<Desc/Clms Page number 1>
Hydraulische Flüssigkeiten Wärmeaustauschflussigkeiten, z. B. Kühlflüssigkeiten für Verbrennungskraftmaschinen, Schmieröle, Schneidflüssigkeiten und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Druck-oder Wärmeaustauschflüssigkeiten durch
Verbesserung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften von organischen Flüssigkeiten, z. B. von Glykolen und Glykoläthem, und die nach diesen Verfahren hergestellten Substanzen, Insbesondere organische Substanzen dieser Art zur Verwendung als Zusatzmittel zu ähnlichen oder andern organischen Flüssigkeiten zur Erzielung einer oder mehrerer der verbesserten Eigenschaften in dem gewünschten
Grade.
Glykole und Glykoläther und Gemische, die eine oder beide dieser Substanzen enthalten, finden weite Verbreitung beispielsweise als Druckflüssigkeiten, als Wärmeaustauschflüssigkeiten, beispielsweise als Kühlmittel in Brennkraftmaschinen und für ähnliche und andere Zwecke. Es ist bekannt, dass die Korrosion von Metallen durch diese Flüssigkeiten ein Problem darstellt, und dass die Korrosionswirkung vieler organischer Flüssigkeiten einschliesslich bestimmter dieser Glykole wie Äthylen-, Diäthylen-, Propylen-, Dipropylen-und Triäthylenglykol bis zu einem gewissen Grade durch direkten Zusatz eines in dem Glykol löslichen Alkalimetall- oder Erdalka1imetal1borats, beispielsweise von Natrium- oder Calciumtetraborat in Form eines festen Deca-oder Pentahydrats, d.
h. eines Hydratwasser enthaltenden Borats, zu dem Glykol gepuffert oder verhindert werden kann.
Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass in die so erhaltene Substanz eine beträchtliche Menge Wasser eingeführt wird, das einen Teil des Ansatzes bildet, aber als freies Wasser wirkt.
Ein solches Hydratwasser ist unter vielen in der Praxis vorkommenden Verwendungsbedingungen unerwünscht. Insbesondere trachtet es, den Dampfdruck der organischen Flüssigkeit zu erhöhen und ihren Siedepunkt herabzusetzen ; beide Wirkungen stellen einen beträchtlichen Nachteil dar. wenn die organische Flüssigkeit unter erhöhten Temperaturen verwendet werden soll, weil sie zur Bildung einer Dampfsperre beitragen. In der Dampfphase kann das Hydratwasser selbst eine Korrosion von bestimmten von ihm beaufschlagten Metallen verursachen. Ausserdem gibt es zahlreiche organische Flüssigkeiten, wie z. B.
Glykoläther, in denen die vorstehend genannten Borate als solche entweder unlöslich sind oder unlösliche Komplexverbindungen bilden können und die daher bisher einer direkten Boratbehandlung nicht, zugänglich waren. Bei normalerweise aus einem Gemisch von Glykolen und Glykoläther bestehenden Druckflüssigkeiten erforderten die bekannten Verfahren des Zusatzes von Borat zu der Flüssigkeit die Anwendung von derart grossen Mengen Glykol, dass die Viskosität der erhaltenen Druckflüssigkeit bei niedrigen Temperaturen unerwünscht stark zunehmen kann. Es kann auch die Flüchtigkeit der Flüssigkeit bei hohen Temperaturen in unerwünschtem Masse zunehmen und eine derartige Flüssigkeit kann Volumens- veränderungen in damit beaufschlagtem Gummi verursachen.
Es ist auch bekannt, einfache oder gemischte Ester der Borsäure mit ein-oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen, Alkanolaminen oder Thiopolyglykolen in bestimmten Mengen als Zusatz zu hydraulischen Flüssigkeiten auf Glykolbasis zu verwenden. Ferner sind als Zusatzmittel auch Aminosalze
<Desc/Clms Page number 2>
von Komplexen bekannt, welche durch Reagieren von Borsäure und Äthylenglykol oder einigen andern organischen Verbindungen mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen entstehen. Diese bekannten Zusatzmittel sind verhältnismässig teuer und erfordern zu ihrer Herstellung einen hohen apparativen Aufwand, besonders zufolge der Verwendung von Borsäure.
Die Erfindung bezweckt vor allem die Schaffung von neuen und verbesserten organischen Flüssig- keiten, in denen eine oder mehrere der vorstehend genannten Schwierigkeiten vermieden sind und die verbesserte Eigenschaften und keine Korrosionswirkung haben, sowie die Erzeugung derartiger Flüssigkeiten in einer Form, in der sie als Zusatz zu üblichen organischen Flüssigkeiten geeignet sind, denen sie ihre verbesserten physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften verleihen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung von geeigneten metallorganischen Zu- sätzen für organische Flüssigkeiten zur Einstellung einer Alkalinität oder Pufferwirkung, die zur Ver- besserung der physikalischen oder chemischen Eigenschaften derartiger organischer Flüssigkeiten er- forderlich ist.
Ein damit im Zusammenhang stehender Zweck besteht in der Schaffung eines Verfahrens, mit dem
Glykole wie Glykoläther und Hexylenglykol, in denen ein Borat normalerweise unlöslich oder nur schwach löslich ist, derart behandelt werden können, dass eine beträchtliche Boratkonzentration in dem
Glykol erhalten wird.
Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung einer flüssigen Boratkomplexverbindung, die in einfacher Weise zu organischen Flüssigkeiten der vorstehend beschriebenen Arten zugesetzt werden kann, um ihnen verbesserte korrosionsverhindernde Eigenschaften zu verleihen. Diese korrosionsverhindernden erfindungsgemässen Flüssigkeiten sollen in allen brauchbaren Verhältnissen direkt mit vielen organischen
Flüssigkeiten, insbesondere Glykolen, Glykoläther und Mischungen, welche einen oder beide dieser
Stoffe enthalten, mischbar sein, wie sie normalerweise für Druckflüssigkeiten, Frostschutzzusätze für
Kühlmittel, für Brennkraftmaschinen und ähnliche und andere Zwecke verwendet werden.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Glykolzusatzes von hoher Borat- konzentration, der einer organischen Flüssigkeit wie einem Glykoläther zugesetzt werden kann, so dass eine Funktionsflüssigkeit entsteht, ohne dass die Viskosität der Druckflüssigkeit bei relativ niedrigen Temperaturen oder ihre Flüchtigkeit bei relativ hohen Temperaturen beeinträchtigt wird, wobei der
Glykolzusatz auch die Quellwirkung der Druckflüssigkeit auf Gummi regelt.
Ein weiterer Zweck besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Erzielung von geeigneten Borat- konzentrationen in einem glykolhaltigen Gemisch von organischen Flüssigkeiten, ohne dass Glykol- verluste durch Verdampfung auftreten.
Ein spezieller Zweck besteht in der Schaffung einer komplexen Glykolboratkondensationsverbindung, aus der das Hydratwasser des als Reaktionspartner verwendeten Borats im wesentlichen oder vollständig beseitigt wurde.
Ein anderer spezieller Zweck besteht in der Schaffung einer komplexen Glykol-Borat-Kondensationsverbindung, die nur chemisch gebundenes, d. h. Kondensationswasser enthält.
Bei Verwendung der erfindungsgemässen Verbindungen als Zusatzmittel für organische Flüssigkeiten enthalten sie vorzugsweise eine relativ hohe Boratkonzentration, deren Höhe von dem beabsichtigten Verwendungszweck des Zusatzmittels bestimmt wird und beispielsweise zwischen etwa 3 und etwa 40 Gew.-% betragen kann. Je höher die Konzentration, desto wirksamer ist das Zusatzmittel und desto kleinere Anteile der Zusatzmittel sind zur Herstellung einer brauchbaren Substanz erforderlich. Wenn beispielsweise ein wirksamer Korrosionsschutz erwünscht ist, beträgt die Boratkonzentration in einem praktisch brauchbaren und wirtschaftlichen Zusatzmittel etwa 15 bis etwa 35%. Es versteht sich jedoch, dass die Konzentration auch höher oder niedriger sein kann.
Die Konzentration kann so gewählt werden, dass das Zusatzmittel selbst das Arbeitsmittel bildet, doch wird dies wegen der nachstehend erwähnten Verdampfung nicht bevorzugt.
Zur Herstellung von neuen Borat-Glykol-Kondensationsverbindungen bedient man sich eines Verfahrens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Tetraborat oder Metaborat eines Alkali-oder Erdalkalimetalls und ein 2-6 Kohlenstoffatome enthaltendes Glykol oder ein Monoalkyläther desselben, in dem die Alkylgruppe 1-4 Kohlenstoffatome enthält, in einem Molverhältnis zwischen Glykol und Borat zwischen 3 : 1 und 12 : 1 gegebenenfalls bei herabgesetztem Druck erhitzt werden, bis das Produkt im wesentlichen homogen ist und sein Wassergehalt im wesentlichen höchstens der durch die Kondensation erzeugten Wassermenge entspricht, also 1 Mol Wasser pro Mol Glykol bzw. 0, 5 Mol Wasser pro Mol Glykolmonoalkyläther.
Die für die Verwendung als Zusatzmittel für Glykol und andere organische Flüssigkeiten besonders
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
hydratisierten Erdalkalimetallborats, während die bisher bei Verwendung dieser zuletzt genannten Verbindungen auftretenden Nachteile vermieden wurden. Insbesondere setzt die Verwendung der erfindungsgemässen Verbindungen den Eintritt von beispielsweise als Hydratwasser in den sonst für die beschriebene Verwendung geeigneten Boraten vorhandenem Wasser in die organische Flüssigkeit stark herab oder beseitigt es überhaupt. Ausserdem werden die Schwierigkeiten der Erzielung einer vollständigen Lösung eines festen Zusatzmittels bei Verwendung der bei Zimmertemperatur oder bei einer mässig erhöhten Arbeitstemperatur flüssigen erfindungsgemässen Verbindungen vollständig vermieden.
Derartige flüssige Verbindungen können genau und in einfacher Weise dosiert werden und sind ohne weiteres mit vielen organischen Flüssigkeiten mischbar, in denen feste Borate entweder unlöslich oder nur sehr langsam löslich sind. Die wünschenswerteste Konzentration des Zusatzmittels in den Glykolflüssigkeiten variiert zwar beträchtlich mit zahlreichen Faktoren, z. B. dem Boratanteil des Zusatzmittels und der beabsichtigten Verwendung der behandelten Glykolflüssigkeiten, beträgt jedoch gewöhnlich zwischen etwa 0,2 und etwa 10 Gew.-%. Aus höheren Polyglykolen hergestellte Druckflüssigkeiten können in der gleichen Weise mit gutem Erfolg behandelt werden, um ihnen eine im wesentlichen korrosionsverhindernde Wirkung zu erteilen.
Nachstehend sind typische Anwendungsbeispiele für die Zusatzmittel der Erfindung angegeben : Beispiel 3 : Zur Herstellung einer Bremsflüssigkeit, in der eine korrodierende Wirkung durch das erfindungsgemässe Zusatzmittel unterbunden wurde, wurden im wesentlichen gleiche Volumen Äthylenglykolmonobutyläther, Diäthylenglykolmonoäthyläther und eines Polyalkylenglykolschmiermittels miteinander vermischt und diesem Gemisch unter Rühren etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Bremsflüssigkeit, eines nach Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemässen Zusatzmittels zugesetzt.
EMI4.1
Teile Dipropylenglykolmethyläther und 20 Vol.-Teile eines Polyalkylenglykolschmiermittels, z. B.
Polyglykol, miteinander vermischt und diesem Gemisch unter Bewegung etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf den gesamten flüssigen Ansatz, des nach Beispiel 2 hergestellten Zusatzmittels zugesetzt.
Die erhaltene Flüssigkeit ist praktisch korrosionsverhindernd.
Beispiel 5 : Zur Herstellung einer Druckflüssigkeit wurden 60 Vol.-Teile Diäthylenglykolmono- äthyläther, 10 Vol.-Teile Diäthylenmonobutyläther, 25 Vol.-Teile eines Polyalkylenglykolschmiermittels, 3 Vol.-Teile Diäthylenglykol und 2 Teile des nach Beispiel 2 hergestellten Zusatzmittels gemischt. Die erhaltene Flüssigkeit ist praktisch korrosionsverhindernd und besonders als Druckflüssigkeit für hydraulische Fensterhebeeinrichtungen oder als Bremsflüssigkeit geeignet.
Beispiel 6 : In bestimmten Ausnahmsfällen kann es erwünscht sein, die erfindungsgemässe organische Funktionsflüssigkeit direkt, ohne Verwendung der vorstehend beschriebenen Zusatzmittel herzustellen. Zu diesem Zweck kann man die vorstehend beschriebenen Boratverbindungen und Glykole und ihre Derivate in solchen Mengenverhältnissen miteinander zur Reaktion bringen, dass in der so erhaltenen Verbindung selbst dasselbe Molverhältnis zwischen der organischen Verbindung und der Boratverbindung vorhanden ist wie beispielsweise in der in Beispiel 3 erhaltenen Flüssigkeit nach Vereinigung eines Zusatzmittels mit einer organischen Flüssigkeit. Gute Ergebnisse können beispielsweise erzielt werden, wenn man die organische Verbindung und die Boratverbindung in einem Molverhältnis zwischen 50 und 400 verwendet.
Diese Arbeitsweise wird jedoch nicht bevorzugt, weil sie den Nachteil hat, dass während der Verarbeitung ein Verlust von glykolartigen organischen Flüssigkeiten eintreten kann und dass grosse Flüssigkeitsmengen in einem kontinuierlichen Verfahren oder in einer grossen Apparatur verarbeitet werden müssen.
Gleiche Vol. - Teile Diäthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonoäthyläther eines Polyalkylenglykols und 1 Gew.-% davon Natriumtetraboratdecahydrat wurden in einem kontinuierlichen Verfahren gemischt und unter einem Vakuum von etwa 25,4 cm Quecksilbersäule auf eine Temperatur zwischen 150 und 175 C erhitzt, bis annähernd das ganze Hydratwasser des als Reaktionspartner verwendeten Borats verdampft war. Das erhaltene Produkt konnte direkt als Druckflüssigkeit verwendet werden und hatte korrosionsverhindemde Eigenschaften. Es hat ein Molverhältnis von annähernd 200 : 1 zwischen der organischen Verbindung und der Boratverbindung und ist eine bei normalen atmosphärischen Temperaturen ohne weiteres giessbare Flüssigkeit.
Ausser der bereits erwähnten Anwendung sind die erfindungsgemässen Produkte als Zusatzmittel zu Schmierölen, Schneidöle und Harzen verwendbar.