DD218635B1

DD218635B1 - Kuehl-bzw. waermeuebertragungsmittel mit korrosions- und kavitationsverhinderndem inhibitorsystem

Info

Publication number: DD218635B1
Application number: DD25216183A
Authority: DD
Inventors: Egon Duehring; Hans Jaeschke; Ulrike Retzlaff; Ursula Scharnetzky
Original assignee: Haertol Werk
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1987-05-06
Also published as: DD218635A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Zusatz aus synergestisch wirkenden Inhibitoren für Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel auf wäßriger und/oder glykolhaltiger Basis für Kühl- bzw. Wärmeübertragungssysteme wie Kühlsystem für Verbrennungsmotoren, Klimaanlagen, Wärmeaustauscher, der einen optimalen Korrosionsschutz in Anlagen, die aus Leicht-, Schwer- bzw. Buntmetallen oder aus Kombinationen dieser Werkstoffe bestehen, gewährleistet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Zur Vermeidung von Korrosionsprozessen in wäßrigen und/oder glykolhaltigen Kühl- bzw. Wärmeübertragungssystemen, die aus metallischen Werkstoffen bestehen, und die durch Zersetzungsprodukte, Inhaltsstoffe der Wärmeübertragungsmittel bzw. durch in das System eingedrungenen 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 Natriumcaptobenthiazol 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 Nichteisenmetallen insbesondere an Aluminium- und Bleilotlegierungen starke Korrosionen.

In dem DD-WP 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 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 Aluminiumlegierungen liegt oberhalb der zulässigen Abtragsraten.

Eine von F.W.Hirth und H.Spackhard (Literatur zur Werkstofftechnik, 8,321-327,1977) diskutierte Zusammensetzung eines Gefrierschutzmittels nach 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 Werkstoffe bei einer Kombination wirkungsvoll gegen Korrosion und Kavitation des eingesetzten Mediums zu schützen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Zusatz für Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel auf wäßriger und/oder glykolhaltiger Basis mit verbesserten Schutzeigenschaften gegenüber Leicht-, Schwer- bzw. Buntmetallen oder Kombinationen dieser Metalle in Kühlbzw. Wärmeübertragungssystemen, der sich gegenüber herkömmlichen Produkten durch eine hohe Schutzwirkung in den genannten Anwendungsbereichen auszeichnet und im Vergleich zu den bisherigen Mitteln multifunktionell einsetzbar ist.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist, einen Zusatz für Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel für wäßrige und/oder glykolhaltige Medien bereitzustellen, der keine kanzerogen und eutrophierend wirkenden Substanzen enthält und gegenüber den zum Einsatz gelangenden Werkstoffen einen optimalen Korrosionsschutz gewährleistet.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das Umsetzungsprodukt der Carboxymethylzellulose mit Mercaptobenzthiazol und 2-Äthylhexansäure in Kühl- bzw. Wärmeübertragungssystemen einen sehr guten Korrosionsschutz ausübt.

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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 Werkstoff kombinationen

— Mercaptobenzthiazol — übt eine begrenzte Wirkung auf Buntmetalle aus, die jedoch eine Kupferabscheidung und somit

eine verstärkte Korrosion auf Aluminium nicht unterbindet,

— 2-Äthylhexansäure — ruft vornehmlich bei Blei-und Zinnlegierungen einen Korrosionsangriff hervor,

erbrachte das Umsetzungsprodukt überraschenderweise einen sehr guten Korrosions- und Kavitationsschutz. Diese Wirkung ist auf die Umlagerung der funktionellen Gruppen der Einsatzstoffe zurückzuführen, wie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen

Diese Eigenschaften des Umsetzungsproduktes werden dann erreicht, wenn die Reaktion unter Einhaltung folgender Verfahrensschritte durchgeführt wird:

• Vorlage einer konzentrierten wäßrig-alkalischen Carboxymethylzellulose-Lösung

• Zugabe von Mercaptobenzthiazol unter Rühren im Temperaturbereich von 50 bis 65⁰C

• nach mehrstündiger Reaktionszeit langsame Zugabe von 2-Äthylhexansäure.

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

Ausführungsbeispiele	Carboxymethylzellulose	10 ppm
Beispiel 1:	Mercaptobenzthiazol	10 ppm
	2-Äthylhexansäure	10 ppm
	Härtestabilisator	20 ppm
	Wasser	Rest
	Carboxymethylzellulose	0,02%
Beispiel 2:	Mercaptobenzthiazol	0,07%
	2-Äthylhexansäure	1,00%
	Borax	2,00%
	Natriumbenzoat	1,10%
	Natriumnitrit	0,50%
	Glykol	Rest
	Carboxymethylzellulose	0,10%
Beispiel 3:	Mercaptobenzthiazol	0,40%
	2-Äthylhexansäure	1,00%
	Borax	1,50%
	Natriumbenzoat	1,00%
	Nitrobenzoat	0,75%
	Silikat	0,25%
	Glykol	Rest

Korrosionsprüfergebnisse

Die Korrionstests wurden nach einer modifizierten ASTM-D 1384 (336h bie 88°C) durchgeführt. Die Abträge sind in g/m²14d angegeben.

Beispiel Muster It. Muster nach Collin Erfindungsgem. Beispiel

Metall DD-PW 21295 (glykolhalt.) 1 2 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
AISiCu-Legg.	7,3	7,4	0,3	0,0	0,0
AIMu-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

wurde im Verhältnis

Gefrierschutzzusatz

Wasser =1:2 eingesetzt

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

Claims

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Erfindungsanspruch:

Zusatz für Kühl- bzw. Wärmeübertragungsmittel auf wäßriger und/oder glykolhaltiger Basis mit einem Gehalt an üblichen korrsionshemmenden Substanzen für den Einsatz in Kühl- und Wärmeübertragungssystemen, die aus Leicht-, Schwer- bzw. Buntmetallen oder aus Kombinationen diese Werkstoffe bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inhibitor, bestehend aus Carboxymethylzellulose, welche partiell mit Mercaptobenzthiazol und
2-Äthylhexansäure im Masse-Verhältnis 1:1:1 bis 1:5:50 umgesetzt wurde, in einer Konzentration von 0,001 bis 3,5% eingesetzt wird.