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Title:
USE OF FATTY-ACID AMIDE ALKYLENEAMINOCARBOXYLIC ACIDS OR WATER-SOLUBLE SALTS THEREOF IN AQUEOUS LUBRICANT SOLUTIONS, AND CONCENTRATES OF SUCH SOLUTIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1995/023201
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns the use of fatty-acid amide alkyleneaminocarboxylic acids of the general formula (I), or water-soluble salts thereof, in aqueous lubricant solutions for conveyor lines in filling plants for foods and/or drinks, as well as concentrates for preparing such solutions.

Inventors:
WINKELMANN BIRGIT (DE)
KLUSCHANZOFF HARALD (DE)
Application Number:
PCT/EP1995/000569
Publication Date:
August 31, 1995
Filing Date:
February 16, 1995
Export Citation:
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Assignee:
HENKEL ECOLAB GMBH & CO OHG (DE)
WINKELMANN BIRGIT (DE)
KLUSCHANZOFF HARALD (DE)
International Classes:
C07C53/08; C07C53/122; C07C55/06; C07C59/255; C07C59/265; C10M173/02; C11D1/10; (IPC1-7): C10M173/02
Domestic Patent References:
WO1993018121A11993-09-16
WO1993018120A11993-09-16
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Claims:
Patentansprüche
1. Verwendung von Fettsäureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren was¬ serlöslichen Salzen der allgemeinen Formel (CH2)mC00M RCN(CH2)nNx+[(CH2)mC00]x (I) wobei R ein substituierter oder unsubstituierter, linearer oder verzweig¬ ter, gesättigter oder ein, zwei oder dreifach ungesättigter Al kylrest mit 8 bis 20 CAtomen, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus Amino, Imino, Hydroxy und Carboxygruppen, R1 Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 3 bis 12 CAtomen oder eine Grup¬ pe Y, Y ein Substituent (CH )p0X oder ein Substituent (CH2)mC00M, X Wasserstoff oder eine Gruppe (CH2)mC00M, M unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Ammonium, Alkylammonium oder Alkalimetallkation, n 1,.
2. oder 3, unabhängig voneinander 1, 2, oder 3, p 1, 2 oder 3 x 0 oder 1 bedeuten, einzeln oder im Gemisch miteinander in wäßrigen Schmiermit¬ tellösungen für Transportketten in Abfüllanlagen für Lebensmittel und/oder Getränke sowie in Konzentraten zum Bereiten dieser wäßrigen Schmiermittellösungen.
3. 2 Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der allge¬ meinen Formel (I) R ein linearer, unsubstituierter, gesättigter oder ungesättigter, vorzugsweise ein gesättigter, Alkylrest mit 8 bis 20 CAtomen, vor¬ zugsweise mit 12 bis 18 CAtomen bedeutet.
4. 3 Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß in der allgemeinen Formel (I) R'= H ist.
5. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Formel (I) n = 2 und/oder m = 1 und/oder p = 2, vorzugsweise n = 2 und m 1 und p = 2 sind.
6. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Fettsäurea idderivaten der allgemeinen Formel (I) x = 0 ist und Y vorzugsweise eine Gruppe (CH2) 0CH2C00M bedeutet, wobei M die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat und vorzugsweise in beiden Fällen für ein Alkalimetallkation, insbesondere für ein Natriumion steht.
7. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Fettsäureamidderivaten der allgemeinen Formel (I) Y eine Gruppe (CH2)20H bedeutet und M vorzugsweise für ein Alkali etallkation, insbesondere für ein Natriumion steht.
8. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die SäureAnionen der allgemeinen Formel (I) in Form ihrer wasserlöslichen Ammonium, Alkylammonium oder Alkali e tallsalze, vorzugsweise ihrer Alkalimetallsalze und insbesondere ihrer Natriumsalze eingesetzt werden.
9. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Schmiermittellösungen die SäureAnio¬ nen der allgemeinen Formel (I) in Gesamtkonzentrationen zwischen 10 und 200 ppm enthalten.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Schmiermittellösungen einen pHWert im Bereich von 5 bis 9 aufweisen.
11. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 zur Schmie¬ rung von Transportketten oder Transportbändern in Abfüllanlagen für Getränkeflaschen, insbesondere für Flaschen aus Glas, Polyethylentere phthalat, Polycarbonat, Geracote und/oder Polyvinylchlorid.
12. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die SäureAnionen der allgemeinen Formel (I) in Gesamtkonzentrationen zwischen 2 und 10 Gew.% in wäßrigen Konzentra¬ ten eingesetzt werden, die zum Bereiten von wäßrigen Schmiermittellö¬ sungen um einen Faktor zwischen 200 und 1000 mit Wasser verdünnt wer¬ den.
13. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzen¬ trate Lösungsvermittler, vorzugsweise ausgewählt aus Alkoholen, Poly alkoholen, Ether und Polyether, insbesondere aus Isopropanol, Butyl glykol, Butyldiglykol, Ethylenglykolether, und alkoxylierten Carbon¬ säuren und deren Estern, vorzugsweise in Mengen zwischen 3 und 20 Gew.% enthalten.
14. Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 11 und 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Konzentrate nichtionische und/oder amphotere Tenside, insbesondere alkoxylierte Fettamine und/oder alkoxylierte Fettalkohole, vorzugsweise in Mengen zwischen 1 und 10 Gew.% enthal¬ ten.
15. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrate niedere ein oder mehrbasische Carbonsäuren mit 2 bis 5 CAtomen, insbesondere Essigsäure, Propion säure, Oxalsäure, Weinsäure und/oder Citronensäure, vorzugsweise in Mengen von 1 bis 10 Gew.% enthalten und vorzugsweise einen pHWert im Bereich 4 bis 7 aufweisen.
Description:
"Verwendung von Fettsäureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren wasser- löslichen Salzen in wäßrigen Schmiermittellösungen und deren Konzentraten"

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Fettsäureamidoalky- lena inocarbonsäuren oder deren wasserlöslichen Salzen, gewünschtenfalls in Verbindung mit üblichen Lösevermittlern und weiteren Hilfs- oder Zu¬ satzstoffen in wäßrigen Schmiermittellösungen für Transportketten in Ab- füllanlagen für Lebensmittel und/oder Getränke, insbesondere in Flaschen- abfüllanlagen. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Fettal- kylaminopoly(alkylenamino)carbonsäuren-Anionen in Konzentraten zum Berei¬ ten der wäßrigen Schmiermittellösungen durch Verdünnen mit Wasser. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung zum Schmieren und Reinigen von automatischen Ketten- und Bandschmieranlagen, die beim Abfüllen von Lebensmitteln, vorzugsweise Getränken, in Glas- und Kunv. stoffflaschen (beispielsweise PET, PC), Dosen, Gläser, Fässer, Getränkecontainer (KEG), Papier- und Pappbehälter und dergleichen eingesetzt werden.

In Flaschenkellern und Faßkellern von Getränkebetrieben sowie bei der Ab¬ füllung von Lebensmitteln werden für den Transport der entsprechenden Ge¬ fäße üblicherweise Plattentransportbänder oder andere Förderanlagen be¬ nutzt, die mit geeigneten wäßrige" Schmiermittelzubereitungen über Tauch¬ schmieranlagen oder neuerdings auch über automatische Bandschmiersysteme geschmiert und sauber gehalten werden.

Während Tauchschmieranlagen kaum Probleme hinsichtlich der anwendungstech¬ nischen Eigenschaften bei der Wahl des Schmiermittels bereiten, sind es Ausfällungen schwerlöslicher Salze und mikrobiologische Ablagerungen, die in den Düsen * ■ '- Filtern der zentralen Schmieranlagen den kontinuierlichen Betrieb des Abfüllens von Lebensmitteln, insbesondere Getränken, beträcht¬ lich stören können, so daß die Anlagen nach einer gewissen Betriebsdauer

stets abgeschaltet und gereinigt werden müssen.

Die bisher als Schmiermittel eingesetzten Kettengleitmittel basieren ei¬ nerseits auf Fettsäuren in Form ihrer wasserlöslichen Alkali- oder Alka- nolaminsalze oder auf Fettaminen in Form ihrer organischen oder anorgani¬ schen 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 Ciö-Ciß-Fettsäuresalzen und oberflächenaktiven Substanzen enthalten. Derartige Schmiermittel auf Sei¬ fenbasis 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 Seifen¬ basis 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 Wasserent¬ härtung erforderlich, was eine zusätzliche Keimquelle bedeutet, oder aber der Einsatz hoch komplexierungsmittelhaltiger Produkte, was wie¬ derum 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 Transportbe¬ hältnis führt.

6. Die meisten dieser Produkte sind lösungsmittelhaltig.

7. Die Reinigungswirkung dieser Produkte ist schlecht, so daß eine sepa¬ rate diskontinuierliche Reinigung stets notwendig ist.

8. Derartige Schmiermittelzubereitungen auf Seifenbasis zeigen ein pH-ab¬ hängiges Leistungsverhalten.

9. Schmiermittelzubereitungen auf Seifenbasis zeigen weiterhin eine Was¬ sertemperatur-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 die¬ ser 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 Flaschentransportbän¬ dern in GetränkeabfüUbetrieben, 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 vor¬ zugsweise 12 bis 18 C-Atome aufweisen und einen ungesättigten Anteil von mehr als 10 % enthalten, schmiert.

Aus der EP-A-0 372 628 sind Fettaminderivate der Formeln

R l \ .

N-A-NH und N-Al-C0 2 H R2^ R 2^

als Schmiermittel bekannt, worin

Rl eine gesättigte oder ungesättigte, verzweigte oder lineare Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen; R Wasserstoff, eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen oder -A-NH 2 ; A eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 8 C-Atomen; und A eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 4 C-Atomen bedeutet.

Die AU-A-510 524 beschreibt wäßrige Kettenschmiermittel, die N-Fettalkyl- ß-aminopropionsäuren enthalten. Die Konzentrate enthalten um 10 Gew.-% des Wirkstoffs und werden zum Einsatz mit Wasser um einen Faktor 100 bis 300 verdünnt.

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 Carbona- ten aus alkalischen Wässern, sowie anderen Wasserinhaltsstoffen. Weiterhin können Reaktionen mit Getränkeresten eintreten (Bildung schwarzer Beläge).

Darüber hinaus zeigen diese Schmiermittel auf Fettaminbasis ein unbefrie¬ digendes Schaumverhalten. So neigen die Schmiermittel der EP-A-0 327 628 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 ande¬ rerseits die regelmäßig notwendige Systemreinigung beim Einsatz von Schmiermitteln auf Basis von Fettaminen, die gleichfalls durch die Wasser¬ inhaltsstoffe bedingt ist. Die Ausfällungen, die in beiden Verfahren des Standes der Technik auftreten, müssen dabei entfernt werden. Zur Entfer¬ nung benutzt man eine einfache Säure-Base-Reaktion. Im Falle der Seifen¬ produkte auf Fettsäurebasis werden hierzu alkalische, ko plexierungsmit- telhaltige 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 be¬ schreibt die EP-A-0044458 Schmiermittelzubereitungen, die praktisch frei von Fettsäureseifen sind und die weiterhin ein carboxyliertes nichtioni¬ sches 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, sei¬ fenfreie Schmiermittelzubereitungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung dieser Schmiermittelzubereitungen, insbesondere als Schmiermittel für Plattentransportbänder, die zum Transport von Glasfla¬ schen oder Polyethylenterephthalat-Flaschen dienen. Die im wesentlichen neutralen wäßrigen Schmiermittelzubereitungen (pH im Bereich von 6 bis 8) enthalten Alkylbenzolsulfonate, alkoxylierte Alkanolphosphate und Alkan- carbonsäuren, gegebenenfalls neben üblichen Lösungsvermittlern, Lösungs¬ mitteln, Entschäumungsmitteln und Desinfektionsmitteln.

Allerdings zeigen auch diese beiden a infreien Produkte noch folgende Nachteile:

1. Sie sind aus mikrobiologischer Sicht gesehen ungünstig, da sie hervor¬ ragende Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen schaffen.

2. Weiterhin zeigen sie nur eine geringe Reinigungskraft.

3. Schließlich weisen sie ebenfalls ein schwer zu kontrollierendes Schaumverhalten auf.

Die internationale Patentanmeldung WO 90/10053 beschreibt Schmiermittel auf Basis von linearen Poly(alkylenamin)derivaten von Fettaminen, die die vorstehend genannten Nachteile weitgehend vermeiden. Die Einsatzkonzentra¬ tionen dieser Fettaminderivate in Kettengleitmittel-Konzentraten liegt im Bereich von 10 Gew.- . Die Verwendung solcher Mittel führt bei der erfor¬ derlichen Einsatzkonzentrationen von 0,1 bis 0,5 % zu einer beträchtlichen CSB-Belastung des Abwassers (CSB=Chemischer Sauerstoffbedarf).

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine neue Schmiermittelzubereitung, insbesondere ein Kettengleitmittel, bereitzu¬ stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und die zur Reduzierung der Abwasserbelastung in deutlich verringerten Anwendungs¬ konzentrationen zum Einsatz kommen kann. Dies bedeutet: Derartige Schmier¬ mittel sollen bei geringer Einsatzkonzentration einen guten Reibwert, also eine ausgezeichnete Schmierwirkung, ein dosiertes Schaumverhalten, eine gute Klarwasserlöslichkeit und eine gute Reinigungswirkung aufweisen.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Klarwasserlöslickeit"

gekoppelt mit der Unempfindlichkeit der Schmiermittel-Bestandteile gegen¬ über in natürlichen Wässern enthaltenen Inhaltsstoffe wie beispielsweise Calciu und Magnesium. 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 resul¬ tierenden 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 geeignete Fett- säureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren wasserlösliche Salze ent¬ halten, eine deutlich bessere Klarwasserlöslichkeit sowie ein anwendungs¬ technisch günstigeres Schaumverhalten aufweisen als Schmiermittel auf Ba¬ sis von unsubstituierten und substituierten Fettaminen und insbesondere die erforderliche Schmierwirkung bei deutlich verringerten Einsatzkonzen¬ trationen und damit verringerten Abwasserfrachten entfalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit die Verwendung von Fettsäure- amidoalkylena inocarbonsäuren oder deren wasserlöslichen Salzen der allge¬ meinen Formel

(CH2)m-C00M r

R-C-N-(CH 2 ) rr N x+ -[(CH 2 ) -C00-] x (I)

R 1

wobei

ein substituierter oder unsubstituierter, linearer oder verzweigter, gesättigter oder ein-, zwei- oder dreifach ungesättigter Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus Amino-, Imino-, Hydroxy und Carboxygruppen,

R' Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 3 bis 12 C-Atomen oder eine Gruppe Y,

Y ein Substituent -(CH 2 ) p -0-X oder ein Substituent -(CH ) m -C00M,

X Wasserstoff oder eine Gruppe

M unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Ammonium-, Alkylammonium- oder Alkalimetallkation,

n 1, 2 oder 3,

m unabhängig voneinander 1, 2, oder 3,

p 1, 2 oder 3

x 0 oder 1

bedeuten, einzeln oder im Gemisch miteinander in wäßrigen Schmiermittellö¬ sungen für Transportketten in Abfüllanlagen für Lebensmittel und/oder Ge¬ tränke sowie in Konzentraten zum Bereiten dieser wäßrigen Schmiermittellö¬ sungen.

In der vorstehend genannten allgemeinen Formel (I) kommen als Substituen- ten R somit die folgenden Reste in Frage: n-Octyl , n-Nonyl , n-Decyl, n-Un- decyl, n-Dodecyl , n-Tridecyl, n-Tetradecyl , n-Pentadecyl, n-Hexadecyl, n-Heptadecyl , n-Octadecyl, n-Nonadecyl, n-Eicosyl sowie die verzweigtket- tigen Isomere der genannten Alkylreste. Anstelle der gesättigten Alkylre- ste kann R auch die entsprechenden - einfach oder mehrfach - ungesättigten Alkylreste bedeuten, die gleichfalls linear oder verzweigt sein können. Die vorstehend angeführten Reste können auch substituiert sein, wobei als Substituenten eine oder mehrere A in-, Imin-, Hydroxy- oder Carboxygruppen in Frage kommen.

Bevorzugt sind solche Fettsäureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren

wasserlösliche Salze der allgemeinen Formel (I), bei denen R ein linearer, unsubstituierter, gesättigter oder ungesättigter, vorzugsweise ein gesät¬ tigter, Alkylrest mit 8 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise mit 12 bis 18 C-Ato¬ men bedeutet. Dabei können, wie bei Gewinnung aus fettchemischen Rohstof¬ fen üblich, Gemische mit unterschiedlichen Alkylresten vorliegen.

Vorzugsweise werden Verbindungen der allgemeinen Formel (I) eingesetzt, bei denen R' Wasserstoff bedeutet.

Weiterhin sind solche Fettsäureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren wasserlösliche Salze bevorzugt, in denen n die Zahl 2 bedeutet, die also Ethylendiamin-Gruppen enthalten. Als Carbonsäure-Gruppe wird bevorzugt eine Essigsäure-Gruppe verwendet, d.h. der Index der allgemeinen Formel (I) hat vorzugsweise den Wert 1. Der Index p ist vorzugsweise 2, d.h. es werden Ethylenoxid-Derivate eingesetzt.

Bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß x = 0 ist, d.h. die Verbindungen formuliert werden können als

0 (CH 2 ) m -C00M

I /

R-C-N-(CH 2 ) n -N (II)

I \

R 1 Y

wobei

Y vorzugsweise eine Gruppe -(CH 2 ) 2 -0-CH -C00M bedeutet, wobei M die vor¬ stehend genannte Bedeutung hat und vorzugsweise in beiden Fällen für ein Alkalimetallkation, insbesondere für ein Natriumion steht.

Weitere bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formel (I) wie auch solche der allgemeinen Formel (II) sind dadurch gekennzeichnet, daß

Y eine Gruppe -(CH 2 ) -0H bedeutet und M 'vorzugsweise für ein Alkalime- tallkation, insbesondere für ein Natriumion steht.

Verbindungen der allgemeinen Formel (I), für die x = 1 gilt und die dem¬ nach formulierbar sind als

0 (CH 2 ) m -C00M

I ι

R-C-N-(CH 2 ) n -N + -(CH 2 ) m -C00- (III)

stellen Betaine dar, die als Derivate von Verbindungen der allgemeinen Formel (II) betrachtet werden können.

Dabei können die Säure-Anionen der allgemeinen Formel (I) in Form ihrer wasserlöslichen Ammonium-, Alkylammonium- oder Alkalimetallsalze, vorzugs¬ weise ihrer Alkalimetallsalze und insbesondere ihrer Natriumsalze einge¬ setzt werden.

Der Begriff "wasserlöslich" ist dabei so zu verstehen, daß die Salze unter den bevorzugten Einsatzkonzentrationen in den wäßrigen Schmiermittellösun¬ gen von 10 bis 200 ppm Säureanionen klare Lösungen bilden.

Wenn in diesem Zusammenhang von der Konzentration der Carbonsäure-Anionen die Rede ist, so ist hiermit die jeweils eingesetzte Konzentration dieser Anionen gemeint. Aufgrund von Hydrolysereaktionen ist es zu erwarten, daß bei den pH-Werten der einsatzfertigen wäßrigen Schmiermittellösungen, die im Bereich von 5 bis 9 liegen, nur ein Teil der eingebrachten Carbonsäu¬ re-Anionen als freie Anionen vorliegt, während ein weiterer Teil die un- dissoziierte Säure bildet. Dies gilt entsprechend für die nachstehend be¬ schriebenen Konzentrate, deren pH-Werte vorzugsweise im Bereich 4-7 lie gen. Das Mengenverhältnis zwischen Säureanionen und undissoziierter Säur: hängt bei gegebener Konzentration und gegebenem pH-Wert der wäßrigen Lö¬ sungen bekanntermaßen von der Säurestärke der verwendeten Säure ab. Zur Einstellung des pH-Werts verwendet man vorzugsweise niedere Carbonsäuren wie beispielsweise Essigsäure oder Citronensäure.

Es ist technisch üblich, zum Bereiten der wäßrigen Schmiermittellösungen

vor Ort Konzentrate zu vertreiben, die vom Anwender auf die erforderliche Konzentration durch Verdünnen mit Wasser eingestellt werden. Demgemäß liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß die Fettsäureamidoal- kylenaminocarbonsäuren oder deren wasserlösliche Salze der allgemeinen Formel (I) in Gesamtkonzentrationen zwischen 2 und 10 Gew.-% in Konzen¬ traten eingesetzt werden, die zum Bereiten von wäßrigen Schmiermittellö¬ sungen um einen Faktor zwischen 200 und 1000 mit Wasser verdünnt werden. Für die in diesen Konzentraten vorzugsweise zu verwendenden Carbonsäuren oder deren Salze gilt das vorstehend ausgeführte.

Als Hilfs- und/oder Zusatzstoffe in den Konzentraten gemäß der vorliegen¬ den Erfindung kommen insbesondere Lösungsvermittler in Betracht, bei¬ spielsweise Alkohole, Polyalkohole, Ether oder Polyether, insbesondere Isopropanol, Butylglykol, Butyldiglykol oder Ethylenglykolether sowie al- koxylierte Carbonsäuren oder deren Ester. Die Menge des zu verwendenden Lösungsvermittlers richtet sich im Einzelfall nach den eingesetzten Fett- säureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren wasserlöslichen Salzen; der Fachmann wird im Einzelfall die erforderliche Menge an Lösungsvermittler durch Ausprobieren ermitteln. Im allgemeinen sind Zusätze an Lösungsver¬ mittler im Bereich von 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtformulie¬ rung, hinreichend.

Als Hilfs- und/oder Zusatzstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung kommen ferner insbesondere nichtionische und/oder amphotere Tenside in Betracht, beispielsweise alkoxylierte Fettamine und alkoxylierte Fettalkohole. Diese Tenside können die Benetzung der Ketten und Plattentransportbänder verbes¬ sern, sofern dies im Einzelfall erforderlich sein sollte. Im allgemeinen sind Tensid-Zusätze im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Ge¬ samtformulierung, hierfür ausreichend.

Weiterhin enthalten die Konzentrate vorzugsweise die zur pH-Regulierung erforderlichen Säuren, insbesondere niedere ein- oder mehrbasische Carbon¬ säuren (2-5 C-Atome) wie beispielsweise Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäu¬ re, Citronensäure oder Weinsäure. Säurekonzentrationen von 1 bis 10 Gew.-% sind in der Regel ausreichend.

Als Hilfs- und/oder Zusatzstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung kommen auch Stoffe in Betracht, die ein antimikrobielles Potential aufweisen. Beispielsweise können dies sein: quaternäre Ammoniumverbindungen, a phote- re Verbindungen, Biguanide, Aldehyde. Diese Zusätze können die anti ikro- biell.e Wirkung der Formulierung im Konzentrat und in der Anwendung verbes¬ sern.

Im Hinblick auf eine optimale Dosiermöglichkeit ist es 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 - jeweil r ei 20 °C - aufweisen, um ihre Pumpfähigkeit zu gewährleisten. Eine gesoύuerte Einstellung der Viskosität auf die genannten Werte ist im allgemeinen nicht erforderlich bzw. erfolgt gegebenenfalls durch Zusatz geeigneter Mengen des Verdünnungsmittels Was¬ ser oder eines Lösungsvermittlers.

Die erfindungsgemäßen Produkte verursachen im Gegensatz zu Standard-Sei¬ fenprodukten keine Spannungsrißkorrosion bei Kunststoff-Gebinden und kön¬ nen daher insbesondere problemlos auch für PET-Gebinde (PET = Polyethylen- terephthalat), PC-Gebinde (PC = Polycarbonat), Geracote- oder PVC-Gebinde (PVC = Polyvinylchlorid) Verwendung finden. Dementsprechend können die erfindungsgemäßen Schmiermittellösungen als Kettengleitmittel zur Förde¬ rung oder zum Transport von Gebinden oder Flaschen aus Glas, kunststoffbe¬ schichtetem Glas, Kunststoffen, insbesondere Polyethylenterephthalat oder Polyvinylchlorid, Weißblech oder Aluminium bzw. lackierten oder kunst¬ stoffbeschichteten Behältern aus diesen Metallen Verwendung finden.

Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentrate und -lösungen jedoch auch mit Vorteil als sogenannte Kühlschmierstoffe bei der Metallbearbeitung Verwendung finden.

Die erfindungsgemäßen Produkte sind im Vergleich zu den bekannten Schmier¬ mitteln auf Fettaminbasis deutlich besser klarwasserlöslich, weisen darü¬ ber hinaus ein dosiertes Schaumverhalten und eine ausgezeichnete Schmier¬ wirkung bei niedrigen Einsatzkonzentration auf. Dabei lassen sich durch Wahl des Aminε bzw. des Anions die gewünschten anwendungstechnischen Ei-

genschaften des Schmiermittelkonzentrates bzw. der wäßrigen Schmiermittel¬ lösung gezielt einstellen.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "Klarwasserlöslich¬ keit" gekoppelt mit der Unempfindlichkeit der Schmiermittel-Bestandteile gegenüber in natürlichen Wässern enthaltenen Ionen, wie Sulfat, Bicarbo- nat, Calcium, Magnesium und dergleichen. Ist beispielsweise die Klarwas¬ serlöslichkeit einer Schmiermittel-Formulierung nicht stark ausgeprägt, so können bei längerem Anlagenstillstand, zum Beispiel im Verlaufe eines Wo¬ chenendes, derartige Formulierungen mit den Wasserinhaltsstoffen reagie¬ ren. Die hierbei resultierenden Ausfällungen und Trübungen in den Anwen¬ dungslösungen der Schmiermittel führen kurz- bis mittelfristig zum Ver¬ stopfen der Filter und Düsen des Bandschmiersystems.

Fettsäureamidoalkylenaminocarbonsäuren oder deren wasserlösliche Salze, die den vorstehend angegebenen allgemeinen Formeln (II) und/oder (III) entsprechen, können nach literaturbekannten Verfahren hergestellt werden und werden im übrigen auch zum Teil als Handelsprodukte angeboten, bei¬ spielsweise von der Firma Zschimmer & Schwarz unter der Bezeichung "Ampho- tensid CT" und "Amphotensid GB 2009" (Cocoa phocarboxylglycinat) oder von der Firma Hüls unter der Bezeichnung "Ampholyt JA 120" (Fettsäureamido- ethyl-N-(2-hydroxyethyl)-glycin Na-Salz) und "Ampholyt JA 140".

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele

Die erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 8 zeigen Formulierungen von Schmier¬ mittelkonzentraten sowie verschiedene anwendungstechnische Daten, die mit den entsprechenden verdünnten wäßrigen Anwendungslösungen ermittelt wur¬ den, wobei diese Anwendungslösungen die jeweiligen Konzentrate in einer Menge von 0,2 bis 0,3 Gew.-% enthielten. Nähere Erläuterungen zu den je¬ weils bestimmten anwendungstechnischen Daten - Reibwiderstand, Schaum¬ verhalten, Klarwasserlöslichkeit und Notlaufzeit - finden sich nachste¬ hend. Zum Vergleich dienen die Vergleichsbeispiele 1 bis 5.

Alle Prozentangaben in den nächste* nden Formulierungs-Beispielen beziehen sich auf Gewichtsprozente.

Die Versuche zur Messung des Reibungswiderstandes, im folgenden kurz "Reibbeiwert" genannt, sind auf einem Technikums-Flaschentransportband unter folgenden Bedingungen durchgeführt worden:

Messung des Reibwiderstandes von 20 mit Wasser gefüllten 0,5 1 Euro-Bier¬ flaschen als Zugspannung mit einem Dynamometer. Flaschentransportgeschwindigkeit: ca. 1 m/s

Besprühen des Flaschentransportbandes mit 0,2 Gew.-%iger Bandschmiermit- tellösung, wie in den Beispielen genannt. Sprühleistung der Düsen: 4 1/h, 1 Düse pro Band.

Der im folgenden angegebene Reibbeiwert "u" ergibt sich als der Quotient der gemessenen Zugspannung für eine Flasche zum Gewicht der Flasche in Gramm.

Weiterhin wurden die Produkte mit Hartwasser (16 °d) nach den Bestimmungen der DIN 53 902 getestet.

Das Schaumverhalten wird nach folgenden Klassen beurteilt:

0 = schaumfrei

1 = vereinzelte Schaumblasen

2 = geringes Schäumen, nicht störend

3 = Schäumen, störend

4 = starkes Schäumen, nicht akzeptabel, Schaum unter dem Band

Der Reibbeiwert sollte zur ausreichenden Schmierung unter 0,15 liegen. Bei Überschreiten von 0,15 läßt die Schmierwirkung und somit der einwandfreie Transport deutlich nach.

Die Klarwasserlöslichkeit der Anwendungslösungen sollte auch über einen längeren Versuchszeitraum gewährleistet sein, um Ablagerungen in Kugelven¬ tilfiltern, Düsen, Sprüh- und VerteilSystem, Band und Transportgut zu ver¬ meiden. Hierzu wurde eine 0,3 Gew.-%ige Lösung in 16 °d Wasser für 72 h

gelagert und anschließend visuell beurteilt.

Die Schaumentwicklung sollte gering sein, da übermäßiger Schaum nicht nur den Arbeitsablauf (automatischer bottle inspector) und die Arbeitssicher¬ heit (Rutschgefahr) stört, sondern darüber hinaus auch das Etikett aufwei¬ chen und in das noch nicht verschlossene Gefäß dringen kann. Zusätzlich wird durch übermäßige Schaumneigung der Reibbeiwert verschlechtert. Eine geringe Schaumentwicklung ist hingegen von Vorteil, da sie eine bessere Verteilung des Schmiermittels auf den Transportbändern bedingt.

Unter Versuchsbedingungen, die auch zur Ermittlung des Reibbeiwertes und des Schaumverhaltens verwendet wurden, wurde nach einer Laufzeit von 30 min die Dosierung der Kettentransportband-Schmiermittel abgestellt. Von diesem Zeitpunkt an werden die Flaschen nur durch anhaftendes Kettentrans¬ portband-Schmiermittels geschmiert. Es wurde die Zeit gemessen, in der die Schmierung ohne wesentliche Verschlechterung des Reibbeiwertes aufrechter¬ halten wurde. Das Ende des Versuchs (Notlaufzeit) wurde dadurch bestimmt, wenn der Reibbeiwert um 50 % gegenüber dem Ursprungswert zugenommen hatte.

Beispiel 1

6,00 % N-Fettsäureamidoethyl-N-(2-hydroxyethyl)glycinat-Natriumsal z

4,00 % Essigsäure 90,00 % Wasser

Reibbeiwert: u = 0,09 Schaumverhalten = 1 Klarwasserlöslichkeit: annähernd klar Notlaufzeit = 14 min

Beispiel 2

6,00 % N-Fettsäureamidoethyl-N-(2-hydroxyethyl)glycinat-Natriumsal z

4,00 % Essigsäure

6,00 % Fettsäureamidoalkylbetain 84,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,09 Schaumverhalten = 2 Klarwasserlöslichkeit: absolut klar Notlaufzeit = 13 min

Bei spiel 3

6,00 % N-Fettsäureamidoethyl-N-(2-hydroxyethyl)glycinat-Natriumsal z

3,00 % Citronensäure 91,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,10 Schaumverhalten = 2 Klarwasserlöslichkeit: annähernd klar Notlaufzeit = 13 min

Beispiel 4

6,00 % N-Fettsäureamidoethyl-N-(2-hydroxyethyl)glycinat-Natriumsal z

5,00 % Butyldiglykol

4,00 % Essigsäure 85,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,10 Schaumverhalten = 2 Klarwasserlöslichkeit: absolut klar No + laufzeit - 13 min

Beispiel 5

6,00 % Cocosamidoethylhydroxyethylcarboxyglycinat

3,00 % Essigsäure 91,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,09 Schaumverhalten = 0 Klarwasserlöslichkeit: annähernd klar Notlaufzeit = 15 min

Beispiel 6

6,00 % Cocosamidoethylhydroxyethylcarboxyglycinat

3,00 % Essigsäure

4,00 % Fettsäureamidoalkylbetain 87,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,09 Schaumverhalten = 1 Klarwasserlöslichkeit: absolut klar Notlaufzeit = 14 min

Beispiel 7

6,00 % Cocosamidoethylhydroxyethylcarbonxyglycinat

2,00 % Citronensäure 92,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,10 Schaumverhalten = 1 Klarlöslichkeit: annähernd klar Notlaufzeit = 14 min

Beispiel 8

6,00 % Cocosamidoethylhydroxyethylcarboxyglycinat

5,00 % Butyldiglykol

3,00 % Essigsäure 86,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,10 Schaumverhalten = 1 Klarlöslichkeit: absolut klar Notlaufzeit = 14 min

Vergleichsbeispiel 1: (seifenhaltiges Kettengleitmittel)

59,00 % Wasser

10,00 % Butyldiglykol

15,00 % Fettsäure (Öl/Linol)

9,00 % Ethylendiamintetraacetat-Na4

4,00 % Monoethanolamin

3,00 % Kaliumhydroxid Reibbeiwert: μ = 0,12 Schaumverhalten: 3-4 Klarwasserlöslichkeit: bei l%igem Einsatz bis 12,5 °d klar wasserlöslich Notlaufzeit: 5 min

Vergleichsbeispiel 2: (alkylaminbasiertes Kettengle .tmittel )

4,00 % N,N-Dimethyl-N-laurylammoniumacetat

8,00 % Laurylpropylendiammoniumacetat 88,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,10 Schaumverhalten = 1 Klarlöslichkeit: opal Notlaufzeit: 7 min

Vergleichsbeispiel 3:

15,00 % N-Kokosalkylaminopropionsäure

85,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,14 Schaumverhalten = 2

Klarlöslichkeit: opal Notlaufzeit: 10 min

Vergleichsbeispiel 4:

15,00 % Natrium-N-laurylaminodipropionat 14,00 % Essigsäure

3,00 % C12-14 Fettalkohol mit 5E0/4P0 68,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,10 Schaumverhalten = 2 Klarlöslichkeit: absolut klar Notlaufzeit: 15 min

Vergleichsbeispiel 5:

15,00 % N-Kokosalkylaminopropionsäure 3,00 % Lauryletherphosphorsäureester 83,00 % Wasser

Reibbeiwert: μ = 0,13 Schaumverhalten = 4 Klarlöslichkeit: opal Notlaufzeit: 7 min