WO2007003607A1 - Wärmedämmungmaterial aus melamin/formaldehyd-schaumstoff für kryogene flüssigkeiten enthaltende behälter oder rohrleitungen - Google Patents

Wärmedämmungmaterial aus melamin/formaldehyd-schaumstoff für kryogene flüssigkeiten enthaltende behälter oder rohrleitungen Download PDF

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WO2007003607A1
WO2007003607A1 PCT/EP2006/063757 EP2006063757W WO2007003607A1 WO 2007003607 A1 WO2007003607 A1 WO 2007003607A1 EP 2006063757 W EP2006063757 W EP 2006063757W WO 2007003607 A1 WO2007003607 A1 WO 2007003607A1
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thermal insulation
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Klaus Hahn
Armin Alteheld
Christof MÖCK
Bernhard Vath
Volker Frenz
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Basf Aktiengesellschaft
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    • F16L59/14Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/141Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems in which the temperature of the medium is below that of the ambient temperature
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Definitions

  • the invention relates to a thermal insulation material of melamine / formaldehyde foam for cryogenic liquids containing containers or pipelines made of an open-cell foam based on a melamine / formaldehyde condensation product.
  • Open-cell foams based on a melamine / formaldehyde condensation product are known for various heat and sound insulation applications in buildings and vehicles, as well as insulating and shock-absorbing packaging material.
  • EP-A 683 349 describes pipe shells of open-cell melamine / formaldehyde foam, which do not shrink due to their temperature resistance when the pipes insulated therewith are heated.
  • EP-A 1 498 680 describes a cooling and warming battery of melamine / formaldehyde foam, the cell pores of which are completely or partially filled with a flowable heat carrier and which is a casing, which may consist, for example, of a polyolefin film.
  • Tank containers for the transport of cryogenic liquids usually consist of a double-walled casing, which can be evacuated for insulation or a structural outer shell made of steel or glass fiber reinforced plastics and a heat-insulating inner layer, which may be composed of several layers or plates.
  • a structural outer shell made of steel or glass fiber reinforced plastics
  • a heat-insulating inner layer which may be composed of several layers or plates.
  • thermal insulation polymer foams of polyurethanes are usually used (GB 1436109, GB 144029, US 3,993213 or US 4,835,975).
  • the object of the present invention was to find a thermal insulation material which is suitable for containers for the transport or storage of cryogenic liquids, remains elastic and does not become brittle.
  • the thermal insulation material should be suitable for the insulation of flexible pipelines.
  • open-cell foams are preferably elastic foams based on a melamine / formaldehyde condensation product having a specific gravity of 5 to 100 g / l, in particular from 8 to 20 g / l used.
  • the cell count is usually in the range of 50 to 300 cells / 25 mm.
  • the tensile strength is preferably in the range of 100 to 150 kPa and the elongation at break in the range of 8 to 20%.
  • a highly concentrated propellant-containing solution or dispersion of a melamine-formaldehyde precondensate can be foamed and cured with hot air, water vapor or by microwave irradiation.
  • Such foams are commercially available under the name Basotect® from BASF Aktiengesellschaft.
  • the molar ratio of melamine / formaldehyde is generally in the range of 1: 1 to 1: 5.
  • the molar ratio in the range of 1: 1, 3 to 1: 1, 8 is selected and a sulfite group-free precondensate used, such as. B described in WO 01/94436.
  • the foams can then be tempered and pressed.
  • the foams can be cut to the desired shape and thickness and laminated on one or both sides with cover layers.
  • cover layers For example, a polymer or metal foil can be applied as a cover layer.
  • the thermal insulation material according to the invention can also come into direct contact with the cryogenic liquid.
  • foil is laminated so that the cryogenic liquid does not penetrate into the pores of the open-cell foam and the foam retains its full thermal insulation capacity.
  • the thickness of the thermal insulation material depends on the intended use and the desired thermal insulation.
  • the open-cell foam used for thermal insulation of containers containing cryogenic liquids in a thickness in the range of 5 to 500 mm, preferably in the range of 10 to 100 mm.
  • cryogenic liquids have a boiling point below - 80 0 C at atmospheric pressure.
  • Particularly preferred are liquid air, nitrogen, hydrogen, argon, neon, helium or liquefied fuels, such as propylene or natural gas, which consists mainly of methane.
  • the containers and piping are usually made of a torsionally rigid material, such as metal or plastic, in particular steel, aluminum or fiber-reinforced plastic.
  • Suitable plastics are polyethylene, polypropylene, epoxy or polyester resins, which may optionally be reinforced with carbon or glass fibers, fabrics or mats.
  • the container is usually elongated, z. B. cylindrical and has a circular, oval or polygonal cross-section. It can be mounted as a storage tank on concrete or metal racks or on road or rail vehicles, trailers, containers or ships. For stability reasons, larger tanks with a content of z. B. more than 5 m 3 additionally be divided into several chambers.
  • the open-cell foam Due to the elasticity of the open-cell foam this can be easily inserted into already prefabricated container parts. Even at low temperatures, for example below -80 0 C, the foam remains elastic. Damage caused by embrittlement does not occur. It is therefore particularly suitable for flexible insulation of moving pipes, for example for filling hoses of liquid nitrogen.
  • the thermal insulation is therefore particularly suitable for the isolation of tanks or pipelines for the storage or transport of cryogenic liquids.

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Abstract

Ein Wärmedämmmaterial aus Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff für kryogene Flüssigkeiten enthaltende Behälter oder Rohrleitungen aus einem offenzelligen Schaumstoff auf Basis eines Melamin/Formaldehyd-Kondensationsproduktes.

Description

Wärmedämmungmaterial aus Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff für kryogene Flüssigkeiten enthaltende Behälter oder Rohrleitungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Wärmedämmmaterial aus Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff für kryogene Flüssigkeiten enthaltende Behälter oder Rohrleitungen aus einem offen- zelligen Schaumstoff auf Basis eines Melamin/Formaldehyd-Kondensationsproduktes.
Offenzellige Schaumstoffe auf Basis eines Melamin/Formaldehyd-Kondensations- produktes sind für verschiedene wärme- und schalldämmende Anwendungen in Gebäuden und Fahrzeugen, sowie als isolierendes und stoßdämmendes Verpackungsmaterial bekannt. Die EP-A 683 349 beschreibt Rohrschalen aus einem offenzelligen Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff, die aufgrund ihrer Temperaturbeständigkeit nicht schrumpfen, wenn die damit isolierten Rohre erhitzt werden.
Die EP-A 1 498 680 beschreibt einen Kühl- und Warmhalteakku aus Melamin/Form- aldehyd-Schaumstoff, dessen Zellporen ganz oder teilweise mit einem fließfähigen Wärmeträger gefüllt sind und der eine Ummantelung, die beispielsweise aus einer Po- lyolefinfolie bestehen kann.
Tankbehälter für den Transport von kryogenen Flüssigkeiten bestehen in der Regel aus einer doppelwandigen Ummantelung, die zur Isolierung evakuiert werden kann oder aus einer strukturgebenden Außenhülle aus Stahl oder glasfaserverstärkten Kunststoffen und einer wärmedämmenden Innenschicht, die sich aus mehren Schichten oder Platten aufgebaut sein kann. Zur Wärmedämmung werden in der Regel Polymerschaumstoffe aus Polyurethanen eingesetzt (GB 1436109, GB 144029, US 3,993213 oder US 4,835,975).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Wärmedämmmaterial zu finden, das für Behälter zum Transport oder Lagerung von kryogenen Flüssigkeiten geeignet ist, elastisch bleibt und nicht versprödet. Insbesondere sollte sich das Wärmedämmmaterial zur Isolierung von flexiblen Rohrleitungen eignen.
Demgemäss wurde der oben beschriebene Wärmedämmung gefunden.
Als offenzellige Schaumstoffe werden bevorzugt elastische Schaumstoffe auf Basis eines Melamin/Formaldehyd-Kondensationsproduktes mit einer spezifischen Dichte von 5 bis 100 g/l, insbesondere von 8 bis 20 g/l verwendet. Die Zellzahl liegt üblicher- weise im Bereich von 50 bis 300 Zellen/25 mm. Die Zugfestigkeit liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 150 kPa und die Bruchdehnung im Bereich von 8 bis 20%. Zur Herstellung kann nach EP-A 071 672 oder EP-A 037 470 eine hochkonzentrierte, treibmittelhaltige Lösung oder Dispersion eines Melamin-Formaldehyd-Vorkondensates mit Heißluft, Wasserdampf oder durch Mikrowellenbestrahlung verschäumt und ausgehärtet werden. Derartige Schaumstoffe sind im Handel unter der Bezeichnung Baso- tect® der Firma BASF Aktiengesellschaft erhältlich.
Das Molverhältnis Melamin/Formaldehyd liegt im allgemeinen im Bereich von 1 : 1 bis 1 :5. Zur Herstellung besonders formaldehydarmer Schaumstoffe wird das Molverhältnis im Bereich von 1 : 1 ,3 bis 1 : 1 ,8 gewählt und ein sulfitgruppenfreies Vorkondensat eingesetzt, wie z. B in WO 01/94436 beschrieben.
Um die anwendungstechnischen Eigenschaften zu verbessern, können die Schaumstoffe anschließend getempert und verpresst werden. Die Schaumstoffe können zur gewünschten Form und Dicke zugeschnitten und ein- oder beidseitig mit Deckschich- ten kaschiert werden. Beispielsweise kann eine Polymer- oder Metallfolie als Deckschicht aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Wärmedämmmaterial kann aufgrund der weitgehenden chemischen Beständigkeit des Melamin/Formaldehyd-Kondensats auch direkt mit der kryo- genen Flüssigkeit in Kontakt kommen. Bevorzugt wird jedoch Folie aufkaschiert, damit die kryogene Flüssigkeit nicht in die Poren des offenzelligen Schaumstoffes eindringt und der Schaumstoff seine volle Wärmeisolationsfähigkeit beibehält.
Die Dicke der Wärmedämmmaterials richtet sich nach dem Verwendungszweck und der gewünschten Wärmedämmung. In der Regel wird der offenzellige Schaumstoff zur Wärmedämmung für kryogene Flüssigkeiten enthaltende Behälter in einer Dicke im Bereich von 5 bis 500 mm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 mm verwendet.
Bevorzugte kryogene Flüssigkeiten weisen einen Siedepunkt unterhalb von - 800C bei Normaldruck auf. Besonders bevorzugt sind flüssiger Luft, Stickstoff, Wasserstoff, Argon, Neon, Helium oder verflüssigte Treibstoffe, wie Propylen oder Erdgas, welches hauptsächlich aus Methan besteht.
Die Behälter und Rohrleitungen bestehen in der Regel aus einem verwindungssteifen Material, wie Metall oder Kunststoff, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff. Geeignete Kunststoffe sind Polyethylen, Polypropylen, Epoxid- oder Polyesterharze, die gegebenenfalls mit Kohlen- oder Glas- fasern, -geweben oder -matten verstärkt sein können.
Der Behälter ist in der Regel länglich, z. B. zylinderförmig und weist einen kreisförmigen, ovalen oder polygonen Querschnitt auf. Er kann als Lagertank auf Beton- oder Metallgestelle montiert oder auf Straßen- oder Schienenfahrzeugen, Anhängern, Con- tainern oder Schiffen aufgesetzt oder eingebaut werden. Aus Stabilitätsgründen können größere Tanks mit einem Inhalt von z. B. mehr als 5 m3 zusätzlich in mehrere Kammern aufgeteilt werden.
Aufgrund der Elastizität des offenzelligen Schaumstoffes kann dieser auf einfache Weise in bereits vorgefertigte Behälterteile eingefügt werden. Selbst bei tiefen Temperaturen, beispielsweise unter -800C bleibt der Schaumstoff elastisch. Eine Schädigung durch Verspröden tritt nicht auf. Er eignet sich daher insbesondere auch zur flexiblen Isolierung beweglicher Rohrleitungen, beispielsweise für Abfüllschläuche von flüssigem Stickstoff.
Der Wärmedämmung eignet sich daher insbesondere zur Isolierung von Tanks oder Rohrleitungen für die Lagerung oder den Transport von kryogenen Flüssigkeiten.

Claims

Patentansprüche
1. Wärmedämmung für kryogene Flüssigkeiten enthaltende Behälter oder Rohrleitungen aus einem offenzelligen Schaumstoff auf Basis eines Melamin/Form- aldehyd-Kondensationsproduktes.
2. Wärmedämmung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der offenzel- lige Schaumstoff eine spezifische Dichte im Bereich von 5 bis 100 g/l aufweist.
3. Wärmedämmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der offenzellige Schaumstoff aus einem Melamin/Formaldehyd-Kondensations- produkt mit einem Molverhältnis Melamin/Formadehyd im Bereich von 1 : 1 und 1 : 5 hergestellt wurde.
4. Wärmdämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dicke im Bereich von 5 bis 500 mm aufweist.
5. Rohrleitungen mit einer Wärmdämmschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Tankbehälter für Tankfahrzeuge, Tankanhänger oder Tankschiffe enthaltend eine Wärmedämmung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
7. Tankbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter oder aus Stahl, Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff besteht.
8. Verwendung des Tankbehälters nach Anspruch 6 oder 7 zur Lagerung oder Transport von kryogenen Flüssigkeiten.
9. Verwendung nach Anspruch 8 zum Transport von flüssiger Luft, Stickstoff, Was- serstoff, Argon, Neon, Helium, Propylen oder Methan.
PCT/EP2006/063757 2005-07-06 2006-06-30 Wärmedämmungmaterial aus melamin/formaldehyd-schaumstoff für kryogene flüssigkeiten enthaltende behälter oder rohrleitungen WO2007003607A1 (de)

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