Verdicker für Schmierfette

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1 Verdicker für Schmierfette Formulierung geeigneter Schmierstoffe LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.1

2 Als Verdicker für lebensmittelverträgliche Schmierfette stehen die folgenden Substanzen zur Verfügung (n. Baumann/Stempfel (3)) *1: Für diese Art von Verdickungsmitteln gelten zusätzlich folgende Bedingungen: Stickstoffgehalt zwischen % bezogen auf das Gewicht der Trockenmasse Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat, Tallöl-Fettsäureamin (C16 C18) + Ethylendamin *2: Wird nur in der internen Liste der USDA bzw NSF geführt Formulierung geeigneter Schmierstoffe Verdicker für Schmierfette LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.2

3 Als Haupteindickungssystem existiert Aluminiumsteaorylbenzoylhydroxid (Al-Komplex), mit annehmbarem Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Verdickungsmittel auf Polyurea-Basis (Polycarbamid-Basis) können all Rolls Royce der Verdickungsmittel angesehen werden; sie fanden jedoch bis heute kaum Eingang in den Markt, sowohl aus Kostengründen, als auch aufgrund der Toxizität des Ausgangsmaterials. Aluminium- und Calcium-Stearate werden nur in äußerst seltenen Fällen als Verdickungsmittel eingesetzt, weil der Temperaturbereich für deren Anwendung begrenzt ist. Formulierung geeigneter Schmierstoffe Verdicker für Schmierfette LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.3

4 Fette Zusammensetzungen: Mögliche Grundöle Mögliche Verdicker Weißöl PAOs Esteröle Silkonöle PAGs PFPEs Mögliche Additive AL-Komplex-Seifen Gentonit Polyharnstoff CA-Seife Festschmierstoffe Schwefelverbindungen (EP) Phosphorverbindungen (AW, EP) Stickstoffverbindungen (EP) Zinkverbindungen (AW) Formulierung geeigneter Schmierstoffe Verdicker für Schmierfette LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.4

5 Additive Formulierung geeigneter Schmierstoffe LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.5

6 Achtung: Da manche als Additive für Schmierstoffe verwendete chemische Verbindung toxikologisch nicht unbedenklich sind, ist ihre Verwendung in lebensmittelverträglichen Schmierstoffen sowohl grundsätzlich als auch hinsichtlich der Menge begrenzt. Eine optimale Auswahl und Kombination ermöglicht trotzdem die Formulierung von H1-Schmierstoffen, deren Leistung mit jener konventioneller Schmierstoffe vergleichbar ist VI-Verbesserer und Verdickungsmittel Erlaubt sind lediglich Polyethylen, Polybuthylen + Polyisobuthylen Formulierung geeigneter Schmierstoffe Additive LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.6

7 Oxidationsinhibitoren Verfügbar sind Verbindungen auf Basis/Derivate von Amino- und Phenol-Verbindungen 2,6-Di-tert.-Butylmethylphenol max. zulässige Konzentration: keine Begrenzung nach FDA Octyldiphenylamin / Butyldiphenylamin max. zulässige Konzentration:0,5 % der gesamten Rezeptur Mögliche Synergien durch optimale Konzentration beider Additive! Formulierung geeigneter Schmierstoffe Additive LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.7

8 Verschleiß- und Fressschutzadditive Verfügbar sind Verbindungen auf Basis von Phosphor + Schwefel Phosphor-Technologie: Teilneutralisierte Phosphorsäureester/aminisch Max. zulässige Konzentration: 0,5 % der gesamten Rezeptur Schwefel/Phosphor-Technologie: Triphenylphosphorothionat (TPPT) Max. zulässige Konzentration 0,5 % der gesamten Rezeptur Mögliche Synergien durch optimale Konzentration beider Additive Getriebeöl ISO VG 220 (mit PAO), FAG-Schadenskraftstufe nach DIN : >12 Mehrzweckfett NLGI (mit Al-Komplex), TIMKEN Ok-Last nach ASTM 2509: 40 lbs. Formulierung geeigneter Schmierstoffe Additive LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.8

9 Korrosionsinhibitoren Nur wenige geeignete Verbindungen verfügbar. Oft Salze organischer Säuren. Beispiel: Dinatrium-Sebacinsäure Festschmierstoffe In 21CFR, der FDA findet sich nur Zinksulfid, zusammen verwendet mit Zinkoxid und Calciumcarbonat in Schmierfetten. Häufig verwendet wird auch PTFE, aber nur enthalten in interner Liste von USDA bez. NST. Muss aber Bedingungen von FDA 21CFR, erfüllen Formulierung geeigneter Schmierstoffe Additive LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.9

10 Zusammenfassung Formulierung von Hochleistungsschmierstoffen (Öle und Fette) möglich, wenn geeignete Grundöle, Verdicker und Additive optimal aufeinander abgestimmt werden. Wichtige Herausforderung: Sowohl die Anforderungen für H1-Einordnung sowie die techn. Brauchbarkeit zu erfüllen Chemie und max. Konzentrationen aller Komponenten ist durch das FDA 21CFR, vorgegeben. Kundenspezifische Anforderungen, z.b. Ausschluss bestimmter Substanzen, können die Formulierung erschweren. Formulierung geeigneter Schmierstoffe Additive LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.10

11 EIGENSCHAFTEN UND IHRE BEWERTUNG LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.11

12 Einschränkungen und Folgen Lebensmittelverträgliche Schmierstoffe haben in der Regel eine andere Zusammensetzung als konventionelle Industrieschmierstoffe Aufgrund von Einschränkungen bei der Auswahl und Konzentration aller Komponenten ergeben sich andere Leistungseigenschaften, die aber jenen von konventionellen Schmierstoffen nicht unterlegen sein müssen Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.12

13 Eigenschaften der fertig formulierten Schmierstoffe Viskosität Viskosität-Temperatur-Verhalten, VI Flammpunkt Pourpoint Korrosionsverhalten Verschleißverhalten Dichtungsverhalten Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.13

14 Typische Kennwerte Viskosität Aufgrund der Vielzahl der möglichen zu verwendenden Grundöle ist praktisch keine Einschränkung bei den Viskositäten von lebensmittelverträglichen Schmierstoffen gegeben. Viskositäts-Temperaturverhalten / VI Bei der Auswahl von synth. Grundölen ist das Viskositäts-Temperaturverhalten besser als bei Mineralölen. Die VI-Werte bewegen sich zwischen 60 für Weißöle, ca. 140 für PAOs bis 400 für SI und FK. Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.14

15 Typische Kennwerte Flammpunkt Je nach Grundöl bis über 200 C Pourpoint Je nach Grundöl bis unter -60 C Korrosionsverhalten Stahl (51355) 0-A; Buntmetall (51759T1) 1 Verschleißverhalten FZG-Test 8,3/90 > 12 Dichtungsverhalten Entsprechend dem verwendeten Grundöl Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.15

16 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Hydrauliköle A = Hydrauliköl Mineralöl B = Hydrauliköle H! (PAO) Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.16

17 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Getriebeöle A = Hydrauliköl Mineralöl B = Getriebeöl H1 (PAO) C = Getriebeöl Polyglykol D = Getriebeöl H1 Polyglykol Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.17

18 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Schmierfette A = Fett Li/Mineralöl Mineralöl B = Fett H1 Al-Komplex/PAO Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.18

19 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Getriebe- und Hydrauliköle Produkt Quelle: Fuchs Lubritech GmbH Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.19

20 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Getriebe- und Hydrauliköle Quelle: Fuchs Lubritech GmbH Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.20

21 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Schmierfette Quelle: Fuchs Lubritech GmbH Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.21

22 Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5)) Schmierfette Quelle: Fuchs Lubritech GmbH Eigenschaften LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.22

23 ANWENDUNGEN LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.23

24 Einsatzbereiche für lebensmittelverträgliche Schmierstoffe Grundsätzlich an allen Schmierstellen an denen die Gefahr besteht, dass Schmierstoff in technisch unvermeidbaren Kontakt mit dem Produkt (Lebensmittel, Pharmazeutika, Tierfutter etc.) kommen könnte Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.24

25 Industriebereiche Lebensmittelindustrie Pharmaindustrie Tierfuttermittelindustrie Zulieferungsindustrien für -Verpackungen - Inhaltsstoffe Maschinenhersteller Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.25

26 Maschinen / Maschinenbauteile Lager Getriebe-Umlaufschmierungen Hydrauliken Ketten Gleit- und Führungsbahnen Kompressoren Wärmeübertragungssysteme Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.26

27 Bewährte Beispiele aus der Praxis (nach Paul (4)) Öle: Physiologisch unbedenkliche Weißöle + spezielle Korrosionsschutzadditive als Maschinenöle für geringe Belastungen Im Temperaturbereich -10 / +100 C Lagerschmierung Kettenschmierung Gleitkontakte Hydraulikanlagen Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.27

28 Bewährte Beispiele aus der Praxis Öle Physiologisch unbedenkliche Weißöle + spezielle Korrosionsschutz- + AW-Additive als Hydrauliköl für mittlere Belastungen Im Temperaturbereich -10 / +100 C Lagerschmierung Kettenschmierung Gleitbahnen Hydraulikanlagen Getriebe Gebläse Kompressoren (nach Paul (4)) Stanzen, Rollen, Walzen Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.28

29 Bewährte Beispiele aus der Praxis (nach Paul (4)) Öle: Physiologisch unbedenkliche semisynthetische Getriebeöle + spezielle AW + EP-Additive für hohe Belastungen Im Temperaturbereich 0 / +120 C Extruder Getriebe / Schneckengetriebe Lagerschmierung Schwerlastketten Gleitbahnen Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.29

30 Bewährte Beispiele aus der Praxis Öle Physiologisch unbedenkliche PAOs + spezielle Korrosionsschutz- + AW-Additive als Hydraulik- + Getriebeöl für mittlere bis hohe Belastungen Im Temperaturbereich -30 / +140 C Hydraulikanlagen Getriebe Lagerschmierung Kettenschmierung Gleitbahnen Verdichter Vakuumpumpen (nach Paul (4)) Stanzen, Rollen, Walzen Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.30

31 Bewährte Beispiele aus der Praxis Öle Physiologisch unbedenkliche perfluorierte Polyetheröle PFPE für hohe Temperaturen Im Temperaturbereich -40 / +200 C (nach Paul (4)) Lagerschmierung Kettenschmierung Gleitbahnen Getriebe Kompressoren Wärmeträgeröle Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.31

32 Bewährte Beispiele aus der Praxis Öle (nach Paul (4)) Zylinderschmierung in Luftverdichtern Im Einsatz ein physiologisch unbedenkl. PAO-Öl mit spez. Korrosionsschutz + AW- Additiven Hohe Belastungen durch Vibrationen + Temperatur Mischerstation Im Einsatz ein physiologisch unbedenkl. seminsynth. Öl mit spez. AW- + EP-Additiven Hohe Belastungen durch Vibrationen Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.32

33 Bewährte Beispiele aus der Praxis Fette (nach Paul (4)) Physiologisch unbedenkliche Weißöle mit Al-Komplex-Verdicker + spezielle Additive: Im Temperaturbereich -20 / +100 C Lagerschmierung z. B. Wälz- + Gleitlager Gleitkontakte z. B. Rohrbahnen Zentralschmieranlagen z. B. Verpackungsmaschinen Getriebe z. B. Stellgetriebe Führungen z. B. Linearführungen Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.33

34 Bewährte Beispiele aus der Praxis Fette (nach Paul (4)) Physiologisch unbedenkliche PAOs mit Al-Bentonit-Verdicker + spezielle Additive: Im Temperaturbereich -30 / +150 C Lagerschmierung z. B. Wälz- + Gleitlager Armaturen z. B. Dichtungen / Gewinde Zentralschmieranlagen z. B. Abfüllanlagen Getriebe z. B. Stellantriebe Führungen z. B. Linearführungen Spindeln z. B. Kugelumlaufspindeln Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.34

35 Bewährte Beispiele aus der Praxis Fette (nach Paul (4)) Physiologisch unbedenkliches PFPE mit weißen Festschmierstoffen als Verdicker + spezielle Additive Im Temperaturbereich -25 / +260 C Hochtemperatur-Lagerschmierung z. B. Wälz- + Gleitlager Med. Sauerstoffarmaturen z. B. Dichtungen / Gewinde Zentralschmieranlagen Getriebe Ventile z. B. Ofenanlagen z. B. Förderantriebe im Hochtemperaturbereich z. B. im Sauerstoff- oder Hochtemperaturbereich Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.35

36 Bewährte Beispiele aus der Praxis Fette Vakuumfüller Zentralschmieranlage Im Einsatz ein physiologisch unbedenkl. Fett auf Weißölbasis mit einem AL-Kommplex- Verdicker + spez. Additiven Traubenvollernter Zentralschmieranlage Im Einsatz ein physiologisch unbedenkl. Fett auf Weißölbasis mit einem AL-Kommplex-Verdicker + spez. Additiven (nach Paul (4)) Ofenanlage für Teigwaren Im Einsatz ein physiologisch unbedenkl. PFTE-Fett mit spez. Festschmierstoffen Eindicker als Hohe Belastung durch Temperatur Anwendungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.36

37 ZUKÜNFTIGE ENTWICKLUNGEN (nach Paul (4)) LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.37

38 Es gibt heute eine große Vielzahl an physiologisch unbedenklichen Schmierstoffen für jeden Anwendungsfall Da die USA nach wie vor die eindeutigsten und am weitesten entwickelten Richtlinien bezüglich dieser Schmierstoffe vorgeben, werden sich auf in Zukunft die H1- zugelassenen Schmierstoffe in den sensiblen Bereichen weltweit beser vermarkten lassen Die Umsatzzahlen für Schmierstoffe mit NSF-H1 nehmen ständig zu, da sich die Sensibilität der Hersteller im Kosmetik-, Pharma und Lebensmittelbereich in den letzten Jahren stark erhöht hat. Zukünftige Entwicklungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.38

39 Durch die HACCP-Analyse (Hazard Analysis of Critical Control Points) werden Gefahrenstellen und mögliche Kontaminationsquelle in Bezug auf Schmierstoffe analysiert. Die Mehrzahl der Hersteller geht mittlerweile den sicheren Weg und setzt auch in Grenzfällen eine physiologisch unbedenklichen H1- Schmierstoff ein Die Forderung nach NSF-H1 Schmierstoffen verstärkt sich zunehmen auch in Bereichen, die den sensiblen Bereichen vor- oder nachgeschaltet sind. Zukünftige Entwicklungen LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.39

40 Literatur LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.40

41 1. Stempfel, E.M. und M. Baumann: Einführung in das Gebiet der lebensmittelverträglichen Schmierstoffe 2. Bartz, W.J.: Grundlagen der Tribologie 3. Baumann, M. und E.M Stempfel: Gesetzgebung und Schmierstoffforderungen Paul, H.: Plötz, M.: Vergleich von lebensmitteilgerechten Schmierstoffen auf Basis von spez. USP (The United States Pharmacopoia), Weißölen mit geeigneten Syntheseölen Herstellung, chem. und physikal. Eigenschaften von lebensmittelgerechten Schmierstoffen unter besonderer Berücksichtigung von deren tribologischen Eigenschaften Literatur LEBENSMITTELVERTR. SCHM 07.41