CZ287716B6

CZ287716B6 - Defrosters and antiicing agents for airplanes

Info

Publication number: CZ287716B6
Application number: CZ19942405A
Authority: CZ
Inventors: Achim Dr Stankowiak; Klaus Dr Poellmann; Josef Kapfinger
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1993-10-02
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2001-01-17
Also published as: PL175400B1; DE59406765D1; FI944527A0; SK116994A3; DK0646634T3; NO314312B1; IS4216A; NO943643D0; HU9402812D0; CA2133372A1; PL305262A1; JP3959126B2; RU94035992A; HUT68287A; JPH07166158A; RU2141990C1; IS1863B; CA2133372C; CZ240594A3; FI944527A

Description

Oblast techniky

Rozmrazovací prostředky a prostředky na ochranu proti námraze pro letadla (dále pro zkrácení nazývány jednoduše prostředky pro rozmrazování nebo rozmrazovací kapaliny) se používají k odstraňování ledu, sněhu a/nebo jinovatky z určitých ploch letadla a k zabránění vzniku námrazy na těchto plochách Časový úsek, po který rozmrazovací kapalina poskytuje ochranu proti opětovné tvorbě ledu, sněhu a/nebo jinovatky se označuje jako doba ochrany do opětovného namrzání nebo také hold over time.

Dosavadní stav techniky

V GB-A 1026 150 se popisuje rozmrazovací kapalina, která v podstatě sestává z glykolu a vody jako hlavních složek a z poměrně nepatrného množství terciárního aminu ze skupiny ethoxylovaných mastných aminů a nejméně jednoho inhibitoru koroze. Na zesilující účinek tenzidů rozpustných ve vodě při odtávání nebo tání sněhu a ledu se poukazuje také v US-A 3 412 030.

V US-A 4 585 571 se popisuje rozmrazovací prostředek, který v podstatě sestává z glykolu jako hlavní složky a kombinace tří specielních tenzidů, a sice anionického tenzidu ze skupiny diaminů mastných kyselin, hydrofilního tenzidu ze skupiny mono- nebo polyalkoholaminů a anionického hydrofilního tenzidu ze skupiny sulfatovaných nebo sulfonovaných sloučenin jako asociativní prostředek pro hydrofobní zbytky v aminech mastných kyselin a hydrofilní alkoholaminy. Ačkoliv tato rozmrazovací kapalina má zajišťovat déletrvající ochranu proti opětnému namrzání, nevyužívá se mimo jiné pro komplikovaný tenzidový systém.

V řadě podkladů z oblasti rozmrazovacích kapalin a kapalin na ochranu proti vzniku námrazy pro letadla, které se mimo jiné zabývají prodloužením hold over time se doporučují zahušťující prostředky, protože panuje obecný názor, že zvýšený hold over time je možné dosáhnout pouze s pomocí zahušťovacích prostředků, srovnej příkladně US-A 4 358 389, DE-A-3 142 059 (ref. Derwent ΑΝ 44404K/19), US-A 4 744 913 a EP-B 0 360 183 (ref. Derwent AN 90/092789/13). Zde popsané rozmrazovací prostředky tedy sestávají v podstatě z glykolu a vody, nejméně jednoho zahušťovacího prostředku, příkladně ze skupiny polyakrylátů, nejméně jednoho tenzidu, příkladně ze skupiny alkylarylsulfonátů a oxyalkylovaných alkoholů, inhibitorů koroze a případně prostředků upravujících pH-hodnotu. Tyto zahuštěné rozmrazovací prostředky, které jsou pseudoplastickými kapalinami s nenewtonským chováním toku, se ve srovnání s nezahuštěnými prostředky vyznačují podstatně delší dobou ochrany do opětovného namrzání.

V Recommandations for De-/Anti-Icing of Aircraft on the Ground (vydání březen 1993) Asociace evropských aerolinií (AEA) se specifikují dva typy leteckých rozmrazovacích kapalin. Kapaliny AEA typ I sestávají v podstatě z glykolu, vody, inhibitorů koroze a případně tenzidů a prostředků upravujících pH-hodnotu a kapaliny AEA typ II obsahují navíc zahušťovací prostředek. Rozmrazovací kapaliny AEA typ I jsou také tak zvané Military Specification Fluids s natrium-di-(2-ethylhexyl) -sulfosukcinátem jako tenzidem.

Nejdůležitějšími technickými vlastnostmi leteckých rozmrazovacích prostředků je pokud možno dlouhá ochrana proti opakovanému namrzání nosných ploch před startem v extrémních povětrnostních podmínkách a dobré odtékání rozmrazovacího prostředku z trupu a nosných ploch při startu letadla. Dále nemají být vlastnosti rozmrazovacích kapalin negativně ovlivněny při skladování při teplotách až do 100 °C a při střihovém namáhání kapaliny při čerpání a rozstřikování tryskou. Zatímco požadavky z hlediska hold over time dobře splňují pouze

-1 CZ 287716 B6 zahuštěné rozmrazovací prostředky, ve srovnání s nezahuštěnými prostředky odtékají obecně pomaleji z nosných ploch. Odmrazovací prostředky typu II jsou v důsledku polymemího zahušťovadla také podstatně citlivější na střihové síly a horko, takže při jejich použití jsou nutná technicky náročná rozstřikovací zařízení. Oproti tomu jsou nezahuštěné rozmrazovací prostředky typu I obecně necitlivé vůči působení střihových sil a teplotním vlivům a při startu rychleji odtékají z nosných ploch. Jejich podstatnou nevýhodou je však příliš krátká doba ochrany proti opětnému namrzání. Podle testovacích metod, které jsou popsány v uvedených AEARecommandataions ke stanovení hold over time a sice v Water Spray Endurance Test (který simuluje déšť) a v High Humidity Endurance Test” (který simuluje tvorbu jinovatky) se požaduje pro kapaliny typu I nejméně 3 minuty případně 20 minut ochranné doby, pro kapaliny typu II však za stejných podmínek nejméně 30 minut případně 140 minut.

Podstata vynálezu

Úkol vynálezu tedy spočívá v tom, nalézt takový rozmrazovací prostředek AEA typu I, který je jednoduše sestaven a vykazuje prodlouženou dobu hold over time. Nová rozmrazovací kapalina má tedy sloučit výhody kapalin typu I a typu Π a odstranit jejich nevýhodné vlastnosti. Dále by měla mít takové složení, aby se použitá kapalina mohla jednoduchým způsobem přepracovat a znovu použít.

Rozmrazovací prostředek a prostředek na ochranu proti námraze pro letadla na bázi glykolů a vody sestává v podstatě z

a) 60 až 97 % hmotnostních, s výhodou 80 až 95 % hmotnostních nejméně jednoho glykolu ze skupiny alkylenglykolů se 2 až 3 uhlíkovými atomy a oxalkylenglykolů se 4 až 6 uhlíkovými atomy,

b) 0,01 až 1% hmotnostního, s výhodou 0,1 až 0,5% hmotnostních nejméně jednoho neionického tenzidu ze skupiny mastných alkoholů se 6 až 24 uhlíkovými atomy a těchto mastných alkoholů alkoxylovaných nízkomolekulámími alkoxidy s 1 až 10 jednotkami alkoxidu, s výhodou s 1 až 8 jednotkami alkoxidu,

c) 0,01 až 0,8% hmotnostního, s výhodou 0,03 až 0,5% hmotnostních nejméně jednoho inhibitoru koroze a

d) vody jako zbytek do 100 % hmotnostních, přičemž hmotnostní procenta jsou vztažena na hmotnost prostředku.

Dále bylo nalezeno, že je možné dosáhnout ještě vyšší hodnoty hold over time, jestliže se jako tenzidová složka použije kombinace uvedeného neionického tenzidu b) a anionického tenzidu b') ze skupiny alkylarylsulfonátů alkalických kovů s jednou nebo více sulfonátovými skupinami, jednou nebo více alkylovými skupinami s 5 až 18 uhlíkovými atomy a jedním nebo více benzenovými kruhy v množství rovněž 0,01 až 1 % hmotnostních, s výhodou 0,1 až 0,5% hmotnostních. Obě tenzidické sloučeniny b) a b'), přičemž tenzid b') působí především jako pomocný rozstřikovací prostředek, se použijí s výhodou ve hmotnostním poměru asi 1 : (0,5 až 1) a zvláště výhodně ve hmotnostním poměru asi 1 : 1.

Složka a) kapaliny podle vynálezu je s výhodou ethylengylkol, propylenglykol, (1,2-propylenglykol nebo 1,3-propylenglykol), diethylenglykol, dipropylenglykol nebo směs dvou nebo více těchto glykolů, přičemž propylenglykoly jsou zvláště výhodné. Glykoly slouží především ke snížení teploty zamrznutí a vedle vody představují hlavní složku kapaliny.

-2CZ 287716 B6

Složka b) je mastný alkohol, to je alkohol se 6 až 24 uhlíkovými atomy v alkylovém zbytku, s výhodou s8 až 18 uhlíkovými atomy, nebo odvozený alkoxylát sl až 10 molekulami, s výhodou s 1 až 8 molekulami nízkomolekulámího alkylenoxidu v alkoxylovaném mastném alkoholu. Nízkomolekulámí alkylenoxid je s výhodou ethylenoxid, propylenoxid nebo jejich směs, přičemž ethylenoxid je výhodnější. Uvedený alkylový zbytek v mastném alkoholu může být přímý nebo rozvětvený, přímý je výhodnější a nasycený nebo nenasycený výhodně s 1 až 3 dvojnými vazbami. Jako příklady lze uvést: oktyl-, decyl-, dodecyl-, izotridecyl- a stearyl, dále oleyl-, kokosalkyl- a alkohol odvozený z lojového alkylu. Složka b) může být také směs z uvedených mastných alkoholů a/nebo alkoxylátů mastných alkoholů, jako příkladně směs mastných alkoholů s alkylovým zbytkem C]₂ a C_u (Ci₂/Ci₄ - mastný alkohol).

Složka b') je s výhodou alkylarylsulfonát draselný a/nebo sodný s jednou nebo několika, výhodně s jednou nebo dvěma alkylovými skupinami s5 až 18 uhlíkovými atomy, výhodně se 12 až 18 uhlíkovými atomy, a jedním nebo několika, výhodně jedním nebo dvěma benzenovými kruhy. Výhodné jsou alkylbenzensulfonáty alkalických kovů (draslík a/nebo sodík) se 12 až 18 uhlíkovými atomy v alkylové skupině. Protože se při výrobě alkylarylsulfonátu vychází také ze směsí uhlovodíků jako příkladně vznikají při zpracování ropy jako frakce, může být alkylová skupina zastoupena také takovou směsí. Přitom je počet uhlíkových atomů s výhodou 12 až 18 (to je střední počet 15).

Složka c) zahrnuje inhibitory koroze, jaké se obvykle používají pro kapaliny na bázi glykolů a vody, vhodnými inhibitory koroze jsou fosforečnany alkalických kovů, fosfáty s nízkým alkylem jako ethylfosfát, dimethylfosfát, isopropylfosfát a podobně, imidazoly jako lH-imidazol, methylimidazol, benzimidazol a podobně a triazoly jako benzotriazol a tolyltriazol, přičemž triazoly jsou výhodnější.

Složka d) je voda. S výhodou se používá zcela odsolená voda.

Hodnota pH pro rozmrazovací kapaliny AEA typu I má být 6,5 až 10, s výhodou 7 až 9. Pokud kapalina podle vynálezu nemá takovou hodnotu, může se jednoduše upravit vhodnými regulátory pH. Obecně se ke kapalině přidává nějaká bazická sloučenina. Vhodnými bazickými sloučeninami jsou sloučeniny ze skupiny hydroxidů alkalických kovů jako hydroxid sodný a hydroxid draselný, alkylaminy jako butylamin, hexylamin, oktylamin a isononylamin a alkanolaminy jako mono-, di- a triethanolamin. Výhodné jsou hydroxidy alkalických kovů.

Výroba rozmrazovacích prostředků a prostředků na ochranu proti námraze se provádí smíšením jednotlivých (známých a obchodně dodávaných) složek v libovolném pořadí, což se může provádět příkladně v nádobě vybavené míchadlem.

Rozmrazovací prostředek podle vynálezu vykazuje všechny výhody nezahuštěných rozmrazovacích kapalin a navíc má takovou hodnotu hold over time, která výrazně převyšuje hodnotu požadovanou pro kapaliny AEA typu I. Spojuje tedy výhody nezahuštěných kapalin s výhodami kapalin zahuštěných. To je neočekávaný výsledek. Do zcela nedávné doby totiž odborné mínění vycházelo z toho, že delší hold over time u kapalin na bází glykolů a vody je možné dosáhnout pouze s pomocí zahušťovacích prostředků.

Při použití k odmrazování a konzervaci ošetřovaných ploch letadel se rozmrazovací prostředek používá buď jako takový, to znamená koncentrovaný, nebo se používá zředěný vodou, výhodně v poměru 1:1. Nanášení rozmrazovacího prostředku na ošetřované plochy se může provádět nastříkáním pomocí obvyklé výbavy jako rozstřikovací trysky a podobně.

Vynález bude ještě blíže vysvětlen pomocí příkladů a srovnávacích příkladů.

-3r

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Smísením dále uvedených složek se vyrobí rozmrazovací prostředek a prostředek proti namrzání podle vynálezu (koncentrát):

80,00 % hmotnostních 1,2-propylenglykolu

0,05 % hmotnostních benzotriazolu

0,25 % hmotnostních alkylbenzensulfonátu sodného se středním počtem uhlíkových atomů v alkylové skupině 15

0,20 % hmotnostních mastného alkoholu C12/C14 ethoxylovaného 2 mol ethylenoxidu

0,015 % hmotnostních hydroxidu draselného

19,485 % hmotnostních vody.

Tento rozmrazovací prostředek má pH-hodnotu 9. Hold over time se zjišťuje způsobem podle AEA Water Spray Endurance Test (Test 1) a podle AEA High Humidity Endurance Test (Test 2), a sice pro koncentrovaný prostředek a pro prostředek zředěný vodou v poměru 1:1.

Hodnoty jsou uvedeny dále :

Příklad 1	Test 1	Test 2
Koncentrovaný 50:50	12 minut 7 minut	více než 80 minut více než 50 minut

Srovnávací příklad 1

Opakuje se příklad 1, nepoužije se však ethoxylovaný mastný alkohol. Smísí se tedy následující složky:

80,00 % hmotnostních

0,05 % hmotnostních

0,25 % hmotnostních

0,015 % hmotnostních

19,685 % hmotnostních

1,2-propylenglykolu benzotriazolu alkylbenzensulfonátu podle příkladu 1 hydroxidu draselného vody.

Testování prostředku s pH-hodnotou 9 se provádí jako v příkladu 1 :

Srovnávací	Test 1	Test 2
příklad 1
Koncentrovaný	5 minut	25 minut
50:50	3 minuty	20 minut

Příklad 2

V tomto příkladu podle vynálezu se smísí dále uvedené složky :

90,00 % hmotnostních diethylenglykolu

0,04 % hmotnostních benzotriazolu

0,25 % hmotnostních alkylbenzensulfonátu podle příkladu 1

0,20 % hmotnostních mastného alkoholu Ci₂/Ci₄ ethoxylovaného 2 mol ethylenoxidu 0,015 % hmotnostních hydroxidu draselného

9,495 % hmotnostních vody.

Testování prostředku s pH-hodnotou 9 se provádí jako v příkladu 1 :

Příklad 2	Test 1	Test 2
Koncentrovaný 50:50	11 minut 5 minut	více než 180 minut více než 60 minut

Srovnávací příklad 2

Opakuje se příklad 2, nepoužije se však ethoxylovaný mastný alkohol. Smísí se tedy následující složky:

90,00 % hmotnostních diethylenglykolu

0,04 % hmotnostních benzotriazolu

0,25 % hmotnostních alkylbenzensulfonátu podle příkladu 1

0,015 % hmotnostních hydroxidu draselného

9,695 % hmotnostních vody.

Testování prostředku s pH-hodnotou 9 se provádí jako v příkladu 1 :

Srovnávací	Test 1	Test 2
příklad 2
Koncentrovaný	4 minuty	45 minut
50:50	3 minuty	23 minut

Příklad 3

Smísením dále uvedených složek se vyrobí rozmrazovací prostředek a prostředek proti namrzání podle vynálezu :

90,00 % hmotnostních diethylenglykolu

0,04 % hmotnostních benzotriazolu

0,25 % hmotnostních alkylbenzensulfonátu podle příkladu 1

0,40 % hmotnostních mastného alkoholu odvozeného od lojového alkylu, ethoxylovaného 8 mol ethylenoxidu

0,015 % hmotnostních hydroxidu draselného

9,295 % hmotnostních vody.

Tento rozmrazovací prostředek má pH-hodnotu 9. Testuje se pouze podle důležitějšího testu 1 :

Srovnávací	Test 1
příklad 1
Koncentrovaný	16 minut
50:50	4 minuty

-5 CZ 287716 B6

Příklad 4

V tomto příkladu podle vynálezu se smísí dále uvedené složky :

90,00 % hmotnostních diethylenglykolu

0,04 % hmotnostních benzotriazolu

0,25 % hmotnostních alkylbenzensulfonátu podle příkladu 1

0,40 % hmotnostních kokosového mastného alkoholu ethoxylovaného 5 mol ethylenoxidu

0,015 % hmotnostních hydroxidu draselného

9,295 % hmotnostních vody.

Tento rozmrazovací prostředek má pH-hodnotu 9.

Testuje se pouze podle důležitějšího testu 1 :

Příklad 4	Test 1
Koncentrovaný	17 minut
50: 50	4 minuty

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Rozmrazovací prostředek a prostředek na ochranu proti námraze pro letadla na bázi glykolů a vody, vyznačující se tím, že sestává z

a) 60 až 97 % hmotnostních, nejméně jednoho glykolu ze skupiny alkylenglykolů se 2 až 3 uhlíkovými atomy a oxalkylenglykolů se 4 až 6 uhlíkovými atomy,

b) 0,01 až 1 % hmotnostního nejméně jednoho neionického tenzidu ze skupiny mastných alkoholů se 6 až 24 uhlíkovými atomy a těchto mastných alkoholů alkoxylovaných nízkomolekulámími alkoxidy s 1 až 10 jednotkami alkoxidu,

c) 0,01 až 0,8 % hmotnostního nejméně jednoho inhibitoru koroze a

d) vody jako zbytku do 100 % hmotnostních, přičemž hmotnostní procenta jsou vztažena na hmotnost prostředku.

2. Prostředek podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává z

b) 0,01 až 1 % hmotnostního nejméně jednoho neionického tenzidu ze skupiny mastných alkoholů a mastných alkoholů alkoxylovaných nízkomolekulámími alkoxidy s 1 až 10 jednotkami alkoxidu, b') 0,01 až 1 % hmotnostního nejméně jednoho anionického tenzidu ze skupiny alkylaiylsulfonátů alkalických kovů s jednou nebo více sulfonátovými skupinami, jednou nebo více alkylovými skupinami s 5 až 18 uhlíkovými atomy a jedním nebo více benzenovými kruhy,

c) 0,01 až 0,8 % hmotnostního nejméně jednoho inhibitoru koroze a

d) vody jako zbytku do 100 % hmotnostních.

3. podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje složky a) až d) v dále uvedených množstvích :

a) 80 až 95 % hmotnostních ,

b) 0,1 až 0,5 % hmotnostního,

c) 0,03 až 0,5 % hmotnostního a

d) voda jako zbytek do 100 % hmotnostních.

4. Prostředek podle nároku 1,vyznačující se t í m, že obsahuje složky a) až d) v dále uvedených množstvích:

a) 80 až 95 % hmotnostních,

b) 0,1 až 0,5 % hmotnostního, b') 0,1 až 0,5 % hmotnostního,

c) 0,03 až 0,5 % hmotnostního a

d) voda jako zbytek do 100 % hmotnostních.

5. Prostředek podle nároků 2 nebo 4, vyznačující se tím, že složka b') je anionický tenzid ze skupiny alkylbenzensulfonátů alkalických kovů se 12 až 18 uhlíkovými atomy v alkylové skupině.

6. Prostředek podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že složka b) je neionický tenzid ze skupiny mastných alkoholů Cg - C|₈ a mastných alkoholů Cg - Cig ethoxylovaných 1 až 8 ethylenoxidovými jednotkami.

7. Prostředek podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že složka c) je inhibitor koroze ze skupiny fosforečnanů alkalických kovů, alkylfosfátů s 1 až 5 uhlíkovými atomy v alkylu, imidazolů a triazolů.

8. Prostředek podle nároků laž 7, vyznačující se tím, že má hodnotu pH od 7 do 9.