JP3840523B2 - 不凍液／冷却液組成物 - Google Patents
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/20—Antifreeze additives therefor, e.g. for radiator liquids
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却系統における金属、特にはアルミ鋳物、鋳鉄に対し優れた腐食防止性を有し、かつキャビテーション損傷の抑制に効果的な不凍液／冷却液組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
エンジン等の内燃機関の冷却系統には、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄、鋼、黄銅、はんだ、銅などの金属が使用されている。これらの金属は、水あるいは空気との接触により腐食を生じるので、これら金属の腐食を防止するため、冷却系統には、腐食防止剤を含む不凍液／冷却液組成物が水と共に充填されている。
【０００３】
ところが、この不凍液／冷却液組成物及び水中には僅かながら空気が溶存しているので、該不凍液／冷却液組成物が水と共にエンジン内を循環する過程で圧力差が生じると、これが原因で気泡が発生し、この気泡により金属、特には鉄表面が浸食される、いわゆるキャビテーション損傷が発生していた。またキャビテーション損傷を引き起こす気泡は振動によっても発生していた。
【０００４】
こうした圧力差や振動による気泡の発生によって引き起こされるキャビテーション損傷に対しては、従来、該不凍液／冷却液組成物中に、亜硝酸塩を添加することで、その対策が採られていた。
【０００５】
不凍液／冷却液組成物中に添加された亜硝酸塩は、冷却系統内において金属、特に鉄表面に皮膜を形成し、この皮膜が気泡による浸食を防いでいるものと考えられる。
【０００６】
このようにキャビテーション損傷に対してきわめて有効に作用する亜硝酸塩ではあるものの、反面亜硝酸塩は、アミン塩と反応して発ガン性物質であるニトロソアミンを発生することも知られており、その使用はかねてより問題視されている。
【０００７】
しかしながら、キャビテーション損傷に対する有効な手段が未だ見つけられていないことから、亜硝酸塩は危険ではあるものの、使用せざるを得ないというのが現状であった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、キャビテーション損傷に対し有効であり、しかも安全な手段を探すべく鋭意研究の結果、完成されたものであり、冷却系統における金属、特にはアルミ鋳物、鋳鉄に対し優れた腐食防止性を有し、かつキャビテーション損傷の抑制に効果的な不凍液／冷却液組成物を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、不凍液や冷却液として適用されるグリコール類を主成分とする組成物において、前記組成物中に、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、下記一般式で表される、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とを含むことを特徴とする不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。
【化２】
尚、式中Ｒは、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、又は炭素数１〜５のアルコキシ基である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、０．０５〜１．０重量％のトリアゾール類をさらに含むことを特徴とする不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。
【００１１】
請求項３記載の発明は、組成物中にアミン塩及びホウ酸塩を含まないことを特徴とする不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の不凍液／冷却液組成物を好ましい実施の形態に基づいてさらに詳しく説明する。この不凍液／冷却液組成物は、冷却系統の不凍液や冷却液として適用される組成物であり、グリコール類を主成分としている。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。その中でもエチレングリコールやプロピレングリコールなどは、化学的安定性、価格などの点からより好ましい。
【００１３】
この不凍液／冷却液組成物中には、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、下記一般式で表される、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とが含まれている。
【００１４】
【化３】
尚、式中Ｒは、水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、又は炭素数１〜５のアルコキシ基である。
【００１５】
炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩は、アルミニウム及び鉄系金属に対して優れた防錆機能を持つ成分であり、かつケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とともにキャビテーション損傷を抑制する機能を持つ。
【００１６】
炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸とは、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸であり、それらの塩としては、具体的にはアルカリ金属塩、アンモニウム塩のいずれでもよいが、好ましくはアルカリ金属塩である。中でもナトリウム塩とカリウム塩はより好ましい。この炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、並びにそれらの塩は、１種類のみでもよいが、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００１７】
また、炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、並びにそれらの塩は、不凍液／冷却液組成物中に０．１〜５．０重量％の割合で含まれている。この範囲よりも含有量が少ない場合、上述の防錆機能及びキャビテーション損傷の抑制機能は不十分なものとなり、含有量がこの範囲よりも多い場合には、含まれる量だけの効果が現れず、不経済となる。
【００１８】
ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩は、同じくアルミニウム及び鉄系金属に対して優れた防錆機能を有し、かつ液中の硬水成分との反応による沈殿を抑制する機能を持つ成分であり、しかも前記炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、並びにそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と協働してキャビテーション損傷を抑制する機能を持つ。
【００１９】
炭素数１〜５のアルキルケイ皮酸としては、ｐ−メチルケイ皮酸、ｐ−エチルケイ皮酸、ｐ−プロピルケイ皮酸、ｐ−イソプロピルケイ皮酸、ｐ−ブチルケイ皮酸、ｐ−ｔｅｒｔブチルケイ皮酸などを挙げることができる。またアルコキシケイ皮酸としては、ｐ−メトキシケイ皮酸やｐ−エトキシケイ皮酸などを挙げることができる。
【００２０】
ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸の塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩などが好ましく、中でもナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩が好ましい。これらケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、それらの塩は、１種類のみでもよいが、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２１】
また、ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、それらの塩は、不凍液／冷却液組成物中に０．１〜５．０重量％の割合で含まれている。この範囲よりも含有量が少ない場合、上述の防錆機能及びキャビテーション損傷の抑制機能は不十分なものとなり、含有量がこの範囲よりも多い場合には、含まれる量だけの効果が現れず、不経済となる。
【００２２】
また本発明の不凍液／冷却液組成物は、トリアゾール類をさらに含む態様を採ることができる。この場合トリアゾール類は、不凍液／冷却液組成物中にあって、冷却系統の金属、特に銅、アルミニウムを成分とする金属に対し優れた腐食防止性を示す。トリアゾール類としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、４−フェニル−１、２、３−トリアゾール、２−ナフトトリアゾールあるいは４−ニトロベンゾトリアゾールなどを好ましい例として挙げることができる。
【００２３】
このトリアゾール類の不凍液／冷却液組成物中における含有量は０．０５〜１．０重量％の範囲が好ましい。というのは、その含有量が０．０５重量％を下回る場合、上述の機能が発揮されなくなり、その含有量が１．０重量％を上回る場合には、上限を上回った量だけの効果が現れず、不経済となるからである。
【００２４】
また本発明の不凍液／冷却液組成物は、アミン塩及びホウ酸塩を含まない態様を採ることもできる。この場合、亜硝酸塩の存在下で人体に有害なニトロソアミンを発生させる恐れのあるアミン塩、並びにアルミニウムやその合金を腐食させる性質のあるホウ酸塩が存在しないので、人体や環境への悪影響を少なくすると共に、冷却系統を構成する金属の腐食を防止するという目的に照らして、きわめて有用な不凍液／冷却液組成物を得ることができる。
【００２５】
尚、本発明の不凍液／冷却液組成物には、前記の成分以外に消泡剤、着色剤などを添加しても良いし、従来公知の腐食防止剤であるモリブデン酸塩、タングステン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、メルカプトベンゾチアゾール、あるいはそれらのアルカリ金属塩などを添加することもできる。
【００２６】
【実施例】
本発明に係る実施例１〜３、並びに比較例１及び２の構成を表１に示す。
【００２７】
【００２８】
次に、表１に示す本発明の冷却液組成物に係る実施例１〜３、比較例１及び２について、磁歪式振動法によるキャビテーション破損防止性能試験を行った。その結果を表３に示す。尚、試験は図１に示す装置を用い、下記表２に示す試験条件の下で行った。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
表３から明らかなように、実施例１〜３は質量減が小さいという結果が得られ、キャビテーション損傷の防止効果に優れているということがわかった。これに対し比較例１及び２はいずれも質量減が大きいという結果となり、キャビテーション損傷防止効果が乏しいということがわかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の不凍液／冷却液組成物は、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とを組み合わせて使用することにより、キャビテーション損傷を効果的に抑制できるようになっている。
【００３３】
また、アミン塩及びホウ酸塩を含まない態様とした場合、人体や環境への悪影響を少なくすると共に、冷却系統を構成する金属の腐食を防止するという目的に照らして、きわめて有用な不凍液／冷却液組成物となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験装置を示した模式図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却系統における金属、特にはアルミ鋳物、鋳鉄に対し優れた腐食防止性を有し、かつキャビテーション損傷の抑制に効果的な不凍液／冷却液組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
エンジン等の内燃機関の冷却系統には、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄、鋼、黄銅、はんだ、銅などの金属が使用されている。これらの金属は、水あるいは空気との接触により腐食を生じるので、これら金属の腐食を防止するため、冷却系統には、腐食防止剤を含む不凍液／冷却液組成物が水と共に充填されている。
【０００３】
ところが、この不凍液／冷却液組成物及び水中には僅かながら空気が溶存しているので、該不凍液／冷却液組成物が水と共にエンジン内を循環する過程で圧力差が生じると、これが原因で気泡が発生し、この気泡により金属、特には鉄表面が浸食される、いわゆるキャビテーション損傷が発生していた。またキャビテーション損傷を引き起こす気泡は振動によっても発生していた。
【０００４】
こうした圧力差や振動による気泡の発生によって引き起こされるキャビテーション損傷に対しては、従来、該不凍液／冷却液組成物中に、亜硝酸塩を添加することで、その対策が採られていた。
【０００５】
不凍液／冷却液組成物中に添加された亜硝酸塩は、冷却系統内において金属、特に鉄表面に皮膜を形成し、この皮膜が気泡による浸食を防いでいるものと考えられる。
【０００６】
このようにキャビテーション損傷に対してきわめて有効に作用する亜硝酸塩ではあるものの、反面亜硝酸塩は、アミン塩と反応して発ガン性物質であるニトロソアミンを発生することも知られており、その使用はかねてより問題視されている。
【０００７】
しかしながら、キャビテーション損傷に対する有効な手段が未だ見つけられていないことから、亜硝酸塩は危険ではあるものの、使用せざるを得ないというのが現状であった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、キャビテーション損傷に対し有効であり、しかも安全な手段を探すべく鋭意研究の結果、完成されたものであり、冷却系統における金属、特にはアルミ鋳物、鋳鉄に対し優れた腐食防止性を有し、かつキャビテーション損傷の抑制に効果的な不凍液／冷却液組成物を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、不凍液や冷却液として適用されるグリコール類を主成分とする組成物において、前記組成物中に、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、下記一般式で表される、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とを含むことを特徴とする不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。
【化２】
【００１０】
請求項２記載の発明は、０．０５〜１．０重量％のトリアゾール類をさらに含むことを特徴とする不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。
【００１１】
請求項３記載の発明は、組成物中にアミン塩及びホウ酸塩を含まないことを特徴とする不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の不凍液／冷却液組成物を好ましい実施の形態に基づいてさらに詳しく説明する。この不凍液／冷却液組成物は、冷却系統の不凍液や冷却液として適用される組成物であり、グリコール類を主成分としている。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。その中でもエチレングリコールやプロピレングリコールなどは、化学的安定性、価格などの点からより好ましい。
【００１３】
この不凍液／冷却液組成物中には、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、下記一般式で表される、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とが含まれている。
【００１４】
【化３】
【００１５】
炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩は、アルミニウム及び鉄系金属に対して優れた防錆機能を持つ成分であり、かつケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とともにキャビテーション損傷を抑制する機能を持つ。
【００１６】
炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸とは、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸であり、それらの塩としては、具体的にはアルカリ金属塩、アンモニウム塩のいずれでもよいが、好ましくはアルカリ金属塩である。中でもナトリウム塩とカリウム塩はより好ましい。この炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、並びにそれらの塩は、１種類のみでもよいが、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００１７】
また、炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、並びにそれらの塩は、不凍液／冷却液組成物中に０．１〜５．０重量％の割合で含まれている。この範囲よりも含有量が少ない場合、上述の防錆機能及びキャビテーション損傷の抑制機能は不十分なものとなり、含有量がこの範囲よりも多い場合には、含まれる量だけの効果が現れず、不経済となる。
【００１８】
ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩は、同じくアルミニウム及び鉄系金属に対して優れた防錆機能を有し、かつ液中の硬水成分との反応による沈殿を抑制する機能を持つ成分であり、しかも前記炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、並びにそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と協働してキャビテーション損傷を抑制する機能を持つ。
【００１９】
炭素数１〜５のアルキルケイ皮酸としては、ｐ−メチルケイ皮酸、ｐ−エチルケイ皮酸、ｐ−プロピルケイ皮酸、ｐ−イソプロピルケイ皮酸、ｐ−ブチルケイ皮酸、ｐ−ｔｅｒｔブチルケイ皮酸などを挙げることができる。またアルコキシケイ皮酸としては、ｐ−メトキシケイ皮酸やｐ−エトキシケイ皮酸などを挙げることができる。
【００２０】
ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸の塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩などが好ましく、中でもナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩が好ましい。これらケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、それらの塩は、１種類のみでもよいが、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２１】
また、ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、それらの塩は、不凍液／冷却液組成物中に０．１〜５．０重量％の割合で含まれている。この範囲よりも含有量が少ない場合、上述の防錆機能及びキャビテーション損傷の抑制機能は不十分なものとなり、含有量がこの範囲よりも多い場合には、含まれる量だけの効果が現れず、不経済となる。
【００２２】
また本発明の不凍液／冷却液組成物は、トリアゾール類をさらに含む態様を採ることができる。この場合トリアゾール類は、不凍液／冷却液組成物中にあって、冷却系統の金属、特に銅、アルミニウムを成分とする金属に対し優れた腐食防止性を示す。トリアゾール類としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、４−フェニル−１、２、３−トリアゾール、２−ナフトトリアゾールあるいは４−ニトロベンゾトリアゾールなどを好ましい例として挙げることができる。
【００２３】
このトリアゾール類の不凍液／冷却液組成物中における含有量は０．０５〜１．０重量％の範囲が好ましい。というのは、その含有量が０．０５重量％を下回る場合、上述の機能が発揮されなくなり、その含有量が１．０重量％を上回る場合には、上限を上回った量だけの効果が現れず、不経済となるからである。
【００２４】
また本発明の不凍液／冷却液組成物は、アミン塩及びホウ酸塩を含まない態様を採ることもできる。この場合、亜硝酸塩の存在下で人体に有害なニトロソアミンを発生させる恐れのあるアミン塩、並びにアルミニウムやその合金を腐食させる性質のあるホウ酸塩が存在しないので、人体や環境への悪影響を少なくすると共に、冷却系統を構成する金属の腐食を防止するという目的に照らして、きわめて有用な不凍液／冷却液組成物を得ることができる。
【００２５】
尚、本発明の不凍液／冷却液組成物には、前記の成分以外に消泡剤、着色剤などを添加しても良いし、従来公知の腐食防止剤であるモリブデン酸塩、タングステン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、メルカプトベンゾチアゾール、あるいはそれらのアルカリ金属塩などを添加することもできる。
【００２６】
【実施例】
本発明に係る実施例１〜３、並びに比較例１及び２の構成を表１に示す。
【００２７】
次に、表１に示す本発明の冷却液組成物に係る実施例１〜３、比較例１及び２について、磁歪式振動法によるキャビテーション破損防止性能試験を行った。その結果を表３に示す。尚、試験は図１に示す装置を用い、下記表２に示す試験条件の下で行った。
【００２９】
表３から明らかなように、実施例１〜３は質量減が小さいという結果が得られ、キャビテーション損傷の防止効果に優れているということがわかった。これに対し比較例１及び２はいずれも質量減が大きいという結果となり、キャビテーション損傷防止効果が乏しいということがわかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の不凍液／冷却液組成物は、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とを組み合わせて使用することにより、キャビテーション損傷を効果的に抑制できるようになっている。
【００３３】
また、アミン塩及びホウ酸塩を含まない態様とした場合、人体や環境への悪影響を少なくすると共に、冷却系統を構成する金属の腐食を防止するという目的に照らして、きわめて有用な不凍液／冷却液組成物となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験装置を示した模式図。
Claims (3)
- 不凍液や冷却液として適用されるグリコール類を主成分とする組成物において、前記組成物中に、０．１〜５．０重量％の炭素数６〜１２の脂肪族１塩基酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種と、下記一般式で表される、０．１〜５．０重量％のケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種とを含むことを特徴とする不凍液／冷却液組成物。
- ０．０５〜１．０重量％のトリアゾール類をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の不凍液／冷却液組成物。
- 前記組成物中にアミン塩及びホウ酸塩を含まないことを特徴とする請求項１または２記載の不凍液／冷却液組成物。
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