KR820000993B1 - 금속방식제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

금속방식제

본 발명은 중합인산 화합물과 아연화합물을 함유하는 금속방식제에 관한 것으로 특히 보존안정성이 높고 장기간 방식효과가 지속되는 수성금속방식제에 관한 것이다.

중합인산화합물과 아연화합물과의 그 성분 또는 이들을 함유시킨 다성분조성이 금속에 대하여 현저한 방식효과를 가지는 것은 기히 공지된 바 있다. 그러나 이러한 금속방식제는 이를 조제할 때의 처리방법 내지 조건에 따라 유통 내지 저장되는 사이에 방식제 중에 배색 침전이 생성되고, 이것이 점차 증대되어 결국에 있어 이 백색결정이 용기 저면에 침적고결하기에 이르는 것이다. 이와 같은 현상을 방식제 성분의 변질에 의한 것임은 액이 농축된 결과가 아님에 따라 쉽게 이해되는 것이다.

즉, 이와 같은 방식제는 냉각수등의 용수계에 첨가사용하기 이전, 기히 방식능력이 저하하고 상품가치가 손상된 것이며, 또한 실제 사용하는 경우 저장탱크 또는 주입기기 및 배관중에 침적고결된 침전이 그들을 폐색하거나 주입작업을 곤란하게 하여 적절한 주입량을 유지할 수 없게 하는 상태를 초래한다.

본 발명에 있어 「안정」이라 함은 상기한 바와 같은 현상이 수반하지 아니하는 의미에 있어 사용되고 정의되는 것이다. 이에 대하여 방식제의 농도를 극히 낮게 하여 필요로 하는 많은 양을 투여하는 방법을 강구함으로서 상술한 침전의 생성을 피할 수가 있고, 안정화 될 수 있음은 쉽게 고려될 수 있으나, 이는 실제면에서 도저히 채용될 수 없음이 명백하며, 따라서 종래에 이와 같은 장해를 배제시키기 위한 근본적인 대책이 없이 결국은 사용량에 대응하는 소량식 조제하에 단기간에 사용하거나 침전생성 제품을 회수하여 교환하는 등의 처지가 채택되고 있음에 불과하였다.

본 발명자등은 방식성능이 높은 중합인산화합물과 아연화합물을 주성분으로 함유하는 방식제의 효과를 저하시킴이 없이 보관, 수송 및 사용에 있어 하등의 장해가 없는 방식제의 개발을 위하여 상술에서와 같은 바람직하지 못한 현상에 대하여 여러가지 연구를 하였다.

발명자등은 침전물의 성분이 인산 아연이라는 것과 그 생성원인 및 경과가 중합인산화합물이 서서히 가수분해되어 인산이온을 용출하고, 이것이 아연화합물로부터의 아연이온과 결합하여 침전을 생성하고 축적되는 것임을 실험적으로 확인하였으나, 이 실험검토에 있어 인산 아연의 침전생성의 속도 및 양과 수중에 유출하고 있는 인산 이온의 농도와의 관련성을 추궁중에 다음과 같은 중대한 사실을 발견하였다.

즉, 중합인산화합물과 아연화합물의 산성수용액을 인산화합물의 가수분해를 촉진시키는 70℃의 가온하로 유지하여 비교적 급속하게 침전이 생성하는 여건을 조성하고, 그 복수시료에 각각 다른 농도의 정인산을 첨가하여 관찰하였는바, 표-1에 표시한 바와 같은 각 시료간에 침전생성의 차이가 있으며, 어느 농도에 있어 현저하게 감소되거나 거의 생성하지 아니하는 현상이 있음을 확인하였다.

[표 1]

이의 사실은 아연이온을 함유하는 수계(水系)에 있어서는 인산이온이 첨가됨에 의하여 침전의 생성이 촉진되어 첨가량에 비례하여 증가할 것이라는 당업계 기술자의 상식적인 추고를 부정하게 되는 것으로 극히 주목할 만한 사실인 것이다. 그 이유에 대하여서는 아연 및 인산의 이온농도가 중합인산화합물과의 관계에 있어 특정농도에 도달되었을 때, 침전의 생성을 억제 내지 정지하는 화합물이 생성하거나, 작용에 의해 연유되는 것으로 고려될 수 있으나 원인을 명확히 구명할 수는 없었다.

본 발명자등은 상기에서와 같은 발견을 기초로 하여 당해 방식제의 방식효과를 보유하고 또한 침전생성을 억제 내지 저하시킬 수 있는 각 성분의 조성영역 및 기술적 조건등에 대하여 예의 연구한 결과, 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명은 중합인산화합물과 아연화합물을 함유하는 수성방식제에 수성계로서 인산이온을 생성하는 함인 화합물을 함유시켜서 되는 안정한 금속방식제를 얻고저 하는 것이다.

본 발명을 성공에 의하여 종래부터, 예를들면 냉각수등 각종 공업용수의 금속방식제로서, 그의 성능이 평가되고 유용성이 인식되어 왔던 중합인산화합물∼아연화합물계의 금속방식제의 침전생성에 의한 품질저하를 방지할 수 있음과 동시에, 그 품질을 장기간 안정하게 지속시킴으로서 이 방식제를 수계에 사용할 경우 기기, 배관을 폐색시키는 예와 같은 장해를 배제하며, 주입을 위한 작업성을 개선하여 실용적 가치가 있는 금속방식제로서 효과를 충분하게 발휘할 수 있게 되었다.

본 발명은 그 자체에 방식효과를 가지는 중합인산화합물에서 선택된 1이상과, 단독으로서 금속표면에 피막을 형성하고 부식으로부터 보호하는 성능을 가지는 아연화합물에서 선택된 1이상과의 2성분을 주체로 한 수성용액이며, 조제시 또는 그 이후의 저장기간중에 서서히 침전이 생성하는 성질과 함께 그 상태를 가지는 수성금속방식제를 대상으로 한다.

본 발명은 금속방식제로서 사용되는 중합인산화합물로서는 일반식 Mn+2PnO₃n+1(단 M은 수소 또는 알카리금속, n은 1-10의 정수를 표시함)로 표시되는 중합인산 또는 그의 알카리 금속염 및 일반식(MPO₃)n(단 M은 수소 또는 알카리금속, n은 1-0의 정수를 표시함)으로 표시되는 메타린산 또는 그의 알카리금속염이고, 그 대표적인 것으로는 피토린산, 트리포리린산, 테트라포리린산, 펜타포리린산, 메타린산, 트리메타린산, 핵사메타린산, 산성피로린산, 트리포리린산 및 산성핵사메타린산 또는 그들의 알카리 금속염을 들 수 있는 것이나, 그들중 가장 적합한 것은 핵사메타린산, 산성핵사메타린산 및 트리포리린산의 나트리움염인 것이다.

또한 본 발명에 있어서 다른 예의 금속방식제로서 사용되는 아연화합물로서는 유산아연, 염화아연, 초산아연을 들 수 있는 것이나, 그들중에서 가장 적합한 것은 유산아연, 염화아연인 것이다.

다시 본 발명에 있어 금속방식제로서 사용되는 화합물로서 핵사메타린산아연 또는 산성핵사메타린산아연 또는 그들의 알카리금속염도 유효한 것으로 들 수 있다. 이들 화합물은 중합인산화합물로서 금속표면의 부식을 억제하는 성능 및 작용을 가지는 동시에 분자중에 아연을 함유하고 있어 아연화합물로서의 방식작용도 공유하고 있고, 이들 각자가 단독 및 2종 이상 나가서는 앞에서 열거한 중합인산화합물 또는 아연화합물과 혼용할 수 있는 최적한 방식제 성분인 것이다.

본 발명에 있어서 상술한 1종 또는 2종 이상의 필수성분의 다른 방식제 성분으로 기히 공지되어 있는 예를들면, 호스혼산류, 호스호노칼본산류, 옥시칼본산류 및 유기아민류와 같은 화합물을 첨가하거나, 동(銅)의 방식에 유효한 치아솔류 및 트리아솔류가 첨가되어 상대적으로 방식효과가 부가되는 제제(製劑)도 본 발명의 대상이 되는 것이다.

이와 같은 금속방식제는 각 성분, 조성비율에 의하여 약간의 차이는 있으나 당업자의 상식에 따른 처리법 순서에 의하여 물에 용해하고 조제되는 것이다. 일반적으로 아연화합물은 중성수에서는 용해가 어렵고 대략 pH 3.0이하의 산성에서 가용성이어서 본 발명에 있어서도 방식제 조제시 예를들면, 염산, 유산, 설파민산, 호박산, 주석산, 쿠엔산, 능금산, 그루콘산(gluconic acid), 수산 및 호스혼산(Phosponic acid)등의 무기 또는 유기의 산성물질을 첨가하여 소정의 pH를 유지, 아연화합물의 가용화 조건하에서 조제되는 것이 바람직하다. 그러나, 방식제 성분이 상기한 산성핵사메타린산, 산성핵사메타린산아연 및 산성피로린산에서와 같이 그 자체가 수성액 중에서 산성을 나타내는 것을 사용할 때에는 별도로 산성물질을 첨가할 필요가 없거나 소정의 pH를 유지하기 위한 필요량만큼 부가하면 족한 것이다.

본 발명의 부식제는 필수의 구성성분인 중합인산화합물과 아연화합물, 특히 필요에 따라 다른 부식유효성분의 소요량을 물에 용해하고, 그와 동시 또는 조제 후 수성계로서 이온을 생성하는 함인화합물로서는 일반식 M₃PO₄(단 M은 수소 또는 알카리금속을 표시한다)로 표시되는 오리트린산 또는 그 알카리금속염이며, 바람직한 것은 정인산, 제1, 제2 및 제3인산의 나트리움 또는 카리움염을 들 수 있는 것이다.

본 발명의 안정한 방식제는 상기한 방식제 수용액의 전체에 대하여 일산이온(PO₄)으로 하여 2.0∼20.0중량% 바람직하기는 5.0∼10.0중량% 함유시킬 필요가 있으나, 이 함유량은 본 발명의 필수의 방식제 성분인 중합인산화합물과 아연화합물의 조성비율의 규제를 받게 되어 양자가 소정범위의 비율인 경우에 대하여 상기한 소정범위량의 함인화합물의 첨가가 안정된 방식제를 얻기 위하여 유효하게 작용한다.

즉, 본 발명의 방식제는 본래에 보유할 방식효과를 저하시킴이 없이 안정성을 유지 또는 향상시키는 것을 목적으로 하기 때문에 방식제의 유효성분의 배합비율에 소정된 범위가 존재하는 것은 물론이다. 또한 상기한 목적에 있어 그 조제시에 침전이 생성하여 안정적이 되지 못한 것은 물론, 조제 후 한도를 초과하여 침전이 생성하는 것과 같은 안정성이 결여된 방식조성의 수용액에 대하여서는 함인화합물의 첨가는 유효하지 못하다. 따라서 본 발명에 있어서 수성금속방식제는 상기와 같은 제요구를 만족할 수 있게 중합인산화합물과 아연화합물을 그 양자의 합계량이 그전의 방식제 중 50중량% 이하, 바람직하기는 20∼35중량%의 농도로 함유하고, 그 비율이 P₂O₅:Zn로 하여 1:0.04∼1.5 바람직하기는 1:0.01∼1.2(중량비)의 범위로 함유한 것이다. 이와 같은 함유농도 및 배합비율에서 얻어지는 방식제는 조제시에 있어서는 일단 혼탁이 없는 안정된 수용액이고 충분하게 방식효과를 보유하는 것이나, 본 발명의 함인화합물을 첨가하므로서 비로서 소기의 안정된 방식제를 얻을 수 있게 되는 것이다.

앞에서도 상술한 바와 같이 이러한 종류의 방식제에 있어서의 침전 생성은 중합인산화합물에서 서서히 인산이온이 용출하여 그것이 어느 농도에 도달되었을 때, 이것과 기히 존재하는 아연이온이 결합하여 미세한 백색결정이 석출되고, 다시 침전의 생성에 따라 인산이온 및 아연이온이 점차적으로 용출결합하여 결정석출을 반복하므로서 인산아연의 침전이 증가하고, 이어서 침적고결에 이르게 되나 발명자 등의 관측에 의하면 그 침전생성의 속도는 통상 20∼30℃의 온도에 있어서도 물론 70℃ 부근의 온도에 있어서도 침전생성은 육안으로서는 거의 확인할 수 없고 일정시간 경과 후 확인할 수 있는 정도의 느린 것이다. 그러나 이와 같은 수성방식제에 인산이온이 2∼20중량% 존재시에는 침전의 생성이 현저하게 감퇴되고, 특히 5∼10중량%의 범위가 존재될 때에는 침전생이 거의 정지되거나 현저하게 감소한다는 것을 시간을 두고 관측한 결과에 의하여 확인되어, 후술하는 실시예에서 표시하는 바와 같이 침전을 생성시키지 아니하는 일정기간은 3개월 이상이 보증되는 것이다.

그리하여 상술한 바와 같이 수성액중, 인산이온이 존재하므로서 유효의 정도는 방식성분으로서 함유되는 중합인산화합물과 아연화합물과의 비율 및 그들의 액중 합계농도에 좌우되고 각각 유효범위가 있기 때문에 이들 양성분과 함인화합물과의 양비도 자연 특정되게 되는 것이나, 특히 아연화합물과 함인화합물과의 중량비가 Zn:PO₄로 하여 1:0.2∼10.0 바람직하기는 1:0.6∼6.0의 경우 방식성 및 안정성에 대하여 극히 양호한 결과가 기대된다. 그러나 인산이온 농도가 2중량% 이하이면 침전생성의 감소경향이 전혀 없고 종래의 방식제와 동일하게 1개월 이내에서 침적고결하고, 20중량% 이상이면 조제시 곧 침전이 생성되거나 1주간의 안정성도 보증할 수 없는 현저한 침전생성 현상이 나타났다.

본 발명에 있어 수성방식제에 대한 함인화합물의 첨가는 수성방식제의 조제시가 최적합하지만 침전의 생성이 현출되지 아니한 상태에 있어 첨가하는 경우에도 유효한 것이고, 다시 침전이 생설할 때에 있어서도 상술한 바와 같이 불리 내지 장해가 없는 시점이면 함인화합물을 첨가하며 소정의 인산이온 농도를 조정하므로서 이후 침전생성을 억제하여 정지시킬 수 있어 본 발명 목적을 충분히 달성할 수가 있는 것이다.

그러나 본 발명자등의 실험에 의하면 중합인산화합물이 해리되어 인산이온이 생성하여 대략 0.5%의 농도에 도달하였을 때 침전생성이 시작되기 때문에 방식제 조제액의 첨가에 있어서는 액의 온도에 있어서의 중합인산화합물의 해리속도를 고려하여 함인화합물의 첨가시기를 설정하여야 하는 것이 바람직하다.

따라서 첨가하는 함인화합물은 수성액중에서 급속하게 인산이온을 생성하는 것임이 바람직하여, 상기에서 말한 함인화합물이 여기에 해당된다. 여기서 “급속하게”이라 함은 기술상식적으로 함인화합물이 용해 후 곧 해리하여 이온화하는 것을 말하지만, 본 발명에 있어서는 이온의 용출이 비교적 장시간을 요하는 것에 대하여서도 기술한 바와 같이 방식제 수성액중에 있어서 침전이 생성하지 아니하거나, 또는 극히 소량이 생성하여 실질적으로 장해가 발생하기에 이르는 사이에 해리용출하여 소망의 이온농도를 나타내는 것은 이 범위의 함인화합물에 포함되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 중합인산화합물과 아연화합물을 주성분으로 하는 수성방식제에 있어서 불가피하게 생기는 인산아연의 침전생성을 함인화합물을 첨가한다는 생각외의 처리에 의하여 억제 내지 정지시켜 장기 저장 내지 보존하는 사이에 품질을 안정하게 유지하는 것을 가능하게 한 것이나, 이와 같은 수성방식제는 종래의 것에 비하여 인산이온을 보다 다량으로 함유하고 있어 이것을 본래의 목적으로 하는 금속면의 방식을 위하여 냉각기등의 수계에 첨가사용 할때에는 스켈생성의 가능성이 생겨 이와 같은 변의 장해에 대하여 대책이 필요하게 된다. 즉, 본 발명의 수성방식제는 그 조제시 또는 별도로 필요에 따라 스켈방지를 위한 분산제가 첨가되는 것에 의하여 충분히 공업적 가치를 갖는 안정한 방식제로서의 품질이 보증되는 것이다. 이러한 목적을 위하여 유용하게 사용할 수 있는 것은 종래부터 분산제로서 공지의 것을 예시하면 포리아크릴산류, 호스혼산류인 것이다.

이하 실시예, 참고예를 들어 본 발명의 실시태양과 효과를 표시한다.

[실시예 1∼8, 비교예 1∼3]

표-2에 표시한 배합으로서 각 방식제를 조제하고 다음에 하기의 시험방법 A, B를 실시하여 침전의 생성상항을 관찰하고, 표 3에 표시한 바와 같은 결과를 얻었다. 더우기 실시예 4 및 비교예 3에 대하여는 시험방법 A를 실시하고 침전생성 상항을 확인 후 시험방법 B를 시도하여 동일한 관찰을 하였다.

[조계방법]

중합인산화합물과 아연화합물 또는 여기에 타의 방식제성분을 25℃의 순수한 물에 용해하고, 이어서 산성물질을 가하여 pH를 대략 2∼3으로 유지시키고 완전용해하여 비교를 위한 수성방식제에 함인화합물을 첨가하고 본 발명의 수성방식제를 제조하였다. 수치는 중량%를 표시하고, 중합인산화합물, 아연화합물 및 함인화합물의 란의 괄호내의 수치는 각각 전방식제중의 P₂O₅·Zn 및 PO₄로 한 것의 중량%를 표시한 것이다.

[침전생성의 시험]

[시험방법 A]

각 제제 100kg을 비이커에 넣고 70℃ 항온조에 넣어 강제적으로 침전이 생성되기 쉬운 조건하에 방치하고 일정 시간마다 인출하여 침전생성의 유무를 관찰하였다.

[시험방법 B]

각 제제 100kg을 P.V.C탱크에 넣고 1977년 9월 11월에 걸쳐 평균의 기온도 18℃의 옥외에 방치하고 일정 기간마다 외관으로 침전생성의 유무를 관찰하였다.

[표 2]

[표 3]

[실시예 9]

산성핵사메타린산 나트리움 아연, 30중량부(P₂O₅로 하여 20.3중량부, Zn로 하여 3.1중량부)와 설파민산 10중량부를 상온의 물 55중량부에 첨가한다. pH는 2.5이고, 양성분은 완전용해되었다. 여기에 제1인산나트리움 5중량부(PO₄로 하여 3.96중량부)를 첨가하여 본 발명의 수성방식제를 조제하였다.

이어서 이를 시험방법 A로 시험한 결과 7일 경과되어도 침전이 생성되지 아니하였다.

[참고예 1]

실시예 4, 실시예 8 및 비교예 3의 수성방식제의 방식분산테스트를 시도하여 본 발명의 수성방식제가 방식성, 분산성에 있어 종래품과 비교하여 손색없고 상품으로서의 가치가 있음을 확인하였다.

시험방법은, 일본 오오사까기 물 1.0ℓ를 데스타에 넣고 여기에 50mm×30mm×1.0mm의 SS-41을 현수하고, 상기 수성방식제를 80ppm 첨가하여 60℃로 5일간 테스트 비이스를 100rpm의 속도로 회전시키였다. 종료 후 테스트 비이스를 인출하고 그 부식감량을 측정하여 MDD(mg/dm²/day)를 산출함과 동시에 테스트 비이스 표면에 대한 스켈의 부착상항을 외관으로 관찰하였다. 결과를 표 4로 표시한다.

[표 4]

더우기, 실시예 8의 수성방식제에 아크릴산, 후마루산공중합물의 나트리움염(분자량 3000)(특원소 50-113898기재 분산제) 5ppm을 첨가하고 상기 방식, 분산시험을 실시한 결과, MDD는 2.8이고 스켈의 부착은 전혀 인정할 수 없었다.

Claims (1)

1. 중합인산화합물과 아연화합물을 함유하는 수성액에 인산이온을 생성하는 함인화합물을 첨가하는 것으로서 중합인산화합물과 아연화합물의 중량비가 P₂O₅:Zn로 1:0.04∼1.5의 비율 또는 이들 2성분의 합계농도가 50중량% 이하에서 함인화합물의 농도가 인산이온으로 2.0∼20중량%인 안정된 수성금속방식제.