(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．凝固点降下剤、及び
ｂ．ナノ結晶セルロース及び１つ又は複数の水溶性ポリマー増粘剤を含む増粘剤
を含む航空機用防氷組成物。
【請求項２】
前記凝固点降下剤がグリコール水溶液である、請求項１に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項３】
前記グリコール水溶液が、前記航空機用防氷組成物の少なくとも４０重量％を構成する、請求項２に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項４】
前記グリコール水溶液が、前記航空機用防氷組成物の５０〜９５重量％を構成する、請求項３に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項５】
前記グリコール水溶液が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレントリオール及び１，２−プロパンジオールからなる群から選択される、請求項２に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項６】
前記ナノ結晶セルロースが、前記航空機用防氷組成物の０．２５〜５重量％の量で存在する、請求項１に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項７】
前記ナノ結晶セルロースが、前記航空機用防氷組成物の０．２５〜２重量％の量で存在する、請求項６に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項８】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、前記航空機用防氷組成物の０．１〜２重量％の量で存在する、請求項７に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項９】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、前記航空機用防氷組成物の０．１〜０．５重量％の量で存在する、請求項８に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項１０】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、架橋ポリアクリレート、カルボキシポリメチレン、多糖、会合性合成ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及び疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される、請求項７に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項１１】
前記多糖が、キサンタンガム、グアーガム又はカラギーナンである、請求項１０に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項１２】
界面活性剤、腐食防止剤、消泡剤、着色剤及び防炎剤からなる群から選択される１つ又は複数の成分をさらに含む、請求項１に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項１３】
トリエチルアミン及び水酸化カリウムから選択されるｐＨ調整剤をさらに含む、請求項１に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項１４】
前記増粘剤として、前記ナノ結晶セルロースを前記航空機用防氷組成物の０．５重量％及びヒドロキシエチルセルロースを前記航空機用防氷組成物の０．２重量％含む、請求項１に記載の航空機用防氷組成物。
【請求項１５】
ａ．水溶性ポリマー増粘剤、及び
ｂ．ナノ結晶セルロース
を含む増粘組成物。
【請求項１６】
前記ナノ結晶セルロースが、前記増粘組成物の０．１〜１．０重量％の量で存在する、請求項１５に記載の増粘組成物。
【請求項１７】
前記ポリマー増粘剤が、前記増粘組成物の０．１〜５．０重量％の量で存在する、請求項１５に記載の増粘組成物。
【請求項１８】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、架橋ポリアクリレート、カルボキシポリメチレン、多糖、会合性合成ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及び疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される、請求項１５に記載の増粘組成物。
【請求項１９】
前記多糖が、キサンタンガム、グアーガム又はカラギーナンである、請求項１８に記載の増粘組成物。
【請求項２０】
前記ナノ結晶セルロースを０．５重量％及びヒドロキシエチルセルロースを０．２重量％含む、請求項１７に記載の増粘組成物。
【請求項２１】
航空機用防氷組成物又は除氷組成物の製造における、１つ又は複数の水溶性ポリマー増粘剤と併用される、ナノ結晶セルロースの使用。
【請求項２２】
グリコール水溶液である凝固点降下剤と併用される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２３】
前記グリコール水溶液が、前記航空機用防氷組成物の少なくとも４０重量％を構成する、請求項２２に記載の使用。
【請求項２４】
前記グリコール水溶液が、前記航空機用防氷組成物の５０〜９５重量％を構成する、請求項２２に記載の使用。
【請求項２５】
前記グリコール水溶液が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレントリオール及び１，２−プロパンジオールからなる群から選択される、請求項２２に記載の使用。
【請求項２６】
前記ナノ結晶セルロースが、前記航空機用防氷組成物の０．２５〜５重量％の量で使用される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２７】
前記ナノ結晶セルロースが、前記航空機用防氷組成物の０．２５〜２重量％の量で使用される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２８】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、前記増粘組成物の０．１〜２重量％の量で存在する、請求項２１に記載の使用。
【請求項２９】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、前記増粘組成物の０．１〜０．５重量％の量で存在する、請求項２１に記載の使用。
【請求項３０】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、架橋ポリアクリレート、カルボキシポリメチレン、多糖、会合性合成ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及び疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される、請求項２１に記載の使用。
【請求項３１】
前記多糖が、キサンタンガム、グアーガム又はカラギーナンである、請求項３０に記載の使用。
【請求項３２】
前記増粘剤が、前記ナノ結晶セルロースを０．５重量％及びヒドロキシエチルセルロースを０．２重量％含む、請求項２１に記載の使用。
【請求項３３】
１つ又は複数の水溶性ポリマー増粘剤を含む増粘組成物中におけるナノ結晶セルロースの使用。
【請求項３４】
前記ナノ結晶セルロースが、前記増粘組成物の０．１〜１．０重量％の量で存在する、請求項３３に記載の使用。
【請求項３５】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、前記増粘組成物の０．１〜５．０重量％の量で存在する、請求項３４に記載の使用。
【請求項３６】
前記水溶性ポリマー増粘剤が、架橋ポリアクリレート、カルボキシポリメチレン、多糖、会合性合成ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及び疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロースからなる群から選択される、請求項３４に記載の使用。
【請求項３７】
前記多糖が、キサンタンガム、グアーガム又はカラギーナンである、請求項３６に記載の使用。
【請求項３８】
前記増粘剤が、前記ナノ結晶セルロースを０．５重量％及びヒドロキシエチルセルロースを０．２重量％含む、請求項３３に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、ナノ結晶セルロースを用いて処方した航空機用防氷液及びその適用に関する。
【０００２】
［発明の背景］
米国連邦航空局（ＦＡＡ）、カナダ運輸省及び他の国際的な同等の機関により確立された規制は、航空機の翼、プロペラ又は操縦翼面に、霜、氷又は雪が付着した際には、いかなる航空機の離陸も禁止している。規制はまた、運航者が承認済みの除氷又は防氷プログラムを有していない限り、航空機に霜、氷又は雪が付着することを合理的に予測し得る、いかなる時点の離陸も禁止している。
【０００３】
北米及び欧州の航空界で発達した慣行は、積もった雪及び他の着氷性の降水を除氷し、次いで、離陸の前に航空機を防氷するものである。航空機の除氷及び防氷の目的は、離陸前及び離陸時において、航空機の翼と他の空力的に敏感な領域をきれいに保つことである。
【０００４】
航空機の除氷は、既に着氷性の降水（ｆｒｅｅｚｉｎｇ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ）が積もった航空機の表面をきれいにするため、加熱した航空機用除氷液を適用することにより行われる。市販の除氷液は、一般に、凝固点降下剤として作用するエチレングリコール又はプロピレングリコールと水との混合物等のグリコール溶液である。
【０００５】
航空機の防氷は、処理する航空機表面上における霜又は氷の継続的形成、及び雪又は水雪の積もりから防護する予防的な処置である。航空機の防氷は、航空機が除氷された後に、航空機用防氷液（ＡＡＦ）を適用することにより行われる。防氷液は、水溶性ポリマーを用いて増粘したグリコール溶液であることが多い。ＡＡＦ中におけるグリコール溶液及び水溶性ポリマーの典型的な濃度は、それぞれ４０〜９５重量％及び０．１〜０．５重量％である。ＡＡＦは通常、航空機の表面上に一時的な防護層を形成するため、加熱せずに適用される。ＡＡＦの層は氷結した降水（ｆｒｏｚｅｎ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）よりも低い凝固点を有し、氷結した降水は防氷液と接触すると融解する。
【０００６】
水溶性ポリマー増粘剤は、防氷液が傾斜した航空機の表面から流れ落ちるのを防ぐ。これは、航空機が離陸に向けて待機している間、繰り返し防氷液を適用することを必要とすることなく降水から航空機を守るのに重要である。しかし、融解する降水によって液層が希釈されていくにつれ、度々その粘度は下がり、防氷液層は薄まって効果が低くなり、氷結した降水が積もり始める。
【０００７】
逆に、濃すぎる防氷液は、離陸時にみられるような高剪断速度においてさえ航空機の表面に粘着するであろう。これは、不安定な空力特性につながる可能性があり、航空機の揚力及びバランスについての有害な影響を有する。
【０００８】
故に、地上走行及び待機時のような低剪断状態の間、濃さ及び粘度を保持し、しかしまた高剪断状態、すなわち離陸時においては容易にずり落ちる、航空機用防氷液の増粘剤を開発することが極めて重要である。このような非ニュートン流体は、異なる剪断状態において粘度を有利に変化させるはずである。
【０００９】
［発明の概要］
本発明は、凝固点降下剤及びナノ結晶セルロースを含む増粘剤を含む、航空機用防氷組成物を提供する。
【００１０】
本発明はまた、水溶性ポリマー増粘剤及びナノ結晶セルロースを含む、増粘組成物を提供する。
【００１１】
本発明は、防氷組成物の製造におけるナノ結晶セルロースの使用をさらに提供する。
【００１２】
本発明はさらに、増粘組成物中におけるナノ結晶セルロースの使用を提供する。
【００１３】
ここで、本発明を以下の図面に関してさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】防氷液を塗布された航空機の翼の断面図であり、翼の表面全体に防氷液により形成された防護層を示している。
【図２】本発明のナノ結晶セルロースを作製する２つの好適な方法の概略図である。
【図３】ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）単独、０．５％のナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）と併用したＨＥＣ、０．５％のコロイド状微結晶（ＭＣＣ）と併用したＨＥＣ、２％のＮＣＣ及び２％のＭＣＣの粘度対剪断速度を示すグラフである。
【００１５】
［好適な実施形態の詳細な説明］
本発明について説明する際、本明細書中で定義されていない全ての用語は、それらの一般的な当技術分野で認識されている意味を有する。本明細書中で使用される場合、用語「約」は、プラスマイナス１０％の範囲差、又は適切な測定装置若しくは機器の許容誤差の範囲内を指す。
【００１６】
航空機用防氷液の評価においては、２つの重要な性能特性、すなわち来るべき氷結した降水に対する防護時間又は保持時間及び離陸時の航空機表面に対する防氷液の空力的影響がある。以下に、これらをさらに詳細に論じる。
【００１７】
ＳＡＥ規格は、防氷性能に対する２つの要求事項、すなわち水噴霧耐性試験（ＷＳＥＴ）及び高湿度耐性試験（ＨＨＥＴ）を規定しており、それらは耐候試験室にて実施される。
【００１８】
ＷＳＥＴにおける降水の速度は、典型的には５ｇ／ｄｍ２ｈであり、気温及び表面温度は−５．０℃に設定される。高湿度耐性試験（ＨＨＥＴ）は、典型的には一晩駐機する間の霜の蓄積を表すものである。ＨＨＥＴにおける氷の凝結の速度は、典型的には０．３ｇ／ｄｍ２ｈであり、気温は０℃に設定され、表面温度は−５℃に設定され、空気湿度は９６％に設定される。
【００１９】
試験の手順は、ＷＳＥＴ及びＨＨＥＴ両試験とも同様である。防氷液の薄膜を適用し、液体が安定した厚さに達するための５分間の静置時間の後、降水を開始する。氷が２．５ｃｍ長に達するのに必要とした時間を、防氷液の標準的な保持時間として記録する。図１は、氷結した降水１４から防護する防氷液１２の層を塗布された航空機の翼１０を示す。
【００２０】
航空機の翼表面上に留まっている除氷液及び防氷液は、通常、気流の剪断作用によって離陸時に流れ落ちなければならない。液体の粘度が高く離陸速度においてずり落ちない場合、これは航空機の空力性能及び揚力損失特性に有害な影響を及ぼし得る。さらには、液体は低い気温において、一般に粘性が高まり、該液体が流れ落ちるのをより困難にする。
【００２１】
航空機が離陸走行において速度を増すと、空力的剪断力によって液体は航空機の表面から流れ落ちる。航空機からずり落ちる液体の量は、離陸走行時に達する速度及びそのような速度に達するまでの時間による。２つの別個の空力的合格基準があり、１つはターボジェット等の回転速度が速めの航空機用、１つはターボプロップコミューター等の回転速度が遅めの航空機用である。試験の目的は、除氷液又は防氷液が、離陸時、すなわち地上での加速及び上昇の際に航空機の表面から流れ落ちるときに、それらが許容空力特性を有する最も低い温度を求めることである。
【００２２】
除氷液及び防氷液に対するＳＡＥの空力的合格基準は、低温風洞内における平板上での境界層の排除厚さ（ＢＬＤＴ）の評価に基づく。ＢＬＤＴは、航空機離陸時の揚力損失に直接関係する。この試験時に、試験部分の床面に残った液体の量も測定し報告される。
【００２３】
航空機上での液体の性能特性に加えて、液体はまた良好な取り扱い特性を有していなければならず、その流動性は、航空機表面への噴霧前及び噴霧時における液体の取り扱い中に劣化するべきではない。したがって、剪断安定性及び熱安定性は、航空機用防氷液の２つの重要な取り扱い特性である。
【００２４】
航空機用防氷液は、貯蔵タンクから除氷車へポンプで送られ、スプレーノズルを通して噴霧される。この種の流れは、防氷液において高剪断速度を生じさせる。高分子量のポリマー増粘剤は、剪断速度に対して本質的に敏感であり、度々分解して、その増粘特性及び粘度上昇特性を恒久的に失う。防氷組成物中のポリマー増粘剤が分解すれば、当然粘度が下がり、液体はその氷に対する防護特性を失う。故に防氷液配合物は、統制された試験手順下において、その低剪断速度粘度の２０％超を失わないことが求められる。
【００２５】
防氷液配合物は、航空機の表面上において最大の塗布効率を得るため、一般的に加熱せずに適用される。それでもやはり、配合物中のポリマー増粘剤は、加熱下で分解し、恒常的な粘度の低下を起こすべきではない。
【００２６】
本発明は、ナノ結晶セルロースの形での新規な増粘剤及び増粘剤成分を提供する。
【００２７】
セルロースは、ヘミセルロース及びリグニンと共に木質バイオマス及び農業バイオマスを構成する天然ポリマー材料である。それは、１−４  β−グリコシド結合により連結されたグルコースの繰り返し単位のホモポリマーである。１−４  β−結合によってセルロースは直鎖状に形成され、それらは水素結合を通して相互に強力に作用し合う。その規則的な構造及び強力な水素結合のため、セルロースポリマーは高結晶質であり、凝集して部分構造体及びミクロフィブリルを形成する。次に、ミクロフィブリルが凝集して、セルロース系繊維を形成する。
【００２８】
木質バイオマス又は農業バイオマスから精製したセルロースは、細菌のプロセスにより大規模に崩壊又は生成することができる。セルロース系材料がナノサイズの繊維により構成され、該材料の性質がそのナノファイバーの構造により決定する場合、これらのポリマーはナノセルロースと言われる。一般的に、ナノセルロースは、およそ２０〜２００の長さ／直径比を有する棒状のフィブリルである。好ましくは、ナノセルロースは、約６０ｎｍ未満、より好ましくは約４ｎｍ〜約１５ｎｍの直径、及び約１５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの長さを有する。
【００２９】
一般的にナノセルロースの調製は２つの方法により説明することができ、そのいずれも図２に示されている。第１の方法においては、ナノセルロースは、木質繊維又は農業繊維の化学パルプから、主に酸加水分解によって非晶領域を除き、次いでナノサイズのフィブリルを生成することにより調製することができる。最終段階において、個々のウィスカー又は微結晶は、超音波処理するか、又は高剪断マイクロフルイダイザーに通すかのいずれかによって、水性懸濁液中で生成及び安定化される。この種の調製材料は、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）、セルロースナノ結晶、セルロースナノファイバー又はセルロースウィスカーと称される。
【００３０】
第２の方法は、主に物理的処理である。セルロースミクロフィブリル又はミクロフィブリル化セルロースと呼ばれる、数十ナノメートル（ｎｍ）〜数マイクロメートル（μｍ）の直径を有するミクロフィブリルの束が、高圧均質化及び粉砕処理を用いることにより生成される。高強度超音波処理を用いた新規な工程も、天然のセルロース繊維からフィブリルを単離するのに用いられてきた。高強度超音波は、非常に強い機械的振動力を生み出すことができ、そのためセルロースフィブリルのバイオマスからの分離が、超音波の流体力の作用によって可能となる。この方法は、約６０ｎｍ未満、より好ましくは約４ｎｍ〜約１５ｎｍの直径、及び１０００ｎｍ未満の長さを有するミクロフィブリル化セルロースを生成する。ミクロフィブリル化セルロースには、任意選択によりさらに化学的、酵素的及び／又は機械的処理を施すことができる。
【００３１】
上記の工程により調製されるようなナノ結晶セルロース及びミクロフィブリル化セルロースは、増粘剤として使用した場合、単独でも、従来の水溶性ポリマー増粘剤を含む増粘組成物中でも有効であることが判明した。これらの増粘組成物をさらに、周知の凝固点降下剤及び他の一般に知られている添加剤と組み合わせて、有効な防氷組成物を形成することができる。
【００３２】
防氷配合物の理想的なレオロジー調整システムは、航空機が停止している間に増粘して航空機の表面に塗布層を形成するべきである。さらに、液体の粘度は、来るべき着氷性の雨の結果による希釈と共に急激に下がるべきではない。
【００３３】
防氷配合物は、航空機が静止している間に、重力の下で、傾斜した航空機の表面上を流れるべきではない。静止時の傾斜表面上の防氷液に対応する流れの剪断速度は、０．０１〜０．２ｓｅｃ−１である。故に、レオロジー調整剤の増粘効率及び防氷防護特性は、本明細書で低剪断速度（ＬＳＲ）として定義する０．１３ｓｅｃ−１における粘度を測定することにより評価できる。傾斜した航空機の翼表面上に防氷液の濃い防護層を形成するためには、０．１３ｓｅｃ−１剪断速度における粘度は、可能な限り高いことが望ましく、５Ｐａ・ｓ超がより好ましい。さらに、このような高粘度によって、着氷性の雨での希釈による層の減粘が緩和される。
【００３４】
図３は、５つの異なる増粘剤組成物の粘度−剪断速度の関係を示し、ＮＣＣを含む増粘剤の低剪断速度粘度の有意な上昇を示している。２％のＭＣＣの低剪断粘度は２％のＮＣＣよりも高いものの、ＨＥＣと併用した０．５％のＮＣＣを含む増粘剤は、同じ剪断速度におけるＨＥＣと併用した０．５％のＭＣＣよりもほぼ２桁分高い低剪断粘度を示していることが分かる。
【００３５】
揚力損失の影響を最小限にするためには、防氷配合物は、航空機の速度の加速時に波の形成を最小限にして容易に流れ落ちるべきである。流れ落ちるときの剪断速度は、１０〜２０ｓｅｃ−１の剪断速度範囲に相当する。防氷液の粘度は、この剪断速度範囲において低くなければならず、且つ生じ得る気温低下と共に急激に上昇するべきではない。ＢＬＤＴ試験を通過するためには、２０ｓｅｃ−１における粘度は０．７５Ｐａ・ｓより高くてはならない。故に、本明細書で高剪断速度（ＨＳＲ）として定義する２０ｓｅｃ−１において測定される防氷粘度を用いて、揚力損失及びＢＬＤＴ性能の特性を評価することができる。
【００３６】
本発明において使用するセルロースナノファイバーは、一般の水溶性ポリマー増粘剤のポリマー鎖との可逆的な物理的連結を形成する水素結合のネットワーク中に取り込まれ、それによって増粘組成物の粘度を上昇させるものと仮定される。該物理的連結は、分枝状ポリマー増粘剤同士の間における化学結合とも、また会合性ポリマー増粘剤同士の間における疎水的相互作用とも異なる。該物理的連結は高剪断状態では容易に壊れ、それによって航空機離陸時における低粘度が可能となる。該物理的連結は、次いで剪断速度が低下すると、再形成する傾向がある。この可逆的な連結によって、航空機用防氷液に必要とされる、所望のＬＳＲ状態における高粘度及びＨＳＲ状態における低粘度が得られる。それにより、高剪断状態下での分枝状ポリマー増粘剤に典型的にみられる損傷も回避される。
【００３７】
ナノ結晶セルロースと併用して本件の増粘組成物を形成し得る水溶性ポリマー増粘剤としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＥＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、架橋ポリアクリレート、カルボキシポリメチレン、キサンタンガム、グアーガム及びカラギーナン等の多糖を挙げることができる。増粘組成物は、好ましくは、該増粘組成物の０．１〜１．０重量％の量のナノ結晶セルロース、及び該増粘組成物の０．１〜５．０重量％の量の１つ又は複数のポリマー増粘剤により構成される。最も好適な増粘組成物は、０．５重量％のナノ結晶セルロース及び０．２重量％のヒドロキシエチルセルロース又は他の水溶性ポリマーである。
【００３８】
本発明の航空機用防氷液はまた、一般に凝固点降下剤を含有する。凝固点降下剤は、典型的にはアルカリ性グリコール水溶液で構成し得る。防氷液配合物のグリコール成分は、好ましくは少なくとも４０重量％、より好ましくは５０〜９５重量％である。ＡＡＦのグリコール成分は、好ましくはエチレングリコール又はプロピレングリコールのいずれかである。しかし、ジエチレングリコール、トリエチレントリオール及び１，２−プロパンジオール等のジオールもまた使用することができる。防氷液のアルカリ度は、例えば、トリエチルアミン（ＴＥＡ）及び／又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）を添加することにより調節して、約８．５の範囲のｐＨを達成することができる。
【００３９】
本発明の防氷組成物は、増粘剤としての単独のナノ結晶セルロース、又は任意選択により１つ若しくは複数の防氷液用の水溶性ポリマー増粘剤と併用するナノ結晶セルロースを用いて作製することができる。ナノ結晶セルロース成分は、好ましくは防氷組成物の０．２５〜５重量％の量で存在し、より好ましくは防氷組成物の０．２５〜２重量％である。１つ又は複数のポリマー増粘剤と混合した場合、ポリマー増粘剤は、好ましくは防氷組成物の０．１〜２重量％の量で存在し、より好ましくは該組成物の０．１〜０．５重量％である。水溶性ポリマーは、例えば、架橋ポリアクリレート、カルボキシポリメチレン、キサンタンガム、グアーガム及びカラギーナン等の多糖、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及び疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロースでもよい。他の適切な増粘剤もまた、本発明の範囲を逸脱することなく本発明と併用し得ることを、当業者には理解されよう。
【００４０】
任意選択により界面活性剤を添加して、適用時における噴霧性及び湿潤性を改善すること、及びポリマーレオロジー調整剤との会合により増粘レベルを調節することも可能である。
【００４１】
さらに防氷液配合物は、任意選択により腐食防止剤、消泡剤、着色剤及び防炎剤のうちの１つ又は複数を含有することも可能である。
【００４２】
［実施例］
以下の実施例は、本発明の態様をよりよく例示するのに役立つものの、その範囲を限定するものではない。
【００４３】
本発明のナノ結晶セルロースを、レオロジー調整剤として、単独及び他の公知の増粘剤との併用の双方により試験した。エチレングリコール／水  ５０／５０混合の一般の防氷液配合物を、全ての実施例において使用した。防氷液のアルカリ度は、トリエチルアミン（ＴＥＡ）及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）の添加によりｐＨ８．５に維持された。界面活性剤及び他の添加剤を、本発明の範囲から逸脱することなく、当該組成物に添加することも可能であった。
【００４４】
実施例１：ヒドロキシエチルセルロース及びナノ結晶セルロースを用いた増粘剤
ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）を併用した場合及び併用しない場合のヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）の防氷増粘剤としての性能を試験して、ナノ結晶セルロースの添加が、（離陸前の）低剪断速度及び（離陸時の）高剪断速度における増粘性にどのように影響を与えるか確認した。ＨＥＣの３つの異なる分子量について試験した。結果を以下の表１、２及び３に示す。
【００４５】
【表１】
0005631984.tif 000002
【００４６】
【表２】
0005631984.tif 000003
【００４７】
【表３】
0005631984.tif 000004
【００４８】
これらの表から、各分子量において、ＨＥＣ単独による粘度は、低剪断から高剪断の状態にかけてほとんど変化しないことが確認できる。異なる分子量でのＨＥＣの粘度もまた、低剪断から高剪断の状態にかけてほとんど変化しない。しかし、ナノ結晶セルロースの添加に伴い、３つの全ての事例において低剪断粘度が上昇し、液体はなお高剪断速度における望ましい低粘度を維持した。ＮＣＣを添加した場合のＨＥＣの分子量が高いほどまた低剪断粘度が上昇し、その一方で高剪断速度における望ましい低粘度が維持された。ナノ結晶セルロースの添加によって、増粘剤の非ニュートン特性は向上した。それは、より長い保持時間につながる離陸前のより高い粘度、及び離陸時の空力的揚力損失を低減するための高剪断におけるより低い粘度を示した。高分子量のポリマーの使用によりまた、本発明に記載されているより低濃度の水溶性ポリマー及びＮＣＣも可能となり得る。
【００４９】
実施例２：疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロース及びナノ結晶セルロースを用いた増粘剤
【００５０】
疎水的に修飾されたヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）を増粘剤として使用して、ナノ結晶セルロースを添加した場合及び添加しない場合につき、実施例１と同様の試験を行った。この試験の結果を以下の表４に示す。
【００５１】
【表４】
0005631984.tif 000005
【００５２】
ＨＥＣと同様にＨＭＥＣは、低剪断から高剪断の状態にかけて粘度の変化をほとんど示さず、よりニュートン流体らしく作用した。しかし、ナノ結晶セルロースの増粘剤への添加によって、低剪断粘度は劇的に上昇し、はるかに良好な防護時間が得られた。ナノ結晶セルロースを添加された増粘剤の高剪断粘度は、非常に低いままに留まり、空力的揚力の損失がほとんどないことを保証した。
【００５３】
実施例３：カルボキシメチルセルロース及びナノ結晶セルロースを用いた増粘剤
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を増粘剤として使用して、ナノ結晶セルロースを添加した場合及び添加しない場合につき、実施例１と同様の試験を行った。結果を以下の表５に示す。
【００５４】
【表５】
0005631984.tif 000006
【００５５】
ＨＥＣ及びＨＭＥＣと同様に、ＣＭＣもまた、単独で増粘剤として使用した際には、低剪断から高剪断の状態にかけて粘度の変化をほとんど示さなかった。しかし、ナノ結晶セルロースの増粘剤への添加によって、低剪断粘度は劇的に上昇する一方、高剪断粘度は低いままに留まった。
【００５６】
以下の表６、７及び８は、異なるＨＥＣ及びＮＣＣ濃度に対する高剪断速度及び低剪断速度での粘度を示す。
【００５７】
【表６】
0005631984.tif 000007
【００５８】
【表７】
0005631984.tif 000008
【００５９】
【表８】
0005631984.tif 000009
【００６０】
表６を参照すると、ＨＥＣは濃度の上昇に伴い、好ましくない揚力損失特性につながる高剪断速度での粘度の有意な上昇を示している。表７にみられるように、高剪断速度では、ＮＣＣ単独はＨＥＣ単独よりも良好に性能を発揮し、また表８にみられるように、０．２％のＨＥＣとＮＣＣとの組合せは、低剪断における高粘度及び高剪断における低粘度のいずれも望ましい形で示す。最も好ましいのは、５Ｐａ・ｓ超の低剪断粘度及び０．８Ｐａ・ｓ未満の高剪断粘度を生み出すＮＣＣ及びＨＥＣの濃度である。
【００６１】
当該組成物及び方法のこの詳細な説明は、本発明のいくつかの実施形態を例示するのに使用される。添付の特許請求の範囲による以外は制限されることのない本出願の範囲から逸脱することなく、本組成物及び方法において様々な修正を行い得ること、及び様々な代替実施形態を利用し得ることは、当業者には自明であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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