WO1993010205A1

WO1993010205A1 - Fettstoffgemische

Info

Publication number: WO1993010205A1
Application number: PCT/EP1992/002580
Authority: WO
Inventors: Günther DEMMERING; Karl-Heinz Schmid; Michael KÖHLER; Detlev Stanislowski
Original assignee: Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
Priority date: 1991-11-19
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1993-05-27
Also published as: DE4137997A1; EP0614483A1; US5474604A

Abstract

Fettstoffgemische, enthaltend Fettalkohole mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen einer bestimmten Zusammensetzung, Wachsester und Fettketone sind von wachsartiger Beschaffenheit, erweichen oberhalb von 65 °C und eignen sich als Formtrennmittel.

Description

Fettstoffgemische

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Fettstoffgemische enthaltend Fettal¬ kohole mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen, Wachsester und Fett¬ ketone sowie deren Verwendung als Formtrennmittel.

Stand der Technik

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. ü, 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.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind Fettstoffgemische, enthaltend

a) Fettalkohole der Formel (I),

Ri-OH (I) in der R* für einen gesättigten, linearen, gegebenen¬ falls hydroxysubstituierten Alkylrest mit folgender C- Kettenverteilung steht:

b) Wachsester der Formel (II)

R²CO-OR³ (II)

in der

R-^CO für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten Acylrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffato en und 0 oder 1 Doppelbindung und

R~ 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 R^ 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- dowfoa öl, 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¬ terisiert werden:

< C1-3 : 0 bis 6 Gew.-%

Cig : 35 bis 71 Gew.-%

C20 ' 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 Ciß-C24-Fett¬ säuren mit Ciß-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 C15--.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

Taigfettsäure, 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 Komponenten 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 ^*^em 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.

Beispiele

Die Rezepturen A, B und C stellen Fettstoffgemisehe 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.

Tab.1: Rezepturen und Erweichungspunkte Prozentangaben als Gew.-%

Rezeptur C ist erfindungsgemäß, die Rezepturen A und B dienen dem Vergleich. Legende :

Fettalkoholgemisch C-Kettenverteilung

< CI _Q = 5 Gew.-%

Cig = 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

Patentansprüche

1. Fettstoffgemische, enthaltend

a) Fettalkohole der Formel (I),

R-i-OH (I)

in der Rl für einen gesättigten, linearen, gegebe¬ nenfalls hydroxysubstituierten Alkylrest mit fol¬ gender C-Kettenverteilung steht:

< Cig : 0 bis 9 Gew.-%

Cig : 32 bis 88 Gew.-%

C20 * 2 bis 43 Gew.-%

C22 ^{: 4} bis 5 Gew.-% > C22 ^: 0 ^{bis 15} Gew.-%,

b) Wachsester der Formel (II),

R²CO-OR³ (II)

in der

R CO 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 Doppelbin¬ dung steht. und

c) Fettketone der Formel (III),

R -CO-R⁵ (H )

in der R⁴ und R-5 unabhängig voneinander für Alkyl¬ reste mit 15 bis 24 Kohlenstoffatomen stehen.

2. Fettstoffgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Fettalkohole der Formel (I) eine Hydroxyl¬ zahl von 180 bis 200 aufweisen.

3. Fettstoffgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, 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.