JP2013518963A - 液体燃料の保護 - Google Patents

Abstract

本質的に、（Ａ）１種以上の両性乳化剤０．１〜１０重量％と、（Ｂ）１種以上の非イオン性アルコキシル化界面活性剤３０〜９５重量％と、（Ｃ）１種以上のグリコール系可溶化剤０〜２０重量％と、（Ｄ）１種以上の有機溶剤０〜６５重量％とを含む濃縮液であって、（Ｂ）成分が、アルカノール単位種に関し炭素数が異なるＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの混合物を含み、混合物中の最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの炭素数が、互いに、少なくとも１．５個異なる液体濃縮液は、液体炭化水素燃料が０〜−５０℃の温度範囲に冷却された場合、該液体炭化水素燃料中における重量平均粒子径が１μｍを超える氷粒子の形成を減らすまたはなくすのに有用である。

Description

本発明は、タービンエンジン航空機（これに限定されない）のような乗り物の動力を提供するために使用されるエンジンに通常使用される液体燃料のような、液体燃料の保護に関する。特に、本発明は、水が燃料中で別の相として存在することにより起こるエンジンへの影響のような、水の混入による有害な影響からのそのような液体燃料の保護に関する。より重要なことは、本発明は、液体燃料を氷の形成から保護することにより、エンジンに氷の塊が混入する可能性を減らすことである。

また、本発明は、組成物、ならびにその調製方法および用途、濃縮液に関する。特に、本発明は、これに限定されないが、たとえば、タービンエンジン航空機用の燃料としての用途に適切な油中水型マイクロエマルジョンおよびその調製に関する。

要するに、本発明は、少なくとも９９重量％の液体燃料を含む澄んだ水性組成物およびそのような組成物の調製に有用な濃縮液、ならびにその調製に関し、前記組成物は、油相中の水相の平均小滴径が０．２５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下の油中水型エマルジョンのような、タービンエンジン航空機用燃料として有用である。

ジェット燃料は、しばしば、高度変化による温度変化に起因する凝結から、タービンエンジン航空機の燃料タンクに、少量の遊離水が混入される。地上では、燃料／タンク温度は、−１８℃〜＋４０℃で変動するが、飛行中は通常−２２℃〜−３９℃で変動する。

何回にもわたる温度変化サイクルを経て、たとえば、数多くの飛行を経て、水蒸気凝結により燃料タンク内に水が蓄積し、燃料内に別の相または遊離水として存在する可能性がある。もし、遊離水が燃料タンク内に溜まり、凍結すれば、それは氷の塊（燃料ろ過システムに捕捉されるような、充分大きな氷粒子）を形成する可能性があり、航空機エンジンの機能に害を与える可能性がある。実際、２００８年１月ヒースローでは、燃料タンクからエンジンへの燃料の流れを減少させる氷の形成により、ボーイング７７７航空機が充分な動力を失い、不時着を起こしたと考えられている（ＡＡＩＢ中間報告書Ｎｏ２Ｇ−ＹＭＭＭ）。

現在、燃料タンクヒータを使用する代わりに、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＤｉＥＧＭＥ）のような物質を航空機燃料に混合し、燃料中での氷の形成を防いでいる。ＤｉＥＧＭＥは、氷結温度を超える温度では水にも燃料にもほぼ等しく混和するものの、初期の均質な燃料を確保するために、混合過程の間、注意深いモニタリングを常に遵守しなければならない。しかし、いくら注意深く混合しても、ＤｉＥＧＭＥは、氷結温度よりかなり低い温度で、水相中で凝結しやすい傾向がある。したがって、低温での水および燃料におけるＤｉＥＧＭＥの不均衡な分布のため、燃料相でＤｉＥＧＭＥが不足し、これにより、燃料中で別の水相（水およびＤｉＥＧＭＥ）を形成する結果となりうる。水相にＤｉＥＧＭＥが存在することにより、この相中の水のいくらかは氷になることを免れるだろう。しかし、ＤｉＥＧＭＥ／水混合物は、低温でゲル状物質を形成するという普通ではない特徴を有し、該ゲル状物質は、航空産業では、通常、「アップルゼリー」と言われる。米国連邦航空局は、数件の航空事故を、航空機燃料タンク中のこの「アップルゼリー」物質の形成が原因であるとしている。

本発明の目的は、タービンエンジン航空機の燃料タンクの燃料中における氷の塊およびアップルゼリーの形成を減らすまたはなくすことである。

汚染物質の放出を減らすため、および他の有益な高性能添加剤の導入を助けるために、燃料油に添加剤として水を使用することは、長年知られている。たとえば、切削油の冷却特性を改良するために潤滑油に添加剤として水を使用することも、長年知られている。水は、燃料および潤滑油に、油中水型エマルジョンの形態で導入される。

径が大きな水滴を有する油中水型エマルジョンは、乳白色の外観を持つ傾向がある。これらのエマルジョンには、水相の添加に伴う問題を克服するために、防錆剤および殺菌剤のような数多くの第二添加剤が必要である。また、これらマクロエマルジョンは、その大きな水滴径が原因で、油／水分離を起こす不安定性を示す。本来、これは、機械故障の問題ばかりでなく、たとえばディーゼルエンジン中での点火の問題をも引き起こす恐れがあるので、歓迎されない。

油中水型エマルジョン型の切削油は、工作機械を滑らかに動かすために使用されてきた。工作機械の寿命を延ばす水の優れた冷媒特性は実証されてきた。しかし、マクロエマルジョンの不安定性に加え、水の導入により、水の添加による油の潤滑性が減少するというような他の問題が生じ、金属の表面仕上げが影響を受ける。

平均水滴径０．２５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは０．０３μｍ〜０．０８μｍで形成されている油中水型エマルジョン（以下、「マイクロエマルジョン」という）は半透明である。平均水滴径の代表的な値は、約０．０４μｍである。この小さな水滴径は、より美しく見える外観を使用者に与えるばかりでなく、大きな水滴径のものよりいくつかの大きな利点を提供する。これらの半透明または澄んだマイクロエマルジョンは、水滴が分散液により長く残り、マクロ油／水相分離を容易に受けないので、大きな水滴径を持つ乳白色のマクロエマルジョンより安定である傾向がある。また、小さな水滴径は、防錆剤も殺菌剤も必要としないようである。

米国特許第３０９５２８６号（Ａｎｄｒｅｓｓら）は、錆発生の問題を起こす貯蔵容器の「ガス抜き」に起因する燃料油貯蔵タンクにおける水の蓄積の問題を開示する。貯蔵中、燃料油組成物での沈殿、スクリーンの目詰まりおよび錆の発生を抑制するため、燃料油の添加剤として、フタルアミド酸、テトラヒドロフタルアミド酸、ヘキサヒドロフタルアミド酸およびナド酸（Ｎａｄａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ならびにこれらの炭素数が４個〜３０個の第一アミン類の塩から選択される化合物を使用することが開示されている。燃料油の油中水型マイクロエマルジョンを形成する添加剤の開示はない。

米国特許第３３４６４９４号（Ｒｏｂｂｉｎｓら）は、３種類の微乳化液、具体的には、脂肪酸、アミノアルコールおよびアルキルフェノールの選択された組合せを使用するマイクロエマルジョンの調製を開示する。

フランス特許公開公報第２３７３３２８号（Ｇｒａｎｇｅｔｔｅら）は、硫黄含有界面活性剤を使用する油および塩水のマイクロエマルジョンの調製を開示する。

米国特許第３８７６３９１号（ＭｃＣｏｙら）は、澄んだ安定な石油中水型マイクロエマルジョンを調製する方法であって、水溶性添加剤の量の増加を含む方法を開示する。該マイクロエマルジョンは、ガソリン溶解性界面活性剤および水溶性界面活性剤の両方を使用することにより、形成される。実施例で使用される唯一の水溶性界面活性剤は、エトキシル化ノニルフェノールである。

米国特許第４６１９９６７号（Ｅｍｅｒｓｏｎら）は、エマルジョン重合方法のための、油中水型エマルジョンの使用を開示する。

米国特許第４７４４７９６号（Ｈａｚｂｕｎら）は、第三ブチルアルコールと、両性、アニオン性、カチオン性または非イオン性界面活性剤の少なくとも１種との共界面活性剤組合せを使用する、安定な燃料中水型マイクロエマルジョンを開示する。ココアミドベタインは、可能性のある両性界面活性剤として開示されている。

米国特許第４７７０６７０号（Ｈａｚｂｕｎら）は、フェニルアルコールと、両性、アニオン性、カチオン性または非イオン性界面活性剤の少なくとも１種との共界面活性剤組合せを使用する、安定な燃料中水型マイクロエマルジョンを開示する。ココアミドベタインは、可能性のある両性界面活性剤として開示されている。

米国特許第４８３２８６８号（Ｓｃｈｍｉｄら）は、水中油型エマルジョンの調製に有用な界面活性剤混合物を開示する。少なくとも６０重量％の油相を含む油中水型マイクロエマルジョンの開示はない。

米国特許第５６３３２２０号（Ｃａｗｉｅｚｅｌ）は、商品名Ｈｙｐｅｒｍｅｒ（ハイパーマー）としてＩＣＩにより販売されている乳化剤を含む流体を破砕する、油中水型エマルジョンの調製を開示する（ハイパーマー乳化剤は、Ｃ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートまたはその混合物として開示されていない）。

Ｃ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートの混合物は、たとえば、洗剤の調製における使用のために普通に販売されている、市販の界面活性剤である。

国際公開公報第ＷＯ−Ａ−９８１８８８４号は、燃料中水型マイクロエマルジョンを開示し、そのようなエマルジョンの例として、ポリグリセリル−４−モノオレエートと混合された６個のＥＯ基を持つＣ_８アルコールエトキシレートを含むエマルジョン、およびＣ_９−Ｃ_１１アルコールエトキシレートとポリグリセリルオレエート直鎖アルコールまたはＰＯＥソルビタンアルコールとの混合物を挙げる。ポリグリセリルオレエートおよびＰＯＥソルビタンアルコールの存在は、エマルジョンの粘度特性に有害な影響を及ぼす傾向があり、これは次に、エマルジョンの潤滑性特性に結果的に有害な影響を及ぼす。

国際公開公報第ＷＯ−Ａ−９８５０１３９号は、油中水型マイクロエマルジョンを開示し、脂肪酸アミンエトキシレートと、Ｃ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートと、場合によっては、トール油脂肪酸アミンとを含む界面活性剤混合物を挙げる。油中水型マイクロエマルジョンは、工業用潤滑剤であってもよい。

国際公開公報第ＷＯ−Ａ−００５３６９９号は、油中水型マイクロエマルジョンを開示し、Ｃ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートと、アミンエトキシレートと、ポリイソブチルスクシンイミドまたはソルビタンエステルとを含む乳化剤を挙げる。油中水型マイクロエマルジョンは燃料であってもよい。

欧州特許公開公報第ＥＰ−Ａ−１１０１８１５号は、マイクロエマルジョン形態の特にディーゼルエンジン用の燃料であって、液体燃料と、乳化剤と、乳剤とを含み、該乳剤のＨＬＢ値は９を超える燃料を開示する。

米国特許第６７１６８０１号は、水相約５〜４０重量％と、非水相約９５〜約６０重量％とからなる安定で澄んだ油中水型マイクロエマルジョンを開示する。該マイクロエマルジョンは、ｉ）それぞれ２〜１２個のＥＯ基を含むＣ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートの混合物と、ｉｉ）ポリイソブチルスクシンイミドおよび／またはソルビタンエステル０〜約２５重量％と、ｉｉｉ）アミンエトキシレート０〜約９０重量％とからなる乳化剤を約５〜３０重量％含む。該マイクロエマルジョンは、燃料および／または潤滑剤／冷媒として有用であることが記載されている。

油中水型マイクロエマルジョンの調製における使用に適切な液体乳化剤の混合物は、国際公開公報第ＷＯ−Ａ−０７０８３１０６号に開示されている。普通濃縮液と言われるそのような混合物は、エマルジョン中の乳化剤の総重量に対し、約０．５〜約１５重量％の脂肪族（Ｃ_８−Ｃ_２４）−アミド−（Ｃ_１−Ｃ_６）アルキルベタインと、約５〜約９９重量％の２〜１２個のＥＯ基を含むＣ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートまたはそのようなアルコールエトキシレートの混合物、好ましくは混合物と、０．５〜約１５重量％の（Ｃ_６−Ｃ_２４）アルキルアミンオキシドと、０または約９４重量％までの他の非イオン性乳化剤とを含む。

米国特許第３０９５２８６号公報 米国特許第３３４６４９４号公報 フランス特許公開公報第２３７３３２８号公報 米国特許第３８７６３９１号公報 米国特許第４６１９９６７号公報 米国特許第４７４４７９６号公報 米国特許第４７７０６７０号公報 米国特許第４８３２８６８号公報 米国特許第５６３３２２０号公報 国際公開公報第ＷＯ９８／１８８８４号公報 国際公開公報第ＷＯ９８／５０１３９号公報 国際公開公報第ＷＯ００／５３６９９号公報 欧州特許公開公報第ＥＰ−Ａ−１１０１８１５号公報 米国特許第６７１６８０１号公報 国際公開公報第ＷＯ２００７／０８３１０６号公報

しかし、前記従来技術の文献で、低温での油中水型エマルジョンの性能を開示するものはない。

本発明は、その種々の面において、添付の請求項に記載される通りである。
第一態様で、本発明は、本質的に、
（Ａ）１種以上の両性乳化剤０．１〜１０重量％と、
（Ｂ）１種以上の非イオン性アルコキシル化界面活性剤３０〜９５重量％と、
（Ｃ）１種以上のグリコール系可溶化剤０〜２０重量％と、
（Ｄ）１種以上の有機溶剤０〜６５重量％と、を含む液体濃縮液であって、
（Ｂ）成分は、アルカノール単位種に関し炭素数が異なるＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの混合物を含み、混合物中の最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの炭素数は、互いに、少なくとも１．５個、好ましくは少なくとも２．０個、より好ましくは少なくとも２．５個、最も好ましくは少なくとも３．０個、異なる濃縮液を提供する。Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの混合物において、該混合物中最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートのうちの１種の炭素数は９〜１１個の範囲であり、もう１種の炭素数は１２〜１４個の範囲であるのが好ましい。Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレート混合物の各種類は、それぞれ他とは独立して、純粋な単一炭素アルカノールのエトキシレート、または統計的炭素数分布を持つアルカノール同族体の混合物のエトキシレートであり得る。

第二態様で、本発明は、（Ａ）〜（Ｄ）成分を、−１０℃〜６０℃、好ましくは０℃〜４０℃の範囲の温度で混合することを特徴とする第一態様の濃縮液を製造する方法を提供する。

第三態様で、本発明は、
（ａ）水と混和しない液体燃料または油と、
（ｂ）（ａ）の量に対して１重量％まで、好ましくは０．１重量％までの水と、
（ｃ）（ａ）の量に対して１０〜１０，０００重量ｐｐｍ、好ましくは１０〜１，０００重量ｐｐｍの第一態様の濃縮液と、
を含む安定な油中水型エマルジョン、好ましくは油中水型マイクロエマルジョンを提供する。

第四態様で、本発明は、第一態様の濃縮液のタービンエンジン航空機用の液体燃料の用途であって、前記液体燃料は水と混和せず、前記用途は、安定な油中水型エマルジョンまたは油中水型マイクロエマルジョンを形成して液体燃料または油に存在するまたは液体燃料または油に導入された遊離水を夾雑物として除去することによって、前記液体燃料または油を使用可能な状態にするまたはその状態に保つことを特徴とする用途を提供する。

第五態様で、本発明は、夾雑物として水と混和しない液体燃料に存在するまたはそれに導入された遊離水を除去して、前記液体燃料を使用可能な状態にするまたはその状態に保つ方法であって、安定な油中水型エマルジョンまたは油中水型マイクロエマルジョンを形成するために、実質的に水が存在しない液体燃料、または遊離水で汚染されている液体燃料に、第一態様の濃縮液を添加することを含む方法を提供する。

本発明の各態様で、成分（Ａ）〜（Ｄ）の量は、１００％まで加えるのが好ましい。

用語「遊離水」は、２相液体燃料および水混合物中に、目に見える別の液体相として存在する水を言う。これは、随伴水または液体燃料相に溶解した水から発生しうるものである。溶解水は、水の液体燃料への溶解度の減少により、低温で遊離水になる。

本発明の前記態様において、遊離水は、夾雑物として、液体燃料に存在するまたは液体燃料に導入されたものであり、すなわち、油中水型エマルジョンまたはマイクロエマルジョンの調製において液体燃料に加えられる水のような、液体燃料に意図的に加えられた水は、遊離水ではない。遊離水は、たとえば、水が偶然にまたはうっかり液体燃料に加えられた場合、夾雑物として、液体燃料または水中に存在し、またはそこに導入される。あるいは、遊離水は、液体燃料が大気中に開放されるタンク、または航空機の大きな温度変化のような大きな温度変化を受けるタンク中にある場合、雨または大気の湿度の変化による凝結水のような周囲水分である。本発明の前記態様において、遊離水は、周囲水分として液体燃料に導入される遊離水が好ましい。極限条件では、夾雑物として入る遊離水の量は、水および液体燃料の合計重量の０．５重量％以上であることもあり得るが、当業者には、遊離水夾雑物の実際の量は、通常、遊離水および液体燃料の合計量の実質的に０．５重量％未満であることは明らかであろう。たとえば、液体燃料に混入する遊離水の量は、一般的には水および液体燃料の合計重量の０．２重量％未満、より一般的には０．０５重量％以下のような０．１重量％未満である。

用語「除去する」は、スカベンジャーとして作用することを意味し、「スカベンジャー」は、Ｃｏｌｌｉｎｓ Ｅｎｇｌｉｓｈ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ（コリンズ英語辞典）、第四版、１９９８年、１９９９年再版（２回）、ＨａｒｐｅｒＣｏｌｌｉｎｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（ハーパーコリンズ出版社）で定義されているように、不純物の影響を相殺するために化学反応または反応混合物に加えられる物質である。

用語「液体燃料」は、本明細書では、ジェット燃料、航空ガソリン、ミリタリーグレード燃料、ディーゼル；ケロシン；ガソリン（有鉛または無鉛）；パラフィン系、ナフテン系、重質燃料油、バイオ燃料、廃油またはたとえば、エステル類、ポリアルファオレフィン類、；その他、およびこれらの混合物のような液体と実質的に同等の総称として用いられる。本発明の実施に最も適した液体燃料は炭化水素燃料油であり、ジェット燃料、航空ガソリン、ミリタリーグレード燃料、バイオディーゼル、バイオエタノール、ディーゼル、ケロシンおよびガソリンが最も適している。

液体燃料は、タービンエンジン航空機用のもの、すなわち、液体タービン燃料が好ましい。液体タービン燃料は、民間航空または軍用航空において一般的に使用されるタービン燃料である。液体タービン燃料として、たとえば、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ Ａ、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ Ａ−１、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ Ｂ、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ ＪＰ−４、ＪＰ−５、ＪＰ−７、ＪＰ−８およびＪＰ−８＋１００指定の燃料が挙げられる。Ｊｅｔ ＡおよびＪｅｔ Ａ−１は、ケロシン系の市販のタービン燃料仕様である。付随的な標準は、ＡＳＴＭ Ｄ１６５５およびＤＥＦ ＳＴＡＮ９１−９１である。Ｊｅｔ Ｂは、ナフサ留分およびケロシン留分系のより高度なカット燃料である。ＪＰ−４は、Ｊｅｔ Ｂと同等である。ＪＰ−５、ＪＰ−７、ＪＰ−８およびＪＰ−８＋１００は、たとえば、海兵隊および空軍で使用されるような、軍用タービン燃料である。これら標準品のなかには、防錆剤、他の着氷抑制剤、静電ディシペータ、洗浄剤、分散剤、抗酸化剤、金属不活性剤、その他のような、さらなる添加剤をすでに含む配合に関するものもある。

用語「水と混和しない液体燃料」は、約０．１％を超える、好ましくは０．０５％を超える水と混和しない、すなわち、液体燃料と０．０５％を超える水との混合物を放置した場合、２相に分離する炭化水素燃料油のような液体燃料を言う。

本明細書で使用される用語、乳化剤、界面活性剤およびマイクロエマルジョン形成界面活性剤は、油中水型マイクロエマルジョンを形成する、液体燃料および水の目に見えて混和しない２つの相を含む混合物を単一の混合物にすることができる、適切な界面活性剤または界面活性剤の混合物を言う。マイクロエマルジョンは、周辺温度（たとえば、１０〜３０℃）で、界面活性剤（複数を含む）を液体燃料および水の目に見えて混和しない２種の相を含む混合物に添加した時と実質的に同時に形成される。当業者であれば、たとえば、先に記載したマイクロエマルジョンの先行技術文献で開示されているように、そのような界面活性剤または界面活性剤混合物に精通しているであろう。適切な、安定で澄んだ油中水型マイクロエマルジョンを形成する界面活性剤は、両性のもの、または少なくとも１種の両性ベタインを含む界面活性剤の混合物を含む。最も好ましい界面活性剤は、本明細書で後記する乳化剤である。

澄んだ水性組成物の物性は充分理解されていないが、澄んだ水性組成物は、非水相内に分布する水相であって、径が約０．１μｍ以下の小滴、可能であればミセル、の形態で非水相内に分布する水相を含むと考えられる。

本発明のマイクロエマルジョンで「安定な」は、攪拌されることなく２５℃の一定温度で保存された場合、油中水型エマルジョン中の水相が、平均粒径が０．１μｍ以下の分散小滴として油相中に少なくとも１２ヶ月存在することを意味する。マイクロエマルジョンは、平均小滴径が０．１μｍ以下または未満の水滴が分散している連続燃料相である。結果として得られる澄んだ半透明マイクロエマルジョンは、我々がジェットエンジンまたはディーゼルエンジンで燃料として使用する場合、熱力学的に安定した状態を保つ。本発明の油中水型エマルジョン中の小滴は、ミセルの形態であってもよい。

驚くべきことに、適切な界面活性剤を含む液体燃料を氷点未満に冷却した場合、燃料中に目に見える氷粒子がほとんどあるいは全く形成されず、およびゲルも形成されないことが発見された。この非常に驚くべき現象の説明を試みる手段として（しかし、この説明に限定されることを望むわけではない）、液体燃料中の界面活性剤／乳化剤の存在により水の氷結が防止され、もしそれにより低温での水の氷結が防止されなくても、冷却された燃料中に形成する氷結晶および凝集物のサイズを制限すると考えられる。したがって、たとえ氷結晶が燃料中で形成されたとしても、燃料中の界面活性剤／乳化剤は、該結晶が重大な凝集を起こすことを防止し、したがって氷の塊は形成されない。さらに、アップルゼリーの形成も観察されない。

液体燃料は、炭化水素供給原料であり、以下に挙げるいずれかで構成されうる。ジェット燃料、航空ガソリン、ミリタリーグレード燃料、ディーゼル；ケロシン；ガソリン（有鉛または無鉛）；パラフィン系、ナフテン系、重質燃料油、バイオ燃料、廃油またはたとえば、エステル類、ポリアルファオレフィン類、；その他、およびこれらの混合物。
本発明は、本来備わっている安定性により、氷粒子およびアップルゼリーの形成を防止する含水流体を提供してもよい。

本発明の前は、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＤｉＥＧＭＥ）のような物質が、小型航空機および軍用航空機で燃料中での氷形成を防止するために使用されてきている（商業航空路ではタンクヒータを使用する傾向にある）。それらの化学的特性のため、燃料より水に対する溶解性が高く、燃料に混ぜるため、かなりの混合を必要とする。初期の均質な燃料を確保するために、混合過程の間、注意深いモニタリングを常に遵守しなければならない。しかし、ＤｉＥＧＭＥをいくら注意深く混合しても、（化学的には、ＤｉＥＧＭＥは、温度が下がるにつれ、水相に存在しやすくなる）、低温で燃料から分離し、水相に入る可能性がある。ＤｉＥＧＭＥは、この水のいくらかが氷になることを防止するだろう。しかし、ＤｉＥＧＭＥと水との混合物は、航空産業で「アップルゼリー」としばしば言われる物質のようなゲルを形成するという普通ではない特徴を有する。米国連邦航空局は、数件の航空事故を、この物質が原因であるとしている。本発明は、大きな氷結晶または氷結晶の凝集物の形成を防止する（と考えられている）ことによって、この問題を克服する。実際、もし氷結晶および凝集物が燃料中で形成すると、そのような粒子の径は、サブミクロンの粒子（＜１μｍ）に制限されると考えられる。マイクロエマルジョンは、ＤｉＥＧＭＥの用途を上回るいくつかの利点を提供する。後者は本来、より吸湿性である傾向にあり、水を系に引き込むだろう。また、ＤｉＥＧＭＥは、化学的に活発であり、燃料タンクライニングなどを侵すかもしれず、乳化剤より高いレベルで使用する必要がある。また、ＤｉＥＧＭＥの取り扱いおよび廃棄は、製品の危険な特性のため、不経済である。

実施例または他に示す他に、本明細書で使用される成分の量を示す全数字は、全ての場合、用語「約」によって修飾されていると理解すべきである。

本発明のマイクロエマルジョンは、任意のサービスステーションでまたは産業供給元から入手可能な標準等級の燃料から製造されてもよい。燃料油は、ジェット燃料、航空ガソリン、ミリタリーグレード燃料、ディーゼル、ケロシン、ガソリン（有鉛または無鉛）およびこれらの混合物から選択されるものが好ましい。液体燃料は、タービンエンジン航空機用、すなわち、液体タービン燃料が好ましい。液体タービン燃料は、民間航空または軍用航空において一般的に使用されるタービン燃料である。これらのものとして、たとえば、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ Ａ、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ Ａ−１、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ Ｂ、Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ ＪＰ−４、ＪＰ−５、ＪＰ−７、ＪＰ−８およびＪＰ−８＋１００指定の燃料が挙げられる。Ｊｅｔ ＡおよびＪｅｔ Ａ−１は、ケロシン系の市販のタービン燃料仕様である。付随的な標準は、ＡＳＴＭ Ｄ１６５５およびＤＥＦ ＳＴＡＮ９１−９１である。Ｊｅｔ Ｂは、ナフサ留分およびケロシン留分系のより高度なカット燃料である。ＪＰ−４は、Ｊｅｔ Ｂと同等である。ＪＰ−５、ＪＰ−７、ＪＰ−８およびＪＰ−８＋１００は、たとえば、海兵隊および空軍で使用されるような、軍用タービン燃料である。これら標準品のなかには、防錆剤、着氷抑制剤、静電ディシペータ、洗浄剤、分散剤、抗酸化剤、金属不活性剤、その他のような、さらなる添加剤をすでに含む配合に関するものもある。そのようなさらなる添加剤の代表的な部類および種は、米国特許公開公報第２００８／０１７８５２３Ａ１号、米国特許公開公報第２００８／０１９６３００Ａ１号、米国特許公開公報第２００９／００６５７４４Ａ１号、国際公開公報第ＷＯ２００８／１０７３７１号および国際公開公報第ＷＯ２００９／００１０４４１号に開示されている。

本エマルジョンで使用される燃料および水の混合比は、多くの要因に依存する。一般的に言えば、澄んだ水性組成物またはエマルジョンの総重量に対して、少なくとも約９９％、好ましくは少なくとも約９９．５％、より好ましくは少なくとも約９９．９９５％、最も好ましくは約９９．９９９重量％の燃料を含む。一般的に言えば、約９９．９９９重量％以下、好ましくは約９９．９９重量％以下の燃料相を含む。

典型的には、組成物またはマイクロエマルジョンは、約０．０００１〜約１．０重量％、好ましくは約０．０００１〜約０．５０％、より好ましくは約０．０００１〜約０．１％、さらにより好ましくは約０．０００１〜約０．０２５％の界面活性剤／乳化剤を含む。乳化剤は、任意の流体のマイクロエマルジョンを形成するために必要とされる乳化剤の総量を最小にするように選択された乳化剤の混合物が最も好ましい。

化合物を「エトキシル化」と言う場合、少なくとも２個のＥＯ基を含むことを意味する。エトキシル化化合物は、２〜１２個のＥＯ基を含むのが好ましい。

好ましい実施形態では、（Ｂ）成分としてのＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの１種以上は、アルカノール単位に関し平均メチル分岐度が、３．７以下、好ましくは２．５以下、典型的には１．５〜２．５、あるいは代わりに、３．７以下、好ましくは１．５以下、典型的には１．０５〜１．０である。

Ｃ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートは、アルカノール単位に関しメチル分岐度が、少なくとも２であってもよい。

Ｃ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートの混合物をマイクロエマルジョンで使用する場合、Ｃ_９〜Ｃ_１１アルコールエトキシレートの混合物、またはＣ_１２−Ｃ_１４アルコールエトキシレートの混合物のようなＣ_９−Ｃ_１４アルコールエトキシレートの混合物が好ましい。混合物中のいずれの成分も、その分布は、０〜５０重量％で変化することができ、ガウスフォーマットで分布するのが好ましい。市販のＣ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートは、大手化学会社によって販売されている関連製品を含む。工業用Ｃ_１２−Ｃ_１４アルコールエトキシレートの例は、Ｌａｕｒｏｐａｌ２（Ｗｉｔｃｏ（英国）から入手可能）である。

一実施形態では、濃縮液は、
（Ａ）１種以上の両性乳化剤０．１〜１０重量％と、
（Ｂ）１種以上の非イオン性アルコキシル化界面活性剤３０〜９５重量％と、
（Ｃ）１種以上のグリコール系可溶化剤０〜２０重量％と、
（Ｄ）１種以上の有機溶剤０〜６５重量％と、
を含み、
含む液体濃縮液であって、（Ｂ）成分は、アルカノール単位種の炭素数が異なるＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの混合物を含み、混合物中の最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの炭素数は、互いに、少なくとも１．５個異なる濃縮液である。Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの混合物において、該混合物中最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートのうちの１種の炭素数は９〜１１個の範囲であり、もう１種の炭素数は１２〜１４個の範囲であることが好ましい。そのような混合物は、重量比１０：９０〜９０：１０、より好ましくは３０：７０〜７０：３０、最も好ましくは約５０：５０で、２種類の単一炭素Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレート種を含むのが好ましい。そのような単一炭素Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレート混合物の代表的な例として、３個のエチレンオキシド単位を持つイソデカノールエトキシレート（ＢＡＳＦ社からＬｕｔｅｎｓｏｌ（ルテンゾール）（登録商標）ＯＮ３０として市販されている）と、５個のエチレンオキシド単位を持つトリデカノールエトキシレート（ＢＡＳＦ社からルテンゾール（登録商標）ＴＯ５として市販されている）との重量比５０：５０の混合物があり、これら２種のアルカノールエトキシレート成分は、それぞれ、アルカノール単位で平均メチル分岐度２．２を示す。

本発明の一実施形態では、濃縮液は、本質的に成分（Ａ）〜（Ｄ）で構成される。

本発明で使用される乳化剤は、室温で液体である。

また、乳化剤組成物は、脂肪族アルコール、グリコールおよび標準的添加剤として燃料に加えることができる他の成分のような他の物質を含んでもよい。

別の実施形態では、乳化剤は以下の（ｉ）コカミドプロピルベタイン２部と、（ｉｉ）Ｃ_９−Ｃ_１１アルコールエトキシレート６０部と、（ｉｉｉ）エチレングリコール４部と、（ｉｖ）エタノール３４部とを含む。

本発明の一実施形態では、マイクロエマルジョンを、
（ａ）燃料、たとえば、ジェット燃料約９９．９９５〜９９．９９９部、たとえば、９９．９９８部と、
（ｂ）乳化剤約０．０００１〜約０．０１部、たとえば、０．０２５部と、を混合することによって調製する。ここで、乳化剤は、ｉ）脂肪族（Ｃ_８−Ｃ_２４）−アミド−（Ｃ_１−Ｃ_６）アルキルベタインと、ｉｉ）２〜１２個のＥＯ基を含むＣ_６−Ｃ_１５アルコールエトキシレートまたはそのようなアルコールエトキシレートの混合物とを含み、前記部は全て容量部である。

本発明は、とりわけ、ジェットエンジン、ディーゼルエンジン、油燃焼加熱システムで利用され、これらの応用分野内での全ての用途に適切である。燃料業界内での他の用途は、当業者には明らかになるであろう。

マイクロエマルジョンは、追加的な成分を含んでもよい。これらの追加的な成分は、耐磨耗、極圧特性の改善、寒冷性能の改善または燃料の燃焼の改善のために、導入してもよい。追加的な成分を加える必要性は、マイクロエマルジョンが使用される適用分野によって規定されてもよい。適切な追加的成分および適用分野によるその必要性は、当業者には明らかになるであろう。

組成物は、製油所から燃料倉庫へ燃料を運ぶ過程で不必要な吸水を防止するため、航空機の翼で加えてもよい。組成物は、現在どこの空港でも使われている標準燃料給油車を使用して、燃料に供給、充分混合することができる。添加剤組成物は、ベンチュリ管システムを使用して航空機の翼にポンプで入れるように、必要な速度で直接燃料に加えることができる。これにより充分に混合することが可能になり、組成物の性質により、燃料全体に容易に分配され、たとえ温度が−５０℃まで下がっても、燃料中で分配され続ける。

以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。

以下、「エマルジョンが澄んだ半透明エマルジョンである油中水型マイクロエマルジョン」という記載は、「油中水型マイクロエマルジョンであって、油中水型エマルジョンの水相の平均小滴径が、０．２５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下である油中水型マイクロエマルジョン」と同等であると考えられる。本実施例で、エマルジョンは視覚的に調べた。澄んでいるものとは、油中水型エマルジョンの水相の平均小滴径が、０．１μｍ以下であると考えた。

以下の実施例で、他に記載がない限り、「部」は全て重量部である。

実施例
実施例１
水を含むジェット燃料（ケロシン）と混合するのに適した濃縮液を、以下の成分を記載する量加えることによって調製した。
（ｉ）先に開示した、重量比５０：５０のルテンゾール（登録商標）ＯＮ３０／ルテンゾール（登録商標）ＴＯ５混合物９７部、および（ｉｉ）コカミドプロピルベタイン３部。
成分を穏やかに混合し均質な組成物を形成した。

実施例２
水を含むジェット燃料と混合するのに適した濃縮液を、以下の成分を記載する量加えることによって調製した。
ｉ）コカミドプロピルベタイン１重量部、（ｉｉ）先に開示した、重量比５０：５０のルテンゾール（登録商標）ＯＮ３０／ルテンゾール（登録商標）ＴＯ５混合物８重量部、（ｉｉｉ）Ｃ_１０アルキルアミンオキシド３重量部、およびｉｖ）約２〜２０個のＥＯ基を含む脂肪族（Ｃ_６−Ｃ_２４）酸アミンエトキシレート９０部。
成分を穏やかに混合し均質な組成物を形成した。

実施例３
水を含むジェット燃料と混合するのに適した濃縮液を、以下の成分を記載する量加えることによって調製した。
（ｉ）コカミドプロピルベタイン５重量部、（ｉｉ）先に開示した、重量比５０：５０のルテンゾール（登録商標）ＯＮ３０／ルテンゾール（登録商標）ＴＯ５混合物７５重量部、（ｉｉｉ）Ｃ_１０アルキルアミンオキシド１０重量部、およびｉｖ）約２〜２０個のＥＯ基を含む脂肪（Ｃ_６−Ｃ_２４）酸アミンエトキシレート１０部。
成分を穏やかに混合し均質な組成物を形成した。

実施例４
水を含むジェット燃料と混合するのに適した濃縮液を、以下の成分を記載する量加えることによって調製した。
（ｉ）コカミドプロピルベタイン２部、（ｉｉ）先に開示した、重量比５０：５０のルテンゾール（登録商標）ＯＮ３０／ルテンゾール（登録商標）ＴＯ５混合物６０部、（ｉｉｉ）エチレングリコール４部、および（ｉｖ）エタノール３４部。
成分を穏やかに混合し均質な組成物を形成した。

実施例５
実施例１の濃縮液０．００１リットルを、２００ｐｐｍの水が混入したジェット燃料（ケロシン）１リットルに加えた。該組成物を油および水にマイクロピペットから導入した。得られた流体を、澄んだ半透明流体が観察されるまで穏やかに混合した。得られた流体は、１年を超えた後でも安定した状態を保つ。

実施例６
実施例２の濃縮液０．００１リットルを、２００ｐｐｍの水が混入したジェット燃料１リットルに加えた。該組成物を油および水にマイクロピペットから導入した。得られた流体を、澄んだ半透明流体が観察されるまで穏やかに混合した。得られた流体は、１年を超えた後でも安定した状態を保つ。

実施例７
実施例３の濃縮液０．００１リットルを、２００ｐｐｍの水が混入したジェット燃料１リットルに加えた。該組成物を油および水にマイクロピペットから導入した。得られた流体を、澄んだ半透明流体が観察されるまで穏やかに混合した。得られた流体は、１年を超えた後でも安定した状態を保つ。

実施例８
実施例４の濃縮液０．００１リットルを、２００ｐｐｍの水が混入したジェット燃料１リットルに加えた。該組成物を油および水にマイクロピペットから導入した。得られた流体を、澄んだ半透明流体が観察されるまで穏やかに混合した。得られた流体は、１年を超えた後でも安定した状態を保つ。

実施例９
実施例４の濃縮液を、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）に供し、ジェット燃料で現在使われている氷結防止品ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＤｉＥＧＭＥ）と比べた。得られたスキャンは、組成物は水の不存在下ではＤｉＥＧＭＥと同じように挙動したが、２００ｐｐｍの水夾雑物の存在下で、組成物は、相変化を示さず、したがって氷の形成がないことを示し、一方ＤｉＥＧＭＥは、燃料への低溶解性のため氷が形成し、特に低温、すなわち−４０℃で、遊離水が認められたことを示した。

実施例１０
実施例４の濃縮液を、航空燃料中での微生物増殖を評価するために使用した。一連の試験を、ｔｈｅ Ｓｐｅｅｄ ｏｆ Ｋｉｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ Ｋｉｌｌに基づいて行い、処理されていない、水が混入した航空燃料と比べた。全てのケースで、組成物は微生物の増殖を防止したが、未処理対照は、１０^７コロニーまで形成したユニットの増殖を示した。

本発明の範囲および趣旨に逸脱しない限り、記載した本発明の方法およびシステムの種々の変更および変形が、当業者に明らかになるだろう。本発明を具体的な好ましい実施形態に関連して説明したが、請求される発明は、そのような具体的な実施形態に過度に限定されるべきではないと理解すべきである。実際、化学およびその関連分野の当業者には明らかな、本発明を実施するために記載した形態の種々の変更は、以下の請求項の範囲内に包含されるものである。

Claims (20)

1. 本質的に、
   （Ａ）１種以上の両性乳化剤０．１〜１０重量％と、
   （Ｂ）非イオン性アルコキシル化界面活性剤３０〜９５重量％と、
   （Ｃ）１種以上のグリコール系可溶化剤０〜２０重量％と、
   （Ｄ）１種以上の有機溶剤０〜６５重量％と、
   を含む液体濃縮液であって、
   （Ｂ）成分は、アルカノール単位種に関し炭素数が異なるＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの混合物を含み、混合物中の最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートの炭素数は、互いに、少なくとも１．５個異なる濃縮液。
2. （Ａ）１種以上のベタイン系乳化剤０．１〜１０重量％と、
   （Ｂ）Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレート界面活性剤３０〜９５重量％と、
   （Ｃ）１種以上のグリコール系可溶化剤０〜２０重量％と、
   （Ｄ）１種以上の有機溶剤０〜６５重量％と、
   を含む請求項１記載の濃縮液。
3. （Ａ）１種以上の脂肪族（Ｃ_８−Ｃ_２４）−アミド−（Ｃ_１−Ｃ_６）アルキルベタイン乳化剤０．５〜５重量％と、
   （Ｂ）Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレート界面活性剤４５〜７５重量％と、
   （Ｃ）１種以上のグリコール系可溶化剤０．５〜１０重量％と、
   （Ｄ）１種以上の有機溶剤５〜５０重量％と、
   を含む請求項２記載の濃縮液。
4. （Ａ）成分としてココアミドプロピルベタインを含む先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
5. （Ｂ）成分として、アルカノール１モル当たり平均で２〜５モルのエチレンオキシド単位を持つ、Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートを１種以上含む先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
6. （Ｂ）成分として、アルカノール単位に関し平均メチル分岐度が３．７以下である、Ｃ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートを１種以上含む先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
7. （Ｂ）成分として、Ｃ_９−Ｃ_１４アルカノールエトキシレートを１種以上含む先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
8. （Ｂ）成分として、アルカノール１モル当たり平均で、２〜１２モルのエチレンオキシド単位を持つ、Ｃ_９−Ｃ_１４アルカノールエトキシレートを１種以上含む請求項７記載の濃縮液。
9. 混合物において最も高い重量占有率を持つ２種のＣ_６−Ｃ_１５アルカノールエトキシレートのうちの１種の炭素数は９〜１１個の範囲であり、もう１種の炭素数は１２〜１４個の範囲である先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
10. （Ｃ）成分としてエチレングリコールを含む先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
11. （Ｄ）成分として、Ｃ_１−Ｃ_４アルカノールを１種以上含む先の請求項のいずれかに記載の濃縮液。
12. （Ｄ）成分としてエタノールを含む請求項１１記載の濃縮液。
13. （Ａ）〜（Ｄ）成分を、−１０℃〜６０℃、好ましくは０℃〜４０℃の範囲の温度で混合する先の請求項のいずれかに記載の濃縮液を製造する方法。
14. （ａ）水と混和しない液体燃料または油と、
    （ｂ）（ａ）の量に対して１重量％まで、好ましくは０．１重量％までの水と、
    （ｃ）（ａ）の量に対して１０〜１０，０００重量ｐｐｍ、好ましくは１０〜１，０００重量ｐｐｍの請求項１〜１２のいずれかに記載の濃縮液と、
    を含む安定な油中水型エマルジョン。
15. 油中水型マイクロエマルジョンである請求項１４記載の油中水型エマルジョン。
16. 液体燃料または油が、ジェット燃料またはケロシンである請求項１４または１５記載の油中水型エマルジョンまたは油中水型マイクロエマルジョン。
17. 請求項１〜１２のいずれか１つに記載の濃縮液のタービンエンジン航空機用の液体燃料または油の用途であって、
    前記液体燃料または油は水と混和せず、
    前記用途は、安定な油中水型エマルジョンまたは油中水型マイクロエマルジョンを形成し、液体燃料または油に存在するまたは液体燃料または油に導入された遊離水を夾雑物として除去することによって、前記液体燃料または油を使用可能な状態にするまたはその状態に保つ用途。
18. 液体燃料または油が、ジェット燃料またはケロシンである請求項１７記載の用途。
19. 夾雑物として水と混和しない液体燃料または油に存在するまたはそれに導入された遊離水を除去して、前記液体燃料または油を使用可能な状態にするまたはその状態に保つ方法であって、
    安定な油中水型エマルジョンまたは油中水型マイクロエマルジョンを形成するために、実質的に水が存在しない液体燃料または油、または遊離水で汚染されている液体燃料または油に、請求項１〜１２に記載の濃縮液を添加すること、を含む方法。
20. 液体燃料または油が、ジェット燃料またはケロシンである請求項１９記載の方法。