JP2001207165A - エンジンクーラント及びその添加剤 - Google Patents

エンジンクーラント及びその添加剤

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Abstract

(57)【要約】 【課題】クーラントに長期に亘る安定した冷却性能の維
持と防錆性能を保持させることができ、また、試用後に
廃棄物として処理する場合に環境汚染の恐れのない、エ
ンジンクーラント及びそのための添加剤を提供する 【解決手段】エチレングリコールを含有し、炭素数8〜
12の1塩基酸または2塩基酸のグリコールエステルを
0.5重量%以上含有する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はエンジンクーラント及
びその添加剤、特に自動車用クーラント及びその添加剤
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の地球環境保護と高度文明の水準維
持の思想とを両立させるのには、使用する製品につい
て、構成物質の環境に対する影響性の検討と製品の長寿
命化の可能性の両面より再検討する必要性がある。
【0003】自動車用の冷却液であるクーラントについ
て、最近種々の問題点が指摘されている。即ち、従来ク
ーラントは、使用開始後1〜2年で全量交換するのが習
慣になっているが、世界的に計算すると、毎年100万
トンを越えるエチレングリコールを地上や河川に排出し
ている事となり、地球環境に対する汚染は膨大であると
指摘されている。
【0004】
【解決すべき課題】要因として、クーラントの主要構成
物質であるエチレングリコールは其の分解過程で有害物
質を生成して一定期間滞留する事が報告されている。但
し完全に分解した時は水と炭酸ガスになるのは一般の有
機物と同じであるが、完全分解する迄にやや時間が必要
である点が問題点である。
【0005】更に現在使用されているクーラントの添加
剤には最近環境汚染の原因物質とされた物質も複数含ま
れている。
【0006】高度文明の水準維持の為には、リサイクル
等の方法で資源を有効に大切にする事の重要性が言われ
ているが、使用製品のリサイクルの前に長寿命化する方
法の検討が必要である。クーラントを長寿命化する為
と、環境汚染物質を排除する為には、クーラントに使用
されている添加剤の検討が必要である。
【0007】クーラントの添加剤については、最近環境
汚染の疑いが濃厚な物質として、燐酸モリブデン酸、珪
酸、硝酸、亜硝酸、アミン類等が挙げられている。対応
として、有機酸特にカルボン酸を主体にして、無機アル
カリとの塩類によりクーラントの防錆を図る方法が種々
提案されている。
【0008】然し有機酸特にカルボン酸を主体にした添
加剤処方においては、1〜2年の防錆性能を保持する事
は出来ても長期に亙る安定した防錆性能を保持する為に
は、カルボン酸も1塩基と2塩基のカルボン酸を併用す
る必要があり、且つ5%〜10%を越える大量の添加が
必要になり、コスト的にも又添加剤を大量使用する為に
起きる物性の変化もあり問題点とされている。
【0009】また従来カーボン数の少い有機酸即ちC4
〜C7の有機酸は、壁を接する相手金属、ゴム、プラス
チックスに対して密着性が不足するので防錆性に欠陥が
出る場合があり、大きな問題点とされていた。
【0010】さらに従来より、クーラントには、アルカ
リのリザーブ性能が多ければ多い程良いとされており、
以前は硼酸ソーダやアルカーノールアミンが使用されて
いた。アルカノールアミンは、90℃を越える高温時に
銅等の非鉄金属を溶出する性質が強く出て不具合を生じ
る。
【0011】硼酸ソーダはアルカリのリザーブ効果は非
常に良いのであるが、アルミニューム等の非鉄金属に対
して影響が大きい場合があり、特に条件によりアルミニ
ュームに対する腐食性が指摘され、クーラント添加剤と
しての使用が敬遠されている。然しながら、硼酸ソーダ
に匹敵するリザーブ効果を持った無機化学品は他に見当
たらない。最近欧州では、一旦使用を中止した硼酸ソー
ダを極小量使用する処方が増えてきたが、小量ではリザ
ーブ効果に限界がある。
【0012】この発明は上記の如き事情に鑑みてなされ
たものであって、クーラントに長期に亘る安定した冷却
性能の維持と防錆性能を保持させることができ、また、
使用後に廃棄物として処理する場合に環境汚染の恐れの
ない、エンジンクーラント及びそのための添加剤を提供
することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のエンジンクーラントは、エチレングリコールを
含有し、炭素数8〜12の1塩基酸または2塩基酸のグ
リコールエステルを0.5重量%以上含有することを特
徴としている。
【0014】またこの発明のクーラント用添加剤は、エ
チレングリコールを含有する自動車エンジンクーラント
用の添加剤であって、炭素数8〜12の1塩基酸または
2塩基酸のカルボン酸のグリコールエステルを含有する
ことを特徴としている。
【0015】
【実施例】以下この発明の詳細を一実施例について説明
する。本発明においては、C9(Cは炭素数)を中心に
した、特にC8〜C12の1塩基または2塩基のカルボン
酸のグリコールエステル(以下カルボン酸エステルと言
う)を0.5%以上添加し、またはこれに加えて有用な
有機酸の無機塩を添加する事で優れ防錆性能をもつクー
ラントが出来る。尚添加する有機塩としては、C4以上
の有機酸を3%以上添加すれば、顕著な防錆が発揮出来
る。
【0016】このカルボン酸エステルは、添加した液の
表面張力を顕著に降下させると共に、壁を接する金属、
ゴム、プラスチックスの表面に薄く緻密に配列する性質
を有している。特にC9を中心にした、C4〜C12の1塩
基または、2塩基のカルボン酸の無機塩を併用する事に
より、防錆性能を飛躍的に向上させ、更に優れた表面張
力の降下性を安定的に保持させカルボン酸総量を少なく
すると共に、1塩基と2塩基のカルボン酸を併用する必
要を無くす事が出来る。
【0017】本発明の壁を接する相手金属、ゴム、プラ
スチックスに対して密着性が良好である性質が次の諸点
で有効な作用をもたらす。本発明によるC8〜C12
カルボン酸エステル0.5%以上とC4〜C12の有機酸
を配合すると低カーボンの有機酸の欠点である壁を接す
る相手に対しての密着性の不足が解消して、特にC4
7の有機酸の特性である各種の防錆性能のアルカリの
リザーブを行う事が出来て、コスト的にも優位性が出
る。カルボン酸エステルは表面張力の降下性のみでは
無く、壁を接する相手金属、ゴム、プラスチックスの表
面に均一に分子配列する性質に優れ添加する防錆剤成分
を均一に分散し壁を接する相手金属等に密着するので防
錆性能を飛躍的に向上する。
【0018】本発明によるC8〜C12のカルボン酸エス
テルとC4〜C12の有機酸の無機塩とを合計2%以上を
クーラントに添加した場合は、硼酸ソーダをアルカリの
リザーブに充分必要な量を添加しても、アルミニューム
等の非鉄金属に対して腐蝕等の影響が起きない。
【0019】次に、添加するカルボン酸エステルの構造
を示す。
【化1】
【0020】(添加するカルボン酸エステルの効果) エチレン系は付加モル数が多くなると容易に水に溶け
る易水溶性になる。プロピレン系は非水溶性であるが、
水とは容易に懸濁する性質がある。従って、此の性質を
利用してカルボン酸エステルの種類(エチレン又はプロ
ピレン系と付加モル数の違い)を複合する事により目的
に合った性質を付与する事が出来る。 カルボン酸エステルの大きな特徴として、本品が溶解
又は懸濁した液体は、表面張力が降下すると共に、容器
等壁を接する物体表面に極めて薄く緻密に配列する性質
がある。此の性質が共存する防錆剤等の添加剤の効果を
安定して発揮させる結果になる。 (実験例)クーラントの添加剤として使用した場合の効
果例を示す。 1:評価試験の方法 クーラントの評価試験の方法としては、JIS−223
4不凍液による試験が一般的であるが、現在の自動車エ
ンジンの実際運転条件と必ずしも一致していない。
【0021】金属腐食試験の温度がJISでは88±2
℃であるが、実際には100℃以上の温度になっている
し、電熱面腐食試験の項目で試験結果が報告となってい
るが、実際には、此の結果数値が或る限界以下である事
によりその試験クーラントの高温時の耐熱性が判明する
ので、結果値が報告になっているのは、実情に適合して
いない。
【0022】我々は、JIS−2234不凍液の金属腐
食試験の試験の温度を98±2℃とし、電熱面腐食試験
の結果値を1mg/cm2/WEEK以下として評価する
事とした。又JIS−2234不凍液の循環腐食試験に
ついて、此の規定はASTM2570の企画を準用した
ものであるが、評価基準は大変簡略化しているので、A
STM2570の通りとした。 金属腐食性試験では JIS規格 今回の評価基準 試験温度 88±2℃ 98±2℃ 試験片の変化量 アルミ 鋳物 ±0.60 ±0.20 (mg) 鋳鉄 ±0.30 ±0.10 鋼 ±0.30 ±0.10 黄銅 ±0.30 ±0.10 はんだ ±0.60 ±0.20 銅 ±0.30 ±0.10 電熱面腐食試験では JIS規格 今回の評価基準 試験液の濃度 30% 25% 腐食量 報告 1mg/cm2/WEEK以下 循環腐食試験 JIS規格 今回の評価基準 試験片の変化量 アルミ 鋳物 ±0.60 ±0.20 (mg) 鋳鉄 ±0.30 ±0.10 鋼 ±0.30 ±0.10 黄銅 ±0.30 ±0.10 はんだ ±0.60 ±0.20 銅 ±0.30 ±0.10 評価基準 簡略化 ASTM2570適用 (別紙参照) 2:試験結果について 処方として 処方 A B C エチレングリコール 90.0% 89.0% 90.0% トリルトリアール 0.2〃 0.2〃 0.2〃 C9一塩基カルボン酸エステル 0.5〃 2.0〃 0 〃 C4〜C7有機酸 4.0〃 4.0〃 5.0〃 苛性カリ 1.7〃 1.8〃 1.9〃 消泡剤 若干 ← ← 水 3.5〃 2.0〃 2.8〃 結果 金属腐食性試験(試験温度98±2℃) A B C 試験片の変化量 アルミ 鋳物 ±0.02 ±0.01 ±0.12 (mg/cm2) 鋳鉄 ±0.03 ±0.01 ±0.08 鋼 ±0.00 ±0.00 ±0.05 黄銅 ±0.04 ±0.02 ±0.09 はんだ ±0.04 ±0.01 ±0.07 銅 ±0.01 ±0.01 ±0.03 pHの変化 8.6→8.4 8.6→8.4 8.6→8.4 金属片の表面の状態 アルミ 鋳物 aa aa ab 鋳鉄 aa aa aa 鋼 aa aa aa 黄銅 a´ a´ ab はんだ a´ aa ab 銅 aa aa ab 注)aa=表面色の変化、肌荒れなし a´=表面僅かの変色、肌荒れなし ab=表面僅かの変色と肌荒れあるが、ピッチングはなし 電熱面腐食試験 試験液の濃度 25% 腐食量 1mg/cm2WEEk以下である事 合格 合格 不合格 1.6mg/cm2WEEK 試験片の表面の状態 灰色に変色 Aより小 Aより大 循環腐食試験 試験片の変化量 アルミ 鋳物 ±0.04 ±0.04 ±0.10 (mg) 鋳鉄 ±0.04 ±0.04 ±0.08 鋼 ±0.02 ±0.02 ±0.02 黄銅 ±0.06 ±0.04 ±0.08 はんだ ±0.04 ±0.04 ±0.04 銅 ±0.02 ±0.02 ±0.06 ウオーターポンプ評価基準 レート 9 9 8
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
では、自動車用エンジンに長期に安定した冷却性能の維
持と防錆性能を保持させることができ、また使用後に廃
棄物として処理する場合に、環境汚染の恐れのないエン
ジンクーラント及びそのための添加剤を得ることができ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレングリコールを含有し、炭素数8〜
    12の1塩基酸または2塩基酸のグリコールエステルを
    0.5重量%以上含有することを特徴とする自動車エン
    ジンクーラント。
  2. 【請求項2】エチレングリコールを含有し、炭素数8〜
    12の1塩基酸または2塩基酸のグリコールエステルを
    0.5重量%以上含有し、かつ炭素数4〜9の有機酸の
    無機塩を3重量%以上含有することを特徴とする自動車
    エンジンクーラント。
  3. 【請求項3】エチレングリコールを含有する自動車エン
    ジンクーラント用の添加剤であって、炭素数8〜12の
    1塩基酸または2塩基酸のカルボン酸のグリコールエス
    テルを含有することを特徴とする自動車エンジンクーラ
    ント用の添加剤。
  4. 【請求項4】エチレングリコールを含有する自動車エン
    ジンクーラント用の添加剤であって、炭素数4〜12の
    有機酸の無機塩を含有することを特徴とする自動車エン
    ジンクーラント用の添加剤。
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