(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュウ酸と、塩化ナトリウムを含む鋼材の脱スケール剤であって、
アセトンをさらに含むことを特徴とする脱スケール剤。
【請求項２】
常温の水１００ｍｌに対し、シュウ酸が５〜８ｇ、塩化ナトリウムが８〜１５ｇ、アセトンが２．４〜３．９ｇの割合で配合されていることを特徴とする脱スケール剤。
【請求項３】
重量比で、シュウ酸：塩化ナトリウム＝１：１〜３である請求項２に記載の脱スケール剤。
【請求項４】
重量比で、シュウ酸：アセトン＝１：０．３〜０．７８である請求項２または請求項３に記載の脱スケール剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材や鋼板などの鋼材表面のスケールを除去するときに用いる脱スケール剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼メーカーで製造された線材は、一般に、図１に示すように、金属地肌を覆うようにスケールが形成されている。
スケールは、図１に示すように、FeO（酸化第一鉄）、Fe3O4（四酸化三鉄）、Fe2O3（酸化第二鉄）と、金属地肌側から表面側に向かって鉄の酸化度が高くなった層構成となっている。また、スケールは、一部に金属地肌まで達する赤錆やクラックが入っていることもある。
【０００３】
また、このような線材は、一般に伸線などの加工を施す前に表面のスケールを除去し、必要に応じて化成処理を施すようになっている。
ところで、従来から、鋼線のスケール除去には、塩酸や硫酸が使用されている。
【０００４】
しかし、塩酸や硫酸を用いてスケール除去する方法には、以下のような問題がある。
（１）スケール除去処理後に発生する廃液の処理コストがかさむ。
（２）強烈な酸臭があり、作業環境が悪い。
（３）酸霧による周囲の構造物の腐食を招くため、構造物をコストがかかる耐酸構造としなければならない、構造物の補修コストがかかるなど設備の初期コストや維持コストが高くなる。
（４）スケール除去だけでなく、却って金属地肌をいためてしまうおそれがある。
【０００５】
一方、ビル等の水道配管や貯水タンク内のスケール除去を行うことができる洗浄剤として、シュウ酸と、塩化ナトリウムと、グリセリンを含む洗浄剤が提案されている。
すなわち、シュウ酸は、塩酸や硫酸に比べ、臭気が少なく、酸霧の発生を抑えることができる。また、塩酸や硫酸に比べ、地鉄を傷めることが少ないという利点がある。
しかし、上記洗浄剤を用いて、線材表面のスケール除去を試みたところ、十分な脱スケール効果が発揮できないことがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許5810352号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の発明者は、シュウ酸の利点を生かしつつ、脱スケール効果の高い脱スケール剤が鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みて、塩酸や硫酸を用いた場合の問題を解決することができるとともに、脱スケール効果が高く、耐久性に優れているとともに、維持管理コストや廃液処理コストを低減できる脱スケール剤を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明にかかる脱スケール剤は、シュウ酸と、塩化ナトリウムを含む鋼材の脱スケール剤であって、アセトンをさらに含むことを特徴としている。
本発明の脱スケール剤は、特に限定されないが、常温の水１００ｍｌに対し、シュウ酸が５〜８ｇ、塩化ナトリウムが８〜１５ｇ、アセトンが２．４〜３．９ｇの割合で配合されていることが好ましい。
【００１０】
すなわち、シュウ酸の配合割合が５ｇ／１００ｍｌＨ2０未満であると、洗浄力が不足し、８ｇ／１００ｍｌＨ2０を超えると、スケール下方の鋼材自体の鉄分が溶出し、却って鋼材を傷めるとともに、臭気が強くなるおそれがある。
【００１１】
また、塩化ナトリウムの配合割合が、８ｇ／１００ｍｌＨ2０未満であると、洗浄力が不足し、スケール下方の鋼材自体の鉄分が溶出し、却って鋼材を傷めるとともに、赤錆が発生し、１５ｇ／１００ｍｌＨ2０を超えると、沈殿物が多量に発生するため、沈殿物の除去コストがかかるというおそれがある。
一方、アセトンの配合割合が、２．４ｇ／１００ｍｌＨ2０未満であると、脱スケール剤自体のスケールと下方の鋼材表面との間への浸透性が悪くなり、洗浄力が不足し、３．９ｇ／１００ｍｌＨ2０を超えると、脱スケール剤の処理温度を上げて処理速度を速くしようとすると、アセトンの蒸発が激しくなり、引火や、臭気などがひどくなるとともに、蒸発したガスに引火して爆発や火災を起こしたりするおそれがたかくなるおそれがある。したがって、処理温度をあまりあげることができず、効率よい処理ができなくなるおそれがある。
【００１２】
本発明において、シュウ酸に対する塩化ナトリウムの配合量は、重量比で、シュウ酸：塩化ナトリウム＝１：１〜３（好ましくは１：１．５〜２．５、より好ましくは１：１．８〜２．２）である。
シュウ酸に対するアセトンの配合量は、重量比で、シュウ酸：アセトン＝１：０．３〜０．７８（好ましくは１：０．３５〜０．７０、より好ましくは１：０．４５〜０．５５）である。
【００１３】
また、本発明にかかる脱スケール剤は、シュウ酸、塩化ナトリウムおよびアセトン以外の残部がほとんど水であるが、脱スケール効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、界面活性剤、キレート剤、硫酸などの少量の鉱酸、鉄イオンの還元剤等を含んでいても構わない。
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤のいずれでも構わないし、これらを併用してもよい。
【００１４】
本発明の脱スケール剤は、特に限定されないが、例えば、炭素鋼線等の鋼線、ステンレス鋼線、鋼板、ステンレス鋼板などの鋼材の脱スケール処理に用いることができ、伸線前の線材の表面スケール除去に用いることが好ましい。
【００１５】
本発明の脱スケール剤は、常温でも使用できるが、処理速度を速めるために、加温して使用してもよい。
なお、加温しすぎると、アセトンが揮発して、引火の危険性が生じるとともに、アセトン添加の作用効果がなくなるおそれがあるため、４０〜６０℃で使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる脱スケール剤は、以上のように、シュウ酸と、塩化ナトリウムを含む鋼材の脱スケール剤であって、アセトンをさらに含んでいるので、スケールと、金属地肌との間への脱スケール剤の浸透が促進され、スケールが金属地肌から剥離されやすくなり、短時間でスケール除去を行うことができる。
【００１７】
そして、短時間でスケール除去が完了するので、処理時間を短くすることができ、結果としてシュウ酸が金属地肌を傷めることも防止できる。
【００１８】
また、金属地肌を溶解することが少ないため、酸の消費が抑えられ、結果として脱スケール剤の劣化速度が遅く、１回の建浴で多量の鋼材のスケール除去が可能となる。
すなわち、廃液処理コストが低減できる。
さらに、塩酸や硫酸を用いた場合に比べ、酸臭が少なく、酸霧により、周囲の構造物を傷める、あるいは、作業環境に悪影響を与えるということが少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】線材のスケールの状態を概略的に説明する図である。
【図２】本発明の脱スケール剤と、塩酸を用いた脱スケール時の線材の酸による線材の侵食性を比較してあらわすグラフである。
【図３】実施例１の脱スケール剤で脱スケール処理した後の線材の表面状態の写真写しである。
【図４】比較例１の脱スケール剤で脱スケール処理した後の線材の表面状態の写真写しである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明を、その実施例を参照しつつ詳しく説明する。
【００２１】
（実施例１）
５ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ａを得た。
【００２２】
（実施例２）
５ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、３．９ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｂを得た。
【００２３】
（実施例３）
５ｇのシュウ酸と、１５ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｃを得た。
【００２４】
（実施例４）
５ｇのシュウ酸と、１５ｇの塩化ナトリウムと、３．９ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｄを得た。
【００２５】
（実施例５）
８ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｅを得た。
【００２６】
（実施例６）
８ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、３．９ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｆを得た。
【００２７】
（実施例７）
８ｇのシュウ酸と、１５ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｇを得た。
【００２８】
（実施例８）
８ｇのシュウ酸と、１５ｇの塩化ナトリウムと、３．９ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｈを得た。
【００２９】
（実施例９）
１０ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｉを得た。
【００３０】
（実施例１０）
３ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｊを得た。
【００３１】
（実施例１１）
５ｇのシュウ酸と、６ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｋを得た。
【００３２】
（実施例１２）
５ｇのシュウ酸と、１７ｇの塩化ナトリウムと、２．４ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｌを得た。
【００３３】
（実施例１３）
５ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、２ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｍを得た。
【００３４】
（実施例１４）
５ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、５ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｎを得た。
【００３５】
〔実験１〕
上記実施例１〜１４で得た脱スケール剤Ａ〜Ｎと、２０％塩酸を、それぞれビーカーに１００ｍｌ入れ、６０℃に加温した状態で、マグネティックスターラーで攪拌しながら、５．５ｍｍφの６ｃｍに切断したスケール付きの線材（炭素鋼ＹＭ５０Ｔ１）を各脱スケール剤中に１４分間浸漬し、取り出して水洗したのち、線材表面のスケールの残存状態、線材地肌の表面状態および脱スケールの酸臭の有無を観察し、その結果を以下の表１に示した。
【００３６】
なお、スケールの残存状態および線材地肌の表面状態は実験者が目視で行った。
また、酸臭の有無は、実験者が、浸漬処理中に、ビーカーの上端から１０ｃｍ付近を手で扇いで、臭いを鼻で嗅いで判定した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
〔実験２〕
上記実施例１〜１４で得た脱スケール剤Ａ〜Ｎが１００ｍｌ入れられたビーカーを、ヒーター付きマグネティックスターラーに載せて脱スケール剤を攪拌しながら液温を６０℃になるまで加温した。
そして、それぞれの脱スケール剤に５．５ｍｍφの６ｃｍに切断したスケール付きの炭素鋼線（ＹＭ５０Ｔ１）を浸漬し、目視で表面のスケールが剥離あるいは溶解されて、線材の地肌表面が露出するまでの最短処理時間を調べ、その結果を表２に示した。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
上記表２からシュウ酸、Nacl、アセトンの配合量が憎加すると、最短処理時間が短くなる傾向があることがわかる。
【００４１】
（実施例１５）
７ｇのシュウ酸と、１２ｇの塩化ナトリウムと、３ｇのアセトンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｏを得た。
【００４２】
〔実験３〕
上記実施例１５で得た脱スケール剤Ｏを１００ｍｌビーカーに入れ、ビーカーの脱スケール剤Ｏを交換することなく、液温あるいは洗浄時間を以下の表３に示すように各回で変化させながら、１５ｇの５．５ｍｍφの炭素鋼線（ＹＭ５０Ｔ１）の洗浄処理（１回ごとに新しいスケール付き炭素鋼線に交換）を５０回行った。
また、洗浄回毎に取り出した洗浄処理済みの炭素鋼線表面を観察したところ、各回とも表面のスケールは、ほぼ完全に除去されていた。
なお、５，７，９〜１３，１９，２４〜２９、３１〜３９、４１〜４９の各回の洗浄条件は、液温５０℃、洗浄時間１０分とした。
【００４３】
【表３】
0006038373.tif 000004
【００４４】
また、上記実験３で用いた脱スケール剤Ｏの、初期の酸濃度および第２鉄イオン濃度と、５０回洗浄後の酸濃度および第２鉄イオン濃度を以下に示す方法でそれぞれＮ数＝３で測定し、その結果を表４に示した。
【００４５】
〔酸濃度測定〕
以下の（１）〜（４）の手順で酸濃度測定を行った。
（１）容量２５０ｍｌの三角フラスコに、検体となる脱スケール剤をホールピペットで１ｍｌ計り取る。
（２）三角フラスコに９９ｍｌの蒸留水を加えて脱スケール剤を希釈する。
（３）1.0Ｗ/Ｖ％のフェノールフタレイン溶液（滴定用指示薬）を数滴三角フラスコ内の上記希釈された脱スケール剤に滴下して試験液を作製する。
（４）上記試験液を攪拌しながら、滴定液としての１mol濃度の水酸化ナトリウム水溶液をビューレットから三角フラスコ内に滴下し、三角フラスコ内の試験液が赤紫色に変化した時点の水酸化ナトリウム水溶液の消費量を調べる。
【００４６】
〔第２鉄イオン濃度測定〕
以下の（１）〜（４）の手順で酸濃度測定を行った。
（１）容量２５０ｍｌの三角フラスコに、検体となる脱スケール剤をホールピペットで１ｍｌ計り取る。
（２）三角フラスコに３９ｍｌの蒸留水を加えて脱スケール剤を希釈する。
（３）上記三角フラスコ内の希釈した脱スケール剤に、１ｍｌの指示薬としてのスルホサリチル酸溶液を添加する。添加によって三角フラスコ内が紫色の試験液となる。
なお、上記スルホサリチル酸溶液は、スルホサリチル酸（２水和物）５０ｇをメスフラスコ内にいれ、攪拌しながら蒸留水を５００ｍｌの標線に一致するまで加えることで得た。（４）上記試験液を攪拌しながら、滴定液としてのＥＤＴＡ水溶液をビューレットから三角フラスコ内に滴下し、三角フラスコ内の試験液の紫色が消えた時を終点として滴定値を求め、この滴定量から以下の式（ａ）で鉄イオン濃度を測定した。
なお、上記ＥＤＴＡ水溶液は、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム２水和物１６．６５７７ｇをメスフラスコ内に入れ、攪拌しながら蒸留水を５００ｍｌの標線に一致するまで加えることで得た。
【００４７】
【数１】
0006038373.tif 000005
【００４８】
【表４】
0006038373.tif 000006
【００４９】
〔実験４〕
５．５ｍｍφの６ｃｍに切断した炭素鋼線（72A）を乾燥状態としたのち、初期重量を秤量した。
そして、上記実施例１５で得た脱スケール剤Ｏをビーカーに入れ、６０℃に加温したのち、上記の初期重量を秤量した炭素鋼線を６０℃の脱スケール剤Ｏに完全に浸けた。
つぎに、浸漬３０分経過後および２４時間経過後に炭素鋼線をビーカーから取り出し、水洗したのち、乾燥させて、３０分経過後および２４時間経過後の炭素鋼線の重量を秤量した。なお、Ｎ数はそれぞれ５とした。
【００５０】
〔実験５〕
脱スケール剤Ｏに代えて、２０℃の２０％塩酸を用いた以外は、実験４と同様にして３０分経過後および２４時間経過後の炭素鋼線の重量を秤量した。
【００５１】
上記実験４および実験５で測定した３０分経過後および２４時間経過後の炭素鋼線の重量と、初期重量との重量差の平均値を計算し、その結果を図２に示した。
図２から、本発明の脱スケール剤を用いれば、塩酸を用いた場合に比べ、線材の金属地肌を浸食することが少ないことがわかる。
【００５２】
〔実験６〕
ビーカー内の、液温60℃に保持した１００ｍｌの上記実施例１の脱スケール剤Ａに、５．５mmφの炭素鋼線（７２A）の数ｃｍの切断片を1回につき、総計で２００ｇずつ浸漬し、浸漬開始から目視で炭素鋼線表面のスケールが洗浄除去されるまでの時間を計り、その結果を表５に示した。
【００５３】
【表５】
0006038373.tif 000007
【００５４】
〔実験７〕
ビーカー内の、液温20℃に保持した１００ｍｌの塩酸水溶液（15ｇ/vol％）に、５．５mmφの炭素鋼線（７２A）の数ｃｍの切断片を1回につき、総計で２００ｇずつ浸漬し、浸漬開始から目視で炭素鋼線表面のスケールが洗浄除去されるまでの時間を計り、その結果を表６に示した。
【００５５】
【表６】
0006038373.tif 000008
【００５６】
上記表５および表６から、本発明の脱スケール剤は、洗浄を繰り返し行っても脱スケール性能が安定しているのに比べ、塩酸を用いた場合、液が新しい間は、脱スケール性能が高いが、洗浄を繰り返し行っているうちに、急激に能力が低下することがわかる。
【００５７】
（比較例１）
５ｇのシュウ酸と、８ｇの塩化ナトリウムと、3.8ｇのグリセリンを、常温で１００ｍｌの蒸留水に混合して脱スケール剤Ｘを得た。
【００５８】
〔実験８〕
上記実施例１の脱スケール剤Ａと、上記比較例１の脱スケール剤Ｘを別々のビーカーに１００ｍｌずつ入れて、液温６０℃に保持した状態で、両脱スケール剤に、５．５mmφの炭素鋼線（７２A）の数ｃｍの切断片を、総計で２００ｇずつ、１０分間浸漬させたのち、切断片をビーカーから取り出し、洗浄乾燥し、その表面状態を観察した。
その結果、本発明の脱スケール剤Ａの場合、図３に示すように、スケールがきれいに除去できているのに対し、脱スケール剤Ｘの場合、図４に示すように、スケールが残存していることがわかった。
すなわち、上記から、アセトンを用いることによって脱スケール性能が向上したものと考えられる。
【００５９】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではない。例えば、上記の実施例では、脱スケール剤が、線材のスケール除去に用いられていたが、鋼板、チャンネル、アングル、Ｈ型鋼などの錆やスケールの除去に用いるようにしても構わない。
【要約】
【課題】塩酸や硫酸を用いた場合の問題を解決することができるとともに、脱スケール効果が高く、耐久性に優れているとともに、維持管理コストや廃液処理コストを低減できる脱スケール剤を提供することを目的としている。
【解決手段】シュウ酸と、塩化ナトリウムを含む鋼材の脱スケール剤であって、アセトンをさらに含み、常温の水１００ｍｌに対し、シュウ酸が５〜８ｇ、塩化ナトリウムが８〜１５ｇ、アセトンが２．４〜３．９ｇの割合で配合されているようにした。
【選択図】      なし【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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