KR100689296B1 - 제설제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 제설제의 제조방법은, 파쇄기에 암염을 투입하여 분쇄하는 파쇄단계와; 분쇄된 암염을 숙성시키는 숙성단계와; 상기 숙성단계를 거친 암염과 염화마그네슘을 교반기에 투입하여 교반시키는 제1혼합단계; 및 상기 제1혼합단계를 거친 혼합물에 트리폴리인산염, 메타규산소다 및 요소를 투입하여 교반시키는 제2혼합단계를 포함한다. 이와 같은 제설제의 제조방법에 따르면, 제설제를 장기간 보관하여도 굳는 것을 방지할 수 있고, 식물이나 어패류에 유해한 영향을 끼치지 않는 친환경적인 제설제를 제공할 수 있다.

제설제, 염화마그네슘, 암염

Description

제설제 및 그 제조방법{Snow remaval agent and preparation method thereof}

도 1은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제설제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 제설제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율적으로 제설이 가능한 환경친화형 저부식성 제설제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제설제는 직접 눈을 녹이는 융설(융빙)제와 눈을 녹이지는 못하지만 압설 또는 결빙노면에서 일시적 마찰력을 높이기 위한 마찰제로 구분할 수 있다.

통상적으로 마찰제로 모래를 사용하고 있으나 살포초기 일시적으로 마찰력의 개선 효과는 있으나 입자가 빙층의 심부에 차츰 차츰 침강하면서 다음 강설시는 적설의 중심부에 묻히게 되어 큰 효과를 기대하기 어렵고, 배수관 및 집수정 막힘, 미세한 모래에 의한 공기오염, 모래에 포함된 이물질에 의한 차량 파손 등으로 많은 작업인력과 비용이 추가로 소요되고 있어 오르막 구간, 음지, 상시 결빙지역, 지열이 없는 교량구간 등 마찰력이 필요한 지역에 한하여 제한적으로 사용할 수밖에 없는 문제점이 있다.

한편, 융설제로는 크게 염화물과 비염화물로 구분할 수 있는데, 비염화물에 비해 염화물의 제설효과가 신속하므로 주로 염화물이 사용된다.

그리고, 이러한 염화물 제설제로는 주로 염화칼슘이 많이 사용되고 있는데, 그 이유로는 염화칼슘이 눈이나 얼음위에 살포되면 염화칼슘의 강한 흡수성과 발열성에 의해 눈이나 얼음이 녹게 된다.

이때, 용해에 필요한 열량(80cal/얼음 1g당)은 염화칼슘의 용해열(175cal/g)에 의해 공급된다.

그러나, 염화칼슘은 금속부식성이 상당히 강하여 차량이나 금속으로 된 시설물 등을 부식시키고, 토양에 흡수되면 식물이 황변화하거나 심하면 고사되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 염화칼슘은 높은 용해열을 발산하므로 도로표면에 크랙이 가는 주요원인을 제공하고, 보관의 측면에서는 흡습성이 크기 때문에 저장이 곤란하며 특히 장기보관시 굳어버리는 현상이 발생하게 된다.

그리고, 염화칼슘이 하천이나 강물로 유입시 어패류가 패사하는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 차량의 통행이 적은 외곽도로나 교량에서는 염화칼슘 살포 후에 노면 이 습윤되어 재동결되는 현상이 발생하기 때문에 염화칼슘을 재 살포하거나 배수로에 동결되어 배수가 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 빈번하게 발생한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 철 구조물, 자동차 등과 같은 금속의 부식 피해를 억제할 수 있고, 장기간 보관에 안전하고, 재동결이 발생하지 않고, 식물의 황변화 및 고사를 현저하게 저하시키며 식물 성장에도 유용한 친환경적인 제설제 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 제설제는, 그 조성물이 염화마그네슘, 암염, 요소, 트리폴리인산염 및 메타규산소다를 포함한다.

여기서, 상기 제설제의 조성물은 염화마그네슘 20 내지 40 wt%, 암염 45 내지 75 wt%, 요소 0.1 내지 20 wt%, 트리폴리인산염 0.1 내지 30 wt% 및 메타규산소다 0.1 내지 30 wt% 의 성분비인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 제설제의 제조방법은, 파쇄기에 암염을 투입하여 분쇄하는 파쇄단계와; 분쇄된 암염을 숙성시키는 숙성단계와; 상기 숙성단계를 거친 암염과 염화마그네슘을 교반기에 투입하여 교반시키는 제1혼합단계; 및 상기 제1혼합단계를 거친 혼합물에 트리폴리인산염, 메타규산소다 및 요소를 투입하여 교반시키는 제2혼합단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1혼합단계는 교반과 동시에 45℃ 내지 55℃의 온도로 열풍건조시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 숙성단계는 24 내지 48시간 동안 숙성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 파쇄단계는 암염을 7 내지 20mm의 크기로 파쇄시키는 것이 바람직하다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 제설제는 조성물이 염화마그네슘, 암염, 요소, 트리폴리인산염 및 메타규산소다를 포함한다.

본 발명의 조성물로 상기 염화마그네슘(MgCl₂)은 종래의 제설제의 주원료로 사용되는 염화칼슘(CaCl₂)이 지니고 있는 문제점을 극복하기 위해 사용되어진다.

염화마그네슘은 초기에 해빙효과를 나타내는 염화칼슘보다 낮은 용해열을 공급하지만, 염화칼슘은 높은 용해열을 발산하므로 도로표면에 크랙이 가는 문제점을 발생시킬 수 있다.

또한, 염화칼슘은 금속에 대해 부식성이 크고, 장기보관시 쉽게 굳게 되고, 식물 및 어패류에 대하여 친환경적이지 못한 문제점을 나타내고 있으나, 염화마그네슘을 후술할 암염과 일정 성분비로 혼합하여 열풍건조를 하게 되면 이와 같은 문제를 해결할 수 있다.

한편, 본 발명의 조성물로 염화마그네슘은 6수염화마그네슘(MgCl_{2 ·}6H₂0)이 사용되는 것이 바람직하다.

암염(NaCl)은 염화마그네슘과 일정 성분비로 혼합되어 사용되며, 주로 광석에서 채취되어진다. 암염은 천일염과 달리 중금속의 함량이 적기 때문에, 제설제로 사용된 후에 친환경적으로 식물이나 어패류에 영향을 적게 줄수 있는 장점이 있다.

또한, 암염은 용해속도가 다소 느려 살포 후에도 일정시간 동안 알갱이 상태로 존재하는데, 이러한 이유로 암염을 염화마그네슘에 혼합하면 암염이 녹기 전까지의 일정시간 동안에는 암염에 의해 미끄럼 방지 효과를 기대할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 제설제로서의 주원료인 염화마그네슘과 암염은 조성물에 대한 조성비가 각각 염화마그네슘은 20 내지 40 wt%이고, 암염은 45 내지 75 wt%인 것이 바람직하다.

염화마그네슘이 조성물에 대한 성분비에 있어 20 wt% 미만이거나, 암염이 75 wt% 초과일 경우에는 제설제로서의 반응성이 떨어지며 지속성을 유지할 수 없어 재결빙되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 제설제로 사용한 후에도 도로나 교량 등에 많이 남게 되므로 지저분해질 수 있으며, 이에 따라 제설제를 제거시키는 비용이 증가하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

그리고, 염화마그네슘이 조성물에 대한 성분비에 있어 40 wt% 초과하거나, 암염이 45 wt% 미만일 경우에는 염화마그네슘의 성분비의 증가에 따라 금속에 대한 부식성이 높아지고, 제설제를 장기보관시 굳는 속도가 빨라지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 염화마그네슘의 일 예로써의 6수염화마그네슘은 후술할 제설제의 제조방법의 열풍건조 공정에서 수분이 제거될 수 있고, 그로 인하여 제설제가 굳는 현상을 방지할 수 있다.

요소(Urea)는 통상적으로 -5℃ 이하에서는 해빙의 기능을 하지 못하지만, 염화마그네슘이 식물에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 투입된다.

본 발명의 조성물에 대한 요소의 성분비는 0.1 내지 20 wt% 인 것이 바람직하다. 요소가 제설제의 조성물에 대하여 0.1 wt% 미만으로 포함되게 되면 식물에 영양소를 거의 공급할 수 없고, 20 wt% 초과하여 포함되면 과다한 영양소 공급으로 인하여 식물에 악영향을 끼칠 수 있다.

따라서, 0.1 내지 20 wt% 의 요소는 식물에 적당한 영양분을 공급하여 주게 되므로 식물의 황변화 및 고사를 현저하게 저하시키고, 식물성장에도 유익하기 때문에 친환경적인 측면에서 바람직할 수 있다.

트리폴리인산염(Sodium Tripoly Phosphate; Na₅P₃O₁₀)은 염화마그네슘에 의해 발생할 수 있는 금속의 부식방지를 위해 포함되는 부가물로써, 알칼리성이며 비교적 피부를 자극하지 않으며 뛰어난 세정효과를 나타내고 있다.

메타규산소다는 트리폴리인산염과 마찬가지로 금속시설물의 부식방지를 위해 첨가되는 부가물로써, 제설제가 고형화되어 굳는 것을 방지하는 기능을 한다.

본 발명의 제설제의 주원료인 염화마그네슘과 암염은 제설시에 용해되어 금속이온과 염소이온으로 분해되고, 이때 발생하는 염소이온이 금속과 결합하여 금속의 염화물을 형성함에 따라 금속이 부식된다.

그러나, 트리폴리인산염과 메타규산소다를 첨가하게 되면, 이러한 알칼리성 화합물이 염소이온을 유기 산화시켜 염소이온과 금속이 반응하는 것을 방해하게 된다.

더욱이, 트리폴리인산염 및 메타규산소다는 물에 용해되고, 세정효과를 가지기 때문에 제설된 상태의 용액이 탁도가 낮아 별도의 세정작업을 하지 않아도 도로나 교량을 깨끗한 상태로 유지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 조성물에 대한 트리폴리인산염과 메타규산소다의 성분비는 각각 0.1 내지 30 wt% 인 것이 바람직하다.

트리폴리인산염과 메타규산소다가 각각 0.1 wt% 미만으로 제설제의 조성물에 혼합되면 금속부식성과 세정 효과가 나타나기 어렵다.

그리고, 트리폴리인산염과 메타규산소다가 각각 30 wt% 초과로 제설제의 조성물에 혼합되면 주원료인 염화마그네슘과 암염의 성분비가 줄어들게 되어 제설효과가 저하될 수 있고, 해빙된 물에 포화될 수 있는 양을 초과하는 과포화상태가 되어 탁도가 높아지게 된다.

따라서, 해빙된 용액이 뿌옇게 흐려지게 되어 도로나 제설되는 장소가 지저분해질 수 있는 문제점이 발생하게 된다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제설제의 제조방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제설제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 파쇄기에 암염을 투입하여 분쇄한다(S1).

암염은 본 발명에 의해 제조된 제설제의 주원료로써 분쇄된 암염의 크기는 7 내지 20 mm 인 것이 바람직하다.

파쇄기에 의해 파쇄된 암염의 크기가 7 mm 미만이 되면, 제설차나 제설장치에 의해 살포시 입자크기가 작기 때문에 비산되어 제설이 균일하게 되지 못하게 된다.

그리고, 파쇄된 암염의 크기가 20 mm 초과하게 되면, 제설시에 잔존물이 다량 생성되어 반응성이 떨어지게 되며 도로나 제설되는 장소가 지저분해질 수 있다.

다음으로, 일정 크기로 분쇄된 암염을 상온에서 숙성시킨다(S2).

이때, 암염의 숙성기간은 24 내지 48 시간인 것이 바람직하다.

암염을 숙성시키는 이유는 제설제에 포함되는 수분의 함량을 조절하기 위한 것으로써, 수분의 함량이 많을때에는 제설제의 보관시 외부 조건에 따라 수분이 빠져 나와 제설제가 굳게 될 위험이 있으며, 수분의 함량이 적을때에는 해빙작용이 발생하는 반응시간이 느려지게 되며 미세먼지가 발생할 가능성이 높아지게 된다.

따라서, 암염의 숙성기간을 상온에서 24 시간 이상 유지하여 제설제가 굳는 것을 방지하고, 48 시간 이하로 유지하여 제설제의 반응성이 저하되는 것을 막을 수 있게 된다.

다음으로, 숙성단계를 거친 암염과 염화마그네슘을 교반기에 투입하여 1차로 교반시킨다(S3).

숙성을 거친 암염과 염화마그네슘을 일정 성분비로 투입하여 균일하게 1차 혼합될 수 있도록 교반한다.

이때, 1차 혼합에 의한 교반과 동시에 45℃ 내지 55℃의 온도로 열풍건조시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 주원료로 사용되는 염화마그네슘은 6수염화마그네슘이 사용되고 있으며, 6수염화마그네슘에 포함된 수분을 조절하는 것은 암염의 숙성단계에서 살펴본 바와 같이 제설제의 굳는 현상과 제설제의 반응성에 중대한 영향을 끼치게 한다.

열풍건조의 온도가 45℃ 미만이면 6수염화마그네슘에 함유된 물분자의 제거 가 거의 이루어지지 않게 되어 최종적으로 생산된 제설제의 보관시 굳는 속도가 빨라지게 되며, 열풍건조의 온도가 55℃를 초과하게 되면 6수염화마그네슘이 녹는 현상이 발생될 수 있다.

마지막으로, 암염과 염화마그네슘을 1차 혼합한 후에 트리폴리인산염, 메타규산소다 및 요소를 투입하여 교반시켜 2차 혼합시킨다(S4).

암염 및 염화마그네슘의 주원료에 트리폴리인산염, 메타규산소다 및 요소를 혼합하여 금속에 대한 부식방지, 세정효과 및 식물의 황변화를 방지할 수 있게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 따라 제조된 제설제에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.

<실시예 1>

8mm 의 크기로 분쇄된 암염을 24시간 동안 숙성시킨 후에, 6수염화마그네슘 37 wt%와 암염 60 wt%를 교반기에 투입하여 30분간 교반시켰다.

이때, 교반시에 55℃의 온도로 열풍건조하여 6수염화마그네슘에 포함된 물을 제거하고, 혼합시킨 주원료에 요소 1 wt%와 트로폴리인산염 1 wt% 및 메타규산소다 1 wt%를 교반기에 투입하여 10분간 교반시켜 제설제를 제조하였다.

한편, 본 발명의 제조방법으로 제조된 제설제와 염화칼슘으로 제조된 제설제(비교예, 동양화학 염화칼슘(100 wt%))를 물에 녹여 각각 농도가 0.5 wt%인 수용액을 만들고, 이 수용액들을 각각 화분에 20㎖ 투여하였다.

시간에 따른 백일홍의 변화 상태를 관찰한 결과 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 제설제에서는 백일홍의 잎 중 소수개의 끝부분만 황변화되는 정도에 그치고, 비교예에서는 백일홍의 잎 대부분이 황변화되어 시들어지는 것을 관찰할 수 있었다.

<실시예2>

500 ㎖ 크기를 갖는 용기에 물 250 ㎖를 붓고, 상기 실시예1과 동일한 조성을 갖는 제설제를 20g 투입하였다. 여기에, 금붕어를 각각 1마리씩 넣어 금붕어의 상태 변화를 관찰하였다.

비교예로써 염화칼슘으로 제조된 제설제가 투입된 용기의 금붕어는 24시간 이내 폐사하여 부패하기 시작하였으나, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 제설제는 7일 이상 금붕어가 죽지 않고 생존하는 것을 관찰할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 제설재는 식물과 어패류에 피해를 주지 않아 친환경적인 측면에 기여할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제설제 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 제설제의 살포후에 재동결이 일어나지 않아 제설제의 재 살포로 인한 비용을 절감할 수 있고, 사고의 위험을 예방할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 장기간의 보관시에도 제설제가 굳지 않아 제설제를 살포할 때 별도로 제설제를 파쇄하지 않아도 되는 장점이 있다.

셋째, 식물이나 어패류에 유해한 영향을 주지 않기 때문에 환경 친화적이라는 장점이 있다.

넷째, 철 구조물, 자동차 등과 같은 금속의 부식 피해를 억제할 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 높은 용해열로 인해 도로에 크랙이 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (6)

1. 염화물을 주성분으로 포함하는 융설용 제설제에 있어서,

   상기 제설제의 조성물은 염화마그네슘, 암염, 요소, 트리폴리인산염 및 메타규산소다를 포함하는,

   제설제.
2. 제1항에 있어서,

   조성물은 염화마그네슘 20 내지 40 wt%, 암염 45 내지 75 wt%, 요소 0.1 내지 20 wt%, 트리폴리인산염 0.1 내지 30 wt% 및 메타규산소다 0.1 내지 30 wt% 의 성분비인 것을 특징으로 포함하는,

   제설제.
3. 파쇄기에 암염을 투입하여 분쇄하는 파쇄단계;

   분쇄된 암염을 숙성시키는 숙성단계;

   상기 숙성단계를 거친 암염과 염화마그네슘을 교반기에 투입하여 교반시키는 제1혼합단계;

   상기 제1혼합단계를 거친 혼합물에 트리폴리인산염, 메타규산소다 및 요소를 투입하여 교반시키는 제2혼합단계를 포함하는,

   제설제의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1혼합단계는, 교반과 동시에 45℃ 내지 55℃의 온도로 열풍건조시키는 것을 특징으로 하는,

   제설제의 제조방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 숙성단계는, 24 내지 48시간 동안 숙성시키는 것을 특징으로 하는,

   제설제의 제조방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 파쇄단계는, 암염을 7 내지 20mm의 크기로 파쇄시키는 것을 특징으로 하는,

   제설제의 제조방법.

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