(57)【要約】  本発明は、浸水条件下で使用するための圧力抵抗性材料（２２）であり、ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に分配された軽量膨張粘土アグロメレートビーズ（１）を含む材料である。
2013538905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸水条件下で使用するための圧力抵抗性材料（２２）であって、
ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に分配された軽量膨張粘土アグロメレート（１２）の多孔質鉱物ビーズ（１）を含む、材料。
【請求項２】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）が、ほぼ丸型または球体形状である、請求項１に記載の圧力抵抗性材料。
【請求項３】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）がほぼビーズ対ビーズ接触がない、請求項１または２に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項４】
前記材料（２２）の外側表面付近の多孔質鉱物ビーズ（１）のすべてが、全体的に前記マトリックス（２１）で包まれる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項５】
前記圧力抵抗性材料が、１つまたは複数のブロック（２９）に成形される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料。
【請求項６】
前記圧力抵抗性材料（２２）の１つまたは複数の前記ブロック（２９）が、非常に低い透水性を有する１つ以上の膜（３）によって覆われる、請求項５に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項７】
前記ポリマー材料（２）の前記マトリックス（２１）中の前記多孔質鉱物ビーズ（１２）の第１の層（１０１）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項８】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）が、前記ポリマー材料（２）に対して非常に低い透過性を有する表面シーリング層（４）を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項９】
前記マトリックス（２１）が真空下で固結される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１０】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）が、非常に低い透水性を有する表面シーリング層（４）を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１１】
前記表面層（４）が真空下で固結される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１２】
前記表面シーリング層（４）が、熱可塑性であり、前記マトリックス材料（２１）のバルクよりも高い融点を有する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１３】
前記表面シーリング層（４）が、ポリプロピレン層（４２）またはポリエチレン層（４３）を含み、好ましくは前記ポリマー材料（２）の前記マトリックス材料（２１）のバルクよりも高い融点を有する、請求項１２に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１４】
前記ポリマー材料（２）が熱可塑性である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１５】
前記ポリマー材料（２）がポリプロピレン（２３）またはそのコポリマーを含む、請求項１４に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１６】
前記ポリマー材料（２）が、熱硬化性材料（２７）、例えば第１のエポキシ（２８）を前記ポリマー材料（２）中に含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１７】
水、特に海水の密度未満の密度を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１８】
前記圧力抵抗性材料（２２）が、１０００時間の間、２００Ｂａｒ以上の静水圧に耐える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項１９】
前記圧力抵抗性材料（２２）が、（０．５＋／−０．１５）Ｗ／ｍＫ未満の熱伝導度を有する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２０】
高圧浸水条件下での吸水性による前記長期間の重量増加が２０％未満であるべきである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２１】
前記ポリマー材料（２）がポリエチレン（２３）またはそのコポリマーを含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２２】
前記圧力抵抗性材料（２２）の１つ以上の前記ブロック（２９）が、非常に低い透水性を有する１つ以上の膜（３）によって覆われる、請求項５に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２３】
前記外側の１つ以上の膜（３）が、前記圧力抵抗性材料（２２）の前記ブロック（２９）の１つ以上に真空下で形成される、請求項６に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２４】
１つ以上のブロック（２９）が構造的支持体（３１）に配置され、海中デバイス、例えばライザーパイプ上に載置され、前記圧力抵抗性材料（２２）が浮揚性を与える、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２５】
１つ以上の前記ブロック（２９）が、海中デバイス、例えば海中パイプライン、バルブハウジングに配置され、前記圧力抵抗性材料（２２）が断熱性である、請求項１０〜２３のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２６】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）が、１〜８ｍｍの直径を有する、請求項２〜２５のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（３３）。
【請求項２７】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）が、２〜４ｍｍの直径を有する、請求項２〜２６のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２８】
前記マトリックス（２１）の前記マトリックスポリマー材料（２）が本質的にボイドを含まない、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の圧力抵抗性材料（２２）。
【請求項２９】
浸水条件下で使用するための圧力抵抗性材料（２２）を製造する方法であって、
−ポリマー材料（２）中に軽量膨張粘土アグロメレート（１１）の多孔質鉱物ビーズ（１）を準備することと、
−前記ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）を形成することであって、前記マトリックス（２１）が、前記多孔質鉱物ビーズ（１）のそれぞれをすべて包むことと、
−前記多孔質鉱物ビーズ（１）を有する前記マトリックス（２１）を固結して、前記圧力抵抗性材料（２２）を形成することと
を含む、方法。
【請求項３０】
前記マトリックス（２１）を続いて固結するために、溶融形態で前記ポリマー材料（２）を提供することによって、前記マトリックス（２１）を形成する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
乾燥状態の前記ポリマー材料（２）を提供し、前記マトリックス（２１）を続いて固結するために、溶融形態に前記乾燥ポリマー材料（２）を溶融することによって、前記マトリックス（２１）を形成する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記圧力抵抗性材料が、１つ以上のブロック（２９）に形成される、請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記１つ以上のブロック（２９）の多孔質鉱物ビーズ（１）すべてが、前記マトリックス（２１）によって全体が包まれるように配置される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記圧力抵抗性材料（２２）の前記ブロック（２９）の１つ以上を、水抵抗性膜（３）の１つ以上の層で覆う、請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記抵抗膜を、熱可塑性粉末、例えばポリエチレンを前記ブロック（２９）に適用し、前記水抵抗性膜（３）の１つ以上の層を形成するために、前記ポリエチレン粉末を溶融することによって形成する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記水抵抗性膜（３）の１つ以上の層を真空下で形成する、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
真空注入下で前記水抵抗性膜（３）を形成する、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記水抵抗性膜（３）の１つ以上の層を、前記熱可塑性ポリマー粉末を前記ブロック（２９）の表面に適用し、それを真空下で溶融し、固結することによって、形成する、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）を、ほぼ相互に非ビーズ対ビーズ鉱物接触しないように配置する、請求項２９〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記ポリマー材料（２）中に前記多孔質鉱物ビーズ（１）を分配する前に、前記多孔質鉱物ビーズ（１）のほぼそれぞれを、表面層（４）でシーリングするステップを含む、請求項２９〜３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記シーリング表面層（４）がポリプロピレンで構成される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
エポキシ（４１）の前記ビーズシーリング層（４）を形成し、前記第２のエポキシ（４１）を硬化させることを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記マトリックス材料（２１）のバルクよりも高い融点を有する熱可塑性物質の前記表面シーリング層（４）を形成することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
ポリプロピレン（４２）またはポリエチレン（４３）の前記表面シーリング層（４）を形成することを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ポリマー材料（２）中の前記多孔質鉱物ビーズ（１）を、前記多孔質鉱物ビーズ（１）の第１の層（１０１）を前記ポリマー材料（２）の第２の層（１０２）と交互に配置することによって分配し、前記マトリックス（２１）を形成するために、前記ポリマー材料を溶融し、固結する、請求項２９〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記マトリックス（２１）を固結する前に、前記分配された多孔質鉱物ビーズ（１）および前記ポリマー材料（２）を閉じ込め、安定化するために、多孔質鉱物ビーズ（１）および前記ポリマー材料（２）のバッチに圧力を与える、請求項２９〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記多孔質鉱物ビーズ（１）を押出機ノズルを通して押出すことにより、前記多孔質鉱物ビーズ（１）を有する前記マトリックス（２１）を形成する、請求項２９〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
本質的にボイドを含まない前記マトリックス（２１）の前記マトリックスポリマー材料（２）を形成する、請求項２９〜４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記マトリックス（２１）の前記マトリックスポリマー材料（２）を、真空下で形成し、固結する、請求項３０〜４８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸水使用のための圧力抵抗性材料およびこのような圧力抵抗性材料を製造するための方法に関する。このような材料は、ライザーパイプ、ＲＯＶ船舶のような浸水設備に浮揚性を与えるために、またはプロダクションパイプ、プロダクションライザーパイプ、海底石油パイプライン、バルブハウジングなどに断熱性を与えるために使用できる。
【背景技術】
【０００２】
シンタクチックフォームは、ガラス、炭素またはポリマーのマイクロバルーンを、ポリマー、金属またはセラミックのマトリックスに混合することによって合成される複合材料である。フィラー材料に合成ガラスビーズを有するシンタクチックフォームは、およそ１００００ｍの深度に対応する１０００Ｂａｒまでの静水圧に下がる水中作業のために広く使用されている。しかし、合成ビーズの価格は非常に高く、製造プロセスは面倒である。様々なビーズ品質が、様々な深度等級に応じて製造されることができ、その価格は一般に、深度等級が上昇するにつれて高くなる。
【０００３】
英国特許第７６９２３７号明細書「シロキサン樹脂フォームにおけるまたは関連する改善」には、Ｋａｎａｍｉｔｅと呼ばれる材料を有するシロキサン樹脂フォームが記載されている。Ｋａｎａｍｉｔｅ材料は、米国特許第２８０６７７２号明細書の第２欄２４〜２７行において、名称「Ｋａｎａｍｉｔｅ」として販売されている、米国特許第２６７６８９２号明細書に記載される磁器化粘土材料の個々の小さい薄壁付きバルーンとして記述されている。このような材料は、ライザーおよびパイプラインのような広域海洋構造物のための絶縁材料に一体化させるためには法外に高価である。英国特許第７６９２３７号明細書の材料、それ自体のフォームとしてのマイクロバブルを有するシロキサン樹脂、ガラスマイクロバルーンも保持するシロキサン樹脂マトリックスフォームは、シンタクチック材料が２つのレベルのガス充填中空を有するので、二次的であると考えられることができる。
【０００４】
特開平６‐００９９７２号公報には、シンタクチックフォーム材料とセラミック中空部材とを合わせた圧力抵抗性浮遊性材料が記載されている。セラミック中空部材は、２０ｍｍを超える直径を有し、モールドに配置され、シンタクチックフォーム材料は、圧力抵抗性浮遊性材料を形成するためにギャップに充填される。またこの文献では、マトリックス自体が、大きなセラミック中空部材間に充填されたシンタクチック材料であるので、二次シンタクチック材料を記載していると考えられることができる。
【０００５】
英国特許第１１５３２４８号明細書「水中計装のための浮遊ユニット」には、越流ハウジングおよびこのハウジング内に浮遊構造を含む浮遊手段が記載され、これはシンタクチックフォーム材料のマトリックスにキャストされた無機非金属性材料の複数の中空球体からなる。第２頁の８〜１０行において、材料構造は、「シンタクチックフォームにキャストされた先に記載された大きな球体を用いる浮遊構造」として記載されている。３５〜３７行においては、「大きな薄壁付きガラスまたはセラミック球体の既知の利点を利用する浮遊構造」が記載されている。大きなガラスまたはセラミック球体は、大きな静水圧に耐えることができるが、ライザーパイプの周りに配置された浮揚性材料は、機械的な衝撃、特に船舶輸送中の取り扱い、デッキ取り扱い、デリック中の設置の間および使用中に課される衝撃には耐えられない。この英国特許もまた、大きな球体を保持するシンタクチックフォームを有する二次シンタクチック材料であると考えられることができる。
【０００６】
特開平７‐３０４４９１号公報には、上述の特開６００９９７２号公報と同様の浮揚性材料が記載され、ファインガラスバブルのような微細な中空球体および結合剤の機能を有するポリブタジエン（ｐｏｌｙｂｕｄｉａｄｉｅｎｅ）ゴムのようなポリマー材料の軽量フィラー中にサイズが５〜１５ｃｍの中空セラミック体を有し、さらに、相対的に大きな中空体間での接触を回避するために、中空セラミック球体を位置付けするためのポリアミドヤーンが記載されている。ポリブタジンゴムは、中空セラミック球体間にクッション材料を形成することが意図されている。ゴム材料は変形してしまい、剪断変形を受け易い場合があり、比較的大きな中空体に対する剪断損傷の固有の危険性を伴うので、ライザーのような重質構造のための深海浮揚性材料として使用するのには不向きである。
【０００７】
カナダ国特許第１２５９０７７号明細書には、コンクリート中のフィラーとして使用するための焼成中空セラミック回転楕円体が記載されている。それには、海中のガスパイプラインが記載され、ここでパイプセクションは、コンクリート内に回転楕円体を有するコンクリートシェルで覆われた金属コアパイプを有する。この回転楕円体は、リン酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、またはケイ酸カリウムの連続相と、水に不溶性の連続相を形成するために焼成中にこの連続相と合わせたＫａｏｌｉｎｉｔｅのような粘土を含む不溶化剤とを含む。得られた回転楕円体はコンクリートに混合される。
【０００８】
Ｊａｒｒｉｎ  ｅｔ  ａｌによる米国特許第５２１８０１６号明細書には、フィラーおよび浮揚性材料の製造プロセスと、このような材料を組み込む管状ユニットとが記載されている。浮遊性材料は、熱可塑性樹脂および静水圧に対して抵抗する中空微小球の荷重軽量化材料の押出成形混和物である。ねじれ管状ユニットは、ノズルを通して中空微小球を有する熱可塑性樹脂に引き抜き成型され、ドラムに回収される。
【０００９】
米国特許第３１１１５６９号明細書には、種々の包装された積層構築物が記載され、ここで「焼結膨張粘土の樹脂結合凝集材料」と呼ばれる材料が、第２欄に記述されている。この目的は、包装された使用準備が整った構成成分を製造することであり、そこから水に対して浮遊性の船舶、タンク、パイプまたは導管を製造する。
【００１０】
Ｆ．Ｂａｒｔｌ  ｅｔ  ａｌは、「大きな変形を受けるセル状複合体の材料挙動」、Ｉｎｔ．Ｊｏｕｒｎ．ｏｆ  Ｉｍｐａｃｔ  Ｅｎｇｉｎ，１３．１２．２００８において、キャストポリアミドマトリックスに埋め込まれた多孔質鉱物粒状物を有するシンタクチックフォームを記載している。この目的は、一軸の剪断または静水圧であるほぼ一定の応力において衝突衝撃エネルギーを吸収する能力について材料を試験することである。多孔質鉱物ビーズの粒状物は、モールドに充填され、振とうされて、良好なグレイン接触をもたらし、次いですべての利用可能な残留空間がマトリックス材料で下方から浸潤される。グレイン由来の材料は、約９８気圧である１０ＭＰａの静水圧下で、おそらくセル壁が曲げられ、締め付けられることによって崩壊し始め、粒状物が損傷する。
【００１１】
米国特許第６８８６３０４号明細書「石材粒状物で製造された多層スラブ生成物および関連する製造プロセス」には、粒状物形態の粘稠なアグロメレート石材材料の層、および有機または無機結合剤材料中の膨張粘土の層が記載されている。
【００１２】
国際公開第８４／０２４８９号のＳｃｈｍｉｄｔの「建築要素のための建築材料ならびにこの要素を製造するための方法およびシステム」には、長い建築要素のためのモールドを保持する１組の下方および上方コンベヤが記載されている。デバイスは、下方モールドへの粒子フィーダおよび下方モールドの粒子に予備混合されるフォームのためのノズルを含む。注入後、モールドは圧縮段階、設定段階、離型段階およびカッターを通過する。得られた建築要素は、フォームプラスチック材料によって共に保持される圧縮された硬質粒子フィラーからなるプレート、ブロック、またはビームまたはカラムである。例としては、ポリウレタンフォーム中のパーライト、膨張火山水和ガラスである。第２頁に記載される材料は、８５〜９０％の軽量膨張粘土アグロメレートおよび１５〜１０％のポリウレタンを含有し、２３〜２５行を参照されたい。第２頁１０〜１３行から引用すると、「フィラーは、モールドにおいて強固に圧縮されるので、発泡後にグレインは依然として互いに接触している。これは、高い圧縮強度を得るための条件である」、すなわち製造された材料は、完全にグレインに保持されている。しかし、本発明者らの経験から、高圧下では、粒子グレインは、互いの表面で相互に圧壊する。水が、まず材料の外側ビーズに浸透し、ここでビーズが接触している場合、水が、伝搬し、ビーズからビーズへのフラッシュ様パターンでビーズに浸透するので、このような材料は、深海にて浸水条件下で使用される程度に十分な圧力抵抗性ではない。単純に切断する場合、最終生成物は、表面上に露出したビーズのランダムセクション、浸水条件下で使用される場合に水のエントリーポイントになるビーズセクションを有する。
【００１３】
スウェーデン国特許出願公開第４６６４９８号の「迅速設定多成分質量ならびにその製造および適用方法」が、国際公開第９２／０７７１４についての優先権となる。ＷＯ公開は、３０〜７０％の膨張燃成粘土、１０〜７０％のポリマー変性液圧セメント系モルタル、および１０〜７０％の迅速設定液圧セメント系繊維強化モルタルを含むビームのための迅速設定の多成分組成物が記載されている。膨張燃成粘土のグレインサイズは１２〜２０ｍｍであり、これは圧力耐性に関して以下に記述されるような本使用にとっては非常に大き過ぎる。得られたモルタル系ビームは、約０．８ｋｇ／ｍ３の密度を有するが、圧力下でのそれらの吸水特性は、モルタルに関してもビーズに関しても両方において説明されていない。膨張粘土粒子は、結合剤と混合され、所与の厚さを有する層に包まれ、これが多孔質マクロ構造においてグレインを結合させる。請求項５の項目（ｃ）を参照して、次いでモルタルの表面層を多孔質マクロ構造の表面に１０〜１５ｍｍ押し込み、空気充填された多孔質マクロ構造をシールするが、多孔性のために、広域の海深度にてライザーのための浮揚性要素を形成するような高圧器具のためには有用ではなくなる。
【００１４】
軽量膨張粘土アグロメレートのビーズは、浮揚性材料として使用できる。Ｌ．ｅ．ｃ．ａは、膨張粘土、ガス充填孔で満たされた鉱物フォームである。それは、ビーズ中の孔の内側にガスを捕捉する閉じたフォーム構造である。
【００１５】
ｌ．ｅ．ｃ．ａ．の浮揚性材料としての使用に関連する問題
表面は、完全には平滑ではなく、孔の一部は、図１ｂを参照して、ビーズ表面にて開放されている場合がある。孔の形状は相当不規則であることができる。図１ｂを参照すると、軽量膨張粘土アグロメレートのビーズ（１）は、安価であり、容易に入手可能な材料であるが、残念ながらそれは、約２５Ｂａｒの水圧、すなわち海水中約２５０メートルの深さにて、浮揚性を失う。このようなｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズの重量は、時間と共に増加し、図１を参照して、これは１５分で約５０重量から、２５Ｂａｒにて６０分後に７５重量％を超えるまで水の吸収が増える。
【００１６】
水は外側開放孔から容易に侵入するが、それは、圧力がない状態ではビーズの内側の閉鎖した孔には浸透しないことが推測される。結果として、ｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズは水中に浮遊する。水圧を上昇させることによって、孔の間の薄壁は崩壊する場合があるので、水が内側に伝搬することが推測される。ビーズは、最終的にその浮揚性を失い、沈む。これは、２５Ｂａｒでの重量増加を説明できる。この理由のために、ｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズ単独では、深海浮揚性材料としても、深海高圧絶縁材料としても不向きである。
【００１７】
乾燥バルク状態で入手可能な市販のｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズは、１〜１０ｍｍを超える範囲の直径を有することができる。より小さいビーズは、より大きいビーズに比べてより小さい孔および相対的に厚いシェルを有する。これが、より大きいビーズよりも、より小さいビーズに、より高密度およびより高い圧力抵抗性を与えるが、可能性として本発明に使用するためには密度が高過ぎる。本発明者らは、２〜４ｍｍのビーズが、十分な圧力抵抗性を有することができないより大きい５〜８ｍｍのビーズよりも良好な崩壊圧力、約２０〜２５Ｂａｒを有することを見出した。
【００１８】
高圧浮揚性または絶縁材料としてのｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズに関連する別の問題は、ビーズが機械的に脆弱であり、それらはビーズ対ビーズ接触の際に容易に圧壊するという事実である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記問題の一部は、本発明によって改善でき、本発明は、第１の態様において、浸水条件下で使用するための圧力抵抗性材料（２２）であって、ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に分配された軽量膨張粘土アグロメレート（１２）の多孔質鉱物ビーズ（１）を含む材料である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の他の態様において、本発明は、浸水条件下で使用するための圧力抵抗性材料（２２）を製造する方法であって、
ポリマー材料（２）に軽量膨張粘土アグロメレート（１１）の多孔質鉱物ビーズ（１）を提供することと；
このポリマー材料（２）のマトリックス（２１）を形成し、このマトリックス（２１）がこの多孔質鉱物ビーズ（１）のそれぞれおよびすべてを包むことと、
このマトリックス（２１）をこの多孔質鉱物ビーズ（１）と共に固結して、この圧力抵抗性材料（２２）を形成することとを含む方法である。
【００２１】
ポリマーマトリックスにｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズを包むことによって、外部水圧に対するそれらの抵抗性が実質的に増大することがわかる。ポリマーがビーズ表面を覆うことが推測される。ポリマーコーティングは、開放した露出外側孔を満たすことができ、一般にｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズをシールできる。本願は、いわゆる「コア材料」のポリマーマトリックスおよびブロックの構造、すなわち本発明に従って形成された高圧力抵抗性材料に至るいくつかの手法を提示する。
【００２２】
本発明のさらに有利な実施形態を以下に記載し、添付の独立請求項に規定する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の例示であり、本発明に従う圧力抵抗性材料（２２）の画像形成された切断断面を示し、この材料は、ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に分配された、ここでは多孔質鉱物ビーズ（１）の形態で示される、多孔質鉱物材料（１１）を含む。ビーズ（１）は、好ましくは鉱物グレイン接触しない。この材料は、浮揚性のために、海中の断熱のために、またはこれらの両方のために使用できる。
【図１ｂ】裸のｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズであり、内部の閉じたガス充填孔およびビーズ表面に露出した一部の開放孔を有する。
【図１ｃ】２５Ｂａｒ圧力にて水中、コーティングされていないｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズに関して、分単位の時間に対する％単位の重量増加を示すダイアグラムである。
【図１ｄ】ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）にほぼ全体が包まれるｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズの拡大図である。ポリマーマトリックスは、ビーズの表面に露出した開放孔に貫入している。
【図２】本発明の方法の実施形態における工程の例示であり、ここでこの多孔質鉱物材料（１１）は、多孔質鉱物ビーズ（１）の形態において、ポリマー材料（２）、例えばポリプロピレン（２３）のペレット（２５）と、固結されていない状態で混合され、ここでこのペレットは、溶融され、転化されてマトリックス（２１）を形成する。
【図３】図１に示される圧力抵抗性材料（２２）と同様の本発明の実施形態を例示するが、ここでビーズ（１）には、低い透水性を有するシーリング層（４）が与えられる。シーリング層はまた、ポリマー材料（２）が高い静水圧下で粘稠になるとしても、ポリマー材料（２）に対して低い透過性を有することができる。
【図３ｂ】図３からのビーズの１つのｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズの拡大図である。シーリングポリマー層（４）は、ビーズ（１）の表面にて露出した開放孔に侵入し、ビーズ全体をほぼシールしていることがわかる。シールされたビーズは、マトリックス（２１）全体を形成するポリマー材料（２）によって囲まれる。
【図４】本発明の実施形態の例示であり、ここで圧力抵抗性材料（２２）のブロック（２９）の外側表面は水抵抗性膜（３）で覆われている。
【図５】本発明に従う方法の実施形態に従うレイアップの断面であり、モールドまたは容器に配置された、ここでは多孔質鉱物ビーズ（１）の水平層の形態で多孔質鉱物材料の層（１０１）を含み、ここではペレット（２５）の形態でポリマー材料（２）を中間層として含む。
【図６】本発明の実施形態に従うプロセスにおける後続工程を例示し、ここでビーズおよび熱可塑性材料のレイアップは、下方から熱可塑性材料を溶融するために下方から加熱され、バブルを逃すことができる。一般に、本発明によれば真空を使用して、得られた材料中のバブルの除去を促進する。層状混合材料は、上方からの力によって荷重されることにより安定化される。
【図７】前述の例示に示されるように形成された本発明の圧力抵抗性材料（２２）の得られたブロック（２９）の断面を例示する。
【図８】構造的に支持する容器（３１）において、積み重ねられ、シーリング材料（３３，２４）にてシールされた本発明の圧力抵抗性材料（２２）の２つ以上のこのようにして形成されたブロック（２９）の断面である。
【図９】本発明の圧力抵抗性材料（２２）の使用を例示し、ここで構造的に支持する容器（３１）は、本発明の圧力抵抗性材料（２２）を用いた浮揚性要素として成形される。ここで圧力抵抗性材料のブロックは、ライザー（６）のセクション（６６）のための浮揚性として使用される。掘削ライザーに関して、圧力抵抗性材料は、一般に、浮揚性材料として作用する必要があるが、プロダクションライザーに関しては、圧力抵抗性材料は、断熱としても作用すべきである。
【図１０】本発明の圧力抵抗性材料（２２）の２つのブロックの頂部および底部画像を示し、ここでビーズ（１）はブロックの表面に露出している。
【図１１】本発明の圧力抵抗性材料（２２）のブロックの実施形態を示し、ここでこのブロック（２９）は、ここではポリエチレンのポリマー膜（３）によって覆われている。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、浸水条件下で使用するための圧力抵抗性材料（２２）であって、図１を参照して、ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に分配された軽量膨張粘土アグロメレートの多孔質鉱物材料（１１）のビーズ（１）を含む材料である。本発明に従う圧力抵抗性材料（２２）は、水中の浮揚性を与えるために、または断熱材料として使用されるために、またはその両方のために、海洋設備のために使用できる。
【００２５】
本発明に従う圧力抵抗性材料（２２）は、２２５０メートル以上に下がる海深度に対応する２２５Ｂａｒ以上までの圧力での使用に耐えることができる。本発明に従う材料の試験ブロックを用いた実験は、１０００時間を超える間、水中２２５Ｂａｒの圧力に耐えた。本願の出願前に行われた最新の試験は、２２５Ｂａｒで、１０００時間を超えるものであり、成功した。高圧試験の前、粘弾性移動およびビーズのボイドへのポリマーの貫入の危険性を考慮したが、１０００時間の試験は、このような粘弾性貫入は生じ得ないことを示す。２２５Ｂａｒでの１０００時間試験に供された４つのサンプルは、３００Ｂａｒでの５分間試験に供された。この後の試験の後、サンプルに対する損傷の兆候も重量増加もなかった。
【００２６】
本発明の圧力抵抗性材料（２２）は、構造的な支持体（３１）、例えば閉じた容器または金属もしくは複合材料のケージに含有されることができる。その構造的な支持体中の圧力抵抗性材料（２２）は、石油掘削プロダクションライザーまたは掘削ライザーパイプ、例えば添付の図９に例示されるようなパイプのための浮揚性要素として使用されるように設計できる。
【００２７】
本発明の実施形態において、多孔質鉱物材料（１１）は、多孔質鉱物ビーズ（１）の形態の軽量膨張粘土アグロメレートである。多孔質鉱物ビーズ（１）は、例えば図１、図３および図４に例示されるように、ポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に包まれる。多孔質鉱物ビーズ（１）は、一般に、それらのクラストシェル自体の形状が圧力抵抗性を与えるように丸いまたは球体形状を有することができ、多孔質鉱物材料（１１）自体の鉱物構造の圧力抵抗性特性を増す。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、この材料（２２）の外側表面付近のすべての多孔質鉱物ビーズ（１）は、このマトリックス（２１）によって全体が包まれる、すなわち材料（２２）の表面におけるマトリックス（２１）から延びたビーズはない。この特徴により、圧力抵抗性材料のブロック（２９）の表面において、グレインに直接水が貫入するのを防止する。本発明の圧力抵抗性材料（２２）は、材料の予測される操作時間にわたって、約１〜１０年で、その最も高い圧力等級、すなわち２００Ｂａｒの下で最大２０％の吸水性により重量増加を有する。現在のところ、１０００時間の期間に関して成功した試験の一部は、この吸水限度を十分下回る。
【００２９】
本発明の実施形態において、高圧材料のマトリックス（２１）を構成するポリマー材料（２）は、本質的にボイドを含まない。これは、マトリックスにおける構造的な変形を避けるために、ひいては高圧に供された場合に高圧力抵抗性材料（２２）に対する損傷を避けるために重要である。
【００３０】
本発明の有利な実施形態において、マトリックス（２１）は真空下で形成され、固結される。これは、マトリックス（２１）中のボイド形成バブルの発生を本質的に低減する効率の良い方法であり、本発明の圧力抵抗性材料の高圧耐性を増大させることが予測される。
【００３１】
多孔質鉱物材料（１１）は、全体を通して例示されるように多孔質鉱物ビーズ（１）の形態である。
【００３２】
本発明の圧力抵抗性材料（２２）は、例えば掘削ライザーパイプ要素、プロダクションライザーパイプ要素のような浸水設備に浮揚性を与えるために、支持プラットホームにおけるライザーから荷重を低減するために、およびさらにライザーの機械的構造における内部重量荷重を低減するために使用できる。さらに、圧力抵抗性材料（２２）は、ＲＯＶ船舶に浮揚性を与えるために使用できる。
【００３３】
圧力抵抗性材料（２２）のサンプルは、（０．５＋／−０．１５）Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導度を有し、断熱を与えるために使用できる。ポリマー（２）としてのポリエチレンは、浮揚性を与えるために十分低い密度を有していない場合があるが、断熱特性を有するコア材料を提供する。断熱のために、圧力抵抗性材料（２２）は、プロダクション流体からの熱損失を低減するために、プロダクションパイプ、ライザーパイプ、ライザーホース、バルブハウジングおよび他の浸水設備に使用できる。一部の海中使用は、例えばプロダクションライザーのために、本発明の圧力抵抗性材料（２２）の浮揚性および断熱特性の両方から有益であり得る。圧力抵抗性材料（２２）は、水の密度、特に海水の密度未満の密度を有するべきである。断熱バルブハウジングのような他の目的のためには、圧力抵抗性材料（２２）の密度は水の密度未満である必要はない。より重質の材料はまた、パイプおよび海中設備を海底に安定して維持させることに役立つ。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、圧力抵抗性材料（２２）は、８０℃までの操作温度を有することができ、好ましくは１１０℃〜１５０℃までの温度に耐えるべきである。
【００３５】
本発明の圧力抵抗性材料（２２）は、２０％未満、より好ましくは約１０％未満の高圧浸水条件下での長期間吸水性を有するべきである。
【００３６】
圧力抵抗性材料（２２）の密度は、多孔質鉱物材料（１１）の材料密度、ポリマー材料（２）の密度、および多孔質鉱物材料（１１）とポリマー材料（２）との割合によって制御できる。圧力抵抗性材料（２２）の全体の密度が水の密度未満である場合、浮揚性が与えられる。断熱のために使用される場合、圧力抵抗性水（ｔｈｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｗａｔｅｒ）の密度全体が水の密度未満である必要はない。
【００３７】
使用されるポリマー材料（２）は、熱可塑性材料、例えばポリプロピレン（２３）（低コスト、低密度材料）またはそのコポリマー、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）または他の熱可塑性材料であることができる。ポリマー材料（２）は、別の方法として、熱硬化性材料（２７）、例えばポリウレタン、ポリエステル、エポキシ（２８）、または他の熱硬化性材料を含むことができる。
【００３８】
本発明の実施形態において、鉱物材料（１１）は、軽量膨張粘土アグロメレート（１２）を含む。このような軽量膨張粘土アグロメレートビーズは、約０．６００ｇ／ｃｍ３の密度ｒｈｏ１を有する。軽量膨張粘土アグロメレート（１２）の多孔質鉱物ビーズ（１）自体は、それらが崩壊する前に約２０Ｂａｒの圧力に耐えることができる。より小さい直径のビーズは、通常、より大きな直径のビーズよりも高い密度および高い圧壊強度を有する。異なる直径の混合ビーズが想定される。軽量膨張粘土アグロメレートビーズ（１２）がポリマー材料（２）のマトリックス（２１）に本発明に従って分配され、圧力抵抗性材料（２２）を形成する場合、実験室での実験では、ビーズの静水圧耐性が顕著に増大することを見出した。マトリックス形成ポリマー材料（２）として約０．８００ｇ／ｃｍ３の密度を有するポリプロピレン（２３）および軽量膨張粘土アグロメレート（１２）を用い、約０．７００ｇ／ｃｍ３の合わせた密度を有することにより、良好な浮揚性を与える。
【００３９】
本発明の実施形態において、多孔質鉱物ビーズ（１）は、一般に、２〜４ｍｍの直径を有し、これが実験中に判明した最良のモードであり；５〜８ｍｍのより大きなビーズは、より容易に破断する場合があり、より小さいビーズは重過ぎる。
【００４０】
圧力抵抗性は、本文脈において、静水圧が、水の貫入または材料の構造的崩壊をもたらさない特性として定義できる。この組成物のブロックはさらに、第２のポリプロピレン（２４）を含むこの例において水抵抗性膜（３）に包まれ、２２５０メートルを超える深さに対応する２２５Ｂａｒの静水圧に耐える。静水圧が材料の圧力耐性を超えて増大する場合、実験では、圧力抵抗性材料（２２）のブロックの表面に最も近い多孔質鉱物ビーズ（１）にクラッキングが生じ始める場合があることが示された。このようなクラックは、圧力抵抗性材料の内側に向かってさらに多孔質ビーズに伝搬する場合があり、内側に向かってブレーデッドパターンを形成する。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態において、外側撥水膜（３）（高圧下で非常に低い透水性を有する膜）は、この圧力抵抗性材料（２２）のブロック（２９）の１つ以上に真空下で形成される。非常に低い透水性の膜（３）は、真空注入、または真空下での他の形成、例えば熱可塑性ポリマー粉末をこのブロック（２９）の表面に塗布し、それを真空下で溶融および固結して形成できる。
【００４２】
ポリマー材料（２）自体は、多孔質鉱物材料（１１）に水の貫入に対してバリアを形成できる。本発明の好ましい実施形態において、マトリックス（２１）を形成するポリマー材料（２）は、ｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズを全体として取り囲まなければならない。本発明の実施形態において、水貫入に対するさらなるバリアは、圧力耐性材料（２２）のブロックの表面にて水抵抗性膜（３）を配置することによって形成される。このような実施形態は、図４に例示される。水抵抗性膜（３）の材料は、第２のポリマー材料（３２）を含むことができる。水抵抗性膜（３）の第２のポリマー材料（３２）は、第２のポリプロピレン層（２４）、ポリエチレン層、ポリエステル層、またはエポキシ層（３３）であり得る。水抵抗性膜（３）はまた、箔、連続金属シートまたはゴムを適用させることによって具現化できる。
【００４３】
高圧ポリプロピレンは、高圧下で粘稠になり、ミクロレベルにおいて見られるように、多孔質鉱物ビーズ（１）の表面に浸透し得る危険性がある。高温ポリプロピレンは高圧下で粘稠になり、ミクロレベルにおいて見る場合には、多孔質鉱物ビーズ（１）表面に浸透し得る危険性が存在することも推測される。本発明の実施形態によれば、図３を参照して、多孔質鉱物材料（１１）は、非常に低い透水性およびバルクポリマー材料（２）に対する非常に低い透過性の表面シーリング層（４）を含む。ビーズ（１）のための表面シーリング層（４）の存在は、材料（２２）の圧力抵抗性特性を改善できる。ビーズのための表面シーリング層（４）は、硬化エポキシ（４１）、それでなければポリマー材料（２）に使用されるポリプロピレンよりも高い融点のポリプロピレン、ポリエステル、ビニルエステル、一般に水またはポリマー材料（２）が、材料が高圧に供される場合に多孔質鉱物ビーズ（１）に介入するのを防止するポリマー材料を含むことができる。表面シーリング層（４）の別の利点は、浮揚性材料においてクラックが伝搬することを防ぐために、ビーズからビーズへの集中圧力の接触伝搬を防止することである。
【００４４】
表面層（４）は、それぞれ隣接するビーズ対の鉱物表面間において特定距離を創出し、相互ビーズ接触の程度を顕著に低減する。
【００４５】
ビーズ対ビーズ鉱物接触は、圧力が増大する際に、ビーズの圧壊を避けるために回避されるべきである。これは、図１を参照して、ほぼすべてのビーズ間に特定の分離を創出するためにマトリックス形成ポリマー材料（２）の余剰を有するように、ビーズとマトリックス形成ポリマー材料との比を調節することによって、または上述のような表面シーリング層（４）を用いることによって、達成され得る。図１、２または４を参照して、ポリマー材料（２）またはシーリング層（４）はまた、ビーズ（１）を分離し、それでなければグレインからグレインへ生じる接触力を分配し、このようにして圧壊を避ける。
【００４６】
有利なことには、この表面層（４）が適用され、真空下で固結される。本発明の実施形態において、表面シーリング層（４）は熱可塑性であり、マトリックス材料（２１）のバルクより高い融点を有する。
【００４７】
真空は重要である：表面層（４）によってビーズのコーティングの品質をボイドを含まないように改善するために、表面層（４）を真空下で形成できる。
【００４８】
表面シーリング層（４）は、ポリプロピレン層（４２）またはポリエチレン層（４３）を含むことができ、好ましくはポリマー材料（２）のバルクマトリックス材料（２１）のバルクよりも高い融点を有する。融点は次の通りであることができる。ビーズの周りのコーティングについて：最も高い、例えば２２５℃。コア材料のマトリックス（２１）について：高い、例えば２１０℃、および外側膜のポリマーについて、低い、例えば１２０℃。
【００４９】
圧力抵抗性材料（２２）は、圧力抵抗性材料（２２）を海中デバイス上に載置された構造的支持体（３１）に配置させることによって、または海中デバイス上に直接噴霧または押出成形および固結することにより適用されることによって、海中パイプライン、ライザーパイプ、またはバルブハウジングのような海中デバイスに配置できる。ライザーパイプに関して、圧力抵抗性材料（２２）は、浮揚性を与えなければならない。プロダクションライザーパイプに関して、本発明の浮揚性圧力抵抗性材料（２２）は、通常、断熱でもある場合に利点を有する。
【００５０】
本発明の一般構造および特性
ポリマー材料（２）中の多孔質鉱物ビーズ（１）を含む圧力抵抗性材料（２２）自体が、圧力抵抗性を与える。多孔質鉱物ビーズ（１）は、いくつかの独立の方法にて、圧力抵抗性に関して改善できる。１つの方法は、ビーズをシーリング層（４）で、すなわちグレインスケールにて、シーリングすることによるものである。一般に、ポリマーマトリックスは、ビーズのためのマトリックスを形成し、それがビーズへの水の貫入を防止し、それがグレイン対グレイン接触を防止し、それが応力を分配する。ビーズシーリング層（４）とは独立して、本発明の圧力抵抗性材料（２２）の製造されたブロック（２９）は、撥水性膜（３）によって圧力抵抗性材料を覆うことによって撥水性にできる。このようにして、圧力抵抗性材料（２２）は、ポリマー材料（２）が高圧下で透水性が十分低くない場合に、水貫入に対してシールできる。したがって、ビーズに対する水貫入は、いくつかのレベルにて防止できる。水抵抗性膜（３）または個々のビーズシーリング層（４）の存在に独立して、所望の形状のブロックは、海中設備にて載置するために、必ずしも閉じられていない水抵抗性構造支持体（３１）に配置されることができる。例として、掘削ライザー支持体要素として使用するために、このようなブロックは、図９を参照して、ライザー要素の両側に載置されるために、ライザーのためのボアならびにキルラインおよびチョークラインを有するハーフシリンダーブロックに形成でき、対応する容器要素に配置できる。圧力抵抗性材料（２２）のブロック（２９）は、図８に例示されるように、ポリマー材料充填ボイドに含浸させ、ボイドを満たし、閉じ込め、可能性として構造的に支持する容器（３１）内の要素上に水抵抗性膜（３）を形成できる。
【００５１】
本発明の圧力抵抗性材料の製造に関して
浸水条件下での使用のための圧力抵抗性材料（２２）は、一般に、以下の工程に従って製造できる。
ポリマー材料（２）に軽量膨張粘土アグロメレート（１１）の多孔質鉱物ビーズ（１）を提供する工程；
このポリマー材料（２）のマトリックス（２１）を形成する工程であって、このマトリックス（２１）が、この多孔質鉱物ビーズ（１）のそれぞれをすべて包む工程；
このマトリックス（２１）をこの多孔質鉱物ビーズ（１）と共に固結して、この圧力抵抗性材料（２２）を形成する工程。
【００５２】
軽量膨張粘土アグロメレート（１２）は、多孔質鉱物ビーズ（１）の形態での多孔質鉱物材料（１１）に含まれるために使用される。本発明の一実施形態のでは、多孔質ビーズ（１）は、ブレンダーにて混合することによって、ポリマー材料（２）のペレット（２５）に分配できる。
【００５３】
一般に、マトリックス（２１）の形成は、流体ポリマー材料（２）を固体マトリックス（２１）を続いて固結するために、ある段階において液体または溶融形態でポリマー材料（２）を提供することによる。
【００５４】
本発明の方法の実施形態によれば、多孔質鉱物ビーズ（１）は、乾燥ポリマー材料（２）をその溶融形態に続いて溶融するために、このマトリックス（２１）を続いて固結するために、図４を参照して、多孔質鉱物ビーズ（１）の第１の層（１０１）を、乾燥状態でのポリマー材料（２）の第２層（１０２）と交互に配置することによって、ポリマー材料（２）に配置される。プロセスに使用されるポリマー材料（２）は、熱可塑性材料のペレット（２５）であることができる。ペレット（２５）は、加熱によって溶融できる。押出成型機にて生じた熱は、熱可塑性物質を溶融するのに十分であり得る。ポリマー材料（２）を含むペレットは少なくとも、加熱されるべきであり、続いて冷却してマトリックス（２１）を形成する。取り囲むモールドにおけるレイアップは、好ましくは溶融レイアップから空気を逃すために、および圧力抵抗性材料（２２）におけるボイドの形成を防止するために、下方から加熱できる。上述のプロセスは、ポリプロピレンの低粘度問題を緩和でき、これが多孔質鉱物ビーズ（１）間の良好な浸透を防止できる。熱可塑性材料のペレット（２５）を提供する代わりに、熱可塑性材料のシートまたはクロスまたはさらには多孔質鉱物材料層（１０１）上に噴霧された溶融材料が適用できる。溶融ポリマー材料（２）の多孔質鉱物ビーズ（１）の移動およびさらなる浮揚性を防止するために、機械的な制約が、ここでは図６からわかるようにレイアップの頂部に配置された重りとして例示されるものがレイアップに適用できる。このレイアップ方法中の実験は、レイアップが一般にプロセス中に時々振とうされる場合、より高い充填密度、ひいては改善された材料品質が達成されることを示した。この下方からの浸水が、ある程度、ビーズ間のマトリックス中のボイドを避けることができる。このプロセスが真空化で行われる場合、得られたコア材料、すなわち圧力抵抗性材料（２２）における所望でないボイドおよびバブルをさらに回避できるので、高圧下での熱変形を低減する。
【００５５】
ボイドを含まない圧力抵抗性材料（２２）を得る別の方法は、ポリマー（２）の真空注入下で材料を形成することである。
【００５６】
圧力抵抗性材料（２２）は、必要とされる形状および使用に依存したサイズを有する１つ以上のブロック（２９）に成型または形成できる。コア材料（２２）の得られたブロック（２９）におけるすべての多孔質鉱物ビーズは、全体として、このマトリックス（２１）によって包まれ、すなわち材料（２２）の表面におけるマトリックス（２１）から延びたビーズはないことが、材料（２２）の圧力抵抗性にとっては重要である。この特徴により、それでなければ圧力抵抗性材料（２２）のブロック（２９）の表面において、グレインに直接水が貫入し得るような、グレインが水に直接曝されることを防止する。図１０は、本発明の圧力抵抗性材料（２２）の２つのブロックの頂部および底部画像を示し、これはブロックの良好な例であり、ここでビーズ（１）はブロックの表面に露出している。ビーズの露出を防止することは、ポリマー（２）を用いてブロック（２９）をまず成型し、次いでブロックをわずかに大きいモールドに移動させ、より多くの同じポリマー（２）を添加して、同じポリマー材料の膜（３）を形成することによって、達成できる。膜形成材料（４）は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ、ポリエステルまたはビニルエステルであることができる。このようにして膜（３）は、ポリマー（２）を形成するコアマトリックス（２１）に加えて、ブロック（２９）上に追加の撥水性バリアを形成でき、またはそれでなければ露出されるグレインをシールする。結果的に膜の厚さは、適合されるはずである。
【００５７】
本発明の実施形態において、抵抗膜の形成は、外側ポリエチレン膜（３）を有する浮揚性材料のブロック（２９）の例である図１１を参照して、ポリエチレン粉末をブロック（２９）上に塗布し、ポリエチレン粉末を溶融して、水耐性膜（３）を形成することによって行われる。この品質のサンプルは、２２５Ｂａｒ／１０００時間試験の間に顕著な重量変化はなかったが、認められた変形は膜（３）の表面にてわずかなくぼみだけであった。２２５Ｂａｒでの１０００時間試験に供された４つのサンプルは、３００Ｂａｒでの５分間試験に供された。これらのサンプルのうち３つは、マトリックスの形成中に真空を用いずにポリプロピレン中のｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズ（１）から製造され、真空下で溶融したポリエチレン粉末の２つの膜（３）層が提供された。この試験に供された第４のサンプルにおいて、コアは、真空を用いずにポリプロピレンマトリックス中のｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズから製造され、表面膜は、真空下で溶融されたポリプロピレンペレットから形成された。
【００５８】
有利なことには、水抵抗性膜（３）は真空下で形成される。
【００５９】
本発明の実施形態において、多孔質鉱物ビーズ（１）を有するマトリックス（２１）は、多孔質鉱物ビーズ（１）および熱可塑性材料の混合物を押出機ノズルを通して押出すことによって形成される。このような状況において、ビーズ（１）は、有利なことには、ビーズ、およびさらにはノズルを保護するために表面シーリング層（４）によってコーティングされることができる。あるいは、コンパウンド化機を使用することができる。押出プロセスは、熱可塑性ポリマー材料を溶融するのに十分な熱を与えることができる。
【００６０】
本発明の実施形態において、圧力抵抗性材料（２２）のポリマー材料（２）マトリックス（２１）は、真空モールドに配置された軽量膨張粘土アグロメレートレイアップに樹脂注入し、樹脂を硬化させて、固結して、マトリックスを形成することによって形成できる。またここで、プロセスは、有利なことには、マトリックス中のボイドの形成を防止するために、真空下で行われるべきである。
【００６１】
一般に、多孔質鉱物ビーズ（１）は、相互非ビーズ対ビーズ鉱物接触状態でないこともあり得る。これは、一般に、ポリマー材料（２）にこの多孔質鉱物ビーズ（１）を分配させる工程の前に、それぞれのピースの多孔質鉱物ビーズ（１）を、このポリマー材料（２）に対して不透過性の表面シーリング層（４）で覆うことによって達成できる。これにより確実に、材料（２２）は、ポリマーによるビーズ対ビーズ接触がない状態になる。
【００６２】
本発明の実施形態において、シーリング表面層（４）は、ポリプロピレンまたはポリエチレンで製造される。
【００６３】
以前に記述されたように、ポリマー材料中に本質的にボイドを含まないようなものとしてこのマトリックス（２１）のマトリックスポリマー材料（２）を形成することが重要である。マトリックス（２１）のボイドを含まないポリマーを得る１つの方法は、真空下でマトリックス（２１）のマトリックス形成ポリマー材料（２）を形成および固結することである。これは、真空モールドまたは真空バッグに真空注入下で行われることができる。
【００６４】
ビーズシーリング層（４）は第２のエポキシ（４１）で製造できる。この工程は、このエポキシ（４１）を硬化させ、膜またはシェルとしてビーズシーリング層（４）を形成する間に、流動力ブレンダーにおいて第２のエポキシ（４１）の液体に多孔質鉱物ビーズ（１）を流動させることによって行うことができる。
【００６５】
ｌ．ｅ．ｃ．ａ．ビーズ（１）は、十分な厚さおよび非透水性コーティング（４）を用いて提供される場合、外側膜（４）は、高圧浸水条件下で十分な撥水性を提供するために必要とされない場合がある。これは、浮揚性材料（２２）のすべての部分が独立に圧力抵抗性であるという利点を有する。
【図２】
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【図３−３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１（１−１ｂ−１ｃ−１ｄ）】
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【国際調査報告】
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