KR20230037939A - Solid state natural snow removal composition containing water soluble silicic acid mixture - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용성 규산혼합물이 함유되어 염화칼슘을 사용하지 않고도 우수한 융빙성능과 항부식성 및 낮은 독성을 나타내는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a solid natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture, and more particularly, to a water-soluble silicic acid mixture containing a water-soluble silicic acid mixture that exhibits excellent ice melting performance, anticorrosive properties and low toxicity without the use of calcium chloride. It relates to a solid-type natural snow removal composition.
겨울철에는 폭설로 인해 발생하는 결빙 현상으로 도로 이동에 원활하지 못한 경우, 제설제 등을 살포하여 제설작업을 진행하게 되는데, 최근에는 이상 기후 현상으로 겨울철에 폭설이 잦아 교통체증의 원인으로 작용하고 있으며, 그에 따른 경제적 피해 또한 급증하는 추세다.In winter, when road movement is not smooth due to the freezing phenomenon caused by heavy snow, snow removal is carried out by spraying snow removers. , the resulting economic damage is also on the rise.
폭설시에는 신속한 제설이 요구됨에 따라 이에 맞춰 제설제의 사용량도 크게 증가하고 있는데, 제설제는 그 형상에 따라 고상과 액상으로 구분할 수 있다.As rapid snow removal is required during heavy snowfall, the amount of snow removal agent is also greatly increased, and the snow removal agent can be divided into solid and liquid depending on its shape.
제설제는 눈의 어는점을 낮춰 눈이 결빙되지 않고 녹도록 유도하는 역할을 하는데, 주성분으로 염화칼슘이나 염화나트륨(소금) 등이 사용되고 있으며, 특히 염화칼슘은 1g에 14g의 물을 흡수할 수 있을 정도로 조해성이 뛰어나기 때문에, 이로 인해 제설효과를 부여하게 된다.Snow remover lowers the freezing point of snow and induces snow to melt without freezing. Calcium chloride or sodium chloride (salt) is used as the main ingredient. Because it is excellent, it gives a snow removal effect.
또한, 제설제로 사용되는 성분들은 순수한 용매보다 용질이 포함된 용매의 분자 사이의 인력이 커져 순수용매보다 어는점이 낮아지는 어는점 내림현상을 기본적으로 갖추어야 하는데, 염화칼슘에 흡수된 물은 영하 55도가 되어야 다시 얼기 때문에 제설작업에 주로 사용된다.In addition, the components used as deicing agents should basically have a freezing point lowering phenomenon in which the freezing point is lower than that of the pure solvent due to the attraction between the molecules of the solvent containing the solute greater than that of the pure solvent. Because it freezes, it is mainly used for snow removal.
한편, 국내에서 사용하고 있는 제설제는 주로 고체형이 사용되며, 가격이 저렴한 염화칼슘(CaCl2)에 소금(NaCl)을 포함하는 형태로, 이러한 성분으로 이루어진 제설제는 수용액으로 제조하여 도로에 분사하거나, 수용액으로 제조된 제설제로 소금을 적신 후에 분사하는 습염살포방식으로 분사되고 있다.On the other hand, the snow removal agent used in Korea is mainly used in solid form, and is a form containing salt (NaCl) in inexpensive calcium chloride (CaCl 2 ). Alternatively, it is sprayed in a wet salt spray method in which salt is wetted with a snow remover made of an aqueous solution and then sprayed.
그러나 종래의 제설제는 노면이나 교량에 살포되면, 염화칼슘이나 염화나트륨에 존재하는 염소이온(Cl-)이 철(Fe2+)과 반응하여 급격히 염화철(FeCl2)을 형성하기 때문에, 자동차, 철근 및 철골 등의 금속 시설물을 심각하게 부식시키는 문제점이 있었다.However, when conventional deicing agents are sprayed on road surfaces or bridges, chloride ions (Cl - ) present in calcium chloride or sodium chloride react with iron (Fe 2+ ) to rapidly form iron chloride (FeCl 2 ). There was a problem of severely corroding metal facilities such as steel frames.
특히, 염화칼슘은 금속 시설물 뿐만 아니라, 콘크리트나 아스팔트 등도 부식시키는 속도가 매우 빨라, 차량이나 교량은 물론 모든 도로시설물의 수명을 단축시키거나 구조적 성능저하를 유발하는 문제점이 있었다.In particular, calcium chloride is very fast at corroding not only metal facilities, but also concrete or asphalt, which shortens the life span of all road facilities as well as vehicles and bridges, or causes structural performance degradation.
뿐만 아니라, 염화칼슘은 빙점을 낮춰 아스팔트 표층 속으로 물을 지속적으로 침투시켜 동결융해작용을 유발하며, 물과 반응하여 발열반응을 일으키기 때문에, 도로 구조물에 균열 및 포트홀(Port hole)의 생성을 유도하여 운전자의 안전을 위협하며, 물에 용해되거나 토양에 흡수되면 수질오염 및 토양의 알칼리화를 유발하며 염류축적으로 삼투 불균형에 따른 물리적 탈수 현상으로 인하여 도로변의 초목, 채소 등 식생물을 고사시키는 등 식물의 생장에 지장을 초래하는 등 환경에 피해를 주는 문제점이 있었다.In addition, calcium chloride lowers the freezing point and continuously penetrates water into the surface layer of asphalt, causing freeze-thaw action and reacting with water to generate an exothermic reaction, which induces the creation of cracks and portholes in road structures. It threatens the safety of the driver, and when dissolved in water or absorbed into the soil, it causes water pollution and alkalinization of the soil. There was a problem that caused damage to the environment, such as causing a hindrance to growth.
상기의 문제점으로 인해 한국도로공사 및 다수의 지자체에서는 염화칼슘이 일정 함량(50%) 이하로 함유된 제설제를 천연 제설제로 인정하고 사용을 권장하고 있기 때문에, 염화칼슘의 함량을 천연 제설제의 기준으로 조절하더라도, 우수한 융빙성능과 항부식성을 나타내며, 낮은 독성을 나타내는 천연 제설제의 제조가 요구되고 있다.Due to the above problems, the Korea Expressway Corporation and many local governments recognize and recommend the use of snow removers containing less than a certain amount (50%) of calcium chloride as natural snow removers. Even if controlled, it exhibits excellent ice melting performance and anticorrosive properties, and there is a demand for the production of natural snow removers that exhibit low toxicity.
본 발명의 목적은 수용성 규산혼합물이 함유되어 염화칼슘을 사용하지 않고도 우수한 융빙성능과 항부식성 및 낮은 독성을 나타내는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a solid-state natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture that exhibits excellent ice melting performance, anticorrosive properties and low toxicity without the use of calcium chloride.
본 발명의 목적은 인산나트륨, 수용성 규산혼합물, 부동제 및 소금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물을 제공함에 의해 달성된다.An object of the present invention is achieved by providing a solid natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture, characterized in that it consists of sodium phosphate, a water-soluble silicic acid mixture, an antifreeze agent and salt.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물은 인산나트륨 2 내지 3 중량%, 수용성 규산혼합물 2 내지 10 중량%, 부동제 2 내지 5 중량% 및 소금 잔량으로 이루어지는 것으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, the solid natural snow removal composition containing the water-soluble silicic acid mixture contains 2 to 3% by weight of sodium phosphate, 2 to 10% by weight of the water-soluble silicic acid mixture, 2 to 5% by weight of an antifreeze agent, and the remaining salt. to be made
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 수용성 규산혼합물은 SiO3, Na2SiO3 및 Na2SiO3·10H2O로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the water-soluble silicic acid mixture is to include one or more selected from the group consisting of SiO 3 , Na 2 SiO 3 and Na 2 SiO 3 .10H 2 O.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 수용성 규산혼합물은 규산염 광물을 가열하여 용융하는 가열용융단계, 상기 가열용융단계를 통해 용융된 규산염 광물을 숙성시켜 규산염 결정체를 수득하는 숙성단계, 및 상기 숙성단계를 통해 수득된 규산염 결정체에 정제수를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계를 통해 제조되는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the water-soluble silicic acid mixture is a heating and melting step of heating and melting silicate minerals, a ripening step of obtaining silicate crystals by aging the silicate minerals melted through the heating and melting step, and the aging step. It is assumed that it is prepared through a mixing and heating step of mixing purified water with silicate crystals obtained through and heating.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가열용융단계는 규산염 광물을 1500 내지 2000℃의 온도로 10 내지 20시간 동안 가열하여 이루어지는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the heating and melting step is to be made by heating the silicate mineral at a temperature of 1500 to 2000 ℃ for 10 to 20 hours.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 숙성단계는 10 내지 20일 동안 이루어지는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the aging step is to be made for 10 to 20 days.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 혼합가열단계는 상기 숙성단계를 통해 수득된 규산염 결정체 100 중량부에 정제수 5000 내지 15000 중량부를 혼합하고 500 내지 1000℃의 온도로 가열하여 이루어지는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the present invention, the mixing and heating step is performed by mixing 5000 to 15000 parts by weight of purified water with 100 parts by weight of the silicate crystals obtained through the aging step and heating to a temperature of 500 to 1000 ° C.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 부동제는 프로필렌 글리콜 또는 에틸렌 글리콜로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the antifreeze agent is made of propylene glycol or ethylene glycol.
본 발명에 따른 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물은 수용성 규산혼합물이 함유되어 염화칼슘을 사용하지 않고도 우수한 융빙성능과 항부식성 및 낮은 독성의 천연 제설제를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.The solid-state natural snow removal composition containing the water-soluble silicic acid mixture according to the present invention contains the water-soluble silicic acid mixture and exhibits excellent effects of providing a natural snow removal agent with excellent ice melting performance, anticorrosive properties and low toxicity without using calcium chloride.
도 1은 본 발명에서 사용되는 수용성 규산혼합물의 제조과정을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 3은 본 발명의 제조예 1을 통해 제조된 수용성 규산혼합물을 FE-SEM으로 촬영하여 나타낸 사진이다.1 is a flow chart showing the manufacturing process of the water-soluble silicic acid mixture used in the present invention.
2 to 3 are photographs showing the water-soluble silicic acid mixture prepared through Preparation Example 1 of the present invention taken by FE-SEM.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention and the physical properties of each component will be described in detail, but this is to be explained in detail so that a person having ordinary knowledge in the art to which the present invention belongs can easily practice the invention, This is not meant to limit the technical spirit and scope of the present invention.
본 발명에 따른 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물은 인산나트륨, 수용성 규산혼합물, 부동제, 및 당분소금 혼합물로 이루어지며, 인산나트륨 2 내지 3 중량%, 수용성 규산혼합물 2 내지 10 중량%, 부동제 2 내지 5 중량% 및 소금 잔량으로 이루어지는 것이 바람직하다.The solid natural snow removal composition containing the water-soluble silicic acid mixture according to the present invention consists of sodium phosphate, a water-soluble silicic acid mixture, an antifreeze agent, and a sugar salt mixture, and contains 2 to 3% by weight of sodium phosphate and 2 to 10% by weight of the water-soluble silicic acid mixture. %, antifreeze agent 2 to 5% by weight and the balance of salt is preferred.
상기 인산나트륨은 2 내지 3 중량%가 함유되며, 금속의 표면에 부동태 피막을 형성하여 부식을 방지하는 역할을 한다. 즉, 금속 표면은 염소이온에 노출되는 경우 금속의 표면에 형성된 피막이 파손되어 부식이 발생되는데, 인산나트륨은 금속의 표면에 인산수소이온화에 따른 부동태 피막을 형성(H2PO4 - + H2O = H3O+ + HPO4 2-)하고, 이로 인해 염소이온과 금속 표면의 접촉이 억제되기 때문에 부식방지 효과를 나타낼 수 있게 된다.The sodium phosphate contains 2 to 3% by weight, and serves to prevent corrosion by forming a passivation film on the surface of the metal. That is, when the metal surface is exposed to chlorine ions , the film formed on the surface of the metal is damaged and corrosion occurs. = H 3 O + + HPO 4 2- ), and because of this, the contact between the chloride ion and the metal surface is suppressed, so that the anti-corrosion effect can be exhibited.
상기 인산나트륨의 함량이 2 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 인산나트륨의 함량이 3 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 본 발명에 따른 고상형 천연 제설제 조성물을 구성하는 다른 성분들의 함량이 지나치게 줄어들기 때문에 바람직하지 못하다.If the content of sodium phosphate is less than 2% by weight, the above effect is insignificant, and if the content of sodium phosphate exceeds 3% by weight, the above effect is not greatly improved, and the solid natural snow removal composition according to the present invention It is not preferable because the content of other components constituting the is excessively reduced.
상기 수용성 규산혼합물은 2 내지 10 중량%가 함유되며, 본 발명을 통해 제조되는 고상형 천연 제설제에 융빙성능을 향상시켜 염화칼슘의 함량을 낮출 수 있기 때문에, 우수한 융빙성능 뿐만 아니라, 항부식성 및 낮은 독성을 나타내는 고상형 천연 제설제 조성물을 제공하는 역할을 한다.Since the water-soluble silicic acid mixture contains 2 to 10% by weight and can lower the content of calcium chloride by improving the ice melting performance of the solid natural snow removal agent prepared through the present invention, not only excellent ice melting performance, but also anticorrosive and low It serves to provide a solid-type natural snow removal composition that exhibits toxicity.
상기 수용성 규산혼합물은 SiO3, Na2SiO3 및 Na2SiO3·10H2O로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함한다.The water-soluble silicic acid mixture includes at least one selected from the group consisting of SiO 3 , Na 2 SiO 3 and Na 2 SiO 3 .10H 2 O.
또한, 상기 수용성 규산혼합물은 규산염 광물을 가열하여 용융하는 가열용융단계(S201), 상기 가열용융단계(S201)를 통해 용융된 규산염 광물을 숙성시켜 규산염 결정체를 수득하는 숙성단계(S203) 및 상기 숙성단계(S203)를 통해 수득된 규산염 결정체에 정제수를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계(S205)를 통해 제조된다.In addition, the water-soluble silicic acid mixture includes a heating and melting step of heating and melting silicate minerals (S201), an aging step of aging the silicate minerals melted through the heating and melting step (S201) to obtain silicate crystals (S203), and the aging It is prepared through a mixing and heating step (S205) of mixing and heating silicate crystals obtained through step (S203) with purified water.
상기 수용성 규산혼합물의 원료물질인 규산염 광물은 규산염으로 이루어진 광물로 규소와 산소가 주성분이며, 여기서 규소(Si, Silicon)는 인체에 필수적인 50여종 중에 가장 중요한 필수 미네랄로 자연 상태에서는 규소만이 독립적으로 존재하지 않고 이산화규소(SiO2) 상태로 존재하며 규소의 순도가 100%이면 수정이 되고, 그렇지 않으면 석영이 되며, 다른 광물이 많이 함유되면 규석(차돌)이 된다. 물에 녹지 않기 때문에 식용으로 사용이 부적합하므로 산업용으로 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 규산염 광물은 결합과 배열상태에 따라 네소 규산염 광물, 소로 규산염 광물, 사이클로 규산염 광물, 이노 규산염 광물, 필로 규산염 광물, 텍토 규산염 광물로 구분될 수 있으며, 본 발명에서는 규산염 광물로 감람석, 석류석, 지르콘, 홍주석, 겔레나이트, 홍렴석, 녹주석, 전기석, 단사휘석, 사방각섬석, 사문석, 카올리나이트, 정장석, 및 사장석으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.Silicate minerals, which are raw materials of the water-soluble silicic acid mixture, are minerals composed of silicate, and their main components are silicon and oxygen. It does not exist and exists in the form of silicon dioxide (SiO 2 ). If the purity of silicon is 100%, it becomes quartz. Otherwise, it becomes quartz. Since it is insoluble in water, it is not suitable for food use, so it is generally used for industrial purposes. These silicate minerals can be classified into nesosilicate minerals, sorosilicate minerals, cyclosilicate minerals, inosilicate minerals, phyllosilicate minerals, and tectosilicate minerals according to their bonding and arrangement. In the present invention, olivine, garnet, zircon At least one selected from the group consisting of andalusite, gelenite, red ryeomseok, beryllite, tourmaline, monoclinic pyroxene, rhombohedral stone, serpentine, kaolinite, orthologite, and plagioclase may be used.
상기 규산염 광물은 하기 후술할 가열용융단계(S201) 또는 숙성단계(S203)에 영향을 미치지 않도록 표면에 존재하는 이물질을 흐르는 물에 수차례 수세하여 준비할 수 있다. 또한, 볼 밀(Ball mill), 아크리션 밀(Attrition mill), 제트 밀(Jet mill), 회전밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 중 선택되는 어느 하나의 장비로 분쇄하여 준비하여도 무방하다.The silicate mineral may be prepared by washing foreign substances present on the surface several times with flowing water so as not to affect the heating and melting step (S201) or the aging step (S203) to be described later. In addition, it is prepared by grinding with any equipment selected from ball mill, attrition mill, jet mill, rotary mill and vibration mill. also free
상기 가열용융단계(S201)는 규산염 광물을 1500 내지 2000℃의 온도로 10 내지 20시간 동안 가열하여 이루어지는데, 더욱 상세하게는 규산염 광물을 용광로에서 1500 내지 2000℃, 바람직하게는 1600 내지 1700℃의 온도로 10 내지 20시간, 바람직하게는 12 내지 15 시간 동안 가열하여 액체상태로 용융시키는 단계다.The heating and melting step (S201) is made by heating the silicate mineral at a temperature of 1500 to 2000 ° C. for 10 to 20 hours. More specifically, the silicate mineral is heated to 1500 to 2000 ° C., preferably 1600 to 1700 ° C. This is a step of melting in a liquid state by heating for 10 to 20 hours at a temperature, preferably 12 to 15 hours.
이때, 상기 가열온도가 1500℃ 미만이면, 규산염 광물이 유동성 및 점성을 갖는 액체상태로 용융되기 어려울 수 있고, 상기 가열온도가 2000℃를 초과하게 되면 과잉 온도 공급에 따른 상승 효과는 그다지 크지 않으며, 에너지 소비량만 증가되므로 바람직하지 못하다.At this time, if the heating temperature is less than 1500 ° C, it may be difficult for the silicate mineral to melt into a liquid state having fluidity and viscosity, and if the heating temperature exceeds 2000 ° C, the synergistic effect due to excessive temperature supply is not very large, This is undesirable because it only increases energy consumption.
또한, 가열시간이 10시간 미만이면, 규산염 광물이 충분히 용융되기 어려울 수 있고, 가열시간이 20시간을 초과하게 되면, 필요 이상의 열처리 시간에 따른 상승 효과는 그다지 크지 않으므로 상기에 기재된 가열시간을 유지하는 것이 바람직하다.In addition, if the heating time is less than 10 hours, it may be difficult to sufficiently melt the silicate minerals, and if the heating time exceeds 20 hours, the synergistic effect of the heat treatment time longer than necessary is not very large, so maintaining the heating time described above it is desirable
상기 숙성단계(S203)는 10 내지 20일 동안 이루어지는데, 상기 가열용융단계(S201)를 통해 용융된 규산염 광물을 10 내지 20일, 바람직하게는 12 내지 15일 동안 숙성시켜 규산염 결정체를 수득하는 단계다.The aging step (S203) is performed for 10 to 20 days, and the silicate mineral melted through the heating and melting step (S201) is aged for 10 to 20 days, preferably 12 to 15 days to obtain silicate crystals. all.
이때, 상기 숙성시간이 10일 미만이면, 규산염 결정체의 수득이 어렵고, 상기 숙성시간이 20일을 초과하게 되면 입자크기가 규산염 결정체의 입자크기가 1.0 내지 4.0 나노미터로 비대하게 커질 수 있으므로 바람직하지 못하다. 즉, 상기와 같은 숙성시간을 거치게 되면, 거의 기체상태의 물질로 이온화된 0.2 내지 0.6 나노미터의 입자크기를 나타내는 규산염 결정체가 수득된다.At this time, if the aging time is less than 10 days, it is difficult to obtain silicate crystals, and if the aging time exceeds 20 days, the particle size of the silicate crystals may increase excessively to 1.0 to 4.0 nanometers, which is not preferable. Can not do it. That is, when the aging time is passed as described above, silicate crystals having a particle size of 0.2 to 0.6 nanometers ionized into a substance in a gaseous state are obtained.
상기 혼합가열단계(S205)는 상기 숙성단계(S203)를 통해 수득된 규산염 결정체를 정제수와 혼합하고 가열하는 단계로, 상기 숙성단계(S203)를 통해 수득된 규산염 결정체 100 중량부에 정제수 5000 내지 15000 중량부를 혼합하고 500 내지 1000℃의 온도로 가열하여 이루어진다.In the mixing and heating step (S205), the silicate crystals obtained through the aging step (S203) are mixed with purified water and heated. It is made by mixing parts by weight and heating to a temperature of 500 to 1000°C.
상기 가열 온도가 500℃ 미만이면 규산염 결정체가 용출되지 않을 수 있고, 상기 가열온도가 1000℃를 초과하게 되면 규산염 결정체가 증발되어 규산염 결정체의 회수율이 저감될 수 있다.If the heating temperature is less than 500 ° C, the silicate crystals may not be eluted, and if the heating temperature exceeds 1000 ° C, the silicate crystals are evaporated and the recovery rate of the silicate crystals may be reduced.
상기와 같은 과정을 통해 제조되는 수용성 규산혼합물은 물에 대한 용해가 90% 이상을 나타낸다.The water-soluble silicic acid mixture prepared through the above process shows a solubility in water of 90% or more.
상기 수용성 규산혼합물의 함량이 2 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 수용성 규산혼합물의 함량이 10 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 고상형 천연 제설제가 뭉치는 현상이 발생하기 때문에 바람직하지 못하다.When the content of the water-soluble silicic acid mixture is less than 2% by weight, the above effect is insignificant, and when the content of the water-soluble silicic acid mixture exceeds 10% by weight, the above effect is not greatly improved. This is undesirable because it occurs
상기 부동제는 2 내지 5 중량%가 함유되며, 프로필렌 글리콜 또는 에틸렌 글리콜로 이루어지는데, 본 발명에 따른 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물의 동결온도를 낮춰 저온에서도 고상형 천연 제설제가 동결되지 않고, 고상의 형태를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.The antifreeze agent contains 2 to 5% by weight, and is composed of propylene glycol or ethylene glycol. By lowering the freezing temperature of the solid natural snow remover composition containing the water-soluble silicic acid mixture according to the present invention, the solid natural snow remover is It does not freeze and plays a role in maintaining the shape of the solid phase.
상기 부동제의 함량이 2 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 부동제의 함량이 5 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 다른 성분 들의 함량이 지나치게 줄어들기 때문에 바람직하지 못하다.If the content of the antifreeze agent is less than 2% by weight, the effect is insignificant, and if the content of the antifreeze agent exceeds 5% by weight, the effect is not greatly improved and the content of other components is excessively reduced. can't
상기 소금은 순도가 97% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 천일염을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.It is preferable to use the salt having a purity of 97% or more, and it is more preferable to use sun salt.
이하에서는, 본 발명에 따른 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 고상형 천연 제설제의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the manufacturing method of the solid natural snow remover composition containing the water-soluble silicic acid mixture according to the present invention and the physical properties of the solid natural snow remover prepared by the manufacturing method will be described with examples.
<제조예 1> 수용성 규산혼합물의 제조<Preparation Example 1> Preparation of water-soluble silicic acid mixture
규산염 광물의 표면에 존재하는 이물질을 제거한 후 용광로에서 1650℃의 온도로 13시간 동안 가열하여 용융시킨 후, 용융된 규산염 광물을 13일 동안 숙성시켜 규산염 결정체를 수득하고, 수득된 규산염 결정체 100 중량부를 정제수 10000 중량부와 혼합한 후에 800℃의 온도로 가열하여 액상의 수용성 규산혼합물을 제조하였다.After removing the foreign matter present on the surface of the silicate mineral, it was melted by heating in a furnace at a temperature of 1650 ° C. for 13 hours, and then the molten silicate mineral was aged for 13 days to obtain silicate crystals, 100 parts by weight of the obtained silicate crystals After mixing with 10000 parts by weight of purified water, it was heated to a temperature of 800 ° C. to prepare a liquid water-soluble silicic acid mixture.
상기 제조예 1을 통해 제조된 수용성 규산혼합물을 FE-SEM으로 촬영하여 아래 도 2 내지 3에 나타내었다. 아래 도 2 내지 3에 나타낸 것처럼, 본 발명의 제조예 1을 통해 제조된 수용성 규산혼합물은 구형의 규소입자가 무질서하게 분포된 비정질 상태인 것을 알 수 있다.The water-soluble silicic acid mixture prepared in Preparation Example 1 was photographed by FE-SEM and shown in FIGS. 2 to 3 below. As shown in FIGS. 2 and 3 below, it can be seen that the water-soluble silicic acid mixture prepared through Preparation Example 1 of the present invention is in an amorphous state in which spherical silicon particles are randomly distributed.
<실시예 1><Example 1>
인산나트륨 2.5kg, 상기 제조예 1을 통해 제조된 수용성 규산혼합물 6kg, 부동제(프로필렌글리콜) 3kg 및 소금(순도 98%) 88.5kg을 혼합하여 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물을 제조하였다.2.5 kg of sodium phosphate, 6 kg of the water-soluble silicic acid mixture prepared in Preparation Example 1, 3 kg of antifreeze agent (propylene glycol), and 88.5 kg of salt (purity 98%) were mixed to form a solid natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture. manufactured.
<실시예 2><Example 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 부동제로 에틸렌 글리콜을 사용하여 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물을 제조하였다.Proceed in the same manner as in Example 1, but using ethylene glycol as an antifreeze agent to prepare a solid-type natural snow remover composition containing a water-soluble silicic acid mixture.
<비교예 1><Comparative Example 1>
염화마그네슘 30kg, 염화칼슘 16kg, 인산나트륨 2.5kg, 글리세린 3kg, 부동제(프로필렌글리콜) 3kg 및 소금(순도 98%) 45.5L를 혼합하여 고상형 제설제 조성물을 제조하였다.A solid type snow removal composition was prepared by mixing 30 kg of magnesium chloride, 16 kg of calcium chloride, 2.5 kg of sodium phosphate, 3 kg of glycerin, 3 kg of antifreeze agent (propylene glycol), and 45.5 L of salt (98% purity).
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1을 통해 제조된 제설제 조성물의 융빙성능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.Ice melting performance of the snow removal composition prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 was measured and shown in Table 1 below.
{단, 융빙성능(%)=시험물질 융빙량 평균(mL)/기준물질 융빙량 평균(mL) × 100%를 이용하여 계산하였으며, 기준물질은 염화나트륨 70 중량% 및 염화칼슘 30 중량%로 이루어진 것을 사용하여 평가하였다.}{However, ice melting performance (%) = average ice melting amount of test material (mL) / average ice melting amount of reference material (mL) × 100% was calculated, and the reference material was composed of 70% by weight of sodium chloride and 30% by weight of calcium chloride evaluated using
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 제설제 조성물은 수용성 규산혼합물이 함유되어 비교예 1의 제설제 조성물에 비해 우수한 융빙성능을 나타내는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the snow removal composition prepared through Examples 1 and 2 of the present invention contains a water-soluble silicic acid mixture and exhibits excellent ice melting performance compared to the snow removal composition of Comparative Example 1.
또한, 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1을 통해 제조된 제설제 조성물의 강재 부식성을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.In addition, steel corrosion properties of the snow removal composition prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 were measured and shown in Table 2 below.
{단, 강재 부식성은 상대부식성으로 나타내었다.{However, steel corrosion is expressed as relative corrosion.
상대부식성(%) = 제설제에 의한 질량 감량 평균(mg/cm2)/기준물질에 의한 질량감량 평균(mg/cm2) × 100%Relative corrosion (%) = Average mass loss by snow remover (mg/cm 2 )/Average mass loss by reference material (mg/cm 2 ) × 100%
- 시험용액 준비- Preparation of test solution
시험 용액은 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1을 통해 제조된 제설제와 염화나트륨을 각각 질량농도가 3%의 수용액으로 준비하였다.The test solution was prepared as an aqueous solution of the snow removal agent and sodium chloride prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, each having a mass concentration of 3%.
- 시험편 초기 질량 측정(W1)- Measurement of the initial mass of the specimen (W 1 )
제설제 5개 제품과 염화나트륨 수용액에 대해 각 종류별로 3개의 시편, 총 18개의 시편의 초기 질량을 저울을 이용하여 0.01g 이하까지 측정하였으며 이것을 '시험 전 무게'로 기록하였다.The initial mass of 3 specimens for each type, a total of 18 specimens, was measured to less than 0.01g using a balance for 5 products of deicing agent and sodium chloride aqueous solution, and this was recorded as 'weight before test'.
- 침지 및 건조 시험- Immersion and drying test
온도 (23±2)℃, 상대습도 (65±5)% 를 유지한 상태에서 시험편을 시험용액에 10분간 완전히 담근 후, 시험용용기 밖으로 꺼내고 50분간 방치하였다. 이 조작을 1cycle로 하여 총 168cycle 반복하였다.After completely immersing the test piece in the test solution for 10 minutes while maintaining the temperature (23±2) ℃ and relative humidity (65±5)%, it was taken out of the test container and left for 50 minutes. A total of 168 cycles were repeated by making this operation 1 cycle.
- 시험편 부식 생성물 제거- Removal of specimen corrosion products
침지 및 건조 시험이 끝난 후 시트르산수소이암모늄 20% 수용액에 넣어 70℃에서 30분 동안 침지하여 부식 생성물을 제거하였다. 일부 시험편에서는 부식 생성물이 완전히 제거 되지 않아 추가로 30분 동안 침지를 진행하였다.After the immersion and drying test was completed, it was put in a 20% aqueous solution of diammonium hydrogen citrate and immersed at 70° C. for 30 minutes to remove corrosion products. In some specimens, corrosion products were not completely removed, so immersion was performed for an additional 30 minutes.
- 시험편 부식 생성물 제거 후 질량 측정(W2)- Measurement of mass after removal of test piece corrosion products (W 2 )
부식 생성물 제거 후 탈이온수로 세척하고 종이 타월로 닦아낸 후 85℃의 건조기 내에서 충분히 건조시켰다. 이후 총 18개의 시편의 질량을 저울을 이용하여 0.01g 이하 까지 측정하였으며 이것을 '시험 후 무게'로 기록하였다.}After removing the corrosion product, it was washed with deionized water, wiped with a paper towel, and sufficiently dried in a dryer at 85°C. After that, the mass of a total of 18 specimens was measured to less than 0.01g using a balance, and this was recorded as 'weight after test'}
상기 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물은 비교예 1과 비교했을 때, 수용성 규산혼합물이 함유되어 염화칼슘을 사용하지 않기 때문에, 부식성이 낮은 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, compared to Comparative Example 1, the solid natural snow removal composition containing the water-soluble silicic acid mixture prepared in Examples 1 and 2 of the present invention contains the water-soluble silicic acid mixture and does not use calcium chloride. Since it is not, it can be seen that the corrosiveness is low.
따라서, 본 발명에 따른 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물은 수용성 규산혼합물이 함유되어 염화칼슘을 사용하지 않고도 우수한 융빙성능과 항부식성 및 낮은 독성의 천연 제설제를 제공한다.Therefore, the solid-state natural snow removal composition containing the water-soluble silicic acid mixture according to the present invention provides a natural snow removal agent with excellent ice melting performance, anticorrosive properties and low toxicity without using calcium chloride because the water-soluble silicic acid mixture is contained.
S201 ; 가열용융단계
S203 ; 숙성단계
S205 ; 혼합가열단계S201; heating and melting step
S203; ripening stage
S205; Mixed heating step
Claims (8)
상기 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물은 인산나트륨 2 내지 3 중량%, 수용성 규산혼합물 2 내지 10 중량%, 부동제 2 내지 5 중량% 및 소금 잔량으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.The method of claim 1,
The solid-type natural snow removal composition containing the water-soluble silicic acid mixture is a water-soluble silicic acid mixture, characterized in that consisting of 2 to 3% by weight of sodium phosphate, 2 to 10% by weight of a water-soluble silicic acid mixture, 2 to 5% by weight of an antifreeze agent and the balance of salt Solid-type natural snow removal composition containing this.
상기 수용성 규산혼합물은 SiO3, Na2SiO3 및 Na2SiO3·10H2O로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.According to claim 1 or 2,
The water-soluble silicic acid mixture comprises at least one selected from the group consisting of SiO 3 , Na 2 SiO 3 and Na 2 SiO 3 .10H 2 O Solid type natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture.
상기 수용성 규산혼합물은 균산염 광물을 가열하여 용융하는 가열용융단계, 상기 가열용융단계를 통해 용융된 규산염 광물을 숙성시켜 규산염 결정체를 수득하는 숙성단계 및 상기 숙성단계를 통해 수득된 규산염 결정체에 정제수를 혼합하고 가열하는 혼합가열단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.According to claim 1 or 2,
The water-soluble silicic acid mixture is a heating and melting step of heating and melting the fermentate mineral, an aging step of aging the silicate mineral melted through the heating and melting step to obtain silicate crystals, and adding purified water to the silicate crystals obtained through the aging step. A solid natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture, characterized in that it is prepared through a mixing and heating step of mixing and heating.
상기 가열용융단계는 규산염 광물을 1500 내지 2000℃의 온도로 10 내지 20시간 동안 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.The method of claim 4,
The heating and melting step is a solid-type natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture, characterized in that made by heating the silicate mineral at a temperature of 1500 to 2000 ° C. for 10 to 20 hours.
상기 숙성단계는 10 내지 20일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.The method of claim 4,
The aging step is a solid natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture, characterized in that for 10 to 20 days.
상기 혼합가열단계는 상기 숙성단계를 통해 수득된 규산염 결정체 100 중량부에 정제수 5000 내지 15000 중량부를 혼합하고 500 내지 1000℃의 온도로 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.The method of claim 4,
The mixing and heating step is performed by mixing 5000 to 15000 parts by weight of purified water with 100 parts by weight of the silicate crystals obtained through the aging step and heating at a temperature of 500 to 1000 ° C. my composition.
상기 부동제는 프로필렌 글리콜 또는 에틸렌 글리콜로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 규산혼합물이 함유된 고상형 천연 제설제 조성물.According to claim 1 or 2,
The antifreeze agent is a solid-type natural snow removal composition containing a water-soluble silicic acid mixture, characterized in that consisting of propylene glycol or ethylene glycol.
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