(57)【要約】【課題】成分や構成等にさらなる工夫を加えることにより、極低温流体によって結露した水分が残って組み付けられてしまっても、配管フランジ面への固着現象を回避又は抑制でき、配管分離時に簡単で容易にフランジ面から剥がせるようにして作業効率が改善される膨張黒鉛シートガスケットを提供する。【解決手段】膨張黒鉛シート１の表面に、ＰＰ樹脂の塗布によって膜厚が２０〜４０μｍのＰＰ樹脂層２が形成されて成る膨張黒鉛シートガスケットＧ。ＰＰ樹脂の塗布後に、１５０〜１６０℃に加熱してその状態を１０分以上維持する熱処理が行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛シートの表面に、ＰＰ樹脂の塗布によるＰＰ樹脂層が形成されて成る膨張黒鉛シートガスケット。
【請求項２】
前記ＰＰ樹脂層の厚みが２０〜４０μｍに設定されている請求項１に記載の膨張黒鉛シートガスケット。
【請求項３】
前記ＰＰ樹脂層の表面の水に対する接触角の値が７２度以上に設定されている請求項１又は２に記載の膨張黒鉛シートガスケット。
【請求項４】
前記ＰＰ樹脂層が、ＰＰ樹脂の塗布後に所定の熱処理が行われて成るものである請求項１〜３の何れか一項に記載の膨張黒鉛シートガスケット。
【請求項５】
前記熱処理が、１５０〜１６０℃に加熱してその状態を１０分以上維持することで成る請求項４に記載の膨張黒鉛シートガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温流体を移送する配管どうしのガスケットとして好適な膨張黒鉛シートガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスやＬＰガス等は、常温・常圧の状態であると体積が相当に大きくそのままでは輸送や貯蔵に問題が生じるので、天然ガスやＬＰガスは液化して体積を減らした状態（液化ガス）として行うのが一般的である。例えば、天然ガスを−１６２℃の低温で冷却して液化すれば、体積を常温時の約１／６００にまで小さくすることが可能になる。このような液化ガスを、タンカーから地上に設備に搬送するには、地上に（港に）配置されるローディングアームが使用される。ローディングアームに関しては、特許文献１において開示されたものが知られている。
【０００３】
膨張黒鉛シートガスケットは、特許文献２において開示されるように、相手側シール面との馴染み性に優れるとともに耐熱性にも優れており、ローディングアームとタンカー側との配管接続部にも用いられている。前述の液化ガスのタンカーからの積降し時には、まず、タンカーの配管とローディングアームの先端配管とを、膨張黒鉛シートガスケットを介してのシール状態で締結し、それから液化ガスの配管内配送が開始される。そして、液化ガスの搬送が終了すると、ローディングアーム先端配管とタンカー側の配管とを離脱させるとともに、ガスケットを取り外すことになるのであるが、そのガスケットの交換作業がネックとなっていた事実がある。
【０００４】
即ち、前述のように、配管内は液化ガス等の極低温流体が流れるので、ローディングアーム周辺の空気が冷却されて配管には多量の結露が発生する。従って、ガスケットを交換する際には水分を十分に拭き取ってから為されるのではあるが、完全に水分を除去するのは困難である。故に、若干に水分を伴った状態でガスケットが組み込まれてしまうことが多く、その後の分解時には水分が凝固し、配管のフランジ面とガスケット表面との間に固着が生じるのである。膨張黒鉛シート製のガスケットは層状に形成されていて脆く剥れ易い性質を持つため、フランジ面に固着している状態のガスケットを強制的に取り外すと、界面剥離を生じて壊れてしまう。
【０００５】
剥離したガスケットはまず使えないので新品に交換することになるが、先のガスケットのカスが付いているフランジ面ではシールできない。従って、固着しているガスケットを剥がしてフランジ面を元のきれいな面に戻さねばならないが、その清掃作業が面倒で煩わしく時間が掛かるものであり、勢い作業効率の低下を招いてもいた。そこで、界面剥離が生じないように補強剤を使って強度が高められたガスケットを用いることも試された。しかしながら、補強剤を配合するためのバインダー（ゴム等）が極低温流体によって硬化し、柔軟性をなくしてしまって極めて脆いものとなることが判り、やはりガスケットとしての使用は困難である。
【０００６】
以上のように、シール性に優れる膨張黒鉛シートガスケットを、極低温環境にて用いる場合の前記課題（フランジ面に固着する不都合）は依然として未解決であり、さらなる改善の余地が残されているものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２１００号公報
【特許文献２】特開平６−１０１７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、成分や構成等にさらなる工夫を加えることにより、極低温流体によって結露した水分が残って組み付けられてしまっても、配管フランジ面への固着現象を回避又は抑制でき、配管分離時に簡単で容易にフランジ面から剥がせるようにして作業効率が改善される膨張黒鉛シートガスケットを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、膨張黒鉛シートガスケットにおいて、膨張黒鉛シート１の表面１ａに、ＰＰ樹脂の塗布によるＰＰ樹脂層２が形成されて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の膨張黒鉛シートガスケットにおいて、前記ＰＰ樹脂層２の厚みが２０〜４０μｍに設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の膨張黒鉛シートガスケットにおいて、前記ＰＰ樹脂層２の表面２ａの水Ｗに対する接触角θの値が７２度以上に設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の膨張黒鉛シートガスケットにおいて、前記ＰＰ樹脂層２が、ＰＰ樹脂の塗布後に所定の熱処理が行われて成るものであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の膨張黒鉛シートガスケットにおいて、前記熱処理が、１５０〜１６０℃に加熱してその状態を１０分以上維持することで成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、膨張黒鉛シートの表面に形成されるＰＰ樹脂層により、ガスケット表面の撥水性が大きく改善され、シール対象が極低温流体であって凍り付くような環境下においても、良好なシール性は維持しながらもフランジ面への固着を回避することが可能になる。その結果、極低温流体によって結露した水分が残って組み付けられてしまっても、配管フランジ面への固着現象を回避又は抑制でき、配管分離時に簡単で容易にフランジ面から剥がせるようにして作業効率が改善される膨張黒鉛シートガスケットを提供することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、膨張黒鉛シートの表面に形成されるＰＰ樹脂層の厚みを２０〜４０μｍの範囲に設定することにより、ＰＰ樹脂層の膜厚が厚くなって膨張黒鉛シート本来の柔軟性を妨げることがなく、かつ、膜厚が薄いことによって水の接触角が小さくなることがない範囲、即ち良好なシール性と良好な撥水性とが得られ、請求項１の発明による前記効果の強化が可能な膨張黒鉛シートガスケットを提供することができる。この場合、請求項３のように、水に対する接触角の値を７２度以上とすれば、良好な撥水性による顕著な固着防止効果を得ることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、ＰＰ樹脂の塗布後に行われる所定の熱処理により、ＰＰ樹脂表面の滑らかさをより増すことが可能であり、一例として、請求項５のように、１５０〜１６０℃で１０分以上維持する熱処理を行えば、非常に円滑な表面状態を有して請求項１〜４の発明による前記効果の一層の強化が可能となる膨張黒鉛シートガスケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】膨張黒鉛シートガスケットの断面図
【図２】膨張黒鉛シートガスケットの全体斜視図
【図３】水に対する接触角を示す定義図
【図４】各実施例及び各比較例の特性を示す図表
【図５】ガスケット使用例における締結前の状態を示す要部の側面図
【図６】ガスケット使用例における締結後の状態を示す要部の側面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明による膨張黒鉛シートガスケットの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、図１，２等にいおては、説明及び理解をし易くするために、各部の寸法比はデフォルメ（変容）して示してある。
【００１９】
膨張黒鉛シートガスケット（以下、単に「ガスケット」と略称する）を配管フランジ面から容易に剥せるべく離型性を高めるためには、親和性を著しく低下させること、即ち撥水性を持たせることが有効である。良好な撥水性を備えることにより、ガスケットと配管フランジ面との固着を防止すべく、ガスケット表面と氷とを剥れ易くすることができる。
【００２０】
このような考えに基づいて想起されたのが本発明によるガスケットＧであり、図１，図２に示すように、膨張黒鉛シート１の表裏の各表面１ａに、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂の塗布によるＰＰ樹脂層２が形成されて成るとともに円環状を為すガスケットＧである。考え方としては、ポリオレフィン系樹脂を膨張黒鉛シートに塗布して熱処理することであり、ポリオレフィン系樹脂の代表としてＰＰ樹脂が選択されている。
【００２１】
熱処理の一例としては、ガスケット裏表の表面に対するＰＰ樹脂の塗布後に加熱して１５０℃〜１６０℃に昇温し、好ましくは、ＰＰ樹脂を溶融（ＰＰ樹脂の溶融は目視で確認される）させ、かつ、その温度を１０分以上維持する手段が挙げられる。このようにすることにより、図３に示すように、ガスケットＧの表面、要するにＰＰ樹脂層２の表面２ａの水滴（水）Ｗに対する接触角θの値が７２度以上になることが確認された。つまり、優れた撥水性を得ることに成功しているのである。
【００２２】
ＰＰ樹脂層の膜厚が薄いと撥水性が十分にならず、かつ、膜厚が厚いと膨張黒鉛の持つ柔軟性が制限されてシール性低下を招く。従って、十分な撥水性と十分なシール性との両立を図ることが可能となる範囲として、ＰＰ樹脂層の膜厚は２０〜４０μｍに設定されている。膜厚が４０μｍを超えると、漏れ量が１０ｃｃ／ｍｉｎ以上となり、シール性能の点でＮＧとなる。また、膜厚が２０μｍ未満であると、水に対する接触角を７２度以上とすることが困難となる（図４の特性表を参照）。
【００２３】
次に、種々のガスケットＧ、即ち、実施例１〜３のガスケット及び比較例１〜３のガスケットを作成し、各種特性データを示す図４の特性表を得た。図４において、接触角（θ）と膜厚さ（μｍ）とが各種ガスケットの緒元データであり、シール性とフランジ面の固着防止効果とが各種ガスケットの持つ性能であると言える。
【００２４】
〔実施例１〕
実施例１によるガスケットＧは、膨張黒鉛シート１の表面にＰＰ樹脂、具体的にはＰＰディスパージョンを塗布し、厚さｔが２０〜４０μｍ（２０μｍ≦ｔ≦４０μｍ）のＰＰ樹脂層２，２を設ける。尚、ディスパージョンとは、構成する溶質と溶剤とが均一に分散しているものである。それから、高温室に入れる等の加熱手段により、ＰＰ樹脂層が形成された膨張黒鉛シートを１５０℃に昇温させるとともに１０分維持させる熱処理（所定の熱処理の一例）して成るガスケットである。ＰＰ樹脂層２の厚さｔ＝２０μｍ、水滴の接触角θ＝７２度である（樹脂の溶融：有）。
【００２５】
〔実施例２〕
実施例２によるガスケットＧは、ＰＰ樹脂層２の厚さｔ＝３０μｍ、接触角θ＝７７度である（樹脂の溶融：有）。ガスケットＧの作り方は実施例１の場合と同様である。
【００２６】
〔実施例３〕
実施例３によるガスケットＧは、ＰＰ樹脂層２の厚さｔ＝４０μｍ、接触角θ＝９０度である（樹脂の溶融：有）。ガスケットＧの作り方は実施例１の場合と同様である。
【００２７】
〔比較例１〕
比較例１によるガスケットＧは、基本的な作り方は実施例１と同じであるが、ＰＰ樹脂層２の厚さｔ＝１０μｍとされた点が異なる。接触角θ＝６５度であり、「７２度以上」という条件からは逸脱している。
【００２８】
〔比較例２〕
比較例２によるガスケットＧは、作り方は実施例１と同じであるが、ＰＰ樹脂層２の厚さｔ＝５０μｍとされた点が異なる。接触角θ＝９６度であり、「７２度以上」という条件には適合している。
【００２９】
〔比較例３〕
比較例３によるガスケットＧは、ＰＰ樹脂層が形成された膨張黒鉛シートを１４０℃まで昇温させる以外の作り方は実施例１と同じであるが、ＰＰ樹脂層２が溶融されていない点が異なる。接触角θ＝３８度であり、「７２度以上」という条件からは逸脱している。
【００３０】
図４に示す特性表から分かるように、ＰＰ樹層２の厚さｔが２０〜４０μｍの範囲内であり、かつ、接触角θが７２度以上である実施例１〜３のガスケットＧはシール性及びフランジ面の固着防止効果の双方ともに良好であった。しかしながら、ＰＰ樹脂層２の厚さｔ又は接触角θの少なくとも一方が適合条件外である比較例１〜３のガスケットＧは、シール性又は固着防止効果の少なくとも一方が×（ＮＧ）となっている。ここで、シール性の判定基準は、漏れ量が１０ｃｃ／ｍｉｎより多いと×、それ以下なら○（ＯＫ）である。フランジ面の固着防止効果については、実際に使用後の条件で分解した状態の目視により判断した。
【００３１】
参考として図５，図６に固着テスト品が示されており、配管３Ｈを有する配管フランジ３と、配管を有さない単なるフランジ４との間にガスケットＧを介装する構造のテスト用継手部５の例が示されている。図５は、水分を伴うテスト用継手部５の締結前、即ちボルト・ナット６による螺着前の状態を示し、図６は締結後、即ちボルト・ナット６を締付けた後の状態を示している。図５における斜線部分（ハッチング部分）は水分（水）７を示している。図５において、配管３Ｈ内の水分７は、各フランジ面３ａ，４ａにも及んでおり、ボルト・ナット６の締込みにより、図６に示すように、ガスケットＧは水分雰囲気中にて介装されて締付装着される。
【００３２】
膨張黒鉛シートガスケットの低温使用時の固着のメカニズム、及びＰＰ樹脂ディスパージョン（ポリオレフィン系ディスパージョン）の効果については次の１．〜４．のように考えられる。１．図５に示すように、配管内等の継手部５に水分７がある状態で、ガスケットＧを挟んでフランジどうし３，４を締結して冷却すると、ガスケットＧと各フランジ面３ａ，４ａとの間に氷の層（図６に示す符号８の部分）が形成される。２．継手部５を分解すると、ガスケットＧと各フランジ面３ａ，４ａとの間の氷層８が接着剤の役割をし、ガスケットＧと各フランジ面３ａ，４ａとが固着される。
【００３３】
３．その状態でガスケットＧを各フランジ面３ａ，４ａから引き剥がすと、ガスケットＧにおけるに最も強度の弱い膨張黒鉛シート１の界面が剥離する（膨張黒鉛シートは膨張黒鉛層が幾重にも重なった構造をしていて界面の強度が弱い）。４．ところが、膨張黒鉛シート１の表面にＰＰディスパージョン（ＰＰ樹脂）等のポリオレフィン系ディスパージョンを塗布・焼成した緻密な非粘着面（ＰＰ樹脂層）２，２が形成される場合、ガスケットＧと氷層８との界面で剥離するため、前述の固着が起こらないようになるのである（本発明）。つまり、１．〜３．が固着のメカニズムを表し、４．が本発明による効果を表している。
【符号の説明】
【００３４】
１          膨張黒鉛シート
１ａ        膨張黒鉛シートの表面
２          ＰＰ樹脂層
２ａ        ＰＰ樹脂層の表面
Ｗ          水
θ          接触角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011042769.tif 000006
【図５】
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【図６】
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