NO302483B1

NO302483B1 - Flytende avisingsmiddel på basis av alkalimetallacetater

Info

Publication number: NO302483B1
Application number: NO914287A
Authority: NO
Inventors: Achim Stankowiak; Josef Kapfinger; Gerhard Bettermann
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1998-03-09
Also published as: CN1027593C; HRP940843B1; ATE121440T1; CA2054840C; PL292247A1; EP0483721A1; HU210663B; CS330791A3; IE67895B1; CN1061063A; IS3763A7; CA2054840A1; DK0483721T3; HUT59438A; FI101080B; RU2017785C1; IS1715B; NO914287D0; FI915147L; DE59105254D1

Description

Oppfinnelsen angår et flytende avisingsmiddel på basis av alkalimetallacetater, jordalkalimetallacetater eller en blanding av begge til bruk på trafikkerte områder.

Snø og/eller is på veier, sykkelveier, gangveier, broer, sportsplasser, flyplasser og lignende (i det følgende kalt trafikkerte områder) fører til en vesentlig hemming av trafikkforløpet og trafikksikkerheten. Det er derfor allerede i lang tid kjent å påføre på slike flater et middel til smelting eller opptining av snø og is (avisingsmiddel), se f.eks. US-patentskrift 4.283.297.

Kravene som et avisingsmiddel bør tilfredsstille er mange-sidig. Materialene som de aktuelle flatene er bygget opp av, f.eks. betong, må ikke bli beskadiget av avisingsmidlet eller slett ikke spaltet. Det er videre vesentlig at det ikke forekommer en korroderende virkning på metaller. Det må videre sikres at avisingsmidlet ikke medfører brannfare som følge av lett antennbarhet og brennbarhet. Sammensetningen må være fysiologisk vidtgående godtagbart for dyr og mennesker. Da det påførte midlet også kan foreligge i avfallsvannet, er den biologiske nedbrytbarheten et ytterligere krav. Opp-tiningsmidlet kan forekomme i avfallsvann, men også på dekke som benyttes innenfor landbruket, slik at det heller ikke blir påført noen skader. Det er videre vesentlig at det blir oppnådd en meget rask opptining. Utfra den økonomiske siden er det nødvendig at det bare er nødvendig med små mengder avisingsmiddel og at det koster lite.

Innenfor kjent teknikk er det beskrevet tallrike alkalimetall- og jordalkalimetallsalter av uorganiske og organiske syrer som avisingsmiddel. Der blir det benyttet et salt alene eller en kombinasjon av to eller flere salter. Som eksempler på slike salter kan nevnes: natriumklorid, kalsiumklorid, magnesiumklorid, natriumkarbonat, natriumformeat, natriumacetat, kaliumacetat, kalsiumacetat, magnesiumacetat, natriumacetat og lignende.

Likeledes er det i US-patentskriftene 4.388.203, 4.728.393 og 4.855.071 beskrevet faste og flytende avisingsmidler som inneholder salter av gruppen alkalimetallkarboksylater, jordalkalimetallkarboksylater og alkalimetall- eller jordalkalimetallklorider i større og mindre mengder. I korthet består det i US-patentskrift 4.388.203 beskrevne avisingsmidlet i det vesentlige av vann, glykoler, et fortykningsmiddel og et alkalimetallacetat og/eller et jordalkalimetallklorid. Den kjente avisingsmiddelsammen-setningen i US-patentskrift 4.728.393 blir utvunnet fra avfallsvæsker fra papirfremstilling og inneholder blant annet alkalimetall- og/eller jordalkalimetallacetat, -formeater, -laktater og -karbonater. I US-patentskrift 4.855.071 blir det endelig beskrevet et fast avisingsmiddel, som består av alkalimetall- og/eller jordalkalimetallkarboksylater med 1 til 4 C—atomer, som er blitt fremstilt etter en bestemt fremgangsmåte, der kalsium/magnesiumacetat er fremhevet som særlig egnede.

De kjente avisingsmidlene på basis av acetater fra gruppen alkalimetallacetater og jordalkalimetallacetat tilfredsstiller riktignok flere av de ovenfornevnte kravene, men de fører imidlertid til betydelig mer korrosjon enn ønskelig. Av de nevnte kravene tilfredsstiller de f.eks. kortere opptiningstid, større eller noe mindre mengdebehov og relativt lav pris. En ytterligere fordel ved acetatene er at de på grunn av sin vannoppløselighet også kan bli anvendt i form av en vandig oppløsning, som ofte er ønskelig. De i og for seg fordelaktige flytende avisingsmidlene på basis av de nevnte acetatene trenger imidlertid betydelig å forbedre behovet for metallkorrosjon. Således virker de aktuelle vandige avisingsmidlene på metaller, som aluminium, magnesium, stål og forsinket stål, mer eller mindre korroderende. De viser videre en relativt lav hemming med hensyn på den såkalte hydrogenforsprøing. Med hydrogenforsprøing får man som kjent den sprøgjøringen, som er reduksjon i fasthet av metalliske råstoffer gjennom innvirkning av hydrogen. Tilstedeværelse av hydrogen resulterer blant annet i elektrokjemiske reaksjoner på overflaten til metalliske råstoffer (katode/anode-prosesser). Hydrogenforsprøingen er fremfor alt et stort problem der metallisk råstoff skal motstå høye krav, og som f.eks. er tilfelle i fartøyer og fly, som som regel består av høylegert stål. Påvirkning av bare en del av fartøyet med en eller annen type korrosjon fører naturligvis til flere vanskeligheter. Egenskapene med relativt lav hemming med hensyn på hydrogenforsprøing frembringer også en ytterligere ulempe ved de aktuelle flytende avisingsmidlene, særlig når de blir anvendt på trafikkerte områder for fly, som start- og landebane, oppstillingsplasser og lignende.

Det er allerede foretatt forsøk for å løse de nevnte problemene ved avisingsmidler på basis av acetater og analoge salter ved hjelp av hemmere. Således blir det beskrevet i den nyere, europeiske patentsøknad nr. 0 375 214-A1 et flytende avisingsmiddel, som i det vesentlige består av 45 til 60 vekt-# av minst et alkalimetallacetat og/eller alkalimetall-formeat, 0,1 til 0,4 vekt-# av minst et alkalimetallfosfat og 0,2 til 0,6 vekt-5é av minst et alkalimetallnitrit og av vann som rest til 100 vekt-#, der vektprosentene er angitt med hensyn på vekten til avisingsmidlet. Dette avisingsmidlet med hemmingskombinasjonen alkalimetallfosfat/alkalimetallnitrit oppviser riktignok sammenlignet med de kjente midlene et forbedret forhold med hensyn på den aktuelle metallkorrosjonen og hydrogenforsprøingen, men ulempen er nitrit-innholdet.

Oppgaven til oppfinnelsen består dermed i å frembringe et flytende avisingsmiddel på basis av alkalimetall- og/eller jordalkalimetallacetater, som oppviser en høy hemming i metametallkorrosjon og i hydrogenforsprøingen, hvorved denne hemmingen beror på et praktisk godtagbart hemmesystem. Det nye avisingsmidlet er spesielt egnet for behandling av flytrafikkoverflater som er dekket med is og/eller snø.

Det flytende avisingsmiddel ifølge oppfinnelsen består i det vesentlige av

a) 15 til 70 vekt-# av et alkalimetallacetat,

b) 0,01 til 1 vekt-# av minst en vannoppløselig triazolforbindelse eller minst en vannoppløselig imidazolforbindelse

eller en blanding av begge og

b') 0,01 til 0,5 vekt-# av minst et alkalimetallfosfat og

c) vann som rest til 100 vekt-#.

Saltkomponentene i avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen er

minst et alkalimetallacetat og/eller minst et jordalkalimetallacetat. Av alkalimetallene er natrium og kalium foretrukket og av jordalkalimetallene kalsium og magnesium. Av de begge acetatene, alkalimetallacetat og jordalkalimetallacetat, er den førstnevnte foretrukket. Acetatet i avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen er således fortrinnsvis natriumacetat og/eller kaliumacetat, hvorved kaliumacetat er foretrukket. Kaliumacetat er også den spesielt foretrukkede acetatforbindelsen i den vandige avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen. Konsentrasjonen av acetat i det vandige avisingsmidlet kan variere innenfor vide grenser. Den retter seg fremfor alt etter oppløseligheten til acetat i vann (det bør foreligge en i det vesentlige klar oppløsning) og mengden av løsning, som man påfører den behandlede trafikkerte flaten. Med en konsentrert oppløsning er det nødvendig med en mindre mengde, for å tine opp is og/eller snø, i forhold til en mindre konsentrert. Den foretrukkede konsentrasjonen ligger således ved 15 til 70 vekt-#, fortrinnsvis 25 til 60 vekt-#, der vektprosentene er med hensyn på vekten til avisingsmidlet. Hemmingen av avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen beror på triazolforbindelsen og/eller imidazol-forbindelsen, som i den tilsatte mengden foreligger løst i

det ferdige vandige avisingsmidlet. Egnede vannoppløselige triazoler er triazol selv og derivater, som alkyltriazol, f.eks. metyltriazol; benzotriazol, f.eks. benzotriazol, aminobenzotriazol og nitrobenzotriazol; og tolyltriazol. De foretrukkede triazolene er benzotriazol (lH-benzotriazol eller 1,2,3-benzotriazol) og tolyltriazol (lH-metyl-benzotriazol, som regel en isomerblanding). Egnede vann-oppløselige imidazoler er imidazolet (lH-imidazol) og dens derivater, som metylimidazol og benzimidazol, der imidazol er foretrukket. Av begge forbindelsene triazoler og imidazoler, er triazoler foretrukket og av disse som allerede nevnt benzotriazol og tolyltriazol. De aktuelle forbindelsene foreligger i handel generelt i form av pulver, krystaller, nåler og lignende. Mengden triazol og/eller imidazol i avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen utgjør 0,01 til 1 vekt-#, med hensyn på vekten til avisingsmidlet. Med mindre enn 0,01 vekt-# blir den tilstrebede effekten knapt oppnådd og mer enn 1 vekt-# er generelt ikke hensiktsmessig. Den foretrukkede mengden av triazol og/eller imidazol utgjør derfor 0,03 til 0,5 vekt-# med hensyn på vekten til avisingsmidlet.

Det har vist seg at hemming med hensyn på metallkorrosjon kan bli oppnådd i et særlig høyt omfang, når triazol og/eller imidazol blir anvendt i kombinasjon med alkalimetallfosfat, når også ved siden av det nevnte triazol og/eller imidazol også ytterligere alkalimetallfosfat som ytterligere hemmings-komponent er tilstede i en bestemt mengde. Alkalimetallfos-fatet er fortrinnsvis natriumfosfat og/eller kaliumfosfat. Mengden av alkalimetallfosfat bør utgjør 0,01 til 0,5 vekt-#, fortrinnsvis 0,03 til 0,2 vekt-#, der vektprosenten er med hensyn på vekten til avisingsmidlet. Ved anvendelse av alkalimetallfosfat som ytterligere hemmer anvender man som acetatforbindelse et alkalimetallacetat, som med et jordalkalimetallacetat kan danne vannuoppløselig jordalkalifos-fater.

Fremstillingen av det flytende avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen foregår ved sammenblanding av de enkelte komponentene. Dette blir fortrinnsvis gjennomført på den måten at oppløsningsmidlet vann (fullavsaltet vann) blir blandet i en beholder og ytterligere komponenter blir tilsatt"under omrøring og eventuelt under oppvarming, hvorved den ønskede oppløsningen blir oppnådd. Når alle komponentene er oppløselig i vann, foreligger avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen som en klar, mer eller mindre lav viskøs og dermed god og lett bearbeidbar væske. pH-verdien i det vandige avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen er generelt høyere enn 8. Det er foretrukket med en pH-verdi på 8 til 12, fortrinnsvis fra 9 til 11. Såfremt den nevnte pH-verdien etter sammenblanding av komponentene likevel ikke foreligger, kan man innstille den ved tilsetning av fortrinnsvis alkalimetallfor-bindelser, særlig alkalimetallhydroksyd, samt natrium- eller kaliumhydroksyd til den ønskede verdien.

Det flytende avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen for smelting av snø og is på trafikkoverflater kan bli anbrakt på trafikkoverflaten slik at den ønskede fjerningen av is og/eller snø blir oppnådd. Denne mengden avhenger fremfor alt av utetemperatur og den foreliggende is- og/eller snømengde og ligger generelt ved 10 til 100 g pr. m^ is- og/eller snødekt flate. Påføring av det flytende avisingsmidlet kan f.eks. bli gjennomført ved hjelp av vanlige sprøyte-kjøretøyer.

Avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen besitter en rekke fordeler. Således tilfredsstiller det de tidligere nevnte kravene og oppviser ved siden av kortere opptiningstid fremfor alt en høy hemming av metallkorrosjon og hydrogen-forsprøing. Det som gjør avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen særlig velegnet er hovedsakelig at alle disse egenskapene blir oppnådd med ufarlige hemmere. På grunn av disse spesielle egenskapene er det nye avisingsmidlet også særlig egnet for flytrafikkflater, som start- og landebaner, oppstillingsplasser, bussruter og lignende.

Oppfinnelsen blir forklart nærmere ved hjelp av eksempler ifølge oppfinnelsen og et sammenligningseksempel.

Avisingsmidlet i de etterfølgende eksemplene 1 til 6 ifølge oppfinnelsen og sammenligningseksemplet ble fremstilt ved en blanding av komponentene. De angitte prosentmengdene til de enkelte komponentene er vektprosenter.

Eksempel 1

50,00 56 kaliumacetat

0,10 % imidazol

49 ,90 56 vann

Eksempel 2

60,00 56 kaliumacetat

0 ,30. 56 tolyltriazol

39,70 56 vann

Eksempel 3

25,00 56 kaliumacetat

0,04 56 benzotriazol

74 ,96 56 vann

Eksempel 4

25,00 56 kaliumacetat

0,05 56 benzotriazol

0 ,03 56 natriumfosfat

74 ,92 56 vann

Eksempel 5

50,00 % kaliumacetat

0,10 % tolyltriazol

0,05 % natriumfosfat

49,85 % vann

Eksempel 6

60,00 % kaliumacetat

0,25 % imidazol

0,15 % kaliumfosfat

39,60 % vann

Sammenligningseksempel

50,00 % kaliumacetat

0,20 % kaliumfosfat

0,40 # natriumnitrit

49,40 # vann

Avisingsmidlet fra eksempel 1 til 6 og sammenligningseksemplet ble testet med hensyn på metallkorrosjon og hydrogenforsprøing. Testen av metallkorrosjon følger etter ASTM F483 (ASTM = American Society for Testing and Materials) og etter den såkalte Sandwich-korrosjonstest til Boeing Commerical Airplane Company, Seattle, USA. Testen på hydrogenforsprøing foregikk etter ASTM F519.

Ved testen ASTM F483 blir det oppveide prøvelegemet senket ned i det prøvede avisingsmidlet, som blir holdt ved en temperatur på 35°C, 24 timer ved normalt trykk, hvoretter igjen vekten blir bestemt. Resultatet i korrosjonstesten blir angitt som vektdifferansen mellom begge vektbestemmelsene i milligram pr. prøvelegeme. Disse testene ble gjennomført med metallene aluminium, og riktignok aluminium clad 2024-TO, magnesium og riktignok magnesium AMS 4375, stål C45 og stålforsinket ST10.

Med Sandwich-korrosjonstesten til Boeing, blir det gjen-nomført en spesielt skarp korrosjonsprøving på metallet aluminium (aluminium clad 7075-T6) ved å utgå fra en spesiell prøvelegemeform. Prøvelegemet består av to små like alu-miniumsplater og et filterpapir med det utprøvende avisingsmidlet; de tre delene blir lagt sammen i Sandwich-f orm, hvorved det inneholdende filterpapiret ligger i midten og er fastholdt ved hjelp av et vannbestandig klebevann. Dette prøvelegemet blir holdt i et tørkeskap ved 35°C, normaltrykk og relativ fuktighet i omgivelsene i 8 timer og deretter ved 35° C, normaltrykk og en relativt fuktighet på 90 til 100 <t> i 16 timer. Til begge disse behandlingstrinnene følger ytterligere syv trinn med de nevnte betingelsene og eventuelt 8 og 16 timer i vekslende rekkefølge. Etter det niende behandlingstrinnet (det er et 8-timers) foregår et tiende, der prøvelegemet blir holdt ved 35°C, normaltrykk og en relativ fuktighet på 95 til 100 # i 64 timer (den samlede testtiden utgjør således 168 timer). Testresultatene blir angitt som visuelle bestemmelser, og begge aluminiumssmå-platene oppviser korrosjonsutseende eller ikke. Testen er således oppfylt når begge Al-småplatene ikke viser noe korrosjon.

Med testen ASTM F519 blir det målt forsprøing av stål ved hydrogen, som dannes ved neddypping av et prøvelegeme som står under spenning av stål MIL-S-5000 (en krom-nikkel-stål) i den utprøvende væsken. I denne testen blir også stålprøve-legemet i en spenningsinnretning utsatt for en bestemt spenning og senket slik i det utprøvende avisingsmidlet som blir holdt ved 23°C i 150 timer. Testresultatet blir angitt som visuell bestemmelse, om stålprøvelegemet som står under spenning er gått i stykker eller ikke. Testen er således oppfylt når prøvelegemet ikke er gått i stykker.

Testresultat:

Alle avisingsmidlene ifølge oppfinnelsen oppfyller Sandwich-korrosjonstesten til Boeing og hydrogenforsprøingstest ASTM 519. Dette gjelder også for avisingsmidlet i sammenligningseksemplet. Resultatene fra ASTM F583 korrosjonstesten er sammenfattet i den etterfølgende tabellen og viser at avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen hemmer betydelig godt metallkorrosjonen.

Når det gjelder opptiningstiden til avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen, så oppfyller det også i praksis den påkrevde raske opptining av is og snø.

Avisingsmidlet ifølge oppfinnelsen oppviser også en høy hemming med hensyn på metallkorrosjon og også med hensyn på hydrogenforsprøing og videre også nitritfrihet. På grunn av disse spesielle egenskapskombinasjonene er den særlig fordelaktig og tilfredsstiller et behov som har foreligget i lang tid.

Claims

1. Flytende avisingsmiddel på basis av alkalimetallacetater,karakterisert vedat det består av a) 15 til 70 vekt-# av minst et alkalimetallacetat, b) 0,01 til 1 vekt-# av minst en vannoppløselig triazolforbindelse eller minst en vannoppløselig imidazolforbindelse eller en blanding av begge og b') 0,01 til 0,5 vekt-% av minst et alkalimetallfosfat og c) vann, som rest til 100 vekt-#.

2. Avisingsmiddel ifølge krav 1,karakterisertved at det består av a) 25 til 60 vekt-# av minst et alkalimetallacetat b) 0,03 til 0,5 vekt-# av minst en vannoppløselig triazolforbindelse eller minst en vannoppløselig imidazolforbindelse eller en blanding av begge og b') 0,03 til 0,2 vekt-56 av minst et alkalimetallfosfat og c) vann, som rest til 100 vekt-#.

3. Avisingsmiddel ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat komponentene a) er natriumacetat eller kaliumacetat eller en blanding av begge, komponentene b) er benzotriazol, tolyltriazol og/eller imidazol og komponentene b') er natriumfosfat eller kaliumfosfat eller en blanding av begge.