DE19627435C2

DE19627435C2 - Flüssigkeitskombination und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19627435C2
Application number: DE1996127435
Authority: DE
Inventors: Alfred Ewald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: DE19627435A1

Description

Die Erfindung betrifft eine aus 4 Komponenten bestehende Flüssigkeitskombination und ein Verfahren zur Herstellung eines 3-phasigen Flüssigkeitssystems, das aus dieser Flüssigkeitskombination besteht.

Flüssigkeitskombinationen mit diskreten Phasen werden beispielsweise für Dekorationsgegenstände verwendet, wobei dann die Phasen im allgemeinen unterschiedlich eingefärbt sind.

Aus der DE 24 55 638 C3 ist eine Flüssigkeitskombination bekannt, die ebenfalls aus 4 Komponenten zusammengesetzt sein kann, wobei eine erste Komponente Wasser oder eine wäßrige Salzlösung, eine zweite Komponente ein Öl, eine dritte Komponente Ether und eine vierte Komponente ebenfalls ein Ether sein kann. Es bilden sich hierbei stets vier Phasen.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Flüssigkeitskombinationen weisen den Nachteil auf, daß sie aufgrund ihrer Toxizität zu Umwelt- und Gesundheitsschäden führen können und darüber hinaus gegenüber gängigen Kunststoffmaterialien, wie sie für Dekorationsgegenstände verwendet werden, aggressiv sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitskombination zur Verfügung zu stellen, deren Komponenten weder einzeln noch in Verbindung miteinander toxisch sind, herkömmliche Kunststoffmaterialien nicht angreifen und Löslichkeitseigenschaften aufweisen, die sie zur Ausbildung eines 3phasigen Flüssigkeitssystemes befähigen.

Diese Aufgabe konnte überraschend durch die in Anspruch 1 angegebene Flüssigkeitskombination, bestehend aus 4 Komponenten A), B), C), D), gelöst werden, wonach die Komponente A) Wasser oder eine wäßrige Salzlösung ist, die Komponente B) ein Öl ist, die Komponente C) ein Alkohol, ein Ester, ein Ether oder ein Keton ist, die Komponente D) ein Alkohol, ein Ester, ein Ether oder ein Keton ist und die Komponenten A) und C), die Komponenten B) und D) und die Komponenten C) und D) ineinander löslich sind und die Komponenten A) und B), die Komponenten B) und C) und die Komponenten A) und D) nicht ineinander löslich sind. Bevorzugte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 11. Ein Verfahren zur Herstellung eines 3-phasigen Flüssigkeitssystemes ist in Anspruch 12 angegeben.

Die Lösung beruht auf der überraschenden Tatsache, daß die Mischung der vier Flüssigkeiten A bis D nicht etwa zu zwei getrennten Flüssigkeiten, bestehend aus einer Mischung von A und C einerseits und B und D andererseits, sondern zu drei getrennten Flüssigkeiten führt, nämlich A, B, C + D. Dabei ist die Reihenfolge beim Mischen der vier Flüssigkeiten unerheblich. Man kann beispielsweise zunächst A mit C und B mit D mischen. Ein Zusammenführen der beiden Mischungen ergibt dann die drei getrennten Flüssigkeiten A, B, C + D. C und D haben sich also aus ihren bisherigen Mischungen mit A bzw. B gelöst und eine eigene Flüssigkeit C + D gebildet. Man kann in gleicher Weise aber auch alle Flüssigkeiten A bis D gleichzeitig mischen und erhält dann das angegebene Ergebnis. Unter "mischbar" oder "vollständig mischbar" wird dabei verstanden, daß sich die jeweiligen Bestandteile, zum Beispiel A und C, B und D oder C und D, in jedem Verhältnis miteinander mischen lassen.

Der beschriebene Effekt tritt nicht bei allen Mitgliedern, der Flüssigkeitsgruppen A bis D und nicht bei allen Mischungsverhältnissen auf. Durch einfache Versuche kann der Fachmann jedoch feststellen, welche Bestandteile in welchen Mischungsverhältnissen geeignet sind.

Die beschriebene Bildung von drei Flüssigkeiten läßt sich in bestimmten Fällen nur erreichen, wenn statt Wasser eine wäßrige Salzlösung verwendet wird, beispielsweise eine 40%ige oder auch weniger konzentrierte Kaliumcarbonat- Lösung. Viele andere organische oder anorganische Salze sind in gleicher Weise brauchbar.

Neben den für die Flüssigkeiten C und D genannten Stoffen Alkohol, Ether, Ester oder Keton gibt es auch chemische Mischformen, die ebenfalls von der Erfindung erfaßt werden sollen, nämlich Alkohole (ein- und zweiwertige), die auch Ester, Ether oder Ketone sind, Ester, die auch Ether sind, Ester, die auch Ketone sind, und Ether, die auch Ketone sind.

Während die Verwendung von Ethern, Estern und Ketonen als Flüssigkeiten C und D möglich ist, werden aber bevorzugt Alkohole eingesetzt, die im Hinblick auf die eingangs geschilderten Probleme häufig günstiger sind. So sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Flüssigkeit C einen einwertigen und die Flüssigkeit D einen zweiwertigen Alkohol umfaßt. Es können aber auch die Flüssigkeit D einen einwertigen und die Flüssigkeit C einen zweiwertigen Alkohol umfassen. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Flüssigkeiten C und/oder D jeweils nur aus einem ein- bzw. zweiwertigen Alkohol bestehen. Vielmehr kann vorgesehen sein, daß die Flüssigkeit C und/oder D ein Gemisch aus wenigstens zwei miteinander mischbaren ein- bzw. zweiwertigen Alkoholen enthält.

Es wurde bereits gesagt, daß nicht alle Mischungsverhältnisse zu der beschriebenen Bildung von drei Flüssigkeiten führen. Bei Verwendung von einwertigen und zweiwertigen Alkoholen als Flüssigkeiten C bzw. D liegt das Mischungsverhältnis mit Vorzug innerhalb eines Bereichs von 7 : 3 bis 3 : 7 Gewichtsteilen.

Als Flüssigkeit B wird vorzugsweise ein sogenanntes Weißöl (White Oil) verwendet. Hierzu gehören auch "Paraffinöle", nämlich Gemische aus gesättigten Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einer Vielzahl unterschiedlicher Moleküle ähnlicher Struktur. Ein typisches Weißöl, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat folgende Daten:
Dichte: 0,81-0,88 g/cm³
Viskosität: 20-200 mPa.s
Anteil an Aromaten: 0% oder nahezu 0%
Anteil an Iso- und Normal-Paraffinen: 50-70%
Anteil an Naphthenen: 30-50%.

Neben den Weißölen können aber auch reine Iso- oder Normal-Paraffine oder reine Naphthene bzw. Polyalfaolefine und niedriger viskose alkanische (alcanic) Lösemittel verwendet werden, also Flüssigkeiten, die keinen Ölcharakter mehr haben. Auch ein Zusatz von Siliconölen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen kann zweckmäßig sein. Ferner ist daran gedacht, beliebige Mischungen aus den vorgenannten Flüssigkeiten anzuwenden. Bei den als Flüssigkeit B verwendeten Ölen sowie den weiteren vorgenannten Flüssigkeiten ist es meist vorteilhaft, wenn die durchschnittliche Länge der Molekülketten bzw. das durchschnittliche Molekulargewicht möglichst groß bzw. hoch ist.

Die Volumenanteile der Flüssigkeiten A bis D können, so lange deren Mischung in der erläuterten Weise zu einer Kombination von drei unmischbaren Flüssigkeiten führt, beliebig gewählt werden. Insbesondere im Dekorationsbereich kann es jedoch zweckmäßig sein, daß der Volumenanteil der Flüssigkeit A, der Flüssigkeit B und der Flüssigkeit C + D gleich oder annähernd gleich ist. Wenn dabei die spezifischen Gewichte der drei Flüssigkeiten A, B und C + D unterschiedlich sind, erhält man ein Schichtsystem mit drei Schichten. Die spezifischen Gewichte müssen aber nicht notwendigerweise verschieden sein. Auch eine Kombination, bei der die Flüssigkeiten A, B und C + D gleiches oder annähernd gleiches spezifisches Gewicht haben, ist möglich. Man erhält dann eine Flüssigkeitskombination, bei der die drei bzw. zwei Bestandteile in Form getrennter "Blasen" vorliegen.

Als Flüssigkeit C bzw. D kann auch ein ein- bzw. zweiwertiger Alkohol (oder Mischungen) verwendet werden, der bei Raumtemperatur fest ist und erst bei höheren Temperaturen flüssig wird. Der Begriff "Flüssigkeit" ist also nicht auf Bestandteile beschränkt, die schon bei Raumtemperatur flüssig sind.

Insbesondere für dekorative Anwendungen ist es besonders reizvoll, wenn eine, zwei oder alle Flüssigkeiten A, B bzw. C + D gefärbt und insbesondere unterschiedlich gefärbt sind. Zur Einfärbung werden Farbstoffanteile verwendet, die sich in den einzelnen Flüssigkeiten lösen, in den jeweils anderen Flüssigkeiten der Kombination jedoch möglichst wenig. Beispiele hierfür sind insbesondere folgende Farbstoffe:

Solvent Blue 67 oder 79 (blau), Solvent Yellow 12 (gelb), Food Yellow 2 (gelb), Reactive Red 180 (rot), Direct Red 89 (scharlach) (alle Farbstoff-Bezeichnungen nach dem international gebräuchlichen Color Index).

Bei den meisten dekorativen Anwendungen setzt man niedrigviskose Flüssigkeitssysteme ein. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen es sinnvoll ist, wenn eine, zwei oder alle drei Flüssigkeiten A, B, C + D höherviskos sind. Dies läßt sich erreichen durch Verwendung hochviskoser Weißöle bzw. von Polybutenen oder Polyalfaolefinen einerseits und höherviskosen Alkoholen andererseits. Es können aber auch bekannte Verdickungsmittel (Thickener) eingesetzt werden.

Beispiele:

Bei den nachfolgend angegebenen Beispielen werden, falls nicht anders angegeben, als Flüssigkeit A Wasser (bei Kennzeichnung mit * eine 40%ige wäßrige Kaliumcarbonatlösung) und als Flüssigkeit B Paraffinöl mit einer Dichte von 0,85 g/cm³ verwendet.

Die zusammengegebenen Volumenanteile der Flüssigkeiten A, B, C + D waren gleich.

Die Anteile der Flüssigkeiten C und D an der Flüssigkeit C + D sind in Gewichtsanteilen (GT) angegeben.

Die sich jeweils ergebenden drei Schichten (von unten nach oben) A, C + D, B (mit Ausnahme der Beispiele mit gleichen spezifischen Gewichten von Flüssigkeiten) haben wegen teilweiser Löslichkeit ineinander nicht immer gleiche Höhe.

1. Einwertiger Alkohol (D) + zweiwertiger Alkohol (C)
C = 5 GT 1,2-Hexandiol
D = 5 GT Cyclohexylethanol
2. Einwertiger Alkohol (D) + Ester (C)
C = 4 GT Ethyllactat
D = 6 GT n-Pentanol
3. Zweiwertiger Alkohol (C) + Ester (D)
C = 4 GT 1,2-Hexandiol
D = 6 GT i-Butylacetat
4. Einwertiger Alkohol (D) + Ether (C)
C = 4 GT Polyethylenglykoldimethylether (molekulare Masse etwa 270-280)
D = 6 GT n-Pentanol
5. 5.* Zweiwertiger Alkohol (C) + Ether (D)
C = 4 GT 1,2-Hexandiol
D = 6 GT Tetramethoxipropan
6. Einwertiger Alkohol (D) + Keton (C)
C = 4 GT Aceton
D = 6 GT n-Pentanol
7. Zweiwertiger Alkohol (C) + Keton (D)
C = 5,5 GT 1,2-Hexandiol
D = 4,5 GT Ethyl-Amylketon
8. 8.* Ester (C) + Ester (D)
C = 7 GT Triethylenglykoldiacetat
D = 3 GT i-Butylacetat
9. Ester (D) + Ether (C)
C = 7 GT Polyethylenglykoldimethylether (molekulare Masse etwa 270-280)
D = 3 GT i-Butylacetat
10. 10.* Ester (C) + Ether (D)
C = 6 GT Ethyllactat
D = 4 GT Tetramethoxipropan
11. Ester (D) + Keton (C)
C = 3 GT Aceton
D = 7 GT Dimethyladipat
12. 12.* Ester (C) + Keton (D)
C = 6 GT Ethyllactat
D = 4 GT Ethyl-Amylketon
13. 13.* Ether (C) + Ether (D)
C = 6 GT Polyethylenglykoldimethylether (molekulare Masse etwa 270-280)
D = 4 GT Tetramethoxipropan
14. Ether (D) + Keton (C)
C = 3 GT Aceton
D = 7 GT Dipropylenglykol-n-butylether
15. 15.* Ether (C) + Keton (D)
C = 5 GT Polyethylenglykoldimethylether (molekulare Masse etwa 270-280)
D = 5 GT Ethyl-Amylketon
16. 16.* Keton (C) + Keton (D)
C = 5 GT Aceton
D = 5 GT Ethyl-Amylketon
17. Einwertiger Alkohol (D) + zweiwertiger Alkohol (C)
C = 4 GT 1,9-Nonandiol
D = 6 GT n-Butanol
Der zweiwertige Alkohol (C) ist bei Zimmertemperatur fest, bleibt aber in Mischung mit D flüssig.
18. Zwei einwertige Alkohole (D) und ein zweiwertiger Alkohol (C)
C = 4 GT 1,2-Hexandiol
D = 3 GT 2-Pentanol + 3 GT 4-Methyl-2-pentanol
19. Einwertiger Alkohol (hochviskos) (D) + zweiwertiger Alkohol (C)
C = 5 GT 1,2-Hexandiol
D = 5 GT Isobornylcyclohexanol
Die Schicht C + D besitzt erhöhte Viskosität.
20. (wie Nr. 1):
Einwertiger Alkohol (D) + zweiwertiger Alkohol (C)
C = 5 GT 1,2-Hexandiol
D = 5 GT Cyclohexylethanol
Als Flüssigkeit B wird jedoch ein Polybuten mit dem Molekulargewicht von ca. 2000 verwendet. Die Schicht B besitzt erhöhte Viskosität.
21. Drei unterschiedlich gefärbte Flüssigkeitsschichten:
A = 48 GT 30%ige wäßrige Kaliumcarbonat-Lösung + Farbstoff Reactive Red 180 + Farbstoff Food Yellow 2
B = 24 GT Paraffinöl + Farbstoff Solvent Blue 79
C = 18 GT 1,2-Butandiol
D = 10 GT 3,3,5-Trimethylhexanol
Man erhält nach dem Mischen drei nahezu gleich große Flüssigkeitsschichten, die (von unten nach oben) wie folgt gefärbt sind: gelb (A), rot (C + D), blau (B) Mischt man zunächst A und C sowie B und D, so ergeben sich zwei Flüssigkeiten mit den Farben: orange (A + C) und blau (B + D).
Nach dem Mischen aller Bestandteile ergeben sich dann verblüffenderweise die drei oben angegebenen Farbschichten.
22. Zwei von drei Flüssigkeiten mit annähernd gleichem spezifischem Gewicht:
A = 1 Volumenteil Wasser
B = 1 Volumenteil Paraffinöl
C = 0,75 Volumenteile Tetramethoxipropan
D = 0,75 Volumenteile Polyethylenglykoldimethylether (molekulare Masse etwa 270- 280)
Die beiden unteren Flüssigkeits-"Schichten" (A und C + D) haben annähernd gleiches spezifisches Gewicht.

Claims

1. Flüssigkeitskombination bestehend aus 4 Komponenten A), B), C) und D), dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A) Wasser oder eine wäßrige Salzlösung ist, daß die Komponente B) ein Öl ist, daß die Komponente C) ein Alkohol, ein Ester, ein Ether oder ein Keton ist, daß die Komponente D) ein Alkohol, ein Ester, ein Ether oder ein Keton ist und daß die Komponenten A) und C), die Komponenten B) und D) und die Komponenten C) und D) ineinander löslich sind und die Komponenten A) und B), die Komponenten B) und C) und die Komponenten A) und D) nicht ineinander löslich sind.

2. Flüssigkeitskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit D einen einwertigen und die Flüssigkeit C einen zweiwertigen Alkohol umfassen.

3. Flüssigkeitskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten C und D je einen einwertigen Alkohol umfassen.

4. Flüssigkeitskombination nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit C und/oder D ein Gemisch aus wenigstens zwei miteinander mischbaren ein- bzw. zweiwertigen Alkoholen umfaßt.

5. Flüssigkeitskombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeiten C und D im Bereich zwischen 7 : 3 bis 3 : 7 Gewichtsteilen miteinander gemischt sind.

6. Flüssigkeitskombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit B ein Weißöl ist.

7. Flüssigkeitskombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit B ein Paraffinöl ist.

8. Flüssigkeitskombination nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenanteile der Flüssigkeit A, der Flüssigkeit B und der Flüssigkeit C + D gleich oder annähernd gleich sind.

9. Flüssigkeitskombination nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Flüssigkeiten A, B, C + D ein unterschiedliches spezifisches Gewicht haben.

10. Flüssigkeitskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit A Wasser, die Flüssigkeit B Paraffinöl, die Flüssigkeit C 1,2- Pentandiol und die Flüssigkeit D ein Heptanol ist.

11. Flüssigkeitskombination nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Flüssigkeiten A, B, C + D ein Farbstoff beigemischt ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines 3-phasigen Flüssigkeitssystems bestehend aus einer Flüssigkeitskombination nach Anspruch 1 bei dem die Komponenten A), B), C) und D) miteinander vermischt werden und bei dem sich nach dem Vermischen das 3- phasige Flüssigkeitssystem bildet, wobei die Phasen nicht ineinander löslich sind.