(57)【要約】  ポリマー管内の液体有機化合物の透過を測定するための装置を提供する。この装置は、フランジであって、管の開放端に配置され、適切に固定され、管内の液体有機化合物を封止するためのガスケットを含むフランジを含む。組立体の中の管を満たすための要素も開示する。
2008527384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー管を通過する液体有機化合物の透過速度の測定に有用な装置であって、
（ａ）互いに反対側に配置された第１のフランジおよび第２のフランジであって、それらの間にポリマー管が配置される、第１のフランジおよび第２のフランジを含み、
（ｂ）前記フランジのそれぞれが反対側の凹凸のある表面を有し、前記凹凸のある表面内にガスケットが取り付けられ、それによって、前記ガスケットは、前記凹凸のある表面の外側まで部分的に延在し、前記ガスケットは、前記ポリマー管の反対側の末端にさらに係合し、さらに前記第１および第２のフランジが前記管に取り付けられ、
（ｃ）前記第１のフランジおよび関連するガスケットは、貫通するように形成された孔と、液体有機化合物の導入に適合し、かつ前記管内でそれらの保持する閉鎖手段とを有することを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記ガスケットがパーフルオロエラストマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２のフランジを固定するための手段が、前記第１のフランジを通過して延在し、前記第２のフランジ内に収容されるねじ付きボルトを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ポリマー管を通過する液体有機化合物の透過速度の測定方法であって、
（ａ）互いに反対側に配置された第１のフランジと第２のフランジとの間に前記ポリマー管を配置するステップであって、前記フランジのそれぞれが反対側の凹凸のある表面を有し、前記凹凸のある表面内にガスケットが取り付けられ、それによって、前記ガスケットは、前記凹凸のある表面の外側まで部分的に延在し、前記ガスケットは、前記ポリマー管の反対側の末端にさらに係合するステップと、
（ｂ）前記第１および第２のフランジを前記ポリマー管に取り付けるステップと、
（ｃ）前記第１のフランジおよび関連するガスケットを介して、それらを貫通して形成された孔によって、前記ポリマー管内に透過試験の実施に十分な量の液体有機化合物を導入するステップと、
（ｄ）前記孔において閉鎖手段を作動させて、前記ポリマー管内に前記液体有機化合物を保持するステップと、
（ｅ）前記ポリマー管全体での前記液体有機化合物の透過に起因する重量減を計算できるように、種々の間隔で上述のような組立体の重量を測定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体がポリマー管を通過する透過速度の測定に有用な装置、およびそのような装置の使用に関する。特に、本発明は、表面の歪みが最小限になるようにポリマー管の試験体が固定され、試験体に流体が効率的に充填されその末端で試験体が封止され、それを通過する液体および蒸気の透過速度の正確な測定が容易となるように設計された装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー管内の透過速度の正確な測定は、重要な工業的重要性が高まってきている。その理由は、新しい高性能のポリマー管が、多種多様の液体有機化合物を運ぶために開発されているからである。これらのポリマー管は、耐食性の向上に関しては対応する金属製品に対して顕著な利点を有することが多く、使用前の輸送および保管のためにコイル状に巻くことができ、製造が容易である。しかし、ポリマーは、そのような液体有機化合物に対する透過性の程度にばらつきがある。液体有機化合物は管を透過すると、次に周囲環境に入るので、製造者は、環境中に放出される液体有機化合物をより少なくするために、より低い透過速度を特徴とする管を製造する努力を続けている。
【０００３】
透過速度の精密な測定は、透過速度が低くなるほど困難となる。試験装置から非常にわずかな漏れでさえも、高い透過速度が誤って示されることで、試験が簡単に無駄になる可能性がある。一部の透過速度は非常に低いため、平衡に到達するまでに非常に長い試験時間を要する。したがって、試験の失敗を回避するために金銭的な誘因が高まっている。
【０００４】
透過を測定するために一般に使用されている従来技術は、平坦な基材の試験に依拠しており、通常はフィルムが使用されている。このような透過速度測定方法の１つでは、試験フィルムの試料で上部を封止した軽量カップを使用する。このような方法では、ペンシルバニア州フィラデルフィアのトウィング−アルバート・インストルメント・カンパニー（Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）より販売されるよく知られた透過カップ（ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ  ｃｕｐ）が使用されることが多い。トウィング−アルバート（Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ）透過カップは、ポリマーシートなどのシート材料の透過速度の測定に非常に有用である。これらのカップは、封止機構を有する軽量カップである。液体有機化合物は、開いたカップに加えることができる。試験試料を上部全体に配置し、封止用のふたを取り付ける。経時による重量減、および露出表面積を記録して、透過速度を測定する。ＡＳＴＭ  Ｅ９６−８０などの種々の工業規格がこの試験方法の使用を採用している。問題は、トウィング−アルバート（Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ）透過カップおよび類似の機構が、紙、フィルム、キャストシート、および射出成形された平坦な部品などの平坦な試料にのみに対応していることである。これらは平坦な試料にのみ対応できるため、これらは管内の透過の測定には適していない。
【０００５】
管内または管を通過する透過の測定に適した試験技術は開発されているが、通常そのような技術では、重い機械的部品が使用される。この理由は、透過カップを包んだりその他の方法で取り付けたりすることができるフィルムとは異なり、試験中の流体の減少が、試験装置からの漏れではなく透過のみが原因となるように封止する必要がある空隙を管が画定しているからである。したがって、管に適合させるために、試験装置は、より厳格な設計の課題を克服する必要がある。特に、現在使用されている一部の装置は、試験中の管の適切な封止を、重い栓などに依拠している。しかしこれらの栓は、組み立てられ充填された試験装置をかなり重量増加させるという欠点を有し、そのため試験精度が低下する。
【０００６】
今日広く許容されている別の方法では、製造者が一連の商品とともに供給している場合があるポリマー製エンドキャップが、管の開放末端に取り付けられる。しかし、これらのポリマー製エンドキャップは、それら自体が透過性であるという欠点を有する。したがって、これらのキャップから一部の流体が失われる。さらに、ポリマー製エンドキャップを使用することで、全体の厚さが管の一部で不規則になり、そのため試験中の正しい透過速度の計算がさらに複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一目的は、管の中に挿入できる重い栓の使用を回避して、ポリマー管に関連する透過を測定する装置を提供することである。本発明のさらに別の目的は、ポリマーエンドキャップの使用も回避されたそのような装置を提供することである。本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、および利点は、本明細書における本発明の説明を参照することで、より十分に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ポリマー管を通過する液体有機化合物の透過速度の測定に有用な装置であって、
（ａ）互いに反対側に配置された第１のフランジおよび第２のフランジであって、それらの間にポリマー管が配置される、第１のフランジおよび第２のフランジを含み、
（ｂ）上記フランジのそれぞれが反対側の凹凸のある表面を有し、上記凹凸のある表面内にガスケットが取り付けられ、それによって、上記ガスケットは、上記凹凸のある表面の外側まで部分的に延在し、上記ガスケットは、ポリマー管の反対側の末端にさらに係合し、さらに上記第１および第２のフランジが管に取り付けられ、
（ｃ）上記第１のフランジおよび関連するガスケットは、貫通するように形成された孔と、液体有機化合物の導入に適合し、かつ管内でそれらの保持する閉鎖手段とを有する装置を、本明細書に開示し、その権利を主張する。
【０００９】
本出願と関連する図面を参照することで、本発明をより十分に理解できるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、この装置は、２つのブラインドフランジ２と、試験の管試験体に対して互いにフランジ２を押し付けるために使用することができる複数のボルト４（図示されるように、４つのボルトは鋼製フランジナット５とともに使用される）とからなる。この図においては、一方のブラインドフランジ２は、ボルト４を収容するために貫通して形成された孔を有し、他方のブラインドフランジ２は、ねじ付きボルト末端９を受け入れるためにねじ付き窪み領域７を有する。管試料と向かい合うガスケット６は、各ブラインドフランジ内に存在する。このガスケット６は、フランジ２の表面内に形成された凹凸８においてフランジ２内に配置されている。ボルト４を締めることによって、管の開放端をガスケット６内に押し付けることができ、それによって装置のシールを形成することができ、これによって、フランジ２およびガスケット６に管を固定するというさらなる利点が得られる。当然ながら、ガスケット６にはさまざまな材料が適切となるが、そのような材料は、どんな液体有機化合物が試験されるかに依存して変動することは明らかであろう。本願特許出願人より入手可能なバイトン（Ｖｉｔｏｎ）（登録商標）パーフルオロエラストマーのガスケットが特に好ましい。一方のブラインドフランジ２は、装置を組み立てた後で液体有機化合物を加えるための開口部１０およびクロージャー１２を取り付けることもできる。
【００１１】
フランジ２の大きさは、試験される管の大きさに依存する。フランジは、管の末端を完全に封止するのに十分な大きさである必要がある。しかし、不必要な大きさまたは厚さのフランジは、組み立てた装置の重量を増加させそれによって試験精度が低下するので、フランジは必要よりも大きくなるべきではない。
【００１２】
ガスケット６の大きさも、試験される管の大きさに依存する。これは、試験される管部分の末端を完全に覆うのに十分な大きさである必要があるが、種々の管の直径に適合させるため、より大きく作製することができる。試験を開始する前に、試験者は、ガスケットを注意深く観察し、堅くなったり、切れ目があったり、その他の劣化が生じた場合には取り替えるべきである。
【００１３】
この装置を使用するために、試験の管試験体を、より大きな管部分から切り取る。管のの末端は、管の外壁に対して垂直となる平坦な末端面が得られるように適切に処理する。そのような方法の多くは当業者に周知であり、本発明の意図から逸脱することなくそのいずれも使用することができる。このような技術の例としては、プラスチック切断用の特殊な刃を使用したのこぎりの切断、末端のサンダー仕上、細かいやすりを使用した末端のラップ仕上、フライス盤を使用した末端の機械加工、またはこれらの技術の１つまたは複数と他の技術との組み合わせが挙げられる。
【００１４】
次に、２つのフランジ２の間に配置された管の試験部分とともに装置を組み立て、４つのボルト４を締めることによってガスケット６に押し付ける。本分野の当業者には分かるであろうが、ポリマー材料の透過とその緩和状態を損なうように、管が不必要に圧縮されたりその他の歪みが生じたりしないのであれば、これらの要素を互いに固定するための多種多様のあらゆる手段を使用することができる。限定するものではないが、これらは、ねじ、クランプ、接着剤などによるように部品を互いに固定することができる。ボルトを確実に一様に締め、試験の管材料の破砕を回避するために、ボルト４はトルクレンチを使用して均等に締めるべきである。
【００１５】
液体有機化合物は、添加口（開口部１０およびクロージャー１２によって画定される）を介して加えられる。これは、シリンジを使用して行うことができる。試験期間中に持続させるのに十分な液体有機化合物を加えるべきであるが、装置を完全に満たすほど多くなってはいけない。装置が完全に満たされると、温度変化によって液体有機化合物が膨張して装置に過剰な圧力がかかり、その結果流体が減少する。
【００１６】
この種の試験に一般に使用される液体有機化合物の例としては、ガソリン、ＡＳＴＭ  Ｄ  ４７１−９８に記載されるような燃料Ｃ（Ｆｕｅｌ  Ｃ）または燃料ＣＥ１０（Ｆｕｅｌ  ＣＥ１０）などのモデルガソリン試験流体を挙げることができる。他の液体有機化合物としては、メタノール、エタノール、トリクロルエチレン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ）、アセトン、およびトルエン、および多数のその他のもの、ならびにそれらの混合物を挙げることができる。限定するものではないが水、アンモニア、および水溶液などの他の流体が、この装置を使用した試験に対応可能であることは分かるであろう。
【００１７】
ブラインドフランジ２を構成する材料も、試験される液体有機化合物に依存する。これらは、ステンレス鋼またはチタンの適切な合金、あるいはアルミニウムであってよい。他の点で好適であれば、軽量であるためアルミニウムが好ましい。必要に応じて他の金属を使用することもできる。フランジ２が、使用中の液体有機化合物に対して耐久性であり、フランジを通過したりフランジの周囲での透過または漏れが起こらないことが重要である。
【００１８】
液体有機化合物を加えるためのクロージャーは、蒸気が全く漏れないことが必要である。たとえば、ねじ１２周囲またはねじ付きキャップ周囲の漏れが発生しうる。クロージャー１２をフランジ２内のねじ付き支持体にねじ込み、次にこれをフランジ２に溶接することによって、ねじ１３周囲の漏れを防止することができる。ねじ付きキャップは、キャップを有するスウェージロック（Ｓｗａｇｅｌｏｋ）オス型コネクタなどの漏れ止め設計を洗濯することができる。漏れの可能性は、キャップをテープで封止することによってさらに低下させることができる。
【００１９】
試験者は、ポリマー管の代わりに金属管を使用して装置を組み立て、数週間にわたってその装置の重量を毎日測定することによって、その装置が漏れないことを検査することができる。高精度測定を行う場合でも、わずかな漏れも検出されるべきではない。
【００２０】
試験装置を組み立てた後、装置、試験の管、および液体有機化合物の全重量を、ある期間にわたって記録すべきである。通常、最初の数回の測定では、管壁が液体有機化合物で飽和されていくので、無視できる減少を示す。試験の最初の数日の重量変化は、漏れを示す場合があり、試験者が検査を行う。液体有機化合物が管を通って透過し続けるようになると、試験の定常状態期間中に重量減が起こり始める。この期間は、関与する配管系の透過速度に依存して数日または数か月となりうる。個別の試験が、より少ない頻度の測定間隔で十分であることが分かるまで、少なくとも毎日測定を行うことが最もよい。試験の定常状態期間中、試験者は１日当たり一定の重量減が生じうると予想するであろう。１つまたは複数の液体有機化合物がなくなったときに、試験の定常状態期間が終了する。その時点で、曲線が再び平坦になり、これはより低い透過材料の透過速度を反映している。
【００２１】
試験の定常状態期間中の減少速度と、管の表面積が分かれば、試験者は透過速度を計算することができる。
【実施例】
【００２２】
すべてアルミニウム材料を使用して、上記の詳細な説明に記載され図１に示される装置を作製した。ガスケットは、バイトン（Ｖｉｔｏｎ）（登録商標）パーフルオロエラストマーから作製し、直径２．７５インチおよび厚さ０．１８７５インチであり、一方は中央に１／４インチの孔を有した。これらのガスケットを、各フランジ内に１／８インチの深さに取り付けた。３．２７３インチのボルト穴中心径上に直径９／３２インチの孔を有するように、ボルトに適合したフランジを作製した。ボルトを収容するフランジには、ドリルで孔を開け、３／８インチの深さの窪みに雌ねじを切った。液体有機化合物を同入手ルための開口部は、直径０．２５０インチであり、３／８−１６山の長さ３／８インチのステンレス鋼キャップが取り付けられた。ロッド（ボルトの延長部）はそれぞれ長さが５  １／２インチであり、各末端に長さ３／８インチおよび１インチのねじ山を有した。
【００２３】
長さ１０９．０ｍｍ、外径５９．５ｍｍ、および肉厚４．１ｍｍを有するポリエチレン管の一部を入手し、上述の装置の２つのフランジの間に配置した。ねじ付きロッドの末端上のナットを締めることによって、この管を所定位置に固定した。液体有機化合物を導入するための開口部のキャップを取り外し、管に試薬グレードのヘキサンを最大量の約９０パーセントまで満たした。バイトロン（Ｖｉｔｒｏｎ）（登録商標）ガスケットを含むバッキングをキャップに取り付け、続いて元の位置に戻して、締め付けた。組み立てて充填した装置全体を、温度約２３℃の室内に保管した。週末および休日を除けば毎日、組み立てて充填した装置の重量を測定し記録した。重量測定はメトラー・トレドＰＲ８００２（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＰＲ８００２）電子天秤を使用して行った。測定した重量を以下の表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１のデータから、１日から２１日あたりまで、重量が比較的一定に維持されたことが分かる。これは、管試料の両末端におけるシール修理からのヘキサンの漏れがなく、キャップ周囲の漏れがないことを示している。さらにデータから、４７日ごろから試験終了の１１３日まで、平均約０．０８ｇ／日の安定した重量減の期間であったことが分かる。これらの点の線形回帰から、対応する線の傾きが０．０８４９ｇ／日であり、相関係数が０．９９８と求められる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】本発明の装置の上部末端の端面図である。
【図１ｂ】本発明の装置の側面図である。
【図１ｃ】本発明の装置の底部末端の端面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【国際調査報告】
2008527384.tif 000007
2008527384.tif 000008