JP2013010987A - さび除去剤水溶液 - Google Patents

Abstract

【課題】人体や環境への影響が小さくしつつも、有機酸を高濃度に溶解でき、且つ、さびとの反応速度が速いさび除去剤水溶液を提供する。
【解決手段】水溶液全体を基準（１００重量％）として、有機酸（Ａ）を０．５重量％以上２５重量％以下含有し、有機酸（Ａ）に対する中和率が１００％以上１５０％以下となるようにアミンを含有し、さらに、アミンに対する中和率が８０％以上となるように有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸を含有し、有機酸（Ａ）が、蓚酸、スルファミン酸、グリシン、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、グリコール酸及びグリオキシル酸のうちの少なくとも１種であり、有機酸（Ｂ）が、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、ブチル酸及びメタンスルホン酸のうちの少なくとも１種であり、無機酸が、塩酸、硝酸、硫酸及び燐酸のうちの少なくとも１種である、さび除去剤水溶液とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、さび除去剤に関する。詳細には、ステンレス鋼外装材、鉄道車両の外板等の金属或いは塗装面のさび除去を目的としたさび除去剤に関する。

通常、さび除去剤は酸性フッ化アンモニウム（特許文献１）、チオグリコール酸ナトリウム（特許文献２）、塩酸、硫酸、燐酸、蓚酸及びその塩（特許文献３）、スルファミン酸、クエン酸等を組み合わせたものが用いられる。

特開２００６−２４９４８８号公報 特開２００２−１０５４９７号公報 特開２０１０−６５２３９号公報

酸性フッ化アンモニウムはさび除去性に優れるが、人体への影響が大きい。また、燐酸、スルファミン酸、クエン酸等の有機酸は、人体への影響は小さいが、さび除去性に劣り、特に、さびとの反応速度が遅いという問題がある。

有機酸の中でも、特に蓚酸及びその塩は、人体への影響が少なく、比較的さび除去性に優れるが、低濃度ではさび除去速度が低いため、一部のステンレス車両にあっては強固なさび汚れを短時間で除去することが困難であり、濃度を高くして使用するのが一般的である。しかしながら、蓚酸は水に対する溶解度が小さく、さび除去剤水溶液中に多量に溶解させることができない。そのため、通常は溶剤等の可溶化剤で蓚酸を溶解させることとなるが、このような可溶化剤は化学的酸素要求量（ＣＯＤ）及び生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を増加させ、排水処理の負荷が大きくなる。

このように、人体や環境への影響を小さくしつつも、有機酸を高濃度に可溶化でき、且つ、さびとの反応速度が速いさび除去剤は従来得られていなかった。

また、鉄道車両の外板のさび除去は定期的に手洗い作業によって行われるが、さび除去剤を塗布してからすすぎまでの作業時間を十分に取れない場合が多い。すなわち、特に鉄道車両の外板の用途におけるさび除去剤には、さびとの反応速度の速いものが求められていた。

そこで本発明は、人体や環境への影響を小さくしつつも、有機酸を高濃度に溶解でき、且つ、さびとの反応速度が速いさび除去剤水溶液を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、有機酸（Ａ）と有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸とアミンとを組み合わせることにより、有機酸を高濃度に溶解でき、さび除去剤のさび除去速度を大幅に向上できることを知見した。

本発明は上記知見に基づいてなされたものである。すなわち、
本発明は、水溶液全体を基準（１００重量％）として、有機酸（Ａ）を０．５重量％以上２５重量％以下含有し、当該有機酸（Ａ）に対する中和率が１００％以上１５０％以下となるようにアミンを含有し、さらに、当該アミンに対する中和率が８０％以上となるように有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸を含有する、さび除去剤水溶液である。

本発明において、アミンの「有機酸（Ａ）に対する中和率」とは、（（添加したアミンの当量）／（有機酸（Ａ）の当量））×１００として計算することができる。また、有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸の「アミンに対する中和率」とは、（（有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸の当量）／（添加したアミンの当量））×１００として計算することができる。すなわち、本発明における「中和率」とは、実際に中和されている割合を意味するのではない。本発明においては、上記式により求められる各中和率を用いることで、例えば、水溶液中の有機酸（Ａ）の添加量を基準としてアミン添加量を決定することができ、当該アミン添加量を基準として有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸の添加量を決定することができる。或いは、アミン添加量を基準として、有機酸（Ａ）と有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸とその他成分（水）との含有量を決定することも可能である。

本発明において「有機酸（Ａ）」としては、蓚酸、スルファミン酸、グリシン、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、グリコール酸及びグリオキシル酸のうちの少なくとも１種を用いることができる。

本発明において「有機酸（Ｂ）」としては、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、ブチル酸及びメタンスルホン酸のうちの少なくとも１種を用いることができる。

本発明において「無機酸」としては、塩酸、硝酸、硫酸及び燐酸のうちの少なくとも１種を用いることができる。

本発明において「アミン」としては、アルカノールアミン及びアルキルアミンのうちの少なくとも１種を用いることができる。

本発明に係るさび除去剤水溶液は、ステンレス鋼外装材のさびを除去する場合や、鉄道車両の外板のさびを除去する場合に好適に用いられる。

本発明では、さび除去剤水溶液中に、有機酸（Ａ）と有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸とアミンとが組み合わされて含有される。これにより有機酸を高濃度で溶解させることができ、さび除去剤のさび除去速度を大幅に向上できる。有機酸やアミンは、人体への影響が小さく、環境負荷も小さい。すなわち、本発明によれば、人体や環境への影響を小さくしつつも、有機酸を高濃度に溶解でき、且つ、さびとの反応速度が速いさび除去剤水溶液を提供することができる。

＜さび除去剤水溶液＞
本発明に係るさび除去剤水溶液においては、有機酸（Ａ）とアミンと有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸とが組み合わされて用いられる。

１．有機酸（Ａ）
本発明において用いられる有機酸（Ａ）は、蓚酸、スルファミン酸、グリシン、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、グリコール酸、グリオキシル酸のうちの少なくとも１種である。この中でも、蓚酸、スルファミン酸、グリオキシル酸、リンゴ酸が好ましく、蓚酸が特に好ましい。

本発明に係るさび除去剤水溶液において、有機酸（Ａ）は、水溶液全体を基準（１００重量％）として、０．５重量％以上２５重量％以下含まれている。有機酸（Ａ）の含有量の下限は好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上である。有機酸（Ａ）の濃度が低すぎると、さび除去速度が小さくなってしまう。一方、上限については有機酸（Ａ）の飽和濃度にもよるが、２３質量％以下であってもよく、２０質量％以下であってもよい。

従来のさび除去剤にあっては、水に対する飽和濃度を超えて有機酸を溶解させるために、溶剤等の可溶化剤を併用していたが、可溶化剤を多量に使用することは、ＣＯＤ及びＢＯＤを増加させ、環境負荷の観点或いは人体への影響の観点から好ましくない。本発明では、水溶液中に有機酸（Ａ）と下記アミンと下記有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸とを含ませることで、有機酸を高濃度で溶解させ、且つ、さび除去速度を増大させることができる。

２．アミン
本発明において用いられるアミンは、アルカノールアミン及びアルキルアミンのうちの少なくとも１種である。例えば、モノアミンを用いることができる。具体的には、アルカノールアミンとして、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、アミノエチルエタノールアミン、アミノメチルプロパノールアミン等を用いることができる。アルキルアミンは、炭素数１〜１２のアルキル基を有するアミンであり、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−アミルアミン、イソアミルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、デカンアミン、ドデカンアミン等を用いることができる。

本発明に係るさび除去剤水溶液において、アミンの含有量は有機酸（Ａ）に対する中和率が１００％以上１５０％以下となる量であり、好ましくは１００％以上１３０％以下、より好ましくは１００％以上１２０％以下となる量である。本発明においては、中和率が低すぎても高すぎても、さび除去性に劣る傾向にある。尚、本発明においてアミンの「有機酸（Ａ）に対する中和率」とは下記の式で表されるものである。

３．有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸
本発明に係るさび除去剤水溶液には、上記の有機酸（Ａ）及びアミンに加えて、さらに、有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸が含有される。有機酸（Ｂ）としては、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、ブチル酸及びメタンスルホン酸のうちの少なくとも１種を用いることができ、この中でも酢酸、ギ酸、プロピオン酸、ブチル酸が好ましく、特に酢酸が好ましい。無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸及び燐酸のうちの少なくとも１種を用いることができ、この中でも特に塩酸が好ましい。

本発明に係るさび除去剤水溶液において、有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸の含有量は、上記アミンに対する中和率が８０％以上となる量であり、好ましくは１００％以上となる量である。本発明においては、有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸のアミンに対する中和率が低すぎる場合、さび除去性に劣る傾向にある。また、有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸の含有量の上限については、水に可溶な限り添加することができるが、取り扱い性等を鑑みると、アミンに対する中和率が２００％となる程度の量までとすることが好ましい。尚、本発明において有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸の「アミンに対する中和率」とは下記の式で表されるものである。

４．その他成分
本発明に係るさび除去剤水溶液は、上記成分以外の残部は水とすることができる。ただし、本発明の効果を損なわない範囲で、各種添加剤を使用してもよい。添加剤としては、界面活性剤、増粘剤、グリコール系溶剤、アルコール系溶剤等が挙げられる。尚、可溶化剤として使用できるグリコール系溶剤、アルコール系溶剤は、配合量にもよるが、ＣＯＤ及びＢＯＤを増加させ、排水処理の負荷が大きくなることがある。このような問題を防ぐ観点からは、グリコール系溶剤やアルコール系溶剤はできるだけ使用しないことが好ましく、実質的に含まないものとすることが特に好ましい。

尚、本発明に係るさび除去剤水溶液においては、必ずしも上記有機酸等をすべて溶解させる必要はなく、本発明の効果を損なわない範囲であれば、水溶液中に有機酸等が固体として一部残存するような形態であってもよい。本発明に係るさび除去剤水溶液は、例えば、有機酸（Ａ）とアミンと有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸と任意に上記その他成分とを水に添加することによって得ることができる。

＜さび除去剤水溶液の用途＞
本発明に係るさび除去剤水溶液は、環境や人体への影響を小さくしつつ、有機酸を高濃度で溶解させることができるため、さび除去速度が大きく、さび除去性能に優れたものである。これにより、ステンレス鋼外装材、ステンレス鋼製の流し台、鉄道車両の外板等の塗装面又は金属面のさびを除去する場合に好適に用いることができる。特に、迅速にさびを除去する必要がある、鉄道車両の外板等の塗装面又は金属面のさびを除去するためのさび除去剤として好適である。

（実施例１〜１０、比較例１〜８）
表１、２に示す配合比率となるように、実施例及び比較例に係るさび除去剤水溶液を調製した。尚、表１、２における各成分としては下記のものを用いた。
（蓚酸）
三菱ガス化学社製、蓚酸２水和物、純度９９．５％以上
（スルファミン酸）
日産化学工業社製、スルファミン酸（９９．５％以上）
（グリオキシル酸）
メルク株式会社、グリオキシル酸・１水和物（９８％以上）
（リンゴ酸）
純正化学株式会社、ＤＬリンゴ酸（９９％以上）
（ジエタノールアミン）
ダウケミカル日本社製、ジエタノールアミンＬＦＧ（９５％以上）
（塩酸）
鶴見曹達社製、塩酸（１２Ｎ）
（硝酸）
宇部興産社製、濃硝酸（９８％以上）
（酢酸）
協和発酵ケミカル社製、酢酸（９９．３％以上）

調製したさび除去剤水溶液は、以下の評価方法によりさび除去性を評価した。

プラスチックシャーレ（φ５０ｍｍ）に鋳物切屑を入れ、水を加えた後、液切りをして蓋をした。次いで、２日間放置してから蓋を取り外し、室温で乾燥させた後、鋳物切屑を取り除き、さびが転写されたシャーレを試験片として用いた。当該試験片にさび除去剤水溶液を５ｇ加え、経時でのさび除去スピードを評価した。評価基準は下記の通りとした。
◎：４５分以内に、さびがほとんど除去される。
○：１．５時間以内に、さびがほとんど除去される。
△：３時間以内に、さびがほとんど除去される。
×：３時間後でも、さびが明らかに残存する。

表１から明らかなように、実施例１〜１０に係るさび除去剤水溶液のさび除去速度は、比較例と比べて速い。また、実施例の有機酸（Ａ）の量が本発明の上限値付近の場合でアミン中和率が１５０％付近の場合、さび除去剤において水がごく少量となるものの、水に可溶な限り、有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸を配合でき、そのさび除去速度は特に優れたものとなることが分かる。一方、比較例１は有機酸（Ａ）の含有量が本発明よりも少なく、比較例２及び６は有機酸（Ａ）に対するアミン中和率が本発明よりも小さく、比較例４は有機酸（Ａ）に対するアミン中和率が本発明よりも大きく、比較例３、５及び７はアミンに対する無機酸の中和率が本発明よりも小さく、比較例８はアミンに対する有機酸（Ｂ）の中和率が本発明よりも小さいため、さび除去速度が遅い。以上のように本発明によれば、人体や環境への影響が小さくしつつも、有機酸を高濃度に溶解でき、且つ、さびとの反応速度が速いさび除去剤水溶液を提供することができる。

以上、現時点において、最も実践的であり、且つ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うさび除去剤水溶液もまた本発明の技術範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明に係るさび除去剤水溶液は、ステンレス鋼外装材、ステンレス鋼製の流し台、鉄道車両の外板等の塗装面又は金属面のさびを除去する場合に好適に用いることができる。

Claims (4)

1. 水溶液全体を基準（１００重量％）として、有機酸（Ａ）を０．５重量％以上２５重量％以下含有し、
   前記有機酸（Ａ）に対する中和率が１００％以上１５０％以下となるようにアミンを含有し、
   さらに、前記アミンに対する中和率が８０％以上となるように有機酸（Ｂ）及び／又は無機酸を含有し、
   前記有機酸（Ａ）が、蓚酸、スルファミン酸、グリシン、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸、グリコール酸及びグリオキシル酸のうちの少なくとも１種であり、
   前記有機酸（Ｂ）が、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、ブチル酸及びメタンスルホン酸のうちの少なくとも１種であり、
   前記無機酸が、塩酸、硝酸、硫酸及び燐酸のうちの少なくとも１種である、
   さび除去剤水溶液。
2. 前記アミンが、アルカノールアミン及びアルキルアミンのうちの少なくとも１種である、請求項１に記載のさび除去剤水溶液。
3. ステンレス鋼外装材のさびを除去するための、請求項１又は２に記載のさび除去剤水溶液。
4. 鉄道車両の外板のさびを除去するための、請求項１又は２に記載のさび除去剤水溶液。