JP2010510344A - 滑り止め除雪組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、７０〜９０重量％の塩化カルシウムと、１０〜３０重量％の炭酸カルシウムとを含有するカルシウム塩混合物を含んでなることを特徴とする、粒状の、除雪、融雪および滑り止め用組成物に関する。また、本発明は、その組成物の製造方法およびその組成物の除雪剤としての使用にも関する。

Description

本発明は、粒状の滑り止め特性を有する除雪剤および融雪剤に関する。本明細書中に使用されるこれらの表現は、種々の表面、例えば道路、橋梁、公園や歩道の表面上に滑り防止剤がなくても、その表面上に存在する氷、雪またはより一般的には固体形態にある水を融解できる組成物に関する。

用語「粒状」とは、本明細書中で使用されるように、何らかの散布手段によって散在しうる平均径が０．６〜８ｍｍの乾燥粉末に関する。

現在、低廉であることが主な理由として、もっとも頻繁に使用される除雪剤は塩化ナトリウムである。十分に管理された実験室条件化では、塩化ナトリウムは水に溶解すると、その水の融点を−２１℃まで下げる。しかしながら、気温が−９℃以下であると道路上ではＮａＣｌは氷を融解させない。また、氷を融解させるために散布される塩の量は膨大であり、かつ重大な不利益がある。

主な問題は、大量の塩素イオンが環境中に分散してしまうことである。これらは木や植物の根から水が吸収されるのを阻害してしまう。そして、塩化物は葉から浸透して、葉の内端から茶変し落葉を早める。葉が雨や溶けた雪に曝されると、落葉の中に存在する塩化物は洗われて再び溶解し、次いで新たなサイクルを生む。そして、塩化物は土壌中に蓄積する。

ナトリウムイオンに関しては、それらが土壌中に蓄積すると、地表が塞がれて土壌が多層に圧縮されるのが促進される。

塩化ナトリウムの使用に関する他の不利益としては、金属表面、主として鉄またはアルミ合金の表面を腐食させることがある。それは電子交換が促進されることにより、金属を分解することになる酸化還元反応が進行する。

塩化ナトリウムに代わる主な化学組成物が調査されたが、それらが高価なため、環境に良くない効果があるため、あるいは処理加工された表面を劣化さるため、十分に満足できるものは未だない。

霜取り剤として作用するアンモニウム塩は、コンクリート、モルタルおよびカルシウムを含有する物質を浸食する。硫酸塩はセメント中でアルミン酸三カルシウムと反応する傾向があり、クラックや割れを生じさせる。

有機系の凍結防止剤は表面への攻撃性はほとんどないが、無機系凍結防止剤よりも非常に高価であり、大抵は経済的に使用できるものではない。これらはさらに、生分解性がほとんどないという環境的な問題がある。例えば液状形態にあるグリコールは耐分解性があり、水溜めを長期にわたって汚染する。

そして、今日では、極限条件下でも有効であり、かつ環境中に散布する量を低減できる融雪剤または除雪剤の希求がある。

したがって、本発明は、塩化ナトリウムよりも格段に高い除雪能力を持ち、そして環境に悪影響を与えることがないよう十分に低量で使用できるような、簡易で環境的に許容できる、実質的に無機の組成物を提供するものである。

より明確には、本発明は、重量基準において、７０〜９０％の塩化カルシウムと、１０〜３０％の炭酸カルシウムとを含有するカルシウム塩混合物を含んでなる、除雪、融雪および滑り止め用の粒状組成物に関する。

このような組成物は、ほぼ−５０℃の保護温度、すなわち冷却された道路表面上にこの組成物が有る場合に、最初の氷結晶ができる温度をおよそ−５０℃まで下げることができる。

この驚くべき効果は、塩化カルシウムを選択し、かつ二種の異なる形態にあるもの組み合わせて使用したことによるものである。

塩化カルシウムは塩化ナトリウムと比較して二つの利点がるが、その一方で、水の融点を下げる効果はより大きい。実際、塩の溶解による融点の低下は束一的性質と呼ばれ、すなわち、存在する溶質粒子の数に依存する。そして、３つのイオン（１つのカルシウムと２つの塩素）に解離した塩化カリウムは、２つのイオンしか与えない塩化ナトリウムよりも、水の融点を下げる。

また、塩化ナトリウムの解離が吸熱現象であり所期の目的を妨げてしまうのに対し、塩化カルシウムの解離は高い発熱があり、雪や氷の融解に貢献する。

発明の詳細な説明

本発明による組成物において、有利には、塩化カルシウムは薄片状の形態および玉状の形態にある。

玉状形態は、塩化カルシウムを多く含む、有利には９０重量％以上、より有利には９４〜９７重量％含む小球である。

薄片は、およそ７７重量％の塩化カルシウムのほか、アルカリ金属やマグネシウム塩等の製造上の残渣や石灰や残水を含む。

玉状形態は、薄片状形態よりも溶解熱が高く（６７９ｋＪ／ｍｏｌ対３０２ｋＪ／ｍｏｌ）、したがって薄片状形態よりも効果的である。しかしながら、本発明の組成物において玉状形態のものを単独で使用しない理由は、球状固体粒子を滑りやすい表面に噴霧すると求めるものとは逆の効果となるからであり、表面の安定化に寄与しないからである。

したがって、本発明者らは、玉状形態によって生じる転がり効果を機械的に相殺する薄片状の形態を玉状形態に混合した、最適な組成物を見出したものである。

有利には、玉状形態にある塩化カルシウムと、薄片状形態にある塩化カルシウムとの流量比は０．５〜１．５の範囲であり、より好ましくは１を超える。

有利には、カルシウム塩混合物は、およそ８０重量％の塩化カルシウムとおよそ２０重量％の炭酸カルシウムとを含む。

炭酸カルシウムは滑り止め剤として機能する。炭酸カルシウムは水不溶性であり、処理表面への接着性が増加し、滑る危険性を低下させ、塩化物が溶解して雪や氷が融解すると粗めの固体粒子が残った層を作りあげる。

炭酸カルシウムの使用によって、砂を使用する際の問題、すなわち、歩行者の靴に付着した砂が、家に戻った時に木やタイルの床を傷つけてしまうという問題を避けることができる。炭酸カルシウムは、多段の階段で飛び散ってしまう砂よりも柔らかい固体であり、したがって、室内の床だけでなく、広場の表面や大理石のような傷つき易い室外表面も傷つけることがない。

本発明による組成物においては、炭酸カルシウムは少なくとも二種の粒径サイズを有する粒状形態にあることが有利であり、特に異なった範囲のサイズに属していることが有利である。

本明細書で用いられる用語「粒径サイズ」とは、その大きさに基づく粒子の数え方を意味する。

有利には、５０％の炭酸カルシウムが約１．１ｍｍの平均粒子径を有しており、かつ５０％の炭酸カルシウムが約１．８ｍｍの平均粒子径を有している。

そして、サイズがこの上なく大きい粒は、自動車、自転車 バイク用の舗装道や、溝広の靴底の靴を履いた歩行者に特に好適である。

サイズの小さな粒は、ハイヒール靴のような街靴を履いた歩行者の通行の安全に寄与する。

本発明による組成物は、着色散布標識をさらに含む。

この標識は、すでに処理された区域を直接目で見つけることができ、過剰の塩化物を使用してしまうのを避けることができる。

着色散布標識は、有利には、塩化カルシウムの少なくとも一部に吸着により付着している。そして、着色散布標識は、雪または氷が融解した水によって洗浄され除去される。

着色散布標識の含有量は、有利には、全重量に対して０．１％であり、より好ましくは０．０１％である。

着色散布標識は、有利には、Ｅ系のカラーから選択される食品用着色剤であり、より好ましくはＥ１０２，Ｅ１０４，Ｅ１１０，Ｅ１３１である。

本発明による組成物は、例えば凝結防止剤等の他の添加剤を含んでいてもよい。

本明細書中の「凝結防止剤」の用語は、本発明による組成物の使用によって融解した水が、固体形態に再凝固しないようにする機能を有する剤を意味する。

凝結防止剤は、有機化合物、天然化合物およびその塩から選択されてよく、有利には塩化ナトリウムまたは尿素である。

有利には、尿素の含有量が、全重量に対して２〜１０％であり、より好ましくは４％である。

本発明による組成物は、塩化ナトリウムに比べて高価であるため、大量の除雪剤が散布される多くのの道路や高速道路において、塩化ナトリウムに取って代わることを意図しておらず、むしろ、市街環境中での応用や特に危険な道路区域上の応用を見出したことにあると言える。これらの応用には、例えば学校、病院、教会または公共の建物の前にある出口、公園、歩道、建物前の公園の地面、歩行者領域、自転車帯、家屋や建物への通路、外階段、橋梁、駐車場、空港の滑走路等も挙げられる。典型的な場所としては、冬季に交通が困難になる場所や、本発明の組成物が適用される、高速道路へ合流する滑りやすい道、高速道路のジャンクション、迂回路 坂道、山道および通路、市街エリアや時速３０ｋｍに制限されているエリア等が含まれる場所が挙げられる。

本発明は、雪、氷またはその他の形態にある固体状の水を融解させるための、上記組成物の使用にも関する。

本発明は、したがって、除雪剤または融雪剤としての上記組成物の使用にも関する。

本発明は、着色散布標識を含む上記の組成物を製造する方法であって、
塩化カルシウムの全量の一部と散布標識とを、羽式混合機もしくはスクリュー式混合機またはその他の同等の混合機中に投入する工程、
前記塩化カルシウムの薄片が壊れずにその塩化カルシウム上に前記散布標識が均一に分散するまで、ゆっくりと混合する工程、
残りの塩化カルシウムを炭酸カルシウムおよび所望により他の成分とともに添加する工程、および
均一な固体状混合物が得られるまで混合する工程、
の一連の工程を含んでなることを特徴とする方法にも関する。

有利には、散布標識とともに混合される塩化カルシウムの最初の一部は、全量の１／８である。

着色標識が塩化カルシウムに均一に分散され、最終使用者に表面上の除雪剤組成物の量が明確に示されることが特に重要である。

本発明を以下の例により説明するが、これらの例により本発明が限定されるものではない。

本発明による組成物の水への溶解熱と、単なる塩化カリウム薄片の水への溶解熱との比較を行った。

材料
比較試料は、Ｑｕａｒｏｎ社から入手した薄片状形態のＣａＣｌ_２である「Ｃａｌｃｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ７７／８０％」である。
試験された製品は、重量基準において以下の組成を有する本発明による組成物である。
・Ｑｕａｒｏｎ社から入手した薄片状形態のＣａＣｌ_２である「Ｃａｌｃｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ７７／８０％」を３４．９９％、
・Ｎｅｄｍａｇ社から入手した玉状形態のＣａＣｌ_２である「Ｃａｌｃｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｐｒｉｌｌｓ ９４−９７％」を４５％、
・Ｏｍｙａ社から入手した粒径１．１ｍｍのＣａＣＯ_３である「Ｇｒａｎｉｃａｌｃｉｕｍ」を１０％、
・Ｏｍｙａ社から入手した粒径１．８ｍｍのＣａＣＯ_３である「Ｇｒａｎｉｃａｌｃｉｕｍ」を１０％、
・ＣａＣｌ_２に対して１：８で吸着したＳｅｎｓｉｅｎｔ ＬＣＷ社から入手した「Ｍｉｎｔ Ｇｒｅｅｎ Ｃ」を０．０１％。

実験方法
上記した二種の融雪剤３０ｇをそれぞれ、正確に２０℃の水に混合した。熱交換を制限するためにポリスチレン袋で分離したビーカー中に、各混合物を３００ｒｐｍの磁気攪拌下で置いた。両混合物における溶解反応発熱による温度上昇を、１０秒間隔で、時間に対してプロットし、図１に示される曲線を得た。

結果

本発明による融雪剤においては、従来の標準融雪剤と比較して、塩化カルシウムの溶解反応発熱による温度上昇が２倍高いことが、試験結果に示されている。したがって、本発明による組成物は、従来の融雪剤と比較して、氷や雪の融解が著しく促進される。

Claims (15)

1. 除雪、融雪および滑り止め用の粒状組成物であって、重量基準において、７０〜９０％の塩化カルシウムと、１０〜３０％の炭酸カルシウムとを含有するカルシウム塩混合物を含んでなることを特徴とする、組成物。
2. 前記カルシウム塩混合物が、重量基準において、およそ８０％の塩化カルシウムとおよそ２０％の炭酸カルシウムとを含有することを特徴とする、請求項１に記載の組成物。
3. 前記塩化カルシウムが、薄片状の形態および玉状の形態にあることを特徴とする、請求項１または２に記載の組成物。
4. 前記玉状の形態にある塩化カルシウムと前記薄片状の形態にある塩化カルシウムとの重量比が、０．５〜１．５であることを特徴とする、請求項３に記載の組成物。
5. 前記玉状の形態にある塩化カルシウムと前記薄片状の形態にある塩化カルシウムとの重量比が、１を超えることを特徴とする、請求項４に記載の組成物。
6. 前記炭酸カルシウムが、少なくとも２種の粒径サイズを有する粒状形態にあることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
7. 前記炭酸カルシウムが、平均粒子径が約１．１ｍｍの炭酸カルシウムを５０％と、平均粒子径が約１．８ｍｍの炭酸カルシウムを５０％とからなることを特徴とする、請求項６に記載の組成物。
8. 好ましくは前記塩化カルシウムの少なくとも一部に吸着した、着色散布標識をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物。
9. 前記着色散布標識の含有量が、全重量に対して０．０１％であることを特徴とする、請求項８に記載の組成物。
10. 前記着色散布標識が、Ｅ系のカラー、好ましくは、Ｅ１０２，Ｅ１０４，Ｅ１１０，Ｅ１３１からなる群から選択される食品用着色剤であることを特徴とする、請求項８または９に記載の組成物。
11. 凝結防止剤をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
12. 前記凝結防止剤が、有機化合物、天然化合物およびその塩、有利には塩化ナトリウムまたは尿素、から選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の組成物。
13. 前記尿素の含有量が、全重量に対して４％であることを特徴とする、請求項１２に記載の組成物。
14. 雪、氷またはその他の形態にある固体状の水を表面で融解させるための、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の組成物の表面への使用。
15. 請求項８〜１３のいずれか一項に記載の組成物の製造方法であって、
    塩化カルシウムの全量の一部と散布標識とを、羽式混合機もしくはスクリュー式混合機またはその他の同等の混合機中に投入する工程、
    前記塩化カルシウムの薄片が壊れずにその塩化カルシウム上に前記散布標識が均一に分散するまで、ゆっくりと混合する工程、
    残りの塩化カルシウムを炭酸カルシウムおよび所望により他の成分とともに添加する工程、および
    均一な固体状混合物が得られるまで混合する工程、
    の一連の工程を含んでなることを特徴とする、方法。