СРЕДСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА НА ОСНОВЕ АЦЕТАТОВ И/ИЛИ ФОРМИАТОВ И СПОСОБ РАСПЛАВЛЕНИЯ СНЕГА И ЛЬДА НА ПОВЕРХНОСТЯХ ДОРОГ С ПОМОЩЬЮ ЭТОГО СРЕДСТВА Российский патент 2001 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к средству для удаления льда на основе ацетатов щелочных металлов, формиатов щелочных металлов или смеси их обоих для поверхностей дорог. Изобретение относится, далее к способу расплавления снега и льда на поверхностях дорог при использовании этого средства.

Снег и/или лед на транспортных магистралях, велосипедных дорожках, пешеходных дорожках, мостах, спортивных площадках, аэродромах и т.п. (далее называемых поверхностями дорог) в значительной степени влияют на снижение интенсивности движения и надежность транспортных средств. Поэтому уже издавна известно, что на такие поверхности следует наносить средство для расплавления или оттаивания снега и льда.

Требования, которые должны выполнять средства для удаления льда, очень многогранны. Материалы, из которых построены поверхности, о которых идет речь, например бетон, не должны повреждаться или даже разрушаться вследствие воздействия средства для удаления льда. Существенным является, далее, то, что должно быть исключено воздействие на металлы, вызывающее коррозию. Так как средство может попадать в сточные воды, то дальнейшим требованием является биологическая разрушаемость. Важно, далее, чтобы оттаивание достигалось очень быстро. С экономической точки зрения необходимо, наконец, чтобы требовалось лишь незначительное количество средства для удаления льда и чтобы оно было недорогим.

В уровне техники описаны в качестве средств для удаления льда многочисленные соли щелочных и щелочно-земельных металлов неорганических и органических кислот, например, хлористый натрий, хлористый калий, формиат натрия, формиат кальция, ацетат натрия, ацетат магния, лактат натрия и т.п. Эти средства для удаления льда, в особенности формиаты и ацетаты, как раз выполняют многие из вышеуказанных требований, оставляя желать лучшего в отношении коррозии. Они воздействуют, прежде всего, на легкие металлы, как, например, алюминий и магний, вызывая более или менее сильную коррозию, что особенно неблагоприятно для транспортных средств, как, например, автомашины, мотоциклы, самолеты и т.п.

Уже предприняты попытки решить упомянутые проблемы с помощью ингибиторов. Так, например, в Европейском патенте EP-A 0375214 описано жидкое средство для удаления льда, которое состоит, в основном, из 45-60 мас.% ацетата щелочного металла и/или формиата щелочного металла, 0,1-0,4 мас.% фосфата щелочного металла, 0,2-0,6 мас. % нитрата щелочного металла и воды в виде остаточного количества до 100 мас.%, весовые проценты приведены по отношению к весу средства для удаления льда. Ингибирующее действие фосфата щелочного металла и нитрата щелочного металла оставляет еще, однако, желать лучшего, особенно в отношении магния; недостатком является также содержание нитрита.

В патенте ФРГ DE-A 4034217 описывают жидкое или твердое средство для удаления льда на основе водорастворимых муравьино-кислых солей щелочных металлов и/или уксусно-кислых солей щелочных металлов, причем ингибирующая система против коррозии состоит из водорастворимых поликарбоновых кислот и водорастворимых силикатов аммония или щелочных металлов и/или карбонатов аммония и/или щелочных металлов. Это не содержащее хлоридов и нитрита средство для удаления льда не должно воздействовать на сооружения из бетона или горных пород, а также не должно вызывать разрушения металлических материалов, как, например, железо, медь, алюминий или цинк. Противокоррозионное действие основано на комбинации водорастворимых поликарбоновых кислот, как, например, янтарная кислота, лимонная кислота или винная кислота, и водорастворимого силиката и/или карбоната. В случае легких металлов оно также оставляет желать лучшего.

Следует упомянуть еще патент США US F 4803007, где описывают средство для удаления льда на основе хлористого натрия, при этом в качестве ингибитора коррозии используют смесь соли двухвалентного металла и полифосфата щелочного металла. В качестве двухвалентных металлов, среди прочих, называют кальций, магний и барий, а в качестве противоиона - бораты, метасиликаты и сульфаты. Эта комбинация ингибиторов противодействует, прежде всего, коррозии металлов на основе железа, в меньшей степени, однако, коррозии легких металлов, как, например, магний.

Было найдено, что смесь из фосфатов щелочных металлов и силикатов щелочных металлов является особенно эффективным ингибитором коррозии легких металлов для средства для удаления льда на основе муравьино-кислых и/или уксусно-кислых солей щелочных металлов.

Средство согласно изобретению состоит, в основном из
а) 87-99,45 мас.%, предпочтительно 92-97,9 мас.% ацетата щелочного металла и/или формиата щелочного металла,
б) 0,5-10 мас.%, предпочтительно, 2-7 мас.% силиката щелочного металла и
в) 0,05-3 мас.%, предпочтительно, 0,1-1 мас.% фосфата щелочного металла.

Компонент а) представляет собой, предпочтительно, формиат щелочного металла. Из водорастворимых формиатов щелочных металлов, а также ацетатов щелочных металлов предпочтительны формиаты и ацетаты натрия и калия. Компонента а) представляет собой, таким образом, предпочтительно формиат натрия и/или формиат калия.

Компонент б) представляет собой водорастворимый силикат щелочного металла, при этом щелочным металлом является снова натрий или калий. Соответствующими представителями являются ортосиликаты (моно-, ди-, три- и тетраосновные), дисиликаты до тетрасиликатов и/или водорастворимые метасиликаты, которые предпочтительны.

Компонент в) представляет собой водорастворимую фосфорно-кислую соль щелочного металла. Это может быть одно-, двух- или трехосновный фосфат щелочного металла, причем щелочным металлом является предпочтительно натрий или калий.

Получение средства для удаления льда согласно изобретению осуществляется путем смешивания жидких и твердых компонентов. Средство для удаления льда можно применять, таким образом, в твердой форме, например, в виде порошка или гранулята, или в виде водного раствора. Количество трех или, при необходимости, дальнейших целесообразных компонентов в водных средствах для удаления льда (общей концентрации) можно изменять внутри широких пределов. Оно зависит, прежде всего, от растворимости компонентов в воде (следует иметь в наличии, в основном, прозрачный раствор). При применении концентрированного раствора требуется меньшее количество, чтобы оттаять лед и/или снег, чем при применении менее концентрированного раствора. Предпочтительная концентрация составляет в соответствии с этим от 15 до 70 мас.%, предпочтительно 25-60 мас. % по отношению к весу раствора. Значение pH водного средства для удаления льда лежит в диапазоне 7-10. Поскольку названное значение pH после смешивания компонентов не всегда соответствует указанным значениям, то его устанавливают на желательную величину с помощью добавки, предпочтительно гидроокиси щелочного металла, как, например, гидроокиси натрия или калия.

Способ согласно изобретению для расплавления снега и льда на поверхностях дорог отличается тем, что эффективное количество описанного средства для удаления льда (в твердой или жидкой форме) наносят на подлежащую обработке поверхность дороги, т.е. такое количество, чтобы достичь желательного устранения льда или снега. Это количество зависит, прежде всего, от наружной температуры и имеющегося количества льда и/или снега и составляет в общем случае 10-100 г на м² поверхности, покрытой льдом и/или снегом. Нанесение жидкого средства для удаления льда можно осуществлять, например, с помощью обычных опрыскивающих транспортных средств.

Средство согласно изобретению имеет ряд преимуществ. Так, например, оно выполняет названные вначале требования и наряду с сокращенным временем оттаивания обладает также, неожиданным образом, высокими ингибирующими свойствами против коррозии металлов, в частности магния. Это является, очевидно, результатом комбинации указанных фосфатов и силикатов в соответственно определенном количестве и результатом того, что эта система ингибиторов в высшей степени эффективна в случае ацетатов щелочных металлов и/или формиатов щелочных металлов. Средство для удаления льда согласно изобретению не содержит хлоридов и нитридов и также особенно пригодно для поверхностей аэродромных полей, как, например, стартовых дорожек и дорожек приземления, мест стоянок, автобусных магистралей и т.п. Его используют предпочтительно в твердой форме (в виде порошка, гранулята, зернышек и т.п.).

Изобретение поясняется далее на основе примеров согласно изобретению и примеров, приведенных для сравнения.

Средства для удаления льда в приведенных ниже примерах 1-5 согласно изобретению и в примерах 1-3, приведенных для сравнения, изготовлены путем смешивания компонентов. Приведенные процентные количества отдельных компонентов представляют собой весовые проценты.

Пример 1
97,8% формиата натрия
2,0% силиката натрия
0,2% трикалийфосфата
Пример 2
92,0% формиата калия
7,0% метасиликата натрия
1,0% трикалийфосфата
Пример 3
90,0% формиата натрия
8,0% метасиликата калия
2,0% трикалийфосфата
Пример 4
96,5% формиата натрия
0,5% метасиликата натрия
3,0% тринатрийфосфата
Пример 5
87,0% формиата натрия
10,0% метасиликата натрия
3,0% кислого дикалийфосфата
Пример для сравнения 1
97,8% формиата натрия
2,0% метасиликата кальция
0,2% трикалийфосфата
Пример для сравнения 2
99,0% формиата натрия
0,5% метасиликата натрия
0,5% лимонной кислоты
Пример для сравнения 3
97,8% хлористого натрия
2,0% метасиликата кальция
0,2% трикалийфосфата
Средство для удаления льда согласно примерам 1-5 и примерам для сравнения 1-3 испытали в отношении коррозии магния. Испытания проводили в соответствии со стандартом ASTM F483 (ASTM - American Society for Testing and Materials). При этом взвешенные образцы окунали на 24 часа в испытуемое средство для удаления льда, которое поддерживали при температуре примерно 35^oC при нормальном давлении, после чего снова определяют его вес. Результат коррозионных испытаний выдается в виде разности весов обоих определений веса в миллиграммах на см² образца на 24 часа. Испытание было проведено с магнием AMS 4375 (хроматированным) и с 15 мас.%-ными водными растворами данных средств для удаления льда. Результаты сведены в приведенную ниже таблицу и показывают, что средства для удаления льда согласно изобретению обладают высокими ингибирующими свойствами в отношении коррозии магния. Что касается времени оттаивания с помощью средства для удаления льда согласно изобретению, то оно выполняет требования быстрого оттаивания льда и снега. Средства для удаления льда согласно изобретению обладают, таким образом, неожиданно высокими ингибирующими свойствами в отношении коррозии магния и требуемым кратким временем оттаивания.

Описываемое средство для удаления льда состоит, в основном, из а) 87 - 99,45 мас. % ацетата щелочного металла, или формиата щелочного металла, или их смеси, б) 0,5 - 10 мас.% силиката щелочного металла и в) 0,05 - 3 мас.% фосфата щелочного металла. Его можно применять в твердой форме (порошок, гранулят или т.п.) или в форме водного раствора. Описан способ расплавления льда и снега на поверхностях дорог с помощью эффективного количества предлагаемого средства в твердой форме или в виде водного раствора. Технический результат - обеспечение короткого времени оттаивания и защита от коррозии, в частности, в отношении магния. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Средство для удаления льда, состоящее из ацетата щелочного металла или формиата щелочного металла или их смеси, силиката щелочного металла и фосфата щелочного металла, отличающееся тем, что представляет собой композицию со следующими весовыми соотношениями: а) 87 - 99,45 мас.% ацетата щелочного металла или формиата щелочного металла или их смеси; б) 0,5 - 10 мас.% силиката щелочного металла и в) 0,05 - 3 мас.% фосфата щелочного металла. 2. Средство по п.1, отличающееся тем, что состоит в основном, из а) 92 - 97,9 мас. % ацетата щелочного металла или формиата щелочного металла или их смеси; б) 2 - 7 мас.% силиката щелочного металла и в) 0,1 - 1 мас.% фосфата щелочного металла. 3. Средство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что компонента а) представляет собой формиат щелочного металла, компонента б) является метасиликатом и компонента в) представляет собой одно-, двух- или трехосновный фосфат щелочного металла. 4. Способ расплавления льда и снега на поверхностях дорог посредством средства для удаления льда, состоящего из ацетата щелочного металла, или формиата щелочного металла или их смеси, силиката щелочного металла и фосфата щелочного металла, отличающийся тем, что эффективное количество средства для удаления льда по п.1 в твердой форме или в виде водного раствора наносят на поверхность дорог.