"Schwerflüchtiges Lösungsmittel für aromatenhaltige Wirkstoffe""Non-volatile solvent for active ingredients containing aromatics"
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung auf dem Gebiet des Einsatzes von Ö len , beispielsweise als Hydraulikflüssigkeiten für die hydrostatische Kraftübertragung .The invention relates to an improvement in the field of the use of oils, for example as hydraulic fluids for hydrostatic power transmission.
I n Einsatzgebieten , in denen beispielsweise durch nicht zu ver¬ hindernde Leckagen ölaustritte in die Umwelt als Möglichkeit einzubeziehen sind , wird heute zunehmend der Einsatz von Hy¬ draulikölen gefordert, die als ölbasis umweltfreundliche Esteröle, insbesondere solche auf Basis Rüböl und/oder Sojaöl enthalten. Typische Einsatzgebiete des hier betroffenen Bereiches sind die Maschinen und Arbeitsgeräte der Forstwirtschaft , der Landwirt¬ schaft , Bagger und dergleichen . Gefordert wird hier heute der Einsatz von Hydraulikölen der Wassergefährdungsklasse 0. Im Gegensatz zu den in der Vergangenheit eingesetzten Hydrautikölen auf Basis Mineralöl sind entsprechende Öle auf Esterbasis ge¬ eignet, den heutigen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit zu entsprechen.In areas of application in which oil leaks into the environment are to be included as a possibility, for example due to leaks which cannot be prevented, the use of hydraulic oils which contain environmentally friendly ester oils, in particular those based on rape oil and / or soybean oil, is increasingly being demanded today . Typical areas of application of the area concerned here are the machines and implements of forestry, agriculture, excavators and the like. The use of hydraulic oils of water hazard class 0 is required here today. In contrast to the hydraulic oils based on mineral oil used in the past, corresponding oils based on esters are suitable to meet today's requirements for environmental compatibility.
Die im praktischen Einsatz brauchbaren Esteröle, beispielsweise von Schleimstoffen befreite Rüböle und/oder Sojaöle zeigen gegenüber den Mineralölen jedoch entscheidende Schwächen :However, the ester oils that can be used in practice, for example rapeseed oils and / or soybean oils that have been freed from mucilage, show decisive weaknesses compared to mineral oils:
Die auf Basis ungesättigter Fettsäuresysteme aufgebauten Esteröle neigen auch bei nur mäßig erhöhten Betriebstemperaturen von beispielsweise 50 bis 80 °C zur raschen Verdickung . Anlaß hier¬ für ist die Bereitschaft der olefinischen Doppelbindungen der esterbi ldenden Säuren des hier betroffenen öltyps , bei Einfluß von Luftsauerstoff Reaktionen einzugehen , die letztlich zur
Viskositätserhöhung führen . Grundsätzlich ist bekannt, daß gerade in Hydraulikölen durch Zusatz von Antioxidantien solche unerwünschten Viskositätssteigerungen in gewissem Ausmaß zu¬ rückgehalten werden können, gleichwohl ist es schwierig hier ein befriedigendes Leistungsniveau , insbesondere für das Arbeiten über längere Zeiträume einzustellen. Häufig ist die Notwendigkeit gegeben , nach einer gewissen Gebrauchszeit Antioxidantien , Kor¬ rosionsinhibitoren und dergleichen nachzudosieren , um einen hin¬ reichend langen Betriebszeitraum für Esteröle der hier betroffenen Art sicherzustellen .The ester oils based on unsaturated fatty acid systems tend to thicken rapidly even at only moderately elevated operating temperatures of, for example, 50 to 80 ° C. The reason for this is the willingness of the olefinic double bonds of the ester-forming acids of the oil type affected here to react under the influence of atmospheric oxygen, which ultimately leads to Increase viscosity. It is generally known that such undesirable increases in viscosity can be retained to a certain extent, especially in hydraulic oils, by adding antioxidants. Nevertheless, it is difficult to set a satisfactory level of performance here, in particular for working over longer periods. Often there is a need to replenish antioxidants, corrosion inhibitors and the like after a certain period of use in order to ensure a sufficiently long operating period for ester oils of the type concerned here.
Die hier benötigten Hilfsstoffe aus den Klassen der Antioxidan¬ tien , der Korrosionsinhibitoren und dergleichen sind häufig , wenn nicht sogar in der Regel Verbindungen , die wenigstens anteilig aromatische Bestandteile enthalten. Insbesondere sind phenolische Strukturen und/oder Hydrochinonderivate in der Klasse der hier betroffenen Hilfs- bzw. Wirkstoffe gegen unerwünschten Angriff von Luftsauerstoff vorherrschend. So wird beispielsweise in der älteren Patentanmeldung P 39 27 155.2 ( D 8826 "Umweltfreund¬ liches Grundöl für die Formulierung von Hydraulikölen" ) der Anmelderin ein entsprechendes Grundöl auf Naturstoffbasis für die Formulierung von Hydraulikölen mit verbesserter Viskositäts¬ und/oder Kältestabilität im Einsatz beschrieben , das die folgenden Bestandteile enthält:The auxiliaries required here from the classes of antioxidants, corrosion inhibitors and the like are frequently, if not usually, compounds which contain at least a proportion of aromatic constituents. In particular, phenolic structures and / or hydroquinone derivatives are predominant in the class of auxiliaries or active substances concerned here against undesirable attack by atmospheric oxygen. For example, in the earlier patent application P 39 27 155.2 (D 8826 "Environmentally friendly base oil for the formulation of hydraulic oils") the applicant describes a corresponding base oil based on natural substances for the formulation of hydraulic oils with improved viscosity and / or low-temperature stability in use, which contains the following components:
a) gereinigtes Rüböl und/oder Sojaöl als Öl-Hauptkomponente, b) 0 ,5 bis 5 Gew. -% - bezogen auf Gesamtgemisch - an Antioxi¬ dantien ausgewählt aus der Gruppe: Methoxyphenol , Ethoxy- phenol , Butylhydroxyanisol , Butylhydroxytoluol , Methoxy- hydrochinon , Ethoxyhydrochinon, tert. -Butylhydrochinon und/oder Tocopherol sowie gewünschtenfalls
c) Ester des Trimethylolethans , des Trimethylolpropans und/oder des Neopentylglykols mit Monocarbonsäuren der nachfolgenden Unterklassen d ) gesättigte C_ -Monocarbonsäuren und/oder c2 ) Fettsäuren auf Basis Rüböl , Sojaöl und/oder technische ülsäure wobei die Esterkomponenten zu c) höchstens etwa mengengleich mit der Öl-Hauptkomponente zu a ) vorliegen .a) purified rapeseed oil and / or soybean oil as the main oil component, b) 0.5 to 5% by weight, based on the mixture as a whole, of antioxidants selected from the group: methoxyphenol, ethoxyphenol, butylhydroxyanisole, butylhydroxytoluene, methoxy- hydroquinone, ethoxyhydroquinone, tert. -Butylhydroquinone and / or tocopherol and if desired c) esters of trimethylolethane, trimethylolpropane and / or neopentylglycol with monocarboxylic acids of the following subclasses d) saturated C_monocarboxylic acids and / or c2) fatty acids based on rapeseed oil, soybean oil and / or technical oleic acid, the ester components to c) being at most approximately equal in quantity the main oil component to a) are present.
Durchweg werden hier als Komponente (b) Antioxidantien auf Basis aromatischer Molekülbestandteile eingesetzt. Für das praktische Arbeiten mit solchen umweltfreundlichen Grundölen erweist es sich als wünschenswert, zusätzlich Wirkstoffkonzentrate zu Verfügung zu stel len , die die stabilisierenden Additive - vorzugsweise in hoher Konzentration - gelöst enthalten . Durch Nachdosierung dieser Wirkstoffadditive kann die Gebrauchsdauer des Hydrauliköls wirkungsvol l verlängert werden . Ein gewisses Problem zeigt sich hier al lerdings in der Auswahl des Lösungs¬ mittels . Wirkstoffkonzentrate der beschriebenen Art benötigen ein bei Umgebungstemperatur fließfähiges , schwerflüchtiges Lösungs¬ mittel , das hohe Verträglichkeit mit der aromatischen Grund¬ struktur der eingesetzten Wirkstoffe besitzt, um die geforderten hohen Konzentrationen der gelösten Wirkstoffe sicherzustellen. Eine ebenfalls antei lsweise aromatische Grundstruktur des Lö¬ sungsmittels erfüllt diese Anforderung . Von diesen Überlegungen ausgehend wäre das heute in breitem Umfang eingesetzte Dibutyl- phthalat ( DBP) ein geeigneter Vertreter als Lösungsmittel zur Herstellung der hier geforderten Wirkstoffkonzentrate. In jüngerer Zeit sind allerdings gewisse ökologische und toxi¬ kologische Bedenken gegen den unkontrollierten Einsatz von DBP literaturbekannt geworden . Hier setzt die Erfindung ein .Antioxidants based on aromatic molecular constituents are used throughout as component (b). For practical work with such environmentally friendly base oils, it proves desirable to additionally provide active ingredient concentrates which contain the stabilizing additives - preferably in high concentrations - in solution. The service life of the hydraulic oil can be extended effectively by replenishing these additives. However, there is a certain problem here in the choice of the solvent. Active substance concentrates of the type described require a solvent which is flowable at ambient temperature and has a low volatility and is highly compatible with the aromatic basic structure of the active substances used in order to ensure the required high concentrations of the dissolved active substances. A likewise aromatic basic structure of the solvent fulfills this requirement. Based on these considerations, dibutyl phthalate (DBP), which is widely used today, would be a suitable representative as a solvent for the preparation of the active ingredient concentrates required here. Recently, however, certain ecological and toxicological concerns about the uncontrolled use of DBP have become known in the literature. This is where the invention comes in.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus , für den Betrieb von umweltfreundlichen Olphasen , wie sie beispielsweise als Esteröle
aus der genannten älteren Patentanmeldung der Anmelderin be¬ kannt sind , Hilfsstoffe der ebenfalls eingangs geschilderten Art mit wenigstens anteiliger aromatischer Molekülstruktur zur Ver¬ fügung zu stellen , die ihrerseits durch hohe Umweltverträglichkeit gekennzeichnet sind . Die Erfindung will insbesondere die Mög¬ lichkeit schaffen , Antioxidantien und/oder Korrosionsinhibitoren der geschilderten Art als gelöste Konzentrate in einem Lösungs¬ mittel verfügbar zu machen , das selber der Wassergefährdungs¬ klasse 0 zuzuordnen ist, gleichzeitig die Herstellung hochkon¬ zentrierter , bei Umgebungstemperatur fließfähiger Lösungen er¬ möglicht und dabei ohne besonderen Aufwand und bedenkenlos in die Hydrauliköle auf Esterbasis eingemischt werden kann .The invention is based on the object for the operation of environmentally friendly oil phases, such as those used as ester oils it is known from the applicant's older patent application mentioned to provide auxiliaries of the type also described at the beginning with at least a proportion of aromatic molecular structure, which in turn are characterized by high environmental compatibility. In particular, the invention seeks to make it possible to make antioxidants and / or corrosion inhibitors of the type described available as dissolved concentrates in a solvent which itself can be assigned to water hazard class 0, while at the same time producing highly concentrated, more flowable at ambient temperature Solutions made possible and can be mixed into the ester-based hydraulic oils without any special effort and without hesitation.
Die technische Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe liegt in dem Einsatz ausgewählter Benzoesäure-Diester als schwerflüchtiges Lösungsmittel hoher Umweltverträglichkeit.The technical solution to the problem according to the invention lies in the use of selected benzoic acid diesters as a non-volatile solvent of high environmental compatibility.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend die Verwendung ausgewählter, bei Umgebungstemperatur fließfähiger Benzoesäure- Diester geradkettiger und/oder verzweigter aliphatischer Diole mit wenigstens 4 C-Atomen als schwerflüchtiges umweltfreundliches Lösungsmittel für Wirkstoffe wie Oxidations- und/oder Korrosi¬ onsinhibitoren mit wenigstens anteilig aromatischer Molekülstruktur bei ihrem Einsatz in Fetten und/oder Ölen erhöhter Umweltver¬ träglichkeit, insbesondere in Haudraulikölen auf Esteröl-Basis .The invention accordingly relates to the use of selected, straight-chain and / or branched aliphatic diols which flow at ambient temperature and have branched aliphatic diols with at least 4 C atoms as a non-volatile, environmentally friendly solvent for active substances such as oxidation and / or corrosion inhibitors with at least partially aromatic molecular structure in them Use in fats and / or oils with increased environmental compatibility, in particular in hydraulic oils based on ester oil.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Wirkstoffe wie Antioxidantien und/oder Korrosionsinhibitoren mit wenigstens anteilig aromatischer Grundstruktur enthaltendes Additiv auf Basis eines bei Raumtemperatur fließfähigen schwer¬ flüchtigen Lösungsmittels , das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lösungsmittel bei Umgebungstemperatur fiießfähige Benzoe¬ säure-Diester geradkettiger und/oder verzweigter aliphatischer Diole mit wenigstens 4 C-Atomen vorliegen.
Bevorzugte schwerflüchtige Lösungsmittel im Sinne der Erfindung sind Benzoesäure-Diol-Diester , die Stockpunkte unterhalb 0 °C und vorzugsweise unterhalb - 10 °C besitzen und gleichzeitig Flammpunkte nicht unter 150 C und vorzugsweise oberhalb 200 C aufweisen . Benzoesäure-Diester dieses Eigenschaftsprofils leiten sich insbesondere von Diolen ab, die 4 bis 9 C-Atome und insbesondere 5 bis 7 C-Atome in linearer Anordnung zwischen den Hydroxylgruppen des Diols bzw . Diolantei ls im Ester aufweisen . Dieses lineare Zwischengl ied der Diole kann unsubstituiert oder auch einfach oder mehrfach verzweigt sein , wobei hier die Sub¬ stitution mit niederen Alkylresten mit vorzugsweise bis zu maximal 3 C-Atomen in Betracht kommt. Geeignet sind insbesondere Benzoesäure-Diester solcher Diole, die im Diolrest maximal 10 C-Atome aufweisen .In a further embodiment, the invention relates to an additive containing active ingredients such as antioxidants and / or corrosion inhibitors with an at least partially aromatic basic structure based on a low-volatile solvent which is free-flowing at room temperature and which is characterized in that the benzoic acid diester which is free-flowing at ambient temperature is straight-chain and / or branched aliphatic diols with at least 4 carbon atoms. Preferred non-volatile solvents for the purposes of the invention are diol diesters of benzoic acid which have pour points below 0 ° C. and preferably below -10 ° C. and at the same time have flash points not below 150 ° C. and preferably above 200 ° C. Benzoic acid diesters of this property profile are derived in particular from diols which have 4 to 9 C atoms and in particular 5 to 7 C atoms in a linear arrangement between the hydroxyl groups of the diol and. Have diol components in the ester. This linear intermediate member of the diols can be unsubstituted or can be branched once or several times, in which case substitution with lower alkyl radicals with preferably up to a maximum of 3 carbon atoms is suitable. Particularly suitable are diesters of benzoic acid of those diols which have a maximum of 10 carbon atoms in the diol radical.
Di-Benzoesäureester der hier geschilderten Art zeigen in der Summe ihrer Eigenschaften das eingangs geschilderte Anforde¬ rungsprofi l . Aufgrund ihrer aromatischen Molekülantei ie können Ester dieser Art mengenmäßig große Antei le der im Additiv zu lösenden aromatischen Wirkstoffe aufnehmen . So können in der Regel Wirkstoffgehalte im Bereich von 5 bis etwa 50 Gew .-%, vorzugsweise im Bereich bis etwa 40 Gew . -% im ausgewählten Lö¬ sungsmitteltyp eingestellt werden. Die Benzoesäureester selber sind umweltverträglich und entsprechen insbesondere der Wasser¬ gefährdungsklasse 0. I hr Eintrag und die homogene Einmischung in Hydrauliköle, beispielsweise auf Basis der geschilderten Esteröle, gelingt- problemlos .Di-benzoic acid esters of the type described here show, in the sum of their properties, the requirement profile described at the outset. Because of their aromatic molecular component, esters of this type can absorb large amounts of the aromatic active ingredients to be dissolved in the additive. As a rule, active substance contents in the range from 5 to about 50% by weight, preferably in the range up to about 40% by weight. % can be set in the selected solvent type. The benzoic acid esters themselves are environmentally compatible and, in particular, correspond to water hazard class 0. Their entry and homogeneous mixing into hydraulic oils, for example based on the ester oils described, succeed without any problems.
Bevorzugte Wirkstoffe für den Einsatz über die erfindungsge¬ mäßen Additive sind Antioxidantien ausgewählt aus der Gruppe Methoxyphenol , Ethoxyphenol , Butylhydroxyanisol , Butylhydroxy- toluol , Methoxyhydrochinon , Ethoxyhydrochinon , tert.-Butyl- hydrochinon und/oder Tocopherol . Zusätzlich können weitere übliche Wirkstoffe den Additivkonzentraten zugesetzt sein .
Beispiele hierfür sind Hochdruckadditive, Verschleißschutzadditive und/oder Stockpunktserniedriger. Zu den näheren Einzelheiten über die Zusammensetzung von Hydraulikölen sei auf den ein¬ schlägigen druckschriftlichen Stand der Technik verwiesen . Genannt sei hier insbesondere "Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie" 4. Auflage (Verlag Chemie, Weinheim) Band 13 , Seite 85 ff. , Hydraulikflüssigkeiten sowie Dieter Klamann "Schmierstoffe und verwandte Produkte" , Herstellung , Eigen¬ schaften , Anwendung , (Verlag Chemie, Weinheim) 1982 , Seiten 147/148 - 11 .9. Hydrauliköle.Preferred active ingredients for use via the additives according to the invention are antioxidants selected from the group consisting of methoxyphenol, ethoxyphenol, butylhydroxyanisole, butylhydroxytoluene, methoxyhydroquinone, ethoxyhydroquinone, tert-butylhydroquinone and / or tocopherol. In addition, other conventional active ingredients can be added to the additive concentrates. Examples of these are high-pressure additives, wear protection additives and / or pour point depressants. For more details on the composition of hydraulic oils, reference is made to the relevant prior art publication. Special mention should be made here of "Ulimann's Encyclopedia of Technical Chemistry" 4th edition (Verlag Chemie, Weinheim) Volume 13, page 85 ff., Hydraulic fluids and Dieter Klamann "Lubricants and related products", production, properties, application, (Verlag Chemie , Weinheim) 1982, pages 147/148 - 11.9. Hydraulic oils.
I n einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die Benzoesäure-Diester in Abmischung mit Polyalphaolefinen als Lösungsmittelphase eingesetzt. Der Begriff .der • Polyalphaolefine erfaßt dabei Oligomere von Alphaolefinen einer mittleren Ketten¬ länge. Geeignet sind hier insbesondere solche Oligomere , die den an die Benzoesäure-Diol-Diester gestellten Theologischen Anfor¬ derungen entsprechen. I n Betracht kommen insbesondere Oligo¬ mere von Alphaolefinen mit 6 bis 12 C-Atomen im monomeren Mo¬ lekül , wobei besondere Bedeutung die Oligomeren des C1 f.-Alpha- olefins haben. Die Oligomeren können ihrerseits beispielsweise aus 2 bis 6 Einheiten des Alphaolefins gebildet sein . Die Benzoe¬ säure-Diester können mit den Polyalphaolefinen in einem breiten Mischungsverhältnis eingesetzt werden , so daß Mengenverhältnisse der beiden Komponenten zueinander im Bereich von etwa 95 : 5 bis 5 : 95 und vorzugsweise solche im Bereich von etwa 70 : 30 bis 30 : 70 in Betracht kommen können .
B e i s p i e l eIn a particular embodiment of the invention, the benzoic acid diesters are used in admixture with polyalphaolefins as the solvent phase. The term "the" polyalphaolefins encompasses oligomers of alpha olefins of a medium chain length. Oligomers which meet the theological requirements imposed on the benzoic acid diol diesters are particularly suitable here. I n particular suitable are Oligo¬ mers of alpha olefins having 6 to 12 carbon atoms in the monomeric Mo¬ lekül, with particular importance for the oligomers of C 1. Alpha-olefin have. The oligomers can in turn be formed, for example, from 2 to 6 units of the alpha olefin. The benzoic acid diesters can be used with the polyalphaolefins in a wide mixing ratio, so that quantitative ratios of the two components to one another in the range from about 95: 5 to 5:95 and preferably those in the range from about 70: 30 to 30: 70 in Can come into consideration. Examples
Beispiel 1example 1
856 g Pentandiol (1,5) wurden mit 1832 g Benzoesäure in Anwe¬ senheit von 0,1 % Zinnoxid bei 200 °C während 7 Stunden ver- estert. Man erhielt ein farbloses, klar-flüssiges Öl mit folgenden Kennzahlen: Säurezahl: 0,3, Hydroxylzahl: 29, Verseifungszahl: 350. Der Flammpunkt dieses Öles nach DIN ISO 2592 betrug 224 °C, der Pourpoint nach DIN ISO 3016 lag bei -33 °C, der Cloudpoint nach DIN ISO 3015 bei -12 °C.856 g of pentanediol (1.5) were esterified with 1832 g of benzoic acid in the presence of 0.1% tin oxide at 200 ° C. for 7 hours. A colorless, clear-liquid oil was obtained with the following key figures: acid number: 0.3, hydroxyl number: 29, saponification number: 350. The flash point of this oil according to DIN ISO 2592 was 224 ° C., the pour point according to DIN ISO 3016 was -33 ° C, the cloud point according to DIN ISO 3015 at -12 ° C.
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
159 g Neopentylglykol, 136 g Trimethylolpropan und 366 g Benzoesäure wurden wie in Beispiel 1 zu einem Ester umgesetzt. Man erhielt ein farbloses öl, das nach ca. 3 Tagen durchkri¬ stallisierte.159 g of neopentyl glycol, 136 g of trimethylolpropane and 366 g of benzoic acid were converted into an ester as in Example 1. A colorless oil was obtained which crystallized after about 3 days.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
183 g Benzoesäure und 76 g Propandiol (1,2) wurden wie in Bei¬ spiel 1 zu einem Ester umgesetzt. Man erhielt ein kristallines Produkt.183 g of benzoic acid and 76 g of propanediol (1,2) were converted into an ester as in Example 1. A crystalline product was obtained.
Beispiel 2Example 2
30 g Butylhydroxyanisol wurden in 70 g des Esters nach Beispiel 1 bei 60 °C gelöst. Diese Mischung blieb über 3 Wochen bei -10 °C flüssig.
Vergleichsbeispiel 330 g of butylated hydroxyanisole were dissolved in 70 g of the ester according to Example 1 at 60 ° C. This mixture remained liquid at -10 ° C for 3 weeks. Comparative Example 3
342 g Trimellithsäureanhydrid , 323 g Octanol und 485 g Decanol wurden wie in Beispiel 1 zu einem Ester umgesetzt. Man erhielt ein farbloses öl mit folgenden Kenndaten : Säurezahl : 0,5 , Hy- droxylzahl : 2 , Verseifungszahl : 285. Der Pourpoint nach DI N ISO 3016 betrug -42 °C , der Flammpunkt nach DI N ISO 2592 betrug 280 °C.342 g of trimellitic anhydride, 323 g of octanol and 485 g of decanol were converted to an ester as in Example 1. A colorless oil was obtained with the following characteristics: acid number: 0.5, hydroxyl number: 2, saponification number: 285. The pour point according to DI N ISO 3016 was -42 ° C, the flash point according to DI N ISO 2592 was 280 ° C.
Analog zu Beispiel 2 wurden 30 g Butylhydroxyanisol in 70 g des Esters nach Vergleichsbeispiel 3 bei 60 °C gelöst. Beim Abkühlen der Mischung auf Raumtemperatur kristallisierte das Butylhy¬ droxyanisol wieder aus .
Analogously to Example 2, 30 g of butylated hydroxyanisole were dissolved in 70 g of the ester according to Comparative Example 3 at 60 ° C. When the mixture was cooled to room temperature, the butyl hydroxy anisole crystallized again.