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Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten Die Erfindung betrifft
ein nicht giftiges wasserhaltiges Gefrierschutzmittel auf der Basis von mehrwertigen
Alkoholen und einer Kombination von Korrosionsinhibitoren.
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An Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten, insbesondere an solche,
die in Kühlsystemen von Automobilmotoren Verwendung finden, werden hohe Anforderungen
bezüglich des Korrosionsschutzes gestellt. Die fortschreitende Entwicklung im Automobilbau
führt nämlich immer stärker zu besonders wartungsarmen Konstruktionen, und es ist
keine Seltenheit, wenn Gefrierschutzmittel zwei Jahre im Kühlsystem verbleiben.
Parallel zu dieser Entwicklung läuft die Tendenz, im Hinblick auf Kosten-und Gewichtsersparnis
immer mehr Leichtmetallegierungen im Motorbau zu verwenden. Die Leichtmetalle sind
aufgrund ihrer Stellung in der Spannungsreihe der Elemente besonders anfällig gegen
chemischen Angriff. Neben den Leichtmetallen finden aber noch eine ganze Reihe anderer
Metalle Verwendung.
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Ein technisch fortschrittliches GeIrierschutzmittel muß nun gegenüber
allen im Kühlsystem vorkommenden metallischen Werkstoffen einen möglichst hohen,
viele Monate anhaltenden Korrosionsschutz besitzen. Es ist zwar verhältnismäßig
einfach, den Korrosionsschutz von Gefrierschutzmitteln für einzelne Metalle oder
Legierungen durch Zugabe spezieller Inhibitoren bedeutend zu steigern; in deii meisten
Fällen muß aber gleichzeitig eine Verschlechterung der Schutzwirkung ggenüb anderen
Metallen in Kauf genommen werden. Andererseits ist es bei einer optimal ausgewogenen
Rezeptur, die vorV.üglichen Korrosionsschutz für alle im Kühlsystem vorkommenden
metallischen Werkstoffe aufweist, in der Regel nicht möglich, eine oder mehrere
Komponenten durch andere zu ersetzen, ohne daß die Schutzwirkung für einzelne Metalle
nachteilig beeinflußt wird.
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Durch den Umweltschutz werden zusätzliche Forderungtri an die Gefrierschutzmittel
gestellt. So wurde z.B. vom schweizerischen Parlament ein Bundesgesetz über den
Verkehr mit Giften (Giftgesetz) verabschiedet, gemäß welchem Frostschutzmittel auf
der Basis von Äthylenglykol, das in praktisch allen modernen Gefrierschutzmitteln
für Kühlflüssigkeiten als gefrierpunktsenkende Komponente verwendet wird, in die
Klasse für mäßig toxische Substanzen (Klasse 4) einguordnet werden müssen. Ein Verkehr
mit derartigen Produkten unterliegt der Bewilligungspflicht, und ein Verkauf über
bestimmte Vertriebswege, z.B. in Selbstbedienungsläden, ist nicht möglich. Ein einfacher
Austausch von Äthylenglykol gegen eine nicht giftige gefrierpunktsenkende Komponente
ist wenig sinnvoll, da einige der in Gefrierschutzmitteln üblicherweise enthaltenden
Inhibitoren, z.B. Natriumnitrit, Natriumchromat und Nitrophenole, toxisch oder zumindest
nicht unbedenklich sind. Darüber hinaus ist häufig wegen der Wechselwirkung zwischen
Inhibitorsystem und gefrierpunktsenkender Komponente bei einem Austausch eine Verminderung
des vorher optimalen Korrosionsschutzes zu beobachten.
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Die technische Aufgabe, die von der Erfindung gelöst wird, bestand
somit darin, ein nicht giftiges Gefrierschutzmittel für Kühlflüssigkeiten zu finden,
welches bezüglich Kälte- und Korrosionsschutz modernen Produkten aus dem Stand der
Technik zumindest ebenbürtig ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein wasserhaltiges Gefrierschutzmittel
für Kühlflüssigkeiten auf der Basis von an sich bekannten mehrwertigen Alkoholen,
Borax, Benzoesäure, Benzotriazol, Natriummetasilikat, Alkalihydroxid und Wasser,
gekennzeichnet durch einen Gehalt an 96,69 - 88,80 Gews 1,2-Propylenglykol, Tetraäthylenglykol
und/oder Glycerin, 1,50 - 3,50 Gew% Natriumtetraborat-1>ckahydrat (Borax), 0,50
- 2,00 Gew% Benzoesäure, 0,05 - 0,20 Ge 4 1,2,3-Benzotriazol, 0,05 - 0,20 Gews Hexamethylentetramin,
0,01 - 0,20 Gews Natriummetasilikat-Pentahydrat, 0,20 - 1,50 Gews Natriumhydroxid
und/oder Kaliumhydroxid, 1,00 - 3,00 Gews Wasser sowie 0,002 - 0,50 GewX Antischaummittel
und 0 - 0,10 Gew% Oulziumhydroxid, wobei die Menge an Alkalihydroxid so gewählt
ist, daß bei Verdünnung des Gefrierschutzmittels mit Wasser im Verhältnis 1;1 bis
1:2 die Mischung ein pH-Wert von 7,5 - 9,5, vorzugsweise von 8,5 - 9,5, aufweist.
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Als Antischaumittel kommen Silikone, höhere Alkohole und Polyalkylenglykole
sowie Ester von höheren Carbonsäuren, wie Laurinsäure, Stearinsäure und Ölsäure,
in Frage. Silikone sind bevorzugt.
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Calziumhydroxid wird den Mischungen dann beigegeben, wenn eine Kontaminierung
der Kühlflüssigkeit mit anionenaktiven Substanzen zu befürchten ist.
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Bevorzugt werden Mischungen, die folgende Zusammensetzung aufweisen:
94,81 - 91,02 Gew% 1,2-Propylenglykol, 2,00 - 3,00 Gew% burax, 0,50 - 1,50 Gew%
Benzoesäure, 0,08 - 0,15 Gew% 1,2,3-Benzotriazol, 0,05 - 0,15 Gew% Hexamethylentetramin,
0,05 - 0,15 Gew% Natriummetasilikat-Pentahydrat, 0,50 - 1,00 Gew% Natriumhydroxid
und/oder Kaliumhydroxid, 2,00 - 3,00 Gew% Wasser, 0,002 - 0,015 Gew% Silikone als
Antischaumittel und 0,01 - 0,02 Gew% Calziumhydroxyd.
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Alle Komponenten werden in den erfindungsgemäßen Mischungen in einer
Konzentration verwendet, die, einen sachgemäßen Gebrauch vorausgesetzt, als unbedenklich
anzusehen sind. Bnezoesäure und Hexamethylentetramin sind sogar als Konservierungsstoffe
für Nahrungsmittel zugelassen.
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Obwohl die Mehrzahl der in den erfindungsgemäßen Gefrierschutzmittelmischungen
enthaltenen Komponen ten einzelne oder in Kombination aus dem Stand der Technik
bekannt sind, bedurfte es dennoch einer erfinderischen Leistung, Zusammensetzungen
zu finden, die nicht giftig sind und gLeichzeitig die Schutzwirkung anerkannt guter
Mittel auf dem genannten Gebiet erreichen. Auch heute ist es nämlich noch nicht
möglich, die korrosiousverhindernden Eigenschaften neuer Kombinationen exakt vorherzusagen,
auch dann nicht, welill die Wirkungsweise aller Komponenten einzeln bekannt sein
sollte.
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Im folgenden Beispiel wird ein erfindungsgemäßes Gefrierschutzmittel
mit einem Gefrierschutzmittel gemäß der D1-PS 1 492 522 und mit einem handelsüblichen
nicht giftigen Gefrierschutzmittel verglichen. Tabelle 1 zeigt, daß das erfindungsgemäße
Mittel dem Mittel gemäß der DT-PS 1 492 522 bezüglich des Korrosionsschutzes ebenbürtig,
dem handelsüblichen nicht giftigen Gefrierschutzmittel aber weit überlegen ist.
Besondere Bedeutung kommt dem Verhalten gegenüber den Werkstoffen Silumin und Weichlot
zu, da die chemisch leicht angreifbaren Leichtmetallegierungen wesentlichen Anteil
an den heutigen Mo torenkon truktionen haben und Weichlot an besonders kritischen
Stet Len de. Kühl systems verwendet wird
Die Korrosionsversuche
wurden gemäß dem im "Annual Book of ASTM Standard" beschriebenen ASTM-Test D 1384-70
durchgeführt; die Gefrierschutzmittel waren den Testen im Verhältnis 1:2 mit in
der Vorschrift beschriebenem "Korrosiven Wasser" verdünnt worden.
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Tabelle 2 zeigt, daß das erfindungsgemäße Gefrierschutzmittel auch
im Hinblick auf andere Daten im Rahmen technisch üblicher Werte liegt.
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Nach der schweizerischen Gesetzgebund kann nur das erfindungsgemäße
Gefrierschutzmittel und das ungiftige handelsübliche Gefrierschutzmittel in die
Klasse 5 (Giftfrei) eingeordnet werden.
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Beispiel Erfindungsgemäßes Gefrierschutzmi t tel 92,586 Gew% 1,2-Propylenglykol,
2,500 Gew% Borax, 1,000 Gew% Benzotriazol, 0,100 Gew% 1,2,3-Benzotriazol, 0,100
Gew% Hexamethylentetramin, 0, 100 Gew% Natriummetasi . ikat-Peii tahydra t, 0,800
Gew% Natriumhydroxyd, 2,800 Ges% Wasser, entmineralisiert, 0,013 Gew% Calziumhydroxid
und 0,001 Gew% Silikon-Antischaummittel.
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Gefrierschutzmittel gemäß DT-PS 1 492 522: 93,92 Gew% Äthylenglykol,
3,50 Gew° Borax, 0,10 Gew% 1,2,3-Benzotriazol, 0,10 Gew% Natriummetasilikat-Pentahydrat,
0,10 Gew% Pikrinsäure, 0,10 Gew% Natriumnitrit, 0,62 Gew% Natriumhydroxid cuid 1,56
Gew% Wasser, entmineralisiert.
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Handelsübliches nicht giftiges Gefrierschutzmittel: 95 Gew% Propylenglykol,
2,5 Gew% Borax und 2,5 Gew% Triäthanolamin
Tabelle 1 Korrosionstest
gemäß ASTM D 1384-70 Verdünnung 1:2 Gewichtsänderungen in mg/cm²
| Gefrierschutzmittel Handelsübliches |
| Erfindungsgemäßes |
| Werkstoff gemäß nicht giftiges |
| Gefrierschutzmittel |
| DT-PS 1 492 522 Gefrierschutzmittel |
| Kupfer - 0,02 0,00 + 0,03 |
| Weichlot - 0,01 - 0,03 - 0,17 |
| Messing - 0,02 0,00 - 0,05 |
| Stahl + 0,02 - 0,03 + 0,11 |
| Grauguß + 0,07 - 0,03 - 0,36 |
| Silumin + 0,08 - 0,08 - 0,71 |
Tabelle 2
| Gefrierschutzmittel |
| Erfindungsgemäßes |
| gemäß |
| Gefrierschutzmittel |
| DT-PS 1 492 522 |
| Spezifisches Gewicht d15 1.060 1.135 |
| Reserve-Alkalität ASTM D 1121-67 25.9 ml n/10 HCl 37.5 ml n/10
HCl |
| pH-Wert ASTM D 1287-65 |
| Konzentrat ca. 8 7.1 |
| verdünnt mit |
| Wasser 1:1 8.9 8.5 |
| Verdünnt mit |
| Wasser 1:2 9.0 8.8 |
| Kochpunkt ASTM D 1120-65 143 °C 165 °C |
| Gefrierpunkt ASTM D 1177-65 |
| 30 Vol.% Gefrier- |
| schutzmittel - 13 °C - 15 °C |
| 50 Vol.% Gefrier- |
| schutzmittel - 35 °C - 36 °C |
| Aschengehalt ASTM D 1119-65 1.85 Gew.% 2.1 Gew.% |