EP0652927B1 - Schmiermittelkonzentrat und wässrige schmiermittellösung auf basis von fettaminen, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents
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- C10N2050/01—Emulsions, colloids, or micelles
Definitions
- the present invention relates to a lubricant concentrate and an aqueous lubricant solution based on fatty amines and optionally conventional diluents and / or auxiliaries or additives which contain at least one polyamine derivative of a fatty amine and / or a salt of such an amine.
- the invention further relates to a method for producing the lubricant concentrate and the use of the lubricant concentrate and the aqueous lubricant solution as a chain lubricant in the food industry.
- the lubricant concentrate according to the invention is used for the lubrication, cleaning and disinfection of automatic chain and belt lubrication systems which are used when filling foodstuffs, preferably beverages, in glass and plastic bottles, cans, glasses, barrels, beverage containers (KEG), paper and cardboard containers and the like are used.
- plate conveyor belts or other conveyor systems are usually used for the transport of the corresponding containers, which are lubricated with suitable aqueous lubricant preparations via immersion lubrication systems or more recently also via automatic belt lubrication systems and kept clean.
- the chain lubricants previously used as lubricants are based on the one hand on fatty acids in the form of their water-soluble alkali or alkanolamine salts or on fatty amines in the form of their organic or inorganic salts.
- DE-A-36 31 953 describes a method for lubricating chain-shaped bottle conveyor belts in beverage bottling plants, particularly in breweries, and for cleaning the belts using a liquid cleaning agent, which is characterized in that the chain-shaped bottle conveyor belts are used with belt lubricants based on neutralized primary Lubricates fatty amines, which preferably have 12 to 18 carbon atoms and contain an unsaturated fraction of more than 10%.
- lubricants based on N-alkylated fatty amine derivatives which contain at least one secondary and / or tertiary amine.
- these fatty amine-based lubricants show unsatisfactory foaming behavior.
- the lubricants of EP-AO 327 628 tend to form too much foam, which makes subsequent cleaning of the goods transported on the belt necessary.
- Lubricants according to DE-A-39 05 548 have a rather low foam formation, which leads to a rapid drainage of the applied lubricating film.
- the main disadvantages of the above-mentioned lubricants are, on the one hand, the strong water dependency of the soap-based lubricants and, on the other hand, the regularly necessary system cleaning when using lubricants based on fatty amines, which is also caused by the water content.
- the precipitates that occur in both prior art processes must be removed.
- a simple acid-base reaction is used for removal.
- complexing agent-containing cleaners are used for this, and organic or inorganic acids are used as technical equivalents for this purpose in products based on fatty amines as cleaners.
- EP-A-0 044 458 describes lubricant preparations which are practically free from fatty acid soaps and which also contain a carboxylated nonionic surfactant and an acyl sarcosinate.
- the pH of these products is 7 to 11 and is therefore preferably in the neutral to alkaline range.
- DE-A-38 31 448 finally relates to aqueous, clear water-soluble, soap-free lubricant preparations, a process for their preparation and the use of these lubricant preparations, in particular as lubricants for plate conveyor belts which are used to transport glass bottles or polyethylene terephthalate bottles.
- the essentially neutral aqueous lubricant preparations (pH in the range from 6 to 8) contain alkylbenzenesulfonates, alkoxylated alkanol phosphates and alkane carboxylic acids, if appropriate in addition to customary solubilizers, solvents, defoamers and disinfectants.
- the present invention is therefore based on the object of providing a new lubricant preparation, in particular a chain lubricant, which does not have the disadvantages of the prior art.
- Lubricants of this type should have a good coefficient of friction, that is to say an excellent lubricating effect, a metered foam behavior, good solubility in clear water, a good cleaning action and a good microbicidal action.
- the term “clear water solubility” is coupled with the insensitivity of the lubricant constituents to anions contained in natural water, such as sulfate, bicarbonate and the like. If, for example, the clear water solubility of a lubricant formulation is not very pronounced, such formulations can react with the water constituents when the system is shut down for a longer period, for example over the course of a weekend. The resulting precipitations and cloudiness in the lubricant's application solutions lead to clogging of the filters and nozzles of the belt lubrication system in the short to medium term.
- lubricants which contain at least one polyamine derivative of a fatty amine and / or a salt of such an amine have a significantly better solubility in clear water and have a more favorable foaming behavior in terms of application technology than lubricants based on unsubstituted and substituted fatty amines.
- the lubricant concentrates according to the invention have excellent clear water solubility in their form diluted with water to the application concentration, for example in the form of aqueous solutions containing 0.02% by weight of the amines. With regard to their application properties, such aqueous lubricant solutions have a good coefficient of friction, a balanced foaming behavior, a good cleaning action and good microbicidal properties.
- R is therefore suitable as substituents R in the abovementioned general formula (I): n-octyl, n-nonyl, n-decyl, n-undecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, n-tetradecyl, n- Pentadecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, n-octadecyl, n-nonadecyl, n-eicosyl, n-uneicosyl and n-docosyl and the branched chain isomers of the alkyl radicals mentioned.
- R can also mean the corresponding - mono- or poly-unsaturated alkyl radicals, which can also be linear or branched.
- the anion X- can be an anion of any inorganic or organic acid. It is only important for the selection of this acid in the sense of the present invention that the acid or its anion in connection with the polyamines of the general formula (I) according to the invention does not lead to precipitations and thus impairs the clear water solubility of the lubricants according to the invention. In individual cases, the expert will make a suitable selection based on simple tests.
- those acids are preferred whose anion X - is selected from the group amidosulfonate, nitrate, halide, hydrogen sulfate, sulfate, hydrogen carbonate, carbonate, phosphate or R 1 -COO-, the radical R 1 being hydrogen, is a substituted or unsubstituted, linear or branched alkyl radical having 1 to 20 carbon atoms or alkenyl radical having 2 to 20 carbon atoms, the substituents being selected from one or more of the radicals hydroxyl, amino, imino and carboxy.
- anion X - in addition to the inorganic anions already mentioned - anions of organic acids of the type R 1 -COO - are also suitable.
- the radical R 1 here can be hydrogen or alkyl or alkenyl radicals; for the rest, the above explanations for R apply analogously.
- Examples of organic anions X- of the type R 1 -COO - may be mentioned in particular: formate, acetate, glycolate, oleate, lactate, gluconate, citrate and glutamate.
- Those amines in which k, 1 and m is 3 are particularly preferred.
- Polyamines which correspond to the general formula (I) given above can be prepared by processes known from the literature and are also in some cases also offered as commercial products, for example from the company Berol Nobel, Sweden, under the name Amin 640, Amin 660, Amine 740, amine 760 and amine 780.
- auxiliaries and / or additives are, in particular, solubilizers, for example alcohols, polyalcohols, ethers or polyethers, in particular isopropanol, butylglycol, butyldiglycol or ethylene glycol ether.
- solubilizers for example alcohols, polyalcohols, ethers or polyethers, in particular isopropanol, butylglycol, butyldiglycol or ethylene glycol ether.
- solubilizers for example alcohols, polyalcohols, ethers or polyethers, in particular isopropanol, butylglycol, butyldiglycol or ethylene glycol ether.
- solubilizers for example alcohols, polyalcohols, ethers or polyethers, in particular isopropanol, butylglycol, butyldiglycol or ethylene glycol ether.
- the amount of the solubilizer to be used depends in each case
- Auxiliaries and / or additives according to the present invention are furthermore in particular nonionic and / or amphoteric surfactants, for example alkoxylated fatty amines, fatty alcohols and alkoxylated fatty alcohols. These surfactants can improve the wetting of the chains and plate conveyor belts, should this be necessary in individual cases. In general, surfactant additives in the range from 1 to 5% by weight, based on the total formulation, are sufficient for this.
- the lubricant concentrates according to the invention preferably have a pH in the range from 4 to 11, in particular in the range from 5 to 8. If the pH of the lubricant concentrate is not already in this range, it can be adjusted to the desired value by adding an acid, preferably an acid with the anion X - defined above, for example with acetic acid or formic acid.
- the lubricant concentrates have a dynamic viscosity of less than 300 mPa.s, in particular less than 150 mPa.s and particularly preferably in the range from 20 to 100 mPa.s - in each case at 20 ° C - to ensure their pumpability.
- a separate adjustment of the viscosity to the values mentioned is generally not necessary or has been carried out optionally by adding suitable amounts of the diluent water or a solubilizer.
- the invention also relates to a method for producing the lubricants according to the invention. These can be prepared by mixing the amine components, if appropriate with the addition of water and the auxiliaries or additives mentioned.
- the present invention further relates to the use of lubricant concentrates of the type described above as chain lubricants in the food industry, in particular in automatic chain and belt lubrication systems.
- the present invention relates to the use of the lubricant concentrates described above in the form of a 0.01 to 50% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight, aqueous solution as chain lubricant for automatic chain and belt lubrication systems.
- the invention also relates to an aqueous lubricant solution based on fatty amines and, if appropriate, customary diluents, characterized in that it contains at least one polyamine derivative of a fatty amine of the general formula (I).
- this lubricant solution can be obtained from the lubricant concentrates according to the invention by dilution with a factor of 2 to 10,000, preferably by a factor of 300 to 500, with water.
- Lubricant solutions which contain a content of 0.002 to 0.1% by weight, in particular 0.003 to 0.05% by weight, of a polyamine derivative of a fatty amine of the formula (I) and a pH between 5 and 8 are particularly preferred exhibit.
- the present invention relates to the use of the aqueous lubricant solutions described above as chain lubricants in the food industry.
- PET polyethylene terephthalate
- PVC polyvinyl chloride
- the lubricant solutions according to the invention can be used as chain lubricants for conveying or transporting containers or bottles made of glass, plastic-coated glass, plastics, in particular polyethylene terephthalate or polyvinyl chloride, tinplate or aluminum or lacquered or plastic-coated containers made of these metals.
- the products according to the invention are clearly better soluble in clear water than the known fatty amine-based lubricants, and moreover have a metered foam behavior, a good microbicidal action and an excellent lubricating action.
- the desired application properties of the lubricant concentrate or the aqueous lubricant solution can be specifically set by choosing the amine or the anion.
- lubricant concentrates and solutions according to the invention can also advantageously be used as so-called cutting oils or cooling lubricants in metalworking.
- the performance properties of the polyamine derivatives of fatty amines of the formula (I) were checked using their amine acetates.
- 90 g of demineralized water heated to 50 to 60 ° C. were initially introduced and 10 g of the respective amine were stirred in in molten form.
- the amine acetates were obtained by adding acetic acid until a pH of 6.5 was reached.
- the lubricating effect of the amines is shown in Table II.
- Table II E.g. Amine base Coefficient of friction Relubrication foam 1 Amine 1 * ⁇ ⁇ 0.1 7.5 min thin foam film 2nd Amine 2 * ⁇ ⁇ 0.1 8.5 min thin foam film 3rd Comparative experiment ** ⁇ ⁇ 0.1 7.5 min no foam * without surfactant ** Mixture of amine 6, amine 7, ester of dimer fatty acid (C 36 ) with polyethylene glycol (18 E0) and coconut amine with 12 E0 (10: 10: 5: 2).
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmiermittelkonzentrat und eine wäßrige Schmiermittellösung auf Basis von Fettaminen und gegebenenfalls üblichen Verdünnungsmitteln und/oder Hilfs- bzw. Zusatzstoffen, welche mindestens ein Polyaminderivat eines Fettamins und/oder ein Salz eines derartigen Amins enthalten.
- Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Schmiermittelkonzentrates sowie die Verwendung des Schmiermittelkonzentrates und der wäßrigen Schmiermittel lösung als Kettengleitmittel in der Lebensmittelindustrie. Insbesondere findet das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat Verwendung zum Schmieren, Reinigen und Desinfizieren von automatischen Ketten- und Bandschmieranlagen, die beim Abfüllen von Lebensmitteln, vorzugsweise Getränken, in Glas- und Kunststoffflaschen, Dosen, Gläser, Fässer, Getränkecontainer (KEG), Papier- und Pappbehälter und dergleichen eingesetzt werden.
- In Flaschenkellern und FaBkellern von Getränkebetrieben sowie bei der Abfüllung von Lebensmitteln werden für den Transport der entsprechenden Gefäße üblicherweise Plattentransportbänder oder andere Förderanlagen benutzt, die mit geeigneten wäßrigen Schmiermittelzubereitungen über Tauchschmieranlagen oder neuerdings auch über automatische Bandschmiersysteme geschmiert und sauber gehalten werden.
- Während Tauchschmieranlagen kaum Probleme hinsichtlich der anwendungstechnischen Eigenschaften bei der Wahl des Schmiermittels bereiten, sind es Ausfällungen schwerlöslicher Salze und mikrobiologische Ablagerungen, die in den Düsen und Filtern der zentralen Schmieranlagen den kontinuierlichen Betrieb des Abfüllens von Lebensmitteln, insbesondere Getränken, beträchtlich stören können, so daß die Anlagen nach einer gewissen Betriebsdauer stets abgeschaltet und gereinigt werden müssen.
- Die bisher als Schmiermittel eingesetzten Kettengleitmittel basieren einerseits auf Fettsäuren in Form ihrer wasserlöslichen Alkali- oder Alkanolaminsalze oder auf Fettaminen in Form ihrer organischen oder anorganischen Salze.
- Während beide Substanzklassen in der Tauchschmierung problemlos anwendbar sind, zeigen sie in den heute üblichen zentralen Kettenschmiersystemen eine Reihe von Nachteilen. So beschreibt die DE-A-23 13 330 Schmiermittel auf Seifenbasis, die wäßrige Mischungen von C16-C18-Fettsäuresalzen und oberflächenaktiven Substanzen enthalten. Derartige Schmiermittel auf Seifenbasis weisen folgende Nachteile auf:
- 1. Es kommt zu einer Reaktion mit der Wasserhärte, also den Erdalkali-Ionen, und anderen Wasserinhaltsstoffen unter Bildung schwerlöslicher Metallseifen, den sogenannten primären Erdalkaliseifen.
- 2. Es kommt zu einer Reaktion zwischen diesen Schmiermitteln auf Seifenbasis und in Wasser oder dem abzufüllenden Gut gelöstem Kohlendioxid.
- 3. Die so erzeugte Anwendungslösung ist stets keimfördernd.
- 4. Bei Anwendung von hartem Wasser sind Ionenaustauscher zur Wasserenthärtung erforderlich, was eine zusätzliche Keimquelle bedeutet, oder aber der Einsatz hoch komplexierungsmittelhaltiger Produkte, was wiederum ökologisch bedenklich ist.
- 5. Es kommt zu vermehrter Schaumbildung, was insbesondere Probleme am Bottle-Inspector (automatische Flaschenkontrolle) hervorruft und zu einem eventuellen Eindringen dieser Schmiermittel in das Transportbehältnis führt.
- 6. Die meisten dieser Produkte sind lösungsmittelhaltig.
- 7. Die Reinigungswirkung dieser Produkte ist schlecht, so daß eine separate diskontinuierliche Reinigung stets notwendig ist.
- 8. Derartige Schmiermittelzubereitungen auf Seifenbasis zeigen ein pH-abhängiges Leistungsverhalten.
- 9. Schmiermittelzubereitungen auf Seifenbasis zeigen weiterhin eine Wassertemperatur-Abhängigkeit.
- 10. Schmiermittel auf Seifenbasis zeigen nur eine geringe Lagerstabilität, insbesondere bei niederen Temperaturen.
- 11. Das in vielen Produkten enthaltene EDTA (Ethylendiamintetraacetat) ist bekanntermaßen nur schlecht biologisch abbaubar.
- 12. Derartige Schmiermittelzubereitungen auf Seifenbasis sind nicht für alle Transportgüter aus Kunststoff geeignet, da es bei Anwendung dieser Mittel in vielen Fällen zu Spannungsrißkorrosionen am Transportgut kommt.
- Neben diesen Schmiermitteln auf Seifenbasis werden ansonsten hauptsächlich solche auf Basis von Fettaminen verwendet. So beschreibt die DE-A-36 31 953 ein Verfahren zum Schmieren von kettenförmigen Flaschentransportbändern in Getränkeabfüllbetrieben, insbesondere in Brauereien, sowie zum Reinigen der Bänder mittels eines flüssigen Reinigungsmittels, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die kettenförmigen Flaschentransportbänder mit Bandschmiermitteln auf Basis neutralisierter primärer Fettamine, die vorzugsweise 12 bis 18 C-Atome aufweisen und einen ungesättigten Anteil von mehr als 10 % enthalten, schmiert.
-
- R1
- eine gesättigte oder ungesättigte, verzweigte oder lineare Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen;
- R2
- Wasserstoff, eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen oder -A-NH2;
- A
- eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen; und
- A1
- eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 4 C-Atomen bedeutet.
- Darüber hinaus sind aus der DE-A-39 05 548 Schmiermittel auf Basis von N-alkylierten Fettaminderivaten bekannt, die mindestens ein sekundäres und/oder tertiäres Amin enthalten.
- Die Hauptnachteile dieser Schmiermittel sind die Reaktion mit Anionen des Wassers, insbesondere mit Sulfaten, Bicarbonaten, Phosphaten und Carbonaten aus alkalischen Wässern, sowie anderen Wasserinhaltsstoffen.
- Darüber hinaus zeigen diese Schmiermittel auf Fettaminbasis ein unbefriedigendes Schaumverhalten. So neigen die Schmiermittel der EP-A-O 327 628 zu einer zu starken Schaumbildung, was eine nachträgliche Reinigung des auf dem Band transportierten Gutes erforderlich macht. Schmiermittel gemäß der DE-A-39 05 548 weisen eine eher zu geringe Schaumbildung auf, was zu einem zu schnellen Ablaufen des aufgebrachten Schmierfilms führt.
- Die Hauptnachteile der oben genannten Schmiermittel sind somit einerseits die starke Wasserabhängigkeit der Schmiermittel auf Seifenbasis und andererseits die regelmäBig notwendige Systemreinigung beim Einsatz von Schmiermitteln auf Basis von Fettaminen, die gleichfalls durch die Wasserinhaltsstoffe bedingt ist. Die Ausfällungen, die in beiden Verfahren des Standes der Technik auftreten, müssen dabei entfernt werden. Zur Entfernung benutzt man eine einfache Säure-Base-Reaktion. Im Falle der Seifenprodukte auf Fettsäurebasis werden hierzu alkalische, komplexierungsmittelhaltige Reiniger eingesetzt, und als technische Äquivalente dazu werden bei Produkten auf Basis von Fettaminen organische oder anorganische Säuren als Reiniger verwendet.
- Schließlich sind im Stand der Technik weitere Kettenschmiermittel bekannt, die einige der vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweisen. So beschreibt die EP-A-0 044 458 Schmiermittelzubereitungen, die praktisch frei von Fettsäureseifen sind und die weiterhin ein carboxyliertes nichtionisches Tensid und ein Acylsarcosinat enthalten. Der pH-Wert dieser Produkte beträgt 7 bis 11 und liegt somit vorzugsweise im neutralen bis alkalischen Bereich.
- Die DE-A-38 31 448 betrifft schließlich wäßrige, klarwasserlösliche, seifenfreie Schmiermittelzubereitungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung dieser Schmiermitteizubereitungen, insbesondere als Schmiermittel für Plattentransportbänder, die zum Transport von Glasflaschen oder Polyethylenterephthalat-Flaschen dienen. Die im wesentlichen neutralen wäßrigen Schmiermittelzubereitungen (pH im Bereich von 6 bis 8) enthalten Alkylbenzolsulfonate, alkoxylierte Alkanolphosphate und Alkancarbonsäuren, gegebenenfalls neben üblichen Lösungsvermittlern, Lösungsmitteln, Entschäumungsmitteln und Desinfektionsmitteln.
- Allerdings zeigen auch diese beiden aminfreien Produkte noch folgende Nachteile:
- 1. Sie sind aus mikrobiologischer Sicht gesehen ungünstig, da sie hervorragende Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen schaffen.
- 2. Weiterhin zeigen sie nur eine geringe Reinigungskraft.
- 3. Schließlich weisen sie ebenfalls ein schwer zu kontrollierendes Schaumverhalten auf.
- Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine neue Schmiermittelzubereitung, insbesondere ein Kettengleitmittel, bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Dies bedeutet: Derartige Schmiermittel sollen einen guten Reibwert, also eine ausgezeichnete Schmierwirkung, ein dosiertes Schaumverhalten, eine gute Klarwasserlöslichkeit, eine gute Reinigungswirkung und eine gute mikrobizide Wirkung aufweisen.
- Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Klarwasserlöslickeit" gekoppelt mit der Unempfindlichkeit der Schmiermittel-Bestandteile gegenüber in natürlichen Wässern enthaltenen Anionen, wie Sulfat, Bicarbonat und dergleichen. Ist beispielsweise die Klarwasserlöslichkeit einer Schmiermittel-Formulierung nicht stark ausgeprägt, so können bei längerem Anlagenstillstand, zum Beispiel im Verlaufe eines Wochenendes, derartige Formulierungen mit den Wasserinhaltsstoffen reagieren. Die hierbei resultierenden Ausfällungen und Trübungen in den Anwendungslösungen der Schmiermittel führen kurz- bis mittelfristig zum Verstopfen der Filter und Düsen des Bandschmiersystems.
- Überraschenderweise wurde gefunden, daß Schmiermittel, die mindestens ein Polyaminderivat eines Fettamins und/oder ein Salz eines derartigen Amins enthalten, eine deutlich bessere Klarwasserlöslichkeit sowie ein anwendungstechnisch günstigeres Schaumverhalten aufweisen, als Schmiermittel auf Basis von unsubstituierten und substituierten Fettaminen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Schmiermittelkonzentrat auf Basis von Fettaminen und gegebenenfalls üblichen Verdünnungsmitteln oder Hilfs- bzw. Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens ein Polyaminderivat eines Fettamins der allgemeinen Formel (I)
R-A-(CH2)k-NH-[(CH2)l-NH]y-(CH2)m-NH2 · (H+X-)n (I)
enthält, wobei - R
- ein linearer oder verzweigter, gesättigter oder einfach oder mehrfach ungesättigter Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen ist,
- A
- für -NH- steht,
- X-
- ein Anion einer anorganischen oder organischen Säure bedeutet,
- k, l, m
- unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 6 ist;
- y
- 0, 1, 2 oder 3 ist,
- n
- eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist,
- Die erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentrate zeigen in ihrer mit Wasser auf Einsatzkonzentration verdünnten Form, beispielsweise in Form wäßriger Lösungen, enthaltend 0,02 Gew.-% der Amine, eine ausgezeichnete Klarwasserlöslichkeit. Hinsichtlich ihrer Anwendungseigenschaften zeigen derartige wäßrige Schmiermittellösungen einen guten Reibwert, ein ausgewogenes Schaumverhalten, eine gute Reinigungswirkung sowie gute mikrobizide Eigenschaften.
- In der vorstehend genannten allgemeinen Formel (I) kommen als Substituenten R somit die folgenden Reste in Frage: n-Octyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Pentadecyl, n-Hexadecyl, n-Heptadecyl, n-Octadecyl, n-Nonadecyl, n-Eicosyl, n-Uneicosyl und n-Docosyl sowie die verzweigtkettigen Isomere der genannten Alkylreste. Anstelle der gesättigten Alkylreste kann R auch die entsprechenden - einfach oder mehrfach - ungesättigten Alkylreste bedeuten, die gleichfalls linear oder verzweigt sein können.
- Wie bereits vorstehend gesagt, kann das Anion X- ein Anion einer beliebigen anorganischen oder organischen Säure bedeuten. Von Bedeutung für die Auswahl dieser Säure im Sinne der vorliegenden Erfindung ist lediglich, daß die Säure beziehungsweise deren Anion in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Polyaminen der allgemeinen Formel (I) nicht zu Ausfällungen führt und damit die Klarwasserlöslichkeit der erfindungsgemäBen Schmiermittel beeinträchtigt. Im Einzelfall wird der Fachmann hier eine geeignete Auswahl anhand einfacher Versuche treffen.
- Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind jedoch solche Säuren bevorzugt, deren Anion X- ausgewählt ist aus der Gruppe Amidosulfonat, Nitrat, Halogenid, Hydrogensulfat, Sulfat, Hydrogencarbonat, Carbonat, Phosphat oder R1-COO-, wobei der Rest R1 für Wasserstoff, einen substituierten oder unsubstituierten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder Alkenylrest mit 2 bis 20 C-Atomen steht, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus einem oder mehreren der Reste Hydroxy, Amino, Imino und Carboxy. Als Anion X- kommen somit - neben den bereits angeführten anorganischen Anionen - auch Anionen organischer Säuren vom Typ R1-COO- in Frage. Der Rest R1 kann hierbei Wasserstoff oder Alkyl- bzw. Alkenylreste bedeuten; im übrigen gelten hierfür die vorstehenden Erläuterungen zu R in analoger Weise. Als Beispiele für organische Anionen X- vom Typ R1-COO- seien insbesondere genannt: Formiat, Acetat, Glykolat, Oleat, Lactat, Gluconat, Citrat und Glutamat.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Schmiermittelkonzentrate besonders bevorzugt, die ein Polyaminderivat eines Fettamins der allgemeinen Formel (I) enthalten, wobei A = -NH- ist, k, 1 und m unabhängig voneinander 3 oder 4 ist, y 0 oder 1 ist und die übrigen Variablen ihre im Vorstehenden genannten Bedeutungen aufweisen.
- Besonders bevorzugt sind dabei jene Amine, in denen k, 1 und m 3 ist.
- Polyamine, die der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (I) entsprechen, können nach literaturbekannten Verfahren hergestellt werden und werden im übrigen auch zum Teil als Handelsprodukte angeboten, beispielsweise von der Firma Berol Nobel, Stockholm, Schweden, unter der Bezeichnung Amin 640, Amin 660, Amin 740, Amin 760 und Amin 780.
- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die Schmiermittel konzentrate Polyaminderivate von Fettaminen der vorstehend angeführten allgemeinen Formel (I), wobei
- R
- für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder einfach oder mehrfach ungesättigten Alkylrest mit 12 bis 18 C-Atomen,
- A
- für -NH- und
- X-
- für den Rest R1-COO-, wobei R1 Wasserstoff, CH3-, HO-CH2- oder CH3-CH(OH)- bedeutet, steht.
- Gemäß der Erfindung sind ferner solche Schmiermittelkonzentrate bevorzugt, die
- 5 bis 5 Gew.-% an Polyaminderivaten von Fettaminen der allgemeinen Formel (I) sowie
- 95 bis 85 Gew.-% Wasser als Verdünnungsmittel und gegebenenfalls Hilfs- bzw. Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf die Gesamtformulierung, enthalten.
- Als Hilfs- und/oder Zusatzstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere Lösungsvermittler in Betracht, beispielsweise Alkohole, Polyalkohole, Ether oder Polyether, insbesondere Isopropanol, Butylglykol, Butyldiglykol oder Ethylenglykolether. Die Menge des zu verwendenden Lösungsvermittlers richtet sich im Einzelfall nach dem eingesetzten Amin, der Fachmann wird im Einzelfall die erforderliche Menge an Lösungsvermittler durch Ausprobieren ermitteln. Im allgemeinen sind Zusätze an Lösungsvermittler im Bereich von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtformulierung, hinreichend.
- Als Hilfs- und/oder Zusatzstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung kommen ferner insbesondere nichtionische und/oder amphotere Tenside in Betracht, beispielsweise alkoxylierte Fettamine, Fettalkohole und alkoxylierte Fettalkohole. Diese Tenside können die Benetzung der Ketten und Plattentransportbänder verbessern, sofern dies im Einzelfall erforderlich sein sollte. Im allgemeinen sind Tensid-Zusätze im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtformulierung, hierfür ausreichend.
- Die erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentrate weisen vorzugsweise einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 11, insbesondere im Bereich von 5 bis 8, auf. Sofern der pH-Wert des Schmiermittel konzentrats nicht bereits in diesem Bereich liegt, kann er durch Zugabe einer Säure, vorzugsweise einer Säure mit dem vorstehend definierten Anion X-, beispielsweise mit Essigsäure oder Ameisensäure, auf den gewünschten Wert eingestellt werden.
- Im Hinblick auf eine optimale Dosiermöglichkeit ist es ferner von Vorteil, daß die Schmiermittelkonzentrate eine dynamische Viskosität von weniger als 300 mPa.s, insbesondere von weniger als 150 mPa.s und besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 mPa.s - jeweils bei 20 °C - aufweisen, um ihre Pumpfähigkeit zu gewährleisten. Eine gesonderte Einstellung der Viskosität auf die genannten Werte ist im allgemeinen nicht erforderlich bzw. erfolgt gegebenenfalls durch Zusatz geeigneter Mengen des Verdünnungsmittels Wasser oder eines Lösungsvermittlers.
- Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schmiermittel. Diese lassen sich durch Vermischen der Aminkomponenten, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser und der genannten Hilfs- bzw. Zusatzstoffe, herstellen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Schmiermittelkonzentraten der vorstehend beschriebenen Art als Kettengleitmittel in der Lebensmittelindustrie, insbesondere in automatischen Ketten- und Bandschmieranlagen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der vorstehend beschriebenen Schmiermittelkonzentrate in Form einer 0,01 bis 50 Gew.-%igen, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung als Kettengleitmittel für automatische Ketten- und Bandschmieranlagen.
- Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine wäßrige Schmiermittellösung auf Basis von Fettaminen und gegebenenfalls üblichen Verdünnungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Polyaminderivat eines Fettamins der allgemeinen Formel (I) enthält.
- Gemäß der Erfindung kann diese Schmiermittellösung aus den erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentraten durch Verdünnung um einen Faktor 2 bis 10 000, vorzugsweise um einen Faktor 300 bis 500, mit Wasser erhalten werden.
- Besonders bevorzugt sind dabei Schmiermittellösungen, die einen Gehalt von 0,002 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,003 bis 0,05 Gew.-%, eines Polyaminderivats eines Fettamins der Formel (I) enthalten und einen pH-Wert zwischen 5 und 8 aufweisen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung der vorstehend beschriebenen wäßrigen Schmiermittellösungen als Kettengleitmittel in der Lebensmittelindustrie. Die erfindungsgemäßen Produkte verursachen im Gegensatz zu Standard-Seifenprodukten keine Spannungsrißkorrosion bei Kunststoff-Gebinden und können daher insbesondere problemlos auch für PET-Gebinde (PET = Polyethylenterephthalat) oder PVC-Gebinde (PVC=Polyvinylchlorid) Verwendung finden. Dementsprechend können die erfindungsgemäßen Schmiermittellösungen als Kettengleitmittel zur Förderung oder zum Transport von Gebinden oder Flaschen aus Glas, kunststoffbeschichtetem Glas, Kunststoffen, insbesondere Polyethylenterephthalat oder Polyvinylchlorid, Weißblech oder Aluminium bzw. lackierten oder kunststoffbeschichteten Behältern aus diesen Metallen Verwendung finden.
- Die erfindungsgemäßen Produkte sind im Vergleich zu den bekannten Schmiermitteln auf Fettaminbasis deutlich besser klarwasserlöslich, weisen darüber hinaus ein dosiertes Schaumverhalten, eine gute mikrobizide Wirkung und eine ausgezeichnete Schmierwirkung auf. Dabei lassen sich durch Wahl des Amins bzw. des Anions die gewünschten anwendungstechnischen Eigenschaften des Schmiermittelkonzentrates bzw. der wäBrigen Schmiermittel lösung gezielt einstellen.
- Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentrate und -lösungen jedoch auch mit Vorteil als sogenannte Schneidöle oder Kühlschmierstoffe bei der Metallbearbeitung Verwendung finden.
- Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
- Alle Prozentangaben in den nachstehenden Beispielen beziehen sich auf Gewichtsprozente.
- Die anwendungstechnischen Eigenschaften der Polyaminderivate von Fettaminen der Formel (I) wurden anhand ihrer Aminacetate überprüft. Zur Herstellung der Acetate wurden 90 g auf 50 bis 60 °C erwärmtes, vollentsalztes Wasser vorgelegt und 10 g des jeweiligen Amins in geschmolzener Form eingerührt. Die Aminacetate wurden durch Zusatz von Essigsäure, bis ein pH-Wert von 6,5 erreicht war, erhalten.
- Bei den Versuchen unter Einsatz von Klarlöslichkeitsverbesserern wurden statt 90 g nur 87 g Wasser vorgelegt und nach pH-Wert-Einstellung 3 g des Tensides eingerührt.
- Zur Beurteilung der Klarwasserlöslichkeit wurde eine 0,2 Gew.-%ige Lösung der Testmischungen in dem Testwasser bei 12 °C gelagert, wobei als Testwasser für die Bewertung der Klarwasserlöslichkeit ein Wasser mit folgenden Inhaltsstoffen eingesetzt wurde (pH 7,5):
- 100 ppm Sulfationen
- 10 ppm Phosphationen
- 10 ppm Silikationen
- 100 ppm Hydrogencarbonationen
- Mit diesem Wasser wurden 0,2 Gew.-%ige Lösungen der Aminacetatlösung (Amingehalt 0,02 Gew.-%) hergestellt und nach 1 min und nach 30 min optisch beurteilt.
- Auf diese Weise beobachtete man das in Tabelle 1 angegebene Löslichkeitsverhalten der Amine.
Tabelle I Amin RRaN[-(CH2)3-NH]q-H R Ra q nach 1 min nach 30 min 1 Kokosalkyl H 2 klare Lsg. klare Lsg. 2 Talgalkyl H 2 klare Lsg. klare Lsg. 3 Ölalkyl H 3 klare Lsg. klare Lsg. 4 Talgalkyl H 3 klare Lsg. klare Lsg. 5 Kokosalkyl H 3 klare Lsg. klare Lsg. 6* Ölalkyl H 1 klare Lsg. schwach opale Lsg. 7* Talgalkyl (CH2)3NH2 1 schwach opale Lsg. schwach opale Lsg. *Vergleichsexperiment - Als Testwasser für die Bewertung der Klarwasserlöslichkeit bei Zusatz von Tensiden wurde ein Wasser mit folgenden Inhaltsstoffen eingesetzt (pH 7,32):
- 61,98 ppm Sulfat
- 0,38 ppm Phosphat
- 14,46 ppm Silikat
- 45,44 ppm Chlorid
- 27,84 ppm Nitrat
- Mit diesem Wasser wurden 0,2 Gew.-%ige Lösungen der Aminacetatlösung (Amingehalt 0,02 Gew.-%) hergestellt und nach 1 min und nach 30 min optisch beurteilt.
-
Klarlöslichkeitsverbesserer nach 1 min nach 30 min nach 2 h nach 24 h C12-C18 Fettalkohol mit klare klare klare klare 2 Ethylenoxideinheiten (E0) Lösung Lösung Lösung Lösung C12-C14 Fettalkohol mit klare klare klare schw. opale 4 E0 Lösung Lösung Lösung Lösung -
Klarlöslichkeitsverbesserer nach 1 min nach 30 min nach 2 h nach 24 h C12-C18 Fettalkohol mit klare schw. schw. opal 2 E0 Lösung opal opal C12-C14 Fettalkohol mit klare schw. schw. opal 4 E0 Lösung opal opal - Die unter Beispiel I beschriebenen Aminacetate wurden auf ihr Schmierverhalten getestet. Bewertet wurde bei laufendem Band der Reibbeiwert µ (µ = Haltekraft für die Flaschen/Gewichtskraft der Flaschen), das Nachschmierverhalten (es wurde die Zeit gemessen innerhalb derer sich ohne Aufspritzen von Kettenschmierlösung der Reibbeiwert um 50 % erhöht) sowie das Schaumverhalten. Der Gesamtamingehalt der Lösungen beträgt 0,01 Gew.-%.
- Die Schmierwirkung der Amine ist Tabelle II zu entnehmen.
Tabelle II Bsp. Aminbasis Reibbeiwert Nachschmierung Schaum 1 Amin 1* µ < 0,1 7,5 min dünner Schaumfilm 2 Amin 2* µ < 0,1 8,5 min dünner Schaumfilm 3 Vergl.-Experiment** µ < 0,1 7,5 min kein Schaum * ohne Tensid ** Gemisch aus Amin 6, Amin 7, Ester der Dimerfettsäure (C36) mit Polyethylenglykol (18 E0) und Kokosamin mit 12 E0 (10:10:5:2).
Claims (14)
- Schmiermittelkonzentrat auf Basis von Fettaminen und gegebenenfalls üblichen Verdünnungsmitteln und/oder Hilfs- bzw. Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens ein Polyaminderivat eines Fettamins der allgemeinen Formel (I)
R-A-(CH2)k-NH-[(CH2)l-NH]y-(CH2)m-NH2 · (H+X-)n (I)
enthält, wobeiR ein linearer oder verzweigter, gesättigter oder einfach oder mehrfach ungesättigter Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen ist,A für -NH- steht,X- ein Anion einer anorganischen oder organischen Säure bedeutet,k, l, m unabhängig voneinander eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 6 ist;y 0, 1, 2 oder 3 ist,n eine ganze Zahl von 0 bis 6 ist,und wobei das Schmiermittelkonzentrat 1 bis 40 Gew.-% an Polyaminderivaten der allgemeinen Formel (I) sowie 99 bis 60 Gew.-% Wasser und/oder Hilfs- bzw. Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf die Gesamtformuliernng, enthält. - Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion X- ausgewählt ist aus der Gruppe Amidosulfonat, Nitrat, Halogenid, Hydrogensulfat, Sulfat, Hydrogencarbonat, Carbonat, Phosphat oder R1-COO-, wobei der Rest R1 für Wasserstoff, einen substituierten oder unsubstituierten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder Alkenylrest mit 2 bis 20 C-Atomen steht, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus einem oder mehreren der Reste Hydroxy, Amino, Imino und Carboxy.
- Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Polyaminderivat der allgemeinen Formel (I) enthält, wobei A = -NH- ist, k, 1, m unabhängig voneinander 3 oder 4, insbesondere 3, ist, y 0 oder 1 ist und R, R1, X, n jeweils die in den Ansprüchen 1 und 2 für die allgemeine Formel (I) angegebenen Bedeutungen haben.
- Schmiermittelkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB in der allgemeinen Formel (I)R für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder einfach oder mehrfach ungesättigten Alkylrest mit 12 bis 18 C-Atomen,A für -NH- undX- für den Rest R1-COO-, wobei R1 Wasserstoff, CH3-, HO-CH2- oder CH3-CH(OH)- bedeutet, steht.
- Schmiermittelkonzentrat nach einem oder, mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 15 Gew.-% in Polyaminderivaten der allgemeinen Formel (I) sowie 95 bis 85 Gew.-% Wasser und/oder Hilfs- bzw. Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf die Gesamtformulierung, enthält.
- Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Hilfs- bzw. Zusatzstoff Lösungsvermittler und/oder nichtionische und/oder amphotere Tenside enthält.
- Schmiermittelkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB es einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 11, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 8, aufweist.
- Verwendung des Schmiermittelkonzentrats nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 als Kettengleitmittel in der Lebensmittelindustrie.
- Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelkonzentrate in automatischen Ketten- und Bandschmieranlagen verwendet werden.
- Verfahren zur Herstellung des Schmiermittelkonzentrats nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminkomponente(n), gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser, mit den Hilfs- bzw. Zusatzstoffen vermischt werden.
- Wäßrige Schmiermittel lösung auf Basis von Fettaminen und gegebenenfalls üblichen Verdünnungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Polyaminderivat eines Fettamins der allgemeinen Formel (I) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 enthält.
- Wäßrige Schmiermittellösung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Verdünnung des Schmiermittelkonzentrats nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 mit Wasser um den Faktor 2 bis 10.000, vorzugsweise um den Faktor 300 bis 500, erhalten wird.
- Wäßrige Schmiermittel lösung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 0,002 und 0,1 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,003 und 0,05 Gew.-%, eines Polyaminderivats eines Fettamins der Formel (I) enthält und einen pH zwischen 5 und 8 aufweist.
- Verwendung der wäßrigen Schmiermittel lösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13 als Kettengleitmittel in der Lebensmittelindustrie, zur Förderung oder zum Transport von Gebinden oder Flaschen aus Glas, kunststoffbeschichtetem Glas, Kunststoffen, insbesondere Polyethylenterephthalat oder Polyvinylchlorid, Weißblech oder Aluminium, oder von lackierten oder kunststoffbeschichteten Behältern aus diesen Metallen.
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