(57)【要約】【課題】構造物、車両を腐食することもなく、周辺の土壌や河川への悪影響を抑制することができ、かつ、経年により徐々に中性化しつつある鉄筋コンクリート製品を徐々に再アルカリ化し構造物の機能を維持できるサスティナブルな融雪剤及び融雪方法を提供する。【解決手段】水和発熱性無機化合物と、前記水和発熱性無機化合物を被覆する高吸水性高分子とからなる融雪剤。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和発熱性無機化合物と、前記水和発熱性無機化合物を被覆する高吸水性高分子とからなることを特徴とする融雪剤。
【請求項２】
水和発熱性無機化合物は、無機酸化物及び／又はリン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の融雪剤。
【請求項３】
水和発熱性無機化合物は、酸化カルシウムを含有することを特徴とする請求項１記載の融雪剤。
【請求項４】
水和発熱性無機化合物は、貝殻を原料として焼成してなる酸化カルシウムを含有することを特徴とする請求項１記載の融雪剤。
【請求項５】
水和発熱性無機化合物が透水性の包材で包装されており、前記包材を高吸水性高分子で被覆していることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の融雪剤。
【請求項６】
水和発熱性無機化合物と高吸水性高分子とが多層構造で交互に配置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の融雪剤。
【請求項７】
更に、透水性の包材により包装されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の融雪剤。
【請求項８】
包材の表面に温度検出材料が配置されていることを特徴とする請求項７記載の融雪剤。
【請求項９】
包剤の表面にＰＨ検出材料が配置されていることを特徴とする請求項７記載の融雪剤。
【請求項１０】
更に、酸素と反応して発熱する物質を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の融雪剤。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載の融雪剤を用いる融雪方法であって、
雪上に配置した前記融雪剤に散水手段から水を供給することにより、前記融雪剤を発熱させて融雪することを特徴とする融雪方法。
【請求項１２】
散水手段がスプリンクラーであることを特徴とする請求項１１記載の融雪方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物、車両を腐食することもなく、周辺の土壌や河川への悪影響を抑制することができ、かつ、経年により徐々に中性化しつつある鉄筋コンクリート製品を徐々に再アルカリ化し構造物の機能を維持できるサスティナブルな融雪剤及び融雪方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積雪の多い地方では、鉄道や道路上に積もった雪を素早く除去することが、交通手段の確保のうえで極めて重要である。従来より鉄道や道路上の積雪を除去する方法としては、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム等の塩化化合物からなる融雪剤を用いる方法が行われていた。これらの塩化化合物は、氷点降下物質として知られており、溶解性、即効性に優れ、効果の持続性がよく、価格が安価で供給量も豊富であること、貯蔵、運搬及び散布がしやすいこと等の長所がある。
【０００３】
しかし、これらの塩化化合物は、車両や道路周辺の構造物での鉄、鋼製品に錆を発生させることから大きな問題となっていた。また、高濃度の塩類の土壌への浸透は植物の水吸収を妨げることから、道路周辺の植物の成長に悪影響を与えていた。更に、塩化カルシウムや塩化マグネシウムは水に溶解して酸性を呈するために、植物への影響を与えるばかりでなく、コンクリート製品の中性化を促進しコンクリート製品の耐久性に影響を与えるという問題もあった。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、塩化化合物に生石灰等のアルカリ性化合物を組み合わせることにより中和する方法が開示されている。しかしながら、この方法でも充分な中和を行うことは困難であり、また、結局は塩化化合物を利用することに変わりはなく、腐食等の問題は未解決のままであった。
【０００５】
また、融雪剤として、塩化化合物の代わりに、水と反応することにより発熱する生石灰を用いることも試みられている。しかし、生石灰を融雪剤として用いると、発熱反応が一気に進んで長期間反応が持続しなかったり、反応により生じるアルカリ性の水酸化物の放出されてしまったりするという問題があった。アルカリ物質の放出は、コンクリートの再アルカリ化に寄与して構造物の機能維持に役立つ一面もあるが、急激に放出される場合には、周辺環境への重大な影響が懸念される。
特許文献２には、粒子径の異なる複数種類の生石灰を含む融雪剤が開示されている。これは、融雪剤の外側と内側とで生石灰の含有量を変えることにより、融雪効果を持続させようとするものである。しかしながら、この方法では、アルカリ性の水酸化物の急激な放出を抑えることはできなかった。
【０００６】
更に、尿素やエチレングリコール等からなる融雪剤も一部利用されているが、土壌への過剰な窒素成分による汚染、環境水の汚染等を引き起こすことから、普及するには至っていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−７３８３８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９０６３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、地球環境の保全が訴求されている現在、上記現状に鑑み、構造物、車両を腐食することもなく、周辺の土壌や河川への悪影響を抑制することができ、かつ、経年により徐々に中性化しつつある鉄筋コンクリート製品を徐々に再アルカリ化し構造物の機能を維持できるサスティナブルな融雪剤及び融雪方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水和発熱性無機化合物と、前記水和発熱性無機化合物を被覆する高吸水性高分子とからなる融雪剤である。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討の結果、水和発熱性無機化合物を高吸水性高分子で被覆することにより、水和発熱性無機化合物と水との反応を調整して発熱を持続させ、かつ、発生するアルカリ性水酸化物の放出を制御できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の融雪剤は、水和発熱性無機化合物と高吸水性高分子とからなる。
本明細書において水和発熱性無機化合物とは、水と反応して発熱する無機化合物を意味する。上記水和発熱性無機化合物としては、水和エンタルピーの大きなものが好適である。
上記水和発熱性無機化合物としては特に限定されないが、例えば、無機酸化物、リン酸塩等が好適である。また、上記水和発熱性無機化合物としては、この他にも例えば、五酸化リン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の一般的に吸水材として用いられているものも用いることができる。
これらの水和発熱性無機化合物は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００１２】
上記無機酸化物としては特に限定されず、例えば、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化リチウム、酸化ランタン等が挙げられる。
上記リン酸塩としては特に限定されず、例えば、リン酸銅、リン酸二水素セシウム、リン酸二水素鉄、リン酸二水素リチウム、リン酸二ルビジウム等が挙げられる。
なかでも、発熱量が適当であり、また、安価でもある酸化カルシウムを含有することが好ましい。
上記酸化カルシウムとしては、発熱量が大きく利用しやすい生石灰（純度９５％以上）の他、炭酸カルシウムを主成分とする貝殻を原料として焼結したもの、精糖工業で排出されるソーダライムを焼成したもの等も用いることができる。現在、貝殻の大部分は廃棄物として廃棄されていることから、貝殻を原料とする酸化カルシウムを用いれば、廃物利用の点でも極めて有効である。
また、上記酸化カルシウムは、セメント系配合のように酸化カルシウム、酸化アルミニウムや、酸化珪素と混合して用いてもよい。
【００１３】
上記水和発熱性無機化合物の形状としては特に限定されず、例えば、一般的に利用しやすい粉体状、顆粒状のものや、これを押し固めたもの等が挙げられる。
【００１４】
本明細書において高吸水性高分子とは、少なくとも自重の数倍から数十倍の水を吸水して膨潤する性質を有する高分子材料のことを意味する。
上記高吸水性高分子としては特に限定されず、例えば、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール−アクリル酸塩系、アクリル酸塩−アクリルアミド系、ポリアセタールカルボキシレート系、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール系、カルボキシメチルセルロース系、ポリアクリロニトリル系架橋体等が挙げられる。また、本発明の融雪剤を使い捨て可能な生分解性性のものとする場合には、例えば、でんぷん−アクリル酸塩グラフト系、ラクトン変性ポリビニルアルコール系、ポリアスパラギン酸系、ポリ−γ−グルタミン酸系、ポリコハク酸イミド類と多糖類との反応生成物、ポリ（ε−リジン）、脂肪族飽和ポリエステルに親水性のモノマーをグラフト重合させたもの、グアガム系架橋体等が挙げられる。これらの高吸水性高分子は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
上記高吸水性高分子は、凍結防止のために、微量の凍結防止剤又はアルコール等を含有してもよい。
また、上記高吸水性高分子は、分散性を確保するために、綿、パルプ、木粉、植物粉等の繊維状物質や、無機又は有機多孔質粒子と混合して用いてもよい。
【００１６】
本発明の融雪剤においては、上記水和発熱性無機化合物は上記高吸水性高分子に被覆されている。上記被覆の態様としては特に限定されず、粉体状、顆粒状又はこれを押し固めた形状の個々の水和発熱性無機化合物の周りを高吸水性高分子で取り囲む態様；水和発熱性無機化合物を透水性の包材で包み、この包材を高吸水性高分子で取り囲む態様等が挙げられる。
【００１７】
本発明の融雪剤が、水和発熱性無機化合物を透水性の包材で包み、この包材を高吸水性高分子で取り囲む態様を有する場合、上記透水性の包材としては特に限定されず、例えば、綿、紙パルプ、麻、羊毛、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフイン、ポリビニルアルコール変性物、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート及びその変性物等や、カラギーナン、プルラン、ゼラチン、キチンキトサン、デンプン等の天然高分子、多孔質のセラミツク素材等からなるものが挙げられる。また、これらの透水性包材は、吸水性能を調整するために、層状珪酸塩等の粘度化合物；活性炭、シリカゲル、珪藻土、多孔性シリカ微粒子等の無機多孔質体；ポリビニルアルコール及びそれらの誘導体；ポリアクリル酸誘導体、水性ビニルウレタン、セルロース誘導体；キチン、キトサン、でんぷん、にかわ、カゼイン、天然タンパク質、ポリヒドロキシアルカノエート等の親水性の天然高分子等を微量含有してもよい。
【００１８】
また、上記透水性の包材の形態としては特に限定されず、例えば、繊維状、袋状、シート状、フィルム状等が挙げられる。
上記透水性の包材で水和発熱性無機化合物を包む方法としては特に限定されず、例えば、上記透水性の包材が繊維状の場合には水和発熱性無機化合物をそのまま包んでもよいし、包んだ後にプレス成形その他の方法で賦型してもよい。また、上記透水性の包材がフィルム状、シート状又は布状の場合は、中心に水和発熱性無機化合物を配置し、ヒートシールや各種の接着、圧着、密閉方法によりラビオリ状に密閉してもよい。更に、上記透水性の包材が袋状の場合は、水和発熱性無機化合物を充填した後、ヒートシールや各種接着方法により袋を閉じてもよい。
【００１９】
上記水和発熱性無機化合物を上記高吸水性高分子で被覆する方法としては特に限定されず、例えば、上記高吸水性高分子を含有するフィルムを用いる方法；上述のように水和発熱性無機化合物を透水性の包材で包む場合には、この包材の周りに上記高吸水性高分子を接着させておく方法；後述のように、更に全体を透水性の包材で覆う場合には、中袋と外袋との間に上記高吸水性高分子を充填する方法等が挙げられる。
【００２０】
更に、被覆には、上記水和発熱性無機化合物と高吸水性高分子とが多層構造で交互に配置されている態様も含まれる。このよう配置すれば、更に発熱性を持続させることができ、しかも本発明の融雪剤が凍結温度以下の低温下で散水される場合には、表面の水反応性の無機物がただちに発熱反応を引き起こし、加熱された水分が内部の保水材に供給されるために、徐々に発熱反応を引き起こすことができる。
【００２１】
本発明の融雪剤は、更に、透水性の包材により包装されていることが好ましい。全体が透水性の包材により包装されることにより、取扱い性が格段に向上する。上記透水性の包材としては特に限定されず、上記水和発熱性無機化合物の集合体を包む透水性の包材と同様のものを用いることができる。
また、この透水性の包材は、表面は昼間の太陽光の利用による融雪促進を併用するために表面を黒色としてもよいし、熱線選択吸収フィルム等を張り付けてもよい。
【００２２】
本発明の融雪剤の外側が透水性の包材により包装されている場合、上記包材の表面には温度検出材料又はＰＨ検出材料が配置されていることが好ましい。このような温度検出材料又はＰＨ検出材料が配置されていることにより、外側から水和発熱性無機化合物の反応の有無を確認することができ、本発明の融雪剤の取り換え時期又は廃棄時期を確認することができる。
【００２３】
本発明の融雪剤は、更に、酸素と反応して発熱する物質を含有することが好ましい。このような物質を含有し発熱させることにより、低温下でも上記水和発熱性無機化合物と水との反応を促進し、確実に発熱させることができる。
このような酸素と反応して発熱する物質としては特に限定されないが、例えば、鉄粉等が挙げられる。
【００２４】
本発明の融雪剤は、水和発熱性無機化合物を高吸水性高分子で被覆した構造を有することにより、高吸水性高分子が水和発熱性無機化合物に到達する水の量を調節して、水和発熱性無機化合物と水との発熱反応を徐々に行わせることができるので、融雪効果を長時間持続させることができる。また、上記高吸水性高分子は、水和発熱性無機化合物と水との発熱反応により生じるアルカリ性の水酸化物を高分子ゲル中に保持し、徐々に溶出させる効果をも有する。アルカリ性の水酸化物が徐々に放出される場合には、経年により徐々に中性化しつつある鉄筋コンクリート製品を徐々に再アルカリ化し構造物の機能を維持させることも期待できる。この意味で、本発明の融雪剤は、サスティナブルなものであるといえる。
本発明の融雪剤を用いれば、効果が長時間持続して効率よく融雪することができ、しかも構造物、車両を腐食することもなく、周辺の土壌や河川への悪影響を抑制することができる。
【００２５】
本発明の融雪剤を用いる融雪方法であって、雪上に配置した前記融雪剤に散水手段から水を供給することにより、前記融雪剤を発熱させて融雪する融雪方法もまた、本発明の１つである。
本発明の融雪剤は水を散布することにより確実に発熱し、高い効率で融雪を行うことができる。上記散水手段としては特に限定されないが、豪雪地の鉄道や道路で既に採用されているスプリンクラーを用いることが好適である。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
ポリ乳酸製の不織布（ユニチカ社製「テラマック」）をヒートシール加工により５ｃｍ角に製袋した。この中に１０ｇの生石灰（和光純薬工業社製、純度９８％）を入れヒートシールにより密閉した。次いで、この生石灰を含む袋（内袋）を７ｃｍ角に製袋したポリエステル／ポリエチレン不織布（ユニチカ社製「スーパーアルシーマＩＩ」、繊度０．２５ｄ／１．５ｄ）（外袋）に入れ、内袋と外袋との間にポリアクリル酸塩高吸水性樹脂２ｇを均一に分散するように充填し、ヒートシールにより外袋を閉じて、融雪剤を作製した。
得られた融雪剤の構成を表１に示した。
得られた融雪剤を３００ｍＬのビーカーに入れ、外袋の上面と下面とに表面温度センサーを取り付けた。この状態で以下の評価を行った。
結果を表２及び表３に示した。
【００２８】
（１）屋内試験
▲１▼室温試験
室温において、融雪剤に水１０ｇを注水した後の外袋の温度変化を測定し、最高到達温度及び３０℃以上の持続時間を求めた。
【００２９】
▲２▼低温試験
融雪剤を低温恒温槽中で０℃に保持した後、５℃の水１０ｇを注水した後の外袋表面の温度変化を測定し、最高到達温度及び５℃以上の持続時間を求めた。
【００３０】
（２）融雪試験
積雪時に、融雪剤１６個を約３０ｃｍ２の範囲に置き、−５℃の雪上に３０分間保持した後、５℃の水３２０ｇ（２０ｇ／個）を散水し、６０分後の融雪状態を融雪した雪の高さと表面の積雪状況で確認した。また、外袋表面の温度変化を測定し、最高到達温度及び５℃以上の持続時間を求めた。更に、試験後の融雪剤の下面へのアルカリ溶出状況を確認した。
このとき、外気温度は４．９℃、北北西７ｍ／ｓｅｃの風、試験開始時の積雪量５０ｃｍ、積雪降度は２ｃｍ／ｈｒであった。
【００３１】
（実施例２）
内袋と外袋との間に充填するポリアクリル酸塩高吸水性樹脂を４ｇとした以外は実施例１と同様にして融雪剤を作製し、同様の測定を行った。
【００３２】
（実施例３）
生石灰（和光純薬工業社製、純度９８％）の代わりに、ホタテ貝の貝殻を粉末にして１０００℃で焼成した粉末を用いた以外は実施例１と同様にして融雪剤を作製し、同様の測定を行った。
【００３３】
（比較例１）
５ｃｍ角に製袋したポリエステル／ポリエチレン不織布（ユニチカ社製「スーパーアルシーマＩＩ」、繊度０．２５ｄ／１．５ｄ）に生石灰１０ｇを入れ、ヒートシールにより袋を閉じて融雪剤を得た。この融雪剤について、実施例１と同様の測定を行った。
【００３４】
【表１】
2004269631.tif 000002
【００３５】
【表２】
2004269631.tif 000003
【００３６】
【表３】
2004269631.tif 000004
【００３７】
表２より、実施例１〜３で作製した融雪剤は、比較例１で作製した融雪剤に比べて発熱の持続時間が長く、低温下でもその効果は大きかった。
表３より、実施例１〜３で作製した融雪剤は既に積雪した雪の融雪量は比較例１で作製した融雪剤に比べて少ないものの、表面への積雪はなかった。また、融雪した雪面へのアルカリの溶出は全くないことがわかった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、構造物、車両を腐食することもなく、周辺の土壌や河川への悪影響を抑制することができ、かつ、経年により徐々に中性化しつつある鉄筋コンクリート製品を徐々に再アルカリ化し構造物の機能を維持できるサスティナブルな融雪剤及び融雪方法を提供できる。