KR20160034523A - 환경친화적 제설제 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환경친화적 제설제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제설제 내 부식억제제가 고르게 분포되어 융합됨으로써 제설성능이 우수하면서도 형태의 안정성이 뛰어나고, 부식억제능이 우수한 제설제에 관한 것이다.

Description

환경친화적 제설제 및 이의 제조방법{ECO-FRIENDLY DEICER AND PREPARING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 환경친화적 제설제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제설제 내 부식억제제가 고르게 분포되어 융합됨으로써 제설성능이 우수하면서도 형태의 안정성이 뛰어나고, 부식억제능이 우수한 제설제에 관한 것이다.

제설제란 도로, 주차장, 활주로, 계류장, 교량 등에 존재하는 눈 또는 얼음을 녹이거나 수분의 동결방지에 사용하는 것으로서, 빙점을 강하시키는 염류에, 콘크리트 내지 금속에 대한 내식성을 향상시키기 위한 부식방지제 등의 첨가제를 첨가한 약제를 말한다.

상기 제설제는 화학적으로 빙점을 강하시켜 눈 또는 얼음을 녹이거나, 수분을 얼지 않은 상태로 유지할 목적으로 살포하며, 부수적으로 다져진 눈의 박리, 미끄럼 마찰계수 등의 증대효과를 갖는다.

기존에는 1) 염화칼슘, 염화마그네슘 등의 염류, 부식방지제, 물을 포함하여 제조된 액상 타입의 제설제 혹은, 2) 상기 제조된 액상 타입의 제설제에 열풍을 가하여 건조시킴으로써 제조한 고상 제설제가 공지된 바 있다.

또한, 3) 염화칼슘 등을 포함하는 빙점 강하제와 박편상의 염류와 지방족 알코올에 용해시킨 첨가제를 혼합하여 고온 건조함으로써 입자상 제설제를 제조하는 방법이 공지된 바 있다.

상기와 같은 기존 기술은, 1) 액상 타입의 제설제의 경우 보관 내지 관리가 어렵다는 점, 2) 액상 타입을 건조시킨 고상 제설제의 경우 덩어리진 형태로 건조된 것으로서 염화칼슘의 조해성 때문에 입자 형태로 제조하는 것이 거의 불가능하며, 입자 형태로 제조하기 위하여 특수 2차 가공이 필요하다는 점, 3) 입자상 제설제의 경우 빙점 강하제의 표면에만 첨가제가 존재하게 되어 제설성능이 떨어지는 점의 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하고, 특히 제설제 내 부식억제제가 고르게 분포되어 융합됨으로써 제설성능이 우수하면서도 형태의 안정성이 뛰어나고, 부식억제능이 우수한 제설제 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

이를 위하여 본 발명은 동결방지제 및 부식억제제가 융합된 고체를 포함하는 제설제를 제공한다.

본 발명의 방법에 의하면, 제설제 내 부식억제제가 고르게 분포되어 융합됨으로써 제설성능이 우수하면서도 형태의 안정성이 뛰어나고, 부식억제능이 우수하다는 효과가 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것인바, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 본 발명에 따른 제설제 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 제설제는 동결방지제 및 상기 동결방지제에 동결방지제의 양보다 적은 양의 부식억제제가 분산되어 융합된 것을 특징으로 한다.

여기에서 융합이라 함은, 본 발명의 제조방법에 의하여 이룩된 특징적 형태로서, 제설제를 구성하는 동결방지제와 부식억제제가 액상의 혼합물을 이루었다가 냉각-고화되면서 마치 하나의 성분처럼 제설제 전체에서 균일하게 어우러진 것을 의미한다.

즉, 본 발명의 제설제는 동결방지제 및 부식억제제가 제설제 전체에서 균일하게 어우러져 융합된 고체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 동결방지제는 염화칼슘, 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼륨, 염화암모늄, 요소, 무기염류, 글리콜계 화합물 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이 중에서도 제설 성능이 가장 우수한 염화칼슘과 염화나트륨을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 동결방지제는 가격이 싸고 구입이 쉬우며 보존이 용이할 것, 살포 후 확실한 효과와 지속성이 보장될 것, 살포 후 미끄럼 마찰이 증대될 것, 도로포장 및 동식물에 대한 부작용이나 독성이 없을 것, 살포작업이 용이할 것의 요건을 모두 만족한다는 조건 하에 선정된다.

이 때, 상기 동결방지제의 함량은 제설제 100중량부를 기준으로 50~90중량부, 더욱 바람직하게는 70~90중량부일 수 있다.

동결방지제의 함량이 50중량부 미만인 경우에는 제설 효과가 떨어지고, 90중량부를 초과하는 경우에는 콘크리트 부식과 동식물독성의 문제가 있다.

여기에서, 상기 부식억제제는 인산칼륨(K₂HPO₄)과 같은 인산염, 규산나트륨(Na₂SiF₆)과 같은 규산염, 아질산나트륨(NaNO₂) 또는 아질산칼슘(Ca(NO₂)₂)과 같은 아질산염, 질산나트륨(NaNO₃)과 같은 질산염, 아세트산나트륨(CH₃COONa)과 같은 유기염류 중에서 선택될 수 있으며, 특히 아질산염이 부식억제 측면에서 효과가 우수한바, 바람직하다.

이 때, 상기 부식억제제의 함량은 제설제 100중량부를 기준으로 1~30중량부, 더욱 바람직하게는 5~30중량부일 수 있다.

부식억제제의 함량이 1중량부 미만인 경우에는 부식억제 효과가 떨어지고, 30중량부를 초과하는 경우에는 첨가량에 비례한 특성의 향상은 나타나지 않고 경제적으로 유리하지 않다.

본 발명의 제설제는 동결방지제 및 부식억제제가 융합된 고체에 첨가제가 더 포함될 수 있다.

여기에서 상기 첨가제는 염화나트륨, 요소, 인산염, 규산염 중 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 첨가제 중 염화나트륨은 동결방지제의 역할, 요소는 동결방지제의 역할, 인산염은 부식방지제의 역할, 규산염은 부식방지제의 역할을 한다.

이 중 상기 염화나트륨의 함량은 제설제 100중량부 기준으로 1~30중량부일 수 있다.

또한, 상기 요소, 인산염, 규산염은 각각 제설제 100중량부 기준으로 2중량부 미만으로 첨가될 수 있다.

본 발명의 제설제는 플레이크 형태인 것을 특징으로 한다. 플레이크 형태가 가능한 이유는 제설제를 구성하는 동결방지제와 부식억제제가 액상의 혼합물을 이루었다가 냉각-고화되면서 마치 하나의 성분처럼 제설제 전체에서 균일하게 어우러짐으로써, 공기 중 수분에 의하여 용이하게 조해되지 않기 때문이다.

본 발명의 제설제는 플레이크 형태를 가짐으로써, 눈이나 얼음과 맞닿게 되는 부분의 면적이 넓어지게 되어 넓은 범위의 제설효과를 기대할 수 있으며, 경사진 도로면에서 구형 제설제에 비하여 유실되는 양이 현저히 적으므로 활용성이 높다. 제설제를 플레이크 형태로 가공하는 방법에 대해서는 후술하는 제조방법에서 보다 상세히 설명하도록 한다.

다음으로, 본 발명의 제설제의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제설제 제조방법은 탄산칼슘과 염산을 반응시켜 염화칼슘용액을 제조하는 단계; 상기 제조된 염화칼슘용액에 부식억제제를 혼합하여 액상 혼합물을 제조하는 단계; 상기 액상 혼합물을 상온으로 냉각하여 고화함으로써 융합물을 제조하는 단계; 상기 융합물에 첨가제를 혼합하고 건조하는 단계를 포함한다.

먼저 염화칼슘용액을 제조한다.

상기한 동결방지제로서 제설 성능이 가장 우수한 염화칼슘을 제조하기 위하여, 반응조에서 라임스톤(탄산칼슘)과 염산용액을 반응시킨다.

반응조에서는 탄산칼슘과 염산용액이 반응하여 염화칼슘용액이 만들어지게 되며, 여과 등의 후처리를 거쳐 별도의 저장탱크에 보관한다.

다음으로 염화칼슘용액에 부식억제제가 혼합된 액상 혼합물을 제조한다.

이를 위하여 먼저 부식억제제를 준비한다. 부식억제제는 별도의 탱크에서 수용액 상태로 약 20%농도로 제조한다.

준비된 부식억제제를 상기 염화칼슘용액이 저장된 저장탱크에 투입하여 혼합한다.

이로써 제조된 액상 혼합물은 수분 함량을 낮추기 위하여 150~200℃로 승온하는 과정을 거친다. 수분 제거 후 혼합물의 농도는 60~70%인 것이 바람직하다.

다음으로, 농축된 상기 액상 혼합물을 상온으로 냉각하여 고화함으로써 융합물을 제조한다.

이 때, 본 발명에서는 박편제조기를 이용하게 되는데, 농축된 상기 액상 혼합물이 박편제조기를 통과하면서 냉각, 고화되면, 결정화된 플레이크(박편) 형태의 융합물이 제조되는바, 이를 수거함으로써 융합물을 수득한다.

다음으로, 상기 융합물에 첨가제를 혼합하고 건조한다.

건조과정은 첨가제 혼합 전에 이루어질 수도 있다. 이 때, 첨가되는 첨가제와 그 함량은 상술한 바와 같다.

이 과정은 하소기에서 이루어지는 것으로서, 융합물과 첨가제를 하소기에 투입하고, 하소기 내에서 약 200~300℃의 공기를 블로윙하여 줌으로써, 건조되어 첨가제가 혼합된 융합물(본 발명의 제설제)를 얻을 수 있게 된다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

제설제의 제조

라임스톤과 염산 수용액을 반응시켜 38%의 염화칼슘용액을 제조하였다. 상기 제조된 염화칼슘용액에 부식억제제를 혼합하고, 수분 함량을 낮추기 위하여 150~200℃로 승온하는 과정을 거쳐서 수분 제거 후 혼합물의 농도가 68%인 액상 혼합물을 제조하였다. 상기 액상 혼합물을 박편제조기에 통과시키면서 냉각, 고화함으로써 결정화된 플레이크(박편) 형태의 융합물을 제조하고, 상기 제조된 융합물과 첨가제를 하소기에 투입하고, 하소기 내에서 250℃의 공기를 블로윙하여 줌으로써, 건조되어 첨가제가 혼합된 융합물(제설제)을 얻었다.

이 때, 본 발명의 실시예 및 비교예에 의해 제조된 제설제의 구성성분별 함량(제설제 100중량부 대비)은 하기 표 1과 같았으며, 이를 위해 원료를 적절히 배합하였다.

	염화칼슘	염화나트륨	아질산염	첨가제1	첨가제2
실시예 1	70중량부	20중량부	NaNO2 5중량부	요소 5중량부	-
실시예 2	70중량부	22중량부	Ca(NO2)2 5중량부	KCl 3중량부	-
실시예 3	70중량부	20중량부	Ca(NO2)2 7중량부	KCl 3중량부	-
실시예 4	70중량부	17중량부	Ca(NO2)2 10중량부	KCl 3중량부
실시예 5	70중량부	24중량부	Ca(NO2)2 3중량부	KCl 2.5중량부	Na-메타실리케이트 0.5중량부
실시예 6	90중량부	-	Ca(NO2)2 5중량부	요소 5중량부	-
비교예 1	70중량부	24중량부	Ca(NO2)2 3중량부	KCl 3중량부	-
비교예 2	94중량부	-	Ca(NO2)2 3중량부	KCl 3중량부	-
비교예 3	92중량부	-	Ca(NO2)2 5중량부	KCl 3중량부	-
비교예 4	94중량부	-	Ca(NO2)2 3중량부	KCl 2.5중량부	KH2PO4 0.5중량부

평가

환경부에서 정하는 친환경 제설제의 요건에 부합되는지 판단하기 위하여 환경인증기준에 따라 강재 부식성 테스트를 실시하였다.

각 실시예 및 비교예의 제설제를 물에 녹인 수용액에 철 시편을 넣고 1주일 후의 무게감량정도를 측정하고, 같은 조건에서 제설제 수용액 대신 시약급 염화나트륨으로 대체하여 측정한 철 시편의 무게감량정도를 비교기준으로 하여 평가하였다.

그 결과는 하기 표 2와 같았다.

	무게감량 (mg/cm2)	상대비
비교기준	0.5550	100%
실시예 1	0.1388	25.0%
실시예 2	0.1543	27.8%
실시예 3	0.1166	21.0%
실시예 4	0.1043	18.8%
실시예 5	0.1565	28.2%
실시예 6	0.1454	26.2%
비교예 1	0.2009	36.2%
비교예 2	0.1943	35.0%
비교예 3	0.1610	29.0%
비교예 4	0.1626	29.3%

상기 결과에서 알 수 있듯, 본 발명의 실시예에 의한 제설제는 제설제 내 부식억제제가 고르게 분포되어 융합됨으로써 제설성능이 우수하면서도 형태의 안정성이 뛰어나고, 부식억제능이 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (13)

1. 동결방지제 및 상기 동결방지제에 동결방지제의 양보다 적은 양의 부식억제제가 분산되어 융합된 제설제.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 동결방지제는 염화칼슘, 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼륨, 염화암모늄, 요소, 무기염류, 글리콜계 화합물 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 동결방지제의 함량은 제설제 100중량부를 기준으로 50~90중량부인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 부식억제제는 인산염, 규산염, 아질산염, 질산염, 유기염류 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 부식억제제의 함량은 제설제 100중량부를 기준으로 0.5~30중량부인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
6. 제1항에 있어서,
   첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제설제.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 첨가제는 염화나트륨, 요소, 인산염, 규산염 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 염화나트륨의 함량은 제설제 100중량부 기준으로 1~30중량부인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제설제는 플레이크 형태인 것을 특징으로 하는 제설제.
   
10. 탄산칼슘과 염산을 반응시켜 염화칼슘용액을 제조하는 단계;
    상기 제조된 염화칼슘용액에 부식억제제를 혼합하여 액상 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 액상 혼합물을 상온으로 냉각하여 고화함으로써 융합물을 제조하는 단계;
    상기 융합물에 첨가제를 혼합하고 건조하는 단계;
    를 포함하는 제설제의 제조방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제조된 액상 혼합물을 융합물로 제조하기 전, 150~200℃로 승온하여 수분함량을 낮춰줌으로써 농축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제설제의 제조방법.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 부식억제제는 인산염, 규산염, 아질산염, 질산염, 유기염류 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제설제의 제조방법.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 고화가 완료된 융합물은 플레이크 형태인 것을 특징으로 하는 제설제의 제조방법.