複合材の極低温下でのバリヤーとしての使用
（ａ）周囲条件での引張りヤング率が５０ＧＰａ未満であり、（ｂ）周囲条件での引張り破断歪が５％以上である複合材の極低温条件下での流体バリヤーとしての使用；並びに該複合材を含む、極低温流体用サンドイッチ体及び収容システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は所定の特性を有する複合材の極低温下でのバリヤー、特に流体バリヤーとしての使用に関する。また本発明は該複合材を用いたサンドイッチ体、及び該複合材を用いた、容器、パイプ、タンク、導管及び洞窟のような収容システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
極低温下で使用される貯蔵タンク及びパイプラインのような流体バリヤーは、極低温流体のバリヤーの背面材料への吐出防止を意図している。通常、従来の流体バリヤーは、ニッケル−鋼又は特殊な繊維強化複合材のような類似の特性を有する特殊の材料をベースとしている。このような特殊繊維強化複合材の例としては、グラファイト、Ｓ２ガラス及びＥガラスのようなガラス、及び超高分子量ポリウレタンのような建築用繊維で強化した熱硬化性プラスチック基材（例えばエポキシ及びポリウレタン）からなるものが挙げられる。
【０００３】
一例として、ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１には、ＬＮＧ（液化天然ガス）、液化した窒素、酸素又は二酸化炭素、及び液化水素のような液化ガスの貯蔵用熱絶縁容器に流体バリヤーを使用することが記載されている。ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１に開示された流体バリヤーは、ポリウレタン又はエポキシ又はそれらの組み合わせのようなプラスチック材料で構成される。所望ならば、プラスチック材料はガラス繊維を取り込んで強化してよい。
【０００４】
ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１の流体バリヤーは、既に充分、機能しているが、このような複合材をベースとする流体バリヤーを使用すると、建造物全体で適応させる必要のある高い応力が導入される恐れがあることが見出された。幾つかの場合には、これにより流体バリヤー及び／又は建造物全体が機械的に破損するかも知れない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は前記課題を最小化することである。
本発明の別の目的は、−３０℃未満、−１００℃未満、更には−１５０℃未満のような極低温条件下で流体バリヤーとして使用するための代替材料を提供することである。
本発明の別の目的は、極低温流体用の容器、パイプ、タンク、導管及び洞窟のような、改良収容システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的の１つ以上は、（ａ）周囲条件での引張りヤング率が５０ＧＰａ未満であり、（ｂ）周囲条件での引張り破断歪が５％以上である複合材の極低温条件下での流体バリヤーとしての使用を提供することにより達成できる。
【０００７】
ＥＰ ０４６５２５２ Ａ１には、ガスバリヤーを形成するガス不浸透性合成重合体からなる圧縮ガス用及び／又は極低温ガス用容器又は導管が記載されている。構成繊維は、ガス不浸透性合成重合体中に埋め込んで複合材を形成できる。通常、この複合材は低い歪及び高い弾性率を有する。この特許に記載される好適な構成繊維を用いて作った場合、通常、複合材のヤング率は５０ＧＰａを超える。
【０００８】
米国特許第６，９６２，６７２号には特に宇宙エンジン用の高圧容器が記載されている。高圧容器の内部表皮は、ヤング率が１〜２ＧＰａのポリアミドを使用できる。引張り破断歪については述べていないし、しかも内部表皮は複合体ではない。表皮の周りには例えば炭素繊維又は商品名“Ｋｅｖｌａｒ”で販売されているアラミド繊維で作られた強化性巻き線が巻かれている。強化性巻き線中のこれらの材料は非常に高いヤング率を有する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
引張りヤング率は好ましくは４０ＧＰａ未満、好ましくは１．０ＧＰａを超え、更に好ましくは２．０を超える。引張りヤング率は、好ましくはＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件、即ち、ＩＳＯ ５５４による標準大気条件、特に推奨大気条件、例えば２３℃、相対湿度５０％及び圧力８６〜１０６ＫＰａで測定することが好ましい。
【００１０】
周囲条件での引張り破断歪は、好ましくは８％を超え、更に好ましくは１０％を超え、なお更に好ましくは１５％を超える。通常、周囲条件での引張り破断歪は７５％以下である。
引張り破断歪はＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定される。
【００１１】
材料の応力は、材料の引張りヤング率及び熱膨張係数に関連し、極低温材料に対しては、これまで低応力材料は、使用時に経験する顕著な温度変化により、極低温材料と併用できないと考えられてきた。しかし、本発明は、比較的低い引張り弾性率を有する複合材を使用すると、意外にも極低温流体と併用できることを見出した。このような複合材を使用すると、流体バリヤー材料に対する熱誘導応力も、またいかなる支持構造に対する熱誘導応力も低下し、これにより支持構造用材料の広範な選択が可能となる。
【００１２】
本発明の“複合材”は、完成構造内の顕微鏡レベルで別々に又は異なって残存する異なる物理的又は化学的特性を有する２種以上の構成材料から作った工学材料である。複合材の引張りヤング率値は、材料の相対使用量に依存できる。当業者は、所望の特性が得られるように複合材の各種成分の容量分率をどのように変化させるかを理解している。
【００１３】
本発明の一実施態様では、複合体は単一材料複合体、即ち、同一材料からなる２つの層から形成した複合材料である。例えば２つの層は、高温高圧で融合させ、これにより配向熱可塑性材料間に、かつ配向熱可塑性材料中に内部分散された熱可塑性基材を形成したものである。当業者に知られているように、高圧、特に静水圧は、配向熱可塑性材料の融点を制御するのに重要である。更に単一材料複合材では化学的に異なる１種以上の添加剤を取り込んでよい。
【００１４】
本発明の他の一実施態様では、複合材は、好ましくは強化剤を少なくとも部分的にプラスチック基材に取り込む場合、強化剤で強化したプラスチック基材である。こうしてプラスチック基材は、強化剤が埋め込まれた連続固体相として機能する。プラスチック基材と強化剤との比率に特別な制限はない。
【００１５】
強化剤は、チョップド繊維又は連続繊維、フレーク又は粒子の形態であってよいが、好ましくはフェルト、織布、外衣（ｒｏｂｉｎｇ）、織物、ニット又は縫製（ｓｔｉｔｃｈｅｄ）構造のような織物様構造を有する材料に変形することが好ましい。
【００１６】
更に強化剤は、天然及び熱可塑性材料又はそれらの組み合わせよりなる群から選択することが好ましい。天然材料としては、ココヤシ皮繊維、綿、リンネル、黄麻、亜麻、ラミー、サイザルソウ及び麻のような植物繊維；及び羊毛、馬の髪及び絹のような動物繊維等が挙げられる。
【００１７】
強化剤は熱可塑性材料からなることが好ましい。強化剤用熱可塑性材料は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリイソブテン、又はそれらの共重合体又は三元共重合体よりなる群から選ばれたポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンからなる。
【００１８】
また強化剤は、得られる複合材料が５０ＧＰａ未満の引張りヤング率及び５％以上の引張り破断歪を有する限り、炭素繊維、ガラス繊維及び重合体繊維等の広範な材料から選択できる。
【００１９】
強化剤の引張り破断歪は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定して、好ましくは５％以上、更に好ましくは８％を超え、なお更に好ましくは１０％を超え、最も好ましくは１５％を超える。通常、引張り破断歪は７５％以下である。
【００２０】
本発明で使用されるプラスチック基材は、得られる複合材が５０ＧＰａ未満の引張りヤング率を有する限り、ポリエステル、ポリカーボネート、ビニルエステル、エポキシ、フェノール系、ポリアミド等の重合体材料のような広範囲の材料から選択できる。しかし、プラスチック基材の引張りヤング率は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定して、０．１〜５．０ＧＰａであることが好ましい。
【００２１】
プラスチック基材としては、好ましくは熱可塑性材料又は熱硬化性材料が挙げられる。
本発明の特に好ましい実施態様では、プラスチック基材は熱可塑性材料である。熱可塑性材料が有利な点は容易に造形できることである。熱可塑性材料は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリイソブテン、又はそれらの共重合体又は三元共重合体、例えばＥＰＤＭよりなる群から選ばれたポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンを含む。
【００２２】
単一材料複合体は、好ましくは配向熱可塑性材料で、ここで強化性繊維質相のような配向熱可塑性材料及び該配向熱可塑性材料の間の母材の両方とも、同じ熱可塑性重合体を含有し、好ましくは該重合体を主成分とし、更に好ましくは該重合体からなる。屈曲は、表面溶融を制御することにより達成される。引張りヤング率及び熱膨張係数（ＣＴＥ）のような、単一材料複合体の物性は、この方法で行う溶融の程度により制御でき、配向熱可塑性材料／非配向熱可塑性材料の容量比（以下、繊維／母材比とも言う）を決定する。
【００２３】
このような単一材料複合体の製造法は当業界で知られ、例えば米国特許出願公開第２００５／００６４１６３号；Ｂ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，第１０４巻、１１８−１２９頁；及びＢ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、複合体：Ｐａｒｔ Ａ（ａｐｐｌｉｅｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ），第３８巻、１４７−１６１頁に開示されている。
【００２４】
この製造方法は、通常、配向熱可塑性重合体繊維を、単一方向のレイアップ（ｌａｙ−ｕｐ）、織布繊物又はチョップド繊維／不織布フェルトの各種形状で利用する。当業界で知られているように、繊維の融点を静水圧で制御することが重要である、繊維は、高圧下で融点未満の温度に加熱されるが、低圧下では融点を超える温度で加熱される。圧力を制御した時間低下させると、繊維表面から始まる繊維の溶融が起こる。制御圧力下でのこの表面溶融後、結晶化して固化構造を作る。
【００２５】
代りの公知の方法は、繊維のような配向熱可塑性材料ストランドの周囲に基材の特殊な共（ｃｏ）押出し（一緒に押出す）を使用することを含む。この共押出し及びテープ溶接方法は、材料特性を損失することなく、大きな封止窓（１３０〜１８０℃）のため、従来の封止方法に比べて有利である。
【００２６】
単一材料複合体は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリイソブテン、又はそれらの共重合体又は三元共重合体、例えばＥＰＤＭよりなる群から選ばれたポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンを含み、更に好ましくは該ポリオレフィンを主成分とし、なお更に好ましくは該ポリオレフィンからなる。
【００２７】
複合材は、極低温条件下、即ち、−３０℃未満、更に好ましくは−１００℃未満、更には−１５０℃未満の温度で流体バリヤーとして使用されるものである。このような温度（−１００℃未満、好ましくは−１５０℃未満、通常、−１６０℃未満）は、液化天然ガス（ＬＮＧ）に好適である。
【００２８】
本明細書の目的では極低温液体は、ガスの温度を極低温条件まで低下させて、液化させた液化ガスである。極低温流体としては、極低温液体、極低温下に維持されたガス、及び極低温下に維持された超臨界液体が挙げられる。流体バリヤーは、極低温流体に好適なバリヤーである。本明細書の目的では極低温条件は、−３０℃未満、好ましくは−１００℃未満、更に好ましくは−１５０℃未満の温度を意味する。この方法ではこれらの特性を有する複合材を用いた利点が充分発揮されるからである。
【００２９】
複合材は、ＩＳＯ ５５４によるＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って−１９６℃（液体窒素）で測定した引張り破断歪が好ましくは３％以上、更に好ましくは５％以上、なお更に好ましくは６％以上、なお更に好ましくは８％以上、なお更に好ましくは１０％以上である。
【００３０】
複合材は、４０℃での熱膨張係数が好ましくは２５０＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。更に好ましくは複合材は配向され、この配向方向で４０℃での熱膨張係数が２５０＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。
【００３１】
更に複合材は、−６０℃での熱膨張係数が好ましくは１００＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。更に好ましくは複合材は配向され、この配向方向で−６０℃での熱膨張係数が１００＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。
熱膨張係数は、ＩＳＯ１１３５９−２に従って−６０〜＋７０℃の範囲での熱機械的分析（ＴＭＡ）により好適に測定できる。
【００３２】
他の一面では本発明は、限定されるものではないが、ＬＮＧ、液化した窒素、酸素、二酸化炭素及び水素等の液化ガスのような極低温流体の収容、貯蔵、加工、輸送又は移送への使用を提供する。このような使用は、水中、地下又はそれらの組合わせの下で一時的でも恒久的でもよい。また、このような使用は、極低温流体を収容、貯蔵、加工、輸送及び／又は移送するためのプラント又は設備のいずれかの部分の装置、デバイス、ユニット又はシステムの上流及び／又は下流であってもよい。この使用には、液化プラント、輸出、積荷、輸送、荷卸し、輸入又は末端使用設備、或いはそれらの一部の１つ以上が含まれる。
【００３３】
このような使用は以下の利用が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
−３０℃未満、好ましくは−１００℃未満、更に好ましくは−１５０℃未満の温度で使用される極低温流体（純粋又はブレンド）を輸出ターミナル及び輸入ターミナルのタンク（即ち、大型貯蔵庫）、船積み、及びパイプやホースのような移送部品等に貯蔵及び輸送。
【００３４】
極低温流体を（垂直）円筒形タンク、角柱形タンク、楕円形タンク及び球形タンク等のいずれかの幾何形状の陸上タンク及び沖合いタンクに収容。
容器、携帯容器、工場（ｓｈｏｐ）組立て容器、携帯タンク及び積荷タンク中の極低温流体の陸上及び沖合い貯蔵又は輸送。
【００３５】
岩石洞窟のような洞窟又は地下容器等の地下貯蔵（その例はＧａｓｔｅｃｈ（２００５）にＥｒｉｃ Ａｍａｎｔｉｎｉ、Ｅｍａｎｕｅｌ Ｃｈａｎｆｒｅａｕ及びＨｏ−Ｙｅｏｎｇ Ｋｉｍにより“Ｔｈｅ ＬＮＧ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ｌｉｎｅｄ ｒｏｃｋ ｃａｖｅｒｎ”と題する論文で討議されている）（この文献はここに援用する）。
極低温流体を一時的又は恒久的に貯蔵するための加圧又は非加圧容器。
【００３６】
限定されるものではないが、極低温流体を（垂直）円筒形、角柱形、楕円形、球形等のいずれの幾何形状でも輸送（陸上、海上又は航空機等いかなる方法でも）するための加圧又は非加圧容器。
【００３７】
陸上及び沖合い、水上、水中を含み、パイプ、パイプ部分、パイプライン、配管システム、ホース、立上がり管、並びに関連設備及び細部を含む可撓性又は硬質の管中に流動輸送又は移送。
また本発明は、前述のような複合材の少なくとも１層を含む極低温流体用収容システム、好ましくは容器、パイプ、タンク、導管及び洞窟よりなる群の１つ以上を含む収容システムを提供する。
【００３８】
このような収容システムの例及び使用例は前述の通りである。パイプとしては、連続的又は不連続のパイプライン又はパイプ部分が挙げられる。
収容システムの一特定例は、耐負荷構造の外殻と、該外殻の内側に設けた前述のような複合材からなる１つ以上の流体バリヤーとを少なくとも有する極低温流体の貯蔵用容器である。
【００３９】
収容システムの他の一特定例は、好ましくはプラスチック材料から作った、耐負荷構造の外殻と、該外殻の内側に設けた、特にＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って大気条件で測定して、５０ＧＰａ未満の引張りヤング率を有する前述のような複合材からなる１つ以上の流体バリヤーとを少なくとも有する極低温流体の輸送用パイプである。
【００４０】
特にこのようなパイプは 、中央流体導管の周囲に設けた、前述のような複合材からなる１つ以上の内側同中心流体バリヤーと、外側同中心層と、任意に、少なくとも１つの内側流体バリヤーと外側同中心層との間に設けた、１種以上の熱絶縁体を充填した少なくとも１つの環状体（４０）とを有することができる。
【００４１】
このようなパイプは、２つの内側バリヤーの各隣接セット間、及び最外側の内側流体バリヤーと外側同中心層との間に環状体を有する２つ、３つ又は４つの内側流体バリヤーを有することができる。ここで該環状体の少なくとも２つは、２種以上の異なる熱絶縁体が充填されていることが好ましい。
【００４２】
好適な熱絶縁体は、当業界では知られ、熱絶縁体としてはミクロゲル又はミクロサーム（microtherm）（セラミック粉と繊維との微細多孔質混合物）のような各種の発泡体及びゲルが挙げられる。
このようなパイプの一実施態様では、少なくとも１つの内側流体バリヤー、好ましくは全ての内側流体バリヤーは、極低温流体が存在する間の温度変化によりパイプの縦方向変化に適応するように、延伸可能である。
【００４３】
また本発明は、前述のような複合材及び構造的支持体層からなり、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体を提供する。このようなサンドイッチ体は、いかなる数の層、一般には２層又は３層を有してよく、本発明の収容システムは、材料及び幅などが同一又は異なる構造を有するこのようなサンドイッチ体を１つ以上有してよい。本発明サンドイッチ体の好適な幅は１〜５０ｍｍの範囲が可能である。
【００４４】
また本発明は１つの絶縁材料層と前述のような複合材を有するバリヤーとからなる、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体を提供する。絶縁材料は、好ましくは前述した絶縁体の１種以上である。
本発明の実施態様を以下の非限定的図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明パイプの概略断面図である。
【００４６】
【図２】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明の他の実施態様によるパイプの概略断面図である。
【図３】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明の他の実施態様によるパイプの概略断面図である。
【図４】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明の他の実施態様によるパイプの概略断面図である。
【図５】極低温流体の貯蔵用容器の概略断面図である。
【００４７】
【図６】本発明サンドイッチ体の概略断面図である。
【実施例】
【００４８】
同一符号は同様な構造部品を言う。
図１は、ＬＮＧ、ＬＰＧ及び液体窒素のような極低温液体の輸送用パイプ２の概略断面図を示す。パイプ２は、耐負荷性外殻３０と、該耐負荷性外殻３０の内側に、中央流体導管１００の周りに同中心的に設けた流体バリヤー１０とからなる。
【００４９】
耐負荷性外殻３０は、ニッケル鋼のような金属材料又はコンクリートから作製できるが、炭素強化エポキシ材料又はガラス強化エポキシ材料のような剛性プラスチック材料から作ることが好ましい。
【００５０】
流体バリヤー１０は、引張りヤング率が５０ＧＰａ未満の複合材から作製される。流体バリヤー１０に好適な材料の一例は、ポリプロピレン繊維で強化したポリプロピレン基材からなる複合材、即ち、単一重合体複合材である。このような複合材は、例えばＣｕｒｖＴＭ Ｃ１００Ａ（Ｐｒｏｐｅｘ Ｆａｂｒｉｃ，Ｇｒｏｎａｕ，ドイツから得られる）としてそのまま得られ、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定した引張りヤング率３．２ＧＰａを有する。
【００５１】
好適な複合材の他の一例は、ポリエチレン−ポリプロピレン混合物と共に押出したポリプロピレン繊維からなる複合材である。この共押出した材料は、商品名“ＰＵＲＥ”（Ｌａｎｋｈｏｒｓｔ Ｐｕｒｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｂ．Ｖ．，Ｓｎｅｅｋ，オランダから得られる）で市販されているもので、溶融して複合体用の基材を形成する。この複合材の引張りヤング率は約６．４ＧＰａ、引張り破断歪は１０％である。
【００５２】
他の好適な複合材は、Ａ．Ｐｅｇｏｒｒｅｔｔｉ等、“Ｆｌｅｘｕｒａｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ６６（２００６年），１９５３〜１９６２頁（この文献の内容は、ここに援用する）に記載されている。
下記表Ｉに前記複合材ＣｕｒｖＴＭ Ｃ１００Ａの多くの特性を示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
熱膨張係数は、−６０〜＋７０℃の温度範囲でＩＳＯ１１３５９−２に従って熱機械分析（ＴＭＡ）により測定した。測定は、繊維方向及び繊維方向とは垂直の方向の両方で行った。他の測定は前述の方法に従って行った。
【００５５】
当業者は、外殻３０及び流体バリヤー１０の他、パイプアッセンブリー２が外殻３０と流体バリヤー１０間に別の層のような他の部品、外殻３０上に外側コーティング等を有することを理解している。
【００５６】
このような一例を図２に示す。図２は、中央流体導管１００から同中心的に第一流体バリヤー１０、第一環状体４０及び外側同中心層３０を有し、一般にパイプ２ａの内部部品を構造的に支持しているパイプを示す。環状体４０は、１種以上の熱絶縁体、一般にエーロゲル、ミクロ発泡体等の発泡体又はゲルを充填してよい。
【００５７】
図３は、中央流体導管１００から同中心的に第一内側流体バリヤー１０、第一環状体４０、第二流体バリヤー１１、第二環状体４１、及び次いで外側同中心層３０を有するパイプ２ｂの別の一例を示す。第一及び第二流体バリヤー１０、１１は、同一又は異なる組成であってよく、また第一又は第二環状４０、４１は、同一又は異なる絶縁体で構成してよい。
【００５８】
図４は、中央流体導管１００から同中心的に第一、第二及び第三流体バリヤー１０、１１、１２及び外側同中心層３０、並びにそれらの間に第一、第二及び第三環状体４０、４１、４２を有するパイプ２ｃの他の一例を示す。
通常、図２に例示したようなパイプ２ａは、同中心的に、
【００５９】
直径が５０〜１５００ｍｍ、好ましくは２５０〜１０００ｍｍ、更に好ましくは５００〜９００ｍｍの範囲の中央流体導管１０；
厚さが１〜１０ｍｍの範囲の第一内側流体バリヤー１０；
厚さが２５〜２５０ｍｍの範囲の第一環状体４０；及び
厚さが２５〜２５０ｍｍの範囲の外側同中心層３０；
を有する。
【００６０】
図５は、極低温流体の貯蔵用熱絶縁容器２００の概略断面図を示す。容器２００は、基板２２０及び側壁２３０からなる耐負荷構造の外殻２１５を有する。図５の実施態様では、基板２２０及び側壁２３０はコンクリート製である。完全には容器２００は、隔離されて前記構造外殻２１５の一部を形成できる屋根（図示せず）を含むものである。
【００６１】
容器２００は、更に少なくとも２つの熱絶縁性収容層、即ち、内側収容層２４０及び外側収容層２５０を有し、これらは構造外殻２１５の内表面に固定されている。
【００６２】
各収容層２４０，２５０は、絶縁材料（例えばＰＶＣ又はＰＵＲのような発泡プラスチック材）のパネルを有する。
更に容器２００は、２つの気密かつ液密の流体バリヤー２１０を有し、一方のバリヤーは容器２００に収容された液化ガス２０５と接触し、他方のバリヤーは内側収容層２４０と外側収容層２５０との間にある。流体バリヤー２１０は前述のように複合材から作られる。複合材の好適な例は表Ｉに示した通りである。
【００６３】
流体バリヤー２１０、収容層２４０，２５０及び外側外殻２１０は、当業界で知られているように、スプレー、接着、機械的固定、溶融溶接等いかなる好適な手段でも互いに固定してよい。
図６は、本発明のサンドイッチ体３００の概略断面図で、図１〜５で例示したようなパイプアッセンブリー２、２ａ、２ｂ、２ｃ又は貯蔵タンク２００を使用してよい。
サンドイッチ体３００はＰＶＣ、ＰＵＲ等の熱絶縁材料層３２０、及び前述の複合材で作った流体バリヤー３１０からなる。流体バリヤー３１０は、接着剤結合、溶接又は溶融、その他、当業界で知られている好適手段で板３１０に結着してよい。
当業者は、発明の範囲から逸脱しない限り、多くの改変を行ってよいことを容易に理解している。
【符号の説明】
【００６４】
２ 極低温流体輸送用パイプ又はパイプアッセンブリー
２ａ パイプアッセンブリー
２ｂ パイプアッセンブリー
２ｃ パイプアッセンブリー
１０ 内側同中心流体バリヤー
１１ 内側流体バリヤー
１２ 内側流体バリヤー
１３ 内側流体バリヤー
３０ 外側同中心層
４０ 環状体
４１ 環状体
４２ 環状体
４３ 環状体
１００ 中央流体導管
２００ 貯蔵用熱絶縁容器又は貯蔵タンク
２０５ 液化ガス
２１０ 流体バリヤー
２１５ 耐負荷構造の外殻
２２０ 基板
２３０ 側壁
２４０ 内側収容層
２５０ 外側収容層
３００ サンドイッチ体
３１０ 流体バリヤー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１
【特許文献２】ＥＰ ０４６５２５２ Ａ１
【特許文献３】米国特許第６，９６２，６７２号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００６４１６３号
【非特許文献】
【００６６】
【非特許文献１】Ｂ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，第１０４巻、１１８−１２９頁Ｂ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、複合体：Ｐａｒｔ Ａ（ａｐｐｌｉｅｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ），第３８巻、１４７−１６１頁
【非特許文献２】Ａ．Ｐｅｇｏｒｒｅｔｔｉ等、“Ｆｌｅｘｕｒａｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｎｇｌｅ?ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ６６（２００６年），１９５３〜１９６２頁
【技術分野】
【０００１】
本発明は所定の特性を有する複合材の極低温下でのバリヤー、特に流体バリヤーとしての使用に関する。また本発明は該複合材を用いたサンドイッチ体、及び該複合材を用いた、容器、パイプ、タンク、導管及び洞窟のような収容システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
極低温下で使用される貯蔵タンク及びパイプラインのような流体バリヤーは、極低温流体のバリヤーの背面材料への吐出防止を意図している。通常、従来の流体バリヤーは、ニッケル−鋼又は特殊な繊維強化複合材のような類似の特性を有する特殊の材料をベースとしている。このような特殊繊維強化複合材の例としては、グラファイト、Ｓ２ガラス及びＥガラスのようなガラス、及び超高分子量ポリウレタンのような建築用繊維で強化した熱硬化性プラスチック基材（例えばエポキシ及びポリウレタン）からなるものが挙げられる。
【０００３】
一例として、ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１には、ＬＮＧ（液化天然ガス）、液化した窒素、酸素又は二酸化炭素、及び液化水素のような液化ガスの貯蔵用熱絶縁容器に流体バリヤーを使用することが記載されている。ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１に開示された流体バリヤーは、ポリウレタン又はエポキシ又はそれらの組み合わせのようなプラスチック材料で構成される。所望ならば、プラスチック材料はガラス繊維を取り込んで強化してよい。
【０００４】
ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１の流体バリヤーは、既に充分、機能しているが、このような複合材をベースとする流体バリヤーを使用すると、建造物全体で適応させる必要のある高い応力が導入される恐れがあることが見出された。幾つかの場合には、これにより流体バリヤー及び／又は建造物全体が機械的に破損するかも知れない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は前記課題を最小化することである。
本発明の別の目的は、−３０℃未満、−１００℃未満、更には−１５０℃未満のような極低温条件下で流体バリヤーとして使用するための代替材料を提供することである。
本発明の別の目的は、極低温流体用の容器、パイプ、タンク、導管及び洞窟のような、改良収容システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的の１つ以上は、（ａ）周囲条件での引張りヤング率が５０ＧＰａ未満であり、（ｂ）周囲条件での引張り破断歪が５％以上である複合材の極低温条件下での流体バリヤーとしての使用を提供することにより達成できる。
【０００７】
ＥＰ ０４６５２５２ Ａ１には、ガスバリヤーを形成するガス不浸透性合成重合体からなる圧縮ガス用及び／又は極低温ガス用容器又は導管が記載されている。構成繊維は、ガス不浸透性合成重合体中に埋め込んで複合材を形成できる。通常、この複合材は低い歪及び高い弾性率を有する。この特許に記載される好適な構成繊維を用いて作った場合、通常、複合材のヤング率は５０ＧＰａを超える。
【０００８】
米国特許第６，９６２，６７２号には特に宇宙エンジン用の高圧容器が記載されている。高圧容器の内部表皮は、ヤング率が１〜２ＧＰａのポリアミドを使用できる。引張り破断歪については述べていないし、しかも内部表皮は複合体ではない。表皮の周りには例えば炭素繊維又は商品名“Ｋｅｖｌａｒ”で販売されているアラミド繊維で作られた強化性巻き線が巻かれている。強化性巻き線中のこれらの材料は非常に高いヤング率を有する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
引張りヤング率は好ましくは４０ＧＰａ未満、好ましくは１．０ＧＰａを超え、更に好ましくは２．０を超える。引張りヤング率は、好ましくはＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件、即ち、ＩＳＯ ５５４による標準大気条件、特に推奨大気条件、例えば２３℃、相対湿度５０％及び圧力８６〜１０６ＫＰａで測定することが好ましい。
【００１０】
周囲条件での引張り破断歪は、好ましくは８％を超え、更に好ましくは１０％を超え、なお更に好ましくは１５％を超える。通常、周囲条件での引張り破断歪は７５％以下である。
引張り破断歪はＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定される。
【００１１】
材料の応力は、材料の引張りヤング率及び熱膨張係数に関連し、極低温材料に対しては、これまで低応力材料は、使用時に経験する顕著な温度変化により、極低温材料と併用できないと考えられてきた。しかし、本発明は、比較的低い引張り弾性率を有する複合材を使用すると、意外にも極低温流体と併用できることを見出した。このような複合材を使用すると、流体バリヤー材料に対する熱誘導応力も、またいかなる支持構造に対する熱誘導応力も低下し、これにより支持構造用材料の広範な選択が可能となる。
【００１２】
本発明の“複合材”は、完成構造内の顕微鏡レベルで別々に又は異なって残存する異なる物理的又は化学的特性を有する２種以上の構成材料から作った工学材料である。複合材の引張りヤング率値は、材料の相対使用量に依存できる。当業者は、所望の特性が得られるように複合材の各種成分の容量分率をどのように変化させるかを理解している。
【００１３】
本発明の一実施態様では、複合体は単一材料複合体、即ち、同一材料からなる２つの層から形成した複合材料である。例えば２つの層は、高温高圧で融合させ、これにより配向熱可塑性材料間に、かつ配向熱可塑性材料中に内部分散された熱可塑性基材を形成したものである。当業者に知られているように、高圧、特に静水圧は、配向熱可塑性材料の融点を制御するのに重要である。更に単一材料複合材では化学的に異なる１種以上の添加剤を取り込んでよい。
【００１４】
本発明の他の一実施態様では、複合材は、好ましくは強化剤を少なくとも部分的にプラスチック基材に取り込む場合、強化剤で強化したプラスチック基材である。こうしてプラスチック基材は、強化剤が埋め込まれた連続固体相として機能する。プラスチック基材と強化剤との比率に特別な制限はない。
【００１５】
強化剤は、チョップド繊維又は連続繊維、フレーク又は粒子の形態であってよいが、好ましくはフェルト、織布、外衣（ｒｏｂｉｎｇ）、織物、ニット又は縫製（ｓｔｉｔｃｈｅｄ）構造のような織物様構造を有する材料に変形することが好ましい。
【００１６】
更に強化剤は、天然及び熱可塑性材料又はそれらの組み合わせよりなる群から選択することが好ましい。天然材料としては、ココヤシ皮繊維、綿、リンネル、黄麻、亜麻、ラミー、サイザルソウ及び麻のような植物繊維；及び羊毛、馬の髪及び絹のような動物繊維等が挙げられる。
【００１７】
強化剤は熱可塑性材料からなることが好ましい。強化剤用熱可塑性材料は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリイソブテン、又はそれらの共重合体又は三元共重合体よりなる群から選ばれたポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンからなる。
【００１８】
また強化剤は、得られる複合材料が５０ＧＰａ未満の引張りヤング率及び５％以上の引張り破断歪を有する限り、炭素繊維、ガラス繊維及び重合体繊維等の広範な材料から選択できる。
【００１９】
強化剤の引張り破断歪は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定して、好ましくは５％以上、更に好ましくは８％を超え、なお更に好ましくは１０％を超え、最も好ましくは１５％を超える。通常、引張り破断歪は７５％以下である。
【００２０】
本発明で使用されるプラスチック基材は、得られる複合材が５０ＧＰａ未満の引張りヤング率を有する限り、ポリエステル、ポリカーボネート、ビニルエステル、エポキシ、フェノール系、ポリアミド等の重合体材料のような広範囲の材料から選択できる。しかし、プラスチック基材の引張りヤング率は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定して、０．１〜５．０ＧＰａであることが好ましい。
【００２１】
プラスチック基材としては、好ましくは熱可塑性材料又は熱硬化性材料が挙げられる。
本発明の特に好ましい実施態様では、プラスチック基材は熱可塑性材料である。熱可塑性材料が有利な点は容易に造形できることである。熱可塑性材料は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリイソブテン、又はそれらの共重合体又は三元共重合体、例えばＥＰＤＭよりなる群から選ばれたポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンを含む。
【００２２】
単一材料複合体は、好ましくは配向熱可塑性材料で、ここで強化性繊維質相のような配向熱可塑性材料及び該配向熱可塑性材料の間の母材の両方とも、同じ熱可塑性重合体を含有し、好ましくは該重合体を主成分とし、更に好ましくは該重合体からなる。屈曲は、表面溶融を制御することにより達成される。引張りヤング率及び熱膨張係数（ＣＴＥ）のような、単一材料複合体の物性は、この方法で行う溶融の程度により制御でき、配向熱可塑性材料／非配向熱可塑性材料の容量比（以下、繊維／母材比とも言う）を決定する。
【００２３】
このような単一材料複合体の製造法は当業界で知られ、例えば米国特許出願公開第２００５／００６４１６３号；Ｂ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，第１０４巻、１１８−１２９頁；及びＢ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、複合体：Ｐａｒｔ Ａ（ａｐｐｌｉｅｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ），第３８巻、１４７−１６１頁に開示されている。
【００２４】
この製造方法は、通常、配向熱可塑性重合体繊維を、単一方向のレイアップ（ｌａｙ−ｕｐ）、織布繊物又はチョップド繊維／不織布フェルトの各種形状で利用する。当業界で知られているように、繊維の融点を静水圧で制御することが重要である、繊維は、高圧下で融点未満の温度に加熱されるが、低圧下では融点を超える温度で加熱される。圧力を制御した時間低下させると、繊維表面から始まる繊維の溶融が起こる。制御圧力下でのこの表面溶融後、結晶化して固化構造を作る。
【００２５】
代りの公知の方法は、繊維のような配向熱可塑性材料ストランドの周囲に基材の特殊な共（ｃｏ）押出し（一緒に押出す）を使用することを含む。この共押出し及びテープ溶接方法は、材料特性を損失することなく、大きな封止窓（１３０〜１８０℃）のため、従来の封止方法に比べて有利である。
【００２６】
単一材料複合体は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリイソブテン、又はそれらの共重合体又は三元共重合体、例えばＥＰＤＭよりなる群から選ばれたポリオレフィン、好ましくはポリプロピレンを含み、更に好ましくは該ポリオレフィンを主成分とし、なお更に好ましくは該ポリオレフィンからなる。
【００２７】
複合材は、極低温条件下、即ち、−３０℃未満、更に好ましくは−１００℃未満、更には−１５０℃未満の温度で流体バリヤーとして使用されるものである。このような温度（−１００℃未満、好ましくは−１５０℃未満、通常、−１６０℃未満）は、液化天然ガス（ＬＮＧ）に好適である。
【００２８】
本明細書の目的では極低温液体は、ガスの温度を極低温条件まで低下させて、液化させた液化ガスである。極低温流体としては、極低温液体、極低温下に維持されたガス、及び極低温下に維持された超臨界液体が挙げられる。流体バリヤーは、極低温流体に好適なバリヤーである。本明細書の目的では極低温条件は、−３０℃未満、好ましくは−１００℃未満、更に好ましくは−１５０℃未満の温度を意味する。この方法ではこれらの特性を有する複合材を用いた利点が充分発揮されるからである。
【００２９】
複合材は、ＩＳＯ ５５４によるＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って−１９６℃（液体窒素）で測定した引張り破断歪が好ましくは３％以上、更に好ましくは５％以上、なお更に好ましくは６％以上、なお更に好ましくは８％以上、なお更に好ましくは１０％以上である。
【００３０】
複合材は、４０℃での熱膨張係数が好ましくは２５０＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。更に好ましくは複合材は配向され、この配向方向で４０℃での熱膨張係数が２５０＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。
【００３１】
更に複合材は、−６０℃での熱膨張係数が好ましくは１００＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。更に好ましくは複合材は配向され、この配向方向で−６０℃での熱膨張係数が１００＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である。
熱膨張係数は、ＩＳＯ１１３５９−２に従って−６０〜＋７０℃の範囲での熱機械的分析（ＴＭＡ）により好適に測定できる。
【００３２】
他の一面では本発明は、限定されるものではないが、ＬＮＧ、液化した窒素、酸素、二酸化炭素及び水素等の液化ガスのような極低温流体の収容、貯蔵、加工、輸送又は移送への使用を提供する。このような使用は、水中、地下又はそれらの組合わせの下で一時的でも恒久的でもよい。また、このような使用は、極低温流体を収容、貯蔵、加工、輸送及び／又は移送するためのプラント又は設備のいずれかの部分の装置、デバイス、ユニット又はシステムの上流及び／又は下流であってもよい。この使用には、液化プラント、輸出、積荷、輸送、荷卸し、輸入又は末端使用設備、或いはそれらの一部の１つ以上が含まれる。
【００３３】
このような使用は以下の利用が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
−３０℃未満、好ましくは−１００℃未満、更に好ましくは−１５０℃未満の温度で使用される極低温流体（純粋又はブレンド）を輸出ターミナル及び輸入ターミナルのタンク（即ち、大型貯蔵庫）、船積み、及びパイプやホースのような移送部品等に貯蔵及び輸送。
【００３４】
極低温流体を（垂直）円筒形タンク、角柱形タンク、楕円形タンク及び球形タンク等のいずれかの幾何形状の陸上タンク及び沖合いタンクに収容。
容器、携帯容器、工場（ｓｈｏｐ）組立て容器、携帯タンク及び積荷タンク中の極低温流体の陸上及び沖合い貯蔵又は輸送。
【００３５】
岩石洞窟のような洞窟又は地下容器等の地下貯蔵（その例はＧａｓｔｅｃｈ（２００５）にＥｒｉｃ Ａｍａｎｔｉｎｉ、Ｅｍａｎｕｅｌ Ｃｈａｎｆｒｅａｕ及びＨｏ−Ｙｅｏｎｇ Ｋｉｍにより“Ｔｈｅ ＬＮＧ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ｌｉｎｅｄ ｒｏｃｋ ｃａｖｅｒｎ”と題する論文で討議されている）（この文献はここに援用する）。
極低温流体を一時的又は恒久的に貯蔵するための加圧又は非加圧容器。
【００３６】
限定されるものではないが、極低温流体を（垂直）円筒形、角柱形、楕円形、球形等のいずれの幾何形状でも輸送（陸上、海上又は航空機等いかなる方法でも）するための加圧又は非加圧容器。
【００３７】
陸上及び沖合い、水上、水中を含み、パイプ、パイプ部分、パイプライン、配管システム、ホース、立上がり管、並びに関連設備及び細部を含む可撓性又は硬質の管中に流動輸送又は移送。
また本発明は、前述のような複合材の少なくとも１層を含む極低温流体用収容システム、好ましくは容器、パイプ、タンク、導管及び洞窟よりなる群の１つ以上を含む収容システムを提供する。
【００３８】
このような収容システムの例及び使用例は前述の通りである。パイプとしては、連続的又は不連続のパイプライン又はパイプ部分が挙げられる。
収容システムの一特定例は、耐負荷構造の外殻と、該外殻の内側に設けた前述のような複合材からなる１つ以上の流体バリヤーとを少なくとも有する極低温流体の貯蔵用容器である。
【００３９】
収容システムの他の一特定例は、好ましくはプラスチック材料から作った、耐負荷構造の外殻と、該外殻の内側に設けた、特にＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って大気条件で測定して、５０ＧＰａ未満の引張りヤング率を有する前述のような複合材からなる１つ以上の流体バリヤーとを少なくとも有する極低温流体の輸送用パイプである。
【００４０】
特にこのようなパイプは 、中央流体導管の周囲に設けた、前述のような複合材からなる１つ以上の内側同中心流体バリヤーと、外側同中心層と、任意に、少なくとも１つの内側流体バリヤーと外側同中心層との間に設けた、１種以上の熱絶縁体を充填した少なくとも１つの環状体（４０）とを有することができる。
【００４１】
このようなパイプは、２つの内側バリヤーの各隣接セット間、及び最外側の内側流体バリヤーと外側同中心層との間に環状体を有する２つ、３つ又は４つの内側流体バリヤーを有することができる。ここで該環状体の少なくとも２つは、２種以上の異なる熱絶縁体が充填されていることが好ましい。
【００４２】
好適な熱絶縁体は、当業界では知られ、熱絶縁体としてはミクロゲル又はミクロサーム（microtherm）（セラミック粉と繊維との微細多孔質混合物）のような各種の発泡体及びゲルが挙げられる。
このようなパイプの一実施態様では、少なくとも１つの内側流体バリヤー、好ましくは全ての内側流体バリヤーは、極低温流体が存在する間の温度変化によりパイプの縦方向変化に適応するように、延伸可能である。
【００４３】
また本発明は、前述のような複合材及び構造的支持体層からなり、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体を提供する。このようなサンドイッチ体は、いかなる数の層、一般には２層又は３層を有してよく、本発明の収容システムは、材料及び幅などが同一又は異なる構造を有するこのようなサンドイッチ体を１つ以上有してよい。本発明サンドイッチ体の好適な幅は１〜５０ｍｍの範囲が可能である。
【００４４】
また本発明は１つの絶縁材料層と前述のような複合材を有するバリヤーとからなる、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体を提供する。絶縁材料は、好ましくは前述した絶縁体の１種以上である。
本発明の実施態様を以下の非限定的図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明パイプの概略断面図である。
【００４６】
【図２】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明の他の実施態様によるパイプの概略断面図である。
【図３】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明の他の実施態様によるパイプの概略断面図である。
【図４】ＬＮＧのような極低温流体を輸送するための本発明の他の実施態様によるパイプの概略断面図である。
【図５】極低温流体の貯蔵用容器の概略断面図である。
【００４７】
【図６】本発明サンドイッチ体の概略断面図である。
【実施例】
【００４８】
同一符号は同様な構造部品を言う。
図１は、ＬＮＧ、ＬＰＧ及び液体窒素のような極低温液体の輸送用パイプ２の概略断面図を示す。パイプ２は、耐負荷性外殻３０と、該耐負荷性外殻３０の内側に、中央流体導管１００の周りに同中心的に設けた流体バリヤー１０とからなる。
【００４９】
耐負荷性外殻３０は、ニッケル鋼のような金属材料又はコンクリートから作製できるが、炭素強化エポキシ材料又はガラス強化エポキシ材料のような剛性プラスチック材料から作ることが好ましい。
【００５０】
流体バリヤー１０は、引張りヤング率が５０ＧＰａ未満の複合材から作製される。流体バリヤー１０に好適な材料の一例は、ポリプロピレン繊維で強化したポリプロピレン基材からなる複合材、即ち、単一重合体複合材である。このような複合材は、例えばＣｕｒｖＴＭ Ｃ１００Ａ（Ｐｒｏｐｅｘ Ｆａｂｒｉｃ，Ｇｒｏｎａｕ，ドイツから得られる）としてそのまま得られ、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７に従って周囲条件で測定した引張りヤング率３．２ＧＰａを有する。
【００５１】
好適な複合材の他の一例は、ポリエチレン−ポリプロピレン混合物と共に押出したポリプロピレン繊維からなる複合材である。この共押出した材料は、商品名“ＰＵＲＥ”（Ｌａｎｋｈｏｒｓｔ Ｐｕｒｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｂ．Ｖ．，Ｓｎｅｅｋ，オランダから得られる）で市販されているもので、溶融して複合体用の基材を形成する。この複合材の引張りヤング率は約６．４ＧＰａ、引張り破断歪は１０％である。
【００５２】
他の好適な複合材は、Ａ．Ｐｅｇｏｒｒｅｔｔｉ等、“Ｆｌｅｘｕｒａｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ６６（２００６年），１９５３〜１９６２頁（この文献の内容は、ここに援用する）に記載されている。
下記表Ｉに前記複合材ＣｕｒｖＴＭ Ｃ１００Ａの多くの特性を示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
熱膨張係数は、−６０〜＋７０℃の温度範囲でＩＳＯ１１３５９−２に従って熱機械分析（ＴＭＡ）により測定した。測定は、繊維方向及び繊維方向とは垂直の方向の両方で行った。他の測定は前述の方法に従って行った。
【００５５】
当業者は、外殻３０及び流体バリヤー１０の他、パイプアッセンブリー２が外殻３０と流体バリヤー１０間に別の層のような他の部品、外殻３０上に外側コーティング等を有することを理解している。
【００５６】
このような一例を図２に示す。図２は、中央流体導管１００から同中心的に第一流体バリヤー１０、第一環状体４０及び外側同中心層３０を有し、一般にパイプ２ａの内部部品を構造的に支持しているパイプを示す。環状体４０は、１種以上の熱絶縁体、一般にエーロゲル、ミクロ発泡体等の発泡体又はゲルを充填してよい。
【００５７】
図３は、中央流体導管１００から同中心的に第一内側流体バリヤー１０、第一環状体４０、第二流体バリヤー１１、第二環状体４１、及び次いで外側同中心層３０を有するパイプ２ｂの別の一例を示す。第一及び第二流体バリヤー１０、１１は、同一又は異なる組成であってよく、また第一又は第二環状４０、４１は、同一又は異なる絶縁体で構成してよい。
【００５８】
図４は、中央流体導管１００から同中心的に第一、第二及び第三流体バリヤー１０、１１、１２及び外側同中心層３０、並びにそれらの間に第一、第二及び第三環状体４０、４１、４２を有するパイプ２ｃの他の一例を示す。
通常、図２に例示したようなパイプ２ａは、同中心的に、
【００５９】
直径が５０〜１５００ｍｍ、好ましくは２５０〜１０００ｍｍ、更に好ましくは５００〜９００ｍｍの範囲の中央流体導管１０；
厚さが１〜１０ｍｍの範囲の第一内側流体バリヤー１０；
厚さが２５〜２５０ｍｍの範囲の第一環状体４０；及び
厚さが２５〜２５０ｍｍの範囲の外側同中心層３０；
を有する。
【００６０】
図５は、極低温流体の貯蔵用熱絶縁容器２００の概略断面図を示す。容器２００は、基板２２０及び側壁２３０からなる耐負荷構造の外殻２１５を有する。図５の実施態様では、基板２２０及び側壁２３０はコンクリート製である。完全には容器２００は、隔離されて前記構造外殻２１５の一部を形成できる屋根（図示せず）を含むものである。
【００６１】
容器２００は、更に少なくとも２つの熱絶縁性収容層、即ち、内側収容層２４０及び外側収容層２５０を有し、これらは構造外殻２１５の内表面に固定されている。
【００６２】
各収容層２４０，２５０は、絶縁材料（例えばＰＶＣ又はＰＵＲのような発泡プラスチック材）のパネルを有する。
更に容器２００は、２つの気密かつ液密の流体バリヤー２１０を有し、一方のバリヤーは容器２００に収容された液化ガス２０５と接触し、他方のバリヤーは内側収容層２４０と外側収容層２５０との間にある。流体バリヤー２１０は前述のように複合材から作られる。複合材の好適な例は表Ｉに示した通りである。
【００６３】
流体バリヤー２１０、収容層２４０，２５０及び外側外殻２１０は、当業界で知られているように、スプレー、接着、機械的固定、溶融溶接等いかなる好適な手段でも互いに固定してよい。
図６は、本発明のサンドイッチ体３００の概略断面図で、図１〜５で例示したようなパイプアッセンブリー２、２ａ、２ｂ、２ｃ又は貯蔵タンク２００を使用してよい。
サンドイッチ体３００はＰＶＣ、ＰＵＲ等の熱絶縁材料層３２０、及び前述の複合材で作った流体バリヤー３１０からなる。流体バリヤー３１０は、接着剤結合、溶接又は溶融、その他、当業界で知られている好適手段で板３１０に結着してよい。
当業者は、発明の範囲から逸脱しない限り、多くの改変を行ってよいことを容易に理解している。
【符号の説明】
【００６４】
２ 極低温流体輸送用パイプ又はパイプアッセンブリー
２ａ パイプアッセンブリー
２ｂ パイプアッセンブリー
２ｃ パイプアッセンブリー
１０ 内側同中心流体バリヤー
１１ 内側流体バリヤー
１２ 内側流体バリヤー
１３ 内側流体バリヤー
３０ 外側同中心層
４０ 環状体
４１ 環状体
４２ 環状体
４３ 環状体
１００ 中央流体導管
２００ 貯蔵用熱絶縁容器又は貯蔵タンク
２０５ 液化ガス
２１０ 流体バリヤー
２１５ 耐負荷構造の外殻
２２０ 基板
２３０ 側壁
２４０ 内側収容層
２５０ 外側収容層
３００ サンドイッチ体
３１０ 流体バリヤー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】ＷＯ ２００６／００３１９２ Ａ１
【特許文献２】ＥＰ ０４６５２５２ Ａ１
【特許文献３】米国特許第６，９６２，６７２号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００６４１６３号
【非特許文献】
【００６６】
【非特許文献１】Ｂ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，第１０４巻、１１８−１２９頁Ｂ．Ａｌｃｏｃｋ等、（２００７）、複合体：Ｐａｒｔ Ａ（ａｐｐｌｉｅｄ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ），第３８巻、１４７−１６１頁
【非特許文献２】Ａ．Ｐｅｇｏｒｒｅｔｔｉ等、“Ｆｌｅｘｕｒａｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｎｇｌｅ?ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ”，Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ６６（２００６年），１９５３〜１９６２頁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）周囲条件での引張りヤング率が５０ＧＰａ未満であり、（ｂ）周囲条件での引張り破断歪が５％以上である複合材の極低温条件下での流体バリヤーとしての使用。
【請求項２】
前記複合材の４０℃での熱膨張係数が２５０＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記複合材の−１９６℃での引張り破断歪が３％以上である請求項１又は２に記載の使用。
【請求項４】
前記複合材の−６０℃での熱膨張係数が１００＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である請求項１〜３のいずれか１項以上に記載の使用。
【請求項５】
前記複合材が単一材料の複合体、又は強化剤で強化したプラスチック基材を含む請求項１〜４のいずれか１項以上に記載の使用。
【請求項６】
前記単一材料複合体が熱可塑性材料であり、該熱可塑性材料は強化性繊維質相のような配向熱可塑性材料及び該配向熱可塑性材料間の基材の両方が同じプラスチックを含む請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記複合材が、５％以上の引張り破断歪を有する強化剤で強化したプラスチック基材を含む請求項５に記載の使用。
【請求項８】
極低温流体の収容、貯蔵、加工、輸送又は移送への請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材及び構造的支持体層からなり、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体。
【請求項１０】
絶縁材料層（３２０）及び請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材で構成されるバリヤー（３１０）からなる、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材の少なくとも１層からなる極低温流体用収容システム。
【請求項１２】
耐負荷構造の外殻（２１５）、
該外殻（２１５）の内側に設けた、請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材からなる１つ以上の流体バリヤー（２１０）、
を少なくとも有する極低温流体（２０５）貯蔵用容器（２００）である請求項１１に記載の収容システム。
【請求項１３】
中央流体導管（１００）の周囲に設けた、請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材からなる１つ以上の内側同中心流体バリヤー（１０）、
外側同中心層（３０）、及び
任意に、少なくとも１つの内側流体バリヤー（１０）と外側同中心層（３０）との間に設けた、１種以上の熱絶縁体を充填した少なくとも１つの環状体（４０）、
を少なくとも有する極低温流体輸送用パイプ（２）である請求項１１に記載の収容システム。
【請求項１４】
２つの内側バリヤーの少なくとも１つの隣接セット間、及び／又は最外側の内側流体バリヤー（１１、１２、１３）と外側同中心層（３０）との間に環状体（４０、４１、４２、４３）を有する２つ、３つ又は４つの内側流体バリヤー（１０、１１、１２、１３）からなる請求項１３に記載の収容システム。
【請求項１５】
２つの内側バリヤーの各隣接セット間、及び最外側の内側流体バリヤー（１１、１２、１３）と外側同中心層（３０）との間に環状体（４０、４１、４２、４３）を有する２つ、３つ又は４つの内側流体バリヤー（１０、１１、１２、１３）からなる請求項１４に記載の収容システム。
【請求項１】
（ａ）周囲条件での引張りヤング率が５０ＧＰａ未満であり、（ｂ）周囲条件での引張り破断歪が５％以上である複合材の極低温条件下での流体バリヤーとしての使用。
【請求項２】
前記複合材の４０℃での熱膨張係数が２５０＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記複合材の−１９６℃での引張り破断歪が３％以上である請求項１又は２に記載の使用。
【請求項４】
前記複合材の−６０℃での熱膨張係数が１００＊１０−６ｍ／ｍ／℃未満である請求項１〜３のいずれか１項以上に記載の使用。
【請求項５】
前記複合材が単一材料の複合体、又は強化剤で強化したプラスチック基材を含む請求項１〜４のいずれか１項以上に記載の使用。
【請求項６】
前記単一材料複合体が熱可塑性材料であり、該熱可塑性材料は強化性繊維質相のような配向熱可塑性材料及び該配向熱可塑性材料間の基材の両方が同じプラスチックを含む請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記複合材が、５％以上の引張り破断歪を有する強化剤で強化したプラスチック基材を含む請求項５に記載の使用。
【請求項８】
極低温流体の収容、貯蔵、加工、輸送又は移送への請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材及び構造的支持体層からなり、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体。
【請求項１０】
絶縁材料層（３２０）及び請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材で構成されるバリヤー（３１０）からなる、極低温下でバリヤー、特に流体バリヤーとして使用するためのサンドイッチ体。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材の少なくとも１層からなる極低温流体用収容システム。
【請求項１２】
耐負荷構造の外殻（２１５）、
該外殻（２１５）の内側に設けた、請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材からなる１つ以上の流体バリヤー（２１０）、
を少なくとも有する極低温流体（２０５）貯蔵用容器（２００）である請求項１１に記載の収容システム。
【請求項１３】
中央流体導管（１００）の周囲に設けた、請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の複合材からなる１つ以上の内側同中心流体バリヤー（１０）、
外側同中心層（３０）、及び
任意に、少なくとも１つの内側流体バリヤー（１０）と外側同中心層（３０）との間に設けた、１種以上の熱絶縁体を充填した少なくとも１つの環状体（４０）、
を少なくとも有する極低温流体輸送用パイプ（２）である請求項１１に記載の収容システム。
【請求項１４】
２つの内側バリヤーの少なくとも１つの隣接セット間、及び／又は最外側の内側流体バリヤー（１１、１２、１３）と外側同中心層（３０）との間に環状体（４０、４１、４２、４３）を有する２つ、３つ又は４つの内側流体バリヤー（１０、１１、１２、１３）からなる請求項１３に記載の収容システム。
【請求項１５】
２つの内側バリヤーの各隣接セット間、及び最外側の内側流体バリヤー（１１、１２、１３）と外側同中心層（３０）との間に環状体（４０、４１、４２、４３）を有する２つ、３つ又は４つの内側流体バリヤー（１０、１１、１２、１３）からなる請求項１４に記載の収容システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５１１８４５（Ｐ２０１０−５１１８４５Ａ）
【公表日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３９７５４（Ｐ２００９−５３９７５４）
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６３４１０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６８３０３
【国際公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（３９００２３６８５）シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ (411)
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０６３４１０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６８３０３
【国際公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（３９００２３６８５）シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ (411)
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【Ｆターム（参考）】
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