專利名稱：金屬制品清潔劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬制品清潔劑，尤其涉及一種氨基磺酸-羥基羧酸系的清潔劑，該清潔劑當清潔粘附有鈣化合物的金屬制品時，具有優良的去垢力和防止金屬洗脫及金屬氫脆的能力。
背景技術：
一直以來，當食物殘渣分解產生的水不溶性有機物質粘附到廚房排水管的內壁，或人類排泄物如尿的分解產生的鈣化合物粘附到馬桶排水管的內壁時，那些排水管的堵塞都是棘手的難題。
具有將這種外來雜質(所謂的水垢)從排水管中清除掉的能力的有效的化學制品是無機強酸如鹽酸和硫酸。然而，這些化學制品會導致排水管材料的腐蝕。另外，清潔產生的廢水引起環境的污染也是一個問題。
另一方面，可以采用物理方法從排水管中清除粘附的水垢。然而這種清潔操作既臟又困難。尤其是，當排水管在狹小的空間里被布置得很雜亂時，拆除/清潔操作將成為費時費力的艱苦作業。
為了解決由于強酸性化學制品的使用而產生的這些問題，具有高效水垢去除能力的氨基磺酸-羥基羧酸系的清潔劑受到了廣泛關注。例如，日本專利申請公開2000-63890公開了一種去除劑，其包含至少一種氨基磺酸和至少一種羥基羧酸如蘋果酸和檸檬酸的組合物。這種清潔劑能有效地去除粘附在排水管上的水垢和鈣化的牙石，它們曾經是用無機酸或無機堿去除。另外存在的優勢就是該清潔劑可以安全地用作易處理的、對生態環境友好的清潔劑。
另一個方面，日本專利申請公開2000-64069公開了一種包含羥基羧酸和氨基磺酸作為必要組分的水垢去除劑。作為羥基羧酸，優選使用例如羥基乙酸和蘋果酸。另外，它還公開了氨基磺酸∶羥基羧酸的優選重量混合比例是5∶95～30∶70。該去除劑表現出了對粘附到透析機等的水垢(通常是碳酸鈣)的優良的溶解能力。另外，存在的就是和使用常規的酸性清潔劑相比，金屬的腐蝕量變小了。而且，該去除劑無味，對人體和環境具有更高的安全性。
因此，氨基磺酸-羥基羧酸系的清潔劑能有效地清潔粘附有鈣化合物的物品。然而，不論有機酸或無機酸，當大量的酸接觸金屬時都會產生氫。當產生的氫被吸附在金屬中時，以至于氫原子蓄積在晶界中或者擴散到晶格空隙，金屬中就會出現裂縫。也就是，產生了金屬的氫脆。另一方面，已知當氨基磺酸接觸金屬時，其具有很強的導致金屬離子洗脫的能力。上述清潔劑和去除劑在水垢去除能力和對人體及環境的安全性方面都優良。然而，它們在減少待清潔物品的金屬洗脫以及防止物品的氫脆方面卻有待提高。特別地，至于在日本專利申請公開2000-64069中公開的去除劑，由于羥基羧酸的量比氨基磺酸的量大，氫脆是否會引起嚴重的問題取決于待清潔物品的材料。
發明概述因此，本發明主要涉及提供一種氨基磺酸-羥基羧酸系的清潔劑，該清潔劑在防止金屬氫脆和金屬洗脫方面表現出了優良的性能，在清潔粘附有鈣化合物的金屬制品時也表現出了高的去垢力。
也就是，本發明的清潔劑包括氨基磺酸和至少一種羥基羧酸，其特征是氨基磺酸與至少一種羥基羧酸的重量混合比例是(60～95)∶(40～5)，優選為(80～95)∶(20～5)。
特別地，當檸檬酸和蘋果酸被用作羥基羧酸，并且氨基磺酸∶檸檬酸∶蘋果酸的重量比是(80～95)∶(10～2.5)∶(10～2.5)時，清潔劑在防止氫脆和金屬洗脫方面提供了最大的性能，還提供了優良的去垢力。
本發明的其它特征和由此帶來的效果將可以從下列詳細描述的本發明的最佳實施方式中得到理解。
發明的最佳實施方式作為用在本發明清潔劑中的氨基磺酸，可使用例如氨基磺酸、氨基磺酸的N-烷基和N-烯丙基衍生物等。
另一方面，羥基羧酸是分子結構中包含醇羥基和羧基的化合物的通用名稱。例如，可以使用選自蘋果酸、檸檬酸、羥基乙酸、乳酸、酒石酸、羥基丙酸、α-羥基丁酸、甘油酸、羥基丙二酸、水楊酸、間羥基苯甲酸、對羥基苯甲酸、五倍子酸、扁桃酸以及托品酸中的至少一種。尤其可以使用蘋果酸和/或檸檬酸。
在本發明中，氨基磺酸與羥基羧酸的混合比例十分重要。也就是，氨基磺酸∶羥基羧酸的重量混合比例優選為(60～95)∶(40～5)，更優選為(80～95)∶(20～5)。當羥基羧酸的混合比例大于40時，可以保持其去垢力，但會引起待清潔物品的金屬氫脆。另一方面，當羥基羧酸的混合比例小于5時，氨基磺酸-羥基羧酸系的清潔劑的去垢力會削弱，并且隨著氨基磺酸的過量，金屬離子的洗脫量會極大地增加。
特別地，優選蘋果酸和檸檬酸被用作羥基羧酸，并且氨基磺酸∶檸檬酸∶蘋果酸的重量混合比例是(80～95)∶(10～2.5)∶(10～2.5)。在這種情況下，也優選檸檬酸的量等于蘋果酸的量。如下列實施例中所示，本發明的清潔劑在去垢力及防止待清潔物品金屬洗脫和物品氫脆的能力方面表現出了顯著提高的性能。
實施例本發明的金屬制品清潔劑將根據實施例在下面作出詳細說明。
實施例1～7以及比較例1～5(1)清潔溶液的制備根據表1中所列的混合數量，混合氨基磺酸、檸檬酸及蘋果酸以制備清潔劑。然后將所需量的水加到清潔劑中以獲得10％的水溶液。如此獲得的水溶液被用作實施例1～7以及比較例1～5的清潔溶液。
表1


(2)去垢力將500ml制得的清潔溶液放入燒杯，然后將所需量的碳酸鈣(固體)加到清潔溶液中。在緩慢攪拌(大約每分鐘30轉)的同時，在每一預定的時刻測量碳酸鈣的洗脫量。結果示于表2中。
表2

(3)防止金屬洗脫的性能測量鈦離子從物品中的洗脫量，以評價由清潔溶液引起的待清洗物品的腐蝕程度。使用15cm×15cm×6mm(JIS SS41普通結構的軋制鋼板)大小的剛板作為測量對象。試驗溫度是20℃。從試驗開始后的第1小時、24小時、48小時及120小時，用電感耦合等離子體發射光譜化學分析測量鈦離子的洗脫量。結果示于表3中。
表3

(4)防止氫脆的性能將鈦的試樣浸在每一個實施例1～7以及比較例1～5的清潔溶液中1個星期，以評價由清潔溶液引起的待清潔物品的氫脆。隨后對各個試樣反復施加壓力負荷進行壓力負荷試驗。計算反復施加直至試樣出現裂縫的壓力負荷的總數。使用2mm(厚)×20mm(寬)×100mm(長)大小的鈦板作為試樣。在壓力負荷試驗中，將在清潔溶液中浸泡了1周的鈦板的一端固定在懸臂式結構上。一根直徑10mm的圓條被用作推桿。在壓力大約2kg、沖程寬度(stroke width)2mm、試驗溫度20℃和擠壓頻率1次/秒的條件下，在距離鈦樣品的另一端約25mm的位置反復施加壓力負荷。試驗持續進行直到通過目視檢查確定鈦板上出現裂縫。因此，這意味著裂縫出現所需的壓力負荷總數越小，氫脆對鈦板材料惡化的影響就越大。換句話說，這表示裂縫出現所需的壓力負荷總數越大，清潔溶液就具有越強的防止氫脆的能力。結果示于表4中。
表4

(5)結果從上面實驗結果可知，當使用100％氨基磺酸的清潔劑(比較例1)時，避免氫脆問題是可能的。然而，由于金屬離子(鈦)的洗脫量太大，該清潔劑是不合格的。另外，當使用100％檸檬酸的清潔劑(比較例5)時，金屬洗脫量減少了。然而，去垢力也極大地降低了，還容易發生氫脆。因此，該清潔劑由于不符合本發明的目的，也是不合格的。此外，至于與本發明組成不同的比較例2-4的氨基磺酸-羥基羧酸系的清潔劑，它們表現出一定水平的去垢力以及金屬洗脫的減少。然而，由于氫脆的發生，當壓力負荷總數比較小的時候，裂縫就出現了。這些結果表明比較例的組合物不能提供所有下列三方面性質都優良的清潔劑(1)去垢力，(2)防止金屬洗脫的能力以及(3)防止氫脆的能力。
正相反，實施例1-7的結果表明具有防止氫脆及金屬洗脫的能力以及可提供高去垢力的清潔劑可以在本發明的組成范圍中獲得。特別地，當清潔劑是依照實施例1或2的組合物制備，以致清潔劑包含多數(80％或更多)的氨基磺酸及余量的檸檬酸和蘋果酸，并且檸檬酸的量等于蘋果酸的量的時候，可以保持100％氨基磺酸去垢力中的約70％或更多，并且金屬離子的洗脫量小于1/5。另外，至于防止氫脆的能力，它比得上100％氨基磺酸。
因此，為了提高100％氨基磺酸的防止金屬洗脫的拙劣能力，其是100％氨基磺酸最糟糕的弱點，同時又保持由100％氨基磺酸帶來的高去垢力及防止氫脆的能力，尤其優選使用實施例1或2的清潔劑，即，氨基磺酸∶檸檬酸∶蘋果酸的混合比例為(80～95)∶(10～2.5)∶(10～2.5)的清潔劑。
工業實用性如上所述，本發明的金屬制品清潔劑包含氨基磺酸和至少一種羥基羧酸，其特征是氨基磺酸與至少一種羥基羧酸的重量混合比例是(60～95)∶(40～5)，優選為(80～95)∶(20～5)，該清潔劑在去垢力及防止待清潔物品的金屬氫脆和金屬洗脫的能力方面表現出了優異的性能。
在把“安全服務”看作重頭戲的工業如航空、船舶及鐵道系統中，當選擇用于飛機、輪船及有軌車的清潔劑時，他們關注可能成為金屬疲勞原因的氫脆的問題。另一方面，為了處理擁擠的時間表，選擇具有高去垢力的清潔劑對于節約清洗及維持所需的時間也是很重要的。作為滿足這些苛刻要求的清潔劑，推薦使用例如權利要求1或2的清潔劑，其中檸檬酸和蘋果酸被用作羥基羧酸，并且氨基磺酸∶檸檬酸∶蘋果酸的混合比例為(80～95)∶(10～2.5)∶(10～2.5)。
因此，除飛機、輪船及有軌車之外，本發明的金屬制品清潔劑還可以用在將氫脆和金屬洗脫看作要解決的問題的各個應用領域之中，并且作為具有高去垢力的，對生態環境友好的清潔劑具有很寬的工業適用范圍。
權利要求
1.一種金屬制品清潔劑，其包含氨基磺酸和至少一種羥基羧酸，其中氨基磺酸與所述的至少一種羥基羧酸的重量混合比例是(60～95)∶(40～5)。
2.如權利要求1中所述的清潔劑，其中氨基磺酸與所述的至少一種羥基羧酸的重量混合比例是(80～95)∶(20～5)。
3.如權利要求1中所述的清潔劑，其中所述的至少一種羥基羧酸是檸檬酸和蘋果酸中的至少一種。
4.如權利要求1中所述的清潔劑，其中所述的至少一種羥基羧酸是檸檬酸和蘋果酸，并且氨基磺酸∶檸檬酸∶蘋果酸的重量混合比例是(80～95)∶(10～2.5)∶(10～2.5)。
5.通過用水稀釋權利要求1中所述的清潔劑所獲得的用于清潔的水溶液。
全文摘要
本發明提供一種氨基磺酸－羥基羧酸系的清潔劑，其具有防止待清潔金屬制品的金屬洗脫及金屬制品的氫脆的能力。該清潔劑包含氨基磺酸和至少一種羥基羧酸，并且氨基磺酸與至少一種羥基羧酸的重量混合比例是(60～95)∶(40～5)，優選為(80～95)∶(20～5)。特別地，當檸檬酸和蘋果酸被用作羥基羧酸，并且氨基磺酸∶檸檬酸∶蘋果酸的重量混合比例為(80～95)∶(10～2.5)∶(10～2.5)時，該清潔劑可提供防止金屬洗脫和氫脆方面的優良性能以及高去垢力。
文檔編號C11D11/00GK1558944SQ0182383
公開日2004年12月29日 申請日期2001年11月9日 優先權日2001年11月9日
發明者櫻井次郎, 杉本武 申請人:櫻井次郎