洗剤・知識

スケールの正体

今回は頑固で中々取れないスケールについて解説していきます。

スケール(水垢)とは

水はものを溶かし込む性質があり、循環の途中でいろいろな物質を溶かし込んで流れます。
特に地表や地下を流れるときは土壌中のあらゆるものを溶かし込みます。
日本では地形が急峻(きゅうしゅん)なこと、河川の長さが短いことなどから、水に溶けている成分は他の国に比べて少なく、軟水傾向です。
しかし、日本の国土は火山性であるため、ケイ酸(シリカ)であり、シリカの含有量が多い水となっております。
日本の水は「おいしい水」といわれていますが、これは軟水であることに大いに関係があります。しかしその反面、工業的には腐食性があること、硬いシリカスケールを作りやすいことなど「やっかいな水」であるとも言えます。
尚、水は全国一様な水質ではなく、地方ごとに大きく変わるものです。特に地下水ではそれが顕著です。

スケールの正体は、水に溶けにくい(難溶性)物質の沈澱です。
全ての物質には温度によって水に溶ける量の限界があり、これを溶解度といいます。
この溶解度を超えた量は水に溶けず沈澱しますが、この沈澱がスケールの基なのです。
しかし、沈澱は一般に軟らかいスラッジです。何故これが硬いスケールとなるのでしょう
か。
これは同じ物質でありながら、結晶構造の変化に伴う形状、性質の変化によるためです。

スケールの種類

スケールはいくつか種類があります。

グラフの上からカルシウム・マグネシウムスケール、鉄さび、シリカスケール、スライムと並んでいますがこれ全部スケールです。
今回は主にカルシウム・マグネシウムスケールとシリカスケールについて説明します。

カルシウム・マグネシウムスケール

炭酸カルシウム CaCO3

これはエフロの主成分ですね。エフロというのは公園とかによくあるレンガやタイルから染み出した白い鍾乳洞みたいな、モアモアしたものなのですが、見たことありますか?
これがエフロです。

ちなみにエフロ(炭酸カルシウム)は塩酸で見事に反応して塩化カルシウムと水と二酸化炭素になります。塩化カルシウムは水に良く溶けるので、実質は塩酸が最も効果的ですね。炭酸カルシウムは水にほとんど解けません。エフロはモルタル中の水酸化カルシウムがクラックを通った雨水などに溶け込み、外に出て、空気中の炭酸ガス(二酸化炭素CO2)と反応して出来ます。水酸化カルシウムは石灰です。カルシウムと水酸化物でCaOH⁻です。

炭酸マグネシウム MgCO3

これも炭酸カルシウムと同じ原理で出来るものですね。水はCa、Mgを溶かし込んでいます。そのMgの方ですね。水酸化マグネシウムが空気中の炭酸ガスと反応して出来ます。

水酸化マグネシウム MgOH2

水酸化なのでOHですね。マグネシウムがアルカリベースのものと反応したことになります。

硫酸カルシウム CaSO4

硫酸カルシウムは石膏です。石膏ボードの石膏ですね。H₂SO4が硫酸です。Sは硫黄です。
硫黄といえば臭いも独特なツンとした臭いがしますよね。温泉というイメージもあると思います。硫酸は酸の中でも最も強力な強酸性ですが、硫酸塩水の温泉は硫酸の温泉水が岩に当たり、岩の金属成分を溶かし出すことで白濁した色になっています。金属がカルシウムであれば、硫酸カルシウムとなります。

カルシウム・マグネシウムも鉱物から抽出されたものですね。鉱物は全てアルカリ性ですのでその成分が主体のスケールは全てアルカリ性となります。また、最後に「塩」とつく物質は全てアルカリです塩=塩基=アルカリです。

 

シリカスケール SiO₂

シリカ(ケイ酸)はカルシウム・マグネシウムスケールよりも硬い結晶で、ガラス質になっており、除去が中々難しい物質です。日本は火山性なのでこのシリカが多い国になります。「おいしい水」と言われていますが、シリカスケールが作られやすい水なので、「やっかいな水」であるとも言えます。

水は地域によって違うので、スケールが多い地域もあります。

シリカ(ケイ酸)スケールは主に
・ケイ酸カルシウム
・ケイ酸マグネシウム
・ケイ酸アルミニウム
・ケイ酸コロイド
などがあります。

水道水中のケイ酸塩が蒸発を繰り返し、硬度の高い物質に変化し固着したものです。

ガラスの水垢(シリカスケール)

水垢は「ウロコ状白華膜」ともいわれます。

固着原理は以下の通りです。

  1. ガラスに汚れが付く。
  2. ついた汚れが水を引き寄せる
  3. 湿潤・乾燥を繰り返す
  4. ガラスの主成分のケイ酸と水道水中のケイ酸が密着する
  5. 凹凸ができ、さらに付きやすくなる
  6. シリカはガラス質でレンズのような役割をし、水焼けを起こす。その場合は研磨するしかない

シリカスケールにはフッ化水素

シリカスケールを除去するにはフッ化水素が効果的です。

フッ化は大変危険な薬品

フッ化は非常に強力な酸ですがphは何と食酢よりも低い弱酸です。素手で触ると骨まで溶けるほど強力なので、劇物取り扱い指定されています。

物に対しても腐食性があります。特にガラスは溶けますし、ステンレスや金属も強力に腐食させます。鏡面タイルなども表面が溶け、ザラザラになってしまいます。
ですが、シリカをキレイに取り除こうとするのであればフッ化を使うしかないのです。強力な塩酸でもシリカを溶かすことは出来ないのです。

シリカスケールに効く洗剤

シリカに効く洗剤には「フッ化」が入っています。材料屋で出回っているおすすめのフッ化を紹介しておきます。

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