KR102500195B1 - 융빙제 조성물 및 이를 이용한 제설 또는 제빙 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융빙제 조성물 및 이를 이용한 제설 또는 제빙 방법에 관한 것으로서, 상기 융빙제 조성물을 이용하면 단시간 내에 중합반응이 일어나면서, 중합열에 의한 제설 및 제빙효과를 나타내므로, 이를 효과적으로 철도차량 하부면에 이용할 수 있다.

Description

융빙제 조성물 및 이를 이용한 제설 또는 제빙 방법{Melting agent composition and method for removing snow or ice using the same}
본 발명은 융빙제 조성물 및 이를 이용한 제설 또는 제빙 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량 하부용으로 사용되며 스스로 발열하여 제설, 제빙 등의 기능을 수행하는 보다 경제적이고 효율적인 융빙제에 관한 것이다.
겨울철 고속철도차량 하부 및 대차부에 부착된 설빙이 차량 운행 시 도상 자갈 구간에서 고속으로 낙하하여 자갈을 비산시켜 이로 인한 철도차량 구조물 및 시설물의 피해가 발생하고 있으며, 이러한 동절기 피해는 고속철도 개통 이후 지속되고 있다. 직접적인 피해로는 고속철도차량 창유리, 차축 보호재, 주행장치 구성품, 궤도 구성품, 신호보안장치 등의 파손이 있으며, 간접적으로는 기타 장애에 의한 열차지연, 유지보수 비용 부담 증가 및 주행 안정성 저하 등의 문제를 가지고 있다.
또한, 고속철도차량 설빙에 의한 자갈비산 피해 이외에도 철도차량에서는 출입문 동결, 제동장치 잔류수분 동결, 차량 노출부 전기장치 결빙 등의 차량 동결에 의해 열차 지연 및 부품장치 기능 저하의 주요 요인이 되고 있어, 효율적인 고속철도차량 설빙 피해 예방 및 대응 방안이 필요한 실정이다.
이러한 문제점 해결을 위해 철도운영기관에서는 자체적으로 자갈 비산 방지 네트, 감속 운행, 인력에 의한 차량 제빙 등 운영 및 유지보수 관점에서의 대책을 수립하여 대응하고 있지만 한계점을 가지고 있다.
현재 철도차량 동결 및 결빙 시 제빙작업은 차량기지 내 인력에 의한 제설에 의존하고 있고 고속차량의 경우 이동식 열풍기를 사용하고 있다. 그러나 제빙에 소요되는 시간이 상당히 오래 걸리고, 에너지 효율이 떨어지며 동절기에 한정하여 일시적으로 인력이 과다하게 필요하다는 문제점들이 있다.
또한, 평창올림픽을 목표로 건설한 강릉차량기지에서 2017년 고압온수 시스템을 설치하여 제빙을 진행하고 있지만 이는 제빙작업 이후 남은 수분이 재결빙되는 문제점을 가지고 있고, 물을 가열하는데 보일러를 사용하고 있어 에너지 비용이 과다하게 소모되며, 더불어 저장탱크와 이송배관에 부식을 유발하는 문제점 등을 가지고 있다.
본 발명자들은 겨울철 고속철도 차량에 적합한 제설 또는 제빙용 조성물을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 중합성 단량체 및 고분자 가교제를 포함하는 1제 및, 중합 개시제를 포함하는 2제를 혼합하여 사용하는 융빙제 조성물을 개발하였다.
이에, 본 발명의 목적은
아크릴아마이드계의 중합성 단량체(polymerizable monomer), 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체(crosslinkable monomer), 및 물을 포함하는 1제; 및
중합 개시제(polymerization initiator) 및 다가 알코올을 포함하는 2제를 포함하는 융빙제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다음을 포함하는 제설 또는 제빙 방법을 제공하는 것이다:
아크릴아마이드계의 중합성 단량체, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체, 및 물을 포함하는 1제를 도포 또는 살포하는 1제 처리 단계; 및
중합 개시제 및 다가 알코올을 포함하는 2제를 도포 또는 살포하는 2제 처리 단계.
본 발명의 조성물은 이형제의 구조를 가지는 융빙제로서, 1제와 2제가 혼합되어 단시간 내에 중합반응이 일어나면서, 중합열에 의한 제설 및 제빙효과를 나타낸다. 중합열 이외에 발열을 위한 별도의 물질 또는 절차가 필요하지 않으므로 에너지 비용이 절감된다.
또한 중합 반응이 완료되면서 고온의 겔을 형성하여 얼음에서 흘러내리지 않고 부착되며, 기존 방법의 수행에 따른 융빙으로 인한 수분 유입에 따른 겔의 결빙을 방지함으로써 지속적인 융빙성을 나타낸다. 최종적으로 형성된 겔은 손쉽게 탈락이 가능하므로 철도차량 하부면에 적용시 부식 영향성이 적다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 양태는
아크릴아마이드계의 중합성 단량체(polymerizable monomer), 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체(crosslinkable monomer), 및 물을 포함하는 1제; 및
중합 개시제(polymerization initiator) 및 다가 알코올을 포함하는 2제
를 포함하는 융빙제 조성물이다.
본 발명에 있어서 아크릴아마이드계 중합성 단량체는 아크릴아마이드; (메트)아크릴아마이드; 및 N-메틸 (메트)아크릴아마이드, N-에틸 (메트)아크릴아마이드, N-프로필 (메트)아크릴아마이드, N-부틸 (메트)아크릴아마이드, N,N-디메틸 (메트)아크릴아마이드 및 다이아세톤 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 N-치환 (메트)아크릴아마이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 아크릴아마이드인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 아크릴아마이드계 가교성 단량체는 메틸렌비스(메트)아크릴아마이드 또는 에틸렌비스(메트)아크릴아마이드를 포함하는 다관능 (메트)아크릴아마이드인 것일 수 있고, 예를 들어, N,N''-메틸렌비스아크릴아마이드인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 중합 개시제는 소듐퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 및 암모늄퍼설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 소듐퍼설페이트인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 다가 알코올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 1,2-프로필렌디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 트리메티롤프로판, 펜타에리스리톨, 2,2-비스(2,3-디히드록시프로필옥시페닐)프로판, 트리메티롤에탄, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 및 디펜타에리스리톨로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 에틸렌 글리콜인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 융빙제 조성물은 아크릴아마이드계의 중합성 단량체 5.0 내지 60.0 중량%, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체 0.1 내지 1.0 중량% 및 물을 포함하는 1제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 아크릴아마이드계 중합성 단량체는 1제의 전체 중량에 대하여 10.0 내지 60.0 중량%, 15.0 내지 60.0 중량%, 20.0 내지 60.0 중량%, 25.0 내지 60.0 중량%, 30.0 내지 60.0 중량%, 35.0 내지 60.0 중량%, 또는 40.0 내지 60.0 중량%, 예를 들어, 45.0 내지 60.0 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계 가교성 단량체는 1제의 전체 중량에 대하여 0.2 내지 1.0 중량%, 0.3 내지 1.0 중량%, 0.4 내지 1.0 중량%, 0.5 내지 1.0 중량%, 0.1 내지 0.8 중량%, 0.2 내지 0.8 중량%, 또는 0.3 내지 0.8 중량%, 0.5 내지 0.8 중량%, 0.1 내지 0.5 중량%, 0.2 내지 0.5 중량%, 또는 0.3 내지 0.5 중량%, 예를 들어, 0.4 내지 0.5 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 1제의 조성물 중 물은, 전체 1제 조성물 중에서 아크릴아마이드계 중합성 단량체, 및 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계 가교성 단량체를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서 융빙제 조성물은 중합 개시제 1.0 내지 10.0 중량% 및 다가 알코올을 포함하는 2제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 중합 개시제는 2제의 전체 중량에 대하여 2.0 내지 10.0 중량%, 3.0 내지 10.0 중량%, 1.0 내지 5.0 중량%, 2.0 내지 5.0 중량%, 3.0 내지 5.0 중량%, 또는 1.0 내지 4.0 중량%, 예를 들어, 3.0 내지 4.0 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 2제의 조성물 중 다가 알코올은, 전체 2제 조성물 중에서 중합 개시제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서 융빙제 조성물은 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 및 N-벤질디메틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합반응 촉매제를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 중합반응 촉매제는 융빙제 조성물의 전체 중량에 대하여 1.0 내지 5.0 중량%, 2.0 내지 5.0 중량%, 또는 3.0 내지 5.0 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 융빙제 조성물이 중합반응 촉매제를 포함하는 경우, 1제의 조성물 중 물은, 전체 1제 조성물 중에서 아크릴아마이드계 중합성 단량체, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계 가교성 단량체, 및 중합반응 촉매제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
상기 융빙제 조성물이 중합반응 촉매제를 포함하는 경우, 2제의 조성물 중 다가 알코올은, 전체 2제 조성물 중에서 중합 개시제 및 중합반응 촉매제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
상기 융빙제 조성물 중 고분자인 중합성 단량체 및 가교성 단량체의 함량은 반응의 안정성 및 겔화 시간을 고려하여 하한 및 상한 수치를 결정하였다. 겔화까지의 시간 및 발열량을 고려하여 하한 수치를 결정하였다. 또한 중합성 단량체 및 가교성 단량체의 함량이 증가하면 중합 시 필요한 용매(물)의 양이 줄어들어 반응이 폭발적으로 일어날 수 있으므로, 반응의 안정성을 고려하여 상한 수치를 결정하였다.
본 발명의 융빙제 조성물은 중합열에 의해 단시간에 온도가 상승하여 최대온도에 도달한다. 종래 제설, 제빙제로 사용되던 염화칼슘과 비교하여 온도 상승에 필요한 시간이 매우 적으므로 빠른 시간 내에 융빙효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서 융빙제 조성물은 첨가제로서 금속부식 방지제 또는 산화방지제를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 금속부식 방지제는 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 시클로헥실아민, 몰리브데이트 또는 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
산화방지제는 소듐니트레이트, 디부틸 하이드록시 톨루엔, 부틸하이드록시 아니솔, 트리페닐포스페이트 또는 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서 융빙제 조성물은 이형제를 활용하여 보다 효율적인 고속철도 차량 하부용 융빙제로 제공될 수 있다. 본 발명의 융빙제 조성물은 1제와 2제가 살포되어 혼합되면서 단시간 내에 스스로 발열하기 때문에 에너지 비용을 절감할 수 있고, 점차 반응이 완료되면서 고온의 겔을 형성하여 얼음에서 흘러내리지 않고 부착되어 지속적으로 융빙 성능을 보인다.
본 발명의 융빙제 조성물은 1초 내지 1분 이내에 중합반응에 의해 겔화될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 융빙제 조성물은 10초 이내에 겔화되며, 20초 내외에 최대온도에 도달하였다.
본 발명의 다른 양태는 다음을 포함하는 제설 또는 제빙 방법이다:
아크릴아마이드계의 중합성 단량체, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체, 및 물을 포함하는 1제를 도포 또는 살포하는 1제 처리 단계; 및
중합 개시제 및 다가 알코올을 포함하는 2제를 도포 또는 살포하는 2제 처리 단계.
본 발명에 있어서 1제 처리 단계는 아크릴아마이드계의 중합성 단량체, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체, 및 물을 혼합하여 제설 또는 제빙하고자 하는 대상 또는 장소에 도포 또는 살포함으로써 수행되는 것일 수 있다.
상기 1제는 아크릴아마이드계의 중합성 단량체 5.0 내지 60.0 중량%, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체 0.1 내지 1.0 중량% 및 물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 아크릴아마이드계 중합성 단량체는 아크릴아마이드; (메트)아크릴아마이드; 및 N-메틸 (메트)아크릴아마이드, N-에틸 (메트)아크릴아마이드, N-프로필 (메트)아크릴아마이드, N-부틸 (메트)아크릴아마이드, N,N-디메틸 (메트)아크릴아마이드 및 다이아세톤 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 N-치환 (메트)아크릴아마이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 아크릴아마이드인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴아마이드계 중합성 단량체는 1제의 전체 중량에 대하여 10.0 내지 60.0 중량%, 15.0 내지 60.0 중량%, 20.0 내지 60.0 중량%, 25.0 내지 60.0 중량%, 30.0 내지 60.0 중량%, 35.0 내지 60.0 중량%, 또는 40.0 내지 60.0 중량%, 예를 들어, 45.0 내지 60.0 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 아크릴아마이드계 가교성 단량체는 메틸렌비스(메트)아크릴아마이드 또는 에틸렌비스(메트)아크릴아마이드를 포함하는 다관능 (메트)아크릴아마이드인 것일 수 있고, 예를 들어, N,N''-메틸렌비스아크릴아마이드인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계 가교성 단량체는 1제의 전체 중량에 대하여 0.2 내지 1.0 중량%, 0.3 내지 1.0 중량%, 0.4 내지 1.0 중량%, 0.5 내지 1.0 중량%, 0.1 내지 0.8 중량%, 0.2 내지 0.8 중량%, 또는 0.3 내지 0.8 중량%, 0.5 내지 0.8 중량%, 0.1 내지 0.5 중량%, 0.2 내지 0.5 중량%, 또는 0.3 내지 0.5 중량%, 예를 들어, 0.4 내지 0.5 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 1제의 조성물 중 물은, 전체 1제 조성물 중에서 아크릴아마이드계 중합성 단량체, 및 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계 가교성 단량체를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서 2제 처리 단계는 중합 개시제 및 다가 알코올을 혼합하여 제설 또는 제빙하고자 하는 대상 또는 장소에 도포 또는 살포함으로써 수행되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 융빙제 조성물은 중합 개시제 1.0 내지 10.0 중량% 및 다가 알코올을 포함하는 2제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 중합 개시제는 소듐퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 및 암모늄퍼설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 소듐퍼설페이트인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 중합 개시제는 2제의 전체 중량에 대하여 2.0 내지 10.0 중량%, 3.0 내지 10.0 중량%, 1.0 내지 5.0 중량%, 2.0 내지 5.0 중량%, 3.0 내지 5.0 중량%, 또는 1.0 내지 4.0 중량%, 예를 들어, 3.0 내지 4.0 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 다가 알코올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 1,2-프로필렌디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 트리메티롤프로판, 펜타에리스리톨, 2,2-비스(2,3-디히드록시프로필옥시페닐)프로판, 트리메티롤에탄, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 및 디펜타에리스리톨로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 에틸렌 글리콜인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 2제의 조성물 중 다가 알코올은, 전체 2제 조성물 중에서 중합 개시제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
상기 제설 또는 제빙 방법은, 1제 처리 단계를 먼저 수행한 후 이어서 2제 처리 단계를 수행하는 것일 수 있고, 2제 처리 단계를 먼저 수행한 후 이어서 1제 처리 단계를 수행하는 것일 수 있고, 또한 1제와 2제를 혼합하여 동시에 처리함으로써 1제 처리 단계 및 2제 처리 단계를 동시에 수행하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 제설 또는 제빙 방법은, 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 및 N-벤질디메틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합반응 촉매제를 도포 또는 살포하는 중합반응 촉매제 처리 단계를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 중합반응 촉매제 처리 단계는 1제 처리 단계 또는 2제 처리 단계와 별도의 단계로서 수행될 수 있고, 1제 처리 단계에서 사용되는 1제에 중합반응 촉매제를 첨가함으로써 1제 처리 단계와 동시 수행될 수 있고, 또한 2제 처리 단계에서 사용되는 2제에 중합반응 촉매제를 첨가함으로써 2제 처리 단계와 동시 수행될 수 있다.
상기 중합반응 촉매제는 제설 또는 제빙 조성물의 전체 중량에 대하여 1.0 내지 5.0 중량%, 2.0 내지 5.0 중량%, 또는 3.0 내지 5.0 중량%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 융빙제 조성물이 중합반응 촉매제를 포함하는 경우, 1제의 조성물 중 물은, 전체 1제 조성물 중에서 아크릴아마이드계 중합성 단량체, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계 가교성 단량체, 및 중합반응 촉매제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
상기 융빙제 조성물이 중합반응 촉매제를 포함하는 경우, 2제의 조성물 중 다가 알코올은, 전체 2제 조성물 중에서 중합 개시제 및 중합반응 촉매제를 제외한 나머지 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명은 융빙제 조성물 및 이를 이용한 제설 또는 제빙 방법에 관한 것으로서, 상기 융빙제 조성물을 이용하면 단시간 내에 중합반응이 일어나면서, 중합열에 의한 제설 및 제빙효과를 나타내므로, 이를 효과적으로 철도차량 하부면에 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 융빙제 조성물에 의한 금속의 부식 여부를 확인한 사진이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)%이다.
제조예: 융빙제 조성물의 제조
원재료로 아크릴아마이드(Acrylamide), 고분자 가교제로 N,N''-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N′-Methylenebisacrylamide), 촉매로 트리에탄올아민(Triethanolamine), 용매로 물(Water)을 포함하는 1제를 제조하고, 개시제로 소듐퍼설페이트(Sodium persulfate), 용매로 다가 알코올(에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 또는 글리세린(Glycerin)), 물 또는 1가 알코올(에탄올)을 포함하는 2제를 제조하여 하기 표 1과 같이 융빙제 조성물을 준비하였다.
단위 (g) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
1제 아크릴아마이드
(Acrylamide)		 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00
N,N''-메틸렌비스아크릴아마이드
(N,N'-Methylenebisacrylamide)		 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
트리에탄올아민
(Triethanolamine)		 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
물
(Water)		 19.75 19.75 19.75 19.75 19.75
2제 소듐퍼설페이트
(Sodium persulfate)		 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50
다가 알코올 에틸렌 글리콜 48.50 - - - -
프로필렌 글리콜 - 48.50 - - -
글리세린 - - 48.50 - -
물 - - - 48.50 -
1가 알코올 에탄올 - - - - 48.50
합계 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
2제의 용매에 물을 첨가하면 다가알코올의 점성을 낮춰 살포가 용이해지는 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 어는점이 내려가 추운 겨울철 보관이 용이하다. 특히 1가 알코올인 에탄올은 인화성 물질에 해당하여 보관 시 각별한 주의사항이 필요한데, 물을 첨가함에 따라 인화점이 올라가 보관이 용이해진다.
따라서 물의 첨가 여부에 따른 융빙제 조성물의 성능을 비교하기 위하여 용매로 물을 사용하지 않은 실시예 1, 2, 3 및 비교예 2를 기준으로, 물을 20 g 첨가한 융빙제 조성물인 실시예 1-1, 2-1, 3-1 및 비교예 2-1를 추가적으로 제조하여 표 2로 나타내었다.
단위 (g) 실시예1-1 실시예2-1 실시예3-1 비교예2-1
1제 아크릴아마이드
(Acrylamide)		 25.00 25.00 25.00 25.00
N,N''-메틸렌비스아크릴아마이드
(N,N'-Methylenebisacrylamide)		 0.25 0.25 0.25 0.25
트리에탄올아민
(Triethanolamine)		 5.00 5.00 5.00 5.00
물
(Water)		 19.75 19.75 19.75 19.75
2제 소듐퍼설페이트
(Sodium persulfate)		 1.50 1.50 1.50 1.50
다가 알코올 에틸렌 글리콜 28.50 - - -
프로필렌 글리콜 - 28.50 - -
글리세린 - - 28.50 -
물 20.00 20.00 20.00 20.00
1가 알코올 에탄올 - - - 28.50
합계 100.00 100.00 100.00 100.00
시험예 1: 발열 온도의 측정
상기 제조예에서 표 1 및 2와 같이 준비된 상온(25℃)의 융빙제 조성물에 대하여 각각 혼합 시 발열하는 최대 온도를 측정하여 하기 표 3과 같이 나타내었다.
항목 실시예
1		 실시예
1-1		 실시예
2		 실시예
2-1		 실시예
3		 실시예
3-1		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
2-1
최대 온도 87.1℃ 80.5℃ 83.7℃ 78.9℃ 80.8℃ 78.4℃ 77.9℃ - 80.7℃
발열 시 에너지 비용 X X X X X X X - X
최대 온도
도달 시간		 14초 14초 15초 14초 15초 14초 13초 - 14초
표 3에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1, 2, 3 및 비교예 1에서는 각 물질들이 혼합됨에 따라 별도의 에너지 비용 없이 스스로 70 내지 90℃의 열을 발생시켰다.
다가 알코올을 2제의 용매로 사용한 실시예 1, 1-1, 2, 2-1, 3, 3-1의 경우, 다가 알코올과 얼음이 만나 발열 반응이 일어나고, 이 발열 반응이 혼합 시 하이드로 겔을 형성하며 발생하는 열과 시너지 작용을 함으로써 2제의 용매로 물을 사용한 비교예 1 대비 최대 온도가 더 높게 기록되었다. 또한, 다가 알코올의 분자량이 적을수록 혼합 시 최대 온도가 높은 것을 확인하였다.
비교예 2의 경우 개시제가 1가 알코올 용매인 에탄올에 녹지 않아 융빙제 조성물로서의 사용이 불가하였고, 이에 물을 첨가한 비교예 2-1에서는 개시제가 용매에 용해되었으므로 본 시험예에서 사용한 개시제가 다가 알코올 및 물에 용해 가능함을 확인하였다.
시험예 2: 융빙 성능의 측정
상기 제조예에서 표 1과 같이 준비된 상온(25℃)의 융빙제 조성물에 대하여 각각 혼합하여 동일한 무게(3 kg)의 얼음 표면에 도포한 후, 10, 20 및 30분 경과 후 얼음의 융빙량을 측정하고 하이드로 겔의 결빙 여부를 확인하여 하기 표 4에 나타내었다.
항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예 2
융빙 여부 O O O O -
융빙량(g)
/
결빙 여부(O,X)		 10분 688 / X 635 / X 621 / X 548 / X -
20분 1,084 / X 990 / X 972 / X 768 / O -
30분 1,297 / X 1,154 / X 1,098 / X 771 / O -
표 4에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1은 1제와 2제의 혼합 시 발생하는 최대 온도가 높을수록 융빙량이 큰 것으로 확인되었다.
실시예 1 내지 3과 비교예 1을 비교하면 10분 경과시까지는 하이드로 겔의 결빙이 없으나, 20분 경과 후 2제의 용매를 물만 사용한 비교예 1에서는, 융빙으로 인한 하이드로 겔 내부의 수분 흡습으로 인해 하이드로 겔의 온도가 급속하게 내려가 결빙이 발생하여 융빙량 또한 급격하게 줄어들었다.
반면, 2제의 용매를 다가 알코올로 사용한 실시예 1 내지 3은 30분 경과 시까지 하이드로 겔의 결빙 없이 융빙 성능이 떨어지지 않아 지속적인 융빙 효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.
시험예 3: 금속의 부식 여부 측정
상기 제조예에서 표 1과 같이 준비된 상온(25℃)의 융빙제 조성물에 대하여 각각 혼합하여 클립이 담긴 비커에 3일 동안 방치한 후 부식여부를 육안으로 확인하였다.
도 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1은 클립의 변색 또는 부식이 발생하지 않은 것으로 관찰되었다.

Claims (10)

  1. 아크릴아마이드계의 중합성 단량체(polymerizable monomer), 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체(crosslinkable monomer), 및 물을 포함하는 1제; 및
    중합 개시제(polymerization initiator) 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 2제
    를 포함하는 융빙제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 아크릴아마이드계 중합성 단량체는 아크릴아마이드; (메트)아크릴아마이드; 및 N-메틸 (메트)아크릴아마이드, N-에틸 (메트)아크릴아마이드, N-프로필 (메트)아크릴아마이드, N-부틸 (메트)아크릴아마이드, N,N-디메틸 (메트)아크릴아마이드 및 다이아세톤 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 N-치환 (메트)아크릴아마이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 융빙제 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 아크릴아마이드계 가교성 단량체는 메틸렌비스(메트)아크릴아마이드 또는 에틸렌비스(메트)아크릴아마이드인 것인, 융빙제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 중합 개시제는 소듐퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 및 암모늄퍼설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 융빙제 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 융빙제 조성물은
    아크릴아마이드계의 중합성 단량체 5.0 내지 60.0 중량%, 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체 0.1 내지 1.0 중량% 및 물을 포함하는 1제; 및
    중합 개시제 1.0 내지 10.0 중량% 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 2제
    를 포함하는 것인, 융빙제 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 융빙제 조성물은 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 및 N-벤질디메틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합반응 촉매제를 추가적으로 포함하는 것인, 융빙제 조성물.
  8. 다음을 포함하는 제설 또는 제빙 방법:
    아크릴아마이드계의 중합성 단량체(polymerizable monomer), 아크릴아마이드계 또는 아크릴레이트계의 가교성 단량체(crosslinkable monomer), 및 물을 포함하는 1제를 도포 또는 살포하는 1제 처리 단계; 및
    중합 개시제(polymerization initiator) 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 2제를 도포 또는 살포하는 2제 처리 단계.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 및 N-벤질디메틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합반응 촉매제를 도포 또는 살포하는 중합반응 촉매제 처리 단계를 추가적으로 포함하는 것인, 방법.
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