DE69815418T2

DE69815418T2 - Gefrier-/Kühlmittelzusammensetzung

Info

Publication number: DE69815418T2
Application number: DE69815418T
Authority: DE
Inventors: Yuji Miyake; Yasuaki Mori
Original assignee: CCI KK
Current assignee: CCI KK
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: EP0864627A1; JP3845702B2; JPH10251624A; DE69815418D1; EP0864627B1; US6096236A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung, welche sich beim Korrosionsschutz von Metallen, wie sie im Kühlsystem von Motoren verwendet werden, insbesondere Aluminiumguß und Eisenguß, ebenso wie zum Vermeiden von "Kavitations"-Schäden, auszeichnet.
Stand der Technik:
Für ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor werden generell verschiedene Metalle wie zum Beispiel Aluminium, Gußaluminium, Gußeisen, Stahl, Messing, Lötmetall und Kupfer verwendet, welche im Laufe der Zeit Gegenstand von Korrosion durch Wasser oder feuchte Luft sind. Zur Verhinderung der Metallkorrosion, wird das Kühlmittel oder Wasser im Kühlsystem generell mit einer Metallkorrosionsschutzlösung wie einer Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung mit einem Metallkorrosions-inhibitor vermischt.
Eine Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung ebenso wie Kühlwasser enthält schon an sich etwas darin gelöste Luft, welche Luftblasen oder Kavitation im Kühlsystem verursacht, die hauptsächlich auf lokalem strömungstechnischen Druckunterschied und/oder Schwingungen, die durch das Kühlsystem gebildet werden, beruhen. Metallbestandteile, insbesondere Eisenteile, des Kühlsystems können durch die Blasen beschädigt werden oder korrodieren, was als "Kavitations-Schaden" bezeichnet wird.
Üblicherweise wird den Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzungen Nitrit beigemischt, um die Bildung von Kavitation zu verhindern. Es wird angenommen, daß das den Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzungen beigemischte Nitrit die Metallteile mit einem Schutzüberzug versieht.
Nitrit ist jedoch dafür bekannt, durch eine chemische Reaktion mit Aminsalzen in der Kühlflüssigkeit die karzinogene Substanz Nitrosamin zu erzeugen. Obwohl der Gebrauch von Nitrit in Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzungen zu Kontroversen geführt hat, existiert kein anderer effektiver und sicherer Ersatz zum Schutz vor Kavitation.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung bereitzustellen, welche beides, die Korrosion von Metallen, insbesondere Gussaluminium und Gusseisen, und die Bildung von Kavitation in einem Kühlsystem, effektiv und sicher verhindert.
Die EP-A-0 251 480 offenbart eine Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung, die Glykol und Alkylbenzoesäure enthält.
Die EP-A-0 739 966 offenbart eine Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung, die Glykol und eine Hexan- oder Heptansäure enthält.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besitzt kavitations-inhibierende Eigenschaften und enthält ein Glykol als Hauptbestandteil, etwa 0,1–5,0 Gewichts-% mindestens eines Inhalts stoffes aus der Gruppe bestehend aus Hexansäure, Heptansäure und deren Salzen und etwa 0,1–5,0 Gewichts-% mindestens eines Inhaltsstoffes aus der Gruppe bestehend aus Alkylbenzoesäuren mit C₁-C₅ Alkyl und deren Salzen.
Die Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin etwa 0,05–1,0 Gewichts-% mindestens eines Triazols enthalten. Optional kann die Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß keine wirksame Menge an Aminsalzen oder Boraten enthalten ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Studieren der kavitations-inhibierenden Eigenschaften von Zusammensetzungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält ein Glykol als Hauptbestandteil, wie zum Beispiel Ethylen-glykol, Propylenglykol, 1,3-Butylenglykol, Hexylenglykol, Diethylenglykol oder Glycerin, von denen Ethylenglykol und Propylenglykol aufgrund ihrer chemischen Stabilität und geringen Kosten bevorzugt werden.
Die Zusammensetzung enthält außerdem mindestens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe von Hexansäure, Heptansäure und deren Salzen und mindestens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe von Alkylbenzoesäuren mit C₁-C₅ Alkyl und deren Salzen.
Hierbei besitzen Hepansäure, Heptansäure und deren Salze jede für sich allein eine hervorragende aluminium- und eisenkorrosionsinhibierende Eigenschaft, und in Verbindung mit mindestens einem Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe von Alkylbenzoesäure mit C₁-C₅ Alkyl und deren Salzen kann die Kavitation in einem Kühlsystem hervorragend verhindern werden.
Bei den Salzen der Hexansäure und Heptansäure kann es sich um ihre Alkalimetallsalze, Ammoniumsalze oder Aminsalze handeln, wobei die Alkalimetallsalze bevorzugt werden. Bevorzugte Alkalimetallsalze sind Natriumsalze oder Kaliumsalze. Eine Vielzahl dieser Chemikalien kann mit der Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung vermischt werden.
Derartige Hexansäure, Heptansäure und/oder deren Salz oder Salze werden der Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Gesamtmenge von etwa 0,1–5,0 Gewichts-% beigemischt. Ein niedrigerer Bereich als dieser wird sich für die Verhinderung von Metallkorrosion und Kavitation als unzureichend erweisen, während ein Bereich höher als dieser lediglich unwirtschaftlich sein wird.
Solche Alkylbenzoesäuren mit C₁-C₅ Alkyl und deren Salzen können jeweils für sich Metallkorrosion, insbesondere Aluminium- und Eisenkorrosion verhindern sowie in Verbindung mit Hexansäure, Heptansäure und/oder deren Salz oder Salzen Kavitation in einem Kühlsystem verhindern. Außerdem können sie jeweils für sich die Ablagerung von Hartwassermineralien in der Kühlflüssigkeit verhindern.
Die Alkylbenzoesäuren mit C₁-C₅ Alkyl können sein p-Toluylsäure, p-Ethylbenzoesäure, p-Isopropylbenzoesäure, p-Butylbenzoesäure oder p-tert-Butylbenzoesäure. Die Salze der Alkylbenzoesäure mit C₁-C₅ Alkyl können ihre Alkalimetallsalze, Ammoniumsalze oder Aminsalze sein, unter denen die Alkalimetallsalze wie Natriumsalze oder Kaliumsalze bevorzugt werden. Derartige Salze können in einer Vielzahl zugemischt werden.
Die Alkylbenzoesäuren mit C₁-C₅ Alkyl und/oder deren Salze können einzeln oder in einer Vielzahl der Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Gesamtmenge von etwa 0,1–5,0 Ge wicht-% beigemischt werden. Weniger als dieser Bereich wird zu einer ineffizienten Verhinderung der Metallkorrosion und Kavitation führen und mehr als dieser Bereich wird lediglich unwirtschaftlich sein.
Ein Triazol oder Triazole, welche die Korrosion von Metallen, insbesondere Kupfer und Aluminium, in einem Kühlsystem wirksam verhindern, können zusätzlich beigemischt werden. Solche Triazole können sein Benzotriazol, Tolyltriazol, 4-Phenyl-1,2,3-Triazol, 2-Naphtotriazol oder 4-Nitrobenzotriazol.
Das Triazol oder die Triazole können in einer Menge von etwa 0,05 – 1,5 Gewichts-% beigemischt werden. Ein geringerer Bereich als dieser wird zu einer unzureichenden Verhinderung der Metallkorrosion führen ein höherer Bereich als dieser wird lediglich unwirtschaftlich sein.
Die Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann optional durch das Fehlen bestimmter Bestandteile, nämlich von Aminsalzen oder von Borsten, gekennzeichnet sein. Die Bildung von Nitrosaminen in der Kühlflüssigkeit wird durch das Fehlen von Aminsalzen verhindert, während die Abwesenheit von Borsten zur verminderten Korrosion von Aluminium und Aluminiumlegierungen beiträgt.
Die Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann optional und gezielt ein Antischaummittel und/oder, Farbmittel, und/oder einen herkömmlichen Metallkorrosionsinhibitor oder Inhibitoren wie Molybdat, Tungstat, Sulfat, Nitrat, Mercaptobenzothiazol, oder deren Alkalimetallsalze enthalten.
Tests auf Kavitationsschäden wurden mit den Ausführungsbeispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 durchgeführt, um verschiedene Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzungen im Vergleich mittels eines Magnetostriktionsvibrators, schematisch dargestellt in 1, studieren zu können. Die Zusammensetzungen der Ausführungsbeispielen 1 und 2 wurden gemäß der vorliegenden Erfindung angesetzt und die Zusammenset zungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 waren herkömmliche Zusammensetzungen. Ihre entsprechenden Bestandteile sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
TABELLE 1

Die Testbedingungen sind in Tabelle 2 wiedergegeben. TABELLE 2

PARAMETER	BEDINGUNG
Frequenz	19 KHz
Amplitude	30 micro m
Teststücke	FC200 (Gußeisen)
Form/Größe	kreisförmige Scheibe/16 mm D
Gewicht	etwa 14 g
Konzentration	20% JIS wässrige Lösung
Menge	50 ml
Temperatur	40°C
Tiefe	4 mm

Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
TABELLE 3
Wie Tabelle 3 eindeutig zeigt, sind die Gewichtsabnahmen bei den Ausführungsformen 1 und 2 weitaus kleiner als diejenigen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Das zeigt, daß die Zusammensetzungen gemäß der Ausführungsformen 1 und 2 der vorliegenden Erfindung in der Kavitationsverhinderung gegenüber den herkömmlichen Zusammensetzungen gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 überlegen sind.

Claims

Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung mit kavitations-inhibierenden Eigenschaften enthaltend ein Glykol als Hauptbestandteil, etwa 0,1–5,0 Gewichts-% mindestens eines Inhaltsstoffs aus der Gruppe bestehend aus Hexansäure, Heptansäure und deren Salzen und etwa 0,1–5,0 Gewichts-% mindestens eines Inhaltsstoffs aus der Gruppe bestehend aus Alkylbenzoesäuren mit C₁-C₅ Alkyl und deren Salzen.
Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend etwa 0,05–1,0 Gewichts-% mindestens eines Triazols.
Frostschutzmittel/Kühlmittel-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 in Abwesenheit einer wirksamen Menge an Aminsalzen oder Boraten.