JP5274751B2 - 凍結防止剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は凍結防止剤、融雪剤、防塵剤等として使用される凍結防止剤組成物に関する。

積雪寒冷地域では冬場の交通安全、道路環境の確保のため路面の融雪や凍結防止が重要である。路面の融雪や凍結防止対策としてロードヒーティング、消雪パイプ等の道路消融雪施設を設ける方法があるが、建設コストが高いという欠点があり一部に限定される。
一方、凍結防止剤の散布は特別な設備投資を行う必要がないため、より広い範囲の道路管理に適用することができる。
凍結防止剤としては、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム等の塩化物や尿素、ＣＭＡ（酢酸カルシウムおよび酢酸マグネシウムを主成分とするもの）やＫＡＣ（酢酸カリウム溶液を主成分とするもの）等の酢酸塩が販売されている。
これらのうち、経済性、凍結防止効果等の観点から、主に塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム等の塩化物が日本国内では最も広く使用されている。
しかしながら、塩化物は金属に対する腐食性が強く、路上散布した場合に、自動車車体、道路標識等の金属部品を腐食するため、防錆剤の添加が必要不可欠である。
塩化物を使用する場合の防錆剤としては、カルボン酸化合物、リグニン酸化合物、亜硝酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１ 参照。）。
特開２００２−６０７２６号公報 特開平１０−１４０１３０号公報 開発土木研究所月報 Ｎｏ.４８７ １９９３年１２月 Ｐ.９−２６ 「北海道における凍結防止剤による冬季路面管理について」

腐食試験は一般的に連続浸漬で行われる。しかしながら、自然環境においては浸漬状態と乾燥状態が繰返し行われることとなるため、乾湿繰返し方法による腐食試験も併せて評価されるようになった。上述した防錆剤は、防錆効果はみられるものの、連続浸漬試験及び乾湿繰返し試験において求められる防錆性能を満足するものではなかった。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、金属に対する腐食を抑制した凍結防止剤組成物を目的としたものである。

本発明の要旨は、凍結防止成分である塩化物と、オキシカルボン酸塩および重合リン酸塩とを含有し、前記オキシカルボン酸塩と前記重合リン酸塩の使用割合（オキシカルボン酸塩／重合リン酸塩）が１／９９〜９９／１である凍結防止剤組成物にある。

本発明の凍結防止剤組成物であれば、金属腐食を抑制する効果が大きい。特に、自然環境を模した乾湿繰り返し条件下においても優れた効果を発揮し、腐食速度が水と同等のレベル以下となる。

本発明の凍結防止剤組成物は、凍結防止成分と、オキシカルボン酸塩および重合リン酸塩とを含有する。
凍結防止成分は、公知の凍結防止剤として使われている各種の成分を適用することができる。例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物が挙げられる。
本発明は、防錆成分として、オキシカルボン酸塩と重合リン酸塩を併用することに特徴がある。これら両成分を兼ね備えることによって、腐食性の高い塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物を用いても効果的に防錆性能を発揮する。特に、自然環境を模した乾湿繰り返し条件下においても優れた効果を発揮し、腐食速度を水と同等のレベル以下に抑制できる。
本発明で使用するオキシカルボン酸塩は、乳酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、ヘプトン酸、リンゴ酸等のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種以上である。
本発明で使用する重合リン酸塩は、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラリン酸、トリメタリン酸、ヘキサメタリン酸等のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩、および、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の一部が水素置換された重合リン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種以上である。
防錆成分は、経済的な観点より、主たる凍結防止剤１００質量部に対し、防錆成分合計として５０質量部以下で使用されることが望ましい。また、必要とされる防錆性能により主たる凍結防止剤１００質量部に対し、防錆成分合計として０.１質量部以上で使用されることが望ましい。
また、オキシカルボン酸塩と重合リン酸塩の使用割合（オキシカルボン酸塩／重合リン酸塩）は、１／９９〜９９／１であることが望ましい。オキシカルボン酸塩と重合リン酸塩の使用割合がこの範囲外では、腐食速度が水の場合を上回り、必要とされる防錆効果が得られない傾向にある。
また、本発明の凍結防止剤組成物では、揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）、酢酸塩、アンモニウム塩等を必要としない為に、悪臭の発生が無く、地球環境や人体への悪影響が小さい。
さらに、本発明の凍結防止剤組成物では防錆効果が高いので、凍結防止性は高いが腐食性も高い塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物を使用することができ、しかも、これらの凍結防止成分は、他の低腐食性の凍結防止剤（CMA、尿素等）と比較して安価で済み、経済性が高い。

本発明の凍結防止剤組成物は全て固体で構成できるので、輸送、保管、散布を固体状のものとして取り扱うことができる。
さらに、上述した各成分は水溶性であり、本発明の凍結防止剤組成物は水溶液とすることもでき、輸送、保管、散布を水溶液として取り扱うことも可能である。従って、使用態様等に応じて、固体として、また液体として取り扱うことができ、自由度が高い。
また、本発明の凍結防止剤組成物は必要に応じてｐＨ調整剤を含有していることが望ましい。そのようなｐＨ調整剤としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の無機アルカリ成分が挙げられる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機アルカリ成分がある。
ｐＨ調整剤によりｐＨを５〜９の中性範囲に調整することは、道路舗装材料、環境に対する影響をより低減できるので望ましい。

本発明の凍結防止剤組成物は、上述した各成分の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で他の成分を配合することもできる。また、安全、環境に配慮し、各成分を食品添加物として許可されている物質のみで構成することができる。

下記表１に示す各成分からなる固形分を水に溶解して各種の凍結防止剤組成物を製造した。
得られた各凍結防止剤組成物の水溶液について、金属腐食速度を試験した。
表２に、同様に試験した比較例を示した。

［連続浸漬腐食試験による金属腐食速度算出方法］
（１）冷間圧延鋼板製試験片（５０×３０×２ｍｍ、表面積３３.２ｃｍ^２）を＃４００エメリークロスで研磨し、アセトンで脱脂し、乾燥させた。
（２）上記試験片を腐食速度が加速されるように５０℃に保持した各凍結防止剤組成物の水溶液中に全面浸漬するよう吊り下げた。
（３）７日間（１６８時間）保持した後、試験片を取り出し、表面の腐食生成物を除去、乾燥した。
（４）浸漬前後の試験片の質量を測定し、下記式により腐食速度を算出した。

［乾湿繰返し腐食試験による金属腐食速度算出方法］
（１）冷間圧延鋼板製試験片（５０×３０×２ｍｍ、表面積３３.２ｃｍ^２）を＃４００エメリークロスで研磨し、アセトンで脱脂し、乾燥させた。
（２）上記試験片を２３℃に保持した各凍結防止剤組成物の水溶液中に全面浸漬するよう吊り下げた。
（３）２４時間浸漬後、試験片を取り出し、２４時間風乾した。
（４）この浸漬と乾燥を７日間（１６８時間）繰り返した後、８日目に試験片を取り出し、表面の腐食生成物を除去、乾燥した。
（５）上記サイクル前後の試験片の質量を測定し、上記同様に腐食速度を算出した。

比較例１は目標とされる条件であり、凍結防止剤を使用しない場合の水の腐食速度を示している。
実施例１〜２は凍結防止剤として塩化ナトリウムを使用した場合、実施例３〜９は凍結防止剤として塩化カルシウムを使用した場合の試験を示す。実施例１〜９のいずれも、連続浸漬腐食試験及び乾湿繰返し腐食試験において、比較例１より腐食速度が低く防錆性能が高いことを示している。
対して、比較例２及び３は防錆剤を使用しない場合であり、塩化物を成分とする凍結防止成分の腐食性が高いことを示している。比較例４は防錆剤としてオキしカルボン酸塩のグルコン酸ナトリウムのみを使用した場合、比較例５は防錆剤として重合リン酸塩のピロリン酸ナトリウムのみを使用した場合を示す。比較例４及び比較例５は、実施例１〜９、比較例１より明らかに劣る。従って、本実施例の２種の防錆剤を併用することの相乗効果が極めて高いことが示されている。

Claims (4)

1. 凍結防止成分である塩化物と、オキシカルボン酸塩および重合リン酸塩とを含有し、前記オキシカルボン酸塩と前記重合リン酸塩の使用割合（オキシカルボン酸塩／重合リン酸塩）が１／９９〜９９／１である凍結防止剤組成物。
2. ｐＨ調整剤として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の無機アルカリ成分を含有する請求項１記載の凍結防止剤組成物。
3. さらに水を含有してなる請求項１又は２記載の凍結防止剤組成物。
4. ｐＨが５〜９の範囲である請求項３記載の凍結防止剤組成物。