PET包装瓶输送链板生产线上的倒瓶率偏高，实验室验证500mlPET瓶与塑料链板间的摩擦力平均值在0.65～0.7N之间（高速线上，45000瓶/小时），摩擦力较大；而干膜润滑剂产品在溶剂充分挥发后，摩擦力平均值在0.61N，其也无法满足生产线的告诉生产需求。
经发明人反复实验，发现脂肪醇聚氧乙烯醚在塑料材质界面间润滑力较好，相比于胺类阳离子表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚具有较低的表面张力，润湿性能，在被润滑介质间作用可以快速润湿、铺展；并且由于其无可以电离的基团，脂肪醇聚氧乙烯醚的疏水基烷基端与非极性、弱极性塑料材质的极性及溶解度参数比较接近，故能够在界面塑料材质上富集，产生降低界面相对摩擦力作用。另外，脂肪醇聚氧乙烯醚由于氢键的作用表现为水溶性，所以适合在水基链板润滑剂中使用。发明人在进一步的实验中发现，若将烷基醇聚氧乙烯醚与短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚复配后，两者能够产生协同作用，显著降低制备得到的润滑剂的摩擦力。本发明提供的润滑剂在提升水基链板润滑剂在软饮料包装瓶与塑料链板间的润滑性能的同时，降低了生产线上的倒瓶率，并改善了水基润滑剂的泡沫行为。
发明人经过多次尝试之后发现，油醇聚氧乙烯醚在非极性、弱极性的塑料材质上的表面张力、润湿性显著优于其他非离子表面活性剂，润滑力较理想，因此本发明优选地，所述烷基醇聚氧乙烯醚为油醇聚氧乙烯醚。更为优选地，所述油醇聚氧乙烯醚的浊点为70～85℃。浊点在此范围内的油醇聚氧乙烯醚具有较低的表面张力，并具有较好的水溶性和泡沫性能。
优选地，所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3和/或AEO4。更为优选地，所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3，所述AEO3的HLB值为6～7。
在本发明中，添加适量的控泡剂能够大幅度降低体系的泡沫，罗氏泡沫仪测试发泡力可达到80/50mm；而当选用封端聚醚作为控泡剂时，还能够提升润滑剂的润滑力；因此优选地，所述控泡剂为封端聚醚。更为优选地，所述封端聚醚为C12-18+10EO，所述封端聚醚的浊点为25.5～27.5℃。通过丁基封闭C12-18醇10醚消除小泡沫及抑制泡沫发生，泡沫可达到60/20mm，构成了产品低泡性能；另外，所述封端聚醚的浊点也尤为重要，温度不在此范围之内时封端聚醚将丧失其消泡作用。具体地，本发明中的封端聚醚可以选用商品牌号为LT 104L的封端聚醚。选用C12-18+10EO封端聚醚作为控泡剂，其具有良好的控制起泡力、溶解性、配伍性，通过这种控泡剂的添加赋予水基链板润滑剂更低的泡沫起泡、较快的消泡、较好的界面间表面张力及润湿性能。
优选地，所述增溶剂为阳离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。更为优选地，所述增溶剂为十二烷基三甲基氯化铵。
在本发明中，优选地，所述pH调节剂为柠檬酸，柠檬酸可以有效调节润滑剂的酸碱度，避免碱性条件下对塑料材质的碱解，保护塑料链板及PET\PE包装瓶，同时无气味、三元弱酸的PH缓冲更长期的保证润滑剂产品的酸碱度。
优选地，所述软饮料包装用水基链板润滑剂按质量分数由以下原料组成：
烷基醇聚氧乙烯醚 5～8%；
短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚 1～2%；
控泡剂 0.5～1%；
增溶剂 1～2%；
pH调节剂 0～0.1%；
余量为水；
其中，所述烷基醇聚氧乙烯醚为油醇聚氧乙烯醚；所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3，所述控泡剂为封端聚醚，所述增溶剂为十二烷基三甲基氯化铵。
软饮料包装用水基链板润滑剂的制备方法，具体方法为：将上述各组分于常温下搅拌1～4小时混合均匀，然后用pH调节剂调节产品至弱酸性或中性后即得终产品。
上述软饮料包装用水基链板润滑剂在食品饮料包装中的应用。
优选地，所述食品饮料包装的材质为PET材质和/或PE材质。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明水基链板润滑剂在塑料界面间具有优秀的表面张力，润滑剂稀释液可以更快速密集的在塑料材质表面润湿，吸附，从而形成阳、非离子表面活性剂吸附层，更好的降低界面摩擦力；本发明提供的软饮料包装用水基链板润滑剂的在塑料界面的摩擦力≤0.55N，而现有技术中的普通链板润滑剂在塑料链板界面摩擦力则高达0.6～0.9N；
（2）本发明提供的润滑剂能够满足高速链板传输线上倒瓶率低的生产要求，适合PET/PE包装瓶在塑料链板上的高速生产；
（3）本发明提供的润滑剂具有低泡、快速消泡的性能，适合连续化的快速生产；
（4）本发明水基链板润滑剂所采用原料均为抗硬水性好、耐冷热、稳定好的原料，制备得到的润滑剂的耐硬水性好。
（5）本发明提供的润滑剂抑菌能力强、无气味、无腐蚀、无毒害，适合食品、饮料、水行业广泛使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，所有本发明提供的实施例中，提供的原材料均可从市面采购获得，主要原料信息如下：
油醇聚氧乙烯（65）醚；购自美国杜邦，浊点74℃；
正丁基封闭的C12-18+10EO；购自陶氏化学 浊点:25.5-27.5℃；
脂肪醇聚氧乙烯(3)醚；购自巴斯夫，含量99.9%；
十二烷基三甲基氯化铵；购自武汉远成共创科技有限公司，含量99%；
柠檬酸；购自潍坊英轩实业，含量99.99%。
实施例1
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯（65）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、十二烷基三甲基氯化铵，与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
实施例2
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯（65）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、十二烷基三甲基氯化铵，与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
实施例3
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯（65）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、十二烷基三甲基氯化铵，与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
实施例4
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯（65）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、十二烷基三甲基氯化铵，与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
实施例5
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）脂肪醇聚氧乙烯（9）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、烷基酚聚氧乙烯醚、与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
实施例6
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）脂肪醇聚氧乙烯（9）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、烷基酚聚氧乙烯（10）醚、与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
对比例1
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯（65）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、十二烷基三甲基氯化铵、与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
对比例2
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯（65）醚、正丁基封闭的C12-18+10EO、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、烷基酚聚氧乙烯（10）醚、与去离子水混合，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
对比例3
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）油醇聚氧乙烯醚、封端聚醚、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、吐温，于常温下搅拌3小时混合均匀；
（3）用柠檬酸调节产品pH至6～8即得产品。
对比例4
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）将油基二胺、乙酸搅拌混合均匀，加入聚丙烯酸钠或马来酸-丙稀酸钠共聚物、聚乙二醇1000与适量去离子水混合均匀，恒温搅拌半小时。
（3）将已混合均匀的物料加入凯松和余量的水，搅拌十分钟即得水基链板润滑剂。
对比例5
（1）准确称量如下重量百分比的原料：
（2）将双葵基二甲基氯化铵加入去离子水溶解均匀，然后加入聚丙烯酸钠或马来酸-丙稀酸钠共聚物、聚乙二醇1000、脂肪醇聚氧乙烯（9）醚，恒温搅拌半小时。
（3）将已混合均匀的物料加入乙酸调节原液PH，补水，搅拌十分钟即得水基链板润滑剂。
对实施例1～6和对比例1～5制备得到的水基链板润滑剂的润滑性能进行测试，测试方法如下，测试结果见下表1和表2。
试验方法
本发明实施例及对比例制得的水基链板润滑剂相关性能通过如下方法进行检测：
1、PH、表面张力检测依据《GB/T 22237-2008表面活性剂 表面张力的测定》的相关条款检测方法进行检测。
原液PH越接近7，即产品刺激性越小；表面张力越低，代表润滑剂在界面更好的润湿、敷展、吸附。
2、润滑力指数，采用公司自己设计的链板摩擦力测试仪进行PET\PE塑料瓶与塑料链板的摩擦力测试，采用如下公式进行摩擦力指数换算：
摩擦力指数=（水摩擦力-待测润滑剂摩擦力）/水摩擦剂摩擦力
式中：采用相同包装物瓶及内容物，保证到相对比瓶底与塑料链板相同压力；
待测润滑剂摩擦力：采用润滑剂以0.2%浓度水溶液为工作液，连续喷淋，在600S内的摩擦力平均值，mN；
水摩擦力：采用自来水溶液为工作液，连续喷淋，在600S内的摩擦力平均值，mN。
摩擦力指数越高，代表界面上润滑剂相对比于自来水的摩擦力差值越大，及润滑力越好。
3、倒瓶率，采用生产车间固定线路上，以恒定生产速度45000瓶/小时，统计每小时不同部位的倒瓶率总和，排除机械故障或链道不平整导致的倒瓶。
倒瓶率越小，代表单位时间链板上倒瓶越少，润滑性能越好。
表1 实施例1～6制得的润滑剂产品的性能测试数据
。
表2 对比例1～5制得的润滑剂产品的性能测试数据
。
（1）从实施例1～6及对比例1的测试结果可以看出，将油醇聚氧乙烯（65EO）醚比例提高（用量配比变化至本发明保护范围之外），制备得到的润滑剂的摩擦力指数降低，润滑性能略降低。对比例1中的润滑剂虽然具有较低的表面张力，但润滑界面吸附成膜性能降低，倒瓶率显著增加，润滑剂整体的润滑性能降低。
（2）从实施例1～6及对比例2的测试结果可以看出，将脂肪醇聚氧乙烯（3EO）醚比例降低为0.5%后（用量配比变化至本发明保护范围之外），虽然制备得到的润滑剂的表面张力降低，有利于润滑剂在链板、瓶体的润湿，但是该对比例制备得到的润滑剂的摩擦力指数也降低，倒瓶率显著提高，即对比例2制备得到的润滑剂的润滑性能较差。
（3）对比例3中改变了增溶剂的种类，选用吐温80作为增溶剂，制备得到的润滑剂产品的摩擦力指数较低、表面张力较高、并且倒瓶率显著增加。
（4）对比例4为本领域传统水基链板润滑剂的一种，其与本发明各实施例制备得到的润滑剂相比，PH值较低，表面张力较大，摩擦力指数较低，在食品饮料工业包装应用中存在很大的缺陷。
（5）对比例5为另一种本领域传统水基链板润滑剂，与本发明各实施例的润滑剂相比，PH值虽然接近，但是对比例5中的润滑剂的表面张力大，摩擦力指数低，倒瓶率高，不适合在食品饮料工业软包装链板润滑的需要。
从以上各实施例的测试结果可以看出，本发明制得的润滑剂PH值呈中性，避免了碱性对塑料材质的降解及酸性条件下对金属装置的腐蚀。本发明润滑剂具有优异的润滑性能，较低的表面张力及泡沫，适合PET/PE等软包装材质的快速连续化生产要求。
Claims (10)
1.一种软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述软饮料包装用水基链板润滑剂按质量分数由以下原料组成：
烷基醇聚氧乙烯醚 5～10%；
短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚 1～3%；
控泡剂 0.5～1%；
增溶剂 1～3%；
pH调节剂 0～0.2%；
余量为水；
其中，所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚的EO链数量为2～4个。
2.根据权利要求1所述软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述烷基醇聚氧乙烯醚为油醇聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求2所述软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述油醇聚氧乙烯醚的浊点为70～85℃。
4.根据权利要求1所述软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3和/或AEO4。
5.根据权利要求1所述软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述控泡剂为封端聚醚。
6.根据权利要求5所述软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述封端聚醚为C12-18+10EO，所述封端聚醚的浊点为25.5～27.5℃。
7.根据权利要求1所述软饮料包装用水基链板润滑剂，其特征在于，所述软饮料包装用水基链板润滑剂按质量分数由以下原料组成：
烷基醇聚氧乙烯醚 5～8%；
短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚 1～2%；
控泡剂 0.5～1%；
增溶剂 1～2%；
pH调节剂 0～0.1%；
余量为水；
其中，所述烷基醇聚氧乙烯醚为油醇聚氧乙烯醚；所述短EO链脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO3，所述控泡剂为封端聚醚，所述增溶剂为十二烷基三甲基氯化铵。
8.权利要求1～7任一权利要求所述软饮料包装用水基链板润滑剂的制备方法，其特征在于，具体方法为：将上述各组分于常温下搅拌1～4小时混合均匀，然后用pH调节剂调节产品至弱酸性或中性后即得终产品。
9.权利要求1～7任一权利要求所述软饮料包装用水基链板润滑剂在食品饮料包装中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述食品饮料包装的材质为PET材质和/或PE材质。
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