DE946737C - Hydraulic fluids - Google Patents

Description

Hydraulische Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte, nichtentflammbare hydraulische Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage, insbesondere solche mit einem verbesserten Viskositätsindex und besseren Schmier-und Verschleißminderungseigenscliaften, die außerdem eisenhaltigen Metallen erhöhten Schutz gegen Rost gewähren.Hydraulic fluids The invention relates to improved, non-flammable hydraulic fluids on a glycol-water basis, in particular those with an improved viscosity index and better lubrication and wear-reducing properties, which also provide ferrous metals with increased protection against rust.

Man hat bereits zahlreiche hydraulische Flüssigkeiten vorgeschlagen. Einige von ihnen bestehen aus Kohlenwasserstoffen; sie können mit Vorteil für viele &nwendungszwecke verwendet werden, sind aber leicht entflammbar und für viele Zwecke ungeeignet. In der industriellen Technik, z. B. beim Spritzguß von Metallen, werden die Steuerungsorgane der schweren Gießanlagen meist hydraulisch betrieben. Die hierfür verwendetenhydraulischenFlüssigkeiten dergenannten Art waren häufig eine Feuer- und Gefahrenquelle, weshalb man bestrebt ist, sie durch nicht entflammbare hydraulische Flüssigkeiten zu ersetzen. Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage sind deshalb vielfach auf ihre Eignung geprüft worden. Sie sind zwar noch etwas entflammbar, aber ihr Widerstand gegen Entzündung ist soviel größer als. der der Kohlenwasserstofföle, daß sie im wesentlichen als nicht entflammbar betrachtet werden können.Numerous hydraulic fluids have been proposed. Some of them are made up of hydrocarbons; they can be of benefit to many & intended uses, but are highly flammable and for many Unsuitable for purposes. In industrial engineering, e.g. B. in the injection molding of metals, the control organs of the heavy casting plants are mostly operated hydraulically. The hydraulic fluids of the type mentioned used for this purpose have been common a source of fire and danger, which is why one strives to avoid them by non-flammable to replace hydraulic fluids. Glycol-water based liquids have therefore been tested many times for their suitability. They are still something flammable, but their resistance to ignition is so much greater than. the the Hydrocarbon oils that they are considered essentially non-flammable can.

Obwohl die Nichtentflammbarkeit der Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage seit. längerer Zeit bekannt ist, lassen diese Flüssigkeiten auf der anderen Seite -in mehreren wichtigen Punkten vieles zu wünschen übrig. Sie sind gewöhnlich zu dünnflüssig oder nicht viskos für hydraulische Zwecke und müssen deshalb durch viskosere Zusätze verdickt werden. Die Auswahl an finit diesen Glykol-Wasser-Grundlagen verträglichen ver-dickungsmitteln ist aber begrenzt, und es ist ziemlich schwierig, Verdickungsmittel zu finden, die sich als Zusätze zu den Glykol-Wasser-Gemischen in jeder Weise eignen. Wenn das Verdickungsmittel nicht mit der Flüssigkeitsgrund-Lage verträglich ist, ist die Lösung unbeständig, und das Verdickungsmittel hat die Neigung sich abzuscheiden, wodurch das ordnungsgemäße Arbeiten der Flüssigkeit oder des Mechanismus, in dem letztere verwendet wird, beeinträchtigt wird.Although the non-flammable liquids are glycol-water based since. It has been known for a long time that these fluids leave on the other page - Much to be desired in several important points. They are usually too low viscosity or non-viscous for hydraulic purposes and must therefore by more viscous Additives are thickened. The selection of finitely compatible with these glycol-water bases Thickening is limited though, and it is quite difficult to thicken to find which are suitable as additives to the glycol-water mixtures in every way. If the thickener is not compatible with the liquid foundation layer, if the solution is inconsistent and the thickener has a tendency to separate thereby ensuring the proper working of the fluid or the mechanism in which the latter is used, is impaired.

Darüber hinaus haben hydraulische Flüssigkeiten auf Wassergrundlage, wie oben erwähnt, eine verhältnismäßig sehr geringe Schmierfähigkeit. Wenn auch hydraulische Flüssigkeiten in erster Linie zur Kraftübertragung durch hydraulische Vorrichtungen dienen, müssen sie doch hydraulische Pumpen und damit verbundene mechanische Teile auch noch schmieren, um übermäßige Abnutzung zu verhindern. Die bisher vorgeschlagenen hydraulischen Flüssigkeiten dieser Art sind meist schlechte Schmiermittel. Bei vielen von ihnen rosteten auch eisenhaltige Metallteile stark, was offensichtlich einen großen Nachteil darstellt. Ganz abgesehen von dem Schaden, der durch den Rost selbst hervorgerufen wird, bleiben die Teile @ häufig hängen oder fressen sich fest, so daß der Betrieb unsicher und ungleichmäßig ist. Bei wichtigen hydraulischen Steuerungsorganen ist ein derartiges ungleichmäßiges Arbeiten auf keinen Fall zulässig, weshalb die erwähnten hydraulischen Flüssigkeiten dafür nicht brauchbar sind.In addition, hydraulic fluids based on water, as mentioned above, relatively very poor lubricity. If also hydraulic fluids primarily for power transmission through hydraulic Devices are used, they have to be hydraulic pumps and associated mechanical pumps Also lubricate parts to prevent excessive wear. The previously proposed Hydraulic fluids of this type are usually poor lubricants. With many iron-containing metal parts of them also rusted heavily, which obviously makes one is a major disadvantage. Not to mention the damage caused by the rust itself caused, the parts @ often get stuck or seize, see above that the operation is unsafe and uneven. With important hydraulic control organs such uneven work is by no means permitted, which is why the mentioned hydraulic fluids are not usable for this.

Es ist bekannt, daß gewisse langkettige Fettsäuren und Derivate davon nützliche Verschleißminderungs-und Rostschutzeigenschaften besitzen, wenn sie in Ölen auf Kohlenwasserstoffgrundlage gelöst angewandt werden. So ist die Verwendung von Ölsäure, Stearinsäure, Laurinsäure, der entsprechenden fetten Öle oder Glyceride usw. als Zusätze zu mineralischen Grundölen zur Verminderung des Verschleißes und ferner zur Verhütung der Rostbildung wohlbekannt. Diese Stoffe sind jedoch im wesentlichen unlöslich in hydraulischen Ölen oder Flüssigkeiten auf Wassergrundlage und deshalb als Bestandteile von Mischungen der beschriebenen Art ungeeignet.It is known that certain long chain fatty acids and derivatives thereof Have useful anti-wear and anti-rust properties when in Oils based on hydrocarbons can be used in dissolved form. So is the usage of oleic acid, stearic acid, lauric acid, the corresponding fatty oils or glycerides etc. as additives to mineral base oils to reduce wear and tear and also well known for rust prevention. However, these substances are essential insoluble in hydraulic oils or water-based fluids and therefore unsuitable as components of mixtures of the type described.

Es wurde nun gefunden, daß hydraulische Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage mit Gehalten an polymeren Verdickungsmitteln in bezug auf -ihre Viskosität und den Viskositätsindex dadurch wesentlich verbessert werden können, daß sie aus über 5o Gewichtsprozent der Glykol-Wasser-Basis aufgebaut werden, wozu unter 5o Gewichtsprozent Polyglykole oder -Polyglykoläther einer Viskosität von q.oo bis Zoo ooo Saybolt-Universal-Sekunden/37,8° und o,i bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmischung an in der Flüssigkeitsbasis löslichen Alkaliseifen verzweigtkettiger Fettsäuren mit mindestens 7 Kohlenstoffatomen kommen.It has now been found that hydraulic fluids on a glycol-water basis with contents of polymeric thickeners in relation to their viscosity and the Viscosity index can be significantly improved by the fact that they are from about 5o Weight percent of the glycol-water base are built up, including less than 5o weight percent Polyglycols or polyglycol ethers with a viscosity of q.oo to zoo ooo Saybolt-Universal-Seconds / 37.8 ° and from 0.1 to 5 percent by weight of the total mixture of soluble in the liquid base Alkali soaps of branched chain fatty acids with at least 7 carbon atoms come.

Die Alkalimetallseifen von Fettsäuren mit unverzweigter, 12 oder mehr Kohlenstoffatome enthaltender Kette sind im wesentlichen wasserunlöslich. Die Seifen von Säuren rriit.verzweigten, mindestens 7 bis etwa 1q. Kohlenstoffatoine enthaltender Kette sind wasserlöslich, und Seifen von stark verzweigten Säuren mit bis zu etwa 18 Kohlenstoffatomen sind in den Mischungen der vorliegenden Erfindung löslich. Die mit ihnen hergestellten beständigen Mischungen haben gute Verschleißverhütungs- oder Schmiereigenschaften sowie gute Rostschutzeigenschaften.The alkali metal soaps of fatty acids with unbranched, 12 or more Chain containing carbon atoms are essentially insoluble in water. The soaps of acids rriit. branched, at least 7 to about 1q. Containing carbon atoms Chain are water soluble, and soaps are made from highly branched acids with up to about Eighteen carbon atoms are soluble in the mixtures of the present invention. The resistant mixtures made with them have good wear prevention or lubricating properties as well as good rust protection properties.

Die besonders bevorzugten Seifen sind Seifen von nach der Oxosynthese hergestellten Säuren mit 9 bis 13 Kohlenstoffatomen, d. h. von Säuren mit verzweigten Ketten, die durch Umsetzung olefinischer Kohlenwasserstoffe mit Kohlenmonoxyd und Wasserstoff und anschließende Oxydation der erhaltenen Aldehyde oder Alkohole erhalten werden. Die Alkalimetallseifen dieser Oxosäuren mit verzweigter Kette, insbesondere die Natrium- und Kaliumseifen, besitzen eine gute Wasserlöslichkeit und ergeben deiniufolge klare und haltbare hydraulische Mischungen der obenerwähnten Art.The most preferred soaps are post-oxo soaps acids produced with 9 to 13 carbon atoms, d. H. of acids with branched Chains made by reacting olefinic hydrocarbons with carbon monoxide and Obtain hydrogen and subsequent oxidation of the aldehydes or alcohols obtained will. The alkali metal soaps of these branched chain oxo acids, in particular the sodium and potassium soaps, have good water solubility and yield consequently clear and durable hydraulic mixtures of the kind mentioned above.

Eine bevorzugte Mischung besteht aus etwa q.o bis 65 Gewichtsprozent Wasser, etwa 9 bis 34 °/o Äthylenglykol, 2o bis 30 °/o eines Polyglykol- oder Polyglykoläther-Verdickungsmittels mit .einer Viskosität von ungefähr 9o ooo Saybolt-Sekunden, gemessen bei 37,8°, und 0,5 bis 2 °/o der Natriumseife von Oxo- oder ähnlichen Säuren mit verzweigter Kette und etwa 9 bis 13 Kohlenstoffatomen. An Stelle der Natriumseifen kann man auch die Kaliumseifen nehmen, und das Verhältnis von Wasser zu Äthylenglykol kann je nach der gewünschten Viskosität, dem Stockpunkt, demGefrierpunkt oderanderen Erfordernissen beträchtlich verändert werden. Beispiel i Zu einer Flüssigkeit, die 62,9 Gewichtsprozent Wasser, ii,i °/o Äthylenglykol, 25 °/o eines polymeren Glykoläthers (Polyäthylenglykoläther mit einer Viskosität von 9o ooo Saybolt-Sekunden bei 37,8°, z. B. von der »Union Carbide and Carbon Chemical Corp. unter der Handelsbezeichnung »Ucon 75 H-90,000« geliefert) enthielt, wurde i°/, der Natriumseife einer Oxosäure mit 13 Kohlenstoffatomen zugesetzt. Die fertige Flüssigkeit besaß bei 37,8° eine Viskosität von 29o Saybolt-Sekunden und einen Viskositätsindex von 162. Beispiel II Eine Mischung wurde genau wie oben hergestellt, mit der Abweichung, daß i0/0 Natriumseife einer Oxosäure mit 9 Kohlenstoffatomen als Verbesserungszusatz verwendet wurde. Versuche zum Vergleich der Schmierfähigkeit wurden unter Verwendung der Vierkugelmaschine angestellt, in der drei Kugeln mit einem Durchmesser von 1,269 cm in einer Haltevorrichtung eingespannt sind und eine vierte Kugel so rotiert,, daß sie unter einer Belastung auf die ersten drei Kugeln drückt. Dieser Versuch, bei dem Stahl auf Stahl geleitet, wurde bei 75° unter io kg Belastung i Stunde lang durchgeführt. Bei diesem Versuch zeitigte eine Flüssigkeit auf Glykol-Wasser-Grundlage, die lediglich das Polymer, aber keine Seife enthielt, nach einstündiger Beanspruchung eine Abnutzungsrinne von 1,5 mm Durchmesser. Dies stellt eine übermäßige Abnutzung dar. Das gleiche Produkt zeigte nach Zusatz von i0/, Natriümseife einer Oxosäure mit 13 Kohlenstoffatomen (Beispiel I) einen Abnutzungsrinnen-Durchmesser von nur 0,54 mm; dies entspricht vollkommen den mit Mineralölen erzielten Ergebnissen. Das obenerwähnte Produkt nach Beispiel II zeigte dagegen eine nur-nm ein geringes höhere Abnutzung, nämlich einen Rinnendurchmesser von o,67 mm. Die die Seifen enthaltenden Mischungen verhinderten ferner das Rosten von Stahlproben, wenn diese in den Flüssigkeiten bis zu einem Monat lang aufbewahrt wurden.A preferred mixture consists of about qo to 65 percent by weight water, about 9 to 34% ethylene glycol, 20 to 30% of a polyglycol or polyglycol ether thickener with a viscosity of about 90,000 Saybolt seconds, measured at 37, 8% , and 0.5 to 2% of the sodium soap of oxo or similar acids with branched chain and about 9 to 13 carbon atoms. Potassium soaps can also be used in place of the sodium soaps, and the ratio of water to ethylene glycol can be varied considerably depending on the desired viscosity, pour point, freezing point or other requirements. Example i For a liquid which contains 62.9 percent by weight of water, ii, i ° / o ethylene glycol, 25% of a polymeric glycol ether (polyethylene glycol ether with a viscosity of 90,000 Saybolt seconds at 37.8 °, e.g. supplied by Union Carbide and Carbon Chemical Corp. under the trade name Ucon 75 H-90,000), an oxo acid with 13 carbon atoms was added to sodium soap. The finished liquid had a viscosity of 29o Saybolt seconds at 37.8 ° and a viscosity index of 162. Example II A mixture was prepared exactly as above, with the exception that 10/0 sodium soap of an oxo acid with 9 carbon atoms was used as the improver . Tests to compare lubricity were made using the four ball machine in which three balls 1.269 cm in diameter are clamped in a holding device and a fourth ball rotates so that it presses on the first three balls under a load. This experiment, in which steel guided on steel, was carried out at 75 ° under a load of 10 kg for one hour. In this test, a glycol-water-based liquid containing only the polymer but no soap produced a wear groove 1.5 mm in diameter after exposure for one hour. This represents excessive wear. The same product, after adding 10% sodium soap of an oxo acid with 13 carbon atoms (Example I), had a wear channel diameter of only 0.54 mm; this corresponds perfectly to the results obtained with mineral oils. The above-mentioned product according to Example II, on the other hand, showed only-nm slightly higher wear, namely a channel diameter of 0.67 mm. The compositions containing the soaps also prevented steel samples from rusting when kept in the liquids for up to a month.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daB die Seifen in wirksamer Weise den Mischungen Verschleißminderungs- und Rostschutzeigenschaften verleihen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Abnutzungsrinne Flüssigkeit mm im Ergebnis des Vierkugel- Rostversuches apparat Beispiel l ......... 0,54 kein Rost Beispiel 1I . . . . . . . . . o,67 kein Rost Flüssigkeit ohne Seife 1,5o starke Rostbildung in weniger als 24 Stunden Die Menge der verwendeten Seife kann zwischen nur o,1 bis zu 5 °/o vom Gewicht der Gesamtmischung betragen. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten etwa 0,5 bis 2 °/o. Die Menge des verwendeten Verdickungsmittels hängt: von dessen Art ab; im allgemeinen werden jedoch 2o bis 30°/o eines polyglykolätherartigen Verdickungsmittels vorgezogen. Diese sind wegen ihrer ausgezeichneten Verträglichkeit mit den Glykolen sehr geeignet. In einigen Fällen kann das Verdickungsmittel in Mengen von nur 5 bis zu 40°/0 verwendet werüen. Einbevorzugtes Verdickungsmittel ist das obenerwähnte Material mit einer Viskosität von go ooo Saybolt-Sekunden bei 37,8°. Es können aber auch polymere Glykolätherprodukte verwendet werden, deren bei 37,8° nach Saybolt gemessene Viskositäten wesentlich unter go ooo liegen, z. B. einerseits bis zu 400 und andererseits sogar bis zu Zoo ooo Saybolt-Sekunden betragen.From the foregoing it can be seen that the soaps are effective give the mixtures wear-reducing and rust-proofing properties. the Results are shown in the table below. Wear gutter liquid mm as a result of the four-ball rust test apparatus example 1 ......... 0.54 none Grate example 1I. . . . . . . . . o, 67 no rust liquid without soap 1,5o strong Rust forms in less than 24 hours The amount of soap used can vary between be only 0.1 to 5 per cent of the weight of the total mixture. Preferred compositions contain about 0.5 to 2%. The amount of thickener used depends on: depending on its type; in general, however, from 20 to 30% of a polyglycol ether type Preferred thickener. These are because of their excellent tolerability very suitable with the glycols. In some cases the thickener can be in Quantities from as little as 5 up to 40% / 0 are used. A preferred thickener is the aforementioned material with a viscosity of go ooo Saybolt seconds 37.8 °. But it can also be used polymeric glycol ether products, their Viscosities measured at 37.8 ° according to Saybolt are significantly below go ooo, e.g. B. on the one hand up to 400 and on the other hand even up to zoo ooo Saybolt seconds be.

Selbstverständlich können weitere übliche Zusätze, wie Rostschutzmittel, Antischaumbildungsmittel usw., zugegeben werden.Of course, other common additives, such as rust inhibitors, Antifoaming agents, etc. may be added.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. IHydraulischeFlüssigkeiten aufGlykol-Wasser-Basis mit einem Gehalt an polymeren Verdickungsmitteln, bestehend aus über 5o Gewichtsprozent der Glykol-Wasser-Basis, unter 5o Gewichtsprozent Polyglykolen oder Polyglykoläthern einer Viskosität von 40o bis 200 000 SUS./37,8° und o,1 bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmischung an in der Flüssigkeitsbasis löslichen Alkaliseifen verzweigtkettiger Fett.-äuren mit mindestens 7 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Natriumseifen von Säuren der Oxosynthese mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen. PATENT CLAIMS: 1. Hydraulic fluids on a glycol-water basis with a content of polymeric thickeners, consisting of over 5o percent by weight of the glycol-water base, less than 5o percent by weight of polyglycols or polyglycol ethers with a viscosity of 40o to 200,000 SUS./37.8 ° and 0.1 to 5 percent by weight of the total mixture of alkali soaps, which are soluble in the liquid base, of branched-chain fatty acids with at least 7 carbon atoms, preferably sodium soaps of acids of the oxo synthesis with 8 to 18 carbon atoms. 2. Hydraulische Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB der Gehalt des polymeren Verdickungsmittels 5 bis 4o Gewichtsprozent der Gesamtmischung beträgt und Polyäthylenglykol oder ein Polyglykoläther ist. 2. Hydraulic fluids according to Claim 1, characterized in that the content of the polymeric thickener 5 to 4o percent by weight of the total mixture and polyethylene glycol or a Is polyglycol ether. 3. Hydraulische Flüssigkeiten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB sie aus etwa 4o bis 65 Gewichtsprozent Wasser, etwa g bis 34 Gewichtsprozent Äthylenglykol, etwa 25 Gewichtsprozent Polyäthylenglykoläther mit einer Viskosität von ungefähr go ooo Saybolt-Sekunden, gemessen bei 37,8°, und etwa o,5 bis 2 Gewichtsprozent in der Wasserglykolmischung löslicher Natriumseifen von aliphatischen Säuren der Oxosynthese mit g bis 13 Kohlenstoffatomen bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 513 482; schweizerische Patentschrift Nr. 147 216; französische Patentschrift Nr. 799 o89; USA.-Patentschrift Nr. 2 455 117; britische Patentschriften Nr. 588 428, 588 381.3. Hydraulic fluids according to claim 1 and 2, characterized in that they consist of about 40 to 65 percent by weight of water, about g to 34 percent by weight of ethylene glycol, about 25 percent by weight of polyethylene glycol ether with a viscosity of about go ooo Saybolt seconds, measured at 37.8 °, and about 0.5 to 2 percent by weight of sodium soaps soluble in the water-glycol mixture of aliphatic acids of the oxo synthesis with g to 13 carbon atoms. Documents considered: German Patent No. 513 482; Swiss Patent No. 147 216; French Patent Specification No. 799 o89. U.S. Patent No. 2,455,117; British Patent Nos. 588 428, 588 381.