DE19702242A1

DE19702242A1 - Korrosionsinhibiertes Enteisungsmittel auf der Basis von Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallhalogeniden und Verfahren zum Schmelzen von Schnee und Eis auf Verkehrsflächen mit Hilfe dieses Mittels

Info

Publication number: DE19702242A1
Application number: DE19702242A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr Becker; Achim Dr Stankowiak
Original assignee: Clariant GmbH
Current assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 1998-07-30
Also published as: US5922241A; WO1998032811A1; CA2278529A1; EP0963423A1; AU6613198A

Description

Die Erfindung betrifft ein korrosionsinhibiertes Enteisungsmittel auf der Basis von Alkalimetallhalogeniden oder Erdalkalimetallhalogeniden oder einer Mischung davon. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schmelzen von Schnee und Eis auf Verkehrsflächen unter Verwendung dieses Mittels.

Schnee und/oder Eis auf Straßen, Radfahrwegen, Gehwegen, Brücken, Sportplätzen, Flugplätzen und dergleichen (im folgenden Verkehrsflächen genannt) führen zu einer wesentlichen Beeinträchtigung des Verkehrsablaufes und der Verkehrssicherheit. Es ist deshalb schon seit langem bekannt, auf solchen Flächen ein Mittel zum Schmelzen oder Auftauen von Schnee und Eis aufzubringen.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Alkali- und Erdalkalimetallsalze von anorganischen oder organischen Säuren als Enteisungsmittel beschrieben, zum Beispiel die Salze von Halogenwasserstoffsäuren wie Natriumchlorid und Calciumchlorid und die Salze von Ameisensäure oder Essigsäure wie Natriumformiat, Calciumformiat, Natriumacetat und Magnesiumacetat. Von diesen Enteisungsmitteln sind insbesondere Natriumchlorid und Calciumchlorid in großen Mengen erhältlich, billig und auch sehr wirksam im Auftauen und Schmelzen von Eis und Schnee.

Gerade diese Salze wirken aber auf Metalle wie Eisen, Kupfer, Aluminium, Magnesium und dergleichen mehr oder weniger stark korrodierend, was im Hinblick auf Verkehrsmittel wie Autos, Motorräder, Flugzeuge und dergleichen besonders nachteilig ist.

Es sind bereits Versuche unternommen worden, das erwähnte Korrosionsproblem mit Hilfe von Inhibitoren zu lösen. So wird in US-A-4 803 007 als Korrosionsinhibitor für NaCl eine Mischung aus einem wasserlöslichen Salz eines zweiwertigen Metalls und einem Alkalimetallpolyphosphat beschrieben.

Es wurde nun ein sehr wirksames Inhibitorsystem für Alkalimetall- und auch für Erdalkalimetallhalogenide gefunden, das keine divalenten Metallsalze erfordert, sondern aus Alkalimetallsalzen allein besteht, und zwar aus Alkalimetallsilicaten und Alkalimetallphosphaten in einer jeweils speziellen Gewichtsmenge.

Das erfindungsgemäße Enteisungsmittel besteht im wesentlichen aus

a) 87 bis 99,45 Gew.-%, vorzugsweise 92 bis 97,9 Gew.-%, von einem Alkalimetallhalogenid und/oder Erdalkalimetallhalogenid,
b) 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 7 Gew.-%, von einem Alkalimetallsilicat und
c) 0,05 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%, von einem Alkalimetallphosphat,
Gewichtsprozente bezogen auf das Mittel.

Die Komponente a) ist vorzugsweise ein Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallchlorid. Das Alkalimetall ist vorzugsweise Natrium oder Kalium und das Erdalkalimetall Calcium oder Magnesium. Von den wasserlöslichen Alkali- und Erdalkalimetallhalogeniden sind die ersteren bevorzugt. Die Komponente a) ist demnach vorzugsweise NaCl oder CaCl₂ oder eine Mischung davon und besonders bevorzugt NaCl.

Die Komponente b) ist ein wasserlösliches Alkalimetallsilicat, wobei das Alkalimetall wiederum vorzugsweise Natrium oder Kalium ist. Geeignete Vertreter sind die Orthosilicate (mono-, di-, tri- und tetrabasisch), Disilicate bis Tetrasilicate und/oder die wasserlöslichen Metasilicate, die bevorzugt sind.

Die Komponente c) ist ein wasserlösliches Alkalimetallsalz der Phosphorsäure. Sie kann ein mono-, di- oder tribasisches Alkalimetallphosphat sein, wobei das Alkalimetall vorzugsweise Natrium oder Kalium ist.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Enteisungsmittels erfolgt durch Zusammenmischen der flüssigen oder festen Komponenten. Die Vermischung der festen Komponenten kann durch Kompaktieren oder durch vorheriges Auflösen der Komponenten und anschließende Sprühtrocknung verbessert werden. Das Enteisungsmittel kann also in fester Form, zum Beispiel als Pulver oder Granulat, oder als wäßrige Lösung eingesetzt werden. Die Menge der drei und gegebenenfalls weiteren zweckmäßigen Komponenten im wäßrigen Enteisungsmittel (Gesamtkonzentration) kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Sie richtet sich vor allem nach der Löslichkeit der Komponenten im Wasser. Es soll eine im wesentlichen klare Lösung vorliegen. Die bevorzugte Konzentration liegt bei 25 bis 60 Gew.-%, Gewichtsprozente bezogen auf das Gewicht der Lösung. Zur Erzielung einer hohen Frostsicherheit sind Konzentrationen bevorzugt, die beim oder nahe beim eutektischen Punkt liegen. Der pH-Wert des wäßrigen Enteisungsmittels liegt im allgemeinen bei 7 bis 10. Sofern der genannte pH-Wert nach dem Zusammenmischen der Komponenten nicht ohnehin vorliegt, wird man ihn durch Zugabe von vorzugsweise einem Alkalimetallhydroxid wie Natrium- oder Kaliumhydroxid auf den gewünschten Wert einstellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzen von Schnee und Eis auf Verkehrsflächen ist dadurch gekennzeichnet, daß eine wirksame Menge des beschriebenen Enteisungsmittels (in fester oder flüssiger Form) auf der zu behandelnden Verkehrsfläche aufgebracht wird, das heißt eine solche Menge, daß die angestrebte Beseitigung von Eis und/oder Schnee erreicht wird. Diese Menge hängt vor allem von der Außentemperatur und der vorhandenen Eis- und/oder Schneemenge ab und liegt im allgemeinen bei 10 bis 100 g pro m² eis- und/oder schneebedeckter Fläche, bezogen auf Feststoff. Das Aufbringen des flüssigen Enteisungsmittels kann zum Beispiel mit Hilfe der üblichen Sprühfahrzeuge durchgeführt werden. Das Aufbringen des festen Enteisungsmittels kann mit üblichen Streufahrzeugen erfolgen. Besonders wirksam ist die gleichzeitige Anwendung von flüssigen und festen Mitteln.

Das erfindungsgemäße Enteisungsmittel weist neben kurzer Auftauzeit auch eine unerwartet hohe Inhibierung der Metallkorrosion auf, insbesondere der Stahlkorrosion. Dies resultiert offensichtlich aus der Kombination der genannten Phosphate und Silicate in einer jeweils bestimmten Menge und daraus, daß dieses Inhibitorsystem gerade im Falle von Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallhalogeniden hochwirksam ist.

Die Erfindung wird nun anhand von erfindungsgemäßen Beispielen und Vergleichsbeispielen noch näher erläutert.

Die Enteisungsmittel der nachstehenden erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden durch Mischen der Komponenten hergestellt. Die angegebenen Prozentmengen der einzelnen Komponenten sind Gewichtsprozente.

Beispiele

Die Enteisungsmittel der Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsversuche 1 bis 4 werden bezüglich Stahlkorrosion getestet. Die Tests erfolgen nach ASTM F 483 (ASTM = American Society for Testing and Materials). Der gewogene Prüfkörper ist jeweils ein geschliffenes und poliertes Stahlplättchen der Dimension 2,5 × 5,0 × 0,1 cm (Stahl C 45, entsprechend C 4130 Mil-S-18729). Der Prüfkörper wird in das zu testende Enteisungsmittel eingelegt, so daß er vollständig eintaucht. Die Temperatur der Prüfanordnung wird bei 35°C gehalten. Der Prüfkörper wird nach festgelegten Zeitabständen herausgenommen, entsprechend ASTM F 483 gebürstet, gespült und getrocknet und anschließend gewogen. Die Gewichtsveränderung, im Regelfall ein Abtrag, wird in den Beispielen mit mg/cm² pro 24 Stunden angegeben. Zusätzlich werden die Prüfkörper auch visuell beurteilt.

Beispiel 1

5,0 g Natriumchlorid
0,2 g Natriummetasilicat
0,02 g Trikalium-orthophosphat
94,78 ml Wasser

Beispiel 2

15,0 g Natriumchlorid
0,5 g Kaliummetasilicat
0,06 g Trikalium-orthophosphat
84,44 ml Wasser

Beispiel 3

25,0 g Calciumchlorid
1,0 g Kaliummetasilicat
0,5 g Trinatrium-orthophosphat
73,5 ml Wasser

Beispiel 4

50,0 g Calciumchlorid
2,2 g Natriummetasilicat
0,8 g Trikalium-orthophosphat
47,0 ml Wasser

Vergleichsbeispiel 1 (ohne Inhibitoren)

5,0 g Natriumchlorid
95,0 ml Wasser

Vergleichsbeispiel 2 (ohne Inhibitoren)

15,0 g Natriumchlorid
85,0 ml Wasser

Vergleichsbeispiel 3 (ohne Inhibitoren)

25,0 g Calciumchlorid
75,0 ml Wasser

Vergleichsbeispiel 4 (ohne Inhibitoren)

50,0 g Calciumchlorid
50,0 ml Wasser.

Die Ergebnisse der Stahlkorrosionstests mit und ohne Inhibierung sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Die angegebenen Abtragswerte sind jeweils Mittelwerte aus zwei gleichen Versuchsreihen. Die Prüfkörper aus den Beispielen 1 bis 4 zeigten nur Anlauffarben, aber keinerlei Rost. Dagegen tritt mit den nichtinhibierten NaCl-Lösungen rasche Rostbildung und mit nichtinhibierten CaCl₂-Lösungen eine langsamere Rostbildung ein.

Ergebnisse der Langzeit-Stahlkorrosionsversuche

Claims

1. Enteisungsmittel bestehend im wesentlichen aus

a) 87 bis 99,45 Gew.-% von einem Alkalimetallhalogenid und/oder einem Erdalkalimetallhalogenid,
b) 0,5 bis 10 Gew.-% von einem Alkalimetallsilicat und
c) 0,05 bis 3 Gew.-% von einem Alkalimetallphosphat.

2. Enteisungsmittel nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus

a) 92 bis 97,9 Gew.-% von einem Alkalimetallhalogenid und/oder einem Erdalkalimetallhalogenid,
b) 2 bis 7 Gew.-% von einem Alkalimetallsilicat und
c) 0,1 bis 1 Gew.-% von einem Alkalimetallphosphat.

3. Enteisungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente a) Natriumchlorid oder Calciumchlorid oder eine Mischung davon ist, die Komponente b) ein Alkalimetallmetasilicat und die Komponente c) ein mono-, di- oder tribasisches Alkalimetallphosphat ist.

4. Enteisungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente a) Natriumchlorid, die Komponente b) ein Alkalimetallmetasilicat und die Komponente c) ein mono-, di- oder tribasisches Alkalimetallphosphat ist.

5. Verfahren zum Schmelzen von Eis und Schnee auf Verkehrsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß eine wirksame Menge von dem Enteisungsmittel nach Anspruch 1 in fester Form oder in Form einer wäßrigen Lösung auf die Verkehrsflächen aufgebracht wird.