KR102226628B1

KR102226628B1 - 친환경 액상 제설제 조성물

Info

Publication number: KR102226628B1
Application number: KR1020200065693A
Authority: KR
Inventors: 최낙헌
Original assignee: 주식회사 이노바텍
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2021-03-11

Abstract

본 발명은 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮고, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하며 환경오염을 일으키지 않는 친환경 액상 제설제 조성물에 관한 것으로서, 염화물 100중량부에 대해 인산염 0.2 내지 10중량부 및 이타콘산 0.2 내지 0.3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 액상 제설제 조성물{Eco-friendly liquid snow removal composition}

본 발명은 친환경 액상 제설제 조성물에 관한 것으로서, 특히, 장기간 보관시 분산성이 향상되어 염화칼슘에 의한 층분리가 방지되고, 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하고 환경오염을 일으키지 않는 친환경 액상 제설제 조성물에 관한 것이다.

현재 국내에서 사용되고 있는 제설제는 가격이 저렴한 염화칼슘 (CaCl₂)이나 염화나트륨 (NaCl)이 대표적이다. 상기 염화칼슘은 조해성이 뛰어난 물질로서, 주변의 수분을 흡수하여 제설작용을 일으킨다. 또한, 염화칼슘은 물에 용해될 때 발열반응을 일으키므로, 빠르고 효과적인 제설작업이 가능하다는 장점이 있다. 그리고 염화나트륨은 발열반응을 일으키지 않지만, 염화칼슘과 같이 수분을 흡수하여 용해되면서 어는점 내림 현상을 일으킨다, 이러한 현상으로 인해 염화나트륨과 염화칼슘은 제설 기능뿐 아니라, 재결빙 현상 또한 방지해 주는 저렴하고 효과적인 제설제이다.

그러나 이러한 염화칼슘이나 염화나트륨은 염소 이온(Cl^-)이 다량 존재하므로, 철(Fe)과 반응하면 급격히 염화철(FeCl₂)을 형성하여 자동차, 철근, 철골 등의 구조물을 심각하게 부식시킨다.

특히, 염화칼슘은 매우 빠른 속도로 철 뿐만 아니라 콘크리트, 아스팔트 등도 부식시킴으로써 자동차, 교량은 물론, 모든 도로시설물의 수명을 단축시킨다. 또한, 물에 용해되어 하천 및 토양에 유입되면서 수질오염 및 토양의 산성화를 유발할 뿐 아니라, 도로변의 초목, 작물 등 식물을 고사시키고 동물의 발과 피부에 피부병, 가려움증을 유발하는 등 환경에 극심한 피해를 주는 원인으로 알려져 있다.

상기 염화칼슘의 문제점을 해결하기 위하여, 최근 염화칼슘 보다는 독성이 적은 염화마그네슘 (MgCl₂)을 염화칼슘과 함께 사용하고 있지만, 상기 염화마그네슘 역시 염소 이온으로 인한 부식성으로 인해 그 사용이 문제가 되고 있다.

위와 같은 문제를 해결하기 위하여 친환경 제설제가 특허문헌 0001 및 0002 등이 제안된 바 있다.

특허문헌 0001은 염화칼슘 10~40중량%, 염화마그네슘 10~40중량%, 글루콘산염 1~10중량%, 아질산염 1~10중량%, 물 40~60중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물에 관한 것으로서, 금속이나 콘크리트 구조물 등의 내식성이 우수하여 환경 친화적이며, 분산성과 유동성이 좋아 균일하게 살포할 수 있어 제설 작업성이 우수하며, 가격이 저렴한 특징이 있다.

특허문헌 0002는 염화칼슘 용액 100중량부에 대하여 구연산과 디에탄올아민과 아질산나트륨 및 암모니아를 포함하는 첨가제 0.1 내지 5.0중량부를 함유하는 저부식성 염화칼슘계 액상 제설제에 관한 것으로서, 제설효과가 우수한 염화칼슘을 주성분으로 하면서 철의 부식, 토양 오염 등을 불러일으키는 염화칼슘의 환경적 부작용은 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

그러나, 특허문헌 0001 및 0002에서 부식방지 원료로서 사용된 아질산나트륨은 유독성 화학물질 및 수생환경 급성 유해성 물질로 분류되어 있고, 액상 제설제의 층분리를 막을 수 있는 분산제가 첨가되지 않아 겨울철 액상 제설제의 용해도가 감소하면 장기관 보관 시 층분리가 일어날 가능성이 높은 단점이 있다

KR 10-1315618 B1 (2013.09.30) KR 10-1283679 B1 (2013.07.02)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 장기간 보관시 분산성이 향상되어 염화칼슘에 의한 층분리가 방지되고, 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하고 환경오염을 일으키지 않는 친환경 액상 제설제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

물 100중량부에 대해 염화물 50 내지 70중량부, 인산염 3 내지 5중량부 및 이타콘산 0..2 내지 0.3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물을 제공한다.

상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘의 혼합물로 이루어지고, 상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘이 1~50:200~400:1~50의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨으로 이루어지고, 상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨이 3:2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.

삭제

본 발명의 친환경 액상 제설제 조성물은 장기간 보관시 분산성이 향상되어 염화칼슘에 의한 층분리가 방지되고, 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하고, 환경오염을 일으키지 않는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 친환경 액상 제설제 조성물에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 친환경 액상 제설제 조성물은 물 100중량부에 대해 염화물 50 내지 70중량부, 인산염 3 내지 5중량부 및 이타콘산 0.2 내지 0.3중량부를 포함한다.

상기 염화물은 어는점을 강하시켜 눈을 녹이기 위한 것으로서, 염화칼슘, 염화나트륨 및 염화마그네슘의 혼합물로 이루어진다.

상기 염화칼슘은 수분을 스스로 흡수하는 성질이 있는 백색 결정으로서, 물과 섞으면 물의 어는점을 낮추고 물과 반응할 때 열을 발생시켜 어는점을 강하시킨다.

그리고, 상기 염화나트륨은 염화칼슘과 마찬가지로 조해성을 띄고 있어 눈 또는 얼음과 반응해 염화물 수용액 상태가 되어 어는점을 강하시켜 눈 또는 얼음을 녹이는 융빙제 역할을 한다.

상기 염화마그네슘은 흡습성이 강하고 물에 잘 녹으며, 친환경 액상 제설제 조성물의 어는점을 강하시켜 융빙제의 역할을 한다.

상기 염화물은 물 100중량부에 대해 50 내지 70중량부 혼합되는 것이 좋다. 상기 염화물이 50중량부 미만으로 혼합되는 경우 제설제의 융빙능력이 좋지 못하고, 70중량부 초과로 혼합되는 경우 액상 제설제의 층분리가 발생할 수 있고 부식성이 높아지는 문제가 있다.

특히, 상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘이 1~50:200~400:1~50의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.

상기 염화나트륨이 적게 혼합될 경우 융빙성이 떨어지고, 많이 혼합되면 융빙성은 강화되나 부식성이 높아지는 문제가 있다.

그리고 상기 염화칼슘이 적게 혼합되면 조성물의 융빙 역할이 미비하고, 많이 혼합될 경우 융빙성은 향상되나 과포화현상으로 침전물이 형성되고 부식성이 심해지는 문제가 있다.

상기 염화마그네슘이 적게 혼합될 경우 조성물의 융빙 역할이 미비하고, 많이 혼합되면 융빙성은 향상되나 부식성이 증가되는 문제가 있다.

다음으로, 상기 인산염은 상기 염화물에 의해 융빙시 차량, 도로시설물 등의 금속이 부식되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨을 사용하는 것이 좋다. 특히, 상기 인산나트륨 및 상기 인산칼륨은 3:2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 인산나트륨이 적게 혼합될 경우 부식방지 효율이 감소하고, 많이 혼합되면 제설제의 원가가 상승하는 문제가 있다.

그리고 상기 인산염은 상기 물 100중량부에 대해 3 내지 5중량부를 혼합하는 것이 좋다. 상기 인산염이 3 중량부 미만으로 혼합될 경우 차량, 도로시설물 등의 금속의 부식을 효과적으로 방지하지 못하고, 5 중량부를 초과하는 경우 부식방지능력은 향상되나 융빙능력이 감소되는 문제가 있다.

다음으로, 상기 이타콘산은 분산성을 향상시켜 액상 제설제를 장시간 보관하더라도 염화칼슘에 의한 층분리가 발생되는 것을 방지하고, 분산성에 의한 융빙능력과 부식방지능력을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 염화물 100중량부에 대해 0.2 내지 0.3 중량부를 혼합하는 것이 좋다.

상기 이타콘산을 0.2 중량부 미만으로 혼합할 경우 액상제설제의 분산성이 감소하여 층분리가 발생할 우려가 있고, 0.3 중량부 초과로 혼합하면 제설제의 원가가 상승하는 문제가 있다.

삭제

이하, 본 발명의 친환경 액상 제설제 조성물을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 내지 4, 비교예 1]

물에 염화물, 인산염 및 이타콘산을 표 1의 중량비로 교반기에 투입한 후 교반하여 액상 제설제를 제조하였다.

그리고 염화물로서 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘을 1:36:1의 중량비로 혼합하여 사용하였고, 인삼염으로서 인산나트륨 및 인산칼륨을 3:2의 중량비로 혼합하여 사용하였다.

	물 (중량비)	염화물 (중량비)	인산염 (중량비)	이타콘산 (중량비)
실시예 1	100	60	4	0.05
실시예 2	100	60	4	0.1
실시예 3	100	60	4	0.2
실시예 4	100	60	4	0.3
비교예 1	100	60	4	-

[액상 제설제의 보관성 평가]

과립성형기에 의해 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 액상 제설제를 용기에 주입하여 보관하였다. 그리고 영하 15℃ 조건에서 30일 경과한 후 용기에 담긴 액상 제설제에 층분리가 발생되었는지 여부를 육안으로 관찰하였고, 층분리 미발생 '×', 층분리 발생 '△', 층분리 과다 발생 '○'으로 평가하였고, 그 결과를 표 2로 나타냈다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1
보관성 평가	△	×	×	×	○

표 2와 같이, 비교예 1의 액상 제설제의 경우 층분리가 심하게 발생하였고, 실시예 1의 액상 제설제의 경우 층분리 발생이 완화되어 층분리가 희미하게 관찰되었으며, 특히, 실시예 2 내지 4의 액상 제설제의 경우 층분리가 관찰되지 않았다.

[액상 제설제의 융빙성능 평가]

실시예 1 내지 4의 액상 제설제 및 비교예 1의 액상 제설제에 대하여 융빙성능을 시험하였다. 융빙성능 시험방법은 얼음에 각 액상 제설제를 주입한 후 영하 3℃, 영하 7℃, 영하 12℃ 및 영하 15℃에서 15분, 30분, 60분 동안의 융빙량을 측정하고, 기준 물질 대비 융빙성능으로 계산하였고, 그 결과를 표 3으로 나타냈다. 이때 기준 물질은 조건이 영하 3℃ 및 영하 7℃인 경우 시약급 염화나트륨을 단독으로 사용하였고, 영하 12℃ 및 영하 15℃인 경우 시약급 염화나트륨과 염화칼슘을 7:3의 중량비로 혼합하여 사용하였으며, 기준 물질을 탈이온수에 포화상태로 녹인 후 시험 온도에 1시간 이상 보관한 수용액의 상청액을 얼음에 주입하여 융빙량을 측정하였다.

	조건	15분 (%)	30분 (%)	60분 (%)
실시예 1	-3℃	108	109	108
	-7℃	102	105	108
	-12℃	105	102	105
	-15℃	101	103	110
실시예 2	-3℃	107	110	106
	-7℃	108	104	102
	-12℃	103	109	110
	-15℃	106	105	109
실시예 3	-3℃	112	108	104
	-7℃	113	104	109
	-12℃	109	111	115
	-15℃	108	108	112
실시예 4	-3℃	106	108	107
	-7℃	111	107	110
	-12℃	108	106	105
	-15℃	105	109	112
비교예 1	-3℃	102	101	103
	-7℃	105	105	101
	-12℃	106	100	105
	-15℃	107	105	103

[액상 제설제의 강재부식성 평가]

실시예 1 내지 4의 액상 제설제 및 비교예 1의 액상 제설제와, 순도 98% 이상의 염화나트륨을 질량분율 3.0% 농도로 희석시킨 기준물질 수용액을 각각 준비하였다. 실시예 1 내지 4의 액상 제설제 및 비교예 1의 액상 제설제, 기준물질 수용액에 각각 일반용 강판재질의 시험편을 10분간 완전히 담근 후 꺼내어 50분간 방치하는 동작을 7일 동안 반복하고, 건조시켰다.

건조된 시험편들을 각각 시트르산수소이암모늄 20% 수용액에 넣어 70 ℃에서 30분간 담가 부식 생성물을 제거하고, 건조시킨 후 부식 생성물이 제거된 시험편의 질량을 측정하여, 부식 생성물의 질량을 계산하였다.

기준물질 수용액에 의해 시험편에 생성된 부식 생성물의 질량 대비 실시예 1 내지 4의 액상 제설제에 의해 시험편에 생성된 부식 생성물의 질량의 백분율을 계산하여 부식률을 측정하였고, 측정된 부식률을 표 4로 나타냈다.

	부식전 시험편 질량 (g)	부식후 시험편 질량 (g)	부식률 (%)
대조구	36.5699	35.9974	100
실시예 1	36.7426	36.6611	12.25
실시예 2	36.8108	36.7759	10.06
실시예 3	36.7582	36.7363	9.53
실시예 4	36.6547	36.6257	7.85
비교예 1	36.8245	36.5561	21.89

표 4에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 액상 제설제는 부식률이 12.25% 이하로 비교예 1에 비하여 낮게 평가되는 등 부식방지성이 우수하다. 특히, 실시예 3 및 4의 경우 부식률이 9.53% 이하로 낮아 부식방지성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.

Claims

물 100중량부에 대해 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘이 1~50:200~400:1~50의 중량비로 혼합된 염화물 50 내지 70중량부, 인산염 3 내지 5중량부 및 이타콘산 0.2 내지 0.3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물.
제2항에 있어서,
상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨이 3:2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 액상 제설제 조성물.
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