JP3581922B2

JP3581922B2 - 凍結防止、融雪解氷剤およびその製造方法

Info

Publication number: JP3581922B2
Application number: JP2000086553A
Authority: JP
Inventors: 原駿司柿
Original assignee: 司工業株式会社
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001271059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、路面の凍結を防止したり、道路やグランド上に積もった雪や道路面上に凍結した氷等を融解する凍結防止、融雪解氷剤およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路面等に散布される従来の凍結防止剤、融雪剤あるいは解氷剤は、塩化ナトリウム、塩化カルシウムあるいは塩化マグネシウム等を水に溶解したり、あるいは粉体のまま使用するもので、塩化物を主体とするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の凍結防止剤、融雪材あるいは解氷剤は塩分が多いため、金属に対する腐食性が大きく、道路上に散布すると自動車や下水道等の構築物の金属部分を腐食して、これらに錆を生じさせて破壊するという不都合があるばかりでなく、農作物や魚介類に対しても有害であり、環境汚染の一因ともなっている。
【０００４】
この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、腐食性が少なく、農作物、土壌、河川、植物および魚介類に悪影響を及ぼすことのない安心して使用できる凍結防止、融雪解氷剤およびその製造方法の提供にある。
【０００５】
また、この発明は、塩化ナトリウムを使用しながらも塩化ナトリウムを安全な酢酸ナトリウム三水塩でコーティングし、塩分の緩衝作用をさせて、使用することによって、塩化ナトリウムの害を最小限に抑えた凍結防止、融雪解氷剤およびその製造方法の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明の凍結防止、融雪解氷剤は、酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムが投入されて混合され、この冷却硬化後に粉砕された粉砕体に炭酸水素ナトリウムが配合されていることを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の凍結防止、融雪解氷剤は、酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、酢酸ナトリウム三水塩２０〜５０部に対し５０〜８０部の塩化ナトリウムが投入されて混合され、この冷却硬化後に粉砕された粉砕体９０〜９９．５部に炭酸水素ナトリウム０．５〜１０部が配合されていることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の凍結防止、融雪解氷剤の製造方法は、酢酸ナトリウム三水塩を加熱溶解して結晶体とする第１工程、前記第１工程の酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムを投入し混合する第２工程、前記第２工程で得た混合物を冷却硬化させる第３工程、前記第３工程で得た硬化物を粉砕機にかけて粉砕する第４工程および前記第４工程で得た粉砕体に炭酸水素ナトリウムを配合する第５工程、とより成ることを特徴とする。
【０００９】
前記酢酸ナトリウム三水塩を加熱する温度は、１２０℃以下が好ましい。１２０℃を越えると酢酸ナトリウム三水塩の結晶体が無水物になってしまうからである。
【００１０】
さらに、この発明の凍結防止、融雪解氷剤の製造方法は、前記第４工程または第５工程の次に、ふるい機にかけて選別する工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
この発明で酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムを投入し混合するのは、ただ混合したものと異なり、塩化ナトリウムが核となり、その周囲を酢酸ナトリウム三水塩がコーティング（被包）した格好となり、雪または氷面上に散布したときまず外周の酢酸ナトリウム三水塩が作用し、次に塩化ナトリウムが作用するようになり、その結果、効果が長続きするからである。また、酢酸ナトリウム三水塩を加熱溶解して結晶体とし、冷却硬化後に粉砕する工程としたのは、水分が蒸発されて水分調整され、これにより凍結防止及び融雪、解氷の効果が向上するし、炭酸水素ナトリウムの配合量も少なくて済み、ベタ付きがなくサラサラした状態を長期間保つ。即ち、酢酸ナトリウム三水塩は、そのままでは吸湿性が高く、貯蔵や散布には不向きであり、また、凍結防止及び融雪、解氷の作用が長続きせず、その結果、効果も少なくなる。さらに、酢酸ナトリウム三水塩の含水量が多いと、ベタ付きがなくサラサラした状態を維持するために添加する炭酸水素ナトリウムの量も多く必要となるからである。
また、酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程とは、加熱溶解するとまず液状になるが、その後、半固化または固化して結晶体として発現する状態を指し、塩化ナトリウムは液状の状態の中に投入されるのではなく、結晶体として発現した状態の中に投入される。
さらに、酢酸ナトリウム三水塩と塩化ナトリウムの混合粉砕体に、炭酸水素ナトリウムを混合すると、これら単独のものと異なり炭酸水素ナトリウムにより炭酸カルシウム（塩基性炭酸マグネシウム）が生成し、カルシウム、マグネシウム分の不溶化が起こるため、サラサラした状態を保ち、固結の発生を防ぎ、かつ、溶解度の小さな炭酸水素ナトリウムがコーティングされた格好となるから、雪に対する溶解度が少なくなり、スリップ効果がより持続する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
この発明の凍結防止、融雪解氷剤の製造方法の第１工程として、まず酢酸ナトリウム三水塩（ＣＨ₃ＣＯＯＮa・３Ｈ₂Ｏ）を釜に入れ、加熱溶解して結晶体とする。酢酸ナトリウム三水塩は、加熱溶解すると１１０〜１２０℃で結晶体となり、１２０℃を越えると無水物になってしまうので、加熱する温度は融点以上で１２０℃以下とする。
【００１３】
この酢酸ナトリウムは潜熱が大きく、雪や氷に接触すると、雪や氷を融解する作用をする。従って、これを散布すると路面上のアイスバーンや雪に接触して融解させるし、凍結を防止する。
また、酢酸ナトリウムは塩化物と異なり、土壌の害虫駆除の農薬として使用されるように無害であるから、公害を発生させることもないし、自動車や構築物の金属部分を腐食させることも少ないものである。
【００１４】
第２工程では、前記第１工程の酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムを投入して混合する。この塩化ナトリウムは粒状または粉末状のものを使用する。酢酸ナトリウム三水塩は、１１０〜１２０℃で結晶体となるので、塩化ナトリウムはこの１１０〜１２０℃の釜の中に投入されることになり、水分が蒸発し水分の調整が行なわれると共に、粒子は図１（Ａ）（Ｂ）に示すような塩化ナトリウムが核１となり、その外周を酢酸ナトリウム三水塩の結晶体２が被包する構造となる。図１（Ａ）は核１が１つの場合であり、（Ｂ）は複数の場合である。これは投入された塩化ナトリウムが溶けずに粒子として残存し、酢酸ナトリウム三水塩の結晶体より水分を多く含有するため、塩化ナトリウムの粒子の周囲に結晶体が付着すると考えられる。また、酢酸ナトリウム三水塩がまだ少し溶解状態となっていると、その中に塩化ナトリウムの粒子が取り込まれると考えられる。
この両者の混合は、釜の中でもよいが、長時間釜の中に入れておくと酢酸ナトリウム三水塩の結晶体および塩化ナトリウムの水分の調整が変化するので、一旦釜の中に入れて塩化ナトリウムの水分の調整後は、ミキサーに投入して混合するのが好ましい。
【００１５】
第３工程では、前記第２工程で得た混合物をミキサーから容器に移し、冷却硬化させる。冷却は自然冷却でも強制冷却でもよい。容器は開口が広く浅底のものが、全体の冷却効果がよくなるため好ましい。
【００１６】
第４工程では、前記第３工程で得た硬化物を粉砕機にかけて粉砕する。粉砕機は従来公知のものでよく、主に粒径２mm〜６mm位の大きさに粉砕する。この粉砕した粉砕体の粒子も、図１（Ａ）（Ｂ）に示すような塩化ナトリウムが核１となり、その外周を酢酸ナトリウム三水塩の結晶体２が被包する構造となる。
【００１７】
このように粉砕体は、図１に示すように塩化ナトリウムが核１となり、その周囲を酢酸ナトリウム三水塩の結晶体２が被包する格好となると共に、粉砕機によって粉砕されたものであるため角がある形状となり、散布すると雪面や凍結面の表面に割込む格好となり、散布した状態を維持し融雪や解氷として早く作用するし、最初は外周の酢酸ナトリウム三水塩の結晶体が作用し、次に塩化ナトリウムが作用するので融雪、解氷効果が長続きするものである。図２はこの作用状態を粒子１個を例に説明する断面図で、雪または氷３面上に散布された粉砕体ａは、最初外周の酢酸ナトリウム三水塩の結晶体２が作用し、作用するにつれてａ１に示すように酢酸ナトリウム三水塩の結晶体２は順々に消失し、ついには完全に消失し、ａ２に示すように塩化ナトリウム１だけになり、塩化ナトリウム１が作用し塩化ナトリウム１も作用しつづけてついには消失する。その結果、効果が長続きすることとなる。
特に、粉砕体の形状が丸状だと、散布した時に路面両側に転がる、等の片寄り現象が発生し、散布むらの生ずるおそれがあり好ましくない。
【００１８】
ここで酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムを投入し混合するのは、ただ混合したものと異なり、塩化ナトリウムが核となり、その周囲を酢酸ナトリウム三水塩がコーティング（被包）した格好となり、雪または氷面上に散布したときまず外周の酢酸ナトリウム三水塩が作用し、次に塩化ナトリウムが作用するようになり、その結果、効果が長続きするからである。
また、酢酸ナトリウム三水塩を塩化ナトリウムの混合粉砕後に、炭酸水素ナトリウムを混合すると、これら単独のものと異なり、炭酸水素ナトリウムにより炭酸カルシウム（塩基性炭酸マグネシウム）が生成し、カルシウム、マグネシウム分の不溶化が起こるため、サラサラした状態を保ち、固結の発生を防ぎ、かつ、溶解度の小さな炭酸水素ナトリウムがコーティングされた格好となるから、雪に対する溶解度が少なくなり、スリップ防止効果がより持続する。即ち、まず酢酸ナトリウム三水塩が融雪、解氷として作用するが、炭酸水素ナトリウムはスリップ防止としても作用する。
【００１９】
第５工程では、前記第４工程で粉砕機にかけて得た粉砕体を、ふるい機にかけてサイズの調整をする。粉砕機で粉砕した粉砕体は、そのまま使用してもよいが、商品価値を高めるためには、粒度が不均一なのでふるい機にかけてサイズの調整をした方が好ましい。粒度としては特に限定されないが、粒径２mm〜６mmの範囲が、雪や氷への作用性および散布した時の路面上、氷結上、雪上等で付着性もよく好ましい。粉末のように小さすぎると効果の持続性が低下するし風等で飛ばされてしまうおそれがあり、大きすぎると全体での雪や氷との接触面積が少なく作用が遅れるし、作用むらが発生する。余りにも大きいと自動車等の走行感を悪くするし、歩きにくくもなる。
【００２０】
最終工程では、前記第４工程または第５工程で出来た粉砕体に、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）を配合し、混合して凍結防止、融雪解氷剤が製造される。前記第５工程のふるい機にかける工程はこの最終工程の次に行なってもよい。
前記炭酸水素ナトリウムの混合は、両者をミキサーに入れて２分間程度回転させ混合すればよい。
この炭酸水素ナトリウムの配合は、粉砕体を炭酸水素ナトリウムで被膜し、湿度が高くてもベタ付がなくサラサラした状態を保つためである。このように炭酸水素ナトリウムが、粉砕体を被膜するため、粉砕体の固結が防止され、凍結防止、融雪解氷剤は団塊となることなく均一な散布が可能となり、散布むらの発生も防止される。
【００２１】
従って、炭酸水素ナトリウムは、凍結防止、融雪および解氷に作用をするものではなく、粉砕体を被膜してベタ付を防止してサラサラ状態を維持するものであるから、炭酸水素ナトリウムの添加は粉砕体９９．５〜９０部に対し、０．５〜１０部程度でよい。０．５部より少ないとベタ付防止の効果がなく、１０部以上多くても効果の向上に変化がなく、かつ効果の作用も遅れるからである。効果と経済性を考慮すると２〜３部でよい。
【００２２】
しかして、凍結防止、融雪解氷剤としては、酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、酢酸ナトリウム三水塩２０〜５０部に対し５０〜８０部の塩化ナトリウムが投入されて混合され、この冷却硬化後に粉砕された粉砕体９０〜９９．５部に、炭酸水素ナトリウム０．５〜１０部が配合されたものでよい。
【００２３】
次に表１に示す配合例で前記実施の形態の製造方法で製造した凍結防止、融雪解氷剤の試料ＣおよびＤで次の効果試験を行った。
【００２４】
【表１】

【００２５】
前記試料ＣおよびＤを１ｍ²当たり３０ｇの割合で道路上の雪およびアイスバーンに散布し、時間経過を観察した。このときの外気状態は、気温０℃〜１２℃であり、湿度は４３〜９０％であった。
試料ＣおよびＤともに散布後、３０分経過で融雪状態が進行しているのが判るほどになり、１時間で舗装面が表れ、１時間３０分〜２時間でほとんどの雪がとけた。また、アイスバーンは、１時間経過でシャーベット状に進行し、２時間経過後には自動車の走行は可能となった。試料ＣおよびＤともにサラサラとしており、均一な散布ができた。
なお、試料ＣおよびＤを気温を変化させて効果を観察したところ、気温が低いほど効果も低いことが判り、気温低下につれて散布する量を多くした方がよい。散布量の目安の一例を示すと、−４℃では２０g／ｍ²、−４℃〜−７℃では３０ｇ／ｍ²、−７℃〜−１２℃では６０ｇ／ｍ²、−１２℃〜−１８℃では７０ｇ／ｍ²である。
【００２６】
さらに、試料ＣおよびＤ５００ｇを、丈夫な紙製の袋に入れて密封し、３０日間保存し、ベタ付、サラサラ感を観察したところ、両者ともベタ付かず固結もせずサラサラとしており、均一な散布が可能であった。
【００２７】
次に、この発明の他の実施の形態を説明する。
この発明の凍結防止、融雪解氷剤の製造方法の第１工程として、まず酢酸ナトリウム三水塩（ＣＨ₃ＣＯＯＮa・３Ｈ₂Ｏ）を釜に入れ、加熱溶解して結晶体とする。酢酸ナトリウム三水塩は、加熱溶解すると１１０〜１２０℃で結晶体となり、１２０℃を越えると無水物になってしまうので、加熱する温度は融点以上で１２０℃以下とする。
【００２８】
第２工程では、前記第１工程で得た結晶体を釜から容器に移し、冷却硬化させる。冷却は自然冷却でも強制冷却でもよい。容器は開口が広く浅底のものが、全体の冷却効果がよくなるために好ましい。
【００２９】
第３工程では、前記第２工程で得た硬化物を粉状にするため、硬化物を粉砕機にかけて粉砕する。粉砕機は従来公知のものでよく、主に粒径２ｍｍ〜６ｍｍ位の大きさに粉砕する。
【００３０】
第４工程では、前記第３工程で粉砕機にかけて得た粉砕体を、ふるい機にかけてサイズの調整をする。粉砕機で粉砕した粉砕体は、そのまま使用してもよいが、粒度が不均一なので、ふるい機にかけてサイズの調整をする方が商品価値を高め好ましい。粒度としては特に限定されないが、粒径２ｍｍ〜６ｍｍの範囲が、、散布したときの路面上、氷結上、雪上等での付着性がよく、好ましい。粉末のように小さすぎると風等により飛ばされてしまうし、大きすぎると自動車等の走行感が悪くなるし、歩行時の邪魔にもなる。
【００３１】
また、前記粉砕体は、粉砕機によって粉砕されたものであるため角がある形状となり、散布すると雪面や凍結面の表面に割込む格好となり、散布むらの発生もない．粉砕体が丸状の場合には、路面両側に転がる、などの移動する事態が発生し、均一な散布ができず散布むらの発生があるため好ましくない。
【００３２】
最終工程では、前記第３工程または第４工程でできた粉砕体に、炭酸水素ナトリウム（ＮaＨＣＯ₃）を配合し、凍結防止、融雪解氷剤が製造される。この混合は、両者をミキサーに入れて２分間程度回転させ混合すればよい。
この炭酸水素ナトリウムの配合は、酢酸ナトリウム三水塩の水分が飛んだ粉砕体を、炭酸水素ナトリウムが皮膜し、湿度が高くてもベタ付がなくサラサラした状態を保つためである。このように炭酸水素ナトリウムが、粉砕体の固結を防止するため、この凍結防止、融雪解氷剤は団塊となることなく均一な散布が可能となり、散布むらの発生も防止される。
【００３３】
ここで酢酸ナトリウム三水塩を加熱溶解して結晶体とした後、冷却して硬化させ、これを粉砕して粉砕体とするのは、水分を蒸発させて水分調整をするためで、これにより凍結防止および融雪、解氷の効果が向上するし、炭酸水素ナトリウムの配合量も少なくて済み、ベタ付きがなくサラサラした状態を長期間保つ。即ち、酢酸ナトリウム三水塩は、そのままでは吸湿性が高く、貯蔵や散布には不向きであり、また、凍結防止および融雪、解氷の作用が長続きせず、その結果、効果も少なくなる。さらに、酢酸ナトリウム三水塩の含水量が多いと、ベタ付きがなくサラサラした状態を維持するために添加する炭酸水素ナトリウムの量も多く必要となるからである。
また、酢酸ナトリウムを加熱溶解して結晶体とするとは、加熱溶解した溶融状態の液状から、半固化または固化して結晶体が発現することであり、この時に加熱を止めて冷却すると水分の含有量が最も好ましい状態となるからである。
【００３４】
従って、炭酸水素ナトリウムは、凍結防止、融雪および解氷などの作用をするものでなく、酢酸ナトリウム三水塩を加熱溶解した後、冷却して硬化させ、これを粉砕した粉砕体を皮膜してベタ付を防止してサラサラ状態を維持するものであるから、炭酸水素ナトリウムの添加は粉砕体９０〜９９．５部に対し、０．５〜１０部程度でよい。０．５部より少ないとベタ付防止の効果なく、１０部以上多くても効果の向上に変化がなく、かつ多いと効果の作用が遅くなるからである。
しかして、凍結防止、融雪解氷剤としては、酢酸ナトリウム三水塩を加熱溶解して結晶体とした後冷却して硬化させ、これを粉砕した粉砕体（以下、これを単に粉砕体と称す）９０〜９９．５部に、炭酸水素ナトリウム０．５〜１０部を配合したものでよい。
【００３５】
次に、粉砕体９７部に炭酸水素ナトリウム３部を配合した凍結防止、融雪氷解剤を試料Ａ、粉砕体９３部に炭酸水素ナトリウム７部を配合した凍結防止、融雪氷解剤を試料Ｂとして、これを１ｍ²当り、３０ｇの割合で道路上の雪、およびアイスバーンに散布し、時間経過を観察した。このときの環境状態は、気温０.０℃〜−１２℃であり、湿度は４３〜９０％であった。
試料ＡおよびＢともに散布後、１時間経過で道路の舗装面が表れ、２時間３０分でほとんどの雪がとけた。また、アイスバーンは、１時間３０分経過で、シャーベット状となり、３時間経過後には自動車の走行は可能になった。試料ＡおよびＢともサラサラとしており、均一な散布ができた。
【００３６】
なお、試料ＡおよびＢを気温を変化させて効果を観察したところ、気温が低いほど効果も低いことが判り、気温低下につれて散布する量も多くした方がよい。散布量の目安の一例を示すと、−４℃では３０ｇ／ｍ²、−４℃〜−７℃では４０ｇ／ｍ²、−７℃〜−１２℃では７０ｇ／ｍ²、−１２℃〜−１８℃では１００ｇ／ｍ²である。
さらに、試料ＡおよびＢ５００ｇを、丈夫な紙製の袋に密封して３０日間保存した後に、散布したが、両者ともサラサラとしており、均一な散布が可能であった。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、本発明によれば次のような効果を奏する。
（１）凍結防止効果および融雪、解氷効果が高く長続きすると共に、融雪解氷させる速度も早いので、早期に凍結防止、融雪、解氷がおこなわれる。
【００３８】
（２）この発明の凍結防止、融雪解氷剤は、粒子が塩化ナトリウムが核となり、その周囲に酢酸ナトリウム三水塩の結晶体が被包する格好となっている。従って、まず酢酸ナトリウム三水塩が作用し、次に塩化ナトリウムが作用するようになるので、効果が長時間持続するものである。しかも塩化ナトリウムは酢酸ナトリウム三水塩の結晶体で被包されているので、塩分は緩衝され、塩化ナトリウムの害を最小限に抑えることができる。
【００３９】
（３）金属に対する腐食性が少ないため、自動車や道路等の構造物を腐食させることが少なく、弊害が小さい。
（４）植物や魚介類に対する毒性も少なく、公害を発生させたり、環境を汚染することもない。
（５）粒子の外周が炭酸水素ナトリウムで被包されているので長期保存しても固結せず、ベト付きも防止され、サラサラした状態を長期間維持する。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉砕体の粒子の構造を示す断面説明図で、（Ａ）は核が１つの場合、（Ｂ）は核が複数の場合である。
【図２】この発明の凍結防止、融雪解氷剤に係る粒子の作用状態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１核としての塩化ナトリウム
２酢酸ナトリウム三水塩の結晶体

Claims

酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムが投入されて混合され、この冷却硬化後に粉砕された粉砕体に炭酸水素ナトリウムが配合されていることを特徴とする凍結防止、融雪解氷剤。
酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、酢酸ナトリウム三水塩２０〜５０部に対し５０〜８０部の塩化ナトリウムが投入されて混合され、この冷却硬化後に粉砕された粉砕体９０〜９９．５部に炭酸水素ナトリウム０．５〜１０部が配合されていることを特徴とする請求項１記載の凍結防止、融雪解氷剤。
酢酸ナトリウム三水塩を加熱溶解して結晶体とする第１工程、前記第１工程の酢酸ナトリウム三水塩が加熱溶解されて結晶体になる過程又はなった過程において、塩化ナトリウムを投入し混合する第２工程、前記第２工程で得た混合物を冷却硬化させる第３工程、前記第３工程で得た硬化物を粉砕機にかけて粉砕する第４工程および前記第４工程で得た粉砕体に炭酸水素ナトリウムを配合する第５工程、とより成ることを特徴とする凍結防止、融雪解氷剤の製造方法。
前記酢酸ナトリウム三水塩の加熱する温度は、１２０℃以下であることを特徴とする請求項３に記載の凍結防止、融雪解氷剤の製造方法。
前記第４工程または第５工程の次に、ふるい機にかけて選別する工程を含むことを特徴とする請求項３記載の凍結防止、融雪解氷剤の製造方法。