DE2139892A1 - Nicht entzündbare Hydraulik-Flüssigkeiten - Google Patents

Nicht entzündbare Hydraulik-Flüssigkeiten

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DE2139892A1
DE2139892A1 DE19712139892 DE2139892A DE2139892A1 DE 2139892 A1 DE2139892 A1 DE 2139892A1 DE 19712139892 DE19712139892 DE 19712139892 DE 2139892 A DE2139892 A DE 2139892A DE 2139892 A1 DE2139892 A1 DE 2139892A1
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Naphtachimie SA
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Description

DR. ING. F. WTJESTH OFF
DIPL. ING. G. PULS
DH.E.T.PECHMANN
DR. ING. D. BEHHKNS
DIPL. ING. R. GOETZ
8 MÜNCHEN 9O SC3VEIOEHSTRASSE S TSt1BFOK (0811)60 20 91 TKI-IX S 24 070
PBOTKOTFATKHT MÜNCHKM
1A-39 730
Beschreibung zu der Patentanmeldung
MPHTACHIMIE
203, Rue du Faubourg Saint Honore Paris 8, Frankreich,
"betreffend:
11ITicht entzündbare Hydraulik-Flüssigkeiten"
Die Erfindung betrifft nicht entzündbare Hydraulik-Flüssigkeiten, die im wesentlichen aus Wasser, G-lykolen und Polyoxyalkylenglykolen bestehen und verbesserte Schmiereigenschaften besitzen.
Es ist bereits bekannt, für feuergefährdete Verwendungszwecke nicht entzündbare Hydraulik-Flüssigkeiten zu verwenden, die aus Wasser, Glykole^ und PoIyoxyalkylenglykolen hergestellt werden und diese ver-
schiedenen Komponenten in der angestrebten Viskosität
— 2 —·
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entsprechenden Mengenverhältnissen enthalten.
Es ist weiterhin "bekannt, diesen Gemischen aus Wasser, Glykolen und Polyoxyalkylenglykolen kleine Mengen Schutzmittel zuzusetzen, damit die Hydraulikmittel die gewünschten nicht korrodierenden und nicht oxidierenden Eigenschaften besitzen, beispielsweise bestimmte Salze schwacher Säuren wie Borate, Benzoate oder Nitrite und Amine oder Alkanolamine wie Dibutylamin, Morpholin oder Triäthanolamin.
Zwar lassen sich derartige Hydraulik-Flüssigkeiten zufriedenstellend in Hydrauliksystemen für die Druckübertragung verwenden, beispielsweise für beweglichen Grubenausbau oder für Walzwerke; ihre Verwendung auf dem Gebiet der Kraftübertragung ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden, die insbesondere, auf die sehr mäßigen Schmiereigenschaften dieser Hydraulik-Flüssigkeiten zurückzuführen sind.
Zur Verbesserung der Schmiereigenschaften von Hydraulik-Flüssigkeiten wurde bereits versucht, diesen geringe Mengen von Fettsäuren enthalten 14 bis 18 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls Kohlenstoffdoppelbindungen und/oder OH-Gruppen zuzusetzen. Diese Zusätze lösen sich aber nicht ausreichend in den Gemischen aus Wasser, Glykolen und Polyoxyalkylenglykolen, um diesen in wirksamer Menge zugesetzt werden zu können. .
Es wurde auch schon versucht, den Gemischen aus Wasser, Glykolen und Polyoxyalkylenglykolen geringe Mengen von Salzen aus gesättigten geradkettigen aliphatischen Säuren mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und Stickstoffbasen und als netzmittel Additionsprodukte aus 6 bis 20 Mol Alkylenoxiden .wie Äthylenoxid und Fettalkoholen enthalten 6-18Kohlenstoffatomen zuzusetzen. Derartig
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zusammengesetzte Hydraulik-Flüssigkeiten besitzen merklich verbesserte Sclimiereigenschaften.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Schmiereigenschaften von Hydraulik-Flüssigkeiten auf der Basis von Wasser, G-lykolen und Polyoxyalkylenglykolen noch weiter verbessert werden
können, wenn man diesen Flüssigkeiten in geringer Menge einerseits bestimmte Phosphorsäureester und andererseits organische Stickstoffbasen zusetzt. Gegenstand der Erfindung sind daher Hydraulik-Flüssigkeiten, die im wesentlichen bestehen aus: 40-80 Gew.-# Wasser,
8-30 Gew.-$> Monoäthylenglykol und/oder Monopropylenglykol, 8-30 Gew.-is wasserlösliche Polyoxyalkylenglykole mit einem
Molekulargewicht über 5000,
1-5 Gew.-#, vorzugsweise 2-4 Gew.-$ Phosphorsäureester von
Monohydroxy-polyäthern und
0,3-3 Gew.-?S organische Stickstoff basen.
Die Phosphorsäureester der Monohydroxypolyäther werden erhalten, indem zunächst ein oder mehre Monohydroxyverbindungen enthaltend 8 bis 20 Kohlenstoffatome mit Alkylenoxiden in
solcher Menge kondensiert werden, daß die mittlere Anzahl
gebundener Alkylenoxideinheiten gleich oder grpßer ist einem Drittel der Anzahl Kohlenstoffatome der Monohydroxyverbindungen, worauf diese Monohydroxypolyäther dann mit Verbindungen des fünfwertigen0Phosphors in solcher Menge verestert werden, daß das Verhältnis Phosphoratome in den Verbindungen des fünfwertigen Phosphors zu Molekülen der Monohydroxy-polyäther 0t4 bis 1 beträgt.
Die erfindungsgemäßen Hydraulik-Flüssigkeiten können
weiterhin geringe Mengen anderer gebräuchlicher Zusätze enthalten, beispielsweise Antikorrosionsmittel, Antioxydationsmittel und/oder Antischaummittel. Der Anteil dieser Zusätze
- 4 209812/0940
in den Hydraulik-Flüssigkeiten nach, der Erfindung macht üblicherweise insgesamt weniger als 4 Gew.-^ aus.
Die wasserlöslichen Polyoxyalkylenglykole werden vorzugsweise unter den Poly-(oxyäthylen-oxypropylen)-glykolen mit Molekulargewicht 6 000 bis 10 000 ausgewählt, wobei das Verhältnis der Anzahl der Oxyäthylengruppen zu GesamtzaHl der Oxyalkylengruppen in den Polyoxyalkylenglykolen 0,6 bis 0,9 ausmacht.
Die Phosphorsäureester können durch die allgemeine Formel
OP-O-Z
N)-H
widergegeben werden. In dieser Formel bedeutet (X)n eine Polyätherkette bestehend aus n· 3-ruppen abgeleitet von einen oder mehreren Alkylenoxiden, die gegebenenfalls im Gemisch miteinander oder nacheinander kondensiert werden; das Alkylenoxid ist vorzugsweise Äthylenoxid;
ist
Y/eine aliphatische,alicyclische oder aliphatisch-aromatische Gruppe mit m Kohlenstoffatomen, wobei m eine Zahl von 8 bis 20, vorzugsweise von 15 bis 18 bedeutet; der Subsituent Y leitet sich ab von Monohydroxyverbindung wie gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Alkoholen, verzweigten Alkoholen, beispielsweise Oxo-Alkohole oder auch von Alkylphenolen;
Z steht für Wasserstoff oder eine Gruppe -(X)-Y und η ist eine ganze oder gebrochene Zahl gleich oder größer m/3»vorzugsweise etwa m/2.
- 5 209 8 12/0940
Diese Ph.osph.orsäureester lassen sich bequem herstellen, indem zunächst an Monohydroxyverbindungen ein oder mehrere Alkylenoxide gegebenenfalls im Gemisch miteinander oder nacheinander (blockweise) addiert werden. Die dabei erhaltenen Monohydroxy-polyäther werden dann mit Phosphorsäureanhydrid P2 0C verestert, und zwar in einer Menge von 0,2 bis 0,5 Mol P3O5 je Mol Monohydroxy-polyäther.
Als organische Stickstoffbasen werden vorzugsweise aliphatisch^ Amine mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen im Molekül, Alkanolamine oder cyclische Amine wie Morpholin oder N-Alkylmorpholine gewählt. Diese organischen Stickstoffbasen werden den Hydraulik-Flüssigkeiten nach der Erfindung in Mengen zugesetzt, daß der pH-Wert dieser Flüssigkeiten vorzugsweise 7 bis 9 beträgt.
Die nicht entzündbaren bzw. nicht brennbaren Hydraulik-Flüssigkeiten nach der Erfindung besitzen gute Schmiereigenschaften. Sie werden mit Yorteil auf verschiedenen Yerwendungsgebieten eingesetzt, beispielsweise für hydraulische Antriebe von Robotern,von gepanzerten Förderern oder Schremmaschinen, in den Formpressen für die Druckverformung von Metall sowie für alle Arten von hydraulischen Steuerungen, beispielsweise bei Schiffen, insbesondere Unterseeboten und Erdöl-oder Erdgastankern.
Beispiel 1
Zunächst wurde ein Hydraulik-G-rundgemisch mit einer Viskosität von etwa 4° Engler bei 5O0C folgender Zusammensetzung hergestellt: „
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Wasser 400 Gew.-Teile
Monopropylenglykol 293 "
Poly(oxyäthylen-oxypropylen)
glykol mit Molekulargewicht
8 000 enthaltend75 Gew.-^
Äthylenoxideinheiten 260 "
Benzotriazol 2 "
Natriumnitrat 2 "
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hydraulik-Flüssigkeit wurden diesem Grundgemisch 30 Gew.-Teile Phosphorsäureester zugesetzt, der durch Umsetzen von 142 g (1 Mol) P2 0K mit 1 260 g Additionsprodukt aus 750 g Äthylenoxid und 510 g Fettalkohole bestehend im wesentlichen aus Oleylalkohol und Cetylalkohol erhalten worden war. Außerdem wurden noch 10 Gew.-Teile n-Dibutylamin und 5 Gew.-Teile Siliconöl "SAG 470 " von UlTIOlT CARBIDE als Antischaummittel zugegeben.
Der pH-Wert dieser Hydraulik-Flüssigkeit betrug 8. Ihre Schmiereigenschaften waren wesentlich besser als diejenigen des Hydraulik-Grundgemisches, wie aus der Gegenüberstellung der folgenden Tabelle hervorgeht, in der folgende Meßdaten zusammengefaßt sind: Belastung beim Yerschweißen, mittlere Belastung nach Hertz, mittlere Belastung vor dem Fressen bzw. Heißlaufen, Belastung beim Fressen, Reibungskoeffizient sowie Durchmesser der Eindrucksfläche nach einer Belastung von 20 kg und von 40 kg nach jeweils 100 Minuten. Diese Daten wurden mit dem SETA-SHELL-4-Kugelapparat nach der Methode »FEDERAL TEST METHOD STANDARD 6503" gemessen. Die Ergebnisse wurden entsprechend der Norm der französischen Armee STM 7320 widergegeben.
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Beispiel 2
Dem obigen Hydraulik-Grundgemisch wurden 20 Gew«-Teile Phosphorsäureester gemäß Beispiel 1, 5 Gew.-Seile Triäthanolamin und als Antischaummittel 8 Gew.-Teile Siliconemulsion nS 1" von S.I.S.S. zugesetzt. Diese Hydraulik-Flüssigkeit besaß ebenfalls sehr viel bessere Schmiereigenschaften als das Grundgetnisch, wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht.
Tabelle
Grundge
misch		 Hydraulik-Flüssigkeit
nach
Beispiel 1 Beispiel 2		 151
Belastung beim Ver
schweißen kg 150		 178 42,8
mittlere Hertzsche Be
lastung kg 36,7		 62,9 39,2
mittlere Belastung vor
Fressen kg 25,7		 61,4 100
Belastung beim Pressen kg 50 158 0,060
Reibungskoeffizient 0,150 Q, 059
Durchmesser der Eindrucks
fläche in mm nach einer
Belastung während 100 min
γη A +		 0,68
0,70
UJl U
20 kg 1,24
40 kg · 1,50		 0,55
0,60
Pa ten ta η Sprüche
20981 2/0940

Claims (8)

Patentansprüche
1. Nicht entzündbare Hydraulik-iTüssigkelten auf der Basis von Wasser, Glykolen, Polyoxyalkylengiykolen mit Molgewicht J>· 5 000 und organischen StickstoffVerbindungen, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus 40 Ms 80 Gew.-io Wasser, 8 bis 50 Gew.-^ Monoäthylenglykol und/oder Monopropylenglykol, 8 bis 30 Gew.-$ wasserlöslichen Polyoxyalkylengiykolen mit einem Molekulargewicht über 5 000, 0,3 bis 3 Gew.~$ organische Stickstoffbasen und aus 1 bis 5 Gew.-io Phosphorsäureester von Monohydroxy-polyätheralkoholen, erhalten durch Addieren von Alkylenoxiden in solcher Menge an eine Monohydroxyverbindung mit 8 bis EO Kohlenstoffatomen, daß die mittlere Anzahl fixierter Alkylenoxideinheiten gleich oder größer ist einem Drittel der Anzahl Kohlenstoffatome in den Monohydroxyverbindungen und anschließende Veresterung der Monohydroxy-polyäther mit Verbindungen des fünfwertigen Phosphors in einem Verhältnis von Anzahl der Phosphoratome in den Verbindungen des fünfwertigen Phosphors zu Anzahl der Moleküle Monohydroxy-polyäther von 0,4 bis 1, bestehen.
2. Hydraulikflüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß sie Phosphorsäureester von Monohydroxy-polyäthern der allgemeinen !Formel
OP - 0 - Z
enthalten j,
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worin (X)_ eine Polyätherkette "bestehend aus von einem oder mehreren, im Gemisch miteinander oder nacheinander addierten Alkylenoxiden abgeleiteten Gruppen "bedeutet, T eine aliphatisch^, alicyclische oder aliphatisch-äromatische Gruppe mit m Kohlenstoffatomen darstellt, wobei m eine Zahl von 8 bis 20 ist,
Z Wasserstoff oder eine Gruppe der "Formel (X)-Y bedeutet und η eine ganze oder gebrochene Zahl gleich oder größer m/3 ist.
3. Hydraulik-Flüssigkeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Phosphorsäureester der angegebenen Formel enthalten, worin X eine Oxyäthylengruppe und Y ein Substituent mit 15 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, Z Wasserstoff oder die Gruppe (X)n-Y bedeutet und η eine ganze oder gebrochene Zahl von 7 bis 9 ist.
4. Hydraulik-Flüssigkeiten nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Gewichtsanteil Phosphorsäureester 2 bis 4 $> ausmacht.
5. Hydraulik-Flüssigkeiten nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Polyoxyalkylenglykole Poly(oxyäthylen-oxypropylen)glykole mit einem Molekulargewicht von 6 000 bis 10 000 enthalten, wobei das Verhältnis der Oxyäthylengruppen zur Gesamtzahl der in den PoIyoxyalkylenglykolen enthaltenen Oxyalkylengruppen 0s6 bis 0,9 beträgt.
6. ■ Hydraulik-Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als organische Stickstoffbase aliphatische Amine mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen im Molekül, Alkanolamine oder cyclische Amine wie Morpholin
oder N-Alkylmorpholine enthalten· 3
·- 3 -209812/0940
no
7. Hydraulik-Flüssigkeiten nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatz organischer Stickstoffbasen einem pH-Wert der Hydraulik-Flüssigkeiten von 7 bis 9 entspricht.
8. Hydraulik-Flüssigkeiten nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich Hilfsstoffe wie Korrosionsschutzmittel, Antioxidationsmittel und/oder Antischaummittel enthalten.
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