DE1519009B2

DE1519009B2 - Frostschutz und Enteisungspaste

Info

Publication number: DE1519009B2
Application number: DE1519009A
Authority: DE
Inventors: Douglas John Ayres; Derek Hanwell Greenwood
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-06-06
Filing date: 1964-11-28
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE1519009A1; GB1044678A; DE1519009C3; BE662325A

Description

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sene Phase bzw. das Dispersionsmittel aus einem lang- an der Metalloberfläche kann hierzu noch ein kation-

kettigen in Weißöl gelöstem Fettsäure-Ester oder aktiver Stoff, beispielsweise Alkyltrimethylammonium-

-Halbester (insbesondere Sorbit-Ölsäurehalbester, wie chlorid oder Alkylpropylendiamindioleat, zugefügt

Sorbitsesquioleat) '-besteht und die disperse Phase werden. 3

aus einer enteisenden Flüssigkeit, nämlich einer wäß- . 5 Um bei Anwendung des erfindungsgemäßen Frost-

rigen Lösung von Lithiumchlorid mit kleinen Zu- schutz- und Enteisungsmittels auf Metalloberflächen

sätzen von Carboxymethylcellulose zur Erhöhung der die Verweileigenschaften zu verbessern, ohne dabei

Zähigkeit (Viskosität), sowie einem als Dampfphasen- dessen gefrierpunkterniedrigende Wirkung störend

Schutzmittel für Kupfer dienenden Imidoxyd und einem zu beeinträchtigen, kann in diese eine Cellulosever-

Alkyl eines quartären Ammoniumsalzes als Korro- io bindung, z. B. Natriumcarboxymethylcellulose, einge-

sionshemmungsmittel gebildet wird. Von diesem flüssi- baut werden. Eine derartige Verbindung quillt unter

gen Enteisungsmittel wird gesagt, daß seine Wirkung Aufnahme von Wasser auf, wobei sie gleichzeitig die

darin bestehe, daß der hierin die Enteisungsflüssigkeit Zähigkeit (Viskosität) des Enteisungsmittels unver-

normalerweise umgebende Ölfilm instabil sei: Dieser ändert erhält, so daß diese Verbindung dazu beiträgt,

Ölfilm werde häufig unstetig, d. h., er zerreißt oder 15 einwandfreie Haftung des Mittels an der Metallober-

bricht auf, und erlaubt so der enteisenden Flüssigkeit, fläche sicherzustellen.

mit irgendeiner Eisschicht in Berührung zu kommen: Um dem erfindungsgemäßen Mittel thixotrope

das Eis wird geschmolzen, indem der Gefrierpunkt Eigenschaften bzw. ein Fließverhalten zu verleihen,

des Wassers herabgesetzt wird, und eine Mischung um dadurch bessere Verteilung und bessere Haftung

von geschmolzenem Eis und enteisender Flüssigkeit 20 an glatten metallischen Gleitflächen sicherzustellen,

dann einen Flüssigkeitsfilm zwischen der Oberfläche können außerdem in die erfindungsgemäße Emulsion

des Flugzeuges und dem Eisüberzug bildet. Es ist hochpolymere Stoffe, z. B. Polyisobutylen, und/oder

dann, wie in der USA.-Patentschrift erklärt wird, Verbindungen aus der Gruppe Polyäthylenglykol,

leicht möglich, den Eisüberzug abzuheben oder von Glyzerin, hydriertes Rizinusöl oder hydrierte Zucker-

der Oberfläche abzubürsten. as rückstände eingebaut werden.

Die erfindungsgemäße Frostschutz- und Enteisungs- Als gefrierpunkterniedrigendes Mittel in der ge-

paste wird im Gegensatz dazu aus einer nichtionogenen schlossenen Phase des erfindungsgemäßen Entei-

oder kationaktiven Öl-in-Wasser-Emulsion aus einer sungs- und Frostschutzmittels findet vorzugsweise

die geschlossene Phase bildenden Lösung von Na- ein Salz Verwendung, das sowohl korrosionshemmend

triumnitrit mit gegebenenfalls Natriumchlorid oder 30 als auch selbst nichtkorrodierend wirkt und niedriges

von Harnstoff und/oder von Zuckerrückständen bzw. Molekulargewicht aufweist. Als Beispiel hierfür sei

einer Lösung von Harnstoff mit Natriumbenzoat, als Natriumnitrit angeführt; dessen Wirksamkeit bezüglich

gefrierpunkterniedrigenden Stoffen, einem die disper- der Gefrierpunkterniedrigung ist zu vergleichen mit

gierte Phase bildenden Öl oder Fett sowie einem der von gewöhnlichem Salz oder Harnstoff, und es ist

bezüglich der Phasengrenzfläche oberflächenaktiven 35 gleichzeitig korrosionshemmend; es kann entweder

Mittel in wenigstens einer der beiden Phasen ge- allein oder in Verbindung mit billigerem Material,

bildet. ' wie beispielsweise den beiden oben zuletztgenannten

Eine erfindungsgemäße Paste wurde auf einen Stoffen, Verwendung finden.

Eisblock bei —3°C aufgebracht. Es ergab sich, daß Die Verwendung von Natriumnitrit, gegebenenfalls

dadurch die vierfache Eismasse geschmolzen wurde. 40 mit Natriumchlorid als gefrierpunkterniedrigende

Die Probe wurde einem seit etwa 10 Jahre gelagerten Stoffe ist besonders für Eisenmetalloberflächen vor-

Behälter entnommen und war dennoch stabil. Es war teilhaft.

nicht zu erwarten, daß eine derart hohe Stabilität und . In der dispersen Phase wird vorzugsweise ein eine derart große Tauwirkung sich ergeben würde. naphthenisches Rohöl verwendet, das billig ist und Die erfindungsgemäße Emulsion wirkt, wenn sie 45 auch dann noch wirksam bleibt, wenn andere Bestandauf eine Metalloberfläche aufgebracht wird, bevor der teile der Emulsion bei normalen Wetterbedingungen das Gefrieren bedingende Frost eintritt, sowohl als mit der Zeit ausgeschieden sind.
Frostschutz- als auch Enteisungsmittel. Fällt die In die disperse Phase können auch Suspensionen Temperatur unter den Gefrierpunkt des Wassers, von Festkörperteilchen aus schmierfähigem Material, verhält sich die erfindungsgemäße Emulsion wie ein 50 beispielsweise Graphit oder Molybdändisulfid, (z. B. Schmiermittel; wenn sich durch Anwesenheit von in kolloidaler Form) eingeführt werden, damit diese Schnee, Nebel, Reif od. dgl. ein Wasserniederschlag Festkörperteilchen sich auf der Metalloberfläche als bildet, z. B. in Form von Scheeflocken, Eiskristallen, festhaftender Überzug niederschlagen, nachdem anoder in Form eines vereisenden Kondensates, wird dere Bestandteile in ähnlicher Weise ausgeschieden lediglich eine leichte Verdünnung der geschlossenen 55 sind. Andererseits können Fette oder Öle entspre-Phase bzw. des Dispersionsmittels in der erfindungs- chend den jeweils vorliegenden Wünschen oder Ergemäßen Emulsion bewirkt, was wiederum ermöglicht, fordernissen verwendet werden.

daß die Emulsion über eine Zeitdauer von mehreren Um während der Einlagerung das Austrocknen zu

Tagen als wirksames Schmiermittel wirksam bleibt. verhindern, kann ein befeuchtendes Material, wie bei-

Die erfindungsgemäße Emulsion kann entweder als 60 spielsweise Sorbit, in die erfindungsgemäße Emulsion

nichtionisierte Emulsion oder als kationaktive Emul- eingebaut werden.

sion hergestellt werden, weil eine anionaktive Emul- Nachfolgend werden einige Beispiele für erfindungssion im allgemeinen wie ein Waschmittel wirken und gemäße Frostschutz- und Entfrostungsmittel näher eine Haftung des Fettes (Öles) an der Metalloberfläche beschrieben, ohne daß damit das Wesen der Erfinverhindern würde. Dabei kann ein nichtionischer, 65 dung eingeschränkt werden soll. Die beispielsweise oberflächenaktiver Emulgator verwendet werden, wie .beschriebenen Mittel wurden zwar für den Gebrauch beispielsweise Diäthylenglykolmonostearat. Zur wei- ,zum Auftauen von Eisenbahnweichen und Gleiswechteren Verbesserung der Adhäsion des Fettes oder Öles sei entwickelt, sie können aber auch für die Anwen-

dung bei anderen mechanischen Ausrüstungen oder Einrichtungen oder bei Teilen von Einrichtungen, die der Einwirkung von Frost ausgesetzt sind, Verwendung finden.

^Beispiel 1

Eine kationaktive Öl-in-Wasser-Emulsion, deren Zusammensetzung in nachfolgender Tabelle durch Aufführung der jeweiligen Gewichtsanteile ihrer Komponenten veranschaulicht ist: In der ersten Spalte der Tabelle sind diejenigen Gewichtsanteile, die sich als besonderes vorteilhaft erwiesen, in der zweiten die Grenzen der Bereiche, innerhalb derer diese Gewichtsanteile variiert werden können, angegeben:

■ Komponenten	Bevorzugte Gewichts anteile (%)	Bereichs grenzen (%)
40%ige Lösung von Natriumnitrit in Wasser Natriumcarboxymethyl- cellulose Sorbit Naphthenbasisches Rohöl Diäthylenglykolmono- stearat Alkyltrimethylammonium- chlorid	67 3 5 15 5 5	50 bis 80 2 bis 5 5 bis 10 5 bis 30 0 bis 10 2 bis 10

Die drei erstgenannten Bestandteile (Komponenten) bilden die wäßrige, geschlossene Phase bzw. das Dispersionsmittel, der vierte Bestandteil bildet die disperse Phase, und der fünfte und sechste Bestandteil lagert sich an der Grenzfläche zwischen den beiden Phasen ab, wo deren Oberflächenaktivität dort die Oberflächenspannung herabsetzt und somit die Emulgierung fördern.

B ei spi el 2

Die Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 ist insoweit geändert, als die Natrium-Nitrit-Lösung durch eine mit einem korrosionshemmenden Mittel, wie z. B. Natriumnitrit oder Benzoat (Benzoesalz) versetzte Harnstofflösung ersetzt ist, so daß sich die nachfolgende Zusammensetzung ergibt:

Komponenten	Bevorzugte Gewichts anteile (⁰I₀)	Bereichs grenzen (%)
40%ige Lösung von Harnstoff in Wasser ... Natriumnitrit oder Natriumbenzoat	62 6	50 bis 80 2 bis 10

(Die weiteren Bestandteile s. Tabelle Beispiel 1.)

B ei spiel 3

Die Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 ist insoweit geändert, als das Natriumnitrit durch eine Mischung von Natriumchlorid und Natriumnitrit ersetzt wird, so daß sich folgende Zusammensetzung ergibt:

Komponenten	Bevorzugte Gewichts anteile (;%)	Bereichs grenzen (%)
40%ige Lösung einer Mischung von Chlorid mit Nitrit	67	50 bis 80

(Das Mischungsverhältnis zwischen Chlorid und

ίο Nitrit kann in den Grenzen von 90:10 bis 50: 50 variieren. Für die weiteren Bestandteile s. Tabelle Beispiel 1.)

An Stelle des Natriumchlorids des Beispiels 3 können aber auch Zuckerrückstände Verwendung finden, wie sie bei der Herstellung von Speisezucker anfallen. Jedem der entsprechend der vorstehenden Erläuterungen hergestellten Mittel kann in der dispersen Phase zwischen 1 bis 10% Polyisobutylen zugefügt werden, um der Emulsion thixotrope Eigenschaften (bzw. Fließverhalten) zu verleihen. Wahlweise oder zusätzlich kann auch der geschlossenen Phase oder dem Dispersionsmittel für den gleichen Zweck ein ähnlicher Gewichtsanteil an Polyäthylenglykol, Glyzerin oder Zuckerrückständen hinzugefügt werden.

Um die Viskosität oder Zähigkeit der Emulsion besser einstellen zu können, kann man der dispersen Phase zwischen 1 und 10% von Cerylalkohol (Hexadekanol) hinzufügen.
An Stelle von Alkyltrimethylammoniumchlorid kann aber auch eine andere kationaktive Verbindung verwendet werden, z. B. ein Alkylpropylendiamindioleat oder andere aliphatisch^, von Fettsäuren abstammende Amine.

Beispiel 4

Ist eine nichtionisierte Emulsion erwünscht, kann ein erfindungsgemäßes Frostschutz- und Enteisungsmittel folgender Zusammensetzung angewandt werden: 40

Komponenten Gewichtsanteile

40 %ige Lösung von Natrium-Nitrit in

Wasser 68%

Natriumcarboxymethylcellulose 2%

Stauferfett 15%

Polyisobutylen 5 %

Diäthylenglykolmonostearat 5 %

Bei jedem erfindungsgemäßen, gemäß den angeführten Angaben zusammengesetzten Mittel kann die Konzentration der gefritrpunkterniedrigenden Lösung innerhalb von 20 bis 60 % variiert werden.

Die zähen und bindekräftigen Bestandteile der beschriebenen erfindungsgemäßen Emulsion verleihen dieser eine Konsistenz (Dichte), die deren Verwendung stark erleichtert und bewirkt, daß sie nach ihrem Auftrag an Ort und Stelle fest haftenbleiben, und zwar über einen Zeitraum von mindestens einem Tag zwischen aufeinanderfolgenden Inspektionen durch den für die Wartung der Weichen verantwortlichen Wärter, d. h. über eine Zeitdauer von 18 Stunden oder mehr.

Alle oben beschriebenen Stoffe und Bestandteile sind nicht entflammbar und geben keine entflamm* baren Dämpfe ab; auf den damit behandelten Oberflächen setzen sich keine Festkörperteilchen ab. Ist für gewisse Fälle die Anwesenheit von Festkörperteilchen zulässig oder gar erwünscht, können zur Einstellung

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bzw. Verbesserung der Thixotropic der Emulsion in gegebenenfalls Teilchengröße des Fettes (Öles) variiert dieselbe beispielsweise Bentonitton oder aktivierte werden. In gewissen Fällen ist erwünscht, die Kon-Kieselsäure eingebaut werden. i sistenz (Dichte) des erfindungsgemäßen Mittels so

Erfindungsgemäße Enteisungs-f und Frostschutz- einzustellen, daß diesem durch Dispergieren,; von

mittel können über lange Zeiträume auch dort gelagert 5 Gas-(Luft-)Bläschen durch deren Verwirbelung mittels

werden, wo die Außentemperaturen innerhalb sehr eines Wirbelstromes eine zusätzliche disperse Phase

weiter Grenzen schwanken. Die Zähigkeit (Viskosität) überlagert wird, wodurch man eine schaumartige

der Natriumcarboxymethylcellulose sowie sowohl die Masse geringer Dichte, aber hoher Formbeständigkeit

Saug- als auch Quelleigenschaften, die diese aufweist, erhält; diese schaumartige Masse aus dem erfindungs-

verhindern dessen Demulgierung. An Stelle von Na- io gemäßen Frostschutz- und Enteisungsmittel kann

triumcarboxymethylcellulose können zur Erzielung der dann auf eine Schneedecke oder Schneeschicht, die

gewünschten Zähigkeit (Viskosität) aber auch bei- eine Weiche oder einen Gleiswechsel bedeckt, aufge-

spielsweise Natriumalginat, Hydroxyäthylcellulose, Ge- bracht werden.

latine oder andere Verbindung mit ähnlicher Eiweiß- Schaumbildung sowie Einstellung der erforderlichen

oder Cellulose-Struktur, aber auch Stärke oder Stärke- 15 oder gewünschten Eigenschaften dieser Masse kann

abkömmlinge verwendet werden. durch Einbau weiterer kapillaraktiver Stoffe, Proteinen

Die Konsistenz (Dichte) des erfindungsgemäßen oder Saponinen verbessert werden. Derartig herge-Mittels kann so geändert werden, daß man ein leicht- stellte Schäume des erfindungsgemäßen Frostschutzflüssiges Mittel oder eine Paste erhält, so daß das und Enteisungsmittels ruhen infolge ihrer geringen , Mittel aufgesprüht, aufgebürstet oder z. B. mittels 20 Dichte und ihrer hohen Formbeständigkeit als Deck-Ölkanne oder Fettpresse aufgebracht werden kann; schichten auf dem Schnee, wobei solche schaumartigen derartige Änderungen der Konsistenz des erfindungs- Schichten infolge der Anwesenheit von Cellulose-, gemäßen Mittels können dadurch erreicht werden, Stärke- oder Eiweiß-(Protein-)Verbindungen einer indem der Anteil an Natriumcarboxymethylcellulose Zerstörung sehr gut widerstehen, so daß ein Aufreißen oder gleichwertiger Verbindungen und Menge und 25 derselben nicht zu befürchten ist.

Claims

1 2 wird der Gefrierpunkt einer wäßrigen Lösung durch Patentansprüche: den Zusatz gleicher Mengen solcher Mittel im umge kehrten Verhältnis zu dem zugeordneten Molekular-

1. Frostschutz- und Enteisungspaste auf der gewicht des verwendeten Stoffes herabgesetzt. Um Basis von wäßrigen Gefrierschutzlösungen und 5 diese Enteisung wirtschaftlich durchführen zu können, Ölen oder Fetten, dadurchgekennzeich- müssen die verwendeten Stoffe billig sein und geringstnet, daß sie aus einer nichtionogenen oder mögliches Molekulargewicht aufweisen. Das bekannkationaktiven Öl-in-Wasser-Emulsion aus teste der hierbei üblicherweise verwendeten Stoffe ist

Chlornatrium in Form von Kochsalz-Dendriten; es

a) einer die geschlossene Phase bildenden Lö- io finden aber auch andere billige Stoffe, z. B. Harnstoff sung von Natriumnitrit mit gegebenenfalls und Chlorcalzium, Verwendung.
Natriumchlorid, von Harnstoff und/oder von Bei derartigen bekannten Enteisungsverfahren muß Zuckerrückständen, bzw. einer Lösung von der Nachteil in Kauf genommen werden, daß in dem Harnstoff mit Natriumbenzoat, als gefrier- Augenblick, in dem das Eis geschmolzen ist, sich die punkterniedrigenden Stoffen, 15 Lösung über die Schwelle (die Schwellen) in die diese

b) einem die dispergierte Phase bildenden Öl umgebende Bettung ergießt, wodurch bei neuerlichem oder Fett sowie Wasserniederschlag auf das Metall der Weiche (des

Wechsels), beispielsweise durch Reif, Schnee, Kondens-

c) einem bezüglich der Phasengrenzfläche ober- wasser oder Regen, die Weichen (Wechsel) erneut sehr flächenaktiven Mittel in wenigstens einer der ₂₀ schnell vereisen und somit ihre Bewegungsfähigkeit beiden Phasen besteht. verlieren bzw. diese beeinträchtigt wird, und zwar nun

bei normaler Gefriertemperatur des Wassers. Außer-

2. Frostschutz- und Enteisungspaste nach An- dem kommt hinzu, daß die Zeitdauer der Wirksamkeit Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen solcher bekannter Gefrierschutzmittel im Höchstfall nichtionogenen Emulgator und/oder eine katio- 25 bis zu 4 Stunden beträgt,
nisch-oberflächenaktive Verbindung enthält. Bei solchen bekannten Verfahren ergeben sich

3. Frostschutz- und Enteisungspaste nach An- weitere Schwierigkeiten dadurch, daß bei vereisten spruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Zusatz Wechseln (vereisten Weichen) Schmieröl oder Schmieran feuchthaltenden Stoffen, Thixotropier- und/oder fett durch die Eiskristalle weggeschabt oder wegge-Verdickungsmitteln. 30 kratzt wird, wenn die Weichenteile bewegt werden,

4. Frostschutz- und Enteisungspaste nach An- bzw. daß dann, wenn solche Weichen (Gleiswechsel) spruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufgetaut sind, die Wirkung der Schmiermittel verdurch eingebrachtes Gas oder Luft eine schaum- schlechtert wird, und zwar entweder durch enteisend artige Konsistenz aufweist. wirkendes Salz oder durch Anstieg der Umgebungs-

5. Frostschutz- und Enteisungspaste nach An- 35 temperatur: diese Zerstörung der Schmiermittelschicht spruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Zusatz führt zusammen mit der Korrosionswirkung der übvon schmierfähigen feinteiligen Füllstoffen. licherweise zur Verwendung kommenden billigen

6. Verwendung der Pasten nach den Ansprü- Stoffe zur Ausbildung von Rostschichten auf der chen 1 bis 5 zum Schutz von Maschinenteilen und Oberfläche der vorher sorgfältig geglätteten, anein-Eisenbahnweichen. 40 andergleitenden Weichen- oder Gleiswechselteile, wodurch sich wiederum bei der Betätigung der Weichen oder Gleiswechsel für den Stellwerkswärter Schwierig-

' keiten ergeben.

Es ist bereits eine Frostschutzpaste, bestehend etwa

45 aus einem Gewichtsteil wasserfreiem Wollfett, einem

Die Erfindung betrifft eine Frostschutz- und Ent- Gewichtsteil Paraffinöl und eineinhalb Gewichtsteilen

eisungspaste auf der Basis von wäßrigen Gefrierschutz- einer wäßrig-alkoholischen, hauptsächlich Salze ent-

lösungen und ölen oder Fetten. haltenden Gefrierschutzlösung bekannt. Es wurde

Eine derartige Frostschutz- und Enteisungspaste jedoch festgestellt, daß diese bekannte Frostschutz-

wird vorzugsweise zur Verhinderung der Vereisung 50 paste unstabil ist und nach kurzer Zeit zusammenbrach,

bzw. zur Enteisung eingefrorener Eisenbahnweichen Dabei trat eine Gasentwicklung auf.

und Gleiswechsel verwendet, bei denen durch Verei- Diese bekannte Frostschutzpaste weist daher nur

sung die Beweglichkeit der Metallteile beeinträchtigt eine den praktischen Erfordernissen nicht genügende

ist bzw. wird. kurze Wirkungsdauer auf.

Die Frostschutz- und Enteisungspaste gemäß der 55 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erfindung kann aber auch bei anderen mechanischen Gefrierschutz- und Enteisungspaste herzustellen, die Einrichtungen oder Einrichtungsteilen, die bei tiefen die vorgenannten Nachteile der bekannten Mittel Temperaturen arbeitsfähig sein müssen, Verwendung nicht aufweist und die erlaubt, Weichen oder Gleisfinden, wie beispielsweise bei Schiffswinden, maschi- wechsel für eine Zeitdauer von wenigstens einem Tag nellen Einrichtungen in den Kühlhäusern u. dgl. m., 60 zwischen aufeinanderfolgenden Inspektionen durch und zwar einerseits zur Verhinderung von Vereisung einen für die Betriebssicherheit verantwortlichen und zur gleichzeitigen Schmierung und andererseits Weichenwärter, mindestens aber während 18 Stunden auch zur Enteisung. von Eis freizuhalten.

Es ist seit Jahren bekannt und allgemein üblich, Durch die USA.-Patentschrift 2 948 625 ist eine vereiste Eisenbahnweichen und Gleiswechsel mittels 65 Frostschutzflüssigkeit bekanntgeworden, die vorzugswasserlöslicher, den Gefrierpunkt des Wassers und weise für den Gebrauch bei Flugzeugen Verwendung der gelösten Stoffe unter die auftretenden Umgebungs- finden soll und aus einer sorgfältig abgewogenen temperaturen herabsetzender Mittel zu enteisen. Dabei Wasser-in-öl-Emulsion besteht, bei der die geschlos-