ES2206052B1 - Uso de etercarboxilatos como lubricantes. - Google Patents
Uso de etercarboxilatos como lubricantes.Info
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Abstract
Uso de étercarboxilatos con un grado medio de etoxilación comprendido entre 0,3 y 15 como agentes lubricantes. En particular, la invención se refiere al uso de estos étercarboxilatos como lubricantes en instalaciones de transporte para botellas de vidrio y/o plástico, como por ejemplo, botellas de polietilentereftalato (PET) o policarbonato (PC); latas, envases de vidrio, bidones, embalajes de cartón y similares.
Description
Uso de étercarboxilatos como lubricantes.
La presente invención se refiere al uso de
étercarboxilatos con un grado medio de etoxilación comprendido
entre 0.3 y 15 como agentes lubricantes. En particular, la
invención se refiere al uso de estos étercarboxilatos como
lubricantes en instalaciones de transporte para botellas de vidrio
y/o plástico, como por ejemplo, botellas de polietilentereftalato
(PET) o policarbonato (PC); latas, envases de vidrio, bidones,
embalajes de cartón y similares.
Usualmente, en las plantas envasadoras de
botellas y barriles de los fabricantes de bebidas así como en el
envasado de productos alimentarios, para el transporte de los
recipientes correspondientes se emplean habitualmente cintas
transportadoras de placas articuladas u otros sistemas de
transporte que se mantienen lubricados y limpios con ayuda de unos
preparados lubricantes acuosos adecuados, aplicados preferentemente
con instalaciones automáticas de lubricación para cintas
transportadoras, dotadas de sistemas de pulverización.
Normalmente se utilizaban para estos fines
preparados lubricantes sobre base de jabón (sal alcalina,
inorgánica u orgánica, de un ácido graso o de una mezcla de ácidos
grasos que contiene como mínimo 8 átomos de carbono). Sin embargo,
dichos preparados lubricantes presentan una serie de
inconvenientes:
- -
- Para complexar la dureza del agua, los preparados lubricantes deben contener las correspondientes cantidades de ácido etilendiaminotetraacético o nitrilotriacetato. Con ello se impide la formación de jabones cálcicos, lo que tendría como consecuencia una obstrucción de las toberas del sistema automático de lubricación.
- -
- Unas altas durezas del agua hacen necesarias unas cantidades altas del agente complexante en los preparados lubricantes, con lo que es preciso reducir forzosamente la parte de jabón contenida en el producto terminado. Sin embargo, esto reduce el efecto lubricante del preparado.
- -
- Los preparados lubricantes sobre la base de jabón espuman de forma relativamente intensa, puesto que es muy difícil desespumar los jabones que se han formado. El exceso de espuma que forma el lubricante se pierde durante la lubricación de las cintas transportadoras, pudiendo penetrar en los recipientes a transportar. Por otra parte el desarrollo de espuma en las cintas transportadoras obstaculiza el control automático de dichos recipientes.
- -
- El empleo de agua desendurecida para evitar la formación de jabón cálcico en productos a los que no se ha añadido ninguna cantidad de complexante o sólo una cantidad reducida, encarece la aplicación de estos productos.
- -
- El ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) es un compuesto que se degrada biológicamente con dificultad.
Debido a dichos inconvenientes, los preparados
lubricantes basados en jabón se han ido reemplazando por preparados
lubricantes basados en aminas grasas y derivados o preparados
lubricantes basados en ésteres fosfóricos.
Así por ejemplo, la solicitud de patente europea
EP-A-0044458 describe composiciones
lubricantes sustancialmente libres de jabón, adaptadas para su uso
como lubricante para cintas transportadoras que comprenden:
- a)
- un compuesto no iónico carboxilado de fórmula general R-[O-(CH_2)_m]_n-COOM donde R es un grupo alquilo saturado o insaturado, m = 2-3, n = 3-7 y M es H, un metal alcalino o un catión alcanolamino
- b)
- un acilsarcosinato de fórmula general RCON (CH_3) CH_2COOM donde R es un grupo alquilo o alquenilo C_{11}-C_{19}, y M es H, un metal alcalino o un catión alcanolamino, y
- c)
- agua, y opcionalmente un tensioactivo no iónico convencional que presenta un valor HLB comprendido entre 10 y 12 para mejorar la detergencia.
En dicha solicitud de patente se indica que el
grado medio de etoxilación del compuesto no iónico carboxilado no
debe ser inferior a 3 ni superior a 7. Por otro lado, en los
ejemplos se describen compuestos no iónicos carboxilados con un
grado medio de etoxilación de 5.
La solicitud de patente
DE-A-4244536 describe composiciones
lubricantes para cintas transportadoras de botellas que contienen
una N-alquildiamina, su sal obtenida con un ácido
orgánico y, opcionalmente, un ácido orgánico y un étercarboxilato
de fórmula
R-(OC_2H_4)_xO(CH_2)_yCOOH, donde R
es un grupo alquilo 10-20C (preferiblemente
16-18C), x = 1-20 (preferiblemente
5-15) y finalmente y = 0-5
(preferiblemente 1). Sin embargo, en todos los ejemplos se describen
étercarboxilatos con un grado medio de etoxilación de 9.
En la solicitud de patente internacional
WO-A-9519412 se describe una
composición lubricante con propiedades biocidas que comprende (a)
una imidazolina cíclica como ingrediente activo lubricante, (b) un
ácido para mantener a dicha imidazolina soluble en agua y,
opcionalmente (c) un tensioactivo no iónico, un
alquilaminacarboxilato amidas y tensioactivos no iónicos así como
étercarboxilatos de fórmula general
R-(OC_2H_4)_nOCH_2COOH, en la cual R es
CH_3-(CH_2)_{m-}, siendo m cero o un número entero
comprendido entre 1 y 20, preferiblemente entre 2 y 17; una cadena
carbonada insaturada C_2-C_{20}; o una cadena
saturada o insaturada ramificada; n es un número entero comprendido
entre 1 y 30, preferiblemente entre 2 y 9. En la mencionada
solicitud de patente internacional se indica que R es
preferiblemente un grupo oleico y n es 9. Por otro lado, en dicha
solicitud de patente internacional se menciona que la función del
componente (c) es, en primer lugar, reducir la espuma y mejorar las
propiedades de manipulación de la suciedad de la composición
lubricante final mediante la emulsión de dicha suciedad y, en
segundo lugar, favorecer la solubilización o la disolución del
componente (a).
Finalmente, la solicitud de patente
DE-A-19642598 describe un
concentrado lubricante para instalaciones de cintas transportadoras
en la industria alimentaria basado en aminas que comprende i) una o
más aminas, ii) uno o más étercarboxilatos, iii) uno o más
polietilenglicoles y iv) hasta el 99% en peso los aditivos y
adyuvantes usuales. Los étercarboxilatos descritos en la mencionada
solicitud de patente son compuestos de fórmula general
R-(O(CH_2)_m)_nOCH_2COO^-M^+
en la cual,
- R
- es un resto alquilo saturado, linear o ramificado conteniendo de 1 a 22 átomos de carbono o un resto alquilarilo o alquinilo mono o poliinsaturado linear o ramificado conteniendo de 2 a 22 átomos de carbono, o un resto arilo mono o poli C_1-C_{22} alquilo, mono o poli C_2-C_{22} alquenilo o alquinilo,
- m
- es 2 o 3,
- n
- es un número entero positivo comprendido entre 1 y 30,
- M
- es hidrógeno o un metal alcalino.
En la mencionada solicitud de patente se indica
que R es preferiblemente un grupo oleico y n es 9.
Sin embargo, hasta donde conocen los autores de
la presente invención, no se han utilizado étercarboxilatos con un
grado medio de etoxilación comprendido entre 0.3 y 15 como agente
lubricante; en particular como agente lubricante en instalaciones
de transporte para botellas de vidrio y/o plástico, como por
ejemplo, botellas de polietilentereftalato (PET) o policarbonato
(PC); latas, envases de vidrio, bidones, embalajes de cartón y
similares. Por otro lado, el uso de dichos étercarboxilatos permite
lubricar las instalaciones de transporte de una manera sencilla y
versátil y, al mismo tiempo, se consigue una actividad bactericida
sin tener que adicionar ingredientes adicionales.
La invención proporciona el uso de
étercarboxilatos con un grado medio de etoxilación comprendido
entre 0,3 y 15 como agente lubricante. En particular, los
étercarboxilatos de la invención se emplean para lubricar
instalaciones de transporte para botellas de vidrio y/o plástico,
como por ejemplo, botellas de polietilentereftalato (PET) o
policarbonato (PC); latas, envases de vidrio, bidones, embalajes de
cartón y similares.
En una realización particular de la invención,
los étercarboxilatos se definen según la fórmula general (I):
(I)R-(OCH_2CH_2)_n-O-CH_2COOX
donde:
- -
- R representa un resto alquilo, alquenilo o alquinilo conteniendo de 12 a 22 átomos de carbono,
- -
- n es un número comprendido entre 0,3 y 15,
- -
- X es hidrógeno, un metal alcalino, un catión amonio o un catión alcanolamonio.
Preferentemente, en los étercarboxilatos de
fórmula general (I), R representa un resto alquilo, alquenilo o
alquinilo que contiene de 16 a 18 átomos de carbono.
También son preferidos los étercarboxilatos de
fórmula general (I) en los que n es un número comprendido entre 0,3
y 10, preferiblemente entre 0,5 y 6, más preferible entre 0,5 y
3.
Por último, son de igual modo preferidos los
étercarboxilatos de fórmula general (I) en los que X es hidrógeno o
un metal alcalino.
Los étercarboxilatos de fórmula general (I)
pueden obtenerse, por ejemplo, tal y como se describe en la
solicitud de patente europea
EP-A-0580263. El proceso de
obtención consta de dos etapas, siendo la primera la reacción de un
alcohol conteniendo una cadena hidrocarbonada de la longitud
deseada con óxido de etileno en condiciones normales de reacción
conocidas por el experto en la materia. Por otro lado, también se
puede partir de un alcohol previamente etoxilado. A continuación,
el alcohol etoxilado se hace reaccionar con una base fuerte, por
ejemplo hidróxido sódico o potásico en presencia de un agente
reductor, como podría ser el borohidruro sódico, para formar el
correspondiente alcoxilato sódico o potásico. Este producto se hace
reaccionar con monocloroacetato sódico para formar el
correspondiente étercarboxilato en forma de sal. Dicha sal es
convertida en el correspondiente ácido mediante un lavado con ácido
sulfúrico. El étercarboxilato así obtenido, que puede contener,
además, alcohol no etoxilado, alcohol etoxilado, alcohol
carboximetilado y ésteres de los ácidos carboxílicos con cualquiera
de las sustancias con una función alcohol, puede ser purificado
según métodos standard. No obstante, esta purificación no es
imprescindible para la utilización del étercarboxilato como agente
lubricante.
El uso como lubricante de los étercarboxilatos de
la presente invención se lleva a cabo en forma de dilución acuosa.
En particular, cuando se emplean como lubricantes en sistemas de
transporte para botellas de vidrio y/o plástico, como por ejemplo,
botellas de polietilentereftalato (PET) o policarbonato (PC);
latas, envases de vidrio, bidones, embalajes de cartón y similares,
las soluciones acuosas contienen entre un 0,1 y 30% en peso de
étercarboxilato, preferiblemente entre un 1 y 20% en peso. En este
caso se considera que la solución acuosa se encuentra en forma
concentrada.
Las soluciones acuosas de étercarboxilatos, en
particular cuando se emplean para instalaciones de transporte,
pueden contener, además, aditivos como pueden ser tensioactivos
iónicos, tensioactivos no iónicos, tensioactivos anfotéricos,
agentes inhibidores de la formación de espuma, agentes reguladores
de espuma, agentes estabilizadores de espuma, agentes complejantes,
agentes quelatantes, solubilizantes, emulsionantes, biocidas,
bactericidas, desinfectantes, fungicidas, antioxidantes,
inhibidores de corrosión y agentes reguladores del pH, formando así
composiciones lubricantes acuosas concentradas.
El pH de dichas composiciones lubricantes
acuosas, en particular cuando se emplean para instalaciones de
transporte, se encuentra preferiblemente comprendido entre 6,0 y
8,5, más preferiblemente entre 6,5 y 8,0.
Las composiciones lubricantes acuosas se suelen
aplicar en forma muy diluida, de manera que la concentración activa
que se aplica sobre los sistemas de transporte está comprendida
entre 0,01 y 2% en peso. De éste modo, el contenido total de
étercarboxilato presente en las composiciones lubricantes acuosas
diluida está comprendido entre 0,01 y 1%, preferiblemente entre
0,02 y 0,5%. La dilución de las composiciones lubricantes acuosas
concentradas para obtener las composiciones lubricantes acuosas
diluidas, que son las que se aplican directamente sobre los
sistemas de transporte, se puede realizar con agua dura, con agua
semidura o con agua blanda.
La dilución exacta de las composiciones
lubricantes acuosas concentradas dependerá de varios factores, como
por ejemplo, de la velocidad de desplazamiento de la guía de
desplazamiento transportadora, del tipo de envase que transporta
dicha guía, etc.
Como solubilizantes, las composiciones de la
invención presentan solubilizantes que se puedan mezclar con agua
o los que sean solubles en agua. Se prefiere, en particular cuando
la composición se emplea para instalaciones de transporte, el
empleo como solubilizantes de urea, etanol,
n-propanol, i-propanol,
n-butanol, etilenglicol y/o butildiglicol,
polietilenglicoles, aceites vegetales, ésteres de glicerina
alcoxilados derivados de ácidos carboxílicos conteniendo entre 6 y
22 como los comercializados por KAO Corporation S.A. bajo la marca
registrada Levenol, étercarboxilatos con una cadena carbonada
C_2-C_{10}, etc., en una cantidad de 10 hasta
40% en peso de uno o varios de estos solubilizantes, referida a 100
partes en peso de la cuantía total de étercarboxilatos de fórmula
general I. Estos solubilizantes son adecuados en el sentido de la
presente invención, si no reducen el efecto lubricante de las
composiciones lubricantes acuosas.
Los desinfectantes que podrían estar contenidos
en las composiciones lubricantes acuosas, en particular para
sistemas de transporte, son, por ejemplo, los descritos en la
''Guía de Plaguicidas utilizados en higiene alimentaria y salud
pública'', editada por el Ministerio de Sanidad y Consumo de
España (ISBN:
84-7607-499-2). De
forma preferida según la invención se emplean desinfectantes,
cuando se ha temer la formación de gérmenes en los depósitos de
reserva o en las cintas transportadoras. Dichos desinfectantes o
mezclas de los mismos se pueden emplear en cantidades de 5 hasta 50
partes en peso, referidas a 100 partes en peso de étercarboxilatos
de fórmula general I.
Los ejemplos que siguen a continuación se exponen
a efectos de proporcionar al experto en la materia una explicación
suficientemente clara y completa de la presente invención.
Los ensayos para medir la resistencia de roza-
miento se han realizado en una cinta transportadora de botellas de
acero inoxidable bajo las siguientes condiciones:
- -
- Medida de la resistencia de 7 botellas de cerveza de tipo NRW 0.5 L, rellenas de agua, como esfuerzo de tracción mediante un dinamómetro. Dichas botellas se encuentran ubicadas en una caja de plástico para botellas de cerveza de modo que se permite su rotación en la cinta pero se impide que vuelquen sobre la misma.
- -
- Velocidad de transporte de las botellas: aproximadamente 0.5 m/s.
- -
- Rociado continuo sobre la cinta transportadora de botellas con una solución al 0,04% en peso de lubricante.
- -
- Volumen de rociado de la tobera: aproximadamente 3.5 L/hora.
Se define el coeficiente de rozamiento (µ) como
el cociente entre el esfuerzo de tracción medido respecto una
botella y el peso de la botella expresado en gramos. Se determina
dicho coeficiente cuando se obtiene un valor constante.
La formación de espuma se controló de forma
visual.
La dilución de los étercarboxilatos para obtener
las composiciones lubricantes acuosas descritas en la Tabla 1 se
realizó con agua dura, en concreto de dureza 15°dH (grados
alemanes) de acuerdo con la norma UNE-EN 12829.
CLC | Lubricante | % en peso |
CLC.1 | Étercarboxilato de tipo oleico con un grado medio de etoxilación de 1 | 0,04 |
CLC.2 | Étercarboxilato de tipo oleico con un grado medio de etoxilación de 2 | 0,04 |
CLC.3 | Étercarboxilato de tipo oleico con un grado medio de etoxilación de 1 en | 0,04 |
forma de sal potásica | ||
CLC.4 | Étercarboxilato de tipo oleico con un grado medio de etoxilación de 1,5 en | 0,04 |
forma de sal potásica | ||
CLC.5 | Étercarboxilato de tipo oleico con un grado medio de etoxilación de 2 en | 0,04 |
forma de sal potásica | ||
Ejemplo | N-9-octadecenilpropano-1,3-diamina | 0,04 |
Comparativo 1 | ||
Ejemplo | ^1Composición lubricante basada en jabón (ácido de aceite de | ^20,25 |
Comparativo 2 | resina neutralizado con trietanolamina) | |
^1La composición lubricante basada en jabón presenta los siguientes ingredientes: | ||
\hskip0,3cm 4,0% en peso de ácido de aceite de resina ("tall oil acid") | ||
\hskip0,3cm 9,5% en peso de AKYPO® RO 50 VG^3 | ||
\hskip0,3cm \begin{minipage}[t]{145mm} 6,5% en peso de una mezcla de un étercarboxilato del ácido octanoico con un grado medio de etoxilación de 8 y un étercarboxilato del ácido hexanoico con un grado medio de etoxilación de 3\end{minipage} | ||
\hskip0,3cm 2,0% en peso de gluconato sódico | ||
\hskip0,3cm 13,0% en peso de trietanolamina | ||
\hskip0,3cm 65,0% en peso de agua desionizada | ||
\begin{minipage}[t]{150mm} ^4La composición lubricante del Ejemplo Comparativo 2 presenta un 0,25% en peso de la composición lubricante basada en jabón, de tal manera que el tanto por ciento en peso del étercarboxilato con un grado medio de etoxilación 5 es de un 0,04%.\end{minipage} | ||
^3AKYP0® RO 50 VG es un étercarboxilato de tipo oleico con un grado medio de etoxilación de 5 | ||
comercializado por KAO Chemicals GmbH |
La Tabla 2 representa los coeficientes de
rozamiento obtenidos para las composiciones lubricantes descritas
en la Tabla 1. En dicha tabla se describen tanto composiciones
lubricantes de acuerdo con la presente invención (CLC.1 - CLC.5),
como los Ejemplos Comparativos.
CLC | \mu | ^1Espuma |
CLC.1 | 0,119 | 0 |
CLC.2 | 0,125 | 0 |
CLC.3 | 0,108 | 0 |
CLC.4 | 0,103 | 0 |
CLC.5 | 0,109 | 0 |
Ejemplo Comparativo 1 | 0,127 | 0 |
Ejemplo Comparativo 2 | 0,129 | 0 |
^1Espuma: | ||
- Formación excesiva: 3 | ||
- Formación moderada: 2 | ||
- Ligera formación: 1 | ||
- Sin formación: 0 |
De los resultados experimentales se puede
comprobar que el uso de los étercarboxilatos de acuerdo con la
presente invención no solo permite obtener coeficientes de
rozamiento inferiores a los obtenidos por los ejemplos comparativos
tanto en forma ácida como en forma de sal, sino que la formación
de espuma es nula.
Finalmente, cabe mencionar que el uso de los
citados étercarboxilatos como agentes lubricantes en instalaciones
de transporte permite reducir o eliminar la presencia de agentes
bactericidas, tal y como se observa al realizar ensayos para
antisépticos y desinfectantes químicos.
Claims (9)
1. Uso de étercarboxilatos con un grado medio de
etoxilación comprendido entre 0.3 y 15 como agente lubricante.
2. Uso según la reivindicación anterior
caracterizado porque los étercarboxilatos presentan la
fórmula general (I)
(I)R-(OCH_2CH_2)_n-O-CH_2COOX
donde:
- -
- R representa un resto alquilo, alquenilo o alquinilo conteniendo de 12 a 22 átomos de carbono,
- -
- n es un número comprendido entre 0,3 y 15,
- -
- X es hidrógeno, un metal alcalino, un catión amonio o un catión alcanolamonio.
3. Uso según la reivindicación 2,
caracterizado porque en la fórmula general (I) R representa
un resto alquilo, alquenilo o alquinilo que contiene de 16 a 18
átomos de carbono.
4. Uso según las reivindicaciones 2 y 3,
caracterizado porque en la fórmula general (I) n es un
número comprendido entre 0,3 y 10.
5. Uso según las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizado porque en la fórmula general (I) n es un
número comprendido entre 0,5 y 6.
6. Uso según las reivindicaciones 2 a 5,
caracterizado porque en la fórmula general (I) n es un
número comprendido entre 0,5 y 3.
7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 6, caracterizado porque en la fórmula general (I) X es
hidrógeno o un metal alcalino.
8. Uso según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque los étercarboxilatos se usan como
agente lubricante en sistemas de transporte para botellas de vidrio
y/o plástico, como por ejemplo, botellas de polietilentereftalato
(PET) o policarbonato (PC).
9. Uso según las reivindicaciones 1 a 7
caracterizado porque los étercarboxilatos se usan como
agente lubricante en sistemas de transporte para latas, envases de
vidrio, bidones, embalajes de cartón y similares.
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