JPS60259414A - 繊維強化フオ−ムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、低温液化ガス特にＬＮＧの如き超低温液化
ガスの貯蔵容器等に使用する繊維強化断熱フオームの製
造方法に関する。

（従来の技術） 細長いガラスフィラメントからなる網状補強材をもつ連
続したポリウレタン泡状体製剛性パネルの製法は公知で
ある（特公昭４５−３０２３３号）。

この方法は、パネルの厚みよりも長いガラスフィラメン
トをテープの長さ方向に対して横方向に配置したガラス
フィラメント製のテープで形成したコンデンスドコクー
ンを縦方向に引張ることによって、ガラスフィラメント
を種々の方向に交差配分し、しかもその厚さをテープの
初めの厚さの約２０倍に膨張させその上下にガラス膜又
はガラス網を積層し、所望のパネル厚みに押圧した後ポ
リウレタン原液を噴霧し、発泡硬化させる方法であるが
、ガラスフィラメントのフオーム内における均一分散が
困難である上、ガラスフィラメント内に初期に内蔵され
ている空気がフオーム中に残存して大きな空間を生じ易
く、建材等の断熱パネルとしてであれば余り大きな問題
にはならないが、−１６２℃のＬＮＧ用断熱材の場合に
は断熱性の低下だけでなく、クラック発生の原因となっ
て長期の使用に耐えないという致命的欠陥を生起する欠
点があった。

又、フィラメント或はストランド状のガラス繊維の複数
層からなり、互いにガラス繊維の複数層はほぼ平行に、
且つ各層のガラス繊維の長平方向が各隣接層のガラス繊
維の長手方向と交叉させ、硬質発泡体がマットのガラス
繊維間の間隙を完全に充填させたことを特徴とする構造
用積層品も公知である（特公和５７−５８２９４号）。

しかしながら、この方法で得られるガラス繊維強化フオ
ームは、ガラスフィラメント同志にからみ合いがないの
で断熱性の面では極めて好ましい性能を示すが、１６２
℃という超低温条件下ではフオームにクラックが発生し
易い欠点がある。これ迄の所プラスチックマテリアルｖ
ｏ１．１６．Ｎｏｌ０（１，９７５年）に紹介されてい
るガラス繊維のメツシュを低温側表面層にライニングす
るＭＬシステムが最も適当な断熱工法とされているが、
この方法はスプレーフオーム工法であるためウレタンの
スプレーロスが大きく、工場生産が困難という難点があ
った・ （発明の目的） 本願は、ＬＮＧのような超低温液化ガス容器の断熱材と
して用いた場合、優れた断熱性と長期の使用に耐える補
強効果を有する繊維強化フオームを、安定して量産し得
る製造方法を提供せんとするものである。

即ち、長い繊維からなる帯状のストランドマツ１−で、
各繊維を可及的少量の粉末状バインダーでランダム方向
に交錯させながら粗く部分的に結合させたものを、少く
とも２層好ましくは３〜６層積層し１発泡性合成樹脂原
液を散布した後、この発泡性原液が１発泡し始めない時
期に、ストランドマット上面に発泡性原液が滲じみ出す
迄圧縮して各繊維間に内包された空気を完全に排出させ
る。

その後発泡性原液を発泡させることによって１発泡圧で
粉末状バインダーによる結合部を解離させると共に、各
繊維間の空間をフオームで充満させてクラック発生の原
因となる空気溜り（ボイド）の形成を防止しつつ、自由
発泡を実質的に制限する加圧ゾーンを通過させることに
よって、フオーム成形体の上面平担性と厚みの制御を行
い、各繊維のからみ合いを残しながら均一に発泡体中に
繊維を分散させた強化フオームを製造する方法である。

（発明の構成） 本願で使用されるストランドマットはガラス繊維が最適
で、その他ポリアミドやポリエステルのような合成繊維
、炭素繊維やセラミック繊維のような無機繊維等も使用
可能である。繊維のフィラメントは特に制約はないが、
好ましくは２５ミクロン以下の長いフィラメントから作
られたストランドマットで、１枚のマットの厚さが３〜
５ＩＩＩｎ程度のものが好適で、通常５０ｍ以上の長い
帯状のマットが生産に使用される。このストランドマツ
１−は、ガラス繊維の場合について例示すると、各フィ
ラメントはポリウレタン樹脂等の繊維集束剤で処理され
、互いフィラメントのからみ合いを保持させるために粉
末状の樹脂バインダーで部分的に結合させたものを用い
る。

粉末状の樹脂バインダーは、マット形状を保持し得る範
囲で可能な限り少いものがよく１通常繊維重量の５％以
下最適には１．５〜３．５重量％の範囲のものである。

粉末状樹脂バインダーの使用量が５重量％以上になると
、発泡性合成樹脂原液の発泡圧では解離が困難となり、
従って均一な繊維の分散状態のフオームが得られ難くな
る。一方１８５重量％以下の使用量ではフィラメント同
志の結合が充分でなくストランドマットとしての形状保
持が困難となる。

本願の繊維強化フオームをメンブレン方式のＬＮＧ用断
熱材として用いる場合、フオーム中のガラス繊維の好ま
しい含有率は６〜３０重量％、Ｉｋ適には８〜１５重量
％の範囲である。６重量％未満では低温時のクラック発
生防止効果が乏しく。

一方３０重量％以上では合成樹脂発泡性原液の発泡時に
フオームの割れや異常発泡の原因となるからである。

一般に、３〜５ｍｍ厚みの繊維のストランドマットの単
位面積当りの重量が２００〜６００発のものを用い、２
〜６層積層して１イ当りの重さを１２００ｇ程度とし、
フオームの最終成形厚みが１００〜１５０＋ｎｍとなる
ように発泡成形するのがよい。尚ストランドマットの長
手方向の接続は、各層の接続部を少しずつ長手方向にず
らせると継ぎ目の異和感が少なく、均一な分散状態を得
るのに好都合である。

本願で使用される発泡性合成樹脂の原液は、室温で混合
された後泡立ちにより白濁し始める迄の時間即ちクリー
ムタイムが１〜３分程度の比較的初期反応の遅い配合系
のものが好適で、一般に硬質ポリウレタンフォーム又は
フェノールフオームが使用される。このクリームタイム
の遅い系を用いるのは、ストランドマット上に吐出され
た発泡性原液がまだ低粘度の間に、ストランドマットを
”’　ｈｍｂｖフィーｙ）−ｙ　ｈＭＯ１ｌＱ＠ａｈＴ
ｂ、−１ｓｘｉａ排出させると共に発泡性原液で置換し
、充分均一に含浸させることが本願の目的を達成する上
で極めで重要であるからである。

この、際の、ストランドマットの圧縮度も重要な因子で
、圧縮率が大きすぎると、発泡時にフオームの割れが起
り易く、又圧縮率が／ＪＮさすざると、均一に発泡性Ｋ
Ｍを含浸させることができずに空気が残存して、フオー
ムに空洞を形成し低温時のフオームのクラック発生の原
因となる。好ましい圧縮度は、原液がストランドマット
の上面全域に滲じみ出る程度に圧縮することである。こ
の圧縮は　、どのような手段によってもよいが、連続生
産する場合には多数のロールを並べ、ロールとコンベヤ
ーとの間隙を徐々に小さくするように配置するのが望ま
しい。尚ロールでストランドマットを圧縮すると、発泡
性原液は幅方向の端縁部に集まる傾向を示すので加圧ロ
ールとしては凹レンズの断面形状のように、中央部の径
が小さく両端部の径を大きくしたロールの使用が推奨さ
れる。均一径のロールを用いる場合には、コンベヤーの
両端部に　１に 堰を設けて、原液を押し戻すような手段を講じてもよい
。又加圧時に原液が後方へ押し戻されて新しく吐出され
た原液の混ざり合うのを防止するために、この含浸ゾー
ンのコンベヤーに傾斜を設けてもよい。或は加圧しすぎ
ないように、加圧ロールは一定圧力以上になると浮き上
がるような装置を付加して、より好ましい含浸状態を得
るような工夫をするのも望ましいことである。

発泡性原液はストランドマットの進行方向とは略々直角
方向に吐出ノズルを移動させるトラバース方式でストラ
ンドマット上に散布してもよく、又複数個のスプレーガ
ンを横方向に並べて散布する方法をとってもよい。或は
ストランドマットの積層数によっては、予じめコンベヤ
ー上に原液を散布した後ストランドマットを載置する方
法を用いてもよいし、これらを併用してもよい。

均一に発泡性原液がストランドマットに含浸され、次い
で発泡が開始される段階においては、発泡性原液の発泡
圧よりも僅かに大きい圧力で液の自由発泡を抑制するこ
とによって、フオームの厚みの制御とフオームの上面の
平坦性を持たせるようにすることが必要である。この加
圧手段としては、上下の面材面に多数本のロールを並べ
、下側ロールは固定し、上側ロールは液の発泡圧よりも
僅かに大きい圧力で加圧できるような、圧力可変装置を
もったロールとするどとが望ましい。発泡性原液の発泡
圧は配合処方によって異り、硬質ポリウレタンフォーム
の場合通常１〜３′５Ｑ程度であるので、この場合は１
．１〜５砂の圧力に調整゛するのが好ましい。この場合
も発泡の初期段階では。

僅かな圧力で上側ロールは浮き上がるようにし。

発泡の後期の段階では液の発泡圧よりもかなり′大きい
圧力で加圧できるように配慮して、所望の発泡成形品厚
みに調整することが望ましい。

発泡が略々完了した成形品は、漸次硬化が進行するが、
この段階では、上下にスチールベルトコンベヤーを配置
して、大圧力で加圧して成形品の寸法形状を保持させる
と共に発泡成珍品を次の切断工程へ送り込むための駆動
の補助手段としても利用することができる。尚スチール
ベルトを加熱してフオームの硬化を促進させることもで
きるし。

又スチールベルトと切断装置の間に加熱装置を配して硬
化を促進させるようにしてもよい。

発泡成形体の上下面に積層する面材は、紙１合成樹脂フ
ィルム、金属の薄板、布状物のような柔軟性のあるもの
が好ましいが、必要に応じて剛性の大きい石こう板やプ
ラスチック板、木版、金属板のような建材用として用い
られる公知の種々の板状体を上下又は片面に使用するこ
ともできる。

又紙に離型処理したり、接着性の小さい弗素樹脂やポリ
オレフィンのような合成樹脂フィルムを上下面材として
用い、成形品の硬化完了後剥離して面材のない発泡成形
品を製造することもできる。

（実施例） 実施例　Ｉ Ｐ液とＲ液の２成分系硬質ポリウレタンフォーム用原液
を用い、第１図に示した製造装置によりガラス繊維強化
ポリウレタンフォームを製造した。

硬質ポリウレタンフォーム用原液は、Ｐ液（ポリイソシ
アネート成分）の粘度が４５０センチボイズ（２０℃、
Ｂ型粘度計による測定）、　Ｒ液（ポリオールに各種配
合剤をプレミックスした成分）の粘度が２２００”ｔ！
：／チポイズ（２０’Ｃ１Ｂ型粘度計使用）で、Ｐ液の
液温を２０℃、Ｒ液の液温を２５℃に調整し１両者を１
＝１で等量混合した場合のクリームタイムは１分３５秒
、発泡により最高の厚みに達した後タックフリーになる
迄の時間が１０分であった。

第１図の装置は、幅１．２ｍ、ガラス繊維のストランド
マットの送り出し位置（１）から硬質ポリウレタンフォ
ーム原液の吐出口（２）迄の距離が１．５ｍ、吐出口か
らガラスストランドマットの加圧開始点（３）迄が一１
ｍ、加圧含浸ゾーンの距離（３１）〜（３３）が２ｍ、
発泡開始点（４）からスチールベルトコンベヤー（５）
迄の距離が３ｍ、スチールベルトコンベヤーの長さを６
ｍとし、又コンベヤー（６）のスピードは１．５ｍ　／
分、ミキシングヘッドの幅方向へのトラバーススピード
ｊ＊３０ｍ／分に調整して硬質ポリウレタンフォーム用
混合原液を２９ｋｇ／分で吐出させた６−使用したガラ
ス繊維はフィラメント径１５μ、単位面積画りの重量が
３００％で、厚さが約、５ｍｍのストランドマットで粉
末状バインダー樹脂はガラス繊維重量に対し２．５重量
％用いて軽くからみ合わせたもので幅１ｍ、長さ５０ｍ
のものを４層積み重ねて用いた。

又面材（１０）、（１１）は上下共に単位面積当りの重
量が７５弾のクラフト紙を用いた。尚ガラスストランド
マットは送り出し後、予備圧縮治具（１２）で約１／２
厚みに圧縮し、ミキシングヘッドの吐出口（２）より硬
質ポリウレタンフォーム原液を吐出させ、含浸ロール（
３１）、（３２）、（３３）でガラスストランドマット
の上面に硬質ポリウレタンフォーム原液が滲じみ出す迄
漸次圧縮率を大きくして圧縮した。この圧縮の初期では
まだ硬質ポリウレタンフォーム原液は発泡反応は始まっ
ておらず、途中から白濁し始め発泡開始２点（４）近辺
で急激な泡立ちによる膨張が始まった。この際発泡開始
した泡状体の上面を、平担にする程度に軽く加圧できる
高さ調節可能な加圧ロール（４１）　（４２）　（４３
）　（４４）を所望高さに順次並べて加圧した。この加
圧ロールの高さは、フオームが自由発泡する時の時間と
フオーム高さの関係をめ、それよりも５％低い位置にそ
れぞれ設定した。（４４）の加圧ロールに達した時には
フオームの高さは略々１５０ｍになった。

その後、コンベヤー（６）のスピードと同調させた上下
１対のスチールコンベヤー（５）　（５’）を通過させ
て、正しくフオームの高さを１５０ｍに調整させ、完全
に硬化が終った段階で所望長ざ例えば３０００ｍｎにカ
ッター（図示していない）で裁断して高さ１５０ｍｎ＋
、幅１０００ｍ＋のガラス繊維強化ポリウレタンフォー
ムを得た。フオームの密度はｏ、ｏｇ７１＝ｊであった
。得られたガラス繊維強化ポリウレタンフォームの高さ
７５＋ａｍ、幅５００＋ｎｍ、長手方向に前から１５０
０＋ｎｍ即ち中心位置、高さ７５ｗｍ、幅５００　ｗｎ
、長手方向前から７５０ｍ、及び２２５０ｍｍの位置、
及び高さ１１０ｍｎ、幅５’００＋ｎｍ、長手方向前か
ら２２５０＋ｎｍの各位置の近辺からそれぞれ３０　Ｘ
　３０　Ｘ　３０ｗｍの試片を３個ずつ切り出し、ＡＳ
ＴＭ　Ｄ−１６３２−１９７２に記載の方法に準拠して
引張りヤング率を測定し、その平均値μをめ、個々の測
定値のバラツキの標準偏差（σ）より引張りヤング率の
変動係数（Ｃ）を次式によりめた所。

Ｃ＝手 Ｃは０．０４と極めてバラツキが小さく、従ってガラス
繊維が均一に分散しているとみることができる。

比較例 ガラス繊′維ストランドマットの粉末状樹脂バインダー
量が、ガラス繊維重量に対して５．５％と比較的密に結
合させたものを用いた以外は全〈実施例１と同様にして
ガラス繊維強化ポリウレタンフォームを得た。得られた
フオームの密度は０゜ｏａ９（＆りとほとんど変らなか
ったが、引張りヤング率の変動係数（Ｃ）は０．２５と
大きく、従ってガラス繊維の分散は本願のものより相当
劣るものであった。

実施例２〜７ ・で　フリー発泡密度がｏ、ｏｓ５（ＹＡ）のポリウレ
タ１　、ア□。□□いヵう８工８８う２，７゜トの単位
面積当りの重量と積層数及び原液の吐出量を第１表に示
した範囲で変えることによって、フオーム中のガラス繊
維の含有率を変化させたガラス繊維強化ポリウレタンフ
ォームを実施例１と同様にして得た。それぞれのフオー
ム密度及びガラス繊維含有率は第１表に併記した通りで
あった。

このようにして得たガラス繊維強化硬質ポリウレタンフ
ォームから厚さ１５０ｍｍ、幅６００節、長さ６００Ｉ
１ｗ１１の大きさの試片を切り取り、プラスチックマテ
リアルｖｏｌ　１６、Ｎｏ、　１０（１９７５）に掲載
のｒ”Ｍ　Ｌ　Ｓｌｓｔｅｍ’″ウレタンフオームによ
る内側防熱」に記載されている小型模型テストに準じて
、試片の四周に木枠を接着剤で接着して拘束し、液体窒
素で片面側から８時間冷却する静的試験の場　を合の耐
クラック性、及び、静的試験でクラックの発生しなかっ
た試片につき、中央に長さ５０ｍｍ。

深さ１０＋ｍ＋のノツチを入れ、更に６時間液体窒素で
冷却を続けて、ノツチからのクラックの伝播状況を調べ
た。次いで冷却状態の試片に楔落下衝撃試験を行いクラ
ックの発生状況を調べた。その結果を第２表に示した。

（発明の効果） ガラス繊維のストランドマットで強化しないフオームは
、液体窒素で冷却するだけでクラックが発生するのに対
して、ガラスストランドマット強化フオームは単なる冷
却だけではクラックの発生は認められなかった。しかし
ながらノツチテスト及び模落下衝撃テストの結果からは
ガラス繊維含有率がガラス繊維強化フオーム重量に対し
て８〜．１５％の範囲であり、且つガラスストランドマ
ットの粉末樹脂バインダーの割合がウレタンフオームの
発泡圧によって解離し得る範囲に粗に結合させることに
よって、均一なガラス繊維の分散状態のフオームが得ら
れるので液化天然ガスのような超低温ガス貯蔵用容器等
の断熱材として優れた断熱性と長期耐久性を有する繊維
強化フオームを得ることができ、省エネルギーの面から
極めて工業的に有用な技術ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維強化フオームを製造するための一
実施例を示す装置の側面図である。 １：ストランドマット ２：吐出ノズル ３１、３２．３３　：含浸ロール ４１．４２．４３．４４　：加圧ロール５．５＝スチー
ルベルト ６：コンベヤー １０．１１　：面材 １２：予備圧縮治具 特許出願人　東洋ゴム工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続した帯状のストランドマットと合成樹脂発泡性原液
   とを一体的に発泡硬化させた繊維強化フオームを製造す
   る方法において、繊維がランダム方向に交錯し且つ少量
   の粉末状バインダーによって粗に結合したストランドマ
   ットを少くとも２層以上積層して使用し、散布された合
   成樹脂発泡性原液が発泡反応を開始しない段階で、スト
   ランドマット上面に合成樹脂発泡性原液が滲じみ出る迄
   ストランドマットを圧縮し１次いで、合成樹脂発泡性原
   液が自由発泡によって到達する厚みを実質的に制限する
   範囲の加圧ゾーンを通過させながら発泡させることによ
   って、前記ストランドマットの粉末状バインダーの結合
   部を解離させ合成樹脂発泡体中に繊維を均一に分散させ
   ることを特徴とする繊維強化フオームの製造方法。