NO743733L - - Google Patents

Description

Varmeisolasjon.

Foreliggende oppfinnelse angår varmeisolasjon.

På grunn av et økende forbruk av naturgass, er det nødvendig å utvikle transportmetoder for dette materiale i væskeform, noe som betyr ved lave temperaturer på f.eks. -160°C. Nevnte tran-sport kan utføres ved å føre naturgassen i store runde trykktanker i skip, og disse tanker kan ha en kapasitet på 135.000 kubikkmeter eller mer. Man kan imidlertid også bruke andre former for beholdere.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan en varmeisolasjon bestå av to tilstøtende lag av et stivt eller semistivt uretanskum, og hvor et lag er et sluttlag, samt et elastomerlag mellom et av lagene og det neste tilstøtende lag, og hvor elastomeren dannes ved å reagere en flytende uretanelastomer prepolymer med frie isocyanatgrupper med et polyamin eller en polyol.

Nevnte elastomerlag ble fortrinnsvis fremstilt ved å reagere heksametylen di-isocyanat eller toluen di-isocyanat eller kommersielt rent di-fenylmetan di-isocyanat med enten en polyeterbasert polyol eller en polyester-basert polyol, hvorved man får dannet en pre-polymer inneholdende noen fri isocyanat grupper. Denne pre-polymer kan så omsettes med et polyamin, såsom metylen-orto-di-klor-anilin, eller metylen di-anilin eller med en "polyol såsom butan di-ol.

Elastomerblandingen kan påføres overflaten av en tank som inneholder flytende gass slik at det dannes et ensartet lag over hele tanken, og denne vil virke som en elastisk membran mellom uretanskumlaget og tanken. Etter at man har pålagt det første av flere skumlag, kan man utføre et lignende elastomerlag som fullsten-dig dekker hele overflaten av det første skumlaget.

Ifølge foreliggende oppfinnelse -innbefatter en fremgangsmåte for dannelse av varmeisolasjon at man fremstiller et første lag av stiv eller semi-stiv uretanskum, deretter pålegger et elastomerlag på nevnte første lag, og deretter pålegger minst et lag til av nevnte skum, og hvor elastomeren fremstilles ved å reagere en flytende uretanelastomer prepolymer med frie isocyanatgrupper med et polyamin eller en polyol.

Ytterligere lag av skum og elastomer kan pålegges hvis dette er ønskelig.

Det første skumlaget kan pålegges direkte på den del som skal isoleres, eller et lag av elastomeren som i seg selv er pålagt nevnte del.

Elastomerlaget blir fortrinnsvis dannet slik det er beskrevet ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter også en metall-del som har nevnte varmeisolasjon på sin ytre overflate, og hvor nevnte elastomerlag er plasert mellom de to skumlag som ligger nærmest metalldelen.

Oppfinnelsen kan gjennomføres på forskjellige måter og ved hjelp av visse spesifikke utførelser som nå vil bli beskrevet ved hjelp av eksempler.

I en utførelse er en beholder for flytende naturgass kulerund og fremstilt av aluminium eller 9 % nikkelstål. Tanken blir varmeisolert ved hjelp av semi-stivt eller stivt uretanskum som pålegges den ytre overflate av tanken i flere lag ved hjelp av på-sprøyting, og hvor hvert enkelt lag skumdannes og herdnes før neste lag påføres.

Skummet har i seg selv meget liten varmelednings-evne, og det er således et ideelt materiale for å hindre tap av gass ved fordampning, skjønt man tillater en viss mengde av såkalt "avkokning", for derved på en regulert måte å opprettholde lav tem-peratur på den flytende gassen.

For å tilveiebringe tilstrekkelig isolasjon blir skummet pålagt i lag som er f.eks. fra 2,5 til 5 cm tykke og opp til en total isolasjonstykkelse på 20 til 25 cm.

På grunn av den store temperaturforskjellen mellom den ytre og indre skumoverflaten, d.v.s. fra + 20°C til -160°C, vil skummet på den kalde siden bli meget sprøtt, og fordi stål eller aluminium trekker seg sammen etter at skummet er festet til selve metallet, oppstår det store skjærspenninger.inne i skumstrukturen og dette kan resultere i sprekker, som gjør at mer varme overføres til tanken fra den omgivende atmosfære, og man får en delvis sviktende varmeisolasjon.

Man har funnet at når det oppstår en sprekk på den kalde siden av skummet, så vil sprekken ha en tendens til generelt å gå i rette vinkler i forhold til ståldelen som skal isoleres, og man kan hindre den fra å trenge gjennom skummet ved å pålegge sprekk-stansenée filmer i skummet i en viss avstand fra den kalde overflaten, hvorved man deler skummet opp i lag. Man kan bruke flere filmer med en viss avstand, slik at man deler skummet i mange lag. Filmen står loddrett på den potensielle sprekkretningen, og vil vanligvis være parallelt med den kalde overflaten på tanken. Filmen påføres best ved å utføre en sprøytebelegning av det første skumlaget, men også andre måter kan man benytte. Det første laget av skum kan dannes ved at hodet med dysene føres en eller flere ganger frem og tilbake.

Det foretrukne materiale for en sprekk-stoppende film er en elastomer basert på reaksjonsprodukter av organiske isocyanater med polyeter- eller polyesterbaserte polyoler, hvor det er noen uomsatte frie isocyanatgrupper. De foretrukne isocyanater er heksametylen-di-isocyanat og toluen-di-isocyanat og kommersielt rent difenylmetan-di-isocyanat. Dette flytende uretan elastomer pre-polymermateriale blir ytterligere omsatt med et aromatisk polyamin såsom metylen-orto-di-kloranilin, eller metylen-di-anilin eller al-ternativt med en polyol såsom butan di-ol.

Slike prepolymere hvor man bruker toluen di-isocyanat og difenylmetan-di-isocyanat er tilgjengelige fra Du Pont Co. Ltd. under varemerket Adiprene, f.eks. adiprene L-167, og til-svarende forbindelser er også tilgjengelige fra andre fabrikanter. Tykkelsen på hvert lag av elastomeren kan f.eks. være 0,012 5 cm, men også andre tykkelser kan brukes,alt avhengig av anvendelsesformålet.

Effekten av elastomerlaget eller sprekkstoppings-laget er blitt vist ved å vikle oppbyggede lag av skum og elastomer rundt periferien på en liten beholder inne i en treramme og deretter helle flytende nitrogen (-196°C) på en side av isolasjonen. Vanligvis vil det oppstå sprekker på et hjørne av skumoverflaten. Man fant at denne sprekken ble hindret fra å vandre forbi elastomerfilmen mellom første og. annet skumlag.

Videre har man funnet at striper av elastomeren når denne senkes ned i flytende nitrogen i 24 timer,- kan bøyes (prøvestykket var ca. 3 mm tykt), uten at det oppstå oppsprekking. Forlengelsen av stykket ved brudd under strekkspenning ved -160°C var av størrelsesorden på 15 til 20 %.

I en annen utførelse kan elastomerlaget først på-føres tankoverflaten som den lett bindes til, hvoretter man pålegger et skumlag, så et elastomerlag og så minst ett annet skumlag. Hvis det er ønskelig kan et elastomerlag også pålegges mellom annet og tredje skumlag o.s.v.

Som vist på fig. 1 er 10 en del av tankveggen, li er et lag av semi-stivt eller stivt uretanskum, 12 et lag av elastomer slik dette er beskrevet ovenfor, 13 et ytterligere skumlag, 14 et ytterligere elastomerlag, mens 15 og 16 er ytterligere skumlag. Selvsagt kan lagene 15 og 16 betraktes som et enkelt lag. Hvert av lagene 11, 13, 15 og 16 kan dannes ved en enkelt passering av et dysehode, men hvert av disse skumlagene er fortrinnsvis dannet ved flere passeringer av dysehodet.

I det arrangement som er vist på fig. 2, er laget 11 utelatt.

Det er ikke vesentlig at varmeisolasjonen skal påføres in situ på den del som skal isoleres. Lengder av isolasjon kan dannes, ved først å belegge et bærende underlag med- et skumfri-gjørende middel, hvoretter man pålegger et skumlag ved at dysehodet føres en gang over laget, hvoretter et lag av elastomer pålegges ved å bruke et dysehode, hvoretter man fører skumdysehodet flere ganger frem og tilbake. Når skummet har herdnet, kan isolasjonen skjæres opp i forønskede lengder og påføres den artikkel man ønsker å isolere.

De følgende eksempeler illustrerer oppfinnelsen. Eksempel I.

En elastomer ble fremstilt ved å blande 100 vektdeler av en flytende uretanelastomer prepolymer med 6,3 % frie isocyanatgrupper og som var fremstilt ved å reagere polytetrametylen-eterglykol med toluen-di-isocyanat, med 19,5 vektdeler metylen-orto-di-kloranilin, idet man brukte 0,6 vektdeler adipinsyre som kataly-sator. Den resulterende elastomer bør brukes i løpet av 15 minutter etter blandingen.

Et lag av elastomer 0,0125 cm tykt ble påført den ytre overflaten av en kulerund tank, hvortil den lett lot seg feste. Et 3,75 cm tykt lag av uretanskum ble så pålagt elastomerlaget. Et ytterligere elastomerlag 0,0125 cm tykt ble pålagt skumlaget, og ytterligere skumlag ble så pålagt til man fikk en total isolasjonstykkelse på 25 cm.

Eksempel II.

100 vektdeler av prepolymere fra eksempel I ble blandet ved romtemperatur med 14,5 vektdeler metylen-di-anilin hvorved man fikk en elastomer. Ettfersom denne reaksjon er meget rask, kan de to komponenter pumpes separat til forstøvningshodet eller dysehodet, på kjent måte.

Eksempel III.

100 vektdeler av prepolymeren fra eksempel I ble omsatt med 6,3 vektdeler 1,4-butandiol for fremstilling av elastomeren.

Eksempel IV.

Prepolymeren ble fremstilt ved å blande polytetra-metyleneterglykol med difenylmetan-di-isocyanat, og man fikk 6,3 % frie isocyanatgrupper.

Elastomeren kan så fremstilles som angitt i

eksempel I til III.

Eksempel V.

Prepolymeren ble fremstilt ved å blande poly-etylen-propylenadipatglykol med toluen-di-isocyanat hvorved man fikk 6,3 % frie isocyanatgrupper. Elastomeren kan fremstilles som angitt i eksemplene I til III.

Eksempel VI.

Prepolymeren ble fremstilt ved å blande poly-etylen-propylenadipatglykol med difenylmetan-di-isocyanat, og man fikk 6,3 % frie isocyanatgrupper. Elastomeren kan så dannes som angitt i eksemplene I til III.

Eksempel VII.

Prepolymeren ble fremstilt ved å blande polypropy-leneterglykol med toluen-di-isocyanat og man fikk 6,3 % frie isocyanatgrupper. Elastomeren kan dannes som i eksemplene I til III.

Det er innlysende at prepolymeren ikke er begren-set til 6,3 % frie isocyanatgrupper, og andre mengder er også mulig, og de relative mengder av komponentene i elastomeren kan eventuelt justeres slik at elastomeren ikke inneholder noen frie isocyanatgrupper .

Det uretanskum som brukes kan være såkalt stivt eller semi-stivt, men et spesielt skum trenger ikke nødvendigvis å være egnet for alle betingelser med hensyn til isolasjonen. Således er et meget stivt skum ikke ønskelig ved temperaturer på -160°C og det er således foretrukket å bruke et skum hvis konsistens ligger noe mellom meget stivt og semi-stivt. Begrepene stivt skum og semi-stivt skum er brukt slik de brukes i plastindustrien, og det er innlysende at det kan være ønskelig med større eller mindre grad av flek-sibilitet, alt avhengig av isolasjonen slik denne skal brukes i hvert enkelt tilfelle. Egnet uretanskum fremstilles ved å blande to komponenter. Den første komponenten fremstilles ved å blande følgende : 80 vektdeler av en polyol (ekvivalent vekt 108) oppnådd ved å pro-poksylere en blanding av glycerol og sukrose med 20 vektdeler av en polyol (ekvivalent vekt 350) oppnådd ved pro-poksylering av glyserol og

2 vektdeler av et organo-silikon-overflateaktivt middel og

1 vektdel av et maursyresalt av trietylendiamin og

20 vektdeler tribetakloretylfosfat og

15 vektdeler triklorfluormetan

Den annen komponent er

108 vektdeler industrielt difenylmetan-di-isocyanat.

Claims (15)

1. Varmeisolasjon,karakterisert vedå bestå av minst to tilstøtende lag av stivt eller semi-stivt uretanskum, og hvor et lag er et avsluttende lag, og et elastomerlag mellom ett lag og det neste tilstøtende lag av skum, og hvor elastomeren fremstilles ved å reagere en flytende uretanelastomer prepolymer med frie isocyanatgrupper med et polyamin eller en polyol.

2. Varmeisolasjon ifølge krav 1,karakterisert vedat prepolymeren fremstilles ved å reagere toluen di-isocynat med en polyeterbasert polyol.

3. Varmeisolasjon ifølge krav 1,karakterisert vedat prepolymeren fremstilles ved å reagere toluen di-isocyanat med en polyesterbasert polyol.

4. Varmeisolasjon ifølge krav 1,karakterisert vedat prepolymeren fremstilles ved å reagere difenylmetan-di-isocyanat med en polyeterbasert polyol.

5. Varmeisolasjon ifølge krav 1,karakterisert vedat prepolymeren fremstilles ved å reagere difenylmetan-di-isocyanat med en polyesterbasert polyol.

6. Varmeisolasjon ifølge krav 2 eller krav 4,karakterisert vedat den polyeterbaserte polyol er poly-tetrametylen-eterglykol.

7. Varmeisolasjon ifølge krav 3 eller krav 5,karakterisert vedat den polyesterbaserte polyol er poly-etylenpropylen-adipatglykol.

8. Varmeisolasjon ifølge ethvert av de foran nevnte krav,karakterisert vedat polyolen er butandiol.

9. Varmeisolasjon ifølge ethvert av kravene 1 til 7,karakterisert vedat polyaminet er metylendianilin.

10. Varmeisolasjon ifølge ethvert av kravene 1 til 7,karakterisert vedat polyaminet er metylen-orto-di-kloranilin.

11. Varmeisolasjon ifølge ethvert av de foran nevnte krav,karakterisert vedå være pålagt en del som skal isoleres, slik at ett lag er nærmere nevnte del enn de andre lagene.

12. Varmeisolasjon ifølge krav 11,karakterisert vedytterligere å innbefatte et lag av elastomeren mellom nevnte del som skal isoleres og ett av skumlagene.

13. Fremgangsmåte for fremstilling av varmeisolasjon,karakterisert vedat man fremstiller et første lag av stivt eller semi-stivt uretanskum, deretter pålegger et elastomerlag på nevnte første lag, derpå pålegger minst ett ytterligere lag av nevnte skum, idet elastomeren er fremstilt ved å reagere en flytende uretanelastomer prepolymer med frie isocyanatgrupper med et . polyamin eller en polyol.

14. Fremgangsmåte for isolasjon ifølge krav 13,karakterisert vedat et første skumlag pålegges den del som skal isoleres.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat et første lag pålegges et lag av elastomeren som i seg selv direkte er pålagt den del som skal isoleres.