DEST005696MA

DEST005696MA -

Info

Publication number: DEST005696MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 6. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 2. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte, nichtentflammbare hydraulische Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage, insbesondere solche mit einem verbesserten Viskositätsindex und besseren Schmie.r- und Verschleißminderungseigenschaften, die außerdem eisenhaltigen Metallen erhöhten Schutz gegen Rost gewähren.

Man hat bereits zahlreiche hydraulische Flüssigkeiten vorgeschlagen. Einige von ihnen bestehen aus Kohlenwasserstoffen; sie können mit Vorteil für viele Anwendungszwecke verwendet werden, sind aber leicht entflammbar und für viele Zwecke ungeeignet. In der industriellen Technik, z. B. beim Spritzguß von Metallen, werden die Steuerungsorgane der schweren Gießanlagen meist hydraulisch betrieben. Die hierfür verwendeten hydraulischen Flüssigkeiten der genannten Art waren häufig eine Feuer- und Gefahrenquelle, weshalb man bestrebt ist, sie durch nicht entflammbare hydraulische Flüssigkeiten zu ersetzen. Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage sind deshalb vielfach auf ihre Eignung geprüft worden. Sie sind zwar noch etwas entflammbar, aber ihr Widerstand gegen Entzündung ist soviel größer als der der Kohlenwasserstofföle, daß sie im wesentlichen als nicht entflammbar betrachtet werden können.

Obwohl die Nichtentflammbarkeit der Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage seit -längerer Zeit bekannt ist, lassen diese Flüssigkeiten auf der anderen

509,656/162

St 5696IY c 123 c

Seite in mehreren wichtigen Punkten vieles zu wünschen übrig. Sie sind gewöhnlich zu dünnflüssig oder nicht viskos für hydraulische Zwecke und müssen deshalb durch viskosere Zusätze verdickt werden. Die Auswahl an mit diesen Glykol-Wasser-Grundlagen verträglichen Verdickungsmitteln ist aber begrenzt, und es ist ziemlich schwierig, Verdickungsmittel zu finden, die sich als Zusätze zu den Glykol-Wasser-Gemischen in jeder Weise eignen. Wenn das

ίο Verdickungsmittel nicht mit der Flüssigkeitsgrundlage verträglich ist, ist die Lösung unbeständig, und das Verdickungsmittel hat die Neigung sich abzuscheiden, wodurch das ordnungsgemäße Arbeiten der Flüssigkeit oder des Mechanismus, in dem letztere verwendet wird, beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus haben hydraulische Flüssigkeiten auf Wassergrundlage, wie oben erwähnt, eine verhältnismäßig sehr geringe Schmierfähigkeit. Wenn auch hydraulische Flüssigkeiten in erster Linie zur Kraftübertragung durch hydraulische Vorrichtungen dienen, müssen sie doch hydraulische Pumpen und damit verbundene mechanische Teile auch noch schmieren, um übermäßige Abnutzung zu verhindern. Die bisher vorgeschlagenen hydraulischen Flüssigkeiten dieser Art sind meist schlechte Schmiermittel. Bei vielen von ihnen ■ rosteten auch eisenhaltige Metallteile stark, was offensichtlich einen großen Nachteil darstellt. Ganz abgesehen von dem Schaden, der durch den Rost selbst hervorgerufen wird, bleiben die Teile häufig hängen oder fressen sich fest, so daß der Betrieb unsicher und ungleichmäßig ist. Bei wichtigen hydraulischen Steuerungsorganen ist ein derartiges ungleichmäßiges Arbeiten auf keinen Fall zulässig, weshalb die erwähnten hydraulischen Flüssigkeiten dafür nicht brauchbar sind.

Es ist bekannt, daß gewisse langkettige Fettsäuren und Derivate davon nützliche Verschleißminderungsund Rostschutzeigenschaften besitzen, wenn sie in Ölen auf Kohlenwasserstoffgrundlage gelöst angewandt

werden. So ist die Verwendung von Ölsäure, Stearinsäure, Laurinsäure, der entsprechenden fetten Öle oder Glyceride usw. als Zusätze zu mineralischen Grundölen zur Verminderung des Verschleißes und ferner zur Verhütung der Rostbildung wohlbekannt. Diese Stoffe sind jedoch im wesentlichen unlöslich in hydraulischen Ölen oder Flüssigkeiten auf Wassergrundlage und deshalb als Bestandteile von Mischungen der beschriebenen Art ungeeignet.

Es wurde nun gefunden, daß hydraulische Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Grundlage mit Gehalten an polymeren Verdickungsmitteln in bezug auf ihre Viskosität und den Viskositätsindex dadurch wesentlich verbessert werden können, daß sie aus über 50 Gewichtsprozent der Glykol-Wasser-Basis aufgebaut werden, wozu unter 50 Gewichtsprozent Polyglykole oder Polyglykoläther einer Viskosität von 400 bis 200 000 Saybolt-Universal-Sekunden/37,8⁰ und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmischung an in der Flüssigkeitsbasis löslichen Alkaliseifen verzweigtkettiger Fettsäuren mit mindestens 7 Kohlenstoffatomen kommen.

Die Alkalimetallseifen von Fettsäuren mit ünverzweigter, 12 oder mehr Kohlenstoffatbme enthaltender Kette sind im wesentlichen wasserunlöslich. Die Seifen von Säuren mit verzweigten, mindestens 7 bis etwa 14 Kohlenstoffatome enthaltender Kette sind wasserlöslich, und Seifen von stark verzweigten Säuren mit bis zu etwa 18 Kohlenstoffatomen sind in den Mischungen der vorliegenden Erfindung löslich. Die mit ihnen hergestellten beständigen Mischungen haben gute Verschleißverhütuhgs- öder Schmiereigenschaften sowie gute Rostschutzeigenschaften.

Die besonders bevorzugten Seifen sind Seifen von nach der Oxosynthese hergestellten Säuren mit 9 bis 13 Kohlenstoffatomen, d. h. von Säuren mit verzweigten Ketten, die durch Umsetzung olefinischer Kohlenwasserstoffe mit Kohlenmonoxyd und Wasserstoff und anschließende Oxydation der erhaltenen Aldehyde oder Alkohole erhalten werden. Die Alkalimetallseifen dieser Oxosäuren mit verzweigter Kette, insbesondere die Natrium- und Kaliumseifen, besitzen eine gute Wasserlöslichkeit und ergeben demzufolge klare und haltbare hydraulische Mischungen der obenerwähnten Art.

Eine bevorzugte Mischung besteht aus etwa 40 bis 65 Gewichtsprozent Wasser, etwa 9 bis 34 °/₀ Athylenglykol, 20 bis 30 °/₀ eines Polyglykol- oder Polyglykoläther-Verdickungsmittels mit . einer Viskosität von ungefähr 90 000 Saybolt-Sekunden, gemessen bei 37,8°, und 0,5 bis 2 °/₀ der Natriumseife von Oxo- oder ähnlichen Säuren mit verzweigter Kette und etwa 9 bis 13 Kohlenstoffatomen. An Stelle der Natriumseifen kann man auch die Kaliumseifen nehmen, und das Verhältnis von Wasser zu Athylenglykol kann je nach der gewünschten Viskosität, dem Stockpunkt, dem Gefrierpunkt oder anderen Erfordernissen beträchtlich verändert werden.

Beispiel 1

Zu einer Flüssigkeit, die 62,9 Gewichtsprozent Wasser, 11,1 °/₀ Athylenglykol, 25°/₀ eines polymeren Glykoläthers (Polyäthylenglykoläther mit einer Viskosität von 90 000 Saybolt-Sekunden bei 37,8°, z. B. von der »Union Carbide and Carbon Chemical Corp.« unter der Handelsbezeichnung »Ucon 75 !!-90,000« geliefert) enthielt, wurde i°/₀ der Natriumseife einer Oxosäure mit 13 Kohlenstoffatomen zugesetzt. Die fertige Flüssigkeit besaß bei 37,8° eine Viskosität von 290 Saybolt-Sekunden und einen Viskositätsindex von 162.

Beispiel II

Eine Mischung wurde genau wie oben hergestellt, mit der Abweichung, daß i°/₀ Natriumseife einer Oxosäure mit 9 Kohlenstoffatomen als Verbesserungszusatz verwendet wurde. Versuche zum Vergleich der Schmierfähigkeit wurden unter Verwendung der Vierkugelmaschine angestellt, in der drei Kugeln mit einem Durchmesser von 1,269 ^{cm m} einer Haltevorrichtung eingespannt sind und eine vierte Kugel so rotiert, daß sie unter einer Belastung auf die ersten drei Kugeln drückt. Dieser Versuch, bei dem Stahl auf Stahl geleitet, wurde bei 75⁰ unter 10 kg Belastung 1 Stunde lang durchgeführt. Bei diesem Versuch zeitigte eine Flüssigkeit auf Glykol-Wasser-Grundlage, die lediglich das Polymer, aber keine Seife enthielt, nach ein-

656/162

St 5696 IVc/23 c

stündiger Beanspruchung eine Abnutzungsrinne von 1,5 mm Durchmesser. Dies stellt eine übermäßige Abnutzung dar. Das gleiche Produkt zeigte nach Zusatz von 1 ⁰I₀ Natriumseife einer Oxosäure mit 13 Kohlenstoffatomen (Beispiel I) einen Abnutzungsrinnen-Durchmesser von nur 0,54 mm; dies entspricht vollkommen den mit Mineralölen erzielten Ergebnissen. Das obenerwähnte Produkt nach Beispiel II zeigte dagegen eine nur um ein geringes höhere Abnutzung, nämlich einen Rinnendurchmesser von 0,67 mm. Die die Seifen enthaltenden Mischungen verhinderten ferner das Rosten von Stahlproben, wenn diese in den Flüssigkeiten bis zu einem Monat lang aufbewahrt wurden.

Aus dem Vorstehenden ergibt.sich, daß die Seifen in wirksamer Weise den Mischungen Verschleißminderungs- und Rostschutzeigenschaften verleihen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Flüssigkeit

Beispiel I

Beispiel II

Flüssigkeit ohne Seife

Abnutzungsrinne

mm im
Vierkugelapparat

0,54
0,67

1,50

Ergebnis des
Rostversuches

kein Rost
kein Rost

starke Rostbildung in
weniger als
24 Stunden

Die Menge der verwendeten Seife kann zwischen nur 0,1 bis zu 5°/₀ vom Gewicht der Gesamtmischung betragen. Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten etwa 0,5 bis 2°/₀. Die Menge des verwendeten Verdickungsmittels hängt von dessen Art ab; im allgemeinen werden jedoch 20 bis3O°/₀ eines polyglykolätherartigen Verdickungsmittels vorgezogen. Diese sind wegen ihrer ausgezeichneten Verträglichkeit mit den Glykolen sehr geeignet. In einigen Fällen kann das Verdickungsmittel in Mengen von nur 5 bis zu 4O°/₀ verwendet werden. Ein bevorzugtes Verdickungsmittel ist das obenerwähnte Material mit einer Viskosität von 90 000 Saybolt-Sekunden bei 37,8°. Es können Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 513482;
schweizerische Patentschrift Nr. 147 216;
französische Patentschrift Nr. 799 089;
USA.-Patentschrift Nr. 2 455 117;
britische Patentschriften Nr. 588 428, 588 381.

aber auch polymere Glykolätherprodukte verwendet werden, deren bei 37,8° nach Saybolt gemessene Viskositäten wesentlich unter 90 000 liegen, z. B. einerseits bis zu 400 und andererseits sogar bis zu 000 Saybolt-Sekunden betragen.

Selbstverständlich können weitere übliche Zusätze, wie Rostschutzmittel, Antischaumbildungsmittelusw., zugegeben werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Hydraulische Flüssigkeiten auf Glykol-Wasser-Basis mit einem Gehalt an polymeren Verdickungsmitteln, bestehend aus über 50 Gewichtsprozent der Glykol-Wasser-Basis, unter 50 Gewichtsprozent Polyglykolen oder Polyglykoläthern einer Viskosität von 400 bis 200 000 SUS./37,8° und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmischung an in der Flüssigkeitsbasis löslichen Alkaliseifen verzweigtkettiger Fettsäuren mit mindestens 7 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Natriumseifen von Säuren der Oxosynthese mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen.
2. Hydraulische Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des polymeren Verdickungsmittels 5 bis 40 Gewichtsprozent der Gesamtmischung beträgt und PoIyäthylenglykol oder ein Polyglykoläther ist.
3. Hydraulische Flüssigkeiten nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus etwa 40 bis 65 Gewichtsprozent Wasser, etwa 9 bis 34 Gewichtsprozent Äthylenglykol, etwa 25 Gewichtsprozent Polyäthylenglykoläther mit einer Viskosität von ungefähr 90 000 Saybolt-Sekunden, gemessen bei 37,8°, und etwa 0,5 bis 2 Gewichtsprozent in der Wasserglykolmischung löslicher Natriumseifen von aliphatischen Säuren der Oxosynthese mit 9 bis 13 Kohlenstoffatomen bestehen.

© 509 656/162 1.56