JPH0376360B2 - - Google Patents
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Description
本発明は流れている水性媒体の摩擦抵抗を後述
の化合物の添加により減少する方法に関する。 一般に、乱流で流れている流体は、それを境界
づけている壁面で摩擦抵抗を受けていることが知
られている。また、この摩擦抵抗を少量の或る物
質の添加により減少できることも知られている。
この作用を示す物質は、摩擦抵抗減少剤（drag
reducing agents）又は流れ促進剤
（Stro¨mungsbeschleuniger）と云われる。従つて
摩擦抵抗減少剤という言葉は、乱流又は脈流に少
量加えられて、その他の点では同じ条件下にある
流体よりも迅速に流れうるようにする物質を意味
する。摩擦抵抗減少剤は、所与のポンプで所与の
管路中をより多くの流体を供給できるように働
く。 多くの場合、この事実のみで、たとえば管路が
通常の運転においてフル稼働の状態にあり、或る
時までにピーク使用量を供給しなければならない
場合に、技術的利点である。摩擦抵抗減少剤を用
いて所与のポンプ出力によつてより多くの流体を
供給できる故に、多くの場合にまた、それと関係
したエネルギー減少が技術的長所をもたらす。最
後に、流量を増大しない場合、摩擦抵抗減少剤の
使用により圧力損失が減少し又は小さな断面の管
を用いることができる。両者とも、管路の使用に
おける経済性を改善できる方策である。 水又は水性液体のための摩擦抵抗減少剤とし
て、高分子量化合物たとえばポリエチレンオキサ
イド及びポリアクリルアミドの他に若干の界面活
性剤の溶液が知られている。しかし高分子量化合
物の添加は、摩擦抵抗減少剤として限られた実用
可能性しか持たない。何故なら、それはたとえば
ポンプ中又は低程度であるが管壁近傍の乱流境界
層中の高い剪断応力及び引張応力の領域で機械的
劣化によつて摩擦抵抗減少剤としてのその効力を
不可逆的に失うからである。水性液体が管路系を
常にポンプで循環されている閉じた水循環系にと
つて、高分子量添加物は、不可逆的な機械的劣化
が有効な高分子量物質を継続的に配置することを
必要となさしめる故に、不適当である。 水への界面活性剤の添加は明らかに、不可逆的
な機械的劣化の欠点を有しない（米国特許No.
3961639明細書参照）。なるほど、ここでもたとえ
ばポンプ中で極めて高い引張応力及び剪断応力の
領域で機械的劣化が観察されるが、しかし溶液が
この領域を通過するやいなや完全に可逆的に元に
戻る。すなわちKCl＋KOH又はNaCl＋NaOHを
添加した油酸ナトリウムの水性溶液の摩擦抵抗減
少作用がSavinsにより報告されている（Rheol.
Acta6、323（1967））。Asslanowらは、なかんず
くPH＝11で摩擦抵抗減少剤としてのラウリン酸ナ
トリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン
酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウムの水性
溶液を研究した（Izv.Akad.Nauk.SSSR、Mekh.
Zhidk.Gaza1、36〜43（1980））。 Changらは、いくつかの非イオン性界面活性剤
及び異種の電解質を含む水性溶液の、曇点領域の
温度での摩擦抵抗減少作用について記述している
（米国特許No.3961639明細書）。 上述の界面活性剤溶液の重大な欠点は、少なく
とも0.25重量％という比較的高い使用濃度、Ca++
又は他のカチオンと不溶性の石鹸を形成するこ
と、二相を形成し、これが長い間に分離して閉塞
を起こさせる可能性があること、腐蝕保護を行う
異種の電解質の添加の必要性、ならびに数℃の極
めて狭い温度範囲でのみ摩擦抵抗減少作用が現わ
れることである。いくつかのカチオン性界面活性
剤たとえばセチルピリジニウムブロマイド
（Inzh.Fizh.Zh.38、No.６、1031〜1037（1980）又
はセチルトリメチルアンモニウムブロマイド
（Nature214、585〜586（1967））と各々１：１の
モル比でのα−ナフトールとの混合物の水性溶液
は、これらの欠点を有しない。ここでα−ナフト
ールが水によく溶解しないことは別としても、こ
のような混合物が摩擦抵抗減少剤としての作用を
化学的劣化によつて数日のうちに失うことが決定
的欠点である（米国特許No.3961639：Conference
Proceeding Intern.Conference on Drag
Reduction、4.−6.9.1974Rolla Missouri、
USA）。 驚くべきことに本発明者は、従来摩擦抵抗減少
剤として知られた界面活性剤とは異つて、下記に
記述する化合物は水性液体中で何らの添加物なし
に単独で極めて低濃度でも摩擦抵抗減少剤として
機能することを見い出した。 従つて本発明の対象は、乱流又は脈流で流れて
いる水性媒体の摩擦抵抗を減少させる方法におい
て、水性媒体に式 R1−Ｋ Ａ （ここでＫ は式
の化合物の添加により減少する方法に関する。 一般に、乱流で流れている流体は、それを境界
づけている壁面で摩擦抵抗を受けていることが知
られている。また、この摩擦抵抗を少量の或る物
質の添加により減少できることも知られている。
この作用を示す物質は、摩擦抵抗減少剤（drag
reducing agents）又は流れ促進剤
（Stro¨mungsbeschleuniger）と云われる。従つて
摩擦抵抗減少剤という言葉は、乱流又は脈流に少
量加えられて、その他の点では同じ条件下にある
流体よりも迅速に流れうるようにする物質を意味
する。摩擦抵抗減少剤は、所与のポンプで所与の
管路中をより多くの流体を供給できるように働
く。 多くの場合、この事実のみで、たとえば管路が
通常の運転においてフル稼働の状態にあり、或る
時までにピーク使用量を供給しなければならない
場合に、技術的利点である。摩擦抵抗減少剤を用
いて所与のポンプ出力によつてより多くの流体を
供給できる故に、多くの場合にまた、それと関係
したエネルギー減少が技術的長所をもたらす。最
後に、流量を増大しない場合、摩擦抵抗減少剤の
使用により圧力損失が減少し又は小さな断面の管
を用いることができる。両者とも、管路の使用に
おける経済性を改善できる方策である。 水又は水性液体のための摩擦抵抗減少剤とし
て、高分子量化合物たとえばポリエチレンオキサ
イド及びポリアクリルアミドの他に若干の界面活
性剤の溶液が知られている。しかし高分子量化合
物の添加は、摩擦抵抗減少剤として限られた実用
可能性しか持たない。何故なら、それはたとえば
ポンプ中又は低程度であるが管壁近傍の乱流境界
層中の高い剪断応力及び引張応力の領域で機械的
劣化によつて摩擦抵抗減少剤としてのその効力を
不可逆的に失うからである。水性液体が管路系を
常にポンプで循環されている閉じた水循環系にと
つて、高分子量添加物は、不可逆的な機械的劣化
が有効な高分子量物質を継続的に配置することを
必要となさしめる故に、不適当である。 水への界面活性剤の添加は明らかに、不可逆的
な機械的劣化の欠点を有しない（米国特許No.
3961639明細書参照）。なるほど、ここでもたとえ
ばポンプ中で極めて高い引張応力及び剪断応力の
領域で機械的劣化が観察されるが、しかし溶液が
この領域を通過するやいなや完全に可逆的に元に
戻る。すなわちKCl＋KOH又はNaCl＋NaOHを
添加した油酸ナトリウムの水性溶液の摩擦抵抗減
少作用がSavinsにより報告されている（Rheol.
Acta6、323（1967））。Asslanowらは、なかんず
くPH＝11で摩擦抵抗減少剤としてのラウリン酸ナ
トリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン
酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウムの水性
溶液を研究した（Izv.Akad.Nauk.SSSR、Mekh.
Zhidk.Gaza1、36〜43（1980））。 Changらは、いくつかの非イオン性界面活性剤
及び異種の電解質を含む水性溶液の、曇点領域の
温度での摩擦抵抗減少作用について記述している
（米国特許No.3961639明細書）。 上述の界面活性剤溶液の重大な欠点は、少なく
とも0.25重量％という比較的高い使用濃度、Ca++
又は他のカチオンと不溶性の石鹸を形成するこ
と、二相を形成し、これが長い間に分離して閉塞
を起こさせる可能性があること、腐蝕保護を行う
異種の電解質の添加の必要性、ならびに数℃の極
めて狭い温度範囲でのみ摩擦抵抗減少作用が現わ
れることである。いくつかのカチオン性界面活性
剤たとえばセチルピリジニウムブロマイド
（Inzh.Fizh.Zh.38、No.６、1031〜1037（1980）又
はセチルトリメチルアンモニウムブロマイド
（Nature214、585〜586（1967））と各々１：１の
モル比でのα−ナフトールとの混合物の水性溶液
は、これらの欠点を有しない。ここでα−ナフト
ールが水によく溶解しないことは別としても、こ
のような混合物が摩擦抵抗減少剤としての作用を
化学的劣化によつて数日のうちに失うことが決定
的欠点である（米国特許No.3961639：Conference
Proceeding Intern.Conference on Drag
Reduction、4.−6.9.1974Rolla Missouri、
USA）。 驚くべきことに本発明者は、従来摩擦抵抗減少
剤として知られた界面活性剤とは異つて、下記に
記述する化合物は水性液体中で何らの添加物なし
に単独で極めて低濃度でも摩擦抵抗減少剤として
機能することを見い出した。 従つて本発明の対象は、乱流又は脈流で流れて
いる水性媒体の摩擦抵抗を減少させる方法におい
て、水性媒体に式 R1−Ｋ Ａ （ここでＫ は式
【式】又は−Ｎ
（R2）3ここでR2はC1〜C3のアルキル基、好ましく
はメチル基である。） を示し、A-は式
はメチル基である。） を示し、A-は式
【式】R3−COO
、SCN
、
【式】
（Halはフツ素原子塩素原子、臭素原子又はヨウ
素原子を示し、R3はC7〜C10アルキル基又はC7〜
C10アルケニル基を示す。） により示されるアニオンを意味し、R1は、Ａ
がSCN の場合にはC16〜C26アルキル基又はC16
〜C26アルケニル基、Ａ がｐ−トルエンスルホ
ン酸イオンの場合にはC12〜C26アルキル基又は
C12〜C26アルケニル基であり、Ａ がその他の場
合にはC16アルキル基又はC16アルケニル基を意味
する。）により示される化合物を加えることを特
徴とする方法である。 特に下記のカチオンとアニオンから成る界面活
性剤の塩が好ましい： １ 〔C16H33N（CH3）3〕 又は
素原子を示し、R3はC7〜C10アルキル基又はC7〜
C10アルケニル基を示す。） により示されるアニオンを意味し、R1は、Ａ
がSCN の場合にはC16〜C26アルキル基又はC16
〜C26アルケニル基、Ａ がｐ−トルエンスルホ
ン酸イオンの場合にはC12〜C26アルキル基又は
C12〜C26アルケニル基であり、Ａ がその他の場
合にはC16アルキル基又はC16アルケニル基を意味
する。）により示される化合物を加えることを特
徴とする方法である。 特に下記のカチオンとアニオンから成る界面活
性剤の塩が好ましい： １ 〔C16H33N（CH3）3〕 又は
【式】とアニオン
【式】又は
【式】
Br、Ｊ又はCxH2x+1COO
（７ｘ10）
２ 〔CoH2o+1Ｎ（CH3）3〕
又は
【式】と
(a) アニオン
【式】（12
ｎ26）
(b) アニオンSCN
（16ｎ26）
上記の塩は、水性媒体の摩擦抵抗の減少のため
に適している。それは、0.01〜２重量％、好まし
くは0.06〜0.6重量％の濃度で添加される。しか
し各々の塩に対して摩擦抵抗減少剤としての十分
な効果のための下限濃度が存在する。更に摩擦抵
抗減少剤としての作用は、温度に依存する。用い
る塩に従つて、摩擦抵抗減少剤としての十分な作
用は０℃〜100℃の温度範囲及び100℃以上で現わ
れる。摩擦抵抗減少剤としての使用のための下限
温度は、総ての界面活性剤について溶解温度であ
る。しかし界面活性剤が溶解している場合には、
処理温度は数時間〜数週間は溶解温度より約５〜
30℃より低くてもよい。 ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムサリ
チル酸塩（CTA−Sal）は、15〜70℃の温度範囲
で0.01〜２重量％、好ましくは0.05〜0.5重量％の
濃度で摩擦抵抗減少剤としての十分な効能を達成
する。サリチル酸塩と同じ濃度でハロゲン化安息
香酸塩は35〜65℃の温度範囲で摩擦抵抗減少剤と
して効果を示す。ピリジニウム化合物の使用にお
いては、好ましい温度範囲がトリメチルアンモニ
ウム塩よりも約８〜12℃だけ低い。ハロゲン化安
息香酸塩としては、フツ化、塩化、臭化及びヨウ
化誘導体が考慮され、塩化及び臭化安息香酸塩が
好ましい。上述の式の界面活性剤塩は、文献たと
えばJournal of Coloid and Interface
Science75巻、575ページにすでに種々記載されて
いる。 ｎ−アルキルトリメチルアンモニウムロダン酸
塩（CnTA−SCN）について、摩擦抵抗減少剤
として最適の効果を発揮する範囲が下記のように
見い出された： ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムロダ
ン酸塩は45〜65℃の温度範囲で0.02〜２重量％好
ましくは0.06〜0.6重量％；ｎ−オクタデシルト
リメチルアンモニウムロダン酸塩は55〜75℃好ま
しくは60〜70℃の温度範囲で0.04〜２重量％好ま
しくは0.09〜0.9重量％。一般に摩擦抵抗減少剤
として十分な作用が現われる温度範囲は、C2H4
基が一つ増すごとに約10〜15℃高い温度に移行す
る。ピリジニウム化合物の使用の場合、同じ鎖長
のトリメチルアンモニウム化合物に比べて、好ま
しい温度範囲は約５〜15℃低く、必要な濃度は
1.5〜２倍高いと云える。 ｎ−アルキルトリメチルアンモニウムｐ−トル
エンスルホン酸塩について、摩擦抵抗減少剤とし
て最高の効果を発揮する範囲は下記のように見い
出された： ｎ＝12：０〜15℃で0.1〜４重量％好ましくは0.3
〜２重量％、 ｎ＝14：５〜30℃で0.05〜２重量％、 ｎ＝16：15〜45℃で0.05〜２重量％、 ｎ＝18：30〜60℃で0.05〜２重量％。 一般に、C2H4基が一つ増すごとに、摩擦抵抗
減少剤としての最適作用は10〜15℃高い温度に移
行して出現する。対応するピリジニウム化合物
は、1.5〜２倍の濃度で５〜15℃低い温度で摩擦
抵抗減少剤としての作用を示す。 トルエンスルホン酸塩の場合もロダン酸塩の場
合も、少くとも20〜22個の炭素原子の鎖長を持つ
ｎ−アルキルトリメチルアンモニウム化合物と組
み合せて100℃以上ででも摩擦抵抗減少剤として
の効果を示す。 構造〔C16H33N（CH3）3〕 〔CxH2x+1COO〕
の化合物の群について、摩擦抵抗減少剤として
の作用のための最適範囲は下記のように見い出さ
れた： ｘ＝７：20〜45℃で0.08〜２重量％好ましくは
0.2〜１重量％、 ｘ＝８：20〜60℃で0.05〜２重量％好ましくは
0.1〜１重量％、 ｘ＝９：20〜70℃で0.05〜２重量％好ましくは
0.1〜１重量％、 ｘ＝10：40〜100℃好ましくは50〜90℃で0.05〜
２重量％好ましくは0.1〜１重量％。 類似のピリジニウム化合物の場合、最適範囲は
1.5〜２倍高い濃度、５〜15℃低い温度に移行す
る。 さらに、NaOH又は他の塩基、又はNa2CO3又
はPHを高める他の塩の添加によつて水性溶液のPH
値を９以上、好ましくは10〜11に高めると、同じ
界面活性剤濃度で摩擦抵抗減少剤としての作用が
著しく改善される。HCl又は他の強酸によりPH値
を4.5以下としても、摩擦抵抗減少剤としての作
用の改善がもたらされる。 他の異る電解質の添加によつても、作用の増大
が達成されうる。そのような異る電解質として、
酢酸又はギ酸のような弱酸及び下記のイオンの組
み合せから構成される塩が考慮される： アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチ
オン、遷移金属カチオン、アンモニウムカチオ
ン、アルミニウムカチオン；ハロゲンイオン、
ClO3 、ClO4 、BrO3 、JO3 、SO3 2 、
S2O3 2 、SO4 2 、S2O8 2 、NO2 、NO3 、
PO4 3 、CO3 2 、CH3COO 、C2O4 2 、CN
、CrO4 2 、Cr2O7 2 。 作用の増大のための加えられることができるこ
れらの電解質の量は、界面活性剤の塩析効果が出
現する濃度によつて上限が決められる。濃度の下
限はない。 異る電解質の作用はイオンの電荷にも依存し、
実際に下記の順に従つて低い濃度で作用が得られ
る：１−１価電解質＜２−１価電解質＜１−２価
電解質＜２−２価電解質＜３−２価電解質＜２−
３価電解質。摩擦抵抗減少剤としての作用の改善
は、同時にPH値を9.9以上に高めるような塩の添
加の場合に特に効果的である。即ちたとえば0.1C
Ｃ10.0Cの濃度範囲でのNa2CO3の添加は、
特に有利に作用する（ここでＣは用いる界面活性
剤のモル濃度である）。 塩の添加の代りに、たとえばセチルトリメチル
アンモニウムハロゲン化物又はセチルピリジニウ
ムハロゲン化物をサリチル酸又はハロゲン化安息
香酸のアルカリ塩と共にモル比１：１で摩擦抵抗
減少剤として用いることもできる。この場合の効
果は、アルカリハロゲン化物の添加下でセチルア
ンモニウム−安息香酸塩により達成される効果と
同じである。 摩擦抵抗減少剤としての最高の効果は、セチル
アンモニウム−又はセチルピリジニウム−安息香
酸塩の水溶液作成以降に経過した時間にも依存す
る。界面活性剤溶液は、溶液の調製後直ちに摩擦
抵抗減少剤としての効果を示すが、この効果は一
週間のうちに著しく変化しうる。最適の効果を達
成するために必要な時間は、個々の場合について
簡単な実験で容易に判る。多くの場合、最適の作
用は一週間後に達成される。その後は作用の変化
又は改善はもはや生じない。 上述の界面活性剤の摩擦抵抗減少剤としての作
用の実験は、多くの場合（実施例12、13を除き）
慣用の方法で行つた。すなわち、界面活性剤の
各々お水溶液について、種々の流速ｕにおける直
径ｄの管の通過流の距離Ｌにおける圧力損失ΔP
を測定する。この値から無次元数である摩擦係数
λ及びレイノルズ数Reが計算される： λ＝2d／ρu2・△Ｐ／Ｌ Re＝u.d／ν ここでρは密度、νは運動粘度である。通常、
ρ及びνは純粋の媒体つまり水の対応する値を用
いる。実験対象の界面活性剤溶液について得られ
た値λをReに対して通常の両対数表示でプロツ
トし、式 １／√＝2log Re／√-0.8 で示される純粋の水の値と比較する。摩擦抵抗減
少剤としての効果又は摩擦減少は、λ（水）−λ
（摩擦抵抗減少剤）＞Ｃの時に存在し、摩擦減少の
大きさ（％）は α＝摩擦減少（％）＝λ（水）−
λ（摩擦抵抗減少剤）／λ（水） により計算される。 第１図から判るように、摩擦抵抗減少剤として
の上述の界面活性剤溶液は、レイノルズ数が増す
と共に摩擦減少％値が増大するように働き、しか
し次に或るレイノルズ数（Renax）を超えた後に
は摩擦減少％値は極めて急速に再び小さくなる。
摩擦抵抗減少剤としての界面活性剤の効果の程度
は、以下ではRenaxの大きさにより特徴づけられ
る；従つてRenax＝20000を持つ界面活性剤溶液
は、Renax＝10000を持つ界面活性剤よりも摩擦
抵抗減少剤としてより優れた効果を持つ。帰属す
るα値はαnaxにより示される。界面活性剤溶液の
試験は、界面活性剤塩の水性溶液を測定前に測定
温度で約１週間貯蔵した場合のみ再現性のある結
果を与える。実際に用絵は調製直後にも摩擦抵抗
減少剤としての作用を有するが、しかしそれは一
週間に亘つて著しく変化しうる。 そのようにして容易した界面活性剤を多数のテ
ストに付す。数日間に亘る継続実験（実施例11及
び13）から判るように、記載した界面活性剤は、
機械的又は化学的劣化による流れ促進作用の減少
を生じない。さらに、記載した界面活性剤の摩擦
抵抗減少剤としての作用は、濃度増加と共に増大
する；もちろん溶液の粘度も上昇し、従つて摩擦
減少％値は小さなレイノルズ数においては良くな
い（第１図参照）。しかし、記載した界面活性剤
溶液の温度安定性、すなわち高い温度における摩
擦抵抗減少剤としての効果は濃度増大と共に上昇
する（実施例１及び２参照）。温度安定性は、濃
度の外に界面活性剤自体によつても決まる；すな
わち実験によると、ピリジニウム化合物の場合に
摩擦抵抗減少作用が出現する温度範囲は、トリメ
チルアンモニウム化合物の場合に比べていく分
（８〜12℃）低い。 実施した実験によると、摩擦抵抗減少剤として
挙げた界面活性剤塩は、水が管路を通つてポンプ
移送されるところ、特に水が管路系中を常に循環
してポンプ移送されるところ、たとえば冷却サイ
クルにおいては総て適している。なぜならそこで
は前述の界面活性剤塩が有するような長期間の摩
擦抵抗減少剤としての安定性が無条件に必要であ
るからである。管路を流過する水への界面活性剤
塩の配量は、濃厚な界面活性剤溶液（１〜10重量
％）の形でも、また純粋の結晶上の界面活性剤塩
の添加によつてでも行われうる。良好な混合作用
の故に、管路系への配量をポンプの直前で行うの
が最も望ましい。 実施例 １ ヘキサデシルトリメチルアンモニウムサリチル
酸塩（以下ではCTA−Salと云う。）の各々130、
150、200、300、500、750、1000、1500、2000重
量ppm濃度の脱イオン水溶液を作る。それには
各々0.13、0.05、0.2、0.3、0.5、0.75、1.0、1.5及
び２ｇのCTA−Salが1000ｇの脱イオン水に入れ
られている。室温で撹拌して溶解後に、溶液を約
90℃に短時間熱し、22℃に冷却後にこの温度で撹
拌せずに１週間貯蔵する。 続いて摩擦減少のテストを乱流レオメーター
（Polymer Letters9、851（1971））で行う。そこ
では1.5の液体が注射器のようにピストンによ
つて計量管を通つて押し出される。ピストンの運
動は測定の間に速められ、従つて第１図に示すよ
うな全体の連続カーブが把握される。計量管の直
径は３mmであり、ΔPのための測定距離は300mm、
流過距離1200mmである。 この装置により22℃でそして、前もつて52℃で
１週間溶液を同様に貯蔵した後に52℃で、CTA
−Salの同一の一連の濃度に対して測定する。 第１図に、150、750、1500ppmのCTA−Salの
連続カーブを示す。表１及び表２は22℃及び52℃
における総ての測定結果をRenaxとλnaxによつて
まとめて示す。 実施例 ２ 200、500、300、500、1000ppmの濃度のヘキサ
デシルピリジニウム−サリチル酸塩の水溶液を作
り、実施例１に述べたように乱入レオメーターで
25℃及び40℃で摩擦減少についてテストした。表
３から、25℃では300ppmから、40℃では500ppm
から顕著な摩擦抵抗減少剤としての効果が現れる
ことが判る。 実施例 ３ 実施例１におけるように各750ppmのCTA−
Salの溶液を作り、PH７以下のためにはHClを用
い、PH７以上のためにはNaOHを用いてPH値を
3.2、4.2、4.95、7.9、10及び10.9に調節し、乱流
レオメーターで22℃で測定した。NaOH及びHCl
の添加は90℃への溶液の加熱前に行い、PH値の測
定は乱流レオメーターでの測定の直前に行う。表
４の結果から、PH＜4.2及びPH＜10PH値への調節
は、実施例１と比べて判るように同濃度の純粋の
CTA−Sal溶液よりも摩擦抵抗減少剤としての作
用を著しく改善することが判る。 実施例 ４ 実施例１に記載したようにしてCTA−Salと共
に種々の量のNaClを水溶液に加える。CTA−
Salの濃度は都度750ppm（1.78×10-3モル／）、
NaClの濃度（モル／）は下記のように選ばれ
る： １×10-4、５×10-4、１×10-3、1.8×10-3、５
×10-3、0.01、0.05、0.1、0.35、0.7及び1.0。 乱流レオメーターで22℃での摩擦減少について
のテストの結果表５にまとめて示す。表５から明
らかなように、50倍モル量までの過剰のNaCl添
加は、CTA−Salの摩擦抵抗減少剤としての効果
を改善する。 実施例 ５ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のNa2CO3を含む水溶液を作る： １×10-4、２×10-4、1.78×10-3、６×10-3、
0.02、0.1。 22℃で乱流レオメーターでの摩擦減少でのテス
トの結果を表６に示す。僅か２×10-4モル／の
Na2CO3の添加により、PH＝10へ溶液PH値が上昇
し、純粋の1.78×10-3モル／のCTA−Sal水溶
液と比べて著しく改善された摩擦抵抗減少作用が
得られる。 実施例 ６ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のCaCl2を含む水溶液を作る： １×10-4、３×10-4、１×10-3、1.78×10-3、
４×10-3、0.01、0.1、0.5。 22℃で乱流レオメーターによる摩擦減少のテス
トの結果を表７に示す。３×10-4〜0.1モル／
の範囲のCaCl2濃度において、1.78×10-3モル／
の純CTA−Sal水溶液よりも著しく改善された
摩擦抵抗減少作用が得られる。 実施例 ７ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCAT−Sal及び下記の濃
度（モル／）のNa2SO4を含む水溶液を作る： １×10-4、２×10-4、３×10-4、１×10-3、
1.78×10-3、４×10-3、0.01、0.1。 22℃で乱流レオメーターでの摩擦減少のテスト
結果を表８に示す。１×10-4〜0.1モル／の範
囲のNa2SO4濃度において、1.78×10-3モル／
の純CTA−Sal水溶液よりも著しく改善された摩
擦抵抗減少作用が現われる。 実施例 ８ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のMgHPO4を含む水溶液を作
る： ８×10-5、１×10-4、２×10-4、６×10-4、１
×10-3、1.78×10-3。 ４×10-3モル／以上のMgHPO4濃度で沈殿
が生じる。22℃で乱流レオメーターでの摩擦減少
のテストの結果を表９に示す。８×10-5〜1.8×
10-3モル／の範囲のMgHPO4濃度において、
1.78×10-3モル／の純CTA−Sal水溶液よりも
著しく改善された摩擦抵抗減少作用が現われる。 実施例 ９ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のFe2（SO4）3を含む水溶液を作
る： ５×10-5、１×10-4、２×10-4、３×10-4。 ３×10-4モル／以上のFe2（SO4）3濃度で沈殿
が生じると共に摩擦抵抗減少作用が減少する。22
℃で乱流レオメーターでの摩擦減少のテストの結
果を表10に示す。５×10-5〜３×10-4モル／の
範囲のFe2（SO4）3濃度において、1.78×10-3モ
ル／の純CTA−Sal水溶液よりも著しく改善さ
れた摩擦抵抗減少作用が現われる。 実施例 10 実施例１及び４に記載したように、2000ppm及
び5000ppmの濃度でヘキサデシルトリメチルアン
モニウム−ｍ−クロル安息香酸塩の水溶液を作
る。その際、当モル量のヘキサデシルトリメチル
アンモニウムプロマイドとｐ−クロル安息香酸ナ
トリウムが用いられる。従つて出来上つた溶液は
更に、対応するモル量のNaBrを含んでいる。乱
流レオメーターでの摩擦減少のテスト結果を表11
に示す。 実施例 11 耐久テストのために、１：１モル比のヘキサデ
シルトリメチルアンモニウムブロマイド（CTA
−Br）とサリチル酸ナトリウム（Na−Sal）の
混合物から700ppmの総合量のヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムサリチル酸塩の水溶液を作
る。その際、92.4ｇのCTA−Brと40.6ｇのNa−
Salが190Kgの水に入れられる。この物をまず冷時
に攪拌して溶解し、次に60℃で５時間テンパーリ
ングし、最後に23℃で６時間貯蔵する。 摩擦抵抗減少作用のテストを、流れ測定装置
（たとえばInd.Eng.Chem.Proc.Design
Developm.6、309（1967）参照）で行う。そこで
は液体が管路を通つて循環してポンプ移動され
る。十分な流過距離の後で、1.4cmの直径で１ｍ
の測定距離で圧力降下を測定する。ポンプとし
て、調節できるNetzsch社のスチリユーポンプ
2NE80を用いる。 この流れ測定装置において、CTA−Salと
NaBrの上述の溶液を用いて下記の測定を室温で
相前後して行う： (1) 注入後１時間、23℃で溶液の連続カーブを採
取； (2) レイノルズ数Re＝53000に相当する3.1ｍ／
ｓの流速で７日間耐久テストを実施； (3) 耐久テストの終了直後に溶液の連続カーブを
採取； (4) Re＜Renaxで、すなわちRe＝90000に相当す
る5.5ｍ／ｓの流速で16時間耐久テストを実
施； (5) 耐久テストの終了直後に溶液の連続カーブの
採取； (6) ３日間の静置後に溶液の連続カーブの採取。 表12に測定(1)〜(6)の結果を示す。 実施例 12 実施例11に記載したように、10000ppm＝１重
量％のCTA−Sal及びNaBrの総含量を持つCTA
−Br及びNa−Salから成るCTA−Sal水溶液を作
り、円盤装置で23℃、60℃、70℃及び80℃でテス
トする。上述の円盤装置では、直径20cmの円盤
が、測定されるべき溶液中で回転する。円盤と溶
液は、22cmの内径、底板と上板との間の距離1.1
cmの温度制御できる容器中に在る。測定は、回転
数ｕに対する円盤の回転モーメントＭについて行
われる。二つの測定量から、下記の無次元数が計
算される。 λ＝摩擦係数＝Ｍ／１／2ρω2R5 Re＝レイノルズ数ω2R2／ν Reに対するλの両対数表示は、第２図に示し
たような連続カーブを与え、これは管流れについ
ての連続カーブに相当する。水についての連続カ
ーブは、乱流領域で式 λ＝0.0995／Re0.2 により示され、第２図において連続直線により示
されている。摩擦減少αは、管流れと同様にして
計算される。第２図に上述のCTA−Salの23℃、
60℃、70℃及び80℃における乱流領域の流れカー
ブを示す。図から判るように、23℃〜70℃の範囲
で著しい摩擦減少があり、80℃では少しの効果し
か見られない。 実施例 13 実施例１及び４におけるように、750ppmの
CTA−Sal（1.78×10-3モル／）の含量及び同時
に1.78×10-3モル／のNa2CO3濃度を持つ水溶
液を作り、実施例12に記載したように円盤装置で
連続カーブの測定により、11日間の耐久テストを
行う。 連続カーブは、Ｕ＝1018rpmの円盤回転数に対
応するRnax＝1.09×106で最大摩擦減少αnax＝36
％を与える。さらに913rpmに対応するRe＝１，
02×106で耐久テストを行う。表13に各日数後の
摩擦減少値αを示す。 実施例 14 実施例１に記載したように、200、500、750、
1000及び2000ppmの濃度のヘキサデシルトリメチ
ルアンモニウムロダン酸塩（CTA−SCN）の溶
液を作り、45℃及び55℃で乱流レオメーターで測
定する。表14に結果を示す。 実施例 15 実施例１、３及び４に記載したように、各
750ppm（2.19×10-3モル／）のCTA−SCN含
量と下記の濃度（モル／）のNa2CO3を含む水
溶液を作る： １×10-4、２×10-4、１×10-4、1.78×10-3、
４×10-3。 二つの実験において各々750ppmのCTA−SCN
溶液をNaOHでPH＝10.8に、HClでPH＝2.7に調節
する。 表15に、45℃で乱流レオメーターでの摩擦減少
のテスト結果をまとめて示す。 実施例 16 実施例４に記載したように、500ppm及び
1000ppmの濃度のヘキサデシルピリジニウムロダ
ン酸塩の溶液を作り、45℃で乱流レオメーターで
測定する。二つの溶液は、500ppmでRenax＝
4400、αnax＝53％、1000ppmでRenax＝6400、
αnax＝54％の摩擦減少を示す。 実施例 17 実施例10に記載したように、種々の濃度のｎ−
アルキルトリメチルアンモニウムロダン酸塩
（CnTA−SCN）の水溶液を作る。その際、当モ
ル量のｎ−アルキルトリメチルアンモニウムクロ
ライドとロダン酸ナトリウムを用いる。従つて出
来上つた溶液はさらに、対応するモル量のNaCl
を含む。乱流レオメーターでの摩擦減少のテスト
結果を表16に示す。 実施例 18 実施例10及び17に記載したように、ｎ−アルキ
ルトリメチルアンモニウム−ｐ−トルエンスルホ
ン酸塩（CnTA−PTS）の水溶液を作る。その
際、等モル量のCnTAClとｐ−トルエンスルホン
酸ナトリウムを用いる。乱流レオメーターでの摩
擦減少のテスト結果を表17に示す。 実施例 19 実施例10及び17に記載したように、ヘキサデシ
ルトリメチルアンモニウム−ｎ−アルキルカルボ
ン酸塩（CTA−CxH2x+1COO）の水溶液を作る。
その際、当モル量のCTAClとCxH2x+1COONaを
用いる。乱流レオメーターでの摩擦減少のテスト
結果を表18に示す。
に適している。それは、0.01〜２重量％、好まし
くは0.06〜0.6重量％の濃度で添加される。しか
し各々の塩に対して摩擦抵抗減少剤としての十分
な効果のための下限濃度が存在する。更に摩擦抵
抗減少剤としての作用は、温度に依存する。用い
る塩に従つて、摩擦抵抗減少剤としての十分な作
用は０℃〜100℃の温度範囲及び100℃以上で現わ
れる。摩擦抵抗減少剤としての使用のための下限
温度は、総ての界面活性剤について溶解温度であ
る。しかし界面活性剤が溶解している場合には、
処理温度は数時間〜数週間は溶解温度より約５〜
30℃より低くてもよい。 ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムサリ
チル酸塩（CTA−Sal）は、15〜70℃の温度範囲
で0.01〜２重量％、好ましくは0.05〜0.5重量％の
濃度で摩擦抵抗減少剤としての十分な効能を達成
する。サリチル酸塩と同じ濃度でハロゲン化安息
香酸塩は35〜65℃の温度範囲で摩擦抵抗減少剤と
して効果を示す。ピリジニウム化合物の使用にお
いては、好ましい温度範囲がトリメチルアンモニ
ウム塩よりも約８〜12℃だけ低い。ハロゲン化安
息香酸塩としては、フツ化、塩化、臭化及びヨウ
化誘導体が考慮され、塩化及び臭化安息香酸塩が
好ましい。上述の式の界面活性剤塩は、文献たと
えばJournal of Coloid and Interface
Science75巻、575ページにすでに種々記載されて
いる。 ｎ−アルキルトリメチルアンモニウムロダン酸
塩（CnTA−SCN）について、摩擦抵抗減少剤
として最適の効果を発揮する範囲が下記のように
見い出された： ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムロダ
ン酸塩は45〜65℃の温度範囲で0.02〜２重量％好
ましくは0.06〜0.6重量％；ｎ−オクタデシルト
リメチルアンモニウムロダン酸塩は55〜75℃好ま
しくは60〜70℃の温度範囲で0.04〜２重量％好ま
しくは0.09〜0.9重量％。一般に摩擦抵抗減少剤
として十分な作用が現われる温度範囲は、C2H4
基が一つ増すごとに約10〜15℃高い温度に移行す
る。ピリジニウム化合物の使用の場合、同じ鎖長
のトリメチルアンモニウム化合物に比べて、好ま
しい温度範囲は約５〜15℃低く、必要な濃度は
1.5〜２倍高いと云える。 ｎ−アルキルトリメチルアンモニウムｐ−トル
エンスルホン酸塩について、摩擦抵抗減少剤とし
て最高の効果を発揮する範囲は下記のように見い
出された： ｎ＝12：０〜15℃で0.1〜４重量％好ましくは0.3
〜２重量％、 ｎ＝14：５〜30℃で0.05〜２重量％、 ｎ＝16：15〜45℃で0.05〜２重量％、 ｎ＝18：30〜60℃で0.05〜２重量％。 一般に、C2H4基が一つ増すごとに、摩擦抵抗
減少剤としての最適作用は10〜15℃高い温度に移
行して出現する。対応するピリジニウム化合物
は、1.5〜２倍の濃度で５〜15℃低い温度で摩擦
抵抗減少剤としての作用を示す。 トルエンスルホン酸塩の場合もロダン酸塩の場
合も、少くとも20〜22個の炭素原子の鎖長を持つ
ｎ−アルキルトリメチルアンモニウム化合物と組
み合せて100℃以上ででも摩擦抵抗減少剤として
の効果を示す。 構造〔C16H33N（CH3）3〕 〔CxH2x+1COO〕
の化合物の群について、摩擦抵抗減少剤として
の作用のための最適範囲は下記のように見い出さ
れた： ｘ＝７：20〜45℃で0.08〜２重量％好ましくは
0.2〜１重量％、 ｘ＝８：20〜60℃で0.05〜２重量％好ましくは
0.1〜１重量％、 ｘ＝９：20〜70℃で0.05〜２重量％好ましくは
0.1〜１重量％、 ｘ＝10：40〜100℃好ましくは50〜90℃で0.05〜
２重量％好ましくは0.1〜１重量％。 類似のピリジニウム化合物の場合、最適範囲は
1.5〜２倍高い濃度、５〜15℃低い温度に移行す
る。 さらに、NaOH又は他の塩基、又はNa2CO3又
はPHを高める他の塩の添加によつて水性溶液のPH
値を９以上、好ましくは10〜11に高めると、同じ
界面活性剤濃度で摩擦抵抗減少剤としての作用が
著しく改善される。HCl又は他の強酸によりPH値
を4.5以下としても、摩擦抵抗減少剤としての作
用の改善がもたらされる。 他の異る電解質の添加によつても、作用の増大
が達成されうる。そのような異る電解質として、
酢酸又はギ酸のような弱酸及び下記のイオンの組
み合せから構成される塩が考慮される： アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチ
オン、遷移金属カチオン、アンモニウムカチオ
ン、アルミニウムカチオン；ハロゲンイオン、
ClO3 、ClO4 、BrO3 、JO3 、SO3 2 、
S2O3 2 、SO4 2 、S2O8 2 、NO2 、NO3 、
PO4 3 、CO3 2 、CH3COO 、C2O4 2 、CN
、CrO4 2 、Cr2O7 2 。 作用の増大のための加えられることができるこ
れらの電解質の量は、界面活性剤の塩析効果が出
現する濃度によつて上限が決められる。濃度の下
限はない。 異る電解質の作用はイオンの電荷にも依存し、
実際に下記の順に従つて低い濃度で作用が得られ
る：１−１価電解質＜２−１価電解質＜１−２価
電解質＜２−２価電解質＜３−２価電解質＜２−
３価電解質。摩擦抵抗減少剤としての作用の改善
は、同時にPH値を9.9以上に高めるような塩の添
加の場合に特に効果的である。即ちたとえば0.1C
Ｃ10.0Cの濃度範囲でのNa2CO3の添加は、
特に有利に作用する（ここでＣは用いる界面活性
剤のモル濃度である）。 塩の添加の代りに、たとえばセチルトリメチル
アンモニウムハロゲン化物又はセチルピリジニウ
ムハロゲン化物をサリチル酸又はハロゲン化安息
香酸のアルカリ塩と共にモル比１：１で摩擦抵抗
減少剤として用いることもできる。この場合の効
果は、アルカリハロゲン化物の添加下でセチルア
ンモニウム−安息香酸塩により達成される効果と
同じである。 摩擦抵抗減少剤としての最高の効果は、セチル
アンモニウム−又はセチルピリジニウム−安息香
酸塩の水溶液作成以降に経過した時間にも依存す
る。界面活性剤溶液は、溶液の調製後直ちに摩擦
抵抗減少剤としての効果を示すが、この効果は一
週間のうちに著しく変化しうる。最適の効果を達
成するために必要な時間は、個々の場合について
簡単な実験で容易に判る。多くの場合、最適の作
用は一週間後に達成される。その後は作用の変化
又は改善はもはや生じない。 上述の界面活性剤の摩擦抵抗減少剤としての作
用の実験は、多くの場合（実施例12、13を除き）
慣用の方法で行つた。すなわち、界面活性剤の
各々お水溶液について、種々の流速ｕにおける直
径ｄの管の通過流の距離Ｌにおける圧力損失ΔP
を測定する。この値から無次元数である摩擦係数
λ及びレイノルズ数Reが計算される： λ＝2d／ρu2・△Ｐ／Ｌ Re＝u.d／ν ここでρは密度、νは運動粘度である。通常、
ρ及びνは純粋の媒体つまり水の対応する値を用
いる。実験対象の界面活性剤溶液について得られ
た値λをReに対して通常の両対数表示でプロツ
トし、式 １／√＝2log Re／√-0.8 で示される純粋の水の値と比較する。摩擦抵抗減
少剤としての効果又は摩擦減少は、λ（水）−λ
（摩擦抵抗減少剤）＞Ｃの時に存在し、摩擦減少の
大きさ（％）は α＝摩擦減少（％）＝λ（水）−
λ（摩擦抵抗減少剤）／λ（水） により計算される。 第１図から判るように、摩擦抵抗減少剤として
の上述の界面活性剤溶液は、レイノルズ数が増す
と共に摩擦減少％値が増大するように働き、しか
し次に或るレイノルズ数（Renax）を超えた後に
は摩擦減少％値は極めて急速に再び小さくなる。
摩擦抵抗減少剤としての界面活性剤の効果の程度
は、以下ではRenaxの大きさにより特徴づけられ
る；従つてRenax＝20000を持つ界面活性剤溶液
は、Renax＝10000を持つ界面活性剤よりも摩擦
抵抗減少剤としてより優れた効果を持つ。帰属す
るα値はαnaxにより示される。界面活性剤溶液の
試験は、界面活性剤塩の水性溶液を測定前に測定
温度で約１週間貯蔵した場合のみ再現性のある結
果を与える。実際に用絵は調製直後にも摩擦抵抗
減少剤としての作用を有するが、しかしそれは一
週間に亘つて著しく変化しうる。 そのようにして容易した界面活性剤を多数のテ
ストに付す。数日間に亘る継続実験（実施例11及
び13）から判るように、記載した界面活性剤は、
機械的又は化学的劣化による流れ促進作用の減少
を生じない。さらに、記載した界面活性剤の摩擦
抵抗減少剤としての作用は、濃度増加と共に増大
する；もちろん溶液の粘度も上昇し、従つて摩擦
減少％値は小さなレイノルズ数においては良くな
い（第１図参照）。しかし、記載した界面活性剤
溶液の温度安定性、すなわち高い温度における摩
擦抵抗減少剤としての効果は濃度増大と共に上昇
する（実施例１及び２参照）。温度安定性は、濃
度の外に界面活性剤自体によつても決まる；すな
わち実験によると、ピリジニウム化合物の場合に
摩擦抵抗減少作用が出現する温度範囲は、トリメ
チルアンモニウム化合物の場合に比べていく分
（８〜12℃）低い。 実施した実験によると、摩擦抵抗減少剤として
挙げた界面活性剤塩は、水が管路を通つてポンプ
移送されるところ、特に水が管路系中を常に循環
してポンプ移送されるところ、たとえば冷却サイ
クルにおいては総て適している。なぜならそこで
は前述の界面活性剤塩が有するような長期間の摩
擦抵抗減少剤としての安定性が無条件に必要であ
るからである。管路を流過する水への界面活性剤
塩の配量は、濃厚な界面活性剤溶液（１〜10重量
％）の形でも、また純粋の結晶上の界面活性剤塩
の添加によつてでも行われうる。良好な混合作用
の故に、管路系への配量をポンプの直前で行うの
が最も望ましい。 実施例 １ ヘキサデシルトリメチルアンモニウムサリチル
酸塩（以下ではCTA−Salと云う。）の各々130、
150、200、300、500、750、1000、1500、2000重
量ppm濃度の脱イオン水溶液を作る。それには
各々0.13、0.05、0.2、0.3、0.5、0.75、1.0、1.5及
び２ｇのCTA−Salが1000ｇの脱イオン水に入れ
られている。室温で撹拌して溶解後に、溶液を約
90℃に短時間熱し、22℃に冷却後にこの温度で撹
拌せずに１週間貯蔵する。 続いて摩擦減少のテストを乱流レオメーター
（Polymer Letters9、851（1971））で行う。そこ
では1.5の液体が注射器のようにピストンによ
つて計量管を通つて押し出される。ピストンの運
動は測定の間に速められ、従つて第１図に示すよ
うな全体の連続カーブが把握される。計量管の直
径は３mmであり、ΔPのための測定距離は300mm、
流過距離1200mmである。 この装置により22℃でそして、前もつて52℃で
１週間溶液を同様に貯蔵した後に52℃で、CTA
−Salの同一の一連の濃度に対して測定する。 第１図に、150、750、1500ppmのCTA−Salの
連続カーブを示す。表１及び表２は22℃及び52℃
における総ての測定結果をRenaxとλnaxによつて
まとめて示す。 実施例 ２ 200、500、300、500、1000ppmの濃度のヘキサ
デシルピリジニウム−サリチル酸塩の水溶液を作
り、実施例１に述べたように乱入レオメーターで
25℃及び40℃で摩擦減少についてテストした。表
３から、25℃では300ppmから、40℃では500ppm
から顕著な摩擦抵抗減少剤としての効果が現れる
ことが判る。 実施例 ３ 実施例１におけるように各750ppmのCTA−
Salの溶液を作り、PH７以下のためにはHClを用
い、PH７以上のためにはNaOHを用いてPH値を
3.2、4.2、4.95、7.9、10及び10.9に調節し、乱流
レオメーターで22℃で測定した。NaOH及びHCl
の添加は90℃への溶液の加熱前に行い、PH値の測
定は乱流レオメーターでの測定の直前に行う。表
４の結果から、PH＜4.2及びPH＜10PH値への調節
は、実施例１と比べて判るように同濃度の純粋の
CTA−Sal溶液よりも摩擦抵抗減少剤としての作
用を著しく改善することが判る。 実施例 ４ 実施例１に記載したようにしてCTA−Salと共
に種々の量のNaClを水溶液に加える。CTA−
Salの濃度は都度750ppm（1.78×10-3モル／）、
NaClの濃度（モル／）は下記のように選ばれ
る： １×10-4、５×10-4、１×10-3、1.8×10-3、５
×10-3、0.01、0.05、0.1、0.35、0.7及び1.0。 乱流レオメーターで22℃での摩擦減少について
のテストの結果表５にまとめて示す。表５から明
らかなように、50倍モル量までの過剰のNaCl添
加は、CTA−Salの摩擦抵抗減少剤としての効果
を改善する。 実施例 ５ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のNa2CO3を含む水溶液を作る： １×10-4、２×10-4、1.78×10-3、６×10-3、
0.02、0.1。 22℃で乱流レオメーターでの摩擦減少でのテス
トの結果を表６に示す。僅か２×10-4モル／の
Na2CO3の添加により、PH＝10へ溶液PH値が上昇
し、純粋の1.78×10-3モル／のCTA−Sal水溶
液と比べて著しく改善された摩擦抵抗減少作用が
得られる。 実施例 ６ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のCaCl2を含む水溶液を作る： １×10-4、３×10-4、１×10-3、1.78×10-3、
４×10-3、0.01、0.1、0.5。 22℃で乱流レオメーターによる摩擦減少のテス
トの結果を表７に示す。３×10-4〜0.1モル／
の範囲のCaCl2濃度において、1.78×10-3モル／
の純CTA−Sal水溶液よりも著しく改善された
摩擦抵抗減少作用が得られる。 実施例 ７ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCAT−Sal及び下記の濃
度（モル／）のNa2SO4を含む水溶液を作る： １×10-4、２×10-4、３×10-4、１×10-3、
1.78×10-3、４×10-3、0.01、0.1。 22℃で乱流レオメーターでの摩擦減少のテスト
結果を表８に示す。１×10-4〜0.1モル／の範
囲のNa2SO4濃度において、1.78×10-3モル／
の純CTA−Sal水溶液よりも著しく改善された摩
擦抵抗減少作用が現われる。 実施例 ８ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のMgHPO4を含む水溶液を作
る： ８×10-5、１×10-4、２×10-4、６×10-4、１
×10-3、1.78×10-3。 ４×10-3モル／以上のMgHPO4濃度で沈殿
が生じる。22℃で乱流レオメーターでの摩擦減少
のテストの結果を表９に示す。８×10-5〜1.8×
10-3モル／の範囲のMgHPO4濃度において、
1.78×10-3モル／の純CTA−Sal水溶液よりも
著しく改善された摩擦抵抗減少作用が現われる。 実施例 ９ 実施例１及び４に記載したように、各750ppm
（1.78×10-3モル／）のCTA−Sal及び下記の濃
度（モル／）のFe2（SO4）3を含む水溶液を作
る： ５×10-5、１×10-4、２×10-4、３×10-4。 ３×10-4モル／以上のFe2（SO4）3濃度で沈殿
が生じると共に摩擦抵抗減少作用が減少する。22
℃で乱流レオメーターでの摩擦減少のテストの結
果を表10に示す。５×10-5〜３×10-4モル／の
範囲のFe2（SO4）3濃度において、1.78×10-3モ
ル／の純CTA−Sal水溶液よりも著しく改善さ
れた摩擦抵抗減少作用が現われる。 実施例 10 実施例１及び４に記載したように、2000ppm及
び5000ppmの濃度でヘキサデシルトリメチルアン
モニウム−ｍ−クロル安息香酸塩の水溶液を作
る。その際、当モル量のヘキサデシルトリメチル
アンモニウムプロマイドとｐ−クロル安息香酸ナ
トリウムが用いられる。従つて出来上つた溶液は
更に、対応するモル量のNaBrを含んでいる。乱
流レオメーターでの摩擦減少のテスト結果を表11
に示す。 実施例 11 耐久テストのために、１：１モル比のヘキサデ
シルトリメチルアンモニウムブロマイド（CTA
−Br）とサリチル酸ナトリウム（Na−Sal）の
混合物から700ppmの総合量のヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムサリチル酸塩の水溶液を作
る。その際、92.4ｇのCTA−Brと40.6ｇのNa−
Salが190Kgの水に入れられる。この物をまず冷時
に攪拌して溶解し、次に60℃で５時間テンパーリ
ングし、最後に23℃で６時間貯蔵する。 摩擦抵抗減少作用のテストを、流れ測定装置
（たとえばInd.Eng.Chem.Proc.Design
Developm.6、309（1967）参照）で行う。そこで
は液体が管路を通つて循環してポンプ移動され
る。十分な流過距離の後で、1.4cmの直径で１ｍ
の測定距離で圧力降下を測定する。ポンプとし
て、調節できるNetzsch社のスチリユーポンプ
2NE80を用いる。 この流れ測定装置において、CTA−Salと
NaBrの上述の溶液を用いて下記の測定を室温で
相前後して行う： (1) 注入後１時間、23℃で溶液の連続カーブを採
取； (2) レイノルズ数Re＝53000に相当する3.1ｍ／
ｓの流速で７日間耐久テストを実施； (3) 耐久テストの終了直後に溶液の連続カーブを
採取； (4) Re＜Renaxで、すなわちRe＝90000に相当す
る5.5ｍ／ｓの流速で16時間耐久テストを実
施； (5) 耐久テストの終了直後に溶液の連続カーブの
採取； (6) ３日間の静置後に溶液の連続カーブの採取。 表12に測定(1)〜(6)の結果を示す。 実施例 12 実施例11に記載したように、10000ppm＝１重
量％のCTA−Sal及びNaBrの総含量を持つCTA
−Br及びNa−Salから成るCTA−Sal水溶液を作
り、円盤装置で23℃、60℃、70℃及び80℃でテス
トする。上述の円盤装置では、直径20cmの円盤
が、測定されるべき溶液中で回転する。円盤と溶
液は、22cmの内径、底板と上板との間の距離1.1
cmの温度制御できる容器中に在る。測定は、回転
数ｕに対する円盤の回転モーメントＭについて行
われる。二つの測定量から、下記の無次元数が計
算される。 λ＝摩擦係数＝Ｍ／１／2ρω2R5 Re＝レイノルズ数ω2R2／ν Reに対するλの両対数表示は、第２図に示し
たような連続カーブを与え、これは管流れについ
ての連続カーブに相当する。水についての連続カ
ーブは、乱流領域で式 λ＝0.0995／Re0.2 により示され、第２図において連続直線により示
されている。摩擦減少αは、管流れと同様にして
計算される。第２図に上述のCTA−Salの23℃、
60℃、70℃及び80℃における乱流領域の流れカー
ブを示す。図から判るように、23℃〜70℃の範囲
で著しい摩擦減少があり、80℃では少しの効果し
か見られない。 実施例 13 実施例１及び４におけるように、750ppmの
CTA−Sal（1.78×10-3モル／）の含量及び同時
に1.78×10-3モル／のNa2CO3濃度を持つ水溶
液を作り、実施例12に記載したように円盤装置で
連続カーブの測定により、11日間の耐久テストを
行う。 連続カーブは、Ｕ＝1018rpmの円盤回転数に対
応するRnax＝1.09×106で最大摩擦減少αnax＝36
％を与える。さらに913rpmに対応するRe＝１，
02×106で耐久テストを行う。表13に各日数後の
摩擦減少値αを示す。 実施例 14 実施例１に記載したように、200、500、750、
1000及び2000ppmの濃度のヘキサデシルトリメチ
ルアンモニウムロダン酸塩（CTA−SCN）の溶
液を作り、45℃及び55℃で乱流レオメーターで測
定する。表14に結果を示す。 実施例 15 実施例１、３及び４に記載したように、各
750ppm（2.19×10-3モル／）のCTA−SCN含
量と下記の濃度（モル／）のNa2CO3を含む水
溶液を作る： １×10-4、２×10-4、１×10-4、1.78×10-3、
４×10-3。 二つの実験において各々750ppmのCTA−SCN
溶液をNaOHでPH＝10.8に、HClでPH＝2.7に調節
する。 表15に、45℃で乱流レオメーターでの摩擦減少
のテスト結果をまとめて示す。 実施例 16 実施例４に記載したように、500ppm及び
1000ppmの濃度のヘキサデシルピリジニウムロダ
ン酸塩の溶液を作り、45℃で乱流レオメーターで
測定する。二つの溶液は、500ppmでRenax＝
4400、αnax＝53％、1000ppmでRenax＝6400、
αnax＝54％の摩擦減少を示す。 実施例 17 実施例10に記載したように、種々の濃度のｎ−
アルキルトリメチルアンモニウムロダン酸塩
（CnTA−SCN）の水溶液を作る。その際、当モ
ル量のｎ−アルキルトリメチルアンモニウムクロ
ライドとロダン酸ナトリウムを用いる。従つて出
来上つた溶液はさらに、対応するモル量のNaCl
を含む。乱流レオメーターでの摩擦減少のテスト
結果を表16に示す。 実施例 18 実施例10及び17に記載したように、ｎ−アルキ
ルトリメチルアンモニウム−ｐ−トルエンスルホ
ン酸塩（CnTA−PTS）の水溶液を作る。その
際、等モル量のCnTAClとｐ−トルエンスルホン
酸ナトリウムを用いる。乱流レオメーターでの摩
擦減少のテスト結果を表17に示す。 実施例 19 実施例10及び17に記載したように、ヘキサデシ
ルトリメチルアンモニウム−ｎ−アルキルカルボ
ン酸塩（CTA−CxH2x+1COO）の水溶液を作る。
その際、当モル量のCTAClとCxH2x+1COONaを
用いる。乱流レオメーターでの摩擦減少のテスト
結果を表18に示す。
【表】
【表】
〓効果なし
〃 200 −
〃 200 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 乱流又は脈流で流れている水性媒体の摩擦抵
抗を減少させる方法において、水性媒体に式 R1−Ｋ Ａ （ここでＫ は式【式】又は−Ｎ （R2）3ここで、R2はC1〜C3アルキル基である。） を示し、A-は式 【式】【式】R3−COO 、SCN 、【式】 （Halはフツ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨ
ウ素原子を示し、R3はC7〜C10アルキル基又はC7
〜C10アルケニル基を示す。） により示されるアニオンを意味し、R1はＡ が
SCN の場合にはC16〜C26アルキル基又はC16〜
C26アルケニル基、Ａ がｐ−トルエンスルホン
酸イオンの場合にはC12〜C26アルキル基又はC12
〜C26アルケニル基であり、Ａ がその他の場合
にはC16アルキル基又はC16アルケニル基を意味す
る。）により示される化合物を加えることを特徴
とする方法。 ２ 0.01〜２重量％の量で上記化合物を加える特
許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ さらに酸又は塩基の添加により4.5以下又は
９を超えるPH値に調節する特許請求の範囲第１項
記載の方法。 ４ さらにアルカリ塩、アルカリ土類塩、遷移金
属塩、アンモニウム塩又はアルミニウム塩を添加
する特許請求の範囲第１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823212969 DE3212969A1 (de) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | Verfahren zur verminderung des reibungswiderstandes in stroemenden waessrigen medien |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58185692A JPS58185692A (ja) | 1983-10-29 |
| JPH0376360B2 true JPH0376360B2 (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=6160467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58059422A Granted JPS58185692A (ja) | 1982-04-07 | 1983-04-06 | 流れている水性媒体における摩擦抵抗を減少させる方法 |
Country Status (4)
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|---|---|
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| JP (1) | JPS58185692A (ja) |
| CA (1) | CA1208421A (ja) |
| DE (2) | DE3212969A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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-
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- 1983-03-30 EP EP83103151A patent/EP0091086B1/de not_active Expired
- 1983-04-06 CA CA000425322A patent/CA1208421A/en not_active Expired
- 1983-04-06 JP JP58059422A patent/JPS58185692A/ja active Granted
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