DE60123392T2 - Verbessertes enteisungs- und befeuchtungsmittel - Google Patents

Description

• Diese Anmeldung ist eingereicht als PCT-Patentanmeldung im Namen der Cargill, Incorporated, einem Konzern mit US-Nationalität und Sitz in den USA am 27. Februar 2001 unter Bestimmung aller Länder außer den USA.
• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Enteiserzusammensetzungen. Spezieller ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf Melassen, die Enteiser enthalten, welche verbesserte Korrosionsbeständigkeit haben und geeignet sind zur Verwendung direkt als Enteiser oder als Vorbefeuchtungsmittel für feste Enteiser.
• Hintergrund
• Feste Enteiser wie Steinsalz (Natriumchlorid) und Schleifmittel wie Sand werden gewöhnlich auf Straßen und anderen Oberflächen in den Wintermonaten aufgebracht. Diese festen Enteiser und Schleifmittel sind oft vorangefeuchtet, bevor sie gelagert oder aufgebracht werden. Die Voranfeuchtung involviert die Zugabe einer Flüssigkeit zu dem festen Enteiser oder dem Schleifmittel, um ihm verbesserte Beständigkeit gegen Gefrieren, verbesserte Lagerungseigenschaften, Rieseleigenschaften und Enteiserleistungsfähigkeit zu verleihen. Salzlösungen von Natriumchlorid, Kalziumchlorid und Magnesiumchlorid werden häufig zu diesem Zweck verwendet. Unglücklicherweise haben diese chloridbasierten Materialen eine Tendenz, die Korrosion von Autos, Wartungsausrüstungen und Infrastruktur zu beschleunigen. Daher gibt es einen Bedarf für eine verbesserte Enteiserzusammensetzung, die weniger korrosiv ist, einschließlich einer Enteiserzusammensetzung, die alleine verwendet werden kann oder zu festen Enteisern als Vorbefeuchtungsmittel zugesetzt werden kann.
• US 4,676,918 (WO 87/03293) offenbart die Verwendung einer Enteiserzusammensetzung, die einen Flüssigenteiser umfaßt, der Melassefeststoffe umfaßt, die auf Natriumchlorid aufgebracht werden, um feste Enteiserzusammensetzungen wie Natriumchlorid zu ersetzen. Dieses Dokument betrifft kein Vorbefeuchtungsmittel für feste Enteiserzusammensetzungen.
• US 5,965,058 offenbart eine Enteiserzusammensetzung, umfassend gelöste Stoffe in Einweichwasser, welche in Kombination mit Chloridsalzen verwendet werden können, hauptsächlich, um vollständig feste Chloridsalze zu ersetzen.
• SU 1,664,808 betrifft eine Zusammensetzung, die 28,9–37,7% Magnesium- oder Kalziumchlorid, aber kein Natriumchlorid enthält.
• US 5,211,868 betrifft eine feste Enteiserzusammensetzung, umfassend Natriumchlorid und ein wasserlösliches Magnesiumssalz aber nicht ein Vorbefeuchtungsmittel.
• Zusammenfassung der Erfindung:
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssige Enteiserzusammensetzung, geeignet zur Verwendung als ein Vorüberzug für Festenteiser. Die Zusammensetzung umfaßt typischerweise Melassefeststoffe, Magnesiumchlorid und einen Korrosionsinhibitor. In einer Ausführung umfaßt die flüssige Enteiserzusammensetzung 1,0 bis 70% Melassefeststoffe; 0,1 bis 40% Magnesiumchlorid und 0 bis 30% eines Korrosionsinhibitors.
• Bei spezifischen Ausführungen hat die Zusammensetzung weniger als 45 Gew.-% Melassefeststoffe. Geeignete Melassen umfassen Rohrzuckermelassen, Zitronenmelassen, Holzmelassen, Kornmelassen und Kombinationen davon. Magnesiumchlorid kann aus flüssigem Bittersalz, einschließlich flüssigen Bittersalzen erhalten werden, die 30% Magnesiumchlorid enthalten. In einigen Ausführungen enthalten die Bittersalze weniger als 20 Gew.-% Magnesiumchlorid. Geeignete Korrosionsinhibitoren umfassen Phosphatsalze wie Orthophosphate, Polyphosphate, Pyrophosphate und organische Phosphonate. Auch Triethanolamin kann verwendet werden als Korrosionsinhibitor gemäß der Erfindung.
• Zusätzlich zu diesen Inhaltsstoffen umfassen diese Zusammensetzungen auch einen festen Enteiser wie Natriumchlorid, Kalziumchlorid, Harnstoff, Acetatsalze und Kombinationen davon. Geeignete feste Enteiser umfassen Natriumchlorid- und Magnesiumchloridgemische. Die Flüssigzusammensetzung kann durch Sprühen auf den festen Enteiser aufgebracht werden, als Vorbehandelung, um die Leistungsfähigkeit und die Verwendung des festen Enteisers zu verbessern. Bei den meisten Ausführungen wird die Flüssigzusammensetzung in einer Mischeinrichtung auf den festen Enteiser aufgebracht. Alternativ kann die Flüssigzusammensetzung auch an verteilten Orten auf den festen Enteiser angewandt werden wie z. B. direkt in einem Enteiserstreulastwagen.
• Eine nützliche Zusammensetzung, die einen festen Enteiser enthält, umfaßt 0,5 bis 13 Gew.-% Magnesiumchlorid, 0,6 bis 1,5% Mononatriumphosphat, 1,0 bis 3,0 Gew.-% Melassefeststoffe und 82 bis 96 Gew.-% Natriumchlorid, alle auf einer Trockenfeststoffbasis.
• Die obige Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung ist nicht vorgesehen, um jede diskutierte Ausführung der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Dies ist der Zweck der detaillierten Beschreibung, welche folgt.
• Detaillierte Beschreibung
• Die vorliegende Erfindung ist auf eine Flüssigenteiserzusammensetzung gerichtet, die geeignet ist zum Gebrauch als Vorbeschichtung für feste Enteiser. Die Zusammensetzung umfaßt typischerweise Melassefeststoffe, Magnesiumchlorid und einen Korrosionsinhibitor. In einer Ausführung umfaßt die Flüssigenteiserzusammensetzung 1,0 bis 70% Melassefeststoffe, 1 bis 40% Magnesiumchlorid und 0 bis 30% Korrosionsinhibitoren.
• Wie hier verwendet, betrifft der Ausdruck „Melassefeststoffe" Komponenten von Melassen, die nicht Wasser sind wie verschiedene Kohlenhydrate (z. B. Zucker) und Proteine.
• Typische Melassezusammensetzungen kommerzieller Qualität, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind annähernd 40 bis 95% Melassefeststoffe, noch typischer annähernd 70 bis 85% Feststoffe. Spezifische geeignete Melassezusammensetzungen enthalten etwa 80% Feststoffe. Geeignete Melassen umfassen Rohrzuckermelassen, Zitronenmelassen, Holzmelassen, Kornmelassen und Kombinationen davon.
• Das Magnesiumchlorid kann zum Beispiel aus flüssigen Bittersalzen abgeleitet werden. Wie hier verwendet, ist flüssiges Magnesiumsalz ein Produkt, das aus der Meersalzherstellung abgeleitet ist, und ist die Flüssigkeit, die nach Entfernen des Natriumchlorids aus Seewasser verbleibt. Flüssige Bittersalz enthalten normalerweise Wasser zusammen mit einer hohen Konzentrationen von Magnesiumchlorid und niedrigeren Konzentrationenen von anderen Salzen. In den meisten Ausführungen enthält das flüssige Bittersalze 20 bis 35% Magnesiumchlorid. In anderen Ausführungen hingegen enthält das flüssige Bittersalzweniger als 20% Magnesiumchlorid.
• Geeignete Korrosionsinhibitoren umfassen Phosphatsalze wie Orthophosphate, Polyphosphate, Pyrophosphate und organische Phosphonate. Auch Triethanolamin kann verwendet werden als Korrosionsinhibitor in Übereinstimmung mit der Erfindung.
• Diammoniumphosphat und Mononatriumphosphat sind zwei spezifische Phosphatsalze, die einzeln oder zusammen zur Korrosionsinhibiton verwendet werden können.
• Kalziumphosphate sind ebenfalls zur Verwendung im Rahmen dieser Erfindung geeignet.
• Zusätzlich zu diesen Inhaltsstoffen umfaßt die Zusammensetzung auch einen Festenteiser wie Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Kalziumchlorid, Harnstoff, Acetatsalze und Kombinationen davon. Bei solchen Ausführungen ist der Festenteiser normalerweise vorliegend in einer signifikant größeren Menge als die Melassefeststoffe oder der Korrosionsinhibitor. Typischerweise ist die Menge an Festenteiser größer als die zweifache Menge an Melassefeststoffen und, noch typischer, größer als die zehnfache Menge an Melassenfeststoffen.
• Die Flüssigzusammensetzung kann aufgebracht werden durch Aufsprühen des Feststoffenteisers als eine Vorbehandlung, um die Leistungsfähigkeit und die Verwendung Aufbringen des Feststoffenteisers zu verbessern. Eine typische Zusammensetzung, enthaltend einen Enteiser, umfaßt eines oder mehrere Phosphatsalze, Melassefeststoffe, Magnesiumchlorid und Natriumchlorid. Spezifische Ausführungen haben wenigstens 0,5 Gew.-% Phosphatsalze, wenigstens 0,5 Gew.-% Melassefeststoffe, wenigstens 2,0 Gew.-% Magnesiumchlorid und wenigstens 70 Gew.-% Natriumchlorid. Beispielkonzentrationen für die verschiedenen Komponenten sind 0,5 bis 2,0 Gew.-% Phosphatsalz, 0,5 bis 2,0 Gew.-% Melassefeststoffe, 2 bis 6 Gew.-% Magnesiumchlorid und 80 bis 97 Gew.-% Natriumchlorid. Diese Prozentanteile sind alle als relative Prozentanteile zu den anderen Inhaltsstoffen, die beschrieben sind, angegeben. Zusätzliche Inhaltsstoffe (wie Sand oder Wasser) können auch zu der Zusammensetzung zugegeben werden, aber ändern nicht die relativen Prozentanteile dieser Inhaltsstoffe.
• Geeignete spezifische Zusammensetzungen, die verwendet werden können als ein Enteiser können mehr als 0,5 Gew.-% Magnesiumchlorid, mehr als 1.0 Gew.-% Melassefeststoffe und mehr als 80 Gew.-% Natriumchlorid enthalten. Zum Beispiel kann eine Zusammensetzung von 0,5 bis 13 Gew.-% Magnesiumchlorid, von 1,0 bis 3,0 Gew.-% Melassefeststoffe und von 85 bis 96 Gew.-% Natriumchlorid enthalten. Spezifische Zusammensetzungen enthalten von 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mononatriumphosphat, während andere Zusammensetzungen bis 2,0 Gew.-% Diammoniumphosphat enthalten.
• Andere Beispielzusammensetzungen sind 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mononatriumphosphat; 1,5 bis 2,5 Gew.-% flüssiges Bittersalz, 1,5 bis 2,5 Gew.-% Rohrzuckermelassefeststoffe und 90 bis 96,5 Gew.-% Natriumchlorid. Das flüssige Bittersalz ist in dieser Zusammensetzung typischerweise 30 bis 35% Magnesiumchlorid. Die Zusammensetzung enthält daher etwa 0,5 bis 1,0% Magnesiumchlorid. Eine andere geeignete Zusammensetzung umfaßt 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mononatriumphosphat, 0,5 bis 1,0 Gew.-% Diammoniumphosphate, 1,5 bis 2,5 Gew.-% Rohrzuckermelassefeststoffe und 90 bis 96,5 Gew.-% Natriumchlorid. Andere geeignete Zusammensetzungen umfassen 0,5 bis 2,0 Gew.-% Mononatriumphosphat, 1,5 bis 2,5 Gew.-% Rohrzuckermelassefeststoffe, 1,5 bis 2,5% Chloridsalz (wie Magnesiumchlorid oder Kalziumchlorid) und 90 bis 96,5 Gew.-% Natriumchlorid.
• Wenn sie als Vorbefeuchtungsmittel zugegeben werden, senken die Zusammensetzungen der Erfindung typischerweise den Gefrierpunkt von Feststoffenteisern oder Schleifmitteln, auf welche sie aufgebracht werden, und inhibieren Korrosion. Die Zusammensetzungen helfen daher beim Vermindern des Gefrierens oder Hartwerdens von festen Enteisern zu großen Stücken, die schwierig aufzubringen sind. Um diesen Aspekt der vorliegenden Zusammensetzungen zu testen, wurde Steinsalz mit annähernd 2% Feuchtigkeit gelagert bei –4 F (–20°C) für 24 Stunden und auf Rieselfähigkeit geprüft. Steinsalzproben, die 4,3 Gew.-% eines Vorbefeuchtungsmittels enthalten, das 50% Rohrzuckermelassen enthält (welche annähernd 80% Melassefeststoffe waren) und 50% flüssiges Magnesiumchlorid verblieben rieselfähig, während das Steinsalz ohne das Vorbefeuchtungsmittel festgefroren war.
• Um die verbesserten Eigenschaften von Zusammensetzungen zu zeigen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung formuliert werden, wurde flüssiges Magnesiumchlorid, das von einer Solarsalzproduktion (flüssigem Bittersalz) hergeleitet wurde, getestet auf Korrosivität, wenn es gemischt wurde mit verschiedenen Gehalten an Rohrzuckermelassen. Um diese Korrosivität zu testen, wurden 0,5 Inch (1,3 cm) flache Stahlunterlegscheiben, die die Spezifikation ASTM F 436, Typ 1 erfüllen, 3 Vol.-%-Verdünnungen verschiedener Flüssigzusammensetzungen ausgesetzt. Dreifache Sätze von Unterlegscheiben wurden wiederholten Zyklen für 10 Minuten Tränken in der Testlösung gefolgt 50 Minuten Lufttrocknen für einen Zeitraum von 72 Stunden unterzogen. Die Ergebnisse dieses Tests sind Tabelle 1 gezeigt: Tabelle 1

  Formulierung	Korrosionsgeschwindigkeit (MPY*)
  100% flüssige Bittersalze	30 (118 CPY)
  5% Rohrzuckermelassen, 95% flüssige Bittersalze	17 (67 CPY)
  50% Rohzuckermelassen, 50% flüssige Bittersalze	8 (31 CPY)

• (*MPY = Mils pro Jahr) (CPY = Zentimeter pro Jahr)
• Tabelle 1 zeigt eine signifikante Verminderung der Korrosivität von Flüssigenteisern, wenn Melassen zu der Flüssigkeit zugegeben werden. Selbst eine relative geringe Dosis von Melassen kann eine dramatische Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bewirken, wie gezeigt durch die Zusammensetzung, die nur 5% Melassen enthält. Eine noch größere Verbesserung wird erreicht, wenn gleiche Anteile an Rohrzuckermelassen und flüssigen Magnesiumsalzen kombiniert werden, wie es die letzte Formulierung zeigt.
• Die Synergiewirkung der Melassen und flüssigen Bittersalzen mit anderen Korrosionsinhibitoren als Behandlung für Enteiser auf Basis von festem Natriumchlorid wurde getestet durch Verwendung der Flüssigenteiserzusammensetzung als Vorbefeuchtungsmittel auf festem Natriumchlorid. Das Vorbefeuchtungsmittel umfaßte 50% Rohrzuckermelassen und 50% flüssiges Bittersalz (von welchen 30% Magnesiumchlorid war). Um dessen Korrosivität zu testen, wurden 0,5 Inch (1,3 cm) flache Stahlunterlegscheiben, die die Spezifikation ASTM F 436, Typ 1 erfüllen, 3 Vol.-%-Verdünnungen von verschiedener Flüssigzusammensetzungenausgesetzt. Dreifache Sets von Unterlegscheiben wurden wiederholten Zyklen für 10 Minuten Tränken in der Testlösung, gefolgt von 50 Minuten Lufttrocknen für einen Zeitraum von 72 Stunden unterzogen. Die Ergebnisse dieses Tests sind Tabelle 2 gezeigt: Tabelle 2

  Enteiserzusammensetzung	Korrosionsgeschwindigkeit (MPY)
  100% Natriumchlorid	51 (201 CPY)
  99,1% Natriumchlorid, 0,9% MSP	30 (118 CPY)
  95,7% Natriumchlorid, 4,3% Vorbefeuchtungsmittel	42 (165 CPY)
  94,8% Natriumchlorid, 4,3% Vorbefeuchtungsmittel, 0,9% MSP	15 (59 CPY)

• Wie in Tabelle 2 gezeigt, war die Zusammensetzung mit der größten Korrosionsverminderung diejenige Zusammensetzung, welche das Vorbefeuchtungsmittel und Mononatriumphosphat (MSP) enthielt. Unbehandeltes Natriumchlorid zeigte eine hohe Korrosionsgeschwindigkeit von 51 Mils pro Jahr (201 CPY) und die Behandlung nur mit MSP erzielte eine Korrosionsverminderung auf 30 MPY (118 CPY). Die Verwendung nur von Vorbefeuchtungsmittel verminderte die Korrosion auf 42 MPY (165 CPY).
• Hingegen verringerte die Behandlung mit der Kombination von MSP und Vorbefeuchtungsmittel die Korrosionsgeschwindigkeit um 36 MPY (CPY) auf 15 MPY (59 CPY). Bei dem getesteten Beispiel wurde daher eine signifikant verstärkte Wirkung beobachtet durch Kombinieren des Korrosionsverminderers mit dem melassehaltigen Vorbefeuchtungsmittel. Obwohl Phosphate als Korrosionsinhibitoren für Enteiser verwendet worden sind, ist es wünschenswert, den Gehalt von Phosphaten so weit wie möglich zu verhindern, um sowohl die Kosten zu vermindern als auch die in die Umwelt freigesetzte Phosphatmenge zu vermindern.
• Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf mehrere spezielle Ausführungen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, daß viele Änderungen hierzu gemacht werden können, ohne von Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (10)

1. Enteiserzusammensetzung, umfassend Natriumchlorid als fester Enteiser, vorbehandelt mit einem Mittel zum flüssigen Vorbenetzen, umfassend Magnesiumchlorid und Melassefeststoffe, wobei die Enteiserzusammensetzung auf einer Trockenfeststoffbasis umfaßt: wenigstens 0,5 Gewichtsprozent Magnesiumchlorid; wenigstens 0,5 Gewichtsprozent Melassefeststoffe; und wenigstens 80 Gewichtsprozent Natriumchlorid.
2. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Zusammensetzung auf Trockenfeststoffbasis umfaßt: 0,5 bis 13 Gewichtsprozent Magnesiumchlorid; 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Melassefeststoffe; und 85 bis 96 Gewichtsprozent Natriumchlorid.
3. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Enteiser 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Mononatriumphosphate enthält.
4. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Enteiser bis zu 2,0 Gewichtsprozent Diammoniumphosphat enthält.
5. Enteiserzusammensetzung, umfassend Natriumchlorid als Feststoffenteiser, vorbehandelt durch ein Mittel zum flüssigen Vorbenetzen, umfassend Magnesiumchlorid, Melassefeststoffe und eines oder mehrere Phosphatsalze, wobei die Enteiserzusammensetzung auf einer Trockenfeststoffbasis umfaßt: a) wenigstens 0,5 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Phosphatsalze; b) wenigstens 0,5 Gewichtsprozent Melassefeststoffe; c) wenigstens 2,0 Gewichtsprozent Magnesiumchloridsalz; und d) wenigstens 70 Gewichtsprozent Natriumchlorid.
6. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 5, worin das Phosphatsalz Mononatriumphosphat umfaßt.
7. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 5, worin das Phosphatsalz Diammoniumphosphat umfaßt.
8. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei die Zusammensetzung umfaßt: 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Phosphatsalze; wenigstens 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Melassefeststoffe; 2,0 bis 6,0 Gewichtsprozent Magnesiumchloridsalz; und 80 bis 97 Gewichtsprozent Natriumchlorid.
9. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 8, worin das Phosphatsalz Mononatriumphosphat umfaßt.
10. Enteiserzusammensetzung nach Anspruch 8, worin das Phosphatsalz Diammoniumphosphat umfaßt.