DE102006038311A1

DE102006038311A1 - Lecithinemulsionen als Förderanlagenschmiermittel

Info

Publication number: DE102006038311A1
Application number: DE102006038311A
Authority: DE
Inventors: Sabine Dr. Both; Rainer Dr. Eskuchen; Arnold Benert
Original assignee: Cognis IP Management GmbH
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 2006-08-15
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2008-02-21
Also published as: CA2660443C; AU2007286519A1; EP2052063B1; MX2009001521A; EP2052063A2; JP2014210926A; BRPI0715924A2; JP5827373B2; AU2007286519B2; CN101528904A; WO2008019797A3; CA2660443A1; WO2008019797A2; JP2010500459A; BRPI0715924B1; ES2751061T3

Abstract

Beschrieben werden wässrige Emulsionen, die einen Ölkörper in Kombination mit einem Emulgator enthalten, wobei der Emulgator ausgewählt ist aus Phospholipiden und insbesondere Lecithine zur Anwendung kommen. Derartige wässrige Lecithin-haltige Emulsionen eignen sich insbesondere zur Schmierung von Förderanlagen, insbesondere solchen, die Behälter mit Lebensmitteln transportieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiermittelzusammensetzung und deren Verwendung zur Schmierung von Förderanlagen, vorzugsweise zur Schmierung von Förderanlagen für Verpackungen und insbesondere für Verpackungen für Lebensmittel.
Bei der Abfüllung von Lebensmitteln und insbesondere in Flaschen- und Faßkellern von Getränkebetrieben werden für den Transport der entsprechenden Gefäße üblicherweise so genannte Plattentransportbänder oder andere Förderanlagen benutzt, die mit geeigneten Schmiermittelzubereitungen, vorzugsweise über automatische Bandschmieranlagen mit Sprühsystemen, geschmiert und gleichzeitig sauber gehalten.
Die Schmierung ist notwendig, um die Reibung zwischen den Förderanlagen und beweglichen oder statischen Teilen der Anlage zu verringern, aber auch, um zu verhindern, dass die transportierten Behälter bei schnellem Geschwindigkeitswechsel umfallen und dabei beschädigt werden können. Durch einen Schmierfilm auf der Oberfläche der Förderanlagen wird zum Beispiel die Reibung zwischen den Behältern und den Oberflächen der Förderanlagen verringert, so dass z. B. bei einem schnellen Anhalten des Förderbandes die Haftreibung des transportierten Behältnis verringert wird und somit die Gefahr eines Umfallens verringert werden kann.
Die anwendungstechnischen Anforderungen an derartige Schmiermittel sind allerdings vielgestaltig. Die Schmiermittel müssen primär eine Verringerung der Reibung hervorrufen, wobei diese Reibungsverringerung auch bei unterschiedlichen Materialien eintreten muss. Bedenkt man, dass die auf derartigen Förderanlagen transportierten Behälter sowohl aus Glas, Metall aber auch aus Pappe oder Karton bestehen und gleichzeitig auch eine Reibungsverringerung von Metallteilen untereinander gewährleistet sein muss sowie die Oberfläche der Förderanlagen, z. B. aus Kunststoff oder Metallplatten oder aus Gummi besteht, so ist ersichtlich, dass nicht alle bekannten Schmiermittel diese Aufgaben zu lösen vermögen. Hinzu kommt, dass in der Praxis die Schmiermittel schäumen können, was unerwünscht ist. Im Prinzip kann dieses Problem zwar durch Zugabe von Entschäumern und/oder niedrig schäumenden Tensiden gelöst werden, wobei solche Entschäumer bzw. die Tenside aber häufig nicht die gewünschte hohe biologische Abbaubarkeit aufweisen. Auch die Mitverwendung von Aminen, insbesondere Fettaminen ist aus ökologischen Gründen unerwünscht. Daher können für die Entwicklung eines geeigneten Schmiermittels nicht alle im Prinzip bekannten Verbindungen Verwendung finden.
Aus dem Stand der Technik sind nun bereits verschiedene Lösungsvorschläge bekannt. So schlägt z. B. die EP 0 359145 A1 vor, wässrige, klar wasserlösliches seifenfreies Schmiermittelzusammensetzung mit einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 und darüber hinaus Alkylbenzolsulfonate und alkoxylierte Alkanolphosphate enthält sowie Alkancarbonsäuren zu verwenden. Aus der WO 2005/014764 sind Schmiermittelkonzentrate bekannt, die mind. einen organischen Mono- oder Diester in Kombination mit mind. einem anionischen Tensid enthalten müssen, wobei diese Konzentrate durch Vermischung mit Wasser zu den gewünschten Schmiermitteln verdünnt werden müssen.
Nach wie vor tritt aber in der Praxis das Problem auf, dass die Schmiermittel beispielsweise auf den Oberflächen zu stark haften und damit eine zu starke Haftung der transportierten Behälter, quasi ein Verkleben auftreten kann. Auf der anderen Seite ist ein zu leichtes Entfernen der Schmiermittel von den Förderbändern, beispielsweise bei hohen Geschwindigkeiten und daraus resultierenden Zentripetalkräften, ebenfalls unerwünscht um das Verspritzen der Schmiermittel um die Förderanlage herum zu vermeiden.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben geschilderten Nachteile der aus dem Stand der Technik genannten Schmiermittel zu verbessern. Es wurde nun gefunden, dass bestimmte Emulgatoren in wässrigen Emulsionen geeignet sind, die gestellte Aufgabe zu lösen.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Anmeldung betrifft die Verwendung von Dispersionen, die eine lipohile– und eine Wasserphase sowie einen Dispergator oder Emulgator enthalten, wobei die Dispersion als Dispergator/Emulgator mindestens ein Phospholipid enthalten muss, und die Verwendung derartiger Dispersionen als Schmiermittel, vorzugsweise als Förderanlagenschmiermittel.
Die erfindungsgemäß verwendeten Mittel liegen als Dispersionen vor. Als Dispersion wird prinzipiell ein System (disperses System) aus mehreren Phasen bezeichnet, von denen eine kontinuierlich (Dispersionsmittel) und mindestens eine weitere fein verteilt ist (dispergierte Phase, Dispergens). Beispiele für Dispersionen sind: Emulsionen (Dispergiermittel und Dispergens: flüssige, ineinander unlösliche Phasen), Aerosole [Dispersionsmittel gasförmig, Dispergens flüssig (= Nebel) oder fest (= Rauch, Staube)], Suspensionen (Dispersionsmittel flüssig, Dispergens fest). Für die erfindungsgemäße Verwendung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Mittel als Emulsionen, und zwar entweder vom Typ Öl-inWasser (O/W), oder vom Typ Wasser-in-Öl (W/O) vorliegen. Ganz besonders bevorzugt sind Emulsionen des Typs (O/W), d.h. dass die lipophile Phase dispergiert und von einer kontinuierlichen wässerigen Phase umgeben ist.
Die Dispersionen (vorzugsweise Emulsionen) der vorliegenden technischen Lehre enthalten vorzugsweise zwischen 70 und 90 Gew.-% Wasser. Solche Mittel werden in der Praxis aber durch Verdünnen mit Wasser zu geeigneten Schmiermittel verdünnt, die dann typischerweise noch zwischen 15 und 0,001 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 0,01 Gew.-% an nicht-wässerigen Bestandteilen enthalten.
Als wesentlichen Bestandteil enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen mindestens ein Phospholipid als Emulgator/Dispergator. Phospholipide sind komplexe Lipide, in denen eine der primären Hydroxylgruppen des Glycerins mit Phosphorsäure verestert ist, welche wiederum verestert ist. Die 2 übrigen Hydroxylgruppen des Glycerins sind mit langkettigen, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren verestert. Phospholipide sind Phosphorsäuredi-, oder -monoester, die wegen ihrer fettähnlichen Löslichkeitseigenschaften aufgrund der lipophilen und hydrophilen Komponenten zu den Lipiden gerechnet werden und im Organismus als Membranlipide am Aufbau von Schichten-Strukturen, den Membranen, beteiligt sind. Phosphatidsäuren sind Glycerinderivate, die in 1-sn- und 2-Stellung mit Fettsäuren (1-sn-Position: meist gesättigt, 2-Position: meist ein- oder mehrfach ungesättigt), an Atom 3-sn dagegen mit Phosphorsäure verestert sind und durch die allgemeine Strukturformel
gekennzeichnet sind.
In den in menschlichem oder tierischem Gewebe vorkommenden Phosphatidsäuren ist der Phosphatrest meist verestert mit Aminoalkoholen wie Cholin (Lecithin = 3-sn-Phosphatidylcholin) oder 2-Aminoethanol (Ethanolamin) bzw. L-Serin (Kephalin = 3-sn-Phosphatidylethanolamin bzw. sn-Phosphatidyl-L-serin), mit myo-Inosit zu den in Geweben häufigen Phosphoinositiden [1-(3-sn-Phosphatidyl)-D-myo-inositen], mit Glycerin zu Phosphatidylglycerinen.
Lecithine, deren Verwendung in den erfindungsgemäßen Dispersionen besonders bevorzugt ist, sind durch die allgemeine Strukturformel gekennzeichnet,
wobei R¹ und R² typischerweise unverzweigte aliphatische Reste mit 15 oder 17 Kohlenstoffatomen und bis zu 4 cis Doppelbindungen darstellen.
Cardiolipine (1,3-Bisphosphatidylglycerine) sind Phospholipide aus zwei über Glycerin verknüpften Phosphatidsäuren. Lysophospholipide werden erhalten, wenn aus Phospholipiden ein Acylrest durch Phospholipase A abgespalten wird (z.B. Lysolecithine).
Lysophospholipide sind gekennzeichnet durch die allgemeine Strukturformel
Lysolecithine beispielsweise sind gekennzeichnet durch die allgemeine Strukturformel
wobei R¹ und R² typischerweise unverzweigte aliphatische Reste mit 15 oder 17 Kohlenstoffatomen und bis zu 4 cis Doppelbindungen darstellen.
Zu den Phospholipide werden auch Plasmalogene gezählt, in denen statt einer Fettsäure in 1-Stellung ein Aldehyd (in Form eines Enolethers) gebunden ist; die den Phosphatidylcholinen entsprechenden O-1-sn-Alkenyl-Verbindungen z. B. heißen Phosphatidalcholine.
Den Phosphosphingolipiden liegt als Grundstruktur das Sphingosin oder auch das Phytosphingosin zugrunde, welche sich durch folgende Strukturformeln auszeichnen:
Abwandlungen von Sphingolipiden zeichnen sich beispielsweise aus durch die allgemeine Grundstruktur
bei welcher R₁ und R₃ unabhängig voneinander gesättigte oder ungesättigte, verzweigte oder unverzweigte Alkylreste von 1 bis 28 Kohlenstoffatomen darstellen, R₂ gewählt wird aus der Gruppe: Wasserstoffatom, gesättigte oder ungesättigte, verzweigte oder unverzweigte Alkylreste von 1 bis 28 Kohlenstoffatomen, Zuckerreste, mit organischen Resten veresterte oder unveresterte Phosphatgruppen, mit organischen Resten veresterte oder unveresterte Sulfatgruppen und Y entweder ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe oder einen anderen hetero-funktionellen Rest darstellt.
Sphingophospholipide:
R₁ und R₃ stellen Alkylreste dar, R₄ stellt einen Organylrest dar. Sphingomyeline sind organylphosphorylierte Sphingolipide des Typs
Im Rahmen dieser Erfindung werden unter dem Begriff Phospholipide auch Phosphosphingolipide und Sphingophospholipide umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Phospholipde pflanzlichen Ursprungs eingesetzt. Diese können beispielsweise aus Soja oder anderen pflanzlichen Samenzellen gewonnen werden. Zum Einsatz kommen vorteilhafterweise Lecithine, die bei der Raffination pflanzlicher Öle (insbesondere von Sojaöl) als Nebenprodukte anfallen. Soja-Lecithine besteht aus Phosphatidylcholin (40-50%), Phosphatidylethanolamin (ca. 10%), Phosphatidylinosit (ca. 5%), Phosphatidylserin (ca. 1-2%) sowie Sterolen und Fett. Vorteilhaft und bevorzugt zu verwendende Phospholipide werden ausgewählt aus Phospholipiden, welche entölt und/oder fraktioniert und/oder sprühgetrocknet und/oder acetyliert und/oder hydrolysiert und/oder hydriert wurden. Vorteilhaft zu verwendende Phospholipide werden auch gewählt aus Phospholipiden, welche Phosphatidylcholin angereichert und/oder Phosphatidylinositol angereichert sind.
Erfindungsgemäß vorteilhaft zu verwendende Phospholipide sind insbesondere solche, die käuflich zu erwerben sind unter den Handelsbezeichnungen Leciprime 1800 IP (Fa. Cargill), Phosal 50 SA+ (Fa. Phospholipid), Soluthin MD (Fa. Phospholipid) oder Lipoid SL 80-3 (Fa. Lipoid).
Die Menge der Phospholipide (eine oder mehrere Verbindungen) in den Emulsionen beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1-8 Gew.-%, insbesondere 0,5-5%, insbesondere 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Emulsion.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten eine lipophile Phase. Die lipophile Phase kann Ölkomponenten und oder Fette sowie beliebige Mischungen daraus enthalten. Die erfindungsgemäßen Dispersionen liegen je nach Wahl der lipophilen Phase als Suspensionen und/oder als Emulsionen vor. Unter dem Begriff „Öle" (synonym verwendet: Ölkomponente) werden wasserunlösliche, bei 30°C flüssige, organische Verbindungen mit relativ niedrigem Dampfdruck bezeichnet. Das gemeinsame Merkmal der Öle ist nicht ihre übereinstimmende chemische Konstitution, sondere ihre ähnliche physikalische Konsistenz.
Besonders bevorzugt sind solche lipohilen Phasen, die bei Raumtemperatur (21°C) flüssig sind. Die Mittel der vorliegenden Lehre stellen vorzugsweise Emulsionen dar, die aus flüsigen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Suspensionen sind daher weniger geeignet. Der Fachmann wird daher geeignete Ölphasen anhand deren Schmelzpunkte auswählen
Als Ölkomponenten sind beispielsweise die nachstehend genannten Verbindungsklassen geeignet, soweit diese bei 30°C und vorzugsweise bei 21°C flüssig sind. So z.B. Guerbetalkohole auf Basis von Fettalkoholen mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen (z. B. Eutanol^® G), Ester von linearen C₆-C₂₂-Fettsäuren mit linearen oder verzweigten C₆-C₂₂-Fettalkoholen bzw. Ester von verzweigten C₆-C₁₃-Carbonsäuren mit linearen oder verzweigten C₆-C₂₂-Fettalkoholen, wie z.B. Myristylmyristat, Myristylpalmitat, Myristylstearat, Myristylisostearat, Myristyloleat, Myristylbehenat, Myristylerucat, Cetylmyristat, Cetylpalmitat, Cetylstearat, Cetylisostearat, Cetyloleat, Cetylbehenat, Cetylerucat, Stearylmyristat, Stearylpalmitat, Stearylstearat, Stearylisostearat, Stearyloleat, Stearylbehenat, Stearylerucat, Isostearylmyristat, Isostearylpalmitat, Isostearylstearat, Isostearylisostearat, Isostearyloleat, Isostearylbehenat, Isostearyloleat, Oleylmyristat, Oleylpalmitat, Oleylstearat, Oleylisostearat, Oleyloleat, Oleylbehenat, Oleylerucat, Behenylmyristat, Behenylpalmitat, Behenylstearat, Behenylisostearat, Behenyloleat, Behenylbehenat, Behenylerucat, Erucylmyristat, Erucylpalmitat, Erucylstearat, Erucylisostearat, Erucyloleat, Erucylbehenat und Erucylerucat. Daneben eignen sich Ester von linearen C₆-C₂₂-Fettsäuren mit verzweigten Alkoholen, insbesondere 2-Ethylhexanol, Ester von C₃-C₃₈-Alkylhydroxycarbonsäuren mit linearen oder verzweigten C₆-C₂₂-Fettalkoholen – insbesondere Dioctylmalat –, Ester von linearen und/oder verzweigten Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen (wie z.B. Propylenglycol, Dimerdiol oder Trimertriol) und/oder Guerbetalkoholen, Triglyceride auf Basis C₆-C₁₀-Fettsäuren, flüssige Mono-/Di-/Triglyceridmischungen auf Basis von C₆-C₁₈- Fettsäuren, Ester von C₆-C₂₂-Fettalkoholen und/oder Guerbetalkoholen mit aromatischen Carbonsäuren, insbesondere Benzoesäure, Ester von C₂-C₁₂-Dicarbonsäuren mit linearen oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Polyolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen, pflanzliche Öle, verzweigte primäre Alkohole, substituierte Cyclohexane wie z.B. 1,3-Dialkylcyclohexane, lineare und verzweigte C₆-C₂₂-Fettalkoholcarbonate, wie z.B. Dicaprylyl Carbonate (Cetiol^® CC), Guerbetcarbonate auf Basis von Fettalkoholen mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 10 C Atomen, Ester der Benzoesäure mit linearen und/oder verzweigten C₆-C₂₂-Alkoholen (z.B. Finsolv^® TN), lineare oder verzweigte, symmetrische oder unsymmetrische Dialkylether mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen pro Alkylgruppe, wie z.B. Dicaprylyl Ether (Cetiol^® OE), Ringöffnungsprodukte von epoxidierten Fettsäureestern mit Polyolen (Hydagen^® HSP, Sovermol^® 750, Sovermol^® 1102), Siliconöle (Cyclomethicone, Siliciummethicontypen u.a.) und/oder aliphatische bzw. naphthenische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. wie Mineralöl, Squalan, Squalen oder Dialkylcyclohexane in Betracht.
Besonders bevorzugt sind Mischungen von Tri- oder Partialglyceriden, wobei solche Glyceride besonders bevorzugt sind, die durch Veresterung von Glycerin mit Fettsäuren der allgemeinen Formel R-COOH, in der R für gesättigte oder ungesättigte, verzweigte oder lineare Alkyl- bzw. Alkenylreste steht, die 5 bis 21 C-Atome und vorzugsweise zwischen 5 und 19 C-Atomen aufweisen. Vorzugsweise werden Mischungen von Tri- und Partialglyceriden verwendet, wobei auch Mischungen von Partialglyceriden (also Mono- und/oder Diglyceride) geeignet sind. Weiterhin bevorzugt sind solche Glyceride, die ausschließlich gesättigte Fettsäurereste aufweisen. Ebenfalls bevorzugt sind solche Glyceride, deren Fettsäuren aus pflanzlichen Quellen, z.B. Kokosöl stammen. Auch hier gilt, dass bei Raumtemperatur flüssigen Glyceride als Ölphasen bevorzugt sind.
Als Siliconöle geeignet sind neben Dimethylpolysiloxanen, Methylphenylpolysiloxanen und cyclischen Siliconen sind amino-, fettsäure-, alkohol-, polyether-, epoxy-, fluor-, glykosid- und/oder alkylmodifizierte Siliconverbindungen geeignet, die bei Raumtemperatur sowohl flüssig als auch harzförmig vorliegen können. Weiterhin geeignet sind Simethicone, bei denen es sich um Mischungen aus Dimethiconen mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 200 bis 300 Dimethylsiloxan-Einheiten und Siliciumdioxid oder hydrierten Silicaten handelt.
Als Ölkörper eignen sich auch Polycarbonate. Als Polycarbonate besonders geeignet ist das unter der INCI Bezeichnung Hydrogenated Dimer Dilinoleyl/Dimethylcarbonate Copolymer, welches als Handelsprodukt Cosmedia^® DC von Cognis Deutschland GmbH & Co. KG erhältlich ist.
Dialkylether, Dialkylcarbonate, Triglycerid-Mischungen und Ester aus C₈-C₂₄-Fettsäuren und C₈-C₂₄ Fettalkoholen, Polycarbonate bzw. ein Gemisch dieser Substanzen sind erfindungsgemäß als Ölkörper ebenfalls geeignet. Die Dialkylcarbonate und Dialkylether können symmetrisch oder unsymmetrisch, verzweigt oder unverzweigt, gesättigt oder ungesättigt sein und lassen sich nach Reaktionen, die aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind, herstellen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, ein Gemisch aus Ölkörpern einzusetzen, das Ester, Dialkylether und Triglyceride enthält.
Erfindungsgemäß einsetzbar sind u.a. auch bei 30°C und vorzugsweise bei 21°C flüssige Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise mit einer Kettenlänge 8 bis 40 C-Atomen. Sie können verzweigt oder unverzweigt sein, gesättigt oder ungesättigt. Unter diesen sind verzweigte, gesättigte C₈-C₂₀-Alkane bevorzugt. Es können sowohl Reinsubstanzen eingesetzt werden als auch Substanzgemische. Üblicherweise handelt es sich um Substanzgemische verschiedener isomerer Verbindungen. Zusammensetzungen, die Alkane mit 10 bis 30, vorzugsweise 12 bis 20, und besonders bevorzugt 16 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, sind besonders geeignet, und unter diesen ein Gemisch aus Alkanen, wobei das Gemisch wenigstens 10 Gew.-% verzweigte Alkane bezogen auf die Gesamtmenge der Alkane enthält. Vorzugsweise handelt es sich um verzweigte, gesättigte Alkane.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können neben den o. g. Inhaltsstoffen Wasser, Emulgator und Ölkörper noch weiterer für Schmiermittel übliche Inhaltsstoffe enthalten. So können zum einen noch weitere Emulgatoren in der Dispersion zusätzlich zu den Phosphorlipiden enthalten sein, wobei nichtionische Emulgatoren bevorzugt seien können, aber auch kationische oder amphotere Emulgatoren können enthalten sein. Die Mitverwendung von anionischen Emulgatoren und/oder Tensiden bzw. von Seifen ist erfindungsgemäß nicht bevorzugt. Bevorzugt sind vielmehr solche Dispersionen, die frei von derartigen anionischen Tensiden oder Seifen sind.
Typische Beispiele für geeignete nichtionische Emulgatoren sind Fettalkoholpolyglycolether, Alkylphenolpolyglycolether, Fettsäurepolyglycolester, Fettsäureamidpolyglycolether, Fettaminpolyglycolether, alkoxylierte Triglyceride, Mischether bzw. Mischformale, gegebenenfalls partiell oxidierte Alk(en)yloligoglykoside bzw. Glucoronsäurederivate, Fettsäure-N-alkylglucamide, Proteinhydrolysate (insbesondere pflanzliche Produkte auf Weizenbasis), Polyolfettsäureester, Zuckerester und hier bevorzugt Sorbitanester, Polysorbate und Aminoxide. Sofern die nichtionischen Tenside Polyglycoletherketten enthalten, können diese eine konventionelle, vorzugsweise jedoch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen.
Besonders bevorzugt als Emulgatoren sind Alky(oligo)glycoside, die der der Formel (I) folgen, R¹O-[G]_p (I)in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht, und ethoxylierte Sorbitanester.
Darüber hinaus können in den Dispersionen, die erfindungsgemäß zur Schmierung von Förderanlagen verwendet werden, noch weitere an sich übliche Inhaltsstoffe enthalten sein, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe der Biozide, der Antistatika, der Antischaummittel bzw. Entschäumern, der Verdicker, der Lösungsvermittler, der Hydrotope, der pH-Regulantien, der Korrosionsinhibitoren, Buildersubstanzen, Komplexbildnern oder Konservierungsmittel. Vorzugsweise sind die Mittel aber frei von Entschäumern.
Derartige Additive, wie oben aufgezählt, sind üblicherweise in Mengen von max. 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion enthalten, vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-% und insbesondere in Mengen von 0,1 bis 3 Gew.-% in Summe in den Dispersionen enthalten. Der pH-Wert der wässrigen Dispersionen sollte vorzugsweise im Bereich von 6 bis 8 liegen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn neben den oben beschriebenen Bestandteilen noch Glycerin mit verwendet wird. Das Glycerin kann dann in Mengen von vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-% insbesondere aber in Mengen von 1 bis 5 Gew.-% anwesend sein.
Die erfindungsgemäße Verwendung betrifft vorzugsweise die Schmierung von Förderanlagen, deren Oberfläche Kunststoff und/oder Metall enthält. Weiterhin ist es bevorzugt, die Dispersionen zur Schmierung von solchen Förderanlagen zu verwenden, die Behälter, vorzugsweise solche aus Glas oder Kunststoff, insbesondere Polyalkylenterephthalate (PET), oder vorzugsweise Flaschen aus Glas oder Kunststoff, insbesondere solche aus PET, transportieren.
Einen ganz besonderen Vorteil weisen die erfindungsgemäßen Dispersionen dann auf, wenn die Förderanlagen Lebensmittelbehälter transportieren und selber die Gefahr besteht, dass die Förderanlagen oder die Behälter mit Lebensmitteln in Kontakt geraten und somit ein entsprechend verträgliches Schmiermittel gesucht wird.
Die Dispersionen, die erfindungsgemäß Einsatz als Schmiermittel finden, liegen vorzugsweise in Form wässriger Emulsionen vor. Wie oben geschildert werden diese Emulsionen in konzentrierte Form angeboten. Der Wasserhalt derartiger Konzentrate liegt vorzugsweise bei 50 Gew.-% oder darüber. Besonders bevorzug sind solche wässrigen Emulsionen oder Dispersionen, die mind. 70 Gew.-% Wasser aufweisen und vorzugsweise mind. 80 Gew.-% Wasser enthalten. Die Emulsionen können aber auch bis zu 90 Gew.-% an Wasser enthalten. Die Konzentrate können dann auf die jeweilige Anwendungskonzentration mit Wasser verdünnt werden.
Eine Kenngröße, um Dispersionen bzw. die Größenverteilung der dispergierten Partikel zu beschreiben ist der Sauter-Durchmesser. Der Sauter-Durchmesser ist definiert als der Durchmesser eines Tropfens, mit dem gleichen Verhältnis von Tropfenvolumen zu Tropfenoberfläche, wie dieses als Mittelwert in der gesamten Dispersion vorliegt.
Der Sauter-Durchmesser ist mathematisch definiert als D[3,2]:
Worin s_i die Gesamtoberfläche, n_i πd² _i, der Partikel innerhalb der Gruppe i ist und S die Gesamtoberfläche der Gesamtpopulation ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Sauter Durchmesser d₃ _, ₂ der Dispersion kleiner gleich 400 nm, insbesondere kleiner gleich 200 nm.
Eine Kenngröße, um Dispersionen (insbesondere Emulsionen) bzw. die Größenverteilung der dispergierten Partikel zu beschreiben ist die Breite der Tröpfchengrößenverteilung. Die Breite der Tröpfchengrößenverteilung kann durch den so genannten BTV Wert beschreiben werden:

d: Tropfendurchmesser
d_3,90: 90% des Volumens der dispersen Phase wird von Tropfen mit d <= d_3,90 gebildet
d_3,50: 50% des Volumens der dispersen Phase wird von Tropfen mit d <= d_3,50 gebildet
d_3,10: 10% des Volumens der dispersen Phase wird von Tropfen mit d <= d_3,10 gebildet.

Je kleiner der BTV Wert, desto enger ist die Tröpfchengrößenverteilung. Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Dispersionen einen BTV Wert von kleiner gleich 2, insbesondere kleiner gleich 1 auf.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen werden durch Homogenisieren der nicht mischbaren Phasen hergestellt. Das Homogenisieren oder Dispergieren findet gegebenenfalls bei Temperaturen größer Raumtemperatur (21°C) und/oder erhöhten Drucken statt. Im Falle, dass mit erhöhter Temperatur homogenisiert wird, wird die Dispersion nach dem Dispergiervorgang wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Unter Homogenisieren versteht man in der Dispergiertechnik das Feinstzerkleinern der dispersen Phase einer Rohemulsion. Dabei verschiebt sich im Fall der flüssig/flüssig Dispersion das Tröpfchengrößenspektrum der Rohemulsion deutlich hin zu kleineren Tropfen. Durch die Tropfenzerkleinerung entstehen neue Phasengrenzen, die durch Emulgatormoleküle schnell vollständig belegt werden müssen, da so der neu gebildete Tropfen besser stabilisiert wird und wegen der geringen Grenzflächenspannung leichter weiter zerkleinert werden kann. Die erfindungsgemäßen Dispersionen können nach den üblichen Emulgiertechniken erhalten werden. Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersionen, wird durchgeführt indem man die Wasserphase sowie die Mischung enthaltend Emulgator und die lipophile Phase vereinigt und die Homogenisierung mit einem Energie Eintrag von 1 × 10⁵ bis 2 × 10⁸ J/m³ durchführt.
Als Homogenisierapparate können Hochdruckdispergiersysteme wie z.B. Radialdiffusoren mit Flachventil oder Zackenventil; Gegenstrahldispergatoren wie z.B. der Mikrofluidizer; Strahldispergatoren oder Blendensysteme eingesetzt werden. Als Dispergiersysteme eignen sich weiter Rotor-Stator-Systeme, Ultraschallsysteme, Kugelmühlen oder Membranen. Beim Einsatz von Hochdruckdispergiersystemen als Homogenisierappart wird bei Drucken von 50 bis 2500 bar, vorzugsweise 200 bis 800 bar und insbesondere 400 bis 600 bar gearbeitet.
Bei einer Emulsionsherstellung mittels Mikromischern ist ein Druckbereich von 2 bis 30, vorzugsweise von 5 bis 20 bar üblich. Mikromischer haben den Vorteil bei geringen Drucken besonders schonend feinteilige und enge Teilchengrößenverteilungen zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Homogenisierung mittels Hochdruckhomogenisierung durchgeführt. Der Vorteil der Hochdruckhomogenisierung liegt darin, dass sehr leicht kleine Tröpfchen mit einer sehr engen Größenverteilung gebildet werden, was vorteilhaft ist, wenn niedrigviskose Dispersionen phasenstabil hergestellt werden sollen. Aufgrund der anwendungstechnischen Vorteile einer durch Hochdruckhomogenisierung hergestellten Emulsion wird zunehmend auch in der kosmetischen Industrie versucht derartige Homogenisiertechniken einzusetzen. Bedingt durch die Tatsache, dass eine neue Grenzfläche besonders schnell gebildet wird, sind hohe Anforderungen an Emulgator und Trägerphase zu stellen, da die Emulgatoren spontan und sehr schnell die Grenzfläche belegen müssen, um eine optimale Phasenstabilität sicher zu stellen.
Um feinteilige Dispersionen mit einer monomodalen und engen Teilchengrößenverteilung zu erzielen, insbesondere mit einem BTV Wert von kleiner gleich 2, kann es vorteilhaft sein, verschiedene Emulgierverfahren miteinander zu kombinieren. In einem Rührbehälter kann z.B. eine Vordispersion hergestellt werden, die dann durch Dispergierung in einer so genannten Einmalpassage mittels eines Rotor-Statur-Systems und anschließend durch einen Hochdruckhomogenisator homogenisiert werden. Unter Einmalpassage ist hier eine Verfahrensweise zu verstehen, in welcher der gesamte Inhalt eines Behälters einmal durch den Homogenisierapparat in einen anderen Behälter gefahren wird. Im Gegensatz zur sog. Kreislauffahrweise ist so gewährleistet, dass jedes Flüssigkeitselement einmal den Homo genisierapparat passiert hat. Es bleiben keine groben Emulsionströpfchen zurück, die den Ausgangspunkt für den Zerfall der Dispersion bilden können.
Zum Vordispergieren werden vorzugsweise Rotor-Stator-Systeme eingesetzt. Rotor-Stator-Systeme können Apparate sein wie Zahnkolloidmühlen oder Maschinen die aus einen oder mehreren Rotoren und Statoren mit Durchtrittsöffnungen in Form von Schlitzen oder zylindrischen oder rechteckigen Löchern bestehen, wie z.B. vom Typ Cavitron, Supraton, Siefer, Bran+Lübbe, IKA, Koruma, Silverson usw. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der oder die Homogenisierungsschritte mehrfach durchlaufen.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können in einer Ausführungsform der Erfindung durch Herstellung von Konzentraten und anschließendes Verdünnen mit Wasser hergestellt werden. Dies kann insbesondere bei Dispersionen mit geringer Endkonzentration an lipophiler Phase von Vorteil sein.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind deutlich lagerstabiler als andere bekannte Emulsionen des Standes der Technik. Sie liegen vorzugsweise als aminfreie Mittel vor.
Ein letzter Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmierung von Förderbändern und -anlagen, wobei man ein Mittel gemäß der obigen Beschreibung in Wasser verdünnt und danach des verdünnte Mittel auf die zu schmierenden Förderbänder- oder anlagen aufbringt, vorzugsweise durch Sprühapplikation.
Beispiele
Es wurden zwei erfindungsgemäße Emulsionen hergestellt und auf ihre Schmierwirkung getestet.
1. Herstellung der Emulsionen
Es wurden sieben erfindungsgemäße Emulsionen durch Mischen in einem Hochdruckhomogenisator hergestellt. Die Tröpfchengröße der Ölphase der Emulsion ist < 0,3 μm mit dem Mittelwert 0,104 μm und dem Median bei 0,102 μm. Der erhaltene d Wert (genauer d_3,90-Wert) beschreibt, dass 90% des Volumens der dispersen (emulgierten) Phase von Tropfen mit einem Durchmesser <= d_3,90 gebildet wird.
Die Teilchengrößenverteilung wurde mit einem Gerät der Fa. Beckmann Coulter, Typ LS 230, unter Nutzung des optischen Models Emulsiond.rfd PIDS included (vom 14.8.2001) nach Bedienungsanleitung (1994) bestimmt. Als Messmedium wurde Wasser verwendet. Die Messung der Teilchengröße erfolgte ummittelbar nach der Herstellung der Dispersionen. Nach den Vorgaben des Geräteherstellers wurden jeweils verdünnte Dispersionen gemessen, d.h. es wurde soviel der Dispersionen in destilliertes Wasser eingerührt bis die gerätespezifische Sättigungskonzentration vom Gerät angezeigt wurde.
In der folgenden Tabelle sind die Zusammensetzungen der Emulsionen beschrieben (Angaben in Gew.-%). Es kamen die folgenden Inhaltsstoffe zum Einsatz: als Sojalecithin Leciprime 1800 IP Fa. Cargill; als Glycerdimischungen Cegesoft FR57, Myritol 312 bzw. Myritol 331 der Fa. Cognis; als Co-Emulgatoren ethoxyliertes Sorbitanmonostearat: Tween 80 und Tween 60; als Konservierungsmittel Uniehen P-23.
2. Anwendungstechnische Prüfung:
Die erfindungsgemäßen Mittel 6 und 7 wurden im Vergleich zu folgenden Formulierungen 8 und 9, die den Stand der Technik repräsentieren, getestet. Das Mittel 9 stellt eine Suspension von Feststoffen in Wasser dar, ist also keine Emulsion: Mittel 8

Wasser 47,0 Gew.-%

Isopropanol 10,0 Gew.-%

Emulgator (Glucopon 600 UP) 18,0 Gew.-%

Ölsäure 15,0 Gew.-%

KOH (45%) 6,0 Gew.-%

Monoethanolamin 4,0 Gew.-%

Mittel 9

Wasser 91,23 Gew.-%

Cetylpalmitat 4,44 Gew.-%

Glyerinstearat 0,33 Gew.%

Behenylalkohol ethoxyliert (10 EO) 1,33 Gew.-%

Konservierungsmittel 2,0 Gew.-%
2.1 Test der Lagerstabilität bei 40°C

Die Mittel wurden bei einer konstanten Temperatur von 40°C gelagert. Nach einer Woche wurde visuell geprüft, ob eine Phasentrennung aufgetreten war. Mittel 6 und 7 im Vergleich wurden getestet zur Vergleichsformulierung 9:

	Lagerstabilität bei 40 °C nach 1 Woche	Lagerstabilität bei 40 °C nach 4 Wochen	Lagerstabilität bei 40 °C nach 12 Wochen
Mittel 6	+	+	+
Mittel 7	+	+	+
Mittel 8	Phasenseparation	Phasenseparation	Phasenseparation

2.2 Schmierversuche
Die Effektivität der Mittel und 7 bezüglich Schmierwirkung wird im Vergleich zu den Vergleichsformulierungen 8 und 9 getestet. Die nachfolgende Tabelle gibt die Ergebnisse aus einem Schmierversuch wieder, hierbei wird bei der Konzentration 500 ppm des Schmiermittels, also einer verdünnten Anwendungslösungen gearbeitet:

Kettenmaterial Kunststoff, Wasser Kettenmaterial Stahl, Wasser Kettenmaterial Stahl, 16°dH

Mittel 6 ++ ++ ++

Mittel 7 ++ ++ ++

Mittel 8 0 0 0

Mittel 9 + 0 +
Die Tabelle gibt die relativ betrachteten Reibbeiwerte wieder. Es gilt:

++: deutlich besser als die Vergleichsformulierung
+: besser als die Vergleichsformulierung
0: gleich wie Vergleichsformulierung

2.3 Materialverträglichkeit:
Zur Bestimmung der Materialverträglichkeit wurde die unten beschriebene Methode herangezogen. Die zu prüfenden PET-Flaschen werden an der in der Praxis auftretenden potentiellen Kontaktfläche in das zu untersuchende konzentrierte Produkt (z.B. Chain-Lubricant) getaucht und anschließend mit CO₂ beaufschlagt. Nach einer definierten Einwirkdauer wird das konzentrierte Produkt mit Wasser abgespült. Sobald die Flaschen trocken sind werden die Flaschen visuell begutachtet. Im Einzelnen wurde der Test wie folgt durchgeführt:

1. je Produkt werden 9 PET-Flaschen geprüft
2. zunächst werden die Flaschen mit Wasser bis 2-3cm unter den Rand befüllt
3. anschließend werden die Flaschenböden für 5 Sekunden ca. 5cm tief in das konzentrierte BSM eingetaucht (Flaschenboden muss vollständig benetzt sein)
4. überschüssiges BSM vom Flaschenboden abtropfen lassen (ca. 10 Sekunden)
5. Flaschen mit der Kupplung in Form des Aufsetzstutzen mit Absperrhahn verschließen und mit dem CO₂-Anschluss verbinden
6. das Druckminderventil auf Δp = 7,5 bar einstellen und die PET-Flasche langsam (ca. 30 Sekunden) auf einen Innendruck von Δp = 7,5 bar bringen
7. durch Schütteln der Flasche so lange weiter mit CO₂ beaufschlagen, bis sich kein CO₂ mehr löst
8. die Flaschen für 72 Stunden unter konstantem Druck von Δp = 7,5 bar ± 0,2 bar bei Raumtemperatur lagern
9. langsame (ca. 30 Sekunden) Belüftung auf Δp = 0 bar
10. Flaschen entleeren und mit Wasser klarspülen

Als Referenz dienen 3 Flaschen, die auf gleiche Weise mit einem bewährten Kettengleitmittel geprüft werden. Die Auswertung erfolgt durch visuelle Beurteilung des Flaschenbodens auf Undichtigkeit, Spannungsrissbildung und Trübung. Dabei wird in vier bzw. fünf Kategorien sowie in 3 Zonen unterschieden.

Kategorien für Spannungsrissbildung	Zonen	Leakage

0 keine Beschädigung	Stand-Surface	Ja
A geringe Beschädigung	Radial Base	Nein
B mäßige, oberflächliche Risse	Center Bottom
C mehrere, mäßig tiefe Risse
D Mehrere tiefe Risse

Sowohl Mittel 6 als auch 7 wiesen nur in Stand-Surface Bereich eine geringe bis keine Beschädigung auf und sind daher als Materialverträglich für PET zu bewerten.

Claims

Verwendung von Dispersionen, enthaltend eine lipophile- und eine Wasserphase, dadurch gekennzeichnet, dass als Emulgator Phospholipide enthalten sind, als Schmiermittel, vorzugsweise als Förderanlagenschmiermittel.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion als Emulsion und zwar als Öl-in-Wasser (O/W) oder als Wasser-in-Öl (W/O) Emulsion vorliegt.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lipophile Phase der Dispersion Partial- und/oder Vollester von Glycerin mit Fettsäuren der allgemeinen Formel R-COOH enthält, wobei R für gesättigte oder ungesättigte, verzweigte oder lineare Alkyl- bzw. Alkenylreste steht, die 5 bis 21 C-Atome und vorzugsweise zwischen 5 und 19 C-Atomen enthalten.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lipophile Phase zusätzlich Glycerin enthält.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Phospholipid Lecithin und vorzugsweise Sojalecithin ausgewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion eine mittlere Tröfpchengröße im Bereich von 0,3 bis 0,05 μm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,08 μm und insbesondere von 0,15 bis 0,1 μm aufweisen.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Dispersionen verwendet werden, deren Tröpfchen einen Sauter-Durchmesser d_3,2 von kleiner 400 nm, vorzugsweise von kleiner 200 nm aufweisen.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lipophile Phase zwischen 0,1 und 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 25 und insbesondere von 1,0 bis 15 Gew.-% der Dispersion ausmacht.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Phospholipid in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 8 Gew.-% und insbesondere in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt in Mengen von 1,0 bis 3,0 Gew.-% in der Dispersion enthalten ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion mindestens 70 Gew.-% Wasser und vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% Wasser enthalten.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Phospholipid noch weitere Emulgatoren in der Dispersion enthalten sind.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen noch Tenside enthalten.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tenside ausgewählt sind aus der Gruppe der nichtionischen, kationischen oder amphoteren Tenside.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass solche Dispersionen verwendet werden, die frei von anionischen Tensiden und/oder von Seifen sind.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen noch weitere Inhaltsstoffe enthalten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Biozide, Antistatika, Antischaummittel, Verdicker, Lösungsvermittler, Hydrotope, pH-Regulantien, Korrosionsinhibitoren, Builder-Substanzen Komplexbildner oder Konservierungsmittel.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen zur Schmierung von Förderanlagen verwendet werden, die eine Oberfläche aufweisen, die Kunststoff und/oder Metall enthält.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen zur Schmierung von Förderanlagen verwendet werden, wobei die Förderanlagen Behälter, vorzugsweise solche aus Glas oder Kunststoff und vorzugsweise Flaschen aus Glas oder Kunststoff, transportieren.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen zur Schmierung von Förderanlagen verwendet werden, die mit Lebensmitteln in direkten Kontakt geraten können.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen zunächst mit Wasser verdünnt und dann als Schmiermittel verwendet werden.
Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die verdünnten Mittel zwischen 0,001 und 15 Gew.-% eines Mittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 15 enthalten.
Verfahren zur Schmierung von Förderbändern, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mittel gemäß der Ansprüche 1 bis 15 mit Wasser verdünnt und anschließend auf die Förderbänder aufbringt.