JPH05209285A - 相溶性腐食抑制剤配合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 イオン性カリウム化合物、少なくとも５個の
炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸塩、少なくとも
５個の炭素原子を有するヒドロカルビルジカルボン酸
塩、ヒドロカルビルトリアゾール、ならびにケイ酸塩、
リン酸塩、ホウ酸塩及び硝酸塩のうちの１種以上の溶液
を含むことを特徴とする腐食抑制剤組成物。 【効果】 成分相互の相溶性に優れ、不凍液組成物を含
有する水性媒体のような伝熱媒体に配合されて、優れた
腐食抑制効果を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腐食抑制剤配合物、な
らびにそのような配合物を含有する不凍液及び伝熱組成
物に関する。さらに詳細には、本発明は、イオン性カリ
ウム化合物とともに脂肪族モノカルボン酸塩、ヒドロカ
ルビルモノカルボン酸塩、ヒドロカルビルトリアゾー
ル、ならびに腐食抑制剤組成物及び製造法に用いられる
ケイ酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、及び硝酸塩のうちの１
種以上を含有する溶液に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンなどの伝熱系に用いられる
金属材料は、不凍液組成物を含有する水性媒体などの伝
熱流体から腐食作用を受ける。その結果としての点食や
壊食などの損傷により、穴や他の欠陥が生じ、流体の損
失や系の故障に至ることがある。また、腐食生成物は不
溶性の塩を生ずる傾向があり、これが冷却剤の通路を閉
塞したり、熱伝達を低減したりすることがある。

【０００３】金属製装置の腐食を低減するために、さま
ざまな腐食抑制剤が伝熱流体に添加されてきた。米国特
許第４，６４７，３９２号明細書（Dardenら) は、脂肪
族一塩基酸又は塩、ヒドロカルビル二塩基酸又は塩、及
びヒドロカルビルトリアゾールを使用した腐食抑制剤を
開示している。米国特許第４，６５７，６８９号明細書
（Darden) は、脂肪族一塩基酸又は塩、ヒドロカルビル
二塩基酸又は塩、ヒドロカルビルアゾール及び特定のヒ
ドロカルビルアルカリ金属スルホン酸塩を含有する腐食
抑制剤を開示している。これらのカルボン酸塩含有物質
は、優れた腐食抑制作用を与える。

【０００４】種々の腐食抑制剤配合物又は不凍液などの
濃縮液は、しばしば使用時に混合される。典型的には、
不凍液配合物は、自動車エンジン冷却装置などにおける
伝熱流体に添加されて、冬季の気温に対する備え及び流
体損失の補充とされる。市販の不凍液配合物は種々の抑
制剤技術を含んでいる。もし異なる種類の抑制剤を含有
する２種以上の不凍液が一つの冷却装置中で使用される
と、不凍液配合物の混合物を含有する組成物が生じる。

【０００５】異なる腐食抑制剤配合物の混合物の有効性
は、少なくとも部分的には、各配合物の成分間の相溶性
に依存するであろう。例えば、ある種のカルボン酸塩を
含有する腐食抑制剤組成物と、ケイ酸塩、リン酸塩、ホ
ウ酸塩、硝酸塩、及び／又は他の成分を含有する他の腐
食抑制剤組成物との組み合わせは、限られた相溶性しか
有しないことがありうる。この限られた相溶性のため、
腐食抑制物質の一部の沈殿及び／又は腐食抑制性の低下
という結果が生じ得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、カルボン
酸塩含有組成物を、腐食抑制剤組成物において有用な他
の物質と組み合わせて用いる、相溶性を有し、少なくと
も腐食抑制性を維持する、腐食を防止するのに効果的な
腐食抑制剤配合物が必要とされている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、腐食抑制剤組
成物に関する。該組成物は、イオン性カリウム化合物、
少なくとも５個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン
酸塩、少なくとも５個の炭素原子を有するヒドロカルビ
ルジカルボン酸塩、ヒドロカルビルトリアゾ−ル、なら
びにケイ酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩又は硝酸塩のうちの
１以上の溶液を含む。凝固点降下剤と、そのような組成
物の腐食抑制量とを含む不凍液組成物が提供される。伝
熱流体と、そのような組成物の腐食抑制量を含む伝熱組
成物もまた提供される。伝熱流体中にそのような組成物
を含有させることを含む、伝熱流体に接触する金属の腐
食を防止する方法も提供される。伝熱流体中に、脂肪族
カルボン酸塩、ヒドロカルビルジカルボン酸塩及びヒド
ロカルビルトリアゾールの水溶液を含む腐食抑制剤組成
物を含有させることを含む、伝熱流体と接触する金属の
腐食を防止する方法において、カリウムに代えてナトリ
ウムを用いた対応する組成物に比較して、より大きな腐
食抑制作用を生じるカリウム量を添加することを含む改
良も提供される。

【０００８】いくつかの成分の組み合わせを用い、相溶
性を有し、比較的優れた腐食抑制作用が得られる腐食抑
制剤組成物が見出された。

【０００９】ひとつの態様においては、前記腐食抑制剤
組成物は、溶媒中の５又はそれ以上の成分、すなわち、
（１）カリウム、（２）少なくとも５個の炭素原子を有
する脂肪族モノカルボン酸塩、（３）少なくとも５個の
炭素原子を有するヒドロカルビルジカルボン酸塩、
（４）ヒドロカルビルトリアゾール、ならびに（５）ケ
イ酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、及び硝酸塩のうちの１種
以上を含むことを特徴とし、好ましくは本質的にそれら
のみからなる。

【００１０】「ヒドロカルビル」という用語は、本明細
書中においては、水素及び炭素原子を有する基であれ
ば、どのような基をも表わすものである。ヒドロカルビ
ルは、飽和基であっても芳香族基をはじめとする不飽和
基であってもよく、直鎖状又は分枝鎖状、環状又は非環
状であってもよく、非置換又はハロゲン、酸素、窒素、
硫黄、リンもしくは他の元素で置換されていてもよい。

【００１１】イオン性カリウム化合物は、カリウム陽イ
オン源であれば何から得てもよい。カリウムイオンの典
型的な供給源には、次に挙げるもののうちの一つ又はそ
れらの混合物が含まれる。すなわち、水酸化カリウム、
リン酸水素二カリウム、ケイ酸カリウム、ホウ酸カリウ
ム、カリウムトリアゾール塩及びカリウムカルボン酸塩
塩である。水酸化カリウムが好ましい。存在するカリウ
ムの量は、本発明の相溶性及び改善された腐食抑制性が
得られる量であれば、いかなる量でもよい。

【００１２】相溶性は、種々の腐食抑制剤成分を溶媒中
で混合し、沈殿物が存在しないことを観察又は測定する
ことにより示すことができる。前記の５個又はそれ以上
の必須成分を含有する組成物の場合、カリウムの幾分か
又は全部がナトリウムもしくは他の陽イオンに代えられ
た対応する組成物と比較して、改善された相溶性を示す
ことができる。本発明の組成物は、単に部分として、又
は製品配合物においてそして使用時において典型的に見
出されうるすべての濃度及び条件下で、改善された相溶
性を示す。

【００１３】改善された腐食抑制作用は、前記組成物の
腐食抑制性を、カリウムイオンがナトリウム又は他の陽
イオンに代えられた対応する組成物の腐食抑制性と比較
することにより、示すことができる。カリウムを含有す
る組成物によって示される増大した腐食抑制作用という
結果は、たった一つの、又は二つ以上のテストに基づく
ことが可能である。例えば、規格ＡＳＴＭ Ｄ−４３４
０アルミニウム熱表面試験を使用して、アルミニウム重
量損失を測定することができる。本発明の組成物を使用
して、より少ないアルミニウム損失を示すことができる
が、これは、改善された腐食抑制作用を示すものであ
る。

【００１４】カリウムイオンの特定の量は、組成物が相
溶性及び／又は改善された腐食抑制性を有するかぎり、
その臨界値幅は狭いものではない。典型的には、組成物
は、少なくとも約０．１重量％、好ましくは約０．１〜
約３重量％のカリウムイオンを含有する。

【００１５】モノカルボン酸塩成分は、腐食抑制剤組成
物において有用な、通常少なくとも５個の、好ましくは
約８個〜約２０個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボ
ン酸塩であれば、いかなるモノカルボン酸塩であっても
よい一塩基性陰イオンである。該モノカルボン酸塩は、
対応する酸又はそのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、
アミン塩、もしくは他の陽イオン塩から誘導してよい。
典型的なモノカルボン酸塩には、対応する異性体を含む
次に挙げるものの一つ又はそれらの混合物が包含され
る。すなわち、オクタン酸塩、ノナン酸塩、デカン酸
塩、ウンデカン酸塩、及びドデカン酸塩である。オクタ
ン酸塩、特に２−エチルヘキサン酸塩が好ましい。いか
なるアルカリ金属、アンモニウム、アミン又は他の好適
な陽イオン基であっても、それを使用して前記モノカル
ボン酸塩を生成せしめてもよいが、下記に述べるよう
に、カリウムが存在するという条件下においてである。

【００１６】ジカルボン酸塩成分は、腐食抑制剤組成物
において有用な、通常少なくとも５個の、好ましくは約
８個〜約２０個の炭素原子を有するヒドロカルビルジカ
ルボン酸塩であれば、いかなるヒドロカルビルジカルボ
ン酸塩であってもよい二塩基性陰イオンである。該ジカ
ルボン酸塩は、二塩基酸又はそのアルカリ金属塩、アン
モニウム塩、アミン塩、もしくは他の陽イオン塩から誘
導してよい。典型的なジカルボン酸塩には、対応する異
性体を含む次に挙げるものの一つ又はそれらの混合物が
包含される。すなわち、スベリン酸塩、アゼライン酸
塩、セバシン酸塩、ウンデカン二酸塩、ドデカン二酸
塩、ジシクロペンタジエンジカルボン酸塩及びテレフタ
ル酸塩である。セバシン酸塩が好ましい。いかなるアル
カリ金属、アンモニウム、アミン又は他の好適な陽イオ
ン基であっても、それを使用して前記ジカルボン酸塩を
生成せしめてもよいが、下記に述べるように、カリウム
が存在するという条件下においてである。

【００１７】トリアゾール成分は、腐食抑制剤組成物に
おいて有用なヒドロカルビルトリアゾールであれば、い
かなるものでもよい。典型的なトリアゾールには、次に
挙げるものの一つ又はそれらの混合物が包含される。す
なわち、トリルトリアゾール又はベンゾトリアゾールな
どの芳香族トリアゾール等である。トリルトリアゾール
が好ましい。

【００１８】腐食抑制剤組成物は、イオン性カリウム化
合物の存在による相溶性及び／又は改善された腐食抑制
作用を示すのに十分な１個又はそれ以上の付加成分を有
する。そのような成分には、次に挙げるものの一つ又は
それらの混合物が包含される。すなわち、ケイ酸塩、リ
ン酸塩、ホウ酸塩、硝酸塩、ならびに他の同等の又は実
質的に同様な物質である。

【００１９】ケイ酸塩成分は、公知のものをはじめとし
て、米国特許第４，６７６，９１９号明細書、米国特許
第４，６８４，４７４号明細書、米国特許第４，７６
７，５９９号明細書、米国特許第４，７７２，４０８号
明細書、米国特許第４，７７５，４１５号明細書、米国
特許第４，９６５，３３４号明細書、及び米国特許第
５，０００，８６６号明細書に記載されているもの等
の、腐食抑制剤組成物において有用なケイ酸塩であれ
ば、いかなるものでもよい。典型的なケイ酸塩には、次
に挙げるものの一つ又はそれらの混合物が包含される。
すなわち、メタケイ酸ナトリウム五水和物、メタケイ酸
ナトリウム九水和物、オルトケイ酸ナトリウム五水和物
及び無水ケイ酸ナトリウムである。好ましいケイ酸塩に
は、ケイ酸ナトリウム五水和物が包含される。

【００２０】リン酸塩成分は、公知のものをはじめとし
て、腐食抑制剤組成物において有用なリン酸塩であれ
ば、いかなるものでもよい。典型的なリン酸塩には、次
に挙げるものの一つ又はそれらの混合物が包含される。
すなわち、リン酸カリウム及びリン酸水素二カリウムな
どの、リン酸とアルカリ金属とのリン酸塩である。

【００２１】ホウ酸塩成分は、公知のものをはじめとし
て、腐食抑制剤組成物において有用なホウ酸塩であれ
ば、いかなるものでもよい。典型的なホウ酸塩には、次
に挙げるものの一つ又はそれらの混合物が包含される。
すなわち、ホウ酸カリウムなどの、ホウ酸とアルカリ金
属とのホウ酸塩である。

【００２２】硝酸塩成分は、公知のものをはじめとし
て、腐食抑制組成物において有用な硝酸塩であれば、い
かなるものでもよい。典型的な硝酸塩には、次に挙げる
ものの一つ又はそれらの混合物が包含される。すなわ
ち、硝酸カリウムなどの、硝酸とアルカリ金属との硝酸
塩である。

【００２３】腐食抑制剤組成物中におけるこれらの成分
の濃度は、公知の濃度をはじめとして、いかなる有用な
量であってもよい。典型的には、該組成物は、約０．１
〜約１５重量％のモノカルボン酸塩、約０．０１〜約１
５重量％のジカルボン酸塩、約０．０１〜約１重量％の
トリアゾール、０〜約０．５重量％のケイ酸塩、０〜約
３重量％のリン酸塩、０〜約２重量％のホウ酸塩、及び
０〜約０．５重量％の硝酸塩を有する。

【００２４】上記必須成分は、いかなる任意に付加され
る成分であれ、それとともに、それらの成分のキャリヤ
及び溶媒として作用する流体媒体中において提供され
る。該特定の流体媒体は、腐食抑制剤組成物において有
用な流体であれば、いかなるものであってもよく、典型
的には、下記に述べる伝熱流体及び／又は凝固点降下剤
である。

【００２５】不凍液組成物は、凝固点降下剤及び腐食抑
制量の前記腐食抑制剤配合物を含むことを特徴とする。
腐食抑制量は、前述の濃度内におけるように、組み合わ
せにおいて腐食抑制剤組成物に有用な成分の、個別の又
は相対的ないかなる量でもある。不凍液中の成分の濃度
は、使用時の希釈前のどのような段階においても、狭い
臨界値幅を有するものではなく、典型的には次の範囲に
あるであろう。すなわち、約０．５〜約３重量％のカリ
ウム；約０．５〜約１５重量％の、好ましくは約８重量
％までのモノカルボン酸塩；約０．１〜約１５重量％
の、好ましくは約１．５重量％までのジカルボン酸塩；
約０．０５〜約１重量％の、好ましくは約０．３重量％
までのトリアゾール；ならびに、存在するときの、約
０．０２〜約０．５重量％のケイ酸塩、約０．０５〜約
３重量％のリン酸塩、約０．０５〜約２重量％のホウ酸
塩、及び約０．０５〜約０．５重量％の硝酸塩である。

【００２６】伝熱流体又は氷結防止剤などの他の不凍液
用途において有用な、公知のものをはじめとする、凝固
点降下剤のいかなるものも、本発明に供することができ
る。典型的な凝固点降下剤には、中でも、次に挙げるも
のの一つ又はそれらの混合物が包含される。すなわち、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレ
ングリコール及びジプロピレングリコールなどのグリコ
ール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、
プロピレングリコ−ル及びジプロピレングリコールのメ
チル、エチル、プロピル及びブチルエーテルなどのグリ
コールエーテル類；ならびに他の凝固点降下剤である。
主要な不凍液成分としては、エチレングリコールが好ま
しい。

【００２７】伝熱組成物は、伝熱流体と腐食抑制量の本
発明の腐食抑制剤とを含むことを特徴とする。公知のも
のをはじめとするいかなる伝熱流体も、使用することが
できる。典型的な伝熱流体には、中でも、次に挙げるも
のの一つ又はそれらの混合物が包含される。すなわち、
水、すでに記述したアルコール類などをはじめとする凝
固点降下剤、Dow Chemical Co.のDowtherm( 登録商標）
A、 G、 J、 HT、及びQ のような酸化ジフェニル類ならびに
他の伝熱流体である。

【００２８】所望ならば、いかなる他の物質も、腐食抑
制剤、不凍液又は伝熱組成物に包含させてよい。これら
の物質には、中でも、次に挙げるものの１種以上が包含
される。すなわち、他の脂肪族カルボン酸もしくは塩を
はじめとする他の腐食抑制剤、安息香酸ナトリウムのよ
うな安息香酸塩などの芳香族カルボン酸塩、亜硝酸ナト
リウムなどの亜硝酸塩、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩、
モリブデン酸塩、クロム酸塩、ホスホン酸塩、メルカプ
トベンゾチアゾールなどのチアゾール類、オルガノシラ
ンなどの安定剤、水酸化ナトリウムなどのｐＨ調整剤、
又は腐食抑制液、不凍液もしくは伝熱流体に有用な他の
物質である。

【００２９】伝熱流体と接触する金属の腐食を抑制する
方法は、該液に、前記腐食抑制剤組成物の腐食抑制量を
添加することを含む。該液に腐食抑制剤を添加する特定
の方法は、とくに限定されるものではなく、公知のもの
をはじめとして、不凍液における場合などのように、腐
食抑制剤を伝熱流体に添加する技術であれば、いかなる
ものであってもよい。

【００３０】本発明の組成物及び方法を使用する運転条
件はとくに限定されるものではなく、公知のものをはじ
めとして、腐食抑制剤、不凍液又は伝熱流体を使用する
ためのいかなる好適な条件であってもよい。一般に、温
度は、低くとも−６０℃、好ましくは約−４０℃〜約２
３０℃の範囲であってよく、圧力は、少なくとも大気
圧、好ましくは１〜約３気圧の範囲であってよい。組成
物のｐＨは、典型的には約７〜約１１の範囲であり、好
ましくは約７．５〜約１０の範囲である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によって、カルボン酸塩を含有
し、各成分相互の相溶性に優れ、したがって腐食抑制性
に優れた腐食抑制剤組成物が得られる。本発明の腐食抑
制剤組成物は、不凍液組成物を含有する水性媒体のよう
な伝熱媒体に配合されて、優れた腐食抑制効果を示す。

【００３２】

【実施例】以下の実施例は、本発明を説明するための非
制限的態様を示すものである。開示及び請求項において
示されるすべての割合は、特に断わらないかぎり重量％
である。

【００３３】実施例１〜３Ｃ： 配合物の製造と解析 これらの実施例は、本発明の組成物の製造法及び使用法
を、対照例と比較して示すものである。実施例１及び２
においては、カリウム成分が使用に供されている。実施
例３Ｃにおいては、カリウムの代わりにナトリウムを用
いた同様の組成物が、比較用の対照例として用いられて
いる。

【００３４】各実施例は、カルボン酸塩含有不凍液配合
物を用いている。該配合物は、表１に示す種類の０．２
０％のヒドロカルビルトリアゾール、表１に示す種類と
配合比の塩基、表１に示す配合比の脱イオン水、０．２
５２％のセバシン酸、３．２４％の２−エチルヘキサン
酸、０．２４％のGAF Inc.のPVP K90 と呼ばれるポリビ
ニルピロリドンの２０％水溶液、０．２％のBASF Inc.
のPluronic（登録商標）L-61と呼ばれるオキシエチレン
／オキシプロピレン共重合体、及び０．０００８％のBA
SF Inc. のBasonyl （登録商標）Red NB545 と呼ばれる
染料、そして残余のエチレングリコールを含有する。こ
の配合物を、First Brands CorporationのPrestone（登
録商標）Advanced Formulaと呼ばれる市販の不凍液であ
って、分析によれば、０．４８％のリン酸塩、０．１５
％の硝酸塩、０．１５％のトリルトリアゾール、０．１
２％のケイ酸塩（０．０４６％のケイ素に基づく）、
０．１９％のホウ酸塩（０．０５２％のホウ素に基づ
く）、ならびに染料、消泡剤及びケイ酸塩安定剤を有す
る不凍液と混合した。

【００３５】これら３つの実施例のすべてにおける混合
物の水溶液は、１８．７５％のカルボン酸塩含有配合物
と６．２５％の市販の不凍液を有し、ASTM D-4340 アル
ミニウム熱表面試験手順に従って試験され、表１に示す
結果が得られた。

【００３６】

【表１】

【００３７】実施例３Ｃの配合物は、３日以内で沈殿を
生じ、それは試験中に再び溶解することがなかった。こ
の配合物は、１週間当たり約１０ｍｇ／ｃｍ² のアルミ
ニウム損失を生じ、良好なアルミニウム保護が得られな
かった。実施例２の配合物は、テストの第６日まで沈殿
を生ずることなく、改善されたアルミニウム保護が得ら
れた。実施例１の配合物は、沈殿を生ずることなく、大
きく改善されたアルミニウム保護が得られた。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン性カリウム化合物、少なくとも５
   個の炭素原子を有する脂肪族モノカルボン酸塩、少なく
   とも５個の炭素原子を有するヒドロカルビルジカルボン
   酸塩、ヒドロカルビルトリアゾール、ならびにケイ酸
   塩、リン酸塩、ホウ酸塩及び硝酸塩のうちの１種以上の
   溶液を含むことを特徴とする腐食抑制剤組成物。
2. 【請求項２】 凝固点降下剤と、請求項１に記載の組成
   物の腐食抑制量とを含む不凍液組成物。
3. 【請求項３】 伝熱流体と、請求項１記載の組成物の腐
   食抑制量とを含む伝熱組成物。