KR100574599B1

KR100574599B1 - 개선된방빙액

Info

Publication number: KR100574599B1
Application number: KR1019980008443A
Authority: KR
Inventors: 솔로몬 레마
Original assignee: 노베온, 인코포레이티드
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2006-09-22
Also published as: DK0864626T3; HUP9800571A3; HU221258B1; PL325303A1; ATE246235T1; KR19980080225A; DE69816684T2; US5750047A; CN1198462A; CZ72498A3; DE69816684D1; CN1218006C; JPH10298541A; EP0864626A1; HU9800571D0; HUP9800571A2; EP0864626B1; CA2231805A1

Abstract

본 발명은 브룩필드 점도가 0.5중량% 중합체 용량에서, 25,000 cP이고, 잔류 시간이 60분 이상이고, 전단 희석 지수(STI)가 20 이상이며, 전달 손실이 15% 미만인 가교 결합되고 소수성으로 개질된 아크릴산의 공중합체 약 0.01 내지 약 5.0 중량%를 사용하므로써 증점되는 글리콜계 수용액을 포함하고 허용되는 공기 역학적 성능을 갖는 방빙 유체용 증점된 조성물에 관한 것이다.

Description

개선된 방빙액 {IMPROVED ANTI-ICING FLUIDS}

본 발명은 얼음이 형성되면 물체의 성능에 지장을 주는 항공기와 같은 물체에 도포하여 물체의 표면상에 얼음이 형성되는 것을 방지하는 증점된 제빙(deicing) 또는 방빙(anti-icing)액에 관한 것이다. 본 발명은 또한 개선된 방빙 액을 제공하는 가교된 카르복실산 함유 중합체 및 공중합체의 용도에 관한 것이다.

제빙액은 전형적으로 물 대 글리콜의 비가 50 : 50 내지 약 20:80인 물과 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜의 배합물로 구성된다. 본 출원의 목적상 본원의 용어 제빙액 및 방빙액은 상호 혼용될 것이다. 이러한 유체는 종종 기후 상태와 부합되도록 최종 사용단계에서 물로 희석된다. 제빙액은 항공기가 지상에 있는 동안 예를 들어 항공기 표면상에 쌓이는 서리, 눈 또는 얼음을 용융시킬 뿐만 아니라, 표면에 추가의 강수가 없는 경우에 추가의 축적 및/또는 재결빙을 방지한다. 항공기의 경우에, 얼음이 형성되면 예를 들어 항공기 날개의 공기역학적 흐름 특성이 변화되어, 항공기가 정상적인 기능을 발휘하지 못할 수 있다. 이러한 유체가 증점되는 경우에, 항공기가 이륙할 때까지 항공기에 잔류하여 서리, 눈 및 얼음에대한 장시간의 보호, 즉 연장된 잔류 시간을 제공하고, 항공기가 이륙하는 경우에 표면으로부터 이탈될 것이다.

제빙 또는 방빙액은 두 가지 유형, 즉 증점되거나 증점되지 않은 두 가지 유형으로 분류되었다. 증점되지 않은 제빙액은 일반적으로 제 I 형 유체로 분류되며, 물 대 글리콜의 비가 약 20:80인 물과 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜의 배합물로 구성된다. 이러한 제빙액은 항공기가 지상에 있는 동안 항공기의 표면에 쌓이는 서리, 눈 또는 얼음을 용융시킨다. 그러나, 이러한 제빙액은 추가의 얼음 및 눈의 형성을 충분히 억제하지는 못한다. 상기 제빙액은 주로 강수가 없는 경우 재결빙을 방지한다.

물 대 글리콜의 비가 약 50:50인 증점된 제빙 또는 방빙액은 제 II 형 또는 제 IV 형 제빙액으로 분류된다. 이러한 제빙액은 이륙 전에 장시간 동안 지상에 머무르는 항공기의 표면상에 얼음 및 눈이 형성되는 것을 방지하고, 이륙할 때까지 항공기상에 잔류한다. 증점된 제빙액은 눈과 얼음이 제거된 후에 항공기의 표면상에 도포되고, 눈과 얼음은 코팅상에 형성되어 항공기 표면에는 형성되지 않는다. 그 후, 증점된 제빙 코팅은 항공기의 속도가 약 70 m/sec 또는 157 mile/h에 도달하여 이륙하는 동안 전단 작용에 의해 항공기로부터 제거된다.

제 II 형과 제 IV 형 제빙액 사이의 차이는 지상의 항공기상에 형성되는 서리, 눈 또는 얼음의 누적을 방지하는 시간의 길이에 있다. 이러한 시간은 일반적으로 “잔류 시간(holdover time)”으로 알려져 있다. 제 II 형 제빙액은 통상 “잔류시간”이 약 30분이지만, 제 IV 형 제빙액은 잔류 시간이 80분 초과이다. 서리, 눈 또는 얼음에 대한 추가의 연장된 보호 기간, 또는 연장된 잔류 시간을 제공하는 제빙액이 바람직하다.

제빙 및 방빙액의 성능은 두 가지의 중요한 ISO 표준 시험, 즉 물분무 내성 시험(또는 WEST)으로 측정되는, 잔류 시간 시험 및 공기역학적 성능 시험(Aerodynamic Performance Test)으로 정립된다. 제빙액은 지상의 항공기용 방빙액 또는 제빙액으로서 사용되기 위해서 상기 두 시험을 통과해야만 한다. 상기와 같이, 잔류 시간 요건은 제 II 형 제빙액에 있어서 30분이며, 제 IV 형 제빙액에 있어서 80분이다. 공기역학적 성능 시험 및 잔류 시간 시험은 SAE(Society of Automotive Engineers)/AMS(American Metals Society) 시험 1428A에 따라 수행된다. 공기역학적 성능 시험은 통과/비통과 시험이며, 이러한 시험은 풍동에서 수행되고, 이륙시에 날개상에 잔류하는 어떠한 제빙액이 항공기의 양력능을 방해하지 않음을 입증하는 시험이다.

많은 특허문헌, 즉, 미국특허 제4,358,389호, 제4,744,913호, 제5,118,435호, 제5,268,116호, 제5,268,117호, 및 제5,334,323호, 및 캐나다 특허출원 제2,147,046호에 제 II 형 제빙액로 유용할 수 있는 증점된 글리콜 제빙액의 용도가 개시되어 있다. 미국특허 제4,358,389호에는 점도가 1000 내지 50,000 mPa(@0.5% 농도)인 가교된 폴리아크릴레이트 증점제의 용도가 기재되어 있으며, 잔류 시간이 약 35분인 증점된 제빙액을 생성시키고 있다. 미국특허 제4,744,913호에는 2가지의 선택된 가교된 폴리아크릴레이트 중합체, 즉 가교된 아크릴산 중합체에 부가된가교된 나트륨 아크릴레이트/아크릴아미드 공중합체의 용도를 개시하고 있으며, 잔류 시간이 약 37분인 제빙액을 생성시키고 있다. 미국특허 제5,118,435호는 잔류시간이 약 35분인 제빙액을 제조하기 위한 아크릴산 동종중합체와 아크릴산 공중합체의 용도가 개시되어 있다. 미국특허 제5,268,116호는 가교된 말레산 무수물/C₁ 내지 C₂ 알킬 비닐 에테르 공중합체의 용도가 개시되어 있으며, 미국특허 제5,268,117호는 가교된 폴리(N-비닐 피롤리돈)중합체의 용도가 개시되어 있으며, 이들의 잔류 시간이 26 내지 28분이다. 미국특허 제5,334,323호는 비이온성 계면활성제와 조합된 가교된 아크릴산 동종중합체의 용도가 개시되어 있으며, 이들은 잔류 시간이 약 26분에 달한다. 캐나다 특허출원 제2,147,046호는 (메트)아크릴산과 (메트)아크릴산의 에스테르 또는 아미드의 가교된 공중합체의 용도가 개시되어 있으며, 이들은 잔류 시간이 약 34분에 달한다.

미국특허 제5,461,100호는 약 70분의 잔류 시간이 달성된 중합체의 용도가 개시되어 있다. 상기 특허에는 모노에틸렌성 불포화 거대 단량체를 함유하는 카르복실산 중합체의 용도가 개시되어 있다. 이러한 유형의 중합체는 친수성 블록 및 소수성 블록을 포함하며 가교되지 않은 블록 공중합체류이다. 이러한 중합체는 상기된 가교합된 아크릴산 중합체와는 상이하게 작용한다. 이러한 중합체는 주 증점제로서가 아니라 보조(associative) 증점제로서 작용한다.

본 발명의 목적은 얼음이 형성되면 물체의 성능에 지장을 주는 항공기와 같은 물체를 도포하는데 사용되어 물체의 표면상에 얼음이 형성되는 것을 방지하는 증점된 제빙 또는 방빙액을 제공하는 것이다.

본 발명은 방빙제로 사용되기 위한 개선된 글리콜 기재 수용액이 가교된 카르복실산 중합체 또는 공중합체 약 0.01 내지 약 5.0중량%를 사용하여 제조될 수 있고, 제빙액으로 사용되는 경우에 15% 미만의 전단손실, 20초과의 전단박화지수(STI), 및 0.5중량% 중합체 용량에서 25,000센티포이즈(cP) 이상의 브룩필드(Brookfield) 점액 점도를 나타낸다는 발견에 기초한다. STI는 30 rpm에서의 점도에 대한 0.3rpm에서의 증점된 제빙액의 유동학적 특성 또는 점도의 수치 비율이며, 공기역학적 시험결과의 예측치이다. 이러한 값은 조성물의 전단박화 특성의 척도이다. 본 발명에 따른 개선된 제빙액은 60분 초과의 잔류 시간을 나타낼 수 있으며 공기역학적 시험을 통과할 것이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 제빙액은 잔류 시간이 80분 초과이며, 제 IV 형 제빙액으로 유용하다. 본 발명의 중합체는 또한 프로필렌 글리콜 기재 유체를 증점시키는데 매우 효과적이다.

본 발명의 중합체는 알킬 (메트)아크릴레이트(들)일 수 있는 카르복실산 단량체 및/또는 공단량체(들)과 C₆ 내지 C₃₀의 알킬기, C₁ 내지 C₃₀ 지방족산의 비닐 에스테르(들), 또는 C₁ 내지 C₃₀(바람직하게는 C₃ 내지 C₁₈)아크릴아미드와의 중합생성물이다. 바람직한 공단량체에는 라우릴 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 3차 부틸 아크릴아미드, 3차 옥틸 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, 및 C₁ 내지 C₂₀ 지방족산의 비닐 에스테르, C₁ 내지 C₃₀의 알킬 비닐 에스테르가 포함된다. 유효량의 가교된 단량체, 예컨데, 트리메틸올 프로판 디알릴 에테르, 알릴 아크릴레이트, 알릴 펜타에리트리톨, 알릴 수크로스, 메틸렌-비스-아크릴아미드, 또는 이들의 혼합물은 0.5중량%의 중합체 용량에서 브룩필드 점액점도가 25,000cP 이상인 가교된 공중합체를 생성시킬 수 있다. 바람직하게는, 알릴 에테르 가교제의 양은 1.5중량% 이상일 수 있다. 개선된 제빙액은 공기역학적 시험을 통과하는 개선된 의사가소성을 지닐 것이며, 60분 이상의 개선된 재결빙 잔류 시간을 제공하고, 많은 경우에 있어서 80분을 초과하는 잔류 시간을 제공할 것이다. 또한, 본 발명의 제빙액은 물 대 표준 제빙액이 20:1 이하의 비로 희석되는 경우에 양호한 희석 안정성을 나타낸다. 본 발명의 제빙액은 또한 제빙액이 스프레이로 도포되는 경우에 중요한 특성인 양호한 전단 안정성을 나타낸다.

본 발명은 증점된 제빙액으로서, 글리콜 기재 수용액 및 가교된 카르복실산 중합체 또는 공중합체의 조성물에 관한 것이며, 중합체가 제빙액에 사용되는 경우에 브룩필드 점액 점도가 0.5중량% 중합체에서 25,000 센티포아즈 이상이고 STI가 20초과이며, 전단 손실율이 15% 미만이다. 이것은 본 발명에 따라 중합체를 함유하는 제빙액의 잔류 시간이 60분 초과, 바람직하게는 80분 초과가 되도록 하며, 상기 제빙액이 공기역학적 시험을 통과하게 한다.

통상, 증점된 제빙 또는 방빙 조성물(또는 유체)은 필수적으로 하기의 성분을 포함한다:

a) 약 20 내지 약 70중량%, 바람직하게는 약 40 내지 약 60중량%의 하나 이상의,

b) 약 0.01 내지 약 5.0중량%의 중합체 증점제,

c) 2중량% 이하의 하나 이상의 계면활성제,

d) 글리콜과 물을 기재로 하는 액체용 1중량% 이하의 하나 이상의 부식 억제제,

e) pH가 7 내지 11이 되게 하는 1중량% 이하의 하나 이상의 염기성 화합물,

f) 1중량% 이하의 기타 통상적인 제빙액 첨가제, 예컨대 항산화제 또는 킬레이트화제등, 및

g) 나머지로서 100중량% 가 되게 하는 물. 중량%는 전체 조성물 및 제빙액을 기준으로 하는 것이다. 제빙액은 교반기 또는 혼합기가 장착된 용기 중에서, 임의의 바람직한 순서로 개별적 성분을 함께 혼합시킴으로써 제조된다.

달리 규정하지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 공통적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다.

용어 “카르복실산 중합체”는 카르복실산 함유 단량체의 가교된 동종중합체, 상당량(20 중량% 초과)의 중합된 카르복실산 단량체 단위를 함유하는 공중합체, 또는 카르복실산 함유 기로 쉽게 전환될 수 있는 단량체의 가교된 동종 중합체 또는 공중합체를 포함한다. 카르복실산 함유 기로 쉽게 전환될 수 있는 단량체에 속하는 단량체의 예(제한적이 아님)로는, 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물 또는 이타콘산 무수물과 같은 무수물 단량체, 및 트리메틸실릴 아크릴레이트와 같은 쉽게 가수분해될 수 있는 단량체가 있다. 또한, 용어 “카르복실산 중합체”는 이러한 중합체의 염 형태를 포함하며, 여기에서 이러한 중합체의 염은 암모니아, 아민 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염기와의 후중합 반응에 의해 형성된다. 대안적으로, 카르복실산 단량체는 암모니아, 아민 또는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염기와의 반응에 의해 염 형태로 전환된 후, 공지된 중합 방법 중 어느 하나에 의해 카르복실산 중합체로 전환될 수 있다.

본 발명에 사용되는 중합체 증점제는 코팅 조성물의 중량을 기준으로 약 0.001 내지 약 10%의 양으로 사용되는, 가교된 카르복실산 중합체 또는 공중합체이다. 약 0.01 내지 약 5 중량%가 바람직하며, 약 0.05 내지 약 2 중량%가 보다 바람직하다. 사용되는 증점제 또는 유동학적 개질제의 양은 중요하지 않지만, 목적하는 점성을 달성시키기에 충분해야 한다. 이러한 양은 최종 제빙액 중에서 발생하는 점도에 근거하여 약 0.2 내지 2.0 중량%일 것이다. 20℃에서 제 2 또는 제 3 스핀들을 사용하여, 브룩필드 RVDV-II+ 점도계에 의해 측정하여, 0.3rpm에서 약 20,000 cP 및 30 rpm에서 약 1,000 cP의 목적하는 점도를 갖는 증점된 유체를 생성시키기에 충분한 양이 사용된다. 이들 목적하는 점도는 -30℃ 내지 +20℃에서 유체가 공기역학적 시험을 통과하도록 하는 증점제 성능 요건 중 일부이다. 이러한 시험은 일반적으로 실험적으로 수행된다.

가교된 카르복실산 (공)중합체는, 탄소 올레핀성 이중 결합에 대해 하나 이상의 활성화된 탄소, 및 하나 이상의 카르복실기를 함유하는 약 80 내지 약 100 중량%의 올레핀성 불포화 카르복실산 또는 무수물 단량체, 약 0 내지 약 30 중량%의 하나 이상의 소수성 단량체, 및 약 0.001 내지 약 10.0 중량%의 가교화 단량체의 중합 생성물이다. 카르복실산 단량체가 무수물 단량체인 경우, 이것은 약 25 내지 약 80 중량%의 양으로 존재할 것이다. 존재하는 카르복실산 단량체가 말레산 무수물인 경우, 이것은 통상 탄소수가 2 내지 18개인 α-올레핀, 총 탄소수가 3 내지 21개인 비닐 에스테르 또는 총 탄소수가 3 내지 21개인 비닐 에테르로 구성된 군으로부터 선택된 올레핀성 공단량체와 공중합될 것이다.

하나 이상의 활성화된 ＞C=C＜ 기 및 카르복실기를 함유하는 카르복실산 단량체, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 말레산 무수물 등이 사용되며, 바람직한 카르복실산은 아크릴산이다.

사용될 수 있는 소수성 단량체로는, 알킬 (메트)아크릴레이트(들)(여기에서, 알킬기는 C₆ 내지 C₃₀ 알킬로부터 선택됨), C₁ 내지 C₂₀ 지방족 산의 알킬 비닐 에스 테르(들), 일반식 CH₂=CHCONR₁R₂(여기에서, R₁ 및 R₂는 H 또는 C₁ 내지 C₂₀ 알킬기임)의 아크릴아미드, 또는 일반식 CH₂-CR₁-OR₂(여기에서, R₁은 H 또는 CH₃이고, R₂는 C₁ 내지 C₁₈ 히드로카르빌기 또는 스티렌기임)의 비닐 에테르(들)로서, 아크릴레이트 에스테르, 아크릴아미드, 알킬화된 아크릴아미드, 올레핀, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, α-올레핀 또는 스티렌계를 포함한다. 대표적인 고급 알킬 아크릴산 에스테르로는 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트 및 멜리실 아크릴레이트, 및 상응하는 메타크릴레이트가 있다. 카르복실산 단량체가 무수물 단량체인 경우, 소수성 단량체는 α-올레핀, 비닐 에스테르 및 비닐 에테르로부터 선택하는 것이 바람직하다. 특정 소수성 단량체의 선택이 중요하지 않더라도, 하나 이상의 소수성 단량체가 중합체 중에 혼입되는 것이 바람직하다. 60분 초과의 잔류 시간을 제공하기에 충분히 효과적인 소수성 단량체가 혼입되어야 하며, 그 양은 약 0.001 내지 30 중량%가 일반적일 것이고, 약 1 내지 약 5.0 중량%가 바람직할 것이다. 바람직한 소수성 단량체로는, 라우릴 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 3차 부틸 아크릴아미드, 3차 옥틸 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, 및 C₁ 내지 C₂₀ 지방족 산의 비닐 에스테르가 있다.

아크릴산의 동종 중합체는 예를 들어 미합중국 특허 제 2,798,053호에 기술되어 있다. 소수성으로 개질된 아크릴산 중합체를 제조하는 방법은 예를 들어, 미합중국 특허 제 4,421,902호, 제 3,915,921호, 제 4,509,949호, 제 4,923,940호, 제 4,996,274호, 제 5,004,598호 및 제 5,349,030호에 기술되어 있다. 이들 중합체는 큰 친수성 부분(아크릴산 부분) 및 작은 친유성 부분(이는 예를 들어, 장쇄 알킬 (메트)아크릴레이트 에스테르 및 장쇄 비닐 알킬 에스테르로부터 유도될 수 있음)을 갖는다. 이들 중합체는 탄화수소 용매, 할로겐화된 탄화수소 용매, 방향족 용매, 케톤, 에스테르, 에테르, 알코올 및 이들의 혼합물과 같은 반응 매질 중에서 제조된다. 단량체의 양은 단량체 성분의 조합 중량을 기준으로 한다. 하나 이상의 카르복실산 단량체 및 하나 이상의 아크릴레이트 에스테르, 비닐 에스테르, 비닐 에테르 또는 스티렌계 화합물이 단량체 충전물로 사용될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 또한, 소수성으로 개질된 단량체와 하나 이상의 친수성 부분 및 하나 이상의 소수성 부분 또는 선형 블록 또는 랜덤 벌집 구조 또는 이들의 혼합물을 갖는 입체 안정화 중합체 표면 활성제의 인터폴리머(interpolymer)가 유용하다. 사용될 수 있는 입체 안정화제의 예로는 임페리얼 케미칼 인더스트리즈, 인코포레이티드(Imperial Chemical Industries Inc.)의 제품인 하이퍼머(Hypermer)(등록상표) (12-히드록시스테아르산) 중합체), 피닉스 케미칼(Phoenix Chemical)의 제품인 페코실(Pecosil)(등록상표) (메틸-3-폴리에톡시프로필 실록산-Ω-포스페이트 중합체), 및 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 등의 저분자량 블록 공중합체가 있다. 이들과 같은 입체 안정화제의 용도는 본원에 참고문헌으로 인용된 미합중국 특허 제 4,203,877호 및 제 5,349,030호에 기술되어 있다.

중합체는 단량체 충전물 중에, 카르복실산 단량체 및 공단량체(들)의 합친 중량을 기준으로 약 0.001 내지 4 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 4 중량%의 적당한 가교화 단량체를 포함시킴으로써, 당분야에 공지된 방법으로 가교될 수 있다. 가교화 단량체는 중합가능한 비닐 또는 CH₂=C＜기 및 하나 이상의 기타 중합가능한 기를 함유하는 중합가능한 단량체, 예를 들어 분자 1개당 하나 초과의 알켄일 에테르기를 함유하는 모(parent) 알코올(이것은 2개 이상의 탄소 원자 및 2개 이상의 히드록실기를 함유함)의 폴리알켄일 폴리에테르로부터 선택된다. 바람직한 가교화 단량체로는, 알릴 펜타에리트리톨, 알릴 수크로오스, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 알릴 아크릴레이트, 폴리아크릴레이트 에스테르, 메틸렌-비스-아크릴아미드 또는 이들의 혼합물이 있다. 사용될 가교화 단량체의 정확한 양은 선택된 단량체에 의존하여 변할 것이다. 중요한 것은, 중합체가 브룩필드 점도계에 의해 측정하여 25,000 cP 이상, 바람직하게는 40,000 cP 이상의 점액 점도를 갖고, 20 이상의 전단박화지수, 15% 미만의 전단 손실율 및 60분 이상의 잔류 시간을 갖고 공기역학적 시험을 통과하는 제빙액을 생성시킬 정도의 유효량의 가교화 단량체를 사용해야 하는 것이다. 이것은 가교화 단량체가 폴리알코올의 폴리알킨일 에테르인 경우에, 1.5% 이상의 가교화 단량체를 사용함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 가교화 중합체에 대해 통상적인 바와 같이, 사용될 가교화 단량체의 최대량이 중요하지 않지만, 너무 많은 가교화 단량체는 “과가교된(over crosslinked)" 중합체를 생성시킬 수 있다.

카르복실 함유 단량체의 중합은 자유 라디칼 개시제의 존재하에, 자생 또는 인위적으로 유도된 압력하에 불활성 분위기 중의 폐쇄 용기 내에서, 또는 선택적으로 대기압에서 환류하에 비활성 분위기 중의 개방 용기 내에서 수행되는 것이 일반적이다. 중합 반응 온도는 약 0 내지 125℃일 수 있으며, 더 낮거나 더 높을 수도 있다. 자유 라디칼 개시제를 사용하는 25 내지 90℃에서의 중합 반응은 일반적으로 75 내지 100%의 단량체에서 중합체로의 전환율을 제공하는 데에 효과적이다.

중합 반응은 배치식, 반배치식 또는 연속 중합을 통해, 침전 중합, 분산 중합 또는 역상 유화 중합 또는 현탁 중합을 사용함으로써, 그리고 통상의 자유 라디칼 형성 개시제 및 통상적 용매를 사용함으로써 수행될 수 있다. 교반은 예를 들어 슬러리를 유지시키고 효과적인 열전달을 얻기에 충분한 임의의 교반일 수 있으며, 예를 들어 헬리컬 교반, 피치 터어빈 등을 포함한다. 유용한 반응 온도 범위는 약 1기압 이상에서 20℃ 내지 90℃이다. 정상 중합 반응 시간은 약 3 내지 20시간이다.

매우 다양한 글리콜이 본 발명의 유체에 사용될 수 있다. 전형적으로, 이들은 탄소수가 2 내지 3개인 알킬렌 글리콜 및 탄소수가 4 내지 6개인 옥시알킬렌 글리콜일 것이다. 이것은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명이 프로필렌 글리콜을 사용하여 특히 잘 수행됨을 유의한다.

본 발명의 제빙액에 사용되는 추가 성분은 통상적으로 제빙액에서 발견되는 성분을 포함한다. 이들은 지방 알코올 알콕실레이트, 아릴알킬술폰산염 또는 이들의 혼합물과 같은 계면활성제, 부식 억제제, 항산화제, 킬레이트화제, 및 약 7 내지 약 11의 pH를 달성시키기 위한 pH 조절제를 포함한다.

본 발명을 예증하기 위해, 제빙 조성물이 제조되어, 하기 시험 프로토콜에 따라 조성물의 특징, 특히 조성물의 의가소성 특성을 결정하기 위해 시험되며, 조성물은 잔류 시간 및 공기 역학적 성능을 평가하기 위해 제빙액으로서 사용된다. 대조적으로, 일부 시판되는 증점제에 대한 값 및 기술된 종래 특허로부터 보고된 값이 표 I에 제공된다. 시험에서, 여러 중합체를 사용하여 증점되었으며, 하기 조성을 기재로 한 제빙액을 시험하였다:

이미 언급된 바와 같이, 사용된 증점제 또는 유동성 개질제의 양은 중요하지 않지만, 목적하는 점도를 얻기에 충분해야 한다. 최종 제빙액중에서 발생하는 점도를 기준으로 약 0.2 내지 2.0중량%로 다양할 것이다. 30℃에서 제 2 또는 제 3 스핀들을 사용하여 브룩필드(Brookfiled) RVDV-II+ 점도계로 측정하여, 0.3 rpm 에서 약 20,000cP 및 30rpm에서 1,000cP의 목적 점도를 갖는 증점된 유체를 제조하기 위해 충분량이 사용된다. 이들 목적 점도는 유체가 -30℃ 내지 +20℃의 범위에서 공기역학적 시험을 통과하기 위한 증점제 성능 요건중 일부이다. 이는 일반적으로 실험에 의해 수행된다. 또한, 제빙 조성물은 제빙액으로서 그 잔류 시간 및 공기역학적 성능값에 대하여 평가된다. 상기 제빙액은 보편적으로 제빙액에서 발견되나, 부식 억제제 등과 같이 실질적으로 성능에 영향을 미치지는 않는 추가 조성물을 함유할 것이다.

성능 지표

제빙 및 방빙액의 성능은 2개의 중요한 ISO 표준 시험(SAE AMS 1428a), 즉 물 분무 내성 시험(Water Spray Endurance Test(또는 WSET)에 의해 측정된 잔류 시간 및 공기역학 성능 시험을 통해 확립된다. 그러나, 상기 유체는 또한 SAE/AMS에 의해 구체화되는 것과 같이 기타 시험도 통과해야 한다. 이들 시험은 pH, 다양한 온도에서의 점도 요건, 희석 안정성, 전단 안정성, 저장 안정성, 거대 재료의 물리적 성질, 인화점, 비중, 굴절율, 금속의 부식성, 수소 취도(embrittlement), 투명 플라스틱에 미치는 효과, 페인팅되지 않은 표면에 미치는 효과, 건조 공기에의 노출, 열적 안정성, 생물분해성, 표면 장력 및 미끄럼성을 포함한다. 상기 기재된 시험의 필요 요건들에 대한 참조 사항, 상세한 설명 및 시험 절차는 AMS 1428, 1427, 1426, MIL-A-8243, MIL-C-25769, ASTM D93, F503, D445, D891, D1121, D1296, D1177 및 D1331에서 찾을 수 있다.

본 발명에 대해, 잔류 시간 및 공기역학적 성능 시험 이외에, 본 발명자들은 유체가 비뉴톤성 유동 특성을 나타내는지를 결정하기 위해 유동학적 특성 시험, 즉, 전단박화지수(STI), 전단 안정성 시험을 수행하였다.

전단박화지수 또는 STI - 이 지표는 30rpm에서의 점도와 비교되는 0.3rpm에서의 증점된 제빙액의 유동학적 특성 또는 점도의 수치비이다. 보다 높은 STI가 보다 우수한 것으로 간주된다. 이는 필요 또는 표준 시험은 아니지만, 공기역학적 시험 결과를 예상할 수 있게 한다. 그것은 조성물의 전단박화특성의 척도이다. 유체는 비뉴톤성 유동을 나타내어야 한다. 증점된 제빙액의 유동학적 특성 또는 점도는 -30 내지 +20℃에서 브룩필드형 LVT 점도계 및 제 1 또는 제 2 스핀들을 사용하여 ASTM D 2196-81 방법 B에 따라 측정한다. 측정은 0.3rpm, 6rpm 및 30rpm에서 수행된다. 결과는 cP로 나타낸다.

전단 안정성 - %로 표시되는 전단 안정성 또는 전단 손실율은 증점된 유체가 펌핑 및 분무 처리되는 경우 유체의 유동학적 특성의 변경율이다. 전단 손실율은 낮을 수록 좋다. 유체 점도는 비전단 점도로부터 +/-20%를 초과하여 변경되지 않는 것이 바람직하다. 실제 분무 조건을 모방하여 유체를 전단처리하기 위해, 20℃에서 500㎖의 유체를 800㎖의 유리 비이커에 넣고, 3500rpm으로 브룩필드 계수 회전 혼합기를 사용하여 5분간 교반한다(블레이드는 상기 비이커의 바닥으로부터 25㎜에 위치한다). 유체를 후속 시험전에, 전단한 후 24시간 이하의 기간 동안 탈기시킨다. 이 결과는 전단 후, 평균 점도 손실율로서 기재되고, 0.3, 6 및 30rpm에서의 점도 %로 표시된다.

잔류 시간 - (예를 들어) 항공기가 지상에 있는 동안, 새로운 제빙액으로 재분무하는 것을 필요로 하기 전에 제빙액이 빙설 보호작용을 제공하는 최소 시간이다. 잔류 시간이 길수록 더욱 우수하다. 물 분무 내성 시험 또는 WSET(또한 결빙우 내성 시험으로도 불리운다)은 잔류 시간에 대한 척도이다. 고습 잔류 또는 내성 시험(HHET)이 때로는 WSET 대신에 사용된다. 이들 시험 각각은 항공기가 무빙(霧氷) 또는 결빙 상태에 노출되는 것을 모방하도록 설계된다. 이들 시험에서, 제빙액은 경사진 금속 표면 또는 시험 플레이트상에 도포되며, 저온에 노출되면서, 높은 습윤 공기 또는 모의 강우가 시험 표면위에 제공된다. 시험 플레이트상에 결빙되기 시작하는 시점까지의 경과 시간을 측정하고, 기록한다. 물 분무 내성 시험에 대한 시험 파라미터는 하기와 같다:

결빙우 내성 시험(WSET)에 대한 절차

본 실험에서, 모의 시험하에서 항공기에서와 같은 표면은 공기 온도와 항공기 표면 온도가 0℃ 미만인 경우에 비에 노출된다. 노즐을 통해 일정한 압력하에서 물을 공급하여 하기와 같은 특정 소적 크기 분포 및 강도의 안개비를 발생시키도록 비가 모방된다:

공기 온도: -5 ℃ ± 0.5℃로 유지됨

패널 온도: -5 ℃ ± 0.5℃로 유지됨

시험 패널 경사도: 10°± 0.2°

시험 판넬의 높이에서의 빗방울 크기: 평균 20㎛이고, 빗방울 50%의 직경이 15 내지 35㎛일 것이다.

비강도: 시간당 5 ± 0.2g/dm2

전단 안정성 시험에 따라 시험 장비에 의해 전단한 후 유체를 -5℃ ± 0.5℃에서 시험 패널상에 균일하게 부어 도포하고, 5분 동안 안정화시킨다. 빗방울을 균일하게 조절된 흐름 패턴으로 가하고, 유체 표면에 미치는 효과를 관찰한다. 정해진 기간 후에, 존재하는 경우, 유체 표면상의 착빙을 조사한다. 시험 기간 동안 비의 강도는 빈 대조 판넬상에 형성된 얼음의 무게를 재어 측정한다. 시험 패널의 상단부에서 2.5㎝까지 결빙되는 시간을 기록한다.

최소 30분 동안 시험한 후, 시험 패널은, 시험 패널의 상단에서 2.5㎝를 초과하는 결빙을 나타내지 않을 것이다. 120분 경과시 시험이 종료되고, 따라서 기록된 최대 잔류 시간은 120분이다.

공기역학적 시험 - 공기역학적 시험은, 항공기가 이륙하기 전에 항공기의 날개로부터 제빙액 전부가 제거되는 것(이것이 평가되는 것이면)을 확인하기 위해 풍동에서 수행되는 시험이다. 이는 합격/불합격 시험이다. 이 시험에서, 시험용 제빙액은 날개 모델 형상에 분무되고, 날개 속도는 초당 0 에서 항공기의 이륙시 최상 속도에 가까운 70 미터로 증가된다. 최고 속도는 30초내에 도달되며, 유체는 30초 미만, 일반적으로 처음 20 내지 25초 내에 모델 형상으로부터 완전히 제거되어야 한다. 상기 시험은 -30 내지 +10℃의 공기 온도에서 수행된다.

상기 표준 시험 이외에, 본 발명의 제빙액을 ASTM F503에 따라 저장 안정성 및 희석 안정성을 측정하기 위해 평가하였다. 이러한 평가에서, 유체는 열 또는 냉기에 노출시 분리되지 않으며, 새로운 대조군과 비교하여 탁도도 증가되지 않는 것으로 나타났다. 글리콜 대 물의 비가 50:50인 표준 유체는 경수(참조: MIL-C.25769)로 물 대 표준 유체의 비를 1:1로 하여 희석되며, 최소 30일 동안 95℃에서 저장된다. 이 기간의 종료시에 시각적 조사 및 pH 측정을 수행하고, 결과를 새로운 샘플과 비교한다. 상기 안정성 요건 이외에, 제빙액을 30일 동안 70℃에서 저장하여 pH 및 점도에 대해 시험하였다.

표 1에서, 0.2중량%의 중합체 용액중에서 측정된 실시예 11에 기재된 바를 제외하고는 0.5중량% 중합체 수용액중에서 20rpm의 속도로 모든 점도를 측정하였다. 중합체에 대하여 기재된 양은 제빙액의 전체 중량을 기준으로 하는 중합체의 중량%이다. 실시예 1, 2 및 3에서의 증점제는 비에프 굿리치 컴패니(BF Goodrich Company)에서 시판하는 증점제이다. 실시예 1은 아크릴산의 가교된 동종중합체이며, 반면에 실시예 2 및 3은 아크릴산과 C₁₀ 내지 C₃₀ 알킬 아크릴레이트의 가교된 공중합체이다. 실시예 4 내지 11에는 각각의 특허 문헌에서의 실시예에 기초를 두거나 이로부터 취해된 정보가 기술되어 있다.

실시예 12

조성물 A를 기재로 한 타입 IV의 항공기 방빙액을 하기에 따라 제조하였다:

0.5중량%의 중합체 용량에서 84,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.7중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트 및 1.80중량%의 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

수득된 방빙 조성물의 점도, STI, 및 전단 안정성을 시험하였다. 그후, 조성물을 제빙액에 사용하여 AMS 1428 A에 기술된 SAE 타입 IV 유체에 대한 성능 요건에 따라, 물 분무 내성 시간 및 공기역학적 성능 시험을 수행하였다. 결과는 하기와 같다:

실시예 13

0.5중량%의 중합체 용량에서 25,200cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.9중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트 및 1.60중량%의 알릴 수크로오스를 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 14

0.5중량%의 중합체 용량에서 62,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.6중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.95중량%의 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 15

0.5중량%의 중합체 용량에서 52,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.6중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.90중량%의 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 16

0.5중량%의 중합체 용량에서 44,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.5중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 2.00중량%의 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 17

0.5중량%의 중합체 용량에서 29,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.8중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.70중량%의 알릴 수크로오스를 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 18

0.5중량%의 중합체 용량에서 28,200cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 98.4중량%의 중합된 아크릴산, 및 1.60중량%의 알릴 수크로오스를 포함하는 0.50중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 19

0.5중량%의 중합체 용량에서 27,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.6중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.90중량%의 알릴 수크로오스를 포함하는 0.62중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 20

0.5중량%의 중합체 용량에서 82,500cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 95.6중량%의 중합된 아크릴산, 3.00중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.40중량%의 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.51중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 21

0.5중량%의 중합체 용량에서 73,000cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 95.6중량%의 중합된 아크릴산, 3.00중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.40중량%의 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.57중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 22

0.5중량%의 중합체 용량에서 38,250cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.9중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.60중량%의 동량의 알릴 수크로오스 및 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.55중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 23

0.5중량%의 중합체 용량에서 300cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 95.5중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 3.00중량%의 동량의 알릴 수크로오스 및 알릴 펜타에리트리톨을 포함하는 0.85중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 24

0.5중량%의 중합체 용량에서 26,800cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.6중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 1.50중량%의 동량의 알릴 수크로오스와 알릴 펜타에리트리톨의 조합을 포함하는 0.59중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예 25

0.5중량%의 중합체 용량에서 24,300cP의 브룩필드 점액 점도를 갖는, 96.0중량%의 중합된 아크릴산, 1.50중량%의 스테아릴 메타크릴레이트, 및 2.50중량%의 동량의 알릴 수크로오스와 알릴 펜타에리트리톨의 조합을 포함하는 0.78중량%의 가교되고 소수성으로 개질된 카르복실산 공중합체를 20℃의 물중에서 격렬하게 교반시켜 분산시켰다. 교반시키면서 수산화칼륨 용액을 첨가하여 공중합체를 중화시켰다. 1,2-프로필렌 글리콜, 계면활성제 및 부식 억제제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질화될 때까지 교반시켰다.

실시예에서의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 증점제를 이용한 증점된 제빙액은 60분을 초과하는 잔류 시간, 80분을 초과하는 잔류 시간, 100 분까지 초과하는 잔류 시간을 수득하였으며, 이는 타입 Ⅳ 유체에 대한 요건을초과한다. 잔류 시간 시험 및 공기역학적 시험은 평가된 모든 중합체에서 수행한 것은 아니며, 이러한 실시예는 N/T(시험하지 않음)로 나타내었다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명을 지지하고, 유리한 잔류 시간 및 공기역학적 결과를 산출할 것으로 예상된다. 본 발명에 따라 증점제를 이용한 제빙액은 또한 시험 과정에 설명된 바와 같이 안정도 요건을 모두 충족시켰다. 유체 및 이들의 희석제는 에이징 후에 초기 유체와 비교하여 pH, 점도 및 혼탁도에서 현저한 차이를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 잔류 시간이 25 내지 40분인 타입 Ⅱ 유체를 사용한 종래 기술에 기재된 증점제와 대조된다. 또한, 전망되는 바와 같이, 미국 특허 제 5,461,100호에 기재된 증점된 유체는, 관련 증점제의 용도에 기초하고 있으며, 본 발명의 가교된 카르복실산 증점제와는 메카니즘이 상이하고, 70 내지 80분의 잔류 시간을 달성하고 있다. 본 발명의 제빙액은, 가교되고 소수성으로 개질된 중합체로서 20,000cP 이상의 점액 점도를 가지는 중합체 증점제를 사용하여 요구되는 잔류 시간 및 공기역학적 성능을 달성하였으며, 15% 미만의 전단 손실율을 가지며, STI 시험에서 20 이상의 성능을 달성하였다. 본 발명에 따른 제빙액에 대한 바람직한 성능은, 증점된 유체에서 증점 중합체가 40,000 cP이상의 점액 점도, 12% 미만의 전단 손실율(더욱 바람직하게는 10% 미만)과 함께 25 이상의 STI를 갖는 경우, 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 제빙액은 상기에 설명된 바와 같이 타입 Ⅵ 제빙액에 대한 요건을 쉽게 충족시킨다. 제빙액이 휴지상태에서 고점도성(항복치)을 가짐에도 불구하고(이것은 긴 잔류 시간을 보장함), 신규한 증점제는 뜻밖에서 양호한 플로우-오프 특성을 성취하였다. 따라서, 신규한 증점제를 이용하면, 잔류 시간과 플로우-오프(flow-off) 특성사이의 상충 관계를 해결할 수 있다. 이러한 놀라운 결과는, 설명된 증점제의 예상치 못한 두드러진 의가소성 거동으로부터 기인하는 것이 명백하며, 이는 전단 증가에 따른 점도에 있어서의 현저한 감소를 초래하여, 결과적으로 공기역학적 허용 시험에서 제빙 조성물의 필름의 요구되는 얇은 층 두께를 가능하게 한다.

본 발명의 상기 구체예는 실례 및 설명을 목적으로 하여 기재하였다. 이러한 설명 및 구체예는 기재된 형태로만 본 발명을 규명하거나 제한하려는 것은 아니며, 분명히 많은 수정 및 변형이 상기 내용에 비추어서 가능하다. 구체예는 본 발명의 원리를 가장 잘 설명하기 위해 선택하고 설명한 것이며, 이것에 대한 실용적인 적용은 당분야의 다른 누구라도 이들의 다양한 구체예 및 예상되는 특정 사용에 적합한 것으로서의 다양한 수정에 있어서 본 발명을 가장 잘 이용하는 것이 가능하다. 본 발명을 하기의 청구범위로 정의하려 한다.

본 발명에 따라 제공된 제빙액은 항공기가 지상에 있는 동안 예를 들어 항공기 표면상에 쌓이는 서리, 눈 또는 얼음을 용융시킬 뿐만 아니라, 표면상에 추가의 강수가 없는 경우에 추가의 축적 및/또는 재결빙을 방지한다.

Claims

제빙액으로 사용하기 위한 증점된 조성물로서,

아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 시트라콘산 무수물, 이타콘산 무수물 및 말레산 무수물로부터 선택된 하나 이상의 카르복실산 단량체 80 내지 99.998중량%; C₆ 내지 C₃₀ 알킬기를 가진 알킬 (메트)아크릴레이트, C₁ 내지 C₂₀ 지방족산의 알킬 비닐 에스테르, 화학식 CH₂＝CHC(0)NR₁R₂ (여기에서 R₁ 및 R₂는 C₁ 내지 C₂₀ 알킬이다)를 갖는 아크릴아미드 및 C₂ 내지 C₁₈ α-올레핀으로부터 선택된 소수성 단량체 0.001 내지 19.999중량%; 알릴 펜타에리트리톨, 알릴 수크로오스, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 알릴 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디알릴 에테르, 폴리아크릴레이트 에스테르, 메틸렌-비스-아크릴아미드, 트리비닐시클로헥산, 디비닐 벤젠, C₆ 내지 C₁₂ 디엔 및 이들의 혼합물로부터 선택된 가교화 단량체 0.001 내지 10중량%의 중합 생성물을 포함하는 하나 이상의 가교된 카르복실산 공중합체 0.01 내지 5.0 중량%을 포함하는 증점제로 증점된 글리콜 기재 수용액을 포함하며,

공중합체의 점액 점도가 0.5중량%의 중합체 용량에서 25,000 mPa's (25,000cP) 이상이고 (20℃에서 제 2 또는 제 3 스핀들을 사용하여 브룩필드형 RVDV-Ⅱ+ 점도계로 측정), 전단박화지수(STI)가 20 이상이며 (-30 내지 +20℃의 온도에서 브룩필드형 LVT 점도계 및 제 1 또는 제 2 스핀들을 사용하여 ASTM D2196-81 방법 B에 따라 측정), 제빙액을 증점시키는데 사용되는 경우 전단 손실율이 15% 미만이고, 제빙액이 60분 이상의 잔류 시간 및 허용되는 공기역학적 성능 (SAE/AMS 시험 1428A에 따라 수행)을 갖는 조성물.
제 1항에 있어서, 카르복실산 공중합체가 알킬 비닐 에스테르, α-올레핀, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 단량체와 말레산 무수물의 중합 생성물이고, 가교화 단량체가 트리비닐 시클로헥산, 디비닐 벤젠, 알릴 에테르, C₆ 내지 C₁₂의 디엔, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 소수성 단량체가 스테아릴 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, C₁ 내지 C₂₀ 지방족산의 비닐 에스테르, 이소데실 메타크릴레이트, 3차 부틸 아크릴아미드, 3차 옥틸 아크릴아미드, 및 비닐 아세테이트로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
제 3항에 있어서, 소수성 단량체가 공중합체의 중량을 기준으로 0.1 내지 19.999 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 4항에 있어서, 소수성 단량체가 공중합체의 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 증점제가 아크릴산 동종중합체를 추가로 포함함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 소수성 단량체가 C₉ 또는 C₁₀ 지방족산의 비닐 에스테르임을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 가교화 단량체가 공중합체의 중량을 기준으로 0.001 내지 4중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 가교화 단량체가 공중합체의 중량을 기준으로 1.0 내지 10.0 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 가교화 단량체가 트리비닐 시클로헥산 및 C₆ 내지 C₁₂의 디엔이고, 공중합체의 중량을 기준으로 2 내지 6 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 가교화 단량체가 폴리에틸렌 글리콜 디알릴 에테르이고, 공중합체의 중량을 기준으로 2 내지 6 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 가교화 단량체가 알릴 아크릴레이트이고, 공중합체의 중량을 기준으로 1 내지 4 중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 전단박화지수가 22를 초과함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 전단박화지수가 25를 초과함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 잔류 시간이 80분 이상임을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 점액 점도가 40,000 mPa's (cP)를 초과함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 글리콜이 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 글리콜이 프로필렌 글리콜임을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 제빙액이 글리콜 대 물의 중량비가 40:60 내지 80:20이 되도록 글리콜과 물을 포함함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 조성물이 항산화제를 추가로 함유함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 조성물이 킬레이트화제를 추가로 함유함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 염료(들), 부식 억제제(들), 계면활성제(들), 및 이들의 배합물로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제를 추가로 함유함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, pH가 6내지 12임을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 전단 손실율이 10% 미만임을 특징으로 하는 조성물.
수분에 노출되어 결빙하는 표면에서 결빙을 방지하고/거나 지연시키는 방법으로서, 표면에 제 1항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 따른 제빙 조성물을 유효한 양으로 도포시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 25항에 있어서, 표면이 항공기의 노출된 금속 표면임을 특징으로 하는 방법.
제 25항에 있어서, 표면이 자동차 앞유리창의 노출된 유리 표면임을 특징으로 하는 방법.
제 25항에 있어서, 표면이 기차 앞유리창의 노출된 유리 표면임을 특징으로 하는 방법.