JP3935672B2 - 航空機及び滑走路の凍結を防ぐための液体 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は，航空機及び滑走路の凍結を防ぐための環境的にやさしい液体で，前記液体は，特に種々のスプレイ装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機と滑走路上における氷結防止は、氷除去と同様に、特に冬季における離着陸及び飛行の安全を期するために，一般には，種々の不凍薬剤で行われている。これらの不凍剤は，ほとんどがエチレングリコール又はプロピレングリコールをベースとするスプレイ（散布）可能な溶液又は発泡ものであり，必要に応じて，粘度を高めるシックニング剤，水，表面活性剤及び腐食防止剤が混合される。このようなエチレングリコール又はプロピレングリコールをベースとする不凍剤は，毒性があり，地面に流れるので環境を汚染してしまう。さらに，それらから不快な臭気が発散し，空気の流れに混じって漂う。このような不凍剤は，また，腐食問題を起こす。通常，航空機にスプレイされる不凍剤は，概ね，少なくとも６０％のグリコール，これは，通常エチレングリコール又はその他のグリコール類の混合物を含んでいる。
【０００３】
不凍剤の機能は，空港で航空機が駐機している際に付着する雪，氷及び霜を航空機の表面から除くことである。航空機に凍り付いた雪，氷及び霜は，空気力学特性及び航空機のエンジンのパフォーマンスに多大の影響を与え，航空機の離陸の際，危険な状況に結び付きかねない。この理由のため，離陸の前に，航空機に氷，雪及び霜が付着していないことを確かめるために，航空機のチェックを常に行っている。
【０００４】
滑走路の凍結を防ぎ，滑走路から氷を除くことには，不凍化学剤の使用が含まれている。これらの化学剤の主たる機能は，すでに積雪した雪や氷結した氷の中に拡散し，氷雪の結合を弱め，もって機械的手段による除去を容易にすることである。さらに，不凍化学剤は，水と雪が滑走路面で凍結する状態において使用される。
【０００５】
ＳＵ特許公報第１６６４８０８号は，凍結防止と，粉体，砂のようなパウダー状又は顆粒状のマテリアルズ又は同種のものを溶かす組成物を記載している。この組成物は，塩化マグネシウム又は塩化カルシウム，アンモニア，炭水化物類，グリセリン，乳酸，揮発性酸類，ベタイン，アミノ酸類，脂肪化合物並びに水からなる。この組成物の目的は，パウダー状マテリアル，特に，それの搬送中における容器の壁及び底部への凍結及び凝固を防ぐことと，既に凍結してしまった前記マテリアルを溶解することである。
【０００６】
ＵＳ特許公報第５０７９０３６号は，ミネラルコール又は鉱石のような固体の顆粒状材料を０℃以下で処理する間又は搬送する間，該材料が凍結し，凝固するのを防ぐ組成物を記載している。この組成物は，前記固体の粒子に付着の発泡体を形成する。これは，不凍剤として適した溶液からなり，この溶液は，塩化ナトリウム，塩化カリウム，塩化マグネシウム，塩化カルシウムのような塩類の溶液，エチレングリコール類及びプロピレングリコール類，グリセロール，シュガー及びこれらの混合物のような多水酸基化合物又はモノアルキルエーテル類又はジアルキルエーテル類の溶液を備えているものである。さらに，セルロース誘導体，例えば，カルボキシメチル セルロース・ナトリウム塩及びエチル ヒドロキシエチル セルロースが適切な不凍剤として述べられている。この不凍剤に加えて，前記組成物は，安定した泡を形成させるアニオン性又は両性界面活性剤を含んでいる。この目的のためには，適切な化合物は，とりわけ，スルホン酸塩のようなアニオン性界面活性剤及びベタインの誘導体のような両性界面活性剤である。
【０００７】
欧州特許公報７４３３０５は，特に，航空機及び航空機の翼の凍結防止のための不凍組成物を記載している。この刊行物は，新規な表面活性剤，即ち，ポリエーテルアミドを提示しており，これは，シックナーとしてポリアクリル酸を使用して，アルキレングリコールをベースとする不凍剤との組み合わせで使用されるものであり，前記組成物は，代表的には，腐食防止剤を含み，オプションとしてアミン，水酸化カリウム又は水酸化アルカリメタル及び水を含む。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
最も一般的な水をベースとする不凍液の代表的なものは，エチレン及びプロピレングリコール類及び水の水性混合物である。特に，エチレングリコールは，自動車産業の種々の用途において使用されている。しかしながら，エチレングリコールの欠点は，その毒性と汚染体質である。したがって，低い毒性を必要とする用途においては，エチレングリコールの代わりに，プロピレングリコールが多用されている。プロピレングリコールは，比較的非毒性であるとしても，環境的には問題視される。プロピレングリコールの他の欠点は，低温度で粘度が著しく増大し，より高いポンプ力が必要になる点である。
【０００９】
エチレングリコールに較べて，エタノールは，毒性が低い点で，その使用に魅力が生じる。しかしながら，エタノールは，揮発性が高い点で，その使用に限界があり，この結果，着火しやすく，さらには，低温度で粘度が増大するが，この粘度の増大は，プロピレングリコールにおけるよりも影響度が低い。この理由でエタノールは，研究所及び非毒性が要求される状況下において，冷却液体として広く使用されている。
【００１０】
特にグリコール類を使用するとき，腐食の点は，高価で効果的な腐食防止剤の研究が不可欠になる。腐食防止剤の組成と濃度をコントロールすることは，至難である。一般的に言って，効果的な防止剤は，結果として，毒性が非常に低い液体でも毒性になってしまう。通常，錯体溶液がファイナルの液体を一層高価なものにしてしまう。
【００１１】
【発明を解決するための手段】
この発明の目的は，航空機と滑走路，そして，それらの設備の凍結防止に著効の不凍液を提供し，これによって，従来技術に関連の問題を解決し，従来技術の欠点をなくすことにある。
【００１２】
さらに，この発明の目的は，航空機及び滑走路に適していて，その使用が環境的に安全で，経済的であり，さらには，健康に危害を与えない不凍液を提供することにある。
【００１３】
この発明の航空機及び滑走路用の不凍液は，添付の特許請求の範囲の請求項におけるものを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明によれば，航空機及び滑走路のための前記不凍液の組成物として有用な好ましい化合物は，トリメチルグリシン又はトリメチルグリシン水和物の塩類である。トリメチルグリシン又はベタインは，特に好ましい。ベタインは，例えば，テンサイから抽出するように，天然物から抽出して調製されるか，又は，生化学プロセスにより調製され，好ましいライフサイクルをもつバイオロジカル不凍液が作られることになる。
【００１５】
この発明によれば，航空機と滑走路の凍結防止に使用の前記液体は，１０〜６０％のトリメチルグリシン又はその誘導体及び４０〜９０％の水を含み；好ましくは，４０〜５５％のトリメチルグリシン又はその誘導体及び４５〜６０％の水を含むもので，ここでパーセンテージすべては，重量パーセントである。
【００１６】
とりわけ，この不凍液の利点は，非毒性であり，その安全性であり，臭気がない点である。その物理特性のいくつかは，グリコール溶液と同じで，−５０℃から＋１００℃の間の温度で使用できる。−４０℃から＋８０℃にわたる温度での使用が好ましい。前記不凍化学剤の特徴は，それらの凍結温度が低い点である。この凍結温度は，−２０℃以下でなければならず，ベタインでは，−５０℃の低い凍結温度ですら達成できる。
【００１７】
所望に応じて，この発明の不凍液は，コンベンショナルの腐食防止剤，安定化及びマーカー剤，シックナー類，界面活性剤，グリコール類及び塩類のような他の不凍剤並びに酸性をコントロールする化合物と組み合わされることができ，これらすべては，斯界において周知のものである。
【００１８】
この発明の不凍液は，従来技術で既に知られている不凍液よりも毒性が低く，汚染性が低いものである。前記液体は，有害な廃棄物として分類されず，容易く廃棄でき，かくして低コストになる。廃棄液体は，特別な手段で取り扱いしなくてすみ，地面に吸わせたり，下水に流したりできるが，従来技術で一般に使用されているエチレン及びプロピレングリコール類並びにエタノールは，有害な廃棄物として，特別な手段で廃棄しなければならない。
【００１９】
この発明による不凍液は，特に，低温度で，不凍液が環境にやさしく，毒性のものであってはならない状況下においての航空機，滑走路，その他のものの凍結を防ぎ，氷を除去する各種用途に適している。
【００２０】
前記コンパウンドの毒性の評価は，文献からのＬＤ_５０に基づくものである。
使用されたＬＤ_５０の値は，ラットにおける経口テストのものである。これらの結果を以下の表Ｉに示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表ＩＩおいては，前記液の動粘度を濃度５０％で比較した。
【００２３】
【表２】

【００２４】
表ＩＩＩは，異なる化合物が５０％溶液の凍結点をどの程度下げるかを示す。
【００２５】
【表３】

【００２６】
次の表ＩＶは，水溶液の凍結点に対するトリメチルグリシンの作用を示す。
【００２７】
【表４】

【００２８】
代表的な不凍剤の表面張力を以下の表Ｖで示す。
【００２９】
トリメチルグリシンの表面張力は，水のそれと匹敵し，グリコール類のものよりも高い。
【００３０】
【表５】

【００３１】
表ＶＩは，３７．８℃における，いくつかの不凍液の蒸気圧を示す．トリメチルグリシン溶液の蒸気圧は，他の溶液のそれよりも低いから，空気の流れにより容易には気化／揮発しない。
【００３２】
【表６】

【００３３】
１０〜６０重量％のトリメチルグリシン又はその誘導体及び４０〜９０重量％の水を含む，この発明による液体は，航空機及び滑走路に対する，特に，望みの面にスプレイする不凍システムに適用できる。
【００３４】
この発明の液体の蒸気圧は，５Ｐａ以下である。ＬＤ_５０値は，１０ ０００ｍｇ／ｋｇ以上（ラットにおける経口）であり，そのフラッシュポイントは，１００℃以上である。さらに，５０％溶液の凍結点は，−３８℃以下であり，その表面張力は，５５ ｄｙｎ／ｃｍ以上である。室温における標準の状態において，その貯蔵ライフは，２年以上である。不凍液の重要な特性である粘度は，所望の範囲に安定して調節できる。
【００３５】
トリメチルグリシンは，天然物からの毒性がなく，臭気がない原素材のものであり，自然への生分解は，２０日で８０％になる。遅い生分解は，例えば，従前使用のプロピレングリコール類との関連で問題になる。トリメチルグリシンは，水の凍結点を低くし，その熱伝導性は，優秀なものであって，臭気を発散せず，腐食性が弱いから腐食を防ぐ腐食防止剤を使用しないで使用できる。例えば，銅合金の腐食は，この発明による前記液を使用したとき，明らかに１μｍ／年となる。さらに，該液は，ポリカーボネート，アクリル又は塗装面を侵さない。
【００３６】
不凍剤として従前使用されているグリコール類は，航空機の構造に存在するシーリングマテリアルズにとり有害であるが，トリメチルグリシンをベースとする不凍液は，このようなマイナスになる作用を有していない。廃棄又は再利用のために空港からグリコール類を含む不凍液を回収することは，極めて厄介なことであり，完全に回収することは不可能である。前記トリメチルグリシン溶液は，自然界へ素早く分解するので，回収する必要がない。前記トリメチルグリシン溶液の取り扱いは，蒸気圧が低く，したがって，揮発性が低い点で安全である。 反対に，例えば，エチレングリコールについては，安全性の点から蒸気圧の限界が５０ｐｐｍ（ＴＶＬ）である。環境に対する安全性は，航空機及び滑走路の凍結防止の液体としてトリメチルグリシン溶液を使用する主要な利点の一つと言えるものである。
【００３７】
この発明は，いくつかの好ましい実施例について上記したが，その詳細な記述は，この発明を限定するものとされるべきものではない。多くのモディフィケーションとへ変形が添付の特許請求の範囲に定めた発明の範囲とスピリットの内で可能である。

Claims (6)

1. 液体が１０〜６０重量％のトリメチルグリシン又はその誘導体及び４０〜９０重量％の水からなることを特徴とする航空機及び滑走路の凍結防止のための前記液体の使用。
2. 前記液体が４０〜５５重量％のトリメチルグリシン又はその誘導体及び４５〜６０重量％の水からなることを特徴とする請求項１の使用。
3. 前記液体が、生物資源由来のトリメチルグリシン又はその誘導体である請求項１又は２の使用。
4. −５０℃から＋１００℃の間，好ましくは，−４０℃から＋８０℃の間にわたる温度で使用されることを特徴とする請求項１から３のいずれかの使用。
5. 添加剤として腐食防止剤、安定化剤、マーカー類、増粘剤、界面活性剤、他の不凍剤又は酸度調整剤を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかの使用。
6. 前記液の３７．５℃における蒸気圧が５Ｐａ以下であり，ラットにおける急性経口毒性・ＬＤ_５０が１００００ｍｇ／ｋｇを超えており、５０％溶液の凝固点が−３８℃未満であり、３５％溶液の凝固点が−１５℃であり、そして５０％溶液の表面張力が５５ｄｙｎ／ｃｍを超えるものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかによる使用。