JP5009455B2 - エンジンクーラント及びその添加剤 - Google Patents

Description

【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塩基酸のカルボン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４〜１２の１塩基または２塩基のカルボン酸の無機塩を３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。
▲１▼本発明によるＣ⁸〜Ｃ¹²の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〜Ｃ⁷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。
▲２▼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）
▲１▼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。
▲２▼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−２２３４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、ＡＳＴＭ２５７０の通りとした。

【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 (2)

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塩基酸のカルボン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４〜１２の１塩基または２塩基のカルボン酸の無機塩を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。
2. 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し、かつ炭素数４〜１２の１塩基または２塩基のカルボン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。