DE3120783C2

DE3120783C2 - Hydraulische Flüssigkeit

Info

Publication number: DE3120783C2
Application number: DE3120783A
Authority: DE
Inventors: Rikuzo Amagasaki Hyogo Maeda
Original assignee: Matsumura Oil Research Corp
Current assignee: Matsumura Oil Research Corp
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-05-25
Publication date: 1985-10-17
Also published as: US4382009A; DE3120783A1; JPS5794100A; JPS5822514B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Flüssigkeit, die ein Öl und mindestens ein Butadien-Derivat aus der Gruppe α, ω-Polybutadiendicarbonsäure, maleinisiertes Polybutadien, hydrierte α, ω-Polybutadiendicarbonsäure und hydriertes und maleinisiertes Polybutadien enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Flüssigkeit, die hauptsächlich in hydraulischen Systemen verwendet werden kann, und insbesondere eine hydraulische Flüssigkeit, die ebenfalls als Wasser enthaltende, feuerbeständige, hydraulische Flüssigkeit eingesetzt werden kann.

Zur Verhinderung von Feuerunfällen werden Wasser enthaltende, feuerbeständige, hydraulische Flüssigkeiten, insbesondere solche mit hohem Wassergehalt, normalerweise für hydraulische Systeme für E^:sen- und Stahlwalzwerke, Formgießmaschinen usw. verwendet, bei denen die Gegenstände bei hohen Temperaturen gehandhabt werden. Die Schneidöle oder Mahlöle, die gemäß JIS-K-2241 spezifiziert sind, werden derzeit technisch als solche hydraulischen Flüssigkeiten mit hohen Wassergehalten eingesetzt Jedoch sind solche im Handel erhältlichen, hydraulischen Flüssigkeiten ursprünglich wasserlösliche Schneid- oder Mahlöic und sie haben schlechte Schmiereigenschaften, um sie als hydraulische öle verwenden zu können. Obgleich man von der Forschungsseite her versucht, den hydraulischen Flüssigkeiten ausreichende Schmiereigenschaften zu verleihen, haben diese Versuche bis jetzt noch nicht zu erfolgreichen Ergebnissen geführt Weiterhin iind keine der bis heute entwickelten, hydraulischen Flüssigkeiten mit den Materialien der hydraulischen Vorrichtungen und Systeme verträglich oder sind frei von einer Umweltverschmutzung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasser enthaltende, hydraulische Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, die ausgezeichnete Schmiereigenschaften aufweist

Erfindungsgemäß soll eine Wasser enthaltende, hydraulische Flüssigkeit zur Verfügung gestellt werden, die überragende Schmiereigenschaften besitzt und die ebenfalls mit den Materialien der hydraulischen Vorrichtungen und Systeme gut verträglich ist

Erfindungsgemäß soll eine hydraulische Flüssigkeit mit überragend guten Schmiereigenschaften zur Verfügung gestellt werden, die mit dem Material der hydraulischen Vorrichtungen oder Systeme sehr gut verträglich ist und bei der die Gefahr einer Umgebungsverschmutzung stark verringert ist

Erfindungsgemäß soll eine Wasser enthaltende, hydraulische Flüssigkeit zur Verfugung gestellt werden, die eine ausgezeichnete Wirkung zeigt wenn sie bei hydraulischen Systemen auf dem Gebiet verwendet wird, wo Gegenstände mit hohen Temperaturen gehandhabt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in ein öl mindestens ein Polybutadien-Derivat aus der Gruppe a^y-Polybutadiendicarbonsäure, maleinisiertes Polybutadien, hydriertes und maleinisiertes Polybutadien und hydrierte «^y-Polybutadiendicarbonsäure eingearbeitet werden.

Der Ausdruck »maleinisiert« bedeutet, daß die entsprechende Verbindung mit Maleinsäure oder einem ihrer Derviate umgesetzt wurde und entspricht dem angelsächsischen Ausdruck »maleinized«.

Die Anmelderin hat überraschenderweise gefunden, daß, wenn eine spezifische Verbindung, nämlich eines der obigen Butadienderivate, in ein Mineralöl oder ein synthetisches öl eingearbeitet wird, welches im allgemeinen ^

als Grundmaterial für Schmieröle verwendet wird, das entstehende öl ausgezeichnete Schmiereigenschaften '

aufweist, mit dem Material der hydraulischen Vorrichtungen oder Systeme gut verträglich ist und keine Umweltverschmutzung verursacht selbst wenn es mit Wasser in großem Ausmaß verdünnt wird. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.

Λ,ΛΛ-Polybutadiendicarbonsäure, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird »rhalten, indem man eine Carboxylgruppe in jedes Ende von flüssigem, ataktischem 1,2-Polybutadien einführt, welches herge- f!

stellt wird, indem man Butadien einer lebenden Polymerisasion unterwirft. Das durchschnittliche Molekularge- '"

wicht der Säure beträgt bevorzugt etwa 500 bis etwa 4000, mehr bevorzugt 1000 bis 2000 oder am meisten bevorzugt 1000 bis 1500. Die Λ^-Polybutadiendicarbonsäure wird bevorzugt dem sauren Typ angehören, sie kann jedoch auch teilweise oder vollständig neutralisiert sein. Für die Neutralisation werden normalerweise Alkalimetallhydroxide oder organische Amine verwendet jji

Maleinisiertes Polybutadien, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird hergestellt, indem man §j

ataktisches 1,2-Polybutadien mit Maleinsäureanhydrid maleinisiert. Das maleinisierte Polybutadien besitzt ein Ii

durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 1000 bis 6000, mehr bevorzugt etwa 1000 bis 3000 und am j

meisten bevorzugt etwa 1000 bis 2000. ;'

Die Maleinisierung erfolgt auf übliche Weise. Bei der vorliegenden Erfindung sind hydrierte a.<w-Polybuta- j

diendicarbonsäure und hydriertes und maleinisiertes Polybutadien ebenfalls einsetzbar. Jede dieser Verbindun- f{

gen wird durch Hydrierung von Ä^y-Polybutadiendicarbonsäure oder maleinisiertem Polybutadien hergestellt. tjl

Die Hydrierung erfolgt auf übliche Weise. |Ϊ1

Die öle, in die das Butadienderivat eingearbeitet wird, sind Mineralöle und synthetische öle, die im allgemei- Jij

nen als Grundmaterialien für Schmieröle verwendet werden. Beispiele nützlicher Mineralöle sind solche mit f\

einer Viskosität von etwa 15 bis 50 cSt.(40°C). wie neutrales Öl oder Maschinenöl. Beispiele nützlicher syntheti- |i]

scher öle sind Polyolefinöl, Polyglykolöl und ein öl aus einem Ester einer aliphatischen Säure und einem Polyol. yj

Die Menge an Butadienderviat, das mit dem öl vermischt wird, beträgt etwa 1 bis etwa 60 Gew.-%. Vorzugs- fjj

weise etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%, bezogen auf die erhaltene Arbeitsflüssigkeit Ist die Säure in einer Menge außerhalb dieses Bereichs vorhanden, besteht die Gefahr, daß die Arbeitsflüssigkeit eine zu große Viskosität erreicht und die erfindungsgemäße Aufgabe nicht gelöst wird.

Die erfindungsgemäße Arbeitsflüssigkeit kann so, wie sie ist, ohne Verdünnung oder auf eine geeignete Konzentration verdünnt verwendet werden. Im allgemeinen ist es bevorzugt, die Flüssigkeit, verdünnt mit Wasser in solcher Konzentration zu verwenden, daß die entstehende Verdünnung etwa 0,1 bis erwa 5 Gew.-% Butadienderivat enthält Die Flüssigkeit kann zu einer Emulsion oder einer Lösung verdünnt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die hydraulische Flüssigkeit, wie es bei üblichen, wasserlöslichen Schneidölen normal ist zuerst in Form eines Konzentrats hergestellt, welches dann mit Wasser unter Rühren auf eine Butadienderivat-Konzentration von 1 bis 10% verdünnt wird, die für den Gebrauch geeignet ist Es ist bevorzugt, das Konzentrat mit Wasser vorzugsweise zwei- oder dreifach zu verdünnen und die verdünnte Lösung mit einer Emulgiervorrichtung zu behandeln, wobei man eine Emulsion erhält, welche feine Teilchen enthält und die weiter verdünnt wird, wenn sie verwendet wird

Gegebenenfalls können zu der erfindungsgemäßen hydraulischen Flüssigkeit oberflächenaktive Mittel, Korrosionsinhibitoren, Konservierungsmittel, Mittel zur Einstellung des pH-Wertes, Verdickungsmittel usw. zügegeben werden. Geeignete oberflächenaktive Mittel sind anionische und nichtionische oberflächenaktive Mittel, die im allgemeinen in wasserlöslichen Schneidölen verwendet werden. Ein geeignetes oberflächenaktives Mittel sollte auf geeignete Weise, insbesondere unter Beachtung der Stabilität der Flüssigkeit und der Leichtigkeit der Behandlung des Abfallmaterials, ausgewählt werden. Beispiele geeigneter oberflächenaktiver Mittel sind Alkalimetallsalze oder Aminsalze von Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen; anionische oberflächenaktive Mittel, wie Alkyisuifai, synthetisches Suiionai, Erdöisuiiat; und nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie Polyoxyäthylensorbitanmonooleat Polyoxyäthylenlaurat und Polyoxyäthylennonylphenyläther. Geeignete Korrosionsinhibitioren sind solche, die im Handel für die Inhibierung der Korrosion von Eisen erhältlich sind, und Benzotriazol sowie andere Inhibitoren für Kupfer. Nützliche Konservierungsmittel und Verdickungsmittel sind verschiedene wasserlösliche Polymere, wie Polyäthylenglykol, Polypropylenglykol, Copolymere von Äthylenoxid und Propylenoxid. Geeignete Mittel zur pH-Einstellung sind solche, wie sie in der Vergangenheit verwendet wurden, z. B. Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Triäthanolamin, Morpholin und Cyclohexylamin.

Diese Zusatzstoffe können mit dem erfindungsgemäßen Mittel vermischt werden, d. h. dem Gemisch aus Öl und Ä^Polybutadiendicarbonsäure, bevor oder nachdem das Gemisch mit Wasser verdünnt wurde oder gleichzeitig mit der Verdünnung. Die Zusatzstoffe werden in Mengen verwendet, wie sie geeignet sind, und diese Mengen sind star'- variierbar.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

3 e i s ρ i e I e 1 bis 6

Zusammensetzungen für hydraulische Flüssigkeiten werden aus den in der folgenden Tabelle ! aufgeführten Bestandteüen, nämlich a, aj-Polybutadiendicarbonsäure (Warenzeichen »Nisso PBC 1000«, ein Produkt der Nihon Soda Co., Ltd, Japan), neutralem öl, Fettsäureesteröl, Wasser, im Handel erhältlichem Korrosionsinhibitor, im Handel erhältlichem, wasserlöslichem Verdickungsmittel, Mitteln zur pH-Einstellung, oberfwhenaktiven Mittein und im Handel erhältlichem Konservierungsmittel hergestellt

B e i s ρ i e!t 7 und 8

Zusammensetzungen für hydraulische Flüssigkeiten werden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß hydrierte a^y-Polybutadiendicarbonsäure (Nisso PBCI 1000) und maleinisiertes Polybutadien (Nisso PBBN 1015; Beispiel 8) anstelle der λ, «-Polybutadiendicarbonsäure verwendet werden.

Tabelle 1

Bestandteile (Gew.-Teile) Beispiel

1 2 3 4 5 6 7') S²)

«,«y-Polybutadiendicarbonsäure 10 5 20 20 5 5 10 10

(Nisso PBC 1000)

neutralesöl 10 10 10 10 10 10

Esteröl 10 10 20 20 10 10 10 10

Wasser 55 60 50 0 65,5 60,5 55 55

Korrosionsinhibitor 10 10 5 5 5 5 10 10

Benzotriazol 11 0,5 0,5 1 1

Verdickungsmittel

Diäthanolamin

Triäthanolamin ölsäure

nichtionisches

oberflächenaktives Mittel

Konservierungsmittel 1 1 I 1 1 1 1 1

') Es wird Nisso PBCI 1000 verwendet (hydrierte a.iy-Polybutadiendicarbonsäure). ²) Es wird Nisso PBBN 1015 verwendet (maleinisiertes Polybutadien).

10	10	20	20	10	10	10
10	10	50	0	10	10	10
55	60	5	5	65,5	60.5	55
10	10			5	5	10
1	1			0.5	0,5	1
		0.5	0,5		5

0,4	0,4	1,5	1,5
0,7	0,7	2	2
2	2		4	4	4

Versuchsbeispiei 1

Die gemäß den Beispielen 1 bis 8 hergestellten Zusammensetzungen werden mit Wasser verdünnt und gerührt, wobei man emulgierte, hydraulische Flüssigkeiten mit hohen Wassergehalten und die Λ,ώλ-Polybutadäendicarbonsäure (als »PBC« abgekürzt)-Konzentrationen, wie sie in Tabelle 2 angegeben sind, erhält Die hydraulischen Flüssigkeiten werden auf die Abriebsbeständigkeit unter Verwendung einer Flügelpumpe, die gemäß ASTM-D-2882 für die Prüfung hydraulischer Arbeitsflüssigkeiten spezifiziert ist, geprüft Die Pumpe wird bei einem Druck von 5 MPa und einer Temperatur von 40⁰C betrieben. Die Abnutzungsmengen der Pumpenkomponenten werden bestimmt Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt

Stahl-, Kupfer-, Aluminium-, Zink- und Messingstücke werden in Wasser enthaltende, hydraulische Flüssigkeitea hergestellt wie oben, eingetaucht wobei die Zusammensetzungen der Beispiele 1, 3 und 5 verwendet werden, und dann läßt man bei einer Temperatur von 50°C während 168 h stehen. Die entstehenden Änderungen im Gewicht von jedem Metallstück werden anschließend gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt

Tabelle 2

	PBC Konzentration	Beispiel	2	3	4	5	6	7	8	Vergleichs	Arbeits-
	25 (%)	1								beispiele	flüssig-
	PBCI Konzentration									Schneid-	kci:²)
^Δ	PBBN-1015 Konzentration									öl¹)	?5³)
	(0/0)		0,25	2	4	03	03
30 pH	1								5,0³)	—
kinetische Viskosität		—	—	—	—	—	1	—
(cSt/40°C)	—							1	—
Menge der Abnutzung										9,8
(mg) am Nockenring		7,4	7,0	7,0	8,2	8,2	8,0	8,0		0,82
35 Hügel	7,6	0,80	0.88	1,2	0,8	3,0	0,82	0,85	9,0
038								0,88	1920
	88	28	24	190	120	48	96
64								2450	84
	60	40	30	80	71	38	62
44							340

Bemerkungen:

■) Im Handel erhältliches Schneidöl.

²) Im Handel erhältliche, hydraulische Flüssigkeit (Hydrolubric 120, ein Produkt der Huughton Co.).
^J) Konzentration der Komponenten ausgenommen Wasser.

Tabelle 3	Beispiel	3	5	0,00	Vergleichsbeispiel	im Handel
Variation	1			-0,02	im Handel erh.	erh. hydraulische
_4S des Gewichts				-0,01	Schneidöl	Flüssigkeit¹)
(mg/cm²)		-0,01	-0,01		-0,01
	-0,01	0,00	-0.05	-0,01	-0,04
Stahl	0,00	0,00		-0,06	-0,07
so Kupfer	0,00	+ 0,01	-0,11	-0,04
Messing	+ 0,01	-0,03	-0,30	-0,86
Aluminium	+ 0,01		-0,50
Zink

Bemerkung:

') Die gleiche hydraulische Flüssigkeit wie in Tabelle 2.

Versuchsbeispiel 2

Unter der Annahme, daß die hydraulische Flüssigkeit, die aus einem hydraulischen System ausläuft, mit einem industriellen Abstrom vermischt wird, wird die Zusammensetzung des Beispiels 1 um das Zehnfache verdünnt und die Verdünnung wird einer Abwasserbehandlung unterworfen.

1 Teil einer 20%igen wäßrigen Lösung von PBC wird zu 100 Teilen der Verdünnung (weiße, trübe Emulsion) gegeben und das Gemisch wird mit 5%iger wäBriger Calciumhydroxid-Emulsion unter Rühren bis zu einem pH-Wert von 7 neutralisiert. Unter Zugabe von 1 Teil einer l°/oigen wäßrigen Lösung eines Koagulans mit hohem Molekulargewicht wird das Gemisch stehengelassen und anschließend mit Nr. 2 Filterpapier filtriert.
Die filtrierte Flüssigkeit wird transparent, verbleibt jedoch farblos. COD des Filtrats = 25 ppm.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mineralöl oder ein synthetisches Ol und mindestens ein Butadien-Derivat aus der Gruppe x, /y-Polybutadiendicarbonsäure, maleinisiertes Polybutadien, hydrierte x, äJ-Polybutadiendicarbonsäure und hydriertes und maleinisiertes Polybutadien enthält.

Z Hydraulische Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 60 Gew.-% Carbonsäure enthält

3. Hydraulische Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Wasser verdünnt ist