JP6715828B2 - ｐＨ中性脱錆剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、錆（rust）または曇り（tarnish）を含めた腐食金属を金属表面から除去するように設計されている、中性pHの脱錆剤組成物に関する。

金属および金属材料は周囲環境にある化学物質と反応し、腐食として知られるプロセスで材料の表面を変化させ得る。酸素は空気または水から得ることができるが、金属材料を取り巻く環境にはこの両方が存在することが多い。酸素は容易に鉄性金属と反応して、一般に錆として知られている酸化鉄などの酸化物を形成する。錆および磁鉄鉱などの鉄酸化物がよく知られているが、硫化物、塩化物、ホスフェート、クロメート皮膜および多くの他の不純物も腐食によって形成され得る。

表面錆は薄片状で脆く、下にある金属に保護をもたらすことはない。最終的には、長い期間をかけて金属物体全体が錆に変えられる恐れがある。錆は機械的強度がより小さく、錆に転換されたものは容易に分解し得る。錆を除去するかまたは防ぐように処理しなければ、このことは機械的構造に深刻な悪影響を及ぼし得る。

金属の酸化によって通常引き起こされる腐食のもう1つの形態は、一般に曇りとして知られている。曇りは金属の外観を変え、その結果金属の表面は鈍く黒変して見える。曇りは錆に似た様式で形成されるが自己限定的であり、金属の上方のわずかな層に影響を与えるにとどまる。曇りは、銅、黄銅、銀、および他の類似金属などの非鉄金属上に発生し得る。曇りは概して薄片状でも脆くもなく、金属製品の強度を弱めることはない。しかし、金属の外観および反射の質は曇りの層によって妨げられる。

錆または腐食がひとたび発生した場合、曇りまたは錆などの腐食によって形成された付着物を除去するために使用される製品が利用可能である。腐食した金属部分を錆除去溶液に浸すか、または溶液をその部分に噴霧その他の方法で適用することができる。これらの錆除去溶液または製品は概して液体配合物であり、工業界では一般に「脱錆剤（deruster）」組成物または配合物として知られている。いくつかの脱錆剤製品は、金属から付着物を溶解するために高い温度を必要とする。既存の錆除去製品に関する問題の1つは、錆を溶解できる溶液の腐食性が高いため、洗浄を受けている表面にも損傷を与える傾向があることである。

現在市販されている既存の錆除去製品は、主に2つの方法のうちの1つに主に依存している。第1の方法は、概して塩酸系およびリン酸系（ただし、これらのみではない）の酸性製品を必要とする。酸は金属酸化物と反応してそれを可溶化する。残念なことに、酸は基材金属も浸食して水素ガスを生成または発生させる。処理のために用いる酸は、皮膚および目に対して腐食性がある。酸は、周囲の設備を浸食する腐食性のガスまたは蒸気を産生する。第2の方法は、概して苛性系である高アルカリ性製品の使用を伴う。ほとんどのアルカリ性脱錆剤配合物のガス発生レベルはより低い。

典型的には、脱錆製品の適用後、洗浄された金属表面は急速に酸素と反応し、「フラッシュ錆」として知られるプロセスにおいて酸化物質の新たな層を形成することになる。フラッシュ錆は、酸性脱錆剤配合物で洗浄後、反応性状態にある金属表面が突然利用可能になることが原因で、よく起こることである。酸化金属の薄い層がその下にある金属をさらなる酸化から保護し得ることから、洗浄後のフラッシュ錆が奨励される場合もある。しかし、フラッシュ錆の発生によって、洗浄後の金属に（塗料または防錆製品などの）製品を適用することが困難になる可能性がある。

脱錆剤組成物を配合する際に直面するいくつかの課題がある。錆付着物を超えて金属を過度に剥離するのを防止することに加えて、錆からの金属イオンを溶液中に溶解させたら、そのイオンを溶解状態に保持し洗い流す必要がある。洗浄中の金属部分はグリース、オイルまたは他の汚れで汚染されている可能性もあり、これらの不純物も懸濁状態に保持するかまたはその溶液に溶解させる必要があるであろう。

脱錆剤組成物の主な構成成分の1つは、錆を溶かすために使用されるキレート剤である。キレート剤は錯化剤、または金属イオン封鎖剤（sequestrant）としても知られ、溶液中の金属イオンを拘束するために使用される。キレート剤は水溶性であり得、従って水溶液中で使用することができる。キレート化は、イオンおよび分子が金属イオンに結合する特定の態様を表す。キレート剤は、金属と反応して、その全般的な安定性および他の金属または化学物質と結合する可能性を高める化学物質である。残存している金属は「キレート」として知られている。ほとんどの金属は鎖によく似た化学構造を有するが、キレート剤はそれらの端部を連結し、配位子として知られる環を形成する。この環構造がイオンをより安定にし、幅広く異なる環境に渡ってより容易に移動するのを助ける。キレート効果は、同じ金属についての類似の非キレート化配位子の集まりにおける親和性に比べて増強された、金属イオンのキレート化配位子の親和性を説明するものである。従来、多くのキレート剤はホスホネート系である。

キレート剤はすすぎ水中の金属イオンと可溶性の錯体を形成し、よって金属沈殿物の形成を防ぐことができる。水溶性の金属錯体を形成することにより、腐食部分または錆びた部分からの金属は容易に除去されすすぎ落とされ得る。

界面活性剤は、脱錆剤組成物中で複数の用途を有し得る。界面活性剤の目的として、概して以下のことが挙げられる；分散剤としての作用、表面張力の低減、気泡形成の増進、エマルジョンの形成および安定化の補助、ならびに湿潤剤としての作用。脱錆剤組成物中に1つまたは複数の界面活性剤を添加して、金属酸化物の表面濡れ性を高め、洗浄する金属表面から汚染物を浮かせることを助け、金属部分の脱脂を助け、かつ／または汚れの油および粒子を懸濁状態に維持することを助けることができる。金属酸化物の表面濡れ性を高めることで、脱錆剤組成物の金属酸化物付着物内への浸透性が増大する。これにより酸化鉄の溶解に要する時間が低減されるが、このことは金属表面上のより大きな堆積物に関しては特に重要となり得る。

界面活性剤は、大きく以下のカテゴリーに分けられる：陽イオン性、陰イオン性、非イオン性、および両性。脱錆剤組成物における使用に好適な多くの異なるタイプの非イオン性界面活性剤が存在する。

非イオン性界面活性剤、特に窒素化非イオン性界面活性剤は、部分的に陽イオン性の特徴を有するため、抗腐食効果をもたらすことができる。これらの界面活性剤はすぐれた発泡特性を示し、これはデブリの浮揚のために有用であり得る。非イオン性界面活性剤は水溶液中で解離せず、水のpHや水の硬度の影響を受けない。非イオン性界面活性剤の例として、エトキシル化直鎖アルコール、エトキシル化アルキルフェノール、脂肪酸エステル、アミンおよびアミド誘導体、アルキルポリグルコシド、エチレンオキシドコポリマー、プロピレンオキシドコポリマー、ポリアルコール、エトキシル化ポリアルコール、チオール（メルカプタン）ならびに誘導体および窒素化非イオン性界面活性剤が挙げられる。この群には、イミダゾールおよびイミド、ソルビタンエステル（SPAN（登録商標）など）ならびにエトキシル化ソルビタン（TWEEN（登録商標）および等価物）がさらに含まれる。

本発明は、高められた生分解性を備え、一方で中性のpH範囲内での操作が可能な脱錆剤組成物を提供する。この組成物は、洗浄中の金属部分にもたらされる損傷を低減すると共に、操作上の危険も制限する。脱錆剤組成物は、曇りなど他の形態の腐食に対しても腐食除去剤として作用することができる。

本発明の脱錆剤組成物は、水、1つまたは複数のキレート剤、1つまたは複数の界面活性剤、任意選択で1つまたは複数の緩衝剤、任意選択で1つまたは複数の溶媒、および任意選択で1つまたは複数の第一鉄イオン含有塩を含むことができる。構成成分はpH中性の組成物を形成するようにバランスがとられている。

詳細な説明
本発明によれば、少なくとも1つの界面活性剤と、少なくとも1つのキレート剤と、水とを含み、少なくとも1つの界面活性剤がアルキルポリグリコシドであり、少なくとも1つのキレート剤がアミノポリカルボン酸である、5〜8の範囲のpHを有する脱錆剤組成物が提供される。好ましくは、第2のキレート剤が提供され得る。第2のキレート剤は、別のアミノポリカルボン酸、ホスホネート系キレート剤、またはグリコール酸などの代替のキレート剤であり得る。

脱錆剤組成物は、金属表面からの錆または曇りの除去を含めた腐食の除去に使用することができる。曇りを除去するために脱錆剤組成物を使用する場合は、金属光沢剤または曇り除去剤とも称され得る。曇り除去剤は、遷移金属およびその合金からの曇りを除去するのに特に好適である。曇り除去剤は、銅、ならびに黄銅および青銅を含めたその合金から曇りを除去するのに非常に有効であることが見出された。脱錆剤組成物は、金属の腐食抑制剤としても作用し得る。

添付の写真を参照して、本発明に従って調製した例の脱錆剤組成物を使用した結果を説明する。

本発明による脱錆剤組成物に部分的に浸漬する前のパネル(左側)および浸漬した後のパネル(右側)の1組の写真である。 本発明による脱錆剤組成物に浸漬する前のチェーンの写真である。 本発明による脱錆剤組成物に浸漬した後のチェーンの写真である。 本発明による脱錆剤組成物に端部を部分的に浸漬した銅の小板の写真である。 本発明による脱錆剤組成物に端部を部分的に浸漬した銅の小板の写真である。 本発明による脱錆剤組成物に大部分を浸漬した銅管の写真である。 本発明による脱錆剤組成物に部分的に浸漬した黄銅物体の写真である。 本発明による脱錆剤組成物に部分的に浸漬した複数の鉄パイプおよび鉄棒の断片の写真である。

キレート剤
本発明の脱錆剤組成物では、キレート剤のうち少なくとも1つがアミノポリカルボン酸である。アミノポリカルボン酸は、生分解性のキレート剤である。この生分解性の配位子は、金属イオンと相互作用可能な電子対を有する1つの塩基性窒素原子または2つの原子と、酸素を通じて金属イオンを配位可能な酸性のカルボン酸基とを含有する。これらのキレート剤の生分解性の質は、従来の物理化学的および生物学的な処理方法を通じた排水処理および精製に対してよりよく耐えられるため、従来のキレート剤に対する大きな前進となっている。環境保護問題がいっそう顕著になるにつれて、キレート剤に関する法制がいっそう厳しくなっている。

アミノポリカルボン酸はリン酸基を含まず、このキレート剤群の例として、3-ヒドロキシ-2,2'-イミノジコハク酸四ナトリウム(HIDS)、エチレンジアミン-N,N'-ジコハク酸(EDDS)、N-(1,2-ジカルボキシエチル)-D,L-アスパラギン酸(IDS)(イミノジコハク酸としても知られる)、N,N-ビス(カルボキシメチル)グルタミン酸(GLDA、グルタミン酸二酢酸四ナトリウムとしても知られる)、およびメチルグリシン二酢酸(MGDA)が挙げられる。

グルタミン酸二酢酸四ナトリウム(GLDA)はL-グルタミン酸系の易生分解性キレートである。GLDAの製造業者は、GLDAが硬質面洗浄に関してEDTAおよびNTAなどの従来のキレート剤より良好に働き、かつキレート剤としてホスホネート系キレート剤より効果的であると主張している。GLDAは、Akzo Nobel N.V.がDissolvine(登録商標) GLとして販売している。GLDAは、広いpH範囲にわたって高い溶解度を有する。GLDAは、天然かつ再生可能な原料、糖精製からの廃棄物から製造される。したがって、GLDAは生態学的フットプリントが小さい。

試験からは、イミノジコハク酸(IDS)およびIDSから形成された錯体も生分解性が高いことが示されている。IDSは広いpH価の範囲にわたってすぐれた安定性を示し、重金属イオンと錯体を形成することが可能である。

メチルグリシン二酢酸(MGDA)は同じくグリシン-N,N-二酢酸として知られている。メチルグリシン二酢酸の開発者は長期間の水生毒物学研究を行い、この研究は従来の生分解性キレート剤(ニトリロ三酢酸(NTA)など)を上回るよい結果をもたらした。MGDAによって形成された錯体は、広いpHおよび温度の範囲にわたって高い安定性を有することが示された。MGDAは、現在BASF The Chemical CompanyによりTrilon(登録商標)という商品名で製造されており、40重量%水溶液として入手可能である。

脱錆剤組成物での使用に好適なキレート剤の別の例は、カルボン酸である。カルボン酸の例として、グリコール酸、チオグリコレート、メルカプト酢酸としても知られるチオグリコール酸(TGA)が挙げられる。グリコール酸はカルボン酸の1つのタイプであり、一連のα-ヒドロキシカルボン酸の第1のメンバーである。グリコール酸は酸およびアルコールの両方の官能性を有する。グリコール酸は易生分解性でもあり、低い毒性を有する。

別の好適なキレート剤は、チオグリコール酸ナトリウムであり得る。実験結果から、チオグリコール酸塩は脱錆剤組成物の寿命を増進し得ることが示された。チオグリコール酸塩含有溶液は自己指示性であり、特に鉄、モリブデン、銀およびスズのイオン存在下で色変化を起こす。

脱錆剤組成物で使われ得る別のキレート剤は、グルコン酸ナトリウムである。これはグルコン酸のナトリウム塩から形成される。これは、無毒かつ生分解性(2日後に98％)である。これは、カルシウム、鉄、銅、アルミニウムおよび他の重金属と安定なキレートを形成する。グルコン酸カリウムおよびグルコン酸ナトリウムなどのグルコン酸塩は、キレート剤および湿潤剤の二重の目的で作用し得る。

従来から、錆洗浄用途のキレート剤としてホスホネート系の化合物が使用されてきた。ホスホネート金属キレート剤には、ホスホン酸官能基および金属イオンに配位することが可能な第2の官能基(例えば第2のホスホン酸基、カルボン酸基、またはアルコール基)を含有する任意の化合物が含まれる。ホスホネートキレート剤の例として、ポリホスホン酸、またはこの酸のアルカリ金属塩もしくはアミン塩またはアンモニウム塩が挙げられる。

特定のホスホネートキレート剤の例として、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸(HEDP)およびその塩(アルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩またはこれらの組合せを含む)が挙げられる。例として、以下に限定されないが、アミノトリ(メチレン-トリホスホン酸)、ヘキサメチレンジアミンテトラ(メチレン-ホスホン酸)、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレン-ホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレン-ホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレン-ホスホン酸)、ヒドロキシメチルホスホン酸、アミノ(メチレンホスホン酸)、イミノビス(メチレンホスホン酸)、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、エチレンジニトリロテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリニトリロペンタキス(メチレン-ホスホン酸)、またはこれらの塩が挙げられる。ホスホネートキレート剤は水溶液として供給されることが多い。

界面活性剤
脱錆剤組成物の表面洗浄特性を高めるために、この組成物はさらにアルキルポリグリコシドを含む。アルキルポリグリコシド(APG)および(グルコース由来の)アルキルポリグルコシドは、家庭および産業用途で一般的に用いられる非イオン性界面活性剤のクラスである。市販で入手可能なアルキルグルコシドの一例は、水溶液で供給されているGlucopon(登録商標)215である。アルキルグルコシドは苛性溶液および塩溶液中で安定性である。アルキルグルコシドはすぐれた濡れおよび分散の特性を有し、このことから硬質面の洗浄に理想的である。アルキルグルコシドは、高濃度の界面活性剤溶液で秀逸な可溶特性を示す。他の界面活性剤と互換性があるため、濃縮された界面活性剤系中でかつ塩およびアルカリの存在下でカップリング剤として使用することができる。アルキルポリグリコシドは転相温度を有しないため、広い温度範囲にわたって使用することができる。

アミン系溶媒も、脱錆剤組成物中で界面活性剤として作用し得る。脱錆剤組成物中にアルキルアミン(特に大豆アルキルアミン)を含めることで洗浄が改善し、すすぎ段階後のフラッシュ錆を防止する助けとなった。例えばジエトキシル化ココアミンまたはジエトキシル化ソイアミンなどのエトキシル化脂肪族アミン界面活性剤は、錆抑制に有用であることが判明している。ビス(2-ヒドロキシエチル)ソヤアルキルアミン(またはEthomeen(登録商標)S12、またはEthomeen(登録商標)SV/12)などのソヤ（大豆）アルキルアミンは、有用な湿潤剤である。

ラウレス硫酸ナトリウム(またはラウリルエーテル硫酸ナトリウム)は、生成気泡量を増加させるために脱錆剤組成物に添加することができる。ラウレス硫酸ナトリウムを他の界面活性剤と混ぜる場合、脱錆剤組成物の粘性を増加させるのに使用することができる。これは陰イオン界面活性剤であると同時に洗剤であり、かつ易生分解性である。ラウレス硫酸ナトリウムを経口摂取した場合に非常に毒性が低いことが研究から示されている。ラウレス硫酸ナトリウムは、水溶液中に10%で存在するとき、7.5のpHを有する。

ポリエチレングリコールモノイソトリデシルエーテル(PEGモノイソトリデシルエーテル、Berol 048、α-イソトリデシル-ω-ヒドロキシポリ(オキシ-1,2-エタンジイル)；Arlypon IT 10；Dehscoxid 732；Ethox 2400；Ethox TDA9；エトキシル化イソトリデカノール；エトキシル化イソトリデシルアルコール；Eusapon S；Exxal F5716；Genapol V4739；Genapol X；Gezetol 138；Imbentin T 050；イソトリデカノールエトキシレート；Isotrideceth 15；Leocol TD120；Leocol TD150；Leocol TD50；Leocol TD90；Leocol TDA 400-75；Lutensol TO10；Marlipal 013/40；Marlosol TA3050；Marlosol TA3090；またはNissan Dispanol TOCとしても知られる)は、トリデシルアルコール系の非イオン性界面活性剤である。これは親水性(水溶性)の特徴を有する。これはすぐれた分散剤であり、表面張力の低減に有用である。この界面活性剤は、有用な気泡増進剤、乳化剤および湿潤剤でもある。Berol 048は、水溶液中に1%で存在するとき、5〜7のpHを有する。

好適な両性界面活性剤の一例は、β-アラニン, N-(2-カルボキシエチル), N-(2-エチルヘキシル)一ナトリウム塩であり、AMA LFとしてLakeland Laboratories Limitedにより様々な濃度にて市販で供給されている(例えばAMA LF40は水溶液中40重量%の界面活性剤である)。同じ塩がAMA LF70としても入手可能である。このタイプの界面活性剤は、汚れを浮かせることに秀逸な特性によるすぐれた洗浄力を示す。両性界面活性剤は、金属などの硬質面に対するすぐれた洗浄剤である。これらのタイプの界面活性剤はほとんど泡を産生せず、すぐれたすすぎ特性をもたらす。AMA LFは、研究において低い毒性を示した。両性界面活性剤は、(他の界面活性剤が不安定化した)硬水領域で使用される配合物の安定性を回復させるために用いることができる。

別の同様な界面活性剤は、β-アラニン, N-(2-カルボキシエチル)-N-(n-オクチル)モノ塩であり、LF60(60重量%水溶液)として市販で入手可能である。

市販で入手可能な両性界面活性剤の別の例は、β-アラニン, N-(2-カルボキシエチル)-N-[3-(デシルオキシ)プロピル]-, 一ナトリウム塩、またはTomamine(登録商標)である。Tomamine(登録商標)は生分解性、高発泡性のヒドロトロープ界面活性剤の形態で入手可能である(Tomamine Amphoteric 16)。

脱錆剤組成物の粘性は、ココナツジエタノールアミドおよびラウレス硫酸ナトリウムの混合物を作製し、この混合物を脱錆剤組成物に含めることによって増大させることができる。ココナツジエタノールアミド(Surfac CDEとしても知られる)は、非イオン性界面活性剤である。好ましくは、この混合物は、ココナツジエタノールアミドおよびラウレス硫酸ナトリウムを1:30〜1:9の比で含む。1:9の比率が好ましい。

1つを超える界面活性剤を脱錆剤組成物で使用する場合、界面活性剤は、同じタイプ(例えば非イオン性)でもあり得るし、異なるタイプでもあり得る(例えば、少なくとも1つの界面活性剤が非イオン性で少なくとも1つの界面活性剤が両性界面活性剤であり得る)。

溶媒
溶媒を脱錆剤配合物に添加してもよい。溶媒は、金属部分の表面上に存在し得るオイル、グリース、滑沢剤および他の不純物を溶解するために使用する。溶媒は水に追加して使用し、好ましくは有機溶媒である。

水酸化アンモニウムは強力な洗浄剤および溶媒であり、この目的で溶媒として脱錆剤組成物に使用することができる。水酸化アンモニウムは、水に対する溶解度の上限が低い。水酸化アンモニウムが供給され得る最高濃度は、15℃にて0.88g/mol(または水中約35重量%のアンモニア)である。

この組成物での使用に好適な他の洗浄剤または溶媒には、第1級および第3級アミンが含まれる。トリエタノールアミン(TEAまたはTEOA)などのアミンは多機能性であり、溶媒、界面活性剤および/または緩衝剤として作用する。トリエタノールアミンは、オイルまたはグリースを水に溶解させるために脱錆剤組成物で使用することができる。2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールは、溶媒として脱錆剤組成物で使用され得るもう1つのアミン系溶媒である。

緩衝剤および中和剤ならびに第一鉄イオン
キレート剤、溶媒および界面活性剤に加えて、緩衝剤などの他の構成成分を脱錆剤組成物に含めることができる。緩衝剤は本質的には中和剤であり、溶液のpHを、中性であるようにまたは可能な限り中性に近づくように維持するために、使用する。

緩衝剤は弱酸または弱アルカリであり得、通常は水に添加されて緩衝溶液を形成する。緩衝溶液は、他の酸またはアルカリの添加に応答して(酸またはアルカリの強さにかかわらず)わずかしかpHを変えない。

緩衝剤の例として、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムが挙げられる。1つまたは複数の緩衝剤を使用することで、強い酸性またはアルカリ性の構成成分が配合物に用いられても脱錆剤組成物を中性のpHに維持するための助けとなる。水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムは室温の水に可溶であり、例えば40重量%〜60重量%の範囲で、通常は水溶液として供給される。

乳化剤および分散剤としても作用し得る緩衝剤の例として、ピロリン酸四カリウム(TKPP、二リン酸)、トリエタノールアミンおよびモノエタノールアミンが挙げられる。ピロリン酸四カリウム(TKPP)は50〜60重量%の水溶液として供給されることが多い。トリエタノールアミン(TEAまたはTEOA)は、脂肪酸の中和、ならびに水溶液のpHの調整および緩衝に使用される。緩衝剤としても作用し得るアルカリ溶媒の一例に、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP(商標)としても知られる)がある。これは水に可溶であり、0.1Mの水溶液において11.3のpHを有する。

第一鉄イオンの源または塩を、任意で、溶液中の金属キレート剤による金属酸化物の除去を加速させる触媒として添加することができる。硫酸第一鉄類からの任意の塩などの、任意の水溶性第一鉄塩をこの目的に使用することができる。組成物での使用に好適な第一鉄イオン源の具体例に、硫酸アンモニウム鉄(II)六水和物がある。

配合物
当業者であれば、脱錆剤組成物の組成を所望の要件に応じて適合させることが可能であることを認識するであろう。例えば、2つのキレート剤を、1つの界面活性剤、1つの緩衝剤、1つの塩(第一鉄イオン源の提供用)および溶媒と組み合わせることができる。あるいは、3つのキレート剤を組み合わせて、2つの緩衝剤でバランスをとり、1つの界面活性剤および1つの溶媒と組み合わせるのが望ましいこともあり得る。

別の配合物は、2つのキレート剤、3つの界面活性剤、1つの緩衝剤、1つの溶媒および1つの塩を含んでもよい。配合物は、3つのキレート剤と1つの緩衝剤、1つの溶媒および1つの界面活性剤との組合せであってもよい。1つのキレート剤、1つの界面活性剤および1つの緩衝剤と共に、3つの溶媒の洗浄力が求められることもあり得る。配合物は、(追加の溶媒を用いずに)1つの界面活性剤のみと組み合わせて3つのキレート剤を含んでもよい。配合物は、1つの緩衝剤および1つまたは複数の界面活性剤と共に2つのキレート剤を含み得る。

好ましくは、水は液体脱錆剤組成物の約20重量%〜約98重量%、より好ましくは20重量%〜80重量%で存在する。脱錆剤組成物は、通常は濃縮された形態で供給され、使用前にさらに希釈する。

以下の量の例は、脱錆剤製品の濃縮形態に関して提供され、ここで水の濃度は好ましくは50重量%未満である。

少なくとも1つのキレート剤はアミノポリカルボン酸であり、約0.2重量%〜約60重量%、より好ましくは0.2重量%〜40重量%、より好ましくは0.4重量%〜25重量%、最も好ましくは0.4重量%〜20重量%の濃度で存在する。

第2のキレート剤を使用する場合、それは0.5重量%〜60重量%、より好ましくは1重量%〜30重量%、最も好ましくは1重量%〜20重量%の量で存在し得る。

第3のキレート剤を使用する場合、0.5重量%〜15重量%、より好ましくは0.5重量%〜10重量%の量で存在し得る。

少なくとも1つの界面活性剤は、アルキルポリグリコシドである。界面活性剤は0.05重量%〜5重量%、0.05重量%〜2.5重量%、最も好ましくは0.1重量%〜2重量%の量で存在し得る。

任意選択で、1つを超える界面活性剤が存在してもよい。第2の界面活性剤がソヤ-アルキルアミンである場合、約0.2重量%から約5重量%、より好ましくは0.5重量%〜2.5重量%の量で存在し得る。

少なくとも1つの溶媒が脱錆剤組成物中に存在し得、その濃度は、好ましくは0.1重量%〜15重量%、より好ましくは0.5重量%〜10重量%、最も好ましくは0.5重量%〜8重量%である。

緩衝剤は、0.5重量%〜40重量%、より好ましくは1重量%〜30重量%、最も好ましくは1重量〜20重量%の量で存在し得る。これらの緩衝剤の全ては、通常は水中に約50重量%〜60重量%の濃度で供給され、上述した量は水溶液の場合の量である。

任意選択で第一鉄イオン源を添加してもよく、それは0.01重量%〜5重量%で存在し得るが、好ましくは0.1重量%〜2重量%の量である。

任意選択でグルコン酸ナトリウムなどのグルコン酸塩を添加してもよく、それは0.1重量%〜5重量%、好ましくは0.1重量%〜2重量%、より好ましくは0.1重量%〜1.5重量%の量で存在し得る。

任意選択でチオグリコール酸ナトリウムなどのチオグリコール酸塩を添加してもよく、それは約1重量%〜約20重量%、より好ましくは5重量%〜10重量%の量で存在し得る。

脱錆剤組成物の好適な配合物のさらなる例を、単なる例示として表1に提供する。本発明に従って多数の配合物が産生され得ることは当業者によって認識されるであろう。

脱錆剤組成物の構成成分はゆっくりと互いに添加され、溶解するまでまたは均質に混ざるまで（適宜）十分に混ぜ合わせる。好ましくは、pHは5〜9の範囲に調整される。より好ましくは、pHは5〜8の範囲に調整される。最も好ましくは、pHは6〜7.5の範囲に入るよう調整される。

典型的には、金属表面に適用するための脱錆剤組成物製品は、使用前に、1:4から、最大1:20、好ましくは1:10(10%)にさらに希釈する。粒子を含まないあらゆるクリーンな水源が使用に適するであろう。必ずしも水を精製する必要はないが、濾過、蒸留または脱イオン水を使用することができる。曇り除去用には、使用前に、脱錆剤組成物製品を、脱錆剤組成物1部に対し水を最大で25部の希釈度にさらに希釈する。

脱錆剤の適用
脱錆剤組成物は、金属物体を初めに洗浄して、緩く結合した汚物、オイルおよびグリースを除去してから適用するように設計されている。

理想的には、脱錆剤組成物は10℃〜60℃、より好ましくは20℃〜40℃の温度で使用するように設計されている。脱錆剤組成物に錆を溶解させるために組成物を加熱する必要はなく、組成物は室温で適用することができる。

汚染金属を脱錆剤組成物に接触させるステップは、任意の従来的方法によって実行することができる。これらの方法には、浸漬および噴霧法による接触が含まれるが、これらに限定されない。代替的に、この製品をその物体に塗装するかまたはスポンジで塗布することができる。脱錆剤組成物に十分に長い時間接触させた金属は、「処理済み金属」と称され得る。

浸漬には、ディップ漕などの簡易的な浸漬設備を使用することができる。脱錆剤組成物は、噴霧および浸漬プロセスの組合せにより、洗浄する金属に適用することができる。所望の結果を達成するために、別個の噴霧プロセスまたは別個の浸漬プロセスを交互に行うステップも使用することができる。接触ステップは、不純物または錆を少なくとも部分的に溶解させるのに十分な長い時間をかけて実施する。噴霧プロセスによる脱錆剤組成物の適用には、ノズル選択および配置の最適化に加えて噴霧に対する検討も必要とされる。浸漬洗浄には、攪拌手法の使用が浸漬時間を低減する助けとなり得る。

錆除去に必要な接触時間は、付着または汚染の程度に依存する。重度に錆びた大きな構成成分については、接触ステップを好ましくは36時間未満、より好ましくは24時間未満、最も好ましくは12時間未満実施する。中程度に錆びた構成成分については、接触ステップを好ましくは10時間未満、より好ましくは約7.5時間未満、最も好ましくは約6時間実施する。軽い表面錆の影響を受けている製品については、接触ステップを好ましくは2時間未満、より好ましくは1時間未満実施する。軽く錆びた金属については、希釈した脱錆剤組成物との30分の接触時間で、室温で適用する場合であっても、十分に全ての錆を金属表面から除去することができる。

一般に、脱錆剤組成物を曇り除去または金属光沢化の目的で使用する場合、必要な時間がより短くなる。その場合、接触ステップは、好ましくは6時間未満、より好ましくは5時間未満で行う。最も好ましくは、接触ステップは4時間未満である。銅または黄銅など黄色の金属に光沢を与えるには、2時間未満の接触時間が、薄い乃至中程度の曇り層を除去するのに十分であり得る。著しく黒変した物品の厚い曇り層については、5時間以下、好ましくは4時間以下の接触時間が必要となり得る。

これらの必要接触時間は、室温にて提供するものである。温度を上昇させることで必要接触時間は低減され得るが、それによりプロセスのエネルギー必要量(よってコスト)が増大する。

金属は、脱錆剤組成物の適用、特に浸漬による適用後、金属表面から粒子を除去するためのすすぎ段階を経てもよい。すすぎ段階は、追加の「新鮮な」脱錆剤組成物を使って実施され得る。脱錆剤組成物は、フラッシュ錆を防止する助けとなる一時的な保護コーティングを残すことができる。

「すぐに使える（ready-to-use）」形態で供給される配合物の一例は、表1に示す配合物6である。配合物6は、使用前にさらなる希釈を必要とせず、長時間の接触が必要となる垂直面には噴霧または塗装するように設計されている(ただし、この組成物はスポンジによる塗布または浸漬などの同等の手法によっても適用することができる)。配合物6は、脱脂および汚物洗浄の特性が高められている。

以下の量は、水の濃度が好ましくは50重量%超である、脱錆剤製品の希釈形態に関して提供される例である。希釈した脱錆剤組成物の水の濃度は50重量%〜80重量%とすることができる。

希釈された脱錆剤組成物中の少なくとも1つのキレート剤はアミノポリカルボン酸であり、約0.1重量%〜約20重量%の濃度で存在する。より好ましくは、アミノポリカルボン酸は0.2重量%〜15重量%、最も好ましくは0.2重量%〜10重量%の量で存在し得る。

第2のキレート剤がホスホネートキレート剤である場合、それは希釈された脱錆剤組成物中に0.1重量%〜20重量%、より好ましくは0.2重量%〜15重量%、最も好ましくは0.2重量%〜10重量%の量で存在し得る。

希釈された脱錆剤組成物中の少なくとも1つの界面活性剤はアルキルポリグリコシドである。アルキルポリグリコシドは、0.05重量%〜5重量%、より好ましくは0.05重量%〜1重量%の量で存在し得る。

任意選択で、溶媒は、希釈された脱錆剤組成物中に好ましくは0.1重量%〜10重量%の濃度、より好ましくは0.1重量%〜5重量%、最も好ましくは0.1重量%〜2重量%の濃度で存在し得る。

脱錆剤組成物は、金属から腐食を除去するだけではなく保護を提供するように設計することができる。組成物を長い接触時間で金属に適用するように配合して、そうすることで組成物が金属の表面上に残って腐食を防止するかまたは腐食が発生する速度を低減させることができる。これらの組成物は腐食抑制剤として作用する。

本発明に従って調製した(表1に提供する組成物の例などの)脱錆剤組成物で洗浄した金属の表面は、既存の脱錆剤製品の場合と比較してのフラッシュ錆への耐性向上を実証するものであった。

実験1
洗浄および脱脂を施したスチールパネルQを錆びつかせるために、およそ1か月間、屋外に垂直位置で設置した。

パネルQが十分に錆びついたら、その一部を本発明に従って調製した脱錆剤組成物溶液(MGDAおよびHEDPをキレート剤として含んでいた) の10重量％希釈液に漬け、次いで4時間放置したところ、全ての錆が除去されていた。

錆が除去されたらパネルQを脱錆剤から取り出し、入念に水ですすいだ。前日には、別のパネルRを洗浄し次に終夜脱脂しておいた。次に、この2つのパネルをフェンスに(すなわち、屋外で)垂直位置で繋げた。これらのパネルを一定間隔で点検して再発錆の量を記録し、2つのパネル間で差が見られるまでこれを続けた。

図1はこの実験の結果を示す写真である。本発明による脱錆剤組成物での処理後、パネルQの下部分の金属表面は、12日間の曝露後に反復的錆付きに対する向上した耐性を示したことが分かる。この結果は、脱錆剤組成物が錆抑制剤として使用できることを実証するものである。

実験2
重度に錆で覆われたチェーンを、本発明に従って調製した脱錆剤組成物の溶液に浸漬させた。脱錆剤組成物は水で10重量%に希釈し、キレート剤としてMGDAおよびHEDPを含んでいた。チェーンを溶液中に24時間放置した。

チェーンは多くの隙間を含み、手作業でのこすり洗いまたは洗浄には時間がかかる。手作業でチェーンの損傷およびクラックを点検するためには錆を除去する必要がある。そうすることで初めてチェーンの構造上の完全性を適切に評価することができる。錆を除去することでその部分の塗装も可能になる。

図2は、本発明による脱錆剤組成物に浸漬させる前のチェーンの写真であり、図3は、本発明による脱錆剤組成物に浸漬させた後の同じチェーンの写真である。図3は、脱錆剤配合物に浸漬させた後に錆が完全に除去されたことを実証するものである。脱錆剤組成物に浸漬させた後は、チェーンの構造上の完全性を点検するのがはるかに容易になる。

実験3
実験3では、かなり長い期間を経て厚い曇り層を蓄積し黒変していた銅の小板を使用した。本発明に従って調製し、キレート剤の1つとしてMGDAを含む脱錆剤組成物の溶液に、曇った銅の小片を部分的に漬けた。使用した脱錆剤組成物は表1の配合物1と同様であり、最大で脱錆剤1部に対し水25部の比で希釈した。

銅の小片の一端を脱錆剤組成物中におよそ4時間浸漬させた。図4および5は、脱錆剤組成物中に部分的に浸漬させた後の銅の小片の写真である。図4および5に見られるように、脱錆剤組成物から取り出した後、銅の浸漬していた部分は完全に元の状態に回復しているように見え、もはや曇っていなかった。処理済み金属は、かなり鮮やかになり光反射の特性を取り戻していた。本発明に従って調製した他の組成物でも同様の結果が生じる。

実験4
本発明に従って調製した脱錆剤組成物の溶液に、曇った銅管の断片をほとんど完全に浸漬させた。この脱錆剤組成物はキレート剤としてMGDAを含有した。浸漬前には、銅管は中程度の曇りの層で覆われ、濁った外観を有していた。

銅管の一端を脱錆剤組成物中に4時間浸漬させた。図6は、脱錆剤組成物に部分的に浸漬させた後の銅管の写真である。図6に見られるように、脱錆剤組成物から取り出した後、曇りは除去されており、浸漬させていた銅の部分は元の状態に回復しているように見えた。処理済み金属は、かなり鮮やかになり、より反射性が高かった。

実験5
本発明に従って調製した脱錆剤組成物の溶液に、黄銅パイプの曇った断片を部分的に接触させた。この脱錆剤組成物はキレート剤としてMGDAを含んでいたが、本発明に従って調製した他の組成物も同様の結果をもたらす。この黄銅パイプは浸漬前には曇りの厚い層で覆われ、暗色の濁った外観を有していた。

図7は、脱錆剤組成物と部分的に接触させた後の黄銅パイプの写真である。黄銅パイプの一端を脱錆剤組成物に4時間曝露した。脱錆剤組成物の除去後には、黄銅のパイプからは曇りが除去されており、脱錆剤組成物に接触していた部分の黄銅は、元の状態に回復したように見えた。これは図7で参照することができる。処理済み金属は、かなり鮮やかになり色が薄くなった。

実験6
脱錆剤組成物の10％溶液中に鉄パイプおよび鉄棒の曇った断片を室温にて部分的に浸漬した。部分的に浸漬した断片を脱錆剤組成物中で終夜放置した。翌朝、これらの小片を脱錆剤溶液から取り出した。鉄棒(直径がより小さい)を冷水ですすいで風乾し、一方パイプは表面から脱錆剤組成物をすすがずに風乾した。次に、パイプおよび棒を屋外に24時間放置した。次に、図8として示されている写真を撮影した。下の表(表2)は、図8と共に用いるための記号一覧を提供する。

26および27とそれぞれ記されているパイプおよび棒は、脱錆剤組成物に浸漬させる前は極めて重度に錆びていた。

提起される全ての脱錆剤組成物が鉄からの錆付着物の除去に有効であったが、使用後に脱錆剤組成物が金属表面上に残存した場合、錆防止剤としてより有効であった。一部の脱錆剤組成物は、全ての付着した錆を除去するのに(12時間よりも)長い浸漬時間を要した。

概括
生分解性キレート剤を使用することで、脱錆剤組成物および生成される廃棄物の生分解性が向上し、そのため脱錆剤組成物の生態学的影響が低減される。

脱錆剤組成物は、腐食した金属対象から錆もしくは曇りを除去するために使用するか、またはさらなる腐食を防止もしくは低減するために腐食抑制剤として使用することができる。

Claims (22)

1. 少なくとも1つの界面活性剤と、少なくとも1つのキレート剤と、水と、少なくとも１つの第一鉄イオン源と、少なくとも1つの緩衝剤とを含み、
   少なくとも1つの界面活性剤がアルキルポリグリコシドであり、
   少なくとも1つのキレート剤がアミノポリカルボン酸であり、アミノポリカルボン酸がメチルグリシン二酢酸(三ナトリウム塩)であり、
   第一鉄イオン源が硫酸アンモニウム鉄(II)六水和物であり、
   緩衝剤が水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムのうちの1つまたは複数である、
   5〜8の範囲のpHを有する脱錆剤組成物。
2. アミノポリカルボン酸の濃度が0.5重量%〜40重量%の範囲である、請求項1に記載の脱錆剤組成物。
3. アルキルポリグリコシドの濃度が0.05重量%〜5重量%である、請求項1又は2に記載の脱錆剤組成物。
4. 水の濃度が20重量%〜70重量%である、請求項1から3のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
5. 組成物が少なくとも1つの追加のキレート剤をさらに含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
6. 追加のキレート剤が第2のアミノポリカルボン酸である、請求項5に記載の脱錆剤組成物。
7. 追加のキレート剤がカルボン酸である、請求項5または6に記載の脱錆剤組成物。
8. 追加のキレート剤がグルコン酸ナトリウムである、請求項5から7のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
9. 追加のキレート剤がホスホネート金属錯化剤である、請求項5から8のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
10. ホスホネート金属錯化剤が1-ヒドロキシエチリデンジホスホン酸である、請求項9に記載の脱錆剤組成物。
11. 5重量%〜40重量%の追加のキレート剤を含む、請求項5から10のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
12. 少なくとも1つの溶媒をさらに含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
13. 少なくとも1つの溶媒がアンモニア、水酸化アンモニウム、または第1級もしくは第3級アミンから選択される、請求項12に記載の脱錆剤組成物。
14. 少なくとも1つの溶媒がトリエタノールアミンである、請求項12または13に記載の脱錆剤組成物。
15. 少なくとも1つの追加の界面活性剤をさらに含む、請求項1から14のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
16. アルキルアミンまたはソヤアルキルアミンをさらに含む、請求項15に記載の脱錆剤組成物。
17. ポリエチレングリコールモノイソトリデシルエーテルをさらに含む、請求項15または16に記載の脱錆剤組成物。
18. ピロリン酸四カリウムをさらに含む、請求項1から17のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
19. ココアミドジエタノールアミン塩およびアルコールエーテルサルフェートの組合せから
    形成される界面活性剤増粘系をさらに含む、請求項1から18のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
20. PPG-2ヒドロキシエチルココ-イソステアラミドおよびアルコールエーテルサルフェートの組合せから形成される界面活性剤増粘系をさらに含む、請求項1から18のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
21. チオグリコレートナトリウムをさらに含む、請求項1から20のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。
22. 50重量%〜80重量%の水、0.5重量%〜10重量%のアミノポリカルボン酸、0.05重量%〜5重量%アルキルポリグリコシド界面活性剤、および少なくとも1つの追加の界面活性剤を含む、請求項1から21のいずれか1項に記載の脱錆剤組成物。

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