JP2014092194A

JP2014092194A - 液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用断熱性パネル

Info

Publication number: JP2014092194A
Application number: JP2012241756A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Teranishi; 孝一郎寺西
Original assignee: Foomutekku Kk
Current assignee: Foomutekku Kk
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-05-19

Abstract

【課題】メンブレン型ＬＮＧタンク用断熱性パネルの圧縮弾性率やせん断強度といった耐荷重性の向上を図って、可及的に薄い厚みでメンブレン型ＬＮＧタンクの断熱性を満足できる断熱性パネルとすることである。
【解決手段】ガラス繊維Ｇで強化された硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）からなる方形状成形体１の上下一対の対向面のうち、片面または両面を覆うように板材２を接着一体化して設けた液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用の断熱性パネルＰであり、ガラス繊維Ｇは、方形状成形体１の板材２の面に対して直交する方向(同図中の上下方向)に配向して硬質ポリウレタンフォーム中に保持されている。板材２に直交する方向から圧縮力または同方向のせん断力を受けた場合に、ガラス繊維Ｇが繊維の長手方法に沿う圧縮力または同方向のせん断力に対して同軸方向に大きな力で対向できるため、圧縮弾性率やせん断強度といった耐荷重性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンクの断熱壁素材として用いられる断熱性パネルに関するものである。

液化天然ガス（以下、ＬＮＧと略記する。）は、比重が０．５未満という軽量の物性のため、船などに所定重量を積載するために比較的大きな容量のタンクを必要とする。
またＬＮＧは、大気圧よりも僅かに大きな蒸気圧で−１６３℃という極低温の沸点を有する液体であるから、その輸送や貯蔵のためのタンクには、極度の低温に耐え、かつ熱負荷に耐える強度のある防熱壁が必要である。

このようなＬＮＧなどの極低温の液体を大量に海上輸送する搬送船用タンクの代表的な型式として、船体構造から独立させて設ける独立型タンクの他に、メンブレン（薄膜）型タンクが周知である。

図４に示すように、メンブレン型タンクＴは、船体９の内殻６に、二重デッキ構造となるように一次防熱壁および二次防熱壁からなる二重の防熱壁１０を設置し、船体９の内殻６にＬＮＧの荷重をできるだけ分散させ、できるだけ大きなタンク容量を確保しつつ安全に保冷してＬＮＧを貯蔵できる構造を有している。

すなわち、液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンクＴは、内殻６上にガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームに合板を重ねて接着一体化した一次防熱壁および二次防熱壁を設け、この一次防熱壁と二次防熱壁とを接着剤層を介して一体化して防熱壁１０を構成し、極低温のＬＮＧが接する表面にニッケル（３６％）鋼板を被覆している。

図５に示すように、このようなメンブレン型タンクＴの防熱壁１０に用いる断熱性パネルは、例えばガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を断熱層とし、片面または両面を障壁材または合板１１と一体化した複合体であり、方形状パネル（６面体）型の成形型に入れ、その片面（図中の上面）上にガラス繊維を配合したポリウレタン材料を発泡成形すれば製造できる（特許文献１）。

このような従来の断熱性パネルは、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）中のガラス繊維が、無配向で均一分散しているか、またはパネルの厚み方向に対してほぼ直行または交差状に配向し、すなわちパネルの表面に沿ってガラス繊維Ｇが平行するように配向させて、ＰＵＦを均一に強化していた。

特開２００６−２１４４５８号公報

しかし、従来の断熱パネルは、その内部にガラス繊維が、長手方向をパネルの面に沿ってほぼ平行するように配向しているので、パネルの厚み方向の圧縮力または同方向のせん断力に対しては、相当に厚い層厚に設けなければ充分に耐えることができない。

また、上記した従来の断熱性パネルは、ＬＮＧの荷重を支えてクラックなどが生じないように相当に高い剛性が必要であり、また、ＬＮＧはタンク壁、配管、ポンプ等からの入熱により、次第に蒸発して本来のガスの状態（これをＢＯＧ（boil off gas）という。）に戻り、気化ガス率（ＢＯＲ）を充分に抑制するように断熱性を充分に確保するためには、相当な厚みに形成される必要があり、例えば２７０ｍｍまたは５３０ｍｍの厚みを要し、断熱性パネルの厚みをあまり大きくすると、タンクの容量がそれだけ小さくなってしまうという問題点がある。

このようなＢＯＧ発生量をできるだけ少なくするように、タンクの断熱パネルの断熱効率を維持または向上させ、かつ積載量を増大できるように断熱パネルの厚みを薄くするためには、断熱効率と剛性をいずれも向上させることが課題であった。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、メンブレン型ＬＮＧタンク用断熱性パネルの圧縮弾性率やせん断強度といった耐荷重性の向上を図ると共に、断熱効率を維持し、できるだけ薄い厚みでメンブレン型ＬＮＧタンクの断熱性を満足できる断熱性パネルとすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、ガラス繊維で強化された硬質ポリウレタンフォームからなる方形状成形体の一対の対向面のうち、少なくとも一面を覆う板材を一体に設けた断熱性パネルを１枚または複数枚重ねて一体化したものからなり、前記ガラス繊維は、前記方形状成形体の前記板材に直交する方向に配向して硬質ポリウレタンフォーム中に保持されてなる液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用断熱性パネルとしたのである。

上記したように構成されるこの発明の液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用断熱性パネルは、硬質ポリウレタンフォームからなる方形状成形体の前記板材に直交する方向にガラス繊維が配向しているので、パネルが板材に直交する方向から圧縮力または同方向のせん断力を受けた場合に、ガラス繊維が繊維の長手方法に沿う圧縮力または同方向のせん断力に対して同軸方向に大きな力で対向できるため、メンブレン型ＬＮＧタンク用断熱性パネルの単位厚さ当たりの圧縮弾性率やせん断強度といった耐荷重性の向上を図ることができる。

また、そのようにガラス繊維の添加効率のよい強化作用によって、硬質ポリウレタンフォームは、実用強度を満たしつつ非常に薄い厚みでメンブレン型ＬＮＧタンクの断熱性を満足できる断熱性パネルになる。

このような作用効果は、上記ガラス繊維の配合割合が、１０〜３０質量％である場合に添加効率よく発揮されるので、断熱性パネルの耐荷重性の向上を図れると共に、所要の断熱効率が確保され、相当に薄い厚みでメンブレン型ＬＮＧタンクの断熱性を満足できる液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用断熱性パネルとなる利点がある。

この発明は、硬質ポリウレタンフォームからなる方形状成形体の前記板材に直交する方向にガラス繊維が配向しているので、メンブレン型ＬＮＧタンク用断熱性パネルの単位厚さ当たりの圧縮弾性率やせん断強度といった耐荷重性の向上を図れ、優れた断熱効率を確保しつつ非常に薄い厚みで実用強度を満たすものになり、積載効率のよいメンブレン型ＬＮＧタンクを構成するための強度と断熱性を充分に満足できる断熱性パネルとなる利点がある。

実施形態の断熱性パネルを示す斜視図実施形態の製造工程を示す流れ図実施形態の断熱性パネルの液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンクへの使用状態を示す斜視図（ａ）液化天然ガス運搬用船舶の説明図、（ｂ）メンブレン型タンクを示す液化天然ガス運搬用船舶の断面図従来の断熱性パネルを示す斜視図

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、実施形態は、ガラス繊維Ｇで強化された硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）からなる方形状成形体１の上下一対の対向面のうち、片面または両面を覆うように板材２を接着一体化して設けた一枚の断熱性パネルからなる液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用の断熱性パネルＰであり、ガラス繊維Ｇは、方形状成形体１の板材２の面に対して直交する方向(同図中の上下方向)に配向して硬質ポリウレタンフォーム中に保持されている。

図２に示すように、このような断熱性パネルＰを連続的に製造するには、例えばベルトコンベア上に剥離性のあるクラフト紙３などを介してガラス繊維Ｇのチョップドストランドを、繊維方向を揃えて載せ、その上からポリウレタンフォーム材料（ジイソシアネートとグリコール類またはジアミンおよび発泡剤の混合液）を注いでガラス繊維Ｇに含浸させ、次いで加熱重合硬化と共に発泡させて連続した長尺状の発泡成形であるガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）を得ることができる。また、ＰＵＦを個別に製造するには、方形状（６面体）の成形型を用いることもできる。

なお、ガラス繊維Ｇのチョップドストランドは、繊維長６〜２５ｍｍ程度の所定長にカットされたガラス繊維からなり、連続成形する際には、これをコンベア上に供給するロールからのクラフト紙上に供給することができる。
また、ポリウレタンフォーム材料は、通常、ポリウレタン材料Ａ（メチレンジイソシアネート）およびポリウレタン材料Ｂ（ポリオール）および発泡剤で構成される。

図２に示すように、成形されたガラス繊維強化ポリウレタンフォームは、一定方向にガラス繊維が配向した状態で保持されているので、下面以外の５面（２対の側壁面と上面の合計３方の面）の表皮層４ａ、４ｂ、４ｃを切除して断面方形状の長尺成形体４に成形し、さらに図２中に一点鎖線で示す切断線に沿ってカッター刃５で裁断し、クラフト紙３を剥離することにより、表裏面に直交する方向にガラス繊維が配向している方形状成形体１が得られる。

図３に示すように、方形状成形体１は、ガラス繊維Ｇの末端が現れる表裏一対の対向面のうち、一面または両面を覆うように板材２または障壁材を接着一体化して設け、これを断熱性パネルＰとして、２枚重ねてメンブレン型タンク用断熱性パネルとして用いる。

例えば、一枚の厚肉の断熱性パネルＰ_２を二次防熱壁とし、他に薄肉の断熱性パネルＰ_１を一次防熱壁として設けて、これらを重ねてメンブレン型タンク用断熱性パネルＰの防熱壁構造として用いる。

また、図３に示すように、液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンクは、船体の内殻６の上に不陸調整と絶縁を兼ねた接着剤としてロープ状樹脂７を敷設し、その上に断熱性パネルＰ_２を設け、それに接着剤層を介して断熱性パネルＰ_１を一体化し、その上の極低温のＬＮＧが接する面には厚さ０．７ｍｍの熱吸収率の小さいニッケル（３６％）鋼板８を被覆している。

上記の実施形態では、一次防熱壁の表面に熱吸収率の小さいニッケル鋼板（平板）８を使用したものを説明したが、これに代えて一次防熱壁にコルゲーションと呼ばれる格子状のひだを形成し、これにより冷却熱などの熱変動と航海中の船体変形による伸縮を吸収する実施形態であってもよい。

［実験例１〜３］
上記の実施形態で説明した製造方法に従ってガラス繊維を配向させて製造したポリウレタンフォームからなるメンブレン型タンク用断熱性パネル用素材である方形状成形体について、ガラス繊維の配合割合を変えた実験例１〜３を製造し、その圧縮強度、圧縮係数、せん断力、熱伝導率、独立気泡率を調べ、その結果を表１にまとめて示した。
なお、表中に示す実験例１〜３は、配向するガラス繊維の長手方向に沿う方向について、圧縮強度、圧縮係数、せん断力、熱伝導率を測定した。
［比較例１〜３］
実験例１〜３において、ガラス繊維の配向の方向をそれらと直交する方向に変更したこと以外は、全く同様にしてポリウレタンフォームからなるメンブレン型タンク用断熱性パネル用素材である方形状成形体について、ガラス繊維の配合割合を変えた比較例１〜３を製造し、その圧縮強度、圧縮係数、せん断力、熱伝導率、独立気泡率を調べ、その結果を表１にまとめて示した。
なお、表中に示す比較例１〜３は、配向するガラス繊維の長手方向に直交する方向について、圧縮強度、圧縮係数、せん断力、熱伝導率を測定した。

表１の結果からも明らかなように、実験例１〜３のメンブレン型ＬＮＧタンク用断熱性パネルの圧縮弾性率やせん断強度といった耐荷重性は、従来の表面に並行する繊維で強化された比較例に比べて３０〜５０％向上しており、例えば１次、２次防熱壁の総厚みが従来８５０ｍｍであったものが、実験例１〜３を用いると４００〜４５０ｍｍで構成することができることから、実用的に所要の断熱性および強度を満たしつつ、非常に薄い厚みでメンブレン型ＬＮＧタンクの断熱性を満足できる断熱性パネルとなったことがわかる。

１方形状成形体
２板材
３クラフト紙
４ａ，４ｂ，４ｃ表皮層
４長尺成形体
５カッター刃
６内殻
７ロープ状樹脂
８鋼板
９船体
１０防熱壁
１１合板

Claims

ガラス繊維で強化された硬質ポリウレタンフォームからなる方形状成形体の一対の対向面のうち、少なくとも一面を覆う板材を接着一体化して設けた断熱性パネルを１枚または複数枚重ねて一体化したものからなり、前記ガラス繊維は、前記方形状成形体の前記板材に直交する方向に配向して硬質ポリウレタンフォーム中に保持されてなる液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用断熱性パネル。
上記ガラス繊維の配合割合が、１０〜３０質量％である請求項１に記載の液化天然ガス運搬用船舶のメンブレン型タンク用断熱性パネル。