JP2014189737A - 冷却液組成物 - Google Patents
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Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
【解決手段】下式(1)で表されるアルキルエーテル、及び下式(2)で表されるアルキルエーテルと、水及び/又は水溶性有機溶媒を含有する冷却液組成物。R1−O−An−H(1)式中、R1はC8〜30の脂肪族炭化水素基を示し、Aはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示し、nはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、nは3〜18である。R2−O−Bm−H(2)式中、R2はC8〜30の脂肪族炭化水素基を示し、Bはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示し、mはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、mは30以上である。
【選択図】なし
Description
これらの放熱装置にてこれまで使用されている冷却液組成物は、他の液体と同様に低温よりもより高温において粘度は低くなるという物性を備えている。
このため、発熱装置から冷却液組成物が受熱して、該冷却液組成物の温度が上昇するにつれて、より低粘度となり冷却液組成物が循環する回路をよりスムーズに流れることになる。この結果、これらの発熱装置をある程度は冷却することができた。
確かに、この方法によれば、熱輸送能力が向上するものの、分散された微小粒子の沈殿防止等の冷却液組成物自体の系の安定化を考慮する必要があるし、冷却液組成物の温度に冷却液組成物自体の熱輸送能力が依存しないので、特に温度に応じた熱輸送を行うことが困難であった。
しかしながら、従来は、装置の運転開始直後の温度条件において冷却液組成物は高粘度化であるため、装置をある程度の温度まで速やかに上昇させると、定常運転時に装置が過熱されてオーバーヒートを発生する可能性が高くなり、逆に定常運転時に十分に放熱をさせようとすると、運転開始直後の冷却液組成物が低粘度化するので、運転開始後速やかに装置を定常状態として安定運転させることが困難であった。
このように、運転開始直後の冷却液組成物による放熱を抑制し、かつ通常運転時において冷却液組成物を十分に低粘度化させて、十分に放熱させることのバランスをとることが困難であった。
1.下記一般式(1)で表されるアルキルエーテル、及び下記一般式(2)で表されるアルキルエーテルと、水及び/又は水溶性有機溶媒を含有する冷却液組成物。
R1−O−An−H (1)
式中、R1は炭素数8〜30の直鎖状又は分岐構造の飽和脂肪族炭化水素基、又は直鎖状又は分岐構造の不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Aはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示し、nはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、nは3〜18である。
R2−O−Bm−H (2)
式中、R2は炭素数8〜30の直鎖状又は分岐構造の飽和脂肪族炭化水素基、又は直鎖状又は分岐構造の不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Bはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示し、mはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、mは30以上である。
2.25℃における動粘度が8.5mm2/s以上、かつ100℃における動粘度が1.2mm2/s以下である1に記載の冷却液組成物。
3.防錆剤として、無機酸、有機酸、トリアゾールの中から選ばれる少なくとも1種以上を含有する1又は2に記載の冷却液組成物。
4.無機酸が、リン酸、硝酸、硼酸、珪酸、モリブデン酸又はその塩である3に記載の冷却液組成物。
5.有機酸が、脂肪族一塩基酸、脂肪族二塩基酸、芳香族一塩基酸、芳香族二塩基酸又はその塩である3に記載の冷却液組成物。
6.少なくとも1種以上の消泡剤を含有する1〜5のいずれかに記載の冷却液組成物。
本発明は、特定のアルキルエーテルを含有させた冷却液組成物とすることにより温度変化に対してこれまでにない動粘度の挙動を示すという性質を備え、それにより、冷却液組成物を使用する装置のより安定的な運転を実現する発明である。
本発明における動粘度はJIS K 2283に基づき、ウベローデ粘度計を用いて0℃〜100℃まで各温度毎に求めた。
この結果、本発明の冷却液組成物は低温域及び高温域の間の中間温度域において、低温域および高温域の挙動から予測される動粘度よりも明らかに低い動粘度を示す。
そのような効果を得るためには、冷却液組成物の100℃における動粘度を1.2mm2/s以下、好ましくは1.0mm2/s以下、さら好ましくは0.9mm2/s以下とすることもできる。
また、温度が上昇するにつれて最も急激に動粘度が低下する温度領域が25℃〜50℃の範囲にある場合、その中間温度領域における動粘度の変化を示す指標として、(50℃における動粘度(mm2/s)/25℃における動粘度(mm2/s))の値が0.34以下であることが好ましく、更に好ましくは0.30以下、より好ましくは0.25以下であり、この値が小さい程好ましい。
本発明の冷却液組成物は、水溶性有機溶媒又は水溶性有機溶媒と水からなる基材に、一般式(1)で表されるアルキルエーテルと一般式(2)で表されるアルキルエーテルを添加してなるものであり、熱の発生源である内燃機関用、加熱装置用等、積極的に熱を輸送させる装置内を循環させる用途に使用するものである。
本発明にて使用できる水溶性有機溶媒としては、従来から冷却液組成物に使用されてきた水溶性有機溶媒を採用することができる。
このような水溶性有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ヘキシレングリコール等のグリコール類、グリセリン、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、及びテトラエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類が例示され、これらより選択される1 種以上を単独又は組み合わせて用いることができる。
これらの内のどの水溶性有機溶媒を選択して使用するかは、使用時の水溶性有機溶媒の濃度、各温度における冷却液組成物の動粘度、一般式(1)や(2)のアルキルエーテルの濃度等を考慮して決定することができる。
冷却液組成物中の水溶性有機溶媒の含有量は、水を含有しない場合には、一般式(1)や(2)のアルキルエーテルを除く全ての量を水溶性有機溶媒とすることができ、このときの水溶性有機溶媒の濃度は90〜99重量%である。
また本発明の冷却液組成物が水を含有する場合には、水溶性有機溶媒の含有量は10〜95重量%とすることができる。
本発明にて用いることができる一般式(1)で表されるアルキルエーテルは、一般式(1)において、R1が炭素数8〜30、好ましくは12〜24の飽和脂肪族炭化水素基又は不飽和脂肪族炭化水素基を示し、ラウリル、ミリスチル、パルミチル、ステアリル、オレイル、アラキル、ベヘニル、リグノセリル等が挙げられる。そしてR1は直鎖状であっても分岐構造であってもよい。
Aはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示しており、エチレンオキシドのみが付加してなる基、又はプロピレンオキシドのみが付加してなる基でも良く、1分子中にエチレンオキシド及びプロピレンオキシドが共に付加してなる基でもよい。 nはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、その範囲は3〜18、好ましくは4〜10である。
本発明にて用いることができる一般式(2)で表されるアルキルエーテルは、一般式(2)において、R2は炭素数8〜30、好ましくは12〜24の飽和脂肪族炭化水素基又は不飽和脂肪族炭化水素基を示し、ラウリル、ミリスチル、パルミチル、ステアリル、オレイル、アラキル、ベヘニル、リグノセリル等が挙げられる。そしてR2は直鎖状であっても分岐構造であってもよい。
Bはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示しており、エチレンオキシドのみが付加してなる基、又はプロピレンオキシドのみが付加してなる基でも良く、1分子中にエチレンオキシド及びプロピレンオキシドが共に付加してなる基でもよい。mはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、mは30以上、好ましくは40以上である。
本発明の冷却液組成物には、上述の成分の他、冷却液組成物を使用する装置を構成する金属部分の発錆を防止することを目的として、防錆剤を含有させることが好ましい。防錆剤として、リン酸、硼酸、ケイ酸、亜硝酸、硝酸、モリブデン酸、脂肪族一塩基酸、脂肪族二塩基酸、芳香族一塩基酸、芳香族二塩基酸及びそれらの塩、トリアゾール、及びチアゾールが挙げられる。
参考例、実施例及び比較例
下記表1に、防錆剤を含有する冷却液(I)の組成を示す。この冷却液(I)を用いて下記表2〜6に示すように、一般式(1)で表されるアルキルエーテル(1)、又は一般式(1)で表されるアルキルエーテル(1)と一般式(2)で表されるアルキルエーテル(2)と、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリカルボン酸(PAA)、ポリビニルピロリドン(PVP)及び水、場合によりさらにノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤を含有するように混合して参考例、実施例及び比較例の冷却液組成物を作成した。
得られた各冷却液組成物について温度を変化させながらJIS K2283に基づき動粘度を測定した。各実施例及び比較例の冷却液組成物の動粘度の温度依存性を表2〜6に示し、この結果をさらに図1〜8にて図示する。この図は、JIS K2283附属書1に示される動粘度−温度チャートに基づき作図されたものであり、縦軸がloglog(動粘度)、横軸がlog(273.15+温度(℃))の目盛りである。
さらに加熱を行い50℃から60℃になると、その傾きが大きくなり急激に動粘度が低下する傾向が現れ、さらに高温になると再び低温域での温度変化に対する動粘度の傾きと同程度となる。この高温域では比較例1の冷却液(I)と水からなる冷却液と同等の動粘度の特性を示すため、エンジンを効率的に冷却することが可能となり、オーバーヒートを防止できる。
他方、参考例2によると、低温域においては比較例3〜5による動粘度と同様の温度特性を示すが、40〜55℃程度の温度域においては動粘度が急激に低下し、55℃程度以上の温度域においては、比較例1と同様の動粘度特性を示す。
しかしながら、参考例1〜11である一般式(1)で表されるアルキルエーテル(1)のみを含有する冷却液組成物は、100℃まで温度を上昇させるとアルキルエーテル(1)が温度上昇により脱水和し、疎水化することにより、冷却液(I)の水溶液と分離する現象が起こっていた。100℃で分離することは、エンジンの冷却システムの中では望ましくないとされ、しばしば問題視されることがあった。
このような実施例1〜7においても、低温域では比較例2の冷却液(I)のみからなる冷却液と同等の高い動粘度を有するため、冷却損失が低減し、速やかにエンジンの最適温度まで上昇させることができ、高温域では比較例1の冷却液(I)と水からなる冷却液と同等の動粘度の特性を示すため、エンジンを効率的に冷却することが可能となり、オーバーヒートを防止できる。
一方、本発明の範囲である一般式(1)で表されるアルキルエーテル(1)と、本発明の範囲外であるアルキルエーテルを含有し、本発明の範囲外となる比較例11〜14、及び一般式(1)で表されるアルキルエーテルとアニオン界面活性剤fを含有する比較例15に示される冷却液組成物は、100℃における液の外観が透明であり、分離を認めないものの、低温域における動粘度が低くなり、低温域から高温域における温度に対する動粘度の傾きが比較例1で示される冷却液(I)と水からなる冷却液と同等の動粘度挙動となる。
このことから、本発明の範囲である一般式(1)で表されるアルキルエーテルと一般式(2)で表されるアルキルエーテルの両方を含有した場合にのみ、100℃における液の分離を防止し、かつ40〜60℃の温度域において急激な動粘度低下を発現させることができることが示される。
※:pH7.6相当まで中和するのに必要な量
PAA:ポリカルボン酸(重量平均分子量6,000)
PVP:ポリビニルピロリドン(重量平均分子量1,200,000)
ノニオン界面活性剤b:ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
ノニオン界面活性剤c:ポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミン
ノニオン界面活性剤d:ポリオキシエチレンβナフチルエーテル
アニオン界面活性剤e:ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物Na
Claims (6)
- 下記一般式(1)で表されるアルキルエーテル、及び下記一般式(2)で表されるアルキルエーテルと、水及び/又は水溶性有機溶媒を含有する冷却液組成物。
R1−O−An−H (1)
式中、R1は炭素数8〜30の直鎖状又は分岐構造の飽和脂肪族炭化水素基、又は直鎖状又は分岐構造の不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Aはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示し、nはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、nは3〜18である。
R2−O−Bm−H (2)
式中、R2は炭素数8〜30の直鎖状又は分岐構造の飽和脂肪族炭化水素基、又は直鎖状又は分岐構造の不飽和脂肪族炭化水素基を示し、Bはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを示し、mはエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドの平均付加モル数を示し、mは30以上である。 - 25℃における動粘度が8.5mm2/s以上、かつ100℃における動粘度が1.2mm2/s以下である請求項1に記載の冷却液組成物。
- 防錆剤として、無機酸、有機酸、トリアゾールの中から選ばれる少なくとも1種以上を含有する請求項1又は2に記載の冷却液組成物。
- 無機酸が、リン酸、硝酸、硼酸、珪酸、モリブデン酸又はその塩である請求項3に記載の冷却液組成物。
- 有機酸が、脂肪族一塩基酸、脂肪族二塩基酸、芳香族一塩基酸、芳香族二塩基酸又はその塩である請求項3に記載の冷却液組成物。
- 少なくとも1種以上の消泡剤を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の冷却液組成物。
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