JPS62283139A

JPS62283139A - 充填浮揚材料および該材料充填管構造物

Info

Publication number: JPS62283139A
Application number: JP62118701A
Authority: JP
Inventors: エリック　ロベルト; ジャック　ジャラン
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1987-12-09
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: FR2598713A1; JP2614448B2; FR2598713B1; NO301022B1; EP0250278B1; NO872010L; MX169342B; DE3763912D1; EP0250278A1; NO872010D0; BR8702487A; US4963420A

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、新規充填／浮揚材料、その製法ならびに同材
料を用いた管状結束体に関する。

本発明の対象である技術は、特に海底油田開発において
１００ｍ以上の距離にわたって海底と海面とを接続する
大径ケーブル／管の結束（ａｓｓｅＩＩｌｂｌａｇｅ）
に用いる浮揚材料に関する技術である。

前記の大径ケーブル／管を結束すれば、特に原油採掘プ
ラットフォームにおける定着（ａｎｃｒａｇｃ）に関係
する場所塞ぎ（ｃｎｃｏｒＡｂｒｅａ＋ｅｎｔ）の問題
を少なくすることができ、また可撓ケーブル／管を単独
敷設した場合にその絡み合いを起す恐れのある海流の流
体力を抑制することができる。これに対して、可撓ケー
ブル・管を結束すると、結束体の重量が非常に大きい時
に定着部に荷重や引張り応力の問題が生じる。可撓管と
は、プラスチック材料やゴムを素材とする１つまたは複
数の層で構成されている管を言い、場合によって内部／
外部液密を確保したり、管に縦方向引張り応力に対する
耐性を持たせるために金属線（または合成繊維）で補強
する。

このような可撓管は例えばＣ０ＦＬＥＸ　Ｉ　Ｐ社から
発売されている。

この管の水中見掛けｆｆ１ｆｆｉは、管の構造ならびに
補強体（金属補強体、複合材料補強体）によって異なる
が１０〜２００ｋｇ／ｍである。

可撓管を結束すると、多管のサイズと重量に応じて、水
中見掛は重量が非常に大きくなる。

管／ケーブルは、５〜ＬＱｍのピッチで撚り合せて（ｔ
ｏｒｏｎｎｃｒ）結束する。

本発明は、可撓ケーブル／管の結束体の空隙部を充填す
る新規材料を提供することを目的とする。

本発明の新規材料は、流体静圧（ｃｏｍｐｒｅｓｓ　１
ｏｎｈｙｄ　ｒＯ３ｔａｔ　１ｑｕｅ）に耐えることが
でき、１０〜１００バールの圧力のもとて吸水率（ｒｅ
ｐｒｉｓｅ　ｅｎ　ｃａｕ）の小さい鉱物材料または有
機材料（２０〜５０％体積）と」、熱可塑性ポリオレフ
ィン系またはポリジオレフィン系ホモポリマまたはコポ
リマ（８０％ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｃ４，積）と」を組成と
しており、工場における製作時あるいはまた結束時に結
束体に必要な浮揚性の一部を結束体に付与するという利
点を備えている。そのためこの材料によって結束体の海
中敷設時に結束体の外部浮揚性を制限することができる
。

したがってこの充填材料の特徴は次のとおりであるニー　ハンドリング時、製作時あるいはまた海中敷設時に
常に起りうる結束体の外装の破損を生じた場合でも、浮
揚性の一部を確保できる；これは、密度が０．６５〜０
．８５ｔ”あり、１０バール以上の流体静圧のもとでの
吸水量が数％であることによるものである。

用途に合った機械的特性を備えている（特に弾性と、−
軸流体静圧に対する抵抗力を儲えている。製作時は、結
束体は、充填材料に５％の変形を生じさせるような半径
のコイルに巻付けて保管する。また、ハンドリング時や
敷設時は結束体は引張りカタピラ（ｔｒｉ−ｅｈｃｎｉ
ｌｌｅ　ｄｅ　ｔｉｒａｇｅ）や保持カタピラ（ｔｒｉ
−ｃｈｃｎｉｌｌａ　ｄｅ　ｍａｉｎｔｌｃｎ）に通す
。このカタピラのシュー（ｐａｔｌｎ）のサイズならび
に引張るのに要する力により、約５０バールの一軸圧力
が充填材料にかかる。

１００ｍ以上の水深で使用する可撓ケーブル／管の可撓
結束体の芯部に浮揚性を持たせるという問題はこれまで
実際に手をつけられたことはないように思われる。

従来の方法としては一般的、管／ケーブルを単独にし、
場合によっては合成発泡材（例えば米国特許第４．２５
５．５２４号を参照せよ）や剛直膨張材を素材とする浮
揚ブロックを管／ケーブルに１反付ける。この２つの材
料は剛直であり、製作時や保管時に可撓結束体の芯部に
入れることはできない。また、コストが高いことに加え
て、剛直浮揚ブロックを結束体に取付けると水没作業が
遅くなる。したがって、結束体の製作時に浮揚性の一部
を付与し、海中敷設時に外部浮揚ブロックを固定するた
めに要する時間の無駄を少なくすることが望ましい。

単独管の場合は、断熱を確保するために海綿状のプラス
−チック材料（例えばＤＥ　３１１０５０３特許に開示
されているポリウレタン　フオーム）を射出波型すると
いう方法も考案されている。

このタイプの材料は一般的に極めて注目すべき弾性と密
度を有しているが、弾性と、流体静圧に対する抵抗力と
を兼合わさなければならず、後述の本発明の材料に比べ
て著しく不利である。

別の方法として、剛直膨張ＰｖＣシートを加工した後単
独管の周囲に巻付けるという方法も考案されている（Ｐ
Ｉ？　２．５３８．０７７）。膨張ＰＢＣブロック間や
膨張ＰｖＣ球間に中空微小ガラス球で軽くしたゴムを入
れて弾性と液密を確保するという方法も考案されている
（Ｆｌ？　２．５５７．０７１）。この方法には、Ｐｖ
Ｃブロックを前加工し、結束体の構成要素である管／ケ
ーブルの結束時に入れるべき浮揚モジュールを前成形し
なければならな（・ために施工が非常に厄介であるとい
う大きな難点がある。

電気ケーブルの絶Ｈに関しては、中空微小球を入れた熱
可塑性材料シを肢管するという方法が考案されている（
ＵＳ　４．２７３．８０６）。この方法による場合は、
粒体または粉体としての熱可塑性樹脂と微小ガラス球を
樹脂の軟化温度よりも高い温度で混合しなければならな
い；この混合は、ｎ＋？ＡＮｎｕｒｙ　　ミキサーで行
って均質混合体を作り、微小球を割らないように造粒し
、非常に高い温度（ＵＳ　４．２７３．８０Ｇの実施例
１．２のポリプロピレンの場合は３００℃）で押出しま
たは射出する。

前記の方法はいずれも単独ケーブル／管の断熱／電気絶
縁用に適用される。これらの方法においては、可（る管
／ケーブル結束における１０００ｍの水深までの浮揚材
１”ｌに関しては連続製作の可能性と、用途に合った特
性とが結びつけられることは決してない。

これに対して本発明による場合は、粉体の混合に続（Ｉ
ｔ！ｔ１１１１な押出し加工による連続製作と、可１尭
管結束体のハンドリング／使用条件に合った機械特性な
らびに物理／化学特性とが１つの材料において結付けら
れる。

本発明に従って作られた材料は、密度が０．６５〜０．
８５で、［０％以上の弾性変形率を有しており、６０バ
一ルｍｉｎＬｍｕＩ１１の圧縮力に耐えることができ、
水圧５０バールでの吸水率は５％重量以下である。

以下、添附図面を参照しながら本発明について詳述する
。

第１図は、本発明の充填／浮揚材（Ａ）を入れた可撓管
（１）　、（２）の結束体を示す。充填／浮揚材（Ａ）
は、管全体を包むこともできるし、管と管との間の空隙
だけに充填することもできる。

結束体には熱可塑性材料を素材とする外装（Ｂ）が着せ
られている。

第２図は、第１図の管状構造体のＳ−３ｔｔＪｒ面図で
ある。この構造体は、直径１．５　ｉｎの可撓管（１）
３本と、直径４　ｉｎの可撓管（２）３本とで構成され
ている。

この結束体には、本発明の材料（Ａ）と、熱可搬性材料
の外装（１３）が着せられている。空隙（Ｃ）　、（Ｄ
）には本発明の材料（Ａ）は充填されていない。

第３図の構造体は第１図の構造体に比べて構成が複雑で
、直径Ｌ　ｉｎ可撓管（２）４本と、直径４１ｎの可撓
管（１）２本と、２本の流体へそ（ｏｍｂｉｌｉｃａｌ
　ｈｙｄｒａｕｌｌｑｕｅ）（３）で構成されている。

この結束体には本発明の材料（Ａ）と、熱可塑性材料の
外装（Ｂ）が若せられている。先の構造体の場合と同様
に、空隙（Ｃ）には材料（Ａ）は充填されていない；し
かし結束体の補強用として、空隙（Ｄ）には本発明の材
料または他の熱可塑性材料が充填されている。

本発明の材料を入れる可撓芒結束体の製法を第４図に示
す。

本発明の材料を入れる結束体の製造工程は次のとおりで
ある：１）可撓管またはケーブル（１）　、（２）を撚り合せ
（１０）、可撓ｔＭ構造体芯に係合させる。

２）熱可塑性材料（１１）と軽量化微小球（１２）をミ
キサー（１３）で混合する。

３）本発明の材料を１）で作った可撓結束体に押出し一
充填する（１４）。

４）本発明の材料を被覆した結束体をキャリブレーショ
ン／冷却槽に通す。

５）４）の後押出し加工機（１７）に通して熱可塑性材
料（１６）の外装を形成する。

Ｇ）完成した可撓結束体を保管コイル（（８）に巻付け
る。

熱可塑性樹脂とは、密度が０．９０〜０．９４のエチレ
ンまたはプロピレンをベースとするホモポリマーまたは
コポリマーを８０％ａ＋１ｎｉａ＋ｕｍ重量を組成とし
ており、場合によっては酸化抑制剤や耐紫外線剤を入れ
た材料を言う。粒度分布は、８０％重量がｌ　ｍｍ以下
であり、平均粒度は２００〜６００μである。

中空ガラス微小球とは、ＥＭＥＲ３ＯＮ　ＥＴ　ＣＵＭ
ＩＮＧ社、３Ｍ社、ＧＬＡＶＥｌ？ｌ３１ＥＬＬ社など
から発売されている微小球を言う（「フライ　アッシュ
」の商品名で発売されている天然微小球；微粉炭を使用
する火力発電所の集塵機で捕獲するススをフルイにかけ
て得る）。本発明のこの好ましい実施態様における微小
球の組成は次のとおりである＝７ページ表Ａ真の密度は約０．６８で見掛は密度は０．４２である。

粒度分布は次のとおりである：８ページ表Ａ　イ）非通
過　口）通過前記の特性を有する所望量のポリエチレンまたは他のポ
リオレフィン　ホモポリマーまたはコポリマーの粉体と
、これに合せた量のフライアッシュをミキサー（ｍｅｌ
ａｎｇｃｕｒ　ａ　ｒｕｔ）で混合する。この粉体混合
は常温で数分間行い、保管中に分離を起さない。

この混合体を、圧縮比の小さいスクリュウと、スゲア　
ヘッド（「１ｌｉｃｒｅ　ａｎ　ｔｅ　ｔｃ　ｄ’ｅｑ
ｕｃｒｒｅ）を備えており、使用する熱可塑性材料の通
常加工ｌ３度とヘッド人ロ部圧約１００バール以下で前
記のとおりに充填材料の押出し／充填を行える押出し加
工機のホッパーへ直かに入れる。

驚くべきことに、ポリエチレン粉体とフライアッシュと
の混合体を押出し加工機に直接送込むことは、同じ成分
を溶融状態で前混合するのに比べて、我々の押出し加工
条件における微小球の破壊の観点から見て有利であるこ
とが確認された。造粒される場合があるこの混合体は、
微小球の破壊の確率を大きくする。

事例１：平均粒度が３００μの低密度（ｄ−０，９２、
λＩＰ＋−２０（ＡＳＴＭ　Ｄ　１２３ｇ）ポリエチレ
ン粉体５００ｇと前シ己のとおりのフライ　アッシュ１
４６　ｇをミキサーで２分間混合する。

続いて混合体を直径が３．５．　ＬＯｍｍの［’１ｌｉ
ｃｒｃａ　ｊｏｎｃを備えている、直径１９ｍｍ、圧縮
比１のシングル　スクリュウ押出し加工機で押出し加工
する。押出し加工機の使用温度は、スリーブが１３０、
　Ｌ４０．１５０℃で、Ｃｔｌｉｃｒｅが１５０℃であ
る。

ｊｏｎｃについて得られた結果を次表に示す：９ベージ
表Ａ　イ）密度　口）−軸圧縮応力ハ）引張り応力　ニ
）吸水率（５０バール、１０００時間）（１）イソプロ
ピル　アルコール中で１１１１８Ｂ八ＲＤビクノメータ
で測定した密度　（２）規格外試験片　（４）　ｊｏｎ
ｃ長さ３００　ｍｍ事例２・事例１のポリエチレン５０
０ｇとフライ　アンシュ３３３ｇをミキサーで２分間混
合する。直径５．１０ｍｍのｒｉｌｉｅｒｅ　ａ　ｊｏ
ｎｃを備えている事例１のシングル　スクリュウ押出し
加工機で押出し加工する。温度条件は事例１と同じであ
る。１０ページ表Ａ（２）規格外試験片１１例３二押出
し加工条件は事例１．２と同じ。

使用するポリエチレンも事例１．２と同じ。

５００ｇのポリエチレンと、事例１．２て使用したもの
と同じフライ　アッシュ１５８ｇ　（組成１）と２Ｏ２
ｇ　（組成２）と各々混合する。二のフライ　アッシュ
は、ペンタンで浮遊処理（１’１ｏｔｔａｔｉｏｎ）　
して得る０沈降（ｄｅｃａｎｔａｔｉｏｎ）の汲上に浮
いているフライ　アッシュを集める：その特性は次のと
おりである− 一　真の密度約０．５４ −　粒度分布　１１ペ一ジ表Ａ　イ）非通過口）通過各組成について得られた結果を次表に示す：１１１１ペ
ージ　イ）密度　口）伸び弾性率へ）破壊伸び率　二）
吸水率（５０バール、１０００時間）　ホ）組成１　へ
）組成２事例４：事例３の組成２を圧縮比２．５（すなわち先の
事例に比べて大きい）のスクリュウで押出し加工する。

直径５ｍｍの１’１ｌｉｅｒｅ　ａ　ｊｏｎｃてｉワら
れた結果を次表に示す＝１２１２ペ一ジ事例５：低密度（ｄ−０，９２λＩＰ＋２、ＩＧ／１ｌ
９０−７（ＡＳＴ　Ｄ　１２３８）粉体ポリエチレン５
００ｇとフライ　アッシュ３３３ｇ　（組成１）または
２４６ｇ（組成２）をミキサーで２分間混合する。

混合体を、同じｆｉｌｉｃｒｃ　ａ　ｊｏｎｃを備えて
いる前記のシングル　スクリュウ押出し加工機で押出し
加工する。スリーブならびにｆｉｌｉｃｒｃの各部分の
温度も先の事例の場合と同じである。

結果を次表に示す、１３ペ一ジ表Ａ　イ）密度口）−軸
破壊強度　ハ）伸び弾性率　二）破壊伸び率　ホ）吸水
率（５０バール、１０００時間）事例３．４の試験結果
を見れば、ポリエチレン粉体とフライ　アッシュとの混
合体の押出し加工時に、圧縮比の小さいスクリュウを使
用すれば軽量化微小球が割れる危険性が非常に小さくな
ることが分る。また事例１．２．５の試験結果を見れば
、押出し加工材料の流体静圧下における吸水率が、微小
球のゴが増えれば悪くなるが、融合指数（ｉｎｄｉｃｅ
　ｄａ　ｒｕｓｊｏｎ）の大きいポリエチレンを使用す
れば良くなることが分る。

事例６：事例１のポリエチレン５００ｇと、３Ｍ社から
発売されているガラス微小球（８３８／４０００）　８
８ｇ　（組成１）ならびに１３８ｇ　（ＪｆＬ成２）と
混合する。混合体を直径１０ｍｍのｆｉｌｉｅｒｃ　ａ
ｊｏｎｃを備えている事例１のシングル　スクリュウ押
出し加工機で押出し加工する。１品度条件は事例１と同
じである。

結果を次表に示す・１４ペ一ジ表Ａ　イ）密度口）−軸
破壊強度　ハ）引張り弾性率　二）破壊伸び率　ホ）吸
水率（５０バール、１０００時間）事例７：５ＩＩＥ比
社からＣＡＲＩＦＬＥＸ　Ｔｒｌの商品名で発売されて
いるスチレン−ブタンエン−スチレン熱可塑性ゴム５０
０ｇとフライ　アッシュ２５０ｇの混合体を１７０°Ｃ
のｒｉｌｉｅｒｃ’？Ｗ度で、直径１０ｍｍのｒｉｌｉ
ｅｒｅ　ａ　ｊｏｎｅを備えている前記シングル　スク
リュウ押出し加工機で押出し加工する。ゴムは低温粉砕
で前もって粉体にしておく。

このようにして作った材料の密度は０．８１であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、可撓管結束体の斜視図である。第２図は、第１図の管状構造体のＳ−８断面図である。第３図は、可撓管の数が４本のより１隻雑なり７．７造
体の断面図である。第４図は、本発明の材料を入れる可撓管結束体の・シソ
法を示す。持。′［出；顛代理人　弁理ｊＴ　　ｌｙ′ｌ　　Ｆ長
　秀　太ＬｊＬ３ＦＩＧ、３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱可塑性材料と、流体静圧に耐えられる軽量化鉱
物材料または有機材料とを組成とする充填／浮揚材料に
おいて、５０〜８０％体積のポリオレフィン系またはポ
リジオレフィン系ホモポリマーまたはコポリマーと、５
０〜２０％体積の耐流体静圧軽量化中空材料とを組成と
していることを特徴とする材料。
（２）該軽量化材料が中空ガラス微小球であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の材料。
（３）該軽量化材料が、微粉炭を燃焼する火力発電所の
ススの中に存在している「フライ　アッシュ」微小球で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の材料
。
（４）クレーム１〜３のいずれかに記載したとおりの材
料にて、ポリオレフィン系ホモポリマーまたはコポリマ
ーの粉体と中空微小球との混合体（１１）を造り、この
混合体を、注目熱可塑性材料の通常押出し加工温度で、
圧縮比の極めて小さいスクリュウを用いて、フィリエー
ル（ｆｉｌｉｅｒｅ）を通過させて押出し加工（１７）
することを特徴とする特許請求の範囲第１ないし３項の
いずれかに記載の材料。
（５）熱可塑性材料製の外装を被覆した、複数の管また
はケーブルの結束体としての管状構造体において、管（
１、２、３）と管との間またはケーブル（１、２、３）
とケーブルとの間に特許請求の範囲第１項記載の材料が
充填されていることを特徴とする構造体。
（６）後で熱可塑性材料の外装を着せる管またはケーブ
ルの管状構造体の製法において、管（１、２、３）と管
との間またはケーブル（１、２、３）とケーブルとの間
に特許請求の範囲第１項記載の材料を充填することを特
徴とする製法。