JPH01263187A - 不凍液 - Google Patents

不凍液

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JPH01263187A
JPH01263187A JP63091594A JP9159488A JPH01263187A JP H01263187 A JPH01263187 A JP H01263187A JP 63091594 A JP63091594 A JP 63091594A JP 9159488 A JP9159488 A JP 9159488A JP H01263187 A JPH01263187 A JP H01263187A
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water
copolymer
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Hideya Tateiwa
立岩 秀也
Yoshinori Ichiwara
一藁 吉紀
Tsuneyoshi Fujii
藤井 恒良
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Nippon Shokubai Co Ltd
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  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は液冷式内燃機関の冷却水の凍結防止に使用する
グリコール類、水および腐食抑制剤とからなる不凍液に
関する。さらに詳しくは自動車エンジンの冷却液として
、凍結防止の他に、防錆、防食等の自動車エンジンの冷
却系統の機能維持に効果を発揮する不凍液に関するもの
である。
(従来の技術) 従来、液冷式内燃機関、たとえば自動車エンジンの冷却
液は末期の凍結を防止するためアルコール類またはグリ
コール類を主剤とし、これに各種の腐食抑制剤を添加し
て不凍性および防食性を兼ね備えた不凍液が使用されて
いる。
(発明が解決しようとする問題点) −数的に使用されるアルコール類としてはメチルアルコ
ール、エチルアルコール、イングロビルアルコール等が
、グリコール類としてはエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等が
単独あるいは混合して用いられている。これらの中で特
にモノエチレングリコールを主剤とする不凍液が自動車
エンジンの冷却系統の冷却液として使用される。
モノエチレングリコール水溶液の場合、30容量%で−
15,5℃、50容量%で−37,0’Cまでの凍結防
止効果が得られる。
アルコール類またはグリコール類は空気と接触すること
により酸化され、酸性のアルコール類またはグリコール
類の酸化物が生成する。50〜100℃の高温度の条件
ではアルコール類またはグリコール類の酸化物の生成は
、なおいっそう促進される。この酸性のアルコール類ま
たはグリコール類は内燃機関の冷却系統、特に自動車エ
ンジンを構成する各種金属の腐食を著しく促進する。
内燃機関の冷却系統を構成する各種金属の腐食は1腐食
生成物析出付着による熱伝導率の低下あるいはラジェー
ター管部の閉塞等が起りエンジンのオーバーし−トを起
こす原因となる。
アルコール類またはグリコール類を主成分とする不凍液
はアルコール類またはグリコール類そのものに防食効果
がないため腐食抑制剤が添加される。
防食剤としては、ホウ砂、亜硝酸ソーダ、リン酸、硅酸
塩、安息香酸ナトリウム、メルカプトベンゾチアゾール
のナトリウム塩、ベンゾトリアゾール、メチルベンゾト
リアゾール、トリエタノールアミン、ジェタノールアミ
ン、モノエタノールアミン、トリインプロパツールアミ
ン、ジイソプロパツールアミン、モノイソプロパツール
アミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヒ
ドラジン、ピリジン、モルホリン等から選ばれる少なく
とも一種添加したものが使用される。これらの中で代表
的なものは、ホウ砂、トリエタノールアミンのリン酸塩
、安息香酸ソーダ、亜硝酸ソーダおよびケイ酸ソーダを
挙げることができる。ホウ砂は鋳鉄製エンジンの防食剤
として有効とされ多用されてきたが、近年省資源、省エ
ネルギーのなめに自動車部品の軽量化に伴いアルミニウ
ム部品が採用されるに及びアルミニウム材質に対する防
食性に欠点を有することが問題となってきた。
ホウ砂が添加されたエチレングリコール水溶液は、自動
車エンジンの冷却系統に使用された場合、エンジンのシ
リンダーヘッドやシリンダーブロックの材質であるアル
ミ合金を腐食し、その腐食生成物がラジェーターを閉塞
することが知られている。
一方、トリエタノールアミンのリン酸塩は鉄系及びアル
ミニウム材に対して防食性が優れ、ホウ砂に代る防食剤
として使用されてきたがその後トリエタノールアミンと
亜硝酸塩の共存によりニトロソアミンを生成するという
報告がなされており、アミン類と亜硝酸塩の共存を避け
ることが望ましい。また、安息香酸ソーダは単独ではこ
れら防食剤に代るだけの効果は期待できない。
これに対してケイ酸ソーダも腐食抑制剤として有効であ
るが、長時間の貯蔵中にケイ酸ソーダがゲル化分離しや
すいという問題がある。
即ち、本発明の目的とするところは、アミン類を含まな
い組成物にて特にアルミニウム防食性に優れた不凍液を
提供することにある。そして本発明者らは鋭意検討の結
果、グリコール類および水とからなる不凍液において、 (A)  リン酸類、 (B)  マンガン化合物、 (C)  メルカプトベンゾチアゾールソーダ、(D)
  硝酸塩、 (E)  安息香酸塩および (F)  一般式(1) %式% )] (ただし、式中mおよびnは0まなは正の整数でm−1
−n==1〜looであり、(C21140)単位と(
C3H60)単位とはどのよう゛な順序に結合してもよ
い、) で示されるポリアルキレングリコールモノアリルエーテ
ル(I)、 一般式 (2) %式% [ただし、式中RおよびR2はそれぞれ水素まま たはメチル基を表わし、XおよびYはそれぞれ(C2H
40)、 (C3H60)、 R3(ただし、R3は水
素または炭素数1〜20個のアルキル基を表わしpおよ
びqはOまたは正の整数で、p+q=o〜Zooであり
、(02H40)単位と、 (03F160)単位とはどのような順序に結合しても
よい、)、 一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン
基を表わす、] で示されるマレイン酸系単量体(II)および/まなは
これらと共重合可能な単量体(DI)から導がれな共重
合体、 を含有し、pHが6.5〜9.0の範囲であることによ
り本発明の目的を達成することができた。
(問題点を解決するための手段) 本発明はグリコール類および水とからなる不凍液におい
て、 (A)  リン酸類、 (B)  マンガン化合物、 (C)  メルカプトベンゾチアゾールソーダ、(D)
  硝酸塩、 (E)  安息香酸塩および (F)  一般式(1) %式% (ただし、式中mおよびnは0まなは正の整数でm十n
=1〜100であり、(C2H40)単位と(C3H6
0)単位とはどのような順序に結合してもよい、) で示されるポリアルキレングリコールモノアリルエーテ
ル(I)、 一般式 (2)、 R1R2 C=   C・・・(2) C02x    CO2Y [ただし、式中RおよびR2はそれぞれ水素まま たはメチル基を表わし、XおよびYはそれぞれ(C2H
40)、 (C3H60)、 R3(ただし、R3は水
素または炭素数1〜20個のアルキル基を表わしpおよ
びqは0または正の整数で、p+q=o〜100であり
、 fc2I+40)単位と(C3■60)単位とはどのよ
うな順序に結合してもよい。)、 一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン
基を表わす、] で示されるマレイン酸系単量体(If)および/または
これらと共重合可能な単量体(III)から導かれた共
重合体、 を含有し、PHが6.5〜9.0の範囲であることを特
徴とする不凍液に関するものである。
本発明のリン酸類としては、リン酸およびその塩類が挙
げられる。正リン酸のほかにリチウム、ナトリウム、カ
リウム等のアルカリ金属の第1〜第3塩を用いることが
できる。添加量は不凍液の原液に対して0.1〜5.0
重量%、好ましくは0.5〜3.0重量%である。
本発明のマンガン化合物としては酸化マンガン、水酸化
マンガン、マンガン酸、過マンガン酸カリウム、過マン
ガン酸ナトリウム、過マンガン酸リチウム、過マンガン
酸マグネシウム、クロム酸マンガン、硼酸マンガン、弗
化マンガン、塩化マンガン、臭化マンガン、沃化マンガ
ン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、亜硫酸マンガン、硫
酸マンガン、硫酸マンガンアンモニウム、燐酸マンガン
、燐酸水素マンガン、燐酸二水素マンガン、燐酸マンガ
ンアンモニウム、蟻酸マンガン、酢酸マンガン、修酸マ
ンガン、酪酸マンガン、乳酸マンガン、マロン酸マンガ
ン、酒石酸マンガン、琥拍酸マンガン、グリセリン酸マ
ンガン、吉草酸マンガン、マレイン酸マンガン、オレイ
ン酸マンガン、クエン酸、クエン酸鉄マンガン、安息香
酸マンガン、サリチル酸マンガン、グルタミン酸マンガ
ン等を用いることができる。
本発明のマンガン化合物の添加量は不凍液の原液に対し
0.0001〜0.050重量%、好ましくは0.00
5〜0゜020重量%の範囲である。
本発明のメルカプトベンゾチアゾールソーダの添加量は
不凍液の原液に対し0.05〜0.70重1%、好まし
くは0.1〜0.50重量%の範囲である。
本発明の硝酸塩としてはナトリウム塩、カリウム塩等の
アルカリ金属塩が用いられる。硝酸塩の添加量は不凍液
の原液に対し0.05〜0.70重量%、好ましくは0
.1〜0.50重量%の範囲である。
本発明の安息香酸塩としてはナトリウム塩、カリウム塩
等のアルカリ金属塩が用いられる。安息香酸塩の添加量
は不凍液の原液に対し1.0〜7゜0重量%、好ましく
は2.0〜7.0重量%の範囲である。
本発明の共重合体は、ポリアルキレングリコールモノア
リルエーテル(I)、マレイン酸系単量体(n)および
これらと共重合可能な単量体(III)から導かれた共
重合体が使用でき、好ましくは、一般式(1)、 Cl2= CH 1・・・(1) CH2O(C2■40)、(031160)。[1(た
だし、式中、mおよびnは0または正の整数でm+n=
1〜100であり、(C2■40)単位と(C3H60
)単位とはどのような順序に結合してもよい、) で示されるポリアルキレングリコールモノアリルエーテ
ル(I>、 一般式 (2)、 R1R2 C=   C・・・(2) CO2X    C02Y [ただし、式中R1およびR2はそれぞれ水素またはメ
チル基を表わし、XおよびYはそれぞれ(C2H40)
p(C31160)qR3(ただし、R3は水素または
炭素数1〜20個のアルキル基を表わしpおよびqは0
または正の整数で、p+q=o〜100であり、 (C2■40)単位と(C3■60) 単位とはどのような順序に結合してもよい。)、−価金
属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン基を表
わす、] で示されるマレイン酸系単量体(n)および/またはこ
れらと共重合可能な単量体(III)から導かれた共重
合体である。
ポリアルキレングリコールモノアリルエーテル(1)は
KOHやNaOH等のアルカリを触媒としてアリルアル
コールにエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオ
キシドを直接追加する公知の方法で合成することができ
る。そして、前記の一般式で示されるものであれば、単
一の構造のものでも混合物でも用いることができる。
マレイン酸系単量体(II)は前記の一般式で示される
ものであるが、具体的にはマレイン酸、フタル酸、シト
ラコン酸、メサコン酸並びにこれらの酸の一価金属塩、
二価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩およびこれ
らの酸と HO(C21140)p(C3H60)、 R3(ただ
し、R3は水素または炭素数1〜20個のアルキル基を
表わしPおよびqは0まなは正の整数で、p+q=o〜
100であり、(C3H60)単位と(C2H40)単
位とはどのような順序に結合していてもよい、)で表わ
されるアルコールとのエステルを挙げることができ、た
とえば第二級アルコールエトキシレートモノマレートが
好適に使用できる。またこれらの一種または二種類以上
を用いることができる。
また、これらと共重合可能な単量体(III)としては
、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸
並びにこれらの酸の一価金属塩、二価金属塩、アンモニ
ウム塩、有機アミン塩およびこれらの酸とアルコールと
から得られるエステル、(メタ)アクリルアミド、酢酸
ビニル、酢酸プロペニル、スチレンやp−メチルスチレ
ン等の芳香族ビニル化合物、塩化ビニル等を挙げること
ができ、これらの1種または2種以上を用いることがで
きる。共重合体は、ポリアルキレングリコールモノアリ
ルエーテル〈I)、マレイン酸系単量体(II)および
/またはこれらと共重合可能な単量体(III)をそれ
ぞれ24〜75モル%、24〜75モル%および0〜5
0モル%(但し、(I)、(II)および(III)成
分の合計は100モル%である。)の比率で用いて導か
れたものである。
共重合体を製造するには、重合開始剤を用いて前記単量
体成分を共重合させればよい、共重合は溶媒中での重合
や塊状重合等の方法により行なうことができる。
溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行なうことがで
き、その際使用される溶媒としては、水:メチルアルコ
ール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の
低級アルコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シク
ロヘキサン、n−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭
化水素:酢酸エチル;アセトン、メチルエチルケトン等
のケトン化合物等が挙げられる。原料単量体および得ら
れる共重合体の溶解性並びに該共重合の使用時の便利さ
からは、水および炭素数1〜4の低級アルコールよりな
る群から選ばれた少なくとも1種を用いることが好まし
い、炭素数1〜4の低級アルコールの中でもメチルアル
コール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが
特に有効である。
水媒体中で重合を行なう時は、重合開始剤としてアンモ
ニウムまたはアルカリ金属の過硫酸塩あるいは過酸化水
素等の水溶性の重合開始剤が使用される。この際亜硫酸
水素ナトリウム等の促進剤を併用することもできる。ま
た、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素
、酢酸エチルあるいはケトン化合物を溶媒とする重合に
は、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド
等のパーオキシド;クメンハイドロパーオキシド等のハ
イドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニトリル等の
脂肪族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。こ
の際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。
さらに、水−低級アルコ−ル混合溶媒を用いる場合には
、上記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤
の組合せの中から適宜選択して用いることができる0重
合温度は、用いられる溶媒や重合開始剤により適宜室め
られるが、通常O〜120℃の範囲内で行なわれる。
塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド
やラウロイルパーオキシド等のパーオキシド;クメンハ
イドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド;アゾビ
スイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等を用い、
50〜150°Cの温度範囲内で行なわれる。
このようにして得られた共重合体は、必要に応じてさら
にアルカリ性物質で中和して使用してもよい。このよう
なアルカリ性物質としては、−価金属および二価金属の
水酸化物、塩化物および炭酸塩;アンモニア;有機アミ
ン等が好ましいものとして挙げられる。
また共重合体の分子量は広い範囲のものが使用できるが
、500〜50000の範囲内のものが好ましい。
本発明の不凍液に含有するポリアルキレンズリコールモ
ノアリルエーテル(1)、マレイン酸系単量体(If)
およびこれらと共重合可能な単量体(I[)から導かれ
た共重合体は、鉄系に対する腐蝕抑制作用とアルミニウ
ム系に対する腐食抑制作用を有する。このため本発明の
不凍液はリン酸塩を含有する自動車不凍液が有する問題
を解決している。
本発明のポリアルキレングリコールモノアリルエーテル
(I)、マレイン酸系単量体(II)およびこれらと共
重合可能な単量体<m>から導かれた共重合体の添加量
は不凍液の原液に対し0.01重量%以上である。
その他にメチルベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾー
ル等を用いることができる。
不凍液のPH調整は通常の塩基性物質が使用できるが、
好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカ
リ金属の水酸化物が用いられる。
必要に応じてリン酸等の酸性物質も使用できる。
PHの調整範囲としては6.5〜9.0、好ましくは7
.0〜8.0である。PHがこの範囲より高いとアルミ
ニウムに対する防食性が劣り、低い場合には鉄の腐食が
起こるため、上記範囲内に調整すべきである。
本発明の不凍液はシリコンオイル、鉱油、アルコール、
高級脂肪酸エステル等の消泡剤を添加することができる
(作 用) 本発明の不凍液は後述する実施例および比較例の結果よ
り明らかな如く、アルミニウムに対する腐食防止効果が
著しく改善されるものである。
(実 施 例) 次に本発明の不凍液について実施例を挙げてさらに詳細
に説明するが、本発明はこれだけに限定されるものでは
ない。
[A]金属腐食試験方法 [JIS−に−2234(不凍液)] アルミニウム鋳物、鋳鉄、鋼、黄銅、はんだ、銅の各金
属試験片を用い、調合水(硫酸ナトリウム148mg、
塩化ナトリウム165mg及び炭酸水素ナトリウム13
8mgを蒸溜水1更に溶解したもの)で30容量%に希
釈した不凍液に浸し、乾燥空気を100±10のI/l
1inの流量で送り込みながら、不凍液温度を88±2
℃で672時間保持した。試験前後の各金属片の質量を
測定し質量の変化を求めた。
各金属の質量の変化は次式から求めた。
C=  (m  2−m  1)/  Sここに、 C: 質量の変化     (mg/d)m 1: 試
験前の試験片の質量  (mg)m 2: 試験後の試
験片の質量  (mg)S : 試験前の試験片の全表
面積(−)参考例 1 〔共重合体(1)の調製〕温度
計、攪拌機、滴下ロート、ガス導入管および還流冷却器
を備えたガラス製反応容器にポリエチレングリコールモ
ノアリルエーテル(平均1分子当り5個のエチレンオキ
シド単位を含むもの)334部および水100部を仕込
み、攪拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で
95℃に加熱した。その後マレイン酸139.3部およ
び過硫酸アンモニウム14.2部を水225部に溶解し
た水溶液を120分で添加した。添加終了後更に14.
2部の20%過硫酸アンモニウム水溶液を20分で添加
しな、添加完結後、100分間95℃に反応容器内の温
度を保持して重合反応を完了し、共重合体水溶液を得た
8次いで40%苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない
、共重合体(1)のナトリウム塩(以下、共重合体(1
)Na塩と略記する。)水溶液を得た。
この共重合体(1)のナトリウム塩水溶液はpH=9.
5、粘度203センチボイズであった。
参考例 2 〔共重合体(2)の調製〕温度計、撹拌機
、滴下ロート、ガス導入管および還流冷却器を備えたガ
ラス製反応容器にポリエチレングリコールモノアリルエ
ーテル(平均1分子当り5個のエチレンオキシド単位を
含むもの)317.3部および水88,5部を仕込み、
撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で95
℃に加熱した。その後マレイン酸139.3部および過
硫酸アンモニウム11部を水209部に溶解した水溶液
並びにスチレン 2部を並行して120分で添加した。
添加終了後更に2768部の20%過Faaアンモニウ
ム水溶液を60分で添加した。添加完結後、90分間9
5℃に反応容器内の温度を保持して重合反応を完了し、
共重合体(2)を得た。
ついで40重量%苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行な
い、共重合体(2)の水7B液を得た。この共重合体(
2)の水溶液はpH=9.5、粘度198センチボイズ
であった。
参考例 3 〔共重合体(3)の調製〕温度計、撹拌機
、滴下ロート、ガス導入管および還流冷却器を備えたガ
ラス製反応容器にポリアルキレングリコールモノアリル
エーテル(平均1分子当り10個のエチレンオキシド単
位および2個のプロピレンオキシド単位を含むもの>3
99゜6部および水203.5部を仕込み、攪拌下に反
応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で95℃に加熱し
な0、その後マレイン酸75.4部および過硫酸アンモ
ニウム17.1部を水113.2部に溶解した水溶液を
120分で添加した。添加終了後更に17.1部の20
%過硫酸アンモニウム水溶液を20分で添加した。添加
完結後、100分間95℃に反応容器内の温度を保持し
て重合反応を完了し、共重合体水溶液を得た0次いで4
0%苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、共重合体
(3)の水溶液を得た。この共重合体(3)の水溶液は
pH=9.5、粘度135センチボイズであった。
実施例 1〜7 表−1の配合物を水道水5重量部またはモノエチレング
リコール95重量部に表−1の配合比にて溶解し、両液
を混合した。
各サンプルについてっぎの試験および測定を行なった。
金属腐食試験結果は表−1の通りであった。
比較例 1〜4 実施例1〜7と同様に表−1の配合比にて調製したサン
プルを試験した。
金属腐食試験結果は表−1の通りであった。  −(発
明の効果) 本発明のグリコール類および水とからなる不凍液におい
て、 (A)  リン酸類、 (B)  マンガン化合物、 (C)  メルカプトベンゾチアゾールソーダ、(D)
  硝酸塩、 (E)  安息香酸塩および (F)  一般式(1) %式% (ただし、式中mおよびnは0または正の整数でm十n
=1〜100であり、(C2■40)単位と(C3■6
0)単位とはどのような順序に結きしてもよい、) で示されるポリアルキレングリコールモノアリルエーテ
ル(I)、 一般式(2)、 R1R2 C=     C・・・(2) C02X    C02Y [ただし、式中RおよびR2はそれぞれ水素よま たはメチル基を表わし、XおよびYはそれぞれ(C2H
40)、 (C3I+60)、 R3(R3は水素また
は炭素数1〜20個のアルキル基を表わしPおよびqは
0または正の整数で、p −1−q = 0〜100で
あり、(C2H40)単位と(C31160)単位とは
どのような順序に結合してもよい、)、 一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン
基を表わす、コ で示されるマレイン酸系単量体(n)および/またはこ
れらと共重合可能な単量体(II[>から導かれな共重
合体、 を含有し、pHが6.5〜9.0の範囲であることによ
りアルミニウムに対する腐食防止効果が著しく改善され
るものである。
特許出願人  日本触媒化学工業株式会社手続補正書(
自発) 昭和63年7り/?:z日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)グリコール類および水とからなる不凍液において
    、 (A)リン酸類、 (B)マンガン化合物、 (C)メルカプトベンゾチアゾールソーダ、 (D)硝酸塩、 (E)安息香酸塩および (F)一般式(1) ▲数式、化学式、表等があります▼…(1) (ただし、式中mおよびnは0または正の整数でm+n
    =1〜100であり、 (C_2H_4O)単位と(C_3H_6O)単位とは
    どのような順序に結合してもよい。) で示されるポリアルキレングリコールモノアリルエーテ
    ル( I )、 一般式(2) ▲数式、化学式、表等があります▼…(2) [ただし、式中R_1およびR_2はそれぞれ水素また
    はメチル基を表わし、XおよびYはそれぞれ(C_2H
    _4O)_p(C_3H_6O)_qR_3(R_3は
    水素または炭素数1〜20個のアルキル基を表わしpお
    よびqは0または正の整数で、p+q=0〜100であ
    り、(C_2H_4O)単位と(C_3H_6O)単位
    とはどのような順序に結合してもよい。)、 一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン
    基を表わす。] で示されるマレイン酸系単量体(II)および/またはこ
    れらと共重合可能な単量体(III)から導かれた共重合
    体、 を含有し、pHが6.5〜9.0の範囲であることを特
    徴とする不凍液。
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