DE69535193T2

DE69535193T2 - Komplexbildnerfreie schmiermittelzusammensetzung auf seifenbasis

Info

Publication number: DE69535193T2
Application number: DE69535193T
Authority: DE
Inventors: Klaus Schober; Frank Herrmann
Original assignee: CALVATIS GmbH
Current assignee: CALVATIS GmbH
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: DE4444598A1; EP0797652B1; ATE337393T1; AU5556696A; AU697268B2; WO1996018709A1; EP0797652A1; DE69535193D1

Description

Die Erfindung betrifft Schmiermittelzusammensetzungen, welche Seife enthalten, welche jedoch frei sind von Komplexierungsmitteln und insbesondere geeignet zum Schmieren von Kettenförderern in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, z.B. in Brauereien und Abfüllanlagen von Mineralwasserquellen wird das Flaschenreinigungen, Abfüllen und Etikettieren hauptsächlich durch Automaten durchgeführt. In der Regel müssen Hochleistungsschmiermittel auf den Flaschenfördereinrichtungen verwendet werden, um problemfreies Fördern der Flaschen zu gewährleisten. Die Abfüllleistung der Abfüllanlagen ist über die Jahre als ein Ergebnis des technologischen Fortschritts gestiegen. Die Anforderungen bezüglich der Leistung der Bandschmiermittel ist dementsprechend gestiegen. Parallel hat das größere Umweltbewusstsein der Anwender in einer Forderung nach umweltfreundlicheren und anwenderfreundlicheren Chemikalien resultiert, insbesondere, wenn diese offen in den Räumlichkeiten, wie im Falle von Bandschmiermitteln, versprüht werden und wo die Schmierflüssigkeit, die vom Band tropft, direkt in den Abfluss (Abwasser) des Betriebs passieren kann.
Moderne Schmiermittel für Förderbänder in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden hauptsächlich durch Verdünnen von Konzentraten, die Seifen, Tenside, Fettsäuren, Alkanolamine und Komplexierungsmittel enthalten, mit Wasser hergestellt.
Solche Seifen-basierten Schmiermittel werden z.B. in US Patenten Nr. 3 860 521 und 4 274 973 offenbart. In US-Patent 4 604 220 wird ein Seifen-basierter Bandreiniger und Bandschmiermittelkonzentrat offenbart, welches auf C₁₂ bis C₁₈ alpha-Olefinsulfonaten basiert und korrespondierenden Polyetherderivaten. Dieses alpha-Olefinsulfonat kann mit anionischen oder nicht-ionischen Tensiden oder mit Fettsäureseifen-Schmiermittelzusammensetzungen kombiniert werden, um die Säureresistenz solcher Seifen zu erhöhen.
Kombinationen von Fettsäureseifen und alpha-Olefinsulfonaten sind jedoch nicht geeignet für Anwendungen, in welchen hartes Wasser verwendet werden muss. Diese Kombinationen scheint keinen kommerziellen Erfolg zu haben. Kombinationen von Seifen und alpha-Olefinsulfonaten oder alpha-Olefinpolyethersulfonaten werden nicht als Teil der vorliegenden Erfindung beansprucht.
Kürzlich ist in WO 92/13049 vorgeschlagen worden, dass Fettsäuresalze und spezifische Fettsäurediamine in Verbindung mit anionischen und/oder nicht-ionischen Tensiden, Komplexierungsmitteln oder Alkylsulfonaten als Bandförderschmiermittel, insbesondere für PET- und PC-Behälter, nicht aber für Glas, verwendet werden können. Diese Verbindungen können Fettsäureseifen als Verfestigungsmittel („solidifying agent") enthalten, wo feste Kombinationen erwünscht sind. In diesen Zusammensetzungen müssen die Diamin- und Fettsäuregehalte sorgfältig ausgewogen sein, um eine Gesamtneutralisation zu erreichen. Alle Zusammensetzungen, die in WO 92/13049 gezeigt sind, umfassen wesentliche Mengen von EDTA als ein Sequestrations- oder Komplexierungsmittel. Basierend auf dieser Technik, würde es scheinen, dass allgemein und insbesondere für Hartwasseranwendungen, die Verwendung eines Sequestrationsmittel in Seifen-enthaltenden Schmiermitteln unvermeidlich ist.
Ein großer Nachteil von Seifen-enthaltenden Schmiermitteln ist ihre Sensitivität gegenüber hartem Wasser. Seifen neigen dazu, mit Wasserhärtebildner-Ionen Salze zu bilden (hauptsächlich Ca²⁺- oder Mg²⁺-Salze), um sogenannte Kalkseifen zu bilden, welche schwierig aufzulösen oder sogar unlöslich sind und die Schmierleistung des Schmiermittels stark reduzieren. Dieses führt regelmäßig zur Bildung von Ablagerungen auf den Förderbändern und schließlich zu Betriebsproblemen. Um diese Ausfällung von Kalkseifen zu verhindern, werden starke Komplexierungsmittel (wie z.B. EDTA) zu den Seifen-enthaltenden Schmiermitteln gegeben oder die Anwendung muss auf sehr weiches Wasser (welches jedoch nicht allgemein verfügbar ist) beschränkt werden. Aus ökologischen Gründen ist die Verwendung von starken Komplexierungsmitteln in Schmiermitteln, welche in das Abwasser eingeleitet werden, welches aus dem Betrieb abgeleitet wird, nicht wünschenswert, da diese Komplexierungsmittel eine geringe biologische Abbaubarkeit aufweisen. Insbesondere EDTA ist praktisch nicht bioabbaubar.
Es hat Versuche in der Technik gegeben, dieses Problem zu lösen, entweder durch die Verwendung von bioabbaubaren, jedoch genügend starken, Komplexierungsmitteln für Seifen-basierte Schmiermittel oder durch alternative Schmiermittel, welche keine Seifen umfassen. Im allgemeinen versuchen diese alternativen Schmiermittel, die Seifen durch spezifischen Aminoverbindungen zu ersetzen.
In EP-B1 0 044 458 wird eine Seifen-freie Schmiermittelzusammensetzung offenbart, welche kein Komplexierungsmittel enthält. Die Schmiermittelzusammensetzung umfasst Alkylpolyethercarbonsäuresalze, kombiniert mit Acylsarkosinaten.
Aus EP-B1 0 260 508 ist ein Verfahren zum Schmieren von Förderbändern bekannt, welches die Schritte des Schmierens des Bandes mit einem Seifen-freien Schmiermittel basierend auf neutralisierten primären Fettsäureaminen und Reinigen des Bandes mit kationischen Reinigungsmitteln oder organischen Säuren umfasst. Der Grund für dieses ist, dass die Amine, die für das Schmieren verwendet werden, mit Anionen Präzipitate bilden, welche den schmierenden Effekt stark reduzieren und die Sprühdüsen verstopfen etc.
Aus EP-B1 0 372 628 und EP-A1 0 538 916 ist ein weiterer Ersatz für Seifen-basierte Schmiermittel bekannt, welcher auf Di- oder Polyalkylamine oder korrespondierende Di- oder Polyalkylaminoalkylcarbonsäuren basiert. Die wässrige Schmiermittellösung, die aus diesen Verbindungen hergestellt wird, wird bei pH-Werten zwischen 5 und 8 verwendet. Die Zusammensetzung enthält keine Seife und erfordert daher kein Komplexierungsmittel.
EP-B1 0 384 282 (welches mit EP 0 593 420 konsolidiert wurde) offenbart die Verwendung von sekundären und/oder tertiären Aminen und/oder Salzen davon, in Schmiermittelformulierungen für PET oder PC-Flaschen. Im allgemeinen werden Amine als solche ohne die Zugabe von Tensiden, Komplexierungsmitteln oder Cosolvenz verwendet.
WO 94/03562 offenbart die Verwendung von Polyaminderivaten von Fettaminen und/oder Salzen davon. Es wird beansprucht, dass diese Amine per se nicht leicht nicht genug reagieren, um mit Wasseranionen wie z.B. Sulfat, Bicarbonat etc. zu reagieren. Die Beispiele zeigen, dass die Schmiermittel von WO 94/03562 lediglich bei geringer Basizität (pH-Wert unterhalb 8) getestet wurden und nicht im Hinblick auf ihre Wasserhärtekationenresistenz getestet wurden. Für die Fettsäureaminsalz-basierten Schmiermittel dieser Technik würde nicht erwartet werden, dass sie ausreichende Schmierung in Verbindung mit der Abwesenheit von Fällungsproblemen bei Hartwasseranwendungen bereitstellen.
In DE-C2 42 44 536 wird vorgeschlagen, ein Seifen-freies Schmiermittel hauptsächlich auf zwei Komponenten zu basieren, von denen die eine ein Alkyldiamin, optional neutralisiert mit einer organischen Säure und die andere eine Polyethercarbonsäure ist. Die Schmiermittel können zwischen pH 6,5 und 7 verwendet werden. Die Schmiermittellösung wird aus einem entsprechenden Konzentrat durch Zugabe von Wasser hergestellt, aus denen die härtebildenden Ionen zuvor entfernt worden sind. Es erscheint nicht wahrscheinlich, dass eine solche Zusammensetzung bei normalen Anwendungsbedingungen, zwischen pH > 7, angewendet werden kann, um den notwendigen Schmiereffekt zu erzielen und zur gleichen Zeit, die Ausfällung von Feststoffen aus der Schmiermittellösung zu verhindern.
DE-A1 43 11 237 schlägt ein spezifisches Sequestrationsmittel, basierend auf Polyasparaginsäure und Copolymerisaten davon, vor, um das Problem zu überwinden, dass normale Komplexierungsmittel wie z.B. EDTA nicht biologisch abbaubar sind.
In DE-A1 43 15 21 (und entsprechend EP 0 623 666 ) des gleichen Anmelders, ist vorgeschlagen worden, Seifen-freie Schmiermittel auf der Basis von Polyaminen, welche optional mit organischen Säuren kombiniert werden können, herzustellen, um den pH-Wert des Konzentrats auf zwischen 4 und 8 einzustellen.
US 5,352,376 , ausgestellt auf Gutzmann, betrifft ein thermoplastisches, kompatibles Schmiermittelkonzentrat, enthaltend Alkylpolyglycosid, geeignet für die Verwendung als Schmiermittel für Förderbänder für den Transport von thermoplastischen Herstellungsartikeln.
DE 2 302 367 offenbart ein flüssiges Reinigungs- und Schmiermittel, welches Fettsäureseifen, synthetisches, anionisch-aktives Material zum Waschen und ein Vinylether-Maleinsäureanhydrid-Copolymer in wässriger Lösung enthält.
WO 93/1820 betrifft ein wasserlösliches Schmiermittel für Kettenförderbänder, enthaltend eine Kombination von mindestens einer spezifischen sec-Aminalkylcarbonsäureverbindung, mindestens einer organischen Carbonsäure und Wasser.
EP 0 233 774 offenbart eine synergistische wässrige Schmiermittelzusammensetzung, welche ein oder mehr carboxylierte Tenside umfasst und ein oder mehr nicht-carboxylierte Tenside, wobei die Kalkseifendispersion verbessert wird.
JP 2 055 794 ist auf Zusammensetzungen gerichtet, die in der Lage sind, die dynamische Reibungskraft eines Bandförderers in Lebensmittelfabriken durch Einschluss eines Salzes einer Fettsäure, die eine spezifische Anzahl von Kohlenstoffatomen aufweist, in ein Tensid, ausgewählt aus kationischen und amphoteren Tensiden zu reduzieren.
Die Schmierleistung der Seifenprodukte ist normalerweise besser verglichen mit den so genannten "synthetischen" Schmiermitteln, basierend auf Tensiden, Fettaminacetaten etc.
Außerdem, wenn sie ordnungsgemäß unter offenen Bedingungen (z.B. in Flaschenfördereinrichtungen) eingesetzt werden, haben Seifen einen hohen Grad an Akzeptanz bei dem Anwender aufgrund ihrer Betriebssicherheit. Einige der Aminoverbindungen des Standes der Technik haben einen mikrobiziden Effekt und sind bislang nicht im Hinblick auf die Humantoxikologie beurteilt worden. Es sind Fälle von Inkompatibilität und nicht gewünschtem Geruch als auch Probleme in Anlagen oder kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen aufgetreten.
Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, Schmiermittel für Förderbänder bereitzustellen und beansprucht solche, welche aus Anwendersicht toxikologisch und ökologisch sicher sind und welche auf der einen Seite frei von Polymeren oder Komplexierungsmitteln sind, die nicht oder nur schwer biologisch abbaubar sind und andererseits jedoch keine Ablagerungen oder Präzipitate bilden, selbst mit hartem Wasser. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Schmiermittelzusammensetzungen zu finden, die geeignet sind zum Schmieren von beiden, Förderbändern für Glasbehälter (z.B. Getränkeflaschen) und für das Fördern von Plastikbehältern (z.B. Getränkeflaschen, hergestellt aus PET oder PC). Die Schmierleistung dieser Schmiermittel sollte mindestens der von modernen Schmiermitteln entsprechen. Die Verwendung von Schmiermitteln sollte, zum größten Teil unabhängig von der Härte des Wassers, das zur Herstellung der wässrigen Schmiermittelzusammensetzung verwendet wird, möglich sein.
Die Erfindung ist u.a. basiert auf dem Ergebnis, dass überraschenderweise der konsistente Ansatz des Standes der Technik in diesem Gebiet falsch ist. In der ganzen Technik ist behauptet worden, dass es lediglich zwei Arten von nützlichen Schmiermittelzusammensetzungen gibt: eine ist Seifen-basiert, kann aber lediglich mit normaler Härte enthaltendem Verfahrenswasser verwendet werden, wenn es mit beträchtlichen Mengen von Komplexierungsmitteln verbunden wird; die andere basiert auf Aminoderivaten und vermeidet die Verwendung von Seifen vollständig auf Kosten der Anionensensitivität der Zusammensetzung und allgemein geringerer Schmierleistung.
Es ist überraschenderweise gefunden worden, dass dieses Vorurteil des Standes der Technik nicht durch Tatsachen unterstützt wird. Gemäß der Erfindung kann ein Seifen-basiertes Schmiermittel, mit einem für Seifenprodukte typischer hohen Schmiereffizienz ohne Komplexierungsmittel formuliert werden, wenn stattdessen, die weiteren Komponenten, wie beansprucht und hierin beschrieben, verwendet werden. Einige dieser sind per se Komponenten von Seifen-freien Schmiermittelzusammensetzungen des Standes der Technik; weitere sind zuvor nicht in der Technik als Komponenten für solche Schmiermittelzusammensetzungen offenbart worden.
Ohne ausreichende wissenschaftliche Forschung wollen die vorliegenden Erfinder nicht über den exakten Mechanismus spekulieren, durch welchen diese Co-Komponenten die Bildung von Kalkseifenpräzipitaten oder selbst Trübung verhindern, ohne, zur gleichen Zeit, die Schmiereffizienz der Seifen-basierten Zusammensetzung negativ zu beeinflussen. In Anbetracht dessen, dass Seifen-freie Schmiermittel des Standes der Technik im allgemeinen als minderwertig in Bezug auf die Schmiereffizienz betrachtet werden, würde man eine beträchtliche Verringerung der Schmiereffizienz erwarten, wenn solche Substanzen zu einem Seifen-basierten Schmiermittel hinzugegeben werden. Ein solcher Effekt wird jedoch nicht beobachtet. Die Effektivität der erfinderischen Formulierungen ist umso überraschender in Anbetracht dessen, dass die Co-Komponente, die verwendet wird, im allgemeinen kein Sequestrations- oder Komplexierungsmittel für Wasserhärtebildner-Ionen, wie z.B. Ca²⁺ und Mg²⁺ ist. Dies könnte dazu führen, dass man annimmt, dass ein komplett unterschiedlicher Mechanismus involviert ist. Es wird gegenwärtig angenommen, dass alle Co-Komponenten dieser Erfindung in der Lage sind, als Dispergiermittel für Seifen zu fungieren, welche aus den Seifenkomponenten der Schmiermittel der Erfindung gebildet werden können, besonders bei höherem pH-Wert und hohem Grad an Wasserhärte. Die Co-Komponenten der Erfindung, welche mit den Seifen-basierten Schmiermittelkomponenten kombiniert werden, sind daher hier nachfolgend als "Seifendispergiermittel" bezeichnet.
Die Erfindung macht es daher zum ersten Mal möglich, die Vorteile eines Seifen-basierten Schmiermittels zu erhalten, ohne die Nachteile zu erleiden, ein Komplexierungsmittel oder Sequestrationsmittel verwenden zu müssen, um die Präzipitation von schwer löslichen oder sogar unlöslichen Verbindungen, die mit der Seifenkomponente und Wasserhärtebildner-Ionen, insbesondere Kalzium-Ionen und Magnesium-Ionen, gebildet werden, zu verhindern.
Die Erfindung erreicht dies durch Bereitstellen eines Schmiermittelkonzentrats, insbesondere zur Herstellung einer wässrigen Schmiermittelzusammensetzung für Band- und Kettenförderer, wie in der Abfüllindustrie verwendet, wobei das Konzentrat eine Seifenkomponente umfasst, insbesondere eine Fettsäurealkali- oder Aminoseife, in einer Menge, die ausreichend ist, um der wässrigen Schmiermittelzusammensetzung schmierende Eigenschaften zu verleihen, wobei das Konzentrat ferner eine funktionelle Menge von mindestens einem im wesentlichen biologisch abbaubaren nicht-ionischen, anionischen oder amphoteren Seifendispergiermittel umfasst, welches in der Lage ist, die Präzipitation von schwer löslichen oder unlöslichen Härtebildner-Ionen-Verbindungen der Seifenkomponenten zu verhindern, ohne selbst wesentliche Komplexierungs- oder Sequestrationseigenschaften für Härtebildnerionen aufzuweisen. Das erfinderische Konzentrat ist daher im Wesentlichen frei von Komplexierungs- und Sequestrationsmitteln für Härtebildnerionen. Das Seifendispergiermittel schließt Alkylpolyglycoside aus.
In den erfinderischen Ausführungsformen ist das biologisch abbaubare Seifendispergiermittel des Schmiermittelkonzentrats mindestens eines von einem amphoteren Alkyl(monoamin oder -polyamin)carboxylat oder ein Betain, insbesondere ein Alkyl- oder ein Alkylamidobetain oder -sulfobetain, wie in einem der Ansprüche 1 oder 3 definiert.
Insbesondere Alkylmonoamincarboxylate und Alkylsulfobetaine als auch Alkylamidosulfobetaine haben gezeigt, wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben, hocheffektive Co-Komponenten in den seifenbasierten Schmiermitteln der Erfindung zu sein.
Diese Schmiermittelkonzentrate umfassen bevorzugt mindestens ein Seifendispergiermittel, welches mindestens eine Komponente der allgemeinen Formel (I) umfasst
wobei R₁ ein linearer, verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Alkylrest ist, der von 8 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen entsprechenden Alkoxyrest aufweist, R₂ ist Na, K oder N(R₃)₃, wobei R₃ H, Alkyl oder Hydroxyalkyl ist, R₄ ist H, ein Alkyl, Hydroxyalkyl, R₅-COO-R₂ oder
wobei R₅ Alkyl oder Hydroxyalkyl ist, n eine Zahl von 1 bis 10 ist und x eine Zahl von 1 bis 50.
Insbesondere umfasst ein derzeitig besonders bevorzugtes Seifendispergiermittel ein Alkylmonoamincarboxylat entsprechend der allgemeinen Formel (I), wobei R₁ Cocoalkyl ist, R₄ H ist, R₅ Ethylen und R₂ ein Triethanolammonium-Ion ist.
Solche Alkylmonoamincarboxylate können unter dem Handelsnamen Amphoram CP1 von CECA S.A., Frankreich, erhalten werden.
Ein weiteres besonders bevorzugtes Seifendispergiermittel umfassst ein Alkylpolyamincarboxylat entsprechend der allgemeinen Formel (I), wobei R₄
worin
R₅ Methylen oder Ethylen ist, bevorzugt Methylen
R₂ Na oder K ist, bevorzugt Na
n von 2 bis 4 ist, bevorzugt 3 und
x von 1 bis 5 ist, bevorzugt 1 bis 3.
Solch ein Dispergiermittel kann unter dem Handelsnamen Amphionic SFB von Rhone Poulenc, Frankreich, erhalten werden.
Ein alternativ besonders bevorzugtes Seifendispergiermittel umfasst ein Betain der allgemeinen Formel (II),
wobei R₆ Cocoalkyl ist und R₇ und R₈ Hydroxyethyl sind.
Solche Dispergiermittel können unter dem Handelsnamen Tegotain N192 von Goldschmidt, Deutschland und Amphotensid B4 von Zschimmer und Schwarz, ebenfalls Deutschland, erhalten werden.
Ebenfalls alternativ kann das Seifendispergiermittel vorteilhaft ein Sulfobetain entsprechend der allgemeinen Formel (III) umfassen
wobei R₄ Lauryl ist, R₇ und R₈ Methyl sind und R₉ 2-Hydroxypropyl ist oder R₆ ist Cocoamidopropyl, R₇ und R₈ sind Methyl und R₉ ist 2-Hydroxypropyl.
Solche Sulfobetaine (oder Sultaine) können von Witco/Rewo Chemische Werke GmbH, Deutschland, unter dem Handelsnamen Rewoteric AM HC und von Rhone Poulenc, Frankreich unter dem Handelsnamen Mirataine CBS erhalten werden.
Um permanent klare Anwendungslösungen in hartem Wasser zu erhalten, ist es für das Seifendispergiermittel vorteilhaft im Vergleich zu der Seifenkomponente im Überschuss vorzuliegen. Die besten Ergebnisse werden oft durch Anwenden von einer oder mehreren Seifendispergiermittelverbindungen in einem 2- bis 4-fachen Überschuss gegenüber der Seifenkomponente in dem Schmiermittelkonzentrat erreicht. Die Seifendispergiermittelkomponenten liegen oft in einem Verhältnis von ungefähr 1:1 vor, da dann diese Komponenten ihre maximale Aktivität für die Verhinderung der Kalkseifenpräzipitation entwickeln.
Um die Reinigungseffekte und die Schaumeigenschaften der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der Erfindung zu variieren, können die Formulierungen zusätzlich Tenside (normalerweise nicht-ionische oder anionische Tenside) enthalten.
Um in der Lage zu sein, den Schmiermitteln gemäß der Erfindung Keim-reduzierende Eigenschaften zu verleihen, kann die Formulierung Infektionsmittel oder Konservierungsmittel enthalten. Um die Lagerungsstabilität und Fließeigenschaften der Schmiermittelkonzentrate positiv zu beeinflussen, kann die Formulierung zusätzlich Lösungsvermittler in Form von ein oder mehrwertigen ("mono or polyhydric") Alkoholen (normalerweise niederen aliphatischen Alkoholen oder Glykolen) hinzugegeben werden.
Im Regelfall ist der pH-Wert des Konzentrats oberhalb neutral. Um klare Anwendungslösungen zu erhalten, kann es vorteilhaft sein, Alkanolamine wie z.B. Triethanolamin in einem leichten Überschuss als Base zu verwenden. Die überschüssige Base hat zugleich den Effekt zu verhindern, dass der pH-Wert der hoch verdünnten Schmiermittellösung im sauren Betriebswasser zu stark verringert wird. Der pH-Wert der Anwendungslösungen ist normalerweise ebenfalls im alkalischen Bereich und oft oberhalb von 8. Wenn das Seifendispergiermittel eine Di- oder Polyaminoverbindung umfasst, wie in EP-B1 0 372 628 beansprucht, ist der pH-Wert immer 8 oder höher.
Für die Herstellung der Schmiermittelkonzentrate gemäß der Erfindung können die individuellen Komponenten im allgemeinen in Säure oder Salzform eingesetzt werden.
Die geeignete Menge Wasser (hart oder wo leicht verfügbar entmineralisiertes Wasser) wird in ein Mischungsgefäß eingeführt, ausgestattet mit einem Rührer. Danach werden die Komponenten in der Säure- oder Salzform hinzugegeben. Normalerweise geschieht dies in Form einer Zugabe eines zuvor gebildeten Konzentrats, das alle Komponenten umfasst. Es ist jedoch natürlich möglich, eine wässrige Schmiermittelzusammensetzung dieser Erfindung durch Zugabe der individuellen Komponenten eine nach der anderen in das Wasser herzustellen. Durch Zugabe der entsprechenden Base wird die Dispersion in eine klare Lösung des Konzentrats umgewandelt.
Überraschenderweise beeinflussen die schlechten inhärenten Schmiereigenschaften von den erfinderischen Seifendispergiermitteln, welche in der Technik als Seifen-freie Schmiermittel verwendet wurden, nicht negativ die guten Schmiereigenschaften der Seifenkomponente, während sie nichtsdestotrotz die ungewünschte Bildung von Kalkseifen und so die Bildung von Präzipitaten und Abscheidungen verhindern.
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften sind die Schmiermittelzusammensetzungen gemäß der Erfindung ebenfalls für die Verwendung außerhalb der Lebensmittel- und Getränkeindustrie geeignet, wenn Schmierprobleme aufkommen in Fällen, wo physiologische Sicherheit und hohe biologische Abbaubarkeit in Verbindung mit exzellenten Schmiereigenschaften wünschenswert oder notwendig sind.
Die überlegenen Eigenschaften der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der Erfindung im Vergleich zu den Eigenschaften ihrer Komponenten und daher der synergistische Effekt, der so erreicht wird, wird nun weiter im Detail durch die folgenden Beispiele im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Zeichnung
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Flaschenfördereinrichtung, auf der die berichteten Beispiele durchgeführt wurden;
2 zeigt eine grafische Darstellung des Gleitreibungskoeffizienten, welcher mit den verschiedenen Schmiermitteln und Schmiermittelzusammensetzungen erzielt wurde.
Für die Trübheitstests, die im folgenden dargestellt werden, wird synthetisches Wasser mit einem Härtegrad von 25° deutscher Härte verwendet, welches wie folgt hergestellt wurde:

Stammlösung 1: 23,63 g CaCl₂ × 2 H₂O (0,161 mol) und 3,63 g MgCl₂ × 6 H₂O (0,018 mol) wurden in 1000 ml destilliertem Wasser gelöst.
Stammlösung 2: 22,50 g NaHCO₃ (0,268 mol) und 12,32 g NaHSO₄ (0,089 mol) wurden in 1000 ml destilliertem Wasser gelöst.
25° deutsche Härte: 25 ml der Stammlösung 1 und 25 ml der Stammlösung 2 wurden in entmineralisiertem Wasser auf 1000 ml in einem Messbecher verdünnt.

Dieses synthetische harte Wasser hat einen pH-Wert von ungefähr 8,3. Die Wasserhärte besteht aus Carbonathärte (ungefähr 50%) und nicht-Carbonathärte (die restlichen 50%).
Um die Schmierleistung der Schmiermittel gemäß der Erfindung und ihrer individuellen Komponenten zu bestimmen, wurde eine betriebseigene Flaschenfördereinrichtung verwendet, welche in 1 in einer schematischen Darstellung gezeigt ist. Die Bandgeschwindigkeit und das Sprühvolumen pro Einheit wurden während der Messungen konstant gehalten. Die Schmiermittellösungen wurden hergestellt unter Verwendung von lokalem Stadtwasser (Ladenburg) (24° deutsche Härte). 0,2% des Schmiermittelkonzentrats wurden für Vergleichsmessungen verwendet.
Beispiel I
Eine Schmiermittelzusammensetzung gemäß der Erfindung wurde hergestellt, die die folgende Zusammensetzung aufweist:
Komponente

A 2% Ölsäure-Triethanolaminsalz (Seifenkomponente gemäß der Formel VI)
B 5% N-Kokosnussalkyl-β-alanintriethanolaminsalz (erstes Seifendispergiermittel gemäß der Formel I)
C 5% Alkyl(C9/11)polyether(5EO)carbonsäuretriethanolaminsalz (zweites Seifendispergiermittel gemäß der Formel IV)
D 88% entmineralisiertes Wasser.
(B ist "Amporam CP1" von CECA S.A., C ist "Akypo RO 50" von Chem-Y GmbH).

Die oben erwähnten Schmiermittelzusammensetzungen wiesen keine Trübheit auf, wenn sie in jeglichem Verhältnis mit synthetischem Wasser bei 25° deutscher Härte, wie oben beschrieben, über mehrere Wochen verdünnt wurden. Lösungen der Seifenkomponente A allein bildeten hingegen innerhalb einer kurzen Zeit milchig trübe Präzipitate.
Der schmierende Effekt der Schmiermittelzusammensetzung des Beispiels I (Lösung 4 in Tabelle 1) wurde unter Verwendung der Flaschenfördereinrichtung (1) bestimmt und mit dem schmierenden Effekt der individuellen Komponenten und dem schmierenden Effekt eines Aminacetats verglichen, welches ein repräsentatives Bandschmiermittel gemäß des Standes der Technik ist. Tabelle 1

*N-Kokosnussalkylpropylendiamindiacetat.

2 zeigt den Gleitreibungskoeffizienten von 0,2%igen Verdünnungen der Lösungen 1 bis 5. Der Gleitreibungskoeffizient K stellt ein Maß für die Leistung des Schmiermittels dar und wird unter Verwendung der Formel K = F/Gberechnet.

K: Gleitreibungskoeffizient
F: Kraft gemessen an der Messeinrichtung der Flaschenförderanlage (1)
G: Gewicht der Flaschen, die in dem Test verwendet wurden.

Je geringer der Gleitreibungskoeffizient, desto größer ist der schmierende Effekt. Der Verdünnungswert der Seifenlösung A wurde mit voll entmineralisiertem Wasser gemessen, während die Werte für Lösungen B, C und D und für die Lösung des Aminacetats unter Verwendung von Leitungswasser aus Ladenburg (24° deutsche Härte) gemessen wurden. 2 zeigt deutlich, dass die reine Seifenlösung den geringsten Gleitreibungskoeffizienten (K = 0,11) aufweist. Wobei Lösung C des Polyethercarbonsäuresalzes praktisch keinen relevanten Schmiereffekt (K) > 0,2) aufwies, Lösung B des amphoteren Tensids hat einen geringen schmierenden Effekt (K = 0,152), welches unzureichend für den Zweck der Anwendung gemäß der Erfindung ist.
Wie in 2 gezeigt, war der Gleitreibungskoeffizient der erfindungsgemäßen Lösung 4 (K = 0,12) praktisch so hoch wie der der Seifenlösung. Dieser Wert ist vergleichbar mit dem Gleitreibungskoeffizienten von kommerziellem Aminacetat, welches derzeit die modernste Technik auf diesem Gebiet ist.
Beispiele II–XIV
Entsprechende Tests wurden unter Verwendung der folgenden individuellen Seifendispergiermittel der vorliegenden Erfindung durchgeführt, kombiniert einzig mit der Seifenkomponente wie in Beispiel I:
Alle Beispiele zeigen gute bis sehr gute Seifendispergiereffekte, wie durch die sehr geringe oder keine Trübung nach einigen Wochen gezeigt, selbst wenn eher basisches, sehr hartes lokales Leitungswasser verwendet wurde. Die schmierenden Eigenschaften der Kombinationen von Seifen- und Seifendispergiermittel der Beispiele II bis XIV waren allgemein vergleichbar zu denen der Seifenkomponenten als solche.

Claims

Verwendung eines Schmiermittelkonzentrats zur Herstellung einer wässrigen Schmiermittelzusammensetzung für Band- oder Kettenförderer, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, umfassend eine Seifenkomponente, insbesondere eine Alkali-Fettsäure oder Amino-Seife in einer Menge, die ausreichend ist, um der wässrigen Schmiermittelzusammensetzung schmierende Eigenschaften zu verleihen und gegebenenfalls umfassend geringe Mengen von weiteren handelsüblichen Schmiermittelkonzentrat-Komponenten, dadurch charakterisiert, dass das Konzentrat im wesentlichen frei von Komplexierungs- oder Sequestrationsmitteln für Härtebildner-Ionen („hardness ion") ist und dass das Schmiermittelkonzentrat ein im wesentlichen bioabbaubares, nicht-ionisches, anionisches oder amphoteres Seifendispergiermittel umfasst, das die Ausfällung von schwer löslichen oder unlöslichen Verbindungen von Härtebildner-Ionen mit der Seifenkomponente verhindert, ohne wesentliche Komplexierungs- oder Sequestrationseigenschaften für Härtebildner-Ionen aufzuweisen, und dass das Schmiermittelkonzentrat in hartem Wasser verdünnt ist, wobei das Konzentrat als bioabbaubares Seifendispergiermittel mindestens ein Seifendispergiermittel ausgewählt aus den folgenden Verbindungen umfasst: a) ein amphoteres Alkylmonoamin, b) ein Polyamincarboxylat c) ein Betain der allgemeinen Formel (II)
wobei R₆ Cocoalkyl ist und R₇ und R₈ Hydroxyethyl sind; oder d) ein Sulfobetain entsprechend der allgemeinen Formel (III)
wobei R₆ Lauryl oder Cocoamidopropyl ist, R₇ und R₈ sind Methyl und R₉ ist 2-Hydroxypropyl;
Verwendung einer wässrigen Schmiermittelzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei sie einen pH-Wert von 8 oder höher aufweist, um Band- oder Kettenförderer zu schmieren.
Schmiermittelkonzentrat, insbesondere zur Herstellung einer wässrigen Schmiermittelzusammensetzung für Band- oder Kettenförderer, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, umfassend einer Seifenkomponente, insbesondere ein Alkali-Fettsäure oder Amino-Seife, in einer Menge, die ausreichend ist, um der wässrigen Schmiermittelzusammensetzung schmierende Eigenschaften zu verleihen und gegebenenfalls umfassend geringe Mengen von weiteren handelsüblichen Schmiermittelkonzentrat-Komponenten, charakterisiert dadurch, dass das Konzentrat im wesentlichen frei ist von Komplexierungs- oder Sequestrationsmitteln für Härtebildner-Ionen und ein im wesentlichen bioabbaubares, nicht-ionisches, anionisches oder amphoteres Seifendispergiermittel umfasst, das die Ausfällung von schwerlöslichen oder unlöslichen Verbindungen von Härtebildner-Ionen der Seifenkomponente verhindert, ohne wesentliche Komplexierungs- oder Sequestrationseigenschaften für Härtebildner-Ionen aufzuweisen, wobei das Seifendispergiermittel ausgewählt wird aus den folgenden Verbindungen: a) mindestens eine Komponente der allgemeinen Formel (I)
wobei R₁ ein unverzweigter, verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Alkylrest ist, der von 8 bis 22 Kohlenstoffatomen aufweist oder ein entsprechender Alkoxyrest, R₂ ist Na, K oder N(R₃)₃, wobei R₃ H, Alkyl oder Hydroxyalkyl ist, R₄ ist H, Alkyl, Hydroxyalkyl, R₅-COO-R₂, [(CH₂)_nN]_x-R₅-COO-R₂ oder
und R₅ ist Alkyl oder Hydroxyalkyl, n ist eine Zahl von 1 bis 10 und x ist eine Zahl von 1 bis 50; b) ein Betain der allgemeinen Formel (II)
wobei R₅ Cocoalkyl ist und R₇ und R₈ Hydroxyethyl sind; c) ein Sulfobetain entsprechend der allgemeinen Formel (III)
wobei R₆ Lauryl oder Cocoamidopropyl ist, R₇ und R₈ sind Methyl und R₉ ist 2-Hydroxypropyl;
Schmiermittelkonzentrat gemäß Anspruch 3, dadurch charakterisiert, dass das Seifendispergiermittel ein Alkylmonoamincarboxylat entsprechend der allgemeinen Formel (I) umfasst, wobei R₁ Cocoalkyl ist, R₄ H ist, R₅ Ethylen und R₂ ein Triethanolammonium-Ion ist.
Schmiermittelkonzentrat gemäß Anspruch 3, dadurch charakterisiert, dass das Seifendispergiermittel ein Alkylpolyamincarboxylat umfasst, entsprechend der allgemeinen Formel (I), wobei R₄ [(CH₂)_nN]_x-R₅-COO-R₂ ist und wobei R₅ Methylen oder Ethylen ist, vorzugsweise Methylen; R₂ Na oder K ist, vorzugsweise Na; n 2 bis 4 ist, bevorzugt 3 und x 1 bis 5 ist, bevorzugt 1 bis 3.
Schmiermittelkonzentrat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch charakterisiert, dass die Menge an Seifendispergiermittel in dem Konzentrat größer ist als die der Seifenkomponente.
Schmiermittelzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch charakterisiert, dass das Konzentrat zusätzlich ein Alkanolamin enthält.
Schmiermittelkonzentrat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch charakterisiert, dass es mindestens einen mono-valenten oder multi-valenten Alkohol als Lösungspromoter („dissolving promoter") enthält.
Schmiermittelkonzentrat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch charakterisiert, dass es ein Desinfektionsmittel oder ein Konservierungsmittel, wie z.B. 4,4-Dimethyloxazolidin als eine mikrobizide Komponente enthält.
Schmiermittelzusammensetzung, insbesondere für Band- und Kettenförderer in der Lebensmittelindustrie, dadurch charakterisiert, dass es die Konzentratbestandteile, die in irgendeinem der Ansprüche 3 bis 9 definiert sind, und zusätzlich eine große Menge Wasser umfasst.