Ниеминен Юкка-Пекка (FI)
C09K3 / 18 - для нанесення на поверхню з метою запобігання або зменшення налипання на неї льоду, туману або води (обробка подрібнених матеріалів з метою вільного їх стікання взагалі, наприклад шляхом надання їм гідрофобних властивостей B01J 2/30); для нанесення матеріалів на поверхні з метою запобігання обмерзання або для відтавання (речовини, що додаються в рідини, для передачі тепла, теплообміну або зберігання тепла іліполученія тепла або холоду інакше, ніж шляхом їх спалювання, наприклад в рідини для радіаторів C09K 5/00)
Винахід стосується екологічно нешкідливою рідини для запобігання обмерзання літаків і злітно-посадочних смуг, причому зазначена рідина особливо підходить для різного розпилювального обладнання. Рідина містить 10-60 мас.% Триметилгліцин і 40-90 вагу.% Води. Тиск пару зазначеної рідини становить менше 5 Па, а короткочасний токсичний ефект при пероральному застосуванні на щурах LD50 становить понад 10000 мг / кг. Технічний результат - створення нетоксичного та безпечної рідини проти обмерзання. 8 з.п. ф-ли, 6 табл.
Винахід стосується нешкідливою для навколишнього середовища рідини для запобігання обмерзання літаків і злітно-посадочних смуг, причому зазначена рідина є особливо придатною для різного устаткування, призначеного для розпилення.
Попередження утворення льоду на літаках і злітно-посадочних смугах, а також видалення льоду зазвичай здійснюється за допомогою деяких хімічних речовин, що знижують температуру замерзання, щоб забезпечити безпечний зліт, посадку і політ, особливо в зимовий час. Ці антифризи зазвичай представляють собою розпорошуються розчини або піни на основі етилен- або пропіленгліколю, які, якщо необхідно, змішані з загустителями для збільшення в'язкості, з водою, поверхнево-активними речовинами (ПАР) і інгібіторами корозії. Такі засоби проти обмерзання на основі етилен- або пропіленгліколю є токсичними і забруднюють навколишнє середовище, коли вони потрапляють в землю. Крім того, вони випускають неприємний запах, який потрапляє в повітря і розноситься повітряними потоками. Такі засоби проти обмерзання можуть також викликати проблеми, пов'язані з корозією. Засоби проти обмерзання, зазвичай розпорошуються на літаки, як правило, містять принаймні 60% гліколю, зазвичай етиленгліколю, або суміш інших гликолей.
Функція антифризу полягає у видаленні з поверхні літака снігу, льоду і інею, які утворюються, коли літак стоїть в аеропорту. Сніг, лід і іній, намерзлі на літак, роблять значний вплив на аеродинамічні властивості і експлуатаційні якості його двигунів, приводячи в результаті до небезпечних ситуацій, наприклад, під час зльоту літака. З цієї причини літаки завжди перевіряють перед вильотом, щоб бути впевненими, що на них немає льоду, снігу і інею.
Запобігання обмерзання злітно-посадочних смуг і видалення з них льоду включає в себе використання хімічних речовин, що знижують температуру замерзання. Основна функція цих речовин полягає в тому, що вони дифундують через вже утворилися сніг і лід, послаблюючи в них сили зчеплення, що дає можливість значно полегшити видалення снігу та льоду механічними способами. Крім того, хімічні речовини, що знижують температуру замерзання, використовують в умовах, коли вода і сніг можуть намерзати на злітно-посадковій смузі.
У патенті СРСР 1664808 описана композиція, яка використовується для запобігання змерзання і для відтавання порошкоподібних або гранульованих матеріалів типу борошна, піску або будь-якого іншого матеріалу. Ця композиція містить хлорид магнію або кальцію, аміак, вуглеводи, гліцерин, молочну кислоту, летючі кислоти, бетаїн, амінокислоти, аліфатичні сполуки, а також воду. Завдання цієї композиції полягає в запобіганні смерзания порошкоподібного матеріалу, особливо під час його транспортування, на стінках і дні контейнера, і його агрегації, а також в відтаванні вже замерзлого матеріалу.
У патенті США 5079036 описана розморожувати композиція для запобігання змерзання і агрегації твердого гранульованого матеріалу, подібного кам'яного вугілля або руди, під час його навантаження - вивантаження і транспортування при температурі нижче 0 o С. Ця композиція утворює піну на твердих частинках. Вона містить розчин, придатний як розморожувати кошти, такий як розчин солей, подібних хлориду натрію, хлориду калію, хлориду магнію, хлориду кальцію, або розчин полігідроксільних з'єднань або моноалкілні простих ефірів або діалкілових простих ефірів, таких як етилен- і пропіленгліколь, гліцерин, цукор і їх суміші. Далі в якості відповідних размораживающих речовин згадані похідні целюлози, наприклад натрієва сіль карбоксиметилцелюлози і етілгідроксіетілцеллюлоза. Крім цього розморожувати речовини композиція включає в себе аніонне або амфотерное ПАР, яке дає можливість утворення стабільної піни. Відповідними для цієї мети є, серед інших, такі аніонні ПАР, як сульфонати, і такі амфотерні ПАР, як похідні бетаина. Крім того, композиція містить воду.
У європейському патенті 743305 описана розморожувати композиція, особливо для запобігання обмерзання літаків і їхніх крил. В цьому патенті представлено нове ПАР, а саме поліамідоефір, яке можна використовувати в поєднанні з речовинами, що знижують температуру замерзання, на основі алкіленгліколей, використовуючи поліакрилові кислоти як загусники. Крім того, зазначені композиції зазвичай містять інгібітор корозії, необов'язково амін, гідроксид калію або гідроксид лужного металу і воду.
Найчастіше рідини, що знижують температуру замерзання, на основі води в типовому випадку є водними сумішами, що складаються з етилен- і пропиленгликолей і води. Зокрема, етиленгліколь використовується в різних випадках застосування в автомобільній промисловості. Однак недоліками етиленгліколю є його токсичність і забруднюючі властивості. Відповідно до цього замість етиленгліколю часто використовують пропіленгліколь в тих випадках, де потрібна знижена токсичність. Хоча пропіленгліколь щодо нетоксичний, він, однак, також є сумнівним з точки зору екології. Іншим недоліком пропиленгликоля є те, що його в'язкість значно зростає при низьких температурах, що викликає необхідність в більшій потужності насосів для його перекачування.
Більш низька токсичність етанолу в порівнянні з етиленгліколем робить його використання більш бажаним. Однак застосування етанолу обмежується його високу летючість і, як наслідок, схильністю до займання, а також значним зростанням в'язкості при низьких температурах, проте це зростання в'язкості менш значно, ніж в разі пропиленгликолей. З цієї причини етанол широко застосовується в якості охолоджуючої рідини в лабораторіях і в тих ситуаціях, коли потрібно нетоксичність.
Корозія, особливо при використанні гликолей, робить абсолютно необхідним пошук недорогих і ефективних інгібіторів корозії. Склади і концентрації інгібіторів корозії практично не піддаються регулюванню. Як правило, в результаті застосування ефективного інгібітора рідина з дуже низькою токсичністю стає токсичною. Зазвичай складні розчини роблять одержувану в результаті рідина більш дорогої.
Завданням цього винаходу є створення рідини, що знижує температуру замерзання, особливо придатною для запобігання обмерзання літаків і злітно-посадочних смуг, і устаткування для її використання, за допомогою чого можна вирішити проблеми, пов'язані з існуючим станом техніки, і усунути існуючі недоліки.
Крім того, завданням даного винаходу є створення рідини, що знижує температуру замерзання, придатної для літаків і злітно-посадочних смуг, застосування якої безпечно для навколишнього середовища і економічно, а також не створює ніякого ризику для здоров'я.
Рідина проти обледеніння для літаків і злітно-посадочних смуг, запропонована в цьому винаході, характеризується в поданій формулі винаходу.
Згідно з цим винаходу кращим з'єднанням, використовуваним в якості компонента зазначеної рідини проти обмерзання для літаків і злітно-посадочних смуг, є триметилгліцин або солі гідрату триметилгліцин. Триметилгліцин або бетаїн є особливо привабливим. Бетаїн, наприклад, може бути отриманий шляхом екстракції з природних продуктів, таких як цукровий буряк, або шляхом біохімічного процесу таким чином, щоб дати можливість отримання біологічної рідини проти обмерзання зі сприятливим терміном служби.
Рідина, яка використовується для запобігання обмерзання літаків і злітно-посадочних смуг, відповідно до цього винаходом містить 10-60% триметилгліцин або його похідного і 40-90% води; переважно 40-55% триметилгліцин або його похідного і 45-60% води, причому всі відсотки є ваговими.
Серед переваг цієї рідини проти обмерзання її нетоксичність і безпеку, а також відсутність запаху. Деякі з її фізичних властивостей є такими ж, як у розчинів гликолей, і вона може використовуватися при температурах між -50 і +100 o С. Вона переважно використовується при температурах в межах від -40 до +80 o С. Характерною властивістю размораживающих речовин є то, що вони знижують температуру замерзання. Ця температура замерзання повинна бути не вище -20 o С, а в разі бетаина навіть може бути досягнута температура замерзання аж до -50 o С.
Якщо це необхідно або бажано, рідина проти обмерзання цього винаходу може бути змішана зі звичайними інгібіторами корозії, стабілізаторами і маркують добавками, загустителями, ПАР, іншими розморожувати речовинами, подібними гликолям або солей, а також з сполуками, що регулюють кислотність; всі ці речовини добре відомі в техніці.
Рідина проти обледеніння відповідно до даного винаходу менш токсична і менше забруднює навколишнє середовище, ніж рідини проти обмерзання, вже відомі в техніці. Зазначена рідина не класифікується як небезпечні відходи, і її можна легко видаляти, що знижує витрати. Відходи цієї рідини можна обробляти, не беручи ніяких спеціальних заходів безпеки, і вони можуть поглинатися грунтом або спускатися в каналізацію, тоді як етилен- і пропіленгліколь, а також етанол, як правило, використовується в техніці в даний час, необхідно видаляти спеціальними способами, як небезпечні відходи .
Рідина проти обледеніння відповідно до даного винаходу придатна для використання в різних областях для запобігання обмерзання або для видалення льоду з літаків, злітно-посадкових смуг і т.п. особливо при низьких температурах і в ситуаціях, коли рідина повинна бути нешкідливою для навколишнього середовища і нетоксичного.
Оцінка токсичності сполук заснована на величинах LD50. взятих з літератури. Використані величини LD50 були отримані при випробуваннях на щурах при пероральному введенні випробовуваних сполук. Результати показані в таблиці 1.
У таблиці 2 порівнюється кінематична в'язкість рідин при концентрації 50%.
У таблиці 3 показано, як різні сполуки знижують температуру замерзання в 50% -ому розчині.
У таблиці 4 показано вплив триметилгліцин на температуру замерзання водних розчинів.
Поверхневий натяг типових речовин, що знижують температуру замерзання, представлено в таблиці 5. поверхневий натяг триметилгліцин порівняно з поверхневий натяг води і вище, ніж у гликолей.
У таблиці 6 показано тиск пара при 37,8 o С для декількох рідин, що знижують температуру замерзання. Так як тиск пара розчину триметилгліцин нижче, ніж у інших розчинів, він не випаровується (Не випаровується) також легко під дією потоку повітря.
Рідина відповідно до даного винаходу, що містить 10-60% триметилгліцин або його похідних і 40-90% води (за вагою), може бути застосована в протиобмерзних системах для літаків і злітно-посадочних смуг, особливо для розпилення на бажану поверхню.
Тиск пара рідини цього винаходу нижче 5 Па. Величина LD50 становить понад 10000 мг / кг (для щурів при пероральному введенні), і температура спалаху цієї рідини вище 100 o С. Далі температура замерзання 50% -ного розчину становить менше -38 o С, причому його поверхневий натяг менше 55 дин / см . Термін придатності цієї рідини при зберіганні в стандартних умовах, при кімнатній температурі становить понад 2 років. В'язкість, важливу характеристику рідини, що знижує температуру замерзання, можна стабільно утримувати в бажаному діапазоні.
Триметилгліцин є нетоксичний і не має запаху сировинний матеріал природного походження, який Біодеградуючі в природних умовах на 80% за 20 діб. Повільна биодеградация - це проблема, пов'язана, наприклад, з пропіленгліколь, які застосовувалися раніше. Триметилгліцин знижує температуру замерзання води, він володіє чудовими теплопередаючих властивостями, з нього не виділяються неприємні запахи і його можна використовувати без додавання будь-яких інгібіторів корозії, які служать для запобігання корозії, так як він сам по собі має лише слабким коррелирующим дією. Наприклад, корозія мідних сплавів становить менше 1 мкм / рік, коли використовуються рідини згідно з цим винаходу. Крім того, вони не викликають корозію поликарбонатов, акрилових пластиків або пофарбованих поверхонь.
Гликоли, що застосовувалися раніше в якості складів проти обмерзання, надають шкідливий вплив на герметики, присутні в конструкціях літаків, тоді як рідини проти обмерзання на основі триметилгліцин не дають таких негативних ефектів. Повернення рідин проти обледеніння, що містять гликоли, з аеропортів для їх видалення або повторного використання дуже утруднений, причому повне повернення в будь-якому випадку неможливий. Розчини триметилгліцин не потрібно повертати, так як вони швидко розкладаються в природних умовах. Розчини триметилгліцин безпечні в обігу внаслідок низького тиску пари і відповідно низькою летючості цих розчинів. На противагу цьому, наприклад, для етиленгліколю з міркувань безпеки встановлено граничний тиск пара 50 ч / млн (відношення загальної кількості пара до рідини) (TVL). Безпека по відношенню до навколишнього середовища вже згадувалася як одна з основних переваг використання розчину триметилгліцин в якості рідини для запобігання обмерзання літаків і злітно-посадочних смуг.
Цей винахід описано вище з посиланням тільки на деякі кращі приклади його здійснення, деталі яких, однак, не повинні розглядатися як обмежуючі цей винахід вузькими рамками. Можливі багато модифікації і видозміни в межах обсягу і сутності винаходи, визначених у поданій формулі винаходу.
1. Рідина проти обледеніння для літаків і злітно-посадочних смуг, що відрізняється тим, що вона містить 10-60 мас.% Триметилгліцин і 40-90 вагу. %.
2. Рідина по п. 1, яка відрізняється тим, що вона містить 40-55 мас.% Триметилгліцин і 45-60 вагу.% Води.
3. Рідина по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що тиск парів зазначеної рідини становить менше 5 Па, а короткочасний токсичний ефект при пероральному застосуванні на щурах LD50 становить понад 10000 мг / кг.
4. Рідина за допомогою одного з пп.1-3, яка відрізняється тим, що температура замерзання 50% -ної рідини нижче -38 o С.
5. Рідина за допомогою одного з пп.1-4, яка відрізняється тим, що температура замерзання 35% -ної рідини становить -15 o С або нижче цієї величини.
6. Рідина за допомогою одного з пп.1-5, яка відрізняється тим, що поверхневий натяг 50% -ної рідини становить більше 55 дин / см.
7. Рідина за допомогою одного з пп.1-6, яка відрізняється тим, що вона містить триметилгліцин з біологічного джерела.
8. Рідина за допомогою одного з пп.1-7, яка відрізняється тим, що зазначену рідину проти обмерзання можна використовувати при температурі, що лежить в межах між -50 o С і +100 o С, переважно між -40 o С і +80 o С .
9. Рідина за допомогою одного з пп.1-8, яка відрізняється тим, що вона містить в якості добавок інгібітори корозії, стабілізатори, марковані добавки, згущувачі, ПАР, інші розморожування речовини або сполуки для регулювання кислотності.