DE2540251B2

DE2540251B2 - Wasserhaltiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten

Info

Publication number: DE2540251B2
Application number: DE19752540251
Authority: DE
Inventors: Werner 2000 Hamburg Rommel; Wolfram 2102 Hamburg Sokolowski; Dieter Dr. 2000 Hamburg Wagnitz
Original assignee: DEUTSCHE BP AG 2000 HAMBURG
Current assignee: DEUTSCHE BP AG 2000 HAMBURG
Priority date: 1975-09-10
Filing date: 1975-09-10
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2540251A1; DE2540251C3

Description

140 bis 340Gew.-%

040
0.05
0,05
0,01

bis
bis
bis
bis

2,00 Gew.-%
0,20 Gew.-%
0,20 Gew.-%
0,20 Gew.-%

0,20 bis ipOGew.-%

1,00 bis

0,002 bis

bis

3.G0 Gew.-%
040 Gew.-%
0,10Gew.-%

1,2-PropylenglykoI,

Tetraethylenglykol

und/oder Glycerin

Natriumtetraborat- Dekahydrat Benzoesäure

1Ä3-Benztriazol

Hexamethylentetramin Natriummetasilikat- Pentahydrat Natriumhydroxid und/

oder Kaliumhydroxid

Wasser

Antischaummittel und Calciumhydroxid

wobei die Menge an Alkalihydroxid so gewählt ist, daß bei Verdünnung des Gefrierschutzmittels mit Wasser im Verhältnis 1:1 bis 1 :2 die Mischung einen pH-Wert von 74—94 aufweist

2. Wasserhaltiges Gefrierschutzmittel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß die Menge an Alkalihydroxid so gewählt ist. daß bei Verdünnung des Gefrierschutzmittels mit Wasser im Verhältnis I : 1 bis I : 2 die Mischung einen pH-Wert von 84 bis 94 aufweist.

Die Erfindung betrifft ein wasserhaltiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeitcn auf der Basis von mehrwertigen Alkoholen und einer Korrosionsinhibitormischung, die Natriumtetraborat, Benzotriazol, Natriummetasilikat und Alkalihydroxid enthält.

An Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten, insbesondere an solche, die in Kollisystemen von Automobilmotoren Verwendung finden, werden hohe Anforderungen bezüglich des Korrosionsschutzes gestellt. Die fortschreitende Entwicklung im Automobilbali führt nämlich immer stärker zu besonders wartungsarmen Konstruktionen, und es ist keine Seltenheit, wenn Gefrierschutzmittel zwei Jahre im Kühlsystem verbleiben. Parallel zu dieser Entwicklung läuft die Tendenz, im Hinblick auf Kosten- und Gewichtsersp&rnis immer mehr Leichtmetallegierungen im Motorbau zu verwenden. Die Leichtmetalle sind auf Grund ihrer Stellung in der Spannungsreihe der Elemente besonders anfällig gegen chemischen Angriff. Neben den Leichtmetallen finden aber noch eine ganze Reihe anderer Metalle Verwendung.

l'in technisch fortschrittliches Gefrierschutzmittel muß nun gegenüber allen im Kühlsystem vorkommenden metallischen Werkstoffen einen möglichst hohen, viele Monate anhaltenden Korrosionsschutz besitzen. Es ist zwar verhältnismäßig einfach, den Korrosionsschutz von Gcf-crschul/.mittcln für einzelne Metalle oder Legierungen durch Zugabe spezieller Inhibitoren bedeutend zu steigern; in den meisten Fällen mwB aber gleichzeitig eine Verschlechterung der Schutzwirkung gegenüber anderen Metallen in Kauf genommen werden. Andererseits ist es bei einer optimal ausgewogenen Rezeptur, die vorzüglichen Korrosionsschutz für alle im Kühlsystem vorkommenden metallischen Werkstoffe aufweist, in der Regel picht möglich, eine oder mehrere Komponenten durch andere zu ersetzen, ohne daß die Schutzwirkung für einzelne Metalle nachteilig

ίο beeinflußt wird.

Durch den Umweltschutz werden zusätzliche Forderungen an die Gefrierschutzmittel gestellt So wurde z. B. vom schweizerischen Parlament ein Bundesgesetz über den Verkehr mit Giften (Giftgesetz) verabschiedet, gemäß welchem Frostschutzmittel auf der Basis von Äthylenglykol, das in praktisch allen modernen Gefrierschutzmitteln für Kühlflüssigkeiten als gefrierpunktsenkende Komponente verwendet wird, in die Klasse für mäßig toxische Substanzen (Klasse 4) eingeordnet werden müssen. Ein Verkehr mit derartigen Produkten unterliegt der Bewilligungspflicht, und ein Verkauf über bestimmte Vertriebswege, z. B. in Selbstbedienungsladen, ist nicht möglich. Ein einfacher Austausch von Äthylenglykol gegen eine nicht giftige gefrierpunkt-

2^r> senkende Komponente ist wenig sinnvoll, da einige der in Gefrierschutzmitteln üblicherweise enthaltenen Inhibitoren, ζ. B. Natriumnitrit, Natriumchromat und Nitrophenole, toxisch oder zumindest nicht unbedenklich sind. Darüber hinaus ist häufig wegen der Wechsel-

m> wirkung zwischen Inhibitorsystem und gefrierpunktsenkender Komponente bei einem Austausch eine Verminderung des vorher optimalen Korrosionsschutzes zu beobachten.

Die technische Aufgabe, die von der Erfindung gelöst

Vt wird, bestand somit darin, ein nicht giftiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten zu finden, welches bezüglich Kälte- und Korrosionsschutz modernen Produkten aus dem Stand der Technik zumindest ebenbürtig ist.

in Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gefrierschutzmittel der obengenannten Art gelöst, das folgende Zusammensetzung aufweist:

96,69 bis 88,80 Gew.-%

140 bis 340Gew.-%

0,50 bis 2,00Gew.-%

0,05 bis 0,20Gew.-%

0,05 bis O^OGew.%

0,01 bis 0,20Gew.-%

0.20 bis l40Gew.-%

1,00 bis 3,0OGew.-%

0,002 bis 040Gew.-%

bis O.IOGew.%

1,2-Propylenglykol,

Tetraethylenglykol

und/oder Glycerin

Natriumielraborat- Dekahydrat Benzoesäure

l^-Benztnazol

Hexamethylentetramin Natriummetasilikat- Pentahydrat Natriumhydroxid und/

oder Kaliumhydroxid

Wasser

Antischaummittel und Calciumhydroxid

wobei die Menge an Alkalihydroxid so gewählt ist, daß bei Verdünnung des Gefrierschutzmittels mit Wasser im Verhältnis 1:1 bis 1 :2 die Mischung einen pH-Wert von 74 bis 9.5 aufweist.

Bevorzugt ist eine Menge an Alkalihydroxid, dcr/.ufolgc bei Verdünnung des Gefrierschutzmittels mit Wasser im Verhältnis I : I bis I : 2 die Mischung einen pH-Wert von 8.5 bis9,5 aufweist.

Als besonders geeignet haben sich Mischungen der folgenden Zusammensetzung erwiesen:

94,81	bis 91,02 Gew,-%	bis	3,00GeWr¹Vb	1,2-PropylengIykol	mittel und
2,00	bis	1,50Gew.-%	Borax	Calciumhydroxid.
0,50	bis	0,15Gew.-%	Benzoesäure
0,08	bis	0,15 Gew,-%	1^3-Benztriazol
0,05	bis	0,15 Gew.-%	Hexamethylentetramin
0,05	bis		Natriummetasilikat-
		1,00 Gew.-%	Pentahydrat
0,50	bis		Natriumhydroxid und/
		3,00 Gew.-%	oder Kaliumhydroxid
2,00	bis	Wasser
0,002 bis	0,015 Gew.-%Silikone als Antischaum-

0,01	0,02Gew.-%

Alle Komponenten werden in den erfindungsgemäßen Gefrierschutzmitteln in einer Konzentration verwendet, die, einen sachgemäßen Gebrauch vorausgesetzt, als unbedenklich anzusehen sind. Benzoesäure und Hexamethylentetramin sind sogar als Konservienmgsstoffe für Nahrungsmittel zugelassen.

Obwohl die Mehrzahl der in den erfindungsgemäßen Gefrierschutzmittelmischungen enthaltenen Komponenten einzeln oder in Kombination aus dem Stand der Technik bekannt sind, bedurfte es dennoch einer erfinderischen Leistung, Zusammensetzungen zu finden, die nicht giftig sind und gleichzeitig die Schutzwirkung anerkannt guter Mittel auf dem genannten Gebiet erreichen. Auch heute ist es nämlich noch nicht möglich, die korrosionsverhindernden Eigenschaften neuer Kombinationen exakt vorherzusagen, auch dann nicht, wenn die Wirkungsweise aller Komponenten einzeln bekannt sein sollte.

Im folgenden Beispiel wird ein erfindungsgemäßes Gefrierschutzmittel mit eiueni Gefrierschutzmittel gemäß DE-AS 14 92 522 und mit eintn . handelsüblichen nicht giftigen Gefrierschutzmittel verglichen. Tabelle I zeigt, daß das erfindungsgemäße Mittel dem Mittel gemäß der DE-AS 14 92 522 bezüglich des Korrosionsschutzes ebenbürtig, dem handelsüblichen nicht giftigen Gefrierschutzmittel aber weit überlegen ist. Besondere Bedeutung kommt dem Verhalten gegenüber den Werkstoffen Silumin und Weichlot zu, da die chemisch leicht angreifbaren Leichtmetallegierungen wesentlichen Anteil an den heutigen Motorenkonstruktionen haben und Weichlot an besonders kritischen Stellen des Kühlsystems verwendet wird.

Die Korrosionsversuch: wurden gemäß dem im »Annual Book of ASTM Standards« beschriebenen ASTM-Test D 1384-70 durchgeführt; die Gefrierschutzmittel waren vor den Tests im Verhältnis 1 :2 mit in der Vorschrift beschriebenem »korrosiven Wasser« verdünnt worden.

Tabelle 2 zeigt, daß das Gefrierschutzmittel der

Erfindung auch im Hinblick auf andere Daten im Rahmen technisch üblicher Werte liegt.

Nach der schweizerischen Gesetzgebung kann nur das erfindungsgemäße Gefrierschutzmittel und das ungiftige handelsübliche Gefrierschutzmittel in die Klasse 5 (Giftfrei) eingeordnet werden.

Beispiel
Erfindungsgemäßes Gefrierschutzmittel:

92^86 Gew.-% 1,2-PropylengIykol

2,500 Gew.-% Borax

1,000 Gew.-% Benzoesäure

0,100 Gew.-% 1Ä3-Benztriazol

0,100 Gew.-% Hexamethylentetramin

0,100 Gew.-% Natriummetasilikat-Pentahydrat

0,800 Gew.-% Natriumhydroxid

2,800 Gew.-% Wasser, entmineralisiert

0,013 Gew.-% Calciumhydroxid und

0,001 Gew.-% Silikon-Antischaummittel.

Gefrierschutzmittel gemäß DE-AS 14 92 522:

93320 Gew.-% Ethylenglykol

3,500 Gew.-% Borax

0,100 Gew.-% 1,2,3-Benztriazol

0,100 Gew.-% Natriummetasilikat-Pentahydrat

0,100 Gew.-% Pikrinsäure

0,100 Gew.-% r-Tatriumnitrit

0,620 Gew.-% Natriumhydroxid und

1,560 Gew.-% Wasser, entmineralisiert.

Handelsübliches nicvu giftiges Gefrierschutzmittel:

95,000 Gew.-⁰,
2^00 Gew.-<!
2,500 Gew.-<i

Propylenglykol Borax und
Triethanolamin.

Tabelle I

Korrosionstest gemäß ASTM D 1384-70 Verdünnung I : 2
Gewichtsänderungen in mg/cwi²

Werkstoff	Erfindungs-	Gefrier	Mandels
	gemüBes	schutzmittel	übliches
	Gefrierschutz	gemäß	nicht giftiges
	mittel	DE-AS	Gefrier
		14 92 522	schutzmittel
Kupfer	-0,02	0,00	+ 0,03
Weichlot	-0,01	-0,03	-0,17
ο Messing	-0,02	0,00	-0,05
Stahl	+ 0,02	-0,03	+ 0,11
Grauguß	+ 0,07	-0,03	-0,36
Silumin	+ 0,08	-0,08	-0,71

Tabelle 2 Spezifisches Gewicht Rcscrvc-Alkalilät

pH-Wert
Konzentrat

verdünnt mit Wasser I : I
verdünnt mit Wasser I : 2

	1121-67	Erfindungsgemiißes	Gefrierschutzmittel gemäß
	1287-65	Gefrierschutzmittel	DE-AS 14 92 522
		1,060	1,135
ASTM I)		25,9ml n/IOHCI	. 37,5ml n/IOHCI
ASTM D
	ca. 8	7,1
	8,9	8,5
	9.0	8.8

Fortsetzung

	ASTM D 1120-65	Erfindungsgemäßes	Gefrierschutzmittel gemäB
	ASTMD 1177-65	Gefrierschutzmittel	DE-AS 14 92 522
Cochpunkt		143 X	165 X
gefrierpunkt
30Vol.-% Gefrierschutzmittel	ASTMD 1119-65	-13 X	-15X
50Vol.-% Gefrierschutzmittel	-35X	-36X
Yschegehalt 900X	l,85Gew.-%	2,1 Gew.-%

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserhaltiges Gefrierschutzmittel für KOhI-flüssigkeiten auf der Basis von mehrwertigen Alkoholen und einer Korrosionsinhibitormischung, die Natriumtetraborst Benztriazol, Natriummetasilikat und Alkalihydroxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Zusammensetzung besitzt:

96,69 bis 88,80 Gew.-%