JPH02218793A - 流体の摩擦減少方法 - 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】 本発明は重合体即ちポリマーを融和性液に溶解する方法
に関するものである。特に、本発明は融和性を有する担
体液内に成る種の重合体物質を極めて迅速に溶解、基本
的には分子レベルにおける分散、を行なう為の技術を提
供するものである。

これら重合体物質は低温度にて細分化し、出来れば低温
度のまま又はその近傍温度にて担体液に導入するもので
ある。その結果得られる混合物又は系は低濃度において
流れに対する摩擦を減少する効果があり、又高濃度の場
合は担体液を不動状態とし、及び／又は担体液の蒸気圧
を減少する効果がある。

従来、重合体物質と担体液との間に高い融和性がある場
合には担体液中に重合体物質を溶解、即ちグルを作る為
に基本的には分子レベルにおける分散を行うことが可能
であることは良く知られている。通常、溶解又はケ゛ル
形成を行なうには重合体と担体液との接触を大気温度か
ら比較的高温度の温度範囲で行なわれる。当該技術分野
において、温度を高くすることにより、又重合体を比較
的小さな粒子に細分化して表面積を増加することにより
重合体の溶解速度を上げることが出来ると一般に考えら
れている。しばしば行なわれる方法に、沸騰する担体液
又は溶媒を重合体粒子上に還流させて溶解させる方法が
ある。

例えば、米国特許第３．２１５．１　ｓ　４号に開示さ
れる如く２、ポリイソブチレンは灯油等の炭化水素溶媒
中に溶解することが矧られているが、その溶解速度は遅
い。この米国特許には、溶解速度を上げる為に重合体と
溶媒の混合物を加熱することを示唆しており、又重合体
を４０メ、シェ以下の粒径に破砕ないしは粉砕すること
を提示している。しかしながら、この様な技術によって
も重合体を溶媒中に完全に溶解させるには数時間を要す
る。

多くの重合体物質は比較的柔軟で、弾力性がある為に、
従来の粉砕技術で細分化することは著しく困難で多くの
場合は殆んど不可能である。細分化した後でも、その様
に細分化された粒子は互いに付着し合い凝集して細分化
の実際的効果を喪失させてしまう。

一方、ポリイソブチレンの様なゴム状重合体を包含する
比較的非脆性物質を細分化するには、冷媒を使用して該
物質をその脆性化温度にまで冷却して細分化することが
知られている。この様な低温細分化システムは米国特許
第３，７７１，７２９号に記・載されている。

担体液に重合体物質を溶解又は分散したものは色々に応
用が可能である。−船釣な応用の一例として薄膜形成が
あり、これは重合体溶液を注型、スプレーによる塗布、
プランによる塗布、又は他の適当な方法により表面に塗
布するものである。

而して、通常蒸発により担体液が除去されて表面上に重
合体の薄膜が形成される。注型により形成した薄膜は稠
密にすることが可能で、この場合には貫入バリヤーとし
て使用することが出来、一方、幾分多孔性にすることも
可能で、この場合には息抜き膜又は分離膜として使用す
ることが出来る。

スプレー又はブラシにより塗布形成された薄膜は多くの
場合バリヤー膜として使用される。重合体溶液を紡績、
押し出し、又は同様の技術により繊維形成の為に使用す
ることも可能である。薄膜又は繊維形成では、担体液内
において比較的濃度の濃い重合体溶液を使用するのが一
般的に好ましい。

多くの市販されている接着剤は濃縮・した重合体溶液で
ある。

溶媒内の特定の重合体の比較的薄い溶液に関しては多く
の特別な使用方法がちる。この様な特別の使用方法の一
例として深く研究されているものに導管内又は物体の周
りを流れる液体の摩擦の減少がある。流体力学理論及び
その実際から明らかな如く、導管内を流れる液体によっ
て起こされる抗力ないし摩擦は液体を輸送する為に必要
なエネルギ条件を増加する。このことは・セイプライン
内を炭化水素が移動輸送される場合にはエネルギ条件が
流れの２乗に比例して増加するので特に顕著である。流
れを助ける為にポンプ動力を上げると導管の圧力限界を
越え、る場合もあり、更にその他付随的に有害な影響も
現われる。液体をポンプにより・ぐイブラインを通過さ
せる場合に・ぐイブライン内に生じる圧力降下はこの抗
力ないし流体摩擦の影響である。

斜上の如き摩擦という好ましからざる効果を減少する為
に種々の試みがなされている。例えば、摩擦減少剤を添
加する技術が米国特許第３，２１５，１５４号、第３，
６８２，１８７号、第３，６８７，１４８号及び第３．
９１０，８５６号に記載されている。しかしながら、こ
の様な添加剤を使用する技術はあまり成功したものとは
言えない。その理由としては、添加剤が高価で入手困難
なこと、効果的に炭化水素に添加剤を添加し溶解させる
為にかかるコストの問題、及びそれに長時間を要するこ
と、炭化水素の爾後の使用において添加剤が融和性を欠
くこと、等が挙げられる。そこで、米国特許第３，２１
５，１５４号では、摩擦を減らす為に、液状炭化水素と
寸断、又は微粉化ないし粉砕し、望ましくは米国ふるい
寸法基準４０番（Ｕ、Ｓ、　５ｔａｎｄａｒｄ　５ｃｒ
ｅｅｎ　５ｃａｌｅＡ４０）即ち、略４２５μ以下の粒
径を有する固形物として成る種のポリイソブチレン樹脂
とを混合することを提案している。更に、天然ゴムも使
用できるがポリイノブチレン樹脂程効果的ではない旨記
載されている。ポリイソブチレンの溶解速度は遅い旨記
載されており、−万効果的な実施例として記載されてい
るものは、米国ふるい寸法基準１０乃至２０番（Ｕ、Ｓ
、　５ｔａｎｄａｒｄ　５ｃｒｅｅｎ　５ｃａｌｅ　Ａ
ｌ０−２０　）即ち略２咽乃至８５０μ　の粒径を有す
る。ｔ？　ＩＪインブチレンを用いたものでこれは２時
間の攪拌を必要とし、しかも完全溶解するのに更に付加
的な時間が必要であったとのことである。この特許には
、更に、樹脂溶解時間を短縮するには炭化水素を約９３
℃にまで加熱可能である旨記載されている。

爾後の溶解工程の為に通常の手段でポリイソブチレンを
寸断、又は微粉化ないし粉砕することにより重合体を減
成する、即ち剪断工程におき又その際に発生される熱に
より重合体の分子の幾つかは分子量が減少する。摩擦を
減少することは比較的高い分子量を有する長鎖状重合体
分子に依存することが分かつており、この様な寸断、又
は微粉化ないし粉砕の従来技術はポリインブチレ／又は
その他の長鎖状重合体の有効性を減少する原因となる。

更に、この様に細分化された粒子は液状炭化水素内に導
入される前に互いに接触することにより直ちに大きな塊
に凝塊する傾向があり、この順向はできたての表面間の
接触の場合特に顕著である。強固に凝着したポリイソブ
チレン塊を液状炭化水素に溶解することは前述した如く
困難で溶解速度は遅い。この様なポリイソブチレン塊を
溶解する為には長時間の攪拌が必要であり、この為に更
に剪断が行なわれて重合体分子の減成を起こして摩擦減
少効果を減殺する。

本発明は融和性ある担体液中に成る種の重合体物質を極
めて迅速に溶解、即ち基本的に分子レベルにおいて分散
させる方法を提供することを目的とする。本発明により
溶解させるには、先ず低温にて重合体物質を細分化し、
その後細分化した重合体物質を、好ましくは低温状態に
あるうちに、担体液に混合する。混合する際の担体液の
温度はあまり重要ではないが、その温度は流動点よりか
なり高いものでなければならない。尚、大気温度又はそ
れより多少高温であることが好ましい。

本発明の一実施例ではポリイソブチレンの如キ長鎖状重
合体の摩擦減少添加剤を液状炭化水素中に導入する方法
において、導入前において該添加剤があまり減成されず
又溶解が迅速に行なわれる方法を提供している。更に、
本発明においては添加剤を低温にて細分化し、かく細分
化した添加剤を塊のない個別的粒子状態で好ましくは低
温状態のまま液状炭化水素中に導入して迅速な溶解を行
なわしめる。

本発明者は、成る条件が充足される場合に成る種の重合
体物質はかなり高濃度でも融和性ある担体液中に極めて
迅速に溶解されることを見出した。

この様な重合体物質は低温にて細分化し、担体液と混合
される迄は表面活性状態に維持しておく必要がある。混
合によシ重合体が担体液中に溶解する速度は極めて早く
、多くの場合殆んど瞬時に行なわれる。

ここにおいて、「重合体物質」という用語は天然の及び
合成の線状熱可塑性重合体を包括するものとして使用し
ている。これらの重合体は分子量が２千乃至３千から１
子方以上の範囲に渡り、あまり多くの交差結合がなけれ
ば結晶性のもの又は非晶質のものでも良く、アタクチッ
クのもの又はアイソタクチックのものでも良いし、更に
ホモポリマーでもヘテロポリマーでも良い。成る低分子
量重合体においては少量の交差結合があっても良い。本
発明に有用な重合体系の例としては、概して炭化水素重
合体を包含するもので、特にポリインブチレンの如きゴ
ム状炭化水素重合体や、アクリル酸樹脂、ビニル樹脂、
セルロースエステルの如きアクリル及びその他のアセタ
ール薄膜形成重合体や、ポリビニル及びポリビニリデン
の７・ロダン化物の如きハロゲン化重合体や、％　ＩＪ
エセル、ニトリル、ポリアミ　ド、ポリイミド、ポリエ
ステル、シリコーン、スルフォン、成る種のポリウレタ
ン、多硫化物や、更に、ポリビニルアセテート、ポリビ
ニルブチレート、ポリビニルカルバゾール、及びこれら
を部分的に含有する共重合体及び三重合体や、ナイロン
及びポリエステルの如き繊維形成重合体や、アラミド及
びイオノマーの如き膜形成重合体を包含する。

本発明を適用することにより所定の重合体物質は融和性
のある担体液内に溶解する。ここにおいて「溶解」とい
う用語はグルの形成の場合の様な担体液内において基本
的に分子レベルで重合体物質が分散する場合を含むもの
である。真に溶解したか又はケ゛ルの様に分散したかと
いうこととは別に、重合体と担体液との混合物は基本的
には無限に希釈可能な混合物又は系として特徴付けられ
るものである。

融和性を有する担体液としては重合体物質が分子レベル
で分散可能な非水性液体の全てを含むものである。−船
釣には、特定の重合体と融和性を有する担体液は従来の
溶解技術によって少なくともある程度は該重合体を溶解
可能でなければならない。水は不適切であり融和性担体
液ではない。

何故ならば、本発明において有用な重合体の系は基本的
に水に対し不溶性であり、又水は低温で細分化した重合
体粒子の表面活性特性を中和ないし破壊する傾向を有す
るからである。従来の方法と同様に本発明においても重
合体の担体液における溶解度の限界はまちまちでちるが
、多くの場合に本発明の方法によれば、従来方法による
場合よりも格段と濃度の高い重合体溶液を作ることが可
能である。

当然の事であるが、全ての担体液が必ずしも全ての重合
体と融和性を有するとは限らない。本発明における有用
な重合体と担体液との系を例示すると、炭化水素重合体
とそれを溶解する芳香族及び脂肪族の液状炭化水素や、
アクリル酸、メタクリル酸、これらの酸のエステル又は
アクリロニトリルを含んだアクリル酸樹脂とそれを溶解
する芳香族炭化水累、塩素化した炭化水素、エステル及
びケトンや、ポリビニル及びポリビニリデンのノ・ログ
ン化物を含んだハロゲン化重合体とそれを溶解する塩素
化した炭化水素や、ナイロンとそれを溶解するフェノー
ル及び低級脂肪族アルコール、がある。当業者等にとり
て本発明に有用なその他多くの重合体と担体液との系が
存在することは容易に理解されるはずである。

本発明を実施するに当り、最初に重合体物質を低温にて
細分化せねばならない。この低温にて細分化するという
ことは非常に低い温度、例えば−７３℃以下にて細分化
することを意味しており、好ましくは細分化されるべき
重合体物質の脆性化温度より約３８℃低い温度で行なう
ことが良い。

１９６℃で沸騰する液体窒素を冷媒として使用すること
が望ましい。米国特許第３，７７１，７２９号は約３８
℃の脆性化温度を有するポリイソブチレンを含んだ柔軟
で弾性的な物質を低温にて細分化する技術を開示してい
る。又、ポリイソブチレンは本発明に使用されて侵れた
効果を生じ得るものである。尚、冷媒としては他のもの
を使用することも可能で、例えば液化二酸化炭素、成る
場合には液化空気、液化ノ・ロダン化炭化水素、ヘリウ
ム及びアルゴンを含んだ液化不活性ガス等がある。

重合体を低温にて細分化して米国ふるい寸法基準１０番
（２Ｉ！１ｍ）、好ましくは４０番（４２５μ）を通過
する様な粒径を有する小さな互いに分離した粒子を構成
した後に、これら細分化した重合体粒子を好ましくは未
だ低温状態にあるうちか又はその近傍温度にあるうちに
担体液内に導入して混合する。重合体粒子と混合する際
の担体液温度はあまり問題ではない。しかしながら、担
体液の温度はその流動点より十分に高く、混合プロセス
における冷却効果を受けても流動点以上に滞まる程。

度のものでなければならない。問、重合体粒子の所望濃
度が約１％以下の場合には前記冷却効果は無視し得るも
のである。又、担体液温度として大気温度又はそれより
やや高温度であることが望ましい。

本発明において、重合体粒子が担体液に導入されるまで
低温のまま、即ち重合体の脆性化温度以下に維持される
ことが望ましい。というのは１重合体の出来たばかりの
表面、特にゴム状重合体の新表面、は脆性化温度以上で
は互いに付着しやすく、塊果して大きな塊になりやすい
。重合体粒子が脆性化温度以下に保たれる限り、しかも
好ましくは約−７３℃以下に保たれる限り、接触しても
粒子が塊状になることは無い。担体液に導入するまでは
重合体粒子を前記温度以下に保つことにより以下に述べ
る如き種々の利点がある。重合体粒子を担体液に導入す
る迄低温状態に保ち担体液内での自由落下を確保するこ
とにより良好な結果が得られる。重合体粒子を導入する
際、に担体液を運動状態に保って粒子が担体液内に侵入
する前の粒子間接触を出来るだけ小さくすることが大切
である。しかし、担体液の運動により重合体が減成され
るものであってはならない。攪拌器による機械的攪拌を
用いることもできるが、この場合の攪拌は適度でしかも
重合体粒子が担体液表面にある間に粒子間の接触を防止
するに十分な強さであれば良い。担体液を接線方向に流
入させて溶解容器内で炭化水素に回転流れを与えること
により好結果を得ることが出来る。担体液の液面下に窒
素、二酸化炭素、メタン、天然がス又は煙道ガス等の当
該系に不活性な気体を導入して上述の運動を誘起する方
法も効果的である。

斜上の如く、担体液に導入する迄は重合体粒子を低温状
態のままに維持することが好ましく、そうすることによ
り粒子を担体液内に迅速に溶解することができ、この場
合の溶解速度は極めて早いのでそれは単に表面積の増加
が原因であると断言することはできない。ところで、こ
の様な迅速な溶解が行なわれる理由は確実に理解されて
いるわけではなく、理論的な考察に限定されるべきもの
でもないが、以下の如くに考えられる。即ち、低温にお
ける細分化は主に分子の境界に沿った粒子の破砕であっ
て分子の分子量自体はあまり減少されず、かく細分化さ
れた粒子はその端部、角部、及び表面部に活性領域を有
し、而して高エネルギ状態の表面が発生される。この様
な高エネルギ状態の表面は担体液内での粒子の溶解を助
長するものと考えられ、又粒子を低温状態に保つという
ことは担体液に導入する迄粒子の高い表面エネルギ状態
を保持するのに効果的であるからである。

細分化した重合体粒子上に高エネルギ領域が存在するこ
とは低温状態にて細分化した重合体粒子のサングルを電
子スピン共鳴解析を行なうことにより実験的に確かめら
れた。添付図面の第２図のグラフはこの解析における典
型的な実験結果を示している。第２図において縦軸には
信号強度、横軸には磁界強度（又は無耐周波ａ）がとっ
である。

第２図のデータをとる場合の条件としては、低温状態に
て細分化したポリイソブチレンのサンプルを一１７６℃
の温度で電子スピン共鳴解析を行なった。その際に、冷
媒として液体窒素を用い、前記ｆ／７’ルを細分化した
後解析が終了する迄低温状態に保持した。

第２図に示される如く得られた実験結果は重合体粒子中
に幾つかの遊離基が存在することを示している。これら
遊離基の最も可能な存在場所は粒子表面である。何故な
らば破砕か起こるのは表面だからである。重合体粒子の
温度が上昇すると遊離基の集中度は減少し、恐らく大気
中の酸素、水蒸気又はその他の活性化合物と反応してつ
いには消滅する。水の存在下では、電子の電荷の有効性
は大きく減少され、又水からの陽子と反応して中和され
るか、電子の電荷はクーロンのダイポール相互作用によ
って遮蔽される可能性もある。

担体液内で１合体粒子が迅速に溶解するということはそ
の他の理由（でも起因するとも考えられる。

低温状態にある重合体粒子をそれよりもかなり高温、例
えば大気＠度、にある担体液に導入すると、粒子の表面
温度は担体液と接触するとＩち（Ｃ急上昇し粒子中心部
との間に大きな温度差が生じる。

従って、既に小さな粒子は更に分裂又は破砕されてより
小さな粒子を形成したり、粒子全体に渡って割れ目を形
成したりして、この為に実際上は瞬間的と言える程の早
さを有すｂ５解を実現しているものと考察される。

本発明は従来技術と比較して極めて重要な特徴を有する
ものである。本発明により得られる迅速な、殆んど瞬間
的な相体液内での１合体の溶解ないし分散によυ溶液を
作る上で大幅な時間の節約になる。溶解中におけｂ重合
体の減或は大きく減少されるか殆んど存在しない。多く
の場合に、従来技術によるよりも担体液内に著しく濃度
の高い重合体を溶解させることができる。

本発明方法により製造された重合体と担体液の系は膜成
形や表面仮改成形等！で応用して１摸形成に有用でめる
。比奴的高濃度の重合体（は散体を不動状態にする為１
で、又は液体の蒸気圧を下げる為に、及び通常脆性な母
体に弾性を付与する即く合成体を作る為に便用可能であ
る。その他の便用としては、紡鷹又は押し出しによる様
な這維形成等もある。又その他の特別な分野における特
別な夏用は当業者等により容易に見出されるであろう。

この孫な特別の夏用として本発明の実施例として挙げら
れるものは、導管内を輸送される液状炭化水素の抗力減
少用添加剤として成る種の長鎖状炭化水素重合体’＆２
用することである。この場合に使用されるのに適切な炭
化水素重合体はゴム状ないし弾力性を有し、液状炭化水
素内に溶解されることにより、導管内を輸送される炭化
水素の流れにより起こされる学擦を減少する効果を有す
るものである。−船釣に言って、この様な重合体を通常
の方法で寸断、微粉化又は粉砕して効果的に粒子を形成
することは極めて困難であり、その際に上記の如き機械
的細分化作用から生じる分子量の低下によって抗力減少
特性はかなり劣化を受け、又粒子は互いに液式して塊状
になる。これらの重合体は約百万乃至１千万の粘性平均
の分子量？有する。本発明の実施例として好適な添加剤
はポリインブチレンであるが、前述した如く、液状炭化
水素に溶解回層で、シ擦減少効果を育するものならばブ
ロック重合体、天然ゴム、その池の炭化水素重合体を便
用することも可能である。沙ＩＩえは、ポリスチレンー
ポリイソプレンーポリスチレノのブロック共重合体、ポ
リプタソエンーポリイソプレンーポリブタソエンのブロ
ック共重合体等、及び前掲引用特許に記載されるもので
約５０万乃至５百万の分子量を有するものを便用するこ
とができる。本発明のこの夏用形態における実施例は何
等新規な抗力減少剤を見い出したことによるものではな
い。むしろ、それは許容限度以上に重合体を減成せずに
成る種の高分子量炭化水素重合体を液状炭化水素に導入
する新規な方法から得られるものである。重合体の性質
は弾性的でゴム状であり、通常の方法、即ち従来の方法
では液状炭化水素に溶解させるのに許容できない程の長
時間と必要とする。この様な炭化水素重合体は、特に抗
力を減少する為に少量使用された場合に、原油の全ての
使用態様及びその分留物及び製品と融和性があり、その
除去等の為に特別な設備が必要なわけではない。

ここで「摩擦の減少」という用語はポリイソブチレンの
様な重合体物質が液状炭化水素が水に溶解して、液状炭
化水素が導管内を輸送される場合に生じる摩擦損失を減
少すること全意味し、従ってエネルギ条件及びポンプ必
要動力を緩和し、及び／又は同一のポンプ仕様を使用し
てパイプラインの能力ヲ上ケることができる。この摩擦
減少効果に関して文献等では種々の用語が使用されてお
り、例えば抗力減少、圧力損失減少、圧力減少ノーセン
テージ、圧力損失、摩擦損失、乱流摩擦又は乱流抗力減
少等がある。

どの様な用語が使用されようとも、摩擦減少の実際的な
基準は所定時間内に同一のエネルギ量全便用して導管を
通してよυ大きな流量を得る能力であり、又は同一時間
内により小さなエネルギを便用して同一の流量を流す能
力を意味する。後述する如く、本発明においては、低流
量でも効果があるのだが、液状炭化水素の高ｔＮ　ｔ　
、即ち比較的流れが乱流状態にある場合て特に好結果が
得られている。

ここにおいて、導管内を輸送される「液状炭化水素」と
は、ノやイブライン内に存在する通常の温度及び圧力条
件、即ち約１気圧以上で約−１８℃乃至８２℃において
液体である炭化水素を意味する。原油及びその分留物で
例えばガソリン、灯油、燃、料油、ディーゼル油、潤滑
油、及び残油等はこの様な液状炭化水素であり、更に追
加例としてはインオクタン、チクロヘキサン、トルエン
、キシレン等その他多数のものがある。

本発明の実施例では、低温にてポリインブチレンを細分
化して約０．０５乃至２顛の平均直径を有する互いに分
離された粒子を形成している。低温での粒子への細分化
及びポリインブチレン粒子の液状炭化水素内への溶解は
前に詳脱した方法にょジ実施される。

輸送されるべき炭化水素は添加剤を約１０乃至４００　
ｐｐｍ　（炭化水素百方重量部に対する添７１１１剤の
Ｍ１部）含有すべきで、好ましくは、ポリインブチレン
を１更用し九場合に、この範囲は約２０乃至１００　ｐ
ｐｍである。所定の系に使用すべき添刀口剤の量は系の
全体特性から決定されるもので、考慮対象とされるべき
要因は例えば導管長さ、直径、内面仕上げ、タンクの型
とか、便用される特定の添加剤及び輸送されるべき炭化
水素等があり、これは比較的簡単に決定され得る。必要
とされる量の添加剤′ｔ−液状炭化水素の主流中に導入
するには種々の手法がある。

（ａ）液状炭化水素が連続的に流入し充満された混合タ
ンク内で添加剤を溶解し、そこから適当な流量で主流中
にポンプ吐出する （ｂ）最初に添加剤を所定量の液体中に溶解して５％乃
至１０％のオーダーの高濃度液を作シ、次いでこの高濃
度液を適量ずつ主流中に添加して流れを加速させ、圧力
損失を減少させる。この方法によれば、一箇所にて高濃
度液を作成して貯蔵しておき、その機能の箇所に輸送し
て使用することが可能である。

（ｅ）細分化した粒子′ｆｒ：ｇ１体窒素を有する低温
容器内に集積して、粒子と液体゛窒素との比率を約１対
１乃至１：４の間に維持する。この液体窒素と添加剤粒
子との混合スラリーは長時間保存可能で、又低温容器内
に保ったまま愛用箇所に輸送可能である。便用する際に
、このスラリーを液状炭化水素が連続的に充満されてい
る適当な大きさの混合タンク内に導入して、前述の（ａ
）の如く、液状炭化水素の主流中１ｃ２ｉＩ当な流量で
ポンプ吐出させる。

この混合タンクは適当な換気手段を設けて蒸発した窒素
気体を流出させて大気圧状態に維持すると良い。

上記就れの方法においても、使用されるべき液状炭化水
素は輸送されるべき液状炭化水素と同じものであること
が望ましいが、例えばガソリン、チクロヘキサン、ディ
ーゼル油等の液状炭化水素を原油の如き異種の液状炭化
水素内に導入すべき＃裾溶媒として使用することも可能
である。

次て、添付の図面を参考に本発明の好適実施例に付き説
明する。第１図は本発明の方法を実施する装置の−例を
示した説明図で、ポリイソブチレンを低温において細分
化し、低温状態にてポリインブチレンの分離した粒子を
液状炭化水素に添加して溶解し、その後溶解したポリイ
ソブチレンを含有する炭化水素を液状炭化水素を輸送す
る主流が流れているノンイブライン中に導入する各工程
が実験を行なった場合の典型的な実験結果を示すグラフ
である。

第１図において、ポリインブチレンのスラブ１をフード
４によって囲繞された空間２に導入している。この様な
スラブ１としては、例えば０．６乃至１．３　ｏｎの厚
さで、３０乃至９０ｃｍの幅を有し、適宜所要の長さを
有するものを使用可能である。

液体窒素はタンク５に貯蔵されており、管路６及び８を
介して長尺のスプレーヘッダ９に供給される。スプレー
へ、ダ９にはその長さに渡り等間隔に穿設された排出口
１０が設けられており、液体窒素が空間２内でポリイソ
ブチレンのスラブ１の近傍に噴射される。従って、スラ
グ１は冷却された後チョッパ１１に搬送され、そこで平
均直径約０．６　ｃｍの粒子１９に形成される。次いで
、これら粒子はスクリューコンベヤ１５を内蔵するハウ
ジング１４で囲まれた空間１２に落下するが、その際に
管路６及び３、排出０１３を有するスプレーヘッダ７に
ょυ空間２内に液体窒素が導入されるので粒子は低温状
態に保たれる。スクリューコンベヤ１５は駆動手段１６
により回転されるので、粒子１９は羽根１８によシチ、
ツバ１１からインパクトミル２０へ移送される。粒子が
空間１２内を通過する間、液体窒素が管路６及び２３を
通シ排出口２２を有するスプレーへ、ダ２１から流入さ
れるので、低温状態に保たれる。従って、粒子１９はチ
ョッ境１１によシ形成された後にインパクトミル２ｏに
到達する迄常に低温状態に維持される。インパクトミル
２０として第１図に例示しであるものはフード１７によ
シ囲繞された高速回転ハンマー型のものであるが、ゴー
ルミルやロッドミル等の他のインノヤクトによる細分化
手段を使用することも可能である。ボンダやクトミル２
０内において、粒子１９は米国ふるい寸法基準２０番（
８５０μ）を通過する粒径を有する粉状粒子２４に細分
化される。粒子１９が粉状粒子２４に細分化される間粒
子１９は低温状態に維持され、又液体窒素が管路６及び
２５、排出口２８を有するスプレーへ、ダ２６を介して
導入されるので粉状粒子２４もその形成後液面３０に到
達する迄低温状態に維持される。

粒子２４は液状炭化水素３１の液面３ｏに落下する。液
状炭化水素３１を入れたタンク３２には駆動手段３５に
連結された攪拌器３４が装着されている。攪拌器３４の
操作速度は液面上での塊集を防止する為に落下してくる
粒子２４に対し新しい液面を提供するのに十分な程度に
設定する。粒子２４が炭化水素３１中に溶解するのは極
めて迅速で、実際上瞬間的に行なわれるので、炭化水素
のタンク３２内での滞留時間は問題ではない。この滞留
時間は約１乃至２０分が適当であるが約１乃至５分が好
適である。この様に滞留時間が短いことと、添加するポ
リインブチレン粒子の量に比較して液状炭化水素の量が
大きいことから、炭化水素３１の温度の低下は無視でき
る程である。しかしながら、多少温度の低下があったと
しても問題ではない。

原油等の炭化水素の主流はボンダ４１により駆動されて
矢印４２で示す方向にｉｅイブライン４゜内を流動する
。パイプライン４０内を通過する原油の一部は管路４４
を介してタンク３２内へ導入され、そこでポリインブチ
レンが溶解される。管路４５を介して、ポリイソブチレ
ンを溶解した原油はサージタンク４６内に流入され、そ
こから管路４８を介してパイプライン４ｏへ適量づつ供
給される。所望にょシ、プロペラ４９として示されてい
る如き攪拌手段を設けポリイソブチレンの溶解状態を更
に完全に保つ構成としても良い。

上記装置を密封して構成する必要はないが、排気管５０
を設けて操作領域近傍から窒素ガスを排出させることが
望ましい。可能な場合には、発泡ゴム、発泡ポリウレタ
ン又はアスベストス等の断熱材を使用してフード、装置
、導管外壁、特に液体窒素タンク５、導管６，２５，８
，３、及び２３、フード４及び１７、ノ・ウタング１４
、及びインノンクトミル２０を被覆すると良い。更に、
タンク３２又はサージタンク４６内の原油を加熱して溶
解をし易くすると良い。しかしながら、前述した如く、
適当な物質を選択することにより、加熱することは必要
なくなる。いかなる場合にも温度が添加剤の分解温度付
近に到達しない様にすべきであり、ポリイソブチレンの
場合には常時約９３℃以下に保たれねばならない。タン
ク３２及び４６は大気圧にあることが望ましい。・９ル
ブ６０．６２，６３，６４及びその他適当な制御手段が
設けられているが、これらの使用目的及び機能は当業者
等に自明であシその全部は示されていない。一方、コン
ビーータを使用してポリイソブチレン、窒素、及び液状
炭化水素の流量及び温度を制御する様にすると良い。

尚、フード４内に内蔵されたチ、、／ン１１をインＡク
トミル２０の真上に位置させ、低温状態にらる粒子１９
が重力により直接ミル２０上に落下して粉状粒子２４に
細分化される様にしても良い。

こうすることによシ、スクリーーコンベヤ１５が不要に
なり、その際必要とされる温度制御は空間２内への液体
窒素の流量を適当に制御することにより与えられる。

次に本発明方法を例示する幾つかの実施例に付き説明す
る。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるべき
ではない。

（実施例１） 固有粘度（ダラム当りのデシリットル数）５．５６乃至
７．２３を有し、２０℃におけるインオクタン内の溶液
の粘度を使用して粘度平均法により決定した分子量が４
７０万で、２０℃における粘度が１．５Ｘ１０１２ポア
ズである市販されているポリインブチレンを、低温で細
分化して米国ふるい寸法基準３０番（６００μ）を通過
する粒径を有する粒子を形成した。細分化工程で低温を
維持する為に液体窒素を使用した。この様に細分化した
粒子を液体窒素を使用して約３０分以下の短時間の間低
温状態に保った後、液体窒素と粒子とのスラリーを市販
されているディーゼル燃料中に重力により落下させた。

ディーゼル燃料の液面上で粒子の集塊がある程度観察さ
れたが、プロペラにより適度の渦運動を起こし落下して
くる粒子に対して新しい溶媒液面を提供することにより
集塊の発生は完全に防止することができた。約３２３　
Ｋ９の低温粉砕したポリイソブチレン粒子を２１．２Ｋ
ｔのディゼル燃料中に加えて１．８重量％の溶液を作っ
た。

この際プロペラを回転させて適度な渦運動を起こし落下
してくる粒子に対して新しい溶媒液面を提供する様にし
た。ディーゼル燃料は大気温度にあシ約２１℃であった
。

ディーゼル燃料内の濃縮ポリイソブチレンを外径３５．
６ｔＭｌで８，４９４ｍの長さのツクイブラインを通し
てノーススｏ−プ原油（Ｎｏｒｔｈ　５ｌｏｐｅ　Ｃｒ
ｕｄｅ）を輸送する際の抗力減少、即ち摩擦減少剤とし
て使用し念。／ｅイブラインの壁厚は６．３５Ｍであっ
た。

パイグラインの始点及び終点て圧力検出手段を設け、変
位流量計を濃縮ポリインブチレンの導入点の直前に設け
た。濃縮ポリイソブチレン’ｔノぞイブラインに注入す
るのに可変電動モータに駆動連結された変位スクリュー
モータを使用した。

最初に、摩擦減少剤を添加しない原油に対し種種の流量
に対し圧力計を読むことにより流量と圧力降下との関係
を測定した。次いで濃縮ポリインブチレンを種々の濃度
で注入し各原油流量に対し圧力測定を行なった。原油の
主流への濃縮ポリイソブチレンの注入は約１０　ｐｐｍ
　、　２０　ｐＰｍ　ｐ５０　ＰＰｍ　ｓ及び最後に７
　ｓ　ｐｐｍと変えて行き、又原油の流量を約５９．５
ＫＬＡｒづつ変化させて圧力測定を行なった。濃縮ポリ
イソブチレンの添加量を変化させた後、原油の流量を変
化させる毎に全系が安定する迄待った。この待ち時間は
約１時間を要した。これらの測定結果より圧力測定点で
の高度差に対する補正を行なった後、濃縮ポリインブチ
レンを注入した場合の結果と比較する為に、注入しなか
った場合の未処理原油に対し種々の流量における摩擦に
よる圧力損失を計算した。尚、各測定は定常状態になっ
てから行った。表１はその結果を示す。

表 測定番号 時間“　流量速度“８ （ｄ＾ｒ）　（ｍ／ｓ） 濃　度入ロ圧出ロ圧抗力減少率 （ｐｐｍ）　（ａｔｒｎｇ）　（ａｔｍｇ）　　　（％
　）６３８．３ ５９５．０ ５３５．５ ４７６．０ ６５５．０ ５８４．４ ４７３．４ ５２８．８ ６８０．０ ６２３．６ ５６１．４ ４９３．９ ４２９．６ ６５３．０ ６０３．３ ５５２．０ ５０１．１ ４１８．３ ２．５６ ２．３９ ２．１５ １．９１ ２．６３ ２．３５ １．９０ ２．１３ ２．７３ ２．５１ ２．２６ １．９８ １．７３ ２．６２ ２．４２ ２．２２ ２．０１ １．６８ １０．３ １０．７ １１．４ ２０．９ ２０．７ ２０．４ ５０．０ ４７．１ ４６．９ ・４５，７ ４５．８ ７８．５ ７７．２ ７６．７ ７６．２ ７４．８ １８．５７ １６．５２ １３．６７ １１．２３ １８．６９ １５．５８ １１．５０ １３．１４ １７．３１ １５．５８ １３．３９ １１．３２ ９．３１ １５．５１ １３．６７ １２．６５ １０．８８ ８．７６ ０．７５ ０．７１ ０．６６ ０．６２ ０．８８ ０．８０ ０．７１ ０．７７ ０．９９ ０．９５ ０．９１ ０．８６ ０．８１ １．０９ １．０４ ０．９７ ０．９９ ０．９３ １．２２ １．８１ ４．２３ ５．８５ ５．４９ ３．２９ ７．２６ １９．１８ １６．４０ １２．８９ １１．８４ ２３．８９ ２４．２９ １８．９５ １９．９７ １５．６７ １日の時間の読み パイプラインを通過する炭化水素の直線速度測定番号１
乃至４は濃縮ポリイソブチレン溶液約１１０４ｐｐを使
用した場合で、流量を順次的５９５ｋｔ／ｈｒづつ減少
させた場合である。これからポリイソブチレンを加える
ことにより抗力を減少させる効果がるることが分かり、
その抗力減少効果は流量が下がるに従い、即ち乱流の減
少と共に上昇している。

測定番号５乃至８は、前述の１乃至４の場合と同様の手
順に従い濃縮ポリイソブチレン溶液約２０　ｐｐｍを使
用した場合でるる。ここでも同様に１ポリイソブチレン
が抗力減少に効果があり、その効果は流量の減少と共に
上昇していることが示さｎている。

測定番号９乃至１３は、濃縮ポリイソブチレンを約５０
　ｐｐｍに増加し前述の１乃至４の場合と同様の手１１
鱈を繰返し行なった場合である。即ち、抗力減少効果を
観測するために流量と約５９．５　ｋｌＺｂｒづつ減少
させていった。。この場合の抗力減少効果は前述の１０
　ｐｐｍ及び２０　ｐｐｍの場合に比較してかなり犬さ
くなっており、又その効果は流量の減少と共に減少、即
ち乱流の増加と共に壇カロしている。

測定番号１４乃至１８は約７５　ｐｐｍの濃縮ポリイソ
ブチレンを使用した場合で、前述の場合と同様の手順に
従った場合であり、ここでは抗力減少効果は高流量にお
いて２０チをかなり上まわっており、又その効果は流量
の減少と共に幾分減少している。

最も高い減少効果は濃縮ポリインブチレンを２０　ｐｐ
ｍ以上使用した場合に得られており、特に炭化水六の主
流が比較的高流量の場合に好結果が得らｎ、ている。

（実施例２） 実施例１の場合と同じポリイソブチレンを同様に低温粉
砕し、その粉砕した粒子を灯油、即ち石油中に含有され
る灯油部分の炭化水素、と混合する迄低温状態に維持し
た。この炭化水素は約１５４°Ｃ程度から沸騰する。粒
子が灯油と接触する際に多少攪拌をした。溶解は殆んど
瞬間的に行なわれた。測定に当りサドルロチトーーノー
ススロープーー原油（５ａｄｌｅｒｏｃｈｉｔ−Ｎｏｒ
ｔｈ　５ｌｏｐｅ　−Ｃｒｕｄｅ　Ｏｉｌ　）を使用し
、表口に示す如く十分な濃度のポリイソブチレンを使用
した。

表　　１ ポリイソブチレン　・悩プ内径　速　　度　抗力減少率
２０　　　　　　２．６６５　　　１．３６１．５６ １．７３ ２．０２ ５０　　　　　　　２．６６５　　　１．４０１．６９ ２．００ ２．４８ ５０　　　　　　５．２５０　　　０．７９１．０３ １．９１ この場合、抗力減少効果はがなり著 ２１．６ ２２．２ ２９．３ ３２．９ ３８．４ ４１．８ ５．３ ３９．６ しく、又比 収約高速度にｈいてより大きな効果が得られている。

（実施例３） 実施例１で作成したディーゼル燃料中の濃縮ポリイソブ
チレンを使ってディーゼル燃ａｔパイグライン中を輸送
する場合の抗力減少効果に付き測定を行なった。実施例
２と同じ手順により表■の結果を得た。

表　　　ｍ ポリイソブチレン　・悩プ内径　速　度　抗力減少率２
．６６５ ０．９１ ０．７０ ０．５８ ０．６４ ０．４６ ０．４０ ０．４９ ０．６４ ０．７６ ０．８２ ２４．０ １４．８ ９．６ １３．９ ０．０ ６．４ １４．６ １８．５ １９．６ ポリイソブチレン　ノリプ内径　速度 ２．６６５ ５．２５０ ０．９８ ０．４９ ０．５５ ０．９１ ０．７０ ０．５８ ０．５２ ０．６４ ０．７６ ０．８２ ０．９８ ０．４０ ０．４９ ０．５５ ０．６１ 抗力減少率 ２４．５ ２．１ ７．４ ２８．２ ２０．２ １５．１ １４．６ ２１．７ ２２．７ ２９．５ ３２．９ ８．８ ９．４ １５．１ １８．９ （実施例４） 導管内を輸送するための炭化水素に導入する為の灯油内
に１％乃至２チの重量部を有する濃縮ポリイソブチレン
を作成した。かなり塊状ではあるが、約０．９５　ｃｒ
ｎと１．２７＋？７７１の間の大きさを有するポリイソ
ブチレンの小塊を容器内で穏やかに回転運動させている
灯油に加えた。このポリインブチレンの分子量は約４７
０万で、完全に溶解した場合には所望の濃度を得るに十
分なｌを添加した。この様にして幾つかのバッチを用意
した。完全に溶解するにはｉｏ乃至１４日間の混合時間
を喪した。

こうして得られた濃縮液を灯油の主流に注入して最終的
なポリインブチレン濃度を４４　ｐｐｍとして実験を行
なった。この場合に内径１．２７ｃＩｎ、長さ４５．７
２ｍの銅パイプを使用した。・ンイグ内の圧力降下から
求めた摩擦減少率は約４０％であった。

この実施例を本発明に基づいて繰返した、即ち低温粉砕
したポリイソブチレン粒子を穏やかに攪拌している灯油
に混ぜた拠殆んど直ちに溶解した。

そして前述の如く灯油の主流中に注入して実験したとこ
ろ、実質的に同一の摩擦減少率である約４０％が得られ
た。

（実施例５） 実施例４の場合においてポリインブチレンの溶解に当り
麺力な機械的攪拌を行なった拠、その結果得られた濃縮
液の摩擦減少効果は約２８％に減少した。これは強力な
機械的攪拌により生じた重合体分子量が減少したためと
考えられる。

斜上の実施例は本発明の特定の実施例を示すものである
。測定結果の中に傾向の不一致があることに気が付いた
ことであろう。それは実施例１におき低濃度のポリイソ
ブチレン、即チ約２０　ｐｐｒｎ以下においてかなり異
なった径の導管を使用した場合に生じている。輸送され
る液状炭化水素内のポリイソブチレンが２０　ｐｐｍ以
上の好ましい濃度範囲においては、この様な傾向の不一
致は消滅するものと思われる。これらの実施例を従来技
術により切断、粉砕又は寸断し、かく形成した粒子を炭
化水素中に溶解するには長時間を要し、しかも通常長時
間の攪拌が必要でるす、その結果生じる剪断により添加
剤を減成する、及び／又は溶解を助長する為に加熱をし
た場合には添加重合体を減成する傾向がある。この様に
従来技術では溶解に必要とされる長時間及びポリイソブ
チレンの減成がるる点が欠点となっている。

剪断を受けると、ポリインブチレンは減成される。即ち
、分子量が減少する。その減少量は前述の実施例５で述
べた如く剪断の厳しさに依存する。

実施例１に示される如く、大径の導管を使用すると、流
れによる減成は極めて小さい。しかしながら、ポリイン
ブチレンに高剪断力を加える様なポンプ等の手段がある
場合には、添加剤をこの様な剪断力を加える手段の後流
側で輸送される炭化水素中に注入する様にするのが得策
である。

本発明に拠れば、実際的に瞬間的な、ｊ？　ＩＪインブ
チレンの溶解が行なわれるので、輸送される炭化水素中
に直接導入することが可能である。尚、直ちに溶解せず
に導管内を炭化水素と共に移送されながらゆっくりと溶
解する様な大径粒子を含有させることも可能で、こうす
ることＫより添加剤の主流中への導入箇所よりかなり下
流において抗力が増加することに対し付加的保護を図る
ことができる。

（実施例６） 市販されているポリエチレンを低温にて米国ふるい寸法
基準３０番（６００μ）を通過する様な寸法の粒子に細
分化した。細分化する際に液体窒素を使用して低温状態
を維持した。かくして作成した粒子を穏やかに攪拌中の
トルエンに重力流により加える迄は液体窒素を使用して
低温状態に維持した。トルエン内にポリエチレンの希釈
溶液を得た。この溶液を固体表面上に塗布しトルエンを
蒸発させることにより容易に密着した透明の薄膜を形成
することができる。

（実施例７） 市販されているポリスチレンを実施例６に記載した方法
により低温にて細分化した。かくして作成した粒子の一
部を隠やかに攪拌中のトルニジに重力流により添加する
迄は液体窒素を使用して低温状態に維持した。ポリスチ
レンのトルエンへの溶解は基本的に瞬間的であった。低
温にて細分化したポリスチレンの他の部分を室温にまで
熱めた後トルエンに加えた。この室温にまで熱めたポリ
スチレンのトルエンへの溶解は低温状態のものに比べ極
めて遅いことが観察された。

（実施例８） 実施例１で記載した方法により低温にて細分化したポリ
インブチレンを液体窒素とのスラリーとしてケト９ルロ
デトーーアラスカノース　ヌローグーー原油（５ｉｄｌ
ｅｒｏｃｂｔ　　　Ａｌａｓｋａｎ　Ｎｏｒｔｈ　５ｌ
ｏｐｅ−−Ｃｒｕｄｅ　０ｉｌ）に添加した。そして抽
出解析を行なったところ原油内のポリイソブチレンの濃
度が３０重量％程度迄高いものが得られた。約１０乃至
１５チの比較的高濃度のポリイソブチレンを含有するも
のは室温においてゴム状で粘着性の固体である。

幾つかの中間濃度のものにつき２４℃の温度でパイセン
ペルグ（Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ　）の粘度計ヲ使用し
て円錐平板法により粘度を測定した。尚、粘度ηはη＝
−から計算した。ここで、σは剪断応力で、ｒは剪断速
度である。その結果を表■に示しである。

表　　■ 止揚の粘度は平衡状態の値である。剪断速度の中間の値
では応力−時間曲線において最大値が現われる。−男前
断速度がより高いところでは、応力−時間曲線に最小値
が現われる。

狭止の本発明に関する記載及び実施例は説明の為のもの
であって、本発明の精神を逸脱することなく又特許請求
の範囲の技術的範囲の中で種々の変形例が可゛能である
ことは勿論である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示した説
明図、第２図は電子スピン共鳴の典型的な実験結果を示
すグラフである。 （主要部分の符号の説明） １：ポリイソブチレンのスラブ、１１：チョッパ、１９
：粒子、２０：インノ臂りトミル、２４：粉状粒子、３
１：液状炭化水素、３２：タンク、４０：ノぞイブライ
ン。 ＊原油中のポリイソ・ブチレンの重８％型Φ姐趣

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長鎖ゴム状炭化水素重合体を前記重合体の脆性化温
   度よりも低い低温度にて細分化して粒子を形成し、かく
   形成した重合体粒子を液状炭化水素中に導入して溶解し
   、かく形成した溶解液を炭化水素が流動する導管内に流
   入させることを特徴とする流体の摩擦減少方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記粒子を前記液
   状炭化水素中に導入する迄重合体脆性化温度以下に維持
   することを特徴とする流体の摩擦減少方法。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記長鎖ゴム状炭
   化水素重合体がポリイソブチレンであることを特徴とす
   る流体の摩擦減少方法。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記長鎖ゴム状炭
   化水素重合体がブロック共重合体であることを特徴とす
   る流体の摩擦減少方法。 ５、特許請求の範囲第２項において、前記長鎖ゴム状炭
   化水素重合体がポリスチレン−ポリイソプレン−ポリス
   チレンであることを特徴とする流体の摩擦減少方法。 ６、特許請求の範囲第２項において、前記長鎖ゴム状炭
   化水素重合体がポリブタジエン−ポリイソプレン−ポリ
   ブタジエンであることを特徴とする流体の摩擦減少方法
   。 ７、特許請求の範囲第２項において、前記長鎖ゴム状炭
   化水素重合体が天然ゴムであることを特徴とする流体の
   摩擦減少方法。 ８、特許請求の範囲第２項において、前記炭化水素重合
   体が炭化水素の主流からの分流が連続的に供給される混
   合タンク内で溶解され、前記重合体を溶解した炭化水素
   の分流が前記主流に合流されることを特徴とする流体の
   摩擦減少方法。 ９、特許請求の範囲第２項において、前記炭化水素重合
   体を約１０％迄の濃度で前記液状炭化水素の所要数の一
   定のバッチに溶解し、前記バッチを夫々適量ずつ導管内
   を流動する炭化水素の主流に注入することを特徴とする
   流体の摩擦減少方法。 １０、特許請求の範囲第１項において、細分化後液状炭
   化水素に溶解する迄の間前記粒子を高表面エネルギ状態
   に維持することを特徴とする流体の摩擦減少方法。 １１、特許請求の範囲第１項において、前記細分化工程
   において低温度用冷媒として液体窒素を使用することを
   特徴とする流体の摩擦減少方法。 １２、分子量が約百万乃至千万のポリイソブチレンをポ
   リイソブチレンの脆性化温度よりも低い低温度で細分化
   して米国ふるい寸法基準１０番を通過する大きさの互い
   に分離した粒子を形成し、かく形成されたポリイソブチ
   レン粒子を互いに分離したまま液状炭化水素に接触させ
   て溶解させ、かくして溶解したポリイソブチレンを含有
   する液状炭化水素を炭化水素が流動する導管内に流入さ
   せることを特徴とする流体の摩擦減少方法。