(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン又はチタン合金からなる部材に付着したスケールを取り除くのに使用されるスケール除去剤であって、
オキシカルボン酸と、スルファミン酸と、硫酸アンモニウムを有効成分として含有し、
前記硫酸アンモニウムは、オキシカルボン酸、スルファミン酸及び硫酸アンモニウムの合計重量に対して、０％を越えて５重量％以下含まれており、
前記オキシカルボン酸は、グリコール酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、サリチル酸、メタ−オキシ安息香酸、パラ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸及びトロパ酸からなる群から選択される少なくとも一種以上の酸である
チタン又はチタン合金部材用スケール除去剤。
【請求項２】
前記オキシカルボン酸対前記スルファミン酸の重量比が、１：９乃至９：１である請求項１に記載のチタン又はチタン合金部材用スケール除去剤。
【請求項３】
前記スルファミン酸が、アミドスルフォン酸である請求項１または２に記載のチタン又はチタン合金部材用スケール除去剤。
【請求項４】
航空機内のギャレー又は便器に接続されたチタン又はチタン合金製の排水管の内壁に付着したスケールを除去する方法であって、
スケール除去剤として、請求項１乃至３のいずれかの項に記載されたスケール除去剤を排水管の中に注入し、該排水管からのチタンイオンの溶出を抑えつつ、該排水管の内壁に付着したスケールを溶解して取り除くようにしたことを特徴とする
チタン又はチタン合金製配水管のスケールの除去方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はスケールの除去剤に関し、特に、チタン製排水管の内壁に付着堆積したスケールの除去剤に関する。
背景技術
例えば、厨房や便器の排水管の内壁には、食物残滓等が分解した水不溶性有機物や、尿等が分解して生成されるカルシウム化合物が付着する。この付着物は、一般的にスケールと称され、排水の流れを悪化させる。管径が小さく屈曲部の多い配管では、スケールの蓄積は、排水管の閉塞を引き起こすことになる。
航空機におけるギャレーや便器の排水管は、機体構造上の制約を受けるため、狭い空間内に細管が複雑に入り組んだ配管構成となっており、排水管の閉塞を回避するために、スケールの除去作業が頻繁に行われている。しかし、スケール除去効果の高い塩酸、硫酸等の強酸性無機酸を使用すると、排水管は腐食による材質劣化を招くだけでなく、洗浄後の廃水が環境汚染を引き起こす。一方、酢酸のような弱酸を用いると、スケール除去効果が十分に得られないため、排水管を定期的に取り外して、管内のスケールを物理的に取り除く作業を行なわねばならない。この作業は不快かつ困難であり、また長時間を要するため、航空機の運行スケジュールに支障をきたす。
発明者は、以前に、強酸性無機酸を用いずにスケールを効果的に溶解して取り除くことのできるスケール除去剤を開発した（特開２０００−６３８９０）。これは、オキシカルボン酸とスルファミン酸を有効成分として含む組成物であり、管材に対する腐食作用が弱いだけでなく、すぐれた生分解性を有しているので、環境汚染を引き起こす虞れがない。このスケール除去剤は、当初、義歯の歯垢や歯石を溶解させて取り除くための義歯洗浄剤として開発されたものであるが、歯垢や歯石の成分が排水管のスケールとほぼ同じであることから、航空機内のギャレーや便器の排水管用のスケール除去剤として使用したところ、スケール除去の点においてもすぐれた効果を発揮することがわかった。
ところで、航空機内のギャレーや便器の排水管は、耐食性の他に軽量性が重要視されるため、管の材料としてチタン、又は、チタン及びその他金属元素を含むチタン合金（以下、単に「チタン材」と称す）が好適に用いられている。チタン材は、大気雰囲気下では、チタン材表面との密着性が高いチタン酸化物の被膜が瞬時に形成され、該被膜が母材を保護するから、耐腐食性は極めて良好である。しかしながら、チタン酸化物の被膜は、厚さが非常に薄いため、強酸を含む化学剤と接触すると、被膜は取り除かれ易い。強酸性のスケール除去剤を用いてスケールの除去作業を行なうと、まずスケールが除去され、次にその下の酸化被膜が取り除かれる。スケール除去剤の投入をそのまま続けると、チタン材の表面はスケール除去剤による腐食作用を受け、チタンイオンが溶出される。スケールの除去完了と同時に、スケール除去剤の投入を停止すれば、チタンイオンの溶出を抑えることはできるが、実際には、そのようにタイミング良く作業を制御することは困難である。このため、チタン材からなる排水管に付着したスケールの除去作業において、チタンイオンの溶出を避けることができないのが実状である。
本発明の目的は、チタン材からなる排水管に付着したスケールの除去剤において、スケールの溶解作用にすぐれると共に、チタンイオンの耐溶出性にすぐれる（チタンイオンの溶出が少ない）スケール除去剤を提供することである。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明のスケール除去剤は、オキシカルボン酸とスルファミン酸に加えて、硫酸アンモニウムを有効成分として含有する組成物であることを特徴としている。
硫酸アンモニウムは、オキシカルボン酸、スルファミン酸及び硫酸アンモニウムの合計重量に対して、０％を越えて５重量％以下含まれていることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は、航空機から取り外した排水管について、管の内壁に付着したスケールの除去試験の概要を説明する図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明のスケール除去剤は、オキシカルボン酸、スルファミン酸及び硫酸アンモニウムを有効成分として含有しており、以下にて詳細に説明する。
本発明のスケール除去剤は、オキシカルボン酸とスルファミン酸の共存により、カルシウム化合物を含むスケールに対して高い溶解性がもたらされ、すぐれたスケール除去効果を発揮する。
オキシカルボン酸は、その分子構造中に、アルコール性水酸基とカルボキシル基を含むものの総称であり、例えば、グリコール酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸等の脂肪族オキシカルボン酸、サリチル酸、メタ−オキシ安息香酸、パラ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸、トロパ酸等の芳香族オキシカルボン酸を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。なお、リンゴ酸とクエン酸が好ましい。このオキシカルボン酸は、一種のみならず、所望により二種以上を同時に使用することができる。
スルファミン酸として、アミドスルフォン酸が好適に用いられるが、これに限定されるものではない。アミドスルフォン酸を用いる場合、その誘導体の中でも、水溶性の大きいＮ−アルキルおよびＮ−アリール誘導体を用いることが望ましい。
本発明で用いるオキシカルボン酸とスルファミン酸は、長期間使用しても安全なものであればよく、常温で固体のものが望ましく、天然物に近い構造を持ち、生分解性に優れたものがより望ましい。
オキシカルボン酸対スルファミン酸の重量比は、１：９乃至９：１であることが好ましく、１：９乃至７：３であることがより好ましい。
本発明のスケール除去剤は、硫酸アンモニウムを含むことを特徴としている。発明者らは、硫酸アンモニウムが、オキシカルボン酸及びスルファミン酸のスケール除去作用を損なうことなく、チタン材の表面からチタンイオンの溶出を抑制する作用を有することを見い出したものであり、その含有量は、オキシカルボン酸、スルファミン酸及び硫酸アンモニウムの合計重量に対して、０％を越えて５重量％以下であることが望ましい。
本発明のスケール除去剤は、スケールの溶解に対して即効性を求める場合には、粉末又は顆粒状態のものを入手し、これを均一に混合して、水溶液にして使用するのが好ましい。水溶液の濃度は、例えば、水１０００ｍｌに対して、オキシカルボン酸とスルファミン酸と硫酸アンモニウムを合計量で約５０ｇ〜約２００ｇ（約５〜約１７重量％水溶液に相当）が好ましく、約１００ｇ〜約１４０ｇ（約９〜約１２重量％水溶液に相当）がより好ましい。
一方、長期に亘ってスケール除去の効果を持続させるには、オキシカルボン酸とスルファミン酸の水への溶解を遅延させる作用を有する結合剤を用いて、適宜形状の成形体に形成すればよい。結合剤の配合量によって、水溶時間を適宜コントロールすることができる。
結合剤として、例えば、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ヒドロオキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロオキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロオキシプロピルスターチ（ＨＰＳ）などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
成形体は、オキシカルボン酸粉末、スルファミン酸粉末及び硫酸アンモニウムを配合した混合粉末を基剤とし、該基剤１００重量部に対し、結合剤粉末５〜１００重量部を略均一に混合したものを、錠剤成形機にて所定形状に成形することができる。
また、本発明のスケール除去剤は、所望により、酸化剤、界面活性剤、酵素剤、キレート剤等を混合して使用することもできる。
航空機のギャレーや便器の排水管の管内壁に付着したスケールの除去作業に本発明の除去剤を使用する場合には、まず、除去剤を水に溶解して除去剤水溶液を調製する。この除去剤水溶液をギャレー及び便器の排水口から注入すると、除去剤水溶液は、管壁に付着したスケールを溶解しながら排水管内部を通過し、航空機下部のドレン口に到る。ここでの水溶液には排水管から除去されたスケールが含まれているため、次に、分離器を通過させて、スケールを分離し、分離されたスケールを所定の容器に収容する。スケールが取り除かれた除去剤水溶液は、再び、ギャレー及び便器の排水口に戻され、排水管の中を通過させる。除去剤水溶液を循環させてスケールを取り除くのに必要とされる時間は、航空機の大きさやスケールの付着程度に依存する。
次に具体的実施例を挙げて説明する。
実施例１
錠剤成形機を用いて、各種カルシウム化合物の供試用球体（直径５ｍｍ）を成形し、この球体をカルシウム化合物の種類毎に個別に各種供試液に浸漬し、カルシウム化合物の溶解状況を調べた。
溶解試験に供したカルシウム化合物は、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、硫酸カルシウムである。
その試験結果を表１に示す。
表１中、供試液No. １は、発明例であり、蒸留水５００ｍｌに、オキシカルボン酸としてＬ−リンゴ酸１０ｇ及びクエン酸１０ｇと、スルファミン酸としてアミドスルフォン酸５ｇと、硫酸アンモニウム１ｇを溶かしたものである。
供試液No. ２は、硫酸アンモニウムを含まない比較例であり、蒸留水５００ｍｌに、オキシカルボン酸としてＬ−リンゴ酸１０ｇ及びクエン酸１０ｇと、スルファミン酸としてアミドスルフォン酸５ｇを溶かしたものである。
供試液No. ３は、弱酸の例で、市販の酢５００ｍｌである。
供試液No. ４は、強酸性無機酸の例で、５％濃度の塩酸５００ｍｌである。
0003647843.tif 000002
表１の結果を参照すると、供試液No. １とNo. ２のカルシウム化合物の溶解時間は、No. ４の塩酸とほぼ同等であり、カルシウム化合物に対してすぐれた溶解力を有することを示している。なお、No. ３の供試液では、カルシウム化合物の除去効果は殆んど認められなかった。
排水管の内壁に付着するスケールは、前述したように、主としてカルシウム化合物から構成されており、本発明のスケール除去剤は、このカルシウム化合物に対する溶解力が大きいことから、すぐれたスケール除去効果を有することがわかる。
実施例２
飛行機のギャレーに接続されている排水管を取り外して、管の内壁に付着したスケールの除去効果を調べた。取り外した排水管は、純チタン製であり、直径２インチ（約５０ｍｍ）、長さ９２．６インチ（約２３５０ｍｍ）で、一部が緩やかに屈曲している。スケールの付着厚さは管の端部で約２〜５ｍｍであった。
スケール除去試験の概要を図１に示している。図１を参照すると、(1)はタンクで、その中に本発明のスケール除去剤の水溶液(2)が入れられている。水溶液(2)は、水２０リットルの中に、オキシカルボン酸としてＬ−リンゴ酸８００ｇ及びクエン酸８００ｇと、スルファミン酸としてアミドスルフォン酸４００ｇと、硫酸アンモニウム８０ｇが含まれている。
(3)は排水管であり、排水管(3)の内壁にはスケール(9)が付着している。排水管(3)の各端部には、半透明のポリ塩化ビニル製のチューブ(4)(5)を接続している。一方のチューブ(4)の端部をポンプ(6)に接続し、他方のチューブ(5)を水溶液(2)の中に浸している。用いたポンプ(6)は、１／６馬力であり、定格流量は５フィートのヘッドにて１７．５ｇｐｍである。(7)は、排水管(3)を支持する支持体である。
ポンプ(6)を作動させて、排水管(3)の中を、タンク(1)内のスケール除去剤水溶液(2)を循環させた。３時間後に、ポンプ(6)を停止し、チューブ(4)(5)を取り外して、排水管の管内壁を目視検査したところ、スケールは略完全に除去されたことが確認された。
実施例３
純チタンからなる供試片を、実施例１と同じ各供試液（液量５００ｍｌ、液温２５℃）に浸漬して、チタンイオンの溶出状況を調べた。なお、チタンイオンの溶出量は、原子吸光光度計で測定した。
供試片は、内径５０ｍｍ、外径５３ｍｍ、長さ５０ｍｍの円筒体を用いた。
供試片の浸漬時間とチタンイオン溶出量の関係を表２に示す。
0003647843.tif 000003
表２の結果を参照すると、発明例の供試液No. １は、硫酸アンモニウムを含まない比較例の供試液No. ２と比べて、チタンイオンの溶出量が少ない。これは、硫酸アンモニウムがチタンイオンの溶出を抑制する効果を有していることを示すものである。
供試液No. ３の酢は、供試液No. ２と比べた場合、チタンイオンの溶出量は僅かに少ないが、実施例１に示されるように、カルシウム化合物の溶解効果は殆んどなく、スケール除去剤としては不適である。
供試液No. ４の塩酸は、チタンイオン溶出量が多く、チタン材の劣化を引き起こす。
実施例１乃至実施例３の結果より、本発明のスケール除去剤は、スケールを構成するカルシウム化合物の溶解作用にすぐれると共に、チタンイオンの溶出を抑制できることがわかる。
それゆえ、本発明のスケール除去剤を用いて、チタン材からなる排水管の内壁に付着したスケールの除去作業を行なうに際し、スケールが除去された後、スケール除去剤がチタン材の表面と接触しても、チタン材からのチタンイオンの溶出は抑制されるから、管の材質劣化は防止される。
産業上の利用可能性
本発明のスケール除去剤は、チタンイオンの耐溶出性にすぐれているからチタン材からなる部材、例えば、航空機内のギャレーや便器の排水管の内壁に付着したスケールの除去用として有用である。また、チタン材からなるその他部材として、熱交換器、原子力機器等における各種配管などがあり、本発明のスケール除去剤は、これら配管の管壁に付着したスケールの除去用としても有用である。
【図１】
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