JP4065031B2 - アルカリ性エーテルアミンコンベヤー潤滑剤 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、エーテルアミンをベースとした潤滑剤およびその使用方法に関する。特に、本発明は、アルカリ性pHを有し、酸性の汚物の存在下で改良された潤滑性を有するエーテルアミンをベースとした潤滑剤に関する。
発明の背景
飲料品および他の食料品は、パッケージとコンベヤーの積載物支持表面との間の摩擦を低減するために潤滑された機械化コンベヤーシステム上で頻繁に処理および包装される。従来、これらのコンベヤーシステムの積載物支持表面上で一般に使用される潤滑剤は、通常、活性潤滑成分として脂肪酸石鹸を含んでいた。
さらに、少なくともボトル詰め作業中に、様々なタイプの容器(即ち、缶、グラスおよびPET物品)を搬送するトラックを潤滑するのに潤滑剤が効果的であることが非常に望ましい。脂肪酸潤滑剤は、これらのタイプの容器のいずれに対しても効果的である。従って、これらの潤滑剤は、様々な飲料容器に応用される「普遍的な」潤滑剤である。
これらの脂肪酸潤滑剤は、従来から優れた潤滑性を提供してきた。しかし、脂肪酸潤滑剤はまた、一般に硬水に見出されるカルシウムおよびマグネシウムカチオンの存在下で不溶性沈殿物を形成することも知られている。このような沈殿物の形成を防止するために、水軟化剤およびEDTAなどの化学キレート剤が脂肪酸をベースとした潤滑剤と共に用いられなければならない。このような方策を怠ると、一般に沈殿物が形成され、潤滑剤をコンベヤーに適用するのに用いられるスプレーノズルを詰まらせる可能性がある。
抗菌剤は、食物を搬送し得るコンベヤーシステムに特に有用である。コンベヤー上に飲料品および他の食料品がこぼれると、多くの場合、細菌、酵母、およびカビが増殖し、ぬめりまたは汚れを形成する可能性がある。これらのぬめりまたは汚れは、コンベヤーの性能を阻害し、製品の清潔さおよび外観を損なう。抗菌剤は、食物を搬送し得るコンベヤーシステムにおけるぬめりの形成を低減するのに特に有用である。
脂肪酸をベースとした潤滑剤は、効果的な抗菌剤を用いて調製されている。しかし、硬水中のイオン(water hardness ions)と反応する傾向があるため、潤滑剤の性能全体が損われる。脂肪酸潤滑剤の代替物もまた開発されているが、これらの組成物もある欠点を有する。
例えば、Jansenの米国特許第4,839,067号は、潤滑量の中和されたC12〜18第1級脂肪族アミンを含む抗菌性潤滑剤組成物を用いてコンベヤーベルトを処理することによって、チェーン型コンベヤーベルトを維持する方法を開示している。しかし、Jansenに記載されているように、第1級脂肪族アミンは、水中に不純物として一般に見出されるSO4 -2、PO4 -3およびCO3 -2などのアニオンの存在下で沈殿物を形成する傾向がある。この沈殿物は、硬水の存在下で脂肪酸石鹸と同様に、スプレーノズルを詰まらせ、コンベヤーシステムの表面を汚す可能性がある。
Schmidtらの米国特許第5,182,035号は、物理安定性を向上させるために用いられるアルコール性ヒドロトロピー剤と組み合わせて潤滑剤組成物に用いられる、酢酸で中和された脂肪族エーテルジアミンを開示している。
Remusの米国特許第5,510,045号および対応出願のWO95/26389は、ガラス、アルミニウムおよびツーピースPET容器と共に用いられるアミン潤滑剤組成物を開示している。潤滑剤組成物は、アミンの混合物、ヒドロトロピー剤、および8より高いpHを維持するためにアルカリ源を含む。
Weberらの米国特許第5,062,978号はまた、特にボトルの搬送においてコンベヤーベルト操作に有用な中和脂肪族アルキルアミンをベースとした水性潤滑剤組成物を開示している。
Schapiraの公開欧州特許出願第0,533,522A1号は、水溶性および潤滑性を提供するために中和された分岐飽和または不飽和C6〜C21アルキルエーテルアミンおよびジアミンを含む潤滑剤組成物を開示している。潤滑剤組成物は、コンベヤー操作に有用であり、界面活性剤およびアルコール溶媒も含み得る。
脂肪族アミンは、十分な潤滑性および抗菌活性を提供することが見出されているが、その有用性は限定されている。なぜなら、水中に一般に見出されるアニオンの存在下で沈殿物を形成する傾向があるためである。
従って、コンベヤーシステムに適用される前に潤滑剤調製物を希釈するために用いられる水中で一般に見出されるアニオンおよびカチオンの両方に対して耐性を提供し、ビールなどの飲料がこぼれた場合でも優れた潤滑性を提供する抗菌性コンベヤー潤滑剤が依然として実質的に必要とされている。
発明の要旨
本発明の第1の局面によると、有効な潤滑量の1つまたはそれ以上のエーテルアミン化合物を含む潤滑剤濃縮物が提供される。各アミン化合物は、次式
R1−O−R2−NH2、
R1−O−R2−NH−R3−NH2
およびその混合物からなる群から選択され、
ここで、R1は直鎖または分岐の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基である。組成物はまた、水で希釈されたとき、エーテルアミン化合物を溶解するのに有効な量の界面活性剤を含む。
請求の範囲に記載の発明の他の局面によると、主要部分の水(major portion of water)および約10ppmから10000ppmの1つまたはそれ以上のアミン化合物を含む潤滑剤用溶液が提供される。各アミン化合物は、次式
R1−O−R2−NH2、
R1−O−R2−NH−R3−NH2および
その混合物からなる群から選択され、
ここで、R1は直鎖または分岐の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基である。潤滑剤用溶液はまた、アミン化合物を溶解するために用いられる界面活性剤を含む。
請求の範囲に記載されている発明の他の局面によると、次式
R1−O−R2−NH2、
R1−O−R2−NH−R3−NH2
ここで、R1は直鎖または分岐の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基である:
およびその混合物からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミン化合物を含む潤滑剤用溶液を用いてコンベヤーシステムを潤滑する方法が提供される。潤滑剤用溶液はまた、アミン化合物を溶解するために用いられる界面活性剤、およびバランス量の水(balance of water)を含む。この方法は、潤滑剤用溶液を使用目的の表面に適用する工程を含む。
本発明は、それぞれが直鎖または分岐の飽和または不飽和アルキルエーテルアミンを含む、潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液である。アルキルエーテルアミン化合物は、pHが大抵の場合3から4以下である酸性ビールの汚物などのイオンや酸性飲料汚物が存在するにもかかわらず、水性の潤滑剤用溶液において潤滑性を促進する。
本発明によると、食物の汚れと潤滑剤用溶液との相互作用が低減されたことによりコンベヤーの汚れが低減される。本発明の組成物はまた、イオンを含んだ水に対してより大きな耐性を有する潤滑剤用溶液を提供する。さらに、本発明の潤滑剤用溶液はまた、食物に接触しない表面に対して細菌コロニー形成単位を5分以内に99.9%減少させる抗菌効果を有する。
本発明では、「潤滑剤濃縮物」は、使用前に希釈される組成物を指す。「潤滑剤用溶液」は、一旦希釈されてから目的の表面に適用される潤滑剤組成物を指す。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、潤滑剤濃縮物、潤滑剤用溶液、および潤滑剤用溶液の使用方法に関する。潤滑剤濃縮物は、固体または液体であり得る。
本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、潤滑性および抗菌特性を有し、使用環境下で頻繁に発生する様々な沈殿物の形成の少ない直鎖および分岐の飽和および不飽和アルキルエーテルアミン化合物を含む。
本発明の組成物は界面活性剤溶解剤を含み、また、他の構成成分として、抗菌剤およびアルカリ化剤も含み得る。本発明はまた、請求の範囲に記載される発明の使用方法も含む。
A.アルキルエーテルアミン化合物
本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、アミン化合物を含む。アミン化合物は、組成物の潤滑性、さらには抗菌特性を提供し、水による希釈および/または適用表面上の汚染物から生じる様々な沈殿物の形成を減少するかまたはなくする。
本発明のアミン化合物は、任意の数の種類のものを含み得る。好ましくは、アミン化合物は、以下の式:
R1−O−R2−NH2 (1)
R1−O−R2−NH−R3−NH2 (2)
およびその混合物で表わされるアルキルエーテルアミン化合物であり、
ここで、R1は直鎖または分岐の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基であり得る。
さらに好ましくは、R1は直鎖または分岐C12〜C16アルキル基、R2はC2〜C6直鎖または分岐アルキレン基、R3はC2〜C6直鎖または分岐アルキレン基である。
好ましくは、本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、直鎖C6〜C18アルキルとして存在するR1を有する1つまたはそれ以上のアミン化合物を含む。R1が直鎖アルキル基である場合、潤滑剤濃縮物から得られる潤滑剤用溶液は、向上した潤滑性を提供する。
さらに好ましくは、本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、9より大きいpHを有し、酸源が何も添加されず、R1が直鎖C6〜C18アルキル基である1つまたはそれ以上のアミン化合物を含む。
本発明の好ましい組成物は、R1がC12〜C16アルキル基、R2がC3アルキレン基、およびR3がC3アルキレン基である、式(2)の直鎖アルキルエーテルジアミン化合物を含む。
使用されるアミン化合物が式(1)および(2)のアミンである場合、R1はまた、直鎖もしくは分岐アルキルC12〜C16、または直鎖アルキルC10〜C12およびC14〜C16の混合物のいずれかであり得る。
概して、本発明の組成物に用いられる直鎖または分岐アルキルエーテルアミン化合物は、希釈されてより低い濃度で使用されるものの、高い潤滑性を有する。潤滑剤濃縮物におけるアミン化合物の量は、一般に、約0.1重量%から90重量%、好ましくは約0.25重量%から75重量%、より好ましくは約0.5重量%から50重量%の範囲である。これらの物質は、PA−19、PA−1618、PA−1816、DA−18、DA−19、DA−1618、DA−17、DA−1816等として、Tomah Products Incorporatedから市販されている。
更に具体的には、Tomah DA−1618は、C12〜14直鎖アルキルオキシプロピル−1,3−ジアミノプロパン、Tomah DA−18は、C14直鎖アルキルオキシプロピル−1,3−ジアミノプロパン、Tomah DA−17は分岐N−イソトリデシルオキシプロピル−1,3−ジアミノプロパン、およびTomah PA−19は直鎖アルキルオキシプロピルアミンである。
代表的なアルキルエーテルアミン化合物は、一般に、以下に示す式に従って、直鎖または分岐C12以上のアルキルアルコールおよびアクリルニトリルから調製され、エーテルアミンを提供する。
ここで、R1は上記のように定義される。ジアミンは、以下の式に従って合成され得る。
ここで、R1は上記のように定義される。
水による潤滑剤濃縮物の希釈は好ましくは、目的とする応用または使用における潤滑性をもたらすように計算された潤滑剤溶液を得る。従って、本発明の潤滑剤用溶液における活性なアミン化合物の濃度は、約10ppmから10000ppm、好ましくは約30ppmから5000ppm、より好ましくは約50ppmから2000ppmである。
B.界面活性剤
本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、また界面活性剤を含む。界面活性剤は、ヒドロトロピー剤として作用して、水性の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液中にエーテルアミンを溶解し、相安定性を向上させる。界面活性剤はまた、潤滑剤用溶液における洗浄性を向上させる。本発明において界面活性剤として用いられ得る化合物は、特に非イオン性界面活性剤を含む。
非イオン界面活性剤は、一般に、実質的に電荷を帯びない疎水性化合物であり、分子中に酸素が存在することにより親水性の傾向を示す。非イオン界面活性剤は、広範囲なポリマー化合物を含み、これらのポリマー化合物は、限定はされないが、特にアルコキシル化アルキルフェノール類、アルコキシル化脂肪族アルコール類、アルコキシル化アミン類、アルコキシル化エーテルアミン類、カルボン酸エステル類、カルボン酸アミド類、ポリオキシアルキレンオキサイドブロックコポリマー類を含む。好ましくは、アルコキシ基は、エトキシ基またはプロポキシ基、および最も好ましくはエトキシ基である。
本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液に特に適切な非イオン界面活性剤は、一般式R1((CH2)mO)nを有し、R1が約8から約24の炭素原子を有する脂肪族基であり、mが1から約5までの整数であり、nが分子上のエチレンオキシド基の平均数を示す1から約40までの数である、アルコキシル化(好ましくは、エトキシ化)アルコール類である。
本発明において有用であることが見出されている非イオン界面活性剤は、Macon 9としてStepan Chemical Co.から入手できる約9.5モルがエトキシ化されたノニルフェノールエトキシレート類、およびNeodol 25−9としてShell Chemical Companyから入手できる約9モルがエトキシ化されたC12〜15直鎖アルコールエトキシレート類を含む。以下の反応式で合成されたエトキシ化エーテルアミンもまた有用である。
一般に、潤滑剤濃縮物において、界面活性剤の濃度は、約0.1重量%から66重量%、好ましくは約0.5重量%から50重量%の範囲である。より好ましくは、界面活性剤の濃度は、約1から30重量%の範囲である。
C.アルカリ源
一般に、本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、アルカリ性pHを有する。本発明の潤滑剤濃縮物は約10以上、好ましくは約10から13の範囲のpHを有する。潤滑剤用溶液は、一般に、界面活性剤およびアミン化合物以外のアルカリ源を添加しない場合、約9.0より大きい、好ましくは約9.5から13のpHを有する。しかし、潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液のpHを低下させる他の添加物が潤滑剤濃縮物または潤滑剤用溶液に添加される場合、アルカリ源が添加され得る。
アルカリ源の一般的な特性は、この系内で溶解性を有する化学組成物のみに限定される。即ち、アルカリ源は、沈殿物または膜塩の形成を促進する金属イオンを与えてはならない。アルカリ源の例としては、珪酸塩、水酸化物、燐酸塩、炭酸塩およびアルカノールアミン類が挙げられる。
アルカリ源が存在すると、アルカリ源は、組成物のpHを所望のレベルまで引き上げるのに用いられ得る。その結果、アルカリ源の濃度は、アルカリ源のタイプおよび要求されるpH増加によってかなり変化し得る。
D.抗菌剤
一般に、潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液は、接触後5分以内に細菌のコロニー形成単位を99.9%減少させる抗菌効果を有する。しかし、さらなる抗菌効果が所望される場合、本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液はまた、1つまたはそれ以上の抗菌剤を含んでいてもよい。一般に、細菌効果を有する任意の固体または液体化学剤が本発明では用いられ得る。pH9以上で抗菌効果を供与することが知られている化学組成物としては、ヨー素担持化合物(iodophors)、フェノール類、および第四級アンモニウム化合物が挙げられる。
本発明で有用な好ましい抗菌物質は、Stepan Chemical Companyなどの製造業者から市販されているN−アルキル(C12〜18)ジメチルベンジルアンモニウムクロライド、N−アルキル(C14〜18)ジメチルベンジルアンモニウムクロライド、N−テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド一水化物、ジメチルジデシルアンモニウムクロライド、およびN−アルキル(C12〜14)ジメチル1−ナフチルメチルアンモニウムクロライドのようなアルキルおよびベンジル四級化合物などのカチオン界面活性剤である。
抗菌剤が存在する場合、抗菌剤は、要求される作用を提供するのに実質的に必要な濃度を有していなければならない。一般に、潤滑剤濃縮物では、抗菌剤の濃度は、約0.1から10重量%、好ましくは約1から8重量%、最も好ましくは約2から6重量%の範囲であり得る。
E.補助剤
本発明の潤滑剤濃縮物および潤滑剤用溶液はまた、上記の組成物の特性または性質を改変するための1つまたはそれ以上の補助剤を含み得る。代表的な補助剤としては、特に、粘度調整剤、汚物再堆積防止剤、防腐剤、染料、芳香剤、発泡防止剤、汚物懸濁および可溶化剤、ならびに浸透剤が挙げられる。
調製
本発明の潤滑剤用溶液は、潤滑剤濃縮物として調製され得る。潤滑剤濃縮物は、後に希釈され、所定の用途に用いられる。一般に、潤滑剤濃縮物は、アミン化合物の濃度に応じて約10から10,000倍に希釈され、潤滑剤用溶液を提供し得る。以下の表は、本発明の組成物の様々な濃度のガイドラインを示す。
実施例
以下の実施例は、本発明の様々な性質、特性および例示的な実施態様を示す。しかし、これらの実施例は、請求の範囲に記載される発明の限定として解釈されるものではない。
実施例1
非中和組成物および中和対照の調製
エーテルアミンおよびエトキシ化界面活性剤を攪拌しながら水に添加することによって組成物1〜7を調製した。相分離によって明らかなように、組成物3におけるエーテルアミンは界面活性剤によって十分に溶解しなかった。アミンに対する界面活性剤の比を高くし、この組成物を組成物7として再び調製した。この組成物では相分離は起こらなかった。
組成物1、2および4〜7については、pHは11を超えていた。これは、アミンが中和状態ではないことを示している。通常、10個より多くの炭素のアルキル基を有する中和されていない飽和アルキルアミンは水に不溶性である。これらの組成物の水溶性を界面活性剤による結合によって成し遂げた。
組成物8および9は、酢酸で中和された比較例を示す。組成物8および9では、エーテルアミンを酢酸中和により可溶化し、洗浄性を得るために界面活性剤を含ませた組成物8および9の組成のpHは7.0〜7.5であった。
本実施例は、アルキルエーテルアミンが、エトキシ化非イオン界面活性剤を含む種々の界面活性剤を用いて水性組成物に可溶化され得ることを示している。
実施例2
潤滑性
水道水で0.5重量%に希釈することによって、潤滑剤用溶液6Dおよび10D(「D」は希釈物を示す)を、潤滑剤濃縮物6Cおよび10C(「C」は濃縮物を示す)から(実施例1における調製と同様に)調製した。
滑り性の測定
潤滑剤用溶液6Dおよび10Dを、直径が20.5cmの研磨したステンレス鋼プレートの周辺に沿って流した。プレートを電気モータに接続し、電源を投入した時点で均一な速度で回転させた。189gmのガラスディスクをロードセルに取り付け、潤滑剤用溶液6Dおよび10Dで湿らせたプレートの領域に置いた。電気モータに電源が投入されると、ディスクはプレート上で自由に滑走した。ガラスディスクとステンレス鋼プレートとの間の抵抗(drag)をロードセルによって検出し、チャート式記録計に転送した。
テスト方法の精度を確実にするために、標準的な脂肪酸潤滑剤用溶液からの抵抗をトライアル走行の前後で測定し、得られた値に1.00の摩擦係数を任意に割り当てた。各トライアル走行を脂肪酸潤滑剤用溶液の試験と比較し、結果を相対摩擦係数(COF)として報告した。COFが低ければ低いほど、潤滑性は良好であった。
対照として用いた調製物は、以下を含む脂肪酸潤滑剤濃縮物であった。
およびこの組成物のCOFは以下のとおりであった。
1200ppmのNaHCO3を添加した蒸留水において0.1重量%で調製物をテストした。
潤滑剤用溶液6Dは、酸性汚物の不在下でも存在下であっても優れた潤滑性を示した。これは、潤滑剤濃縮物におけるアミン種の中和ではなく、溶解によってpHが中性からアルカリ性になったためと思われる。
上記の明細書、実施例およびデータは、本発明の組成物の製造および使用に関して完全な説明を提供している。本発明の多くの実施態様は、本発明の精神および範囲を逸脱せずになされ得るので、本発明は、以下に添付する請求の範囲に記載される。
Claims (4)
- 潤滑剤濃縮物であって、
a.それぞれのアミン化合物が、次式
R1−O−R2−NH2
R1−O−R2−NH−R3−NH2
ここで、R1は直鎖の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3は直鎖C1〜C8アルキレン基で表わされるエーテルアミン化合物またはその混合物からなる群から選ばれた有効な潤滑量の1つまたはそれ以上のエーテルアミン化合物と、
b.水で希釈されたときに前記エーテルアミン化合物を可溶化するのに有効な量の界面活性剤とを含み、
前記潤滑剤濃縮物の組成物が10より高いpHを有する潤滑剤濃縮物。 - 潤滑剤用溶液であって、
主要部分の水と、
それぞれのアミン化合物が、次式
R1−O−R2−NH2
R1−O−R2−NH−R3−NH2
ここで、R1は直鎖の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2は直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3は直鎖C1〜C8アルキレン基で表わされるエーテルアミン化合物またはその混合物からなる群から選ばれた約10ppmから10,000ppmの1つまたはそれ以上のエーテルアミン化合物と、
前記アミン化合物を可溶化するのに有効な量の界面活性剤とを含み、
10より高いpHを有する潤滑剤溶液。 - 1つより多くのエーテルアミン化合物が前記潤滑剤濃縮物中に存在し、前記エーテルアミン化合物の少なくとも1つがジアミン化合物で、R1が直鎖C10〜C12アルキル基、直鎖C14〜C16アルキル基、およびその混合物からなる群から選択され、R2がC2〜C6アルキレン基、ならびにR3がC2〜C6アルキレン基である、請求項1または2に記載の組成物。
- コンベヤーシステムを潤滑する方法であって、
(a)潤滑剤濃縮物を水で希釈し、有効な潤滑量の1つまたはそれ以上のエーテルアミン化合物を含む前記請求項のいずれかに記載の水性潤滑剤を形成する工程であって、前記潤滑剤濃縮物中の前記アミン化合物のそれぞれが
R1−O−R2−NH2
R1−O−R2−NH−R3−NH2
およびその混合物からなる群から選択される式で表わされ、
R1が直鎖の飽和または不飽和C6〜C18アルキル基、R2が直鎖または分岐C1〜C8アルキレン基、およびR3が直鎖C1〜C8アルキレン基であり、前記潤滑剤濃縮物が希釈および使用されるときに前記潤滑剤濃縮物中にアミンを可溶化するのに有効な量の界面活性剤をさらに含む、工程と、
(b)10より高いpHを有する前記潤滑剤用溶液組成物を目的とする使用表面に塗布する工程と、
を包含する方法。
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