DE19702242A1 - Korrosionsinhibiertes Enteisungsmittel auf der Basis von Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallhalogeniden und Verfahren zum Schmelzen von Schnee und Eis auf Verkehrsflächen mit Hilfe dieses Mittels - Google Patents
Korrosionsinhibiertes Enteisungsmittel auf der Basis von Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallhalogeniden und Verfahren zum Schmelzen von Schnee und Eis auf Verkehrsflächen mit Hilfe dieses MittelsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein korrosionsinhibiertes
Enteisungsmittel auf der Basis von Alkalimetallhalogeniden
oder Erdalkalimetallhalogeniden oder einer Mischung davon.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schmelzen
von Schnee und Eis auf Verkehrsflächen unter Verwendung
dieses Mittels.
Schnee und/oder Eis auf Straßen, Radfahrwegen, Gehwegen,
Brücken, Sportplätzen, Flugplätzen und dergleichen
(im folgenden Verkehrsflächen genannt) führen zu einer
wesentlichen Beeinträchtigung des Verkehrsablaufes und der
Verkehrssicherheit. Es ist deshalb schon seit langem
bekannt, auf solchen Flächen ein Mittel zum Schmelzen oder
Auftauen von Schnee und Eis aufzubringen.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Alkali- und
Erdalkalimetallsalze von anorganischen oder organischen
Säuren als Enteisungsmittel beschrieben, zum Beispiel die
Salze von Halogenwasserstoffsäuren wie Natriumchlorid und
Calciumchlorid und die Salze von Ameisensäure oder
Essigsäure wie Natriumformiat, Calciumformiat,
Natriumacetat und Magnesiumacetat. Von diesen
Enteisungsmitteln sind insbesondere Natriumchlorid und
Calciumchlorid in großen Mengen erhältlich, billig und auch
sehr wirksam im Auftauen und Schmelzen von Eis und Schnee.
Gerade diese Salze wirken aber auf Metalle wie Eisen,
Kupfer, Aluminium, Magnesium und dergleichen mehr oder
weniger stark korrodierend, was im Hinblick auf
Verkehrsmittel wie Autos, Motorräder, Flugzeuge und
dergleichen besonders nachteilig ist.
Es sind bereits Versuche unternommen worden, das erwähnte
Korrosionsproblem mit Hilfe von Inhibitoren zu lösen. So
wird in US-A-4 803 007 als Korrosionsinhibitor für NaCl
eine Mischung aus einem wasserlöslichen Salz eines
zweiwertigen Metalls und einem Alkalimetallpolyphosphat
beschrieben.
Es wurde nun ein sehr wirksames Inhibitorsystem für
Alkalimetall- und auch für Erdalkalimetallhalogenide
gefunden, das keine divalenten Metallsalze erfordert,
sondern aus Alkalimetallsalzen allein besteht, und zwar aus
Alkalimetallsilicaten und Alkalimetallphosphaten in einer
jeweils speziellen Gewichtsmenge.
Das erfindungsgemäße Enteisungsmittel besteht im
wesentlichen aus
- a) 87 bis 99,45 Gew.-%, vorzugsweise 92 bis 97,9 Gew.-%, von einem Alkalimetallhalogenid und/oder Erdalkalimetallhalogenid,
- b) 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 7 Gew.-%, von einem Alkalimetallsilicat und
- c) 0,05 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%, von
einem Alkalimetallphosphat,
Gewichtsprozente bezogen auf das Mittel.
Die Komponente a) ist vorzugsweise ein Alkalimetall- und/oder
Erdalkalimetallchlorid. Das Alkalimetall ist
vorzugsweise Natrium oder Kalium und das Erdalkalimetall
Calcium oder Magnesium. Von den wasserlöslichen Alkali- und
Erdalkalimetallhalogeniden sind die ersteren bevorzugt. Die
Komponente a) ist demnach vorzugsweise NaCl oder CaCl2 oder
eine Mischung davon und besonders bevorzugt NaCl.
Die Komponente b) ist ein wasserlösliches
Alkalimetallsilicat, wobei das Alkalimetall wiederum
vorzugsweise Natrium oder Kalium ist. Geeignete Vertreter
sind die Orthosilicate (mono-, di-, tri- und tetrabasisch),
Disilicate bis Tetrasilicate und/oder die wasserlöslichen
Metasilicate, die bevorzugt sind.
Die Komponente c) ist ein wasserlösliches Alkalimetallsalz
der Phosphorsäure. Sie kann ein mono-, di- oder tribasisches
Alkalimetallphosphat sein, wobei das Alkalimetall
vorzugsweise Natrium oder Kalium ist.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Enteisungsmittels
erfolgt durch Zusammenmischen der flüssigen oder festen
Komponenten. Die Vermischung der festen Komponenten kann
durch Kompaktieren oder durch vorheriges Auflösen der
Komponenten und anschließende Sprühtrocknung verbessert
werden. Das Enteisungsmittel kann also in fester Form, zum
Beispiel als Pulver oder Granulat, oder als wäßrige Lösung
eingesetzt werden. Die Menge der drei und gegebenenfalls
weiteren zweckmäßigen Komponenten im wäßrigen
Enteisungsmittel (Gesamtkonzentration) kann innerhalb weiter
Grenzen variieren. Sie richtet sich vor allem nach der
Löslichkeit der Komponenten im Wasser. Es soll eine im
wesentlichen klare Lösung vorliegen. Die bevorzugte
Konzentration liegt bei 25 bis 60 Gew.-%, Gewichtsprozente
bezogen auf das Gewicht der Lösung. Zur Erzielung einer
hohen Frostsicherheit sind Konzentrationen bevorzugt, die
beim oder nahe beim eutektischen Punkt liegen. Der pH-Wert
des wäßrigen Enteisungsmittels liegt im allgemeinen bei
7 bis 10. Sofern der genannte pH-Wert nach dem
Zusammenmischen der Komponenten nicht ohnehin vorliegt, wird
man ihn durch Zugabe von vorzugsweise einem
Alkalimetallhydroxid wie Natrium- oder Kaliumhydroxid auf
den gewünschten Wert einstellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzen von Schnee und
Eis auf Verkehrsflächen ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
wirksame Menge des beschriebenen Enteisungsmittels
(in fester oder flüssiger Form) auf der zu behandelnden
Verkehrsfläche aufgebracht wird, das heißt eine solche
Menge, daß die angestrebte Beseitigung von Eis und/oder
Schnee erreicht wird. Diese Menge hängt vor allem von der
Außentemperatur und der vorhandenen Eis- und/oder
Schneemenge ab und liegt im allgemeinen bei 10 bis
100 g pro m2 eis- und/oder schneebedeckter Fläche, bezogen
auf Feststoff. Das Aufbringen des flüssigen
Enteisungsmittels kann zum Beispiel mit Hilfe der üblichen
Sprühfahrzeuge durchgeführt werden. Das Aufbringen des
festen Enteisungsmittels kann mit üblichen Streufahrzeugen
erfolgen. Besonders wirksam ist die gleichzeitige Anwendung
von flüssigen und festen Mitteln.
Das erfindungsgemäße Enteisungsmittel weist neben kurzer
Auftauzeit auch eine unerwartet hohe Inhibierung der
Metallkorrosion auf, insbesondere der Stahlkorrosion. Dies
resultiert offensichtlich aus der Kombination der genannten
Phosphate und Silicate in einer jeweils bestimmten Menge und
daraus, daß dieses Inhibitorsystem gerade im Falle von
Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallhalogeniden
hochwirksam ist.
Die Erfindung wird nun anhand von erfindungsgemäßen
Beispielen und Vergleichsbeispielen noch näher erläutert.
Die Enteisungsmittel der nachstehenden erfindungsgemäßen
Beispiele 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden
durch Mischen der Komponenten hergestellt. Die angegebenen
Prozentmengen der einzelnen Komponenten sind
Gewichtsprozente.
Die Enteisungsmittel der Beispiele 1 bis 4 und der
Vergleichsversuche 1 bis 4 werden bezüglich Stahlkorrosion
getestet. Die Tests erfolgen nach ASTM F 483
(ASTM = American Society for Testing and Materials). Der
gewogene Prüfkörper ist jeweils ein geschliffenes und
poliertes Stahlplättchen der Dimension 2,5 × 5,0 × 0,1 cm
(Stahl C 45, entsprechend C 4130 Mil-S-18729). Der
Prüfkörper wird in das zu testende Enteisungsmittel
eingelegt, so daß er vollständig eintaucht. Die Temperatur
der Prüfanordnung wird bei 35°C gehalten. Der Prüfkörper
wird nach festgelegten Zeitabständen herausgenommen,
entsprechend ASTM F 483 gebürstet, gespült und getrocknet
und anschließend gewogen. Die Gewichtsveränderung, im
Regelfall ein Abtrag, wird in den Beispielen mit
mg/cm2 pro 24 Stunden angegeben. Zusätzlich werden die
Prüfkörper auch visuell beurteilt.
5,0 g Natriumchlorid
0,2 g Natriummetasilicat
0,02 g Trikalium-orthophosphat
94,78 ml Wasser
0,2 g Natriummetasilicat
0,02 g Trikalium-orthophosphat
94,78 ml Wasser
15,0 g Natriumchlorid
0,5 g Kaliummetasilicat
0,06 g Trikalium-orthophosphat
84,44 ml Wasser
0,5 g Kaliummetasilicat
0,06 g Trikalium-orthophosphat
84,44 ml Wasser
25,0 g Calciumchlorid
1,0 g Kaliummetasilicat
0,5 g Trinatrium-orthophosphat
73,5 ml Wasser
1,0 g Kaliummetasilicat
0,5 g Trinatrium-orthophosphat
73,5 ml Wasser
50,0 g Calciumchlorid
2,2 g Natriummetasilicat
0,8 g Trikalium-orthophosphat
47,0 ml Wasser
2,2 g Natriummetasilicat
0,8 g Trikalium-orthophosphat
47,0 ml Wasser
5,0 g Natriumchlorid
95,0 ml Wasser
95,0 ml Wasser
15,0 g Natriumchlorid
85,0 ml Wasser
85,0 ml Wasser
25,0 g Calciumchlorid
75,0 ml Wasser
75,0 ml Wasser
50,0 g Calciumchlorid
50,0 ml Wasser.
50,0 ml Wasser.
Die Ergebnisse der Stahlkorrosionstests mit und ohne
Inhibierung sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Die angegebenen Abtragswerte sind jeweils Mittelwerte aus
zwei gleichen Versuchsreihen. Die Prüfkörper aus den
Beispielen 1 bis 4 zeigten nur Anlauffarben, aber keinerlei
Rost. Dagegen tritt mit den nichtinhibierten NaCl-Lösungen
rasche Rostbildung und mit nichtinhibierten CaCl2-Lösungen
eine langsamere Rostbildung ein.
Ergebnisse der Langzeit-Stahlkorrosionsversuche
Ergebnisse der Langzeit-Stahlkorrosionsversuche
Claims (5)
1. Enteisungsmittel bestehend im wesentlichen aus
- a) 87 bis 99,45 Gew.-% von einem Alkalimetallhalogenid und/oder einem Erdalkalimetallhalogenid,
- b) 0,5 bis 10 Gew.-% von einem Alkalimetallsilicat und
- c) 0,05 bis 3 Gew.-% von einem Alkalimetallphosphat.
2. Enteisungsmittel nach Anspruch 1, bestehend im
wesentlichen aus
- a) 92 bis 97,9 Gew.-% von einem Alkalimetallhalogenid und/oder einem Erdalkalimetallhalogenid,
- b) 2 bis 7 Gew.-% von einem Alkalimetallsilicat und
- c) 0,1 bis 1 Gew.-% von einem Alkalimetallphosphat.
3. Enteisungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Komponente a) Natriumchlorid oder
Calciumchlorid oder eine Mischung davon ist, die
Komponente b) ein Alkalimetallmetasilicat und die
Komponente c) ein mono-, di- oder tribasisches
Alkalimetallphosphat ist.
4. Enteisungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Komponente a) Natriumchlorid, die
Komponente b) ein Alkalimetallmetasilicat und die
Komponente c) ein mono-, di- oder tribasisches
Alkalimetallphosphat ist.
5. Verfahren zum Schmelzen von Eis und Schnee auf
Verkehrsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß eine
wirksame Menge von dem Enteisungsmittel nach Anspruch 1
in fester Form oder in Form einer wäßrigen Lösung auf die
Verkehrsflächen aufgebracht wird.
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