DE69911239T2

DE69911239T2 - Verfahren zum schmieren einer förderanlage mit einem gleitmittel, dass ein polyethoxyliertes fettsäureamid phosphatester enthalt

Info

Publication number: DE69911239T2
Application number: DE69911239T
Authority: DE
Inventors: Daniel David MCSHERRY; Jason Guang-jong WEI
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: DE69911239D1; JP4460166B2; AU753613B2; AU6430999A; CA2345667A1; EP1133541B1; EP1133541A1; WO2000022073A1; JP2002527574A; BR9914191A; US5925601A; CA2345667C; BR9914191B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Zusammensetzungen zum Schmieren von Fördereinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Zusammensetzungen, die Fördereinrichtungen schmieren, welche Behälter bewegen, wie Glas-, Metall- oder Kunststoffbehälter. Das Verfahren ist insbesondere auf dem Getränkemarkt anwendbar, wo typische Schmiermittel Ausfällungen bilden, wenn sie in Kontakt mit Getränkelösungen kommen.
Hintergrund der Erfindung
Wässrige Schmiermittelzusammensetzungen sind seit vielen Jahren bekannt und wurden auf verschiedene Technologien angewendet, wie das Schneiden und Formen von Metall, das Schmieren von Ölbohreinrichtungen usw. Eine bedeutende Anwendung ist das Schmieren der Grenzfläche zwischen einem Behälter und einer sich bewegenden Förderbandlinie oder Schienenoberfläche. Zahlreiche übliche Schmiermittel für Fördereinrichtungen basieren auf Fettsäureformulierungen. Derartige Fettsäuren sind Naturprodukte, die handelsübliche Kakao- oder Talgsäuren enthalten. Die Verwendung von Alkylaminen, Phosphatestern, α-Olefinsulfonaten und amphotären Materialien, wie Imidazoline und Aminocarbonsäuren in formulierten Schmiermitteln wurde ebenfalls versucht.
Wie dem Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung geläufig, werden PET-Behälter für Getränke und andere Nahrungsmittel zunehmend eingesetzt. Derartige Behälter werden normalerweise gefüllt indem man sie durch Füll- und Verschlussstationen leitet, die durch Fördersysteme gesteuert werden.
Um den richtigen Betrieb der Füll- und Verschlusssysteme sicherzustellen, ist es wichtig, dass die Fördersysteme kontinuierlich geschmiert werden. Ohne adequates Schmieren können sich die Container entlang dem Fördersystem stapeln und ihre Bewegung beeinträchtigen.
Somit werden die Fördereinrichtungen kontinuierlich geschmiert durch Anwenden eines Schmiermittels auf die Fördereinrichtung wie durch Besprühen oder dergleichen. Übliche Schmiermittel enthalten Fettsäuren, nichtionische Oberflächen-aktive Mittel, Alkohole, Kaliumhydroxid und andere Bestandteile, die in verschiedenen Kombinationen funktionelle Nachteile aufweisen. Beispielsweise bilden Fettsäureschmiermittel beim Verdünnen mit hartem Betriebswasser unlösliche Calziumsalze. Übliche Schmiermittel sind häufig unverträglich mit Kunststoff, z. B. PET-Containern, die entlang dem Fördersystem angeordnet sind, wodurch es möglicherweise zu einem Bruch bei der Beförderung oder Lagerung kommt. Tatsächlich ist es seit langem bekannt, dass wenn PET-Container unverträglichen Schmiermitteln ausgesetzt werden, dies zu einem Phänomen führt, das als „Stress crack failure" bezeichnet wird.
Die Schmiermittel, die gewöhnlich auf den Ladungs-tragenden Flächen dieser Fördersysteme verwendet werden, wie solche die bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln, Getränken und in der Brauereiindustrie eingesetzt werden, enthalten typischerweise Fettsäureseifen als aktiven Schmiermittelbestandteil aufgrund der überlegenen Schmierkraft, die durch Fettsäureseifen erzielt wird.
Die Fettsäureseifen werden im allgemeinen gebildet durch Neutralisieren einer Fettsäure mit einer alkalischen Verbindung, wie einem Alkalimetallhydroxid (NaOH oder KOH) oder einem Alkanolamin (MEA, DEA oder TEA) und haben einen alkalischen pH-Wert, Fettsäureseifen, die mit derartigen alkalischen Verbindungen neutralisiert sind, sind im allgemeinen unverträglich mit Polyethylenterephthalat, in einem derartigen Ausmaß, dass ein längere Kontakt häufig zur Bildung von Spannungsrissen und Fissuren in dem Kunststoff führt. Dies wird am häufigsten in Flaschenfülleinrichtungen festgestellt, wo Kohlensäure- haltige Getränke in Polyethylenterphthalatflaschen eingebracht werden, Die Spannung, die an die Flasche durch das Einfüllverfahren angelegt wird und der interne Druck des Kohlensäure-haltigen Getränkes, das in der Flasche enthalten ist, können zu Spannungsrissen und Fissuren führen.
Es wurden zahlreiche mit Polyethylenterphthalat verträgliche Schmiermittelzusammensetzungen entwickelt durch Ersatz von mindestens einem Teil Fettsäure durch andere schmierende Komponenten. Beispielsweise schlägt Rossio, US-Patent-Nr. 4,929,375 vor, dass die Einarbeitung des tertiären Amins, wie eines (C_8-10) Alkyldimethylamins in eine Fettsäureschmiermittelzusammensetzung die Verträglichkeit der Schmiermittelzusammensetzung mit Polyethylenterphthalat verbessert.
Zwar waren diese verschiedenen Versuche erfolgreich bei der Herstellung von Schmiermittelzusammensetzungen, die mit Polyethylenterephthalat verträglich sind, jedoch waren derartige Zusammensetzungen nicht allgemein wirksam, um sowohl eine überlegene Schmierfähigkeit als auch eine überlegene Verträglichkeit mit synthetischen polymeren Verpackungsmaterialien zu ergeben.
Anderson et al, US-Patent-Nr, 4,521,321 , beschreiben Schmiermittelzusammensetzungen für Förderschienen, die einen Phosphatester enthalten, der einen ethoxylierten Fettalkoholphosphatester in Kombination mit einem Fettaminoxid in einer wässrigen Lösung enthält. Die aktiven Bestandteile werden in einer Konzentration von etwa 100 bis 200 ppm verwendet. Stanton et al, US-Patent-Nr, 4,604,220, beschreiben ein auf α-Olefin basierendes Schmiermittel für Fördereinrichtungen, das eine geringe Menge anderer Bestandteile einschließlich anionischer Phosphatester enthalten kann, Scharf et al, US-Patent-Nr, 5,062,979, beschreiben ein Seife-freies Schmiermittel für Fördereinrichtungen, welches ein Alkoxyphosphatester-alkylbenzolsulfonat und eine Carbonsäure umfasst. Rossio, US-Patent-Nr. 5,223,162, lehrt ein Verfahren zur Inhibierung des Spannungsreißens eines PET-Gegenstandes, welches ein hydrophil substituiertes anionisches Alkylaryl oberflächenaktives Mittel enthält. Es wird eine Phostphatesterzusammensetzung beschrieben, die im Handel unter dem Warenzeichen TRITON^® H-66 von der Rohm und Haas Company erhältlich ist. Aepli et al, US-Patent-Nr. 3,860,521, beschreiben ein wässriges Schmierkonzentrat für Fördersysteme, welches eine Fettsäureseife, ein Oberflächen-aktives Mittel und ein Monostearylphosphat enthält. McDaniel, US-Patent-Nr. 5,001,114, lehrt Alkylmonoglykoside und Polyglykosidphosphatester und anionische Derivate davon. Gutzmann, US-Patent-Nr. 5,352,376, beschreibt eine wässrige Schmiermittelzusammensetzung, die ein Alkylpolyglykosidmaterial in Kombination mit Organophosphaten, einschließlich Alkylorthophosphat, wie ein Stearyl (Fettalkohol) Phosphat, einen Alkylphosphatester, usw. enthält. Despo, US-Patent-Nr. 5,391,308, beschreibt ein alkalisches wässriges Schmiermittelkonzentrat, das eine Fettsäure, einen Alkylphosphatester und einen Alkylarylphosphatester enthält, das sowohl als Emulgiermittel als auch als Inhibitor für die Rissbildung durch Spannung dient.
Es besteht eine wesentliches Bedürfnis aktive Schmiermittelmaterialien und Methoden bereitzustellen, die die Anwesenheit von Fettsäurebestandteilen verringern oder eliminieren, den pH-Wert der Schmiermittellösung senken, keine Spannungsrissbildung in Kunststoffen z. B. Polyethylenterephthalat (PET)-Flaschen bewirkt und in einem breiten pH-Bereich stabil bleibt. Die übliche Annahme, dass die Alkalinität ein Hauptgrund für die Rissbildung durch Spannung ist, hat dazu geführt, dass Kunden Schmiermittel mit geringer Alkalinität bevorzugen. In anderen Instanzen ist das Schmiermittel über einen weiten pH-Bereich nicht stabil. Dementsprechend wird durch die Erfindung eine Kombination von Problemen gelöst, die sich von den Zusammensetzungen des Stands der Technik unterscheiden und die Anwendung eines Schmiermittels über einen weiten pH-Wertbereich ermöglichen und die Spannungsrissbildung von PET-Behältern verhindern oder inhibieren.
Übersicht über die Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Schmieren von Fördereinrichtungen unter Verwendung einer Lösung, die ein Schmiermittel enthält, welches eine ausgezeichnete Schmierwirkung aufweist jedoch über einen breiten pH-Wertbereich angewendet werden kann und verträglich ist mit Glas-, Metall- und Kunststoffbehältern und Getränken.
Dementsprechend ist gemäß einem Merkmal der Erfindung ein Verfahren zum Schmieren eines Fördersystems zum Transportieren von Getränkebehältern. Das Verfahren umfasst das Verdünnen eines wässrigen Fördergerät-Schmiermittelkonzentrats mit Wasser und Anwenden des verdünnten wässrigen Fördergerätschmiermittelkonzentrats an der Außenseite oder Schiene des Behälters, der entlang des Fördersystems transportiert wird. Das Schmiermittel umfasst eine Verbindung der Formel R¹-CONR²-(EO)_n-PO₃M¹M² (I)worin R¹ eine aliphatische C_6- ₂₈ Gruppe ist, R² ein H, (EO)_p-H oder (EO)_m-PO₃M¹M² ist, worin EO Ethylenoxid ist, n, m und p jeweils unabhängig 1 bis etwa 50 sind und M¹ und M² jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe von Wasserstoff, Alkalimetallen und Ammonium.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Schmieren von Fördersystemen, die Getränkebehälter bewegen, durch Auftrag einer Gebrauchslösung auf das Fördersystem. Die Gebrauchslösung umfasst etwa 5 ppm bis 1000 ppm einer Verbindung der Formel R¹-CONR²-(EO)_n-PO₃M¹M² (I)worin R¹, R², M¹ und M² wie vorstehend definiert sind. Die Gebrauchslösung enthält auch etwa 10 ppm bis 1000 ppm eines Oberflächen-aktiven Mittels, etwa 10 ppm bis 1000 ppm eines Chelatbildners, etwa 10 ppm bis 500 ppm eines Hygienisierungsmittels und als Rest Wasser.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit zum Schmieren von Fördereinrichtungen durch Verdünnen eines Schmiermittelkonzentrats unter Bildung einer Gebrauchslösung, die einen Fettamidethoxylatphosphatester enthält und Anwendung dieser Gebrauchslösung in der Fördereinrichtung. Der Fettamidethoxylatphosphatester kann in der Gebrauchslösung von etwa 5 ppm bis 1000 ppm enthalten sein. Die Gebrauchslösung kann auf die gewünschte Oberfläche zum Schmieren aufgetragen werden.
Fettamidethoxylatephsphatester
Das erfindungsgemäße Schmiermittel ist eine Verbindung der Formel
worin R¹ eine aliphatische C_6- ₂₈ Gruppe ist, die sich von einer entsprechenden Fettsäure ableitet. Diese Fettsäure kann entweder gerad- oder verzweigtkettig sein, eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure oder ein Gemisch von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren sein. Beispiele umfassen Fettsäurereste von Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Kokusnusölfettsäure, Palmölfettsäure, Palmnussölfettsäure, gehärtete Rindertalgfettsäure und dergleichen. Beispiele für erfindungsgemäße Fettsäuren sind Talgfettsäuren und Laurylfettsäuren. Die bevorzugten Fettsäuren haben eine Kohlenstoffkette von 10 bis 20 Kohlenstoffatomen.
R² ist ein H, (EO)_p-H oder (EO)_m-PO₃M¹M², EO ist eine Ethylenoxidgruppe, n, m und p können individuell 1 bis 50, vorzugsweise 1 bis 5 sein und M¹ und M² werden jeweils ausgewählt aus der Gruppe von Wasserstoff oder einem Alkalimetall und/oder Ammonium, wie Natrium, Kalium, Lithium und Ammonium. Bevorzugte Kationen umfassen Wasserstoff, Natrium, Kalium und Ammonium.
Derartige Materialien sind in geeigneter Weise verträglich in wässriger Lösung, ergeben eine wesentliche Verringerung der Grenzflächenreibung, sind verträglich mit üblichen Getränken, sind unempfindlich gegen den pH-Wert und sind verträglich mit anderen üblichen Zusatzmaterialien für Schmiermittel. Der Fettamidethoxylatphosphatester (Formel I) ist über einen breiten pH-Wert-Bereich stabil von etwa pH 3 bis etwa pH 11 und vorzugsweise etwa pH 5 bis pH 8. Derartige Materialien können zu einem Schmiermittelkonzentratmaterial formuliert werden, das mit einem wässrigen Verdünnungsmittel verdünnt werden kann unter Bildung einer voll funktionierenden wässrigen Schmiermittelgebrauchszusammensetzung. Der ethoxylierte Fettamidphosphatester kann verwendet werden um ein wässriges Schmiermittel oder Schmiermittelkonzentrat zu bereiten, wobei ein derartiges Konzentrat mit Wasser verdünnt werden kann unter Bildung eines Schmiermittels und aufgetragen werden kann auf verschiedene Grenzflächen, die eine Reibungssteuerung erfordern, d. h. Fördersysteme, Bänder, sich bewegende Glas-, Metall- oder Kunststoffbehälter, wie Polyethylenterephthalatbehälter.
Der ethoxylierte Fettamidphosphatester (Formel I) ist in dem Schmiermittelkonzentrat enthalten. Die Menge kann von 0,5 Gew.-% bis 90 Gew.-% des ethoxylierten Fettamidphosphatesters (Formel I) in dem Schmiermittelkonzentrat variieren. In der Gebrauchslösung liegt die Konzentration des ethoxylierten Fettamidphosphatesters (Formel I) im allgemeinen vorzugsweise im Bereich von etwa 5 ppm bis etwa 1000 ppm und bevorzugter von etwa 50 ppm bis etwa 200 ppm.
Der Fettamidethoxylatphosphatester kann nach der folgenden allgemeinen Arbeitsweise hergestellt werden. Die Ethoxylatgruppe eines ethoxylierten Fettamids als Ausgangsmaterial wird umgesetzt mit einem Phosphorylierungsmittel, um das Fettamidethoxylatphosphatesterprodukt (Formel I) zu erhalten. Dann kann die Neutralisation mit einem basischen Mittel erfolgen.
Das gesamte Syntheseschema wird durch folgende Beispiele veranschaulicht:
Die ethoxylierten Fettamide sind handelsüblich. Beispiele von handelsüblichen ethoxylierten Fettamiden sind Varamide T-55, ein 5-Mol Ethoxylat von Monoethanolamid von Talgfettsäure (Witco Corp.); und Amidox L-5, ein 5-Mol Ethoxylat des Monoethanolamids von Laurylfettsäure (Stepan Co.). Bevorzugte Fettamidethoxylatphosphatester umfassen solche, worin der Fettsäureanteil in den Bereich C₁₀-C₂₀ fällt.
Einige Phosphorylierungsmittel sind im Handel leicht erhältlich. Beispiele für derartige Phosphorylierungsmittel umfassen Polyphosphorsäure, Phosphoroxychlorid und Phosphorpentoxid. Bevorzugte Phosphorylierungsmittel umfassen Polyphosphorsäure.
Neutralisierungsmittel sind im Handel erhältlich. Beispiele für Neutralisierungsmittel umfassen Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid. Bevorzugte Neutralisierungsmittel sind Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.
Oberflächenaktives Mittel
Die Konzentrat- und Gebrauchslösungs-Zusammensetzungen der Erfindung enthalten gegebenenfalls jedoch bevorzugt ein oberflächenaktives Mittel. Das oberflächenaktive Mittel funktioniert als ein Adjuvans um die Detergens- und Benetzungsfähigkeit zu verbessern. Verbindungen, die erfindungsgemäß als oberflächenaktive Mittel verwendet werden können, umfassen nichtionische oberflächenaktive Mittel.
Nichtionische oberflächenaktive Mittel sind im allgemeinen bevorzugt. Diese sind hydrophobe Verbindungen, die im wesentlichen keine Ladung aufweisen und eine hydrophile Tendenz haben, aufgrund der Anwesenheit von Sauerstoff in dem Molekül. Nichtionische oberflächenaktive Mittel umfassen eine breite Anzahl von polymeren Verbindungen, die speziell jedoch nicht exklusiv ethoxylierte Alkylphenole, ethoxylierte aliphatische Alkohole, ethoxylierte Amine, ethoxylierte Etheramine, Carbonsäureester, Carbonsäureamide und Polyoxyalkylenoxidblockcopolymere einschließen.
Besonders geeignete nichtionische oberflächenaktive Mittel zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzung sind alkylierte Alkoholethoxylate.
In dem Konzentrat liegt die Konzentration des vorhandenen oberflächenaktiven Mittels bei einer Menge von bis zu etwa 30 Gew.-% und bevorzugt von etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%. In der Gebrauchslösung liegt die Konzentration des oberflächenaktiven Mittels im allgemeinen bei etwa 5 ppm bis etwa 1000 ppm und vorzugsweise bei etwa 10 ppm bis etwa 100.
Sequestriermittel
Um die Bildung von Ausfällungen oder anderen Salzen zu verhindern, können das Konzentrat und die Gebrauchslösung der Erfindung ein Sequestriermittel enthalten.
Im allgemeinen sind Sequestriermittel solche Moleküle, die dazu geeignet sind, die Metallionen, die sich im allgemeinen in Leitungswasser befinden, zu koordinieren und dadurch die Metallionen daran zu hindern, in die Funktion der Detergenskomponenten der Zusammensetzung einzugreifen. Die Anzahl der kovalenten Bindungen, die geeignet ist, mittels eines Sequestriermittel mit einem einzelnen Härteionen zu bilden, drückt sich dadurch aus, dass das Sequestriermittel als Bidentat (2), Tridentat (3), Tetradentat (4), usw. bezeichnet wird. Es kann jegliche Anzahl von Sequestriermitteln erfindungsgemäß eingesetzt werden. Beispiele für Sequestriermittel umfassen unter anderem Salze von Aminocarbonsäuren, Phosphonsäuresalze, wasserlösliche Acrylpolymere.
Bevorzugte Aminocarbonsäurecheliermittel umfassen N-Hydroxyethyliminodiessigsäure, Nitrilotriessigsäure (NTA), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), N-Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure (HEDTA) und Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA). Bei Gebrauch sind diese Aminocarbonsäuren in dem Konzentrat in einer Menge von bis zu etwa 30 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 2 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% vorhanden. Diese Aminocarbonsäuren sind im allgemeinen in der Gebrauchslösung in einem Bereich von etwa 10 ppm bis etwa 1000 ppm, vorzugsweise von etwa 20 ppm bis etwa 200 ppm enthalten.
Andere geeignete Sequestriermittel umfassen wasserlösliche Acrylpolymere, die dazu verwendet werden, die Waschlösungen unter Verwendungsbedingungen zu konditionieren. Derartige Polymere umfassen Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Acrylsäure-Methacrysäure-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylamid, hydrolysiertes Methacrylamid, hydrolysierte Acrylamid-Methacrylamid-Copolymere, hydrolysiertes Polyacrylnitril, hydrolysiertes Polymethacrylnitril, hydrolysierte Acrylnitril-Methacrylnitril-Copolymere oder Gemische davon. Wasserlösliche Salze oder Teilsalze dieser Polymeren, wie ihre jeweiligen Alkalimetall-(beispielsweise Natrium- oder Kalium-) oder Ammoniumsalze können auch verwendet werden.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht der Polyacrylpolymeren liegt bei etwa 4000 bis etwa 12000. Bevorzugte Polymere umfassen Polyacrylsäure, die partiellen Natriumsalze von Polyacrylsäure oder Natriumpolyacrylat mit einem mittlerem Molekulargewicht im Bereich von 4000 bis 8000. These Acrylpolymeren sind im allgemeinen in der Gebrauchslösung im Bereich von etwa 10 ppm bis etwa 1000 ppm geeignet.
Ebenfalls geeignet als Sequestriermittel sind Phosphonsäuren und Phosphonsäuresalze. Derartige brauchbare Phosphonsäuren umfassen Mono-, Di-, Tri- und Tetra-Phosphonsäuren, die auch Gruppen enthalten können, die geeignet sind unter alkalischen Bedingungen Anionen zu bilden, wie Carboxy, Hydroxy, Thio und dergleichen. Unter diesen sind Phosphonsäuren mit der Formel R₁N[CH₂PO₃H₂]₂ oder R₂C(PO₃H₂)₂OH, worin R₁ [(niedrig)Alkylene]N[CH₂PO₃H₂]₂ oder ein dritter (CH₂PO₃H₂)-Rest sein kann und worin R₂ ausgewählt wird aus der Gruppe von C₁-C₆ Alkyl.
Die Phosphonsäure kann auch eine Phosphonopolycarbonsäure mit niedrigem Molekulargewicht umfassen, wie eine mit etwa 2–4 Carbonsäureresten und etwa 1–3 Phosphonsäuregruppen. Derartige Säuren umfassen 1-Phosphono-1-methylbersteinsäure, Phosphonobernsteinsäure und 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure.
Bei der Verwendung als Sequestriermittel sind Phosphonsäuren oder Salze in einer Gebrauchslösung im Bereich von etwa 10 ppm bis etwa 1000 ppm vorhanden.
Hygienisierungsmittel
Im allgemeinen können jegliche feste oder flüssige chemische Mittel mit mikrobizider Wirkung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden. Chemische Zusammensetzungen von denen es bekannt ist, dass sie eine mikrobizide Wirkung aufweisen, umfassen Aldehyde, Iodophore, phenolische Verbindungen, oberflächenaktive Mittel, einschließlich anionischer und kationischer oberflächenaktiver Mittel und anorganische oder organische Chlor-freisetzende Verbindungen und Mittel.
Beispiele für Zusammensetzungen, die als antimikrobielle Mittel erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen handelsübliche Aldehyde, wie Formaldehyd und Glutaraldehyd; Iodophore, wie Komplexe von Jod-nichtionisches oberflächenaktives Mittel, Jod-Polyvinylpyrrolidonkomplexe, Jod-quaternäre Ammoniumverbindungen und amphotere Jod-Aminoxidkomplexe und dergleichen. Von primären Interesse als antimikrobielle Mittel für die Erfindung sind kationische oberflächenaktiven Mittel, einschließlich quaternärer Ammoniumverbindungen, wie N-Alkyl(C_12-16)-dimethylbenzylammoniumchlorid, N-Didecyldimethylammoniumchlorid, N-Tetradecyldimethylbenzylammoniumchloridmonohydrat, N-Alkyl(C_12-14) dimethyl-1-naphthylmethylammoniumchlorid und Dodecyldimethylbenzylammoniumchlorid, das im Handel erhältlich ist von Herstellern wie Stepan Chemical Company oder Lonza, Inc.
Falls vorhanden muss das antimikrobielle Mittel eine Konzentration aufweisen, die wirksam ist um den gewünschten antimikrobiellen Effekt zu ergeben. Im allgemeinen kann die Konzentration des antimikrobiellen Mittels in dem Konzentrat eine Menge bis zu 30 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 2 Gew.-% bis 20 Gew.-% betragen. Die Konzentration an antimikrobiellem Mittel in der Gebrauchslösung kann etwa 10 ppm bis etwa 500 ppm, vorzugsweise etwa 20 ppm bis 200 ppm betragen.
Hydrotrope
Hydrotrope können ebenfalls in dem Konzentrat und den Gebrauchslösungen vorhanden sein. Das Hydrotrop verleiht der Formulierung eine physikalische Stabilität.
Es sind zahlreiche verträgliche Hydrotrope zur Verwendung in der Schmiermittelzusammensetzung verfügbar, einschließlich monofunktioneller und polyfunktioneller Alkohole, sowie Glykol- und Glykoletherverbindungen. Am geeignetsten erwiesen haben sich solche, die Alkylalkohol, wie beispielsweise Ethanol, Isopropanol und dergleichen umfassen. Polyfunktionelle organische Alkohole umfassen Glyzerin, Hexylenglykol, Polyethyleneglykol, Propylenglykol, Sorbit und dergleichen.
Die bevorzugten Hydrotrope sind zweiwertige Alkohole, wie Alkylglykole. Eine Verbindung, die eine hohe Wirksamkeit bei der Stabilisierung der Gebrauchslösung gezeigt hat, ist Hexylenglykol. Andere interessante Hydrotrope umfassen oberflächenaktive Mittel mit hohem HLB, wie Toluolsulfonate, Xylolsulfonate, Cumolsulfonate, Octylsulfonate und die einfacheren ethoxylierten Phosphatester, wie C₈-C₁₂ ethoxylierte Phosphatester, insbesondere den Monophosphatester des 5 Mol Ethoxylats von Decanol. Falls vorhanden, beträgt die Konzentrationen des Hydrotrops in dem Konzentrat bis zu etwa 20 Gew.-%. Die Konzentration des Hydrotrops in der Gebrauchslösung liegt im Bereich von etwa 10 ppm bis etwa 1000 ppm.
Entschäumungsmittel
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen der Gebrauchslösung können auch ein entschäumendes oberflächenaktives Mittel enthalten. Ein Entschäumer ist eine chemische Verbindung mit einem Hydrophobie-Hydrophilie-Gleichgewicht, das geeignet ist, die Stabilität eines Proteinschaumes zu verringern. Die hydrophobe Natur kann durch einen oleophilen Teil des Moleküls geschaffen werden. Beispielsweise ergeben eine aromatische Alkyl- oder Alkylgruppe, eine Oxypropyleneinheit oder Oxypropylenkette oder andere Oxyalkylen-funktionelle Gruppen die sich von Oxyethylen unterscheiden, diesen hydrophoben Charakter. Die Hydrophilität kann durch Oxyethylen-Einheiten, -Ketten, -Blöcke oder -Estergruppen erzeugt werden, Beispielsweise ergeben Organophosphatester, Gruppen vom Salztyp oder salzbildende Gruppen jeweils eine Hydrophilität in dem Entschäumungsmittel, Typischerweise sind Entschäumungsmittel nichtionische organische oberflächenaktive Polymere mit hydrophoben Gruppen, Blöcken oder Ketten und hydrophilen Estergruppen, Blöcken, Einheiten oder Ketten, Jedoch sind auch anionische, kationische und amphotere Entschäumungsmittel bekannt.
Beispiele für Entschäumungsmittel, die zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet sind, umfassen Silikonverbindungen, wie Siliciumdioxid, dispergiert in Polydimethylsiloxan, Fettamide, Kohlenwasserstoffwachse, Fettsäuren, Fettester, Fettalkohole, Fettsäureseifen, Ethoxylate, Mineralöle, Polyethylenglykolester, Polyoxyethylene-Polyoxypropylene-Blockcopolymere, Alkylphospatester wie Monostearylphosphat und dergleichen. Eine Diskussion der Entschäumungsmittel findet sich beispielsweise in dem US-Patent Nr, 3,048,548 von Martin et al, US-Patent-Nr, 3,334,1 47 von Brunelle et al und US-Patent-Nr. 3,442,242 von Rue et al.
Korrosionsinhibitor
Die Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Gebrauchslösung können auch einen Korrosionsinhibitor enthalten. Geeignete Korrosionsinhibitoren umfassen Polycarbonsäuren, wie kurzkettige Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren, sowie Phosphatester und Kombinationen davon. Geeignete Phosphatester umfassen Alkylphosphatester, Monoalkylarylphosphatester, Dialkylarylphosphatester, Trialkylarylphosphatester und Gemische davon, wie Emphos PS 236, im Handel erhältlich von Witco Chemical Company.
Andere geeignete Korrosionsinhibitoren umfassen die Triazole, wie Benzotriazol, Tolyltriazol und Mercaptobenzothiazol und in Kombinationen mit Phosphonaten, wie 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure und oberflächenaktiven Mitteln, wie Ölsäure, Diethanolamid und Natriumcocoamphohydroxypropylsulfonat und dergleichen, Die bevorzugten Korrosionsinhibitoren sind Polycarbonsäuren, wie Dicarbonsäuren. Bevorzugte Säuren umfassen Adipinsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure und Gemische davon.
Konzentrationen
Die Konzentration des Fettamidethoxylatphosphatester kann im Bereich von 0,5 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% in dem Konzentrat betragen. Die Konzentration des Fettamidethoxylatphosphatesters kann im Bereich von etwa 5 ppm bis etwa 1000 ppm in der Gebrauchslösung liegen. Die Konzentrationen der anderen Komponenten der Erfindung sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.
Die genaue Verdünnung des Konzentrats hängt ab von Faktoren, wie der Härte des Wassers, der Geschwindigkeit der Förderschiene, der Art der Verpackung oder des Behälters, die durch die Schiene befördert werden, der Gesamtbelastung auf der Förderschiene und der Menge der durch Verschütten bewirkten Verschmutzung.
Die Verdünnung des Schmiermittelkonzentrats erfolgt normalerweise in einer zentralen Verteilereinrichtung und die verdünnte Schmiermittelzusammensetzung wird anschließend zu Sprühdüsen am Anwendungspunkt gepumpt. Es gibt einige Flächen der Förderschiene, die eine sehr geringe Schmiermittelmenge benötigen. Typischerweise liegen diese Zonen vor und nach dem Einfüllen und vor dem Pasteurisieren. In diesen Gebieten wird oft eine sekundäre Verdünnung angewendet. Das Schmiermittel liegt bei und nach dem Füllen in seiner höchsten Gebrauchskonzentration vor.
Die Schmiermittellösungen werden typischerweise auf die Fördereinrichtung aus Jetdüsen gesprüht, die am Startpunkt jedes Abschnitts der Schienen angebracht sind. Für besonders lange Schienen können sekundäre Sprühjets entlang der Schiene angebracht sein. Das Sprühen kann kontinuierlich oder pulsierend erfolgen.
In Gebieten starker Verschmutzung kann es nötig sein, das Schmiermittel kontinuierlich auf die Schiene zu sprühen. Jedoch werden in den meisten Fällen Timer verwendet, um die Dosierung zu variieren. Typischerweise liegen die An- und Aus-Zeiten zwischen 10 und 90 Sekunden. Die Aus-Zeiten sind nicht immer gleich den An-Zeiten. Es ist auch möglich, dass innerhalb einer Anlage die Einstellung der Timer variiert.
Für einige Anwendungszwecke wird ein abschließender Wasserjet am Ende einer Flaschen/Dosen-Füllspur angebracht. Dieser wäscht Reste des Schmiermittels von der Packung vor dem Verpacken.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung, Die Beispiele stellen keine Begrenzung dar. Die vorstehende Beschreibung erläutert dem Fachmann die Aspekte der Erfindung sowie deren Gebrauch. Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung ohne sie zu beschränken.
BEISPIELE
Anwendung
Formulierung und Verwendung
Formulierung
Ein Beispiel für einen Fettamidethoxylatphosphatester (PTMEAEO) wurde hergestellt durch Vermischen von 14 g ((0,14 Mol) Polyphosphorsäure (115% Phosphorsäuretitration) mit 86 g (0,12 Mol) ethoxyliertem Talg-Monoethanolamin (Witco Varamide T-55) bei 170–200°F (20,3–93,3°C) und es wurde kräftig gerührt, Weitere 7,0 g (0,07 Mol) Polyphosphorsäure wurden in die Schmelze während weiterer 30 Minuten bei 170–200°F (20,3 –93,3°C) gemischt. Die gehärtete Schmelze wurde als Produkt gewonnen und als 100% Phosphatester behandelt.
Eine partielle Neutralisation des Phosphatesters wurde durchgeführt durch Auflösen von 2,5 g des rohen Phosphatesters in 22,5 ml entionisiertem Wasser. Das Gemisch wurde auf 120°F (48,9°C) erwärmt. Die warme saure Phosphatesterlösung wurde dann partiell neutralisiert durch tropfenweise Zugabe einer 50% KOH-Lösung, wobei mit der Zugabe aufgehört wurde, wenn der pH-Wert 6,0 erreichte.
PET-Verträglichkeit
Testverfahren: Ein amorpher PET-Streifen (in der Form eines Hundeknochens mit einer zentralen Breite von 0,05 Inch (1,27 cm) und einer Dicke von 15 mil (0,4 mm)) wird einem Zug von 5000–8000 psi (3,5– 5,6 Mpa) unterzogen, Zwei Testlösungen wurden an zwei Stellen aufgebracht und es wurde bis zum Bruch gewartet. Die Stelle an der der Bruch auftritt zeigt die aggressivere Lösung an.
Anzahl der Brüche bei 5 Tests

Dicolube PL vs. PTMEAEO: 5 bis 0

PET STAR vs. PTMEAEO: 5 bis 0

Dicolube PL vs PET STAR: 3 bis 2
Anmerkung:

Dicolube PL: ist ein konventionelles PET-Schmiermittel der Diversey Lever Corp.
PET STAR: ist ein übliches Schmiermittel der Ecolab Lube
PTMEAEO: ist ein Fettamidethoxylatphosphatester mit (X,Y) = (16,5)

Die Daten zeigen an, dass PTMEAEO zu einer geringeren Beanspruchungs-Rissbildung von PET neigt.
Verträglichkeit mit Bier und Getränkeprodukten
Testverfahren

1) In einer Glasflasche wird eine 1%-Lösung des Produkts oder Ausgangsmaterials mit einem gleichen Volumen des zu testenden handelsüblichen Bier/Getränkeprodukts vermischt.
2) Visuell wird die Bildung von Ausfällungen und Trübungen bewertet.

Eine Kontrollprobe, hergestellt aus einem 1 : 1 Gemisch aus Wasser und Bier oder Getränk wurde zum Vergleich der Klarheit bereitet.
Ergebnis:

ND: Kein zur Kontrollprobe feststellbarer Unterschied.

Schmierfähigkeit
Der Schmierfähigkeitstest wird durchgeführt durch Messen der Widerstandskraft eines gewogenen Testzylinders, der auf einer rotierenden Scheibe aus rostfreiem Stahl sitzt, die benetzt ist mit einer typischen 0,1% Lösung der Testprobe. Der Reibungskoeffizient (COF) wird anschließend berechnet durch das Verhältnis der Widerstandskraft zum Gesamtgewicht des Zylinders. Um Änderungen der Kontaktflächen während des Tests zu korrigieren, wird ein Testschmiermittel verwendet um die Oberflächenbedingungen zu „standardisieren" und es wird ein relativer Koeffizient (Rel COF) berechnet und verwendet, wobei Rel COF = COF (Probe)/COF (Referenz).
Als Referenz wird ein Schmiermittel auf der Basis von Fettsäure (Lubriklenz LF oder LK-LF) verwendet. Es handelt sich um ein übliches Schmiermittel für Glas- und Metallbehälter. Ein gutes Schmiermittel weist einen typischen Rel COF von weniger als 1,2 auf, wohingegen ein Wert von größer als 1,4 ein schlechtes Schmiermittel anzeigt, In den folgenden Tabellen definieren (X,Y) die in jedem Test verwendeten Phosphatester. Es handelt sich um CH₃(CH₂)_xC(=O)NH(CH₂CH₂O)_yPO₃M¹M² worin (X,Y) = (10,1), (10,5) oder, (16,5) und M¹ und M² ausgewählt sind aus der Gruppe von Wasserstoff und Alkalimetallen.
Ergebnisse: Tabelle 1. Wirkung des pH-Werts auf die Schmierfähigkeit
Die Tabelle 1 stellt die Schmierfähigkeitsdaten für phosphoryliertes Talg-MEA-Ethoxylat zusammen. Die Werte für Rel COF im Bereich von 0,95 bis 1 ,02 ergaben sich für Glas auf rostfreiem Stahl über einen pH-Bereich von 3–7. Der Schmiereffekt wird auch für Metalloberflächen aus Weichstahl und rostfreiem Stahl festgestellt mit Werten für Rel COF von 1,05 bis 1,25 im pH-Bereich von 3–7. Diese Werte sind zu vergleichen mit einem Wert von 2–3 für Wasser und etwa 0,9–1,05 für ein typisches Fettsäureschmiermittel.
Ohne Einführung der Phosphatestergruppe weist Varamide T55 einen Wert für Rel COF von etwa 2,0 für Glas- oder Metalloberflächen auf.
Tabelle 2. Wirkung der Konzentration des Schmiermittels auf die Schmierfähigkeit
Tabelle 3. Wirkung von Alkyldimethylbenzylammoniumchlorid (Hygenisierungsmittel) auf die Schmierfähigkeit
Schmierfähigkeit von Formulierung unter Verwendung des Fettamidethoxylatphospatesters im Vergleich mit einem typischen Fettsäureschmiermittel
Bewertung der Schmiermittelformulierungen

Nomenklatur

Dicolube PL Schmiermittel	handelsübliches Produkt von Diversey, Fettsäure
PET STAR	Ecolab – Fettsäureschmiermittel
Lubri-klenz LF	Eclolab – Fettsäureschmiermittel
Lubri-klenz S	Ecolab – Fettsäureschmiermittel
Rhodofac RA-600	Decanolpentaoxyethylenphosphat – Rhone Poulenc
Varamide T55	Talgmonoethanolamidpentaoxyethylen – Witco Corp.
Q-372	C₁₂-C₁₄ Dimethylbenzylammoniumchlorid – Ecolab
PTMEAEO	Talgmonoethanolamidpentaoxyethylenephosphat

Die vorstehenden Daten zeigen, dass die erfindungsgemäßen Schmiermittel bei niedrigem pH-Wert für Glas-, Metall- und Kunststoff (PET)-Behälter so gut sind wie übliche Schmiermittel oder ihnen überlegen sind.

Claims

Verfahren zum Schmieren eines Fördersystems zum Transportieren von Getränkebehältern, welches folgende Schritte umfasst: Verdünnen eines wässrigen Fördergerät-Schmiermittelkonzentrates mit Wasser; und Anwenden des verdünnten wässrigen Fördergerät-Schmiermittels an der Aussenseite der besagten Behälter, die entlang eines Fördersystems transportiert werden, wobei das Konzentrat eine Verbindung folgender Formel enthält: R¹-CONR²-(EO)_n-PO₃M¹M² worin R¹ eine aliphatische Gruppe C_6-28 ist, R² ein H, (EO)_p-H oder (EO)_m-PO₃M¹M² ist, wobei EO Ethylenoxid ist und n, m und p jedes einzeln 1 bis etwa 50 ist, und M¹ und M² jedes unabhängig aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkalimetall und Ammonium ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt der Verbindung im Fördergerät-Schmiermittelkonzentrat von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konzentrat einen pH von etwa 3 bis 11 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konzentrat ausserdem ein oberflächenaktives Mittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das oberflächenaktive Mittel ein nichtionisches, oberflächenaktives Mittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konzentrat ausserdem einen Chelatbildner enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konzentrat ausserdem ein Hygienisierungsmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Behälter aus Glas, Metall oder Kunststoff sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kunststoffbehälter aus Polyethylenterephthalat sind.
Verfahren zum Schmieren eines Fördersystems zum Transportieren von Getränkebehältern gemäss Anspruch 1 bis 9, bei dem eine Gebrauchslösung auf das System aufgebracht wird, welche Folgendes umfasst: (a) etwa 5 bis 1000 ppm einer Verbindung der Formel: R¹-CONR²-(EO)_n-PO₃M¹M² worin R¹ eine aliphatische Gruppe C_6-28 ist, R² ein H, (EO)_p-H oder (EO)_m-PO₃M¹M² ist, wobei EO Ethylenoxid ist und n, m und p jedes einzeln 1 bis etwa 50 ist, und M¹ und M² jedes unabhängig aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem Alkalimetall und Ammonium ausgewählt ist; (b) etwa 5 bis 1000 ppm eines oberflächenaktiven Mittels; (c) etwa 10 bis 1000 ppm eines Chelatbildners; (d) etwa 10 bis 500 ppm eines Hygienisierungsmittels; und (e) als Rest Wasser.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Gebrauchslösung einen pH von etwa 3–11 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das oberflächenaktive Mittel ein nichtionisches, oberflächenaktives Mittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das nichtionische oberflächenaktive Mittel ein alkyliertes Alkoholethoxylat ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Chelatbildner Ethylendiamintetraessigsäure oder ein Salz davon ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Hygienisierungsmittel eine quaternäre Ammoniumverbindung ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die quaternäre Ammoniumverbindung ein N-Alkyldimethylbenzylammoniumchlorid mit Alkyl = C₁₂ bis C₁₆ ist, und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die quaternäre Ammoniumverbindung N-Didecyldimethylammoniumchlorid ist.
Verfahren zum Schmieren eines Fördersystems zum Transportieren von Getränkebehältern gemäss Anspruch 1 bis 17, bei dem eine Gebrauchslösung auf das System aufgebracht wird, welche Folgendes umfasst: (a) etwa 50 bis 200 ppm einer Verbindung der Formel: R¹-CONR²-(EO)_n-PO₃M¹M² worin R¹ eine aliphatische Gruppe C_10-20 ist, R² ein H, (EO)_p-H oder (EO)_m-PO₃M¹M² ist, wobei EO Ethylenoxid ist und n, m und p jedes einzeln 1 bis etwa 5 ist, und M¹ und M² jedes unabhängig aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkalimetall und Ammonium ausgewählt ist; (b) etwa 10 bis 100 ppm eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels; (c) etwa 20 bis 200 ppm an Ethylendiamintetraessigsäure-Tetranatriumsalz; (d) etwa 20 bis 200 ppm an C₁₂-C₁₆-Dimethylbenzylammoniumchlorid; und (e) als Rest Wasser.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Gebrauchslösung einen pH von etwa 5 bis etwa 8 aufweist.