WO2024105890A1 - Snow melting agent - Google Patents

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聡 杉山
憲宏 藤本
香織 根岸
梓 石井
真奈美 鳥本
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Abstract

Provided is a snow melting agent which contains at least one selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride as a major component, and an additive that causes generation of a sulfate ion and a sodium ion.

Description

融雪剤Snow melting agent
 本開示は、融雪剤に関する。 This disclosure relates to snow-melting agents.
 亜鉛は鉄よりも腐食速度が遅いことから亜鉛めっき、亜鉛合金めっきなどとして街灯や信号機の柱、電信柱、電柱などの鋼管柱やガードレールなど、インフラ鋼構造物の防食に広く使われている。亜鉛は腐食すると保護性の錆び(保護皮膜)が形成され、その後の腐食を抑制するという優れた機能を有している(非特許文献1)。 Since zinc corrodes more slowly than iron, it is widely used in the form of zinc plating or zinc alloy plating to protect steel infrastructure structures, such as steel pipe poles for street lamps and traffic lights, telegraph poles, utility poles, and guardrails. When zinc corrodes, it forms a protective rust (protective film), which has the excellent function of inhibiting subsequent corrosion (Non-Patent Document 1).
 亜鉛めっきはマイルドな環境における大気腐食では0.5~1μm/年程度の腐食速度であるが、降雪エリアにおいて融雪剤が散布されると著しく高い腐食速度になることもある。 Zinc plating corrodes at a rate of about 0.5 to 1 μm per year in mild atmospheric environments, but in areas where it snows, the corrosion rate can increase dramatically if de-icing agents are sprayed.
 より良質な亜鉛の保護皮膜を形成し、腐食速度を低下させることで、インフラ構造物をより長寿命にすることができる。亜鉛の腐食速度を低下させるために、アルミニウム、マグネシウム等の他の金属との合金を作る技術も普及しているが、合金は亜鉛単独に比べてコストがかかる。 By forming a better quality protective zinc film and slowing down the corrosion rate, infrastructure structures can have a longer lifespan. To slow down the corrosion rate of zinc, technology is also becoming widespread for creating alloys with other metals such as aluminum and magnesium, but alloys are more expensive than zinc alone.
 本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、亜鉛を主成分とした材料の腐食を軽減可能な融雪剤を提供することを目的とする。 This disclosure was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an ice-melting agent that can reduce corrosion of materials whose main component is zinc.
 本開示の一態様の融雪剤は、主成分として塩化ナトリウム、塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種と、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤と、を含む。 The snow-melting agent of one embodiment of the present disclosure contains at least one main component selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride, and an additive that generates sulfate ions and sodium ions.
 本開示によれば、亜鉛を主成分とした材料の腐食を軽減可能な融雪剤を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an ice-melting agent that can reduce corrosion of materials whose main component is zinc.
 以下、本開示の実施形態に係る融雪剤について説明する。 The snow-melting agent according to the embodiment of the present disclosure will be described below.
 本実施形態の融雪剤は、主成分として塩化ナトリウム、塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種と、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤と、を含む。具体的には、本実施形態の融雪剤は、塩化ナトリウムなどの粉末を主成分とし、これに硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤の粉末を少量添加した混合粉末である。また、融雪剤は、塩基性塩をさらに含んでもよい。 The snow-melting agent of this embodiment contains at least one selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride as the main component, and an additive that generates sulfate ions and sodium ions. Specifically, the snow-melting agent of this embodiment is a mixed powder whose main component is a powder such as sodium chloride, to which a small amount of an additive powder that generates sulfate ions and sodium ions is added. The snow-melting agent may further contain a basic salt.
 以下に、本実施形態の融雪剤の主成分、添加剤および塩基性塩について説明する。 The main components, additives, and basic salts of the snow-melting agent of this embodiment are described below.
 <主成分>
 本実施形態の融雪剤は、主成分として塩化ナトリウム、塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む。具体的には、融雪剤は、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムまたは塩化カルシウムの一種を主成分としてもよく、あるいは、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムのうちの2種以上を混合した混合物を主成分としてもよい。
<Main Ingredients>
The snow-melting agent of the present embodiment contains at least one selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride as a main component. Specifically, the snow-melting agent may contain one of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride as a main component, or may contain a mixture of two or more of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride as a main component.
 後述する実験例では、主成分として一般的な塩化カルシウムを用いた。 In the experimental example described below, calcium chloride, which is a common substance, was used as the main ingredient.
 <添加剤>
 本実施形態の融雪剤は、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤を含む。
<Additives>
The snow-melting agent of this embodiment contains an additive that generates sulfate ions and sodium ions.
 本実施形態では、添加剤を用いて多種類の亜鉛の腐食生成物の中でも、特に保護性の高いgordaite(NaZn4(SO4)(OH)6Cl・6H2O)を意図的に多く析出させる。gordaiteは、亜鉛が腐食する際に生成される物質であり、防食性が高く、その後の腐食の進行を抑制する効果が得られる。 In this embodiment, an additive is used to intentionally precipitate a large amount of gordaite ( NaZn4 ( SO4 )(OH) 6Cl.6H2O ), which is particularly highly protective among the many types of zinc corrosion products. Gordaite is a substance that is produced when zinc corrodes, and has high corrosion resistance, which has the effect of suppressing the progression of subsequent corrosion.
 融雪剤の主成分は塩化ナトリウム、塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムであることが多いため、塩化物イオンはこれらから供給される。したがって、硫酸イオンと、ナトリウムイオンと、水酸化物イオンとを供給すれば、亜鉛が腐食した際に溶出する亜鉛イオンを用いてgordaiteが析出される。水酸化物イオンは、例えば水などから供給することができる。 The main components of snow-melting agents are often sodium chloride, calcium chloride, or magnesium chloride, so the chloride ions are supplied from these. Therefore, if sulfate ions, sodium ions, and hydroxide ions are supplied, gordaite will be precipitated using the zinc ions that dissolve when zinc corrodes. Hydroxide ions can be supplied, for example, from water.
 そのため、本実施形態の融雪剤は、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤を含む。添加剤には、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる(供給する)物質であれば、何を用いてもよい。硫酸イオンを発生させる物質として硫酸塩を、ナトリウムイオンを発生させる物質として、ナトリウム塩を用いることができる。 For this reason, the snow-melting agent of this embodiment contains an additive that generates sulfate ions and sodium ions. Any substance that generates (supplies) sulfate ions and sodium ions may be used as the additive. Sulfate salts can be used as substances that generate sulfate ions, and sodium salts can be used as substances that generate sodium ions.
 硫酸ナトリウムは、硫酸塩とナトリウム塩の両方を兼ねるため、添加剤として硫酸ナトリウムを用いることが好ましい。 Since sodium sulfate is both a sulfate and a sodium salt, it is preferable to use sodium sulfate as an additive.
 また、硫酸イオンとナトリウムイオンとを別々の塩とした場合、融雪剤の主成分の物質の割合が減少し、融雪機能が低下する。このため、1つの塩で硫酸イオンとナトリウムイオンの両方を兼ねる硫酸ナトリウムが好適である。後述する実験例では、添加物に硫酸ナトリウムを用いた。 Furthermore, if sulfate ions and sodium ions are treated as separate salts, the proportion of the main component of the snow-melting agent will decrease, and the snow-melting function will be reduced. For this reason, sodium sulfate, which contains both sulfate ions and sodium ions in one salt, is preferable. In the experimental example described below, sodium sulfate was used as the additive.
 Gordaiteを多く析出させることだけを考えると、硫酸ナトリウムはモル比で主成分の物質と同量添加することが望ましい。しかしながら、硫酸ナトリウムを多く添加すると融雪成分である主成分の割合が減少し、融雪機能が低下してしまう。 If you are only concerned with precipitating a large amount of Gordaite, it is desirable to add sodium sulfate in the same molar ratio as the main component. However, adding a large amount of sodium sulfate reduces the proportion of the main component, which is a snow-melting component, and the snow-melting function is reduced.
 このため、主成分は70重量%より多くし、その他の成分は30%重量以下が好ましい。例えば、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤の含有量が、融雪剤の総重量に対して30重量%以下であることが好ましい。また、融雪機能を重視する場合は、主成分は80重量%より多くし、その他の成分は20重量%以下とすることがより好ましい。例えば、添加剤の含有量が、融雪剤の総重量に対して20重量%以下であることがより好ましい。なお、添加剤の含有量は、0.5重量%以上が好ましい。 For this reason, it is preferable that the main component is more than 70% by weight and the other components are 30% by weight or less. For example, it is preferable that the content of additives that generate sulfate ions and sodium ions is 30% by weight or less of the total weight of the snow-melting agent. Furthermore, if emphasis is placed on snow-melting function, it is more preferable that the main component is more than 80% by weight and the other components are 20% by weight or less. For example, it is more preferable that the content of additives is 20% by weight or less of the total weight of the snow-melting agent. Furthermore, it is preferable that the content of additives is 0.5% by weight or more.
 一般的な融雪剤は、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの主成分のみからなるが、本実施形態の融雪剤は、硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤を含む。これにより、本実施形態の融雪剤を使用した場合、亜鉛(亜鉛を主成分とした材料)にgordaiteが多い良質な保護皮膜が形成され、添加剤を用いない一般的な融雪剤と比較して、腐食を軽減することができる。 General snow-melting agents consist only of main components such as magnesium chloride and calcium chloride, but the snow-melting agent of this embodiment contains additives that generate sulfate ions and sodium ions. As a result, when the snow-melting agent of this embodiment is used, a high-quality protective film rich in gordaite is formed on the zinc (a material whose main component is zinc), which reduces corrosion compared to general snow-melting agents that do not use additives.
 <塩基性塩>
 融雪剤は、塩基性塩をさらに含んでもよい。塩基性塩は、水溶液がアルカリ性を示す。塩基性塩には、例えば、炭酸塩、金属水酸化物、金属酸化物などを用いることができる。
<Basic Salt>
The snow-melting agent may further contain a basic salt. The basic salt exhibits alkaline properties in an aqueous solution. Examples of the basic salt that can be used include carbonates, metal hydroxides, and metal oxides.
 亜鉛は両性金属であり、高pH領域でも腐食が進む。このため、塩基性塩には、水への溶解度が低く、飽和溶液になってもpHが高くなりすぎない塩基性炭酸マグネシウムが好適である。ただし、pHが高くなりすぎないように、他の塩基性塩を少量用いても良い。 Zinc is an amphoteric metal, and corrosion progresses even in high pH ranges. For this reason, basic magnesium carbonate is an ideal basic salt, as it has low solubility in water and the pH does not become too high even when saturated. However, small amounts of other basic salts can be used to prevent the pH from becoming too high.
 塩基性塩は、水溶液が弱アルカリ性になる程度でよいため多くは必要ない、塩基性塩の含有量は、総重量に対して6重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましい。なお、塩基性塩の含有量は、0.2重量%以上が好ましい。 A large amount of basic salt is not needed since it is enough to make the aqueous solution weakly alkaline. The basic salt content is preferably 6% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, based on the total weight. The basic salt content is preferably 0.2% by weight or more.
 後述する実験例では、塩基性塩に塩基性炭酸マグネシウムを用いた。 In the experimental example described below, basic magnesium carbonate was used as the basic salt.
 <実験例1>
 次に、本実施形態の実験例について説明する。表1の割合で、複数の融雪剤のサンプルを作成した。
<Experimental Example 1>
Next, an experimental example of this embodiment will be described. A number of samples of snow-melting agents were prepared according to the ratios shown in Table 1.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1は、複数の融雪剤の構成割合を示す。実験例1では、主成分(融雪成分)として塩化カルシウムを用い、添加剤として硫酸ナトリウムを用い、塩基性塩として塩基性炭酸マグネシウムを用いた。 Table 1 shows the composition ratios of several snow-melting agents. In Experimental Example 1, calcium chloride was used as the main component (snow-melting component), sodium sulfate was used as the additive, and basic magnesium carbonate was used as the basic salt.
 表1の融雪剤A、Bが本実施例の融雪剤である。融雪剤Aは主成分の他に硫酸ナトリウムおよび塩基性炭酸マグネシウムを用い、融雪剤Bは主成分の他に硫酸ナトリウムのみを用いた。融雪剤Cは、参考例であり、主成分の他に塩基性炭酸マグネシウムのみを用いた。融雪剤Dは、比較例であり、主成分のみの融雪剤である。 Snow-melting agents A and B in Table 1 are the snow-melting agents of this example. Snow-melting agent A uses sodium sulfate and basic magnesium carbonate in addition to the main components, while snow-melting agent B uses only sodium sulfate in addition to the main components. Snow-melting agent C is a reference example, and uses only basic magnesium carbonate in addition to the main components. Snow-melting agent D is a comparative example, and is a snow-melting agent containing only the main components.
 各融雪剤と水道水とを重量比10:90の割合でそれぞれ混合して水溶液を作成した。そして、各水溶液を、湿式散布式の融雪剤散布車を用いて30g/m2の散布量で、各散布面にそれぞれ散布した。散布面には、裏面をシールした70mm×150mm×1mmの純亜鉛板を用い、初期重量を測定後に純亜鉛板を設置した。 Each snow-melting agent was mixed with tap water in a weight ratio of 10:90 to prepare an aqueous solution. Each aqueous solution was then spread on each surface at a spread rate of 30 g/ m2 using a wet-spreading snow-melting agent spreader. A 70 mm x 150 mm x 1 mm pure zinc plate with a sealed back was used as the spread surface, and the pure zinc plate was placed after measuring the initial weight.
 散布後1週間放置した後に各純亜鉛板(散布面)を回収して、除錆後の重量と初期重量とを比較することで各融雪剤の腐食速度を算出した。ここでは、腐食速度を、比較例の融雪剤Dの腐食速度を100とした場合の腐食速度に規格化した。 After spraying, each pure zinc plate (sprayed surface) was collected after one week, and the corrosion rate of each snow-melting agent was calculated by comparing the weight after rust removal with the initial weight. Here, the corrosion rate was standardized to the corrosion rate of snow-melting agent D of the comparative example, which was set at 100.
 表2は、実験結果である、各融雪剤の散布後の腐食速度(規格化後)を示すものである。 Table 2 shows the experimental results, that is, the corrosion rate (normalized) after each de-icing agent was sprayed.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 硫酸ナトリウムと塩基性炭酸マグネシウムの両方を添加した融雪剤Aが、亜鉛の腐食速度を最も低下できていた。硫酸ナトリウムのみを添加した融雪剤Bと、塩基性炭酸マグネシウムのみを添加した融雪剤Cも、硫酸ナトリウムと塩基性炭酸マグネシウムのいずれも添加しない融雪剤D(比較例)と比較して腐食速度を低下できていることがわかる。 Snow-melting agent A, which contains both sodium sulfate and basic magnesium carbonate, was able to reduce the corrosion rate of zinc the most. It can be seen that snow-melting agent B, which contains only sodium sulfate, and snow-melting agent C, which contains only basic magnesium carbonate, also reduced the corrosion rate compared to snow-melting agent D (comparative example), which contains neither sodium sulfate nor basic magnesium carbonate.
 なお、融雪剤A~Cの融雪性能は、塩化カルシウム100%の融雪剤Dと比較して、性能低下は見られなかった。 Furthermore, no degradation in the snow-melting performance of snow-melting agents A to C was observed when compared to snow-melting agent D, which is made of 100% calcium chloride.
 このように、硫酸ナトリウムまたは塩基性炭酸マグネシウムを用いた場合に効果が得られ、両方用いる場合にはより良好な結果が得られることがわかった。具体的には、硫酸ナトリウム(硫酸塩)および塩基性炭酸マグネシウム(塩基性塩)を添加した場合、Gordaiteがより多く析出され、析出したGordaiteが弱酸性の雨水によって減るのを軽減することができる。 In this way, it was found that the use of sodium sulfate or basic magnesium carbonate was effective, and that better results were obtained when both were used. Specifically, when sodium sulfate (sulfate) and basic magnesium carbonate (basic salt) were added, more Gordaite precipitated, and the loss of the precipitated Gordaite due to the weak acidity of rainwater was reduced.
 硫酸ナトリウムは、gordaiteの析出に必要なナトリウムイオンと硫酸イオンとを供給するものである。塩基性炭酸マグネシウムは、gordaiteの析出に必要な水酸化イオンを供給するとともに、水溶液のpHを弱アルカリ性にする。これにより、本実施形態の融雪剤は、両性金属である亜鉛が腐食しにくい条件に制御することができる。 Sodium sulfate supplies the sodium ions and sulfate ions necessary for the precipitation of gordaite. Basic magnesium carbonate supplies the hydroxide ions necessary for the precipitation of gordaite and makes the pH of the aqueous solution slightly alkaline. This allows the snow-melting agent of this embodiment to be controlled to conditions that make it difficult for zinc, an amphoteric metal, to corrode.
 なお、gordaiteの化学式(NaZn4(SO4)(OH)6Cl・6H2O)からわかるように、硫酸ナトリウム以外にも硫酸イオンを供給できる硫酸塩であれば、添加剤として好適に利用できる。硫酸ナトリウム以外にもナトリウムイオンを供給できるナトリウム塩であれば、添加剤として好適に利用できる。 As can be seen from the chemical formula of gordaite (NaZn 4 (SO 4 )(OH) 6 Cl.6H 2 O), any sulfate salt other than sodium sulfate that can supply sulfate ions can be suitably used as an additive. Any sodium salt other than sodium sulfate that can supply sodium ions can be suitably used as an additive.
 塩基性炭酸マグネシウム以外にも、水酸化物イオンを供給して水溶液をアルカリ性にできる塩基性塩(例えば、炭酸塩、金属酸化物、金属水酸化物)であれば好適に利用できる。ただし、塩基性炭酸マグネシウム以外の塩基性塩を使用する場合は、水溶液のpHが高くなりすぎない量を計算して水溶液に添加する必要がある。 In addition to basic magnesium carbonate, any basic salt (e.g. carbonates, metal oxides, metal hydroxides) that can supply hydroxide ions to make the aqueous solution alkaline can be used suitably. However, when using a basic salt other than basic magnesium carbonate, it is necessary to calculate the amount to be added to the aqueous solution so that the pH of the aqueous solution does not become too high.
 具体的には、水溶液のpHがpH12を超えないように塩基性塩を添加する必要がある。塩基性炭酸マグネシウムの場合、常温での水への溶解度が0.25g/Lで飽和溶液をそのまま使うことができるため、過剰な量の塩基性炭酸マグネシウムを投入しても問題ない。このため、塩基性炭酸マグネシウムを用いることで、オペレーションを簡素化できる。これは他の塩基性塩にはない大きなメリットである。 Specifically, it is necessary to add a basic salt so that the pH of the aqueous solution does not exceed pH 12. In the case of basic magnesium carbonate, the solubility in water at room temperature is 0.25 g/L, so a saturated solution can be used as is, and there is no problem even if an excessive amount of basic magnesium carbonate is added. For this reason, the use of basic magnesium carbonate can simplify operations. This is a major advantage that other basic salts do not have.
 また、硫酸ナトリウムおよび塩基性炭酸マグネシウムは、試薬グレードではなく工業用または農業用のグレードを使っても問題ないため、調達コストが非常に低いという利点もある。 Another advantage is that sodium sulfate and basic magnesium carbonate can be of industrial or agricultural grade rather than reagent grade, making procurement costs very low.
 実験例1では、水道水を用いたが、純水、または、雨水、井戸水、河川水、工業用水、農業用水などの微量の不純物を含む水を用いてもよい。 In Experimental Example 1, tap water was used, but pure water or water containing trace amounts of impurities, such as rainwater, well water, river water, industrial water, or agricultural water, may also be used.
 以上に説明したように、本実施形態の融雪剤によれば、亜鉛を主成分とした材料を用いた屋外インフラへの腐食(ダメージ)を、低コストで軽減しつつ融雪作業を実施することができる。具体的には、本実施形態の融雪剤によって、亜鉛を主成分とした材料が腐食したとしても、良質な保護皮膜を形成させることで、一般的な融雪剤と比較して、腐食を軽減し、インフラ設備の長寿命化を実現することができる。 As described above, the snow-melting agent of this embodiment makes it possible to carry out snow-melting work while reducing corrosion (damage) to outdoor infrastructure made of zinc-based materials at low cost. Specifically, even if the zinc-based material corrodes due to the snow-melting agent of this embodiment, a high-quality protective film is formed, which reduces corrosion and extends the life of infrastructure equipment compared to general snow-melting agents.
 なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想内で、様々な変形および組み合わせが可能である。 Note that this disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the technical concept of this disclosure.

Claims (6)

  1.  主成分として塩化ナトリウム、塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種と、
     硫酸イオンおよびナトリウムイオンを発生させる添加剤と、
     を含む融雪剤。
    At least one selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride as a main component;
    An additive that generates sulfate ions and sodium ions;
    A snow-melting agent containing.
  2.  塩基性塩をさらに含む請求項1に記載の融雪剤。 The snow-melting agent according to claim 1, further comprising a basic salt.
  3.  前記添加剤は、硫酸ナトリウムである
     請求項1または2に記載の融雪剤。
    The snow-melting agent according to claim 1 or 2, wherein the additive is sodium sulfate.
  4.  前記塩基性塩は、塩基性炭酸マグネシウムである
     請求項2に記載の融雪剤。
    The snow-melting agent according to claim 2 , wherein the basic salt is basic magnesium carbonate.
  5.  前記添加剤の含有量が、総重量に対して30重量%以下である
     請求項1または2記載の融雪剤。
    The snow-melting agent according to claim 1 or 2, wherein the content of the additive is 30% by weight or less based on the total weight.
  6.  前記塩基性塩の含有量が、総重量に対して3重量%以下である
     請求項2に記載の融雪剤。
     
    The snow-melting agent according to claim 2, wherein the content of the basic salt is 3% by weight or less based on the total weight of the agent.
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