DE102014018719A1

DE102014018719A1 - Hochtemperaturschmierstoff für die Lebensmittelindustrie

Info

Publication number: DE102014018719A1
Application number: DE102014018719.5A
Authority: DE
Inventors: Karl Egersdörfer; Thomas Kilthau; Martin Schmidt-Amelunxen
Original assignee: Klueber Lubrication Muenchen SE and Co KG
Current assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23
Also published as: CN107001968A; WO2016096075A2; KR101931511B1; MX2017007681A; EP3375850B1; US20170321143A1; BR112017012562A2; JP2017538840A; EP3375851A1; KR20170083612A; JP6400211B2; PL3375850T3; DK3375850T3; EP3234080A2; EP3375850A1; ES2901414T3; BR112017012562B1; WO2016096075A3; CN107001968B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen lebensmittelverträglichen Hochtemperaturschmierstoff, insbesondere ein Hochtemperaturöl und ein Hochtemperaturfett umfassend folgende Komponenten: a) mindestens ein Öl ausgewählt aus einem Trimellitsäureester oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, Alkylaromaten, vorzugsweise ein aliphathisch substituiertes Naphthalin oder Estoliden; b) einem hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylens oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen und; c) Additive einzeln oder in Kombination. Im Fall des Hochtemperaturfetts wird ein Verdickungsmittel zugegeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochtemperaturschmierstoff, insbesondere ein Hochtemperaturöl auf Basis eines aromatischen Esters, wie eines Trimellitsäureesters und Mischungen verschiedener Trimellitsäureester, Heteroaromaten, Estoliden und einem vollhydrierten oder hydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung daraus. Des weiteren kann der Hochtemperaturschmierstoff ein Hochtemperaturfett sein, wenn den oben genannten Komponenten noch ein Verdickungsmittel zugegeben wird. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieser Hochtemperaturschmierstoffe zum Schmieren von Arbeitsgeräten, die bei der Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet werden.
Neben der Schmierwirkung müssen die Schmierstoffe noch eine Vielzahl weiterer Aufgaben erfüllen: Sie müssen kühlen, Reibung, Verschleiß und Kraftübertragung verringern, vor Korrosion schützen und gleichzeitig eine dichtende Wirkung aufweisen.
Herkömmliche Schmierstoffe sind für Hochtemperaturanwendungen nicht geeignet, da sie bei hohen Temperaturen beispielsweise über Oxidations- und/oder thermische Zersetzungsreaktionen und Polymerisationen zerstört werden und ihre schmierenden Eigenschaften stark eingeschränkt werden. Bei Zersetzungsreaktionen wird der Schmierstoff in niedermolekulare flüchtige Komponenten gespalten. Deren Verdampfen führt zu unerwünschten Viskositätsänderungen, Ölverlust und zur übermäßigen Dampfbildung. Hieraus resultiert ein Verlust der Schmierwirkung. Auch durch Polymerisation verlieren die Schmierstoffe ihre Schmierwirkung aufgrund der Bildung unlöslicher Polymerisationsprodukte.
Das Entfernen dieser Verschmutzungen erhöht die Wartungsarbeiten und produziert chemische Abfallstoffe, die aufwendig entsorgt werden müssen. Aufgrund der vermehrten Reinigungs- und Wartungsarbeiten erhöhen sich die Ausfallzeiten. Insgesamt führt die Verwendung von ungeeigneten Schmierstoffen bei Hochtemperaturanwendungen zu höheren Kosten, da die Arbeitsgeräte verschmutzen und ein höherer Bedarf an Schmierstoffen besteht. Darüber hinaus sinkt die Produktqualität.
Als Basisöle für Hochtemperaturanwendungen werden oftmals synthetische Ester eingesetzt, da diese über eine sehr gute oxidative, hydrolytische und thermische Stabilität verfügen.
Um den vielfältigen Anforderungen bei Hochtemperaturanwendungen gerecht zu werden, müssen die Schmierstoffe unter anderem eine hohe Stabilität, niedrige Reibungsbeiwerte und hohe Verschleißfestigkeiten aufweisen. Um eine gleichmäßige Schmierung auch bei hohen Temperaturen gewährleisten zu können, muss während des gesamten Verarbeitungsprozesses ein flüssiger Schmierfilm zwischen Metallteilen bestehen bleiben. Deshalb darf der Schmierstoff bei der maximalen Verarbeitungstemperatur nur wenig verdampfen, wenig Rückstände bilden und möglichst wenig Vercrackungsrückstände bilden.
Hohe Verarbeitungstemperaturen treten oftmals bei der Lebensmittelverarbeitung auf, wie beim Kochen, Backen, Sieden, Rösten, Schmoren, Sterilisieren, Braten und Dämpfen. Bei diesen Vorgängen kommen diverse Arbeitsgeräte zum Einsatz. Zur Schmierung dieser Arbeitsgeräte sind hochtemperaturbeständige Schmierstoffe notwendig.
An die Basisöle zum Schmieren von Arbeitsgeräten für die Verarbeitung von Lebensmitteln werden besondere Anforderungen in Bezug auf ihre Umweltverträglichkeit und Toxizität gestellt. Grundsätzlich sollte ein lebensmittelverträglicher Schmierstoff H1 tauglich sein, wenn der Schmierstoff mittelbar oder unmittelbar mit Nahrungs-, Genuss- und Lebensmitteln in Kontakt kommen kann. Zu den bevorzugten Anwendungsbereichen in der Lebensmittelindustrie gehören Ketten in Backöfen und anderen Hochtemperaturanwendungen, sowie Transportgehänge, insbesondere Trolleys und deren Lager.
Diese Schmierstoffe unterliegen gesetzlichen Vorschriften, wie der Zertifizierung nach NSF/H1 oder NSF/H2.
Die Einstufung „H1” ist von Schmierstoffen zu erzielen, die in „incidental food contact”, das heißt in einem gelegentlichen technisch unvermeidbaren Kontakt mit Lebensmitteln, stehen. Ein beabsichtigter oder dauerhafter Kontakt ist jedoch auch bei der Verwendung von „H1”-Schmierstoffen auszuschliessen. Eine „H2”-Klassifikation können Schmierstoffe erzielen, die nicht toxisch und nicht kanzerogen sind. Bei der Verwendung von „H2”-Schmierstoffen ist dennoch jeglicher Kontakt mit dem Lebensmittel auszuschliessen.
Nachteilig an den bekannten lebensmittelverträglichen Schmierstoffen, die im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden, ist, dass sie oftmals ein nicht zufriedenstellendes, technisches Leistungsvermögen aufweisen. So verfügen die bisher verwendeten lebensmittelverträglichen Schmierstoffe zwar über eine gute Oxidationsbeständigkeit und einen akzeptablen Pourpoint, ihr Rückstandsverhalten nach vollständiger Verdampfung entspricht jedoch nicht den bei Hochtemperaturanwendungen geforderten hohen Ansprüchen. Die entstandenen Vercrackungsrückstände bilden Ablagerungen, die nach einiger Zeit wieder entfernt werden müssen. In der Regel muss der Betrieb der Anlage eingestellt und der Rückstand abgelöst oder die Bauteile ausgetauscht werden. Es besteht also ein Bedarf an einem Hochtemperaturschmierstoff, bei dem die Verdampfung einzelner Grundölbestandteile des Öls stark reduziert werden und bei konstant höheren Temperatur über einen langen Zeitraum die Schmierwirkung nicht verloren geht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hochtemperaturöl und ein Hochtemperaturfett bereitzustellen, der den Standards eines NSF/H1 Schmierstoffes entspricht und darüber hinaus zufriedenstellende tribologische Eigenschaften aufweist. Insbesondere soll der Schmierstoff bei hoher Temperatur über einen langen Zeitraum eine gute Schmierwirkung zeigen. Des weiteren sollen die gebildeten Vercrackungsrückstände nicht verlacken, sondern durch Frischöl wieder anlösbar sein. Ferner soll der Hochtemperaturschmierstoff eine gute hydrolytische Stabilität aufweisen, korrosions- und verschleißresistent sein, sowie eine gute Oxidationsbeständigkeit und ein an die Anforderungen angepasstes Tieftemperaturverhalten aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein lebensmittelverträgliches Hochtemperaturöl umfassend folgende Komponenten gelöst:

a) 93,9 bis 45 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trimellitsäureester oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist, Alkylaromaten, vorzugsweise ein aliphathisch substituiertes Naphthalin oder Estoliden;
b) 6 bis 45 Gew.-% eines Polymers, nämlich eines hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen;
c) 0,1 bis 5 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidanten, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen.

Das erfindungsgemäße lebensmittelverträgliche Hochtemperaturfett umfaßt:

a) 91,9 bis 30 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trimellitsäureester oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist, Aromaten, vorzugsweise ein aliphathisch substituiertes Naphthalin, ein Estolid,
b) 6 bis 45 Gew.-% eines Polymers, nämlich eines hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen;
c) 0,1 bis 5 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidanten, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen und
d) 2 bis 20 Gew.-% Verdickungsmittel.

Überraschend wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl und das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett sowohl geeignet für eine H1-Klassifizierung sind, als auch sich durch eine hervorragende Leistungsfähigkeit auszeichnen. So zeigt das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. Hochtemperaturfett eine hohe thermische Stabilität kombiniert mit einer hohen Lebensdauer und guten Schmiereigenschaften.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl und das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett umfassen als eine Esterverbindung einen Trimellitsäureester oder ein Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, wobei die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist. Je nach Wahl des aromatischen Esters können die Eigenschaften des Schmierstoffs, beispielsweise die Viskosität, das Viskositäts-Temperatur-Verhalten, die Oxidationsbeständigkeit und Rückstandsverhalten angepasst werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der aromatische Ester einen sterisch gehinderten Alkohol als Alkoholkomponente, vorzugsweise einen Alkohol mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, insbesondere 10 bis 13 Kohlenstoffatomen, insbesondere Trimellitsäure-tri(iso-C₁₀)ester (1) und Trimellitsäure-tri(iso-C₁₃)ester (2). Das Mischungsverhältnis von 1 zu 2 liegt bei 99:1 bis 1:99.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett können ein zweites Öl enthalten, das einen Aromaten oder umfasst. Unter einem Aromaten wird erfindungsgemäß ein monocyclisches, bicyclisches oder tricyclisches Ringsystem mit vier bis fünfzehn Kohlenstoffatomen verstanden, wobei das monocyclische Ringsystem aromatisch ist oder zumindest einer der Ringe in einem bi- oder tricylischen Ringsystem aromatisch ist. Bevorzugt wird ein bicyclisches Ringsystem, das vorzugsweise 10 Kohlenstoffatome aufweist, eingesetzt.
Bevorzugt ist der Aromat mit einem oder mehreren aliphatischen Substituenten substituiert. Besonders bevorzugt ist der Aromat mit ein bis vier aliphatischen Substituenten und insbesondere mit zwei oder drei aliphatischen Substituenten substituiert.
Eine Alkylgruppe ist erfindungsgemäß eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30, vorzugsweise 3 bis 20, noch bevorzugter 4 bis 17 und insbesondere 6 bis 15 Kohlenstoffatomen. Eine Alkylgruppe kann linear oder verzweigt sein und ist wahlweise mit einem oder mehreren der oben genannten Substituenten substituiert.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass Gemische unterschiedlich substituierter Naphthaline, das heißt Gemische aus Naphthalinen, die einen unterschiedlichen Substitutionsgrad und unterschiedliche aliphatische Substituenten aufweisen, besonders geeignet sind. Durch Variation der Mischungszusammensetzung können in diesem Fall die Eigenschaften, wie beispielsweise die Viskosität, des Hochtemperaturschmierstoffs besonders einfach eingestellt werden. Aliphatisch substituierte Naphthaline zeichnen sich ferner durch hervorragende Lösungseigenschaften und hohe thermo-oxidative Stabilität aus.
Die Viskosität, gemessen bei 40°C, des aliphathisch substituierten Naphthalins beträgt vorzugsweise 30 bis 600 mm²/s, bevorzugter 30 bis 300 m²/s.
Des weiteren können auch Estolide als Komponente a) verwendet werden. Bevorzugte Viskositäten, gemessen bei 40°C liegen zwischen 30 und 500 mm²/sec. Besonders bevorzugt sind Viskositäten von 30 bis 140 mm²/sec.
Unter Estoliden versteht man Esterverbindungen, die säure- oder enzymatischkatalysiert aus Fettsäuren bevorzugt Ölsäure oder Dicarbonsäuren hergestellt werden. Dabei greift die Säurefunktion die Doppelbindung eines benachbarten Fettsäuremoleküls an, so dass eine höher molekularere Esterverbindung entsteht. Die endständige Säuregruppe wird dann üblicherweise mit einem Alkohol, bevorzugt 2-Ethyl-hexanol verestert und anschließend werden die restlichen Doppelbindungen hydriert oder mit Carbonsäure z. B. Essigsäure verestert. Andere Alkohol wie z. B. Isoamylalkohol oder Guebert Alkohole sind ebenfalls für die Veresterung der endständigen Säuregruppe denkbar.
Weitere Estolide können auch über eine Kondensation von Hydroxycarbonsäuren, z. B. Ölsäure- oder Stearinsäurederivate synthetisiert werden. Die Kettenlänge der verwendeten Hydroxycarbonsäuren oder ungesättigte Säuren können von C₆ bis C₅₄ reichen. Die Säuren können weitere funktionelle Gruppen z. B. Amine, Ether, schwefelhaltige Gruppen enthalten. Darüber hinaus ist auch eine Veresterung mit alpha-Olefinen oder β-Farnesen denkbar.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. das Hochtemperaturfett umfassen des weiteren ein Polyisobutylen. Durch geeignete Wahl des Polyisobutylens, insbesondere im Hinblick auf Hydrierungsgrad und Molekulargewicht, können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Öls und Fettes, beispielsweise deren kinematische Viskosität, in erwünschter Weise beeinflusst werden. Das Polyisobutylen kann in hydrierter oder vollhydrierter Form eingesetzt werden, ebenso kann eine Mischung aus hydriertem und vollhydriertem Polyisobutylen verwendet werden. Bevorzugt werden vollhydrierte Polyisobutylene eingesetzt. Das Polyisobutylen ist in einer Menge von 6 bis 45 Gew.-% in der Zusammensetzung vorhanden, bevorzugt werden 10 bis 45 Gew.-%, insbesondere 15 bis 45 Gew.-% eingesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Polyisobutylen ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 115 bis 10.000 g/mol, vorzugsweise von 160 bis 5000 g/mol auf.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. das Hochtemperaturfett umfassen des weiteren von 0,1 bis 5 Gew.-%, Additive, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden und aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidaten, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen, ausgewählt werden.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturfett umfasst des weiteren ein Verdickungsmittel. Das Verdickungsmittel in dem erfindungsgemäßen Hochtemperaturfett der Schmierstoffzusammensetzung ist entweder ein Reaktionsprodukt aus einem Diisocyanat, vorzugsweise 2,4-Diisocyanatotoluol, 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, 2,4'-Diisocyanatophenylmethan, 4,4'-Diisocyanatodi-phenyl, 4,4'-Diisocyanato-3-3'-dimethylphenyl, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethylphenylmethan, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, mit einem Amin der allgemeinen Formel R'₂-N-R, oder einem Diamin der allgemeinen Formel R'₂-N-R-NR'₂, wobei R ein Aryl-, Alkyl- oder Alkylenrest mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und R' identisch oder verschieden ein Wasserstoff, ein Alkyl-, Alkylen- oder Arylrest ist, oder mit Gemischen aus Aminen und Diaminen
oder
wird aus gewählt aus Al-Komplexseifen, Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Perriodensystems, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, Bentonite, Sulfonate, Silikate, Aerosil, Polyimide oder PTFE oder einer Mischung der vorgenannten Verdickungsmittel.
Um den gesetzlichen Bestimmungen bezüglich der Verwendung von Schmierstoffen zum Schmieren von Arbeitsgeräten für die Verarbeitung von Lebensmitteln zu entsprechen, ist es zweckmäßig, wenn die eingesetzten Additive eine H1-Klassifikation aufweisen.
Der Zusatz von Antioxidantien kann die Oxidation des erfindungsgemäßen Öls oder Fetts, insbesondere bei seinem Einsatz, verringern oder gar verhindern. Bei einer Oxidation können unerwünschte freie Radikale entstehen und infolgedessen vermehrt Zersetzungsreaktionen des Hochtemperaturschmierstoffes auftreten. Durch die Zugabe von Antioxidantien wird das Hochtemperaturöl bzw. das -fett stabilisiert.
Erfindungsgemäß besonders geeignete Antioxidantien sind die folgenden lebensmittelverträglichen Verbindungen:
diaromatische Amine, Phenolharze, Thiophenolharze, Phosphite, butyliertes Hydroxytoluol, butyliertes Hydroxyanisol, Phenyl-alpha-naphthylamin, Phenyl-beta-naphthylamin, octyliertes/butyliertes Diphenylamin, di-alpha-Tocopherol, di-tert-butyl-Phenyl, Benzolpropansaure und Mischungen dieser Komponenten.
Kommerziell erhältliche lebensmittelverträgliche Additive sind:
IRGANOX^® 1010 (Benzolpropansäure, 3,5-bis(1,1-Dimethylethyl)-4-hydroxy-2,2-bis[[3-[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropoxyjmethyl]-1,3-propandiylester; IRGANOX^® L06 (alkyliertes Phenyl-alpha-naphthylamin oder N-Phenyl-ar-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-1-naphthalenamin;
IRGANOX^® 101 (dioctyliertes Diphenylamin);
IRGANOX^® 157 (Mischung aus alkylierten Diphenylaminen);
IRGANOX^® L06;
IRGANOX^® L 115;
IRGANOX^® L150 (Mischung aus aminischen und phenolischen Antioxidantien mit hohem Molekulargewicht);
IRGANOX^® 164 (Mischung aus Mono- und Dialkyl-butyl/octyl-diphenylamin);
IRGANOX^® 1035; (Mischung bestehend aus Thiodiethylenbis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat);
IRGANOX^® 1010;
IRGANOX^® L101 (Mischung bestehend aus Tetrakis[methylen-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]methan);
IRGANOX^® L109 (Benzolpropansäure, 3,5-bis(1,1-dimethyl)-4-hydroxy-1,6-Hexandiylester);
IRGANOX^® L57;
IRGANOX^® L109;
Irgalube^® TPPT;
IRGANOX^® L115 (Benzolpropansäure, 3,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-, thiodi-2,1-Ethandiylester);
IRGANOX^® E201 (flüssiges DL-alpha-tocopherol, 2H-1-Benzopyran-6-ol,3,4-dihydro-2,5,7,8-tetramethyl-2-(4,8,12-Trimethyltridecyl);
IRGAFOS^® 168 (Mischung enthaltend Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)Phosphat);
ADDITIN^® RC7130 (N-Phenyl-1-naphthylamin);
Na-LUBE^® A0142 (flüssiges Diphenylamin basiertes Antioxidant);
VANLUBE^® 961 (Mischung aus octyliertem und butyliertem Diphenylamin oder Benzolamin, N-Phenyl, Reaktionsprodukt aus 2,4-Trimethylpentan und 2-Methylpropen);
VANLUBE^® PCX (Mischung enthaltend 1-Hydroxy-4-methyl-2-6-di-tert-Butylbenzol); Hexamethylenbis(3,5-di-tert-butyl-4-Hydroxyhydrocinnamt);
Irgafox^® 168; Reaktionsprodukt aus N-Phenylbenzolamin mit 2,4,4-Trimethylpenten;
Thiodiethylenbis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydro-Cinnamatmethan);
Bis(4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)amin;
3,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyester;
Thiodi-2,1-Ethandiylester.
Weiterhin kann das Hochtemperaturöl bzw. das -fett Korrosionsschutzadditive, Metalldesaktivatoren oder Ionen-Komplexbildner enthalten. Hierzu zählen Triazole, Imidazoline, N-Methylglycin (Sarcosin), Benzotriazolderivate, N,N-Bis(2-ethylhexyl)ar-methyl-1H-benzotriazol-1-methanamin; n-Methyl-N(1-oxo-9-octadecenyl)glycin, Gemisch aus Phosphorsäure und Mono- und Diisooctylester umgesetzt mit (C_11-14)-Alkylaminen, Gemisch aus Phosphorsäure und Mono- und Diisooctylester umgesetzt mit tert-Alkylamin und primären (C_12-14)-Aminen, Dodekansäure, Triphenylphosphorthionat und Aminphosphate. Kommerziell erhältliche Additive sind die folgenden: IRGAMET^® 39, IRGACOR^® DSS G, Amin O; SARKOSYL^® O (Ciba), COBRATEC^® 122, CUVAN^® 303, VANLUBE^® 9123, CI-426, CI-426EP, CI-429 und CI-498.
Weitere denkbare Verschleißschutzadditive sind Amine, Aminphosphate, Phosphate, Thiophosphate, Phosphorthionate und Mischungen dieser Komponenten. Zu den kommerziell erhältlichen Verschleißschutzadditiven gehören IRGALUBE^® TPPT, IRGALUBE^® 232, IRGALUBE^® 349, IRGALUBE^® 211 und ADDITIN^® RC3760 Liq 3960, FIRC-SHUN^® FG 1505 und FG 1506, NA-LUBE^® KR-015FG, LUBEBOND^®, FLUORO^® FG, SYNALOX^® 40-D, ACHESON^® FGA 1820 und ACHESON^® FGA 1810.
Des weiteren können das Öl bzw. das Fett lebensmitteltaugliche Festschmierstoffe wie PTFE, BN, Na-Pyrophosphat, Zn-Oxid, Mg-Oxid, Zn-Pyrophosphat, Na-Thiosulfat, Mg-Carbonat, Ca-Carbonat, Ca-Stearat, Zn-Sulfid oder eine Mischung daraus enthalten.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett bis zu einer Temperatur von 250°C keine oder zu vernachlässigende Zersetzungserscheinungen aufweist. Hierunter wird verstanden, dass sich weniger als 10% des Schmierstoffs zersetzen.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett kann als ein weiteres lebensmittelverträgliches Grundöl ein Öl, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Fettsäuretriglyzeriden und/oder Poly-alpha-olefinen enthalten.
In einer besonderen Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett ein Estolid, wobei vorzugsweise die Hauptbestandteile des Estolides gewonnen werden durch chemische oder enzymatische Prozesse ausgehend von nativen Ölen aus der Gruppe Sonnenblumenöl, Rapsöl, Rizinusöl, Leinöl, Maisöl, Diestelöl, Sojabohnenöl, Leinsamenöl, Erdnussöl, „Lesqueralle”-Öl, Palmöl, Olivenöl oder Mischungen aus den vorgenannten Ölen.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass das erfindungsgemäße Hochtemperaturöl bzw. -fett aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften hervorragend zum Schmieren von Arbeitsgeräten für die Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet werden kann. Aufgrund seiner guten Temperaturbeständigkeit kann er auch bei hohen Einsatztemperaturen bis 260°C, vorzugsweise bei Temperaturen von 150 bis 250°C eingesetzt werden, z. B. Ketten in Backöfen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Hochtemperaturöls bzw. -fetts, bei dem die Grundöle und die Additive miteinander vermischt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele 1 bis 7
Herstellung eines erfindungsgemäßen Hochtemperaturöls für die Lebensmittelindustrie
Es werden zwei Trimellitsäureester in einem Rührkessel vorgelegt. Bei 100°C wird unter Rühren das Polyisobutylen und ggf. ein weiteres Öl hinzugegeben. Anschließend wird das Gemisch 1 h gerührt, um eine homogene Mischung zu erhalten. Die Verschleißschutzmittel und das Antioxidationsmittel werden bei 60°C unter Rühren in den Kessel zugegeben. Nach ca. 1 Stunde kann das fertige Öl in die vorgesehenen Gebinde abgefüllt werden.
Zusammensetzung der Hochtemperaturöle:

Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen der Hochtemperaturöle und die Wiederanlösbarkeit des Ölrückstandes nach vollständiger Verdampfung des Öls in Abhängigkeit von der zugegebenen Menge an Poyisobutylen. Tabelle 1

	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6	Bsp. 7
vollhydriertes Polyisobutylen	24,41	22,0	19,53	17,1	14,63	12,2	9,76
C₁₀-verzweigter Trimellitsäureester (1)	71,52	73,91	76,35	78,76	81,2	83,61	86,02
C₁₃-verzweigter Trimellitsäureester (2)	0,72	0,74	0,77	0,79	0,82	0,84	0,87
Viskosität 40°C mm²/s 4	26,8	375,5	328,7	292,7	259	228,8	202,8
Anlösbarkeit des Rückstandes nach 72 h/250°C	4	3	3	2	1 (Lack)	1 (Lack)	1 (Lack)

4 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung sehr gut anlösbar
3 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung gut anlösbar
2 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung partiell anlösbar
1 = Rückstand nach vollständiger Verdampfung nicht anlösbar

Alle Angaben sind in Gewichts-%. Der Rest auf 100 Gew.-% ergibt sich durch die Zugabe von Additiven, insbesondere aminische und/oder phenolische Antioxidanten, Korrosionschutzadditive, Verschleißschutzadditiven EP/AW sowie Metalldesaktivatoren.
Diese Ergebnisse zeigen, dass es bis zu einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 292,7 mm²/s möglich ist, die nach vollständiger Verdampfung entstandenen Rückstände mit frischem Öl wieder anzulösen. Die Zusammmensetzung nach Beispiel 1 zeigt die besten Eigenschaften hinsichtlich Viskosität und Wiederanlösbarkeit.
Die nachfolgenden Beispiele 8 bis 10 zeigen im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen lebensmittelverträglichen Hochtemperaturöls, im Hinblick auf die Anlösbarkeit, wenn unterschiedliche Komponenten a) als Öl verwendet werden.
Beispiele 8 bis 10
Zusammensetzung der öle (alle Angaben sind in Gew.-%)

Tabelle 2

	Beispiel 8	Vergleichsbeispiel 1
Trimellitat 1	70,0	52,65
Trimellitat 2	0,7	44,0
hydriertes PIB	25,95	0,0
aminisches Antioxidant	0,5	0,5
phenolisches Antioxidant	1,5	1,5
Verschleißschutz EP/WA	1,0	1,0
Korrossionsschutz	0,25	0,25
Metall-Desaktivator	0,1	0,1
Anlösbarkeit	sehr gut (4)	schlecht (1)

Tabelle 3

	Beispiel 9	Vergleichsbeispiel 2
Trimellitat 1	0,0	52,65
Trimellitat 2	0,0	44,0
alkyliertes Naphthalin	70,65	0,0
hydriertes PIB	26,0	0,0
aminisches Antioxidant	0,5	0,5
phenolisches Antioxidant	1,5	1,5
Verschleißschutz EP/WA	1,0	1,0
Korrossionsschutz	0,25	0,25
Metall-Desaktivator	0,1	0,1
Anlösbarkeit	sehr gut (4)	schlecht (1)

Tabelle 4

	Beispiel 10	Vergleichsbeispiel 3
Trimellitat 1	0,0	52,65
Trimellitat 2	0,0	44,0
Estolid 1	40,4	0,0
Estolid 2	23,25	0,0
hydriertes PIB	33,00	0,0
aminisches Antioxidant	0,5	0,5
phenolisches Antioxidant	1,5	1,5
Verschleißschutz EP/WA	1,0	1,0
Korrossionsschutz	0,25	0,25
Metall-Desaktivator	0,1	0,1
Anlösbarkeit	sehr gut (4)	schlecht (1)

In Tabelle 5 werden nachfolgend die erfindungsgemäßen lebensmittelverträglichen Hochtemperaturfette beispielhaft beschrieben. Tabelle 5

	Bsp. 11	Bsp. 12	Bsp. 13	Bsp. 14	Bsp. 15	Bsp. 16
Trimellitat 1	46,3	0,0	46,3	39,0	46,3	46,3
Trimellitat 2	17,1	0,0	17,1	20,0	17,7	17,7
Estolid 1	0,0	38,4	0,0	0,0	0,0	0,0
Estolid 2	0,0	25,6	0,0	0,0	0,0	0,0
alkyliertes Naphthalin	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
vollhydriertes PIB	25,0	25,0	25,0	25,0	25,0	25,0
Antioxidant	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Verdickungsmittel	10,6	10,0	10,6	15,0	10,0	10,0

Um die Wiederanlösbarkeit zu bestimmen, wurden die Proben bei 250°C für 72 Stunden getempert. Der Rückstand wurde mit der jeweiligen Grundöl des Fettmusters wieder angelöst. In allen Beispielen war die Wiederanlösbarkeit gut.
Bei den in den Beispielen 11 bis 16 verwendeten Verdickungsmitteln handelt es sich um Li-Komplex (Bsp. 11 und 12), Al-Komplex (Bsp. 13), Bentonit (Bsp. 14), Ca-Einfach (Bsp. 15), Li-Einfach (Bsp. 16) und Harnstoff (Bsp. 17). Fortsetzung Tabelle 5

Bsp. 17

Trimellitat 1 46,3

Trimellitat 2 18,7

Estolid 1 0,0

Estolid 2 0,0

alkyliertes Naphthalin 0,0

vollhydriertes PIB 25,0

Antioxidant 1,0

Verdickungsmittel 9,0
Die vorstehend beschriebenen lebensmittelverträglichen Hochtemperaturöle und Hochtemperaturfette können auch zur Schmierung von Arbeitsgeräten verwendet werden, die ähnlichen Einschränkungen hinsichtlich der Anforderungen an die Schmierstoffe unterliegen. Dazu gehören die Kosmetik- und Arzneimittelindustrie sowie die Tierfutterindustrie.
Im Hinblick auf die Lebensmittelindustrie können die erfindungsgemäßen Hochtemperaturschmierstoffe zum Schmieren von Arbeitsgeräten bei der Lebensmittelverarbeitung, als Hydrauliköle für die Lebensmittelindustrie, für Transport- und Steuerketten in der Lebensmittelindustrie, sowie für Vorrichtungen für die Verarbeitung von Getreide, Mehl und Tierfutter sowie für Backöfen verwendet werden.
Bei einigen Anwendungen ist die Verwendung in Form eines Sprays vorteilhaft.

Claims

Lebensmittelverträgliches Hochtemperaturöl umfassend folgende Komponenten: a) 93,9 bis 45 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trimellitsäureester oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist, Alkylaromaten, vorzugsweise ein aliphathisch substituiertes Naphthalin oder Estoliden; b) 6 bis 45 Gew.-% eines Polymers, ausgewälht aus der Gruppe bestehend aus einem hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen; c) 0,1 bis 5 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidanten, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen.
Lebensmittelverträgliches Hochtemperaturfett umfassend folgende Komponenten: a) 91,9 bis 30 Gew.-% mindestens eines Öls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trimellitsäureester oder einem Gemisch aus verschiedenen Trimellitsäureestern, bei dem die Alkoholgruppe des Esters eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ist, Alkylaromaten, vorzugsweise ein aliphathisch substituiertes Naphthalin oder Estoliden, b) 6 bis 45 Gew.-% eines Polymers, ausgewälht aus der Gruppe bestehend aus einem hydrierten, vollhydrierten Polyisobutylen oder einer Mischung aus hydrierten oder vollhydrierten Polyisobutylen; c) 0,1 bis 5 Gew.-% Additive einzeln oder in Kombination, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Korrosionsschutzadditiven, Antioxidanten, Verschleißschutzadditiven, UV-Stabilisatoren, anorganischen oder organischen Feststoffschmierstoffen und d) 2 bis 20 Gew.-% Verdickungsmittel.
Hochtemperaturöl bzw. Hochtemperaturfett nach Anspruch 1 oder 2 bei dem die Komponente a) auswählt wird aus Trimellitsäure-tri(iso-C₁₀)ester (1) und Trimellithsäure-tri(iso-C₁₃)ester (2), wobei das Mischungsverhältnis von (1) zu (2) bei 99:1 bis 1:99.
Hochtemperaturöl bzw. Hochtemperaturfett nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Komponente a) als weiteres lebensmittelverträglichen Öls eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralöl, aliphatischen Carbonsäure- und Dicarbonsäureestern, Fettsäuretriglyzeriden und Poly-alpha-olefinen umfasst
Hochtemperaturfett nach Anspruch 2, bei dem die Komponente d) ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Harnstoff, Al-Komplexseifen, Metall-Einfachseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Perriodensystems, Metall-Komplexseifen der Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, Bentonite, Sulfonate, Silikate, Aerosil, Polyimide, PTFE oder einer Mischung der vorgenannten Verdickungsmittel.
Verwendung des Hochtemperaturöls bzw. Hochtemperaturfetts nach einem der vorherigen Ansprüche zum Schmieren von Arbeitsgeräten in der Lebensmittelverarbeitung, als Hydrauliköl in der Lebensmittelindustrie, für Transport- und Steuerketten, für Vorrichtungen für die Verarbeitung von Getreide, Mehl und Tierfutter, sowie in Backöfen.
Verwendung des Hochtemperaturöls nach einem der vorherigen Ansprüche als Öl in Form eines Sprays.