KR20210114404A - 저온 유체용 탱크의 단열 구조체 및 그 시공 방법 - Google Patents

저온 유체용 탱크의 단열 구조체 및 그 시공 방법 Download PDF

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KR20210114404A
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가즈히코 요시무라
히사아키 히라카와
마사토 하야시
준지 사사노
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닛신보 케미칼 가부시키가이샤
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Abstract

탱크의 외측에, 탱크 외벽(1)을 복수의 구획(X)으로 구획하도록, 탄성 스페이서(2)를 설치하는 공정과, 적어도 구획(X) 내에 스프레이 발포 우레탄(4a)을 충전하는 공정을 가지는 시공 방법에 의해, 저온 유체용 탱크의 단열 구조체를 형성한다.

Description

저온 유체용 탱크의 단열 구조체 및 그 시공 방법
본 발명은, 액화천연가스(LNG)나 액화 질소 등의 저온 유체용의 탱크의 외벽에 형성되는 단열 구조체 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
근래, 환경 보전의 관점으로부터, 선박의 배출 가스 규제의 강화가 심해지고 있고, 이것에 따라, LNG를 연료로 하는 선박의 도입이 진행되고 있다. LNG 연료선(船)이나, 이러한 선박으로의 연료 보급을 행하는 LNG 벙커링선(bunkering船)에는, LNG 탱크가 탑재되어 있다.
LNG 탱크는, 이와 같이, 지상에 설치되는 것 뿐만 아니라, 선박에서의 수송용 및 연료용의 탱크도 수요의 증가가 전망된다.
LNG는, 상압(常壓) 하에서의 비점이 약 -162℃이며, 탱크 내의 LNG가 탱크의 외부 온도의 영향을 받아 증발하는 것을 억제하기 위해, LNG 탱크는 저온으로 보온될 필요가 있다. 이 때문에, LNG 탱크는, 외벽에 단열 구조체가 실시된다.
또, 액화 질소(상압 하에서의 비점：약 -196℃)나 액화 산소(상압 하에서의 비점：약 -183℃) 등의 저온 유체를 저류(貯留)하는 탱크도, LNG 탱크와 마찬가지로, 외벽에서의 단열성이 뛰어난 것이 원해진다.
저온 유체용 탱크의 단열 구조체는, 단열재를 이용한 단열층에 의해 구성되는 것이 일반적이고, 그 공법으로서는, 패널 공법과 스프레이 공법으로 크게 구별되고, 종래는, 패널 공법이 일반적인 공법이었다.
상기 패널 공법은, 탱크에 스터드(stud) 볼트나 너트, 브라켓 등을 장착하여, 경질 폴리우레탄 폼(경질 PUF) 등으로 이루어지는 복수의 단열 패널을 고정하는 것에 의해 단열층을 형성하는 공법이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).
또, 상기 스프레이 공법은, 저온 유체용 탱크의 외벽을, 경질 PUF의 스프레이(내뿜음)에 의해 피복하여, 단열층을 형성하는 공법이다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조.).
특허 문헌 1 : 일본실용신안공개 소61－156797호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 소58－80071호 공보
경질 PUF에 의한 단열재는, 금속제의 저온 유체용 탱크보다도 선팽창 계수가 크다. 이 때문에, 상온에서 형성된 단열층은, 저온 유체에 의해서 냉각되었을 때의 수축량이 탱크의 수축량보다도 커서, 탱크 외표면과 평행한 방향으로의 응력이 생긴다.
또, 금속제의 저온 유체용 탱크는, 열전도율이 높아, 저온 유체가 배출되면, 급속히 승온하기 시작하는 것에 비해, 보다 열전도율이 낮은 경질 PUF는, 탱크보다도 더디게 승온하기 시작한다. 이 때문에, 단열층의 열팽창이, 탱크의 열팽창보다도 더뎌, 단열층에 생기는 응력이 증대되기 쉽다.
게다가, 냉각 중 및 승온시 이외에도, 가스의 증발에 따른 탱크 내압(內壓)의 상승에 의해서 탱크가 팽창하여, 단열층에 생기는 응력을 증대시킨다.
상기 패널 공법에서는, 복수의 단열 패널을 전면에 깔도록 배치하는 것에 의해서 단열층이 형성되고, 각 단열 패널 사이의 줄눈부에, 해당 단열 패널의 수축 및 팽창에 의한 치수 변화나 변형에 추종하여 변형할 수 있는 완충재로서, 예를 들면, 글라스 울 등이 나중에 삽입된다. 이 완충재에 의해서, 탱크와 경질 PUF의 선팽창 계수나 열전도율의 차이에 기인하는 응력에 의한 단열층의 크랙 등의 파손이 억제된다.
그렇지만, 패널 공법은, 소정 형상 및 소정 사이즈의 단열 패널을 1매씩 설치하는 공정, 및 줄눈부에 완충재를 삽입하는 공정에, 다대(多大)한 노력 및 공기(工期)를 필요로 한다. 게다가, 미리 공장에서, 탱크 형상에 따라 소정 형상 및 소정 사이즈로, 경질 PUF를 패널화해 두지 않으면 안되어, 코스트도 커진다고 하는 과제를 가지고 있다.
한편, 상기 스프레이 공법에서는, 보다 짧은 공기로, 보다 저코스트로, 심(seam)이 없는 단열층을 형성할 수 있지만, 스프레이에 의해 일체화된 경질 PUF는, 상기와 같은 응력에 의한 크랙 등의 파손이 생기기 쉽다.
단열층의 소정의 두께 위치에 글라스 메쉬 등의 크랙 방지층 등을 마련한 경우라도, 탱크 접촉면으로부터 생긴 단열층의 크랙이 표면에까지 도달하지 않도록 방지하는 것은 곤란했다.
또, 상기 특허 문헌 2에서는, 경질 PUF의 스프레이시에, 탱크 외표면에 경질 PUF에 의한 스페이서를 접착하는 것으로 하고 있지만, 이 스페이서는, 탄성을 가지고 있지 않고, 또, 탱크 외표면을 복수의 영역으로 구획하고 있는 것이 아니며, 스프레이하는 경질 PUF의 층을 균등한 두께로 하기 위한 기준에 지나지 않는 것이다. 이러한 스페이서에 의해서는, 단열층에 생기는 응력을 완화하여, 단열층에서의 크랙 등의 발생을 충분히 억제할 수 있다고는 말하기 어렵다.
이 때문에, 종래의 스프레이 공법에 의해 형성된 단열층은, 저온 유체용 탱크의 최초의 냉각시나, 저온 유체가 배출되어 탱크가 승온할 때에 발생하는 크랙 등의 파손을, 문제점 발생시 또는 정기적인 메인터넌스시에 보수하는 것이 불가결이었다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 저온 유체용 탱크의 외부 단열에서, 단열성이 뛰어나고, 온도 변화에 따른 크랙 등의 파손의 발생을 억제할 수 있고, 또한, 저비용으로, 시공 용이성에도 뛰어난, 저온 유체용 탱크의 단열 구조체 및 그 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 저온 유체용 탱크의 단열 구조체는, 탱크 외벽에 스프레이 공법 등에 의한 현장 발포 우레탄을 형성할 때에, 소정의 탄성 스페이서를 마련하는 것에 의해, 온도 변화에 따른 크랙 등의 파손의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명에 의하면, 이하의 [1] ~ [10]이 제공된다.
[1] 탱크의 외측에, 해당 탱크의 외벽을 복수의 구획으로 구획하는 탄성 스페이서와, 적어도 상기 구획 내에 현장 발포 우레탄을 구비하고 있는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[2] 상기 탄성 스페이서가, 탄성 재료를 함유하는 [1]에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[3] 상기 탄성 스페이서가, 상기 탄성 재료와, 상기 탄성 재료보다도 강성이 높은 재료를 포함하는 복합재로 이루어지는 [2]에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[4] 상기 탄성 재료보다도 강성이 높은 재료가, 적어도 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 [3]에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[5] 상기 탄성 재료가, 글라스 울, 멜라민 폼, 페놀 폼 및 연질 우레탄 폼으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 [2] ~ [4] 중 어느 하나에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[6] 상기 현장 발포 우레탄이, 탱크 외표면에 대해서 복수의 층이 적층되어 있고, 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 층 사이에, 그물코 모양 보강층을 구비하고 있는 [1] ~ [5] 중 어느 하나에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[7] 상기 탱크 외표면에 접하는 베이스층을 구비하고 있는 [1] ~ [6] 중 어느 하나에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[8] 상기 현장 발포 우레탄의 최외표면에 방습층을 구비하며, 상기 방습층이 수지 코팅층, 알루미늄 박(箔) 방습 시트 및 알루미늄 방습 테이프로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 [1] ~ [7] 중 어느 하나에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[9] 상기 탄성 스페이서가, 50~300mm의 높이 및 10~200mm의 폭을 가지는 [1] ~ [8] 중 어느 하나에 기재된 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
[10] 탱크의 외측에, 해당 탱크 외벽을 복수의 구획으로 구획하도록, 탄성 스페이서를 설치하는 공정과, 적어도 상기 구획 내에 스프레이 발포 우레탄을 충전하는 공정을 가지는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체의 시공 방법.
본 발명의 저온 유체용 탱크의 단열 구조체에 의하면, 저온 유체용 탱크의 외부 단열에서, 단열성이 뛰어나고, 온도 변화에 따른 크랙 등의 파손의 발생을 억제할 수 있어, 메인터넌스의 부담을 경감할 수 있다. 게다가, 저비용으로, 종래의 일반적인 공법인 패널 공법보다도 용이하게 시공할 수 있다.
또, 본 발명의 시공 방법에 의하면, 상기 단열 구조체를 바람직하게 형성할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서의 단열 구조체의 단면 모식도이다.
도 2는 탄성 스페이서를 조합시켜 구획을 형성하는 형태의 일 예를 나타낸 개략 사시도이다.
도 3은 탄성 스페이서의 가이드 부재의 일 예를 나타낸 개략 사시도이다.
도 4는 탄성 스페이서의 형상예이다.
도 5는 탄성 스페이서를 조합시켜 구획을 형성하는 도 2와 다른 형태의 개략 사시도이다.
도 6은 탄성 스페이서에서의 복합재의 예이다.
이하, 본 발명의 저온 유체용 탱크의 단열 구조체 및 그 시공 방법에 대해서, 상세하게 설명한다.
본 발명의 저온 유체용 탱크의 단열 구조체는, 탱크 외측에, 탱크 외벽을 복수의 구획으로 구획하는 탄성 스페이서와, 적어도 상기 구획 내에 현장 발포 우레탄을 구비하고 있다.
이와 같이, 현장 발포 우레탄에 의한 단열층에서, 소정의 탄성 스페이서를 마련하는 것에 의해, 온도 변화에 의해 단열층에 생기는 응력이 완화되고, 크랙 등의 파손의 발생이 억제되어, 저온 유체용 탱크에서, 양호한 단열 성능을 유지할 수 있다.
[탱크]
본 발명의 단열 구조체를 형성하는 대상의 탱크는, 저온 유체용 탱크이다. 상기 탱크는, 상온보다도 저온의 유체가 저류(貯留)되는 탱크이며, 본 발명의 단열 구조체는, 특히, 상술한 바와 같이, LNG나 액화 질소, 액화 산소 등의 영하의 초저온 유체를 저류하는 탱크에서, 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다. 상기 탱크의 재질은, 일반적으로, 스테인리스강 등의 금속제이다.
상기 탱크의 형상이나 사이즈 등은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상은, 구형(球形)이나 방형(方形), 원통형, 실린드리칼형(원통 캡슐형) 등이며, 선박 등에 탑재되는 것이라도, 지상에 설치되는 것이라도 좋다.
[탄성 스페이서]
탄성 스페이서는, 탱크 외벽을 복수의 구획으로 구획하도록 설치된다. 그리고, 상기 구획 내에, 현장 발포 우레탄이 마련된다.
단열재인 현장 발포 우레탄이, 상기 탄성 스페이서에 의해 구획되어 있고, 또, 탱크와의 열수축량 및 열팽창량의 차이에 기인하여 생기는 상기 현장 발포 우레탄의 치수 변화나 변형에 대응하여, 상기 탄성 스페이서가 탄성 변형하는 것에 의해, 해당 현장 발포 우레탄에 생기는 크랙 등의 파손의 발생이 억제된다.
상기 탄성 스페이서는, 상기와 같이, 상기 현장 발포 우레탄의, 탱크와 다른 치수 변화나 변형에 대응하여 변형할 수 있는 탄성을 가지고 있다.
현장 발포 우레탄을 저온 유체용 탱크의 외표면에 접촉시킨 경우, 해당 현장 발포 우레탄의 탱크 접촉면에서는, 예를 들면, 길이 1m에 대해, 최대 5mm 정도의 치수 변화를 생기게 하는 것이 일반적이다. 이 때문에, 상기 탄성 스페이서는, 그 폭방향으로 10mm 정도 압축한 경우에, 그 압축을 해제하면, 원래의 폭으로 되돌아가는 탄성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 본 발명에서 말하는 탄성 재료란, 이러한 물성을 가지는 것을 의미하는 것으로 한다.
상기 탄성 스페이에 의해 구획되는 구획의 형상 및 사이즈는, 상기 탱크의 형상이나 사이즈 등에 따라 적절히 설정된다. 예를 들면, 용량 약 100m3 이상의 탱크의 경우, 단열성 및 상기 현장 발포 우레탄에서의 크랙 등의 파손의 발생 억제나 시공 효율 등의 관점으로부터, 상기 탄성 스페이서에 의한 구획 면적은, 0.1~1.5m2 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2~1.4m2, 더 바람직하게는 0.3~1.3m2이다.
또, 상기 현장 발포 우레탄에서의 크랙 등의 파손의 발생을 억제할 수 있는 상기 탄성 스페이서의 설치 간격은, 상기 탱크의 재질의 선팽창 계수, 및 상기 현장 발포 우레탄의 선팽창 계수, 인장 강도 및 인장 탄성률 등으로부터, 계산에 의해 구할 수 있다. 간이적으로는, 상기 탱크의 냉각 온도에서의 상기 현장 발포 우레탄의 수축량을 구하여, 현장에서의 작업성을 고려하여, 추측할 수 있다.
예를 들면, 상기 현장 발포 우레탄의 선팽창 계수가 5×10-5[/℃] 인 경우, 해당 현장 발포 우레탄의 수축율이 1% 정도까지는 크랙 등의 파손이 생기지 않는 것이 확인되어 있기 때문에, 상기 탱크 외표면과 기온과의 온도차가 200℃라고 가정하면, 상기 탄성 스페이서의 설치 간격은 0.5~2m인 것이 바람직하고, 0.7~1.5m인 것이 보다 바람직하며, 0.8~1.2m인 것이 더 바람직하다.
상기 탄성 스페이서는, 시공 용이성 등의 관점으로부터, 평판 모양으로 미리 복수매 형성해 두고, 이들을 이용하여, 상기 탱크 외벽이, 예를 들면, 삼각형이나 사각형 등의 대략 등면적의 바둑판 눈 모양의 복수의 구획으로 구획되도록 마련되는 것이 바람직하다.
또, 시공 효율의 관점으로부터, 상기 탄성 스페이서는, 탱크 개구 뚜껑인 돔이나 맨홀, 또, 노즐 접속부, 지지 다리부 등의 탱크 부속 부재와 탱크 본체와의 경계 부분, 또, 모서리부나 미세한 요철을 가지는 복잡한 형상의 부분 이외에, 마련하는 것이 바람직하다.
상기 탄성 스페이서의 높이는, 탱크의 외측에 마련되는 현장 발포 우레탄의 높이(두께)에 따라 적절히 설정되지만, 충분한 단열성 및 코스트 등의 관점으로부터, 50~300mm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70~280mm, 더 바람직하게는 80~250mm이다.
또, 상기 탄성 스페이서는, 탱크의 온도 변화에 의해서 상기 현장 발포 우레탄에 생기는 응력을 완화할 수 있을 정도의 폭이 필요하다. 한편으로, 탱크의 외측에 차지하는 상기 현장 발포 우레탄의 비율이 큰 쪽이, 단열성이 뛰어나기 때문에, 상기 탄성 스페이서의 폭은, 너무 크지 않은 것이 바람직하다.
상기 탄성 스페이서의 폭은, 상기 구획 면적이나 상기 탱크의 형상 등에 의하지만, 10~200mm 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~180mm, 더 바람직하게는 30~150mm이다.
상기 탄성 스페이서는, 현장 발포 우레탄 시공시의 발포압에 견딜 수 있는 탄성을 가지고 있으면, 탄성 재료만으로 구성되어 있어도 괜찮지만, 탄성 재료와, 해당 탄성 재료보다도 강성이 높은 재료(고강성 재료)를 포함하는 복합재로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 복합재로 상기 탄성 스페이서가 구성되어 있는 것에 의해, 해당 탄성 스페이서의 폭이 작아도, 상기 현장 발포 우레탄의 발포압에 견딜 수 있는 자립 강도를 유지하기 쉬워진다.
상기 고강성 재료로서는, 예를 들면, 상술한 탄성 재료의 바람직한 형태에서, 상기 탄성 스페이서의 폭방향으로 10mm 정도 압축한 것과 동등 정도의 하중을, 해당 재료의 상기 탄성 스페이서의 폭방향이 되는 방향으로 건 경우에, 변형하지 않는 것이 바람직하다.
상기 탄성 재료의 구체예로서는, 상기 현장 발포 우레탄과의 양호한 접착성 등의 관점으로부터, 글라스 울, 멜라민 폼, 페놀 폼, 연질 우레탄 폼 등을 들 수 있다.
상기 고강성 재료의 구체예로서는, 경질 PUF 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 상기 현장 발포 우레탄과 동종의 경질 PUF가 이용된다.
상기 복합재에서의 상기 탄성 재료 및 상기 고강성 재료는, 각각, 1종 단독이라도 좋고, 2종 이상이 병용되어 있어도 괜찮다.
상기 복합재에 의한 탄성 스페이서의 구체적인 구조로서는, 예를 들면, 상기 탄성 재료와 상기 고강성 재료를 탄성 스페이서의 폭방향으로 늘어놓은 병렬 구조, 상기 탄성 재료로 상기 고강성 재료를 탄성 스페이서의 폭방향으로 사이에 끼워 넣은 샌드위치 구조, 반대로, 상기 고강성 재료로 상기 탄성 재료를 탄성 스페이서의 폭방향으로 사이에 끼워 넣은 샌드위치 구조 등을 들 수 있다.
[현장 발포 우레탄]
상기 현장 발포 우레탄은, 시공 대상의 탱크가 있는 현장에 경질 PUF의 원료액 및 현장 발포기를 가져가, 그 자리에서 발포 경화시킨 경질 PUF이며, 스프레이 공법이나 주입(注入) 공법 등에 의해서 마련된다.
단열재를 현장 발포 우레탄으로 구성하는 것에 의해, 단열 패널을 이용하는 경우에 비해, 여러 가지의 탱크 형상에 대한 적응성이 뛰어나고, 용이하고 또한 저비용으로의 시공이 가능하다.
상기 현장 발포 우레탄은, 시공 용이성의 관점으로부터는, 스프레이 공법으로 마련되는 것이 바람직하다.
또, 상술한 바와 같은 돔이나 맨홀 등의 탱크 부속 부재 및 그 근방 등, 모서리부나 미세한 요철을 가지는 복잡한 형상의 부분에서는, 상기 현장 발포 우레탄이 세부까지 균질하게 마련되도록, 주입 공법으로 마련해도 좋다.
또, 이러한 복잡한 형상의 부분에서는, 해당 형상에 맞추어 제작한 경질 PUF의 성형품을 설치한 후, 현장 발포 우레탄을 충전하여, 해당 성형품과 일체화시키도록 해도 괜찮다. 본 발명은, 이러한 성형품과 현장 발포 우레탄과의 병용을 막는 것은 아니다.
상기 현장 발포 우레탄으로서는, 단열재로서 공지의 경질 PUF를 이용할 수 있다. 상기 경질 PUF는, 1액형이라도 좋고, 또, 폴리이소시아네이트 함유액과 폴리올 함유액과의 2액형이라도 좋다. 발포제는, 공지의 것을 이용할 수 있고, 예를 들면, 하이드로 플루오로 올레핀(HFO), 하이드로 클로로 플루오로 올레핀(HCFO), 하이드로 플루오로 카본(HFC), 물 등이 바람직하게 이용된다. 이들은, 1종 단독으로 이용해도, 2종 이상을 병용해도 괜찮다.
상기 현장 발포 우레탄은, 적어도 상기 탄성 스페이서에 의해 구획된 구획 내에 마련된다. 상기 현장 발포 우레탄은, 상기 탄성 스페이서의 상기 탱크 외표면으로부터의 높이 위치와 동등 정도의 높이 위치까지, 해당 탄성 스페이서가 완전히 덮이지 않는 상태로 마련되어 있어도 괜찮다. 또는, 상기 탄성 스페이서의 상기 탱크 외표면으로부터의 높이 위치보다도 높은 위치까지, 해당 탄성 스페이서가 완전히 덮여진 상태가 될 때까지, 두껍게 마련되어 있어도 괜찮다.
상기 현장 발포 우레탄은, 시공 작업성 등을 고려하여, 단층으로 구성되어 있어도 좋고, 상기 탱크 외표면에 대해서 복수의 층이 적층되어 이루어지는 것이라도 좋다.
[그물코 모양 보강층]
상기 현장 발포 우레탄이, 상기와 같은 복수의 층의 적층 구성인 경우, 크랙 등의 파손의 억제 효과를 보다 높이는 관점으로부터, 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 층 사이에, 그물코 모양 보강층을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 그물코 모양 보강층으로서는, 예를 들면, 글라스 크로스(글라스 메쉬), 금속 메쉬, 카본 크로스(카본 메쉬), 천연 섬유 크로스 등을 들 수 있다. 상기 그물코 모양 보강층은, 1종 단독으로 형성되어 있어도 좋고, 2종 이상이 병용되어 있어도 괜찮다.
상기 그물코 모양 보강층은, 1층만이라도 좋고, 또는, 상기 현장 발포 우레탄의 복수의 층 사이 각각에 형성되며, 복수층 구비하고 있어도 괜찮다. 또, 상기 그물코 모양 보강층은, 상기 현장 발포 우레탄의 층의 일부의 면에 대해서 형성되어 있어도 좋고, 또는, 전면(全面)에 형성되어 있어도 괜찮다.
[베이스층]
상기 탱크 외표면에는, 이것에 접하는 베이스층을 구비하고 있는 것도 바람직하다. 상기 베이스층은, 탱크 외벽의 온도 변화에 의한 신축이 상기 현장 발포 우레탄으로 전반(傳搬)하는 것을 완충하는 작용을 나타낸다.
상기 베이스층은, 예를 들면, 폴리에틸렌 시트 등의 이형(離型) 필름, 글라스 울, 멜라민 폼, 농업용 멀티 시트(구멍이 있는 폴리에틸렌 시트) 등에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 베이스층의 형성 재료는, 1종 단독이라도, 2종 이상을 병용 해도 괜찮다.
상기 베이스층은, 상기 탱크 외표면의 일부의 면에 접하여 형성되어 있어도 좋고, 또는, 전면에 접하고 있어도 괜찮다.
상기 탄성 스페이서는, 상기 베이스층 상에 마련되어 있어도 좋고, 또는, 상기 베이스층을 개입시키지 않고, 상기 탱크 외표면에 직접 접하여 마련되어 있어도 괜찮다.
상기 베이스층의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 시공 작업을 방해하지 않는 범위에서 적절히 설정할 수 있다.
[방습층]
상기 현장 발포 우레탄의 최외표면에는, 방습층을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 방습층은, 수지 코팅층, 알루미늄 박 방습 시트 및 알루미늄 방습 테이프로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고 있다. 상기 방습층은, 상기 현장 발포 우레탄의 표면 요철을 충분히 피복하고, 상기 현장 발포 우레탄에서의 내부 결로에 의한 단열 성능의 저하 및 해당 현장 발포 우레탄의 열화를 방지하는 관점으로부터, 수지 코팅층을 포함하는 것이 바람직하다. 방습층은 수지 코팅층 단독이라도 괜찮다.
상기 수지 코팅층으로서는, 방습성 및 상기 현장 발포 우레탄과의 접착성 등의 관점으로부터, 예를 들면, 폴리우레아 수지, 에폭시 수지, 1액형 아크릴 에멀전 등이 바람직하게 이용된다.
상기 방습층이, 알루미늄 박 방습 시트 또는 알루미늄 방습 테이프를 포함하는 것이, 방습 효과와 시공의 관점으로부터 바람직하다. 방습층은, 알루미늄 박 방습 시트 또는 알루미늄 방습 테이프의 단독, 혹은 양자의 병용이라도 좋지만, 수지 코팅층을 더 함유하는 것이 보다 바람직하다.
상기 방습층은, 적어도 상기 현장 발포 우레탄의 최외표면에 마련되는 것이 바람직하다. 상기 탄성 스페이서가 상기 현장 발포 우레탄에 의해 완전히 덮여져 있지 않은 경우에는, 노출되어 있는 상기 탄성 스페이서의 상부 및 상기 탄성 스페이서에 의한 구획 내의 상기 현장 발포 우레탄의 최외표면 모두, 상기 방습층에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다.
상기 방습층의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 충분한 방습 효과, 및 코스트나 시공 효율 등을 고려하여 설정된다. 통상은, 0.5~10mm 정도이며, 바람직하게는 1~8mm, 보다 바람직하게는 2~7mm이다.
상기 수지 코팅층의 두께는, 방습 효과, 및 코스트나 시공 효율 등의 관점으로부터, 통상은, 0.5~10mm이며, 바람직하게는 1~8mm, 보다 바람직하게는 2~7mm이다.
상기 알루미늄 박 방습 시트 또는 알루미늄 방습 테이프에서의 알루미늄 박의 두께는, 방습 효과, 및 코스트나 시공 효율 등의 관점으로부터, 0.1~0.001mm가 바람직하고, 0.05~0.003mm가 보다 바람직하다. 예를 들면, 알루미늄 방습 테이프로서, 시바타 주식회사제 ST방습 테이프(테이프의 두께：0.5mm, 알루미늄 박의 두께：0.007mm)를 바람직하게 이용할 수 있다.
[시공 방법]
상기와 같은 저온 유체용 탱크의 단열 구조체의 시공 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 이하에 기술하는 본 발명의 시공 방법에 의하면, 용이하고 또한 저비용으로 시공할 수 있다.
본 발명의 시공 방법은, 상기 탱크의 외측에, 해당 탱크 외벽을 복수의 구획으로 구획하도록, 탄성 스페이서를 설치하는 공정 (1)과, 적어도 상기 구획 내에 스프레이 발포 우레탄을 충전하는 공정 (2)를 가지는 것이다.
이들 각 공정은, 상기 탱크의 형상이나 사이즈 등에 따라서, 시공 작업성 등을 고려한 후, 해당 탱크의 상부, 하부 및 측면부 등의 작업 구분으로 나누어, 해당 작업 구분마다 행하도록 해도 괜찮다.
(공정 (1))
공정 (1)에서는, 상기 탱크의 외측에, 해당 탱크 외벽을 복수의 구획으로 구획하도록, 탄성 스페이서를 설치한다.
상기 탄성 스페이서 및 이것에 의해 구획되는 구획의 바람직한 형태는, 상술한 바와 같다.
상기 탄성 스페이서의 설치 방법으로서는, 시공 용이성이나 코스트 등의 관점으로부터, 상기 탱크 외벽으로의 양면 테이프 등에 의한 접착에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 상기 접착에는, 예를 들면, 방수용의 양면 부틸 테이프 등이 바람직하게 이용된다.
또, 상기 탱크 외벽에, 스터드 볼트나 너트, 브라켓 등을 장착하여, 이들에 의해, 상기 탄성 스페이서를 해당 탱크의 외측에 고정하도록 해도 괜찮다. 다만, 상기 스터드 볼트 등의 장착 작업은 수고를 필요로 하고, 또, 상기 탄성 스페이서는, 이러한 방법에 의해, 상기 탱크의 외측에 강고하게 설치되는 것은 반드시 필요로 하지 않는다. 이후의 공정 (2)의 스프레이 발포시에, 상기 탱크의 외측에, 상기 스프레이 발포 우레탄을 충전하는 구획이 유지되어 있으면 좋다.
또, 상기 탄성 스페이서는, 상술한 바와 같이, 바둑판 눈 모양의 구획으로 구획하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 하나의 탄성 스페이서(2)의 길이 방향의 단부와, 다른 탄성 스페이서(2)의 길이 방향의 단부가, 각 단부에 형성된 절입(
Figure pct00001
)에 의해서, 나무 조립 모양으로 화살표 방향으로 상호로 조립되어 교점을 형성하도록 해도 괜찮다. 도 2에서는, 동일 형상의 탄성 스페이서(2)를 4매 이용하여, 십자 형상으로 조립된다.
또는, 상기 구획의 교점이 되는 위치에, 해당 교점에서의 탄성 스페이서의 수에 따라서, 해당 탄성 스페이서의 폭의 홈을 자른 가이드 부재를 설치하는 것에 의해, 구획의 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 평판 모양의 탄성 스페이서4매의 교점이 되는 위치에는, 도 3에 나타내는 바와 같은 십자 홈을 자른 가이드 부재(10)를 설치하여, 가이드 부재(10)에, 4매의 탄성 스페이서(도시하지 않음)를 화살표 방향으로 삽입하는 것에 의해, 십자 형상으로 설치된 4매의 탄성 스페이서에 의해 바둑판 눈 모양으로 구획된 구획을 형성하는 것이 용이해진다. 상기 가이드 부재는, 상기 탄성 스페이서와 동일한 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
또, 상기 탄성 스페이서가, 자립하는데 있어서의 적절한 강도를 가지지 않는 경우에는, 예를 들면, 해당 탄성 스페이서를 밴드나 테이프 등에 의해 빡빡하게 조이거나, 파우치에 수용하여 탈기(脫氣) 밀봉하거나 하여, 압축 상태로 하는 것에 의해, 해당 탄성 스페이서에 강성을 부여하여, 확실히 자립할 수 있도록 하여 설치해도 괜찮다. 상기 탄성 스페이서는, 이러한 압축 상태에서는, 일시적으로 탄성을 가지지 않는 상태로 되어 있는 경우도 있지만, 이후의 공정 (2)에서 상기 탄성 스페이서의 높이 위치까지 상기 구획 내에 스프레이 발포 우레탄을 충전시킨 후, 또는 충전 도중에, 상기 밴드 등의 절단 또는 상기 파우치의 개봉 등에 의해 압축 상태를 해제하는 것에 의해, 신축 가능한 상태로 해당 구획을 유지할 수 있다.
또, 상기 탄성 스페이서가, 설치시에는 탄성이 충분하지 않은 경우, 후의 공정 (2)의 스프레이 발포시의 발포압에 의해서, 해당 탄성 스페이서의 탄성을 향상시키도록 할 수도 있다.
상기 탄성 스페이서가, 상술한 바와 같은 복합재에 의해 구성되는 경우, 해당 탄성 스페이서는, 상기 탱크의 외측에 설치되기 전에, 미리 복합재에 의해 형성해 두어도 좋고, 또는, 설치할 때에, 상기 탄성 재료와 상기 고강성 재료를 조합시키도록 해도 괜찮다.
상기 공정 (1) 전 또는 후에, 상기 탱크 외표면에 접하도록, 상기 베이스층을 설치해도 괜찮다.
상기 베이스층은, 상기 스프레이 발포 우레탄에 의해 피복되어, 상기 탱크 외표면에 고정되기 때문에, 이후의 공정 (2)의 스프레이 발포시에, 탈락하지 않을 정도로 가고정되어 있으면 된다. 예를 들면, 스프레이 풀이나 양면 테이프 등을 이용하여, 상기 탱크 외표면에 접착시키는 것에 의해, 설치할 수 있다.
(공정 (2))
공정 (2)에서는, 적어도 상기 탄성 스페이서에 의해 구획된 구획 내에, 스프레이 발포 우레탄을 충전한다.
상기 구획 내에 스프레이 발포를 행할 때, 경질 PUF의 발포압에 의해서 상기 탄성 스페이서를 압축시키도록, 상기 구획 내의 중앙부로부터 스프레이 발포를 개시하고, 그 후, 상기 탄성 스페이서의 주위에서의 스프레이 발포를 행하는 것이 바람직하다.
상기 스프레이 발포 우레탄의 층의 총 두께가 약 50mm 이상인 경우에는, 1층의 두께를 30~50mm 정도로 하여, 소망의 총 두께가 될 때까지 다층 스프레이를 행하는 것이 바람직하다. 상기 스프레이 발포 우레탄을 충전한 후에는, 필요에 따라서, 통상의 스프레이 공법에 의해 행해지는 양생(養生)과 마찬가지로 하여, 적절히, 양생하는 것이 바람직하다.
상기 스프레이 발포 우레탄을 충전하는 경우에는, 스프레이 후의 발포열에 의한 경질 PUF의 수축을 분산시켜 완화하는 관점으로부터, 상기 구획의 1개 건너뛸 정도의 피치로 스프레이 발포를 행한 후에, 나머지의 부분을 메우도록 하여, 스프레이 발포 우레탄을 충전하는 것이 바람직하다.
상기 스프레이 발포 우레탄에 의한 단열층을 보강하는 관점으로부터, 상기 탄성 스페이서의 높이까지 스프레이 발포 우레탄에 의해 충전한 후, 해당 스프레이 발포 우레탄을 상기 그물코 모양 보강층에 의해 덮고, 게다가, 해당 그물코 모양 보강층을 스프레이 발포 우레탄에 의해 피복하는 것이 바람직하다.
또, 상기 스프레이 발포 우레탄의 방습을 위해서, 상기 공정 (2) 후에, 상기 스프레이 발포 우레탄의 최외표면에, 수지 코팅에 의해 방습층을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 수지 코팅의 구체적인 방법은, 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 솔, 롤러, 스프레이 등에 의해 행할 수 있다.
방습을 높이기 위해서, 알루미늄 방습 테이프나 알루미늄 박 방습 시트를 이용하여, 방습층을 형성하는 것도 바람직하다.
상기 스프레이 발포 우레탄의 최외표면에 알루미늄 방습 테이프나 알루미늄 박 방습 시트를 붙이고, 그 표면에 수지 코팅하는 것에 의해, 방습층을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 스프레이 발포 우레탄의 최외표면에 수지 코팅한 후에, 알루미늄 방습 테이프나 알루미늄 박 방습 시트를 붙여, 방습층을 형성해도 좋고, 게다가 수지 코팅하여, 수지/알루미늄 방습 테이프 또는 알루미늄 박 방습 시트/수지 중 적어도 3층으로 이루어지는 방습층을 형성해도 좋다. 이와 같이, 방습층은 수지 코팅, 알루미늄 방습 테이프나 알루미늄 박 방습 시트 중 1종 단독의 층이라도 2종 이상의 다층이라도 좋고, 다층으로 하는 경우의 순서도 특별히 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다.
[단열 구조체의 시공예]
하기에 나타내는 재료를 사용하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 단열 구조체의 시공을 행했다.
〔사용 재료〕
ㆍ고강성 재료：「SE40FO」, 닛신보 케미칼 주식회사제；경질 PUF, 발포제：HFO, 코어 밀도：약 40kg/m3, 사이즈：200mm×1000mm×폭 30mm
ㆍ탄성 재료：「바소텍트(Basotect)(등록상표) G＋」, BASF 재팬 주식회사제；멜라민 수지 폼
ㆍ부틸 양면 테이프：두께 1.0mm, 폭 30mm
ㆍ글라스 울：폭 50mm, 높이 200mm
ㆍ농업용 멀티 시트：구멍이 있는 폴리에틸렌 시트
ㆍ스프레이 풀
ㆍ스프레이 발포 우레탄：「SH－450」, 닛신보 케미칼 주식회사제；경질 PUF, 발포제：HFO, 코어 밀도：약 40kg/m3
ㆍ글라스 크로스：두께 0.22mm
ㆍ수지 코팅제：「수웨르(Suwaeru)(등록상표)」, 미츠이 케미칼 주식회사제；폴리우레아 수지
또, 상기 고강성 재료 및 상기 스프레이 발포 우레탄의 경질 PUF의 코어 밀도는, JIS　7222：2005의 겉보기 코어 밀도의 측정 방법으로 준하여 측정한 값이다.
(실시예 1)
저온 유체용 탱크 외벽으로 간주한 SUS 강판(1) 상에, 경질 PUF의 블록으로부터 자른 평판 모양의 고강성 재료(2a)를 길이 방향의 단부에 절입을 넣고, 4매를 도 2에 나타내는 바와 같은 나무 조립 모양으로 하여 조립시켜 교점으로 하고, 약 가로×세로 1m인 바둑판 눈 모양의 구획(X)으로 구획하고, 부틸 양면 테이프로 붙였다.
구획(X)에, 베이스층(3)으로서 농업용 멀티 시트를, 스프레이 풀을 이용하여 붙였다.
평판 모양의 고강성 재료(2a)의 각 측면에, 탄성 재료(2b)로서 글라스 울을, 스프레이 풀을 이용하여 붙이고, 고강성 재료(2a) 및 탄성 재료(2b)의 복합재에 의한 탄성 스페이서(2)를 형성했다.
다음으로, 구획(X) 내에, 스프레이 발포 우레탄(4a)을, 높이(두께) 50mm마다, 탄성 스페이서(2)의 높이(총 두께 200mm)까지 충전했다.
스프레이 발포 우레탄(4a)의 최외층 상을, 그물코 모양 보강층(5)으로서 글라스 크로스를 이용하여 덮은 후, 그물코 모양 보강층(5) 상에, 스프레이 발포 우레탄(4b)을, 높이(두께) 50mm마다, 총 두께 200mm가 될 때까지 충전하고, 스프레이 발포 우레탄(4a 및 4b)의 합계 두께를 400mm로 했다.
그리고, 스프레이 발포 우레탄(4b) 상에, 폴리우레아 수지의 수지 코팅제를 이용하여, 두께 3mm의 방습층(6)을 형성하고, 단열 구조체의 시험체를 제작했다.
(냉각 시험)
실시예 1에서 제작한 단열 구조체의 시험체에서, SUS 강판(1)측을 액화 질소(약 -196℃)로 96시간(4일간) 냉각하는 냉각 시험을 행했다. 그물코 모양 보강층(5) 부근의 스프레이 발포 우레탄의 도 1의 점 A 및 B의 위치에서, 열전대(熱電對) 온도계로 온도의 경시 변화를 측정했다.
그 결과, 점 A의 위치에서는 -80~－70℃의 저온 정상 상태가 유지되어 있는 것이 인정되었다. 또, 점 B의 위치에서는, 외기온(약 25℃의 상온)과의 온도차가 ±5℃ 이내이었다. 이들 결과로부터, 상기 시험체의 단열 구조체는, 양호한 단열성을 가지고 있다고 말할 수 있다.
냉각 시험 종료후, 상온(약 25℃)에서 48시간 방치하고 나서, SUS 강판(1)의 표면으로부터의 50mm의 높이 위치에서, SUS 강판(1)의 면방향으로 슬라이스했다. 단열층인 스프레이 발포 우레탄(4a)에서의 크랙의 유무를 육안으로 관찰했지만, 크랙의 발생은 확인되지 않았다. 또, 해당 단열 구조체의 최외표면에, 상기 크랙의 발생 등에 기인하여 얼음 입자가 생기는, 이른바 콜드 스폿도 확인되지 않았다.
1 : SUS 강판(탱크 외벽) 2 : 탄성 스페이서
2a : 고강성 재료 2b : 탄성 재료
3 : 베이스층
4a, 4b : 스프레이 발포 우레탄(현장 발포 우레탄)
5 : 그물코 모양 보강층 6 : 방습층
X : 구획 10 : 가이드 부재
20a : 정면도 20b : 측면도

Claims (10)

  1. 탱크의 외측에, 상기 탱크의 외벽을 복수의 구획으로 구획하는 탄성 스페이서와, 적어도 상기 구획 내에 현장 발포 우레탄을 구비하고 있는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성 스페이서가, 탄성 재료를 함유하는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성 스페이서가, 상기 탄성 재료와, 상기 탄성 재료보다도 강성이 높은 재료를 포함하는 복합재로 이루어지는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄성 재료보다도 강성이 높은 재료가, 적어도 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 재료가, 글라스 울, 멜라민 폼, 페놀 폼 및 연질 우레탄 폼으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 현장 발포 우레탄이, 탱크 외표면에 대해서 복수의 층이 적층되어 있고, 상기 복수의 층 중 적어도 어느 하나의 층 사이에, 그물코 모양 보강층을 구비하고 있는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크 외표면에 접하는 베이스층을 구비하고 있는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 현장 발포 우레탄의 최외표면에 방습층을 구비하며, 상기 방습층이 수지 코팅층, 알루미늄 박(箔) 방습 시트 및 알루미늄 방습 테이프로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 스페이서가, 50~300mm의 높이 및 10~200mm의 폭을 가지는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체.
  10. 탱크의 외측에, 상기 탱크 외벽을 복수의 구획으로 구획하도록, 탄성 스페이서를 설치하는 공정과, 적어도 상기 구획 내에 스프레이 발포 우레탄을 충전하는 공정을 가지는 저온 유체용 탱크의 단열 구조체의 시공 방법.

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