KR102210950B1 - 친환경 고상 제설제 조성물 - Google Patents

친환경 고상 제설제 조성물 Download PDF

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KR102210950B1 KR1020200065691A KR20200065691A KR102210950B1 KR 102210950 B1 KR102210950 B1 KR 102210950B1 KR 1020200065691 A KR1020200065691 A KR 1020200065691A KR 20200065691 A KR20200065691 A KR 20200065691A KR 102210950 B1 KR102210950 B1 KR 102210950B1
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Abstract

본 발명은 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮고, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하며 환경오염을 일으키지 않는 친환경 고상 제설제 조성물에 관한 것으로서, 염화물 100중량부에 대해 인산염 0.2 내지 10중량부 및 이타콘산 0.05 내지 1.00 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 고상 제설제 조성물{Eco-friendly solid snow removal composition}
본 발명은 친환경 고상 제설제 조성물에 관한 것으로서, 특히, 과립 성형성이 우수하고, 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하고 환경오염을 일으키지 않는 친환경 고상 제설제 조성물에 관한 것이다.
현재 국내에서 사용되고 있는 제설제는 가격이 저렴한 염화칼슘 (CaCl2)이나 염화나트륨 (NaCl)이 대표적이다. 상기 염화칼슘은 조해성이 뛰어난 물질로서, 주변의 수분을 흡수하여 제설작용을 일으킨다. 또한, 염화칼슘은 물에 용해될 때 발열반응을 일으키므로, 빠르고 효과적인 제설작업이 가능하다는 장점이 있다. 그리고 염화나트륨은 발열반응을 일으키지 않지만, 염화칼슘과 같이 수분을 흡수하여 용해되면서 어는점 내림 현상을 일으킨다, 이러한 현상으로 인해 염화나트륨과 염화칼슘은 제설 기능뿐 아니라, 재결빙 현상 또한 방지해 주는 저렴하고 효과적인 제설제이다.
그러나 이러한 염화칼슘이나 염화나트륨은 염소 이온(Cl-)이 다량 존재하므로, 철(Fe)과 반응하면 급격히 염화철(FeCl2)을 형성하여 자동차, 철근, 철골 등의 구조물을 심각하게 부식시킨다.
특히, 염화칼슘은 매우 빠른 속도로 철 뿐만 아니라 콘크리트, 아스팔트 등도 부식시킴으로써 자동차, 교량은 물론, 모든 도로시설물의 수명을 단축시킨다. 또한, 물에 용해되어 하천 및 토양에 유입되면서 수질오염 및 토양의 산성화를 유발할 뿐 아니라, 도로변의 초목, 작물 등 식물을 고사시키고 동물의 발과 피부에 피부병, 가려움증을 유발하는 등 환경에 극심한 피해를 주는 원인으로 알려져 있다.
상기 염화칼슘의 문제점을 해결하기 위하여, 최근 염화칼슘 보다는 독성이 적은 염화마그네슘 (MgCl2)을 염화칼슘과 함께 사용하고 있지만, 상기 염화마그네슘 역시 염소 이온으로 인한 부식성으로 인해 그 사용이 문제가 되고 있다.
위와 같은 문제를 해결하기 위하여 친환경 제설제가 특허문헌 0001 및 0002 등이 제안된 바 있다.
특허문헌 0001은 염화마그네슘 20~40중량%, 염화칼슘 5~10중량%, 헥사메타인산나트륨 3~7중량% 및 잔량의 염화나트륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 제설제 조성물에 관한 것이다. 상기 친환경 제설제 조성물은 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 초기 제설력, 속효성 및 지속성이 우수하고, 환경오염을 일으키지 않는 장점이 있다.
특허문헌 0002는 염화나트륨, 염화마그네슘, 첨가제, 구연산 및 이인산나트륨을 포함하는 친환경 입상 제설제 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보관성이 우수하여 시간이 경과하여도 고결되지 않기 때문에, 긴급 상황시 즉시 사용할 수 있어 제설작업의 작업성이 향상되는 효과가 있다.
그러나, 특허문헌 0001의 친환경 제설제에 사용되는 헥사메타인산나트륨은 뛰어난 강재부식 효율을 나타내나, 원료의 비용이 고가이고 과립 성형성이 좋지 못한 문제가 있다.
특허문헌 0002의 친환경 입상 제설제의 경우 유독성 화학물질 및 수생환경 급성 유해성 물질로 분류된 수산화나트륨이 미량 첨가되어 있고, 과립 성형성이 좋지 못한 문제가 있다.
KR10-1983851B1 (2019.05.23) KR10-2026998B1 (2019.09.24)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 과립 성형성이 우수하고, 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하고 환경오염을 일으키지 않는 친환경 고상 제설제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
염화물 100중량부에 대해 인산염 0.2 내지 10중량부 및 이타콘산 0.05 내지 1.00 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고상 제설제 조성물을 제공한다.
상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘의 혼합물로 이루어지고, 상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘이 50~70:20~45:5~10의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.
상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨으로 이루어지고, 특히, 상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨이 3:1의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.
그리고, 상기 이타콘산은 상기 염화물 100중량부에 대해 0.2 내지 0.3중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 친환경 고상 제설제 조성물은 과립 성형성이 우수하고, 금속 및 콘크리트에 대한 부식성이 낮으며, 전주기에 걸쳐 융빙지속효과가 우수하고, 환경오염을 일으키지 않는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 친환경 고상 제설제 조성물에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 친환경 고상 제설제 조성물은 염화물 100중량부에 대해 인산염 0.2 내지 10중량부 및 이타콘산 0.05 내지 1.00 중량부를 포함한다.
상기 염화물은 어는점을 강하시켜 눈을 녹이기 위한 것으로서, 염화칼슘, 염화나트륨 및 염화마그네슘의 혼합물로 이루어진다.
상기 염화칼슘은 수분을 스스로 흡수하는 성질이 있는 백색 결정으로서, 물과 섞으면 물의 어는점을 낮추고 물과 반응할 때 열을 발생시켜 어는점을 강하시킨다.
그리고, 상기 염화나트륨은 염화칼슘과 마찬가지로 조해성을 띄고 있어 눈 또는 얼음과 반응해 염화물 수용액 상태가 되어 어는점을 강하시켜 눈 또는 얼음을 녹이는 융빙제 역할을 한다.
상기 염화마그네슘은 흡습성이 강하고 물에 잘 녹으며, 친환경 고상 제설제 조성물의 어는점을 강하시켜 융빙제의 역할을 한다.
특히, 상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘이 50~70:20~45:5~10의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.
상기 염화나트륨이 적게 혼합될 경우 융빙성이 떨어지고, 많이 혼합되면 융빙성은 강화되나 부식성이 높아지는 문제가 있다.
그리고 상기 염화칼슘이 적게 혼합되면 조성물의 융빙 역할이 미비하고, 많이 혼합될 경우 융빙성은 향상되나 과포화현상으로 침전물이 형성되고 부식성이 심해지는 문제가 있다.
상기 염화마그네슘이 적게 혼합될 경우 조성물의 융빙 역할이 미비하고, 많이 혼합되면 융빙성은 향상되나 부식성이 증가되는 문제가 있다.
다음으로, 상기 인산염은 상기 염화물에 의해 융빙시 차량, 도로시설물 등의 금속이 부식되는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨을 사용하는 것이 좋다. 특히, 상기 인산나트륨 및 상기 인산칼륨은 3:1의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 인산나트륨이 적게 혼합될 경우 부식방지 효율이 감소하고, 많이 혼합되면 제설제의 원가가 상승하는 문제가 있다.
그리고 상기 인산염은 상기 염화물 100중량부에 대해 0.2 내지 10중량부를 혼합하는 것이 좋다. 상기 인산염이 0.2 중량부 미만으로 혼합될 경우 차량, 도로시설물 등의 금속의 부식을 효과적으로 방지하지 못하고, 10.0 중량부를 초과하는 경우 부식방지능력은 향상되나 융빙능력이 감소되는 문제가 있다.
다음으로, 상기 이타콘산은 점착성을 부여하여 고상 성형성을 향상시키고, 분산성에 의한 융빙능력과 부식방지능력을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 염화물 100중량부에 대해 0.05 내지 1.00 중량부를 혼합하는 것이 좋다.
상기 이타콘산을 0.05 중량부 미만으로 혼합할 경우 과립 성형성이 좋지 못하고, 1.00 중량부 초과로 혼합하면 과립 성형성은 향상되나 염화물의 중량비가 상대적으로 작어져 융빙효율이 저하될 우려가 있는 문제가 있다.
특히, 제설제의 과립 성형성을 향상시키고 분산성에 의한 융빙능력과 부식방지능력을 효과적으로 향상시키기 위하여, 상기 이타콘산을 상기 염화물 100중량부에 대해 0.2 내지 0.5중량부를 혼합하는 것이 좋다.
이하, 본 발명의 친환경 고상 제설제 조성물을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 4, 비교예 1]
염화물에 인산염 및 이타콘산을 표 1의 중량비로 혼합한 후 과립성형기를 통해 2 내지 5mm의 크기의 과립형태로 성형하여 고상 제설제를 제조하였다.
그리고 염화물로서 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘을 55:35:7 중량비로 혼합하여 사용하였고, 인삼염으로서 인산나트륨 및 인산칼륨을 3:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
염화물
(중량비)		 인산염
(중량비)		 이타콘산
(중량비)
실시예 1 100 5 0.05
실시예 2 100 5 0.1
실시예 3 100 5 0.2
실시예 4 100 5 0.5
비교예 1 100 5 -
[고상 제설제의 성형성 평가]
과립성형기에 의해 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 고상 제설제를 3 메시의 선별망을 이용하여 3.6 mm 크기 이상의 고상 제설제를 선별하였다. 그리고 고상 제설제 중 선별된 고상 제설제의 백분율을 계산하여 성형성을 평가하였고, 그 결과를 표 2로 나타냈다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1

성형성 평가
(%)
73
77
84
89
56
비교예 1의 고상 제설제의 경우 성형성이 56%로 낮게 측정되었으나, 실시예 1 내지 4의 고상 제설제는 73%로서 높게 평가되었다. 특히, 실시예 3 및 4는 성형성이 84%로 높게 평가되었고, 이는 이타콘산의 점착성에 의해 고상 제설제의 성형성이 향상된 것으로 사료된다.
[고상 제설제의 융빙성능 평가]
실시예 1 내지 4의 고상 제설제 및 비교예 1의 고상 제설제에 대하여 융빙성능을 시험하였다. 융빙성능 시험방법은 얼음에 각 고상 제설제를 살포한 후 영하 3℃, 영하 7℃, 영하 12℃ 및 영하 15℃에서 15분, 30분, 60분 동안의 융빙량을 측정하고, 기준 물질 대비 융빙성능으로 계산하였고, 그 결과를 표 3으로 나타냈다. 이때 기준 물질은 조건이 영하 3℃ 및 영하 7℃인 경우 시약급 염화나트륨을 단독으로 사용하였고, 영하 12℃ 및 영하 15℃인 경우 시약급 염화나트륨과 염화칼슘을 7:3의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
조건 15분
(%)		 30분
(%)		 60분
(%)

실시예 1		 -3℃ 114 105 103
-7℃ 105 108 104
-12℃ 103 102 108
-15℃ 101 100 112

실시예 2		 -3℃ 110 107 103
-7℃ 108 104 109
-12℃ 103 109 108
-15℃ 106 110 100

실시예 3		 -3℃ 105 104 105
-7℃ 107 109 107
-12℃ 107 106 108
-15℃ 110 108 105

실시예 4		 -3℃ 106 102 109
-7℃ 102 108 101
-12℃ 114 105 107
-15℃ 106 112 106

비교예 1		 -3℃ 102 101 103
-7℃ 105 105 101
-12℃ 106 100 105
-15℃ 107 105 106
[고상 제설제의 강재부식성 평가]
실시예 1 내지 4의 고상 제설제 및 비교예 1의 고상 제설제를 질량분율 3.0% 농도로 각각 희석시킨 고상제설제 수용액과, 순도 98% 이상의 염화나트륨을 질량분율 3.0% 농도로 희석시킨 기준물질 수용액을 각각 준비한다. 실시예 1 내지 4의 고상제설제 수용액과 기준물질 수용액에 각각 일반용 강판 재질의 시험편을 10분간 완전히 담근 후 꺼내어 50분간 방치하는 동작을 7일 동안 반복하고, 건조시켰다.
건조된 시험편들을 각각 시트르산수소이암모늄 20% 수용액에 넣어 70 ℃에서 30분간 담가 부식 생성물을 제거하고, 건조시킨 후 부식 생성물이 제거된 시험편의 질량을 측정하여, 부식 생성물의 질량을 계산하였다.
기준물질 수용액에 의해 시험편에 생성된 부식 생성물의 질량 대비 실시예 1 내지 4의 고상제설제 수용액에 의해 시험편에 생성된 부식 생성물의 질량의 백분율을 계산하여 부식률을 측정하였고, 측정된 부식률을 표 4로 나타냈다.
부식전 시험편 질량
(g)		 부식후 시험편 질량
(g)		 부식률
(%)
대조구 36.8599 35.9974 100
실시예 1 36.7568 36.7019 9.58
실시예 2 36.8108 36.7759 6.06
실시예 3 36.6547 36.6257 5.05
실시예 4 36.7582 36.7363 3.81
비교예 1 36.7841 36.4927 12.89
표 4에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 고상 제설제는 부식률이 9.58% 이하로 비교예 1에 비하여 낮게 평가되는 등 부식방지성이 우수하다. 특히, 실시예 3 및 4의 경우 부식률이 5.05% 이하로 낮아 부식방지성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 염화물 100중량부에 대해 인산염 0.2 내지 10중량부 및 이타콘산 0.2 내지 0.5 중량부를 포함하고, 상기 인산염은 인산나트륨 및 인산칼륨이 3:1의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 고상 제설제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 고상 제설제 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 염화물은 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘이 50~70:20~45:5~10의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 고상 제설제 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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