(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、高濃度のフラックス溶液に容易に溶解し、水蒸気爆発を抑え、亜鉛地金の損失を減少し、不めっきをなくし、酸化灰を減少させて亜鉛の有効利用率を高める等の効果を有する、改良された界面活性剤を提示し、改良されたフラックス組成物を提供することである。【解決手段】  本発明のフラックス組成物は、塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩を基本とした公知のフラックス組成物に、ジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウム及びそのエチレンオキシド付加物、又はジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムと（ポリ）グリセリンとの縮合体からなる、アルキル基の一つが２個以上複数のヒドロキシル基を有するアルキル第四級アンモニウム塩型の界面活性剤を添加・含有させることにより構成される。【選択図】  なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
界面活性剤を含むフラックス組成物であって、該界面活性剤として下記一般式
2005256152.tif 000009
（式中Ｒはオクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等の炭素数８〜１８のアルキル基を示し、ｎは０又は１〜２０の正の整数を示す。）
で示されるジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウム及びそのエチレンオキシド付加物を含有してなることを特徴とする溶融亜鉛めっき用フラックス組成物。
【請求項２】
界面活性剤を含むフラックス組成物であって、該界面活性剤として下記一般式
2005256152.tif 000010
（式中Ｒ２はオクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等の炭素数８〜１８のアルキル基を示し、ｍは０又は１〜２０の正の整数を示す。）
で示されるジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムと（ポリ）グリセリンとの縮合体を含有してなることを特徴とする溶融亜鉛めっき用フラックス組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築材料やその他の鉄鋼材に溶融亜鉛めっきを施す際に使用されるフラックス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築材料やその他の鉄鋼材（以降、「鉄鋼材」で代表する。）の耐食性を向上させるための一つの方法として、従来から溶融亜鉛めっきが行われている。
一般に溶融亜鉛めっきは、次のような工程で実施される。
脱脂→水洗→酸洗→水洗→フラックス処理→亜鉛浴浸漬→後処理
溶融亜鉛めっきの前処理において使用されるフラックス水溶液は、通常、塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩の水溶液を基本として、必要に応じて塩化錫、アルカリ金属塩化物、アルカリ土類塩化物等を適宜添加して使用される。
又、フラックス浴における鉄鋼材表面の濡れ性等の改善のため、界面活性剤が適宜使用される。
【０００３】
鉄鋼材を溶融亜鉛中に浸漬するに当たって、金属表面に生成されている酸化物を除去し、鉄鋼材の表面が酸化しないように空気を遮断させる被膜を形成して、鉄鋼材の清浄な表面に亜鉛被膜が良く密着して形成されるようにするため、フラックス水溶液に浸漬して引き上げた後、鉄鋼材表面に形成されるフラックス被膜中に水分が残ったまま溶融亜鉛中に浸漬することが行われている。
【０００４】
ところが、フラックスに水分が残ったまま溶融亜鉛中に浸漬すると、鉄鋼材の表面で水蒸気爆発が起こり、爆発箇所でフラックスが飛散してめっきされない部分が生じる場合がある。これを避けるには、鉄鋼材の表面に付着したフラックス被膜を乾燥してから溶融亜鉛に浸漬すればよいが、そうすると工数や処理時間が増え生産コストが上昇するといった新たな問題が発生する。
【０００５】
この問題に対処する方法として、フラックス水溶液にラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のアルキル第四級アンモニウム型の界面活性剤を添加する方法が知られている。
【０００６】
アルキル第四級アンモニウム型の界面活性剤は上記のフラックス水溶液に添加すると次の様な効果を発揮する。
１．不めっきを無くす等のめっき状態の改善。
２．フラックス処理後の鉄鋼材を溶融亜鉛浴に浸漬する際に、殆ど水蒸気爆発を生じることがない。
３．めっき処理の時に溶融亜鉛浴上に浮く灰状の酸化物（アッシュ）を減少し、亜鉛の地金がめっきに有効に利用される。
【０００７】
溶融亜鉛めっきにおいて使用されるフラックス水溶液は、上述したように、塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩を基本として必要に応じて塩化錫、アルカリ金属塩化物、アルカリ土類塩化物等を適宜添加して使用するが、上記塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩の濃度は、一般に１０重量％以上、多くは２０重量％以上の高濃度である。
【０００８】
しかるに、従来から使用されている界面活性剤は、一般に上記の様な電解質の高濃度溶液には安定に解け難いという欠点を有する。上記のラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のアルキル第四級アンモニウム型の界面活性剤も、フラックスの１０%を超える水溶液には溶解性が低く、液面に油状に浮上分離することがある。
【０００９】
界面活性剤のフラックス溶液への溶解性を向上させるために、特許文献１にはフラックス水溶液中にアルコールを可溶化剤として含有させる方法が開示されている。
【００１０】
アルコール類等の溶剤は、可溶化剤として有効であるが、フラックス溶液として安定して使用するには界面活性剤とアルコール類等の量的比率を正確に維持する必要がある。すなわち、アルコール類等の揮発性や、フラックス塩類の濃度変化等に対応できるようにアルコール類等の濃度を高く維持しなければならないという煩雑な問題が発生する。
【特許文献１】特開平５−１１７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、高濃度のフラックス溶液に可溶化剤を併用しなくても容易に溶解し、鉄鋼材表面において溶解亜鉛めっき浴中で水蒸気爆発が発生するのを抑え、爆発時の飛散による亜鉛地金の損失を減少し、爆発時に鉄鋼材からフラックスが離脱することに起因する不めっきをなくし、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）を減少させて亜鉛の有効利用率を高める等の効果を有する、改良されたアルキル第四級アンモニウム塩型の界面活性剤を提示し、改良されたアルキル第四級アンモニウム塩型の界面活性剤を使用するフラックス組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の溶融亜鉛めっき用フラックス組成物は、界面活性剤として下記一般式
2005256152.tif 000002
（式中Ｒはオクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等の炭素数８〜１８のアルキル基を示し、ｎは０又は１〜２０の正の整数を示す。）
で示されるジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウム及びそのエチレンオキシド付加物を含有してなることが必要である。
【００１３】
又、本発明の溶融亜鉛めっき用フラックス組成物は、界面活性剤として下記一般式
2005256152.tif 000003
（式中Ｒ２はオクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等の炭素数８〜１８のアルキル基を示し、ｍは０又は１〜２０の正の整数を示す。）
で示されるジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムと（ポリ）グリセリンとの縮合体を含有してなることが必要である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフラックス組成物は、フラックス溶液の鉄鋼材表面に対する濡れ性を良くし、液切れ効果を向上し、鉄鋼材の表面に均一に薄いフラックスの皮膜を形成することを可能にする。
又、本発明のフラックス組成物は、鉄鋼材の表面に均一に薄いフラックスの皮膜を形成することにより、めっきに必要なフラックスの量を鉄鋼材の表面に保持し、且つ水分の保持量を最小限に留めるのに有効である。
これにより、鉄鋼材表面において溶解亜鉛めっき浴中で水蒸気爆発が発生するのを抑え、爆発時の飛散による亜鉛地金の損失を減少し、爆発時に鉄鋼材からフラックスが離脱することに起因する不めっきをなくし、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）を減少させて亜鉛の有効利用率を高める等の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のフラックス組成物は、塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩を基本として使用される公知のフラックス組成物に、下記（化１）式で表されるジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウム及びそのエチレンオキシド付加物、又は下記（化２）式で表されるジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムと（ポリ）グリセリンとの縮合体からなる、アルキル基の一つが２個以上複数のヒドロキシル基を有するアルキル第四級アンモニウム塩型の界面活性剤を添加・含有させることにより構成される。
【００１６】
【化１】
2005256152.tif 000004
式中Ｒは、Ｃ８Ｈ１７−で示されるオクチル基、Ｃ１０Ｈ２１−でされるデシル基、
Ｃ１２Ｈ２５−で示されるラウリル基、Ｃ１４Ｈ２９−で示されるミリスチル基、
Ｃ１６Ｈ３３−で示されるパルミチル基、又はＣ１８Ｈ３７−で示されるステアリル基等の炭素数８〜１８のアルキル基を示し、ｎは０又は１〜２０の正の整数を示す。
【００１７】
【化２】
2005256152.tif 000005
式中Ｒ２は、Ｃ８Ｈ１７−で示されるオクチル基、Ｃ１０Ｈ２１−でされるデシル基、
Ｃ１２Ｈ２５−で示されるラウリル基、Ｃ１４Ｈ２９−で示されるミリスチル基、
Ｃ１６Ｈ３３−で示されるパルミチル基、又はＣ１８Ｈ３７−で示されるステアリル基等の炭素数８〜１８のアルキル基を示し、ｍは０又は１〜２０の正の整数を示す。
【００１８】
上記、アルキル基の一つが２個以上複数のヒドロキシル基を有するアルキル第四級アンモニウム塩型の界面活性剤は、実際の使用時は塩化物、臭化物等のハロゲン化物の形で使用する。以下に塩化物を例示するが、本発明は例示されたもののみに限定されるものではない。
【００１９】
（化１）式においてｎ＝０で塩化物を構成するとき、下記（化１．１）式で表される塩化−ジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムとなる。
（化１．１）
2005256152.tif 000006
式中Ｒは、（化１）式に同じ。
（化１．１）式の好ましい具体例としては、Ｒ＝Ｃ１０Ｈ２１−とした塩化−ジメチルデシル−２，３−ジヒトロキシプロピルアンモニウム等を挙げることができる。
【００２０】
（化１）式においてｎ＝１〜２０で塩化物を構成するとき、下記（化１．２）式で表される塩化−ジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムエチレンオキシド付加物となる。
（化１．２）
2005256152.tif 000007
式中Ｒは、（化１）式に同じ。
（化１．２）式の好ましい具体例としては、Ｒ＝Ｃ１２Ｈ２５−、ｎ＝４としたジメチルラウリル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムのエチレンオキシド４モル付加物の塩化物等を挙げることができる。
【００２１】
（化１）式、又は（化１．２）式において、ｎが２０を超えると疎水基の比率が低くなり過ぎるため、界面活性剤としての機能低下をまねき、好ましくない。
【００２２】
（化２）式においてｍ＝０で塩化物を構成するとき、上記（化１．１）式で表される塩化−ジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムに等しくなる。
【００２３】
（化２）式においてｍ＝１〜２０で塩化物を構成するとき、下記（化２．２）式で表される塩化−ジメチルアルキル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウム（ポリ）グリセリン縮合体となる。
（化２．２）
2005256152.tif 000008
式中Ｒ２は、（化２）式に同じ。
（化２．２）式の好ましい具体例としては、Ｒ２＝Ｃ１６Ｈ３３−、ｍ＝１としたジメチルパルミチル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムとグリセリンとの縮合体の塩化物や、Ｒ２＝Ｃ１８Ｈ３７−、ｍ＝３としたジメチルステアリル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムとトリグリセリンとの縮合体の塩化物等を挙げることができる。
【００２４】
（化２）式、又は（化２．２）式において、ｍが２０を超えると疎水基の比率が低くなり過ぎるため、界面活性剤としての機能低下をまねき、好ましくない。
【００２５】
本発明のフラックス組成物は、塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩の水溶液を基本として、必要に応じて塩化錫、アルカリ金属塩化物、アルカリ土類塩化物等を適宜添加し、上記界面活性剤が添加されて使用される。
【００２６】
フラックス水溶液における塩化亜鉛や塩化アンモニウムの単独あるいはこれらの混合塩の濃度は、１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上である。１０重量％以下では、金属表面に生成されている酸化物を除去し、鉄鋼材の表面が酸化しないように空気を遮断させる被膜を形成して、鉄鋼材の清浄な表面に亜鉛被膜が良く密着して形成されるようにするというフラックスとしての機能を十分に発揮できない場合が多い。
【００２７】
上記界面活性剤の添加方法は特に限定せず、一旦水に溶かしてから添加しても良く、直接フラックス水溶液に投入しても良い。
【００２８】
フラックス浴として使用されるフラックス水溶液中に含有される界面活性剤の量は０．３〜５重量％の範囲であることが好ましい。０．３重量％以下では添加の効果が得られず、５重量％を超えて添加しても効果はほとんど変わらず、コスト的に不利になるだけである。
【００２９】
（化１）式、又は（化２）式において、Ｒ又はＲ２で示されるアルキル基は、オクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等の、炭素数８〜１８のアルキル基であることが必要である。
【００３０】
（化１）式、又は（化２）式において、Ｒ又はＲ２で示されるアルキル基は、界面活性剤の疎水基として機能する。このとき、Ｒ又はＲ２の炭素数が８未満では界面活性作用が小さすぎ、フラックス溶液の鉄鋼材表面に対する濡れ性を良くし、液切れ効果を向上し、鉄鋼材の表面に均一に薄いフラックスの皮膜を形成するといった界面活性効果を得ることができなくなり、好ましくない。逆に炭素数が１８を超える場合は水溶性が悪くなってフラックス水溶液への溶解度が落ちるため所定の濃度が得られなくなり、この場合にも所望の効果が得られず、好ましくない。
【実施例】
【００３１】
［実施例１］
塩化亜鉛アンモニウム（ZｎＣｌ２・３ＮＨ４Ｃｌ）４００ｇを水に溶解して１Ｌとしたフラックス水溶液に、界面活性剤として塩化−ジメチルデシル−２，３−ジヒトロキシプロピルアンモニウム（中央化学製、（化１．１）式においてＲ＝Ｃ１０Ｈ２１−としたもの）を濃度が２重量%となるよう溶解して放置し、水溶液の状態を観察した。このフラックス水溶液は塩濃度約３４重量％ときわめて高濃度であったが界面活性剤の浮上分離は認められず、良好な溶解性を示すことが確認された。このフラックス水溶液で処理した鉄鋼材は溶解亜鉛めっきする際に水蒸気爆発が殆ど起こらず、不めっき箇所がなく、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）の発生は減少した。
【００３２】
［実施例２］
塩化亜鉛アンモニウム（ＺｎＣｌ２・３ＮＨ４Ｃｌ）４００ｇを水に溶解して１Ｌとしたフラックス水溶液に、界面活性剤としてジメチルラウリル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムのエチレンオキシド４モル付加物の塩化物（中央化学製、（化１．２）式においてＲ＝Ｃ１２Ｈ２５−とし、ｎ＝４としたもの）を濃度が５重量％となるよう溶解して放置し、水溶液の状態を観察した。このフラックス水溶液は塩濃度約３４重量％ときわめて高濃度であったが界面活性剤の浮上分離は認められず、良好な溶解性を示すことが確認された。このフラックス水溶液で処理した鉄鋼材は溶融亜鉛めっきする際に水蒸気爆発が殆ど起こらず、不めっき箇所がなく、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）の発生は減少した。
【００３３】
［実施例３］
塩化亜鉛アンモニウム（ＺｎＣｌ２・３ＮＨ４Ｃｌ）４００ｇを水に溶解して１Ｌとしたフラックス水溶液に、界面活性剤としてジメチルパルミチル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムとグリセリンとの縮合体の塩化物（中央化学製、（化２．２）式においてＲ２＝Ｃ１６Ｈ３３−とし、ｍ＝１としたもの）を濃度が３重量％となるよう溶解して放置し、水溶液の状態を観察した。このフラックス水溶液は塩濃度約３４重量％ときわめて高濃度であったが界面活性剤の浮上分離は認められず、良好な溶解性を示すことが確認された。このフラックス水溶液で処理した鉄鋼材は溶融亜鉛めっきする際に水蒸気爆発が殆ど起こらず、不めっき箇所がなく、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）の発生は減少した。
【００３４】
［実施例４］
塩化亜鉛アンモニウム（ＺｎＣｌ２・３ＮＨ４Ｃｌ）４００ｇを水に溶解して１Ｌとしたフラックス水溶液に、界面活性剤としてジメチルステアリル−２，３−ジヒドロキシプロピルアンモニウムとトリグリセリンとの縮合体の塩化物（中央化学製、（化２．２）式においてＲ２＝Ｃ１８Ｈ３７−とし、ｍ＝３としたもの）を濃度が３重量％となるよう溶解して放置し、水溶液の状態を観察した。このフラックス水溶液は塩濃度約３４重量％ときわめて高濃度であったが界面活性剤の浮上分離は認められず、良好な溶解性を示すことが確認された。このフラックス水溶液で処理した鉄鋼材は溶融亜鉛めっきする際に水蒸気爆発が殆ど起こらず、不めっき箇所がなく、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）の発生は減少した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のフラックス組成物は、使用する界面活性剤が高濃度のフラックス溶液に可溶化剤を併用しなくても容易に溶解するため、フラックス溶液の鉄鋼材表面に対する濡れ性を良くし、液切れ効果を向上し、鉄鋼材の表面に均一に薄いフラックスの皮膜を形成することを可能にする。
又、本発明のフラックス組成物は、使用する界面活性剤が効果的に作用して液性（鉄鋼材に対する濡れ性、鉄鋼材表面からの液切れ性等）を改善し、鉄鋼材の表面に均一に薄いフラックスの皮膜を形成することにより、めっきに必要なフラックスの量を鉄鋼材の表面に保持し、且つ水分の保持量を最小限に留めるのに有効である。
これにより、鉄鋼材表面において溶解亜鉛めっき浴中で水蒸気爆発が発生するのを抑え、爆発時の飛散による亜鉛地金の損失を減少し、爆発時に鉄鋼材からフラックスが離脱することに起因する不めっきをなくし、亜鉛浴上に浮く酸化灰（アッシュ）を減少させて亜鉛の有効利用率を高める等の効果を得ることができる。