АНТИГОЛОЛЕДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2004 года по МПК C09K3/18 

Изобретение относится к антигололедным средствам, устраняющим при их нанесении обледенение, а также обеспечивающим плавление снега на любых покрытиях, в том числе на дорогах и строительных конструкциях.

Имеется множество российских и зарубежных патентов, направленных на решение данной проблемы, в которых описаны различные составы, как твердые, так и жидкие, содержащие карбамид (мочевину) с различными добавками.

В патенте США 4094805, 23.09.1976, описывается водная или сухая композиция, содержащая карбамид, хлориды натрия и кальция и гидроксилсодержащее соединение - гомополимер оксида этилена.

Известна антигололедная композиция, содержащая карбамид и смесь хлоридов натрия и калия, в которой хлорид натрия составляет 1-3 части от хлорида калия (патент США 4512907, 23.04.1985).

Известна антигололедная композиция, содержащая 4-99,5% карбамата аммония, 0,5-96% карбамида в гранулированной форме. Композиция может содержать гидроксид натрия или гидроксид калия или силикат.

В патенте США 5599475, 04.02.1997, описывается композиция, содержащая карбамид, хлорид, абразив и адсорбент.

В патенте Англии 1070169 описывается композиция, содержащая 10-45% карбамида, 55-90% аммиачной селитры, водорастворимых фосфатов, хроматов, карбонатов.

Наличие хлоридов вызывает коррозию и оказывает неблагоприятное влияние на экологию.

В патенте США 4855071 описывается водный раствор карбоксилатов щелочноземельных или щелочных металлов.

В патенте США 4448702 имеется информация, что смесь карбамида с формиатом или ацетатом щелочного металла является неэффективной для удаления льда.

Известно средство для оттаивания снега и льда, содержащее поликарбоновую кислоту, водорастворимое формиаты и/или ацетаты щелочных металлов и систему ингибиторов из водорастворимых силикатов аммония или щелочных металлов и/или карбонатов аммония и/или щелочных металлов (патент ФРГ 4034217).

В патенте США 4254166, 03.03.1981, описана композиция для снижения прочности льда, содержащая 5-90% водорастворимых спиртов, диолов, полиолов, кетонов, карбоновых кислот или их солей и 1-20% органических или неорганических соединений, содержащих аммоний-ион, представляющих ацетат, нитрат, сульфат, формиат, карбонат, пентаборат аммония или их смесь.

Известна антигололедная композиция, в виде водного раствора, содержащая 45-60% щелочного карбоксилата-ацетата и/или формиата, 0,1-0,4% щелочного фосфата, 0,2-0,6% щелочного нитрита и имеющая рН 9,5-11,2 (патент США 5064551, 12.11.1991). Недостатком композиции является содержание нитрита и недостаточная эффективность при температуре ниже 20^oС.

Так, в патенте РФ 2123022 описан способ получении антигололедной композиции на основе карбамида, нитрата кальция, нитрата магния и воды. Эта композиция обеспечивает удаление льда и таяние снега при температуре не ниже 22^oС. Кроме того, способ получения указанной композиции достаточно сложный, многостадийный и требует высокой технической оснащенности при своей реализации.

В патенте РФ 2130958 С1 описана антигололедная композиция на основе нитрата кальция, карбамида, нитрата магния, фосфата кальция, карбамидформальдегидного полимера и карбоната кальция. Указанная композиция при применении обеспечивает низкую коррозию металлов (до 0,03 мм/ год). Температура эвтектики продукта всего 17^oС.

В патенте РФ 2135540 С1 сообщается об антигололедной композиции, содержащей хлорид натрия и карбоксилаты натрия, которые представлены формиатом натрия и гликолятом натрия. Композиция характеризуется малой коррозиционной активностью, малой токсичностью. Температура замерзания водного раствора ее от -24 до -18^oС.

Состав для предотвращения наледи на дорогах, указанный в патенте РФ 2127293 С1, включает формиат натрия и/или ацетат натрия, формиат и/или ацетат кальция. В качестве солей могут быть так же использованы отходы производства пентаэритрита, продукт производства уксусной кислоты, а также гидроксиэтилцеллюлоза и/или концентрат сульфитно-дрожжевой бражки. Этот состав снижает температуру образования наледи (-18^oС), что не всегда бывает достаточным. Кроме того, состав имеет много компонентов, которые не удобны при транспортировке (бражка). Известен состав того же назначения, содержащий хлорид магния и/или карнеллит и соль органической низкомолекулярной кислоты щелочного и/или щелочно-земельного металла, в частности формиат и/или ацетат натрия и/или кальция (см. патент РФ 2141500 С1). Состав предупреждает появление наледи на дорогах при температуре (-30) - (-32)^oС. Однако содержание в нем хлорида металла свидетельствует об экологической опасности средства. В уровне техники описано средство для удаления льда на основе ацетатов и/или формиатов (см. патент РФ 2172332 С1). Средство обладает выраженным свойством обеспечивать таяние льда и снега. Однако из патента невозможно выяснить температуру эвтектики средства, что не позволяет провести анализ заявленного технического решения с учетом этого источника.

Наиболее близким к заявляемому составу по достигаемому результату является средство по патенту РФ 2169751. Известное средство также как и заявленное включают мочевину (карбамид). Кроме того оно содержит хлористый кальций и ингибитор коррозии. Состав имеет низкую температуру кристаллизации (-50^oС). Однако наличие в нем ингибиторов коррозии усложняет получение средства и повышает его стоимость. В патенте отмечено, что предложенный состав не повреждает зеленые насаждения, т.к. опыты по влиянию состава на семена показали его нетоксичность. Однако наличие в этом составе хлористого кальция при многократном употреблении состава неизбежно ведет к накоплению хлора в почве и к ее загрязнению с последующим повреждением зеленых насаждений, а также к другим экологическим нарушениям (попадание состава в коллекторы для сбора сточных вод ведет к его попаданию в питьевую воду).

Техническим результатом заявленного изобретения является создание средства, не являющегося дорогостоящим, имеющим простой способ получения, имеющего низкую температуру эвтектики (-35^oС), обеспечивающего длительное предупреждение образования наледи, не требующего большого количества средства для таяния снега и льда, хорошо транспортируемого, имеющего длительный срок хранения и не приводящего к загрязнению окружающей среды.

Этот технический результат достигается тем, что известная антигололедная композиция, включающая карбамид, дополнительно содержит формиат натрия и углекислый калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Формиат натрия - 85-95
Карбамид - 4-10
Углекислый калий - 1-5
Композиция дополнительно может содержать речной песок при следующем соотношении смеси солей и речного песка 1:5-1:3.

Композиция дополнительно может содержать воду при следующей концентрации смеси солей в воде 15-30%.

Антигололедную композицию получают путем смешивания твердых и жидких компонентов ее. Для получения основного состава композиции необходимо взять полученные любым способом формиат натрия, карбамид и углекислый калий соответственно в следующих пропорциях 85-95 мас.%, 4-10 мас.% и 1-5 мас.%, смешать их в мешалках любого типа, расфасовать в тару, преимущественно в мешки или биг беги для последующего хранения или транспортировки.

Для получения композиции с добавкой речного песка поученную смесь солей смешивают с песком в мешалках при следующем соотношении смеси солей композиции и речного песка 1:5-1:3.

Для получения водного раствора композиции необходимо взять такое количество полученной смеси солей, а также такое количество воды, чтобы они обеспечивали получение раствора с концентрацией смеси солей композиции в воде, равной 15-30%.

Композиция обеспечивает таяние льда и снега как при нанесении на поверхность непосредственно только смеси солей, при нанесении на поверхность смеси солей с песком, так и при нанесении на поверхность водного раствора композиции. Нами обнаружено, что наиболее предпочтительным является нанесение на поверхность смеси заявляемой антигололедной композиции с песком.

Установлено, что композиция обеспечивает при своем применении таяние снега и льда на глубину, равную толщине снежного или ледяного покрова до 10 см. При этом установлено также, что композиция обеспечивает предупреждение повторного образования льда или снежного покрова в течение не менее 24 часов. Антиголедное действие композиции наблюдается при наружной температуре до -35^oС. Такая температура является достаточно низкой для большинства регионов России.

Испытания показали, что предлагаемая композиция обладает низкой коррозионной активностью. Она не вызывает повреждения растений, в том числе корней деревьев, не накапливается в почве, поскольку ее ингредиенты распадаются в почве или метаболизируются почвенными бактериями.

Реагент несложен в получении, хорошо транспортируется, может храниться в течение 1-2 лет.

Нами были проведены испытания образцов композиции, составы которых отличались по соотношению ингредиентов (см. чертеж).

Пример 1.

Предлагаемая композиция содержит смесь формиата натрия, карбамида, углекислого калия, взятых в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Формиат натрия - 85
Карбамид - 10
Углекислый калий - 5
Перед употреблением смесь солей смешивали с речным песком в пропорции 1: 4 и разбрасывали в количестве 500 г/м² на участке дорожного покрытия, имеющего толщину льда 3-8 см. Площадь обработанной поверхности 50 м². Температура окружающего воздуха была равна (-12) - (-15)^oС. Лед на поверхности растаял в течение 1-2 часов на всю толщину слоя. Осмотр поверхности через сутки не выявил факта образования ледяного покрытия.

Пример 2.

Предлагаемая композиция содержала воду при концентрации солей композиции, равной 20%. Соотношение ингредиентов состава было таким же, как и в примере 1. Этим раствором был обработан участок асфальтобетонного покрытия дворовой территории 30 м², имеющий толщину льда от 2 до 6 см. Расход раствора составил 450 мл/м². Температура окружающего воздуха была равна -10^oС. Лед полностью растаял через 1 час, а через 0,5 часа лед растаял на всех участках с толщиной ледяного покрытия до 2-3 см. Повторного образования льда не наблюдалось в течение 25 часов.

Использование: для предотвращения и удаления гололедных образований, а также для плавления снега на любых покрытиях, в том числе на дорогах и строительных конструкциях. Композиция содержит, мас.%: формиат натрия 85-95, карбамид 4-10, углекислый калий 1-5. Композиция дополнительно может содержать речной песок при соотношении смеси солей и речного песка 1:5 - 1:3. Композиция дополнительно может содержать воду при содержании смеси солей в концентрации 15-30%. Технический результат: состав имеет низкую температуру эвтектики (-35^oС), обеспечивает длительное предупреждение образования наледи, сокращается расход средства для таяния снега и льда, хорошо транспортируется, имеет длительный срок хранения и не приводит к загрязнению окружающей среды. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Антигололедная композиция, включающая карбамид, отличающаяся тем, что дополнительно композиция содержит формиат натрия и углекислый калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Формиат натрия 85-95

Карбамид 4-10

Углекислый калий 1-5