RU2796735C2 - Method for manufacturing a block from polyurethane/polyisocyanurate foam plate for thermal insulation of a tank - Google Patents
Method for manufacturing a block from polyurethane/polyisocyanurate foam plate for thermal insulation of a tank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796735C2 RU2796735C2 RU2020131225A RU2020131225A RU2796735C2 RU 2796735 C2 RU2796735 C2 RU 2796735C2 RU 2020131225 A RU2020131225 A RU 2020131225A RU 2020131225 A RU2020131225 A RU 2020131225A RU 2796735 C2 RU2796735 C2 RU 2796735C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- polyurethane
- fibers
- foam
- polyisocyanurate foam
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
[0001] Объектом настоящего изобретения является способ изготовления блоков из армированной волокном полиуретановой (PUR, ПУР) и/или полиизоциануратной (PIR, ПИЦ) пены (содержащей волокна от длинных до непрерывных) из по меньшей мере одного полиизоцианата и по меньшей мере одного полиола, причем упомянутые блоки из пены используются в резервуаре, встроенном в несущую или самонесущую конструкцию типа B или C, служащем для приема очень холодных текучих сред, называемых криогенными текучими средами, например, в частности, сжиженного природного газа (СПГ) или сжиженного углеводородного газа (СУГ).[0001] The object of the present invention is a method of manufacturing blocks of fiber reinforced polyurethane (PUR, PUR) and / or polyisocyanurate (PIR, PIC) foam (containing fibers from long to continuous) from at least one polyisocyanate and at least one polyol, wherein said foam blocks are used in a tank built into a load-bearing or self-supporting structure type B or C, serving to receive very cold fluids, called cryogenic fluids, for example, in particular, liquefied natural gas (LNG) or liquefied petroleum gas (LHG ).
[0002] Настоящее изобретение также относится к блокам из армированной волокном полиуретановой и/или полиизоциануратной пены, которые, с учетом их конкретного применения, должны иметь специфические механические и тепловые характеристики, и в то же время их изготовление должно быть максимально экономически выгодным.[0002] The present invention also relates to fiber-reinforced polyurethane and/or polyisocyanurate foam blocks, which, given their particular application, must have specific mechanical and thermal characteristics, while at the same time their manufacture must be as cost effective as possible.
[0003] Наконец, настоящее изобретение, в частности, относится к герметичным и теплоизоляционным резервуарам, использующим такую пену, полученную непосредственно в соответствии со способом изготовления, а также к судам, оснащенным такими резервуарами.[0003] Finally, the present invention particularly relates to sealed and insulated tanks using such foam obtained directly according to the manufacturing process, as well as ships equipped with such tanks.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
[0004] Полиуретановая (ПУР) пена представляет собой ячеистый изолятор, состоящий из мелких ячеек, хранящих газ, который может иметь низкую теплопроводность. Полиуретановая пена используется во множестве областей применения, например, в автомобильной промышленности в виде гибкой полиуретановой пены или в теплоизоляции в виде жесткой полиуретановой пены. Получение полиуретановой пены хорошо известно специалисту в данной области техники. Получение включает многокомпонентную реакцию между полиолом (соединение, содержащее по меньшей мере две гидроксильные группы), полиизоцианатом (соединение, содержащее по меньшей мере две изоцианатные функциональные группы -NCO) и расширяющим агентом, также известным как «вспенивающий агент». Реакция конденсации, в частности, катализируется соединениями основной и/или нуклеофильной природы, например, третичными аминами или металл-карбоксилатными координационными комплексами, например, солями олова или висмута. Полиолы, широко используемые при изготовлении полиуретановой пены, представляют собой простые полиэфирполиолы или сложные полиэфирполиолы. Таким образом, для получения полиуретановой пены требуется большое количество соединений.[0004] Polyurethane (PUR) foam is a cellular insulator consisting of small cells that store a gas that may have a low thermal conductivity. Polyurethane foam is used in many applications, for example in the automotive industry as flexible polyurethane foam or in thermal insulation as rigid polyurethane foam. The preparation of polyurethane foam is well known to the person skilled in the art. The preparation involves a multicomponent reaction between a polyol (a compound containing at least two hydroxyl groups), a polyisocyanate (a compound containing at least two isocyanate functional groups -NCO) and an expanding agent, also known as a "foaming agent". The condensation reaction is in particular catalyzed by compounds of a basic and/or nucleophilic nature, for example tertiary amines or metal carboxylate coordination complexes, for example tin or bismuth salts. Polyols commonly used in the manufacture of polyurethane foam are polyether polyols or polyester polyols. Thus, a large number of compounds are required to produce polyurethane foam.
[0005] Полиизоциануратная (ПИЦ) и полиуретановая/полиизоциануратная (ПУР-ПИЦ) пена также используется в строительном секторе (строительство/реконструкция) и имеет преимущество, заключающееся в том, что она обеспечивает лучшую огнестойкость, а также более высокую прочность на сжатие, чем полиуретановая пена. Способ получения такой пены подобен способу получения полиуретановой пены. Фактически, получение полиуретановой, полиизоциануратной и полиуретановой/полиизоциануратной пены зависит от соотношения изоцианата и полиола.[0005] Polyisocyanurate (PIC) and polyurethane/polyisocyanurate (PUR-PIC) foam is also used in the construction sector (construction/renovation) and has the advantage of providing better fire resistance as well as higher compressive strength than polyurethane foam. The method for producing such a foam is similar to the method for producing polyurethane foam. In fact, the production of polyurethane, polyisocyanurate and polyurethane/polyisocyanurate foam depends on the ratio of isocyanate and polyol.
[0006] В уровне техники известны документы FR 2 882 755 и KR 20000010021, которые описывают армированную волокном полиуретановую или полиизоциануратную пену и ее изготовление. В этих документах полиуретановая или полиизоциануратная пена имеет высокую плотность.[0006] Documents FR 2 882 755 and KR 20000010021 are known in the art and describe fiber-reinforced polyurethane or polyisocyanurate foam and its manufacture. In these documents, the polyurethane or polyisocyanurate foam has a high density.
[0007] Получение полиуретановой, полиизоциануратной и полиуретановой/полиизоциануратной пены хорошо известно специалисту в данной области техники; тем не менее добавление волокон влечет за собой специфические технические проблемы, в частности, если необходимо получить армированную волокном полиуретановую, полиизоциануратную или полиуретановую/полиизоциануратную пену, в объеме которой однородно распределены волокна от длинных до непрерывных, т.е. длиной по меньшей мере пять сантиметров.[0007] The preparation of polyurethane, polyisocyanurate, and polyurethane/polyisocyanurate foam is well known to those skilled in the art; however, the addition of fibers entails specific technical problems, in particular if it is necessary to obtain a fiber-reinforced polyurethane, polyisocyanurate or polyurethane/polyisocyanurate foam, in the volume of which the fibers are uniformly distributed from long to continuous, i.e. at least five centimeters long.
[0008] В частности, в случае, когда необходимо получить армированную волокном полиуретановую, полиизоциануратную и полиуретановую/полиизоциануратную пену низкой плотности, то есть пену, имеющую плотность менее 50 кг⋅м-3, добавление волокон является крайне сложным и, как правило, приводит к образованию пены с неоднородно распределенными волокнами. Это связано с тем, что для получения армированной волокном пены низкой плотности необходимо одновременно осуществлять быструю и однородную пропитку волокон при использовании большого количества вспенивающего агента. Это приводит к тому, что вспенивающий агент не полностью растворяется в полиоле и в дальнейшем образует эмульсию вспенивающего агента в насыщенном полиоле, которую необходимо стабилизировать и эффективно смешать с изоцианатом. В контексте литья (под действием силы тяжести) смеси форполимеров на волокна одно из решений этой проблемы заключается в увеличении количества нуклеирующего газа во время смешивания полиола и изоцианата, что увеличивает вязкость и затрудняет или делает невозможным надлежащее проникновение полиуретановой/полиизоциануратной пены в волокна и, следовательно, получение блока однородной армированной волокном пены, причем верхние участки блока не содержат или практически не содержат волокон.[0008] In particular, in the case where low-density fiber-reinforced polyurethane, polyisocyanurate and polyurethane/polyisocyanurate foam, that is, foam having a density of less than 50 kg⋅m -3 , is to be obtained, the addition of fibers is extremely difficult and generally results in to the formation of foam with non-uniformly distributed fibers. This is due to the fact that in order to obtain a low density fiber-reinforced foam, it is necessary to simultaneously carry out a rapid and uniform impregnation of the fibers using a large amount of blowing agent. This results in the blowing agent not being completely dissolved in the polyol and subsequently forming an emulsion of the blowing agent in the rich polyol, which must be stabilized and effectively mixed with the isocyanate. In the context of casting (by gravity) a mixture of prepolymers onto fibers, one solution to this problem is to increase the amount of nucleating gas during mixing of the polyol and isocyanate, which increases the viscosity and makes it difficult or impossible for the polyurethane/polyisocyanurate foam to penetrate properly into the fibers and therefore , obtaining a block of homogeneous fiber-reinforced foam, and the upper parts of the block do not contain or practically do not contain fibers.
[0009] Таким образом, увеличение количества вспенивающего агента приводит к образованию пены неоднородной структуры или плотности (с точки зрения волокон), причем армированная волокном пена, полученная таким образом, неэффективна с точки зрения теплоизоляции и имеет неудовлетворительные механические свойства.[0009] Thus, an increase in the amount of blowing agent leads to the formation of a foam of non-uniform structure or density (in terms of fibers), and the fiber-reinforced foam thus obtained is ineffective in terms of thermal insulation and has poor mechanical properties.
[0010] Кроме того, увеличение количества вспенивающего агента требует использования более реактивных химических компонентов для компенсации эндотермических явлений, связанных со значительным испарением физического вспенивающего агента, что сокращает время перехода в сметанообразную массу и не позволяет волокнам хорошо пропитаться с целью их контролируемого расширения.[0010] In addition, increasing the amount of blowing agent requires the use of more reactive chemicals to compensate for the endothermic phenomena associated with significant evaporation of the physical blowing agent, which reduces the time to creamy mass and does not allow the fibers to be well saturated for their controlled expansion.
[0011] Дополнительная проблема заключается в изготовлении экономически выгодного блока из пены, то есть блока, который не нужно отрезать для получения блока из однородной армированной волокном пены, поскольку потери материала, связанные с отрезанием, обычно составляют порядка 15% или даже более 20%, что абсолютно неприемлемо для промышленного производства.[0011] An additional problem is the production of a cost-effective foam block, i.e. a block that does not need to be cut to obtain a block of uniform fiber-reinforced foam, since material losses associated with cutting are usually on the order of 15% or even more than 20%, which is absolutely unacceptable for industrial production.
[0012] Таким образом, в настоящее время отсутствует способ изготовления блока из армированной волокном полиуретановой и/или полиизоциануратной пены низкой плотности (менее 50 кг⋅м-3), позволяющий получить блок, имеющий очень хорошие механические свойства, в частности, из-за неоднородности волокон в блоке.[0012] Thus, at present, there is no way to produce a block of fiber-reinforced polyurethane and/or polyisocyanurate foam of low density (less than 50 kg m -3 ), which allows to obtain a block having very good mechanical properties, in particular, due to inhomogeneity of fibers in the block.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0013] Именно в данном контексте заявителю удалось разработать способ изготовления полиуретановой (ПУР) и/или полиизоциануратной (ПИЦ) пены, содержащей волокна от длинных до непрерывных в значительном количестве, который позволяет получить простую в обращении армированную волокном пену, имеющую превосходные механические свойства, а также сохранить или даже улучшить превосходные теплоизоляционные характеристики. Предпочтительно в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления также можно значительно уменьшить затраты на производство армированной волокном пены за счет идеальной однородности последней (в связи с этим потери материала блока вспененного материала минимальны или ничтожны).[0013] It is in this context that the Applicant has succeeded in developing a process for the manufacture of polyurethane (PUR) and/or polyisocyanurate (PIC) foam containing long to continuous fibers in a significant amount, which makes it possible to obtain an easy-to-handle fiber-reinforced foam having excellent mechanical properties, and maintain or even improve the excellent thermal insulation performance. Preferably, according to the preferred embodiment, it is also possible to significantly reduce the production costs of fiber-reinforced foam due to the ideal uniformity of the latter (hence the loss of material of the foam block is minimal or negligible).
[0014] Выражение «блок» в соответствии с изобретением является неограничивающим выражением. «Блок» может иметь любую форму, и его не обязательно нужно вырезать.[0014] The expression "block" in accordance with the invention is a non-limiting expression. The "block" can be any shape and doesn't have to be cut out.
[0015] Таким образом, настоящее изобретение направлено на устранение недостатков известного уровня техники путем обеспечения особенно эффективного и простого в реализации решения для промышленного получения армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены низкой плотности с оптимальными механическими свойствами.[0015] Thus, the present invention addresses the shortcomings of the prior art by providing a particularly efficient and easy-to-implement solution for industrial production of fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate low density foam with optimal mechanical properties.
[0016] После проведения различных исследований и анализов Заявитель обнаружил, что изготовление блока из армированной волокном полиуретановой (ПУР) и/или полиизоциануратной (ПИЦ) пены с использованием волокон от длинных до непрерывных может решить технические проблемы существующих способов изготовления с учетом конкретных целей, связанных с конечным применением блока из пены низкой плотности.[0016] After conducting various studies and analyzes, the Applicant has found that the manufacture of a block of fiber reinforced polyurethane (PUR) and/or polyisocyanurate (PIC) foam using long to continuous fibers can solve the technical problems of existing manufacturing methods, taking into account specific goals related to with the final application of a block of low density foam.
[0017] Таким образом, настоящее изобретение относится к способу изготовления блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены для теплоизоляционной плиты герметичного и теплоизоляционного резервуара, причем блок из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены состоит из ячеек, хранящих газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность, и имеет плотность менее 50 кг⋅м-3 с содержанием Cf волокон по меньшей мере 4% по массе блока из армированной волокном пены, причем способ изготовления содержит следующие этапы:[0017] Thus, the present invention relates to a method for manufacturing a fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block for a thermal insulation board of a sealed and thermally insulated tank, wherein the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block consists of cells storing a gas, preferably having a low thermal conductivity, and has a density of less than 50 kg⋅m -3 with a C f fiber content of at least 4% by weight of the fiber reinforced foam block, the manufacturing method comprising the following steps:
a) этап, на котором смешивают химические компоненты, необходимые для получения полиуретановой/полиизоциануратной пены, причем упомянутые компоненты содержат реагенты для получения полиуретана/полиизоцианурата, дополнительно, по меньшей мере, один катализатор реакции, дополнительно, по меньшей мере, один эмульгатор и, по меньшей мере, один вспенивающий агент,a) a step in which the chemical components necessary to obtain a polyurethane/polyisocyanurate foam are mixed, and said components contain reagents for the production of polyurethane/polyisocyanurate, additionally at least one reaction catalyst, additionally at least one emulsifier and, according to at least one blowing agent,
b) этап, на котором пропитывают под действием гравитационного потока вышеупомянутой смеси химических компонентов множество волокнистых армирующих материалов, причем упомянутые волокна являются волокнами от длинных до непрерывных и расположены в наложенных друг на друга слоях, в которых волокнистые армирующие материалы протяжены по существу в направлении, перпендикулярном направлению упомянутого гравитационного потока, причем волокнистые армирующие материалы имеют проницаемость Kc по отношению к вышеупомянутой смеси химических компонентов, выраженную в м2, равную:b) a step in which a plurality of fibrous reinforcing materials are impregnated under the action of the gravitational flow of the aforementioned mixture of chemical components, said fibers being long to continuous fibers and arranged in superimposed layers, in which the fibrous reinforcing materials extend essentially in a direction perpendicular to in the direction of said gravitational flow, moreover, the fibrous reinforcing materials have a permeability K c with respect to the above mixture of chemical components, expressed in m 2 , equal to:
Kc = (rf 2 × p3)/(k × τ2 × 4 × Vf 2), гдеK c = (r f 2 × p 3 )/(k × τ 2 × 4 × V f 2 ), where
rf – радиус волокон, выраженный в метрах (м),r f is the radius of the fibers, expressed in meters (m),
p – пористость волокон (безразмерная величина), имеет значение от 0 до 1,p is the porosity of the fibers (dimensionless value), has a value from 0 to 1,
k – форм-фактор (безразмерная величина) в зависимости от природы волокон,k is the form factor (dimensionless value) depending on the nature of the fibers,
τ – извитость (безразмерная величина) в зависимости от расположения волокон,τ - crimp (dimensionless value) depending on the location of the fibers,
Vf – объемная доля волокон (доля волокон в объеме армирующего материала), принимающая значение от 0 до 1 с исключением 0,V f is the volume fraction of fibers (the fraction of fibers in the volume of the reinforcing material), which takes a value from 0 to 1 with the exception of 0,
c) этап, на котором образуют и расширяют армированную волокном полиуретановую/полиизоциануратную пену.c) a step in which the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam is formed and expanded.
[0018] Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что вышеупомянутая смесь химических компонентов имеет динамическую вязкость η на этапе b) пропитки, так что время ti пропитки волокон меньше, чем время tc перехода в сметанообразную массу полиуретановой/полиизоциануратной пены, причем время ti пропитки волокон равно:[0018] The process according to the invention is characterized in that the aforementioned mixture of chemical components has a dynamic viscosity η in the impregnation step b), so that the impregnation time t i of the fibers is less than the creaming time t c of the polyurethane/polyisocyanurate foam, wherein the time t i impregnation of fibers is equal to:
ti = (η × em 2)/(Kc × ΔP),t i = (η × em 2 )/(K c × ∆P),
ΔP = (Msd × gT × kp), гдеΔP = (M sd × g T × k p ), where
η – динамическая вязкость, выраженная в паскаль⋅секундах (Па⋅с),η is the dynamic viscosity expressed in pascal⋅seconds (Pa⋅s),
em – сумма средних толщин волокнистых армирующих материалов, выраженная в метрах (м),e m is the sum of the average thicknesses of the fibrous reinforcing materials, expressed in meters (m),
ΔP – градиент или перепад гидравлического давления, выраженный в паскалях (Па),ΔP is the hydraulic pressure gradient or differential, expressed in pascals (Pa),
Msd – поверхностная плотность вышеупомянутой смеси химических компонентов, выраженная как масса на единицу площади (кг⋅м-2),M sd is the surface density of the above mixture of chemical components, expressed as mass per unit area (kg⋅m -2 ),
gT – сила земной гравитации, в данном случае считается равной 9,8 Н⋅кг-1,g T - the force of the earth's gravity, in this case it is considered equal to 9.8 N⋅kg -1 ,
kp – средний коэффициент гидравлического давления, постоянная, равная 0,5.k p is the average coefficient of hydraulic pressure, a constant equal to 0.5.
[0019] Под выражением «ячейки, хранящие газ» необходимо понимать, что полиуретановая/полиизоциануратная пена имеет закрытые ячейки, заключающие в себе газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность, полученный на основе газа, введенного на этапе нуклеации реакционной смеси, или полученный прямо или косвенно на основе химического или физического расширяющего агента.[0019] By "gas storage cells" it is to be understood that the polyurethane/polyisocyanurate foam has closed cells enclosing a gas, preferably having a low thermal conductivity, obtained from the gas introduced during the nucleation step of the reaction mixture, or obtained directly or indirectly based on a chemical or physical expanding agent.
[0020] Под выражением «волокнистый армирующий материал» необходимо понимать, что волокна могут быть обеспечены в двух разных видах:[0020] By "fibrous reinforcing material" it is to be understood that the fibers can be provided in two different forms:
либо в виде по меньшей мере одной ткани из волокон, в которой волокна идеально выровнены в по меньшей мере одном направлении, другими словами, волокна имеют по меньшей мере одно преобладающее направление волокон. Выражение «ткань из волокон» по существу относится к четкому техническому определению, известному специалисту в данной области техники,or in the form of at least one web of fibers in which the fibers are perfectly aligned in at least one direction, in other words, the fibers have at least one predominant fiber direction. The expression "fabric of fibers" essentially refers to a clear technical definition known to a person skilled in the art,
либо в виде, по меньшей мере, одного мата из волокон, в котором волокна не имеют какой-либо определенной ориентации, другими словами, волокна ориентированы изотропно по существу вдоль основной плоскости слоя мата. Опять же выражение «мат из волокон» по существу относится к четкому техническому определению, известному специалисту в данной области техники.or in the form of at least one mat of fibers in which the fibers do not have any particular orientation, in other words, the fibers are oriented isotropically substantially along the main plane of the mat layer. Again, the expression "fiber mat" essentially refers to a well-defined technical definition known to a person skilled in the art.
[0021] В соответствии с одним вариантом осуществления под выражением «газ, (предпочтительно) имеющий низкую теплопроводность» необходимо понимать газ, полученный на основе вспенивающего агента, либо в результате химической реакции последнего, когда этот агент считается «химическим», обычно, это двуокись углерода (CO2), когда химический вспенивающий агент состоит из воды, либо за счет физического вспенивающего агента, такого как, например, молекулярный азот (N2), молекулярный кислород (O2), двуокись углерода, углеводороды, хлорфторуглероды, гидрохлоруглероды, гидрофторуглероды, гидрохлорфторуглероды и их смеси. Физические вспенивающие агенты, например, молекулярный азот N2, молекулярный кислород O2 или CO2, находятся в виде газов. Газы распределяются в жидкой массе сополимера, например, при высоком давлении с использованием статического смесителя. При снижении давления в системе нуклеация и рост пузырьков создают ячеистую структуру.[0021] In accordance with one embodiment, the expression "gas, (preferably) having low thermal conductivity" is to be understood as a gas obtained on the basis of a blowing agent, or as a result of a chemical reaction of the latter, when this agent is considered "chemical", usually it is dioxide carbon (CO 2 ) when the chemical blowing agent consists of water, or by a physical blowing agent such as, for example, molecular nitrogen (N 2 ), molecular oxygen (O 2 ), carbon dioxide, hydrocarbons, chlorofluorocarbons, hydrochlorocarbons, hydrofluorocarbons , hydrochlorofluorocarbons and mixtures thereof. Physical blowing agents, such as molecular nitrogen N 2 , molecular oxygen O 2 or CO 2 are in the form of gases. The gases are distributed in the liquid mass of the copolymer, for example, at high pressure using a static mixer. With a decrease in pressure in the system, nucleation and bubble growth create a cellular structure.
[0022] Под выражением «волокнистые армирующие материалы протяжены по существу в направлении, перпендикулярном направлению гравитационного потока смеси химических компонентов» необходимо понимать, что волокнистые армирующие материалы представлены в виде слоя малой толщины, протяженного на этапе b) пропитки вдоль плоскости, перпендикулярной направлению потока упомянутой смеси компонентов. Таким образом, как видно на фиг. 1, множество волокнистых армирующих материалов, имеющих ширину L и расположенных в наложенных друг на друга слоях, перемещаются в продольном направлении l, тогда как смесь химических компонентов подается на волокнистые армирующие материалы из распределителя, обеспечивающего гравитационный поток смеси химических компонентов. Другими словами, смесь химических компонентов, дополнительно, выходящая из распределителя под давлением, под действием по меньшей мере собственного веса попадает на наложенные друг над друга маты из волокон, таким образом пропитывая волокнистые армирующие материалы от верхнего слоя до нижнего слоя.[0022] Under the expression "fibrous reinforcing materials are extended essentially in the direction perpendicular to the direction of the gravitational flow of the mixture of chemical components" it is necessary to understand that the fibrous reinforcing materials are presented in the form of a layer of small thickness, extended in step b) of impregnation along a plane perpendicular to the direction of flow of the said mixtures of components. Thus, as seen in FIG. 1, a plurality of fibrous reinforcing materials having a width L and arranged in superimposed layers move in the longitudinal direction l while the mixture of chemical components is supplied to the fibrous reinforcing materials from a distributor providing a gravitational flow of the mixture of chemical components. In other words, the mixture of chemical components, additionally leaving the distributor under pressure, under the action of at least its own weight, falls on the superimposed mats of fibers, thus impregnating the fibrous reinforcing materials from the upper layer to the lower layer.
[0023] Под термином «rf», относящимся к радиусу волокон, выраженному в метрах (м), необходимо понимать радиус волокна в армирующем материла или, более традиционно, радиус или квазирадиус, рассматриваемый в случае агломерации группы волокон, локально образующих агломерированное волокно, имеющее средний радиус, эквивалентный rf. Данные, относящиеся к радиусу rf волокон, определяются волокнистым армирующим материалом, в качестве одной из его основных физико-химических характеристик, и, дополнительно, могут характеризоваться линейной плотностью (г/кг) или тексом, измерением номера (линейной плотности) пряжи, хорошо известными специалисту в данной области техники, на основе которых получают радиус rf волокон, опционально, средний радиус rf в случае агломерации волокон.[0023] The term "r f ", referring to the radius of the fibers, expressed in meters (m), must be understood as the radius of the fiber in the reinforcing material, or, more traditionally, the radius or quasi-radius considered in the case of agglomeration of a group of fibers locally forming an agglomerated fiber, having an average radius equivalent to r f . The data relating to the radius r f of the fibers is determined by the fibrous reinforcing material, as one of its main physical and chemical characteristics, and, in addition, can be characterized by the linear density (g / kg) or tex, the measurement of the number (linear density) of the yarn, good known to the person skilled in the art, from which the radius r f of the fibers is obtained, optionally the average radius r f in the case of fiber agglomeration.
[0024] Другими словами, радиус rf волокон равен радиусу волокна в армирующем материале, если волокно не является частью агломерированного волокна, или радиусу агломерированного волокна, если несколько волокон агломерированы.[0024] In other words, the fiber radius r f is equal to the fiber radius in the reinforcing material if the fiber is not part of an agglomerated fiber, or the agglomerated fiber radius if multiple fibers are agglomerated.
[0025] Под выражением «волокна от длинных до непрерывных» необходимо понимать, что волокна или, если применимо, агломерированные волокна (волокна, склеенные или связанные друг с другом) содержат по меньшей мере 90% волокон, рассматриваемых по отдельности или в качестве агломерированных волокон, образующих эквивалент одного волокна, от общей массы упомянутых волокон, которые имеют длину по меньшей мере пять (5) сантиметров (см).[0025] The term "fibers from long to continuous" is to be understood as meaning that the fibers or, if applicable, agglomerated fibers (fibers glued or bonded together) contain at least 90% of the fibers, considered individually or as agglomerated fibers. , forming the equivalent of one fiber, from the total mass of said fibers, which are at least five (5) centimeters (cm) long.
[0026] Таким же образом, пористость p волокон, а также извитость τ представляют собой количественные характеристики рассматриваемого волокнистого армирующего материала, то есть значения этих количественных характеристик известны как определяющие волокнистый армирующий материал. Таким образом, эти значения обычно задаются как определяющие волокнистый армирующий материал, но, разумеется, они могут быть измерены с помощью обычных технологий, таких как измерение невихревого стационарного потока, однонаправленного или радиального, калиброванной текучей среды (например, воздуха, силиконового масла) через определенную пачку стекловолокнистых армирующих материалов с применением закона Дарси.[0026] In the same way, the porosity p of the fibers as well as the crimp τ are quantitative characteristics of the considered fibrous reinforcing material, that is, the values of these quantitative characteristics are known to define the fibrous reinforcing material. Thus, these values are usually given as defining a fibrous reinforcing material, but, of course, they can be measured using conventional techniques, such as measuring non-vortex stationary flow, unidirectional or radial, calibrated fluid (for example, air, silicone oil) through a certain a pack of fiberglass reinforcing materials using Darcy's law.
[0027] Для измерения пористости волокон, используемых в контексте настоящего изобретения, независимо от того, представлены ли они в виде ткани из волокон или мата из волокон, можно, например, использовать штангенциркуль, в идеальном варианте цифровой, измеряющий толщину образца пачки, например, приблизительно из десяти используемых тканей или матов из волокон. Зная ширину/длину образца ткани/мата из волокон и зная плотность (стекла, базальта, углерода, пеньки и т.п.) рассматриваемых волокон, измеряют толщину (или высоту) в нескольких точках/местах пачки тканей из волокон или матов из волокон, образующих экстремумы толщины, для определения средней толщины рассматриваемого волокнистого армирующего материала (ткани или мата) и, следовательно, определения объема, занятого волокнами в ткани из волокон или мата из волокон (плотность воздуха в этом случае считается нулевой). Как изложено выше, пористость является безразмерной величиной со значением от 0 до 1, то есть она показывает процентное соотношение или долю пустот в рассматриваемом волокнистом армирующем материале (ткани или мате), другими словами, «пористость волокон».[0027] To measure the porosity of the fibers used in the context of the present invention, regardless of whether they are in the form of a fabric of fibers or a mat of fibers, you can, for example, use a caliper, ideally digital, measuring the thickness of a sample pack, for example, out of about ten fabrics or fiber mats used. Knowing the width/length of the fabric sample/mat of fibers and knowing the density (of glass, basalt, carbon, hemp, etc.) of the fibers in question, measure the thickness (or height) at several points/locations of the pack of fabrics of fibers or mats of fibers, forming thickness extremes, to determine the average thickness of the considered fibrous reinforcing material (fabric or mat) and, therefore, to determine the volume occupied by the fibers in the fabric of fibers or mat of fibers (the air density in this case is considered to be zero). As stated above, porosity is a dimensionless quantity with a value between 0 and 1, that is, it indicates the percentage or proportion of voids in the fibrous reinforcing material (fabric or mat) in question, in other words, "fiber porosity".
[0028] Необходимо отметить, что плотность волокон является свойством, известным или доступным специалисту в данной области техники. В общем, понятно, что объект настоящего изобретения использует материалы/продукты, доступные или представленные на рынке, так что их свойства, в частности, свойства, относящиеся к плотности или (динамической) вязкости, доступны в спецификациях, относящихся к рассматриваемым материалам/изделиям.[0028] It should be noted that the density of the fibers is a property known or available to a person skilled in the art. In general, it is understood that the object of the present invention uses materials/products available or on the market, so that their properties, in particular properties related to density or (dynamic) viscosity, are available in the specifications relating to the materials/products in question.
[0029] Извитость τ волокнистого армирующего материала соответствует средней извитости волокон, которые образуют волокнистый армирующий материал, причем извитость волокна равна отношению Le/L, где:[0029] The crimp τ of the fibrous reinforcing material corresponds to the average crimp of the fibers that form the fibrous reinforcing material, with the fiber crimp equal to the ratio Le/L, where:
Le: эффективная длина пути, то есть длина кривой, образованной волокном;Le: effective path length, that is, the length of the curve formed by the fiber;
L: поверхностное расстояние, на котором деформируется волокно, то есть расстояние между двумя концами волокна.L: surface distance at which the fiber is deformed, i.e. the distance between the two ends of the fiber.
[0030] Способ определения извитости волокна или агломерации волокон (называемой выше «агломерированным волокном») описан, в частности, в документе на имя R. Pomeroy (2009), «Permeability characterisation of continuous filament mats for resin transfer molding», доступном, в частности, в базе данных Semantic Scholar.[0030] A method for determining fiber crimp or fiber agglomeration (referred to above as "agglomerated fiber") is described, in particular, in R. Pomeroy (2009), "Permeability characterization of continuous filament mats for resin transfer molding", available at in particular, in the Semantic Scholar database.
[0031] Также форм-фактор k является постоянной, определяемой природой рассматриваемого волокнистого армирующего материала. Таким образом, как рассмотрено выше, в контексте настоящего изобретения волокнистый армирующий материал может состоять из ткани из волокон или мата из волокон, причем значение форм-фактора k задается в каждом из двух случаев:[0031] Also, the form factor k is a constant determined by the nature of the fibrous reinforcing material in question. Thus, as discussed above, in the context of the present invention, the fibrous reinforcing material may consist of a fabric of fibers or a mat of fibers, with the value of the form factor k being given in each of two cases:
k = 1 для ткани из волокон, например, углеродных волокон,k = 1 for a fabric made of fibers, such as carbon fibers,
k = 6 для мата из волокон, например, мата из непрерывного стекловолокна.k = 6 for a fiber mat, such as a continuous fiberglass mat.
[0032] Что касается доли Vf, она показывает объемную долю волокон (объемную долю материала, образующего волокна, в общем объеме армирующего материала), т.е. имеет значение от 0 до 1 с исключением 0, другими словами, она показывает процентное содержание волокон (по объему) в армирующем материале (края/концы которого образуют замкнутый объем). Значение Vf известно как внутренняя характеристика рассматриваемого волокнистого армирующего материала, и значение Vf может быть измерено, например, путем измерения поверхностной плотности (г/м2), хорошо известной специалисту в данной области техники, на основе которой можно получить объемную долю Vf волокон. Дополнительно можно использовать международный стандарт ISO 14127:2008 для измерения объемной доли Vf волокон.[0032] With regard to the proportion V f , it indicates the volume fraction of fibers (the volume fraction of the material forming the fibers in the total volume of the reinforcing material), i.e. has a value from 0 to 1 with the exception of 0, in other words, it indicates the percentage of fibers (by volume) in the reinforcing material (the edges/ends of which form a closed volume). The value of V f is known as an intrinsic characteristic of the fibrous reinforcing material in question, and the value of V f can be measured, for example, by measuring the areal density (g/m 2 ), well known to the person skilled in the art, from which the volume fraction of V f can be obtained fibers. Additionally, the international standard ISO 14127:2008 can be used to measure the volume fraction Vf of fibers.
[0033] Термин em представляет сумму средних толщин волокнистых армирующих материалов, выраженную в метрах (м); Другими словами, измеряют среднюю толщину каждого волокнистого армирующего материала, и получают значение выражения em путем сложения средних толщин для каждого из волокнистых армирующих материалов. Под выражением «средняя толщина» необходимо понимать среднее значение расстояний между двумя локальными экстремумами армирующего материала, то есть расстояния между двумя наиболее удаленными точками армирующего материала, расположенными по существу напротив друг друга относительно плоскости протяжения волокнистого армирующего материала, измерение расстояния между двумя точками повторяют во множестве областей армирующего материала для максимально точного определения средней толщины волокнистого армирующего материала. Другими словами, средняя толщина волокнистого армирующего материала соответствует среднему значению расстояний между множеством пар локальных экстремумов упомянутого волокнистого армирующего материала, разнесенных друг от друга в направлении толщины упомянутого волокнистого армирующего материала.[0033] The term e m represents the sum of the average thicknesses of fibrous reinforcing materials, expressed in meters (m); In other words, the average thickness of each fibrous reinforcing material is measured, and the value of the expression e m is obtained by adding the average thicknesses for each of the fibrous reinforcing materials. The expression "average thickness" should be understood as the average value of the distances between two local extremes of the reinforcing material, that is, the distance between the two most distant points of the reinforcing material, located essentially opposite each other relative to the plane of extension of the fibrous reinforcing material, the measurement of the distance between the two points is repeated in a set areas of reinforcing material for the most accurate determination of the average thickness of the fibrous reinforcing material. In other words, the average thickness of the fibrous reinforcing material corresponds to the average value of the distances between a plurality of pairs of local extrema of said fibrous reinforcing material, spaced from each other in the thickness direction of said fibrous reinforcing material.
[0034] Термин ΔP представляет градиент гидравлического давления, выраженный в паскалях (Па), т.е. перепад давления, возникающий между верхним слоем (слоями) волокнистого армирующего материала (материалов), причем этот слой (слои) пропитан смесью химических компонентов, и нижним слоем (слоями) волокнистого армирующего материала (материалов), который не еще пропитан смесью химических компонентов, и, следовательно, при давлении, по существу равном атмосферному давлению. Как видно из третьего уравнения, выражение ΔP является функцией от поверхностной плотности Msd вышеупомянутой смеси химических компонентов, т.е. количества материала, образованного упомянутой смесью, на единицу площади (в этом случае выражена в кг⋅м-2).[0034] The term ΔP represents the hydraulic pressure gradient expressed in pascals (Pa), i.e. the pressure drop that occurs between the upper layer(s) of fibrous reinforcing material(s), which layer(s) are impregnated with a mixture of chemical components, and the lower layer(s) of fibrous reinforcing material(s), which is not yet impregnated with a mixture of chemical components, and , therefore, at a pressure substantially equal to atmospheric pressure. As can be seen from the third equation, the expression ΔP is a function of the surface density M sd of the above mixture of chemical components, i.e. the amount of material formed by said mixture per unit area (in this case expressed in kg⋅m -2 ).
[0035] Таким образом, все термины и их соответствующие значения, используемые для определения способа изготовления в соответствии с изобретением, в частности, время ti пропитки, являются по существу известными данными или могут быть определены/измерены с использованием технологий, известных специалисту в данной области техники.[0035] Thus, all terms and their respective meanings used to define the method of manufacture in accordance with the invention, in particular the impregnation time t i , are essentially known data or can be determined/measured using technologies known to a person skilled in the art. the field of technology.
[0036] Под выражением «время перехода в сметанообразную массу» необходимо понимать время, начиная с момента смешивания химических компонентов, необходимое для вступления последних в реакцию полимеризации и начала этапа c) расширения и сшивания смеси компонентов (= образование армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены). Время перехода в сметанообразную массу хорошо известно специалисту в данной области техники. Другими словами, время перехода в сметанообразную массу представляет собой время, проходящее до того, как смесь станет белой под действием нуклеации пузырьков (ячеек, хранящих газ) и расширения пены после смешивания химических компонентов при температуре окружающей среды. Время перехода в сметанообразную массу может быть определено визуально или с использованием ультразвукового датчика, обнаруживающего изменение толщины, отражающее образование пены.[0036] The term “creamy time” is to be understood as the time, starting from the moment of mixing the chemical components, necessary for the latter to enter into the polymerization reaction and the beginning of step c) of expansion and crosslinking of the mixture of components (= formation of fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam) . The time of transition to a creamy mass is well known to a person skilled in the art. In other words, creamy time is the time before the mixture turns white due to bubble nucleation (gas storage cells) and foam expansion after mixing the chemicals at ambient temperature. Creamy time can be determined visually or using an ultrasonic transducer that detects a change in thickness indicative of foam formation.
[0037] Благодаря особому выбору характеристик волокнистых армирующих материалов и вязкости смеси химических компонентов, можно получить блок армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены низкой плотности, имеющий превосходную однородность в отношении волокон, другими словами, содержание Cf волокон является одинаковым с допуском ±35% или предпочтительно ±20% во всех частях блока пены. Эта важная характеристика позволяет получить блок из армированной волокном пены, который является легким и легко регулируется с точки зрения размеров и форм, а также имеет превосходные механические свойства, как показано ниже в испытаниях, проведенных заявителем.[0037] By special selection of the characteristics of the fibrous reinforcing materials and the viscosity of the mixture of chemical components, it is possible to obtain a block of low density fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam having excellent fiber uniformity, in other words, the C f content of the fibers is the same within a tolerance of ±35% or preferably ±20% in all parts of the foam block. This important characteristic makes it possible to obtain a fiber reinforced foam block that is light and easily adjustable in terms of dimensions and shapes, and also has excellent mechanical properties, as shown below in the tests carried out by the applicant.
[0038] Таким образом, блок из армированной волокном пены, полученный в соответствии с изобретением, характеризуется контролируемой и однородной структурой и механическими свойствами, в частности, усталостной прочностью, прочностью на растяжение в плоскости, перпендикулярной расширению (измеренной в соответствии со стандартом ISO 1926), и низким коэффициентом теплового сжатия в той же плоскости (измеренным в соответствии со стандартом ASTM E 228), которые совместимы с использованием в резервуарах, встроенных в несущую конструкцию, а также предпочтительно в резервуарах типа B или C в соответствии с Правилами МКГ (ИМО), то есть в качестве внешней изоляции, связанной с самонесущими резервуарами для хранения и/или транспортировки очень холодных жидкостей, например, СПГ или СУГ.[0038] Thus, the fiber-reinforced foam block obtained in accordance with the invention is characterized by a controlled and uniform structure and mechanical properties, in particular, fatigue strength, tensile strength in a plane perpendicular to expansion (measured in accordance with ISO 1926) , and a low in-plane thermal contraction coefficient (measured according to ASTM E 228), which is compatible with use in structural tanks, and preferably in type B or C tanks in accordance with ICG Rules (IMO) , i.e. as external insulation associated with self-supporting tanks for the storage and/or transport of very cold liquids, such as LNG or LPG.
[0039] Наконец, тепловые свойства блока из армированной волокном пены по меньшей мере идентичны свойствам блоков из не армированной волокном пены низкой плотности, известных в уровне техники; точнее говоря, блок из пены имеет в направлении толщины E теплопроводность менее 30 мВт/м⋅K (милливатт на метр на кельвин), т.е. 0,03 Вт/м⋅K, предпочтительно менее 25 мВт/м⋅K, более предпочтительно менее 23 мВт/м⋅К, измеренную при температуре 20°C.[0039] Finally, the thermal properties of the fiber-reinforced foam block are at least identical to those of low-density non-fiber-reinforced foam blocks known in the art; more specifically, the foam block has a thermal conductivity of less than 30 mW/m⋅K (milliwatt per meter per kelvin) in the thickness direction E, i.e. 0.03 W/m⋅K, preferably less than 25 mW/m⋅K, more preferably less than 23 mW/m⋅K measured at 20°C.
[0040] Использование в композиции в соответствии с изобретением химического вспенивающего агента может сочетаться с использованием физического расширяющего агента. В этом случае физический расширяющий агент предпочтительно смешивают в жидкой или сверхкритической фазе со вспениваемой (со)полимерной композицией, а затем превращают в газовую фазу на этапе расширения полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0040] The use of a chemical blowing agent in the composition of the invention can be combined with the use of a physical expanding agent. In this case, the physical expansion agent is preferably mixed in liquid or supercritical phase with the expandable (co)polymer composition and then converted to the gas phase in the expansion step of the polyurethane/polyisocyanurate foam.
[0041] Химические и физические вспенивающие агенты хорошо известны специалисту в данной области техники, который выбирает оба в соответствующих количествах в зависимости от полиуретановой/полиизоциануратной пены, которую он желает получить.[0041] Chemical and physical blowing agents are well known to the person skilled in the art, who chooses both in appropriate amounts depending on the polyurethane/polyisocyanurate foam that he wants to receive.
[0042] Термин «полиолы» необходимо понимать как любую углеродную структуру, содержащую, по меньшей мере, две OH-группы.[0042] The term "polyols" should be understood as any carbon structure containing at least two OH groups.
[0043] Поскольку изготовление полиуретановой, полиизоциануратной и полиуретановой/полиизоциануратной пены зависит от соотношения изоцианата и полиола, полиуретановую, полиизоциануратную или полиуретановую/полиизоциануратную пену получают в соответствии с этим соотношением. При соотношении между полиольным компонентом и изоцианатным компонентом:[0043] Since the production of polyurethane, polyisocyanurate and polyurethane/polyisocyanurate foam depends on the ratio of isocyanate and polyol, polyurethane, polyisocyanurate or polyurethane/polyisocyanurate foam is obtained in accordance with this ratio. With the ratio between the polyol component and the isocyanate component:
от 1:1 до 1:1,3 получают полиуретановую ПУР пену,from 1:1 to 1:1.3 get polyurethane PUR foam,
от 1:1,3 до 1:1,8 получают полиуретановую/полиизоциануратную ПУР-ПИЦ пену,from 1:1.3 to 1:1.8 a polyurethane/polyisocyanurate PUR-PIC foam is obtained,
от 1:1,8 до 1:2,8 получают полиизоциануратную ПИЦ пену.from 1:1.8 to 1:2.8 a polyisocyanurate PIC foam is obtained.
[0044] Полиизоцианаты, подходящие для изготовления полиуретановой, полиизоциануратной и полиуретановой/полиизоциануратной пены, известны специалисту в данной области техники и содержат, например, ароматические, алифатические, циклоалифатические и арилалифатические полиизоцианаты и их смеси, причем предпочтительны ароматические полиизоцианаты.[0044] Polyisocyanates suitable for the manufacture of polyurethane, polyisocyanurate and polyurethane/polyisocyanurate foam are known to the person skilled in the art and include, for example, aromatic, aliphatic, cycloaliphatic and arylaliphatic polyisocyanates and mixtures thereof, with aromatic polyisocyanates being preferred.
[0045] Примеры полиизоцианатов, подходящих в рамках настоящего изобретения, включают в себя ароматические изоцианаты, например, 4,4', 2,4'- и 2,2'-изомеры дифенилметандиизоцианата (MDI), любое соединение, полученное в результате полимеризации этих изомеров, толуол 2,4- и 2,6-диизоцианат (TDI), м- и п-фенилендиизоцианат, нафталин 1,5-диизоцианат; алифатические, циклоалифатические или арилалифатические изоцианаты, например, 1,6-гексаметилендиизоцианат (HDI), изофорондиизоцианат (IPDI), 4,4'-дициклогексилметандиизоцианат (H12MDI), 1,4-циклогександиизоцианат (CHDI), бис(изоцианатометил)циклогексан (H6XDI, DDI) и тетраметилксилилендиизоцианат (TMXDI). Также возможно использование любых смесей этих диизоцианатов. Предпочтительно полиизоцианаты представляют собой 4,4'-, 2,4'- и 2,2'-изомеры дифенилметандиизоцианата (MDI).[0045] Examples of polyisocyanates suitable within the scope of the present invention include aromatic isocyanates, e.g. isomers, toluene 2,4- and 2,6-diisocyanate (TDI), m- and p-phenylenediisocyanate, naphthalene 1,5-diisocyanate; aliphatic, cycloaliphatic or arylaliphatic isocyanates, e.g. DDI) and tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI). It is also possible to use any mixtures of these diisocyanates. Preferably, the polyisocyanates are the 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-isomers of diphenylmethane diisocyanate (MDI).
[0046] В общем, известна практика добавления во время изготовления полиуретановой, полиизоциануратной или полиуретановой/полиизоциануратной пены в смесь, содержащую полиол, полиизоцианат и вспенивающий агент, катализатора реакции, который может быть выбран, например, из третичных аминов, например, N,N-диметилциклогексиламина или N,N-диметилбензиламина, или из металлоорганических соединений на основе висмута, калия или олова.[0046] In general, it is known practice to add during the manufacture of polyurethane, polyisocyanurate or polyurethane/polyisocyanurate foam to the mixture containing polyol, polyisocyanate and blowing agent, a reaction catalyst, which can be selected, for example, from tertiary amines, for example, N,N -dimethylcyclohexylamine or N,N-dimethylbenzylamine, or from organometallic compounds based on bismuth, potassium or tin.
[0047] Другие предпочтительные характеристики изобретения кратко изложены ниже.[0047] Other preferred features of the invention are summarized below.
Предпочтительно время ti пропитки соответствует следующему выражению относительно времени t перехода в сметанообразную массу полиуретановой/полиизоциануратной пены:Preferably time ti impregnation corresponds to the following expression for time t transition to a creamy mass of polyurethane / polyisocyanurate foam:
t + 0,1ti < tc < 2ti.t + 0.1ti < tc < 2ti.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения расширение армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены физически ограничено стенками двухленточного ламинатора (DBL), образующими туннель предпочтительно прямоугольного поперечного сечения с расстоянием между стенками, расположенными по бокам, равным L, и расстоянием между стенками, расположенными горизонтально, равным E, который, таким образом, ограничивает расширяющуюся армированную волокном пену для получения вышеупомянутого блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены.In accordance with a preferred embodiment of the invention, expansion of the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam is physically constrained by the walls of a double-belt laminator (DBL) forming a tunnel of preferably rectangular cross-section with a side wall spacing of L and a horizontal wall spacing of E, which thus limits the expanding fiber-reinforced foam to obtain the aforementioned fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block.
[0048] Таким образом, в варианте осуществления с использованием двухленточного ламинатора, благодаря способу в соответствии с изобретением, обеспечивается очень существенная экономия, поскольку блок из армированной волокном пены является однородным и по существу имеет необходимые превосходные механические свойства, в частности, вдоль плоскостей, перпендикулярных оси толщины E, и вдоль этого же направления отсутствует необходимость последующей резки блока для удаления концевых частей, в которых могут отсутствовать волокна и/или иметься ячейки яйцевидной формы, не ориентированные вдоль оси E. Таким образом, количество потерь материала в способе изготовления в соответствии с изобретением составляет от 0% до 10%, в общем, менее 5%.[0048] Thus, in the embodiment using a two-belt laminator, thanks to the method in accordance with the invention, very significant savings are achieved, since the fiber-reinforced foam block is homogeneous and essentially has the necessary excellent mechanical properties, in particular along planes perpendicular to axis of thickness E, and along the same direction there is no need to subsequently cut the block to remove the end parts, which may be missing fibers and/or have egg-shaped cells not oriented along the axis E. Thus, the amount of material loss in the manufacturing method in accordance with the invention is from 0% to 10%, in general, less than 5%.
[0049] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предпочтительно размещение стенок туннеля двухленточного ламинатора определяют так, что ограничение расширения армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены приводит к получению объема армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены на выходе из двухленточного ламинатора, составляющего от 85% до 99%, предпочтительно от 90% до 99% объема расширения такой же армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены в случае свободного расширения без ограничения со стороны стенок двухленточного ламинатора. В этом случае получают пену, яйцевидные ячейки которой предпочтительно ориентированы вдоль оси E, что обеспечивает предпочтительные свойства сопротивления смятию в направлении E (измеренные в соответствии со стандартом ISO 844) наряду со свойствами, уже описанными выше в отношении плоскости, перпендикулярной оси E. Заявителем были проведены испытания и эксперименты для определения широких и предпочтительных диапазонов, отмеченных выше, но они не представлены в настоящем документе для ясности и краткости.[0049] In accordance with a preferred embodiment of the invention, preferably the placement of the walls of the tunnel of the two-strip laminator is determined such that limiting the expansion of the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam results in a volume of fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam at the outlet of the two-strip laminator, which is from 85% to 99 %, preferably from 90% to 99% of the expansion volume of the same fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam in the case of free expansion without restriction from the walls of the two-belt laminator. In this case, a foam is obtained whose egg-shaped cells are preferably oriented along the E-axis, which provides the advantageous properties of resistance to collapse in the direction E (measured in accordance with ISO 844) along with the properties already described above with respect to the plane perpendicular to the E-axis. tests and experiments have been carried out to determine the broad and preferred ranges noted above, but they are not presented here for clarity and brevity.
[0050] Благодаря вышеупомянутой конкретной параметризации ограничения расширения армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены в двухленточном ламинаторе, с одной стороны, получают блок из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены низкой плотности, в котором по меньшей мере 60%, как правило, более 80%, или даже более 90% ячеек, хранящих газ, имеющий низкую теплопроводность, протяжены в продольном направлении вдоль оси, параллельной оси толщины E блока из пены, что, в дополнение к конкретному выбору, связанному с характеристиками волокнистых армирующих материалов и вязкостью смеси химических компонентов, вносит свой вклад в идеальную однородность блока из армированной волокном пены. Две эти характеристики (ориентация ячеек и однородность содержания Cf волокон в блоке) позволяют получить блок из армированной волокном пены, имеющий превосходные механические свойства в направлении толщины E (прочность на сжатие) и в плоскости, перпендикулярной направлению толщины (прочность на растяжение и низкий коэффициент теплового сжатия).[0050] Due to the above specific parameterization of limiting the expansion of fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam in a two-belt laminator, on the one hand, a low density fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block is obtained, in which at least 60%, usually more than 80%, or even more than 90% of the cells storing a gas having a low thermal conductivity are extended in the longitudinal direction along an axis parallel to the axis of the thickness E of the foam block, which, in addition to the specific choice associated with the characteristics of the fibrous reinforcing materials and the viscosity of the mixture of chemical components, introduces contribute to the perfect uniformity of the fiber-reinforced foam block. These two characteristics (cell orientation and uniformity of Cf fiber content in the block) make it possible to obtain a fiber reinforced foam block having excellent mechanical properties in the thickness direction E (compressive strength) and in the plane perpendicular to the thickness direction (tensile strength and low coefficient thermal contraction).
[0051] В соответствии с другим вариантом осуществления, предложенным изобретением, расширение армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены является свободным, т.е. происходит без ограничения, обусловленного объемом замкнутого сечения.[0051] In accordance with another embodiment proposed by the invention, the expansion of fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam is free, i. occurs without limitation due to the volume of the closed section.
[0052] В этом случае, в отличие от варианта осуществления способа изготовления в соответствии с изобретением с использованием двухленточного ламинатора, изготовление армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены считается «свободным расширением», поскольку расширение армированной волокном пены не ограничено по меньшей мере с одной стороны или по меньшей мере на одной поверхности расширения, так что набухание армированной волокном пены с этой стороны или на этой поверхности происходит свободно, в отличие от формы, определяющей конечный объем. Обычно, свободное расширение осуществляется за счет исключения (верхней) крышки, в то время как боковые стенки предотвращают растекание пены в стороны, и пена естественным образом набухает вверх, возможно, за пределы верхних концов боковых стенок.[0052] In this case, in contrast to the embodiment of the method of manufacture according to the invention using a two-belt laminator, the manufacture of fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam is considered "free expansion", since the expansion of fiber-reinforced foam is not limited on at least one side or on at least one expansion surface, so that the swelling of the fiber-reinforced foam on this side or on this surface is free, in contrast to the shape that determines the final volume. Typically, free expansion is accomplished by eliminating the (top) cap while the sidewalls prevent the foam from spreading to the sides and the foam naturally swells upwards, possibly beyond the top ends of the sidewalls.
[0053] Предпочтительно, после этапа свободного расширения армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены упомянутую армированную волокном пену отрезают для получения вышеупомянутого блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0053] Preferably, after the free expansion step of the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam, said fiber-reinforced foam is cut to obtain the above fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block.
[0054] В соответствии с одной из возможностей, предложенных изобретением, которая не показана на приложенных чертежах, сразу после этапа пропитки волокнистых армирующих материалов применяют в отношении смеси компонентов и по меньшей мере вспенивающего агента, пропитывающей волокна, систему приложения давление (которая может представлять собой, например, систему валков, относящихся к типу, известному как прижимной валок), предназначенную для приложения давления к верхней поверхности массы, образованной упомянутой смесью и волокнами. Система приложения давления, с одной стороны, позволяет выровнять верхнюю поверхность массы и за счет давления, действующего на массу, способствует ускорению пропитки волокон вышеупомянутой смесью. Система приложения давления может состоять из одного или двух валков, относительные положения которых над жидкой массой и, возможно, под опорой пены регулируются так, чтобы жидкая масса распределялась идеально равномерно. Таким образом, при этом в любой точке участка, образованного пространством между двумя валками или между верхним валком и конвейерной лентой, обеспечивается эквивалентное количество жидкой массы. Другими словами, основная задача системы приложения давления заключается в дополнении распределителя жидкости в том смысле, что она способствует равномерному распределению жидкой массы в направлении толщины/ширины перед основным расширением.[0054] In accordance with one of the possibilities proposed by the invention, which is not shown in the attached drawings, immediately after the stage of impregnation of fibrous reinforcing materials, a pressure application system (which may be , for example, a system of rolls of the type known as pressure roll) designed to apply pressure to the upper surface of the mass formed by said mixture and fibers. The pressure application system, on the one hand, makes it possible to even out the upper surface of the mass and, due to the pressure acting on the mass, contributes to the acceleration of the impregnation of the fibers with the aforementioned mixture. The pressure application system may consist of one or two rolls whose relative positions above the slurry and possibly under the foam support are adjusted so that the slurry is perfectly evenly distributed. Thus, at any point in the area formed by the space between two rolls or between the upper roll and the conveyor belt, an equivalent amount of liquid mass is provided. In other words, the main task of the pressure application system is to complement the liquid distributor in the sense that it contributes to uniform distribution of the liquid mass in the thickness/width direction before the main expansion.
[0055] Предпочтительно динамическая вязкость η вышеупомянутой смеси компонентов составляет от 30 MПа⋅с до 3000 MПа⋅с (или от 0,03 Па⋅с до 3 Па⋅с), предпочтительно от 50 MПа⋅с до 1500 MПа⋅с (или от 0,05 Па⋅м до 1,5 Па⋅с), при стандартных условиях температуры и давления (STPC), соответствующих температуре 25°C и давлению 1015°MПа.[0055] Preferably, the dynamic viscosity η of the above mixture of components is from 30 MPa⋅s to 3000 MPa⋅s (or from 0.03 Pa⋅s to 3 Pa⋅s), preferably from 50 MPa⋅s to 1500 MPa⋅s (or 0.05 Pa⋅m to 1.5 Pa⋅s), under standard temperature and pressure conditions (STPC) corresponding to a temperature of 25°C and a pressure of 1015°MPa.
[0056] Динамическая вязкость смеси компонентов может быть определена с использованием вискозиметра, например, вискозиметра Brookfield (Брукфильда), или реометра, например, с использованием стандарта ISO 2555.[0056] The dynamic viscosity of a mixture of components can be determined using a viscometer, for example, a Brookfield viscometer (Brookfield), or a rheometer, for example, using the ISO 2555 standard.
[0057] Предпочтительно, по меньшей мере, 60% вышеупомянутых ячеек, хранящих газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность, имеют форму, удлиненную или вытянутую вдоль оси, параллельной оси толщины E блока армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены;[0057] Preferably, at least 60% of the above gas storage cells, preferably having a low thermal conductivity, are shaped elongated or elongated along an axis parallel to the thickness axis E of the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block;
[0058] Еще более предпочтительно, по меньшей мере, 80%, предпочтительно, по меньшей мере, 90% вышеупомянутых ячеек, хранящих газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность, имеют форму, удлиненную или вытянутую вдоль оси, параллельной оси толщины E блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0058] Even more preferably, at least 80%, preferably at least 90% of the aforementioned gas storage cells, preferably having a low thermal conductivity, are shaped elongated or elongated along an axis parallel to the thickness E axis of the fiber reinforced block polyurethane/polyisocyanurate foam.
[0059] Удлиненная или вытянутая форма может быть определена как форма, вытянутая в длину, то есть она имеет один размер (длина), который превышает другие размеры (ширина и толщина).[0059] An elongated or elongated shape can be defined as a shape that is elongated, that is, it has one dimension (length) that exceeds other dimensions (width and thickness).
[0060] В данном случае понятно, что характеристика, связанная с вытянутой формой ячеек, хранящих газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность, и их содержанием/долей в блоке в соответствии с изобретением, рассматривается в контексте реализации способа изготовления с использованием двухленточного ламинатора, но она абсолютно не ограничивается этим сценарием. Это связано с тем, что в случае свободного расширения, в частности, при отсутствии верхней стенки/крышки, ограничивающей расширение армированной волокном пены, также обеспечивается предпочтительная ориентация ячеек, хранящих газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность.[0060] In this case, it is understood that the characteristic associated with the elongated shape of the cells storing a gas, preferably having a low thermal conductivity, and their content/proportions in a block in accordance with the invention, is considered in the context of implementing a manufacturing method using a two-belt laminator, but it absolutely not limited to this scenario. This is because in the case of free expansion, in particular in the absence of a top wall/cover to limit the expansion of the fibre-reinforced foam, a preferable orientation of the gas storage cells, preferably having a low thermal conductivity, is also provided.
[0061] В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения волокна от длинных до непрерывных состоят из стекловолокна, углеродного волокна или любого другого органического или неорганического материала, причем предпочтительно стекловолокно, обычно полимерного, металлической, керамической, стеклообразной неорганической или органической природы, например, натуральные волокна, например, пенька или льняное волокно, при этом предпочтительно стекловолокно.[0061] In accordance with one embodiment of the invention, the long to continuous fibers consist of glass fibre, carbon fiber, or any other organic or inorganic material, preferably glass fibers, usually polymeric, metallic, ceramic, glassy, inorganic or organic nature, for example, natural fibers , for example, hemp or flax fiber, with glass fiber being preferred.
[0062] Предпочтительно волокнистые армирующие материалы размещают по всей ширине L, и этап b) пропитки волокон смесью компонентов для получения армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены и вспенивающего агента выполняют с помощью управляемого распределителя жидкости одновременно по всей ширине L.[0062] Preferably, fibrous reinforcing materials are placed across the entire width L, and step b) impregnating the fibers with a mixture of components to obtain a fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam and blowing agent is carried out using a controlled liquid distributor simultaneously over the entire width L.
[0063] Под термином «одновременно» необходимо понимать, что жидкая смесь (реагентов и по меньшей мере вспенивающего агента) достигает волокон на участке ширины L одновременно на всем протяжении этого участка, так что пропитка разных волокнистых армирующих материалов начинается или выполняется в направлении толщины (или высоты) блока из пены на одном и том же участке ширины одновременно или с одинаковой скоростью.[0063] By the term "simultaneously" it is to be understood that the liquid mixture (of the reactants and at least the blowing agent) reaches the fibers in the section of width L simultaneously throughout this section, so that the impregnation of the different fibrous reinforcing materials begins or proceeds in the direction of thickness ( or height) of a foam block in the same section of width at the same time or at the same speed.
[0064] Предпочтительно вспенивающий агент состоит из физического и/или химического расширяющего агента, предпочтительно из сочетания двух типов.[0064] Preferably, the blowing agent consists of a physical and/or chemical expanding agent, preferably a combination of the two types.
[0065] Предпочтительно физический расширяющий агент выбирают из алканов и циклоалканов, имеющих по меньшей мере 4 атома углерода, диалкиловых простых эфиров, сложных эфиров, кетонов, ацеталей, фторалканов, фторолефинов, имеющих от 1 до 8 атомов углерода, и тетраалкилсиланов, имеющих от 1 до 3 атомов углерода в алкильной цепи, в частности, тетраметилсилана, или их смеси.[0065] Preferably, the physical expanding agent is selected from alkanes and cycloalkanes having at least 4 carbon atoms, dialkyl ethers, esters, ketones, acetals, fluoroalkanes, pterolefins having from 1 to 8 carbon atoms, and tetraalkylsilanes having from 1 up to 3 carbon atoms in the alkyl chain, in particular tetramethylsilane, or mixtures thereof.
[0066] В соответствии с этим предположением в качестве примера соединений могут быть упомянуты пропан, н-бутан, изобутан, циклобутан, н-пентан, изопентан, циклопентан, циклогексан, простой диметиловый эфир, простой метилэтиловый эфир, простой метилбутиловый эфир, метилформиат, ацетон и фторалканы; причем фторалканы выбирают из фторалканов, которые не разрушают озоновый слой, например, трифторпропана, 1,1,1,2-тетрафторэтана, дифторэтана и гептафторпропана. Примеры фторолефинов включают в себя 1-хлор-3,3,3-трифторпропен или 1,1,1,4,4,4-гексафторбутен (например, HFO FEA1100, продаваемый компанией DuPont).[0066] Under this assumption, propane, n-butane, isobutane, cyclobutane, n-pentane, isopentane, cyclopentane, cyclohexane, dimethyl ether, methyl ethyl ether, methyl butyl ether, methyl formate, acetone can be mentioned as examples of compounds. and fluoroalkanes; moreover, fluoroalkanes are selected from fluoroalkanes that do not destroy the ozone layer, for example, trifluoropropane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, difluoroethane and heptafluoropropane. Examples of pterolefins include 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene or 1,1,1,4,4,4-hexafluorobutene (eg HFO FEA1100 sold by DuPont).
[0067] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения выбранный физический расширяющий агент представляет собой 1,1,1,3,3-пентафторпропан или HFC-245fa (продаваемый компанией Honeywell), 1,1,1,3,3-пентафторбутан или 365mfc (например, Solkane® 365mfc, продаваемый компанией Solvay), 2,3,3,3-тетрафторпропен-1, 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан (также известный во всем мире как HFC-227ea, например, продаваемый компанией DuPont), 1,1,1,4,4,4-гексафторбутен (например, HFO FEA1100, продаваемый компанией DuPont), транс-1-хлор-3,3,3-трифторпропен (Solstice LBA, Honeywell) или их смесь.[0067] In accordance with a preferred embodiment of the invention, the selected physical expanding agent is 1,1,1,3,3-pentafluoropropane or HFC-245fa (sold by Honeywell), 1,1,1,3,3-pentafluorobutane or 365mfc (e.g. Solkane® 365mfc sold by Solvay), 2,3,3,3-tetrafluoropropene-1, 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (also known worldwide as HFC-227ea, e.g. sold by DuPont), 1,1,1,4,4,4-hexafluorobutene (e.g. HFO FEA1100 sold by DuPont), trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (Solstice LBA, Honeywell) or their mixture.
[0068] Предпочтительно химический расширяющий агент состоит из воды.[0068] Preferably, the chemical expansion agent consists of water.
[0069] Предпочтительно на этапе a) смешивания химических компонентов вводят нуклеирующий газ в по меньшей мере одно полиольное соединение предпочтительно с использованием статического/динамического смесителя при давлении от 20 до 250 бар, причем нуклеирующий газ составляет от 0% до 50% по объему полиола, предпочтительно от 0,05% до 20% по объему от объема полиола.[0069] Preferably in step a) of mixing the chemical components, the nucleating gas is introduced into at least one polyol compound, preferably using a static/dynamic mixer at a pressure of 20 to 250 bar, the nucleating gas is from 0% to 50% by volume of the polyol, preferably from 0.05% to 20% by volume of the polyol.
[0070] Предпочтительно на этапе a) смешивания химических компонентов температура каждого из реагентов для получения полиуретана/полиизоцианурата составляет от 10°C до 40°C, предпочтительно от 15°C до 30°C.[0070] Preferably, in step a) mixing the chemical components, the temperature of each of the polyurethane/polyisocyanurate reactants is 10°C to 40°C, preferably 15°C to 30°C.
[0071] Предпочтительно в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения окончательное смешивание потоков полиолов, изоцианата и/или вспенивающего агента происходит в смесительной головке при низком давлении (<20 бар) или высоком давлении (>50 бар) с использованием динамического или статического смесителя.[0071] Preferably, in accordance with the preferred embodiment of the invention, the final mixing of the streams of polyols, isocyanate and/or blowing agent occurs in the mixing head at low pressure (<20 bar) or high pressure (>50 bar) using a dynamic or static mixer.
[0072] В соответствии с одной из возможностей, предложенных изобретением, на этапе a) в смесь дополнительно добавляют фосфорорганический антипирен, предпочтительно триэтилфосфат (TEP), трис(2-хлоризопропил) фосфат (TCPP), трис(1,3-дихлоризопропил) фосфат (TDCP), трис(2-хлорэтил) фосфат или трис(2,3-дибромпропил) фосфат или их смесь, или неорганический антипирен, предпочтительно красный фосфор, расширяемый графит, гидрат оксида алюминия, триоксид сурьмы, оксид мышьяка, полифосфат аммония, производные сульфата кальция или циануровой кислоты или их смесь.[0072] In accordance with one of the possibilities proposed by the invention, in step a) an organophosphorus flame retardant is additionally added to the mixture, preferably triethyl phosphate (TEP), tris (2-chloroisopropyl) phosphate (TCPP), tris (1,3-dichloroisopropyl) phosphate (TDCP), tris(2-chloroethyl) phosphate or tris(2,3-dibromopropyl) phosphate or a mixture thereof, or an inorganic flame retardant, preferably red phosphorus, expandable graphite, alumina hydrate, antimony trioxide, arsenic oxide, ammonium polyphosphate, derivatives calcium sulfate or cyanuric acid, or a mixture thereof.
[0073] Также может быть предусмотрено использование в качестве антипирена диэтилэтанфосфоната (DEEP), триэтилфосфата (TEP), диметилпропилфосфоната (DMPP) или дифенилкрезилфосфата (DPC).[0073] The use of diethyl ethane phosphonate (DEEP), triethyl phosphate (TEP), dimethyl propyl phosphonate (DMPP), or diphenylcresyl phosphate (DPC) as a fire retardant may also be contemplated.
[0074] При наличии в композиции в соответствии с изобретением антипирена его количество составляет от 0,01% до 25% по массе полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0074] If a fire retardant is present in the composition according to the invention, its amount is from 0.01% to 25% by weight of the polyurethane/polyisocyanurate foam.
[0075] Предпочтительно содержание Cf волокон составляет от 7% до 15% по массе блока армированной волокном пены. Предпочтительно содержание Cf волокон составляет не более 30% по массе блока армированной волокном пены.[0075] Preferably, the content of C f fibers is from 7% to 15% by weight of the block of fiber reinforced foam. Preferably, the C f content of the fibers is not more than 30% by weight of the fiber reinforced foam block.
[0076] Изобретение также относится к блоку из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены для теплоизоляционной плиты герметичного и теплоизоляционного резервуара, непосредственно полученной в соответствии со способом, кратко описанным выше, причем блок из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены состоит из ячеек, хранящих газ, предпочтительно имеющий низкую теплопроводность, и имеет плотность менее 50 кг⋅м-3 с содержанием Cf волокон по меньшей мере 4% по массе блока армированной волокном пены.[0076] The invention also relates to a fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block for a thermal insulation board of a sealed and thermally insulated tank, directly obtained in accordance with the method briefly described above, and the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block consists of gas storage cells, preferably having low thermal conductivity and having a density of less than 50 kg⋅m -3 with a C f fiber content of at least 4% by weight of the fiber reinforced foam block.
[0077] Блок из пены отличается тем, что волокна равномерно распределены в блоке армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, так что содержание Cf варьируется лишь на ±35% во всех областях или участках упомянутого блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены или предпочтительно в еще более ограниченном диапазоне, т.е. порядка ±20%.[0077] The foam block is characterized in that the fibers are evenly distributed in the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block, so that the Cf content varies by only ±35% in all regions or areas of said fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block, or preferably in even more limited range, i.e. about ±20%.
[0078] Таким образом, в качестве примера, если содержание Cf волокон в блоке равно 4%, то есть в среднем в блоке, это означает, что содержание волокон может варьироваться в зависимости от области блока в диапазоне от 2,8% до 5,2% (и предпочтительно от 3,2% до 4,8%), а если среднее содержание Cf волокон составляет 15%, то содержание волокон может варьироваться в зависимости от области блока в диапазоне от 10,5% до 19,5% (и предпочтительно от 12% до 18%).[0078] Thus, as an example, if the content of C f fibers in the block is 4%, that is, the average in the block, this means that the fiber content may vary depending on the area of the block in the range from 2.8% to 5 .2% (and preferably from 3.2% to 4.8%), and if the average content of C f fibers is 15%, then the fiber content may vary depending on the block area in the range from 10.5% to 19.5 % (and preferably from 12% to 18%).
[0079] Такой блок из пены по существу имеет характеристики, отличающиеся от характеристик блока, изготовленного в соответствии с технологиями изготовления известного уровня техники. Можно отметить, что характеристики, относящиеся к природе или количеству различных элементов, представленных выше в отношении способа изготовления блока из армированной волокном пены, при необходимости могут более точно определить блок армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены в соответствии с изобретением.[0079] Such a block of foam essentially has characteristics different from those of a block made in accordance with prior art manufacturing techniques. It may be noted that the characteristics relating to the nature or amount of the various elements presented above in relation to the method for manufacturing the fiber reinforced foam block can, if necessary, more accurately define the fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block according to the invention.
[0080] Предпочтительно плотность упомянутого блока из пены составляет от 20 до 50 кг/м3, предпочтительно от 30 до 45 кг/м3.[0080] Preferably, the density of said foam block is 20 to 50 kg/m 3 , preferably 30 to 45 kg/m 3 .
[0081] Изобретение также относится к герметичному и теплоизоляционному резервуару, встроенному в несущую конструкцию, причем упомянутый резервуар состоит из:[0081] The invention also relates to a sealed and heat-insulating tank built into a supporting structure, said tank consisting of:
[0082] резервуара, встроенного в несущую конструкцию, содержащего герметичный и теплоизоляционный резервуар, содержащий по меньшей мере одну герметизированную металлическую мембрану, состоящую из множества металлических планок или металлических пластин, которые могут содержать гофры, и теплоизоляционную плиту, содержащую по меньшей мере один теплоизоляционный барьер, смежную с упомянутой мембраной, или[0082] a tank built into a supporting structure, containing a sealed and heat-insulating tank containing at least one sealed metal membrane, consisting of a plurality of metal strips or metal plates that may contain corrugations, and a heat-insulating plate containing at least one heat-insulating barrier adjacent to said membrane, or
[0083] резервуара типа B или C в соответствии с определением, приведенным в UGC Code (Кодексе МКГ), содержащего, по меньшей мере, одну теплоизоляционную плиту.[0083] a type B or C tank as defined in the UGC Code, containing at least one thermal insulation board.
[0084] Резервуар в соответствии с изобретением отличается тем, что теплоизоляционная плита содержит блок из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, кратко описанный выше.[0084] The reservoir according to the invention is characterized in that the thermal insulation board comprises a fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block, briefly described above.
[0085] Под выражением «UGC Code» (Кодекс МКГ) необходимо понимать «International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk» («Международный кодекс постройки и оборудования судов, перевозящих сжиженные газы наливом»), хорошо известный специалисту в данной области техники, в котором описаны резервуары типов B и C.[0085] The term "UGC Code" (IGC Code) should be understood as "International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk", well known to a person skilled in the art in the art, which describes tanks types B and C.
[0086] Необходимо отметить, что, в частности, в соответствии с UGC Code (Кодексом МКГ), можно использовать выражение «мембранный резервуар» вместо выражения «встроенный резервуар» для обозначения резервуаров одной категории, в частности, установленных на танкерах, перевозящих и/или хранящих, по меньшей мере, частично сжиженный газ. «Мембранные резервуары» встроены в несущую конструкцию, тогда как резервуары типа B или C считаются самонесущими.[0086] It should be noted that, in particular, in accordance with the UGC Code (IGC Code), you can use the expression "membrane tank" instead of the expression "built-in tank" to refer to tanks of the same category, in particular, installed on tankers carrying and / or storing at least partially liquefied gas. "Membrane tanks" are built into a supporting structure, while Type B or C tanks are considered self-supporting.
[0087] Резервуар содержит множество блоков из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, непосредственно полученной в соответствии с вышеуказанным способом изготовления.[0087] The reservoir contains a plurality of blocks of fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam directly obtained in accordance with the above manufacturing method.
[0088] Наконец, изобретение также относится к судну для транспортировки холодного жидкого продукта, причем судно содержит, по меньшей мере, один корпус и герметичный и теплоизоляционный резервуар, кратко описанный выше, расположенный в корпусе.[0088] Finally, the invention also relates to a vessel for transporting a cold liquid product, the vessel comprising at least one hull and a sealed and heat-insulating reservoir, as briefly described above, located in the hull.
[0089] Предпочтительно в случае, когда резервуар состоит из резервуара, встроенного в несущую конструкцию (мембранного резервуара), судно содержит по меньшей мере один герметичный и изоляционный резервуар, как описано выше, причем упомянутый резервуар содержит два последовательных уплотнительных барьера, при этом один, основной, контактирует с продуктом, содержащимся в резервуаре, а другой, вспомогательный, расположен между основным барьером и несущей конструкцией, предпочтительно образованной по меньшей мере частью стенок судна, причем два уплотнительных барьера чередуются с двумя теплоизолирующими барьерами или одним теплоизоляционным барьером, расположенным между основным барьером и несущей конструкцией.[0089] Preferably, in the case where the tank consists of a tank built into a supporting structure (membrane tank), the vessel contains at least one sealed and insulating tank, as described above, and said tank contains two consecutive sealing barriers, while one, the main one is in contact with the product contained in the tank, and the other, auxiliary, is located between the main barrier and the supporting structure, preferably formed by at least part of the walls of the vessel, with two sealing barriers alternating with two heat-insulating barriers or one heat-insulating barrier located between the main barrier and supporting structure.
[0090] Такие резервуары обычно называются встроенными резервуарами в соответствии с Code of the International Maritime Organization (IMO) (Кодексом Международной морской организаций), например, резервуары типа NO, включая типы NO 96®, NO 96L03®, NO 96L03+® или NO 96 Max®, или Mark III®, причем предпочтительны резервуары типа NO.[0090] Such tanks are commonly referred to as built-in tanks in accordance with the Code of the International Maritime Organization (IMO) (International Maritime Organization Code), for example, NO type tanks, including types NO 96®, NO 96L03®, NO 96L03+® or NO 96 Max®, or Mark III®, with NO tanks being preferred.
[0091] Предпочтительно резервуар мембранного типа или типа B или C содержит сжиженный природный газ (СПГ) или сжиженный газ (СГ).[0091] Preferably, a membrane type or type B or C tank contains liquefied natural gas (LNG) or liquefied natural gas (LNG).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0092] Следующее описание приведено исключительно в качестве примера, а не ограничения, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:[0092] The following description is given by way of example only, and not limitation, with reference to the accompanying drawings, in which:
[0093] Фиг. 1 представляет схематический вид, иллюстрирующий различные этапы способа изготовления в соответствии с изобретением.[0093] FIG. 1 is a schematic view illustrating the various steps of the manufacturing method according to the invention.
[0094] Фиг. 2 представляет схематическое изображение варианта осуществления управляемого распределителя жидкости в соответствии с изобретением.[0094] FIG. 2 is a schematic representation of an embodiment of a controllable liquid distributor in accordance with the invention.
[0095] Фиг. 3 представляет схематический вид двух групп теплоизоляционных панелей, скрепленных друг с другом, соответственно образующих основное изоляционное пространство и вспомогательное изоляционное пространство для резервуара, причем панели образованы множеством блоков армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены в соответствии с изобретением;[0095] FIG. 3 is a schematic view of two groups of thermal insulation panels fastened to each other, respectively forming a main insulating space and a secondary insulating space for a tank, the panels being formed by a plurality of fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam blocks in accordance with the invention;
[0096] Фиг. 4 представляет схематическое изображение с вырезом резервуара СПГ-танкера, в котором установлены две группы теплоизоляционных панелей, показанных на фиг. 3, и терминала для загрузки/разгрузки этого резервуара.[0096] FIG. 4 is a schematic cutaway view of an LNG tanker tank in which the two groups of thermal insulation panels shown in FIG. 3, and a terminal for loading/unloading this tank.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
[0097] Предпочтительно изготовление армированного волокном полиуретана/полиизоцианурата в соответствии с изобретением выполняют в присутствии катализаторов, обеспечивающих ускорение реакции изоцианата и полиола. Такие соединения описаны, например, в документе известного уровня техники под названием «Kunststoffhandbuch, Volume 7, Polyurethane», опубликованном компанией Carl Hanser, 3-е издание, 1993, глава 3.4.1. Эти соединения содержат катализаторы на основе аминов и катализаторы на основе органических соединений.[0097] Preferably, the manufacture of the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate according to the invention is carried out in the presence of catalysts to accelerate the reaction of the isocyanate and the polyol. Such compounds are described, for example, in the prior art document entitled "Kunststoffhandbuch, Volume 7, Polyurethane" published by Carl Hanser, 3rd edition, 1993, chapter 3.4.1. These compounds contain amine-based catalysts and organic-based catalysts.
[0098] Предпочтительно изготовление армированного волокном полиуретана/полиизоцианурата в соответствии с изобретением выполняют в присутствии одного или более стабилизаторов, предназначенных для ускорения образования регулярных ячеистых структур во время образования пены. Эти соединения хорошо известны специалисту в данной области техники, и в качестве примера могут быть упомянуты стабилизаторы пены, содержащие силиконы, например, силоксан-оксиалкиленовые сополимеры и другие органополисилоксаны.[0098] Preferably, the manufacture of the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate of the invention is carried out in the presence of one or more stabilizers designed to promote the formation of regular honeycomb structures during foam formation. These compounds are well known to the person skilled in the art, and by way of example foam stabilizers containing silicones, for example siloxane-oxyalkylene copolymers and other organopolysiloxanes, may be mentioned.
[0099] Специалисту в данной области техники известны количества стабилизаторов, составляющие от 0,5% до 4% по массе полиуретановой/полиизоциануратной пены, которые должны использоваться в зависимости от предполагаемых реагентов.[0099] A person skilled in the art knows the amount of stabilizers, ranging from 0.5% to 4% by weight of polyurethane/polyisocyanurate foam, which should be used depending on the intended reagents.
[0100] В соответствии с одной из возможностей, предложенных изобретением, на этапе a) смесь химических компонентов может включать в себя пластификаторы, например, многоосновные сложные эфиры, предпочтительно двухосновные сложные эфиры карбоновых кислот с одноатомными спиртами, или может состоять из полимерных пластификаторов, например, полиэфиров адипиновой, себациновой и/или фталевой кислот. Специалисту в данной области техники известно, какое количество пластификаторов предусмотрено, обычно от 0,05% до 7,5% по массе полиуретановой/полиизоциануратной пены в зависимости от используемых реагентов.[0100] In accordance with one of the possibilities offered by the invention, in step a) the mixture of chemical components may include plasticizers, for example, polybasic esters, preferably dibasic esters of carboxylic acids with monohydric alcohols, or may consist of polymeric plasticizers, for example , polyesters of adipic, sebacic and/or phthalic acids. The person skilled in the art will know how much plasticizers are provided, typically from 0.05% to 7.5% by weight of the polyurethane/polyisocyanurate foam, depending on the reagents used.
[0101] В смеси химических компонентов также могут быть предусмотрены органические и/или минеральные наполнители, в частности, армирующие наполнители, например, кремнийсодержащие минералы, оксиды металлов (например, каолин, оксиды титана или железа) и/или соли металлов. Количество этих наполнителей, если они присутствуют в смеси, обычно составляет от 0,5% до 15% по массе полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0101] Organic and/or mineral fillers, in particular reinforcing fillers, for example, silicon-containing minerals, metal oxides (for example, kaolin, titanium or iron oxides) and/or metal salts, can also be provided in the mixture of chemical components. The amount of these fillers, if present in the mixture, is typically between 0.5% and 15% by weight of the polyurethane/polyisocyanurate foam.
[0102] Необходимо отметить, что настоящее изобретение не предусматривает добавление технических знаний в области изготовления полиуретановой/полиизоциануратной пены как в отношении природы основных химических компонентов и возможных функциональных агентов, так и в отношении их соответствующего количества. Специалисту в данной области техники известно, как можно получить различные типы армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, и настоящий способ изготовления относится, к конкретному выбору характеристик проницаемости волокнистых армирующих материалов, а также к конкретному выбору вязкости пены во время пропитки ею упомянутых армирующих материалов с учетом относительно высокого или высокого содержания волокон от длинных до непрерывных таким образом, чтобы время ti пропитки было меньше или немного меньше, чем время tc перехода в сметанообразную массу рассматриваемой полимерной пены.[0102] It should be noted that the present invention does not provide for the addition of technical knowledge in the field of manufacturing polyurethane/polyisocyanurate foam, both in relation to the nature of the main chemical components and possible functional agents, and in relation to their respective amounts. The person skilled in the art is aware of how different types of fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam can be made, and the present method of manufacture relates to the specific selection of the permeability characteristics of the fibrous reinforcing materials, as well as the specific selection of the viscosity of the foam during impregnation of said reinforcing materials, taking into account relatively high or high fiber content from long to continuous, so that the impregnation time t i is less or slightly less than the creaming time t c of the polymeric foam in question.
[0103] Таким образом, настоящее изобретение, как изложено в настоящем документе, в первую очередь направлено не на новый способ химического изготовления армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, а на новый способ изготовления блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, в котором конкретные характеристики проницаемости волокнистых армирующих материалов и вязкости/времени перехода в сметанообразную массу полиуретановой/полиизоциануратной пены определены так, чтобы следовать правилу ti < tc и предпочтительно:[0103] Thus, the present invention, as set forth herein, is not primarily directed to a new method for chemically manufacturing fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam, but to a new method for manufacturing a fiber reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block, in which specific characteristics the permeability of the fibrous reinforcing materials and the viscosity/creaming time of the polyurethane/polyisocyanurate foam are determined to follow the rule t i < t c and preferably:
[0104] [Математическое выражение 1][0104] [Math expression 1]
[0105] или другими словами ti + 0,1ti < tc < 2ti, причем пропитка волокон пеной осуществляется путем заливки.[0105] or in other words t i + 0.1t i < t c < 2t i , and the impregnation of the fibers with foam is carried out by pouring.
[0106] Таким образом, как видно на фиг. 1, множество волокнистых армирующих материалов 10 разматывают и укладывают в параллельном выравнивании друг с другом на конвейерной ленте 11, предназначенной для транспортировки армирующих материалов 10 и компонентов, образующих полиуретановую/полиизоциануратную пену. Фактически, пропитку волокнистых армирующих материалов 10 в контексте настоящего изобретения выполняют под действием силы тяжести, то есть смесь 12 химических компонентов, вспенивающего агента (агентов) и возможных других функциональных агентов, используемых для получения полиуретановой/полиизоциануратной пены, выливают из распределителя жидкости, расположенного над волокнистыми армирующими материалами 10, прямо на волокнистые армирующие материалы 10.[0106] Thus, as seen in FIG. 1, a plurality of fibrous reinforcing
[0107] Таким образом, вышеупомянутая смесь 12 должна однородно пропитать все волокнистые армирующие материалы 10, будь то один или более матов или одна или более тканей, в течение времени tc перехода в сметанообразную массу, так что начало расширения полиуретановой/полиизоциануратной пены происходит после или самое раннее - в момент, когда все волокнистые армирующие материалы 10 полностью пропитываются смесью 12. При этом за счет характеристик волокнистых армирующих материалов и полиуретановой/полиизоциануратной пены, которые определены в соответствии с изобретением, расширение полиуретановой/полиизоциануратной пены осуществляется при сохранении превосходной однородности волокон 10 в объеме блока из полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0107] Thus, the
[0108] В контексте настоящего изобретения время перехода в сметанообразную массу компонентов смеси 12 для образования полиуретановой/полиизоциануратной пены известно специалисту в данной области техники и выбрано так, что конвейерная лента 11 доставляет массу, образованную из смеси 12 компонентов, вспенивающего агента и волокон 10, например, в двухленточный ламинатор, который не показан на приложенных чертежах, в самом начале расширения пены, другими словами, расширение полиуретановой/полиизоциануратной пены завершается в двухленточном ламинаторе.[0108] In the context of the present invention, the time of transition to a creamy mass of the components of the
[0109] В таком варианте осуществления с двухленточным ламинатором (DBL) перед двухленточным ламинатором, т.е. между зоной пропитки волокон смесью и двухленточным ламинатором, опционально расположена система приложения давления, использующая один или два валка. В случае использования двухленточного ламинатора расширение объема пены происходит в двухленточном ламинаторе, когда объем расширения этой пены достигает от 30% до 60% объема расширения такой же пены при свободном расширении, т.е. без каких-либо ограничений. При этом двухленточный ламинатор может ограничивать расширение полиуретановой/полиизоциануратной пены во второй фазе расширения, когда она близка или относительно близка к своему максимальному расширению, то есть, когда расширение приводит к тому, что пена находится вблизи всех стенок, образующих туннель прямоугольного или квадратного сечения двухленточного ламинатора. Согласно другому способу предоставления конкретного выбора способа изготовления в соответствии с изобретением, точка гелеобразования смеси компонентов, т.е. момент, в который достигается по меньшей мере 60% полимеризации смеси компонентов, другими словами, от 70% до 80% максимального объема расширения смеси, обязательно происходит в двухленточном ламинаторе, возможно, на второй половине длины двухленточного ламинатора (т.е. ближе к выходу из ламинатора, чем ко входу последнего).[0109] In such an embodiment, with the dual belt laminator (DBL) before the dual belt laminator, i. e. between the zone of impregnation of the fibers with the mixture and the two-belt laminator, an optional pressure application system using one or two rolls is located. In the case of using a two belt laminator, the expansion of the foam volume occurs in the two belt laminator when the expansion volume of this foam reaches from 30% to 60% of the expansion volume of the same foam under free expansion, i.e. without any restrictions. However, the dual belt laminator may limit the expansion of the polyurethane/polyisocyanurate foam in the second phase of expansion when it is close or relatively close to its maximum expansion, i.e. when the expansion causes the foam to be close to all the walls forming the rectangular or square tunnel of the double belt. laminator. According to another way of providing a particular choice of manufacturing method in accordance with the invention, the gel point of the mixture of components, i. the moment at which at least 60% polymerization of the mixture of components is achieved, in other words, from 70% to 80% of the maximum expansion volume of the mixture, necessarily occurs in a two-belt laminator, possibly at the second half of the length of a two-belt laminator (i.e. closer to the exit from the laminator than to the laminator inlet).
[0110] Что касается функции одновременного распределения смеси 12 химических компонентов и вспенивающего агента по всей ширине L волокнистых армирующих материалов 10, она обеспечивается управляемым распределителем 15 жидкости, показанным на фиг. 2. Распределитель 15 содержит канал 16 подачи массы, образованной из смеси 12 химических компонентов и по меньшей мере вспенивающего агента, из резервуара, образующего смеситель реагентов, который не показан на приложенных чертежах, в котором, с одной стороны, смешиваются все химические компоненты и вспенивающий агент, а, с другой стороны, в частности, выполняется нуклеация и даже нагрев такой смеси. Затем жидкая масса, образованная из смеси 12 химических компонентов и вспенивающего агента, разделяется под давлением на два канала 17, протяженных поперек относительно соответствующего конца двух идентичных распределительных пластин 18, продолжающихся вдоль ширины L (каждая из которых имеет длину, по существу равную L/2), содержащих множество форсунок 19 для подачи потока упомянутой смеси 12 на волокнистые армирующие материалы 10. Форсунки 19 потока состоят из каналов калиброванного сечения, имеющих заданную длину. Таким образом, длину форсунок 19 потока определяют так, чтобы жидкость выходила с одинаковым расходом для всех форсунок 19 для одновременной пропитки волокнистых армирующих материалов 10 на участке ширины L волокнистых армирующих материалов 10, и так, чтобы поверхностная плотность жидкости, подаваемой под прямыми углами из каждой форсунки, была одинаковой. При этом, если рассматривать участок ширины L волокон 10, последние пропитываются одновременно, так что пропитка слоев волокон 10 смесью 12 выполняется во всех точках этого участка идентичным образом, что способствует получению на выходе из двухленточного ламинатора идеально однородного блока армированной волокном пены.[0110] With regard to the function of simultaneously distributing the mixture of
[0111] Управляемый распределитель 15 жидкости, показанный на фиг. 2, представляет собой примерный вариант осуществления, в котором используются две идентичные распределительные пластины 18, но могут быть предусмотрены другие конструкции при условии, что обеспечивается функция одновременного распределения жидкости по участку ширины волокон 10. Разумеется, основная техническая характеристика, используемая в настоящем документе, заключается в разной длине форсунок 19 потока, которая больше или меньше в зависимости от маршрута или пути жидкой смеси 12 от канала 16 подачи распределителя 15 до рассматриваемой форсунки 19 потока.[0111] The
[0112] Одним из аспектов, важных для достижения надлежащей пропитки волокнистых армирующих материалов 10 непосредственно перед временем tc перехода в сметанообразную массу полиуретановой/полиизоциануратной пены, является выбор удельной вязкости жидкости (состоящей из смеси 12 химических компонентов и вспенивающего агента) в зависимости от конкретных характеристик волокнистых армирующих материалов. Выбранный диапазон вязкости, а также характеристики проницаемости волокнистых армирующих материалов должны обеспечивать надлежащее проникновение жидкости в первые слои волокон 10 для достижения последующих слоев вплоть до последнего слоя (нижнего слоя волокон 10, т.е. слоя, расположенного в самом низу в пачке волокнистых армирующих материалов), так что время ti пропитки волокон 10 находится в пределах периода времени, определяемого химическими компонентами, по существу соответствующего времени tc перехода в сметанообразную массу (но всегда меньше него). Вязкость смеси 12 компонентов выбирают, например, путем нагрева, добавления пластификаторов и/или более или менее выраженной нуклеации так, чтобы пропитка всех волокон 10 смесью 12 химических компонентов и вспенивающего агента по участку ширины L достигалась непосредственно перед временем перехода в сметанообразную массу, то есть перед или непосредственно перед началом расширения полиуретановой/полиизоциануратной пены.[0112] One of the aspects important to achieve proper impregnation of the fibrous reinforcing
[0113] Блок из армированной волокном пены предназначен для использования в очень специфической среде и, следовательно, должен обеспечивать определенные механические и тепловые свойства. Блок из армированной волокном пены, полученный способом изготовления в соответствии с настоящим изобретением, обычно является частью теплоизоляционной плиты 30, т.е. в примере, используемом на фиг. 3, образует верхнюю или основную панель 31 и/или нижнюю или вспомогательную панель 32 такой изоляционной плиты 30 резервуара 71, предназначенного для приема очень холодной жидкости, например, СПГ или СУГ. Такой резервуар 71 может быть установлен, например, в наземном резервуаре, на плавучей барже или т.п. (например, FSRU «плавучая установка для регазификации и хранения газа» или FLNG «плавучая установка для сжижения природного газа») или на судне, например, на СПГ-танкере, транспортирующем энергетическую жидкость между двумя портами.[0113] The fiber-reinforced foam block is intended for use in a very specific environment and therefore must provide certain mechanical and thermal properties. The fiber-reinforced foam block produced by the manufacturing method of the present invention is typically part of the
[0114] Со ссылкой на фиг. 4 вид в разрезе СПГ-танкера 70 иллюстрирует герметичный и изоляционный резервуар 71 в общем призматической формы, установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 содержит основной герметизированный барьер, предназначенный для контакта с СПГ, содержащимся в резервуаре, вспомогательный герметизированный барьер, расположенный между основным герметизированным барьером и двойным корпусом 72 судна, и два изолирующих барьера, расположенных соответственно между основным герметизированным барьером и вспомогательным герметизированным барьером и между вспомогательным герметизированным барьером и двойным корпусом 72.[0114] With reference to FIG. 4 is a sectional view of an
[0115] Как известно, трубопроводы 73 загрузки/разгрузки, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены с помощью соответствующих соединителей с морским или портовым терминалом для подачи СПГ из резервуара 71 или в него.[0115] As is known, the loading /
[0116] Фиг. 4 иллюстрирует пример морского терминала, содержащего станцию 75 загрузки и разгрузки, подводный трубопровод 76 и наземное сооружение 77. Станция 75 загрузки и разгрузки представляет собой стационарное прибрежное сооружение, содержащее подвижную стрелу 74 башню 78, которая поддерживает подвижную стрелу 74. Подвижная стрела 74 поддерживает связку изолированных шлангов 79, которые могут быть соединены с трубопроводами 73 загрузки/разгрузки. Поворотная подвижная стрела 74 адаптируется к СПГ-танкерам всех размеров. Внутри башни 78 проходит соединительный трубопровод, который не показан. Станция 75 загрузки и разгрузки позволяет осуществлять загрузку и разгрузку СПГ-танкера 70 с наземного сооружения 77 или на него. Это сооружение содержит резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубопроводы 81, соединенные подводным трубопроводом 76 со станцией 75 загрузки или разгрузки. Подводный трубопровод 76 позволяет передавать сжиженный газ между станцией 75 загрузки или разгрузки и наземным сооружением 77 на большое расстояние, например, 5 км, что позволяет останавливать СПГ-танкер 70 на большом расстоянии от берега во время операций загрузки и разгрузки.[0116] FIG. 4 illustrates an example of an offshore terminal comprising a loading and unloading
[0117] Для создания давления, необходимого для передачи сжиженного газа, используются насосы, установленные на судне 70, и/или насосы, установленные в наземном сооружении 77, и/или насосы, установленные на станции 75 загрузки и разгрузки.[0117] To create the pressure necessary for the transfer of liquefied gas, pumps installed on the
[0118] Как изложено выше, использование или применение объекта настоящего изобретения, а именно в данном случае блока из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены, не предназначено для ограничения резервуаром, встроенным в несущую конструкцию, и оно также предусмотрено для резервуаров типа B и C по IGC Code (Кодексу МКГ), действующему на дату подачи настоящей заявки на патент, а также для будущих версий этого Кодекса, кроме тех случаев, когда в отношении резервуаров типа B и C будут осуществлены существенные модификации, кроме того, необходимо понимать, что в случае модификаций IGC Code (Кодекса МКГ) блок из армированной волокном полиуретановой/полиизоциануратной пены в соответствии с настоящим изобретением может быть применен в отношении резервуаров других типов.[0118] As stated above, the use or application of the object of the present invention, namely in this case a block of fiber reinforced polyurethane / polyisocyanurate foam, is not intended to be limited to a tank built into a supporting structure, and it is also provided for tanks of type B and C according to IGC Code in effect as of the filing date of this patent application, and for future versions of this Code, unless significant modifications are made to Types B and C tanks, in addition, it must be understood that in the case Modifications of the IGC Code (IGC Code) fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam block in accordance with the present invention can be applied to other types of tanks.
[0119] Далее приведены некоторые эксперименты и испытания, проведенные Заявителем для оценки объекта изобретения и его объема, при этом предполагается, что были проведены другие испытания/эксперименты, которые при необходимости могут быть предоставлены позже.[0119] The following are some of the experiments and tests conducted by the Applicant to evaluate the subject matter and scope of the invention, while it is assumed that other tests/experiments were carried out, which, if necessary, can be provided later.
[0120] Для демонстрации изобретения используется композиция полиуретановой пены, включающей волокна в виде матов, причем волокна всегда являются волокнами от длинных до непрерывных; точнее говоря, длины этих волокон в композиции в соответствии с изобретением и в композиции в соответствии с известным уровнем техники являются абсолютно одинаковыми. Заявитель, в частности, испытал объект изобретения с использованием волокон, представленными в виде ткани, и полученные результаты были эквивалентны или практически аналогичны результатам, полученным при использовании мата из волокон, как представлено ниже.[0120] To demonstrate the invention, a polyurethane foam composition is used, including fibers in the form of mats, and the fibers are always fibers from long to continuous; more specifically, the lengths of these fibers in the composition according to the invention and in the composition according to the prior art are exactly the same. The Applicant in particular tested the subject matter of the invention using fibers presented as a fabric and the results obtained were equivalent or substantially similar to those obtained using a mat of fibers as presented below.
[0121] Для каждой полиуретановой пены волокнистые армирующие материалы имеют характеристики, которые определены как соответствующие настоящему изобретению (показаны жирным шрифтом в таблице результатов, приведенной ниже), или характеристики, не соответствующие определению изобретения; точнее говоря, в последнем случае время ti пропитки волокон превышает время tc перехода в сметанообразную массу полиуретановой пены. Здесь следует отметить, что случай, когда время ti пропитки волокон намного меньше времени tc перехода в сметанообразную массу, другими словами, время tc перехода в сметанообразную массу более чем вдвое превышает время ti пропитки волокон (tc > 2ti), исключен, поскольку в этом случае способ изготовления, очевидно, не имеет реальной промышленной осуществимости.[0121] For each polyurethane foam, the fibrous reinforcing materials have characteristics that are defined as corresponding to the present invention (shown in bold in the results table below), or characteristics that do not meet the definition of the invention; more precisely, in the latter case, the time t i of impregnation of the fibers exceeds the time t c of the transition into a creamy mass of polyurethane foam. It should be noted here that the case when the time t i of the impregnation of the fibers is much less than the time t c of the transition to a creamy mass, in other words, the time t c of the transition to a creamy mass is more than twice the time t i of impregnation of the fibers (t c > 2t i ), excluded, since in this case the method of manufacture obviously has no real industrial feasibility.
[0122] Таким образом, предусмотрено, что только сочетание конкретных характеристик непроницаемости волокнистых армирующих материалов с выбором полиуретановой пены, имеющей конкретное время перехода в сметанообразную массу, или полиуретановой пены, подобранной под характеристики упомянутых волокнистых армирующих материалов, но никакие другие параметры изготовления блока из полиуретановой пены, модифицируется и отличается для разных способов изготовления в соответствии с изобретением и в соответствии с известным уровнем техники. В качестве неограничивающих примеров можно отметить тот факт, что нуклеация, количество вспенивающих агентов, температуры реакции, природа и количество смеси химических компонентов, процесс разливки, расстояние между местом разливки смеси химических компонентов и двухленточным ламинатором или устройством, допускающим свободное расширение, при необходимости, являются строго идентичными в случаях в соответствии с изобретением и в случаях в соответствии с известным уровнем техники.[0122] Thus, it is envisaged that only the combination of the specific impermeability characteristics of the fibrous reinforcing materials with the choice of a polyurethane foam having a specific creamy time or a polyurethane foam selected for the characteristics of said fibrous reinforcing materials, but no other parameters for manufacturing a block of polyurethane foam, modified and different for different manufacturing methods in accordance with the invention and in accordance with the prior art. As non-limiting examples, the fact that nucleation, the amount of blowing agents, the reaction temperatures, the nature and amount of the mixture of chemical components, the pouring process, the distance between the pouring point of the mixture of chemical components and the two-belt laminator or device allowing free expansion, if necessary, are strictly identical in the cases according to the invention and in the cases according to the prior art.
[0123] В этом примере для иллюстрации изобретения была выбрана полиизоциануратная пена для ясности и краткости, но эквивалентные или практически аналогичные результаты были получены при использовании полиуретановой пены, а также смесей полиуретана/полиизоцианурата.[0123] In this example, polyisocyanurate foam was chosen to illustrate the invention for clarity and brevity, but equivalent or substantially similar results were obtained using polyurethane foam as well as polyurethane/polyisocyanurate blends.
[0124] Подобным образом, при изготовлении армированной волокном пены, результаты которого приведены ниже, использовалась технология свободного расширения, но Заявитель продемонстрировал, что эквивалентные или практически аналогичные результаты в отношении армированной волокном пены в соответствии с изобретением и армированной волокном пены в соответствии с известным уровнем техники были получены с использованием двухленточного ламинатора.[0124] Similarly, in the manufacture of fiber reinforced foam, the results of which are given below, the free expansion technology was used, but the Applicant has demonstrated that equivalent or practically similar results in relation to fiber reinforced foam in accordance with the invention and fiber reinforced foam in accordance with the state of the art techniques were obtained using a two-belt laminator.
[0125] Кроме того, необходимо понимать, что все композиции, тестируемые далее, рассматриваются в условиях идентичной плотности, при этом подразумевается, что параметр плотности участвует в оценке эксплуатационных качеств с точки зрения прочности на сжатие.[0125] In addition, it should be understood that all compositions tested in the following are considered under identical density conditions, it being understood that the density parameter is involved in evaluating performance in terms of compressive strength.
[0126] Для композиции в соответствии с известным уровнем техники характеристики проницаемости волокнистых армирующих материалов и время tc перехода в сметанообразную массу полиизоциануратной пены являются следующими:[0126] For a composition according to the prior art, the permeability characteristics of the fibrous reinforcing materials and the creaming time t c of the polyisocyanurate foam are as follows:
[0127] [Таблица 1][0127] [Table 1]
(относительная доля различных компонентов)(relative proportion of different components)
Kc = 5,2 × 10-9 м2,K c \u003d 5.2 × 10 -9 m 2 ,
где rf = 16 мкм; p = 0,978; k = 6; τ = 2; Vf = 0,022,where r f = 16 µm; p = 0.978; k = 6; τ = 2; V f = 0.022,
ti (время пропитки) = 41 c (секунды).t i (impregnation time) = 41 s (seconds).
где η = 0,45 Па⋅с; em = 2,4 мм; ΔP = 5140 Па; Msd = 4,2 кг/м2,where η = 0.45 Pa⋅s; em = 2.4 mm; ΔP = 5140 Pa; M sd \u003d 4.2 kg / m 2 ,
tc (время перехода в сметанообразную массу) = 15 с.t c (transition time to a creamy mass) = 15 s.
[0128] Для композиций в соответствии с изобретением характеристики проницаемости волокнистых армирующих материалов и время tc перехода в сметанообразную массу полиизоциануратной пены являются следующими:[0128] For compositions in accordance with the invention, the permeability characteristics of fibrous reinforcing materials and the time t c creamy mass of polyisocyanurate foam are as follows:
[0129] [Таблица 2][0129] [Table 2]
(относительная доля различных компонентов)(relative proportion of different components)
Kc = 3 × 10-8 м2 K c \u003d 3 × 10 -8 m 2
где rf = 106 мкм; p = 0,94; k = 6; τ = 2; Vf = 0,057,where r f = 106 µm; p=0.94; k = 6; τ = 2; V f = 0.057,
ti = 11 с, ti = 11 s,
где η = 0,45 Па⋅с; em = 3 мм; ΔP = 4116 Па; Msd = 4,2 кг/м2,where η = 0.45 Pa⋅s; em = 3 mm; ΔP = 4116 Pa; M sd \u003d 4.2 kg / m 2 ,
tc = 15 с.t c = 15 s.
[0130] Следует отметить, что время tc перехода в сметанообразную массу для используемой полиизоциануратной пены логически является одинаковым, поскольку используемая пена идентична в любом случае как в соответствии с известным уровнем техники, так и в соответствии с изобретением.[0130] It should be noted that the creaming time t c for the polyisocyanurate foam used is logically the same, since the foam used is identical in any case, both in accordance with the prior art and in accordance with the invention.
[0131] Некоторые результаты проведенных испытаний приведены ниже в упрощенном виде для иллюстрации выводов Заявителя в случае, когда волокнистые армирующие материалы выполнены в виде, по меньшей мере, одного мата из стекловолокна.[0131] Some test results are given below in a simplified form to illustrate Applicant's conclusions when the fibrous reinforcing materials are in the form of at least one fiberglass mat.
[0132] [Таблица 3][0132] [Table 3]
< 50 кг⋅м< 50 kg⋅m
-3-3
тестируемых композиций с волокнами) tested compositions with fibers)
(в центральной части по высоте/толщине блока)(in the central part according to the height/thickness of the block)
ISO 1926ISO 1926
(напряжение в плоскости мата (матов))(stress in the plane of the mat(s))
(известный уровень техники)Approximately 4% by weight fiberglass
(prior art)
(известный уровень техники)Approximately 8% by weight fiberglass
(prior art)
Высокая неоднородность материала: разделение волокон и пены, плохая пропитка и отсутствие распределения волоконNot measurable
High material heterogeneity: separation of fibers and foam, poor impregnation and no distribution of fibers
[0133] Как видно из результатов, представленных в таблице выше, по трем критериям, рассматриваемым для сравнения полученной армированной волокном пены, пена, полученная в соответствии с изобретением, показывает результаты, которые значительно превосходят результаты армированной волокном пены, полученной в соответствии с известным уровнем техники.[0133] As can be seen from the results presented in the table above, according to the three criteria considered for comparing the obtained fiber-reinforced foam, the foam obtained in accordance with the invention shows results that are significantly superior to the results of fiber-reinforced foam obtained in accordance with the known state of the art. technology.
[0134] Кроме того, необходимо отметить, что армированная волокном полиуретановая/полиизоциануратная пена, полученная в соответствии с изобретением, не проявляет какого-либо значительного ухудшения свойств в отношении (очень низкой) теплопроводности. Таким образом, в качестве примера для армированной волокном пены, имеющей содержание волокон 10% по массе в соответствии с изобретением, получены следующие значения теплопроводности:[0134] In addition, it should be noted that the fiber-reinforced polyurethane/polyisocyanurate foam obtained in accordance with the invention does not show any significant deterioration in properties in terms of (very low) thermal conductivity. Thus, by way of example, for a fibre-reinforced foam having a fiber content of 10% by weight according to the invention, the following thermal conductivity values are obtained:
[0135] [Таблица 4][0135] [Table 4]
[0136] Хотя изобретение описано со ссылкой на несколько конкретных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими, и что оно содержит все технические эквиваленты описанных средств, а также их комбинации, если они находятся в пределах объема изобретения.[0136] Although the invention has been described with reference to several specific embodiments, it is obvious that it is not limited to them in any way, and that it contains all technical equivalents of the described means, as well as combinations thereof, if they are within the scope of the invention.
[0137] Использование глагола «содержать» или «включать в себя» и производных форм не исключает наличия других элементов или других этапов, отличных от упомянутых в пункте формулы изобретения.[0137] The use of the verb "comprise" or "include" and derivative forms does not exclude the presence of other elements or other steps other than those mentioned in the claim.
[0138] В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.[0138] In the claims, any reference position in parentheses should not be interpreted as limiting the claim.
Claims (44)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1900395A FR3091705B1 (en) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | PROCESS FOR PREPARING A BLOCK OF POLYURETHANE/POLYISOCYANURATE FOAM FROM A THERMAL INSULATION BLOCK FOR A TANK |
FRFR1900395 | 2019-01-16 | ||
PCT/EP2020/050922 WO2020148339A1 (en) | 2019-01-16 | 2020-01-15 | Process for preparing a block of polyurethane/polyisocyanurate foam of a slab for heat-insulating a tank |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020131225A RU2020131225A (en) | 2022-03-22 |
RU2796735C2 true RU2796735C2 (en) | 2023-05-29 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000010021A (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-15 | 김홍근 | Glass fiber-reinforced polyurethane foam for ultra low-temperature insulation, the process for producing it, and insulating material by using it |
RU2317307C2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-02-20 | Газ Транспор Э Текнигаз | Polyurethane foam/polyisocyanurate strengthened by glass fibers |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000010021A (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-15 | 김홍근 | Glass fiber-reinforced polyurethane foam for ultra low-temperature insulation, the process for producing it, and insulating material by using it |
RU2317307C2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-02-20 | Газ Транспор Э Текнигаз | Polyurethane foam/polyisocyanurate strengthened by glass fibers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2966184T3 (en) | Procedure and system for preparing a fibrous polyurethane/polyisocyanurate foam block for thermal insulation of a tank | |
CN113631611B (en) | Polyurethane/polyisocyanurate foam blocks of the insulating body of a tank and method for the production thereof | |
JP5303098B2 (en) | Glass fiber reinforced polyurethane-polyisocyanurate foam | |
CN101578312B (en) | Water-blown rigid foams for the insulation of liquefied natural gas tanks | |
CN111918897B (en) | Method for preparing polyurethane or polyisocyanurate foam blocks for slabs in insulated storage tanks | |
RU2796735C2 (en) | Method for manufacturing a block from polyurethane/polyisocyanurate foam plate for thermal insulation of a tank | |
CN113614137B (en) | Polyurethane/polyisocyanurate foam blocks of the insulating body of a tank and method for the production thereof | |
RU2799199C2 (en) | Block of polyurethane/polyisocyanurate foam of the heat-insulating tank body and method for its preparation | |
RU2810164C2 (en) | Method and system for manufacturing a block from polyurethane/polyisocyanurate foam for thermal insulation plate for tank | |
RU2800285C2 (en) | Block of polyurethane/polyisocyanurate foam of the heat-insulating tank case and method for its preparation | |
KR20220151182A (en) | Assembly of at least two foam blocks of the thermal insulation slab of the tank | |
US20230008512A1 (en) | Polyurethane and polyisocyanurate foam and method of manufacture thereof | |
JP7417522B2 (en) | insulation box | |
RU2021128293A (en) | BLOCK OF POLYURETHANE/POLYISOCYANURATE FOAM OF HEAT-INSULATING TANK CASE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE |