DE4137997A1 - Fettstoffgemische - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Fettstoffgemische enthaltend Fettal
kohole mit 18 bis 24 Kohlenstoffatomen, Wachsester und Fett
ketone sowie deren Verwendung als Formtrennmittel.
Tierische und pflanzliche Fette und Öle werden seit Jahrhun
derten als Formtrennmittel eingesetzt. Durch die zunehmende
Industrialisierung sind die Fettstoffe für die Zweck jedoch
mehr und mehr durch die in großen Mengen zur Verfügung ste
henden Mineralöle ersetzt worden. Erst im Zusammenhang mit
dem in den letzten Jahren stark gestiegenen Umweltbewußtsein
ist das Bedürfnis nach Produkten mit zufriedenstellender
biologischer Abbaubarkeit aufgekommen, eine Anforderung, die
von Produkten auf Mineralölbasis nicht erfüllt werden kann
(Fat Sci.Technol. 89, 237 (1987)).
Die Verwendung von Fettsäureestern und Wachsestern als um
weltverträgliche Formtrennmittel, beispielsweise bei der
Herstellung von Beton oder in der Reifenindustrie, ist seit
langem bekannt und bereits umfangreich publiziert worden.
Aufgrund ihrer Struktur weisen die Ester jedoch einen für den
Einsatz als Formtrennmittel in der Regel zu niedrigen
Schmelzpunkt auf. Des weiteren besteht bei Formtrennmitteln,
welche überwiegend Ester enthalten, die Gefahr, daß diese im
Kontakt mit alkalischen Stoffen gespalten werden oder zu
einer unerwünschten Erweichung der Materialien, beispiels
weise bestimmten Kunststoffen, beitragen (Fat.Sci.Technol.
92, 473 (1991)).
Eine mögliche Alternative zur Entwicklung von hochschmelzen
den und hydrolysestabilen Formtrennmitteln stellt die Ver
wendung langkettiger Fettalkohole dar. Da diese jedoch Er
weichungspunkte im Bereich unterhalb von 50°C zeigen, kommen
sie für den gewünschten Einsatzzweck nur eingeschränkt in
Betracht. Auch der Zusatz geringer Mengen von Wachsestern zu
den Fettalkoholen führt zu keiner nennenswerten Verbesserung
des Temperaturverhaltens; in einer Reihe von Fällen wird so
gar eine Absenkung des Schmelzpunktes beobachtet.
Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, neue Form
trennmittel zu entwickeln, die frei von den geschilderten
Nachteilen sind.
Gegenstand der Erfindung sind Fettstoffgemische, enthaltend
- a) Fettalkohole der Formel (I)
R¹-OH (I)in der R¹ für einen gesättigten, linearen, gegebenen
falls hydroxysubstituierten Alkylrest mit folgender C-
Kettenverteilung steht:<C₁₈: 0 bis 9 Gew.-%
C₁₈: 32 bis 88 Gew.-%
C₂₀: 2 bis 43 Gew.-%
C₂₂: 4 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0 bis 15 Gew.-% - b) Wachsester der Formel(II)
R²CO-OR³ (II)in der
R²CO für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten Acylrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung und
R³ für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung steht
und - c) Fettketone der Formel (III) R⁴-CO-R⁵ (III)in der R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Alkylreste mit 15 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch Zusatz von
Fettketonen zu Gemischen von langkettigen Fettalkoholen und
Wachsestern deren Erweichungspunkt vorteilhaft gesteigert
werden kann und sich die Produkte in ausgezeichneter Weise
als Formtrennmittel für eine Vielzahl von technischen Anwen
dungen eignen. Des weiteren zeichnen sich die Mittel durch
eine hohe Hydrolysebeständigkeit und leichte biologische Ab
baubarkeit aus, was der allgemeinen Forderung nach möglichst
umweltverträglichen Produkten entgegenkommt.
Fettalkohole der Formel (I), die als Komponente a) in Be
tracht kommen, weisen 16 bis 24 Kohlenstoffatome auf. Ty
pische Beispiele sind Cetylalkohol, Stearylalkohol, 12-Hy
droxystearylalkohol, Arachylalkohol und Behenylalkohol.
Wie in der Fettchemie üblich, können die Fettalkohole auch in
Form technischer Schnitte eingesetzt werden. Als Ausgangs
stoffe eignen sich hierzu beispielsweise Methylester auf Ba
sis von erucasäurereichem Rüböl, Erdnußöl, Ricinusöl, Mea
dowfoamöl, Rindertalg oder Fischöl, die einer Hochdruckhy
drierung unterworfen werden. Hierbei findet nicht nur eine
Reduktion der Estergruppe zur Hydroxylfunktion statt, sondern
gleichzeitig auch eine weitgehende Absättigung in der Fett
kette enthaltener Doppelbindungen. Antischaummitel mit be
sonders vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaften
enthalten Fettalkohole des genannten C-Zahlbereiches, die
Iodzahlen unterhalb von 10, vorzugsweise 0,1 bis 5 aufweisen.
Fettalkoholgemische, die sich als Komponente a) in besonderer
Weise für die Herstellung hydrolysestabiler Formtrennmittel
eignen, können durch die folgende C-Kettenverteilung charak
tierisiert werden:
<C₁₈: 0 bis 6 Gew.-%
C₁₈: 35 bis 71 Gew.-%
C₂₀: 4 bis 33 Gew.-%
C₂₂: 20 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0 bis 9 Gew.-%
C₁₈: 35 bis 71 Gew.-%
C₂₀: 4 bis 33 Gew.-%
C₂₂: 20 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0 bis 9 Gew.-%
Besonders bevorzugt sind Fettalkohole bzw. Fettalkoholge
mische, die eine Hydroxylzahl von 180 bis 200, einen Erwei
chungspunkt oberhalb von 55°C aufweisen und als Nachlauf bei
der Destillation von Fettalkoholen auf Basis von Rindertalg
oder Rüböl anfallen.
Unter Wachsestern der Formel (II), die als Komponente b)
eingesetzt werden können, sind die Ester von C16-C24-Fett
säuren mit C16-C24-Fettalkoholen zu verstehen. Typische Bei
spiele sind die Ester der Palmitinsäure, Stearinsäure, 12-
Hydroxystearinsäure, Arachinsäure und Behensäure mit
Cetylalkohol, Stearylalkohol, 12-Hydroxystearylalkohol,
Arachylalkohol und Behenylalkohol. Die Wachsester können
darüber hinaus geringe Mengen ungesättigter Anteile, sowohl
in der Fettsäure- als auch in der Fettalkoholkomponente ent
halten. Bevorzugt sind Wachsester, die eine Iodzahl kleiner
10, vorzugsweise von 0,1 bis 5 aufweisen. Typische Beispiele
sind Stearylstearat, Stearylbehenat und Behenylbehenat. Zur
Herstellung der Produkte kann man von reinen oder technischen
Fettsäuren und entsprechenden Fettalkoholen ausgehen, die in
an sich bekannter Weise verestert werden. In einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung werden technische Wachsester
eingesetzt, die als Rückstand bei der Hydrierung von C16-C24-
Fettsäuremethylestern zu den entsprechenden Fettalkoholen
anfallen.
Fettketone der Formel (III), die als Komponente c) dienen,
stellen bekannte Stoffe dar, die nach den einschlägigen Me
thoden der präparativen organischen Chemie erhalten werden
können. Zu ihrer Herstellung geht man beispielsweise von
Fettsäuremagnesiumsalzen aus, die bei Temperaturen oberhalb
von 300°C unter Abspaltung von CO2 und Wasser pyrolysiert
werden (DE-OS 25 53 900). Typische Beispiele sind Fettketone,
die durch Pyrolyse der Magnesiumsalze von Palmitinsäure,
Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure sowie deren techni
schen Gemischen, beispielsweise C16-C18- Talgfettsäure, her
gestellt werden. Bevorzugt ist der Einsatz von Stearon
(Pentatriacontanon-18).
Die Fettstoffgemische können die Fettalkohole typischerweise
in Mengen von 50 bis 98, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-%, die
Wachsester in Mengen von 2 bis 20, vorzugsweise 5 bis 12
Gew.-% und die Fettketone in Mengen von 2 bis 20, vorzugs
weise 10 bis 15 Gew.-% enthalten. Die genannten Konzentrati
onsangaben sind dabei jeweils auf die Summe der Komponente
a), b) und c) bezogen.
Zur Herstellung der Fettstoffgemische empfiehlt es sich, die
Stoffe unter Rühren bis auf eine Temperatur oberhalb des
Schmelzpunktes der Komponente mit dem höchsten Schmelzpunkt
zu erhitzen und die Schmelze anschließend erstarren zu las
sen.
Die erfindungsgemäßen Fettstoffgemische sind bei Temperaturen
bis 65°C fest und bilden in der Schmelze einen homogenen,
gleitfähigen, nichtklebenden Film; sie sind zudem leicht
biologisch abbaubar.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Ver
wendung der erfindungsgemäßen Fettstoffgemische als Form
trennmittel in der Bau-, Gummi und Kunststoff-verarbeitenden
Industrie.
Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung
näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.
Die Rezepturen A, B und C stellen Fettstoffgemische wachs
artiger Konsistenz dar, die bei Erwärmen unzersetzt schmelzen
und einen gleitfähigen Film bilden. Bei der Bestimmung der
Schmelzpunkte der Produkte auf einer Heizschiene wurde jedoch
festgestellt, daß nur Rezeptur C die Anforderung "fest bis
65°C" erfüllt.
Rezeptur C ist erfindungsgemäß, die Rezepturen A und B dienen
dem Vergleich.
Fettalkoholgemisch: C-Kettenverteilung
<C₁₈ = 5 Gew.-%
C₁₈ = 50 Gew.-%
C₂₀ = 10 Gew.-%
C₂₂ = 30 Gew.-%
<C₂₂ = 5 Gew.-%
C₁₈ = 50 Gew.-%
C₂₀ = 10 Gew.-%
C₂₂ = 30 Gew.-%
<C₂₂ = 5 Gew.-%
Hydroxylzahl: | |
190 | |
Iodzahl: | 4 |
Erweichungspunkt: | 53°C |
Wachsester: Technisches Stearylstearat aus dem
Rückstand der Talgfettsäuremethylester-
Hydrierung
Hydroxylzahl: | |
93 | |
Verseifungszahl: | 45 |
Iodzahl: | 5 |
Erweichungspunkt: | 50°C |
Claims (7)
1. Fettstoffgemische, enthaltend
- a) Fettalkohole der Formel (I)
R¹-OH (I)in der R¹ für einen gesättigten, linearen, gegebe
nenfalls hydroxysubstituierten Alkylrest mit fol
gender C-Kettenverteilung steht:<C₁₈: 0 bis 9 Gew.-%
C₁₈: 32 bis 88 Gew.-%
C₂₀: 2 bis 43 Gew.-%
C₂₂: 4 bis 52 Gew.-%
<C₂₂: 0bis 15 Gew.-% - b) Wachsester der Formel (II)
R²CO-OR³ (II)in der
R²CO für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten Acylrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung und
R³ für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 Doppelbindung steht,
und - c) Fettketone der Formel (III) R⁴-CO-R⁵ (III)in der R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Alkylreste mit 15 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen.
2. Fettstoffgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
met, daß die Fettalkohole der Formel (I) eine Hydroxyl
zahl von 180 bis 200 aufweisen.
3. Fettstoffgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
met, daß die Fettalkohole der Formel (I) einen Erwei
chungspunkt obehalb von 55°C aufweisen.
4. Fettstoffgemische nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettalkohole der
Formel (I) zu 50 bis 98 Gew.-% - bezogen auf die Summe
der Komponenten a), b) und c) - enthalten sind.
5. Fettstoffgemische nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachsester der
Formel (II) zu 2 bis 20 Gew.-% - bezogen auf die Summe
der Komponenten a), b) und c) - enthalten sind.
6. Fettstoffgemische nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettketone der
Formel (III) zu 2 bis 20 Gew.-% - bezogen auf die Summe
der Komponenten a), b) und c) - enthalten sind.
7. Verwendung von Fettstoffgemischen nach den Ansprüchen 1
bis 6 als Formtrennmittel.
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