DE69201444T2

DE69201444T2 - Absorbierende oelsperre.

Info

Publication number: DE69201444T2
Application number: DE69201444T
Authority: DE
Inventors: Alan Allen; Stanley Cernohous; Edward Fischer
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2012-07-21
Also published as: EP0593677A1; WO1993004236A1; AU657449B2; NO940573D0; DE69201444D1; EP0593677B1; AU2426092A; NO940573L; CA2114131A1; US5165821A; JPH06510096A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Ölsperren, die als Barrieren gegen ausgetretenes Öl dienen, und ferner betrifft die Erfindung ölsorbierende Abstreicheinrichtungen, die kleine Mengen an Öl von der Oberfläche eines Wasserkörpers sorbieren. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Notwendigkeit einer Sperre, die als Barriere gegen treibendes Öl verwendet werden und dieses Öl auch sorbieren kann.

Beschreibung des technischen Umfeldes

Eine wirksame Technik zur Entsorgung von Offshore-Öllachen besteht darin, das Öl innerhalb einer treibenden Sperre zu umschließen und anschließend das eingeschlossene Öl durch einen Pumpvorgang oder Abfackeln zu entfernen. Eine derartige Sperre ist in dem an den Anmelder übertragenen US-Patent 4 923 332 (Sanocki et al.) offenbart und wird derzeit von der 3M Co als "3M Fire Boom" in Längen von 50 Foot (15,2 m) vertrieben. Eine weitere feuerfeste Sperre ist in dem an den Anmelder übertragenen US-Patent Nr. 4 619 553 (Fischer) offenbart.
Derartige Sperren vom Barrieren-Typ werden zum Entsorgen von Öllachen verwendet, sind jedoch nicht wirksam, um Ölhäute zu beseitigen oder Wasser in anderer Weise im wesentlichen frei von Ölkontamination zu halten. Zu diesem Zweck werden üblicherweise ölsorbierende Abstreicheinrichtungen und Sperren verwendet, die keine Barrieren gegen das Öl schaffen. Eine typische ölsorbierende Abstreicheinrichtung, z.B. die Abräumeinrichtung T-126 der 3M Co., besteht aus einer breiten ölsorbierenden Bahn und einem entlang eines Randes der Bahn vernähten Tau. Eine solche Abstreicheinrichtung kann zusammen mit einer Sperre vom Barrieren-Typ verwendet werden, indem sie stromabwärts von der Sperre plaziert wird, um sämtliche entweichenden Spuren von Öl zu beseitigen, z.B. um dazu beizutragen, den Eintritt von Öl in eine Entsalzungsanlage zu verhindern.
Eine weitere ölsorbierende Abstreicheinrichtung ist in dem an den Anmelder übertragenen US-Patent Nr. 4 052 306 (Schwartz et al.) offenbart. Das ölsorbierende Teil dieser Abstreicheinrichtung ist vorzugsweise ein langgestreckte Bahn aus aufgeblasenen Microfasern, z.B. Polypropylen-Microfasern, die verstärkt sind, indem sie gefaltet und mit jedem ihrer Ränder um ein Tau genäht sind. Unter der treibenden Bahn ist ein offenmaschiges Netz frei hängend befestigt, die generell aus einem Netzwerk von Filamenten gebildet ist, die gewoben, gestrickt oder an ihren Kreuzungspunkten verschmolzen sein können. Das Netz kann einen Schlauch oder einen geschlossenen Zylinder um die Bahn bilden.
Bekannte ölsorbierende Abstreicheinrichtungen tauchen unter, nachdem sie mit Öl gesättigt worden sind, so daß sie einen Teil des sorbierten Öls freigeben.
Einige ölsorbierende Abstreicheinrichtungen werden, da sie wie die Ölbarrieren-Sperren aussehen, als "Sperren" [booms] bezeichnet, auch wenn sie nicht als Barrieren wirken. Bei typischen Ölbarrieren-Sperren, z.B. den Ölsorbierungssperren T-270 und T-280 von 3M Co., werden offenmaschige Beutel verwendet, die mit ölsorbierendem Material gefüllt sind. Jede Ölbarrieren-Sperre weist einen länglichen offenmaschigen Nylonbeutel auf, der mit ölsorbierenden geblasenen Polypropylen-Microfasern gefüllt ist. Eine Anzahl derartiger Beutel wird miteinander verbunden und hat das Aussehen einer Kette von Würsten.
US-Patent Nr. 3 679 05B (Smith) zeigt eine wurstartige ölsorbierende Abstreicheinrichtung (dort als "Sperre" bezeichnet), die den Ölsorbierungssperren T-270 und T-280 von 3M ähnlich ist, jedoch rechteckige Gestalt hat. Diese Abstreicheinrichtung enthält "leichtgewichtige Klumpen aus Polymerfasern oder geblasenem Polymerfilm aus solchen Materialien, wie z.B. Polypropylen, die einen beträchtlichen Faseroberflächenbereich bieten, auf dem sich ein Ölfilm ablagert", und diese Klumpen sind in einer beträchtlich langgestreckten schlauchförmigen Netz-Hülle eingeschlossen, die vorzugsweise aus "leichtgewichtigen Polymerfasern" besteht, "die in Netz-Konfiguration heißversiegelt oder wie ein Fischernetz gewoben oder verknotet sein können" (Spalte 2, Zeilen 10-40).
Gemäß dem US-Patent 3 702 657 (Cunningham et al.) läßt man Wasser durch boxförmige, mit ölsorbierenden Beuteln oder Polstern gefüllte Käfige strömen, um die Entsorgung von Öl auf Wasserkörpern zu erleichtern und die Kontamination von Küsten zu vermeiden.
Das Europäische Patent Nr. 0259673 beschreibt eine Hochtemperaturöl-Umschließungssperre zum Aufnehmen brennenden Öls. Die Sperre weist eine Außenschicht aus Stoff, eine erste, hochtemperaturbeständige Unterschicht, eine zweite Unterschicht und einen hochtemperaturbeständigen Kern auf.
Die Erfindung schafft eine Ölsorbierungssperre, die Öl ebenso effektiv wie die Sperren T-270 und T-280 von 3M sorbieren und auch als Ölbarriere verwendet werden kann. Obwohl die Sperre beide Funktionen erfüllen kann, ist die neuartige Ölsorbierungssperre nur geringfügig teurer als derzeitige ölsorbierenden Abstreicheinrichtungen, die keine Barrieren sind. Ferner kann die neuartige Ölsorbierungssperre derart ausgebildet sein, daß sie große Mengen an Öl ohne beträchtlichen Freibordverlust sorbiert.
Kurz ausgedrückt, weist die Ölsorbierungssperre gemäß der Erfindung auf:
einen hoch ölsorbierenden, schlauchförmigen äußeren Kern aus oleophilen, hydrophoben Microfasern;
einen flexiblen, schwimmfähigen inneren Kern, der ölsorbierend sein kann, jedoch wesentlich weniger ölsorbierend ist als der äußere Kern;
eine Hülle, die den äußeren Kern umgibt und ein starkes, reibfestes, offenmaschiges Netz aus Strängen von Monofilamenten aufweist, die an ihren Kreuzungspunkten verschmolzen oder mechanisch miteinander verbunden sind; und
eine herabhängende Schürze, die eine Barriere gegen Öl ist und vorzugsweise ölsorbierend ist.
Die neuartige Ölsorbierungssperre sollte ausreichend flexibel sein, damit ihr schlauchförmiger äußerer Kern sich der Oberfläche von unruhigem Wasser anpassen kann, so daß die Schürze der Sperre stets in ihrer Position als Barriere gegen Öl gehalten wird und somit verhindert, daß Öl die Sperre umgeht.
Ein bevorzugter innerer Kern besteht aus einer Bahn aus Polymerschaum, vorzugsweise einem Olefinpolymer, wie z.B. Polyolefin, wobei die Bahn zur Bildung des inneren Kerns spiralig um sich selbst gewickelt ist. Der Schaum ist vorzugsweise offenzellig, um das Öl relativ langsam zu sorbieren. Dadurch kann der innere Kern die Ölsorbierungsfunktion des äußeren Kerns unterstützen und gleichzeitig ausreichende Schwimmfähigkeit erzeugen, um ein gewünschtes Freibord-Verhalten beizubehalten, nachdem sich der äußere Kern mit Öl gesättigt hat. Statt als spiralförmig gewickelte Bahn ausgebildet zu sein, kann der Schaum eine oder mehrere Logs aufweisen.
Die Microfasern des äußeren Kerns der neuartigen Ölsorbierungssperre sind vorzugsweise geblasene polymere Microfasern, vorzugsweise aus einem Polyolefin, wie z.B. Polypropylen, das große Ölsorbenz aufweist und kostengünstig ist. Zweckmäßige geblasene Microfasern haben einen Durchmesser von 0,5 bis 10 um und sind in US-Patent Nr. 3 764 527 (Sohl) offenbart. Zur Ökonomisierung der Konstruktion bilden die Microfasern vorzugsweise eine Bahn, die spiralig auf den inneren Kern aufgewickelt ist.
Die Hülle der neuartigen Ölsorbierungssperre wird vorzugsweise gebildet, indem ein offenmaschiges Netz adhäsiv an eine Bahn aus Microfasern gebondet wird, die der zur Bildung des äußeren Kern verwendeten Bahn gleichen kann. Nachdem die spiralig gewickelte Bahn von Microfasern in die Hülle eingeführt worden ist, sollte die Bahn der Hülle die äußerste Wicklung des spiralig gewickelten äußeren Kerns eng umschließen, damit sie einen Teil des äußeren Kerns bilden kann. Vorzugsweise bildet eine Verlängerung der adhäsiv laminierten Netz- und Bahn- Struktur die herabhängende Schürze der neuartigen Ölsorbierungssperre.
Besonders bevorzugt werden für das offenmaschige Netz der Hülle orientierte polymere Monofilamente verwendet, die stark und hoch widerstandsfähig gegen Abrieb sind, so daß die Sperre durch das Wasser gezogen und über das Deck und Schandeck eines Schiffes geschleift werden kann, ohne die Monofilamente zu brechen, selbst wenn die Sperre mit Öl geladen ist. Die Monofilamente sollten ferner resistent gegen Öl und Salzwasser sein. Monofilamente, die derartige Eigenschaften aufweisen, können aus Polyolefin, wie z.B. Polypropylen, gefertigt sein. Orientierte Polyolefin-Monofilamente können an ihren Kreuzungspunkten verschmolzen werden und können ausreichende Flexibilität aufweisen, um an ihren Kreuzungspunkten durch eine Dreherwebung mechanisch miteinander verbunden zu werden, wobei jedoch die Bildung eine Dreherwebung wesentlich kostenaufwendiger ist, als die Filamente einfach an Kreuzungspunkten miteinander zu verschmelzen. Es kann ein poröser, rißhemmender Nylon-Stoff in das Netz eingenäht werden, um dessen Reibfestigkeit zu verbessern.
Offenmaschige Netze aus orientierten Polypropylen-Monofilamenten, die an ihren Kreuzungspunkten miteinander verschmolzen sind, sind von Conwed Plastics, Minneapolis, MN, erhältlich. Eine S-seitige Conwed-Broschüre mit dem Titel "Thermoplastic Webs" von 1987 zeigt (auf der zweiten Seite) eine Vorrichtung zum Extrudieren eines solchen Netzes und (auf der dritten Seite) eine Vorrichtung zum Orientieren der Monofilamente des extrudierten Netzes. Zur Verwendung mit der Erfindung bevorzugte Netze weisen orientierte Polypropylen-Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 mm und einem Abstand von 1 bis 2 Monofilamenten/cm in jeder Richtung auf.
Die Materialien des äußeren Netzes, des äußeren Kerns, des inneren Kerns, der Schürze und des Adhäsivs, mittels dessen das Netz durch Adhäsion mit der Außenfläche des äußeren Kerns verbondet ist, sind vorzugsweise thermoplastische Polymere und können somit recycelt werden, nachdem die neuartige Sperre zur Aufnahme von Öl verwendet worden ist. Vorzugsweise wird das gleiche thermoplastische Polymer, z.B. ein Polyolefin, für sämtliche dieser Teile verwendet, um die Rückgewinnung beim Recycling-Vorgang zu vereinfachen. Ein zu diesem Zweck bevorzugtes Polyolefin ist Polypropylen, das für sich genommen jeweils für das äußere Netz, den äußeren Kern, den inneren Kern und das Adhäsiv verwendet werden kann. Wenn ein Polypropylen als Adhäsiv verwendet wird, kann eine Polypropylen- Schmelze auf ein Netz aus orientierten Polypropylen-Filamenten aufgetragen werden, ohne daß die Filamente beschädigt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist im Zusammenhang mit der Zeichnung besser ersichtlich, deren einzige Figur einen Querschnitt durch eine Ölsorbierungssperre gemäß der Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Gemäß der Zeichnung weist die Ölsorbierungssperre 10 einen flexiblen schwimmfähigen inneren Kern 12 auf, zu dessen Bildung eine Bahn 13 aus polymerem Schaum um sich selbst gewikkelt ist. Auf den inneren Kern ist eine erste Bahn 15 aus polymeren, oleophilen, hydrophoben Microfasern gewickelt. Eine Hülle 16 ist aus einem Laminat gefertigt, das durch adhäsives Verbonden eines offenmaschigen Netzes 18 aus orientierten polymeren Monofilamenten an eine zweite Bahn 19 aus Microfasern, die der ersten Bahn 15 gleichen kann, gebildet ist. Der innere Kern 12 und die spiralig gewickelte Bahn 15 sind in die Hülle 16 eingeführt. Die spiralig gewickelte erste Bahn 15 bildet zusammen mit der zweiten Bahn 19 einen äußeren Kern 20. Das Laminat der zweiten Bahn 19 und des anhaftenden Netzes 18 steht von dem äußeren Kern ab und ist auf sich selbst zurückgeklappt, um eine Schürze 22 zu bilden, die an einem Saum 23 vernäht ist, um eine Tasche 24 zu bilden, und die an Säumen 26 und 27 in der Nähe des äußeren Kerns 20 vernäht ist. Bei Benutzung wird ein Tau oder eine Kette 28 durch die Tasche 24 geführt, und die Sperre kann durch Anbringung (nicht gezeigter) Gewichte niedergehalten werden.

Beispiel

Ein Prototyp einer Ölsorbierungssperre gemäß der Zeichnung wurde mit den folgenden Merkmalen konstruiert:
innerer Kern 12 1 mm-Bahn aus offenzelligem Polypropylen-Schaum, mit einer Dichte von 8,9 kg/m³, spiralig auf einen Durchmesser von 9,5 cm gewickelt
Bahnen 15 und 19 6 mm-Bahn aus geblasenen Polypropylen- Microfasern
Netz 18 orientierte Polypropylen-Monofilamente, 1,6 Stränge/cm in jeder Richtung (OE 2015-Netz von Conwed)
äußerer Kern 20 Durchmesser 20,3 cm
Schürze 22 Höhe 20,3 cm
Adhäsiv wärmeaktivierbares Ethylvinylacetat
Nähte 23,26,27 UV-stabilisierter Nylonfaden, 2 Stiche/cm, Typ 30l-Steppstich

Test

Der Prototyp wurde als Barriere in einem Wassertank verwendet, in dessen eine Seite Rohöl bis zu einer Tiefe von 2,5 cm eingelassen wurde. Eine am folgenden Tag durchgeführte Untersuchung ergab, daß sich auf der sauberen Seite des Tanks kein Öl auf dem Wasser befand.
Beim zerlegen des Prototyps ergab sich, daß Öl anfangs die Seite des äußeren Kerns in der Nähe des Öls an der Wasserlinie sättigte und dann nach oben hin vordrang. Der angrenzende Bereich der äußeren Wicklung des Schaums des inneren Kerns war ebenfalls gesättigt, und nachfolgende Wicklungen des Schaums hatten zunehmend weniger Öl aufgenommen, wobei die zentralen Wicklungen sauber waren. Daraus ließ sich schlußfolgern, daß der innere Kerns als Barriere wirkt, die dazu tendiert, eine Migration des sorbierten Öls zu der Oberfläche des äußeren Kerns an der sauberen Seite der Sperre zu verhindern, und die somit die Reinhaltung des Wassers an der sauberen Seite unterstützt.

Claims

1. Ölsorbierungssperre (10) mit einem schlauchförmigen Teil, das einen inneren Kern (12) und eine um den inneren Kern positionierte äußere schlauchförmige Konstruktion (15) aufweist; wobei die ölsorbierende Sperre ferner mit einer das schlauchförmige Teil umgebenden Hülle (16) versehen ist; und mit einer Ölsperrschürze (22), die von dem schlauchförmigen Teil herabhängend angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die äußere schlauchförmige Konstruktion eine in hohem Maße ölsorbierende Konstruktion aus oleophilen, hydrophoben Microfasern aufweist;

(b) der innere Kern eine flexible Konstruktion aus ölsorbierendem Polyolefininaterial aufweist, das weniger ölsorbierend ist als die äußere schlauchförmige Konstruktion, und das ausreichend schwimmfähig ist, um die Schwimmfähigkeit der Ölsorbierungssperre in Wasser auch dann beizubehalten, wenn die äußere schlauchförmige Konstruktion mit Öl gesättigt ist; und

(c) die Hülle ein reibfestes offenmaschiges Netz aus Strängen aufweist, die an ihren Kreuzungspunkten aneinander befestigt sind.

2. Ölsorbierungssperre (10) nach Anspruch 1, die

(a) eine die äußere schlauchförmige Konstruktion umgebende Bahn aus polymeren Microfasern aufweist; und

b) bei der die Hülle adhäsiv mit der Bahn aus polymeren Microfasern verbondet ist.

3. Ölsorbierungssperre nach Anspruch 2, bei der:

(a) die Hülle und die Bahn ein Laminat umfassen.

4. Ölsorbierungssperre nach Anspruch 1, bei der das offenmaschige Netz orientierte polymere Monofilamente aufweist.

5. Ölsorbierungssperre nach Anspruch 4, bei der:

(a) die Hülle ein an dem offenmaschigen Netz befestigtes rißhemmendes Gewebe aufweist.

6. Ölsorbierungssperre nach Anspruch 5, bei der das Monofilament Polypropylen-Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 mm aufweist, die in jeder Richtung um 1 bis 2 Monofilamente pro cm beabstandet sind.

7. Ölsorbierungssperre nach Anspruch 1, bei der die Schürze eine Ölsorbierende Schürze ist.

8. Ölsorbierungssperre nach Anspruch 1, bei der:

(a) der innere Kern einen Polyolefinschaum aufweist.

9. Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Begrenzen und Aufnehmen von Öl aus einer auf Wasser treibenden Öllache; mit dem Verfahrensschritt des Aufnehinens von Öl von der Wasseroberfläche in einer Ölsorbierungssperre (10) mit: einem schlauchförmigen Teil, das einen inneren Kern (12) und eine um den inneren Kern (12) positionierte äußere schlauchförmige Konstruktion (15) aufweist, und mit einer das schlauchförmige Teil umgebenden Hülle (16); wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß:

(a) die äußere schlauchförmige Konstruktion eine in hohem Maße ölsorbierende Konstruktion aus oleophilen, hydrophoben Microfasern aufweist; und der innere Kern eine flexible Konstruktion aus ölsorbierendem Polyolefinmaterial aufweist, das weniger ölsorbierend ist als die äußere schlauchförmige Konstruktion, und das ausreichend schwimmfähig ist, um die Schwimmfähigkeit der Ölsorbierungssperre in Wasser auch dann beizubehalten, wenn die äußere schlauchförmige Konstruktion mit Öl gesättigt ist; und

(b) die Hülle ein reibfestes offenmaschiges Netz aus Strängen aufweist, die an ihren Kreuzungspunkten aneinander befestigt sind;

(c) man bei dem Schritt des Ölaufnehmens das schlauchförmige Teil auf der Wasseroberfläche treiben läßt und Öl sowohl in dem inneren Kern als auch in der äußeren schlauchförmigen Konstruktion aufgenommen wird; und

(d) das Verfahren einen gleichzeitig mit dem Schritt des Aufnehmens durchgeführten Schritt aufweist, in dem der Durchtritt von Öl unter dem rohrförmigen Teil verhindert wird.