NO163903B - Fleksibilisert skumplastplate samt fremgangsmaate for fleksibilisering av slik plate. - Google Patents

Description

Stiv lukketcellet termoskumplast er blitt meget benyttet

som varmeisplasjonsmateriale på grunn av at den er lett, har god trykkstyrke og stor isolasjonsevne. Stivheten og den dår-

lige elastisitet til skumplast av denne type er imidlertid faktorer., som gjør den dårlig egnet for anvendelse på krumme flater, slik som rørledninger og sylindriske eller sfæriske tanker. Å skjære til. tilpassede stykker eller støpeforming på bestilling medfører ytterligere fremstillingsproblemer og om-kostninger. Hvis slik skumplast likevel skulle bli presset på

plass på., en krum flate, vil den lukkede cellestruktur ofte sprekke eller brytes opp, slik at den mister isolasjonsevnen.

US patent nr. 3 159 700 til Nakamura beskriver en alter-

nativ prosess for retningsfleksibilisering av stive skum<p>later ved en partiell, sammentrykning eller krusning av en ekspandert skumplate i en retning hovedsakelig perpendikulært til retningen for den ønskede fleksibilitet. Denne prosess er utformet for å tilveiebringe krusninger i celleveggene i skumplasten uten å

bryte opp skumcellene eller bevirke noe betydelig tap av trykkstyrken i andre retninger. Ved å gjenta prosessen hovedsakelig i rett vinkel på den første retning, fås det en todimensjonal fleksibilisering, hvilket gir et skumprodukt som i begrense^ utstrekning kan tilpasses en sammensatt' kurve.

Slike egenskaper er spesielt verdifulle for stive skumplastplater som benyttes som lavtemperaturisolasjon for rørled-ninger, tanker og andre store beholdere for transport og lag-

ring av lavtemperaturfluider. siike fleksibiliserte stykker eller plater av ekspandert skumplast er lette å sammenstille ved spiraloppviklingsteknikk ifølge US patent nr. 3 206 899

til Wright og nr. 4 017 346 til Smith.

Isolasjonskravene ved transport og lagrina åv flytende petroleumgass (LPG) og kryogene fluider, slik som flytende nitrogen, krever imidlertid enda høyere motstand mot vanndamp--gjenhomtrengning, samtidig som trykkstyrken må kunne opprett-

holdes ved påføring og under bruk. Oppsprekking og brudd i celleveggene må reduseres til et minimum.

Formålet med foreliggende op<p>finnelse er derfor å tilveiebringe en syntetisk skumharpiks som

(1) lett kan påføres en buet flate og derpå op<p>varmer, for å opprettholde bueformen. (2) har forbedret bøyningsevne, oppsprekking, brudd- og rive-motstand, (3) effektivt opprettholder trykkstyrken over lang tid og de nødvendige isolasjonsegenskaper ved lagring og transport av flytende naturgass og kryogene fluider ved lav temperatur, og som (4) har stor motstand mot å krympe samt varig oppsprekkings-motstand i biaksiale retninger, hvilket er vesentlig for å kunne tåle store belastninger under kryogene lagringsbetingel-ser.

Det er blitt oppdaget at stive skumplastplater med forbedrede egenskaper angående forlengelse mot inntrengning av vanndamp, noe som er spesielt ønskelig for kryogen isolasjon, kan gjøres mer bøyelig ved mekanisk kompresjon av visse ekspanderte, lukketcellede skumplasttyper, som har omhyggelig utvalgte strukturelle og fysiske egenskaper, omfattende aldring eller herding etter ekspansjonen.

Oppfinnelsen angår således fleksibiliserte skumplastplater i henhold til krav 1 og 2 samt en fremgangsmåte til fleksibilisering av skumplastplater i henhold til krav 5.

Den resulterende bøyelige skumplastplate har forbedret bøyningsevne og oppsprekkingskarakteristikk, noe som er spesielt ønskelig for lavtemperaturisolasjon. Med et hovedsakelig lukketcellet polystyrenskum som har en massetetthet på 20 - 60 kg/m<3>, kan det i realiteten oppnås en vannpermeabilitet i Y-akseretningen på mindre enn 1,0 g/m<2>.time ved prøvemetoden ifølge ASTM C-355, og dette er en stabil situasjon som er

effektiv for langtidsisolering av kryogene lagringstanker.

Det skal nå vises til tegningene, der fig. IA, IB og 1C og 2A, 2B og 2C er mikrofotografier (forstørrelse 50x) av en- og to-dimensjonalt fleksibilisert skumplast ifølge de foretrukne eksempler 123 og 223 ifølge oppfinnelsen, og viser cellestrukturen i de på fig. 3 viste X-, Y- og Z akseretninger.

Som vist på fig. 1 og 2 er de fleksibiliserte skumplater ifølge oppfinnelsen karakterisert ved en anisotrop celleveggstruktur, der krusningen i celleveggene er retningsorientert. For det en-dimensjonalt fleksibiliserte plastskum ifølge fig. 1 sees således at krusningene i celleveggene i X-akseretningen (fig. IA) er betydelig færre enn de som sees i Y- og Z-akseret-ningene (fig. IB og 1C). For det to-dimensjonalt fleksibiliserte plastskum er celleveggene generelt mindre kruset i X-akseretningen og Z-akseretningen (fig. 2A og 2C) enn i Y-akseretningen (fig. 2B).

På grunn av de små dimensjoner og den mangekantede form på cellene i skummet, er det. vanskelig å gi uttrykk for den nøyaktige fordeling og plassering av slike krusninger i cellestrukturen. For enkelhets skyld skal denne fordeling sees på som en parameter og beskrives med henvisning til det på fig. 3 viste tre-dimensjonale koordinatsystem. For en vanlig plate av oppskummet termoplast tilsvarer koordinatene X, Y og Z til lengden i maskinen eller ekstruderingsretningen, tykkelsen resp. bredden av platen.

De anisotrope krusninger vil i kombinasjon med egenskapene for den benyttede harpiks som danner cellemembranene og skum-plasttettheten.være viktige faktorer i den fleksibiliserte skumplast. Slike fysiske egenskaper som aksial bruddforleneelse oo vanndamppermeabilitet utgjør en temmelig nøyaktig antydning on typer, <p>lasseringen og fordelingen av de anisotrope krusninger.

Foreliggende oppfinnelse blir i høy grad påvirket av egenskapene for de ekspanderte skumplåst-ark eller -plater.

Den syntetiske skumplast som blir benyttet må derfor ha en i hovedsaken lukketcellet struktur og kan omfatte skumplast som er ekspandert ved ekstrudering eiler som er utstøpt og eks<p>an-dert på et underlag. Det foretrekkes imidlertid skumplater som er ekspandert ved ekstrudering med en hovedsakelig stiv og lukketcellet struktur. Viktig er også skumplatenes tetthet, cellestørrelse, trykkstyrke og isolasjonsevne, hvilket igjen avhenger av den syntetiske harpikspolymer som benyttes for frem-stilling av den opprinnelige skumplast.

Egnede syntetiske harpikser er hovedsakelig bestående av styren, vinylklorid, vinylidenklorid, metylmetacrylat eller nylon, innbefattende kooolymerer av disse og fysiske blandinger av disse har<p>ikser. Ifølge foreliggende oppfinnelse foretrekkes det harpikser som inneholder en hovedkomponent av styren eller en styrenmonomer, slik som «--metylstyren oq o-, m-, p-vinyltoluen og klorstyren. Det kan også' benyttes ko.oplymerer av styren eller styrenmonomerer og andre monomerer som er' ko-polymeriserbare med disse, slik som acrylnitril, metacrylnitri1, metylmetacrylat, maleinanhydrid, acrylamid, vinylpyridin, acryl-syre og rnetacrylsyre:. . Det foretrekkes imidlertid mest ifølge foreliggende oppfinnelse å benytte polystyrenhar<p>ikser som i hovedsaken består av polymerisert styren og fortrinnsvis polystyrenharpikser se:1 inneholder 0,3 vekt% eller mindre styrenmonomer som residuum cg 0,5 til 1,5 vekti styrenoligomerer, primært'dimer cg trimer. Polystyrenharpikser som inneholder slike mengder styrenmonomer og styrentrimer, danner i ekspandert tilstand et skum som får meget jevnt fordelt tetthet og cellestørrelse så vel som forbedret motstand mot gjentatte sammentrykninger. Skum av slike polystyrenharpikser er meget godt egnet for fleksibilisering i en eller to retninger.

For å forbedre seigheten kan gummi blandes med slike monomerer før polymeriseringen, eller bli satt til systemet etter polymeriseringen. De foran nevnte harpikser kan videre blandes

med andre polymerer, så lenge de ønskede egenskaper for styren-harpiksene ikke påvirkes i ugunstig retning.

Valg av skumplater

For å oppnå den ønskede fleksibilisering og de egenskaper som er vesentlige fbr lavtemperaturisolasjon kreves det et omhyggelig valg av flere egenskaper før fleksibiliseringen.. Det er således funnet å være av stor betydning for foreliggende oppfinnelse at den syntetiske skumplast har (1) en massetetthet på omtrent 20 - 100 kg/m<3>, fortrinnsvis omtrent 20 - 60 kg/m<3> for fleksibilisering i en retning, (2) en cellestørrelse i Y-retningen på omtrent 0,05 til 1,0 mm og (3) en.trykkstyrke i ' Y-retningen på minst 1,8 kg/cm^.

Ved undersøkelsen av samvirkningen mellom skumtettheten (kg/m<3>) og cellestørrelsen (mm), spesielt cellestrtrrelsen y i Y-retningen, ble det utviklet en gruppe fleksibiliserte skumplater med en rekke tettheter cg celledimensjoner i Y-retningen, med trykkstyrken i Y-retningen som parameter for sammentryk-nings-motstand, strekkstyrken i X-akse- og Z-akse-retningene som parametere for brudd- og rive-motstand for de benyttede skumtyper, idet variasjoner i X-akse og Z-akse-retningene utgjør parametere for ensartethet under fremstillingen eller kvaliteter.--samt varmeledningsevnen i Y-retningen.

Typiske resultater er gitt senere i tabell 1 og 2 som er basert på ' en totalsammenstilling fra en serie prøver, og antyder at skumplatene■ifølge foreliggende oppfinnelse må ha en massetetthet på omtrent 20 - 100 kg/m<3>, en midlere, celledimens jen y på 0,05 til 1,0 mm og midlere cellestørrelsesfor-hold y/x og y/z ~ 1,05» Skumplatene bør fortrinnsvis være oppbygd hovedsakelig av celler der den største akse som er orientert lan g-s Y-aksen, og der det midlere aksiale størrelsesforhold y/x og y/z er ],10

til 4,0. Hvis det midlere aksiale størrelsesforhold p/x og y/z overskrider 4 vil balansen mellom dimensjonsstabiliteten,

den lineære ekspansjonskoeffisient og strekkstyrken gå tapt.

F leksibilisering ved kompresjon

Syntetiske skumplater som har den nødvendige massetetthet og anisotrope cellestruktur og cellestørrelse kan fleksibiliseres ved kompresjon i en eller to aksialretninger, slik som beskrevet' i US patent nr. 3 159 700 til Nakamura, for derved å frembringe den gode vanndampbarriere og andre ønskede egenskaper for lavtemperatur- eller kryogen-isolasjon. Det er imidlertid med omhyggelig styrte betingelser.

Fig. 4 og 5 viser skjematiske skisser av eanet utstyr for komprimeringen ved f leksibiliseringen. I utstyret på fig. 4 er det anordnet innmatingsvalser 1 og 2 og utmatingsvalser 3 og 4 som ligger i en passende avstand fra hverandre. Fleksibili-seringsutstyret som -er vist på fig. 5 er utstyrt med innmatings-belter 9 og 10 og utmatingsbelter 11 og 12 som også ligger i en passende avstand fra hverandre. Disse valsepar eller beltepar ligaer godt an mot den ekspanderte skumplate. Henvisningstallene 5 og 6 på fig. 4 og henvisningstallene 13 og 14 på fig. 5 antyder anleggstrykkorganer som bør kunne styres nøyaktig, fordi skumplaten ellers vil få en betydelig kompresjon i tykkelses-retningen hvis trykket blir for stort.

Under drift blir innmatings-valsene eller -beltene drevet noe fortere enn det annet par (utmatingsparet), slik at skumplaten trykkes sammen i lengderetningen mellom innmatings- og utmatings-valsene eller -beltene. Ifølge foreliggende oppfinnelse blir skumplaten ftfrst trykket sammen i lengde- (X-akse-l retningen. Derpå kan den i én retning f leksibiliserte. plate om ønskelig bli utsatt for en sammentrykning i en annen retning i rett vinkel til lengderetningen, nemlig i side-(Z-akse-)retningen, .for derved å tilveiebringe en plate som kan innta en sammensatt krumning.

Som tidligere anført må fleksibiliseringsbetinaelsene velges og styres nøyaktig.

Spesielt viktig er:

(a) valg av ekspanderte skumplater som har jevn kvalitet gjennom hele platen,

(b) minimal aldring av skumplaten etter ekspansjonen,

(c) kort kompresjonssone, og

(d) trinnvis sammentrykning for fleksibiliserte skumplater med stor forlengelse.

En jevn kvalitet av den opprinnelig ekspanderte skumplate er nødvendig fordi skumplasten blir mekanisk sammen trykt -under fleksibiliseringen i bare en retning, akse for akse på et tids-punkt, f.eks. først i X-retningen og derpå- i Z-retningen, samtidig som den blir fastholdt i Y-retningen. Det er derfor nød-vendig at skumplasten har en minimal, variasjon i de'mekaniske egenskaper gjennom hele skumplaten, spesielt når det gjelder trykkstyrken.

Betydningen av at skummet aldres eller herdes etter ekstruderingen eller ekspansjonen og før fleksibiliseringen er vist på fig. 7 og 8. Eksempel 3 viser ytterligere skum.ulast-prøver som er aldret i varierende tidsrom før fleksibiliserin-ga n i anordningen ifølge fig. 5, og skumplastprøvene ble vurdert med hensyn på vanndampgjennomgang og forlengelse, egenskaper som er av spesiell betydning for skumplast s.oin benyttes som. lavtemperaturisolasjon eller kryogen isolasjon. Disse resultater' antyder at skumplasten bør fleksibiliseres i nylig ekstrudert tilstand, dvs. innen 10 dager (240 timer) og fortrinnsvis innen 3 dager (72 timer) eller mindre. Det kan være fordel-aktig å foreta fleksibiliseringen i en arbeidslinje, kort tid etter ekstruderingen av skumplaten, f.eks. etter 6 minutter, slik at plasten avkjøles.

Under styring av sammentryknings- eller kompres jbns-bet:in-uelsene er- det foretatt fleksibilisering av skumplatetykkelser fra 10 til 300 mm uten vesentlig tap av trykkstyrke i Y-akseretningen, vanndampbarriereegenskaper og' andre ønske,de. egenskaper. For plater som er tykkere enn omtrent 35 mm foretrekkes fleksibiliseringsanordningen ifølge fig. 5. Forlengelsen av de i denne fleksibiliseringsanordning behandlede skumplater kan styres ved å regulere avstanden mellom innmatings- og utmatings-beltene. De beste resultater oppnås hvis kompresjonslengdcn D er maksimalt omtrent 300 mm, fortrinnsvis 200 mm eller mindre, der kompresjonens varighet er i det minste ett sekund. Det kan oppnås en behandlingslinjehastighet på 5 til 40 m/min med gode resultater.

For tykkere isolasjon kan fleksibiliserte plater lamineres i ønsket form, idet det benyttes små mengder av et bindemiddel som <p>åføres sporadisk for å minske virkningen av bindemidlet på egenskapene for de laminerte skumplater.

Fleksibiliserte skumplater for lavtemperaturisolasjon

Denne fleksibilisering av skum<p>later blir hovedsakelig oppnådd ved en styrt utforming av anisotropt orienterte krusninger i skumcelleveggene på en slik måte at helheten i skummet ikke svekkes unødig eller at celleveggene ikke sprekker opp med det resultat at det fås dårligere isolasjonsevne og motstand mot vanndampgjennomgang. Da skumcellene er svært små og har mangekantet form, er det meget vanskelig å definere den nøyak-tige beliggenhet av slike krusninger i forhold til celleforman og cellestrukturen. Vanndamppermeabiliteten i de fleksibiliserte skumplater tyder imidlertid på en viss opps<p>rekking eller brekkasje i Y-retningen for celleveggene. Forlengelses<p>rosen-ten ved brudd i de tre akseretninger er også en målbar parameter for utstrekningen, beliggenheten og fordelingen av krusningene. Typiske resultater er gitfieksemplene og spesielt i tabell 3 og 4.

Det fremgår klart av tabell 3 og 4 at de skumplater som er behandlet ifølge foreliggende o<p>pfinnelse må ha en vanndamp-permeabilitet Py som er lik eller mindre enn 1,5 a/m 2.time for å hindre eller minske ødeleggelse av de varmeisolerende egenskaper over lang tids bruk. Vanndampnermeabiliteten bør fortrinnsvis være 1,0 g/m^.time eller mindre.

I tillegg til vanndamppermeabiliteten i Y-retningen for de- fleksibiliserte skumplater er bruddforlengelsen i de tre akseretninger nyttige parametere for utstrekningen, beliggenheten og fordelingen av krusningene og for brukbarheten av skumplater under slike harde betingelser som kan forekomme i 'lager-tanker for flytende nitrogen. En vurdering av variasjoner i bruddforlengelsene i X- og Z-retningene viser ensartetheten for krusningsutstrekningen gjennom skumplaten, mens endrinqer i Trar-meledningsevnen i Y-retningen med tiden reflekterer tap av var-meisolasjonsevnen på grunn av fuktighetsopptak etter: forlenget bruk under belastninger- i Y-retningen. Kryogene prøver ved omtrent -160°C og-196°C viser også sprekkmotstanden i skumolater som brukes som varmeisolasjon i tanker for flytende naturoass oller flytende nitrogen.

'De foretrukne polystyrenskumplater oppviser utmerkede kryogene isolasjonsegenskaper uten pålagt armering. Bøyelig-heten og varmformbarheten for slike plater er spesielt gunstig på isolasjonsarbeidsplassen. For å minske fleraksiale spennin-ger i skumplatene etter påleggingen eller for å forbedre de termiske egenskaper, kan to eller flere skumplater bindes sammen, slik at det dannes tykke skumplater som er biaksialt

strekkbnre. Disse kan også belegges med metallfolier eller de kan kombineres med syntetiske plastfilmer som har større motstand som gassbarrierer.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også forbedrede syntetiske skumplater som kan legges på rør med liten diameter ved å justere strekkbarheten av skumplasten i bøyeretningen i samsvar med den ytre rørdiameter og skumplasttykkelsen. Andre prøver med rør med ytre diameter på 114 mm stadfestet anvendeligheten for en- eller to-dimensjonalt fleksibiliserte skumplater til flere forskjellig buede flater, også omfattende rør og sylindriske og sfæriske tanker med forskjellige krumninger.

Slike prøver er representative for bøyeligheten og for anvendeligheten på krumme flater, for de kryogene isolasjonsegenskaper og indre karakteristika som kreves ved den praktiske bruk av slike skumplater. De fleksibiliserte skumplater ifølge foreliggende oppfinnelse er i realiteten meget betydelige for-bedringer av do tidligere kjente skumprodukter. De er blitt av økende betydni ig som varmeisolasjon for lagring og transport av LNG, for kjøle Lagring av matvarer <p>g for yttervegger i bygnin-ger. Disse skumplater sørger for en effektiv varmeisolasjen som lett kan■monteres på slike konstruksjoner på arbeidsstedet.

Foreliggende oppfinnelse skal i de't følgende illustreres med de følgende foretrukne prøveeksempler, der det benyttes de prosesser og pjrøveeksempler som skal beskrives senere. Med mindre annet er angitt vil alle deler eller prosenter være basert på vekten.

Pol ystyrenharpikser

De polystyrenharpikser som ble benyttet i de ekstruderte skumplater, ble valgt fra vanlig lagervare etter analyser av flyktige rester (primært styren og etylbenzen) og oligomere {styren-dimer og -trimer) ved gasskromatografi og bruk av f1ammeioniseringsdetektor. Når det gjelder oligomerende, der harpiksen er oppløst i metyletylketon, blir polymeren utfe.lt med metanol, og den opoflytende væske blir analysert. Disse harpikser har en egenviskositet på omtrent 0,83 målt i en to-luenoppløsning ved 30°C.

E kstruderte skumplater

Polymerene ble ekspandert tii en stiv, hovedsakelig lukketcellet plastplate i et ekstruderings/oppskummingssysterr. bestående av en skrueekstruder, blandingsinnmater for oppskummings-middel, en kjøler og en plateformedyse. En mekanisk blanding

på 100 deler>polystyrenharpiks, 2 deler brannhemmingsmiddel og 0,03 til 0,1 del kimdanner ble mer spesielt matet kontinuerlig til ekstruderen sammen med 12 til 17 deler av en 50/50-bland.ing av diklordifluormetan/metylklorid som oppblåsningsmiddel. Den termoplastiske blanding eltes under trykk, avkjøles til en eks-truderingstemperatur på omtrent 90 til 118°C, ekstruderes gjennom en formdyse og ekspanderes til skumplast. Ekstruderingsbetingelsene ble styrt slik at skumplaten fikk et tverrsnitt på 110 mm x 350 mm, og de aksiale celledimensjonsferhold y/x og y/z ble omtrent 1,1 til 1,25 resp. 1,1 til 1,17. Celledimen-sjonen i Y-retningen og massetettheten D ble variert i området 0,07 til 1,6 mm resp. omtrent 21,5 til 77 kg/m<3>. Skumplast lettere enn 21 kg/m^ ble utsatt for en sekundær ekspansjon ved å behandle den med vanndamp ved 100°C i to til seks minutter. Den resulterende skumplast hadde en massetetthet på fra 15,5 til 20 kg/m 3. Analyser viste at det i hovedsaken ikke eppsto noe tap av flyktige stoffer eller oligomerer■under ekstruder-ingsprosessen.

Re tningsfleksibilisering

Hudlignende belegg ble fjernet fra den nettoen ekstruderte skumplast for å tilveiebringe skumplater med et tverrsnitt på omtrent 100 mm x 300 mm og en lengde på 2000 til 4000 mm. Disse skumplater ble fleksibilisert ved mekanisk kompresjon i X-akseretningen og derpå i Z-akseretningen for å få fleksibilitet i to retninger under anvendelse av det på fig. 5 viste utstyr. Karakteriserende betingelser under kompresjon var:.

Prøveprosedyrer

De resulterende fleksibiliserte skumplater ble derpå utsatt for standard prøveprosedyrer. De enkelte prøveresultater er uttrykt eller klassifisert i en generell skala som: •God (GO) - skumkvalitet som ønsket eller forut-satt

Passerbar (PA) - skumkvalitet av vanlig kjent type.

Uakseptabel (UN) - skumkvalitet som ikke kan godtas,

og derpå ble en total sammensetningsvurdering gjort etter skala-en :

Utmerket (EX) - klassifisert som god i alle prøver. God (GO). - klassifisert som god/passerbar i alle prøver. .Passerbar (PA) - klassifisert som passerbar i alle prø-ver .

Uakseptabel (UN) - klassifisert som uakseptabel i minst

en av prøvene.

(1) Skumtetthet

Standard prøvestykker, vanligvis en 50 mm terning eller en plate på 25 mm x 100 mm x 100 mm, ble skåret ut fra de sentrale deler på skum<p>later uten hudbelegg, og vekten (q) og volumet (cm") ble bestemt og skumtettheten beregnet som den midlere av minst tre prøvestykker. Tetthetsvariasjonen ble beregnet etter formelen: gjør et nyttig mål for skummets ensartethet:

(2) midlere cellestørrelse og form

Den midlere celledimens jon x, y og z i X-, Y«- og Z-retningene i koordinatsystemet på fig. 3 måles etter ASTM D-2842-frem-gangsmåten, der det benyttes ni prøvestykker utskåret på foran nevnte måte. Derpå blir celleformparametrene beregnet som foretrukne mellom den midlere celledimensjon y i Y-retninqen og de midlere celledimensjoner x og z i X- og Z-retnincene.

Variasjonene i de midlere celledimensjoner utgjør et mål for ensartetheten i skummet etter den følgende vurderingsskala.

(3) Trykkstyrke

Totalt ble seks til tolv 50 mm terninger skåret ut fra hver skumplate i et standard mønster, og hvert provestykke ble utsatt for en aksial trykkstyrkeprøve i den ikke fleksibiliserte retning i samsvar med ASTMD-1621. Den midlere trykkstyrke vurderes etter følgende skala:

(4) Strekkstyrke og variasjon

Fra en skumplate uten hudbelegg ble tolv 5 mm prøve terninger skåret ut i et standard mønster. I samsvar med ASTF D-162 3B ble hvert prøvestykke utsatt for en strekkstyrkeprøve i X-akseretningen ved hjelp av en jigg eller festeinnretning ved hver ende. Middelverdien av den målte strekkstyrke .S-j. til og strekkstyrkevariasjonen ble beregnet på følgende måte:

Den midlere strekkstyrke i Z-retningen og variasjonene i denne ble målt på lignende måte for tolv andre <p>røvestvkker.

(5) Prosent forlengelse ved brudd

I samsvar med ASTM D-16 2 3B, ble tre grupper på 12 prøve-stykker i form av 50 mm terninger utsatt for strekkst<y>rkeprøver i X-akse-, Y-akse- resp. Z-akse-retningene, for å bestemme bruddforlengelsen Gx, Gy og Gz, hvorfra prosent brudd forlengelse Ex, Ey og Ez ble beregnet ved bruk av den følgende formel: Prosent forlengelse ved brudd (Ex,Ey,Ez) =GX^q\^ (lT— >' lnC(%> Derpå ble den midlere prosent forlengelse- Ex, Ey og Ez for de respektive prøvegrupper og deres variasjoner beregnet av føl-gende formler: 12

(Ex,Ey,E?)

Midlere prosent forlengelse ved brudd Ex,Ey,Éz=——-^

Det er' også nyttig å beregne forholdene Ex/Ey og Ez/Ey som et ytterligere mål for skumkvaliteten. (6) Varmeledningsevne En fleksibilisert skumplate ble skåret til prøvestykker som hver målte 200 x 200 x 25 mm. Hver prøve ble der<p>å aldret i et kammer som var delvis fylt med vann av 2 7°C. Prøvestykket ble festet i kammeret omtrent 30 mm over vannflaten, og en kald plate som var nedkjølt til 2°C av resirkulert kjølevann, ble brakt i kontakt med tonpflaten på prøvestykket. Etter aldrina i 14 dager ble prøvestykket tatt ut og flaten ble lett tørket med gas. varmeledningsevnen ^<>><1> for det aldrede.provestykke måles i samsvar med ASTM C-518, og forholdet mellom A.' og den opprinnelige varmeledningsevne ^> for prøvestykket rør aldringen ble beregnet.

(7) Vanndamppermeabilitet

Tre sirkulære prøvestykker med 80 mm diameter ca tykkelse på 2 5 mm ble skåret ut fra fleksibilisert skumplate, oa vanndamppermeabiliteten for prøvestykkene ble målt i samsvar med ASTM C-355 og ved bruk av destillert vann. Fra disse målinger ble vanndamppermeabiliteten beregnet ved bruk av følgende formel:

der G....... endring i prøvestykkets vekt (g)

A....... det areale som er utsatt for vanndampoverførina

(n\2)

t den tid som prøvestykkets vekt endres i med G

gram (timer)

For lavtemperaturisolasjon er det høyst ønskelig med en vanndamppermeabilitet på mindre enn 1,5, og fortrinnsvis mindre enn,1,0 g/m . time.

(8) Kryogene prøver

A. Tre 20 mm x 100 mm x 1750 mm prøvestykker ble tilberedt av fleksibilisert skumplate og viklet rundt et rustfritt stålrør 36 og de motstående flater (YZ-flater) ble buttsveiset sammen som vist ved 40, 41 og 42 på fig. 10. Rørprøvestykkene ble hurtig neddykket i en kryostat fylt med flytende nitrogen, slik at alle prøvestykkene ble liggende godt under væskeover-flaten. Etter å ha vært neddykket i 5 timer ble de tatt ut fra kryoståten og ble liggende ved romtemperatur i 5 timer'. Etter fire omganger med slik behandling ble de tre prøvestykker omhyggelig studert angående visuelle endrinaer, som kan omfatte sprekker, risser eller brudd.

God ... Ingen synlige sprekker eller riss

Uakseptabel ... kan ikke op<p>vikles uten å sprekke

B. I en annen prøve ble et fleksibilisert skurnprøvestykke med tykkelse 50 mm,, bredde 170-270 mm og lengde 300 glattet ved maskinering av topp- og bunn-flåtene. Etter .oppmerking av X- og Z-aksene på kantene, ble topp og bunn på hvert prøvestykke dekket med 12 mm tykk finer (samsvarende med japansk jordbruks-standard), idet det ble benyttet handelsvanlig kryogent ooly-uretanadhesiv (Sumitac EA90177, fremstilt av Sumitomo Bakelite Ce, Ltd., Japan) for å binde sammen flatene. Adhesivet ble herdet ved å plassere prøvepanelet under et trykk på 0,5 kg/cm2-i 24 timer ved 2 3°C.

1. Kryogen prøve ved - 160°C

Hvert kryogent prøvepanel 34 ble plassert i flytende nit-rogenkjølt kryostatboks der den indre temperatur er styrt til

-160°C j; 5°C ved styrt forgasning og fordeling av flytende nitrogen. Etter 5 timer ble prøve<p>anelet hurtig fjernet og lagt ved romtemperatur i omtrent 1 time. Denne prosess ble gjentatt

<i ganger. Etter den fjerde gang ble prøvepanelet undersøkt visuelt etter sprekker i de fire blottlagte flater på skumprøve-stykket. En time etter fjerning av prøvestykket fra kryostaten ble derpå finerdekkplatene fjernet med en snittemaskin. Derpå

ble en 10 mm tykk skive av skummet skåret fra toppflaten, og en blanding av overflateaktivt middel og fargestoff i vann ble på-ført flatene på det utskårne skum for å påvise eventuelle sprekker i dette.

2. Kryogen prøve ved -196°C

For denne prøve ble det benyttet en kryogen boks som var delvis fylt med flytende nitrogen. De finerbelagte prøvepanel-er ble neddykket i flytende nitrogen og plassert på trekantfor-mede stålbærere som var festet til bunnen av boksen. Et stål-lodd som var kjølt forut i flytende nitrogen bie plassert på toppen av prøvepanelet, og panelet ble holdt neddykket i 30 minutter. Derpå ble prøvepanelet tatt ut og lagt ved romtemperatur i en time under tvungen ventilasjon. Etter å ha. ojentatt denne prosess fire eller flere ganger, ble det foretatt en undersøkelse av overflatesprekker eller indre sprekker nå samme måte som beskrevet foran under prøve B(l).

(9) Kryogen rørisolasjon

A. Bøyelighet. Tre stykker av fleksibiliserte skumplater 200 mm bred, 500 mm lang og 25, 37,5 og 75 mm tykk, ble bøyd til krumningen for et stålrør 54 med ytterdiameter på omtrent 114 mm ved å utøve en bøyepåkfenning i Y-akseretningen, der Z-aksen ble anordnet parallelt med aksen for røret 54, slik sem vist på .fig. 11. Prøvestykket ble bøyd inntil det ble liggende i god kontakt med den ytre omkretsflate på røret over et areale som overskrider det ytre overflateareale på en halvsylindrisk del av røret (delen, over senterlinjen A-A som er vist på fig. 11).

B. Varmformbarhet. De fleksibiliserte skumstykker ble bøyd etter utsidékrumningen på et stålrør 54 med en utsidedia-meter på 114 mm, der Z-aksen ble anordnet langs røraksen. Merker blir satt på. den avskårne kant på røret 54 på diametralt motstående sider av den på fig. 12 viste senterlinje. A - A. Det bøyde prøvestykke ble derpå totalt dekket med en galvanisert, 0,3 mm tykk stålplate 55 og de motstående sidekanter på skum-orøvestykket ble fastholdt med strekkbånd 57. Derpå ble det belagte prøvestykke plassert i en varmluftovn med strekkbåndene 57 ned og oppvarmet til 85°C i 45 minutter. Etter å være blitt fjernet fra ovnen ble prøvestykket avkjølt til romtemperatur i to timer. Derpå ble den galvaniserte dekkplate 55 fjernet og gapene 58 og-59 fra de ytre ender nå de foran nevnte merker til skjæringspunktene med senterlinjen A-A og innerveggen i prøve-stykket 56 ble målt og klassifisert på følgende måte:

C. Varmeisolasjonsprøve. Fleksibiliserte skumstykker som ble skåret til en størrelse på 37,5 mm x 200 mm :■ : 500 mm ble varrnformet som foran i to lag og derpå skåret Z-aksialt for å danne indre og ytre halvsylindriske isolasjonsskåler for et rør med ytre diameter på 114 mm. Prøveskålstykkene ble derpå til-passet på 114 mm røret av rustfritt stål som var- 800 mm langt og hadde flenser ved hver ende og ble festet med et kryogent pclyuretanadhesiv. Skjøtene for de ytre dekkskåler er forskjø-vet fra skjøtene for den indre dekkskål. Hele rørdelen ble derpå belagt med et 2,5 mm' tykt vanntett lag av polyuretanbe-legg. Etter fire dagers aldring ble det således belagte rør

koblet inn i en kryogen prøveledning og fylt med flytende nitrogen. Det indre av' det rustfrie stålrør holdes ved en temperatur på -196°C i 6 timer. Deretter ble flytende nitrogen tømt ut og det belagte eller overdekkede rør ble lagt ved 23°C og 80% re-

lativ fuktighet i 12 timer. Den foran an<g>itte prøvesyklus ble gjentatt fire ganger samtidig som overflatebetingelsene ble studert på det vanntette lag 66, også omfattende vannkondensa-sjoh og ising.

Resultatene ble vurdert nå følgende måte:

Umiddelbart etter de foran angitte prøver ble det vanntette belegg eller dekke og skumisolasjonen omhyggelin fjernet og undersøkt visuelt etter sprekker ved bruk av farneoo<p>L?;.-ning om nødvendig.

Ek sempel 1 Fleksibilisering i en retning

Det ble benyttet kommersiell polystyrenharpiks som inne-holdt 0,20 vekt% flyktige rester som omfatter styrenmonomer og 0,87 vekt% oligomerer, som omfatter styrentrimer (herj PS Harpiks A), og en rekke skumplater ble tilberedt for fleksibilisering i en retning. Ekstruderingsbetingelsene ble styrt for å ni en skumplate med et tverrsnitt pa omtrent 110 mm V '3.50_ i.m og med en massetetthet på omtrent 21,5 til 60 kg/m<3>. Hudbelegr ble fjernet fra hver skumplate og den resulterende skumplate ble skåret i tre mindre plater som var kvadratiske med side 100 mm og 4000 mm lange.

Fore trukne eksempler 101- 112; Referanseeksempler RlOl-1 07

Etter en dags aldring ble skumplatene fleksibilisert ved kompresjon i maskinretningen (X-aksen) idet utstyret 1 P- Mcc fig. 5 ble benyttet sammen med de typiske betingelser som er beskrevet for de foran angitte prosedyrer. De f leksibi lise? c skumplater ifølge de foretrukne eksempler 101-112 ble vurdert angående tetthet, celledimensjoner i Y-retningen, celleformer slik de defineres av y/x og y/z, trykkstyrke (i Y- og Z-retningsne) og strekkstyrken og'forlengelsen i X-retningen ved brudd, og disse resultater er vist i tabell 1. I disse eksempler var de aksiale dimensjonsforhold y/z av størrelsesordene 1,00 til 1.25.

For sammenligning kan angis andre ekspanderte skumplater av av PS Harpiks A, men som manglet de ønskede skumkarakteris tika, og disse ble fleksibilisert på:lignende måte med de resultater som i tabell 1 ér vist som referanseeksempler.

Basert på de resultater som er vist i tabell 1, ble skum-me ts massetetthet tegnet inn i diagrammet på fig. 6A mot den midlere celledimensjon y i Y-retningen. Koordinatene for de skumprøvestykker som ikke er tilfredsstillende for foreliggende oppfinnelse er merket med x.

Som vist på fig. 6A må skumplater ifølge foreliggende oppfinnelse ha en slik celledimensjon y i Y-retningen og slike massetettheter D at fallet i det pentagonale område som defineres av de fem koordinater (1,0, 43)', ( 1 , 0, 20), (0 , 05, 24 ), (0,05, 60) og (0,1, 60), og fortrinnsvis i det tetragonale område som defineres av koordinatene (0,8, 42), (0,8, 23), (0,07, 26) og (0, 07, 57) . Massetettheten D og celledimensjonene y i Y-retningen for disse skumtyper tilfredsstiller den.følgende formel: og fortrinnsvis;

Ek sempel 2 Fleksibilisering i to retninger.

Ved benyttelse' av den samme polystyrenharpiks A og samme • prosedyre som i eksempel 1 ble det tilberedt en rekkV "s-kumplatar med et tverrsnitt på 110 mm x 350 mm, aksiale celledimensjons-

forhold y/x og y/z på 1,1 til 1,25 resp. 1,1 til 1,17, mens cellestørrelsen i Y-retningen og massetettheten d varieres i området fra 0,07 til 1,6 mm resp. 21,5 til 77 kg/m". De skum-

typer som var lettere enn omtrent 21 kg/m<3> ble utsatt for en sekundær ekspansjon ved behandling med damp av 100'C i to til seks minutter, slik at massetettheten ble fra 15,5, til 20 kg/m"'. Hudbelegget ble fjernet fra hver skumplate som fikk et tverr-

snitt på omtrent 100' mm x 300 mm og en lengde på 2000 mm.

Disse resulterende skumplater ble mekanisk komprimert ved fleksibilisering i X-retningen først og derpå i Z-retningen ved å

benytte det på fig. 5 viste utstyr og de typiske foran beskrev-

ne betingelser, også omfattende aldring en dag etter ekstruderingen.

Fore trukne eksempler 201- 212; Referanseeksempler R 201- 206

. Som et resultat av kompresjonsprosessen hadde fleksibili-

serte skumplater ifølge de foretrukne eksempler 201-212 og referanseeksemplene R201-206 nesten konstant celleform med aksiale celledimensjonsforhold y/x og y/z fra omtrent 1,2 til 1,4. Disse fleksibiliserte plater ble derpå vurdert ved standard

prosedyrer, og typiske resultater er vist i tabell 2.

Basert på de typiske resultater som er vist i tabell 2, ble massetetthetene D tegnet inn i diagrammet på fig. 6B mot de midlere celledimensjoner y i Y-retningen, der koordinatene for de skumprøvestykker som ble vurdert som utmerket og god i tabell 2 er merket med 0 og. o, mens de som ble vurdert som uakseptable, er merket med X.

Som vist .i diagrammet på fig..6B må skumtypene ifølge-foreliggende oppfinnelse ha en slik midlere celledimensjon y i Y-retningen i mm og slike massetettheter D i kg/m<3> at fallet i det pentagonale område som defineres av de fem koordinater (1,0,

■35), (0 ,25 , 100), (0 ,05 , 100), (0,05 , 26 ,5) og (1,0, 20) og fortrinnsvis i det pentagonale område som defineres av koordinatene (0, 8, 50), (0 ,25, 93), (0 ,07, 28 , 5) og (0,8, 2.3,5).

De skumtyper som foreliggende oppfinnelse overveier å benytte må med andre ord ha en slik massetetthet D (k.g/m'<J>) og midlere celledimensjon y (mm) i Y-retningen at de tilfredsstiller de følgende.formler: og fortrinnsvis;

Ekse mpel 3 Fleksibiliseringstid

Det er vanlig praksis at stive termoplastskumplater blir aldret i det minste i flere uker før bruk for å stabilisere okumstrukturen. Under utviklingen av de fleksibiliserte skumplater for bruk som kryogen isolasjon, ble det oppdaget at aldringen av det fleksibiliserte skum ved den fleksibiliserende kompresjon innvirket i høy grad på egenskapene for. det t.esul-I. er ende skum.

Ved å benytte skumplater som er ekstrudert av polystyrenharpiks A og skjære ut standard 25 mm og .100 mm tykke stykker, ble virkningen av fleksibiliseringstiden undersøkt etter flek-slbilisering i både én og to retninger. Tyoiske resultater er vist skjematisk på fig. 7 og 8, der A-seriene viser fteksibili-sering i en retning (X-retningen) og B-seriene viser fleksibili-soring i to retninger (X-retnin<q>en og derpå Z-retningen),

A. Fleksibilisering i én retning

Fig. 7A viser forholdet mellom forlengelsen Ex i X-ret-

ningen ved brudd for de fleksibiliserte skumplater og aldringsperioden for den opprinnelige, skumplate etter eks trnd^ringen,

mens fig. 8A viser forholdet mellom vanndamppermeabi1 i teten og aldringsperioden før fleksibiliserinaen. Det er åpenbart at f for å få de forbedrede egenskaper angående forlenqelso og vanndamppermeabilitet ifølge foreliggende op<p>finnelse, er dot nød-

vendig at aldringsperioden for skumplatene før kompresjonsflek-sibiliseringen ikke bør være mer enn 10 dager (24 0 timer) og fortrinnsvis ikke mer enn 3 dager (72 timer).

B. Fleksibilisering i to retninger

Fig. 7B viser forholdet mellom forlengelsesorosenten Ex

i X-retningen ved brudd for skumplater som er f leksibilisert. i

-to retninger og aldringstiden for de ekstruderte skumplater.

Legg merke til at aldringsvirkningene på forlen<q>elsesprosenten

i X-retningen og Z-retningen blir hovedsakelig like. De opp-

rinnelig ekstruderte skumplater hadde en tetthet nå omtrent 2 7

kg/m3, en tykkelse på omtrent 100 mm, og de midlere cc1ledimen-

sjoner i X-, Y- og Z-retningene var omtrent 0,55 mm, 0,72 mm resp. 0,58 mm. Etter skjæring til en tykkelse på 25 mi-' ble skumplatene først utsatt for en gangs 37 prosent kompresjon I X-retningen og derpå i Z-retningen med varierte aldfing.stider. Torlengelsesprosenten Ez i Z-retningen ved brudd ligg* r oå om-

trent 80 til 90 prosent av forlengelsesprosenten Ex i X-retnin-

gen ved brudd. På fig. 7B er f orlengelsesprosenten v r- .1 brudd representert som forlengelsesprosenten Ex i X-retningen ved brudd.

Fig. 8B viser forholdet mellom vanndamppermeabiliteten Py

Por fleksibiliserte skumolater og aldringsperioden, for skummaterialet etter ekspansjonen av dette. Skumplatene tiar den samme tetthet og de samme celledimensjoner som angitt foran. Prøve-

stykker med omtrent 25 mm tykkelse ble skåret ut og utsatt for en 20-37 prosent kompresjon utført tre ganger i hver retning.

De resulterende skumplater har en forlengelsesprosent o; i X-retningen ved brudd på omtrent 20 prosent og en forlengelses-

prosent Ez i Z-retningen på omtrent 16 prosent.

Det er igjen klart at for å oppnå de forønskede egenska-

per må skumplatene flekv-ibiliseres mens de er nyekstrudert, dvs.

innen 10 dager og fortrinnsvis innen 3 dager etter ekstruderin-

gen eller ekspansjonen. Dette gjelder spesielt for relativt bynne skumplater som de 25 mm tykke prøvestykker benyttet i de foran, angitte eksperimenter er representative for. Den opti-male tid ligger innenfor området fra omtrent 0,2 5 til 24 0 timer og vil selvsagt være avhengig av de spesielle egenskaper for de opprinnelige skumplater og de ønskede resultater..

Eksempel 4 Vanndamppermeabilitet

Kritisk for lavtemperaturisolasjon er skummets evne til å danne en effektiv barriere mot vanndampgjennomgang fra den ytre-fil den indre flate av isolasjonen.

Å. Skum fleksibilisert i en retning: Foretrukne eksempler 121-132 + referanseeksemplene R121-126

Ved å benytte samme utstyr og fremgangsmåter ble fleksi-biliserbare skumplater ekspandert fra PS-harpiks A under kont-rollerte betingelser, slik at de resulterende skumplater hadde tettheter D i området fra omtrent 22,5 til 51 kg/m , en celledimens jon y i Y-retningen i området fra omtrent 0,07 til 1,0 mm og celledimensjonsforhold y/x og y/z fra omtrent 1,35 til 2 resp. 1,1 til 1,3. Derpå ble de resulterende skumclater skåret til et 100 mm kvadratisk tverrsnitt og 4000 mm lengde, og etter aldring i en dag ble de komprimert i X-retningen. Typiske verdier og egenskaper, også omfattende vanndamppermeabrli-tet for

disse fleksibiliserte skumplater, er gitt i tabell 3.

Basert på slike typiske resultater som er vist i tabell

3, må de fleksibiliserte skumplater ifølge foreliggende cpp-finnelse ha en vanndamppermeabilitet på 1,5 g/m 2.time eller mindre, slik den blir undersøkt etter vannmetoden ifølge ASTM C-355.

Fig. IA og IB er mikrofotografier (forstørrelse: 50x) av polystyrenskum ifølge det foretrukne eksempel 123 som viser lukkede celler fordelt slik det kan sees i X-, Y- og Z-retningene på fig. 3. Legg merke til at det fleksibiliserte skum ifølge foreliggende oppfinnelse' har en ensartet oppbygd anisotropi, der krusningene- i celleveggene i YZ-planet (fig. IA) er betydelig færre enn i XZ- og XY-planene fig. IB og 1C). Da skumcellene er svært små. og har mangekantet form, er det meget vanskelig å definere fordelingen og beliggenheten av slike krusninger nøyaktig-. Ved en betraktning av forholdene mellom Ex, E og vanndamppermeabiliteten Py i Y-retningen og med henvisning til fig. 1, vil disse forhold utgjøre temmelig nøyaktige, strukturelle parametere for krusningene, omfattende typen for disse, deres beliggenhet og fordeling (fig. 9A) . Som det også frerncr.r av fig. 9A, hvor vanndamppermeabiliteten er plottet mot skummets celleform, er det ønskelig å ha cellene orientert langs Y-aksen, fortrinnsvis med et gjennomsnittlig y/x 'celledimens j,on_s forhold pl 1,2 til 3.

B. Skum.fleksibilisert i to retninger: Foretrukne eksempler 221-227 + referanseeksemplene R221-225.

Ved å benytte samme PS-harpiks A, samme utstyr cg samme £ remaangsmåte som i eksempel 1, ble skumnlater med samme tverrsnitt ekstrudert og ekspandert til en tetthet oå. 27 kg/ l m"- x' eller 50 kg/m<3>, og med. midlere celledimens joner i Y-retningen r. å 0,51 m'i eller 0,11 mm og med y/x på 1,20 eller 1,15 oa "y/z 1,25 eller 1,20. Disse skumplater ble under fleksibiliserin<g>en først komprimert i X-retningen og derpå i Z-retningen ved bruk av utstyret som er vist på fig. 5. Deroå målte man skumtetthetene D og andre verdier, omfattende permeabiliteten Py i Y-retningen i de r '; denne måte biaksialt fleksibiliserte skummaterialer, Endrin-gene i varmeledningsevnen i Y-retningen og den kryogene motstand

-160°C og -196°C i X-retningen og Z-retningen ble også observert Tyniske resultater er vist i tabell 4.

Tabell 4 viser at skumplatene ifølge oppfinnelsen må ha

en vanndamppermeabilitet Py i Y-retningen lik eller mindre enn 1,5 g/m 2.time for a hindre eller minske tap av varmeisolerende egenskaper under langtids bruk. Vanndamppermeabiliteten bør fortrinnsvis være 1,0 g/m eller mindre for å sikre en høyere varmeisolasjonsevne.

For anvendelse under slike harde betingelser som finnes i flytende nitrogengasstanker og ' for å sikre forbedrede isolasjonsegenskaper over lange tidsperioder, må de foretrukne skumtyper ifølge foreliggende oppfinnelse o<q>så tilfredsstille følgende betingelser:

Fig. 2A, 2B og 2C er mikrofotografier (forstørrelse: 50x) av det fleksibiliserte polystyrenskum ifølge det foretrukne eksempel 22 3 viser de lukkede celler, sett i X-, Y- og Z~retningene, slik det er vist på fig. 3. Legg merke til at skummet er karakterisert ved strukturelt anisotrope cellevegger. Disse-som er synlige i YZ- og Xy- planene på fig. 2A og 2G,-.er generelt bølgeformede bare i en retning, nemlig i Z-retningen og X-retningen, men ikke i Y-akseretningen.

Slike anisotropt fordelte celleveggskrusninger i kombinasjon med skumtettheten såvel som dimensjonene og formen på cellene er viktige strukturelle parametere for skumplatene ifølge foreliggende oppfinnelse, sett på bakgrunn av det før nevnte forhold mellom Ex og Ez, forholdene mellom de aksiale forlenoel-sesprosenter ved brudd (Ex/Ey, Ez/Ey) og vanndamp<p>ermeabiliteten i Y-retningen som representerer fordelingen og retningene for slike krusninger (fig. 9B). Som også vist på fig. 9B, hvor vanndamppermeabiliteten er plottet.mot skummets celleform, er det ønskelig at cellene i skummet er anordnet lånas Y-aksen, fortrinnsvis med et gjennomsnittlig y/x celledimensjonsforhold på 1 eller høyere.

Eksempel 5 Kryogen isolasjon

A. Skum fleksibilisert i en retning

Et eksperiment har overraskende tilkjennegitt at skumplater som' er viklet omkring en ståltrommel som blir oppvarmet til omtrent 80°C har de ønskede og forbedrede forlengelsesoqenska-per og vanndampbarriereegenskaper, og disse skumplater kan for-mes til trommelkrumningen og kan festes på denne trommel. Likevel krever ikke oppviklingen noen større kraft og foranlediger bare en minimal reduksjon i varmeisolasjonsegenskapene.

Tabell 5 viser•resultater av eksperimenter på enda en gruppe av foretrukne eksempler av skumtyper ifølge foreliggende oppfinnelse og av flere referanseeksempler. Da disse vurderings-verdier i hovedsaken er representative for bøyeligheten, anvend-barheten på krumme flater, medarbeidbarhet med lim, kryogene isolasjonsegenskaper og andre karakteristika, som kreves av slike skummaterialer, gir tabell 5 en totalvurdering for den praktiske anvendbarhet for slike skummaterialer.

For å minske de fleraksiole påkjenninger i skummaterialene etter påleggingen av disse og for å gi en effektiv forbedring av varmeisolasjonsegenskapene, kan videre to eller flere skum-lag bindes sammen, slik at de resulterende skumplater oppviser biaksial strekkbarhet, eller de kan belegges med rnetsllfolier eller kombineres med syntetiske plastfilmer, som har gode egenskaper som gassbarrierer.

B. Skum f leksibilisert i to retninger.

For å bestemme anvendeligheten av skummaterialet for krumme overflater, slik som rør og sylindriske eller sfæriske tanker, bearbeidbarheten, omfattende bøyeligheten og formbar-heteri, samt den kryogene varmeisolasjonsevne, ble utvalgte skummaterialer, nemlig skumtyper ifølge de foretrukne eksempler 2 22-225 og ifølge referanseeksemplene R221, R223-225, lagt på et ytre stålrør med ytre diameter på omtrent 114 mm som et typisk eksempel på sylindris-ke rør med meget stor krumning. Skumplater ble skåret til tykkelser på 25, 37,5 eller 75 mm og lagt på i ett, to eller tre lag. for å oppnå en totaltykkelse på 75' mm. Lengde- og omkrets-skjiøtene på de halvsylindriske skumplatedeler .som påføres lagvis, butter mot. hverandre, mens skumplatedeler med 75 mm tykkelse ble dobbeltfalset.

Bøyeligheten, varmformbarheten til de bøyde former, de kryogene varmeisolerende egenskaper og riss- eller sprekk-mct-stand for disse plater ble utprøvet, og typiske eksempler er gitt i tabell 6..

De syntetiske skumharpikser ifølge foreliggende oppfinnelse som har større strekkbarhet i 'to aksiale retninger, oppviser utmerket bøybarhet, varmformbarhet og anvendelighet for rør som har en liten diameter. De kan lett påføres rør med liten diameter og de er lette, å varmforme til den bøyde form. På grunn av at disse skummaterialer ikke så lett danner sprekker under bøyningsoperasjonen eller under kryogene betingelser, kan videre skummaterialene ifølge foreliggende oppfinnelse være utmerkede kryogene varmeisolasjonsmaterialer som unngår vanndampkon-densasjon selv ved -196°C, og som generelt kan benyttes for rør, sylindriske og sfæriske tanker.

Selv om referanseskumplatene som bare er komoromert i X-og Z-retningene har tilfredsstillende bøybarhet og varmformbarhet, er de ikke fullt ut tilfredsstillende som kryogen varmelso-lasjon, fordi de kan bli utsatt for brudd under kryogene betingelser på grunn av at sprekker sprer seg i omkretsretningen for røret eller i andre retninger. Slike sprekker dannes på grunn av at disse skumtyper ikke har så stor strekkbarhet at de kan oppta påkjenninger som skyldes plutselige endringer mellom romtemperatur og kryogen temperatur.

Eksempel 6 Termoplastiske skumharpikser Den forbedrede fléksibiliseringsprosess kan anvendes for en rekke termoplastiske skumharpikser, som både ekstruderes og ekspanderes.

A. Kommersiell PS harpiks A er en varmpolymerisert polystyrenharpiks som har en egenviskositet på omtrent 0,83 oppløst i toluen ved 30°C og inneholder 0,20 vektprosent flyktige reststoffer, omfattende styrenmonomer og 0,87 vektprosent oligomerer, omfattende styrentrimer. Blandinger med andre pOlystyrenharpik-ser-som har mere styren-monomer og -trimer ble fleksibilisert, og typiske resultater er vist i tabell 7. For slike varmpoly-meriserte polystyrenharpikser er de foretrukne harpikser i de fleksibiliserte skumplater de som inneholder 0,3 vektprosent eller mindre av flyktige reststoffer, omfattende styrenmonomer og 0,5-1,5 vektprosent av styrenoligomerer, omfattende trimer.

B. I stedet for de polystyrenskumtyper som ble benyttet i de foranstående eksempler ble det under de typiske betingelser spm er nevnt foran komprimert to kommersielt tilgjengelige polyvinylkloridskum (Klegecell<®> 33 fremstilt av Kanegafuchi Chemical Co., Ltd. og Rockecell Board®, fremstilt av Fuji Kasei Co., Ltd.) og et metylmetakrylatharpiksskum (fremstilt eksperi-mentelt av Asahi-Dow Limited, som ble skåret til 50 x 600 x 900 (mm), 25 x 600 x 900 (mm) og 50 x 300 x 900 (mm).

De resulterende fleksibiliserte skumplater ble utprøvet og vurdert, der.de typiske resultater er vist i tabell 8. Foreliggende oppfinnelse er således også anvendbar for skum som er ekspandert fra polyvinylkloridharpikser og omfattende blandinger av disse meduorganiske materialer, metylmetakrylat og andre lignende harpikser utenom polystyren, og de resulterende fleksibiliserte skumplater tilfredsstiller kravene ifølge foreliggende oppfinnelse. C. En sats med preformede polystyrenkuler som hadde en massetetthet på 11,6 kg/m<3> ble plassert i en form og ble damp-oppvarmet i omtrent 4 0 sekunder under et trykk på 3 kg/cm 2.

Det resulterende skum ble aldret ved 70°C i 12 timer. Det hadde en tetthet på 10,9 kg/m<3> med x på 0,33,- y på 0,31 'og z. på 0,32. Tre 350 mm terninger ble skåret ut fra de sentrale deler ved hjelp av en elektrisk oppvarmet trådskjærer.

Et prøvestykke ble fleksibilisert i X-retningen til 90 prosent av dets opprinnelige volum ved å påføre.et 40 k<q>/cm<2 >trykk i en 50 tonns presse. Kompresjonen ble gjentatt seks ganger og trykket opphørte umiddelbart etter påføringen av dette. Det komprimerte skum fikk en størrelse på 350 x 350 x 262 mm med en tetthet på 14,5 kg/m<3>.

De andre prøvestykkene ble fleksibilisert på lignende måte i to og tre retninger. Alle ble utsatt for standardtester og de tilfredsstilte ikke et eller fleire av de ønskede resultater som foreliggende oppfinnelse tar sikte på å oppnå. Det skal og-så bemerkes at ingen hadde den nødvendige skumtetthet.'

Claims (9)

1. En i én retning fleksibilisert skumplastplate av hovedsakelig lukketcellet polystyrenharpiks, som generelt har en rektangulær form som defineres av de tredimensjonale koordinater X, Y og Z og har en anisotropt kruset celleveggstruktur som er dannet ved en partiell knusning av skummet i retningen perpendikulært på fleksibiliseringsretningen, karakterisert ved at skummet har (1) en massetetthet på 20 til 60 kg/m<3>, (2) en anisotrop cellestruktur som er orientert i Y-retningen og en midlere celledimensjon y på 0,05 til 1,00 mm, (3) midlere celledimensjoner x, y og z som tilfredsstiller følgende betingelser: y/x og y/z > 1,05, (4) en forlengelse ved brudd (Ex) i X-retningen på 7 til 70 prosent,

(5) en vanndamp-permeabilitet (Py) i Y-retningen på ikke mer enn 1,0 g/m<2>#time etter vannmetoden ifølge ASTM C-355 og (6) en tykkelse på 10 - 300 mm.

2. En i to retningier f leksibilisert skumplastplate av hovedsakelig lukketcellet termoplastharpiks, som generelt har en rektangulær form som defineres ved de tredimensjonale korordinater X, Y, Z og har en anisotropt kruset celleveggstruktur som er mest kruset i XZ-planet, karakterisert ved at skummet har: (•1.)) em1, massetetthet på 20 til 100 kg/m3 , ((2!)) muidlere celledimens joner x, y, z målt i X-, Y- og Z-a*seretningen som tilfredsstiller de følgende betingelser: y = 0,05 - 1,0 mm og y/x og y/z > 1,05, (3) aksiale forlengelser ved brudd (Ex, Ey, Ez) som tilfredsstiller følgende betingelser: Ex > 1,8 Ey og Ez < 8,3 Ey, (4) en vanndamp-permeabilitet i Y-retningen på ikke mer enn 1,5 g/m2.time etter vannmetoden ifølge ASTM C-355 og (5) en tykkelse på 10 - 300 mm.

3. Fleksibilisert skum av termoplastharpiks ifølge krav 2, karakterisert ved at harpiksen er polystyren.

4. Fleksibilisert skum a<y> polystyrenharpiks ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at polystyrenharpiksen inneholder 0,3 vektprosent eller mindre av flyktige reststoffer, omfattende styrenmonomer og 0,5 til 1,5 vektprosent styrenoligomerer.

5. Fremgangsmåte for fleksibilisering av en stiv, hovedsakelig lukketcellet skumplastplate som generelt har en rektangulær form som defineres av tredimensjonale koordinater X (lengde), Y (tykkelse), Z (bredde) og YZ-, XZ- og XY-planene normalt på disse ved en delvis knusning av skumplaten i en retning normalt på retningen for den ønskete fleksibilitet, karakterisert ved kombinasjonen av følgende trekk: A. at det velges en nylig ekspandert skumplate som har (1) en massetetthet på fra 20 til 100 kg/m<3>, (2) en anisotrop cellestruktur orientert i Y-akseretningen med en midlere cellestørrelse y på fra 0,05 til 1,0 mm, (3) en trykkstyrke i Y-retningen på minst 1,8 kg/cm<2> og (4) en tykkelse på 10 - 3 00 mm, B. at denne skumplate komprimeres innen 0,1 til 240 timer etter ekspansjonen i en kort avgrenset kompresjonssone med en maksimumslengde på 300 mm i en periode på minst ett sekund for å danne en retningsfleksibilisert skumplate, og deretter C. at det gjenvinnes en retningfleksibilisert skumplate som har (1) anisotropt kruset celleveggstruktur, der krusningene ligger i fleksibiliseringsretningen, (2) midlere celledimensjoner x, y og z målt i X-, Y- og z-retningene som tilfredsstiller følgende betingelser: y = 0,05 - 1,0 mm og y/x og y/z > 1,05, (3) en øket forlengelse ved brudd i fleksibiliseringsretningen, og (4) en vanndamp-permeabilitet i Y-retningen som ikke er større enn 1,5 g/m<2>.time.bestemt etter vannmetoden ifølge ASTM C-355.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at skumplaten fleksibiliseres innen 72 timer etter ekspansj onen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at termoplastharpiksen er polystyren.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at polystyrenharpiksen inneholder 0,3 vektprosent eller mindre av flyktige rester, omfattende styrenmonomer og 0,5 til 1,5 vektprosent av styrenoligomerer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at polystyrenskumharpiksen komprimeres først i lengde-(X-akse-)retningen og derpå i tverr- (Z-akse-)retningen for å gi en polystyrenskumplate som er fleksibilisert i to retninger.