JPS6185485A - 液体の流動抵抗低下方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液体の流動抵抗低下方法に関するものである
。

従来の技術 従来、液体の流動抵抗低下方法として、流動する液体に
対して該液体に可溶性の高分子物質を少Ｍ添加する方法
が知られている。この場合、法高分子物質は、該液体中
で溶解し、溶液を形成している。該溶解液を管内または
せまい間隙内で流動させると、溶解している高分子が乱
流を生じにくくし、層流状態を保持することにより、流
動抵抗を著しく低下させることが知られている。この現
象は、発見者の名により、トムズ効果どよばれている。

解決しようとする問題Ｊユ しかし、このトムズ効果においては、該溶’ｆＲ：ｇ中
の８分子がぜん断変形力のために明所しやＬＪ　＜、安
定性がきわめて劣るという欠点がある。各種の８分子が
スみられたが、この欠点を解決することができなかった
。

本発明は、上記の欠点を解決した、安定性の良好な、液
体の流動抵抗低下方法を提供するものである。

本発明の利用の分野 本発明の方法を用いることにより、各種液体の管内移送
にＪ３Ｇプる１ｆ擦抵抗の減少を達成Ｊることができ、
移送エネルギーの節減、移送ら１を増大さＵることがで
きる。また、液体潤滑剤等に用いることにより８負伺、
高速回転の潤滑を良明間安定して行うことができる。た
とえば、原油を油１１からパイプ輸送したり、タンカー
へつみ込んだり、タンカーから原油タンクへパイプ輸送
したりするさいの移送エネルギーの節減、移送ｍを増大
させることができる。潤滑油、たとえばタービン油、ギ
ヤー油、圧縮礪油、軸受油などに用いることにより使用
時の摩擦抵抗を減少させることができる。

問題点を解決するための手段 本発明は、流動する液体中に当該液体に不溶性でかつ分
散性の良好な有機高分子ミクロフィフリルを０．１ｐｐ
Ｉ１１〜５重量％含有させることを特徴とする液体の流
動抵抗低下方法である。

発明の詳解 ここにおいて、液体とは流動状態で用いられる各硬水系
、非水系液体特に、油脂類、潤滑油類、水系潤滑剤、原
油、各種石油留分、各種溶剤などである。

有機高分子ミクロフィフリルとは、直径１０人〜５μｍ
、好ましくは５０Ａ〜１μｌ、さらに好００　Ａ　〜３
　＋＋ｕｎ、好ましくは１μｍ〜５００μｌであり、ア
スペクト比（長ざ／直径）が１０〜１０ｏｏｏｏの固体
右は高分子材料である。

高分子ミクロフィフリルのめ径が１０人未満のものは、
作成しにくく、また、液体中に添加して、せん断変形力
が作用した際に、切断しやず＜、！ｉｒましくない。ま
た、１白径が５μｍ以上のｂのは、液体中で沈降しやす
く、好ましくない、。

高分子ミクロフィフリルの長さが１０００Δ未満では、
液体中にＪ３ける乱流防止効果が劣り好ましくない。ま
た、長さが３１以上では、液体中で凝集しやすく、沈降
しやすく、好ましくない。

ＩＬ３分子ミクロフィフリルのアスペクト比（長さ／直
径）が１０未満では、液体中における乱流防止効果が劣
り、好ましくない。また、７０７７以上では、液体中で
からみ合いを生じやすく、沈降しやすく、好ましくない
。

＾分子ミクロフィフリルの材質は、目的とする液体に対
して、該高分子ミクロフィフリルの分散性が良好でかつ
不溶性の高分子材料であればよい。

例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ボリスヂレン
、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
メチルメタクリレート、ナイロン、ポリカーボネート、
などおよびそれらのコポリマー、ブレンドなどでもよい
。

また、芳香族ポリエーテル、芳香族ポリスルホン、ポリ
エーテルエーテルケトン、芳香族ポリエステル、芳香族
ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール等の耐熱性高分子
化合物のミクロフィフリルも使用できる。

好ましくは、液晶形成能を有する高分子材料、例えば、
硫酸液晶溶液から湿式紡糸で得られるポリ−ｐ−フェニ
レンテレフタルアミドなどのアラミド繊維、ポリリン酸
液晶溶液から湿式紡糸で得られるポリベンゾビスチアゾ
ールなどである。

液晶を形成した状態の高分子溶液または高分子溶融物か
ら作成した高分子ミクロフィフリルは、分子の配向度が
高いため、強度がきわめて大であるので、液体中に添加
して、高ぜん断変形力が作用しても、切断しにくく、好
ましい。

ここで分散性が良好ということは、当該液体中に高分子
ミクロフィフリルを１０１００ｐｐ加し５時間、充分に
撹拌し、右柱メスシリンダー規格２００品（２００ｍ　
ｌ！、用、内径３７ｍｍ）に該サスペンション２００Ｉ
Ｉｌｉ！、を注入し静置した場合、１ｕ、１問後に、沈
降した高分子ミクロフィフリルの量が５０　＋）ｌ）ｌ
以下の場合を基準とする。対象とする液体の種類に応じ
、分散性の良好な高分子ミクロフィフリルの材質を適宜
選択する。

対象とする液体に対して高分子ミクロフィフリルが不溶
性とは、該液体に、該高分子ミクロフィフリルを５単量
％添加し、実際に使用する所定温度において、５時間、
充分にＦｒｔ拝した後、該高分子ミクロフィフリルを濾
別し、乾燥し、［１減少を測定した時、最初に添加した
高分子ミクロフィフリルの重ｔ？１に対して、重量減少
率が１０ｆｆ１１１％」ス１７の場合をいう。

高分子ミクロフィフリルの製法は、こだわら／、Ｉい。

たとえば、高分子溶融物をジェット気流紡糸してしよい
し、４Ｊ＆維を機械的粉砕してもよい。また、高分子溶
液を凝固液中に、高速ｂ！拌下、または超音波！に！　
Ｑ、ｌ下に滴下してもよい。また、これらの方法を組み
合わせてもよい。

液晶を形成した状態の高分子溶液または高分子溶解物に
ついても、同様に実施することができる。

また、液晶紡糸により得られたａ！紺をカッティングし
、囲域的粉砕をしてもよい。この際繊維を膨潤させた状
態で機械的に粉砕してもよい。

なお、液体中における高分子ミクロフィフリルの分散性
、形成されたサスペンションの安定性を増加するために
、高分子ミクロフィフリルを界面活性剤処理してもよい
し、また、高分子ミクロフィフリルの表面を化学的に変
性してもよいし、コロナ放電処理、その他の物理的処理
を施してもよい。

該高分子ミクロフィフリルの添加岱は、０．１１）ｌ）
１〜５重石１％好ましくは１１）Ｉ）１〜１重の％であ
る。

高分子ミクロフィフリルの添加司が０．ｌｐｐｍ未満で
は、液体中における乱流防止効果が劣り、好ましくない
。また、５重山％以上では、凝集して沈降しやすく、好
ましくない。

本発明にＪｊいては、流＋ｈ　”Ｊ　６液体が乱（々υ
；態Ｉ伺えばレイノルズ数（１−＜ｃ）が１，００（Ｌ
ｌス七の１見合に１ｚｔに有用に使用される。

液体の配管移送において、流速、管径、流体の動粘度等
の条イ′１によりＲｅが１，０００以−［となる場合に
本発明の方法を採用することによりｌ’ｊ’　Ｉ：Ａ損
失を減少し有効な移送が達成される。

また、大！ｖ！で・Ω速の産業機械のりへり軸受（〕の
場合、軸受けを流れる潤滑油のＲＣは応々、１゜ＯＯＯ
あるいは２，０００を越え、乱流Ｊη潰条１′１になる
。このため層流潤滑条件に比べ、ｌＴ１滑油の流動抵抗
が大となって、摩擦損失から回転必要動力の増大をきた
し、同時に軸受けの一度上胃をしたらし、装ｄの安全性
や耐久性に悪影響を及ぼすが、このような場合本発明の
方法を採用することにより１９！擦損失を低減させてき
わめて有効な潤滑方法を提供することができる。

実施例 次に、実施例により、本発明を具体的に説明づる。

比較例１ 表−１に示した条件で、シクロヘキサンに、ポリイソプ
レンを溶解し、均一な溶液を作成した。

表−１に示した形状のバイブで円環状のループを作成し
、定量ポンプにより、表−１の流量、温度で、該溶液を
循環させ、定ｍポンプの出口側と入口側に取りつけた圧
力計により循環による圧力損失ＡＰを測定した。

表−１の添加物（比較例１の場合はポリイソプレン）を
添加した場合の圧力損失をＡＰとし、無添加の場合の圧
力損失を、ｄＰｏとすると、ａＰｏ−、ＪＰ １１！擦抵抗減少率Ａ＝　　　　　　　　Ｘ１００（％
）ＡＰ。

である。

すなわら、Ａは、ポリイソプレンを添加したことにより
、トムズ効果が生じ、乱流が防止された闇を示ずパラメ
ーターである。

表−１の比較例１において、１回目循環の摩擦抵抗減少
率はかなり大で良好であるが、１．ＯＯＯ回循環後の摩
擦抵抗減少率はかなり減少していることがわかる。これ
は、循環中にＪｊけるぜん断変形力により、ポリイソプ
レン分子が切断したためである。

実施例１ 表−１に示したように、シクロへキリンに、ポリブＵピ
レンミクロフィフリルを懸濁させて、々定なＩナスペン
ションを作成し、比較例１と同様のテストをしたもので
ある。比較例１よりもＩ！ｉ！ｉ　礫抵抗減少率が大で
、りぐれてＪｊす、１．０００回循ｌ？：＆ＩＱのＩ！
ｉ！漂抵抗減少率は比較ＶＡ１よりもかなり大で、Ｊぐ
れていることがわかる。

これは、比較例１においては、ポリイソプレンが分子オ
ーダーで存在しているのに対し、実ＩＩＪ！例１にＪｊ
いては、ポリプロピレンがミクロフィフリルで存在して
いるために、せんｒｇｉ変形力による切断が生じにくい
ためと考えられる。

実施例２ 人−１に示したように、シクロへ１サンに、アラミド（
デコボン社製゛°ケブラー４９′°液晶紡糸ポリマー、
ポリパラフェニレンテレフタルアミド）の高分子ミクロ
フィフリルを懸濁させて、安定なサスペンションを作成
し、同様のテストを実施したものである。１０００回循
環後の摩擦抵抗減少が１回目循環のものと同様であり、
実施例１よりもさらに１ぐれていることがわかる。これ
は、ケブラーの強度がきわめてすぐれており、切断がほ
とんど生じていないためと考えられる。

・雄側３〜実施例５ 表−２に示したように、マーパン原油に、アラミド（デ
］ボン社製“ケブラー４９”）高分子ミクロフィフリル
を懸濁させて、安定なサスペンションを作成し、表−２
のパイプを使用し、表−２に示した温度、流口で、同様
のテストを実施した。

ＩＩ擦低抵抗減少率大であり、また、１０００回循環後
のＩ！Ｊｒｆ：Ｉ抵抗減少率が１回目循環のものと同様
であり、すぐれていることがわかる。

ｔ　６〜　ｔ９ 表−３に示したように、タービン油に、ケブラー、高密
度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、６ナイ
ロンの凸分子ミクＬ１ノイ／リルを添加した系の７・ス
ト結果を示した。

摩擦抵抗減少率が大で、すぐれていることがわかる。と
くに、ケブラーミクロフィフリルを添加した系がすぐれ
てＪ３つ、１０　（、）　０回循環後のＩ’？　Ｉ寮抵
抗減少率が低下しておらず、りぐれていることがわかる
。

特許出願人　　　　日本石油株式会社 手続補正書 昭和６０年８月８日 １、小作の表示　　　特願昭５９−２０７６５２号２、
発明の名称　　　液体の流動抵抗低下方法３、補正をづ
る者 事件との関係　特許出願人 名　称　　（４４４）日本石油株式会社５、補正命令の
日付　　　　　　　　　自　発６．２＋ｌｉ正により増
加する発明の数　　　変化なし７、捕Ｗの対象　　　明
細四（発明の詳細な説明）８、補正の内容　　　別紙の
通り ８、補正の内容 〔１）明ｌｉＩ書中、第３頁最下行から第４頁第１行の
１’　１０〜１０００００Ｊとあるを［１０〜１゜００
０．０ＯＯＪと補正する。

〔２〕回、第４頁第１３行から第１４行の１１０万以上
では」とあるを「大でありずぎるとＪと補正する。

〔３〕同、第４頁最下行の「ポリ塩化ビニル」とあるを
１′ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ごニリデン、ポリテ１−
ラフルオロ１チレン、」と補正づる。

〔４］同、第８頁第１行から第２行の［例えばレイノル
ズ数（Ｒｅ　）が１．０００以十１とある記載を削除す
る。

（５）同、第８頁第４行の「液体の配管移送において、
」とあるを「液体の配管移送にｊＮいでは、」と補正す
る。

〔６〕同、第８頁第５行の１条件により」とあるを［条
件により管の半径から１悼されたレイノルズ数ｊとン＋
ｌ１ｉＥする。

手続補正店 １．串１７１の表示　　　特願昭５９−２０７６５２号
２、発明の名称　　　液体の流動抵抗低下方法３、油止
をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　（４４４）日本石油株式会社４、代理人 ６、補正により増加する発明の故　　変化なし７、補正
の対象　　　　　明１０書（発明の詳細な説明）８、補
正の内容 〔１〕明１１１　Ｆ！中、第１頁第１８イＪ及び第２０
第と）（１のｌ−：ｌ溶解液１とあるを１該洛潰」こｉ
＋Ｉｉ　＋ｉ、　”、ｒる。

〔２〕同、り〕７頁第２から第３イ゛Ｊの！’　、Ｈ’
、：、分ｊ′、？ダ１９物」とあるを１／！１分子溶融
物ｊど捕「ケる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕流動する液体中に当該液体に不溶性でかつ分散性
   が良好な有機高分子ミクロフィフリルを０．１ｐｐｍ〜
   ５重量％含有させることを特徴とする液体の流動抵抗低
   下方法。