JP6497559B2 - 断熱フェノール発泡体 - Google Patents

Description

本発明は、特にパイプの断熱に適した断熱フェノール発泡セクションに関するものである。

歴史的に、フェノール樹脂は、火災状況で低発煙性及び自己消化能力が重要な場合に好適な熱硬化性樹脂材料とされてきた。このような用途の１つは、フェノール樹脂によって使用時における断熱性と火災時の良好な性能の両方が得られる建築及びパイプの断熱の分野である。

従来のフェノール発泡体は、酸性触媒を用いて製造されるので、この発泡体が断熱されるパイプのような金属と直接接触するとき、該金属の腐食を引き起こす可能性がある、と認識されている。

ドイツ国特許公報ＤＥ１２７２０５８には、硬化させた発泡プラスチックのシースを有する鋼管である複合パイプが開示されている。これは、例えば既存の配管を改修する用途には適していない。

フランス国特許公報ＦＲ２３８８０５９には、パイプ及びダクト用の防錆混合剤が記載されている。この混合剤は、パイプを自然から保護するためのものである。これは、外側ケーシング及び内側ケーシングを有する装置に適用することができる。

米国特許出願公報第２００９／０２７０００５号には、発泡性レゾール型フェノール樹脂が記載されている。この樹脂には、無機充填剤を添加することができる。

ドイツ国特許公報ＤＥ１２７２０５８ フランス国特許公報ＦＲ２３８８０５９ 米国特許出願公報第２００９／０２７０００５号

本発明によれば、外側フェーシングウエブと内側フェーシングウエブとを有し、少なくとも一方のウエブが多孔質でありかつ中和剤からなる発泡体が提供される。中和剤は、酸性触媒種との即時反応が容易に起こらないように、水への溶解性が制限されていることが望ましい。このように制限された溶解性は、或るアルカリ金属、アルカリ土類金属、若しくはアルミニウムの炭酸塩、酸化物、又は水酸化物において一般的である。

前記発泡体は、連続工程での製造に適している。前記外側フェーシングウエブ及び内側フェーシングウエブは、泡の硬化によって前記発泡体に付着する。（接着剤を何ら必要としない。）従って製品は、外側フェーシングウエブ及び内側フェーシングウエブが付着しかつ中和剤が少なくとも内側フェーシングウエブに存在する発泡体から構成される。従ってこの製品は、完全な製品として提供され、例えばパイプに適合させるために組み立てを要しない。

或る実施形態では、内側フェーシングウエブが多孔質である。

これに代えて又はこれに加えて、外側フェーシングウエブが多孔質である。

中和剤は、水溶性が制限されたアルカリ金属、アルカリ土類金属、若しくはアルミニウムの炭酸塩、酸化物、又は水酸化物で構成することができる。

このような中和剤の１つは、炭酸カルシウムからなる。

或る側面において、前記発泡体は発泡ボードからなる。

別の側面において、前記発泡体は、一様な断面を有する、細長く成形した中空のフェノール発泡体からなり、該発泡体は外側フェーシングウエブと内側フェーシングウエブとを有し、少なくとも一方のウエブが多孔質でありかつ中和剤からなる。

或る実施形態において、前記発泡体は曲線形状を有する。発泡体は、長手方向に、対象物に巻くためにセクション部分に切り開くことができる。

或る場合、セクション部分は片側で外側ウエブにより連結される。セクション部分のフェーシング端部は、反対側で内側フェーシングウエブと対向させることができる。

ある場合、前記発泡体は概ね円筒状である。

前記発泡体はパイプ用の断熱体を構成することができる。

別の場合、前記発泡体はダクト又はダクト用の断熱体からなる。

前記発泡体は直線形状にすることができる。

或る実施形態では、内側フェーシングウエブが多孔質のガラス繊維材料からなる。このガラス繊維材料は、例えば立方メートル当たり２０〜６０グラムの重量を有する薄帛又は網の形態にすることができる。

或る実施形態では、外側フェーシングウエブがアルミニウム箔のような金属箔、紙、ガラス、熱可塑性プラスチックフィルム、又はそれらの２種若しくはそれ以上の組合せからなる。

外側フェーシングウエブは例えばアルミニウム箔で構成することができる。

また、本発明によれば、実質的に一様な断面を有する中空のフェノール発泡体からなり、該発泡体が外側フェーシングウエブと内側フェーシングウエブとを有し、発泡体が長手方向に、対象物に巻くためにセクション部分に切り開かれ、該セクション部分が片側で外側ウエブにより連結され、セクション部分のフェーシング端部が反対側で内側フェーシングウエブに対向し、少なくとも一方のウエブが多孔質でありかつ中和剤からなる細長い成形セクションが提供される。

本明細書には、細長いフェノール発泡断熱成形セクションを製造するための連続工程であって、
第１フェーシングウエブを設ける過程と、
第２フェーシングウエブを設ける過程と、
液状フェノール発泡反応剤を前記ウエブ間に置く過程と、
前記ウエブ及び発泡体混合体を所望のプロファイル形状に適合させるように前記ウエブを成形する過程と、
内側ウエブと外側ウエブとを加熱する過程と、
発泡体が所望の成形プロファイルセクションに硬化するまで、前記ウエブを支持して発泡体を前記所望の形状に維持する過程とからなる方法が記載されている。

前記内側及び外側ウエブは、４５℃と８５℃との間の温度に加熱することができる。前記内側及び外側ウエブは、５０℃と７０℃との間の温度に加熱することができる。

内側ウエブは、マンドレル（心金）によって成形される。前記マンドレルは加熱することができる。前記マンドレルは、その中に熱交換流体を循環させることによって加熱される中空マンドレルであって良い。

マンドレルは、例えばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）の商品名で販売されているようなポリテトラフルオロエチレン系製品のような減摩剤で少なくとも部分的に被覆することができる。

外側ウエブは、モールド（型）によって成形することができる。前記モールドは、加熱することができる。前記モールドは、輻射熱で加熱することができる。

前記方法は、細長い発泡断熱成形セクションをポストキュアする過程を含むことができる。

成形セクションは、２０℃〜８５℃の温度で４〜４８時間ポストキュアすることができる。前記成形セクションは、５０℃〜８５℃の温度で４〜４８時間ポストキュアすることができる。

前記方法は、成形セクションを所望の長さに切断する過程を含むことができる。前記成形セクションは、所望の長さに直列に切断することができる。

細長い発泡断熱成形セクションは、実質的に一様な断面を有する中空の発泡体から構成することができる。この成形セクションは、曲線形状、好ましくは円筒形状にすることができる。

前記成形セクションは、直線状の形状にすることができる。

前記発泡体は、パイプ用の断熱体を構成することができる。別の実施形態では、前記発泡体は、ダクト又はダクト用の断熱体を構成する。前記発泡体は、パイプの支持体を構成することができる。

本明細書には、フェノール発泡反応剤を用いて、連続したプロファイルの断熱フェノール発泡パイプセクションを製造するための方法が記載されている。

フェノール発泡反応剤の用語は、安定剤、可塑剤、発泡剤、界面活性剤、触媒、並びに／若しくは開始剤系、及びおそらくは、ポリエーテル、ポリエステルポリオール、並びに／若しくはイソシアヌレートを含む他の成分で実質的な独立気泡フォームを製造するための実質的にフェノールホルムアルデヒドを主成分とする樹脂を意味している。

前記方法は、フェーシングウエブを連続送給し、これらのウエブ間にフェノール発泡プレポリマーを置き、前記プレポリマーが成形プロファイルセクションとして硬化することを可能にする、加熱されたダブルチェーン形コンベヤーに連続的に入るセクションを成形する過程を含む。

本明細書には、必要な場合に低熱伝導特性を良好に維持するフェノール発泡のプロファイル加工したセクションを連続的に製造するための方法が記載されている。この方法は、廃棄セクションが製造されず、廃棄物が、装置始動時や処理工程に困難が生じたとき（工程は簡単に停止させかつ開始させることができるので、自然に限定される）たまに発生する廃棄セクション及び切断ブレード幅に限定されるので、廃棄率及びスクラップ率を非常に低くすることができる。

本明細書には、フェーシングウエブを連続送給し、これらのウエブ間にフェノール発泡プレポリマーを置き、前記プレポリマーが成形プロファイルセクションとして硬化することを可能にする、加熱されたダブルチェーン形コンベヤーに連続的に入るセクションを成形する過程を含み、廃棄物を最小にしてフェノール発泡断熱パイプセクションを製造するための連続製法が記載されている。

内側マンドレル及び外側モールドの両方を加熱して、２メートル／分を超える速度、好ましくは４メートル／分を超える速度で商業的に有用な時間内にフェノール発泡断熱体の十分な硬化を確実にすることができる。

前記内側マンドレル及び外側モールドによって、広範な寸法のパイプセクション、又は類似の連続的にプロファイル加工したフェノール発泡断熱セクションを製造することが可能になる。

この方法によって、様々なフェノール樹脂及び触媒系を用いて、連続パイプセクション又は他のプロファイルを有する断熱セクションを製造することができる。

前記パイプセクションは、５０℃〜８５℃の範囲でポストキュアして、良好な寸法安定性及び安定な熱伝導性を有する製品を製造することができる。

アルミニウム箔、紙、ガラス、熱可塑性プラスチックフィルム、又はこれらの組合せを含む様々な異なる材料をフェーシング部分の材料に用いることができる。

図１は、本発明によるフェノール発泡断熱セクションの断面図である。 図２は、パイプの周囲に適合させるために部分的に開いた状態の、図１の断熱セクションの断面図である。 図３は、図１の断熱セクションの製造時に使用する装置の概略図である。 図４は、図３の装置の詳細な斜視図である。 図５は、前記装置の加熱されたモールドの詳細な斜視図である。 図６は、モールドの詳細な平面図である。 図７は、マンドレルの取付部を示す概略断面図である。

本発明は、添付図面を参照しつつ、その単なる実施例として記載される以下の詳細な説明からより明確に理解することができる。

添付図面を参照すると、先ず図１及び図２には、本実施例ではパイプ断熱セクション１の形態をなす、細長いフェノール成形セクションが示されている。このパイプ断熱セクションは、実質的に一様な断面を有する概ね円筒状の中空フェノール発泡体２からなり、内側フェーシングウエブ３と外側フェーシングウエブ４とを有する。この実施例では、パイプを断熱するために該パイプに巻き付けることを容易にするために、図２に示すように開くことができる半割セクションを提供するように長手方向に切り開かれている。前記半割セクションは、片側で外側ウエブ４により連結され、反対側で両半割セクションのフェーシング端部が、内側ウエブ３と対向している。外側ウエブ４は、前記半割セクション間の連結部におけるヒンジ４ａを形成している。

内側ウエブ３は、中和剤を含み／中和剤からなりかつ／又は中和剤を含浸させた多孔質材料からなる。このような材料の１つは炭酸カルシウムである。前記多孔質材料は、例えばガラスフィラメントで構成されたベイル（薄帛）で形成することができる。前記中和剤は、前記材料に製造時に組み入れ、又は後で添加（例えば、コーティングにより）することができる。前記材料は、典型的には立方メートル当たり２０〜６０グラムの重さを有する。典型的には、更に立方メートル当たり１０〜５０グラムの量の炭酸カルシウムを添加する。

本発明では、酸性水分が発泡体から浸出する場合には、それが、製品を配置する配管に到達し得る前に、中和剤（本実施例では、炭酸カルシウム）で中和する。更に、ライナーが多孔質であるので、水分は通過することができ、それが乾燥／硬化を促進し、かつ水分が発泡体内に又は発泡体とそれが置かれる面との間に捕捉されることを防止することになる。

外側ウエブ４は、アルミニウム箔のようなあらゆる適当な材料することができる。

図３乃至図６を参照すると、本発明の細長いフェノール成形セクションを製造する際に使用される装置が示されている。この装置は、この実施例では円筒体である所望の形状に外側フェーシング４を形成するための外側モールド１０と、この実施例では、外側フェーシング４により画定される円筒体よりも直径は小さいが、同じく円筒体である所望の形状に内側フェーシング３を形成するための内側モールド１１とを備える。フェーシング３，４は、それらの間に液状発泡反応剤２０が注入器２５を介して注入される中空コアを画定している。

外側フェーシング４は、モールド１０に入れる前に成形具２７の中を案内される。モールド１０は、図４乃至図６に示すように相互連結された多数のモールドセクション２８を備える。モールドセクション２８は、輻射熱を用いて４５℃〜８５℃、好ましくは５０〜７０℃の温度に加熱される。同様に、成形具１１は、該成形具１１の中を入口／出口３０間で循環する温水のような熱交換媒体を用いて、同様に温度に加熱される。

マンドレル／成形具１１は、上向きに突出したフィン３５を有し、その上を余分な内側フェーシング３Ａが案内される。フィン３５を用いてマンドレル１１を前記装置に取り付ける。余分なフェーシング３Ａは、案内車輪４０によって案内され、余分な外側フェーシング４Ａは、案内車輪４１によって案内される。

前記マンドレルは、Ｄｕ Ｐｏｎｔ社の商標であるＴｅｆｌｏｎ（登録商標）の商品名で販売されているようなポリ四フッ化エチレン等の減摩材料で、少なくとも部分的に被覆されていると、好都合である。これは、移動するウエブと固定されたマンドレルとの間に作用する摩擦を低減する効果を有する。摩擦は内側ウエブの移動を外側ウエブよりも遅くさせ得るので、このような摩擦低減手段が重要である。膨張する発泡体が前記ウエブ間に置かれるので、前記ウエブ間の動きの差は、発泡体の気泡が細長くなって、結果的に発泡体の特性への悪影響をもたらすことになり得る。

図７を参照すると、マンドレルの交換を容易にするために、マンドレル１１は、該マンドレルの長さに沿って一連の車輪付きキャリッジ４１を用いて金属トラック４０内に設置される。トラック４０は、前記差内の長さに沿って走っている。トラック４０は、マンドレル取付ブロック４５に支持され、それが次に調整可能な取付ブラケット４７によって装置フレーム４６に取り付けられている。

各マンドレルの中心線は、マンドレルを交換したときに、次のマンドレルの中心位置がモールド２８に関して正しく整合されるように、前記トラックに関して正確に同じ寸法を有するように設計されている。マンドレル１１の位置の全ての変更は、それを設置するトラック４０を動かすことによって行われ、それにより全マンドレルの有効位置が同時に変更される。

本発明によって、プロファイル加工した断熱フェノール発泡セクションを最小の廃棄物で連続製造することの問題への解決手段が提供される。

本発明では、フェーシング３，４を形成する前記ウエブが、プレポリマー混合物を「外側」ウエブ４上に置く直前に導入されかつ成形される。「外側」ウエブ４は、中心軸の両側で２つのチェーンシステム上で回転する硬い連続回転モールドセクション２８内に適合するように曲げられる。これらモールドセクション２８は、パイプセクション断熱プロファイルの外側の形状を形成し、異なる外径又はプロファイルの形状を可能にするように容易に変更し得る短いセクションで提供される。モールドセクション２８は、中実又は中空材料とすることができ、電気若しくは流体流による加熱の手段を有し、又は赤外線、伝導性若しくはエアフロー手段により別個に加熱することができる。典型的には、モールドセクション２８は、木材、プラスチック、樹脂又は金属で形成することができる。モールドセクション２８の上部は、外側ウエブフェーシング４の余分な部分４Ａを把持して、これを前記装置の中心軸に沿って引っ張る牽引力を提供することができる。「内側」ウエブ３は、プロファイルを有する中心マンドレル１１の周囲で連続的に曲げられ、該マンドレルは、前記装置の中心軸に沿って途中まで延長するが、外側チェーンと共に移動せずに、静止状態を維持する。中心マンドレル１１は、普通には液体（水又は油）循環システムを用いて、加熱することができる。

フェノールホルムアルデヒド樹脂は、適当な界面活性剤、可塑剤、及び発泡剤系と混合し、かつ混合物をノズル２５を通して、該混合物を保持するように成形された、連続的に移動するフェーシングウエブ４上に置く直前に速効性触媒を混合する。外側ウエブ４が前記外側モールドセクションの形状に保持されて、これらモールドセクションと同じ速度で連続的に移動し、かつ内側ウエブ３が加熱された内側マンドレル１１の上を滑動するように、全体をモールド２８の二重チェーシステムの間に供給する。前記装置の中心軸に沿って数メートルの、前記樹脂混合物が十分に自己支持可能に重合化する位置で、マンドレルセクション１１は終了する。このとき、前記外側セクションの最後の重合化及び部分硬化は前記装置の中心軸に沿って持続し、パイプセクションの外側が十分に硬化する位置で、モールドセクション２８は前記二重チェーン上で分離されて、前記装置の外側に沿って工程の最初に戻される。モールド２８は、自己加熱式でない場合、前記装置の正面の直前で外側に沿って配置された放熱器によって加熱することができる。

部分的に硬化したプロファイルが前記装置から連続的に出てきて、取り扱いに適した長さ（典型的には、１メートル）のセクションに切断され、上述したようにパイプを長さ方向に包むことができるように連続的に切り開かれ、かつ必要に応じて更に加熱硬化を行うためにカセット又はボックス内に収集される。

この方法によって、従来の手法に対して廃棄物を大幅に低減しかつ生産性を高めて、フェノール発泡断熱パイプセクションを連続的に製造することができる。

フェノールホルムアルデヒドレゾールを、タイプＰ５０５２のペルフルオロアルカン・５％を含むシクロ：イソ・ペンタン（８５：１５）発泡剤混合物を、レゾール１００部当たり１０部プリミックスした。これを低圧ダイナミックミキサー内に連続的に供給し、それに６５％のフェノールスルホン酸を２５ｐｐｈの割合で添加した。結果得られたプレポリマーを、混合物を保持するように成形された、連続的に移動するフェーシングウエブ上に供給した。外側ウエブが、上述したように外側モールドセクション形状（直径７４mm）に保持されて、これらモールドセクションと同じ速度で連続的に移動し、かつ内側ウエブが、前記装置の中心軸に沿って８メートルに亘って突出する内側の加熱されたマンドレル（直径３８mm）の上を滑動するように、全体を１２メートルの二重チェーンシステムのモールド間で２．５メートル／分の速度で連続的に送給した。前記内側マンドレルは６０℃に加熱し、外側モールドセクションは５０℃に加熱した。

部分的に硬化したプロファイルが前記装置から連続的に出てきて、取り扱いに適した長さ（１メートル）のセクションに切断され、パイプを長さ方向に包むことができるように連続的に切り開かれ、かつ更に加熱硬化を行うためにボックス内に収集した。このように製造したセクションは、パイプセクションの断熱に使用するのに適した良好な寸法安定性及び熱伝導性を示した。

本発明は、パイプ又はダクト用断熱セクションに限定されるものではない。本発明は、例えば、支持体またはその類似物として使用するための高い密度を有し、類似の形状で短い長さ（典型的には、５０mm〜２５０mm）のものを製造するのに使用することができる。このような密度は、典型的には５０kg/ｍ^３〜１２５kg/ｍ^３の範囲内にあり、製造される材料は、本発明の断熱パイプセクションにより断熱される配管系統を支持し得る十分な圧縮強度を有する。この種の製品は、管支持装置又は管支えとして知られている。

本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、詳細には様々に変化させることができる。

Claims (6)

1. 一様な断面を有する中空のフェノール発泡体からなり、前記発泡体が外側フェーシングウエブと内側フェーシングウエブとを有し、前記発泡体が、パイプに巻くために長手方向にセクション部分に切り開かれ、前記セクション部分が片側で前記外側フェーシングウエブにより連結され、前記セクション部分の端部が反対側で前記内側フェーシングウエブに対向し、少なくとも前記内側フェーシングウエブが多孔質であり、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、若しくはアルミニウムの炭酸塩、酸化物、又は水酸化物である中和剤を含浸させたものであり、前記外側フェーシングウエブ及び前記内側フェーシングウエブが、泡の硬化によって前記発泡体に付着している細長い成形セクション。
2. 前記外側フェーシングウエブが多孔質である請求項１に記載の発泡体。
3. 前記中和剤が炭酸カルシウムからなる請求項１又は２に記載の発泡体。
4. 前記内側フェーシングウエブが多孔質のガラス繊維材料からなる請求項１乃至３のいずれかに記載の発泡体。
5. 前記外側フェーシングウエブがアルミニウム箔のような金属箔、紙、ガラス、熱可塑性プラスチックフィルム、又はそれらの２種若しくはそれ以上の組合せからなる請求項１乃至４のいずれかに記載の発泡体。
6. 前記外側フェーシングウエブがアルミニウム箔からなる請求項５に記載の発泡体。

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