NO141483B - Innvendig termisk isoleringsstruktur for beholdere med lave temperaturer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en innvendig termisk isoleringsstruktur for beholdere med lave temperaturer som inneholder væsker med lave temperaturer, omfattende flere sjikt av isolasjon hvis ytre flate er festet til beholderveggen, og en armering i form av et nettingformet materiale.

Vanligvis brukes harde polyuretan-skumstoffer til konstruksjon av termiske isoleringslag for beholdere med lav temperatur. Dette skyldes materialets gode termiske isolerings-egenskaper og at det i mange forbindelser kan bearbeides på stedet. Harde polyuretan-skumstoffer blir som kjent så å si ikke påvirket av petroleum-hydrokarboner og er ugjennomtrengelige for dem, med mindre det foreligger en brist eller en utett skjøt.

Det er tidligere blitt foreslått forskjellige fremgangsmåter for termisk isolering av stoffer med lav temperatur ved en kombinasjon av en spray-oppskummingsmetode for selve det harde polyuretan-skumstoff og et forsterkningsmateriale, hvilke fremgangsmåter også kan anvendes for fremstilling av en sekundær barriére.

Det er således foreslått termiske isoleringsstrukturer fremstilt av en kombinasjon av et spray-fremstilt, hardt polyuretan-skumstof f og et forsterkningsmateriale, hvor det sist-nevnte f. eks. består av en trådnetting eller et annet nettverk (U.S.patent 3.757.982, japansk utlegningsskrift 54.509/1973).

For oppnåelse av en effektiv isoleringsstruktur, er det i praksis nødvendig å ta i betraktning et komplisert samspill av egenskaper av det harde polyuretan-skumstoff, især stoffets avhengighet av temperatur, oppskummingsprosessen, nettverkets egenskaper, anbringelsen av nettverket m.v. Dette samspill er imidlertid ikke blitt klarlagt.

Det er videre foreslått et termisk isoleringssjikt for en beholder for frysetemperaturer, hvilket sjikt omfatter en kombinasjon av skumplast (polyuretan-skumstoff) forsterket med et komplisert, tredimensjonalt, fibrøst materiale og ..en gjennom-trengelig foring (U.S. patent 3.814.275, 3.317.074, japansk utlegningsskrift 47.926/1974). I dette tilfelle har man funnet det utilstrekkelig for den termiske isoleringsstruktur for frysetemperaturer bare å kombinere skumplast, som ikke er forsterket, med en fiber og en foring laminert med et glassnettverk.

Det er forbundet med mange vanskelige problemer å gjennomføre termisk isolering av et materiale med temperaturer under -80°C ved hjelp av skumplast, idet plaststoffets sprøhets-temperatur også må tas med i betraktning. Særlig når det gjelder innvendige, termiske isoleringsstrukturer, hvor siden er fastlagt ved omgivelses- (værelses-)temperatur, vil det skapes sterk termisk spenning på lavtemperatursiden, slik at denne lett kan briste eller ta skade ikke bare i statisk tilstand, men også som følge av ytre, mekaniske sjokk og gjentatt lasting. Problemet har derfor ikke vært enkelt å løse.

Et hovedformål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en innvendig, termisk isoleringsstruktur som er meget pålitelig og har en forholdsvis enkel konstruksjon, er rimelig og har stor motstandsdyktighet mot lave temperaturer og således ikke tar skade av termiske spenninger eller ytre, dynamisk på-virkning ved gjentatt lasting og mekaniske sjokk.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en innvendig, termisk isoleringsstruktur både for et direkte termisk isoleringssystem og et sekundært barriére/ isoleringssystem ved bruk av et materiale og en konstruksjon som er motstandsdyktig mot olje og som er væsketett.

Disse formål oppnås ved en isoleringsstruktur som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Man er kommet frem til foreliggende oppfinnelse på grunnlag av detaljerte undersøkelser av forholdet mellom egenskapene av et hardt polyuretan-skumstoff, som er oppskummet ved en spray-metode, og forsterkningsevnen av et nettformet materiale, som netting. Det har vist seg mest effektivt og hensiktsmessig for det tilsiktede formål i forbindelse med en innvendig, termisk isoleringsstruktur å velge en passende kombinasjon av tre faktorer, nemlig at skumstoffet er motstandsdyktig mot termiske psenninger ved lave temperaturer, at oppskummingsprosessen er slik at de resulterende skumstoffer ikke viser for store egen-skapsvariasjoner oq at forsterkning oppnås fra et konstruksjons-synspunkt.

I forbindelse med denne oppfinnelse betyr uttrykket "innvendig, termisk isoleringsstruktur" en struktur, hvor omgiv-elsestemperatursiden av det termiske isoleringssjikt er fast og lavtemperatursiden brukes på en slik måte at den nærmest er ube-grenset, f. eks. en termisk struktur i et skip, hvor det termiske isoleringssjikt er anordnet på skipets indre skrogflate og hvor det i rommet innenfor sjiktet er anordnet en beholder for lave temperaturer i selvbærende eller membranform. Bruk av selve det termiske isoleringssjikt som beholder for lave temperaturer i direkte kontakt med den oppbevarte væske (et direkte termisk isoleringssystem) omfattes også av betegnelsen "innvendig, termisk isoleringsstruktur".

Den termiske isoleringsstruktur ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter minst ett sjikt av et hardt polyuretan-skumstoff som er anbragt på stedet ved spray-metoden og har en sikkerhetskoeffisient som definert nedenfor på ikke mindre enn 1,5 samt et fibrøst, nettformet materiale som fikserende forsterker indre skumstofflate.

Den termiske isoleringsstruktur for en beholder med lav temperatur fremstilles ved påføring av minst ett sjikt av et hardt polyuretan-skumstoff med en sikkerhetskoeffisient som definert nedenfor på ikke mindre enn 1,5 ved en spray-oppskumm-ingsprosess og ved at skumstoffoverflaten forbindes med et nettformet materiale, fremstilt av glassfibre, naturlige eller syntetiske fibre ved hjelp av et gummi- eller klastklebestoff.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives mer de-taljert .

Ifølge oppfinnelsen benyttes en spray-oppskummingsmetode, ved hvilken en skumdannende blanding med forholdsvis stor oppskummingshastighet blir direkte påført som spray på overflaten av den gjenstand som skal gis et termisk isoleringssjikt av hardt polyuretan-skumstoff. Skumstoffet eser fritt, nesten perpendikulært på gjenstandens flate, og den således opp-nådde skumstofftykkelse etter en spray-behandling er forholdsvis liten, vanligvis 10 - 25 mm. Sammenlignet med injektoroppskumm-ing er den gjenværende spenning etter oppskumming ved spray-metoden lav. Ved spray-metoden kan dessuten et stort område behandles stort sett uten skjøt, slik at skumstoffkvaliteten i bredden nærmest blir homogen. Disse to egenskaper er særlig fordelaktige ved en termisk isoleringsstruktur for beholdere med lav temperatur som utsettes for sterk termisk spenning ved bruk. Spray-oppskumming er velkjent og vil ikke bli nærmere omtalt.

Oppfinnelsen beskjeftiger seg også med polyuretan-skumstof f ets egenskaper og sammensetning. Generelt vil uretan-skumstoffer variere sterkt fra fleksible til harde stoffer, avhengig av utgangsmaterialets sammensetning. De "polyuretanskum-stoffer" det her er tale om omfatter skumstoffer fremstilt av polyisocyanater, dvs. isocyanurater, karboddiimider og lignende. Det er hittil nesten ikke blitt klarlagt hvilke blant disse ma-terialer som er hensiktsmessige for termiske isoleringsstrukturer for væsker med frysetemperatur, som naturgass i væskeform. Det er imidlertid åpenlyst at selve polyuretan-skumstoffenes egenskaper er av primær betydning, idet tester med termisk isolering for lave temperaturer på forskjellige slags skumstoffer med ulike sammensetninger viser at antallet brudd i skumstoffene varierer sterkt med sammensetningen.

Polyuretan-skumstoffenes motstandsdyktighet mot lave temperaturer gir seg utslag i strekkfastheten (TS), bruddfor-lengelsen (EB) eller produktet av disse to faktorer (TS x EB), samt deres avhengighet av temperaturen. I praksis har det imidlertid vist seg at denne forutsetning ikke nødvendigvis holder stikk ved gjennomførte eksperimenter. Etter gjentatte forsøk viste det seg således at nedenstående koeffisient representerer et skumstoffs effektive egenskaper hva angår lave temperaturer: Sikkerhetskoeffisienten =

Strekkfastheten ( 1) av et skumstoff ved frysetemperatur Termisk spenning (1) som oppstår når skumstoffet blir

avkjølt fra omgivelsestemperatur til frysetemperatur

hvor (1) betyr en kraft perpendikulært på oppskummingsretningen. Grunnen til at den perpendikulære kraft tas med i betraktning i koeffisienten er at de fleste brudd skjer i perpendikulær retning mot en skumflate, slik at forholdet mellom skumstoffets

strekkfasthet og den termiske spenning i perpendikulær retning mot oppskummingsretningen (parallelt med gjenstandens flate) er viktig. Forholdet er her således kalt "sikkerhetskoeffisient".

Den termiske spenning registreres ved måling av størrelsen av en krympekraft som fremkalles når et skumstoff-stykke, hvis begge ender har værelsestemperatur, utsettes for en atmosfære med lav temperatur. På den annen side registreres strekkfastheten ved lav temperatur ved konvensjonelle spennings-tester med samme anordning som anvendt ovenfor. Fig. 1 viser et eksempel på en anordning for bestemmelse av sikkerhetskoeffisienten som definert ifølge oppfinnelsen. Som vist i figuren, blir en prøve A på 10 mm (bredde) x 10 mm (tykkelse) x 100 mm (lengde i (1) retningen) fra et spray-produsert sjikt av hardt polyuretan-skumstoff anbragt i et termisk isolert kammer R med øvre og nedre ende forbundet med tverrliggerne B og C og således begrenset i en lengderetning. D er en belastningsdetektor (en belastningscelle) og E, E' er jigger for forbindelse av prøven. Innsiden av kammeret R avkjøles hurtig fra omgivelsestemperatur til -192°C ved tilførsel av passende mengder flytende nitrogen og luft. Deretter kan en termisk spenning fremkalt i prøven A registreres ved hjelp av belastningsdetektoren D. Den termiske spenning blir tilnærmet konstant omtrent 15 minutter etter at temperaturen i kammeret har nådd -192°C. Deretter løsnes feste-jiggen E en gang for å frigi prøven A og spennes så fast igjen. Prøven belastes deretter mens nedre tverrstykke G føres ned og strekkfastheten ved -192°C måles. Sikkerhetskoeffisienten be-regnes således på følgende måte:

Sikkerhetskoeffisient =

Strekkfastheten ( 1) ved - 192°C ( kg/ cm2)

Termisk spenning (1) fremkalt ved kjøling

fra omgivelsestemperatur til -192°C (kg/cm<2>)

Grunnen til at temperaturen -192°C velges som grunnlag for koeffisienten, er at denne temperatur forholdsvis lett kan nås ved bruk av flytende nitrogen (-196°C) og ligger i et tempera-turområde som omfatter temperaturen for LNG (flytende naturgass)

(-162°C) eller de fleste kryogene væsker. De fleste konvensjonelle skumstoffer med dårlig motstandsevne mot lave temperaturer vil briste og brytes ned, selv om de bare er avkjølt til -192°C ved denne prosess, hvis sikkerhetskoeffisienten er lavere enn 1.

Det ble utført gjentatte prøver ved lave temperaturer under statiske forhold og ved sjokk med henblikk på forholdet mellom sikkerhetskoeffisienten og motstandsdyktigheten mot lav temperatur, som vist i eksemplene som vil bli omtalt nedenfor. På grunnlag av disse forsøk ble det påvist at verdien av koeffisienten ikke må være mindre enn 1,5, fortrinnsvis ikke mindre enn 2,0. På overflaten av det spray-produserte skumstoffsjikt dannes en ytre hud med større tetthet enn i sjiktets kjerne.

Den ytre hud hadde en tetthet som var ca. 2-10 ganger så stor som kjernens og en tykkelse på ikke mer enn 0,3 mm, vanligvis i nærheten av 0,1 mm, sammenlignet med 10 - 25 mm indre kjerne,

skjønt tykkelsen varierer avhengig av betingelsene for skumdann-elsen. Den ytre hud er naturligvis hardere og har lavere bruddforlengelse enn den indre kjerne. Ved vurderingen av skumstoff-egenskaper er det derfor av betydning å ta hensyn både til den ytre hud og den indre kjerne, idet et antall sjikt av spray-produsert skumstoff i praksis gjerne blir anordnet på hverandre. Noe lignende gjelder for målingen av sikkerhetskoeffisienten, som nevnt ovenfor. I fig. 1 viser den bølgende linje i prøven A den ytre hud. For innvendige, termiske isoleringsstrukturer må selve skumstoffet ha passende trykkfasthet, som regel 3-5 kg/ cm 2 og en tetthet på ca. 40 kg/cm 2 eller mer. Det er vanligvis lett å fremstille polyuretan-skumstoffet som sådant, men de fleste således fremstilte skumstoffer har stor termisk spenning. Derved blir det vanskelig å oppnå den ønskede sikkerhetskoeffisient.

Ved oppfinnelsen bør det harde skumstoff som skal på-føres ha en bruddforlengelse ved brudd perpendikulært på oppskummingsretningen ved omgivelsestemperatur på minst 8 %, fortrinnsvis mer enn 10 %, sammenlignet med 3 - 7 % for konvensjo-nelt skumstoff. Sammensetningen av skumstoffbestanddeler for oppnåelse av et ønskelig skumstoff må vies spesiell oppmerksom-het. Vanligvis fremstilles et hardt polyuretan-skumstoff av en polyfunksjonell polyol med en OH-verdi (mg KOH/g) på 300 - 800 og en funksjonell gruppe på ikke mindre enn 3,5 og et aromatisk polyisocyanat, om nødvendig sammen med en skumstabilisator, ka-talysator, et skummemiddel, som halogenerte hydrokarboner eller vann, et brannhemmende stoff, en mykner m.v. ved en halv-pre-polymer-metode eller ettrinnsfremgangsmåte. Skumstoffet for lave temperaturer ifølge oppfinnelsen kan med fordel fremstilles av en polyol med lav OH-verdi på ikke mer enn 4 50 og et antall funksjonelle grupper på ca. 4 og et polymert isocyanat.

Nedenstående tabell viser fysiske egenskaper av skumstoffet for lave temperaturer med høy sikkerhetskoeffisient, sammenlignet med egenskapene for konvensjonelle skumstoffer.

Ifølge oppfinnelsen kan en tilfredsstillende motstand mot lave temperaturer med fordel oppnås ved en enkel konstruksjon, hvor i det minste det innerste skumstoffsjikt er forsterket. Det er også mulig å fremstille et skumstoff som har forholdsvis høy sikkerhetskoeffisient ved reduksjon av skumstoffets termiske ekspansjonskoeffisient, f. eks. ved leiring av glass-filamentfibre i skumstoffet eller ved at man på forhånd blander pulverlignende, korte fibre i den.flytende komponent for oppskumming, idet den termiske spenning står i forhold til produktet av elastisitetsmodulen ved koeffisienten for termisk ekspansjon, men denne fremgangsmåte krever en for brysom og komplisert prose-dyre til å være anvendelig i praksis.

Ifølge oppfinnelsen er indre skumstofflate forsterket med et nettformet materiale, f. eks. et nettverk av naturfibre, som lin, syntetiske fibre, som rayon, nylon, polyester og lignende eller uorganiske fibre, som glass, asbest eller lignende.

Ved valg av et passende nettformet materiale må følg-ende punkter tas med i betraktning. Selve materialet må ha til-strekkelig styrke mot spenning, sjokk m.v. ved lave temperaturer. Enda viktigere er at det nettformede materiale har lav bruddforlengelse i todimensjonale retninger, så langt som mulig er isotropisk og lett å håndtere og anbringe. Et typisk eksempel som tilfredsstiller alle disse krav er glassnetting. Ettersom den indre, termiske isoleringsstruktur kjøles med begrenset bredderetning, må det forsterkende materiale videre ha høy sik-kerhetskoef f isient , likesom stor styrke i likhet med skumstoffet. Det nettformede materiale bør dessuten være fleksibelt og passe godt til skumstoffets ru overflate, idet spray-produsert skumstoff ikke alltid har en jevn overflate. I så måte er en hard netting bestående av en enkelt tråd, som vanlig trådnetting,

ikke velegnet. Nettingmaterialet bør selvsagt også være et lett tilgjengelig materiale.

Hvis maskestørrelsen av det nettformede materiale er for stor, vil forsterkningen være utilstrekkelig, mens det nettformede materiale blir vanskelig å tilpasse den ru skumstoffover-flate, hvis maskestørrelsen er for liten. På denne bakgrunn foretrekkes en glassfibernetting med maskestørrelse 2 - 8 mm. Det kan f. eks. benyttes en handelsført glassfibernetting WG-250 (fremstilt av Nitto Boseki Co., Japan) med maskestørrelse på ca. 3 mm og en trådtetthet på 7/25 mm, fremstilt ved vanlig vevning i rutemønster og hvor en tråd er sammensatt av hundrevis av fila-menter som er tvunnet til en diameter på ca. 0,35 mm.

Bindingen mellom den ytre hud av skumstoffet som er spray-produsert på stedet, og nettingen opprettes ved hjelp av et klebemiddel av oppløsnings- eller emulsjonstypen fra en gruppe som omfatter gummistoffer, f. eks. kloropren, SBR, hypalon og plaststoffer, f. eks. polyuretan, epoksy, polyester, urea, fenol m.v.

Ettersom den indre, termiske isoleringsstruktur er i direkte kontakt med lasten, f. eks. flytende naturgass eller flytende propangass (ved et direkte termisk isoleringssystem) eller kan komme i kontakt med lasten (ved et sekundært barriere/ isoleringssystem), bør klebematerialet være av en slik art at det ikke forandres eller nedbrytes av slik last. På denne bakgrunn vil en kloropren-grummioppløsning være hensiktsmessig som klebestoff.

Bindingen opprettes som følger: Et klebestoff anbringes tynt på skumstoffoverflaten, en netting klebes fast når klébestoffet er halvveis tørket og enheten holdes temporært sammen mekanisk, f. eks. med kramper.

Ved den termiske isoleringsstruktur ifølge foreliggende oppfinnelse virker strukturen i et direkte, termisk isoleringssystem også som et væsketett legeme, og væsketettheten opprettes av selve skumstoffsjiktet.

Som nevnt ovenfor, anbringes nettingen utelukkende som forsterkning av den ytre hud av skumstoffsjiktet for at denne ikke skal briste så lett. I denne forbindelse er det nødven-dig at klebestoffilmen i forbindelse med nettingen ikke danner en væsketett membran for den innelukkede væske. Ellers" kan flytende gass tre inn i rommet mellom skumstoffet og membranen gjennom en eller annen kanal, hvorpå den flytende gass raskt vil fordampe med stigende temperatur. Følgelig oppstår det fare for at det forsterkende sjikt blir ødelagt av det resulterende mot-trykk. Det anvendte klebestoff må derfor være et materiale som ikke danner en seig film ved lav temperatur, slik at fordampet gass lett kan unnslippe. Det er forsåvidt ikke så vanskelig å velge et tilfredsstillende klebestoff, idet få klebestoffer danner en seig film ved frysetemperatur, f. eks. ved -162°C, for flytende gass.

Det har også vist seg at mange klebestoffer får be-merkelsesverdig økt motstand mot lave temperaturer i forbindelse med glassfibre. Prøver med lave temperaturer ble utført ved bruk av flytende nitrogen, f. eks. med kloropren eller uretan klebestoffer. Det ble derved bekreftet at bindingen mellom forsterkningssystemet bestående av glassfibernetting og kloropren eller uretan klebestoff og skumstoffet er god, mens mange små brister observeres i klebestoffilmen mellom nettingtrådene. Forsterkningssystemet danner således ikke en membran som nevnt, men forsterker bare skumstoffsjiktet.

Før bindingen vil det være nødvendig å foreta slip-ing bare i svært ru områder av skumstoffoverflaten.

Den innvendige, termiske isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen kan f. eks. benyttes for en selvbærende, prismat-isk tank for LNG-skip, som "Conch type system", hvor det også benyttes balsaplater for det termiske isoleringssjikt.

Tegningen viser noen utførelseseksempler av oppfinnelsen, idet

fig. 1 skjematisk gjengir et eksempel på en innret-ning for bestemmelse av sikkerhetskoeffisienten som definert i forbindelse med oppfinnelsen,

fig. 2 er et partielt snitt av et eksempel av en termisk isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et fragment i større målestokk av innerflaten av strukturen som vist i fig. 2,

fig. 4 er et partielt snitt som viser et annet eksempel på den termiske isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen,

fig. 5 er et partielt snitt av en utførelsesform, hvor den termiske isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen også benyttes som sekundær barriére,

fig. 6 er et partielt snitt av en annen utførelses-form, hvor den termiske isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen er anordnet i kontakt med en tank av membrantypen,

fig. 7 er et partielt snitt av en annen utførelses-form, hvor den termiske isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen benyttes til direkte termisk isolering, og

fig. 8 er et partielt snitt av ytterligere en ut-førelsesform, som utgjør en modifikasjon av den som er vist i fig. 5.

I fig. 2 og 3 er 1 en ytre tankvegg, f. eks. fremstilt av metall eller betong og svarende til skroget for et skip eller det ytre skall av en dobbeltvegget tank som anbringes på land eller under jorden. Utsiden av denne vegg (nederst i figuren) kan være i kontakt med luft, sjøvann eller jord ved omgivelsestemperatur. Innsiden av den ytre vegg skal behandles med et grunningsmiddel før spray-påføring av skummemiddel for polyuretan for sikring av god adhesjon mellom veggen og skumstoffet. Kloropren-gummi kan med fordel benyttes. Henvisnings-tallene 2, 4, 5, 6 og 7 representerer isoleringssjikt av hardt polyuretan-skumstoff med en sikkerhetskoeffisient som ikke er under 1,5. Disse sjikt spray-påføres etter tur. I det omtalte eksempel er tykkelsen av et skumstoffsjikt gjennomsnittlig 20 mm og den samlede tykkelse av fem sjikt er 100 mm. Empirisk foretrekkes at tykkelsen av ett sjikt av det spray-påførte skumstoff ligger nær 10 - 25 mm, og den totale tykkelse som kreves kan passende reguleres ved økning eller reduksjon av antall sjikt. På overflaten av hvert polyuretan-skumstoffsjikt dannes en forholdsvis hard, ytre hud. Et eksempel er vist, som huden 3 for skumstoffsjiktet 2. 10 betegner en tråd av en forsterk-ningsnetting med maskestørrelse 2-8 mm, skjønt tråden i fig. 3 er vist overdrevet stor. Trådnettingen er festet til den ytre hud 8 for innerste sjikt 7 med klebestoff 9. Rommet utenfor den termiske isoleringsstruktur er et område 11 med lav temperatur. Forskjellige utførelsesformer er mulige i forbindelse med bruken av området 11 med lav temperatur: en selvbærende tank for lave temperaturer anordnet .på avstand fra rommet 11 (fig. 5), en membrantank anordnet i kontakt med den termiske isoleringsstruktur (fig. 6) eller selve rommet 11 er en beholder for væsker med lav temperatur (fig. 7).

Den termiske isoleringsstruktur vist i fig. 4 er en modifikasjon av strukturen som er vist i fig. 2. I fig. 4 er de to innerste sjikt av skumstoff 6, 7 forsterket med netting 10, 10' på de ytre hudflater 8, 8'.

I fig. 5 er det vist en anvendelsesform for den termiske isoleringsstruktur ifølge oppfinnelsen. 21 er en selvbærende tank for væsker med lav temperatur, og tanken 21 er anordnet i avstand fra et rom 23.

I fig. 6 er det vist en annen utførelsesform, hvor

22 er en membrantank anordnet i kontakt med isoleringsstruktu-ren.

Ved utførelsesformen som vist i fig. 7, brukes den termiske isoleringsstruktur i et direkte termisk isoleringssystem, hvor innerste flate av strukturen befinner seg i direkte kontakt med væsken.

Fig. 8 er en modifikasjon av utførelsen ifølge fig. 5. Det er her vist et "Conch type system" av en indre, termisk isoleringsstruktur for LNG-skip, hvor balsaplater 24 er brukt i tillegg til isoleringssjiktet. Den selvbærende tank 21 er anordnet på avstand fra rommet 23.

Det skal bemerkes at det ovenfor er omtalt et grunn-prinsipp for oppfinnelsen og at modifikasjoner kan gjennomføres uten avvikelse fra oppfinnelsens ramme. F. eks. kan innerflaten av et forsterkningssjikt ytterligere dekkes av et tynt sjikt av polyuretan-skumstoff som en estetisk avslutning av innerflaten, eller innerflaten kan gis et belegg med et materiale som ikke har noe med termisk isolering å gjøre, men som gir en glatt flate, som kan være fordelaktig ved membrantanker.

Det forsterkede sjikt kan anordnes ikke bare på innerste skumstoff-sjikt, men også på andre eller tredje sjikt fra innsiden, som vist i fig. 4. Derved kan sikkerheten ved lav temperatur til en viss grad økes. Ifølge oppfinnelsen velges dog et polyuretan-skumstoff med den spesielle sikkerhetskoeffisient, som er omtalt ovenfor, slik at det ikke er nødvendig å anordne slike ekstra forsterkninger. Fra et økonomisk synspunkt vil også en enklest mulig struktur være å foretrekke.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til et eksempel.

Eksempel

Det ble fremstilt et antall skålformede beholdere ved at det for hver ble anordnet en ramme av fire stykker kryssfinér med en tykkelse på 10 mm og en høyde på 100 mm rundt fire om-kretsflater av en stålplate med en størrelse på 1200 x 1200 x 5 (tykkelse) mm. I de respektive beholdere ble det spray-påført et hardt polyuretanskumstoff, som angitt i etterfølgende tabell,

i en tykkelse på 15 mm pr. sjikt, med opptil fem sjikt og en total tykkelse på 75 mm. Den ovenfor omtalte, handelsførte glassfibernetting (WG 250) med maskestørrelse 3 mm ble anbragt på skumstoffoverflaten med kanten festet til rammen. Slik ble det fremstilt 90 prøver (9 prøvetyper S 10 stykker) som ble testet sammenligningsvis.

Kjøletester ble gjennomført slik at to prøver a-e ble innført direkte i flytende nitrogen (-196°C) i et rom på 25 mm overfor dem, mens to prøver a' - d' ble fylt med tørris (ca. -70°C), hvorpå prøvene fikk stå i minst 2 timer.

Slagtester ble gjennomført ved at en stålstang med

en kile (7 mm bred) i enden ble sluppet ned på prøvene. Stangen hadde en diameter på 8 og en lengde på ca. 1300 mm og en vekt

på 600 g. Stangen ble sluppet ned på prøvenes termiske isola-sjonssjikt fra en høyde på 1 meter. Under testen var flytende nitrogen nærværende eller tørrisen var blitt fjernet umiddel-bart før testen. I tilfellet hvor prøven var forsterket med glassfibernettingen skar stangens kile gjennom nettingen opptil ca. 20 mm dypt.

Følgende tabell viser resultatene av forsøkene.

Det ble påvist at det ved prøvene d og e ikke frem-kom kuldeflekker på stålplatens bakflate, selv etter slagtesten og at væsketettheten var perfekt ifølge en farvetest etter tem-peraturforhøyelsen.

Det ble videre utført gjentatte, dynamiske belast-ningstester ved lav temperatur for utførelse av en modelltest (3,5 x 3,5 m) ved bruk av den termiske isoleringsstruktur ifølge prøve d. Det ble her utført belastningssykluser som svarer til 20 års levetid av et skip. Testen bekreftet at den termiske isoleringsstruktur ikke skades, selv under vibrasjon, og med fordel kan benyttes i skip.

De ovennevnte resultater viser at når den termiske isoleringsstruk»tur utelukkende er sammensatt av skumstof f sj ikt med en sikkerhetskoeffisient på 2, som i eksempel c, er reak-sjonene i nærvær av flytende nitrogen ved -192°C ikke tilfredsstillende, mens en struktur som ytterligere er forsterket med nettingen, som i eksempel d, tåler den harde slagtest, likesom den statiske test ved lav temperatur. På samme måte kan formå-let med foreliggende oppfinnelse ikke oppnås, hvis et uegnet skumstoff med ikke mer enn 1,0 i sikkerhetskoeffisient forster-kes med samme netting,, som ved b.

Det må således sluttes at en kombinasjon av skumstoffet for lav temperatur og nettingen er avgjørende for at strukturen skal tåle den dynamiske slagtest, selv ved moderat lav temperatur, som ved tørrisprøven, slik det fremgår av sammenlignin-gen mellom b', c1 og d<1>.

Generelt vil et injektorstøpt skumstoff lettere briste ved lave temperaturer, selv om det har samme komponenter som det spray-produserte skumstoff ifølge oppfinnelsen. Et in-jektorstøpt skumstoff vil dessuten uunngåelig ha mange skjøter, slik at det er fullstendig uegnet for væsketetthet. Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt en enkel, rimelig og meget pålitelig termisk isoleringsstruktur ved en effektiv kombinasjon av det harde polyuretan-skumstoffmateriale, oppskummingsprosessen og en mekanisk forsterkning. Strukturen er derfor meget nyttig til innvendig termisk isolering av tanker for lag-ring og transport av flytende naturgasser med lav temperatur, som LPG (-42°), LNG (-162°C) og lignende.

Claims (5)

1. Innvendig termisk isoleringsstruktur for beholdere med lave temperaturer som inneholder væsker med lave temperaturer, omfattende flere sjikt av isolasjon hvis ytre flate er festet til beholderveggen, og en armering i form av et nettingformet materiale, karakterisert ved at hvert lag av isolasjon utelukkende består av et på stedet spray-påf ørt hardt polyuretanskumstoff som utgjør et sammenhengende sjikt av polyuretanskum, hvilket harde polyuretanskum i det sammenhengende sjikt som en helhet har en sikkerhetskoeffisient som definert nedenfor på mindre enn 1,5, og at det sammenhengende sjikt av polyuretanskum i seg selv tjener som en væsketett avtetning, og at den nettingformede armering på kjent måte er et fibrøst materiale som er anordnet på den indre flate til det sammenhengende sjikt, hvorved sikkerhetskoeffisienten er:

2. Termisk isoleringsstruktur for beholdere med lave temperaturer som angitt i krav 1, karakterisert ved at det fibrøse nettingmateriale er en netting med maske-størrelse 2-8 mm.

3. Termisk isoleringsstruktur for beholdere for lave temperaturer som angitt i krav 1, karakterisert ved at sjiktet av hardt polyuretan-skumstoff har et hudlag på overflaten og et homogent indre skumlag.

4. Termisk isoleringsstruktur for beholdere med lave temperaturer som angitt i krav 3, karakterisert ved at hudlaget for innerste sjikt av polyuretan-skumstoff er slipt ned.

5. Termisk isoleringsstruktur for beholdere med lave temperaturer som angitt i krav 1, karakterisert ved at det harde polyuretan-skumstoff er fremstilt av en polyol med en OH-verdi på ikke mer enn 450 og et antall funksjonelle grupper på 3 - 5 samt et aromatisk polymert polyisocyanat.