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JP3488237B2 - 熱可塑性プラスチック相溶性コンベア潤滑剤 - Google Patents

熱可塑性プラスチック相溶性コンベア潤滑剤

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JP3488237B2
JP3488237B2 JP51894894A JP51894894A JP3488237B2 JP 3488237 B2 JP3488237 B2 JP 3488237B2 JP 51894894 A JP51894894 A JP 51894894A JP 51894894 A JP51894894 A JP 51894894A JP 3488237 B2 JP3488237 B2 JP 3488237B2
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alkyl
group
alkyl group
weight
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ティモシー アレン ガッツマン，
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Original Assignee
Ecolab Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は水性潤滑剤に関し、より詳細には食品加工プ
ラントで輸送される熱可塑性樹脂容器の応力割れを低減
するコンベア用潤滑剤に関する。
発明の背景 食品加工、特に飲料工業では瓶の洗浄、充填、ラベル
張りが自動的に行われる。瓶はオペレーション・ステー
ションからオペレーション・ステーションへベルトコン
ベアで輸送される。コンベアチェインを清浄に保ち、潤
滑するために水性潤滑剤が使われる。通常は、この種の
潤滑剤は濃縮液の形で作られ、使う間際に水で、たとえ
ば１対100あるいは１対1,000に希釈して使われる。この
種の潤滑剤にはAepliらが米国特許第3,860,521号で開示
しているように、せっけんを基にしたものがある。この
種の潤滑剤の欠点は、せっけんが水の硬度に敏感なこと
である。硬度を一部低減するためにエチレンジアミン四
酢酸のような金属イオン封鎖剤が添加される。硬度は通
常マグネシウムイオンやカルシウムイオンと関連があ
り、潤滑剤の効力を失わせる作用がある。この種のイオ
ンは塩を沈澱させ潤滑上問題を生じる。
合成アミンに基づく潤滑剤も公知である。この種のア
ミン系潤滑剤ではセッケン系潤滑剤の場合のような水の
硬度に関わる問題はないが、水の中の炭酸イオンや硫酸
イオンと反応して潤滑効果を下げる傾向がある。さら
に、アミンには潤滑剤中のアルコールなどの他の成分と
一緒になって、ポリエチレンテレフタレート（PET）、
ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリスルホンお
よびポリカーボネートのような熱可塑性樹脂に対し有害
な作用を及ぼすものがある。熱可塑性樹脂は、成形が容
易で安価なために、現在飲料工業で広く使用されてい
る。
多種多様の潤滑剤配合物がすでに開示されている。前
述のAepliらは米国特許第3,860,521号で可動コンベアシ
ステムを連続的に潤滑するための水性濃縮潤滑剤を開示
している。この濃縮液には脂肪酸せっけんと界面活性剤
が含まれている。この発明の改良点には、潤滑剤組成物
へのモノステアリル酸フォスフェートの添加がある。
Andersonらは米国特許第4,521,321号で、潤滑剤組成
物の特性を改良するために飽和あるいは部分的に不飽和
なC12〜C20の直鎖アルキル基を有する部分的に中和した
モノフォスフェート・エステルを含有し、かつ相乗効果
のある成分として長鎖アルコールや脂肪由来のアミンオ
キサイドを用いた濃縮潤滑剤を開示している。
Stantonらは米国特許第4,604,220号で、C12〜C18アル
ファオレフィン・スルホン酸塩の濃縮液と水または水溶
性溶媒から得られたコンベア洗浄用濃縮潤滑剤を開示し
ている。前記スルホン酸塩濃縮液は、直接水で希釈して
クリーナー潤滑剤としたりあるいは直接せっけん系潤滑
剤に添加することができる。
Jansenは米国特許第4,839,067号で瓶用コンベアベル
トが、中和された１級脂肪族アミンである１種の塩基を
含有する潤滑剤で潤滑されさらにカチオン系清浄剤ある
いは有機酸で浄化される、飲料プラント内のチェーン型
瓶用コンベアベルトの保全方法を開示している。
Weberらは米国特許第5,062,978号で、飽和または不飽
和、分岐または直鎖の炭素原子数８〜22のアルキル基を
持つ脂肪族アルキルアミンを主とする水性潤滑剤を開示
している。
潤滑剤によって通常「応力割れ」と呼ばれている現象
が生じることは当業者の間では久しく知られていること
である。この現象はPET、ポリスルホン、ポリカーボネ
ート製容器、等では特に多くみられる。アルコールおよ
び／またはアミン類を含有する多数の在来水性潤滑剤
は、応力割れを助長する傾向がある。Widerらは米国特
許第5,009,801号で、アルキル側鎖またはアリール（ary
l）側鎖を持ち、親水性置換基を有する芳香族炭化水素
を含有する応力割れ防止剤を用いてポリアルキレンテレ
フタレート成形物の応力割れを低減する方法を開示して
いる。Rossioらは米国特許第5,073,280号で、応力割れ
防止剤として少なくとも６個の炭素を持つアルキルアミ
ンを含有する脂肪酸系水性潤滑剤を開示している。
アルキルポリグリコシド類やアルキル置換ポリグリコ
シド類は、穏やかで、適度な発泡性を持ちかつ溶解度が
非常に高い。アルキルポリグリコシドは多数のヒドロキ
シル基を有する親水性炭水化物を含有する１種の界面活
性剤であり、酸類、塩基類および電解質類への溶解度が
高い。通常これらの化合物は、ゲル化せずかつ温度変化
に対し敏感ではない。アルキルポリグリコシド類は独特
の物理的、化学的、および生態学的特性を持っているの
で、手や皿を洗ったり洗濯に用いる家事および工業用洗
浄剤として大変魅力がある。
Cookらは米国特許第4,536,318号で、アルキル多糖類
と主としてアルキルベンゼンスルホン酸塩からなる補助
界面活性剤混合物を含有する発泡剤組成物について述べ
ているが、ここで糖類基はグルコース、ガラクトース、
グルコシル、またはグルコシル残基のような５か６個の
炭素原子を含有する還元糖類の誘導体であり、一方疎水
性基はアルキル、アルキルフェニル、ヒドロキシル・ア
ルキルフェニルまたはヒドロキシアルキル基から選択さ
れている。
Rothらは米国特許第4,834,903号で、６〜19の個の炭
素からなる疎水性基と５か６の炭素原子からなる還元糖
類とを有する長鎖モノグリコシド種からなる比較的重合
度の低いアルカリ性オキサイド付加物の使用について述
べている。
Vogtらは米国特許第4,919,845号で、アルキルグリコ
シド類とアルキルポリグリコシド類を含有する非イオン
系界面活性剤含有洗剤組成物について述べている。ここ
でアルキル基の炭素原子数は８〜18、好ましくは10〜16
である。
McCanielらは米国特許第5,001,114号で、新規なアル
キルモノおよびポリグリコシドリン酸エステル類および
それらのアニオン誘導体の利用について述べている。こ
こでグリコシル基はフラクトース、ラクトース、マンノ
ース、ガラクトース、タロース、グロース、アロース、
アイドース、アラビノース、キシロース、リキソースお
よびリボースからなる群から選択され、また疎水性基は
脂肪族あるいは芳香族炭化水素基である。
McDurryらは米国特許第5,003,057号で、グリコシド類
の製造方法について開示している。この方法では酸触媒
の存在下でアルコールと糖類基を有する化合物を反応さ
せる。ここで用いる酸触媒は強疎水性の有機酸である。
Jordanらは米国特許第5,076,593号で、アルキルグリ
コシド類を含有する作用が穏やかな皮膚洗浄剤組成物を
開示している。
Fabryらは米国特許第5,014,585号で、少なくとも８個
の炭素原子を持つ脂肪族基、好ましくは１級アルコール
基を有する少なくとも１種のアルキルグリコシドと５個
若しくは６個の炭素原子を有する還元糖類由来のグルコ
ース単位を含有する洗剤混合物について述べている。
前述の特許の中には、熱可塑性プラスチック容器の応
力割れを防止するかあるいは低減するアルキルポリグリ
コシド類を用いた水性潤滑剤を開示した特許はない。プ
ラスチック相溶性（plastic compatible）洗剤とリンス
エイド（rinse aids）からなる組成物にアルキルポリグ
リコシド類の適用を述べている参考試料、すなわちvan
der Bromらのヨーロッパ特許出願第90203211.9号があ
る。
しかし、本発明者らはコンベアベルト潤滑組成物にア
ルキルポリグリコシド類を使用することを教示している
いかなる特許や刊行物を承知していない。
通常、PET、PBTすなわちポリブチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネートおよびポリスルホン等と相溶する
コンベア潤滑剤は洗剤や洗浄剤としての効能はそれほど
高いものではない。潤滑剤は洗浄または浄化特性を有す
る成分を含有し、潤滑剤自身も清浄さを助長できるもの
が好ましい。
PET、PBT、ポリスルホン、ポリカーボネート等の熱可
塑性プラスチックと相溶性である（compatible）洗浄特
性を有する潤滑剤が必要になっている。さらに、食品加
工工業で使われる化学薬品の毒性および環境との調和に
対する懸念から現在では潤滑剤の成分は生分解性で毒性
がなくかつ再生可能な資源に由来することが必要になっ
ている。
発明の要約 本発明の一つの態様では、モノ−、ジ−、トリ−、等
糖類の脂肪族エーテル誘導体からなるアルキルポリグリ
コシドを含有する熱可塑性プラスチック相溶性濃縮潤滑
剤である。このアルキルポリグリコシドは次のような一
般式を持っている。
Gx−Ｏ−Ｒ …Ｉ ここでＧは炭素原子数５か６の還元糖類誘導基であり、
Ｒは炭素原子数５〜30の飽和または不飽和の脂肪族アル
キル基であり、ｘはポリグリコシドの単糖反復単位の数
で１から３までの範囲にある。分子的な基準ではｘは整
数である。研究室や製造施設で得られる通常の製品で
は、ポリグリコシド類は混合物で、ｘは平均値であり、
したがって通常は整数ではない。本発明ではｘは１と２
の間にあるのが好ましい。また、Ｇはグルコース基であ
り、Ｒは炭素原子数６〜20の飽和脂肪族アルキル基であ
ることが好ましい。前記アルキルポリグリコシド類は通
常グルコース、フラクトースおよび穀物製品の澱粉に由
来する他の多糖類などの大量生産型の砂糖と脂肪族アル
コールを結びつけて作る。
本発明の別の態様では潤滑組成物には前述のアルキル
ポリグリコシドが含まれている。好ましい実施例ではこ
の潤滑組成物は安定性の改良あるいは潤滑剤の効力を改
良するために他の付加物を包含できる。この潤滑剤は他
の界面活性剤を含有できる。これらの補助界面活性剤
は、カチオン性、非イオン性あるいはアニオン性いずれ
でもよい。
活性成分の一つとして、脂肪酸を添加することができ
る。脂肪酸としては８〜22個の炭素原子を有する飽和ま
たは不飽和アルキル基を持つ脂肪酸が好ましい。脂肪酸
を添加する場合は脂肪酸を中和するためにアルカリやア
ミンなどの中和剤を使用できる。アルカリとしては水酸
化カリウムが好ましい。アミンとしては脂肪族アルキル
置換アミンが好ましい。ここで、アミンの第１置換基は
炭素原子数８〜22の飽和または不飽和、分岐または直鎖
アルキル基で、アミンの第２置換基は水素、１〜４個の
炭素を有するアルキル基かヒドロキシアルキル基または
アルコキシル基で、さらにアミンの第３置換基は−NH
2、−OH、−SO3、アルコキシアミン、アルコキシレー
ト、等のような親水性基に結合した炭素数２〜12アルキ
レン基である。
補助界面活性剤として使えるもう一つの界面活性剤は
酸化アルキレン残基を有するモノ−、ジ−、トリ−、等
の糖類の脂肪族エーテル誘導体を包含するアルコキシア
ルキルグリコシド（オキシアルキル化長鎖グリコシドと
もいう）である。このアルコキシアルキルグリコシドの
一般式を下に示す。
Ｈ−（AO）ｍ−Gy−Ｏ−Ｒ …II ここでAOは酸化アルキレン残基、ｍは酸化アルキル置換
度で平均値は１〜30の範囲にあり、Ｇは炭素原子数５か
６の還元糖類から導かれた部分であり、Ｒは６〜20個の
炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪族アルキル基
で、さらにｙは重合度で３未満が好ましい。
さらに、濃縮潤滑剤の一部の成分の相分離を防止する
ために安定剤（カプラーとか増溶解度剤とも言われてい
る）がある。水の硬度と関わりの深いカルシウムイオン
やマグネシウムイオンが溶液から沈澱するのを防止した
り、界面活性剤の効力を上げるために金属イオン封鎖剤
も添加できる。
濃縮潤滑剤は固体材料にすることもできるが、通常濃
縮潤滑剤では成分のキャリヤーとして水溶性溶媒が使わ
れている。キャリヤーとしては水が好ましい。
通常濃縮潤滑剤は使用前に（濃縮液／水）比1:100〜
1:1,000にて水で希釈される。本発明の別の態様では、
熱可塑性プラスチック相溶性水希釈潤滑組成物を容器の
外表面に塗布して、容器輸送用連続可能コンベアシステ
ム潤滑方法が実施されている。ここで、塗布は吹きつ
け、浸漬、刷毛塗り等の方法によりなされる。希釈はバ
ッチ毎あるいは水の流れに濃縮液の流れを注入しオンラ
インで行われる。
好ましい実施例において、濃縮潤滑剤は重量で１〜20
％のアルキルポリグリコシド、重量で２〜50％の脂肪
酸、重量で１〜25％の相分離防止用安定剤、重量で0.5
〜30％の中和剤および重量で２〜96％の水からなってい
る。
希釈水性潤滑組成物において、本組成物は重量で10pp
mから2,000ppmまでのアルキルポリグリコシド、重量で2
0ppmから5,000ppmまでの脂肪酸、重量で10ppmから2,500
ppmまでの相分離防止用安定剤、重量で5ppmから3,000pp
mまでの中和剤および重量で90％から99.99％までの水か
らなっている。
図面の簡単な説明 第１図は糖類がグルコースである代表的なアルキルポ
リグリコシドの分子構造を示す。
第２図は代表的な縮合反応における種々のアルキルポ
リグリコシド類の濃度のグラフを重量パーセント対重合
度として示す。
発明の詳細な説明 食品加工工業では、熱可塑性プラスチック製の食品容
器がある場所から別の場所へベルトコンベアにより輸送
される。容器は充填やキャップ封止のために、時々ある
場所で止められる。容器が止っている間も、ベルトの方
は連続的に動いている。容器の輸送を円滑に行うために
容器外表面に潤滑組成物が吹きつけられる。通常この潤
滑組成物は濃縮潤滑剤を1:100から1:1,000までの範囲の
比率で水に希釈して得られた水溶液である。
潤滑組成物を使用する理由の一つは、輸送を円滑に行
いかつ容器間の機械的衝撃および容器間並びに容器とベ
ルトの間の摩擦作用によって生じる容器の損傷を低減す
ることである。
したがって潤滑組成物は、その溶液がベルトと容器の
表面に一様に散布され、表面間の摩擦係数を低減しさら
に清潔さを助長する優れた洗浄特性を持つように、優れ
た界面活性特性を有することが望ましい。潤滑組成物と
して望ましい特徴の一つは、熱可塑性プラスチック相溶
性である。潤滑剤はその使用時に樹脂について定められ
ている相溶性テストに合格すれば熱可塑性プラスチック
相溶性と考えられている。
潤滑組成物の望ましい特徴としては他に生分解性と無
毒性がある。人造化学品の環境中への放散によって引き
起こされる環境問題に対し、一般の人々の関心がますま
す高まっている。このように人々が抱いている懸念に応
じて、より厳格な規制が実施されようとしている。潤滑
組成物に含まれる化学品は、濃縮潤滑剤で従来使われて
いた化学品よりも生分解しやすくかつ低毒性の方が好ま
しい。
本発明はコンベアでの熱可塑性プラスチック容器の輸
送を円滑にする、水と混ぜて潤滑剤を形成しうる熱可塑
性プラスチック相溶性濃縮潤滑剤に関する。特に本発明
はアルキルポリグリコシドを含有することを特徴として
いる。
アルキルポリグリコシド（APGs）は糖類基がグルコー
スから構成されている場合はアルキルポリグリコシドと
もいわれ、天然産の非イオン系界面活性剤である。APGs
は家事、工業および農業の各分野で広く使われている。
通常APGsは穏やかで、適度な発泡性を持ちかつ溶解度が
高い。アルキルポリグリコシド類は非イオン系表面活性
剤（界面活性剤）に分類されている。界面活性剤は水溶
液中で表面張力を幾分変更する化合物、通常は低減する
化合物のことである。溶液中で電荷のない場合は非イオ
ン系界面活性剤と呼ばれる。通常入手できる非イオン系
界面活性剤は石油系原料に基づくものである。これらは
普通種々のエトキシ直鎖アルコール類（LAE）と種々の
エトキシフェノール類から構成されている。アルキルポ
リグリコシド類の溶解度は温度による変化が小さく、曇
り点を示さず、相分離や沈澱のない高電解質濃度によく
耐えられる。アルキルポリグリコシド類が安定なPH領域
もある。アルキルポリグリコシド類は表面張力の低減お
よびぬれ時間など類似の配合特性を示す。非常に発泡し
やすい通常知られているイオン系界面活性剤と異なり、
アルキルポリグリコシド類は適度に発泡性がある。炭水
化物特性と優れた溶解特性のために、アルキルポリグリ
コシド類は高苛性のビルダー配合物と相溶性がある。高
アルカリ条件下でさえも、アルキルポリグリコシド類は
継続的に表面張力を低減する性質がある。アルキルポリ
グリコシド類は広範囲の酸とも相溶性がある。
アルキルポリグリコシド類は経口毒性や皮膚毒性が低
く、哺乳類組織に対する刺激が少ないことも判明した。
アルキルポリグリコシド類は嫌気性と好気性両条件下で
完全に生分解性であり、植物に対する毒性も低い。
アルキルポリグリコシド類は多数のヒドロキシル基を
有する親水性炭水化物を含有する。アルキルポリグリコ
シド類は独特の溶解特性を持ちかつ天然産であることか
ら、界面活性剤を必要とする配合物にとって非常に魅力
がある。アルキルポリグリコシド類は石油系化学品の立
派な代替物である。アニオン系、非イオン系およびカチ
オン系の各界面活性剤と併用すると、相乗的な界面活性
作用が得られることがある。さらに、アルキルポリグリ
コシド分子の疎水性部分も天然植物あるいは動物に基づ
く原料から得られたものであれば、ポリグリコシド界面
活性剤全体が再生可能な資源から作られることになる。
アルキルポリグリコシド界面活性剤は毒性と生分解性が
容認され、広範囲の用途があり、さらに環境問題への懸
念が合いまって、化学工業にとって魅力的な物質になっ
ている。現在アルキルポリグリコシド類は洗剤および工
業分野で使われている。
ポリグリコシド類はシャンプー、浴槽用品と清浄剤、
洗剤、金属浄化処理、瓶の洗浄、発泡消火材、製紙およ
び輸送クリーナーに使われている。アルキルポリグリコ
シド類は除草剤、殺虫剤および殺菌剤の効力改良に補助
剤として農薬にも使われている。アルキルポリグリコシ
ド類はダクロン（PET）などの合成繊維に対する４級化
合物の軟化効果を改良することも知られている。
アルキルポリグリコシド類は、通常とうもろこしに基
づく炭水化物や、動物、ココナッツおよびやしの実の天
然油脂肪族アルコールから得られる。もちろん、非グル
コース系砂糖がグルコシドのモノマーであればとうもろ
こし以外からの炭水化物が原料として使われるであろ
う。脂肪族アルコールはエチレンからも得られる。アル
キルポリグリコシド類は酸性条件下で炭水化物と脂肪酸
を重縮合反応させると得られる。ポリグリコシド類は室
温で固体であり高融点の吸湿性ポリマーである。工業的
にはアルキルポリグリコシド類は50〜70重量％の水溶液
として供給される。アルキルポリグリコシド類はHenkel
社やUnion Carbide社が供給している。
ポリグリコシド分子には炭水化物由来の親水性基が含
まれており、一つ以上の還元糖類、通常は無水グルコー
スから構成されている。各糖類単位はエーテル酸素と水
酸基を各々２個持っている。これらの水酸基との水素結
合により水溶解度を生じる。アルキル炭素と水素鎖が存
在するため疎水性になる。アルキルポリグリコシドの名
の由来は、長い炭素（すなわち、アルキル）鎖があり、
種々の重合度の糖類誘導体であることである。炭水化物
分子と脂肪族アルコール分子を反応させると、一つまた
は多数の糖類単位を持つアルキルポリグリコシド分子が
得られ、それぞれモノグリシドとポリグリコシドと称す
る。最終的なアルキルポリグリコシド製品には、通常種
々の濃度分布や重合度分布を持つ糖類単位が含まれてい
る。
APGsは、糖類または多糖類の脂肪族エーテルである。
本発明では糖類基または多糖類基はヘキソースかペント
ースのモノ−、ジ−、トリ−、等の糖類であり、アルキ
ル基は炭素原子数６〜20の脂肪族基である。アルキルポ
リグリコシドの一般式は次式で表せる。
Gx−Ｏ−Ｒ …Ｉ ここでＧは還元糖類に由来する基で５か６の炭素原子、
すなわちペントースかヘキソースを有する、Ｒは６〜20
個の炭素原子を持つ飽和または不飽和脂肪族アルキル基
であり、ｘはポリグリコシドの重合度で、ポリグリコシ
ドの中の単糖類反復単位の数を表し、個々の分子につい
ては整数であるが、潤滑剤用成分として使われた時の平
均値をとると非整数である。本発明ではｘの値は2.5未
満が好ましく１と２の範囲の値がより好ましい。
還元糖類基であるＧはペントースまたはヘキソースか
らうることができる。代表的な糖類にはグルコース、フ
ラクトース、マンノース、ガラクトース、タロース、グ
ロース、アロース、アイドース、アラビノース、キシロ
ース、リキソースおよびリボースがある。グルコースが
容易に入手できるので、ポリグリコシドを作る場合には
グルコースが優先的に使われる。
脂肪族アルキル基としては不飽和アルキル基も使える
が、飽和アルキル基の方が好ましい。脂肪族アルキル基
の代わりにアルキルフェニル、アルキルベンジルなどの
芳香族基を用い芳香族ポリグリコシドを作ることもでき
る。
第１図は糖類がグルコースである場合の代表的なアル
キルグリコシドの分子構造を示す。ｘは１と10の間にあ
り、ｎは６と20の間にある。ｘが１より大きいならば、
この化合物はアルキルポリグリコシドである。
第２図は代表的な縮合反応における重合度と濃度（重
量％として表示）の関係を示す。曲線下の領域はアルキ
ルポリグリコシド混合物の平均重合度である。平均重合
度が上がると水酸基が増えるので、アルキルポリグリコ
シド混合物の水に対する溶解度は増大する。一般的には
工業的に使用できるポリグリコシドはC8〜C16のアルキ
ル鎖を持ち、平均重合度は1.4〜1.6である。本発明では
アルキルポリグリコシド類は次のようにして識別され
る。たとえば、C12-16G1.4は12〜16個の炭素原子からな
るアルキル鎖とアルキルポリグリコシド分子内の無水グ
ルコース単位1.4の平均重合度を意味する。通常本発明
のベルト濃縮潤滑剤には１〜20重量％、好ましくは３〜
10重量％のアルキルポリグリコシドが含まれている。使
用に先立ちこの濃縮液を希釈する場合、希釈潤滑溶液の
アルキルポリグリコシド濃度は10ppmから2,000ppmの範
囲が好ましい。
潤滑剤の効力を改良するために他の活性成分を使用で
きる。たとえば、濃縮潤滑剤は脂肪酸を含有させること
ができる。脂肪酸は通常C6〜C22のアルキル基を有する
カルボン酸である。脂肪酸は飽和脂肪酸でも不飽和脂肪
酸でもよい。しかし、有効な潤滑特性を示す脂肪酸はア
ルキル鎖に10〜22個の炭素を持っている。潤滑に適した
代表的な脂肪酸はココナッツ油脂肪酸とオレイン酸であ
る。ココナッツ油脂肪酸はC10〜C14を主成分とするC6〜
C18脂肪酸の混合物である。当然、種々の脂肪酸混合物
を潤滑剤成分として使用できる。濃縮潤滑剤の脂肪酸含
有量は重量で２〜50％の範囲にある。
界面活性剤は大抵、中性PH領域で最も効果的に作用す
る。その上、酸性条件ではある種の熱可塑性プラスチッ
クに対し化学的攻撃作用を及ぼすおそれがある。脂肪酸
は中性PH領域まで中和するのが好ましい。濃縮潤滑剤の
調合は酸性からアルカリ性まで広いPH領域で行えるが、
好ましくは５と10の間の領域、より好ましくは６と９の
間がよい。脂肪酸を中和すると、脂肪酸の水への溶解が
促進される。通常使われる中和剤は苛性カリや苛性ソー
ダなどのアルカリ金属水酸化物である。別種の中和剤に
はアルキルアミン類がある。アルキルアミン類は１級、
２級、３級いずれでもよい。
脂肪酸の中和には多数のアルキルアミン類を使用でき
るが、好ましいアルキルアミン類は脂肪族アルキル置換
アミン類である。ここで、アミンの第１置換基は炭素原
子数８〜22の飽和または不飽和、分岐または直鎖アルキ
ル基で、アミンの第２置換基は水素、１〜４個の炭素を
有するアルキル基かヒドロキシアルキル基あるいはアル
コキシル基で、さらにアミンの第３置換基は−NH2、−O
H、−SO3、アルコキシアミン、アルコキシレート、等の
ような親水性部分に結合した２〜12個の炭素からなるア
ルキレン基である。これらのアミン類は次式で表せる。
ここでR1は８〜22個の炭素原子を有するアルキル基
で、R2は水素、１〜４個の炭素原子を有するアルキル基
やヒドロキシアルキル基、またはアルコキシレート基
で、R3は２〜12個の炭素原子を有するアルキレン基で、
さらにｘは水素または−NH2、−OH、−SO3、アルコキシ
アミン、アルコキシレート、等のような親水性基であ
る。
中和に使えるアミン類としては、ジメチルデシルアミ
ン、ジメチルオクチルアミン、オクチルアミン、ノニル
アミン、デシルアミン、エチルオクチルアミン、等およ
びそれらの混合物がある。
ｘが−NH2である場合好ましいアミン類には、Ｎ−コ
コ−１、３−ジアミノプロパン、Ｎ−タロウ−１、３−
ジアミノプロパン、等、あるいはそれらの混合物があ
る。
好ましいエトキシアミン類には、エトキシタロウアミ
ン、エトキシココナッツアミン、エトキシアルキルプロ
ピレンアミン類、等およびそれらの混合物がある。
アミン系中和剤は単独あるいは水酸化ナトリウムやカ
リウムなどの他の中和剤とともに使用できる。通常濃縮
潤滑剤に添加された場合、中和剤の濃度は重量で0.5か
ら30％の範囲にある。
脂肪酸と中和剤はAkzo、Hoechst、Sherex、Henkel、E
thylCorp.の各社より入手できる。
濃縮潤滑剤では、低温においても濃縮液を均一に保て
るように安定剤やカプリング剤を用いることができる。
成分の中には高濃度のために相分離の傾向があるものや
複数の層を形成するものがある。安定剤としては、イソ
プロピルアルコール、エタノール、尿素、オクタンスル
ホン酸塩、エチレングリコールやプロピレングリコール
などのグリコール類、等多種類の化合物を使用できる。
通常この種の安定剤の濃縮潤滑剤中の濃度は重量で１％
から25％の範囲にある。
分散剤も添加できる。適切な分散剤としては、トリエ
タノールアミン、ココ・ビス（２−ヒドロキシエチル）
アミン、ポリオキシエチレン（５）ココアミン、ポリオ
キシエチレン（15）ココアミン、タロウ・ビス（２−ヒ
ドロキシエチル）アミン、ポリオキシエチレン（15）ア
ミン、ポリオキシエチレン（５）オレイルアミン、等な
どのアルコキシル化脂肪族アルキルモノアミン類やジア
ミン類がある。
潤滑剤は希釈された形で製造・販売できるが、取扱が
容易なことと出荷コストのために、濃縮液として販売す
るのが好ましい。濃縮潤滑剤は潤滑剤の種々の成分をキ
ャリーするための１重量％以下のキャリヤー流体を含有
する実質的な固体であることも可能である。しかし濃縮
潤滑剤はキャリヤー流体を含有する方が好ましい。キャ
リヤー流体は、コンベアベルトと熱可塑性プラスチック
容器に塗布するに先立ち濃縮液を水に配合して希釈する
際に役立つ。
濃縮潤滑剤の種々の配合成分をキャリーするために、
最もよく使われるキャリヤーは水である。しかし、アル
コール類やポリオール類などの水溶性溶媒を使うことも
できる。これらの溶媒は単独で使ってもよいし、水と一
緒に使ってもよい。アルコール類としては、エタノー
ル、プロパノール、ブタノールが適当である。ポリオー
ル類としてはグリセロール、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジエチレングリコール等、並びにそ
れらの混合物がある。通常濃縮潤滑剤に添加された場
合、キャリヤーの濃度は重量で２〜96％の範囲にある。
ベルトに塗布するため潤滑剤を水に希釈する場合、希釈
された潤滑溶液の水の量は90〜99.99重量％の範囲にあ
る。
一般にアルキルポリグリコシド類はイオン性界面活性
剤や非イオン性界面活性剤など他の界面活性剤と組み合
わせて調合される。この種の組み合わせは発泡の低減と
土壌除去性能において相乗作用を示すことが多い。イオ
ン性界面活性剤はカチオン性でもアニオン性でもよい。
界面活性剤について論議する場合、ここでは参考資料に
より組み込まれている、Kirk−Othmer編「Encyclopedla
of Chemical Technology,2nd ed.1969 19:507−593,界
面活性剤」を参照せよ。
本発明の使用に適したアニオン系界面活性剤として
は、カルボン酸塩、硫酸塩、スルホン酸塩、リン酸塩、
およびそれらの混合物がある。カルボン酸塩としては、
脂肪酸せっけんや上述の界面活性剤など関連界面活性剤
が好ましい。好ましいスルホン酸塩としては、直鎖アル
キルベンゼンスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホ
ン酸塩、アルキルジフェニルオキサイドジスルホン酸
塩、Ｎ−メチル−Ｎ−アルキル−タウリン酸ナトリウ
ム、アルキルスルホン酸アミド、ジオクチルスルホこは
く酸ナトリウム、パラフィンスルホン酸塩およびオレイ
ン酸のスルホン酸ナトリウムなどのオレフィンスルホン
酸塩等、およびそれらの混合物がある。
硫酸塩としてはポリオキシエチレン・ココ硫酸塩など
のアルキルエーテル硫酸塩、ラウリル硫酸ナトリウムな
どのアルコール硫酸塩等、およびそれらの混合物が好ま
しい。リン酸塩としてはステアリル酸ホスフェートなど
のアルキルオルソリン酸塩、アルキルポリリン酸塩、お
よびアルキルエーテルリン酸塩（アルキルリン酸エステ
ル）が好ましい。リン酸エステルとしては８〜16個の炭
素原子を持つアルキル鎖を有するものが好ましい。２〜
４モルの酸化エチレン基を有するラウリルオキシエチレ
ン・ホスフェートがその１例である。濃縮潤滑剤に使用
された場合、アニオン系界面活性剤の濃度は重量で２〜
25％の範囲が好ましい。
非イオン系界面活性剤には、アルキルフェノール類や
脂肪族アルコール類など長鎖アルコール類のポリ酸化ア
ルキレン縮合物がある。C6〜C18のアルキル鎖は好まし
い例に入る。代表的な例はトール油、ココナッツ油、ラ
ウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸等のポリオキシエ
チレン付加物およびそれらの混合物である。他の非イオ
ン系界面活性剤には、脂肪族アルキル基またはアシル基
に８〜22個の炭素原子を持ちかつオキシアルキレン基に
10〜40個アルキルオキシ単位を有する脂肪酸アミン類と
アミド類のポリオキシアルキレン縮合物がある。ココナ
ッツ油アミン類およびアミド油と10〜30モルの酸化エチ
レンから代表的な縮合生成物が得られる。同じ脂肪酸ア
ミンまたはアミドと別種の酸化アルキレンを縮合させて
ブロック共重合体を作ることができる。第１と第３ブロ
ックが酸化プロピレン基からなりそして第２ブロックが
酸化エチレン基からなる、３つのオキシアルキレン単位
のブロックを有する長鎖脂肪酸アミンのポリオキシアル
キレン縮合物がその１例である。ブロック共重合体は直
鎖状でも分岐状でもよい。
もう１種類の非イオン系界面活性剤はアルコキシ脂肪
族アルコール類である。代表的な生成物は３〜50モルの
酸化エチレンとｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−オクタ
デシルアルコールの縮合生成物である。濃縮潤滑剤に使
われた場合、非イオン系界面活性剤野の濃度は重量で１
〜15％の範囲にあるのが好ましい。
さらに、もう一つの非イオン系界面活性剤である、比
較的低重合度のアルキルグリコシドの酸化アルキレン付
加物は、コンベアベルト用潤滑剤に含めてもよい。この
種のオキシアルキル化グリコシドには、酸化アルキレン
残基を有するモノ−、ジ−、トリ−、等の糖類の脂肪族
エーテル誘導体がある。好ましい実施例では、酸化アル
キレン、通常は酸化エチレンを１〜30単位、ペントース
かヘキソースを１〜３単位、および炭素原子６〜20個の
アルキル基が含まれている。オキシアルキル化グリコシ
ドは次のような一般式を持っている。
Ｈ−（AO）ｍ−Gy−Ｏ−Ｒ ここでAOは酸化アルキレン残基、ｍは１から30の平均
値を有する酸化アルキルの置換度、Ｇは炭素原子５か６
個の還元糖類すなわちペントースかヘキソースから導か
れた基、Ｒは６〜20個の炭素原子を有する飽和または不
飽和の脂肪族アルキル基、およびｙはポリグリコシドの
重合度（D.P.）でポリグリコシドの中の単糖類反復単位
の数を表し、個々の分子については整数であるが潤滑剤
の成分として用いた場合の平均値をとると非整数であ
る。本発明ではAOは酸化エチレンであり、ｙの値は2.7
未満であることが好ましく、さらにｙは１と２の間にあ
ればより好ましい。ｍは、ｙが１であれば１〜10、ｙが
１以上であれば１〜30であることが好ましい。還元糖類
基Ｇは、前述のアルキルポリグリコシドの場合、ペント
ースはヘキソヘス、好ましくはグルコースから導くこと
ができる。脂肪族アルキル基は、不飽和アルキル基ある
いは芳香族基でさえも使用できるが、飽和アルキル基が
好ましい。
本発明の使用に適するカチオン系補助界面活性剤に
は、１または２個の長い脂肪族アルキル基と１または２
個のより短いアルキルあるいはヒドロキシアルキル置換
基を有する４級アンモニウム界面活性剤がある。好まし
い実施例には、アルキル基がステアリル、タロウ、ラウ
リル、ミリスチル等である、アルキルベンジルジメチル
アンモニウムクロライドおよびそれらの混合物がある。
濃縮潤滑剤に使われた場合、カチオン系界面活性剤の濃
度は重量で１〜15％の範囲にあるのが好ましい。
濃縮潤滑剤は、前述の成分以外の他の化学品を含有す
ることができる。たとえば、濃縮潤滑剤の希釈に硬水が
使われた場合、カルシウム、マグネシウム、および第１
鉄イオンなどの硬質カチオンは界面活性剤の効力を低減
し、硫酸塩や炭酸塩などのイオンと接触すると沈澱を形
成する傾向さえある。硬質イオンと錯体を形成するため
金属イオン封鎖剤を使用できる。金属イオン封鎖剤分子
には硬質イオンと配位結合を形成しうる２つ以上の電子
供与体型原子が含まれている。３、４、あるいはそれ以
上の電子供与体型原子を有する金属イオン封鎖剤は、３
座、４座、あるいは多座配位子と呼ばれる。通常電子供
与体型原子を多く持つ化合物ほど、優れた金属イオン封
鎖剤である。エチレンジアミン四酢酸（EDTA）は好まし
い金属イオン封鎖剤である。Versene（Na4EDTA）はDow
Chemicalsが販売している。金属イオン封鎖剤としては
他に、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸
１水和物、ジエチレントリアミン五酢酸、ニトリロトリ
酢酸のナチリウム塩、N,N−ジ（ベータ−ヒドロキシエ
チル）グリシンの３ナトリウム塩、およびグルコヘプト
ン酸のナトリウム塩がある。濃縮潤滑剤で使われた場
合、金属イオン封鎖剤の濃度は重量で１〜15％の範囲が
好ましい。
前に述べたように、本発明の目的は樹脂相溶性のある
効果的な浄化と潤滑である。潤滑剤の調合にアルキルポ
リグリコシド以外の材料を使うことも考えられる。有用
な潤滑材料としては、アルキルまたはアリール（aryl）
側鎖を有する親水基置換芳香族炭化水素がある。この型
の代表的な応力割れ防止剤はキシレンスルホン酸ナトリ
ウム、デシルジフェニルオキサイドナトリウム、ジメチ
ルナフタレンスルホン酸ナトリウム、C8〜C12のアルキ
ル基を有する直鎖アルキルベンゼンスルホン酸のナトリ
ウム塩等並びにそれらの混合物がある。
濃縮潤滑剤は通常使用前に水で希釈される。希釈範囲
は普通1:100と1:1,000の間にある。水希釈潤滑組成物の
塗布は、吹きつけ、浸漬、刷毛塗り等従来からの方法で
行われる。希釈は適量の濃縮液を入れた容器に水を加え
てバッチ毎に行うかあるいはオンラインで連続的に行
う。オンライン希釈は通常定常的な水の流れに調節され
た濃縮液の流れを注入してなされる。濃縮液の注入はた
とえば計量供給ポンプによって行うことができるが、他
の注入手段によっても可能である。水道水、軟水、脱イ
オン水等多様な品質の水を使用できる。加熱した水でも
よい。
さらに、濃縮潤滑剤の諸特性を改良するためにその他
の成分を添加できる。たとえば、流動性、粘度、安定
性、貯蔵安定性等を改良するために成分を添加できる。
本発明をより深く理解するために、実施例で具体的に
説明する。これらの実施例は実例として理解されるべき
であって、本発明を限定するものではない。特に指定し
ている場合を除き、部はすべて重量による。
濃縮潤滑剤の潤滑力の測定は、100rpmにセットされて
いるモーターにより駆動される瓶連続コンベアの10フィ
ートの区域における水希釈潤滑組成物のテストによる。
希釈潤滑組成物はノズルから吹きつけて瓶と軌道に塗布
する。通常1:1,000に希釈した溶液が使われるが、必要
な時は様々な濃度についてテストできる。20〜60本の瓶
が軌道上のラックに積み込まれる。ラックは針金を介し
てひずみゲージに連結されている。ベルトが動くと、ラ
ックが針金を引っ張るのでひずみゲージ力が働く。この
引っ張る力がコンピューターで記録される。このテスト
は１時間行われ、15分から45分までの引っ張りの力と摩
擦係数が平均される。測定された力と瓶の質量から摩擦
係数が計算される。引っ張りの力と摩擦係数により種々
の潤滑剤を比較する。
水性潤滑組成物を熱可塑性プラスチック相溶性の測定
は、希釈潤滑組成物を加圧された容器に塗布しそして割
れパターンを観察して行う。熱可塑性プラスチック製標
準２リットル瓶に水を充填し、冷蔵庫に一晩放置する。
それから各瓶の水の質量を1,800gに調整する。重炭酸ソ
ーダとクエン酸を各30g添加して直ちに瓶に蓋をする。
重炭酸ソーダとクエン酸は容器内でCO2を発生し瓶に圧
力をかける。瓶は１本毎にZahn−Nagelゲージでチェツ
クして圧力が設定範囲（4.9−5.0容積）にあることを確
認する。これらの瓶を室温で一晩放置する。濃縮潤滑剤
を水で1:50の比率で希釈して潤滑溶液を作る。12本分の
200ミルの潤滑溶液を電気ビーターで５分間激しくたた
いて泡立たせる。発泡した潤滑溶液をプラスチック容器
の底に散布する。瓶を泡の中に静置する。これらの瓶を
100゜F／関係湿度85％のチェンバーに置く。２週間後、
瓶をチェンバーから取り出し底にあるきず、しわおよび
ひび割れのパターンを観察し、類似の条件の下で非PET
処方の潤滑剤の中に置かれた対照瓶と比較した。
表１に後述の実施例で用いたアルキルポリグリコシド
類を示す。これらのAPG試料の平均重合度は1.4〜1.7の
間にあり、アルキル基はC8-10とC12-16の間にあった。
実施例 Ｉ APGとリン酸エステルを含有する濃縮潤滑剤 重量％で表示した下記成分を、容器中45℃で攪拌・混
合してコンベア濃縮潤滑剤を作った： 潤滑剤は水で希釈し前述の方法でPET相溶性のテスト
を行った。結果はPET相溶性水性潤滑剤と認められてい
る、PET GUARDTMと同等であることを示している。
実施例 II APGとリン酸エステルを含有する濃縮潤滑剤 重量％で表示した下記成分を容器中45℃で攪拌・混合
してコンベア濃縮潤滑剤を作った： 結果は、この処方が応力割れの低減に有効であること
を示している。
実施例 III APG含有濃縮潤滑剤とエトキシノニルフェノールを含有
する濃縮潤滑剤の相溶性の比較 重量％で表示した下記成分を容器中45℃で攪拌混合し
てコンベア濃縮潤滑剤を作った： 濃縮潤滑剤A,B,C並びに市販されているPET GUARDTMを
それぞれ希釈し、前述した相溶性についてテストした。
PET GUARDTMは脂肪酸に基づく濃縮潤滑剤で、脂肪酸を
中和するために数種類のアミン類を用いている。結果は
PETとの相溶性の格付けは相溶性の低下する順序Ａ、PET
GUARDTM、Ｂ、Ｃであった。これはAPGを含有する潤滑
剤であるＡとＢが、APGを含有しないＣよりもPETとの融
和性がよいことを示している。潤滑剤Ａは大抵のPET相
溶性市販のEcolab製品（現在入手できるのはPET GUARD
TM）より優れてさえいた。PET GUARDには水溶液基準
で、12％の脂肪酸、15％の高級アルキルエトキシアミ
ン、20％のアルキルアリール（aryl）スルホン酸塩カプ
リング剤、1.5％のアルキルジアミン、および４％のキ
レート剤が含まれている。
実施例 IV PET相溶性に対する潤滑剤への添加効果（APGとNeodolの
比較） 前述の工業的に利用できる濃縮潤滑剤であるPET GUAR
DTMを基本潤滑剤として用いた。PET GUARDTMの成分と重
量％基準で示す次表による追加成分とを容器中40℃で攪
拌・混合してコンベア濃縮潤滑剤を作った。
最高から最低までの融和性の格付けは、処方１、処方
３、処方２の順であった。結果は、５％の軟水を添加し
ていない基本潤滑剤（処方３）にAPG625CSを添加した場
合に、PET相溶性が改良された。一方、基本潤滑剤に標
準非イオン系（Neodol91−６）を添加した場合は、PET
相溶性は基本処方に比べ低下した。
実施例 Ｖ 基本処方材料に種々のAPGsを組み込んで４種類のコン
ベア用濃縮潤滑剤を作った。基本材料の成分を容器中45
℃で混合しこれに特定処方用のAPGを添加した。１処方
の成分を完全に混合した後、その濃縮潤滑剤を室温まで
冷却した。このようにして４種類の濃縮潤滑剤を作っ
た。基本処方と４種類の濃縮潤滑剤の処方を次の表に示
す。
４種の濃縮潤滑剤について前述の方法によりPET相溶
性をテストした。PET GUARDTMも対照としてテストし
た。結果は処方１とPET GUARDTMが最高でプラスチック
と同じ相溶性を有することを示している。処方２は処方
３よりわずかに良好で、処方３は処方４より上であっ
た。
実施例 VI 次表の処方に従い適切な成分をミキサーで45℃にて混
合し４種類の濃縮潤滑剤を作った。これらの濃縮潤滑剤
のプラスチック相溶性を、PET GUARDTM並びに実施例Ｖ
の４つの濃縮潤滑剤と比較して測定した。結果は、処方
1,5,7とPET GUARDTMの場合に熱可塑性プラスチック相溶
性が最高になることを示している。処方８のプラスチッ
ク相溶性は処方３と同程度であった。
上記実施例は、コンベアベルトの潤滑に用いる潤滑組
成物に組み込まれた場合、APGは応力割れ低減効果があ
ることを示している。
前述の明細書、実施例、データおよび図が本発明を理
解する基礎資料になっている。しかしながら上記開示は
本発明の範囲を限定するために説明したものではない。
本発明の精神や範囲を逸脱することなく本発明の多数の
態様を実施できるので、本発明は後で添付する請求事項
の中に存在する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 30:00 Ｃ１０Ｎ 30:06 30:06 40:00 Ｚ 40:00 (56)参考文献 特開 平２−115296（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194096（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−96998（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−136377（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−172773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−91786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−186428（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−503116（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−503377（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−504451（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−505746（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開432836（ＥＰ，Ａ ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C10M 173/00 - 173/02 C10M 105/18 C10M 105/22 - 105/30 C10M 107/36 C10M 129/20 C10M 129/26 - 129/74 C10M 133/04 - 133/14 C10M 135/10 C10M 145/40 C10N 30:00 C10N 30:06 C10N 40:00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コンベアで熱可塑性容器を輸送する時に使
    われる熱可塑性プラスティックと適合性がある潤滑剤濃
    縮物であって、 前記潤滑剤濃縮物は、 （ａ）１〜３個の還元糖類単位を有し、該還元糖類単位
    の各々が５か６個の炭素原子を有するアルキル基で置換
    されたポリグリコシド（アルキルポリグリコシド）と、 ここで、前記アルキル基は５〜30個の炭素原子を有する
    飽和のまたは不飽和の脂肪族アルキル基であり、 （ｂ）脂肪酸と、 （ｃ）中和剤と、 を有することを特徴とする熱可塑性プラスティックと適
    合性がある潤滑剤濃縮物。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の潤滑剤濃縮物であって、 前記アルキル基が、炭素原子数９〜20の飽和脂肪族アル
    キル基であることを特徴とする潤滑剤濃縮物。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の潤滑剤濃縮物であって、 （ａ）脂肪酸と、 （ｂ）相分離防止を促進する安定剤と、 （ｃ）中和剤と、 （ｄ）水、水溶性溶媒またはそれらの混合物の群から選
    ばれ、前記濃縮物の２重量％〜96重量％の濃度を有する
    液体と、を有することを特徴とする潤滑剤濃縮物。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の潤滑剤濃縮物であって、 前記中和剤が脂肪族アルキル基置換アミンであり、 前記アミンの第１の置換基が８〜22個の炭素原子を有す
    る飽和または不飽和で、分枝または直鎖アルキル基であ
    り、 前記アミンの第２の置換基が、水素、１〜４個の炭素を
    有するアルキル基またはヒドロキシルアルキル基、ある
    いはアルコキシル基であり、 前記アミンの第３の置換基が、−NH2、−OH、アルコキ
    シアミン、アルコキシレートから選択された親水性基に
    結合した炭素原子数２〜12のアルキレン基であることを
    特徴とする潤滑剤濃縮物。
  5. 【請求項５】請求項３に記載の潤滑剤濃縮物であって、 前記潤滑剤濃縮物は、 （ａ）約１重量％から約20重量％までのアルキルポリグ
    リコシド類と、 （ｂ）約２重量％から約50重量％までの脂肪酸と、 （ｃ）約１重量％から約25重量％までの相分離防止を促
    進する安定剤と、 （ｄ）約0.5重量％から約30重量％までの中和剤と、 （ｅ）約２重量％から約96重量％までの、水、水溶性溶
    媒、あるいはそれらの混合物の群から選ばれる液体と、
    を有することを特徴とする潤滑剤濃縮物。
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