(57)【要約】洗浄対象物である金属製品からの金属の溶出を防止すると共に、金属製品の水素脆性を防止することができるスルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤を提供する。この洗浄剤は、スルファミン酸、およびオキシカルボン酸の少なくとも一種を含み、スルファミン酸：オキシカルボン酸の少なくとも一種の配合比率（重量比）は、６０〜９５：４０〜５、好ましくは８０〜９５：２０〜５である。特に、オキシカルボン酸として、クエン酸とリンゴ酸を使用し、スルファミン酸：クエン酸：リンゴ酸の配合比率（重量比）を、８０〜９５：１０〜２．５：１０〜２．５とする場合は、高い洗浄力を提供するとともに、水素脆性及び金属溶出の防止において最高の性能を発揮する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成に特徴を有する金属製品用洗浄剤：
前記洗浄剤はスルファミン酸、およびオキシカルボン酸の少なくとも一種を含み、スルファミン酸：前記オキシカルボン酸の少なくとも一種の配合比率（重量比）が６０〜９５：４０〜５である。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄剤において、
スルファミン酸：前記オキシカルボン酸の少なくとも一種の配合比率（重量比）が８０〜９５：２０〜５である。
【請求項３】
請求項１に記載の洗浄剤において、
前記オキシカルボン酸は、クエン酸とリンゴ酸の少なくとも一方である。
【請求項４】
請求項１に記載の洗浄剤において、
前記オキシカルボン酸は、クエン酸とリンゴ酸であり、スルファミン酸：クエン酸：リンゴ酸の配合比率（重量比）は、８０〜９５：１０〜２．５：１０〜２．５である。
【請求項５】
請求項１に記載の洗浄剤を水に希釈して得られる洗浄用水溶液。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、金属製品用洗浄剤、特に、カルシウム化合物が付着した金属製品を洗浄する際に、金属の水素脆性及び金属溶出を防止するとともに、優れた洗浄性能を発揮するスルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤に関するものである。
背景技術
従来より、食物残滓の分解により生成される水不溶性有機物が厨房の排水管の内壁に付着したり、尿等の汚物が分解して生成されるカルシウム化合物が便器の排水管の内壁に付着して発生する排水管の詰まりが問題となっている。
このような排水管内の付着物（一般にスケールと呼ばれている）を排水管から除去する効果の高い薬品としては、塩酸や硫酸などの強酸性無機酸があるが、これらの薬品を使用すると排水管を形成している材料まで腐蝕してしまう。また、洗浄後の排水が環境汚染を引き起こすという問題もある。
一方、排水管を取り外して物理的にスケールを除去することも行われているが、このような洗浄作業は、不快且つ困難な作業であり、特に、狭い空間内に配設された複雑な配管を分解・洗浄する作業は長時間を要する作業となる。
そこで、上記したような強酸性の薬品を使用した時の問題点を解消するとともに、スケールの洗浄能力の高いスルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤が注目を集めている。例えば、日本公開特許公報２０００−６３８９０号は、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシカルボン酸化合物の少なくとも１種以上と、スルフォン酸の少なくとも１種以上とを含む組成物でなる除去剤について記載している。この洗浄剤は、従来の無機酸、無機アルカリを用いなければ除去できなかった石灰質化した歯石・排水管内壁に付着したスケール等の除去に有効であるとともに、取扱いおよび環境にやさしい洗浄剤であって安全に使用できるという長所がある。
一方、特開２０００−６４０６９号は、スルファミン酸およびオキシカルボン酸を必須成分として含有するスケール除去剤について記載しており、オキシカルボン酸としては、例えば、グルコール酸やリンゴ酸の使用が好ましいとされている。また、配合比率（重量比）としては、スルファミン酸：オキシカルボン酸が５：９５〜３０：７０とすることが好ましいとされている。この除去剤は、透析機器等に付着したスケール（主として炭酸カルシウム）の溶解力が高く、また、従来の酸洗浄剤に比べて金属腐蝕が少ないという長所がある。さらに、この除去剤は、無臭であり、人体および環境に対する安全性が高いとある。
このように、スルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤は、カルシウム化合物が付着した洗浄対象物の洗浄に有効とされているが、多くの酸は無機、有機を問わず、金属と接触すると水素を発生する。この水素が金属中に吸蔵され、原子状水素が粒界などに蓄積、空孔などへの集まると金属の割れ破壊が発生する。すなわち、金属の水素脆性の原因となる。一方、スルファミン酸は、金属表面と接触した場合、金属イオンの溶出を引き起こす性質の強いものとして知られている。上記した洗浄剤や除去剤は、スケールの除去性能に優れると共に、人体や環境にやさしいという長所を有するものの、洗浄対象物からの金属溶出量を低減しつつ、洗浄対象物の水素脆性を防止するという観点からは依然として改善の余地が残されている。特に、特開２０００−６４０６９号に記載の除去剤では、オキシカルボン酸の量がスルファミン酸の量より多いために、洗浄対象物の材質によっては水素脆性が深刻な問題となる恐れがある。
発明の開示
そこで、本発明の主たる目的は、洗浄対象物であるカルシウム化合物等が付着した金属製品を洗浄する際に、高い洗浄力を提供しつつ、金属の水素脆性及び金属溶出を抑止する能力に優れたスルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤を提供することにある。
すなわち、本発明の洗浄剤は、スルファミン酸、およびオキシカルボン酸の少なくとも一種を含む洗浄剤であって、スルファミン酸：オキシカルボン酸の少なくとも一種の配合比率を、６０〜９５：４０〜５、より好ましくは、８０〜９５：２０〜５とするものである。
特に、オキシカルボン酸として、クエン酸とリンゴ酸を使用し、スルファミン酸：クエン酸：リンゴ酸の配合比率を、８０〜９５：１０〜２．５：１０〜２．５とする場合は、優れた洗浄性能が得られると共に、水素脆性及び金属溶出の抑止において最高の性能を発揮する。
本発明のさらなる特徴およびそれがもたらす効果は，以下に詳述する発明を実施するための最良の形態に基づいてより明確に理解されるだろう。
発明を実施するための最良の形態
本発明の洗浄剤に使用されるスルファミン酸としては、例えば、スルファミン酸、アミドスルフォン酸のＮ−アルキルおよびＮ−アリール誘導体等を使用することができる。
また、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、カルボキシル基含むものの総称であり、例えば、リンゴ酸、クエン酸、グリコール酸、乳酸、酒石酸、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、トロパ酸から選択される少なくとも一種を使用することができ、中でも、リンゴ酸及び／あるいはクエン酸を使用するこが好ましい。
本発明においては、スルファミン酸とオキシカルボン酸の配合比率が極めて重要である。すなわち、スルファミン酸：オキシカルボン酸の配合比率（重量比）が６０〜９５：４０〜５、より好ましくは、８０〜９５：２０〜５である。オキシカルボン酸の配合比率が４０以上である場合は、洗浄力は維持されるものの、洗浄対象物の金属に水素脆性が生じる恐れがある。また、オキシカルボン酸の配合比率が５以下である場合は、スルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤としての洗浄力が低下するとともに、スルファミン酸による金属イオン溶出量が顕著に増大する。
特に、オキシカルボン酸としてクエン酸とリンゴ酸を使用し、スルファミン酸：クエン酸：リンゴ酸の配合比率（重量比）を、８０〜９５：１０〜２．５：１０〜２．５とすることが好ましい。また、この場合、クエン酸とリンゴ酸を等量とすることが好ましい。以下の実施例の結果が示すように、本発明の洗浄剤の中でも、洗浄力、洗浄対象物の水素脆性の防止、および洗浄対象物からの金属溶出の抑制のすべてにおいて特に優れた性能を提供することができる。
実施例
以下、本発明の金属製品用洗浄剤を実施例に基づいて詳細に説明する。
実施例１〜７および比較例１〜５
（１）洗浄溶液の作製
スルファミン酸、クエン酸、リンゴ酸を表１に基づく配合組成で混合して洗浄剤を作製し、洗浄剤に所定量の水を添加して１０％水溶液を作製した。これらを実施例１〜７および比較例１〜５の洗浄溶液として使用した。
【表１】
2003040282.tif 000002
（２）洗浄力
上記のようにして得た洗浄溶液５００ｍｌをビーカーに入れ、これに所定量の炭酸カルシウム（固体）を投入してゆっくり攪拌（毎分約３０回転）しながら、所定時間ごとの炭酸カルシウムの溶解量を測定した。結果を表２に示す。
【表２】
2003040282.tif 000003
（３）金属溶出防止性能
洗浄対象物の洗浄溶液による腐食性を評価するために、洗浄による洗浄対象物からのチタニウムイオン溶出量を測定した。洗浄対象物には、１５ｃｍｘ１５ｃｍｘ６ｍｍの形状を有する鋼板（ＪＩＳ  ＳＳ４１：一般構造用圧延鋼材）を用いた。試験温度は２０℃である。チタニウムイオン溶出量は、試験開始から、１時間、２４時間、４８時間、１２０時間の各時間が経過した時に、誘導結合型プラズマ発光分光分析法により測定した。結果を表３に示す。
【表３】
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（４）水素脆性防止性能
洗浄対象物の洗浄溶液による水素脆性を評価するために、チタニウム試験片を１週間、実施例１〜７および比較例１〜５の洗浄溶液に浸漬した後、試験片に対して以下の反復応力負荷試験を行って試験片に亀裂が発生するまでの応力負荷回数をカウントした。試験片には、２ｍｍ（厚さ）ｘ２０ｍｍ（幅）ｘ１００ｍｍ（長さ）の寸法を有するチタニウム板を用いた。反復応力負荷試験は、洗浄溶液に１週間浸漬したチタニウム板の一端を片持ち梁式に固定し、直径１０ｍｍの丸棒を押し棒として、押圧力が約２ｋｇ、ストローク幅が２ｍｍ、試験温度が２０℃、押圧頻度が１回／秒の条件下でチタニウム板の他端から約２５ｍｍ付近に反復して応力を負荷した。試験は、チタニウム板に目視による亀裂の発生が認められるまで継続した。亀裂発生までに要した応力負荷回数が少ないほど、水素脆性によるチタニウム板の材料劣化が大きいことになる。換言すれば、亀裂発生までに要した応力負荷回数が多いほど、洗浄溶液の水素脆性防止能が高いことになる。試験結果を表４に示す。
【表４】
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（５）結果
以上の実験結果より、スルファミン酸１００％の洗浄剤（比較例１）を使用した場合、水素脆性の問題を回避できるものの、金属（チタニウム）イオン溶出量が極めて多く洗浄剤としては不適当である。また、クエン酸１００％の洗浄剤（比較例５）を使用した場合、金属溶出量が少なくなるが、洗浄力が大きく低下するとともに、水素脆性が発生しやすく、本発明が目的としている金属製品用洗浄剤としては不適格である。さらに、本発明とは異なる組成でなる比較例２〜４のスルファミン酸−オキシカルボン酸系洗浄剤では、洗浄力がある程度高く、且つ金属溶出量が少ないものの、水素脆性のため少ない応力負荷回数で亀裂が発生した。これらの結果は、比較例の配合組成では、▲１▼洗浄力、▲２▼金属溶出防止能力、▲３▼水素脆性防止能力の３つの特性すべてにおいて優れた洗浄剤を提供できないことを示している。
これに対して、実施例１〜７の結果は、本発明の組成範囲において、高い洗浄力を維持しつつ、水素脆性及び金属溶出を抑止する能力に優れた洗浄剤を提供できることを示している。特に、実施例１および実施例２の配合組成で作製した洗浄剤においては、その大部分（８０％以上）をスルファミン酸として、残りを等量のクエン酸とリンゴ酸とで構成したことにより、スルファミン酸１００％の洗浄剤を使用した場合の洗浄力の約７０％もしくはそれ以上を維持しつつ、金属イオンの溶出量に関しては１／５以下に低減し、さらに水素脆性防止能に関してはスルファミン酸１００％の洗浄剤と同等という結果が得られた。
したがって、スルファミン酸１００％の洗浄剤において得られる高い洗浄力と水素脆性防止能を維持しながらも、スルファミン酸１００％の洗浄剤の最大の欠点であった金属溶出防止性能の低さを克服する上で、本発明の実施例１や実施例２の配合組成を有する洗浄剤、すなわち、スルファミン酸：クエン酸：リンゴ酸の配合比率が、８０〜９５：１０〜２．５：１０〜２．５である洗浄剤の使用が特に好ましいと言える。
産業上の利用可能性
以上述べたように、スルファミン酸、およびオキシカルボン酸の少なくとも一種を含み、スルファミン酸：前記オキシカルボン酸の少なくとも一種の配合組成（重量比）が６０〜９５：４０〜５、より好ましくは８０〜９５：２０〜５であることを特徴とする本発明の金属製品用洗浄剤は、洗浄力と、洗浄対象物からの金属の溶出防止に加えて、金属の水素脆性防止能力にも優れた性能を発揮する。
航空、船舶および鉄道などの安全なサービスの提供を最重視する業界においては、金属疲労の原因にもなる水素脆性の問題が、航空機、船体や車両等の洗浄において洗浄剤を選定する際に特に重視される。その一方で、過密な運行スケジュールに対応するため、洗浄やメインテナンスに要する時間を短縮すること、すなわち、優れた洗浄力を維持することも重要な条件である。このような厳しい要請に答える洗浄剤としては、オキシカルボン酸としてクエン酸とリンゴ酸を使用し、スルファミン酸：クエン酸：リンゴ酸の配合比率を８０〜９５：１０〜２．５：１０〜２．５とした、例えば、実施例１もしくは２の洗浄剤の使用が特に推奨される。
本発明の金属製品用洗浄剤は、航空機、船体や鉄道車両等に限らず、水素脆性や金属溶出が問題とされる種々の分野に使用でき、環境にもやさしい洗浄能力の高い洗浄剤として産業上の利用価値の高いものである。
【国際調査報告】
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