KR100908365B1 - 방빙제 혼합 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

방빙제 조성물에 액상 코팅제를 도포하는 장치, 방빙제 조성물에 액상 코팅제를 도포하는 방법, 및 본 발명의 장치 또는 방법을 사용하여 코팅된 고형 방빙제 조성물이 개시되어 있다. 본 장치는 하우징과, 복수의 플라이트를 갖는 적어도 하나의 스크류, 코팅 안 된 방빙제를 위한 입구, 액상 코팅 조성물을 위한 입구, 및 액상 코팅 조성물로 코팅된 방빙제를 위한 출구를 갖는 스크류 컨베이어를 포함한다. 스크류는 이 스크류의 주변 표면으로부터 뻗어있는 돌출부 또는 탭을 포함한다. 이들 돌출부 또는 탭은 침출로 인한 코팅 조성물의 손실을 회피하면서 고화가 억제되는 잘 혼합된 방빙제를 제공할 수 있도록, 고형 방빙제와 액상 코팅 조성물의 혼합에 도움을 준다.

Description

방빙제 혼합 장치 및 방법 {DEICER MIXING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 고형 방빙제(solid deicer)를 코팅하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 방빙제의 결빙점을 낮추고 부식 저항성을 부여하며 방빙제의 유동성을 향상시키는 용액으로 고형 방빙제를 코팅하는 방법 및 장치, 그리고 고형 방빙제의 코팅 방법에 관한 것이다.

암염(rock salt)이나 천일염(solar salt)(염화나트륨)과 같은 고형 방빙제, 및 모래와 같은 연마재는 흔히 겨울 시즌 동안에 도로 및 다른 표면에 뿌려진다. 이러한 고형 방빙제 및 연마재는 보관되거나 뿌려지기 전에 종종 사전 습윤(pre-wetting) 처리된다. 사전 습윤 처리에서는 결빙 저항성의 증대, 보관 특성의 향상, 유동성의 개선, 부식 저항성 및 방빙 성능의 향상을 고형 방빙제 또는 연마재에 부여하기 위해서, 전형적으로 고형 방빙제 또는 연마재에 액체를 첨가하게 된다. 이러한 용도로는 종종 염화나트륨, 염화 칼슘 및 염화 마그네슘의 액상 염수가 사용된다.

사전 습윤 액체의 사용을 극대화하기 위해서는, 가능한 한 액체가 고형 방빙제에 균일하게 분산되는 방식으로 고형 방빙제를 코팅하는 것이 필요하다. 액체가 균일하게 분산되지 않으면 문제가 발생할 수 있다. 예를 들면, 과도한 양의 액체를 갖는 영역은 고형 방빙제로부터 침출될 수 있는 반면에, 불충분한 액체를 갖는 영역은 응집되어서 유동성이 나빠지게 된다. 그래서, 방빙제와 액체를 완전히 혼합시키는 것이 필요하다. 하지만, 과도하게 혼합시키면 고형 방빙제가 으스러져서 작은 입자, 즉 "미세 입자(fines)"로 되어, 많은 방빙제의 적용에 있어서 바람직하지 않게 된다.

따라서, 고형 방빙제를 과도하게 으스러뜨리거나 미세 입자를 형성하지 않으면서 고형 방빙제를 효과적으로 코팅하는, 고형 방빙제에 사전 습윤 액체를 도포하는 장치 및 방법에 대한 요구가 존재한다.

본 발명은 고형 방빙제에 액상의 사전 습윤 조성물을 도포하는 장치, 고형 방빙제에 액상의 사전 습윤 조성물을 도포하는 방법, 및 본 발명의 상기 장치 또는 방법을 사용하여 코팅된 고형 방빙제 물질에 대한 것이다.

고형 방빙제를 코팅하는데 사용되는 장치는 전체적으로 스크류 컨베이어를 포함한다. 이 컨베이어는 하우징과, 복수의 플라이트(flight)를 갖는 적어도 하나의 스크류와, 코팅 안 된 방빙제를 위한 적어도 하나의 입구와, 액상의 사전 습윤 코팅 조성물을 위한 적어도 하나의 입구, 및 액상 코팅 조성물로 코팅된 방빙제를 위한 출구를 구비한다. 스크류는 둘레의 스크류 면으로부터 위쪽으로 돌출한 돌출부 또는 탭(tab)을 포함한다. 이들 돌출부 또는 탭은 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물의 혼합을 촉진시키며, 코팅된 고형 방빙제의 보관시에 침출에 의한 사전 습윤 조성물의 손실을 회피하고 덩어리지는 것을 막는 잘 혼합된 방빙제를 만드 는데 도움을 준다(상기와 같은 현상들은 사전 습윤 조성물과 고형 방빙제가 적절하게 혼합되지 않을 때 발생할 수 있다).

본 발명의 일 실시 형태에서, 스크류의 돌출부는 스크류의 주표면으로부터 부분적으로 절단되어 스크류의 주표면으로부터 멀어지게 위쪽으로 절곡된 스크류의 영역으로 구성된다. 이들 돌출부는 스크류의 주변부로부터 부분적으로 절단되어 이 주변부로부터 멀어지게 뻗도록 재배향된 주표면상의 융기 부분으로 이루어진다. 주표면의 일부를 절단하여 절곡함으로써 돌출부를 형성할 때, 융기 부분에 인접한 스크류의 개구부가 남겨진다. 보통 돌출부는 스크류의 둘레를 따라서 배치된다. 이러한 실시 형태에서, 융기 부분은 주표면과 일체로 형성되며, 실제로 스크류의 주표면으로부터 형성된다. 다른 실시 형태에서, 돌출부는 스크류의 면 부분을 따라서 돌출부를 접착하거나 고정함으로써 형성된다.

컨베이어 스크류는 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물의 혼합을 촉진시키며, 선택적으로 혼합에 도움을 주는 돌출부를 포함한다. 보통, 스크류는 적어도 5개의 융기 부분 또는 돌출부, 보다 일반적으로는 10개의 융기 부분 또는 돌출부, 보다 더 일반적으로는 적어도 15개의 돌출부, 흔히 20개 이상의 돌출부를 포함한다. 돌출부는 전형적으로 일측의 노출 표면적이 적어도 10 제곱 인치(약 64.5㎠)가 된다. 스크류의 각 플라이트 상의 융기 부분은 최대로 플라이트의 표면적의 15％에 이르는 적어도 일측의 노출 표면적을 가질 수 있다. 플라이트 당 융기 부분의 개수는 다양할 수 있지만, 바람직하게는 2개 내지 8개, 보통은 3개 내지 6개, 가장 전형적으로는 4 내지 5개이다.

본 발명은 또한 방빙제로서 사용되는 염(salt)을 코팅하는 방법에 대한 것이다. 본 방법은 염화나트륨, 염화 마그네슘, 또는 그 화합물과 같은 염 조성물을 제공하는 단계와, 액상 방빙제 조성물을 제공하는 단계와, 스크류 컨베이어를 제공하는 단계를 포함한다. 스크류 컨베이어는 주표면과 이 주표면으로부터 위쪽으로 돌출한 복수의 융기 부분을 구비한다. 고형의 방빙제 조성물과 사전 습윤 조성물이 스크류 컨베이어 안으로 첨가되며, 이 화합물은 컨베이어를 통해서 전진되어 코팅된 고형의 방빙제 조성물을 만들어낸다.

다양한 액상의 사전 습윤 조성물이 본 방법 및 장치와 함께 사용될 수 있다. 조성물은 전형적으로 액상 방빙제이며, 이들은 다양한 조제 방식으로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 무수(無水) 기준으로, 이들 조성물은 종종 1.0 내지 70 중량％의 당밀 고형분, 0.1 내지 40 중량％의 염화 마그네슘, 및 0 내지 30 중량％의 부식 억제제를 포함한다. 소정의 실시예에서, 액상 방빙제 조성물은 45중량％ 미만의 당밀 고형분으로 이루어진다. 구체적인 실시예에서, 액상 방빙제 조성물은 45중량％ 미만의 당밀 고형분을 포함한다. 적합한 당밀로는, 케인(cane) 당밀, 비트(beet) 당밀, 시트러스(citrus) 당밀, 우드(wood) 당밀, 그레인(grain) 당밀 및 그 화합물이 포함된다.

염화 마그네슘이 존재하는 경우, 다양한 출처로부터 유도될 수 있다. 일 실시 형태에서, 염화 마그네슘은 30％의 염화 마그네슘을 포함하는 액상 간수(liquid bittern)와 같은 액상 간수로부터 유도된다. 어떤 실시 형태에서는, 간수가 20 중량％ 미만의 염화 마그네슘을 포함한다. 다양한 부식 억제제가 사용될 수 있다. 부 식 억제제가 사용되는 경우, 적합한 부식 억제제로는 오르토인산염(orthophosphate), 폴리인산염, 피로인산염 및 유기 인산염과 같은 인산염을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다. 또한, 트리에탄올아민도 본 발명에 따라서 부식 억제제로서 사용될 수 있다. 이들 부식 억제제에 추가하여 혹은 이들 부식 억제제 대신에 부식 억제 기능을 제공할 수 있도록 글루콘산 나트륨이 또한 첨가될 수 있다.

본 발명에 사용되는 고형 방빙제는 염화나트륨, 염화 칼슘, 요소, 아세트산염, 및 이들의 합성물을 포함할 수 있다. 적절한 고형 방빙제는 염화나트륨과 염화 마그네슘의 혼합물을 포함할 수 있다. 액상의 사전 습윤제로 코팅된 후의 유용한 방빙제 조성물은 건조 고형물 기준으로 13 중량% 미만의 염화 마그네슘, 2.0% 미만의 인산염일나트륨(monosodium phosphate), 5.0 중량% 미만의 당밀 고형분, 약 80 내지 96 중량%의 염화나트륨을 포함한다. 일반적으로, "고형 방빙제" 조차도 약간의 물을 포함하며, 빗물, 응축 또는 다른 원천에 의해서 방빙제를 코팅하는 액체와 같은 액체를 약간 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 개요는 본 발명의 논의된 각 실시예를 설명하기 위한 것은 아니다. 이는 이하의 상세한 설명에서 의도하는 것이다.

본 발명의 다른 양태 및 이점은 이하의 상세한 설명의 고찰과 함께 도면을 참조함으로써 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따라 구성되고 배치된 컨베이어 스크류의 측 면도.

도 2는 도 1에 도시된 컨베이어 스크류의 하부 부분의 평면도.

본 발명은 다양한 변형 및 다른 형태가 가능하지만, 그 상세 사항은 도면에 실례로서 도시되며 상세하게 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 기재된 특정의 실시예에 국한되지는 않는다.

본 발명은 고형 방빙제 조성물에 액상의 사전 습윤 코팅제를 도포하는 장치, 방빙제 조성물에 액상의 사전 습윤 코팅제를 도포하는 방법, 본 발명의 상기 장치 또는 방법을 사용하여 코팅된 고형 방빙제 조성물에 대한 것이다. 이제 본 장치의 다양한 구성 요소 및 액상의 사전 습윤 코팅제의 성분들이, 사전 습윤 코팅제를 도포하는 방법 및 본 발명에 따라 만들어진 코팅된 방빙제 조성물의 특성과 함께, 매우 상세하게 설명될 것이다.

A. 전체적인 스크류 컨베이어 장치

액상의 사전 습윤 코팅제를 도포하기 위한 장치는 고형 방빙제(100)와 액상의 사전 습윤 조성물(102)을 혼합하는데 사용되는 스크류 컨베이어를 포함한다. 스크류 컨베이어는 전형적으로, 방빙제를 입구단(inlet end)으로부터 출구단(outlet end)으로, 즉 화살표 104의 방향으로, 전진시키는 적어도 하나의 회전식 컨베이어 스크류를 포함하는 하우징을 구비한다. 스크류 컨베이어는 상당한 양의 염을 효과적으로 혼합할 수 있을 만큼 충분히 커야 한다. 그래서, 임의의 유효 길이의 스크류 컨베이어가 본 발명에 사용될 수 있다. 소정의 실시 형태에서, 스크류 컨베이어는 적어도 5피트(약 152㎝) 길이의 단일체 또는 복수체(multi-piece)의 스크류를 포함하며, 스크류는 일반적으로 10피트(약 305㎝) 이상의 길이, 보다 일반적으로는 적어도 15피트(약 457㎝)의 길이, 보다 더 일반적으로는 20피트(약 610㎝) 이상의 길이를 갖는다. 예를 들면, 적합한 컨베이어 스크류는 약 24피트(약 732㎝)의 길이를 가질 수 있다.

스크류 컨베이어는 액상의 사전 습윤 조성물이 수월하게 고형 방빙제에 첨가될 수 있도록 구성된다. 액상 조성물을 도포하는데 적합한 다양한 도포 기법이 있으며, 고형 방빙제가 하우징 안으로 들어가는 컨베이어 하우징의 입구에서 컨베이어 하우징에 액상 조성물을 붓거나 분사하는 방법을 포함할 수 있다. 액상 조성물은 1개의 지점 또는 복수의 지점에서 하우징 안으로 주입될 수 있으며, 일반적으로는 연속 흐름 방식으로 주입되지만 이와 달리 펄스 형태 또는 단속적인 유동 형태로 주입될 수도 있다. 또한, 액상 조성물은 스프레이 형태로서 주입될 수 있다. 하지만 대부분의 실시 형태에서는, 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물을 혼합하는 기회를 최대로 하기 위해서, 액상 조성물은 컨베이어 하우징의 전반부(first half)에서, 보다 전형적으로는 컨베이어 하우징의 전방의 1/4 부분에서 하우징 안으로 주입된다.

B. 컨베이어 스크류

본 발명의 구체적인 실시 형태에서, 컨베이어는 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물을 혼합하는 스크류를 포함한다. 컨베이어 스크류는 고형 방빙제 입자의 크기를 과도하게 저하시키는 것을 회피하면서, 비교적 균일한 코팅의 고형 방빙제를 제공하는 방식으로 고형 방빙제 물질에 액상 방빙제를 연속적으로 첨가할 수 있게 한다. 특히, 컨베이어 스크류는 고형 방빙제에 액상의 사전 습윤 조성물이 완전히 혼합될 수 있게 하여, 코팅된 고형 방빙제로부터 액상의 사전 습윤 조성물의 과도한 침출을 회피하면서 고형 방빙제의 유동성을 향상시킨다. 또, 컨베이어 스크류는 고형 방빙제를 바람직하지 않은 미세 입자가 되도록 과도하게 으스러뜨리지 않으면서 고형 방빙제의 이와 같은 균일한 코팅을 용이하게 한다.

본 발명에 사용하는데 적합한 스크류는 다양한 형태와, 다양한 직경 및 길이를 가질 수 있다. 전형적으로 스크류는 코팅된 방빙제의 고속 생산이 가능할 수 있도록 충분히 큰 크기를 가지며, 그래서 스크류는 보통 12인치(약 30.48㎝) 이상의 외경을 갖는다. 이 직경은 어떤 실시예에서는 18인치(약 45.72㎝) 내지 36인치(약 91.44㎝), 보다 전형적으로는 약 20인치(약 50.8㎝) 내지 약 28인치(약 72.12㎝), 보다 더 전형적으로는 약 24인치(약 90.96㎝)가 될 수 있다. 하지만, 원하는 코팅된 방빙제의 양에 따라서, 컨베이어 스크류를 더 작거나 더 크게 만드는 것도 가능하다.

컨베이어 스크류는 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 물질을 효과적으로 혼합하는 임의의 길이를 가질 수 있다. 본 발명에 사용되는 컨베이어 스크류의 길이는 전형적으로 적어도 약 10피트(약 305㎝), 보다 전형적으로는 적어도 15피트(약 457㎝), 보다 더 전형적으로는 20피트(약 610㎝) 내지 25피트(약 762㎝)이다. 어떤 상황에서는 더 길거나 더 짧은 컨베이어 스크류도 또한 적합하다. 스크류는 단일체 또는 서로 조립된 복수체로 이루어질 수 있다.

각각의 컨베이어 스크류는 복수의 플라이트를 구비하며, 각각의 플라이트는 스크류의 주위로 360°에 걸쳐서 뻗어있는 주변을 갖는 스크류의 길이로 규정된다. 일반적으로 스크류는 4개 이상의 플라이트, 흔히 8개 이상의 플라이트를 가지며, 또한 12개 이상의 플라이트도 가질 수 있다. 일례의 실시 형태에서, 스크류는 직경이 24인치(약 60.96㎝)이고 2피트(약 60.96) 길이의 플라이트를 가짐으로써, 24피트(약 732㎝) 길이의 컨베이어 스크류에서 총 12개의 플라이트가 형성된다.

일 실시 형태에서, 플라이트의 적어도 일부는 스크류 주표면(스크류의 길이를 따라서 나선부를 형성하는 부분)으로부터 뻗어있는 돌출부 또는 탭을 구비한다. 이들 돌출부는 잘 혼합된 코팅 방빙제를 만드는데 도움을 준다. 혼합용 돌출부 또는 탭은 스크류의 인접 주표면과 직각(90°)을 이루도록 정렬될 수 있다. 이 각도는 일반적으로 약 90°지만, 본 발명의 다양한 실시 형태에서 이 각도와 다를 수 있다. 보통은 정확히 90° 일 필요는 없으며, 그래서 이 각도는 제작 또는 사용으로 인해서 약간의 편차를 갖는 대략 90°가 될 수 있다. 또, 본 발명의 다른 실시 형태에서는, 스크류 주변 표면에 대해서 더 작은 각도를 이루는 돌출부 또는 탭을 가질 수 있다. 소정의 실시 형태에서 이 각도는 75° 내지 90°이고, 다른 실시 형태에서 이 각도는 60° 내지 90°이며, 또 다른 실시 형태에서 이 각도는 45° 이상이다. 어떤 실시 형태에서는 이 각도가 45° 미만이다. 돌출부는 대체로 컨베이어의 토출단(discharge end)을 향하는 방향으로 뻗어있다. 다른 형태의 실시예에서, 돌출부의 일부 또는 전부는 컨베이어의 입구 쪽으로 뻗어있을 수도 있다.

상술한 바와 같이, 각각의 스크류는 복수의 혼합용 돌출부를 갖는다. 대부분의 실시 형태에서, 혼합용 돌출부는 스크류 컨베이어의 입구에 가깝게, 즉 적어도 스크류 컨베이어의 1/4 부분 내에 위치된다. 하지만, 일부 실시예에 있어서의 컨베이어의 출구단 근처를 포함하여, 다양한 위치에 추가적인 돌출부가 배치될 수 있다. 혼합용 돌출부는 보통 스크류의 둘레를 따라서 배치되며, 하나의 스크류 플라이트에 하나 이상의 돌출부가 배치될 수 있는 방식으로 바람직하게 이격된다.

플라이트당 2개 이상의 돌출부가 배치될 때, 돌출부는 대략 180°이하로 이격되도록 위치된다. 플라이트당 3개 이상의 돌출부가 배치될 때, 돌출부는 전형적으로 대략 120°이하로 이격되도록 위치된다. 플라이트당 4개 이상의 돌출부가 배치될 때, 돌출부는 전형적으로 대략 90°이하로 이격되도록 위치되며, 플라이트당 5개 이상의 돌출부가 배치될 때, 돌출부는 전형적으로 대략 72° 이하로 이격되도록 위치된다.

상술한 바와 같이, 돌출부의 대다수 또는 전부의 일반적인 위치는 컨베이어 스크류의 1/4부분에 있다. 이들 돌출부는 보통 컨베이어 스크류의 둘레에 균일하게 배치되지만, 돌출부를 포함하지 않는 스크류 내의 갭에 의해서 분리되는 그룹으로 돌출부를 구성하는 것도 가능하다. 각각의 스크류는 전형적으로 하나 이상의 돌출부, 보통은 10개 이상의 돌출부, 흔히는 20개 이상의 돌출부를 갖는다.

돌출부는 기계적인 힘이 방빙제를 과도하게 으스러뜨려서 미세 입자가 되도록 할 만큼 너무 크지 않으면서, 고형 방빙제와 코팅용 액체의 완전한 혼합을 용이하게 할 만큼 충분히 커야 한다. 다양한 크기의 돌출부가 사용될 수 있으며, 이들 돌출부는 다양한 실시 형태에서 개수, 크기 및 위치가 변경될 수 있다. 예를 들면, 24인치(약 60.96㎝)의 컨베이어 스크류에서, 돌출부는 대략 3인치(약 7.62㎝)의 폭(스크류로부터 절취된 돌출부의 스크류의 직경 방향의 절단부를 따라서 행해진 측정치)과 대략 4인치(약 10.16㎝)의 길이(스크류로부터 절취된 돌출부의 스크류의 원주를 따르는 직선 절단부를 따라서 행해진 측정치)를 가질 수 있다. 더 크거나 더 작은 돌출부도 사용될 수 있지만, 이들 돌출부는 고형 방빙제의 과도한 으스러짐 또는 컨베이어의 막힘을 유발하지 않으면서 적절한 혼합을 이룰 수 있도록 선택되어야 한다. 예를 들면, 24인치(약 60.96㎝) 직경의 컨베이어 스크류 상의 폭이 1인치(약 2.54㎝)이고 길이가 4인치(약 10.16㎝)인 돌출부는 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물을 잘 혼합하지만, 폭이 3인치(약 7.62㎝)인 돌출부만큼은 아니다. 또한, 24인치(약 60.96㎝) 직경의 컨베이어 스크류 상의 폭이 4인치(약 10.16㎝)이고 길이가 6인치(약 15.24㎝)인 돌출부도 혼합을 시키지만, 3인치(약 4.62㎝)×4인치(약 10.16㎝) 크기의 돌출부보다 훨씬 더 심하게 고형 방빙제의 으스러짐을 유발시킨다.

각각의 돌출부를 형성하는 한 가지 방법은, 스크류의 표면으로부터 멀어지게 절곡될 수 있는 탭을 형성하도록 스크류의 모서리를 따라서 2개의 절단선을 만드는 것이다. 단 하나의 모서리만이 스크류의 나머지 부분에 고정되어 있는 대체로 직사각형의 탭을 형성하도록, 제1의 절단선은 대체로 스크류의 직경을 따라서 뻗어있는 반면에, 제2의 절단선은 스크류의 외측 모서리에 대체로 평행하게 뻗어있다. 이들 2개의 절단선이 만들어진 후에, 탭은 이 탭이 부분적으로 절단된 스크류의 표면에 대해서 보다 스크류의 축에 대해서 정렬되도록, 스크류의 표면으로부터 멀어지게 절곡된다.

이제 도면을 참조하면, 본 발명에 따라 제작된 일례의 컨베이어 스크류가 도 1에 도시되어 있다. 컨베이어 스크류(10)는 2개의 부분도로 도시되는데, 제1의 부분(12)은 입구단(14)에 가까우며 제2의 부분(16)은 출구단(18)에 가깝다. 컨베이어 스크류(10)는 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물의 혼합을 도와주는 다수의 돌출부(20)를 포함한다. 본 예에 도시된 돌출부(20)는 스크류의 주표면(22)의 일부를 절단하여 위쪽으로 절곡함으로써 형성된다. 주표면(22)에서 이전에 돌출부(20)가 있었던 곳에는 갭(24)이 남게된다. 도 1에 도시된 컨베이어 스크류(10)에서, 돌출부는 입구단(14) 근처의 스크류의 제1의 부분(12)에만 배치되고, 반대측 단부는 돌출부를 구비하지 않는다. 하지만, 앞에서 언급한 바와 같이, 돌출부는 다양한 형태로 위치될 수 있으며, 이러한 돌출부의 일부는 토출단 근처에 위치될 수 있다. 이제 도 2를 참조하면, 컨베이어 스크류(10)의 하나의 플라이트(26)의 평면도가 도시되어 있다. 도시된 플라이트는 5개의 돌출부(20)와 5개의 갭(24)을 갖는다. 또, 중심축(28)이 도시되고 상부 모서리(30)가 표시되어 있다.

C. 고형 방빙제

본 발명에 사용되는 고형 방빙제는 염화나트륨, 염화 마그네슘, 염화 칼슘, 요소, 아세트산염, 및 이들의 합성물을 포함할 수 있다. 적절한 고형 방빙제는 염화나트륨과 염화 마그네슘의 혼합물을 포함한다. 고형 방빙제는 암염, 천일염, 기타 염원(salt source), 및 이들의 합성물을 포함할 수 있다. 고형 방빙제는, (염 살포 트럭과 같은) 기계화 장비로 도로나 기타 방빙이 요구되는 표면상에 살포하는데 적절한 크기의 입자를 포함하도록, 일반적으로 액상의 사전 습윤 조성물의 첨가 이전에 미리 조제된다. 그래서, 혼합 및 코팅 공정이 이루어지는 동안에 고형 방빙제의 전체적인 크기를 보존하는 것이 바람직하다. 그러나, 고형 방빙제 물질의 크기에 있어서 약간의 변동은 통상적으로 발생한다. 그렇지만, 이들 변동은 미세 입자로 알려진 작은 방빙제 입자가 대량으로 형성되는 것을 회피할 수 있도록 최소한도로 바람직하게 억제된다.

D. 액상 코팅 조성물

사전 습윤제로서 본 발명에 사용하는데 적합한 다양한 액상 코팅 조성물이 있다. 종종 이들 조성물은 액상 방빙제를 포함하거나 액상 방빙제로 이루어진다. 액상 방빙제 조성물은 전형적으로 그 도포되는 고형 방빙제 또는 연마재의 결빙점을 낮추며 부식을 억제한다. 그래서, 이들 조성물은 고형 방빙제가 결빙 및 경화되어 살포하는데 어려울 정도로 큰 덩어리로 되는 것을 방지하는데 도움을 주며, 액상의 사전 습윤제는 방빙제가 접촉하게 되는 살포 장비 및 재료의 부식을 감소시키는데 도움을 준다.

구체적인 실시형태에서, 액상의 방빙제 조성물은 당밀 고형분, 염화 마그네슘 및 부식 억제제를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 액상의 방빙제 조성물은 1.0 내지 70%의 당밀 고형분, 0.1 내지 40%의 염화 마그네슘, 및 0 내지 30%의 부식 억제제를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "당밀 고형분"은 다양한 탄수화물(예를 들면, 설탕)과 단백질과 같이, 물이 아닌 당밀의 성분을 지칭한다. 본 발명에 사용되는 전형적인 규격외 등급의 당밀 조성물은 대략 40 내지 95%의 당밀 고형분, 보 다 전형적으로는 대략 70 내지 85%의 당밀 고형분으로 이루어진다. 특정의 적합한 당밀 조성물은 약 80%의 고형분을 포함한다. 적합한 당밀에는 케인 당밀, 비트 당밀, 시트러스 당밀, 우드 당밀, 그레인 당밀 및 이들의 합성물이 포함된다.

염화 마그네슘은 예를 들면 액상 간수로부터 유도될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 액상 간수는 해염(海鹽) 생산으로부터 유도되는 생성 물질이며, 해수로부터 염화나트륨을 제거한 후에 남는 액체이다. 액상 간수는 일반적으로 고농도의 염화 마그네슘과 저농도의 다른 염과 함께 물을 포함한다. 대부분의 실시 형태에서, 액상 간수는 20 내지 35%의 염화 마그네슘을 포함한다. 하지만, 다른 실시 형태에서, 액상 간수는 20% 미만의 염화 마그네슘을 포함한다.

적합한 부식 억제제는 오르토인산염, 폴리인산염, 피로인산염 및 유기 인산염과 같은 인산염을 포함한다. 또한, 트리에탄올아민도 본 발명에 따라서 부식 억제제로서 사용될 수 있다. 글루콘산 나트륨도 또한 부식 억제제로서 적합하다. 인산염이암모늄(diammonium phosphate)과 인산염일나트륨은 부식 억제 기능을 제공하기 위해서 개별적으로 혹은 함께 사용될 수 있는 2개의 구체적인 인산염이다. 인산염 칼슘도 또한 본 발명에 사용하는데 적합하다.

E. 코팅된 고형 방빙제

결과로서 만들어지는 코팅된 방빙제 조성물은 인산염, 당밀 고형분, 염화 마그네슘, 염화나트륨 중 한 가지 이상을 포함할 수 있다. 고형 방빙제는 일반적으로 당밀 고형분 또는 부식 억제제보다 훨씬 더 많은 양이 존재한다. 전형적으로, 고형 방빙제의 양은 당밀 고형분 양의 2배보다 훨씬 더 많이, 그리고 보다 더 전형적으 로는 당밀 고형분 양의 10배보다 더 많다. 구체적인 실시예에서는, 적어도 0.5 중량%의 인산염, 적어도 0.5 중량%의 당밀 고형분, 적어도 2.0 중량%의 염화 마그네슘, 및 적어도 70 중량%의 염화나트륨을 포함한다.

다양한 성분에 대한 실례의 농도에서는, 0.5 내지 2.0 중량%의 인산염, 0.5 내지 2.0 중량%의 당밀 고형분, 2 내지 6 중량%의 염화 마그네슘, 및 80 내지 97 중량%의 염화나트륨을 포함한다. 이러한 백분율은 모두 기재된 다른 성분에 대한 상대적인 백분율로서 주어진다. (모래나 물과 같은) 추가적인 성분도 또한 조성물에 첨가될 수 있지만, 이들 성분의 상대적인 백분율은 변경시키지 않는다.

방빙제로서 사용될 수 있는 적합한 특정 조성물은 0.5 중량% 이상의 염화 마그네슘, 1.0 중량% 이상의 당밀 고형분, 및 80 중량% 이상의 염화나트륨을 포함할 수 있다. 예를 들면, 조성물은 0.5 내지 13 중량%의 염화 마그네슘과, 1.0 내지 3.0 중량%의 당밀 고형분, 및 85 내지 96 중량%의 염화나트륨을 포함할 수 있다. 특정의 조성물은 0.5 내지 1.5 중량%의 인산염일나트륨을 포함하고, 다른 조성물은 최대 2.0 중량%의 인산염이암모늄을 포함한다.

다른 예의 조성물은 0.5 내지 1.5 중량%의 인산염일나트륨, 1.5 내지 2.5 중량%의 액상 간수, 1.5 내지 2.5 중량%의 케인 당밀 고형분, 및 90 내지 96.5 중량%의 염화나트륨을 포함한다. 이 조성물의 액상 간수는 전형적으로 약 30 내지 35%의 염화 마그네슘을 포함한다. 그래서, 이 조성물은 약 0.5 내지 1.0%의 염화 마그네슘을 포함한다. 다른 적합한 조성물은 0.5 내지 1.5 중량%의 인산염일나트륨, 0.5 내지 1.0 중량%의 인산염이암모늄, 1.5 내지 2.5 중량%의 케인 당밀 고형분, 및 90 내지 96.5 중량%의 염화나트륨으로 이루어진다. 또 다른 적합한 조성물은 0.5 내지 2.0 중량%의 인산염일나트륨, 1.5 내지 2.5 중량%의 케인 당밀 고형분, 1.5 내지 2.5%의 염화물 염(예를 들면, 염화 마그네슘 또는 염화 칼슘), 및 90 내지 96.5 중량%의 염화나트륨으로 이루어진다. 또 다른 적합한 조성물은 케인 당밀, 액상 염화 마그네슘 및 글루콘산 나트륨을 포함한다. 다른 성분도 또한 포함될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 형태에서, 조성물은 고형 염화나트륨과 함께, 약 10% 미만의 케인 당밀, 약 10% 미만의 액상 염화 마그네슘, 약 10% 미만의 염화 마그네슘 6수화물, 약 5% 미만의 인산염이암모늄, 및 약 5% 미만의 글루콘산 나트륨을 포함한다. 글루콘산 나트륨을 포함하는 특정 조성물은 염화나트륨과 함께, 약 2%의 케인 당밀, 2%의 액상 염화 마그네슘(30%의 용액), 약 7%의 염화 마그네슘 6수화물, 약 1%의 인산염이암모늄, 및 약 1%의 글루콘산 나트륨을 포함한다.

F. 액상의 사전 습윤 조성물의 첨가 방법

본 발명의 컨베이어 장치는 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물, 흔히 말하는 액상 방빙제를 혼합하는데 사용된다. 고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물은 일반적으로 컨베이어에 연속적으로 첨가되며, 이들 방빙제가 입구단으로부터 토출단으로 이동함에 따라 혼합된다.

상술한 바와 같이, 많은 다양한 사전 습윤 액체가 고형 방빙제에 첨가될 수 있다. 또한, 사전 습윤 조성물은 액체의 특징 및 원하는 적용에 따라서 다른 양으로 첨가될 수 있다. 대부분의 실시 형태에서, 1톤의 고형 방빙제당 5 내지 20 갤런(약 18.93ℓ내지 75.71ℓ)의 사전 습윤제가 첨가된다. 보다 더 전형적으로는 1 톤당 8 내지 16 갤런(약 30.28ℓ 내지 60.57ℓ)이 첨가된다. 일 실시 형태에서, 당밀과 액상 염화 마그네슘의 합성물이 고형 방빙제에 첨가된다. 예를 들면, 대략 4 갤런(약 15.14ℓ)의 당밀과 4 갤런(약 15.14ℓ)의 액상 염화 마그네슘이 1톤의 염에 첨가될 수 있다. 이와 달리, 2 갤런(약 7.57ℓ)의 당밀과 8 갤런(약 30.28ℓ)의 액상 염화 마그네슘이 고형 방빙제에 첨가될 수 있다.

고형 방빙제와 액상의 사전 습윤 조성물은 보관된 방빙제 더미로부터 과도한 액체가 침출되지 않도록 충분히 혼합되어야 한다. 이들 물질이 적절히 혼합되었는지를 판단하는 한 가지 방법은 대략 100톤의 고형 방빙제를 처리하여 더미로 만드는 것이다. 24시간 이내에 액상의 사전 습윤제가 더미로부터 침출되어 축적된다면, 혼합물은 대체로 적절히 혼합되지 않았거나, 과도한 양의 액상의 사전 습윤제를 포함하고 있다.

또한, 조성물은 30 메시(제곱 인치당 30×30의 구멍을 갖는 메시)를 통과하는 고형 방빙제를 포함하는 미세 입자를 과도하게 함유해서는 안 된다. 미세 입자는 보관이나 살포 중에 방빙제의 고형화 (solidification) 또는 고화(caking)를 유발할 수 있기 때문에 문제가 될 수 있다. 일반적으로, 액상의 사전 습윤 조성물의 첨가 후의 고형 방빙제의 미세 입자의 양은 중량비로 15% 미만, 보다 바람직하게는 12% 미만, 보다 더 바람직하게는 9% 미만이 되어야 한다. 미세 입자의 양은 바람직하게는 액상의 사전 습윤 조성물의 첨가 및 혼합 중에 크게 증가하지 않는다. 대체로, 미세 입자는 그 혼합 이전 레벨로부터 30% 이상, 보다 바람직하게는 20% 이상, 및 보다 더 바람직하게는 10% 이상 상승하지 않는 것이 바람직하다.

몇 개의 특정 실시 형태를 참조하여 본 발명이 본 발명이 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이들 실시 형태에 대해서 많은 변경이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고형 방빙제를 코팅하는 장치, 보다 구체적으로는, 방빙제의 결빙점을 낮추고 부식 저항성을 부여하며 방빙제의 유동성을 향상시키는 용액으로 고형 방빙제를 코팅하는 방법 및 장치, 그리고 고형 방빙제의 코팅 방법에 이용할 수 있다.

Claims (21)

1. 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치로서,

   상기 장치는,

   하우징과, 복수의 플라이트를 갖는 적어도 하나의 스크류와, 코팅 안 된 방빙제를 위한 입구와, 액상 코팅 조성물을 위한 입구, 및 상기 액상 코팅 조성물로 코팅된 방빙제를 위한 출구를 구비한 스크류 컨베이어를 포함하며,

   상기 스크류는,

   주표면과,

   상기 주표면의 둘레를 따라서 그리고 상기 주표면으로부터 위쪽으로 뻗어있고, 상기 주표면의 주변부로부터 멀어지게 위쪽으로 절곡되거나, 또는 상기 주표면의 주변부로부터 부분적으로 절단되어 상기 주변부로부터 멀어지게 뻗도록 재배향된 돌출부 및,

   상기 복수의 돌출부에 인접한 상기 스크류의 개구를 포함하는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 돌출부는 상기 주표면과 일체로 형성되는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 스크류는 적어도 10개의 돌출부를 포함하는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 돌출부 중 적어도 하나는 한쪽면의 노출 표면적이 적어도 10 제곱 인치(약 64.5㎠)가 되는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 스크류의 각 플라이트상의 돌출부는 적어도 한쪽면의 노출 표면적이 상기 플라이트의 표면적의 3 내지 15%가 되는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   플라이트당 돌출부의 개수는 2 내지 8개인 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
10. 제 1항에 있어서,

    플라이트당 돌출부의 개수는 3 내지 6개인 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 돌출부들의 전체 표면적은 적어도 100 제곱 인치(약 645.2㎠)가 되는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 장치.
12. 제 1항의 스크류 컨베이어를 사용하여 형성된 코팅된 방빙제 조성물.
13. (ⅰ) 하우징과,

    (ⅱ) 코팅 안 된 방빙제를 위한 입구와, 액상 코팅 조성물을 위한 입구, 및 상기 액상 코팅 조성물로 코팅된 방빙제를 위한 출구와,

    (ⅲ) 상기 하우징 내에 위치된 스크류로서, 스크류 표면으로부터 멀어지게 뻗어있고 실질적으로 상기 스크류의 축을 따라서 정렬되며 상기 스크류의 둘레를 따라서 있는 일련의 돌출부를 갖는 스크류를 포함하고,

    상기 돌출부는 상기 돌출부의 형상으로 상기 스크류에 절단을 행하고 상기 돌출부를 상기 스크류의 주변 표면으로부터 멀어지게 절곡함으로써 형성되고, 따라서 상기 돌출부에 인접되게 상기 스크류에 개구를 형성하는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 스크류 컨베이어.
14. 삭제
15. 제 13항에 있어서,

    상기 스크류는 적어도 12개의 돌출부를 포함하는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 스크류 컨베이어.
16. 제 13항에 있어서,

    상기 스크류는 2개 이상의 돌출부를 갖는 2개 이상의 플라이트를 포함하는 방빙제 조성물에 액상 코팅을 도포하는 스크류 컨베이어.
17. 염화나트륨을 포함하는 염 조성물을 제공하는 단계와,

    액상 방빙제 조성물을 제공하는 단계와,

    주표면과 상기 주표면으로부터 위쪽으로 뻗어있고, 상기 주 표면의 주변부로부터 멀어지게 위쪽으로 절곡되거나, 또는 상기 주 표면의 주변으로부터 부분적으로 절단되어 상기 주변부로부터 멀어지게 뻗도록 재배향된 복수의 돌출부를 구비하는 스크류 컨베이어를 제공하는 단계와,

    상기 염 조성물과 액상 방빙제 조성물을 상기 스크류 컨베이어 안으로 첨가하고, 합성물을 상기 컨베이어를 통해서 첨가하여 코팅된 염 방빙제 조성물을 만드는 단계를

    포함하는 방빙제로서 사용되는 염을 코팅하는 방법.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 액상 방빙제 조성물은 무수 기준으로 적어도:

    1.0 내지 70 중량%의 당밀 고형분과,

    0.1 내지 40 중량%의 염화 마그네슘과,

    0 내지 30 중량%의 부식 억제제를

    포함하는 방빙제로서 사용되는 염을 코팅하는 방법.
19. 제 17항에 있어서,

    상기 액상 방빙제 조성물은 45 중량% 미만의 당밀 고형분을 포함하는 방빙제로서 사용되는 염을 코팅하는 방법.
20. 제 17항에 있어서,

    상기 액상 방빙제 조성물은 무수 기준으로:

    적어도 0.5 중량%의 염화 마그네슘과,

    적어도 0.5 중량%의 당밀 고형분과,

    적어도 80 중량%의 염화나트륨을

    포함하는 방빙제로서 사용되는 염을 코팅하는 방법.
21. 제 16항의 스크류 컨베이어를 사용하여 형성된 코팅된 방빙제 조성물.

Images