JP2013040262A - Drag reduction agent and method of manufacturing drag reduction agent - Google Patents

Drag reduction agent and method of manufacturing drag reduction agent Download PDF

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Masumi Asakawa
真澄 浅川
Atsushi Takeyama
渥 竹山
Kazuhiko Yokota
和彦 横田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drag reduction agent in which the addition of counter ions that has been necessary and indispensable in a surfactant based drag reduction agent is unnecessary, thereby, the introduction is simple, and a material that self-gathers by intermolecular interaction is used, thereby, the deterioration of a long chain structure by shearing force is not generated.SOLUTION: The drag reduction agent in which the tube frictional resistance of liquid that flows in a tube is decreased includes an organic nanotube uniformly dispersed in the liquid and forming a network structure. Such a drag reduction agent is made by that the liquid that is added with the organic nanotube is heated to be higher than the liquid-crystal phase transition temperature of the organic nanotube, and then is cooled to be lower than the liquid-crystal phase transition temperature.

Description

本発明は、管内の液体の摩擦抵抗を低減させる抵抗低減剤及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a resistance reducing agent for reducing the frictional resistance of a liquid in a pipe and a method for producing the same.

空調は、工場やビルなどの公共設備には欠かすことができないものであり、これらには閉鎖循環型流体輸送システムが使用されている。このような閉鎖循環型流体輸送システムの配管は長距離にわたって延びており、配管内を流れる流体にかかる管内抵抗なども大きくなるため、大きな流体輸送動力が必要となり、流体輸送システムの設備コストも膨大になる。   Air conditioning is indispensable to public facilities such as factories and buildings, and closed circulation type fluid transportation systems are used for these. The piping of such a closed circulation type fluid transportation system extends over a long distance, and the resistance in the tube applied to the fluid flowing in the piping increases, so that a large fluid transportation power is required and the equipment cost of the fluid transportation system is enormous. become.

一方、管内を流れる流体では、流体相互や管壁との境界で生じる摩擦抵抗、それに伴う乱流などが生じ、それらにより管内の流体に対して流れに抗する力が働くこと、そうした流体の中に僅かな量の特定物質を添加することにより、管内における流体の流れがよりスムーズになる、あるいは管内の流体に対する抗力を低下させることができることが知られている。このような作用を持つ物質は、当該分野では「流れ促進剤」、「効力減少剤」、「摩擦抵抗低減剤」、「DR剤」などと呼ばれている(本願明細書中ではこれらを「抵抗低減剤」と総称する)。   On the other hand, in the fluid flowing in the pipe, frictional resistance that occurs at the boundary between the fluid and the pipe wall, and accompanying turbulent flow, etc. are generated, and the force against the flow acts on the fluid in the pipe. It is known that by adding a small amount of a specific substance to the pipe, the flow of the fluid in the pipe becomes smoother or the drag against the fluid in the pipe can be reduced. Substances having such an action are referred to in the art as “flow promoters”, “efficacy reducing agents”, “friction resistance reducing agents”, “DR agents”, etc. (in the present specification, these are referred to as “ Collectively referred to as “resistance reducing agent”).

そこで、流体輸送システムの設備コストを削減するために、管内流れの抵抗低減を促進することによって流体輸送の動力を低減させる技術として、抵抗低減剤を使用することが提案されている。こうした提案には、界面活性剤を用いた抵抗低減法や高分子剤を用いた抵抗低減法等がある。これらの公知技術例として以下の3つ(特許文献1〜3)に記載のものが挙げられる。   Therefore, in order to reduce the equipment cost of the fluid transportation system, it has been proposed to use a resistance reducing agent as a technique for reducing the power of fluid transportation by promoting a reduction in resistance of the flow in the pipe. Such proposals include a resistance reduction method using a surfactant and a resistance reduction method using a polymer agent. Examples of these known techniques include those described in the following three (Patent Documents 1 to 3).

特許文献1及び特許文献2には、界面活性剤系抵抗低減剤を用いた抵抗低減方法が記載されている。「界面活性剤」とは、石鹸分子のように、水と親和性の高い親水基と、油と親和性の高い親油基(疎水基)とを併せ持つ物質を意味する。この界面活性剤系抵抗低減剤は対イオンを加えることにより、管内流れ中で、棒状ミセルを形成する。ここで、「ミセル」とは親水基と親油基を持つ分子が集合したコロイド粒子であり、これらが棒状に集合したものを棒状ミセルという。抵抗低減効果を持つ界面活性剤は、管内流れ中で、棒状ミセルの状態になり、これら棒状ミセル同士が連結し、絡み合うことで、棒状ミセルのネットワーク構造を形成する。このネットワーク構造を形成することによって、流れの乱流構造を抑制し、流れを層流化することによって、抵抗低減効果を発揮する。   Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a resistance reduction method using a surfactant-based resistance reducing agent. “Surfactant” means a substance having both a hydrophilic group having a high affinity for water and a lipophilic group (hydrophobic group) having a high affinity for oil, such as soap molecules. The surfactant-based resistance reducing agent forms rod-like micelles in the flow in the tube by adding a counter ion. Here, the “micelle” is a colloidal particle in which molecules having a hydrophilic group and a lipophilic group are gathered, and a thing in which these are gathered in a rod shape is called a rod-like micelle. The surfactant having a resistance reducing effect is in the state of rod-like micelles in the flow in the tube, and these rod-like micelles are connected and entangled to form a network structure of rod-like micelles. By forming this network structure, the turbulent flow structure is suppressed, and the flow is laminarized to exert a resistance reduction effect.

ここで重要なのは、界面活性剤ならどんなものでも抵抗低減効果を奏するわけではないということと、界面活性剤を入れることで管内の流体の粘度が下がって抵抗が低減するわけではないということである。すなわち、界面活性剤ならどんなものでも抵抗低減効果を奏するわけではなく、抵抗低減効果を得るには、棒状ミセルを形成し長鎖状のネットワークを構成するものでなくてはならない。また、界面活性剤を入れることで管内の流体の粘度が下がって抵抗が低減するわけではなく、界面活性剤を入れることによって流体の粘度が上がり、本来ならば抵抗が増加するところ、界面活性剤が棒状ミセルによって構成されたネットワーク構造を形成し、これによって乱流構造が抑制される結果として、相対的に抵抗が減少する。   What is important here is that any surfactant is not effective in reducing resistance, and the inclusion of a surfactant does not reduce the viscosity of the fluid in the tube and reduce the resistance. . That is, any surfactant is not effective in reducing the resistance, and in order to obtain the resistance reducing effect, a rod-like micelle must be formed to form a long chain network. In addition, the addition of a surfactant does not reduce the viscosity of the fluid in the tube and the resistance does not decrease, but the addition of a surfactant increases the viscosity of the fluid, and the original increase in the resistance. Forms a network structure constituted by rod-like micelles, and as a result of suppressing the turbulent flow structure, the resistance is relatively reduced.

界面活性剤分子は、自己集合によってミセルを形成しているため、管壁との摩擦力によるせん断力が流体中の棒状ミセルに働いてネットワーク構造が破壊されても、自己修復する性質を持つ。すなわち、界面活性剤系抵抗低減剤は、時間が経過しても、抵抗低減効果がせん断力による劣化を受けないという利点を有する。   Since the surfactant molecules form micelles by self-assembly, they have the property of self-repairing even when the shearing force due to the frictional force with the tube wall acts on rod-like micelles in the fluid and the network structure is destroyed. That is, the surfactant-based resistance reducing agent has an advantage that the resistance reducing effect is not deteriorated by the shearing force even if time passes.

特許文献3には、高分子系抵抗低減剤を用いた抵抗低減方法が記載されている。「高分子」とは非常に多数の原子が共有結合してできた分子を意味する。このような高分子には連結できる特性を有するものがあり、これらが管内流れ中において、長鎖状に連結してネットワーク構造を形成することによって、流れの乱流構造を抑制し、流れを層流化することによって、抵抗を低減する。   Patent Document 3 describes a resistance reduction method using a polymer resistance reducing agent. “Polymer” means a molecule formed by covalent bonding of a large number of atoms. Some of these polymers have the property of being able to be connected, and in the flow in the pipe, they are connected in a long chain to form a network structure, thereby suppressing the turbulent flow structure and layering the flow. By flowing, the resistance is reduced.

高分子は、界面活性剤分子と異なり、最初から長鎖状の形状を構成しているため、対イオン等の他の物質を注入する必要がない、すなわち、高分子系抵抗低減剤は界面活性剤系抵抗低減剤より簡易な導入が可能であるという利点を有する。   Unlike a surfactant molecule, a polymer has a long chain shape from the beginning, so there is no need to inject another substance such as a counter ion. It has the advantage that it can be introduced more easily than the agent resistance reducing agent.

特開2002−080820号公報JP 2002-080820 A 特開2004−323814号公報JP 2004-323814 A 特開2000−136396号公報JP 2000-136396 A

しかしながら、上述した公知技術はそれぞれ問題点を含んでいる。   However, each of the above-described known techniques has problems.

特許文献1及び特許文献2に記載されているような界面活性剤系抵抗低減剤は、上述したように、対イオンを加えることにより棒状ミセルを形成し、これらが連結してネットワーク構造を形成することによって抵抗低減効果を発揮する。すなわち、対イオンの添加が抵抗低減効果の発揮のために不可欠である。また、この対イオンの添加量が適切でないと棒状ミセルを形成できず、抵抗低減効果を発揮することができない。したがって、対イオンの濃度は適切な量でなければならず、導入には精密な調節が必要とされ、また、流体中の界面活性剤と対イオンの分量の定期的な確認及びメンテナンス等の精密な調節を必要とする問題点を有する。このため、普及しにくいという問題がある。したがって、界面活性剤系抵抗低減剤では、導入を簡易化し、さらにメンテナンス等にかかるコストを削減することが課題となる。   As described above, the surfactant-based resistance reducing agent described in Patent Document 1 and Patent Document 2 forms a rod-like micelle by adding a counter ion, and these are connected to form a network structure. The resistance reduction effect is exhibited. That is, the addition of counter ions is indispensable for exhibiting the resistance reduction effect. Moreover, if the addition amount of this counter ion is not appropriate, a rod-like micelle cannot be formed and a resistance reduction effect cannot be exhibited. Therefore, the concentration of the counter ion must be an appropriate amount, and precise adjustment is required for introduction, and precision such as periodic confirmation and maintenance of the amount of surfactant and counter ion in the fluid is required. Has the problem of requiring careful adjustment. For this reason, there is a problem that it is difficult to spread. Therefore, with the surfactant-based resistance reducing agent, it becomes a problem to simplify introduction and further reduce costs for maintenance and the like.

また、特許文献3に記載のような高分子系抵抗低減剤は、界面活性剤系抵抗低減剤と異なり、自己集合する性質を有していない。このため、管内流れにおいて発生する壁面との摩擦によるせん断応力の影響を受けて高分子の長鎖状構造が徐々に破壊されてしまう。このため、高分子系抵抗低減剤は、時間経過に伴って抵抗低減効果が減少するという問題点を有する。時間経過に伴って抵抗低減効果が低下してしまうと、閉鎖循環系では使用できないなどの制約が生じる。したがって、高分子系抵抗低減剤では、時間経過に伴う抵抗低減効果の防止が課題となる。   Further, unlike the surfactant resistance reducing agent, the polymer resistance reducing agent described in Patent Document 3 does not have a self-assembling property. For this reason, the long chain structure of the polymer is gradually destroyed under the influence of shear stress due to friction with the wall surface generated in the flow in the pipe. For this reason, the polymer resistance reducing agent has a problem that the resistance reduction effect decreases with time. If the resistance reduction effect decreases with the passage of time, restrictions such as being unusable in a closed circulation system arise. Therefore, in the polymer-based resistance reducing agent, it becomes a problem to prevent the resistance reducing effect with time.

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、界面活性剤系抵抗低減剤では必要不可欠であった対イオンの添加が不要で導入が簡易であり且つ分子間相互作用によって自己集合する性質を持つ物質を使うことによりせん断力による長鎖状構造の劣化が発生しない抵抗低減剤を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to solve the problems existing in the prior art, eliminate the need for the addition of a counter ion, which is indispensable for surfactant-based resistance reducing agents, is easy to introduce, and is self-induced by intermolecular interaction. An object of the present invention is to provide a resistance reducing agent that does not cause deterioration of a long chain structure due to a shearing force by using a substance having an aggregation property.

上記目的に鑑み、本発明は、管内を流れる液体の管摩擦抵抗を低減させるための抵抗低減剤であって、液体中に均一に分散させられ且つネットワーク構造を形成した有機ナノチューブを含有する抵抗低減剤を提供する。   In view of the above-described object, the present invention is a resistance reducing agent for reducing the pipe friction resistance of a liquid flowing in a pipe, and the resistance reduction includes an organic nanotube that is uniformly dispersed in the liquid and forms a network structure. Provide the agent.

上記抵抗低減剤では、親水性が高い、ナノメータースケールのチューブ状物質である有機ナノチューブを使用しており、この有機ナノチューブが液体中に均一に分散させられ且つネットワーク構造を形成している。このため、管内の液体に発生する乱流を抑制し、管内の液体の管摩擦抵抗を低減させる。また、有機ナノチューブは、分子間相互作用によって集合してネットワーク構造を形成する。したがって、界面活性剤抵抗低減剤と異なり、対イオンを注入することなくネットワーク構造を形成することができ、対イオンの濃度の精密な調節が不要で導入、メンテナンス、管理等が容易であると共に、高分子系抵抗低減剤と異なり、せん断力によりネットワーク構造が破壊されても分子間相互作用により再集合することが可能であり、抵抗低減効果の経時的な低下も発生しない。さらに、有機ナノチューブは、活性汚泥中の存在する微生物によって分解される物質であり、自然環境中に放出されても環境に対する負荷が少ない。   The above-mentioned resistance reducing agent uses organic nanotubes, which are highly hydrophilic, nanometer-scale tubular materials, and these organic nanotubes are uniformly dispersed in a liquid and form a network structure. For this reason, the turbulent flow which generate | occur | produces in the liquid in a pipe | tube is suppressed, and the pipe | tube friction resistance of the liquid in a pipe | tube is reduced. Organic nanotubes are aggregated by an intermolecular interaction to form a network structure. Therefore, unlike a surfactant resistance reducing agent, a network structure can be formed without injecting counter ions, and precise adjustment of the concentration of counter ions is unnecessary, and introduction, maintenance, management, etc. are easy. Unlike polymer resistance reducing agents, even if the network structure is destroyed by shearing force, it can be reassembled by intermolecular interaction, and the resistance reduction effect does not decrease over time. Furthermore, organic nanotubes are substances that are decomposed by microorganisms present in activated sludge, and have a low environmental load even when released into the natural environment.

前記有機ナノチューブはブドウ糖系有機ナノチューブであることが好ましく、ブドウ糖とオレイン酸がアミノ結合を介して連結した糖脂質誘導体から生成した有機ナノチューブであることがさらに好ましい。   The organic nanotube is preferably a glucose-based organic nanotube, and more preferably an organic nanotube formed from a glycolipid derivative in which glucose and oleic acid are linked via an amino bond.

また、前記有機ナノチューブの濃度は、前記管内の液体中に添加されたときに1000ppm以上とされることが好ましい。   The concentration of the organic nanotube is preferably 1000 ppm or more when added to the liquid in the tube.

例えば、前記有機ナノチューブを加えた液体を前記有機ナノチューブの液晶相転移温度以上に加熱した後に冷却することによって、前記有機ナノチューブを液体中に均一に分散させ且つネットワーク構造を形成させることができる。   For example, the organic nanotube can be uniformly dispersed in the liquid and a network structure can be formed by cooling the liquid to which the organic nanotube has been added after heating the liquid to the liquid crystal phase transition temperature of the organic nanotube or higher.

また、本発明は、管内を流れる液体の管摩擦抵抗を低減させるための抵抗低減剤を製造する方法であって、有機ナノチューブを液体に添加するステップと、前記有機ナノチューブを添加した液体を前記有機ナノチューブの液晶相転移温度以上に加熱し、前記有機ナノチューブを前記液体中に溶解させるステップと、前記有機ナノチューブが溶解した液体を前記有機ナノチューブの液晶相転移温度以下まで冷却し、前記有機ナノチューブを前記液体中に分散させ且つ前記有機ナノチューブのネットワーク構造を形成させるステップとを含む抵抗低減剤を製造する方法を提供する。   The present invention also relates to a method of manufacturing a resistance reducing agent for reducing pipe frictional resistance of a liquid flowing in a pipe, the step of adding organic nanotubes to the liquid, and the liquid added with the organic nanotubes to the organic Heating above the liquid crystal phase transition temperature of the nanotubes, dissolving the organic nanotubes in the liquid; cooling the liquid in which the organic nanotubes are dissolved to below the liquid crystal phase transition temperature of the organic nanotubes; and And a step of forming a network structure of the organic nanotubes in a liquid.

前記有機ナノチューブは、ブドウ糖系有機ナノチューブであることが好ましく、ブドウ糖とオレイン酸がアミノ結合を介して連結した糖脂質誘導体から生成した有機ナノチューブであることがさらに好ましい。   The organic nanotube is preferably a glucose-based organic nanotube, and more preferably an organic nanotube formed from a glycolipid derivative in which glucose and oleic acid are linked via an amino bond.

また、前記有機ナノチューブを液体に添加するステップにおいて、前記有機ナノチューブの濃度を1000ppm以上にすることが好ましい。   In the step of adding the organic nanotube to the liquid, the concentration of the organic nanotube is preferably 1000 ppm or more.

本発明によれば、有機ナノチューブが液体中に均一に分散させられ且つネットワーク構造を形成するので、管内の液体に発生する乱流を抑制し、管摩擦抵抗を低減させることができる。また、界面活性剤系抵抗低減剤と異なり、対イオンの必要がないので、導入やメンテナンスも容易である。したがって、民間用途での利用も可能になる。さらに、高分子系抵抗低減剤と異なり、ネットワーク構造が破壊されても自己集合して再度ネットワーク構造を形成するので、抵抗低減効果の経時的な低下も発生しない。したがって、液体の交換が困難な設備に使用することも可能になる。加えて、有機ナノチューブは自然界で分解されるので、本発明による抵抗低減剤を添加した液体を環境中に放出しても、自然に対する負荷が少ない。   According to the present invention, since organic nanotubes are uniformly dispersed in a liquid and form a network structure, turbulent flow generated in the liquid in the pipe can be suppressed, and the pipe frictional resistance can be reduced. In addition, unlike a surfactant-based resistance reducing agent, since there is no need for a counter ion, introduction and maintenance are easy. Therefore, it can be used for private use. Furthermore, unlike the polymer resistance reducing agent, even if the network structure is destroyed, it self-assembles to form the network structure again, so that the resistance reduction effect does not deteriorate over time. Therefore, it can be used for facilities where it is difficult to exchange liquids. In addition, since organic nanotubes are decomposed in nature, even if the liquid to which the resistance reducing agent according to the present invention is added is released into the environment, the load on nature is small.

本発明に使用した有機ナノチューブの実際の写真と拡大図である。It is the actual photograph and enlarged view of the organic nanotube used for this invention. 本発明に使用した有機ナノチューブの構成式である。It is a structural formula of the organic nanotube used for this invention. 有機ナノチューブを添加した水を加熱する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that the water which added the organic nanotube was heated. 有機ナノチューブの濃度を変えたときのネットワーク構造の様子を示す顕微鏡観察の結果である。It is the result of the microscope observation which shows the mode of the network structure when the density | concentration of an organic nanotube is changed. 抵抗低減剤の効果確認試験で使用した円管水路の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the circular pipe water channel used by the effect confirmation test of the resistance reducing agent. 図5に示されている円管水路のテストセクションの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the test section of the circular pipe waterway shown by FIG. 有機ナノチューブの濃度が0ppmのときの試験結果を示す図である。It is a figure which shows a test result when the density | concentration of an organic nanotube is 0 ppm. 有機ナノチューブの濃度が1000ppmのときの試験結果を示す図である。It is a figure which shows a test result when the density | concentration of an organic nanotube is 1000 ppm. 有機ナノチューブの濃度が1500ppmのときの試験結果を示す図である。It is a figure which shows a test result when the density | concentration of an organic nanotube is 1500 ppm. 有機ナノチューブの濃度が2000ppmのときの試験結果を示す図である。It is a figure which shows a test result when the density | concentration of an organic nanotube is 2000 ppm. 有機ナノチューブの濃度が3000ppmのときの試験結果を示す図である。It is a figure which shows a test result when the density | concentration of an organic nanotube is 3000 ppm.

以下、図面を参照して、本発明による抵抗低減剤及び抵抗低減剤の製造方法の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of a resistance reducing agent and a method for producing the resistance reducing agent according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明による抵抗低減剤は、液体中に均一に分散させられ且つネットワーク構造を形成した有機ナノチューブを少なくとも含有する。   The resistance reducing agent according to the present invention contains at least organic nanotubes uniformly dispersed in a liquid and forming a network structure.

本発明による抵抗低減剤は、例えば閉鎖循環系システムを有する空調装置に適用され、抵抗低減剤を添加された冷媒を冷熱溶媒輸送管及び放熱器内に流通させることにより、省エネルギー型閉鎖循環系駆動装置を実現する。これにより、低い動力での流体の輸送を可能とし、そのためのポンプなどの所要動力を大幅に削減すると共に広い範囲を対象としたシステム装置の効率化を図ることに加えて、長期間使用しても問題が生じず、メンテナンスのコストを大幅に削減する効果を奏する。   The resistance reducing agent according to the present invention is applied to, for example, an air conditioner having a closed circulation system, and the refrigerant to which the resistance reducing agent is added is circulated in the cold solvent transport pipe and the radiator, thereby driving the energy saving closed circulation system. Realize the device. This makes it possible to transport fluids with low power, greatly reducing the power required for pumps, etc., and improving the efficiency of system devices for a wide range. However, there is no problem, and the maintenance cost can be greatly reduced.

本発明の適用に適した代表的な閉鎖循環システムは、直径が5〜1000mm、好ましくは10〜500mmの流体輸送管に、70℃以下、好ましくは50℃以下の液温の液体を流通させるものである。直径が上記範囲よりも小さい場合、送水能力に不足が生じ、十分な流体の輸送が困難となり、大きい場合は配管コストが高くなりすぎる。また、液温も上記条件を満たさない場合、有機ナノチューブの結合が崩れ、長鎖状ネットワーク構造を形成しないため、抵抗低減効果は発揮されずに流体の粘度が上昇するのみになって、抵抗が増加してしまい、本来の役目を果たさなくなってしまう。   A typical closed circulation system suitable for application of the present invention circulates a liquid having a liquid temperature of 70 ° C. or less, preferably 50 ° C. or less, through a fluid transport pipe having a diameter of 5 to 1000 mm, preferably 10 to 500 mm. It is. When the diameter is smaller than the above range, the water supply capacity is insufficient, and it is difficult to transport a sufficient fluid. When the diameter is large, the piping cost is too high. In addition, when the liquid temperature does not satisfy the above conditions, the bond of the organic nanotubes is broken and a long-chain network structure is not formed. Therefore, the resistance of the fluid is not increased and the viscosity of the fluid only rises. It will increase and will no longer play its original role.

流体輸送管内の液体に抵抗低減剤として添加された有機ナノチューブの濃度は、100ppm以上とすることが好ましく、1000ppm以上とすることがさらに好ましい。有機ナノチューブの濃度がこの条件を満たない場合、十分な長鎖状ネットワーク構造が形成されないため抵抗低減効果を期待できないが、この条件を満たせば、抵抗低減効果が発揮され、流体輸送における動力が削減され、省エネルギー効果が得られる。   The concentration of the organic nanotube added as a resistance reducing agent to the liquid in the fluid transport pipe is preferably 100 ppm or more, and more preferably 1000 ppm or more. If the concentration of organic nanotubes does not satisfy this condition, a sufficient long-chain network structure cannot be formed, so the resistance reduction effect cannot be expected. However, if this condition is satisfied, the resistance reduction effect is exhibited and the power in fluid transportation is reduced. Energy saving effect is obtained.

本明細書中、「抵抗低減剤」とは、管内流れにおいて管摩擦を低下させることができる機能を有する物質を意味する。公知の抵抗低減剤としては、界面活性剤あるいは高分子剤が知られているが、本発明ではそのどちらにも属さない有機ナノチューブを抵抗低減剤として使用する。   In the present specification, the “resistance reducing agent” means a substance having a function capable of reducing pipe friction in the pipe flow. As known resistance reducing agents, surfactants or polymer agents are known, but in the present invention, organic nanotubes that do not belong to either are used as the resistance reducing agent.

また、本明細書中、「有機ナノチューブ」とは、親水基と親油基をもつ両親媒性分子が、液中で分子間力によって自己集合することで形成される中空繊維状構造体材料を意味する。   In this specification, “organic nanotube” means a hollow fibrous structure material formed by self-assembly of an amphiphilic molecule having a hydrophilic group and a lipophilic group by intermolecular force in a liquid. means.

有機ナノチューブにはそれを構成する成分によってタイプが存在するが、本発明で使用される有機ナノチューブは、水への分散性が高く、液体内で長鎖状ネットワーク構造を形成するタイプのものである。本実施形態では、ブドウ糖とオレイン酸(オリーブ油由来)がアミド結合を介して連結した糖脂質誘導体を使用し、固体粉末を有機溶媒に加えて加熱溶解した後、冷却し析出した白色体をろ別乾燥させることによって生成させたブドウ糖系有機ナノチューブが使用されている。図1に、使用したブドウ糖系有機ナノチューブの粉末の写真を示すと共に、図2にその構成分子の構造式を示す。なお、本実施形態では、ブドウ糖系有機ナノチューブを使用しているが、液中に均一に分散させることができ且つネットワーク構造を形成させることができるものであれば、他のタイプの有機ナノチューブを使用することも可能である。   There are types of organic nanotubes depending on the components constituting them, but the organic nanotubes used in the present invention are highly dispersible in water and form a long-chain network structure in the liquid. . In this embodiment, a glycolipid derivative in which glucose and oleic acid (derived from olive oil) are linked via an amide bond is used, and the solid powder is heated and dissolved in an organic solvent. Glucose-based organic nanotubes produced by drying are used. FIG. 1 shows a photograph of the glucose organic nanotube powder used, and FIG. 2 shows the structural formula of its constituent molecules. In this embodiment, glucose-based organic nanotubes are used, but other types of organic nanotubes are used as long as they can be uniformly dispersed in the liquid and can form a network structure. It is also possible to do.

上記ブドウ糖系有機ナノチューブの分解度調査を「新規化学物質等に係る試験の方法」に規定する「微生物による化学物質の分解度試験」に従って実施した。有機ナノチューブ100mg/Lと活性汚泥20mg/Lを水中25℃で28日間撹拌し、活性汚泥中に存在する微生物による分解性を評価した。その結果、有機ナノチューブは28日間で完全に分解し、環境に影響はなしとの結果を得た。すなわち、有機ナノチューブは環境中に放出されても、環境に影響はなく、環境負荷の少ない物質であると言える。   Investigation of the degradation degree of the glucose-based organic nanotubes was conducted according to “Degradation test of chemical substances by microorganisms” defined in “Test method for new chemical substances”. Organic nanotubes 100 mg / L and activated sludge 20 mg / L were stirred in water at 25 ° C. for 28 days, and the degradability by microorganisms present in the activated sludge was evaluated. As a result, the organic nanotubes were completely decomposed in 28 days, and the result that there was no influence on the environment was obtained. That is, even if organic nanotubes are released into the environment, they can be said to be substances that do not affect the environment and have a low environmental load.

有機ナノチューブは大量生産が不可能なため、生成に多大なコストがかかる物質であったため、従来は少量を使用する応用方法しか考えられていなかった。しかし、大量生産をすることが可能になったため、今様々な分野への応用が考察されている。そこで、本発明者は、有機ナノチューブを抵抗低減剤として利用することを研究し、有機ナノチューブは親和性が高く、均一なファイバー状の微少物質であることから、その性質が棒状ミセルを形成する界面活性剤や高分子剤に似ており、また、有機ナノチューブの中空状線維構造は棒状ミセルの形状と近似していると考えることができることに着目し、液中に均一に分散し且つネットワーク構造を形成した有機ナノチューブは抵抗低減作用を発揮することを見出した。さらに、有機ナノチューブがもつ自己集合の性質や、最初からチューブを形成している有機ナノチューブを用いることによって、既存の抵抗低減剤がもつ問題点であった、他の物質の添加や、時間経過による抵抗低減効果の低下といった問題点も払拭することができることを見出した。   Since organic nanotubes cannot be mass-produced, they are substances that require a great deal of cost to produce, and conventionally, only application methods using a small amount have been considered. However, since mass production has become possible, application to various fields is now being considered. Therefore, the present inventor has studied the use of organic nanotubes as a resistance reducing agent, and organic nanotubes have high affinity and are uniform fiber-like minute substances. Focusing on the fact that the hollow fiber structure of organic nanotubes can be considered to be similar to the shape of rod-like micelles, similar to active agents and polymer agents. It has been found that the formed organic nanotube exhibits a resistance reducing action. In addition, due to the nature of self-assembly of organic nanotubes and the use of organic nanotubes that form tubes from the beginning, problems with existing resistance reducers, such as the addition of other substances and the passage of time It has been found that problems such as a reduction in the resistance reduction effect can be eliminated.

本実施形態では、粉末状態の有機ナノチューブを使って、これを液体に添加し、液中に分散させ且つネットワーク構造を形成する状態にして、抵抗低減剤として使用している。しかしながら、粉末状態の有機ナノチューブは、通常時、同物質同士のバンドルが強いため、水等の液体に添加しただけでは、液中に分散しない。一方、上述したように、界面活性剤系抵抗低減剤、高分子系抵抗低減剤に限らず、抵抗低減効果を発揮するには、流路内の液体中で均一に分散し且つ長鎖状ネットワーク構造が広がらなくてはならない。すなわち、粉末状態の有機ナノチューブを液体中に添加しても抵抗低減効果は得ることができない。したがって、有機ナノチューブを使って抵抗低減効果を得るためには、まず有機ナノチューブを水等の液体に均一に分散させ、さらに長鎖状ネットワーク構造を形成させる必要がある。   In the present embodiment, powdered organic nanotubes are used, added to a liquid, dispersed in the liquid and formed into a network structure, and used as a resistance reducing agent. However, since organic nanotubes in a powder state usually have a strong bundle of the same substances, they are not dispersed in the liquid simply by adding them to a liquid such as water. On the other hand, as described above, not only a surfactant resistance reducing agent and a polymer resistance reducing agent but also a long chain network that is uniformly dispersed in the liquid in the flow path in order to exert a resistance reducing effect. The structure must spread. That is, even if powdered organic nanotubes are added to the liquid, the resistance reduction effect cannot be obtained. Therefore, in order to obtain a resistance reduction effect using organic nanotubes, it is first necessary to uniformly disperse the organic nanotubes in a liquid such as water and further form a long chain network structure.

本実施形態では、有機ナノチューブを液体中に分散させ且つさらに長鎖状ネットワーク構造を形成させるために、有機ナノチューブがもつ自己集合の性質と、液晶層転移温度に着目した。液晶層転移温度とは、固相である有機ナノチューブが液相に変わる臨界温度を意味し、その温度を超えると有機ナノチューブは液中に溶けることになる。この状態でも、分散という観点においては条件を満たしているのだが、長鎖状ネットワーク構造をとっていないため、この状態では抵抗低減剤として使用することはできない。しかしながら、有機ナノチューブには分子間相互作用による自己集合の性質が存在する。したがって、液晶層転移温度を超えた状態から液温を下げることによって、液晶相転移温度を下回った有機ナノチューブ構成分子が再集合し、有機ナノチューブ構成分子に再びチューブ構造を構成させることができる。さらに再集合した有機ナノチューブは、一度完全に水に溶かしたことによって、バンドルが弱まり、水中へ均一に分散させることができる。   In this embodiment, in order to disperse the organic nanotubes in the liquid and further form a long-chain network structure, attention is paid to the self-assembly property and liquid crystal layer transition temperature of the organic nanotubes. The liquid crystal layer transition temperature means a critical temperature at which an organic nanotube that is a solid phase changes to a liquid phase, and when the temperature is exceeded, the organic nanotube is dissolved in the liquid. Even in this state, the condition is satisfied from the viewpoint of dispersion, but since it does not have a long chain network structure, it cannot be used as a resistance reducing agent in this state. However, organic nanotubes have the property of self-assembly due to intermolecular interactions. Therefore, by lowering the liquid temperature from the state where the liquid crystal layer transition temperature is exceeded, the organic nanotube constituent molecules below the liquid crystal phase transition temperature are reassembled, and the organic nanotube constituent molecules can form a tube structure again. Further, the reassembled organic nanotubes are completely dissolved in water once, so that the bundle is weakened and can be uniformly dispersed in water.

以下では、上述の手順によって、粉末状態の有機ナノチューブが液体中に均一に分散させられ且つネットワーク構造を形成し、抵抗低減効果を発揮するようになることを確認するための試験結果を説明する。   Hereinafter, a test result for confirming that the organic nanotubes in a powder state are uniformly dispersed in the liquid and forms a network structure by the above-described procedure and exhibits a resistance reduction effect will be described.

図3は、水に有機ナノチューブを添加し、常温から徐々に温度を上昇させた状態を示したものである。なお、有機ナノチューブの液晶相転移温度は約70℃なので、温度は最低でも80℃弱まで上げ、状態を観察した。また、このときの有機ナノチューブ濃度は1000ppmとした。図左上方が常温時、右上方が加熱途中、左下方が加熱後、右下方が常温回帰後となっている。   FIG. 3 shows a state where organic nanotubes are added to water and the temperature is gradually increased from room temperature. Since the liquid crystal phase transition temperature of the organic nanotube was about 70 ° C., the temperature was raised to a little lower than 80 ° C. and the state was observed. Moreover, the organic nanotube density | concentration at this time was 1000 ppm. The upper left of the figure is at room temperature, the upper right is in the middle of heating, the lower left is after heating, and the lower right is after reversion to normal temperature.

常温時、大部分の有機ナノチューブが水に分散せずに底に沈殿した。これらはかき混ぜても水に分散することなく、バンドルの強さを表している。この状態から徐々に加熱を行い、温度を上昇させた。温度を上げることで、有機ナノチューブは徐々に分散していき、図にみられるように白く白濁していく。60℃近くになると、沈殿物はほぼなくなった。さらに液晶相転移温度以上にあげると、今度は白濁が消失しはじめ、半透明な溶液となった。これは液晶相転移温度以上に温度を上げたことにより、有機ナノチューブの分子構造が分解されたことが原因であると考えられる。完全に分解された溶液の加熱を停止し、液晶層転移温度以下まで温度を下げると、再び白濁が発生する。これは液晶相転移温度を下回ることによって、有機ナノチューブが分子間相互作用によって再集合し、有機ナノチューブの分子構造が再構成されたためである。有機ナノチューブは粉末状態では水に対する分散性が低く、同物質同士のバンドルが強いが、このように一度液晶相転移温度以上に温度を上げ、構造を分解し、再構成させることで均一に分散した溶液を作成することができる。   At room temperature, most of the organic nanotubes settled on the bottom without being dispersed in water. These represent the strength of the bundle without being dispersed in the water when stirred. Heating was gradually performed from this state to raise the temperature. By increasing the temperature, the organic nanotubes gradually disperse and become white and cloudy as seen in the figure. When the temperature was close to 60 ° C., the precipitate was almost gone. When the liquid crystal phase transition temperature was raised, the cloudiness began to disappear and a translucent solution was obtained. This is considered to be because the molecular structure of the organic nanotube was decomposed by raising the temperature above the liquid crystal phase transition temperature. When heating of the completely decomposed solution is stopped and the temperature is lowered below the liquid crystal layer transition temperature, white turbidity occurs again. This is because the organic nanotubes were reassembled by the intermolecular interaction due to being below the liquid crystal phase transition temperature, and the molecular structure of the organic nanotubes was reconfigured. Organic nanotubes have low water dispersibility in the powder state and strong bundling of the same material. In this way, once the temperature is raised above the liquid crystal phase transition temperature, the structure is decomposed and reconstituted to uniformly disperse. A solution can be made.

抵抗低減効果を発揮するには、有機ナノチューブが液中に均一に分散するだけでなく、長鎖状ネットワーク構造を形成する必要がある。有機ナノチューブは名前の由来通り、ナノメートルスケールの物質なので肉眼で構造を確認することはできない。よって、分散させた溶液をよりミクロな視点から調査するために、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて観察を行った。これにより、抵抗低減に必要な長鎖状ネットワークを作成した有機ナノチューブ水溶液が生成されているか否か判断することができる。また、この観察を行うことにより、前項で述べた自己集合の特性を確認することにもなる。   In order to exert the resistance reduction effect, it is necessary not only to uniformly disperse the organic nanotubes in the liquid but also to form a long chain network structure. As the name suggests, organic nanotubes are nanometer-scale substances, so the structure cannot be confirmed with the naked eye. Therefore, in order to investigate the dispersed solution from a more microscopic viewpoint, observation was performed using a scanning electron microscope (FE-SEM). Thereby, it can be judged whether the organic nanotube aqueous solution which produced the long-chain network required for resistance reduction is produced | generated. In addition, this observation also confirms the self-assembly characteristics described in the previous section.

図4は、有機ナノチューブの濃度を変えたときの形成されたネットワーク構造の様子を示す顕微鏡観察の結果である。観察は、有機ナノチューブ濃度を500、1000、1500、3000ppmに変え、上述した手順で粉末状態の有機ナノチューブを液晶層転移温度以上まで加熱した後に冷却して行った。一度液体中に溶解させた有機ナノチューブが再構成され、全体的にほぼ均一に分散していることから、先ほどの手順で分散が正確になされたことが実証することができる。また、分散された有機ナノチューブにはその濃度によりそれぞれに差が発生していることが分かる。500ppmの結果を見ると、有機ナノチューブ同士の連結はあまり見られない。しかし、1000ppm、1500ppmと濃度を上げることにより、有機ナノチューブはより長く、連結はより密になっていき、ネットワーク構造が生成されていくことがわかる。3000ppmになるとネットワーク構造は超過密となり、500ppmとの差が大きいことがわかる。   FIG. 4 is a result of microscopic observation showing a state of the formed network structure when the concentration of the organic nanotube is changed. The observation was performed by changing the organic nanotube concentration to 500, 1000, 1500, and 3000 ppm, heating the powdered organic nanotube to the liquid crystal layer transition temperature or higher in the above-described procedure, and then cooling it. Since the organic nanotube once dissolved in the liquid is reconstituted and dispersed almost uniformly as a whole, it can be proved that the dispersion was accurately performed by the above procedure. In addition, it can be seen that there is a difference between the dispersed organic nanotubes depending on their concentrations. Looking at the result of 500 ppm, the connection between the organic nanotubes is not so much seen. However, it can be seen that by increasing the concentration to 1000 ppm and 1500 ppm, the organic nanotubes become longer and the connection becomes denser, and a network structure is generated. It can be seen that the network structure becomes excessively dense at 3000 ppm and the difference from 500 ppm is large.

これらの結果から、上述した手順で有機ナノチューブを水中に分散させることが可能なこと、自己集合の特性が真であること、有機ナノチューブ水溶液は1000ppm程度から長鎖状ネットワーク構造を構成し始めるということが分かる。抵抗低減効果にはネットワーク構造の構成が必要なことから、抵抗低減効果のためには、有機ナノチューブの濃度を1000ppm以上とすることが好ましいと言える。   From these results, it is possible to disperse organic nanotubes in water according to the procedure described above, the self-assembly characteristic is true, and the organic nanotube aqueous solution starts to form a long-chain network structure from about 1000 ppm. I understand. Since the resistance reduction effect requires a network structure, it can be said that the organic nanotube concentration is preferably 1000 ppm or more for the resistance reduction effect.

次に、上述のようにして有機ナノチューブから作製する抵抗低減剤の抵抗低減効果を確認する。   Next, the resistance reduction effect of the resistance reducing agent produced from the organic nanotube as described above is confirmed.

図5は、抵抗低減剤の効果確認試験で使用した円管水路の模式図を示す。本試験では、抵抗低減剤を添加する液体として水道水を使用した。水路は、内径10mmのアクリルパイプのテストセクション、流量調節バルブ、ポンプ、注水用継ぎ手から構成され、その全長は約8m、容量は0.628Lとなっている。また、テストセクションの詳細を図6に示す。十分乱流に発達した流れを計測するため、助走区間を1mとり、実際に差圧を測定するテストセクションの長さを2mとした。テストセクション上流側と下流側に差圧計を接続し、これにより差圧を測定する。これと同時に流量と水温を測定し、管摩擦係数とレイノルズ数に変換し、レイノルズ数に対する管摩擦係数の変化を調査する。測定する有機ナノチューブの濃度は0ppm、1000ppm、1500ppm、2000ppm、3000ppmとした。   FIG. 5 is a schematic diagram of a circular pipe channel used in the effect confirmation test of the resistance reducing agent. In this test, tap water was used as the liquid to which the resistance reducing agent was added. The water channel is composed of an acrylic pipe test section having an inner diameter of 10 mm, a flow control valve, a pump, and a joint for water injection. The total length is about 8 m and the capacity is 0.628 L. Details of the test section are shown in FIG. In order to measure the flow that has developed into sufficiently turbulent flow, the run section was 1 m, and the length of the test section that actually measured the differential pressure was 2 m. A differential pressure gauge is connected upstream and downstream of the test section to measure the differential pressure. At the same time, the flow rate and the water temperature are measured and converted to the tube friction coefficient and the Reynolds number, and the change of the tube friction coefficient with respect to the Reynolds number is investigated. The density | concentration of the organic nanotube to measure was 0 ppm, 1000 ppm, 1500 ppm, 2000 ppm, and 3000 ppm.

図7〜図11に円管水路を用いた実験の結果を示す。各図にはその濃度に対応する電子顕微鏡の結果を共に添付する。なお、実験結果の比較には実験式であるハーゲン・ポアズイユの式(Hagen-Poiseuille equation)とブラジウスの式(Blasius' formula)を用いている。ハーゲン・ポアズイユの式は層流区間の式、ブラジウスの式は乱流区間を表す式である。今回は、横軸をレイノルズ数、縦軸を管摩擦係数として結果を整理しているので、計測される値がこれらの実験式の下方にあること場合、抵抗低減効果があると判断することができる。また、その差を抵抗低減率(DR)として計算する。   The result of the experiment using a circular pipe channel is shown in FIGS. Each figure is accompanied by an electron microscope result corresponding to the concentration. For comparison of the experimental results, the Hagen-Poiseuille equation and the Blasius' formula, which are empirical formulas, are used. The Hagen-Poiseuille equation is a laminar flow equation, and the Blasius equation is a turbulent flow equation. This time, the results are organized with the Reynolds number on the horizontal axis and the pipe friction coefficient on the vertical axis, so if the measured value is below these empirical formulas, it can be judged that there is a resistance reduction effect. it can. The difference is calculated as a resistance reduction rate (DR).

図7は有機ナノチューブの濃度が0ppm、すなわち水道水のみを流したときの試験結果である。これにより実験装置の信頼度を確認することができる。プロットされている点をみると、ほぼ全てが実験式により得られる直線上にのっていることがわかる。分布もDR換算で3.5〜−3.0%、平均−0.4%となり、実験装置として十分機能していることが分かる。この結果を考慮して、最低4%の抵抗低減があったときに、抵抗低減効果ありと判断した。   FIG. 7 shows test results when the concentration of organic nanotubes is 0 ppm, that is, when only tap water is passed. Thereby, the reliability of the experimental apparatus can be confirmed. Looking at the plotted points, it can be seen that almost everything is on the straight line obtained by the empirical formula. The distribution is 3.5 to -3.0% in terms of DR, and the average is -0.4%. Considering this result, it was judged that there was a resistance reduction effect when there was a minimum 4% resistance reduction.

図8は有機ナノチューブの濃度が1000ppmのときの試験結果である。実際に抵抗低減剤として有機ナノチューブを加えた水溶液を流すことで、計測された値に変化が生じる。値は若干ばらつき、DR分布が6.5〜−5.7%、平均DRが0.7%となった。抵抗低減効果ありと判断することはこの時点では難しいが、有機ナノチューブを加えたことにより確実に変化が発生していることが分かる。   FIG. 8 shows the test results when the concentration of the organic nanotube is 1000 ppm. Actually, a measured value is changed by flowing an aqueous solution to which an organic nanotube is added as a resistance reducing agent. Values varied slightly, with a DR distribution of 6.5-5.7% and an average DR of 0.7%. Although it is difficult to judge that there is a resistance reduction effect at this point, it can be seen that a change has surely occurred due to the addition of the organic nanotube.

図9は有機ナノチューブの濃度が1500ppmのときの試験結果である。有機ナノチューブの濃度を増加させることで算出される値のばらつきはより大きくなり、少し図8の場合よりも分布が少し抵抗低減側へ動いていることが分かる。DRの分布は8.1〜−4.4%、平均DRは2.1%となる。有機ナノチューブの濃度を増加させたことにより、有機ナノチューブの濃度が低い場合と比較して、計測値に変化があることが分かる。   FIG. 9 shows the test results when the concentration of the organic nanotube is 1500 ppm. It can be seen that the variation in the value calculated by increasing the concentration of the organic nanotubes becomes larger, and the distribution slightly moves to the resistance reduction side than in the case of FIG. The DR distribution is 8.1 to -4.4%, and the average DR is 2.1%. It can be seen that there is a change in the measured value by increasing the concentration of the organic nanotubes as compared with the case where the concentration of the organic nanotubes is low.

図10は有機ナノチューブの濃度が2000ppmのときの試験結果である。ここで着目すべき点は、全ての値が抵抗低減側で観測されたことである。これまでの計測では抵抗増加側の値が計算されることもあったが、それらはなくなり、急激に抵抗低減側へと値が移動した。DR分布は9.8〜3.0%、平均DR6.5%となり、平均値が基準とした4%を超えており、抵抗低減効果の発生が明確に確認された。   FIG. 10 shows the test results when the concentration of the organic nanotube is 2000 ppm. What should be noted here is that all values were observed on the resistance reduction side. In the measurement so far, values on the resistance increasing side were sometimes calculated, but they disappeared, and the value rapidly moved to the resistance decreasing side. The DR distribution was 9.8 to 3.0%, and the average DR was 6.5%. The average value exceeded 4% as a reference, and the occurrence of the resistance reduction effect was clearly confirmed.

図11は有機ナノチューブの濃度が3000ppmのときの試験結果である。これまでの傾向通り、抵抗低減効果は増加し、DR分布は18〜3.3%、平均DR10%と確実に抵抗低減効果があると判断することができる結果となっていることが分かる。   FIG. 11 shows the test results when the concentration of the organic nanotube is 3000 ppm. It can be seen that the resistance reduction effect increases, and the DR distribution is 18 to 3.3%, and the average DR is 10%, and it can be determined that there is a resistance reduction effect as expected.

効果確認試験の結果より、有機ナノチューブを抵抗低減剤として使用する場合、3000ppmまでは定量的な抵抗低減効果の増加を確認することができると言える。   From the results of the effect confirmation test, it can be said that when organic nanotubes are used as a resistance reducing agent, a quantitative increase in the resistance reducing effect can be confirmed up to 3000 ppm.

以上の加熱の様子の観察の結果、顕微鏡観察の結果、抵抗低減効果の確認試験の結果から、液体に有機ナノチューブを添加したものを液状相転移温度以上まで加熱した後に冷却することによって、有機ナノチューブ同士のバンドルを解いて水にほぼ均一に分散させることができることが証明された。また、有機ナノチューブの濃度が低い場合にはネットワーク構造があまり発達せず、抵抗低減効果は低いが、液体中の有機ナノチューブの濃度を1000ppm以上とすることによって長鎖状ネットワーク構造をある程度密に形成し、抵抗低減剤としての利用が十分に可能であることが分かった。さらに、濃度を上げることによって抵抗低減効果が向上することも分かった。   As a result of observation of the above heating state, as a result of microscopic observation, as a result of a confirmation test of the resistance reduction effect, an organic nanotube added by adding an organic nanotube to a liquid is heated to a temperature higher than the liquid phase transition temperature and then cooled. It was proved that the bundles of each other can be unwound and dispersed almost uniformly in water. In addition, when the concentration of organic nanotubes is low, the network structure does not develop much, and the resistance reduction effect is low, but by forming the concentration of organic nanotubes in the liquid at 1000 ppm or more, a long chain network structure is formed to some extent densely. As a result, it has been found that it can be sufficiently used as a resistance reducing agent. Furthermore, it has been found that the resistance reduction effect is improved by increasing the concentration.

以上、図示される実施形態を参照して、本発明による抵抗低減剤及びその製造方法を説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、粉末状の有機ナノチューブを液体中に添加したものを液晶層転移温度以上まで加熱した後に冷却することによって、有機ナノチューブを液体中に均一に分散させ且つネットワーク構造を形成させているが、他の方法によって有機ナノチューブを液体中に均一に分散させ且つネットワーク構造を形成させてもよい。また、粉末状以外の形態の有機ナノチューブを用いることも可能である。



As mentioned above, although the resistance reducing agent by this invention and its manufacturing method were demonstrated with reference to embodiment shown in figure, this invention is not limited to embodiment. For example, in the embodiment, a powdered organic nanotube added to a liquid is heated to a liquid crystal layer transition temperature or higher and then cooled to uniformly disperse the organic nanotube in the liquid and form a network structure. However, the organic nanotubes may be uniformly dispersed in the liquid and a network structure may be formed by other methods. It is also possible to use organic nanotubes in a form other than powder.



Claims (9)

管内を流れる液体の摩擦抵抗を低減させるための抵抗低減剤であって、
液体中に均一に分散させられ且つネットワーク構造を形成した有機ナノチューブを含有することを特徴とする抵抗低減剤。
A resistance reducing agent for reducing the frictional resistance of the liquid flowing in the pipe,
A resistance-reducing agent comprising organic nanotubes uniformly dispersed in a liquid and having a network structure.
前記有機ナノチューブはブドウ糖系有機ナノチューブである、請求項1に記載の抵抗低減剤。   The resistance reducing agent according to claim 1, wherein the organic nanotube is a glucose-based organic nanotube. 前記ブドウ糖系有機ナノチューブはブドウ糖とオレイン酸がアミノ結合を介して連結した糖脂質誘導体から生成した有機ナノチューブである、請求項2に記載の抵抗低減剤。   The resistance reducing agent according to claim 2, wherein the glucose organic nanotube is an organic nanotube formed from a glycolipid derivative in which glucose and oleic acid are linked via an amino bond. 前記有機ナノチューブの濃度は、前記管内の液体中に添加されたときに1000ppm以上とされる、請求項1から請求項3の何れか一項に記載の抵抗低減剤。   The resistance reducing agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the organic nanotube is 1000 ppm or more when added to the liquid in the tube. 前記有機ナノチューブを加えた液体を前記有機ナノチューブの液晶相転移温度以上に加熱した後に冷却することによって、前記有機ナノチューブを液体中に均一に分散させ且つネットワーク構造を形成させた、請求項1から請求項4の何れか一項に記載の抵抗低減剤。   The liquid to which the organic nanotube is added is heated to a temperature higher than a liquid crystal phase transition temperature of the organic nanotube and then cooled to uniformly disperse the organic nanotube in the liquid and form a network structure. Item 5. The resistance reducing agent according to any one of Items 4. 管内を流れる液体の摩擦抵抗を低減させるための抵抗低減剤を製造する方法であって、
有機ナノチューブを液体に添加するステップと、
前記有機ナノチューブを添加した液体を前記有機ナノチューブの液晶相転移温度以上に加熱し、前記有機ナノチューブを前記液体中に溶解させるステップと、
前記有機ナノチューブが溶解した液体を前記有機ナノチューブの液晶相転移温度以下まで冷却し、前記有機ナノチューブを前記液体中に分散させ且つ前記有機ナノチューブのネットワーク構造を形成させるステップと、
を含むことを特徴とする抵抗低減剤を製造する方法。
A method for producing a resistance reducing agent for reducing the frictional resistance of a liquid flowing in a pipe,
Adding organic nanotubes to the liquid;
Heating the liquid added with the organic nanotubes to a temperature higher than a liquid crystal phase transition temperature of the organic nanotubes, and dissolving the organic nanotubes in the liquid;
Cooling the liquid in which the organic nanotubes are dissolved to a temperature equal to or lower than a liquid crystal phase transition temperature of the organic nanotubes, dispersing the organic nanotubes in the liquid and forming a network structure of the organic nanotubes;
A process for producing a resistance reducing agent comprising:
前記有機ナノチューブはブドウ糖系有機ナノチューブである、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the organic nanotube is a glucose-based organic nanotube. 前記ブドウ糖系有機ナノチューブはブドウ糖とオレイン酸がアミノ結合を介して連結した糖脂質誘導体から生成した有機ナノチューブである、は請求項7に記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the glucose-based organic nanotube is an organic nanotube generated from a glycolipid derivative in which glucose and oleic acid are linked via an amino bond. 前記有機ナノチューブを液体に添加するステップにおいて、前記有機ナノチューブの濃度を1000ppm以上にする、請求項6から請求項8の何れか一項に記載の抵抗低減剤。   The resistance reducing agent according to any one of claims 6 to 8, wherein in the step of adding the organic nanotube to the liquid, the concentration of the organic nanotube is set to 1000 ppm or more.
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CN114806525B (en) * 2022-05-29 2023-12-15 西安力勘石油能源科技有限公司 Oil drag reducer with good shearing resistance and preparation method thereof

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