JPH0433983A - 水性流体の乱流防止剤及び乱流防止方法 - 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、冷却水、車の不凍液、更には消防用水等の水
性流体の循環、輸送及び攪拌等の際に、水性流体の乱流
状態の発生を抑制し、エネルギー消費を節減し、機械の
破壊、エロージョン、振動、温度上昇を防止しえる水性
流体の乱流防止方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、水性流体が乱流化すると流体の撹乱のために余
分のエネルギーが費やされ、所定のポンプ能力に応じた
流体量を運搬することができず、エネルギーの浪費に繋
がる。そのため、この種水性流体に乱流防止剤を添加し
て摩擦抵抗を低下させ、エネルギー消費を節減させるこ
とが知られている。

この種乱流防止剤としては、例えばポリエチレンオキサ
イド、ポリアクリルアミド等が公知であるが、いずれも
線状ポリマーであるためにポンプ又はノズル部分のよう
な高い剪断力を受ける箇所や剪断速度が高くなる流動条
件下において分子構造の切断が生じ、分解され、長時間
に渡って使用する場合には乱流防止剤としての効果が減
少する問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、水性流体の乱流防止剤及び乱流防止方法に関
し、特に乱流防止効果が優れ、且つ高い剪断安定性を有
する乱流防止剤、及び乱流防止方法に関する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の乱流防止剤は、架橋密度０．００１ｍｍｏ＋／
　ｇ　〜１０　ｍｍｏｌ／　ｇ　ｓ粒子径１５０μｍ以
下の架橋型高吸水性ポリマーからなる。

また、本発明の水性流体の乱流防止方法は、架橋密度０
．　００１ｍｍｏｌ／　ｇ　〜１０ｍｍｏｌ／　ｇ　、
粒子径１５０μｍ以下の架橋型高吸水性ポリマーを、水
性流体に１　ｐｐｍ〜１ｏｏｏｐｐｍ添加することを特
徴とする。

本発明の架橋型高吸水性ポリマーは、公知のものを使用
することができ、例えばポリアクリル酸塩系、イソブチ
レン／マレイン酸塩系、デンプン／ポリアクリル酸塩系
、ポリビニルアルコール／ポリアクリル酸塩系、ポリア
クリルアミド系、親水性アクリルポリマー系、ポリビニ
ルアルコール系、ポリエーテル系等の分子内架橋を有す
る架橋型高吸水性ポリマーを使用するものである。

又、その架橋密度は０．　００１１１１１１１ＤＩ／　
ｇ　−Ｉ　Ｄｍｍｏｌ／　ｇ　％望ましくは０　、　０
５　ｍｍｏｌ／　ｇ　〜５　ｍｍｏｌ／ｇのものを使用
するとよく、架橋密度が０．００１　＋ｏｍｏｌ／　ｇ
未満であるとポリマーの分子形状が線状に近くなり、乱
流防止剤として使用中に剪断等により分解するので好ま
しくなく、また１０ｍｍｏ１７　ｇを越えると吸水性が
小さくなり、乱流防圧剤の効果が小さく、また水と分離
しやすくなるので好ましくない。

このような架橋型高吸水性ポリマーは、常温で微粒子状
又は粘性物であり、本発明ではそのどちらの形状でも使
用することができるが、微粒子状の場合には粒子径とし
ては１５０μｍ以下、好ましくは０．　１μｍ〜７０μ
ｍとより微粒子形状のものを使用することにより、高い
耐剪断性を発現させることができる。粒子径が１５０μ
ｍを越えると容易に水から凝集、分離しやすくなるので
好ましくない。

また、架橋型高吸水性ポリマーにおける吸水率は５０倍
以上のものを使用するとよく、吸水率が５０倍未満のも
のは水に添加して乱流防止剤としても、吸水物が分離し
、分散性がよくない。

これらの架橋型高吸水性ポリマーは、水に対して１　ｐ
ｐｍ〜１０００　ｐｐｍ−好ましくは１０ｐｐｒｎ〜ａ
　ｏ　ｏ　ｐｐｍ添加されるのみで充分、乱流防止剤と
して機能させることができる。

本発明の乱流防止方法において、架橋型高吸水性ポリマ
ーは水で膨潤させた状態で水性流体に添加してもよいし
、また微粒子状の状態で水性流体中に添加してもよい。

〔作用及び発明の効果〕

現在乱流防止剤として使用されている、例えばポリエー
テル類のような線状ポリマー類は、水性流体に添加され
ると初期の段階では一定の効果を奏するが、長時間の使
用下ではポンプ部、ノズル部等において線状ポリマーの
剪断が生じ、乱流防止剤としての効果が低下する。

一方、本発明の水性流体の乱流防止剤は、水性流体に添
加されることにより、高い剪断安定性を有し、乱流防止
剤として適したものとなしえることを見出したものであ
る。

また、本発明の乱流防止方法は、この架橋型高吸水性ポ
リマーを１　ｐｐｍ〜１１０００ｐｐ水性流体に含有さ
せることにより、高い剪断安定性を示す乱流防止方法と
なしえることを見出したものである。

架橋型高吸水性ポリマーの分子構造は、立体網目状構造
を有しており、水と接触することによりその構造中の水
酸基、カルボン酸塩基等による親水性の発現や浸透圧の
作用により、立体網目構造中に水を多量に吸収し、それ
自体膨潤するものである。本発明は、この種架橋型高吸
水性ポリマーを乱流防止剤として使用することにより、
優れた分散安定性を示し、高い乱流防止効果と共に高い
剪断安定性を有することを見出したものである。

その詳細な理由は不明であるが、架橋型高吸水性ポリマ
ーは吸水した状態でも、その網目構造により強度のある
柔軟性を有し、ポンプ部、ノズル部等における摩擦面に
おいて線状ポリマーのごとく切断されることなく、高い
剪断安定性と耐摩擦性を示し、長時間での使用条件下で
も乱流防止作用を持続しつるものと思われ、これにより
機械の破壊、二ローション、振動、温度上昇を防止しえ
るものである。

以下、実施例により本発明を説明する。

尚、乱流防止効果の測定は、第１図に示す装置を使用し
た。

第１図に示すように、水性流体と架橋型高吸水性ポリマ
ーを一定割合で、容器１中に入れ、バルブ３．４を閉じ
た状態で羽根形攪拌機２により攪拌して架橋型高吸水性
ポリマーを膨潤させる。

次いで、バルブ３．４を開放し、ポンプ５により、熱交
換器６、流量計７を通し、管Ａに通過させ、示差圧力計
９を備えた１ｍの長さの測定区間８における圧力低下を
測定する。流体は測定区間通過後、容器に戻り、循環さ
れる。管Ａは２ｍの長さを有し、管Ａの内径は１．４ｃ
ｍである。

この測定装置は、測定区間を純粋な水を通過させる場合
と乱流防止剤を添加した場合の水性流体を通過させる場
合の両者における測定区間の圧力低下を測定し、比較す
るものであり、純粋な水での圧力損失△ＰＷ１乱流防止
剤を添加した場合の圧力損失ΔＰ、との割合ｍ１即ち ΔＰ。

ΔＰｗ により、乱流防止効果を測定することができる。

また、乱流防止剤の剪断安定性は、乱流防止剤を添加し
た水性流体を第１図に示すような流動系装置中で長時間
ポンプ循還させ、最初の圧力損失割合が一定の値に低下
するのに必要な時間を測定することにより測定が可能で
ある。

〔実施側型〕

水に、架橋型高吸水性ポリマーとしてイソブチレン／マ
レイン酸塩系ポリマー（粒径４μｍ、架橋度２　ｍｍｏ
ｌ／　ｇ　−、吸水率３００倍）を１０ｐｐｍ。

６０ｐｐｍ、　６００ｐｐｍそれぞれ含有させ、添加割
合と乱流防止効果（ｍ）との関係を求めた。その結果を
第２図におけるａ線で示す。

測定は、運転直後にまだ乱捷防非剤の分解が生じない状
態での乱流防止作用を測定するもので、レイノルズ数３
０００の状態で求めたものである。

尚、比較のため線状ポリマーであるポリアクリルアミド
（分子量１００万）を上記同様に水に添加し、同様に乱
流防止作用を測定し、その結果を同図す線で、また同じ
くポリエチレンオキサイド（分子量５０万）を上記同様
に添加し、同様に乱流防止作用を測定し、その結果を同
図Ｃ線で示す。

これによると、本発明における乱流防止剤は、ｍ＝０．
５０に達するまでの使用量が少なく、従来の乱流防止剤
に比較して少量の使用で同様の効果を奏することがわか
る。

次に、剪断安定性について見るために、上記本発明の乱
流防止剤及び比較試料を、水性流体中にそれぞれ６０ｐ
ｐｍ含有させ、実験開始時と４００分間ポンプを稼働さ
せた後の、それぞれの圧力損失の割合を、レイノルズ数
３０００の状態で測定した。

測定結果を次表に示す。

（以下余白） この表かられかるように、本発明の乱流防止剤は、長時
間の使用後においてもその乱流防止作用が低下しないこ
とがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、乱流防止効果測定装置の概略図、第２図は本
発明における乱流防止剤及び比較試料を使用する場合の
圧力損失割合と濃度との関係を説明するための図である
。 図中１は容器、２は羽根形攪拌機、３及び４はバルブ、
５はポンプ、６は熱交換器、７は流量計、８は測定区間
、９は示差圧力計を示す。 出　　願　　人　　東　燃　株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）架橋密度０．００１ｍｍｏｌ／ｇ〜１０ｍｍｏｌ
   ／ｇ、粒子径１５０μｍ以下の架橋型高吸水性ポリマー
   からなる水性流体の乱流防止剤。
2. （２）上記架橋型高吸水性ポリマーの吸水率が５０倍以
   上である請求項１記載の水性流体の乱流防止剤。
3. （３）請求項１記載の架橋型高吸水性ポリマーを、水性
   流体に１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ添加することを特徴と
   する水性流体の乱流防止方法。