DD218635A1

DD218635A1 - Kuehl-bzw.waermeuebertragungsmittel mit korrosions-und kavitationsverhinderndem inhibitorsystem

Info

Publication number: DD218635A1
Application number: DD25216183A
Authority: DD
Inventors: Egon Duehring; Jaeschke; Retzlaff; Scharnetzky
Original assignee: Haertol Werk
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1985-02-13
Also published as: DD218635B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kuehl- bzw. Waermeuebertragungsmittel auf waessriger und/oder glycolhaltiger Basis fuer Kuehl- bzw. Waermeuebertragungssysteme wie Kuehlsystem fuer Verbrennungsmotoren, Klimaanlagen, Waermeaustauscher - mit synergistisch wirkenden Inhibitorsystem, das einen optimalen Korrosions- und Kavitationsschutz in Anlagen, die aus Leicht-, Schwer- bzw. Buntmetallen oder aus Kombinationen dieser Werkstoffe bestehen, gewaehrleistet. Das Produkt zeichnet sich weiterhin durch seine umweltfreundliche Zusammensetzung aus. Es ist frei von Eutrophierungsmitteln und enthaelt keine kanzerogen wirkenden Verbindungen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Inhibitorsystem fuer Kuehl- bzw. Waermeuebertragungsmittel auf waessriger und/oder glycolhaltiger Basis zu finden, das sich gegenueber herkoemmlichen Produkten durch eine hohe Schutzwirkung in den genannten Anwendungsgebieten auszeichnet und im Vergleich zu den bisherigen Mitteln multifunktionell einsetzbar ist. Dies wird durch ein zusaetzliches Inhibitorsystem, bestehend aus einem Zellulosederivat, vorzugsweise Carboxymethylzellulose, welche partiell mit Mercaptobenzthiazol und 2-Aetylhexansaeure im Masseverhaeltnis 1:1:1 bis 1:50 umgesetzt wurde und in einer Konzentration von 0,001 bis 3,5 enthalten ist, gewaehrleistet.

Description

1. Titel der Erfindung

Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel mit korrosions- und kavitationsverhinderndem Inhibitorsystem.

2. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel auf wässriger und/oder glykolhaltiger Basis für Kühl- bzw. Y/ärmeübertragungs systeme wie Kühlsystem- für Verbrennungsmotoren, Klimaanlagen, Wärmeaustauscher mit synergistisch wirkendem Inhibitorsystem, das einen optimalen Korrosions- und Kavitationsschutz in Anlagen, die aus Leicht-, Schwer- bzw. Suntmetallen oder aus Kombinationen dieser Werkstoffe bestehen, gewährleistet.

3. Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Zur Vermeidung von Korrosionsprozessen in wässriger und/ oder glykolhaltigen Kühl- bzw. WärmeÜbertragungssystemen, die aus metallischen.Werkstoffen bestehen, und die durch Zersetzungsprodukte, Inhaltsstoffe der Wärmeübertragungsmittel bzw. durch in das System eingedrungene Fremdbestandteile wie z. B. -Sauerstoff, Kohlensäure oder durch in Lösung gegangene Metallionen hervorgerufen werden, werden z. Z. übliche korrosionshemmende Zusätze wie Amine, Phosphate, Chromate, Phosphonate, Silikate, Nitrite, Borate, Nitroverbindungen, Polycarbonsäuren und andere eingesetzt.

Obwohl in speziellen Einsatzfällen in derartigen Systemen gute korrosionsschützende Wirkungen erzielt werden konnten, werden vornehmlich dort, wo empfindliche Werkstoffe bzw. elektrochemisch ungünstig zusammengestellte Werkstoffkombinationen anzutreffen sind, keine befriedigenden Schutzwerte erzielt.

Gleiches trifft dort zu, wo auf hocheffektive Zusätze wie z. B. Nitrit und Chromat aus toxikologischen, kanzerogenen bzw, ökologischen Gesichtspunkten verzichtet werden muß.

Die US-PS 2194491 beschreibt die Verwendung eines Korrosionsinhibitorsystems aus Natriummercaptobenzthiazol und einem wasserlöslichen Salz der phosphorigen Säure. Ein derartiges Korrosionsschutzsystem ergibt in wässrigen Lösungen, die Härtebestandteile enthalten, unerwünschte Ausfällungen, die wiederum Erosionskorrosion hervorrufen* Das bekannte Korrosionsschutzmittel bewirkt an Hiehteisenmetallen insbesondere an Aluminium-.und Bleilotlegierungen starke Korrosionen.

In dem DD-W? 21295 und DE-OS 2841908 wird ebenfalls auf die schon genannte Kombination von Phosphat, Triäthanolamin und Mercaptobenzthiazol orientiert. Diese Komponenten zeigen das gleiche Verhalten wie das in der US-PS 2194491^l beschriebene Inhibitorpaket.

Der alleinige Zusatz von Mercaptobenzthiazol bzw. seiner Alkalisalze, wie in der DE-AS 1226366 empfohlen wird, übt auf Kupfer einen positiven Einfluß aus, verhindert jedoch nicht, daß Aluminium, Zinn- und Bleilegierungen angegriffen werden.

Die Verwendung von Carbonsäure in Kombination mit Gluconsäure oder Weinsäure und Diäthanoi- oder Monoäthanolamin für wässrige Behandlungsflüssigkeiten zum Korrosionsschutz von Metalloberflächen wird in der DE-OS 2613234 vorgeschlagen.

Derartige Kombinationen der Carbonsäure zeigen in glykolhaltigen Wärmeübertragungssystemen, wie sie im Kühlsystem bei Verbrennungsmotoren,die aus einer Vielzahl von Metallen und Metallegierungen bestehen, Verwendung finden, keine ausreichende Schutzwirkung.

Stahl und Gußeisen wird geschützt. Der Angriff auf Zinn-, Blei- und auf spezielle Aluminiumlegiertingen liegt oberhalb der zulässigen Abtragsraten.

Eine von P.W. Hirth und H· Spackhard (Literatur zur Werkstofftechnik, 8, 321 - 327, 1977) diskutierte Zusammensetzung eines Gefrierschutzmittelsnach H.H. Collin aus Benzoat, Borax und Nitrit bringt ebenfalls nicht die gewünschten positiven Einflüsse.

Die Korrosion auf Aluminium wird zum Teil eingeschränkt, der Angriff auf Grauguß jedoch verstärkt sich.

Mit den bisher angebotenen Inhibitoren ist es nicht möglich, die Gesamtmetallpalette der Y/erkstoffe bei einer Kombination wirkungsvoll gegen Korrosion und Kavitation des eingesetzten Mediums zu schützen. γ

4. Ziel der Erfindung'

Ziel der Erfindung ist ein Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel auf wässriger und/oder glykolhaltiger Basis mit verbesserten Schutzeigenschaften gegenüber Leicht-, Schwerbzw. Buntmetallen oder Kombinationen dieser Metalle in

Kühl- bzw. Wärmeübertragungssyst'emen, das sich gegenüber

herkömmlichen Produkten durch eine hohe Schutzwirkung in den genannten Anwendungsbereichen auszeichnet und im Vergleich zu den bisherigen Mitteln mult!funktionell ein« setζbar ist.

5 . Wesen der Erfindung .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühl- bzw·. Wärmeübertragungsmittel mit einem Korrosionsschutzsystem für wässrige und/oder glykölhaltige Medien bereitzustellen, das keine kanzerogenen und eutrophierend wirkenden Zusätze enthält und gegenüber den zum Einsatz gelangenden Werkstoffen einen optimalen Korrosions- und Kavitationsschutz gewährleistet.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das Umsetzungsprodukt der Carboxymethylcellulose mit Hercaptobenzthiazol und 2-Äthylhexansäure in Kühl- bzw. Wärmeübertragungssystemen einen sehr guten Korrosions- und Kavitationsschutz ausübt, wobei dieser auf eine Synergistisehe Wirkung der Komponenten zurückzuführen ist.

Es wurde weiterhin: überraschenderweise gefunden, daß sich diese Verbindungen mit den üblichen Inhibitoren als besonders stabil erweisen'und mit diesen Komponenten einen weiteren Synergismus hervorrufen.

Während bei Einsatz der erfindungsgemäß zugrunde.liegenden Grundkomponenten keine bzw. stimulierende Einflüsse ermittelt wurden, die sich wie folgt interpretieren lassen:

- Carboxymethylzellulose - verhält sich indifferent auf . alle Einsatzstoffe und Werk

stoff kombinationen

- Mercaptobenztiiiazol - übt eine begrenzte Wirkung auf

Buntmetalle aus, die jedoch eine Kupferabseheidung und somit ,eine verstärkte Korrosion auf Aluminium nicht unterbindet,

- 2-Athylhe2:ansäure - ruft vornehmlich bei Blei- und Zinn-

. legierungen einen Korrosionsangriff

hervor,

erbrachte das Umsetzungsprodukt überraschenderweise einen sehr guten Korrosions- und Kavitationsschutz;. Diese Wirkung ist auf die Umlagerung der funktioneilen Gruppen der Einsatzstoff e zurückzuführen, wie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen ist·

Diese Eigenschaften des Umsetzungsproduktes werden dann erreicht, wenn die Reaktion unter Einhaltung folgender Yerfahrensschritte durchgeführt wird: . Vorlage einer konzentrierten wässrig-alkalischen Carboxymethylzellulose-Lösung

. Zugabe von Hercaptobenzthiazol unter Rühren im Temperaturbereich von 50 bis 65⁰C · . nach mehrstündiger Reaktionszeit langsame Zugabe von 2-Äthylhe2ansäure.

Diese Umsetzung der Grundkomponenten ist Grundlage für. die multifunktionelie Wirkung und führt zu der Zusammensetzung der Inhibitorpakete, wie sie in den Ausführungsbeispielen 1-3 näher dargestellt werden.

6« Auaführungabeispiele

Beispiel 2; Beispiel 3

Carboxymethylzellulose	10 ppm
Hercaptobenzthiazol	.10 ppm
2-Äthylhexansäure	10 ppm
Härtestabilisator	20 ppm
Wasser	Rest
Carboxymethylzellulose	0,02 %
Mercaptobenzthiazol ^l	0,07 %
2-Ä.thylhexansäure	'1,00 %
Borax '	2,00 %
Natriumbenzoat	1,10 %
Natriumnitrit	0,50 %
Glykol .	Rest
Carbosymetbylzellulose	0,10 %
Mercaptobenzthiazol	0,40 %
2-Äthylhexansäure'	1,00 %
Borax	1,50 %
Natriumbenzoat	1,00 %
Nitrobenzoat	0,75 %
Silikat,	0,25 $S
Glykol .:	Rest

Korrosionsprüfergebnisse

Die Korrosionstesta wurden nach einer modifizierten ASTM-D 1384 (336 h bei 88⁰C) durchgeführt. Die Abträge sind in

g/m Hd angegeben. ,

,Beispiel MetalT

Muster It.

DD-PS

21295

Muster nach

Collin

(glykolhalt.)

Erfindungsgem.Beispiel 12 3

Kupfer	4,6	2,7	0,2	0,1	0,1
Lot	3,4	12,0	0,4	0,2	0,1
Messing	4,2	3,2	0,3	0,1.	0,2
Stahl	22,4 .	0,1	0,9	0,0 ·	0,0
Grauguß	26,1	. 0,8	0,8	0,0	0,0
AlSiGu-Legg.	7,3	7,4	0,3	o,o·	0,0
AlMu-Legg.	6,7	6,3	0,0	0,2	0,1 .

Anmerkung: . Muster nach DD-PS 21295 und Beispiel 1

•Muster nach Collin und Beispiel 2 und 3 ~

wurde unverdünnt eingesetzt

wurden im Verhältnis Gefrierschutzzusatz Wasser =3:2 eingesetzt .

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß das Umsetzungsprodukt im "Vergleich zu den bisher für spezielle Anwendungsfälle zur Verfügung stehenden Inhibitoren eine multifunktlonelle Wirkung auch bei verschiedenen Werkstoffkombinationen ausübt. : .

Claims

Erfindungsanspruch

Kühl- "bzw. Wärmeübertragungsmittel auf wässriger und/oder glykolhaltiger Basis mit einem Gehalt an üblichen kor.rosionshemmenden Zusätzen für den Einsatz in Kühl- und Warmeübertragungssystemen, die aus Leicht-, Schwer- bzw. Buntmetallen oder aus Kombinationen dieser Werkstoffe bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Inhibitorsystem, bestehend aus einem Zellulosederivat, vorzugsweise der Carboxymethylzellulose, welche partiell mit Mercaptobenzthiazol und
2-Äthylhexansäure im Masse-Verhältnis 1:1:1 bis 1:5:50 umgesetzt wurde, enthält und in einer Konzentration von 0,001 bis 3,5 % eingesetzt wird.