-
Frostschutzmittel auf Basis von Äthylenglykol für Kühlsysteme von
Verbrennungsmaschinen Zum Schutz gegen Frost setzt man dem Wasser mehrwertige Alkohole,
vorwiegend Äthylenglykol, zu. Weiterhin werden den Äthylenglykol-Wasser-Mischungen,
die bekanntlich die metallischen Werkstoffe des Kühlsystems korrosiv angreifen,
Korrosionsinhibitoren zugegeben. Dafür kommen Verbindungen wie Borax, Salze der
Benzoesäure und Phosphorsäure, Alkalinitrat, Alkalinitrit, Alkalisilicate, Soda,
Amine, Alkanolamine, Benztriazol, Natriummercaptobenzothiazol sowie deren Mischungen
untereinander in Frage. Auswahl und Mischungsverhältnis dieser Korrosionsinhibitoren
bestimmen weitgehend die Verwendbarkeit für spezielle Anforderungen.
-
So ist dabei z. B. zu berücksichtigen, daß die genannten Verbindungen,
einzeln verwendet, nicht in der Lage sind, das aus zahlreichen Werkstoffen bestehende
Kühlsystem wirksam gegen Korrosion zu schützen, da diese Verbindungen sich in ihren
Wirkungen gegenseitig nachteilig beeinflussen können, ja daß schließlich Kombinationen
für den einen Zweck hervorragend geeignet und für den anderen grundsätzlich ungeeignet
sind. Neben den guten Antikorrosionseigenschaften kommt es nämlich noch auf eine
gewisse Reservealkalität des Inhibitorgemisches an, deren Bedeutung dann zum Tragen
kommt, wenn z. B. durch undichte Zylinderköpfe des Motors saure Verbrennungsgase
in das Kühlmittel gelangen oder saure Oxydationsprodukte des Äthylenglykols entstehen.
-
Unter Reservealkalität versteht man die Anzahl em3 n/" Salzsäure,
die notwendig ist, um 10 cm3 des mit 90 cm3 destillierten Wassers verdünnten, inhibierten
Glykols potentiometrisch bis pH 5,5 zu titrieren. Zum Beispiel liegt diese Reservealkalität
für einen Natriumnitrit-Natriumbenzoat-Inhibitor um 1,0 bis 1,5. Die durch diesen
niedrigen Wert wiedergegebenen geringen Alkalimengen werden durch sich bildende
bzw. vorhandene Säuren sehr rasch neutralisiert, wodurch die Werkstoffe des Kühlsystems
dem korrosiven Einfluß dieser Säuren unterliegen.
-
Man hat deshalb zur Erhöhung der Reservealkalität solcher Benzoat-Nitrit-Mischungen
Borax zugesetzt, wodurch sich jedoch der Korrosionsschutz gegenüber Aluminium, also
einem im Motorenbau zunehmend verwendeten Werkstoff, deutlich verschlechterte.
-
Weiterhin sind Inhibitorkombinationen bekannt, die neben Natriummetasilicat,
Natriumnitrat, Borsäure und Soda Natriumnitrit und Mercaptobenzothiazol enthalten.
Aus einer derart inhibierten Kühlflüssigkeit scheidet sich ein Niederschlag ab,
der zu Verstopfungen im Kühlerkreislauf führen kann.
-
Schließlich ist eine Inhibitorkombination beschrieben, die aus Borax,
Natriumnitrat, Natriumnitrit, Natriumsilicat, Natriumbenzoat und Benztriazol besteht
und deren Reservealkalität um 10,0 liegt.
-
Es wurde nun gefunden, daß man die Reservealkalität sowie den zusätzlichen
Korrosionsschutz gegenüber Buntmetallen weiter erhöhen kann, wenn man dem Frostschutzmittel
auf Basis von Äthylenglykol
| 0,50 bis 1,50 Gewichtsprozent Borax, |
| 0,50 bis 1;00 Gewichtsprozent Natriumnitrit, |
| 1,50 bis 3,00 Gewichtsprozent Natriurnbenzoat, |
| 0,02 bis 0,10 Gewichtsprozent Natrium- |
| metasilicat, |
| 0,05 bis 0,15 Gewichtsprozent Benztriazol, |
| 0,10 bis 0,20 Gewichtsprozent Natriumcarbonat |
| und |
| 0,01 bis 0,10 Gewichtsprozent eines N-sub- |
| stituierten Morpholins, vorzugs- |
| weise N-Methylmorpholin, |
zusetzt. Als N-substituierte Morpholine kommen neben N-alkylsubstituierten Derivaten
N-ß-Oxyäthylmorpholin, N-ß-Oxypropylmorpholin in Betracht; besonders eignet sich
jedoch N-Methylmorpholin.
-
Die Reservealkalität dieses Frostschutzmittels beträgt etwa 12 bis
13, womit sie um etwa 20% höher als die aller bisher bekannten Kombinationen mit
gutem Korrosionsschutz liegt. Für die Praxis bedeutet das, daß unter gleichen Bedingungen
die Alkalität im Kühlsystem länger erhalten bleibt. Dies ist für den Korrosionsschutz
selbst von entscheidender Bedeutung,
um so mehr, als es nicht möglich
ist, die Reservealkalität einer Inhibitorkombination mit gutem Korrosionsschutz
durch willkürlichen Zusatz von Alkali zu erhöhen, weil dann der Korrosionsschutz
wertmäßig absinken würde. Denn zu jeder Inhibitorkombination gehört eine bestimmte
Reservealkalität, die nur innerhalb geringer Grenzen schwanken -darf, wenn ihre
Antikorrosionswirkung erhalten bleiben soll. Darüber hinaus gewährt das erfindungsgemäße
Frostschutzmittel gegenüber Buntmetallen, wie insbesondere Kupfer und seinen Legierungen,
einen wesentlich besseren Korrosionsschutz als alle anderen bisher bekannten Inhibitorkombinationen.
-
Das Korrosionsverhalten des erfindungsgemäßen Frostschutzglykols wird
nach dem äußerst harten ASTM-Test D 1384-62 T bestimmt, der sich von dem bisher
üblichen ASTM-Test D 1384-55 T dadurch unterscheidet, daß er eine wäßrige Testflüssigkeit
vorschreibt, die auf 1000 g Wasser 148 mg Natriumsulfat, 165 mg Natriumchlorid,
138 mg Natriumbicarbonat enthält.
-
Der Praxis entsprechend wird 1 Volumteil des inhibierten Glykols mit
2 Volumteilen dieser Testflüssigkeit vermischt, in die die gemäß Spezifikation zu
prüfenden, in der Reihenfolge Kupfer-Lötmetall-Messing-Stähl - Gußeisen -Aluminium
miteinander leitend verbundenen Metalle nach vorangegangener Wägung gelegt und unter
Durchleiten von 100 cm3 Luft pro Minute über 336 Stunden bei 70° C belassen werden.
Danach werden die Testbleche gesäubert und nachgewogen. Die Gewichtsveränderungen
in g/m2 geben ein Maß für den durch die Inhibitorkombination gewährten Korrosionsschutz.
-
Beispiel Ein Frostschutzmittel, bestehend aus 2 Volumteilen der vorstehend
beschriebenen wäßrigen Testflüssigkeit und 1 Volumteil Äthylenglykol, enthält einmal
(Mischung I) die bekannte Inhibitorkombination: Borax ................ 1,00010 Na-Nitrat
. . . . . . . . . . . . . 0,301/0 Na-Nitrit . . . . . . . . . . . . . . 0,35% Na-Benzoat
. . . . . . . . . . . . 2,25% Na-Silicat ............. 0,030/0 Benztriazol . . .
. . . . . . . . . 0,07% und zum anderen (Mischung II) die erfindungsgemäße Inhibitorkombination:
Borax ................ 1,00°1o Na-Nitrit .... ....... ... 0,60% Na-Benzoat ...........
2,50% Na-Metasilicat ......... 0,070/0 Benztriazol . . . . . . . . . . . . 0,10%
Na-Carbonat . . . . . . . . . . 0,1511/o N-Methylmorpholin .... 0,05% Damit werden
nach ASTM D 1384-62 T folgende Korrosionswerte (Gewichtsverluste in g/m2) erhalten:
| 1 Mischung I I Mischung I1 |
| Kupfer ................ 0,14 0,10 |
| Lötmetall .............. 0,14 0,56 |
| Messing . .. .. . . . . . . .. . . . 0,43 0,00 |
| Stahl .................. 0,57 0,46 |
| Gußeisen ............... 0,25 0,19 |
| Aluminium ............. 0,54 0,56 |
Danach weist die erfindungsgemäße Mischung II insbesondere für Buntmetalle hervorragende
Korrosionsschutzwerte bei nahezu gleichbleibendem Verhalten gegenüber anderen Metallen
auf. Besondere Beachtung verdient dabei der bisher für Messing weder bekannte noch
zu erwartende Wert von 0,00 g/m2.