JPH08100279A - ポリ(アミノ酸)を用いて水性系において腐食を防止する方法 - Google Patents
ポリ(アミノ酸)を用いて水性系において腐食を防止する方法Info
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Abstract
方法 【解決手段】 ポリ(アミノ酸)を含む腐食防止剤であ
って、ポリ(アミノ酸)が、アミノ酸、アミド酸、モノ
エチレン性不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩及びヒ
ドロキシポリカルボン酸のアンモニウム塩からなる群か
ら選択される少なくとも一つの化合物の反応生成物を含
む、腐食防止剤、および、アミノ酸の1種以上のホモポ
リマーと1種以上のピロホスフェートを含み、広い範囲
のpHで運転される水性系で有用な腐食防止剤。
Description
防止する方法に関する。より詳しくは、本発明は1以上
のポリ(アミノ酸)の腐食防止のための使用に関する。
は、水性系に使用される装置の構成に広く使用されてい
る。「水性系」の用語は、通常時に水性液と接触してい
る、鉄金属を含む装置または操作方法をいう。典型的な
水性系としては、例えば、冷却水系、ボイラー、熱交換
装置、逆浸透装置、油製造設備、フラッシュ蒸発器、脱
塩プラント、製紙装置及び蒸気動力プラント、および地
熱システムなとがある。水性系には、洗濯機や自動食器
洗浄機のような洗浄用途に使用される装置も含まれる。
水性系における共通の問題点は、水性液が水性系中で鉄
金属を腐食する事である。
化する物質の水性液中での存在により起こると考えられ
ている。水性システム中での腐食は、多くの要因により
促進される。例えば、マグネシウムやカルシウムのよう
なカチオン、硫酸根や塩素のようなアニオンの共存が腐
食の速度を大きくする。腐食の速度は、水性系が天然の
水源、例えば海、湖、または川などと接触する場合にも
大きくなる。天然の水中に存在するある種の微生物が鉄
金属と相互作用を起こし、腐食を促進すると考えられて
いる。
しくなり、水性液の温度が高くなっても厳しくなる。さ
らに、水性系の水の蒸発は、水性液中の汚染物質の濃度
を大きくし、腐食を促進する。水性系で遭遇する腐食に
は、いくつかのタイプがある。例えば、水性系は金属表
面全体にわたり均一に腐食を起こすことがあるし、くぼ
み(pitting)や裂け目(crevice)のように鉄金属の特
定部分のみに腐食が起こる、局部的な腐食を起こすこと
もある。
腐食は鉄金属を弱くし、劣化させる。腐食が激しくなる
と、鉄金属部分、または水性系全体が交換されなければ
ならない。一部または水性系全体の交換は高価であり、
運転時間の大きなロスとなる。
めに一般的に水性系に加えられている。一般的な腐食防
止剤としては、たとえば、水溶性亜鉛塩、ホスフェー
ト、ポリホスフェート、ホスホネート、ニトレート、モ
リブデート、タングステート、シリケート、エタノール
アミン、および脂肪酸アミン(fatty amines)が挙げら
れる。最近、部分的または完全に生分解性の水性系用の
腐食防止剤が望まれている。例えば、Kalotaらの
米国特許第4,971,724号は、ある種のアミノ酸
とある種のアミノ酸のホモポリマー、たとえばアスパラ
ギン酸やポリ(アスパラギン酸)とを腐食防止剤として
使用することを開示する。しかし、Kalotaの特許
に開示されたアミノ酸とアミノ酸のホモポリマーは、p
Hが9.5(25℃)より大きな系においてのみ腐食防
止剤として有効であった。pHが9.5より低い場合に
は、Kalotaの特許に開示されたアミノ酸とアミノ
酸のホモポリマーは、腐食防止剤を含有していてない系
と比較して腐食を促進することが示されている。冷却水
系のような多くの系が9.5よりも低いpHを有してい
るので、9.5よりも低いpHにおいて効果を示す腐食
防止剤を提供することが望まれていた。
においては、運転箇所によってpHが変化する水性液を
使用する。たとえば、油製造装置においては、地下の水
性液は典型的には約6未満のpHを有する。しかし、地
上の水性液はしばしば6より大きなpHを有する。した
がって、3から12の幅広いpH範囲において効果を示
す腐食防止剤を開発することが望まれていた。
止剤の開発の必要に加え、近年洗浄用途において腐食防
止剤として使用されている水溶性シリケートを置き換え
ることも望まれていた。水溶性シリケートは、それを使
用した洗浄剤配合物を製造する際に、取扱い性の問題を
生ずる。
性シリケート腐食防止剤と置き換えることのできる腐食
防止剤を提供する。本発明はさらに、3から12の幅広
いpH範囲において効果を示す腐食防止剤を提供する。
したがって、本発明は、洗浄用途において有用であっ
て、水溶性シリケート腐食防止剤と置き換えることので
きる、ポリ(アミノ酸)を含む腐食防止剤を提供する。
本発明はさらに、アミノ酸の1種以上のホモポリマーと
1種以上のピロホスフェートを含み、広い範囲のpHで
運転される水性系で有用な腐食防止剤を提供する。
ノ酸)を装置と接触する洗浄溶液に加える工程を含む洗
浄用途に使用される装置において腐食を防止する方法で
あって、ポリ(アミノ酸)が、アミノ酸、アミド酸、モ
ノエチレン性不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩及び
ヒドロキシポリカルボン酸のアンモニウム塩からなる群
から選択される少なくとも一つの化合物の反応生成物を
含み、洗浄溶液が少なくとも1つのビルダー、少なくと
も1つの界面活性剤および水を含み、防止される腐食が
装置の鉄金属の腐食である方法を提供する。
ノ酸のホモポリマーと、1以上のピロホスフェートを水
性系に加える工程を含む腐食を防止する方法であって、
防止される腐食が水性系中の鉄金属の腐食であり、ホモ
ポリマーが、アミノ酸、アミド酸、モノエチレン性不飽
和ジカルボン酸のアンモニウム塩及びヒドロキシポリカ
ルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択される少
なくとも一つの化合物の反応生成物を含み、ホモポリマ
ーがただ1つのタイプの繰り返し単位を含有する方法を
提供する。
ためのポリ(アミノ酸)の使用に関する。ひとつの実施
態様においては、ポリ(アミノ酸)は洗浄用装置におい
て腐食防止剤として使用される。他の実施態様において
は、1以上のアミノ酸のホモポリマーと1以上のピロホ
スフェートを含む腐食防止剤が水性系で使用される。さ
らなる実施態様は、pH7.5以下で操作される水性系
において、腐食防止に特に効果があるある種のホモポリ
マーに関する。
浄用途において使用される装置の腐食を防止するため
に、1以上のポリ(アミノ酸)が洗浄溶液に加えられ
る。「洗浄用途において使用される装置」の用語は、洗
濯機や自動食器洗浄機のような、織物、布、グラスや皿
などの物品を洗浄するために使用される装置をいう。
「洗浄溶液」の用語は、装置内で直接物品を洗浄するた
めに使用される水性液をいう。洗浄溶液は、典型的には
1以上の界面活性剤、1以上のビルダー、水および洗浄
剤配合物において一般的に使用される他の成分を含む。
洗浄溶液のpHは典型的には8から11である。「洗浄
溶液」の用語は、金属を洗浄するためにしばしば使用さ
れる高濃度(10,000mg/リットル以上)に水酸
化ナトリウムを含む洗浄溶液を包含することを意図しな
い。
ることができる。さらに、ポリ(アミノ酸)は固体また
は液体洗浄配合物に配合され、その後水で希釈して洗浄
溶液とすることができる。洗浄配合物は当業者に公知の
方法により製造することができる。典型的には、洗浄配
合物は、本発明のポリ(アミノ酸)の他に、たとえば、
界面活性剤、ビルダー、および不活性な希釈剤を含むこ
とができる。本発明の好ましい実施態様においては、水
溶性シリケートを本質的に含まない洗浄溶液において、
ポリ(アミノ酸)が腐食防止剤として使用される。水溶
性シリケートは、典型的には洗浄配合物において腐食を
防止するために使用される。水溶性シリケートとして
は、たとえば、ナトリウムシリケート、ナトリウムジシ
リケート、またはナトリウムメタシリケートのような、
アルカリ金属シリケート、ジシリケート、またはメタシ
リケートなどが例示される。
ノ酸)の濃度は、洗浄溶液1リットル中、典型的には1
mg/リットルより大きく、好ましくは3から1000
mg/リットル、最も好ましくは10から100mg/
リットルである。洗浄用装置内の腐食を防止するために
有用なポリ(アミノ酸)は、下式Iで示されるようなア
ミド結合又はペプチド結合を有する。
する化合物と、アミノ基又はアンモニウム基を有する化
合物の反応から形成される。例えば、ポリ(アミノ酸)
は、アミノ酸、アミド酸、モノエチレン性不飽和ジカル
ボン酸のアンモニウム塩、ヒドロキシポリカルボン酸の
アンモニウム塩およびこれらの組合せから選択される1
以上の化合物の反応から形成することができる。場合に
よっては、更なるモノマーを、ポリ(アミノ酸)を形成
するのに用いる化合物と反応させることができる。
分解ポリ(アミノ酸)及び非加水分解ポリ(アミノ酸)
を包含する。「加水分解ポリ(アミノ酸)」は、少なく
とも一つの通常の塩基又は酸によって反応又は加水分解
されたアンヒドロポリアミノ酸(anhydropolyamino aci
ds)を意味する。
いう用語は、また、アミノ酸のホモポリマー及びアミノ
酸のコポリマーを包含する。
は、ポリ(アミノ酸)が、少なくとも一つの化合物の反
応から誘導される一つのタイプの繰り返し単位のみを有
することを意味する。例えば、アスパラギン酸のホモポ
リマー:ポリ(アスパラギン酸)は、アスパラギン酸、
マレアミド酸、マレイン酸のアンモニウム塩又はリンゴ
酸のアンモニウム塩のいずれかの反応から形成すること
ができる。ポリ(アスパラギン酸)は、例えば、アスパ
ラギン酸とマレアミド酸との反応か、あるいはアスパラ
ギン酸とマレイン酸のアンモニウム塩との反応から形成
することもできる。
ポリ(アミノ酸)が、少なくとも二つの異なる化合物の
反応から誘導される少なくとも二つの異なるタイプの繰
り返し単位を含むことを意味する。この定義のコポリマ
ーとしては、二つのアミノ酸が反応するし、形成される
繰り返し単位が同一でない、二つのアミノ酸のコポリマ
ーが挙げられる。例えば、アスパラギン酸とヒスチジン
とのコポリマーは、アスパラギン酸とヒスチジンとの反
応から形成することができる。しかしながら、反応する
少なくとも二つの異なる化合物が同一の繰り返し単位を
生成する場合にはコポリマーは形成されない。例えば、
マレアミド酸とアスパラギン酸とを熱縮合させた場合に
は、形成されるポリ(アミノ酸)はアスパラギン酸のホ
モポリマーである。
シーケンシャルポリマー又はブロックポリマーであって
もよい。「シーケンシャルポリマー」という表現は、ポ
リマー内において繰り返し単位のパターンが交互になっ
ていることを意味する。「ブロックポリマー」という表
現は、同じタイプの繰り返し単位が、ポリマー内におい
てグループとして互いに隣接して結合していることを意
味する。
知の技術によって合成される。例えば、これらは、天然
生化学プロセス又は合成化学プロセスによって合成する
ことができる。好適なプロセスは、例えば、”The
Peptide Bond”,The Peptide
s:Analysis, Synthesis, Bi
ology,E.Gross及びJ.Meienhof
er編,Academic Press,NY出版,v
ol.1,p.1−64(1979)において開示され
ている。ポリ(アミノ酸)を合成するための好ましい方
法は、米国特許第5,318,145号において開示さ
れている。米国特許第5,318,145号において
は、ポリ(アミノ酸)を調製するための縮合反応法が開
示されている。このプロセスにおいては、熱及び穏やか
な攪拌を用いて、アミノ酸、アミド酸、モノエチレン性
不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩、及び任意の更な
るモノマーを縮合及び重合している。
分子内縮合並びに内部環化により形成された水を除去す
ることによって、これらの化合物を重合してアンヒドロ
ポリ(アミノ酸)を形成することによって進行する。遊
離された水を反応中に除去して、反応を完了に向かって
進行させる。
リリン酸のような酸触媒の存在かで行うこともできる。
酸触媒を用いる場合には、通常、酸触媒を化合物に加え
て反応混合物を形成し、この反応混合物を加熱及び攪拌
してアンヒドロポリ(アミノ酸)を形成する。
ミノ酸)を更に反応させて、加水分解ポリ(アミノ酸)
を形成させることができる。加水分解反応は、当業者に
周知の技術に従って、例えば少なくとも一つの通常の塩
基又は少なくとも一つの通常の酸を用いてポリ(アミノ
酸)の対応する酸または水溶性塩を形成することによっ
て行われる。好ましくは、加水分解を、任意の通常のア
ルカリ金属塩基、アルカリ土類金属塩基、水酸化アンモ
ニウム又は低級4級塩ヒドロキシド又はこれらの組合せ
を用いて、完全に又は部分的に行って、対応する水溶性
塩を形成することができる。
w)は、Mw=4500のポリ(アクリル酸)標準試料
を用いて水性ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)に
よって測定して、1000〜100,000、好ましく
は2000〜30,000、最も好ましくは3000〜
20,000であることができる。
ことのできるアミノ酸としては、例えば、グリシン、ア
ラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルア
ラニン、チロシン、トリプトファン、セリン、トレオニ
ン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グ
ルタミン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、メチオニ
ン、シスチン、システイン、プロリン、ヒドロキシプロ
リン、β−アラニン、ホスホセリン、ヒドロキシリシ
ン、オルニチン、シトルリン、ホモシステイン、シスタ
チオニン、4−アミノ酪酸又はこれらの組合せが挙げら
れる。好ましくは、ポリ(アミノ酸)は、グリシン、ア
ラニン、ロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トリ
プトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、
アルギニン、ヒスチジン、セリン、β−アラニン、4−
アミノ酪酸又はこれらの組合せから選択される少なくと
も一つのアミノ酸の反応から形成される。より好ましく
は、ポリ(アミノ酸)は、アスパラギン酸、リシン、ア
ルギニン、ヒスチジン、4−アミノ酪酸、フェニルアラ
ニン又はこれらの組合せから選択される少なくとも一つ
のアミノ酸の反応から形成される。
ことのできるアミド酸は、モノエチレン性不飽和ジカル
ボン酸のモノアミドである。好適なアミド酸としては、
例えば、アンモニア又は第1級アミンから誘導されるモ
ノアミド、及び、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸の
酸無水物、エステル又はアシルハライドが挙げられる。
好ましくは、アミド酸は、マレアミド酸(マレイン酸の
モノアミド)、メチレンスクシンアミド酸(イタコン酸
のモノアミド)、メチレングルタルアミド酸、又はメサ
コン酸、メチレンマロン酸、フマル酸、シトラコン酸、
アコニット酸、アルキルマレイン酸、およびアルケニル
コハク酸の、モノアミド、又はこれらの組合せである。
最も好ましいアミド酸は、マレアミド酸、メチレンスク
シンアミド酸又はこれらの組合せである。
ことのできるモノエチレン性不飽和ジカルボン酸のアン
モニウム塩は、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸の部
分的又は完全アンモニウム塩である。好適なモノエチレ
ン性不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩としては、マ
レイン酸、イタコン酸、メサコン酸、メチレンマロン
酸、フマル酸、シトラコン酸、アコニット酸、アルキル
マレイン酸、アルケニルコハク酸又はこれらの組合せの
部分又は完全アンモニウム塩が挙げられる。好ましいモ
ノエチレン性不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩は、
マレイン酸のアンモニウム塩である。
ことのできるヒドロキシポリカルボン酸のアンモニウム
塩は、少なくとも一つのヒドロキシ基及び二つ以上のカ
ルボン酸基を有するヒドロキシポリカルボン酸の部分又
は完全アンモニウム塩である。好適なヒドロキシポリカ
ルボン酸のアンモニウム塩としては、例えば、クエン
酸、イソクエン酸、粘液酸、酒石酸又はリンゴ酸のアン
モニウム塩が挙げられる。
反応させてポリ(アミノ酸)を形成させることができ
る。任意の追加のモノマーとしては、例えば、カルボン
酸、ヒドロキシカルボン酸、アルコール、アルコキシル
化アルコール、アミン、アルコキシル化アミン、ラクト
ン又はラクタムあるいはこれらの組合せが挙げられる。
ン酸は、少なくとも一つのカルボン酸基を有し、飽和で
あるか又はエチレン性不飽和であってよい。好適なカル
ボン酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、吉草酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、ベヘン酸、オレイン酸、カプリル酸、リノール酸、
リノレン酸、ソルビン酸、ミリスチン酸、ウンデカン
酸、例えばC12〜C14又はC16〜C18脂肪酸混合物のよ
うな天然脂肪酸混合物、アクリル酸又はメタクリル酸あ
るいはこれらの組合せが挙げられる。更なる好適なカル
ボン酸は、1以上のカルボン酸基を有するカルボン酸、
例えば、シュウ酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン
酸、イタコン酸、アコニット酸、コハク酸、マロン酸、
スベリン酸、アゼライン酸、フランジカルボン酸、フタ
ル酸、テレフタル酸、ジグリコール酸、グルタル酸、
1,2,3−プロパントリカルボン酸、1,1,3,3
−プロパンテトラカルボン酸、1,3,3,5−ペンタ
ンテトラカルボン酸、1,1,2,2−エタンテトラカ
ルボン酸又は1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸
又はこれらの組合せである。カルボン酸の無水物、例え
ば無水コハク酸、ブタンテトラカルボン酸の二無水物、
無水フタル酸、無水アセチルクエン酸、無水マレイン
酸、無水イタコン酸又は無水アコニット酸もまた用いる
ことができる。
のヒドロキシ基及び少なくとも一つのカルボン酸基を有
する。好適なヒドロキシカルボン酸としては、例えば、
クエン酸、イソクエン酸、粘液酸、酒石酸、ヒドロキシ
マロン酸、乳酸又はリンゴ酸が挙げられる。更なるヒド
ロキシカルボン酸としては、例えばグリセリン酸、ビス
(ヒドロキシメチル)プロピオン酸又はグルコン酸が挙
げられる。
ールは、一価アルコール又はポリオールである。一価ア
ルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、n
−プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、オクタ
ノール、デカノール、パルミチルアルコール又はステア
リルアルコールが挙げられる。ポリオールとしては、例
えばエチレングリコール、グリセロール、オリゴグリセ
ロール、エリトリトール、ペンタエリトリトール、ソル
ビトール、トリエタノールアミン、多糖又はポリビニル
アルコールが挙げられる。
オキシドに加えて、アルコキシル化一価アルコール又は
ポリオールを形成することもできる。例えば、ポリ(エ
チレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)又
はエトキシル化グリセロールのようなアルコキシル化ポ
リオールを、任意のモノマーとして用いることができ
る。
きる。アミンとしては、モノアミン又はポリアミンが挙
げられる。好適なモノアミンとしては、例えばC1 〜C
22アルキル又はアリールアミン、例えばメチルアミン、
エチルアミン、ブチルアミン、ジエチルアミン、シクロ
ヘキシルアミン、オクチルアミン、ステアリルアミン、
オレイルアミン及びパルミチルアミン、ヒドロキシルア
ミン、例えばN−(カルボキシメチル)−ヒドロキシル
アミン、N,N−ジ(カルボキシメチル)ヒドロキシル
アミン、トリカルボキシメチルヒドロキシルアミン、エ
タノールアミン又はジエタノールアミンが挙げられる。
ポリアミンとしては、例えばエチレンジアミン、ジエチ
レントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、ジアミノブタン、ヒスタミン又はポリ
ビニルアミンが挙げられる。また、アミンをC2 〜C4
アルキレンオキシドに加えてアルコキシル化アミンを形
成させることもできる。
るために加えるポリ(アミノ酸)としては、アミノ酸の
コポリマー及びアミノ酸のホモポリマーが挙げられる。
好ましくは、水性系に加えるポリ(アミノ酸)はホモポ
リマーである。アミノ酸のホモポリマーは、本質的に水
溶性シリケートを含まない洗浄溶液中で好適に使用され
る。
ホモポリマーは、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシ
ン、アルギニン、ヒスチジン、アラニン、β−アラニ
ン、4−アミノ酪酸、マレアミド酸、マレイン酸のアン
モニウム塩又はリンゴ酸のアンモニウム塩から選択され
る少なくとも一つの化合物の反応生成物である。より好
ましくは、ホモポリマーは、アスパラギン酸、グルタミ
ン酸、リシン、マレアミド酸又はマレイン酸のアンモニ
ウム塩から選択される少なくとも一つの化合物の反応生
成物である。最もより好ましくは、ホモポリマーは、ポ
リ(アスパラギン酸)である。
コポリマーは、少なくとも一つの第1のアミノ酸と少な
くとも一つの第2のアミノ酸との反応生成物である。ア
ミノ酸の好ましいコポリマーは、第1のアミノ酸対第2
のアミノ酸のモル比、1:99〜99:1、好ましくは
40:60〜95:5、より好ましくは70:30〜9
5:5を有する。
好ましくは、アスパラギン酸及びグルタミン酸から選択
される。より好ましくは、第1のアミノ酸はアスパラギ
ン酸である。
好ましくは、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、
イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トリプト
ファン、セリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミ
ン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、メチオニン、シ
スチン、システイン、プロリン、ヒドロキシプロリン、
β−アラニン、ホスホセリン、ヒドロキシリシン、オル
ニチン、シトルリン、ホモシステイン、シスタチオニン
及び4−アミノ酪酸又はこれらの組合せからなる群から
選択される。より好ましくは、第2のアミノ酸は、グリ
シン、アラニン、ロイシン、トレオニン、イソロイシ
ン、フェニルアラニン、リシン、アルギニン、ヒスチジ
ン、チロシン、セリン、又はこれらの組合せから選択さ
れ、最も好ましくはリシン、アルギニン、ヒスチジン又
はこれらの組合せから選択される。
酸のホモポリマーと1以上のピロホスフェートを含む腐
食防止剤の水性系における使用に関する。この腐食防止
剤は、3から12のpHで運転される水性系において効
果を有する。ピロホスフェートは水性系にアミノ酸のホ
モポリマーと共に、または別々に加えることができる。
別々に加えられる場合には、ピロホスフェートはアミノ
酸のホモポリマーの添加前もしくは後に加えることがで
き、またはアミノ酸のホモポリマーと同時に加えること
ができる。好ましくは、ピロホスフェートはアミノ酸の
ホモポリマーと共に添加される。
ートの総濃度は、典型的には腐食を防止するのに必要な
最小量である。典型的には、ピロホスフェートの濃度は
少なくとも0.1mg/リットル、より好ましくは0.
5から100mg/リットル、最も好ましくは3から2
0mg/リットルである。
ホモポリマーの総濃度は、腐食を防止するための有効量
である。典型的には、アミノ酸のホモポリマーの総濃度
は0.1mg/リットルよりも大きく、好ましくは1か
ら1000mg/リットル、最も好ましくは1から10
0mg/リットルである。ピロホスフェートはジポリホ
スフェートとしても知られ、縮合されて2つの燐原子を
有する無機ホスフェートになる。ピロホスフェートとし
ては、ナトリウムピロホスフェート、およびカリウムピ
ロホスフェートのような、アルカリ金属またはアルカリ
土類金属ピロホスフェートが例示される。
ノ酸のホモポリマーが、pH7.5以下、好ましくはp
H6.5以下で、ピロホスフェートの非存在下で水性系
の腐食を防止するのに有効であることを見いだした。こ
のある種のホモポリマーは1900より大きな、好まし
くは5,000より大きな、最も好ましくは10,00
0より大きな重量平均分子量を有している。
の水性系において有用な好ましいアミノ酸のホモポリマ
ーは、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギ
ニン、ヒスチジン、アラニン、β−アラニン、4−アミ
ノ酪酸、マレアミド酸、マレイン酸のアンモニウム塩、
またはリンゴ酸のアンモニウム塩から選択される少なく
とも1つの化合物の反応生成物である。より好ましくは
ホモポリマーは、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシ
ン、マレアミド酸、マレイン酸のアンモニウム塩、また
はリンゴ酸のアンモニウム塩から選択される少なくとも
1つの化合物の反応生成物である。最も好ましくは、ホ
モポリマーはポリ(アスパラギン酸)である。前述した
ように、本明細書においては、「水性系」の用語は水処
理システムおよび洗浄用途に使用される装置を含む。
防止剤は、3から12のpHで運転されるシステムにお
いてより効果的である。本発明の腐食防止剤は、たとえ
ば、7.5未満のpHでシステムがよく運転される、冷
却水系、熱交換装置、逆浸透装置、油製造設備、フラッ
シュ蒸発器、脱塩プラント、およびある種の製紙装置な
どの水処理水性系に特に適する。本発明の腐食防止剤
は、pHがシステムの部分により変化する他の水処理系
においても効果的である。たとえば、油製造装置におい
ては、地下の水性液は典型的には約6未満のpHを有す
る。しかし、地上の水性液はしばしば6より大きなpH
を有する。
止剤は8から11のpHを有する洗浄溶液においてより
効果的である。水処理システムにおいて、本発明の腐食
防止剤に加えて他の添加剤を加えることができる。加え
られる添加剤は水処理システムのタイプにより変わる。
しかし、一般的な添加剤としては、スケール防止剤、さ
らなる腐食防止剤、金属失活剤、スレッシュホールド剤
(threshold agents)および沈澱剤がある。
クリル酸)、ホスフィノポリ(カルボン酸)、加水分解
ポリ(アクリロニトリル)、ポリ(メタクリル酸)、ポ
リ(マレイン酸)、ポリ(アクリルアミド)、及びアク
リル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、アクリルアミ
ドプロピオニックスルホン酸、アクリルアミドプロパン
スルホン酸、アルキルアクリルアミド、スチレン、マレ
イン酸、およびこれらの組み合わせのコポリマーが挙げ
られる。
止剤としては、例えば水溶性亜鉛塩、ホスホネート、ニ
トレート、モリブデート、タングステート、シリケー
ト、エタノールアミン、脂肪酸アミン及びポリ(カルボ
ン酸)が挙げられる。
しては、例えばベンゾトリアゾール又はビスベンゾトリ
アゾール、ベンゾトリアゾール又はトリルトリアゾール
の誘導体が挙げられる。
ールド剤としては、例えば、2−ホスホノブタン−1,
2,4−トリカルボン酸、ヒドロキシエチルジホスホン
酸、加水分解ポリ(無水マレイン酸)及びヒドロキシホ
スホノ酢酸が挙げられる。加えることのできる沈殿剤と
してはアルカリ金属カーボネートが挙げられる。水処理
システムは、例えば、酸素スキャベンジャー、消泡剤及
び殺生物剤などを含むことができる。洗浄用途で使用さ
れる装置用の洗浄溶液は、典型的には本発明のポリ(ア
ミノ酸)に加えて、界面活性剤、ビルダー、および不活
性の希釈剤を含む。
性剤としては、たとえばC8からC1 2のアルキルベンゼ
ンスルホネート、C12からC16のアルカンスルホネー
ト、C1 2からC16のアルキルスルフェート、C12からC
16のアルキルスルホスクシネート、C12からC16のスル
フェート化エトキシル化アルカノールのようなアニオン
性界面活性剤、C6からC12のアルキルフェノールエト
キシレート、C12からC2 0のアルカノールアルコキシレ
ート、およびエチレンオキサイドとプロピレンオキサイ
ドのブロックコポリマーのようなノニオン性界面活性剤
がある。任意に、ポリアルキレンオキサイドの末端基は
ブロックすることができ、ポリアルキレンオキサイドの
フリーなOH基はエーテル化、エステル化、アセタール
化および/またはアミン化することができる。他の変成
として、ポリアルキレンオキサイドのフリーなOH基を
イソシアネートと反応させることができる。ノニオン性
界面活性剤には、C4からC18のアルキルグルコサイド
と、それらのアルコキシル化により得られるアルコキシ
ル化生成物、特にはアルキルグルコサイドとエチレンオ
キサイドとの反応により得られるものも含まれる。洗浄
溶液中で使用できる界面活性剤は、両性であってもよ
く、ソープであってもよい。一般に、界面活性剤は、洗
浄溶液中に10から500mg/リットル、好ましくは
50から250mg/リットルの濃度で存在する。
は、たとえば、ホスフェート類、具体的にはオルトホス
フェート、およびピロホスフェート、特にはナトリウム
トリポリホスフェートが挙げられる。ビルダーのさらな
る例としては、ゼオライト、炭酸ナトリウム、ポリカル
ボン酸、ニトリロトリ酢酸、クエン酸、酒石酸、上記酸
の塩、並びにモノマー性、オリゴマー性、およびポリマ
ー性ホスホネートが挙げられる。一般に、ビルダーは洗
浄溶液中に、50から1500mg/リットル、好まし
くは300から800mg/リットルの濃度で存在す
る。不活性希釈剤は、典型的には、洗浄剤配合物におい
て他の成分を分散させ、または懸濁させるために配合物
中で使用される化合物である。典型的な希釈剤として
は、例えば、硫酸ナトリウムのような不活性固体、また
は水のような不活性溶剤が挙げられる。
は、灰色化防止剤、漂白剤、染料移動禁止剤、蛍光増白
剤、酵素、さらなる腐食防止剤、および香料などがあ
る。本発明の腐食防止剤は、5から200℃、好ましく
は15から95℃の温度で運転される水性系においてよ
り効果的である。
可能性のあるカチオン及びアニオンの存在下で、腐食を
防止するのに効果的である。水性系に存在する可能性の
あるカチオンとしては、たとえば、鉄、亜鉛、マンガ
ン、およびナトリウム、カリウム、カルシウム、および
バリウムのようなアルカリ金属およびアルカリ土類金属
がある。水性系に存在する可能性のあるアニオンとして
は、たとえば、カルボネート、スルフェート、スルホネ
ート、ホスフェート、シリケート、ホスホネート、およ
びクロライドイオンがある。これらのカチオンおよびア
ニオンは、炭酸カルシウム、鉄酸化物、燐酸カルシウ
ム、及び燐酸亜鉛のような不溶性塩を形成する可能性が
ある。本発明の腐食防止剤の更なる効果は、部分的にま
たは完全に生物分解性であることである。
様を詳細に説明する。重量平均分子量(Mw)が報告さ
れているすべての実施例において、Mwは、標準試料と
してMw=4500のポリ(アクリル酸)を用いてゲル
透過クロマトグラフィーによって測定した。表1−6に
おいて用いた略語は表7において定義している。
有用な腐食防止剤を、それらの腐食を防止する能力に関
して試験した。実施例1−28における試験法では、腐
食防止剤を含む試験溶液を緩やかに攪拌しつつ、完全に
浸漬させた金属片の腐食を測定した。金属片の腐食は、
試験溶液中の鉄濃度を分析することにより測定した。し
たがって、2つの試験溶液を比較した場合、より低い鉄
濃度を示す試験溶液に含まれる腐食防止剤が、より効果
的であることとなる。それぞれの試験腐食防止剤につい
て、200gの試験溶液が8オンスのジャー中で調製さ
れた。実施例1−17では、表1に示された洗浄試験溶
液が使用された。
計) 脱イオン水 (残部) 表1の洗浄試験溶液は、洗濯または自動食器洗浄機にお
いて洗浄のために使用される典型的な洗浄溶液である。
洗浄剤スラリーは、表2に示される成分を含有する。
(界面活性剤) 1.03重量%の直鎖アルキルスルホネート(界面活性
剤) 脱イオン水 (残部)
使用された。水処理試験溶液は、1)表3に示された組
成の貯蔵溶液、179g、2)試験溶液中に、所望の濃
度になる量で加えられた腐食防止剤、および3)残部の
脱イオン水からなっていた。貯蔵溶液の組成は表3に示
す。
試験溶液については、添加されたポリ(アミノ酸)の濃
度は、酸形態のポリマーを基準とする。ピロホスフェー
トを含む試験溶液については、ピロホスフェートの濃度
は、PO4を基準とする。試験溶液を調製した後、それ
ぞれを圧縮空気で5分間スパージした。スパージ後、そ
れぞれの試験溶液のpHを希釈塩酸または希釈水酸化ナ
トリウムで、5.5、7.0または10.0に調整し
た。
で作られており、オランダ、PAの、Delta Te
chnologiesから入手した。各金属片は、ほぼ
68x13x1.2mmの寸法を有し、ほぼ10gの重
量を有していた。使用前に金属片を以下の手順で調整し
た:1)2−プロパノールで洗浄、2)水で洗浄、3)
軽石を包んだチーズクロスでバフがけ、4)水で洗浄、
5)2−プロパノールで洗浄、6)チーズクロスで乾
燥。
それぞれの試験溶液のジャーに入れた。試験溶液のジャ
ーを室温でシェーカーにおき、ゆっくりしたスピードで
20時間振動させた。金属片は試験溶液内に完全に浸漬
されていた。20時間経過後、それぞれの金属片は、ジ
ャーから取り出され、金属片上の腐食生成物が試験溶液
中にかき集められた。
をpH0.5まで酸性にし、大きな鉄の粒子を溶解し
た。pH0.5で10日間保持した後、それぞれの試験
溶液のpHを4.5に上げ、合計の鉄を分析した。それ
ぞれの水処理溶液は、鉄粒子を溶解するための特別な手
段を採ることなく、合計の鉄の量を分析した。試験溶液
の鉄の量は、Hach DR/3000分光光度計を使
用し、Hach DR/3000分光光度計のマニュア
ルに、「鉄、トータルDR/3000手順、コードI.
3」として示されている方法により測定した。
は、界面活性剤およびビルダーを含む洗浄溶液中におい
て、腐食防止剤を含有しない洗浄溶液(対照)と比較し
て優れた腐食防止をもたらすことを示している。表4
は、洗浄溶液中にナトリウムシリケートが存在する系で
も存在しない系でも、ポリ(アミノ酸)は腐食防止の効
果があることを示している。ナトリウムシリケートは、
洗浄溶液においては一般的な腐食防止剤である。ポリ
(アミノ酸)は、ピロホスフェートを含む洗浄溶液にお
いても、腐食防止剤として効果を有する。
16,300の範囲のアスパラギン酸のホモポリマー
が、洗浄溶液において腐食を防止するのに効果があるこ
とを示している。ホモポリマーは、洗浄溶液中にナトリ
ウムシリケートが存在しない時に特に腐食防止効果があ
る。(実施例4および8)
ーが洗浄溶液において腐食を防止するのに効果があるこ
とを示している。実施例12−13、15および17
は、アミノ酸のコポリマーが、洗浄溶液中にナトリウム
シリケートが存在する時に腐食防止効果があることを示
している。コポリマーは、洗浄溶液中にナトリウムシリ
ケートが存在しない時にも腐食防止効果がある。(実施
例14および16)
酸との混合物を熱縮合反応にかけてポリ(スクシンイミ
ド)を形成させることによって、実施例4−11におけ
るポリアスパラギン酸を調製した。実施例4−7では、
98.5重量%のアスパラギン酸と2.5重量%のオル
トリン酸を反応させた。実施例8−11では、80重量
%のアスパラギン酸と20重量%のオルトリン酸を反応
させた。実施例4−11では、反応終了後、水でオルト
リン酸がポリ(スクシンイミド)から洗い出された。実
施例4−11のポリ(スクシンイミド)は、ついでpH
10.8で、90℃において、30分間、水酸化ナトリ
ウムを使用して加水分解され、ポリ(アスパラギン酸)
を形成した。
ポリマーは、アミノ酸の熱縮合反応により調整された。
表4のそれぞれのコポリマーについて、アミノ酸を、表
4の「ポリ(アミノ酸)」の欄に示す第1のアミノ酸
(即ちアスパラギン酸)80モルに対して、表4に示す
第2のアミノ酸20モルの割合で反応させ、反応生成物
を形成させた。反応はポリリン酸の酸触媒を用いて行わ
れた。反応が完了した後、水で洗浄することによって酸
触媒を反応生成物から除去し、反応生成物を透析によっ
て精製した。精製された反応生成物は、次に、水酸化ナ
トリウムを用いて10.8のpHにおいて、90℃で3
0分間、加水分解された。
する前にpH=10に調整された 2: シリケートが存在する場合、洗浄試験溶液中、2
2mg/lのナトリウムシリケートが存在した 3: 洗浄試験溶液中、酸形態のポリマーとしてのポリ
マー濃度 4: 洗浄試験溶液中、PO4としてのホスフェート濃
度
1以上のピロホスフェートを含む腐食防止剤は、幅広い
pH範囲において腐食を防止する効果があることを示し
ている。表5は、実施例20,22,24,26および
28のように、腐食防止剤がポリ(アスパラギン酸)と
ピロホスフェートとの組み合わせであるとき、ポリアス
パラギン酸の腐食防止能力は、所定のMwのポリアスパ
ラギン酸単独(実施例19,21,23,25および2
7)、またはホスフェート単独(比較例18)の場合と
比較して、著しく改善されることを示す。表5は、ポリ
(アスパラギン酸)とピロホスフェートとの組み合わせ
は、pH5.5から10の範囲において、ポリアスパラ
ギン酸単独の場合よりも優れた腐食防止能力を有するこ
とを示す。ポリ(アスパラギン酸)とピロホスフェート
との組み合わせは、ポリアスパラギン酸の濃度が100
mg/lから10mg/lに低下した場合でも、ポリア
スパラギン酸単独の場合よりも優れた腐食防止能力を有
することを示す(実施例21−26)。
ン酸は、無水マレイン酸とアンモニアとを反応させてポ
リスクシンイミドを形成することによって調製した。3
0重量%のアンモニア水溶液を反応において希釈剤とし
て用いた。用いたアンモニア対無水マレイン酸のモル比
は、アンモニア1.05:無水マレイン酸1モルであっ
た。無水マレイン酸1モルに対して水酸化アンモニウム
0.13モルのモル比で希釈剤を用いた。次に反応から
形成されたポリスクシンイミドを、10.8の水性pH
で、90℃において30分間、水酸化ナトリウムで加水
分解し、ポリ(アスパラギン酸)を形成させた。調製工
程において、無水マレイン酸とアンモニアとを反応させ
てマレイン酸のアンモニウム塩を形成させ、これを次に
縮合してポリスクシンイミドを形成させた。
は、アスパラギン酸とオルト燐酸の反応混合物の組成
が、表5に示されたMwとなるように変更されたことを
除き、実施例4−11と同様にして調製された。反応混
合物の組成は以下の通りである。
後、オルト燐酸をポリスクシンイミドから水で洗い出
し、完全に酸を取り除いた。次にポリスクシンイミド
を、10.8のpHで、90℃において30分間、水酸
化ナトリウムで加水分解し、ポリ(アスパラギン酸)を
形成させた。
としてのポリマー濃度 6: 洗浄試験溶液中、PO4としてのホスフェート濃
度
5未満のpHと、1900より大きな分子量の領域で腐
食防止剤として効果があることを示している。表6は、
アスパラギン酸のホモポリマー(ポリアスパラギン酸)
の腐食防止能力が、分子量と共に増大することを示して
いる(実施例19,21および27)。ポリマーを含ま
ない対照と比較したとき、ポリ(アスパラギン酸)は
5.5から7.0のpH範囲において腐食防止効果があ
る。表6は、ポリ(アスパラギン酸)は10mg/l以
上の濃度において腐食防止効果があることを示す(実施
例21,23および25)。
としてのポリマー濃度
Claims (18)
- 【請求項1】 有効量の、1以上のポリ(アミノ酸)を
装置と接触する洗浄溶液に加える工程を含む洗浄用途に
使用される装置において腐食を防止する方法であって、 ポリ(アミノ酸)が、アミノ酸、アミド酸、モノエチレ
ン性不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩及びヒドロキ
シポリカルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択
される少なくとも一つの化合物の反応生成物を含み、 洗浄溶液が少なくとも1つのビルダー、少なくとも1つ
の界面活性剤および水を含み、 防止される腐食が装置中の鉄金属の腐食である方法。 - 【請求項2】 アミノ酸が、グリシン、アラニン、バリ
ン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロ
シン、トリプトファン、セリン、トレオニン、アスパラ
ギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、リ
シン、アルギニン、ヒスチジン、メチオニン、シスチ
ン、システイン、プロリン、ヒドロキシプロリン、β−
アラニン、ホスホセリン、ヒドロキシリシン、オルニチ
ン、シトルリン、ホモシステイン、シスタチオニン、お
よび4−アミノ酪酸からなる群から選択される請求項1
に記載の方法。 - 【請求項3】 アミド酸が、マレアミド酸、メチレンス
クシンアミド酸、並びに、メサコン酸、メチレンマロン
酸、フマル酸、シトラコン酸、アコニット酸、アルキル
マレイン酸、およびアルケニルスクシン酸のモノアミド
からなる群から選択される請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 モノエチレン性不飽和ジカルボン酸のア
ンモニウム塩が、マレイン酸、イタコン酸、メサコン
酸、メチレンマロン酸、フマル酸、シトラコン酸、アコ
ニット酸、アルキルマレイン酸、およびアルケニルスク
シン酸の部分又は完全アンモニウム塩からなる群から選
択される請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 ヒドロキシポリカルボン酸のアンモニウ
ム塩が、クエン酸、イソクエン酸、粘液酸、酒石酸又は
リンゴ酸のアンモニウム塩からなる群から選択される請
求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 反応生成物が、カルボン酸、ヒドロキシ
カルボン酸、アルコール、アルコキシル化アルコール、
アミン、アルコキシル化アミン、ラクトン、ラクタム及
びこれらの組合せからなる群から選択される1以上の任
意のモノマーを更に含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 ポリ(アミノ酸)がアミノ酸のコポリマ
ーである請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 ポリ(アミノ酸)がアミノ酸のホモポリ
マーである請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 アミノ酸のホモポリマーが、アスパラギ
ン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、ヒスチジ
ン、アラニン、β−アラニン、4−アミノ酪酸、マレア
ミド酸、マレイン酸のアンモニウム塩及びリンゴ酸のア
ンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも一つ
の化合物の反応生成物を含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項10】 洗浄溶液が本質的に水溶性シリケート
を含まない、請求項1記載の方法。 - 【請求項11】 有効量の、1以上のアミノ酸のホモポ
リマーと、1以上のピロホスフェートを水性系に加える
工程を含む腐食を防止する方法であって、 防止される腐食が水性系中の鉄金属の腐食であり、 ホモポリマーが、アミノ酸、アミド酸、モノエチレン性
不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩及びヒドロキシポ
リカルボン酸のアンモニウム塩からなる群から選択され
る少なくとも一つの化合物の反応生成物を含み、 ホモポリマーがただ1つのタイプの繰り返し単位を含有
する方法。 - 【請求項12】 アミノ酸のホモポリマーが、アスパラ
ギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、ヒスチジ
ン、アラニン、β−アラニン、4−アミノ酪酸、マレア
ミド酸、マレイン酸のアンモニウム塩及びリンゴ酸のア
ンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも一つ
の化合物の反応生成物を含む請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 アミノ酸のホモポリマーがポリ(アス
パラギン酸)である請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 水性系が3から12のpHで操作され
る、請求項11に記載の方法。 - 【請求項15】 有効量の、1以上のアミノ酸のホモポ
リマーを水性系に加える工程を含む腐食を防止する方法
であって、 ホモポリマーが1900より大きな重量平均分子量を有
し、 水性系が7.5以下のpHで操作され、 防止される腐食が水性系中の鉄金属の腐食である方法。 - 【請求項16】 ホモポリマーが、アミノ酸、アミド
酸、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸のアンモニウム
塩及びヒドロキシポリカルボン酸のアンモニウム塩から
なる群から選択される少なくとも一つの化合物の反応生
成物を含み、 ホモポリマーがただ1つのタイプの繰り返し単位を含有
する、請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 アミノ酸のホモポリマーがポリ(アス
パラギン酸)である請求項15に記載の方法。 - 【請求項18】 アミノ酸のホモポリマーが、5000
より大きな重量平均分子量を有する請求項15に記載の
方法。
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