KR101547350B1 - Eco-friendly solid deicer and manufacturing method thereof for ice melting unusing chloride compound - Google Patents

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KR101547350B1 KR1020130152923A KR20130152923A KR101547350B1 KR 101547350 B1 KR101547350 B1 KR 101547350B1 KR 1020130152923 A KR1020130152923 A KR 1020130152923A KR 20130152923 A KR20130152923 A KR 20130152923A KR 101547350 B1 KR101547350 B1 KR 101547350B1
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Abstract

본 발명은 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합물을 초산과 반응시킨 후 수산화칼륨 또는 수산화나트륨, 그리고 콜로이드실리카를 첨가하여 반응시킨 다음 이를 고형화하는 방법으로 제조하는 고상 제설제에 관한 것으로, 이는 염소이온을 함유하고 있지 않아 철강재에 대해 부식성이 없으면서 기존 염화물 제설제인 염화칼슘과 비슷한 융빙성능을 보이는 고성능 친환경 고상 제설제 제조 방법을 제공한다.  The present invention relates to a solid-state snow removing agent which is prepared by reacting a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide with acetic acid, adding potassium hydroxide, sodium hydroxide, and colloidal silica to the mixture, and then solidifying the mixture, Which is not corrosive to steel and exhibits a melting performance similar to that of calcium chloride, which is a conventional chloride remover, is provided.

Description

비염화물계 친환경 고상 제설 융빙제 및 그 제조방법{Eco-friendly solid deicer and manufacturing method thereof for ice melting unusing chloride compound}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an eco-friendly solid deicing and freezing agent,

본 발명은 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합물을 초산과 반응시킨 후 수산화칼륨 또는 수산화나트륨, 그리고 콜로이드실리카를 첨가하여 반응시킨 다음 이를 고형화하는 방법으로 제조하는 고상 제설제에 관한 것으로, 이는 염소이온을 함유하고 있지 않아 철강재에 대해 부식성이 없으면서 기존 염화물 제설제인 염화칼슘과 비슷한 융빙성능을 보이는 고성능 친환경 고상 제설제 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solid-state snow removing agent which is prepared by reacting a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide with acetic acid, adding potassium hydroxide, sodium hydroxide, and colloidal silica to the mixture, and then solidifying the mixture, The present invention relates to a high-performance eco-friendly solid-phase snow remover which exhibits a melting performance similar to that of calcium chloride which is a conventional chloride remover without corrosiveness to steel.

겨울철에 폭설이 내리거나 결빙이 생기면 교통 장애를 초래하여 도로 이용자나 차량에 큰 불편을 줄 뿐만 아니라 물류지연 등 혼란과 경제적 손실을 일으킨다. 효율적인 제설 작업은 공공안전을 지킬 뿐 아니라 이러한 경제적 손실도 막을 수 있다. 매해 전 세계적으로 수천만톤의 소금이나 염화칼슘이 도로의 제설제로 사용되고 있다. 소금은 가격이 저렴하고 제설효과가 우수해 가장 많이 사용되고 있다. 염화칼슘은 낮은 온도에서 발열하여 제설효과가 매우 우수하나 소금보다 비싸므로 제한적으로 쓰이고 있다.  If snow falls or freezing occurs in winter, it will cause traffic disturbance, which causes great inconvenience to road users and vehicles, and causes confusion and economic loss such as delay in logistics. Effective snow removal not only protects public safety but also prevents this economic loss. Every year, tens of millions of tons of salt or calcium chloride are used worldwide as snow removers. Salt is most commonly used because it is inexpensive and has excellent snow removal effect. Calcium chloride exothermic at low temperature and is very effective in snow removal but it is more expensive than salt because it is used.

우리나라에서는 제설효과가 뛰어난 염화칼슘을 가장 많이 사용해 오고 있다. 지금까지는 적설량에 따라 염화칼슘과 모래를 혼합하여 살포하는 경우가 많았다. 그러나 이러한 제설방법은 눈이나 얼음이 녹으면서 포장노면과 자동차 사이에서 미끄럼 저항 역할을 한 모래가 먼지를 유발하고 배수로 및 집수정을 막아 봄철 모래 수거 작업에 많은 인력과 비용이 소요된다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 염화칼슘과 소금을 물에 용해시킨 제설제로 습염살포(pre-wetted salt spreading)식 제설방법을 도입하여 고속도로에 살포하기도 하였다.   In Korea, calcium chloride, which has excellent snow removal effect, has been used the most. Until now, calcium chloride and sand have been mixed and sprayed according to snow depth. However, these methods of snow removal have a lot of manpower and cost for collecting sand in the spring, because sand, which acts as a sliding resistance between the pavement surface and automobile, melts snow or ice, In order to solve this problem, pre-wetted salt spreading snow removal method was adopted as a snow remover in which calcium chloride and salt were dissolved in water and was sprayed on the highway.

제설제의 작용으로는 물과 접촉시 용해되면서 발열반응을 일으키는 제빙작용(exothermic heat of dissolution)이 있다, 이 경우 제빙작용은 즉각적이며 염화칼슘 등 수화물 흡습제들이 이에 해당한다. 반면에 소금과 같은 경우는 물에 용해될 때 흡열반응을 일으키면서 장기적으로 빙점강하(freezing point depression)을 일으킴으로써 제빙작용을 한다.  The action of the snow remover includes an exothermic heat of dissolution that dissolves upon contact with water and causes an exothermic reaction. In this case, the icing action is immediate and corresponds to the hydrate absorbents such as calcium chloride. On the other hand, salt causes an endothermic reaction when dissolved in water and freezing point depression in the long term.

그러나, 종래 염화칼슘 살포방법은 자동차, 도로, 교량 등의 콘크리트, 철골 구조물이나 시설물에 대한 금속부식에 따른 막대한 보수 비용의 지출, 토양 및 하천 오염, 가로수 및 식물의 고사 등 환경과 생태계 파괴문제, 염화칼슘 및 모래 등의 제설제 살포 후 사후 청소비용 등 교통사고 및 환경과 경제적 손실이 추산할 수 없을 정도로 막대하게 발생한다.   However, the conventional calcium chloride spraying method has problems such as spending of huge repair expenses due to metal corrosion on concrete, steel structures and facilities such as automobiles, roads and bridges, pollution of soil and ecosystem such as soil and river pollution, And post-cleaning cost after spraying sand and other snow remnants, and traffic accidents and environmental and economic losses can not be estimated.

염화물계 제설제의 상기와 같은 문제점을 해결하고자 다양한 비염화물계 제설제가 개발되어 왔다. 대표적으로 요소(urea), 칼슘 마그네슘 아세테이트(calcium magnesium acetate, CMA)이 공지되어 있다. 한국특허등록 제 0588820호는 포타슘 아세테이트, 디소듐 숙시네이트, 디포타슘 숙시네이트, 에틸렌글리콜, 에탄올 및 PVC 수용액을 포함하는 비염화물계 저부식성 액상제설제 조성물에 관하여 개시하고 있으나 에탄올, PVA, 에틸렌글리콜등의 난분해성 유기물을 대량 사용하고 있어 환경에 대한 부담이 매우 크며 고가로 상용화에는 문제점이 있다.  Various non-saline-based snow removing agents have been developed to solve the above-mentioned problems of chloride-based snow removing agents. Representatively, urea, calcium magnesium acetate (CMA) is known. Korean Patent Registration No. 0588820 discloses a non-saline-based low-corrosive liquid snow remover composition comprising potassium acetate, disodium succinate, dipotassium succinate, ethylene glycol, ethanol, and PVC aqueous solution. However, ethanol, PVA, ethylene glycol And the like. Therefore, the burden on the environment is very large, and there is a problem in commercialization at a high price.

또한 한국등록특허 제0179334호는 비염화물계 제설제의 제조에 있어서, 조개껍질 가루 및/또는 돌로마이트 가루에 초산, 규산소다를 혼합하여 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 방법은 제설제 성능의 한계 및 복잡한 공정에 의한 채산성의 문제로 상용화되어 있지 못하다.  Korean Patent Registration No. 0179334 discloses a method of producing acetic acid and sodium silicate by mixing acicular shell powder and / or dolomite powder in the preparation of non-salted snow-removing agent. However, this method has not been commercialized due to limitations of performance of snow removers and profitability due to complicated processes.

미국등록특허 4444672 및 5122350에서는 초산칼슘과 초산 마그네슘이 1-0.5의 비율로 혼합되었을 때 단독으로 사용할 때보다 훨씬 우수한 성능을 보이고 마그네슘 함량이 많은 돌로마이트 석회(dolomitic lime)와 생석회로부터 제조되는 것이 공개되어 있다. 이는 미국과 캐나다에서 성공적으로 시험되었으나 높은 생산 원가 때문에 의한 대량 생산은 아직 이루어지지 않고 있으며 현재 사용례를 보면 기존 제설제인 소금이나 염화칼슘과 CMA를 8:2에서 7:3 정도로 혼합하여 사용하고 있는 실정이다.  U.S. Patent Nos. 4444672 and 5122350 disclose that calcium acetate and magnesium acetate are mixed at a ratio of 1 to 0.5, and that they are manufactured from dolomitic lime and quicklime, which exhibit far superior performance than when used alone and have a high magnesium content have. This has been successfully tested in the US and Canada, but mass production due to high production costs has not yet been achieved. In the present case, salt, calcium chloride and CMA, which are the existing snow removers, are mixed in a ratio of 8: 2 to 7: 3 .

미국등록특허 5064551호는 알카리금속의 아세트산, 포름산, 인산, 질산염에 대한 액상조성물을 제공하는 것으로서, 저부식성이며 환경친화형 제설제에 대하여 개시하고 있다. 그러나 이 경우도 원료물질 자체의 가격이 높아 일부 특수한 용도에만 사용이 국한되어 있을 뿐이다.   U.S. Patent No. 5,046,551 discloses a liquid composition for alkali metal acetic acid, formic acid, phosphoric acid, nitrate, which is low corrosive and environmentally friendly. However, even in this case, the price of raw material itself is high, so that it is limited to use for some special purposes.

미국등록특허 6821453호 및 한국등록특허 제0636294호에서는 염화물계 제설제에서의 부식성을 완화하기 위한 조성물에 대하여 개시하고 있다. 부식성을 완화하기 위한 첨가물을 도입하여 부식의 정도는 늦출 수 있으나 부식문제 및 환경에 대한 궁극적인 해결책은 안 되고 있다.  U.S. Patent No. 6821453 and Korean Patent No. 0636294 disclose compositions for alleviating the corrosiveness in chloride-based snow removers. The addition of additives to mitigate corrosion can slow down the extent of corrosion, but it is not the ultimate solution to corrosion problems and the environment.

지금까지 친환경 제설제에 관한 종래 기술은 무독성이며 생분해성이 높지만 제빙력이 크지 않아 염화나트륨이나 염화칼슘을 혼합하여 사용하는 등 완전한 비염화물 제설제를 완성하지 못하고 있는 실정이다.
Until now, the prior art related to environmentally friendly snow remover has not been able to complete a complete non-salted carvolume removing agent because it is non-toxic and has high biodegradability but does not have a large ice-making power and is mixed with sodium chloride or calcium chloride.

염화칼슘이나 소금 등 염소화합물계 제설제는 가격이 저렴하고 성능이 우수하지만 부식성이 강해 도로 구조물이나 자동차에 손상을 입히고 콘크리트에 조기 열화를 촉진시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. 또한 이러한 염들은 도로 주변의 수중 생태계와 식물에 피해를 입히는 등 많은 환경오염 문제를 일으키고 있다.  Chlorine-based snow removers such as calcium chloride and salt are inexpensive and have excellent performance, but they are highly corrosive and cause damage to road structures and automobiles, and are a major cause of accelerating early deterioration of concrete. These salts are also causing many environmental pollution problems, such as damaging underwater ecosystems and plants around the roads.

소금이나 염화칼슘 등 염소화합물에 의한 철소재 표면의 제설 후 부식작용은 전기화학작용으로 형성된 산화철과 수소막이 염소이온에 의해 제거되어 철강재의 표면에서 부식반응이 계속 일어나게 된다. 철강재가 부식되면 결국 콘크리트에도 응력을 주어 구조가 손상되게 된다. 특히 교각은 가장 비용이 많이 소요되는 도로 구조물로서 쉽게 대치할 수 없어 그 문제성이 심각하므로 부식이 일어나지 않는 제설제를 사용하는 것이 절실하다.  Corrosion after iron material surface removal by chlorine compounds such as salt or calcium chloride is removed by chlorine ion and iron oxide and hydrogen film formed by electrochemical effect, corrosion reaction continues on the surface of steel. If the steel is corroded, the concrete will be stressed and the structure will be damaged. Especially, the bridge is the most costly road structure and it is not easy to replace it. Since the problem is severe, it is urgent to use a snow removal agent which does not cause corrosion.

교량의 경우 제설제에 의한 교각의 부식과 강물에 대한 환경 영향을 고려하여야 한다. 염소화합물 제설제와 함께 부식방지제로 많이 쓰이고 있는 인산염이나, 부식이 일어나지 않는 제설제로 알려진 질산염과 질소포함 유기물인 요소나 카바메이트(carbamate) 제설제 등은 강물 속의 식물성 플랑크톤의 먹이가 되어 플랑크톤이 과다하게 번식하는 결과를 초래하여 강물의 용존 산소량을 줄이게 되므로 바람직하지 못하다. 현재 사용 중이거나 개발된 제설제들의 가장 큰 문제점은 부식작용이며, 부식작용이 적은 것으로 알려진 제설제들의 경우에는 고가이거나 제빙 효율성이 떨어지는 것이 문제되고 있다.   For bridges, consideration should be given to the corrosion of the piers by the snow removers and the environmental impacts on the rivers. Phosphates commonly used as corrosion inhibitors in conjunction with chlorine compounding agents, nitrates and nitrogen-containing organic compounds known as non-corrosive snow removers, such as urea or carbamate snowmobiles, are fed to phytoplankton in the river, Resulting in a decrease in the amount of dissolved oxygen in the river. The biggest problem of snow removers currently in use or developed is corrosion, and in the case of snow removers, which are known to have less corrosive action, it is expensive and the efficiency of ice making is poor.

최근 염화칼슘이나 소금을 대체하는 제설제 개발에 관심이 높아지면서 가장 가능성이 있는 대체 제설제로 calcium magnesium acetate (CMA)가 주목을 받고 있다[Federal Highway Adminstration (FHWA), Process Development for Production of Calcium Magnesium Acetate (CMA), FHWA/RD-82/145(1983).]. CMA는 무독성이고 이산화탄소로 생분해되며, 염화칼슘과 같이 물에 용해할 때 발열반응을 일으킨다. CMA는 마그네슘 함량이 많은 돌로마이트 석회와 돌로마이트를 원료로 하여 얻어지며 미국과 캐나다 등에서 사용되고 있다. 그러나 CMA는 염소화합물계 제설제 보다 제설 성능이 크게 떨어진다. 따라서 본 발명에서는 이를 극복하는 기술 개발로 강재를 부식시키지 않으면서 제설능력도 우수한 친환경 제설제 제조 기술을 제공하고자 한다.
Recently, attention has been paid to calcium magnesium acetate (CMA) as an alternative remedial agent, which is most likely to be developed as a substitute for calcium chloride or salt. [Federal Highway Administration (FHWA), Process Development for Calcium Magnesium Acetate CMA), FHWA / RD-82/145 (1983)). CMA is non-toxic, biodegradable by carbon dioxide, and exothermic when dissolved in water, such as calcium chloride. CMA is obtained from dolomite lime and dolomite, which are rich in magnesium, and is used in the United States and Canada. However, the performance of CMA is significantly lower than that of chlorinated compound snowmobiles. Therefore, in the present invention, it is intended to provide an environmentally friendly snow remover manufacturing technology that does not corrode a steel material and has excellent snow-removing ability by overcoming technology.

본 발명에서는 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합물을 초산과 반응시킨 후 수산화칼륨 또는 수산화나트륨, 그리고 콜로이드실리카를 첨가하여 반응시킨 다음 이를 고형화하는 고상 제설제 제조방법을 제공하여 상기 문제를 해결한다. The present invention solves the above problems by providing a method for producing a solid-phase snow remover which comprises reacting a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide with acetic acid, adding potassium hydroxide, sodium hydroxide, and colloidal silica to the mixture, and solidifying the mixture.

아울러 본 발명에서 제공한 방법으로 제조한 제설제의 융빙 능력을 평가하고 염화칼슘과 소금의 융빙성능과도 비교한다. 그리고 본 발명에서 제공하는 기술에 의해 제조한 제설제와 염소화합물 제설제에 대한 철강재 부식성도 조사하여 강재 부식여부도 확인하는 방법으로 상기 문제를 해결하고자 한다.
In addition, the melting ability of the snow removing agent prepared by the method provided in the present invention is evaluated, and the melting performance of calcium chloride and salt is also compared. The present invention solves the above problem by examining the corrosion resistance of the steel material to the snow remover and the chlorine compound snow remover manufactured by the technique provided by the present invention.

기존 사용되고 있는 염화칼슘, 염화나트륨 등 염소화합물계 제설제는 살포 후 도로 위에 잔존하며 자동차나 도로 시설물 등 철강재를 쉽게 부식시키고 콘크리트를 열화시켜 손상을 주어 교량이 파손되는 원인이 된다. 또한 도로나 교량 주변의 생태계에도 악영향을 주어 식물, 수생 환경을 훼손하는 등 많은 문제점을 안고 있다.    Chlorine compound snow removers such as calcium chloride and sodium chloride, which are already used, remain on the road after spraying and easily corrode steel products such as automobiles and road facilities, deteriorate concrete and damage the bridges. In addition, the ecosystem around roads and bridges is adversely affected, thereby damaging plant and aquatic environments.

이러한 문제점을 해결하는 대체 제설제로 CMA 제설제가 개발되었으나 동일량 기준으로 염소화합물계 제설제와 제설능력을 비교하면 제설능이 1/5 정도 밖에 되지 않는 문제점이 있다.  CMA snowmobiling agent has been developed as an alternative snow remover that solves these problems. However, there is a problem that when compared with chlorine compound snowmobiling agent based on the same amount, the snow removal performance is only about 1/5.

그러나 본 발명에서 제공하는 제설제는 제설능력이 염화칼슘과 버금가면서도 철강재를 부식시키지 않는 특성을 가지고 있어 기존 제설제의 단점을 완전히 보완한 고효율 친환경 제설제이다. 본 발명에서 제공하는 제설제는 기존 제설제를 대체하여 도로 시설물과 자동차 등의 손상에 의한 경제적 손실을 막는 효과가 있을 뿐 아니라 제설제가 살포된 도로나 교량 주변의 자연 생태계 훼손이 일어나는 것을 막는 환경오염 방지 효과가 있다.
However, the snow remover provided in the present invention is a high-efficiency eco-friendly snow remover that completely complements the disadvantages of existing snow removers because it has the property that the snow remover does not corrode the steel materials even though it is comparable to calcium chloride. The snow removing agent provided in the present invention has an effect of preventing economic loss due to damages to road facilities and automobiles by replacing existing snow removing agents and also has an effect of preventing environmental damages around the roads or bridges sprayed with snow removers There is an effect to prevent.

도 1은 수산화칼슘과 수산화마그네슘 혼합물을 초산과 반응시킨 후 수산화칼륨을 0.3 지 1,0몰 첨가시키고 콜로이드실리카를 첨가하여 제조한 고상 제설제의 융빙 능력 평가실험 결과로 (a)는 -5 ℃에서 (b)는 -12 ℃에서 실험한 결과이다.
도 2는 고상 제설제의 부식성 평가로 염화칼슘과 염화나트륨과 함께 비교 평가한 철강재 부식성 평가 사진이다.
도 3은 각 제설제의 강재 부식성 평가 결과를 (1)식에 의해 계산한 부식률을 나타낸 그림이다.
Fig. 1 shows the results of the evaluation of the melting ability of a solid snow remover prepared by reacting a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide with acetic acid, followed by addition of 0.3 part by weight of potassium hydroxide and 1.0 part by mole of colloidal silica, and (a) (b) is the result of an experiment at -12 ° C.
FIG. 2 is a photograph of a corrosion test of a steel material, which is comparatively evaluated with calcium chloride and sodium chloride as an evaluation of corrosiveness of a solid-phase snow removing agent.
Fig. 3 is a graph showing the corrosion rate calculated by the formula (1) for the corrosion test results of the respective snow removers.

이와 같은 본 발명을 다욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.  Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서는 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합물을 초산과 반응시킨 후 수산화칼륨 또는 수산화나트륨, 그리고 콜로이드실리카를 첨가하여 반응시킨 다음 이를 고형화하는 방법으로 제조하는 고상 제설제 제조방법을 제공한다. 아울러 이 제설제 융빙 능력을 평가하고 염화칼슘과 소금의 융빙 성능과도 비교하였다. 그리고 본 발명에서 제공하는 기술에 의해 제조한 제설제와 염소화합물 제설제에 대한 철강재 부식성도 조사하였다. 본 발명의 상세한 구성 및 작용은 실시예를 통해 제시한다. 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
According to the present invention, there is provided a method for producing a solid-phase snow remover comprising reacting a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide with acetic acid, adding potassium hydroxide, sodium hydroxide, and colloidal silica to the mixture, and then solidifying the mixture. The snow melting ability of snow remover was also evaluated and compared with the melting performance of calcium chloride and salt. The steel corrosion resistance of the snow removers and chlorine compound snow removers produced by the technique provided by the present invention was also investigated. The detailed configuration and operation of the present invention are presented through examples. The present invention is not limited by the examples.

[[ 실시예Example 1]  One]

반응은 25 ℃로 유지된 플라스크에 초산 2.2몰을 넣고 격렬히 교반시키며 수산화칼슘과 수산화마그네슘이 혼합된 시료를 조금씩 부어 넣었다. 반응물은 3시간 동안 교반시킨 후 수산화칼슘 0.2 내지 0.8몰과 수산화마그네슘 0.2 내지 0.8몰을 혼합하였다. 이때 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합물은 두 물질의 혼합량이 1.0 몰이 되도록 하였다. 즉, 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합몰수가 수산화칼슘 0.2몰과 수산화마그네슘 0.8몰, 수산화칼슘 0.3몰과 수산화마그네슘 0.7몰, 수산화칼슘 0.5몰과 수산화마그네슘 0.5몰, 수산화칼슘 0.7몰과 수산화마그네슘 0.3몰, 수산화칼슘 0.8몰과 수산화마그네슘 0.2몰 등으로 각각 혼합하여 수산화칼슘과 수산화마그네슘 몰비가 2:8, 3: 7, 5:5, 7:3, 2:8이 되도록 혼합한 시료를 준비하였다. 혼합시료는 자연건조 후 시료를 120 ℃로 유지되는 건조기에 넣고 증발 건조시킨 후 분말 시료를 얻었다.   The reaction was carried out by adding 2.2 mol of acetic acid to the flask maintained at 25 ° C, stirring vigorously, and slowly pouring a sample mixed with calcium hydroxide and magnesium hydroxide. The reaction mixture was stirred for 3 hours, and then 0.2 to 0.8 mol of calcium hydroxide and 0.2 to 0.8 mol of magnesium hydroxide were mixed. At this time, the mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide was such that the mixing amount of the two substances was 1.0 mol. That is, the mixed molar number of calcium hydroxide and magnesium hydroxide is 0.2 mol and 0.5 mol of magnesium hydroxide, 0.3 mol of calcium hydroxide and 0.7 mol of magnesium hydroxide, 0.5 mol of calcium hydroxide and 0.5 mol of magnesium hydroxide, 0.7 mol of calcium hydroxide and 0.3 mol of magnesium hydroxide, And 0.2 mol of magnesium hydroxide were mixed to prepare samples in which the molar ratios of calcium hydroxide and magnesium hydroxide were 2: 8, 3: 7, 5: 5, 7: 3, and 2: 8, respectively. After drying the mixture, the sample was placed in a drier maintained at 120 ° C and evaporated to dryness to obtain a powder sample.

1 mol% KOH 용액 또는 1 mol% NaOH 용액과 콜로이드실리카(colloid silica; Ludox, 40%)를 투입한 후 교반시키며 3시간 동안 반응을 유지시켰다. 수산화칼륨 용액이나 수산화나트륨 용액의 투입 양은 수산화칼륨과 수산화마그네슘 혼합량을 1몰로 기준으로 하여 이에 대해 수산화칼륨의 몰수가 0.3 내지 1.0인 범위에서 반응모액에 첨가하였다. 콜로이드실리카는 결정화가 빨리 일어나도록 하고 성형성을 좋게 하기 위한 목적으로 첨가되며 실리카의 양이 0.1 몰이 되도록 조절하여 콜로이드실리카를 첨가하였다. 이와 같은 방법으로 제조한 제설제는 K(#)/CM(#1, #2)나 Na(#)/CM(#1, #2)로 표기하였다. 괄호 안의 #은 첨가된 수산화칼륨 혹은 수산화나트륨의 몰수를 나타낸다. #1과 #2는 각각 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 몰 비율비를 나타낸다. 건조된 분말 시료는 펠렛 성형기를 사용하여 평균 입자 크기가 2 mm인 알갱이로 제조하였다.
1 mol% KOH solution or 1 mol% NaOH solution and colloidal silica (Ludox, 40%) were added and stirred, and the reaction was maintained for 3 hours. The amount of the potassium hydroxide solution or the sodium hydroxide solution was added to the reaction mother liquor in a molar ratio of potassium hydroxide to 0.3 to 1.0 based on 1 mole of potassium hydroxide and magnesium hydroxide. The colloidal silica was added for the purpose of improving the crystallization speed and improving the moldability, and colloidal silica was added so that the amount of silica was adjusted to 0.1 mole. The snow removers manufactured by this method were expressed as K (#) / CM (# 1, # 2) or Na (#) / CM (# 1, # 2). In parentheses, # indicates the number of moles of potassium hydroxide or sodium hydroxide added. # 1 and # 2 represent molar ratio ratios of calcium hydroxide and magnesium hydroxide, respectively. The dried powder samples were prepared from pellets having an average particle size of 2 mm using a pellet mill.

융빙 실험은 제설제를 도로에 살포했을 때 눈을 녹일 수 있는 능력을 비교, 조사하기 위한 방법으로 미국의 Strategic Highway Research Program에서 제시한 Hanfbook of Test Methods for Evaluating Chemical Deicers의 평가 방법[Handbook of Test Methods for Evaluating Chemical Deicers., SHRP H-205.1-2, Test Method for Ice Melting of Solid/Liquid Deicing Chemicals, Strategic Highway Research Program, National Research Council, Washington, DC 1992.]에 따라 실험하였다. 이 문헌에 따라 시험접시는 28028010 mm 규격의 Plexiglas 두 개를 이용하여 만든 것으로 하나의 판에는 직경 228.5 mm의 구멍을 뚫은 후 나머지 한 판과 서로 접착하였다. 증류수 130 g을 시험접시에 동결시킨 후 얼음판 위에 제설제 시료 4.17 g을 골고루 살포하고 일정한 간격으로 녹은 얼음의 양을 주사기로 흡입하여 용융된 얼음의 누적량을 측정하였다.  The melting experiment is a method for comparing and investigating the ability to melt snow when spraying snow removers on the road. This method is described in the Handbook of Test Methods for Evaluating Chemical Deicers for Evaluating Chemical Deicers., SHRP H-205.1-2, Test Method for Ice Melting of Solid / Liquid Deicing Chemicals, Strategic Highway Research Program, National Research Council, Washington, DC 1992. According to this document, the test plate was made by using two Plexiglas of 28028010 mm in size, and one plate was punched with a hole having a diameter of 228.5 mm and then bonded to the other plate. 130 g of distilled water was frozen in a test dish, and 4.17 g of snowing agent sample was uniformly sprayed on an ice plate. The amount of ice melted at regular intervals was sucked by a syringe to measure the amount of accumulated ice.

도 1은 증진제를 첨가한 K/CM 제설제에 대한 -5 ℃와 -12 ℃에서 융빙실험 결과를 나타낸 것이다. 증진제로 첨가한 수산화칼륨의 양이 증가할수록 융빙량이 증가하였다. 수산화칼륨의 첨가량이 0.7 몰이 되면 융빙량이 염화칼슘의 90% 가깝게 도달하였다. 수산화칼륨 첨가량이 1.0 몰이 되면 염화칼슘의 융빙량보다 많아졌다. 60분까지는 융빙량이 지속적으로 증가하다가 이후에는 재결빙이 일어나지 않으면서 서서히 융빙되는 것으로 관찰되었다. 수산화칼륨의 첨가로 인해 융빙량이 증가한 것은 얼음과 수산화칼륨의 강력한 발열반응에 의한 융빙 효과가 더해져 융빙량이 증가한 결과로 보인다. 수산화칼륨의 첨가량이 많아질수록 융빙량이 많아진 것도 발열반응이 더 강하게 일어나기 때문으로 보인다.   FIG. 1 shows the results of melting experiments at -5.degree. C. and -12.degree. C. for K / CM snow remover with addition of an enhancer. As the amount of potassium hydroxide added as an enhancer increased, the amount of ice was increased. When the addition amount of potassium hydroxide was 0.7 mol, the amount of melting ice reached nearly 90% of the calcium chloride. When the amount of potassium hydroxide added was 1.0 mol, the amount of calcium chloride was larger than that of calcium chloride. It was observed that the amount of ice continued to increase until 60 minutes, after which it was gradually frozen without re-icing. The increase in the amount of melting ice due to the addition of potassium hydroxide seems to result from the increase in the amount of ice melted by the addition of the effect of ice-melting due to the strong exothermic reaction of ice and potassium hydroxide. The higher the amount of potassium hydroxide added, the greater the amount of ice melted and the higher the exothermic reaction.

표 1에 칼슘과 마그네슘 함량이 다른 CM에 KOH의 첨가량을 달리하여 제조한 제설제의 -5 ℃에서 측정한 융빙량을 정리하였다. K/CM(5:5)에서와 마찬가지로 K/CM(8:2)이나 K/CM(2:8)에서도 수산화칼륨의 첨가량이 1 몰일 때 융빙량이 가장 많았다. Table 1 summarizes the amount of melted ice measured at -5 ° C of the snow removers manufactured by varying the amount of KOH added to CM having different calcium and magnesium contents. K / CM (8: 2) or K / CM (2: 8) showed the largest amount of melting water when the amount of potassium hydroxide added was 1 mole, as in K / CM (5: 5)

표 2에는 칼슘과 마그네슘 함량이 다른 CM에 수산화나트륨의 첨가량을 달리 하여 제조한 제설제의 -5 ℃에서 측정한 융빙량을 정리하였다. 전체적으로 융빙량은 동일한 양의 수산화칼륨을 첨가하였을 경우보다 약간 적었다. NA(1.0)/CM(5:5)의 융빙량도 염화칼슘의 융빙량 만큼 증가하며 제설능이 향상되었다. 융빙량은 CM(5:5)에서와 마찬가지로 CM(8:2)이나 CM(2:8)에서도 수산화나트륨의 첨가량이 1 몰일 때 융빙량이 가장 많았다.
Table 2 summarizes the ice amount measured at -5 ° C of the snow removers manufactured by varying the amount of sodium hydroxide added to the CM having different contents of calcium and magnesium. Overall, the amount of ice melt was slightly less than when the same amount of potassium hydroxide was added. The amount of melting of NA (1.0) / CM (5: 5) was also increased by the amount of melting of calcium chloride and the improvement of the cutting performance was improved. Melting amount was the largest when the addition amount of sodium hydroxide was 1 mole in both CM (8: 2) and CM (2: 8), as in CM (5: 5).

수산화칼륨의 첨가에 따른 제설제의 -5 ℃에서 융빙량 The amount of melting ice at -5 ° C of the snow remover with addition of potassium hydroxide 시료
sample
KOH 첨가량(mol)
KOH addition amount (mol)
융빙량 (mL/g)
Melting amount (mL / g)
60 min
60 min
120 min
120 min
CM(8:2)
CM(5:5)
CM(2:8)
CM (8: 2)
CM (5: 5)
CM (2: 8)
0.3
0.3
3.21
4.95
4.10
3.21
4.95
4.10
3.43
6.50
4.30
3.43
6.50
4.30
CM(8:2)
CM(5:5)
CM(2:8)
CM (8: 2)
CM (5: 5)
CM (2: 8)
0.5
0.5
4.20
6.30
4.75
4.20
6.30
4.75
5.33
8.30
6.53
5.33
8.30
6.53
CM(8:2)
CM(5:5)
CM(2:8)
CM (8: 2)
CM (5: 5)
CM (2: 8)
1.0
1.0
7.35
9.00
7.55
7.35
9.00
7.55
8.55
13.4
9.70
8.55
13.4
9.70

수산화나트륨 첨가에 따른 제설제의 -5 ℃에서 융빙량 The amount of snow melting at -5 ℃ of the snow remover with addition of sodium hydroxide 제설제
Snow remover
NaOH 첨가량(mol)
NaOH addition amount (mol)
융빙량 (mL/g)
Melting amount (mL / g)
60 min
60 min
120 min
120 min
CM(8:2)
CM(5:5)
CM(2:8)
CM (8: 2)
CM (5: 5)
CM (2: 8)
0.3
0.3
3.16
4.53
4.05
3.16
4.53
4.05
3.41
6.30
4.25
3.41
6.30
4.25
CM(8:2)
CM(5:5)
CM(2:8)
CM (8: 2)
CM (5: 5)
CM (2: 8)
0.5
0.5
3.96
6.23
4.45
3.96
6.23
4.45
5.33
8.12
6.42
5.33
8.12
6.42
CM(8:2)
CM(5:5)
CM(2:8)
CM (8: 2)
CM (5: 5)
CM (2: 8)
1.0
1.0
6.98
8.67
7.23
6.98
8.67
7.23
8.32
12.7
9.21
8.32
12.7
9.21

[[ 실시예Example 2]  2]

본 발명에서 제공하는 제설제와 기존 염소화합물계 제설제의 강재 부식실험을 하였다. 제설제에 의한 철강재의 부식성은 K(1.0)/CM(5:5), Na(1.0)/CM(5:5)와 염소화합물계 제설제인 NaCl, CaCl2에 대해 조사하였다. 각 제설제를 증류수에 용해하여 3 wt% 용액 200 mL 씩을 각각 준비하였다.The corrosion test of the conventional snow removing agent and the chlorine compound snow removing agent provided by the present invention was carried out. Corrosion resistance of steel by snow remediation was investigated for K (1.0) / CM (5: 5), Na (1.0) / CM (5: 5) and NaCl and CaCl 2 as chlorine compound snow removers. Each of the snow removers was dissolved in distilled water and 200 mL of 3 wt% solution was prepared.

제설제 용액이 담긴 비이커에 가로 8 cm, 세로 1 cm, 두께가 0.05 cm이며 무게가 1.86 g인 철강재 시편을 각각 1개 씩 비이커에 넣고 25 로 유지된 실내 공간에 두고 시편의 부식 여부를 조사하였다. 부식 정도는 육안으로 관찰하며 사진촬영을 하고 24시간 간격으로 철강재 시편의 무게를 측정하여 부식에 의한 무게 변화를 측정하였다. 부식률은 부식에 의한 시편의 무게 증가율(F w )로 나타내며 이 값은 초기 시편의 무게(W i ), 5일 후 시편의 최종 무게(W f ) 값으로부터 (1)식에 따라 계산하였다.The steel specimens, each 8 cm in width, 1 cm in length, 0.05 cm in thickness, and 1.86 g in weight, were placed in a beaker with a beaker containing the snow remover solution and placed in a room kept at 25 ° C for corrosion of the specimen . The degree of corrosion was visually observed and photographs were taken and the weight change of steel specimens was measured at intervals of 24 hours. The corrosion rate is expressed by the weight increase rate ( F w ) of the specimen due to corrosion, which is calculated from the initial weight ( W i ) of the initial specimen and the final weight ( W f ) of the specimen after 5 days.

Figure 112013112838977-pat00001
(1)
Figure 112013112838977-pat00001
(One)

도 2에는 각 제설제를 용해시킨 용액의 강재에 대한 부식 현상을 촬영한 사진을 보였다. 1일이 경과할 때부터 염화칼슘 제설제가 용해된 용액은 강재가 녹이 슬어 노랗게 변하였다. 염화나트륨 제설제가 용해된 용액도 시간이 경과하면서 부식에 의해 노랗게 변하는 모습을 보였다. 이에 반해 K/CM와 Na/CM 제설제가 용해된 용액은 처음과 같이 맑은 모습을 유지하고 있어 강재의 부식이 일어나지 않음을 알 수 있었다.   FIG. 2 shows photographs of the corrosion phenomenon of the solution of the solution in which each snow remover was dissolved. From one day, the solution of the calcium chloride snow remover dissolved in the steel and turned yellow. The solution in which the sodium chloride snow remover dissolved also showed yellowing by corrosion over time. On the other hand, the solution in which the K / CM and Na / CM snow remover dissolved remained clear as the first time, indicating that the corrosion of the steel did not occur.

도 3에 각 제설제에 대한 강재 부식성 테스트 결과를 (1)식에 의해 계산된 강재 부식률로 나타내었다. 강재 부식률은 염화칼슘이 가장 컸다. 5일 경과 후 염화칼슘 제설제에 의한 철 시편의 부식률은 13.4%로 염화나트륨의 2배에 가까웠다. 따라서 염화칼슘이나 염화나트륨을 제설제로 사용할 경우 도로의 구조물이나 교량의 강재, 그리고 자동차의 금속 부분을 쉽게 부식시켜 손상을 일으킬 것으로 판단된다. 그러나 K/CM나 Na/CM 제설제는 5일 경과 후에도 철 시편을 거의 부식시키지 않았다. 결국 염소화합물 제설제에 포함된 염소 이온이 철 이온과 결합하여 염화철(FeCl2)을 형성거나, 염소 성분이 금속의 표면 막을 손상시켜 철과 산소의 반응을 쉽게 일어나 부식의 원인이 되기 때문이다. 본 발명에서 제시하는 제설제는 아세테이트 화합물로 생분해도가 높고 염소 성분이 포함되지 않아 금속 표면에 영향을 주지 않으므로 부식을 일으키지 않는다.
Fig. 3 shows the steel corrosion test results for each snow remover by the steel corrosion rate calculated by equation (1). The corrosion rate of steel was the largest with calcium chloride. After 5 days, the corrosion rate of the iron specimen by the calcium chloride snow remover was 13.4%, which is nearly twice that of sodium chloride. Therefore, when calcium chloride or sodium chloride is used as a snow removing agent, corrosion of road structures, steel of bridges, and metal parts of automobiles is likely to cause damage. However, K / CM or Na / CM snow remover almost did not corrode iron specimens after 5 days. As a result, chlorine ions contained in the chlorine compound snow removing agent combine with iron ions to form iron chloride (FeCl 2 ), or the chlorine component damages the surface film of the metal, thereby easily reacting with iron and oxygen to cause corrosion. The snow remediation agent proposed in the present invention is an acetate compound and does not cause corrosion because it has high biodegradability and does not contain a chlorine component and does not affect the metal surface.

없음none

Claims (3)

수산화칼슘과 수산화마그네슘 혼합물을 초산에 투입하여 교반시키는 단계; 이 용액에 수산화칼륨 용액 또는 수산화나트륨 용액과 콜로이드 실리카를 첨가한 후 교반시키는 단계; 이 조성물을 건조기에서 건조시켜 분말화하는 단계; 및 생성된 분말을 펠렛 성형기를 이용하여 알갱이를 만드는 단계를 포함하는 비염화물 고체 제설제의 제조방법
Adding a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide to acetic acid and stirring the mixture; Adding potassium hydroxide solution or sodium hydroxide solution and colloidal silica to the solution, and stirring the mixture; Drying the composition in a drier and pulverizing the composition; And a step of granulating the resulting powder using a pellet milling machine.
제1항에 있어서 수산화칼슘과 수산화마그네슘의 혼합 몰비는 수산화칼슘:수산화마그네슘 비율이 2:8 내지 8:2인 것을 특징으로 하는 비염화물 고체 제설제의 제조방법
The method according to claim 1, wherein the mixed molar ratio of calcium hydroxide to magnesium hydroxide is in the range of 2: 8 to 8: 2 by weight of calcium hydroxide: magnesium hydroxide
제1항에 있어서 수산화칼륨 용액이나 수산화나트륨 용액 중 수산화칼슘과 수산화마그네슘 혼합물 1몰에 대하여 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이 0.3 내지 1몰 비율인 것을 특징으로 하는 비염화물계 고체 제설제의 제조방법

The process for producing a non-saline solid snow remover as claimed in claim 1, wherein potassium hydroxide or sodium hydroxide is contained in a proportion of 0.3 to 1 mol based on 1 mol of a mixture of calcium hydroxide and magnesium hydroxide in the potassium hydroxide solution or the sodium hydroxide solution

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