JP3949963B2 - 改良された除氷剤およびプレウェッティング剤 - Google Patents

Description

【０００１】
改良された除氷剤およびプレウェッティング剤
本願書は、アメリカ合衆国内企業でありアメリカ合衆国居住者であるカーギルインコーポレイテッドの名において、２００１年２月２７日に、アメリカ合衆国以外の全ての国を指定して、ＰＣＴ国際特許出願として出願されたものである。
【０００２】
発明の属する技術分野
本発明は、改良された除氷剤の混合物に関する。さらに詳細には、本発明は、改良された腐食耐性を有し、除氷剤としての直接使用または固形除氷剤に対するプレウェッティング剤としての使用に適した、除氷剤を含む糖蜜に関する。
【０００３】
従来技術
岩塩（塩化ナトリウム）等のような固形除氷剤および砂等のような研磨剤は、通常、冬季数ヶ月の間、道路および他の地表に使用される。これらの固形除氷剤および研磨剤は、しばしば、保管または使用される前に、プレウェッティングされる。プレウェッティング（ pre-wetting ）は、向上した凝固耐性、改良された保管特性、流動性および除氷能力を与えるために、前記固形除氷剤または研磨剤に、液体を付与することを含む。この目的のために、塩化ナトリウム、塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムが、多くの場合使用される。不幸なことに、これらの塩化化合物を基礎とした物質は、自動車、保全設備およびインフラストラクチャーの腐食を加速する傾向がある。それゆえ、単独で使用できるまたはプレウェッティング剤として固形除氷剤に加えることができる除氷剤混合物を含む、腐食性の少ない改良された除氷剤が必要とされている。
【０００４】
発明の概要
本発明は、除氷剤として、または、固形除氷剤のプレ被膜として使用できる液体除氷剤の混合物に関する。前記混合物は、概して、固形糖蜜、塩化マグネシウムおよび腐食防止剤を含む。一つの実施例としては、前記液体除氷剤の混合物は、１.０〜７０％の固形糖蜜、０.１〜４０％の塩化マグネシウムおよび０〜３０％の腐食防止剤を含む。
【０００５】
具体的な実施例としては、前記混合物は、４５％未満の固形糖蜜を含む。適した糖蜜としては、甘しゃ糖蜜、シトラス糖蜜、木糖蜜、穀物糖蜜およびその組み合わせが挙げられる。塩化マグネシウムは、苦汁、例えば、３０％の塩化マグネシウムを含む苦汁由来のものであってよい。実施例の一部としては、前記苦汁は、２０重量％未満の塩化マグネシウムを含む。適した腐食防止剤としては、リン酸塩、例えば、オルトリン酸塩、ポリリン酸塩、ピロリン酸塩および有機リン酸塩等が挙げられる。また、トリエタノールアミンも、本発明に合致する腐食防止剤として使用できる。
【０００６】
これらの構成要素に加え、前記混合物は、固形除氷剤、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、尿素、酢酸塩およびそれらの組み合わせ等を含むことができる。適した固形除氷剤としては、塩化ナトリウムと塩化マグネシウムとの混合体が挙げられる。前記液状混合物は、スプレーによって、前記固形除氷剤に使用することができ、前記固形除氷剤の性能および用途を改善する。ほとんどの実施例においては、前記液状混合物は、混合用の設備において、前記固形除氷剤に適用される。もう一つの方法としては、前記液状混合物は、分散した場所、例えば、除氷剤配送トラック内で直接適用できる。有用な固形除氷剤を含む混合物としては、以下すべて乾燥固体を基準として、０.５〜１３重量％の塩化マグネシウム、０.６〜１.５重量％の１ナトリウムリン酸、１.０〜３.０重量％の固形糖蜜および８２から９６重量％の塩化ナトリウムが挙げられる。
【０００７】
上述の本発明の概要は、それぞれ言及した本発明の実施態様を述べることを意図していない。これは、以下の詳細な説明の目的である。
【０００８】
詳細な説明
本発明は、除氷剤として、または、固形除氷剤のプレ被膜として使用することに適した、液体除氷剤混合物に関する。前記混合物は、概して、固形糖蜜、塩化マグネシウムおよび腐食防止剤を含む。一つの実施例としては、前記液状除氷剤混合物は、１.０〜７０％の固形糖蜜、０.１〜４０％の塩化マグネシウムおよび０〜３０％の腐食防止剤を含む。
【０００９】
この中で使用される場合、「固形糖蜜」という用語は、水ではない、例えば、さまざまな炭水化物（例えば、糖等）およびタンパク質等である糖蜜の成分への言及である。本発明で使用する一般的な商用品位の糖蜜の混合物は、約４０〜９５％、より典型的には、約７０〜８５％の固形糖蜜である。特に適した糖蜜の混合物は、約８０％の固形である。適した糖蜜としては、甘しょ糖蜜、シトラス糖蜜、木糖蜜、穀物糖蜜およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００１０】
塩化マグネシウムは、例えば、苦汁から得たものでもよい。この中で使用する場合、苦汁は、海塩生成物から得られる生成物であり、海水から塩化ナトリウムを取り除いた残りの液体である。苦汁は、通常、高濃度の塩化マグネシウムおよび低濃度の他の塩とともに水を含む。ほとんどの実施例において、前記苦汁は、２０〜３５％の塩化マグネシウムを含む。しかしながら、他の実施例においては、苦汁は、２０％未満の塩化マグネシウムを含む。
【００１１】
適した腐食防止剤としては、リン酸塩、例えば、オルトリン酸塩、ポリリン酸塩、ピロリン酸塩および有機リン酸塩等が挙げられる。また、トリエタノールアミンも、本発明に合致した腐食防止剤として使用できる。リン酸２アンモニウムおよび１ナトリウムリン酸は、別個に、または、一緒に、腐食防止剤を提供できる２つの具体的なリン酸塩である。
リン酸カルシウムもまた、本発明の使用に適している。
【００１２】
これらの成分に加え、前記混合物は、また、固形除氷剤、例えば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、尿素、酢酸塩およびこれらの組み合わせ等を含む。このような実施例においては、前記固形除氷剤は、通常、前記固形糖蜜または前記腐食防止剤よりも著しく多い量で存在する。典型的には、固形除氷剤の量は、固形糖蜜の量の２倍以上であって、さらにより典型的には、前記固形糖蜜の量の１０倍以上である。
【００１３】
前記固形除氷剤の性能および用途を改善するための前処理として、前記液状混合物を、スプレーによって、前記固形除氷剤に適用できる。除氷剤を含む適した混合物は、１つ以上のリン酸塩、固形糖蜜、塩化マグネシウムおよび塩化ナトリウムを含む。具体的な実施例としては、少なくとも０.５重量％のリン酸塩、少なくとも０.５重量％の固形糖蜜、少なくとも２.０重量％の塩化マグネシウム、および、少なくとも７０重量％の塩化ナトリウムである。さまざまな成分の濃度の例としては、０.５〜２.０重量％のリン酸塩、０.５〜２.０重量％の固形糖蜜、２〜６重量％の塩化マグネシウム、および、８０〜９７重量％の塩化ナトリウムである。これらの百分率は、すべて、記載されている他の成分に対する相対百分率を表す。付加的な成分（例えば、砂または水）もまた、前記混合物に加えることができる。しかし、これらの成分の前記相対百分率を変化させてはならない。
【００１４】
除氷剤として使用できる適した具体的な混合物は、０.５重量％を越えるリン酸塩、１.０重量％を越える固形糖蜜および８０重量％を越える塩化ナトリウムを含むことができる。例えば、混合物は、０.５〜１.３重量％の塩化マグネシウム、１.０〜３.０重量％の固形糖蜜および８５〜９６重量％の塩化ナトリウムを含むことができる。特定の混合物は、０.５〜１.５重量％の１ナトリウムリン酸を含み、一方、他の混合物は、最大２重量％までのリン酸２アンモニウムを含む。
【００１５】
他の例として、混合物は、０.５〜１.５重量％の１ナトリウムリン酸、１.５〜２.５重量％の苦汁、１.５〜２.５重量％の甘しょ固形糖蜜および９０〜９６.５重量％の塩化ナトリウムである。前記苦汁は、この混合物において、概して、約３０〜３５％の塩化マグネシウムを含む。したがって、前記混合物は、約０.５〜１.０％の塩化マグネシウムを含む。もう一つの適した混合物は、０.５〜１.５重量％の１ナトリウムリン酸、０.５〜１.０重量％のリン酸２アンモニウム、１.５〜２.５重量％の甘しょ固形糖蜜および９０〜９５重量％の塩化ナトリウムを含む。さらにもう一つの適した混合物は、０.５〜２.０重量％の１ナトリウムリン酸、１.５〜２.５重量％の甘しょ固形糖蜜、１.５〜２.５重量％の塩化物塩（例えば、塩化マグネシウムまたは塩化カルシウム）および９０〜９６.５重量％の塩化ナトリウムを含む。
【００１６】
プレウェッティング剤として加えられた場合、本発明の混合物は、概して、それらが適用される固形除氷剤または研磨剤の凝固点を下げ、かつ、腐食を阻害する。それゆえ、前記混合物は、固形除氷剤が凝固し硬くなり使用し難い大きな塊になることを緩和するのに役立つ。この形成の側面をテストするために、約２％の湿気を持つ岩塩を、華氏−４度で２４時間保存し、流動性を調べた。５０％の甘しょ糖蜜（約８０％の固形糖蜜）および５０％の液体塩化マグネシウムを含むプレウェッティング剤を４.３重量％含む岩塩試料は、流動性を有したままであったが、プレウェッティング剤を含まない岩塩は、凝固した固体であった。
【００１７】
本発明に基づき調合された混合物の改良された特性を実証するために、天塩生成物（苦汁）由来の液体塩化マグネシウムの腐食性を、さまざまな濃度の甘しょ糖蜜と混合して、テストした。この腐食性をテストするために、ASTM規格F４３６、タイプ１を満たす１/２インチ平鋼ワッシャを、異なる液体調合物の３体積％希釈液にさらした。３組のワッシャを、１０分間のテスト溶液への浸漬とそれに続く５０分間の風乾という繰り返し周期に、７２時間さらした。このテストの結果を下記表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
表1は、液体除氷剤に糖蜜が加えられた場合、その液体除氷剤の腐食性が著しく減少することを示す。たった５％の糖蜜を含む調合物により実証されるように、相対的に少量の糖蜜でさえ、腐食耐性に劇的な向上をもたらすことができる。最後の調合物に示されるように、等分の甘しょ糖蜜と苦汁との組み合わせの場合、さらに大きな向上が示された。
【００２０】
固形塩化ナトリウム除氷剤への処置における、前記糖蜜および苦汁と他の腐食防止剤との相乗効果を、前記液体除氷剤の混合物を固形塩化ナトリウムのプレウェッティング剤として使用し、テストした。前記プレウェッティング剤は、５０％の甘しょ糖蜜および５０％の（３０％が塩化マグネシウムである）苦汁を含む。腐食性をテストするために、ASTM規格F436、タイプ１を満たす、1/2インチ平鋼ワッシャを、異なる固形調合物の３体積％希釈液にさらした。3組のワッシャを、１０分間のテスト溶液への浸漬とそれに続く５０分間の風乾という繰り返し周期に、７２時間さらした。このテストの結果を下記表２に示す。
【００２１】
【表２】

【００２２】
表２で示されるように、最も腐食性の減少が大きい混合物は、プレウェッティング剤および１ナトリウムリン酸（MSP)を含む混合物である。未処理の塩化ナトリウムは、５１ミル/年の腐食率を示し、MSPのみと共に処理された場合、３０MPYへの腐食率の減少を示した。プレウェッティング剤のみを使用した場合、腐食率は、４２MPYへ減少した。しかしながら、MSPとプレウェッティング剤との組み合わせで処理した場合、３６MPYの腐食率低下をもたらし、１５MPYとなった。よって、前記テスト例において、腐食減少剤と糖蜜を含むプレウェッティング剤との組み合わせによる、非常に著しい補完性効果が観察された。リン酸塩は、腐食防止剤として除氷剤に使用されるけれども、そのリン酸塩の濃度は可能な限り少なくすることが望ましい。コストを減少させ、また、環境に与えるリン酸塩の量を減少させるためである。
【００２３】
本発明を、いくつかの特定の実施例を参照にして説明したが、この記載から、当業者は、本発明の精神と範囲から離れることなく、たくさんの変更点を見出すことができる。

Claims (10)

1. 除氷剤組成物であって、塩化マグネシウム及び固形糖蜜を含む液体プリウェッティング剤で前処理された塩化ナトリウムを固形除氷剤として含み、乾燥状態を基準として、
   少なくとも０.５重量％の塩化マグネシウム、
   少なくとも０.５重量％の固形糖蜜、および、
   少なくとも８０重量％の塩化ナトリウム
   を含む除氷剤組成物。
2. 乾燥状態を基準として、
   ０.５〜１３重量％の塩化マグネシウム、
   ０.５〜３.０重量％の固形糖蜜、および、
   ８５〜９６重量％の塩化ナトリウム
   を含む請求項１記載の除氷剤組成物。
3. 前記除氷剤が、０.５〜１.５重量％のリン酸二水素ナトリウムを含む請求項１記載の除氷剤組成物。
4. 前記除氷剤が、最大２.０重量％までのリン酸水素二アンモニウムを含む請求項１記載の除氷剤組成物。
5. 除氷剤組成物であって、塩化マグネシウム、固形糖蜜、及び１つ以上のリン酸塩を含む液体プリウェッティング剤で前処理された塩化ナトリウムを固形除氷剤として含み、乾燥状態を基準として、
   ａ）少なくとも０ . ５重量％の１つ以上のリン酸塩、
   ｂ）少なくとも０ . ５重量％の固形糖蜜、
   ｃ）少なくとも２ . ０重量％の塩化マグネシウム塩、および
   ｄ）少なくとも７０重量％の塩化ナトリウム
   を含む除氷剤組成物。
6. 前記リン酸塩が、リン酸二水素ナトリウムを含む請求項５記載の除氷剤組成物。
7. 前記リン酸塩が、リン酸水素二アンモニウムを含む請求項５記載の除氷剤組成物。
8. 除氷剤組成物であって、
   ０ . ５〜２ . ０重量％の１つ以上のリン酸塩、
   ０ . ５〜２ . ０重量％の固形糖蜜、
   ２ . ０〜６ . ０重量％の塩化マグネシウム、
   ８０〜９７重量％の塩化ナトリウム
   を含む請求項５記載の除氷剤組成物。
9. 前記リン酸塩が、リン酸二水素ナトリウムを含む請求項８記載の除氷剤組成物。
10. 前記リン酸塩が、リン酸水素二アンモニウムを含む請求項８記載の除氷剤組成物。