DE2540251C3

DE2540251C3 - Wasserhaltiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten

Info

Publication number: DE2540251C3
Application number: DE19752540251
Authority: DE
Inventors: Wolfram 2102 Hamburg Sokolowski
Original assignee: DEUTSCHE BP AG 2000 HAMBURG DE
Current assignee: DEUTSCHE BP AG 2000 HAMBURG DE
Priority date: 1975-09-10
Filing date: 1975-09-10
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE2540251B2; DE2540251A1

Description

1,50 bis 3,50 Gew.-

0,50 bis 2,00 Gew.

0,05 bis 0,20 Gew.

0,01 bis 0,20 Gew.

0,20 bis 1,50 Gew.-

1,00 bis 3,00 Gew.

0,002 bis 0,50 Gew.

bis 0,10 Gew.

,-% 1,2-Propylenglykol,
Tetraethylenglykol
und/oder Glycerin
% Natriumtetraborat-Dekahydrat
% Benzoesäure
% 1,2,3-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 7,5—9,5 aufweist.

2. Wasserhaltiges Gefrierschutzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 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 8,5 bis 9,5 aufweist.

Die Erfindung betrifft ein wasserhaltiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten 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 Kühlsystemen von Automobilmotoren Verwendung finden, werden hohe Anforderungen bezüglich des Korrosionsschutzes gestellt. Die fortschreitende Entwicklung im Automobilbau 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 Gewichtsersparnis 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.

Ein 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 vo:i Gefrierschutzmitteln für einzelne Metalle oder Legierungen durch Zugabe spezieller Inhibitoren bedeutend zu steigern; in den meisten Fällen muß 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 nicht möglich, eine oder mehrere Komponenten durch andere zu ersetzen, ohne daß die Schutzwirkung für einzelne Metalle nachteilig 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 gefrierpunktsenkende Komponente ist wenig sinnvoll, da einige der in Gefrierschutzmitteln üblicherweise enthaltenen Inhibitoren, z. B. Natriumnitrit, Natriumchromat und Nitrophenole, toxisch oder zumindest nicht unbedenklich sind. Darüber hinaus ist häufig wegen der Wechselwirkung zwischen Inhibitorsystem und gefrierpunktsenkender Komponente bei einem Austausch eine Verminderung des vorher optimalen Korrosionsschutzes zu beobachten.

Die technische Aufgabe, die von der Erfindung gelöst 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.

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

96,69 bis 88,80 Gew.-%

1,50 bis 3,50Gew.-%

0,50 bis 2,00Gew.-%

0,05 bis 0,20Gew.-%

0,01 bis 0,20Gew.-%

0,20 bis l,50Gew.-%

1,00 bis 3,00Gew.-%

0,002 bis 0,50Gew.-%

bis 0,10Gew.-%

1,2-Propylenglykol,
Tetraethylenglykol
und/oder Glycerin
Natriumtetraborat-Dekahydrat
Benzoesäure
1,2,3-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 7,5 bis 9,5 aufweist.

Bevorzugt ist eine Menge an Alkalihydroxid, derzufolge bei Verdünnung des Gefrierschutzmittels mit Wasser im Verhältnis 1:1 bis 1:2 die Mischung einen pH-Wert von 8,5 bis 9,5 aufweist.

Als besonders geeignet haben sich Mischungen der folgenden Zusammensetzung erwiesen:

94,81 bis 91,02 Gew.-°/o 1,2-Propylenglykol

2,00 bis 3,00Gew.-% Borax

0,50 bis l,50Gew.-% Benzoesäure

0,08 bis 0,15Gew.-% 1Ä3-Benztriazol

0,05 bis O,15Gew.-°/o Hexamethylentetramin

0,05 bis O,15Gew.-°/o Natriummetasüikat-Pentahydrat

0,50 bis l,00Gew,-°/o Natriumhydroxid und/
oder Kaliumhydroxid

2,00 bis 3,O0Gew.-°/b Wasser

0,002 bis 0,015 Gew.-%Silikone als Antischaummittel und

0,01 bis 0,02Gew.-% Calciumhydroxid.

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 Konservierungsstoffe 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 einem Gefrierschutzmittel gemäß DE-AS 14 92 522 und mit einem handelsüblichen nicht giftigen Gefrierschutzmittel verglichen. Tabelle 1 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 Korrosionsversuche 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

10

15

20

30

35

40

Erfindungsgemäßes Gefrierschutzmittel:

92,586 Gew.-% 1,2-Propylenglykol

2,500 Gew.-% Borax

1,000 Gew.-% Benzoesäure

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

0,100 Gew.-% Hexamethylentetramin

0,100 Gew.-% Natriummetasilikat-Pentahydrat

0,800 Gew.-% Natriumhydroxid

2,800 Gew.-% Wasser, entmineralisiert

0,013 Gew.-°/o Calciumhydroxid und

0,001 Gew.-°/o Silikon-Antischaummittel.

Gefrierschutzmittel gemäß DE-AS14 92 522:

93,920 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.-% Natriumnitrit

0,620 Gew.-°/o Natriumhydroxid und

1,560 Gew.-% Wasser, entmineralisiert.

Handelsübliches nicht giftiges Gefrierschutzmittel:

95,000 Gew.-% Propylenglykol 2,500 Gew.-% Borax und 2,500Gew-% Triäthanolamin.

Tabelle

Korrosionstest gemäß ASTM D 1384-70 Verdünnung 1 :2 Gewichtsänderungen in mg/cm²

Werkstoff	5	Kupfer	Erfindungs	Gefrier	Handels
	Weichlot	gemäßes	schutzmittel	übliches
	ο Messing	Gefrierschutz	gemäß	nicht giftiges
	Stahl	mittel	DE-AS	Gefrier
Grauguß		14 92 522	schutzmittel
Silumin	-0,02	0,00	+ 0,03
-0,01	-0,03	-0,17
-0,02	0,00	-0,05
+ 0,02	-0,03	+ 0,11
+ 0,07	-0,03	-0,36
+ 0,08	-0,08	-0,71

Tabelle 2

Spezifisches Gewicht

Reserve-Alkalität

pH-Wert
Konzentrat

verdünnt mit Wasser 1 : 1
verdünnt mit Wasser 1 : 2

	Erfindungsgemäßes	Gefrierschutzmittel gemäß
	Gefrierschutzmittel	DE-AS 14 92 522
	1,060	1,135
ASTMD 1121-67	25,9 ml n/10 HCl	. 37,5ml n/lOHCl
ASTM D 1287-65
	ca. 8	7,1
	8,9	8,5
	9,0	8,8

Fortsetzung

	ASTMD 1120-65	Erfindungsgemäßes	Getrierschutzmitlel gemäß
	ASTMD 1177-65	Gefrierschutzmittel	DE-AS 14 92 522
Kochpunkt		143 C	165 C
Gefrierpunkt
30Vol.-% Gefrierschutzmittel	ASTMD 1119-65	- 13 C	-15'C
50Vol.-% Gefrierschutzmittel	-35=C	-36^CC
Aschegehalt 900 °C	l,85Gew.-%	2,1 Gew.-%

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserhaltiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten auf dsr Basis von mehrwertigen Alkoholen und einer Korrosionsinhibitormischung, die Natriumtetraborat, BenztriazoL Natriummetasilikat und Alkalihydroxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Zusammensetzung besitzt:

96,69 bis 88,80 Gew.