JP2008088242A - 冷却液組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム系金属について特に高温下における防食性能に優れている冷却液組成物を提供する。
【解決手段】冷却液組成物は、グリコール類を主成分とし、リン酸又はその塩を含有すると共に、さらにフィチン酸を含有するものである。フィチン酸の含有量は、０．００５〜０．３質量％であることが好ましい。冷却液組成物には、さらにトリアゾール類又はチアゾール類を含有することが好ましい。トリアゾール類又はチアゾール類の含有量は、０．０１〜１．０質量％であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、例えば自動車のエンジン等の内燃機関の冷却系統などに使用される冷却液組成物に関するものである。

一般に、自動車のエンジン等の内燃機関の冷却系統に使用される冷却水には、アルコール類やグリコール類が用いられ、冷却水の凍結が防止されている。冷却系統の材質にはアルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄、鋼鉄、黄銅、はんだ、銅などの金属が使用されている。前述のように冷却水にはアルコール類やグリコール類が含まれているが、アルコール類やグリコール類自体には防錆作用が全くないばかりか、高温で循環中に酸素と接触することにより酸化され、生成した酸化物が冷却水流路を構成する金属の腐食を促進するという不具合がある。このため、冷却液には一般に、腐食防止を目的とした防錆剤が添加され、冷却水に所定量混合されて使用時における金属の腐食が防止されている。

近年、特に自動車車体の軽量化や燃費向上を目的として、シリンダブロック、シリンダヘッド、ラジエータ、ウォータポンプ等のエンジン冷却系統に、アルミニウム及びアルミニウム合金を使用することが多くなっている。これらアルミニウム及びアルミニウム合金の腐食防止を行うために、従来よりアミン塩、亜硝酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩等を添加した冷却液が使用されてきた。しかし、アミン塩は亜硝酸塩と共存した場合発がん性を有するニトロソアミンを生成するため、それらの使用は不適当である。

ホウ酸塩に関しては、腐食抑制不凍液濃縮配合物や内燃機関の冷却系に使用されるホウ酸塩を用いた腐食抑制不凍液組成物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。具体的には、この組成物は、大部分が水溶性液体アルコール凝固点降下剤からなり、脂肪族単塩基酸又はそのアルカリ金属塩、アルカリ金属ホウ酸塩及び炭化水素トリアゾールからなっている。
特開平１−９５１７９号公報（第１頁、第４頁及び第５頁）

しかしながら、特許文献１に記載されているホウ酸塩は鋳鉄材料に対しては優れた防食性を発揮することができるが、アルミニウムに対しては逆に腐食性を有している。また、ケイ酸塩はアルミニウム系金属に対する防食性を発揮することはできるが、使用中や貯蔵中に加熱したり、ｐＨが変化した場合ゲル化し、分離して防食性能が低下するという問題があった。従って、アルミニウム系金属について特に高温下における防食性能を発揮することができる冷却液組成物が求められている。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、アルミニウム系金属について特に高温下における防食性能に優れている冷却液組成物を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の冷却液組成物は、グリコール類を主成分とし、リン酸又はその塩を含有する冷却液組成物であって、さらにフィチン酸を含有することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明の冷却液組成物は、請求項１に係る発明において、前記フィチン酸の含有量が０．００５〜０．３質量％であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明の冷却液組成物は、請求項１又は請求項２に係る発明において、さらにトリアゾール類又はチアゾール類を含有することを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明の冷却液組成物においては、冷却液組成物にリン酸又はその塩と共にフィチン酸が含まれていることから、リン酸又はその塩の腐食防止作用に加えて、特異な構造を有するフィチン酸のもつ作用に基づいてアルミニウム系金属等の金属の酸化が抑えられるものと推測される。さらに、リン酸又はその塩とフィチン酸とが共にリン酸系であり、双方の作用が相乗的に働くものと考えられる。従って、アルミニウム系金属について特に高温下における優れた防食性能を発揮することができる。

請求項２に記載の冷却液組成物では、フィチン酸の含有量が０．００５〜０．３質量％であることから、請求項１に係る発明の効果を有効に発揮させることができる。
請求項３に記載の冷却液組成物では、さらにトリアゾール類又はチアゾール類を含有することから、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、銅に対する防食性能を向上させることができる。

以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における冷却液組成物は、グリコール類を主成分とし、リン酸又はその塩を含有すると共に、さらにフィチン酸を含有するものである。この冷却液組成物は、例えば自動車のエンジン等の内燃機関の冷却液として好適に使用される。

グリコール類は、冷却液組成物の凝固点を降下させるための不凍性成分として機能するものである。係る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、１,３−ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。これらのうち、エチレングリコール、プロピレングリコール等が、化学的安定性、製造の容易性などの点から好ましい。冷却液組成物中におけるグリコール類の含有量は、冷却液組成物としての本来の機能、すなわち凝固点が低く、不凍液としての機能を果たすべく主成分となる量であり、具体的には３０質量％以上であることが好ましい。グリコール類の含有量が３０質量％未満の場合には、冷却液組成物としての本来の機能を果たすことができなくなるおそれがある。

続いて、リン酸又はその塩は金属が水や空気との接触により酸化されて腐食するのを抑制する機能を発揮する化合物であり、リン酸又はそのアルカリ金属塩などが用いられる。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。冷却液組成物中におけるリン酸又はその塩の含有量は、０．１〜１質量％が好ましく、０．５〜０．８質量％がより好ましい。リン酸又はその塩の含有量が０．１質量％未満の場合には、金属の腐食を抑制する機能が低下して好ましくない。その一方、１質量％を越える場合には、リン酸又はその塩の含有量に見合う効果が得られず、かえって冷却液組成物の機能を阻害したりして好ましくない。

次に、フィチン酸は金属キレート機能、ｐＨ緩衝機能などの機能を発揮することができるもので、前記リン酸塩と同時に存在して特にアルミニウム系金属の腐食抑制に寄与することができる成分である。フィチン酸は下記に示す化学構造式（１）で表される化合物で、イノシトールのヘキサ酸リン酸エステルであって、植物界で広く存在する有機リン酸エステルである（分子量６６０）。

このフィチン酸は、ほとんどの植物体に含まれており、特に種子、穀類等に多く存在しており、通常カルシウム、マグネシウム、カリウムの単独塩又は混合結合塩（フィチンと称されている）として分布している。従って、フィチン酸は上記化学構造式（１）で表される１２塩基酸及びその塩を含む多官能物質である。係るフィチン酸は、上記化学構造式（１）に示されるような多塩基酸であることから、ＥＤＴＡと同程度の強い金属キレート機能を有すると共に、この金属キレート機能はｐＨ１の酸性領域からｐＨ１２のアルカリ性領域までの広いｐＨ範囲に渡って発揮される。フィチン酸はこの金属キレート機能に加えて、ｐＨ緩衝機能などの機能を有している。

冷却液組成物中におけるフィチン酸の含有量は、０．００１〜０．５質量％であることが好ましく、０．００５〜０．３質量％であることがより好ましく、０．２〜０．３質量％であることが最も好ましい。フィチン酸の含有量が０．００１質量％未満の場合には、特にアルミニウム系金属の腐食を抑制する十分な効果が得られなくなる。その一方、０．５質量％を越える場合には、含有量に見合う効果が得られなくなり、余分に加えるフィチン酸が無駄になる。

さらに、冷却液組成物には、金属特に銅に対する防食性能を向上させるために、トリアゾール類又はチアゾール類を含有することが好ましい。トリアゾール類としては、トリルトリアゾール、ベンゾトリアゾール等が用いられる。チアゾール類としては、ベンゾチアゾール、メルカプトベンゾチアゾール等が用いられる。冷却液組成物中におけるトリアゾール類又はチアゾール類の含有量は、０．０１〜１．０質量％であることが好ましい。この含有量が０．０１質量％未満の場合には、特に銅に対する腐食を十分に抑制することが難しくなる。一方、その含有量が１．０質量％を越える場合には、トリアゾール類又はチアゾール類の効果がそれ以上向上せず、無駄になる。

冷却液組成物には、上記の各成分以外に防食性成分としてモリブデン酸塩、タングステン酸塩、硝酸塩、脂肪族有機酸、芳香族有機酸等、その他消泡剤、着色剤等を含有することができる。芳香族有機酸としては、例えばｐ−ｔ−ブチル安息香酸、安息香酸ナトリウム等の安息香酸系化合物が挙げられ、アルミニウム系金属のほか、鉄系金属等に対する防食性能を向上させることができる。冷却液組成物は、以上の各成分を適宜混合、撹拌することにより調製されるが、そのｐＨは中性領域である６〜９であることが好ましい。このようにして得られる冷却液組成物は、特にアルミニウム系金属について例えば１００〜１５０℃という高温下における優れた防食性能を発揮することができる。

さて、本実施形態の作用について説明すると、冷却液組成物は、グリコール類を主成分とし、リン酸又はその塩を０．５〜１．０質量％及びフィチン酸を０．００５〜０．３質量％配合し、混合することにより調製される。得られる冷却液組成物には、金属の防食性成分としてリン酸又はその塩及びフィチン酸が含まれている。

このため、リン酸又はその塩の腐食防止作用すなわちアルミニウム系金属に対するキャビテーション、エロージョン及びコロージョンの防止作用が発現される。加えて、フィチン酸は多官能のリン酸エステルであり、リン酸又はその塩と同様の作用を発現し、金属の酸化が抑制されるものと推測される。そして、これらリン酸又はその塩の作用と、同じくリン酸系のエステルであるフィチン酸の作用とが相乗的に働いて金属の酸化を有効に抑えるものと考えられる。従って、特にアルミニウム系金属について高温での厳しい条件下における防食性能を効果的に発現できるものと推測される。

以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
・ 本実施形態における冷却液組成物においては、リン酸又はその塩とフィチン酸との相乗効果に基づき、アルミニウム系金属について特に高温下における優れた防食性能を発揮することができる。

・ 前記フィチン酸の含有量が０．００５〜０．３質量％であることにより、極めて少量の含有量で上記の効果を有効に発揮させることができる。
・ 冷却液組成物に、さらにトリアゾール類又はチアゾール類を含有することにより、銅に対する防食性能を向上させることができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜４及び比較例１）
表１に示す各成分を撹拌、混合して冷却液組成物を調製した。表１中の各成分の含有量は質量部を表す。この場合、冷却液組成物の３０容量％水溶液のｐＨが７．６となるように水酸化カリウムを添加した（表１では適量と記載）。比較例１では、フィチン酸を添加しない冷却液組成物とした。

得られた冷却液組成物について、アルミニウム鋳物伝熱面腐食性の試験をＪＩＳ Ｋ ２２３４−２００６、２種に準拠して実施した。試験に供した金属はアルミニウム鋳物で、試験条件として１３５℃、１６８時間を採用した。そして、アルミニウム鋳物の腐食量（ｍｇ／ｃｍ^２）を測定すると共に、アルミニウム鋳物の外観を目視により観察した。それらの結果を表１に併せて示した。上記ＪＩＳ Ｋ ２２３４−２００６、２種の規格を満たす腐食量は、±２．０ｍｇ／ｃｍ^２である。

表１に示したように、実施例１〜４では腐食量が０．００〜−０．１１ｍｇ／ｃｍ^２であると共に、アルミニウム鋳物の外観も変化がなく、アルミニウム鋳物に対して高温下における優れた防食性能を示すことが明らかとなった。一方、フィチン酸を配合しなかった比較例１では、腐食量が−２．３０ｍｇ／ｃｍ^２に達し、規格を満たすことができず、アルミニウム鋳物の外観も黒色に変化し、防食性能が不足する結果であった。

なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・ 冷却液組成物の主成分であるグリコール類と共に、メタノール、エタノール、２−プロパノールなどのアルコール類を使用することも可能である。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記トリアゾール類又はチアゾール類の含有量は、０．０１〜１．０質量％であることを特徴とする請求項３に記載の冷却液組成物。この場合、請求項３に係る発明の効果を有効に発揮させることができる。

・ 前記トリアゾール類は、トリルトリアゾール又はベンゾトリアゾールであり、チアゾール類はベンゾチアゾール又はメルカプトベンゾチアゾールであることを特徴とする請求項３に記載の冷却液組成物。この場合、請求項３に係る発明の効果を十分に発揮させることができる。

・ さらに安息香酸系化合物を含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却液組成物。この場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、鉄系金属等に対する防食性能を向上させることができる。

Claims (3)

1. グリコール類を主成分とし、リン酸又はその塩を含有する冷却液組成物であって、さらにフィチン酸を含有することを特徴とする冷却液組成物。
2. 前記フィチン酸の含有量が０．００５〜０．３質量％であることを特徴とする請求項１に記載の冷却液組成物。
3. さらにトリアゾール類又はチアゾール類を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却液組成物。