DE2541964A1 - THERMAL INSULATING ARRANGEMENT FOR CONTAINERS EXPOSED TO LOW TEMPERATURES - Google Patents

THERMAL INSULATING ARRANGEMENT FOR CONTAINERS EXPOSED TO LOW TEMPERATURES

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DE2541964A1
DE2541964A1 DE19752541964 DE2541964A DE2541964A1 DE 2541964 A1 DE2541964 A1 DE 2541964A1 DE 19752541964 DE19752541964 DE 19752541964 DE 2541964 A DE2541964 A DE 2541964A DE 2541964 A1 DE2541964 A1 DE 2541964A1
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Description

Wärmeisolierende Anordnung für tiefen Temperaturen ausgesetzte BehälterHeat-insulating arrangement for containers exposed to low temperatures

Die Erfindung bezieht sich auf eine wärmeisolierende Konstruktion eines tiefen Temperaturen standhaltenden Behälters zum Aufnehmen verflüssigter Gase oder anderer auf einer niedrigen Temperatur befindlicher Flüssigkeiten und betrifft insbesondere eine auf der Innenseite eines solchen Behälters anzuordnende wärmeisolierende Konstruktion.The invention relates to a heat-insulating construction of a container which can withstand low temperatures to absorb liquefied gases or other liquids at a low temperature and relates in particular to a thermally insulating structure to be placed on the inside of such a container.

Beim Bau von mit wärmeisolierenden Isolierschichten versehenen Behältern zum Gebrauch bei sehr niedrigen Temperaturen werden in den meisten Fällen starre Polyurethanschäume verwendet, da diese Materialien eine gute Wärmeisolierung bewirken und sich leicht an Ort und Stelle verarbeiten lassen» Ferner ist bekannt, daß starre Schaummaterialien aus Polyurethan durch aus Erdöl stammende Kohlenwasserstoffverbindungen nahezu nicht angegriffen werden, und daß diese Verbindungen nicht in das Schaummaterial eindringen, solange keine Risse oder unvollständige Nähte vorhanden sind,In the construction of containers provided with heat-insulating layers for use at very low temperatures Rigid polyurethane foams are used in most cases, as these materials provide good thermal insulation effect and can be easily processed on the spot »It is also known that rigid foam materials are made of Polyurethane are almost not attacked by hydrocarbon compounds derived from petroleum, and that these Connections do not penetrate the foam material as long as there are no cracks or incomplete seams,

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Es sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, gemäß welchen eine Isolation gegen auf niedrigen Temperaturen befindliche Stoffe dadurch bewirkt werden soll, daß die Anwendung eines Verfahrens zum Aufspritzen und Aufschäumen zur Herstellung eines starren Polyurethanschaums mit der Verwendung eines Verstärkungsmaterials kombiniert wird, und die es außerdem ermöglichen sollen, eine sekundäre Sperrschicht herzustellenοVarious methods have already been proposed according to which insulation against low temperatures substances located is to be effected by using a method for spraying on and foaming for making a rigid polyurethane foam with the use a reinforcement material is combined, and which should also allow a secondary barrier layer to produce ο

Ferner ist bereits eine wärmeisolierende Konstruktion vorgeschlagen worden, bei der eine durch Aufspritzen hergestellte starre Schicht aus Polyurethanschaum mit einem Verstärkungsmaterial kombiniert ist, bei dem es sich z.B. um ein Drahtnetzmaterial oder um Geflechte anderer Art handelt, wie es z.B. in der US-Patentschrift 3 757 982 und der japanischen Offenlegungsschrift 54 509/1973 beschrieben ist. Soll in der Praxis ein einwandfreies Betriebsverhalten gewährleistet werden, ist es erforderlich, komplizierte Beziehungen zwischen bestimmten Eigenschaften eines starren Polyurethanschaums zu berücksichtigen; hierzu gehören insbesondere die Abhängigkeit der Eigenschaften von der Temperatur, der Durchführung des Aufschäumve.rfahrens, den Eigenschaften des netzförmigen Verstärkungsmaterials, das Verfahren zum Anbringen des Verstärkungsmaterials und dgle Bis jetzt sind diese Beziehungen nicht hinreichend aufgeklärt worden»Furthermore, a heat-insulating construction has already been proposed in which a rigid layer of polyurethane foam produced by injection molding is combined with a reinforcing material, which is e.g. 982 and Japanese Patent Laid-Open No. 54509/1973. If proper performance is to be guaranteed in practice, it is necessary to consider complicated relationships between certain properties of a rigid polyurethane foam; in particular: the dependence of properties on temperature, the performance of the Aufschäumve.rfahrens, the properties of the reinforcing net-like material, the method of attaching the reinforcing material and the like e Until now these relationships have been insufficiently investigated '

Weiterhin sind z.B. in den US-Patentschriften 3 814 275 und 3 317 074 sowie in der japanischen Offenlegungsschrift 47 926/1974 wärmeisolierende Schichten für bei sehr tiefen Temperaturen zu benutzende Behälter vorgeschlagen worden, bei denen ein zellenförmiger Kunststoff (Polyurethanschaum) mit Hilfe eines dreidimensionalen komplizierten Fasermaterialgebildes verstärkt und mit einer durchlässigen Verkleidung kombiniert ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es zum Zweck der Wärmeisolierung bei sehr tiefen Temperaturen ausge-Further, for example, U.S. Patents 3,814,275 and 3 317 074 and in Japanese laid-open specification 47 926/1974 heat-insulating layers for very deep Temperatures to be used containers have been proposed in which a cellular plastic (polyurethane foam) Reinforced with the help of a three-dimensional complex fiber material structure and with a permeable lining is combined. However, it has been shown that for the purpose of thermal insulation at very low temperatures it is

6 η 9 81 a / ο L ο 1 6 η 9 81 a / ο L ο 1

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-3- 2 5 4 1 9 B ^-3- 2 5 4 1 9 B ^

setzten Behältern nicht genügt, lediglich einen nicht mit einem Fasermaterial verstärkten zellenförmigen Kunststoff bzw« ein Kunststoffschaummaterial mit einer aus einem Glasfasergewebe o,dgl. hergestellten Verkleidung zu kombinieren.Set containers is not sufficient, only a cellular plastic not reinforced with a fiber material or «a plastic foam material with one made of a glass fiber fabric o, like. to combine manufactured cladding.

Es ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten, wenn man versucht, eine Wärmeisolierung gegenüber einem auf einer tiefen Temperatur befindlichen Stoff unterhalb von etwa -80°C unter Verwendung eines Kunststoffschaums zu bewirken, denn hierbei spielt auch der Versprödungspunkt des Kunststoffs eine Rolle. Bei einer auf der Innenseite eines Behälters angeordneten Wärmeisolation, bei der diejenige Fläche, welche der Umgebungstemperatur bzw. der Raumtemperatur ausgesetzt ist, fest verankert ist, treten auf der Seite, die der tiefen Temperatur ausgesetzt ist, hohe thermische Spannungen auf, so daß die Gefahr besteht, daß das Isoliermaterial auf seiner kalten Seite nicht nur im Ruhezustand aufreißt oder auf andere Weise beschädigt wird, sondern daß auch äußere mechanische Stoßbeanspruchungen und wiederholte Belastungen zu Beschädigungen führen können. Somit steht der Techniker vor einem nur schwer zu lösenden Problem.Numerous difficulties arise when trying to provide thermal insulation to one at a deep level To bring about the temperature of the substance below about -80 ° C using a plastic foam, because the embrittlement point of the plastic also plays a role here. With one on the inside of a container arranged thermal insulation, in which the surface which exposed to ambient temperature or room temperature, is firmly anchored, step on the side that exposed to the low temperature, high thermal stresses, so that there is a risk that the insulating material on its cold side not only rips open or is damaged in any other way when at rest, but that External mechanical shock loads and repeated loads can also lead to damage. Thus stands the technician is faced with a problem that is difficult to solve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Behälter der genannten Art eine auf der Innenseite anzuordnende wärmeisolierende Anordnung zu schaffen, die sich durch ihre hohe Zuverlässigkeit auszeichnet, von relativ einfacher Konstruktion ist, sich mit geringem Kostenaufwand herstellen läßt und durch ihre hohe Festigkeit bei niedriger Temperatur gegen Beschädigungen durch thermische Spannungen, wiederholte dynamische Beanspruchungen von außen und mechanische Stöße geschützt ist. Ferner soll eine wärmeisolierende Anordnung geschaffen werden, die sich sowohl unmittelbar als Wärmeisolierung wie auch als Bestandteil eines Isoliersystems mit einer sekundären Sperre verwenden läßt, da sie unter Verwendung von Materialien hergestellt ist, die bei der gewählten Ausführungsform gewährleisten, daß die Isolierungsanord-The invention is based on the object for the container called type to be arranged on the inside to create a heat-insulating arrangement, which is characterized by its high Reliability is characterized, is of relatively simple construction, can be manufactured at low cost and thanks to its high strength at low temperature against damage from thermal stress, repeated dynamic external loads and mechanical shocks are protected. Furthermore, a heat insulating Arrangement can be created that can be used both directly as thermal insulation and as part of an insulation system with a secondary lock, as it is made using materials that are compatible with the chosen Embodiment ensure that the Isolierungsanord-

B O 9 8 λ U ! η L η 7BO 9 8 λ U! η L η 7

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nung gegen Öl widerstandsfähig ist und eine einwandfreie Abdichtung gegen das Entweichen von Flüssigkeit ermöglicht.tion is resistant to oil and enables a perfect seal against the escape of liquid.

Die Erfindung beruht darauf, dai3 eingehende Untersuchungen bezüglich der Beziehungen zwischen bestimmten Eigenschaften eines starren Polyurethanschaums, der mit Hilfe eines Spritzverfahrens aufgebracht und mit einem netzförmigen Material bzw«, einem Geflecht o.dgl. verstärkt wird, gezeigt haben, daß es zur Erzielung optimaler Ergebnisse bei einer auf der Innenseite eines Behälters anzuordnenden wärmeisolierenden Konstruktion, welche den zu erfüllenden Forderungen entspricht, zweckmäßig ist, drei verschiedene Faktoren auf besondere Weise so miteinander zu kombinieren, daß man ein Schaummaterial erhält, das den bei tiefen Temperaturen auftretenden thermischen Spannungen standhält, daß man zu einem Aufschäumverfahren gelangt, das von solcher Art ist, daß die Eigenschaften des Schaummaterials nur geringfügig variieren, und daß das Schaummaterial auf eine zweckentsprechende Weise verstärkt wird.The invention is based on extensive investigations regarding the relationships between certain properties of a rigid polyurethane foam produced by means of an injection molding process applied and with a reticulated material or «, a braid or the like. have shown that it is to be arranged on the inside of a container in order to achieve optimal results with a heat-insulating Construction, which corresponds to the requirements to be met, is expedient, three different factors on special Way to combine with each other so that a foam material is obtained that resembles that which occurs at low temperatures withstands thermal stresses that one arrives at a foaming process which is of such a type that the Properties of the foam material vary only slightly, and that the foam material in an appropriate manner is reinforced.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "innenliegende wärmeisolierende Anordnung" eine Anordnung oder Konstruktion, bei der diejenige Seite der wärmeisolierenden Schicht, welche der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, ortsfest angeordnet ist, während das Isoliermaterial auf seiner der tiefen Temperatur ausgesetzten Seite nahezu ungehindert bewegbar ist, wie es zoB. bei der Wärmeisolierung eines Schiffs der Fall ist, bei dem die wärmeisolierende Schicht auf der Innenseite des Schiffskörpers angeordnet ist und einen tiefen Temperaturen ausgesetzten Behälter umschließt, der als selbsttragender Behälter oder als Membranbehälter ausgebildet ist. In diesem Sinne bezeichnet der genannte Ausdruck auch eine Konstruktion, bei der die wärmeisolierende Schicht selbst die Wände eines tiefen Temperaturen ausgesetzten Behälters bildet und daher in direkter Berührung mit der aufzunehmenden Flüssigkeit steht,In the present description, the term "internal heat-insulating arrangement" denotes an arrangement or construction in which that side of the heat-insulating layer which is exposed to the ambient temperature is arranged in a stationary manner, while the insulating material on its side exposed to the low temperature can be moved almost unhindered, as described, for o example in the thermal insulation of a ship is the case where the heat-insulating layer is disposed on the inside of the hull and enclosing a low temperature exposed container which is designed as a self-supporting container or as a membrane tank. In this sense, the term mentioned also denotes a construction in which the heat-insulating layer itself forms the walls of a container exposed to low temperatures and is therefore in direct contact with the liquid to be absorbed,

8Ö9ÖU/04Ö?8Ö9ÖU / 04Ö?

ORJGJNAL INSPECTEDORJGJNAL INSPECTED

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so daß es sich um eine nicht nur mittelbar zur Wirkung kommende Isolierungsanordnung handelt.so that it is not only an indirect effect Isolation arrangement acts.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine wärmeisolierende Anordnung geschaffen worden, die mindestens eine Schicht aufweist, welche durch Aufspritzen erzeugt worden ist und aus einem starren Polyurethanschaum besteht, bei welchem der nachstehend definierte Sicherheitsfaktor nicht unter 1,5 liegt, sowie ein aus Fasern bestehendes netzförmiges Material, durch das die freiliegende Innenfläche, mit der dieses Material fest verbunden ist, durch das Material verstärkt ist.To achieve the stated object, a heat-insulating arrangement has been created which has at least one layer has, which has been produced by spraying and consists of a rigid polyurethane foam, in which the safety factor defined below is not less than 1.5, as well as a reticulate made of fibers Material by which the exposed inner surface to which this material is firmly attached is reinforced by the material is.

Gemäß der Erfindung wird die wärmeisolierende Anordnung für einen tiefen Temperaturen ausgesetzten Behälter in der Weise hergestellt, daß man mindestens eine Schicht auf eine Unterlage aufspritzt, um einen starren Polyurethanschaum zu erzeugen, bei dem der Wert des nachstehend definierten Sicherheitsfaktors nicht unter 1,5 liegt, und daß man die freiliegende Fläche der Schicht mit einem netzförmigen Material verbindet, das z.Be aus Glasfasern, natürlichen Fasern oder Kunstfasern besteht, und das mit der Schaummaterialschicht mit Hilfe eines Kautschuks oder eines Kunststoff-Klebemittels verbunden wirde According to the invention, the heat-insulating arrangement for a container exposed to low temperatures is produced in such a way that at least one layer is sprayed onto a base in order to produce a rigid polyurethane foam in which the value of the safety factor defined below is not less than 1.5, and that connects the exposed surface of the layer with a net-shaped material such as e from glass fibers, natural fibers or synthetic fibers, and which is connected to the foam material layer by means of a rubber or plastic adhesive e

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein Spritz- und Aufschäumverfahren angewendet, bei dem ein einen Schaum bildendes Gemisch, das durch eine relativ hohe Aufschaumungsgeschwindigkeit gekennzeichnet ist, unmittelbar auf eine Unterlage aufgespritzt wird, um eine wärmeisolierende Schicht zu erzeugen, die aus einem starren Polyurethanschaum besteht. Hierbei bläht sich der Schaum ungehindert nahezu im rechten Winkel zu der Unterlage auf, und mit Hilfe eines einzigen Spritzvorgangs läßt sich eine Schaumschicht erzeugen, die nur eine relativ geringe Dicke hat, welche gewöhnlich im Bereich von etwa 10 bis 25 mm liegt. Im VergleichAccording to one feature of the invention there is an injection and foaming process applied, in which a foam-forming mixture, which by a relatively high foaming rate is marked, is sprayed directly onto a base in order to provide a heat-insulating layer To create a layer that consists of a rigid polyurethane foam. This causes the foam to expand unhindered almost at right angles to the base, and with the help of a single spraying process, a layer of foam can be created produce which has only a relatively small thickness, which is usually in the range of about 10 to 25 mm. In comparison

609 8 1 W(HO?609 8 1 W (HO?

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zu einem Verfahren, bei dem das Gemisch in einen dafür bestimmten Raum eingespritzt wird, führt das Aufspritzen des Materials auf eine frei zugängliche Unterlage dazu, daß während des Aufschäumens nur geringe Eigen- bzw. Restspannungen auftreten. Außerdem ist es bei dem angewendeten Spritz- und Aufschäumverfahren möglich, eine große Fläche im wesentlichen nahtlos zu bedecken, so daß die Schaumschicht in der Breitenrichtung nahezu homogen wird. Diese beiden Eigenschaften des geschilderten Verfahrens erweisen sich bei der Herstellung einer wärmeisolierenden Anordnung für einen tiefen Temperaturen ausgesetzten Behälter, der während des Gebrauchs hohen thermischen Beanspruchungen standhalten muß, als besonders vorteilhaft. Da es sich bei dem genannten Spritz- und Aufschäumverfahren um ein bekanntes Verfahren handelt, dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen.to a process in which the mixture in a designated Space is injected, the spraying of the material on a freely accessible surface leads to the fact that during the foaming, only low internal or residual stresses occur. In addition, it is with the applied spray and Foaming method possible to cover a large area substantially seamlessly so that the foam layer in the width direction becomes almost homogeneous. These two properties of the process outlined are found during manufacture a heat-insulating arrangement for a container exposed to low temperatures, which is high during use must withstand thermal stresses as particularly advantageous. Since the mentioned spraying and foaming process If this is a well-known process, a more detailed explanation should be superfluous.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung steht in Beziehung zu den Eigenschaften und der Zusammensetzung des verwendeten Polyurethanschaums. Je nach der Zusammensetzung des Ausgangsgemisches ist es möglich, flexible bis starre Polyurethanschäume zu erzeugen. Im folgenden bezeichnet der Ausdruck "Polyurethanschäume" Schaumstoffe, die aus Polyisocyanaten, z.B. Isocyanuraten sowie aus Carbodiimiden und dgl. bestehen. Bis jetzt ist nahezu ungeklärt geblieben, welche Art von Material aus der genannten Gruppe von Materialien besonders geeignet ist, bei wärmeisolierenden Anordnungen für Behälter verwendet zu werden, die zum Aufnehmen von sich auf sehr tiefen Temperaturen befindenden Flüssigkeiten, z.B. von verflüssigtem Erdgas, bestimmt sind. Jedoch ist es offensichtlich, daß den Eigenschaften der verschiedenen Polyurethanschäume eine ausschlaggebende Bedeutung zukommt, denn bei Versuchen, die mit wärmeisolierenden Anordnungen für tiefe Temperaturen unter Verwendung von sich bezüglich ihrer Zusammensetzung unterscheidenden Schaummaterialien durchgeführt wurden, zeigte es sich, daß die Anzahl der bei den Schaummaterialien auftretenden Risse je nach der Zu-Another feature of the invention is related to the properties and composition of the polyurethane foam used. Depending on the composition of the starting mixture, flexible to rigid polyurethane foams are possible to create. In the following, the term "polyurethane foams" refers to foams made from polyisocyanates, e.g. isocyanurates and carbodiimides and the like. So far it has remained almost unclear which species of material from the group of materials mentioned is particularly suitable for heat-insulating arrangements Containers used to hold liquids at very low temperatures, e.g. liquefied natural gas. However, it is evident that the properties of various polyurethane foams is of crucial importance, because in experiments with heat-insulating arrangements for low temperatures using foam materials which differ in their composition were carried out, it was found that the number of cracks occurring in the foam materials depending on the

60 98U/CUQ?60 98U / CUQ?

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sammensetzung des Materials in weiten Grenzen variiert.composition of the material varies within wide limits.

Man könnte zwar allgemein annehmen, daß die Widerstandsfähigkeit eines Polyurethanschaums gegen tiefe Temperaturen eine Funktion der Zugfestigkeit (TS), der Bruchdehnung (EB) bzw. des Produktes aus diesen beiden ¥erten (TS χ EB) ist, und daß hierbei auch die Temperatur eine Rolle spielt, doch zeigen die Ergebnisse der durchgeführten Versuche, daß diese Annahme in der Praxis nicht notwendigerweise gültig ist. Aufgrund der Ergebnisse zahlreicher Versuche wurde festgestellt, daß die Eigenschaften eines Schaummaterials bei tiefen Temperaturen durch Berechnen des nachstehenden Koeffizienten dargestellt werden können:One could generally assume that the resistance of a polyurethane foam to low temperatures is a Function of tensile strength (TS), elongation at break (EB) or of the product of these two values (TS χ EB), and that the temperature also plays a role here, yes the results of the experiments show that this assumption is not necessarily valid in practice. Because of the results of numerous tests have been found that the properties of a foam material at low temperatures can be represented by calculating the coefficient below:

Sicherheitskoeffizient =Safety coefficient =

Zugfestigkeit (J.) eines Schaummaterials bei tieferTensile strength (J.) of a foam material at lower

Temperaturtemperature

Wärmespannung (Jj, die beim Abkühlen des Schaummaterials von der Umgebungstemperatur auf die tiefe Temperatur auftrittThermal stress (Jj that occurs when the foam material cools occurs from the ambient temperature to the low temperature

Hierin bezeichnet das Symbol (J.) eine im rechten Winkel zur Aufschäumungsrichtung gemessene Festigkeit.Herein the symbol (J.) denotes one at right angles to the Strength measured in the direction of expansion.

Der Grund dafür, daß die unter diesem rechten Winkel gemessene Festigkeit bei dem Sicherheitskoeffizienten berücksichtigt wird, besteht darin, daß die meisten Risse innerhalb einer Fläche aus einem Schaummaterial in dieser Richtung entstehen, so daß dem Verhältnis zwischen der Zugfestigkeit des Schaummaterials und der Wärmespannung, die im rechten Winkel zur Aufschäumungsrichtung, deh. parallel zu der Unterlage, auftritt, eine besondere Bedeutung zukommt. Dieses Verhältnis wird im folgenden als "Sicherheitskoeffizient11 bezeichnet. The reason that the strength measured at this right angle is taken into account in the coefficient of safety is that most of the cracks occur within a surface of a foam material in this direction, so that the relationship between the tensile strength of the foam material and the thermal stress, which at right angles to Aufschäumungsrichtung, d e h. occurs parallel to the document, is of particular importance. This ratio is referred to as "safety coefficient 11 " in the following.

Um die Wärmespannung zu ermitteln, wird der Wert einerTo find the thermal stress, the value is a

a o 9 B1 w η u ο 1 ao 9 B1 w η u ο 1

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Schrumpffestigkeit gemessen, die sich ergibt, wenn eine Probe des zu untersuchenden Schaummaterials, deren beide Enden bei Raumtemperatur fest verankert worden sind, einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die sich auf einer tiefen Temperatur befindet. Die Zugfestigkeit bei tiefer Temperatur wird dagegen mit Hilfe der üblichen Zerreißprobe ermittelt, zu deren Durchführung die gleiche Vorrichtung benutzt wird. Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt als Beispiel eine Vorrichtung zum Bestimmen des Sicherheitskoeffizienten gemäß der vorstehenden Definition. Gemäß Fig. 1 wird ein Probestück A mit einer Breite von 10 mm, einer Dicke von 10 mm und einer Länge von 100 mm in der Richtung Cl), das einer aufgespritzten Schicht aus einem starren Polyurethanschaum entnommen worden ist, in eine wärmeisolierende Kammer R eingebracht, und die beiden Enden des Probestücks werden mit Quergliedern B und C verbunden, so daß sie keine Bewegungen in Richtung der Längsachse des Probestücks ausführen können. Ferner gehören zu der Vorrichtung nach Fig. ein Lastdetektor bzw. eine Lastmeßzelle D sowie Einrichtungen E und E· zum Befestigen des Probestücks. Das Innere der Kammer R wird von der Umgebungstemperatur durch Einleiten einer entsprechenden Menge von flüssigem Stickstoff und flüssiger Luft schnell auf eine Temperatur von -1920C abgekühlt. Sobald dies geschehen ist, zeigt der Lastdetektor D an, daß das Probestück A einer Wärmespannung ausgesetzt ist. Diese Wärmespannung wird innerhalb von etwa 15 min nahezu konstant, nachdem in der Kammer R eine Temperatur von -192°C erreicht worden ist. Hierauf wird die Befestigungseinrichtung E einmal gelockert, um das Probestück A freizugeben, woraufhin die Befestigungseinrichtung wieder festgezogen wird. Nunmehr wird das Probestück belastet, zu welchem Zweck das untere Querglied C nach unten bewegt wird, um die Zugfestigkeit bei -1920C zu messen. Danach läßt sich der Sicherheitskoeffizient wie folgt berechnen:'Shrinkage strength measured, which results when a sample of the foam material to be tested, both ends of which have been firmly anchored at room temperature, is exposed to an atmosphere which is at a low temperature. The tensile strength at low temperature, on the other hand, is determined with the help of the usual tensile test, for the implementation of which the same device is used. Fig. 1 of the accompanying drawings shows, as an example, a device for determining the safety coefficient as defined above. According to FIG. 1, a test piece A with a width of 10 mm, a thickness of 10 mm and a length of 100 mm in the direction C1), which has been taken from a sprayed-on layer of a rigid polyurethane foam, is placed in a heat-insulating chamber R , and the two ends of the specimen are connected to cross members B and C so that they cannot move in the direction of the longitudinal axis of the specimen. The device according to FIG. 1 also includes a load detector or a load measuring cell D as well as devices E and E for fastening the test piece. The interior of the chamber R is cooled from the ambient temperature by introducing an appropriate amount of liquid nitrogen and liquid air rapidly to a temperature of -192 0C. Once this is done, the load detector D indicates that the specimen A is under thermal stress. This thermal stress becomes almost constant within about 15 minutes after a temperature of -192 ° C. has been reached in the chamber R. The fastener E is then loosened once to release the specimen A, whereupon the fastener is retightened. Now, the sample is loaded, for which purpose the lower cross member C by moving below, to measure the tensile strength at -192 0 C. Then the safety coefficient can be calculated as follows: '

9 8 14/04 01 9 8 14/04 0 1

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Sicherheitskoeffizient =Safety coefficient =

Zugfestigkeit (X) bei -1920C (kg/cm2) Wärme spannung Ci.), die beim Abkühlen von der Umgebungstemperatur auf -192 C aufgetreten ist (kg/cm2) Tensile strength (X) at -192 0 C (kg / cm 2 ) thermal stress Ci.), Which occurred when cooling from the ambient temperature to -192 C (kg / cm 2 )

Der Grund dafür, daß eine Temperatur von -192°C zur Ermittlung des Sicherheitskoeffizienten gewählt wurde, besteht darin, daß sich diese Temperatur relativ leicht mit Hilfe von verflüssigtem Stickstoff erreichen läßt, dessen Temperatur -196°C beträgt, und daß diese tiefe Temperatur in einem Bereich liegt, in den auch die -162°C betragende Temperatur von verflüssigtem Erdgas und der meisten sehr kalten Flüssigkeiten fällt. Wenn der Wert des Sicherheitskoeffizienten kleiner ist als 1, treten bei den meisten bekannten Schaumstoffen mit geringer Widerstandsfähigkeit gegen tiefe Temperaturen schon dann Risse auf, wenn sie gemäß dem beschriebenen Verfahren auch nur auf -1920C abgekühlt werden.The reason that a temperature of -192 ° C was chosen to determine the safety coefficient is that this temperature can be reached relatively easily with the aid of liquefied nitrogen, the temperature of which is -196 ° C, and that this low temperature in is a range in which the -162 ° C temperature of liquefied natural gas and most very cold liquids also falls. If the value of the safety factor is smaller than 1, occur in most known foams with low resistance to low temperatures already then cracks when they are cooled also by the method described only to -192 0 C.

Es wurden wiederholt Versuche bei tiefer Temperatur sowohl unter statischen Bedingungen als auch in Verbindung mit Stoßbeanspruchungen durchgeführt, um eine Beziehung zwischen dem Sicherheitskoeffizienten und der Widerstandsfähigkeit gegen tiefe Temperaturen zu ermitteln, wie es weiter unten anhand von Beispielen beschrieben ist; hierbei zeigte es sich, daß der Wert des Sicherheitskoeffizienten mindestens 1,5 betragen und vorzugsweise bei 2,0 liegen muß. Auf der Außenseite der aufgespritzten Schaumschicht bildet sich eine äußere Haut, die eine größere Dichte besitzt als der Kern der Schaumschicht. Diese äußere Haut hat eine Dichte, die um das 2- bis 10-fache höher ist als die Dichte des inneren Kerns, und die Dicke der Haut, die 0,3 mm nicht überschreitet, beträgt gewöhnlich etwa 0,1 mm, während der innere Kern eine Dicke zwischen 10 und 25 mm aufweist. Allerdings variiert diese Dicke in Abhängigkeit von den Aufschäumungsbedingungen. Ferner ist die äußere Haut natürlich härter alsExperiments were repeated at low temperature both under static conditions and in conjunction with Impact loads carried out to establish a relationship between the coefficient of safety and resistance to be determined against low temperatures, as described below with reference to examples; here it was found that the value of the safety coefficient must be at least 1.5 and preferably be 2.0. On the outside of the sprayed-on foam layer, an outer skin is formed which has a greater density than the core of the foam layer. This outer skin has a density that is 2 to 10 times higher than the density of the inner one Core, and the thickness of the skin, not exceeding 0.3 mm, is usually about 0.1 mm, while the inner one Core has a thickness between 10 and 25 mm. However, this thickness varies depending on the foaming conditions. Furthermore, the outer skin is naturally harder than

60081/4/040760081/4/0407

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der innere Kern, und ihre Dehnbarkeit ist geringer als diejenige des inneren Kerns. Daher ist es erforderlich, die Eigenschaften eines Schaummaterials zu berücksichtigen, das sich aus einem inneren Kern und einer äußeren Haut zusammensetzt, denn in der Praxis werden auf die Unterlage nacheinander mehrere Schichten aufgespritzt. Entsprechendes gilt für die vorstehend beschriebene Messung des Sicherheitskoeffizienten. In Fig. 1 bezeichnet die wellenförmige Linie bei dem Probestück A die äußere Haut. Bei einer auf der Innenseite eines Behälters zu verwendenden wärmeisolierenden Anordnung muß das eigentliche Schaummaterial eine ausreichende Druckfestigkeit haben, die in den meisten Fällen 3 bis 5 kg/cm beträgt, und das spezifische Gewicht muß etwa bei 40 kg/nr oder darüber liegen. Zwar ist es im allgemeinen nicht schwierig, einen Polyurethanschaum als solchen herzustellen, doch treten hierbei in den meisten Fällen hohe Wärmespannungen auf. Daher ist es schwierig, einen Sicherheitskoeffizienten in der gewünschten Höhe zu erreichen.the inner core, and its ductility is less than that of the inner core. Therefore it is necessary to use the Consider the properties of a foam material that is composed of an inner core and an outer skin, because in practice several layers are sprayed onto the base one after the other. The same applies accordingly for the measurement of the safety coefficient described above. In Fig. 1, denotes the wavy line for sample A, the outer skin. In a thermally insulating arrangement to be used on the inside of a container the actual foam material must have sufficient compressive strength, which in most cases is 3 to 5 kg / cm, and the specific weight must be about 40 kg / nr or above. Although it is generally not difficult to produce a polyurethane foam as such, however, in most cases, high thermal stresses occur here. Therefore, it is difficult to find a safety coefficient to reach the desired height.

Gemäß der Erfindung soll der aufzubringende starre Schaum bei Raumtemperatur im rechten Winkel zur Aufschäumrichtung eine Bruchdehnung von mindestens 8% und vorzugsweise von über 10% aufweisen, während im Vergleich hierzu die Bruchdehnung bei Schaumstoffen bekannter Art zwischen 3% und 7% liegt. Soll ein Schaum mit den gewünschten Eigenschaften erzeugt werden, muß man insbesondere dafür sorgen, daß das Gemisch der verwendeten Bestandteile die richtige Zusammensetzung hat. Im allgemeinen wird ein starrer Polyurethanschaum aus einem mehrwertigen Mehrfunktionsalkohol mit einem OH-Wert (mg KOH/g) von 300 bis 800 und einer funktioneilen Gruppe von mindestens 3,5 sowie einem aromatischen Polyisocyanat erzeugt, wobei erforderlichenfalls zusätzlich ein Schaumstabilisator, ein Katalysator, ein Aufschäumungsmittel, z.B. halogenisierte Kohlenwasserstoffe oder Wasser, ein feuerhemmendes Mittel, ein Weichmacher usw. verwendet werden, und wobei nach dem Teilvorpolymerisationsverfahren oder einemAccording to the invention, the rigid foam to be applied should have an elongation at break of at least 8% and preferably of more than 10% at room temperature at right angles to the foaming direction, while in comparison with this, the elongation at break in foams of the known type is between 3% and 7% . If a foam with the desired properties is to be produced, particular care must be taken to ensure that the mixture of ingredients used has the correct composition. In general, a rigid polyurethane foam is produced from a polyhydric polyfunctional alcohol with an OH value (mg KOH / g) of 300 to 800 and a functional group of at least 3.5 and an aromatic polyisocyanate, with a foam stabilizer, a catalyst, being added if necessary Foaming agents such as halogenated hydrocarbons or water, a fire retardant, a plasticizer, etc. can be used, and by the partial prepolymerization method or a

8098U/Ö4Ö?8098U / Ö4Ö?

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541966541966

Einschußverfahren gearbeitet wird. Der zum Einsatz bei tiefen Temperaturen bestimmte Schaum nach der Erfindung kann vorzugsweise aus einem mehrwertigen Alkohol bzw. einem Polyol mit einem niedrigen OH-Wert von höchstens 450 und einer Funktionszahl von etwa 4 sowie einem polymeren Isocyanat hergestellt werden.Bullet method is worked. The one for use at deep Temperatures certain foam according to the invention can preferably consist of a polyhydric alcohol or a Polyol with a low OH value of at most 450 and a functional number of about 4 and a polymeric isocyanate.

Die nachstehende Tabelle zeigt die physikalischen Eigenschaften eines für tiefe Temperaturen geeigneten Schaumstoffs mit einem hohen Sicherheitskoeffizienten im Vergleich zu den für Schaumstoffe bekannter Art geltenden Werten.The table below shows the physical properties of a foam suitable for low temperatures with a high safety coefficient compared to the values applicable for foams of known type.

SchaumstoffFoam

bekannterbetter known

ArtArt

Erf indungs gemäße r Schaum für tiefe Temp e ratürenInvention foam for low temperature doors

Dichte, kg/m3 Density, kg / m 3

Druckfestigkeit (||) bei Raumtemperatur, kg/cm^Compressive strength (||) at room temperature, kg / cm ^

Bruchdehnung (X) bei Raumtemperatur, % Elongation at break (X) at room temperature, %

Zugfestigkeit (J_) bei -192°C, kg/cm2 (X)Tensile strength (J_) at -192 ° C, kg / cm2 (X)

Wärmespannung bei Abkühlung von Raumtemperatur auf -192°C (X), kg/cm2 (Y)Thermal stress when cooling from room temperature to -192 ° C (X), kg / cm 2 (Y)

Sicherheitskoeffizient (X)/(Y)Safety coefficient (X) / (Y)

4040 bisuntil 8080 4040 ,5, 5 bisuntil 8080 ,5, 5 33 bisuntil 1010 22 ,0, 0 bisuntil 88th ,5, 5 33 bisuntil 77th 88th ,5, 5 bisuntil 2020th 4,4, 5 bis5 to 1515th 33 bisuntil 1313th VJlVJl bisuntil 1515th 11 bisuntil 88th maximal
1,0maximum
1.0 11 bisuntil 33

Hierin bezeichnet (X)Herein designated (X)

eine im rechten Winkel zur Aufschäumungsrichtung wirkende Beanspruchung unda stress acting at right angles to the direction of expansion and

(|i) eine parallel zur Aufschäumungsrichtung wirkende Beanspruchung.(| i) one parallel to the direction of foaming effective stress.

Gemäß der Erfindung läßt sich eine wärmeisolierende Anordnung mit hoher Widerstandsfähigkeit bei tiefen Temperaturen auf vorteilhafte Weise dadurch herstellen, daß man eine ein-According to the invention, a heat-insulating arrangement with high resistance at low temperatures can be achieved produce in an advantageous manner by having a single

0 9 8 1 Ul Π /{ Q 1 0 9 8 1 Ul Π / { Q 1

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fache Konstruktion vorsieht, bei der mindestens die innerste Schaumschicht mit einer Verstärkung versehen ist. Es ist jedoch auch möglich, einen Schaumstoff mit einem ziemlich hohen Sicherheitskoeffizienten herzustellen, indem man den Wärmedehnungskoeffizienten des Schaumstoffs herabsetzt, und zwar z.B. dadurch, daß man in den Schaumstoff Glasfasern einbettet oder daß man dem aufzuschäumenden flüssigen Material vor seiner Verarbeitung ein pulverförmiges Material in Gestalt kurzer Fasern beimischt, denn die Wärmespannung steht in Beziehung zum Produkt aus dem Elastizitätsmodul und dem Wärmedehnungskoeffizienten, doch erweist sich die Anwendung dieses Verfahrens in der Praxis als zu kompliziert.provides multiple construction, in which at least the innermost foam layer is provided with a reinforcement. However, it is also possible to produce a foam with a fairly high coefficient of safety by using the coefficient of thermal expansion of the foam, for example by embedding glass fibers in the foam or that the liquid material to be foamed is given a powdery material in shape before it is processed short fibers, because the thermal stress is related to the product of the modulus of elasticity and the Coefficient of thermal expansion, but the application of this method proves to be too complicated in practice.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die aus dem Schaumstoff hergestellte Fläche auf ihrer freiliegenden Innenseite mit einem netzförmigen Material bzw. einem Geflecht oder dgl. verstärkt wird. Ein solches Geflecht oder Gewebe kann aus Naturfasern, z.B. Leinen, Kunstfasern wie Kunstseide, Nylon, Polyester o.dgl. oder aus anorganischen Fasern wie Glas, Asbest o.dgl. hergestellt sein.Another feature of the invention is that the surface made of the foam on its exposed Inside with a reticulated material or a braid or the like. Reinforced. Such a braid or Fabric can be made from natural fibers, e.g. linen, synthetic fibers such as rayon, nylon, polyester or the like. or from inorganic Fibers such as glass, asbestos or the like. be made.

Bei der Auswahl eines geeigneten Netzmaterials müssen die nachstehend angeführten Punkte berücksichtigt werden. Zunächst ist es erforderlich,/das Netzmaterial selbst eine ausreichende Festigkeit besitzt, um bei der tiefen Temperatur Zug- und Stoßbeanspruchungen usw. standzuhalten. Von noch größerer Bedeutung ist die Tatsache, daß das Netzmaterial in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen eine geringe Dehnung aufweist, daß es in möglichst hohem Maße isotrop ist, und daß es sich leicht handhaben und anbringen läßto Als typisches Beispiel für ein Material, das diesen Anforderungen entspricht, sei ein Gewebe oder Geflecht aus Glasfasern genannt. Da die herzustellende wärmeisolierende Anordnung einer Abkühlung unterliegt, wobei die Bewegbarkeit in der Breitenrichtung eingeschränkt ist, muß das Verstärkungsmaterial ferner einen hohen Sicherheitskoeffizienten entsprechendWhen selecting a suitable mesh material, the points listed below must be taken into account. First of all, it is necessary / the net material itself has sufficient strength to withstand tensile and impact loads etc. at the low temperature. Of even greater importance is the fact that the net material has a low elongation in two mutually perpendicular directions, that it is isotropic to the greatest possible extent, and that it can be easily handled and attached o As a typical example of a material that meets these requirements corresponds to a fabric or braid made of glass fibers. Further, since the heat insulating structure to be manufactured is subject to cooling with restricted mobility in the width direction, the reinforcing material must have a high safety coefficient accordingly

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der vorstehenden Definition sowie eine hohe Festigkeit aufweisen, wie es auch bei dem Schaumstoff erforderlich ist. Ferner muß das Netzmaterial vorzugsweise flexibel sein, und es soll eine ausreichende Rauhigkeit besitzen, da die aus dem aufgespritzten Schaumstoff gebildete Schicht nicht in allen Fällen eine glatte Oberfläche hat. Daher ist ein hartes Geflecht oder Gewebe, das sich aus einzelnen Drähten zusammensetzt, wie es bei gewöhnlichem Drahtgewebe der Fall ist, für die erfindungsgemäßen Zwecke nicht geeignet. Schließlich muß es sich natürlich auch um ein leicht zu beschaffendes Material handeln.as defined above and have a high strength, as is also required in the case of the foam. Furthermore, the mesh material must preferably be flexible, and it should have sufficient roughness, since the The layer formed on the sprayed-on foam does not have a smooth surface in all cases. Hence it is a tough one Braid or fabric made up of individual wires, as is the case with ordinary wire mesh is not suitable for the purposes of the invention. In the end it must, of course, also be an easily obtainable material.

Ist die Maschenweite des Netzmaterials zu groß, wird nur eine ungenügende Verstärkungswirkung erzielt; ist die Maschenweite dagegen zu gering, läßt sich das Netzmaterial der rauhen Oberfläche der Schaumstoffschicht nur schwer anpassen«, Gemäß der Erfindung wird daher die Verwendung eines Glasfasergewebes bevorzugt, bei dem die Maschenweite 2 bis 8 mm beträgt. Beispielsweise läßt sich ein handelsübliches Glasfasergewebe verwenden, das unter der Bezeichnung "WG-250" von der japanischen Firma Nitto Boseki Co. auf den Markt gebracht wird, das eine Maschenweite von etwa 3 nun aufweist, bei dem etwa 7 Fäden je Zoll vorhanden sind, das in gewöhnlicher Leinenbindung mit sich rechtwinklig kreuzenden Fäden ausgebildet ist, und bei dem sich jeder Garnstrang aus einigen hundert endlosen, miteinander verdrillten Fäden zusammensetzt und einen scheinbaren Durchmesser von etwa 0,35 mm hat.If the mesh size of the net material is too large, only an insufficient reinforcement effect is achieved; is the mesh size on the other hand, too small, the mesh material can only be adapted with difficulty to the rough surface of the foam layer «, According to the invention, the use of a glass fiber fabric is preferred in which the mesh size 2 to 8 mm. For example, a commercially available fiberglass fabric can be used, which is known under the designation "WG-250" Marketed by the Japanese company Nitto Boseki Co. which now has a mesh size of about 3, in which there are about 7 threads per inch, the more common one Plain weave is formed with threads crossing each other at right angles, and in which each strand of yarn is made up of some a hundred endless, twisted threads and has an apparent diameter of about 0.35 mm.

Zum Verbinden des Verstärkungsnetzes mit der äußeren Haut des aufgespritzten Schaumstoffs wird ein Klebstoff vom Lösungsmittel- oder Emulsionstyp verwendet, der aus der Gruppe gewählt wird, zu der verschiedene Kautschukarten gehören, z.B. Chloropren, SBR^ Hypalon gehören, sowie verschiedene Kunststoffe, z.B. Polyurethan, Epoxydharze, Polyester, Harnstoff, Phenol usw..To connect the reinforcement mesh to the outer skin of the sprayed-on foam, an adhesive is removed from the solvent or emulsion type selected from the group which includes various types of rubbers such as chloroprene, SBR ^ Hypalon, as well as various Plastics, e.g. polyurethane, epoxy resins, polyester, urea, phenol, etc.

*Styrol-Butadien-Kautschuk* Styrene-butadiene rubber

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Da die auf der Innenseite eines Behälters verwendete ■wärmeisolierende Anordnung in direkter Berührung mit dem Behälterinhalt, z.B. verflüssigtem Erdgas oder verflüssigtem Propan, steht, wenn es sich um eine direkte Wärmeisolierung handelt, oder da die Möglichkeit besteht, daß eine solche Berührung auftritt, wie es z.B. bei einer wärmeisolierenden Anordnung mit eiiier sekundären Sperre der Fall ist, muß man einen Klebstoff verwenden, der durch den Behälterinhalt weder verändert noch geschädigt wird. Daher wird als Klebstoff vorzugsweise ein Klebstoff vom Lösungsmitteltyp verwendet, z.B. Chloroprenkauts chuk.As the heat insulating material used on the inside of a container Arrangement in direct contact with the contents of the container, e.g. liquefied natural gas or liquefied propane, if it is a question of direct thermal insulation, or because there is a possibility that such contact will occur, such as in a heat insulating structure With a secondary lock, you have to use an adhesive use that is neither changed nor damaged by the contents of the container. Therefore, it is preferable as the adhesive a solvent type adhesive such as chloroprene chew is used chuk.

Um das Verstärkungsmaterial mit dem Schaumstoff zu verbinden, wird der Klebstoff in Form eines dünnen Überzugs auf die Oberfläche des Schaumstoffs aufgetragen, das Verstärkungsgewebe wird mit dem Schaumstoff verklebt, sobald der Klebstoff halbtrocken ist, und der so hergestellte geschichtete Verband wird zeitweilig auf mechanischem Wege, z.B. mit Hilfe von Heftklammern, zusammengehalten.To connect the reinforcement material to the foam, the adhesive is in the form of a thin coating the surface of the foam is applied, the reinforcing fabric is glued to the foam as soon as the Adhesive is semi-dry, and the layered dressing thus produced is temporarily mechanically, e.g. Help of staples, held together.

Ist die wärmeisolierende Anordnung nach der Erfindung als direkt zur Wirkung kommende Wärmeisolierung ausgebildet, bewirkt sie außerdem eine Abdichtung gegen das Entweichen von Flüssigkeit, und diese Abdichtungswirkung wird durch die Schaumstoffschicht selbst hervorgerufen.If the heat-insulating arrangement according to the invention is designed as direct heat insulation, it causes They also provide a seal against the escape of liquid, and this sealing effect is ensured by the Foam layer itself caused.

Wie erwähnt, wird das Gewebe nur zu dem Zweck verwendet, die äußere Haut der Schaumstoffschicht zu verstärken und hierdurch ein Aufreißen der Schaumstoffschicht zu verhindern. Hierzu ist zu bemerken, daß der verwendete Klebstoff von solcher Art sein muß, daß der Klebstoff-Film in Verbindung mit dem Gewebe keine flüssigkeitsdichte Membran gegenüber der Flüssigkeit in dem Behälter bildet. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, besteht die Gefahr, daß das Flüssiggas in Spalte zwischen der Schaumstoffschicht und einer solchen Membran durch irgendwelche Öffnungen eindringt, worauf-As mentioned, the fabric is only used for the purpose to reinforce the outer skin of the foam layer and thereby preventing the foam layer from tearing open. It should be noted that the adhesive used must be of such a type that the adhesive film in connection does not form a liquid-tight membrane with the tissue against the liquid in the container. Is this condition not met, there is a risk that the liquid gas in gaps between the foam layer and such Membrane penetrates through any openings, whereupon-

609814/0 4 0?609814/0 4 0?

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hin das Flüssiggas bei zunehmender Temperatur rasch verdampft. Infolgedessen besteht hierbei die Gefahr, daß die mit der Verstärkung versehene Schicht in großem Ausmaß zerstört wird, und daß sich ein Gegendruck aufbaut. Im Hinblick hierauf muß der gemäß der Erfindung verwendete Klebstoff von solcher Art sein, daß er bei der tiefen Temperatur keinen zähen Film bildet, damit etwa verdampftes Flüssiggas leicht entweichen kann. In der Praxis ist es nicht besonders schwierig, einen Klebstoff zu wählen, der dieser Forderung entspricht, denn nur wenige Klebstoffe bilden einen zähen Film, wenn sie einer tiefen Temperatur ausgesetzt werden, die z.B. bei verflüssigtem Erdgas -162°C beträgt. Ferner wurde festgestellt, daß sich bei zahlreichen Klebstoffen die Widerstandsfähigkeit gegenüber tiefen Temperaturen bemerkbar erhöht, wenn sie in Verbindung mit einem Glasfasermaterial verwendet werden. Unter Verwendung von verflüssigtem Stickstoff wurden Versuche bei tiefen Temperaturen z.B. bei Chloropren- und Urethanklebstoffen durchgeführt. Hierbei zeigte es sich, daß sich eine einwandfreie Verbindung zwischen der Schaumstoffschicht und der durch das Glasfasergewebe und den Chloropren- oder Urethanklebstoff gebildeten Verstärkung erzielen läßt, daß jedoch gleichzeitig zahlreiche kleine Risse in den zwischen den Fasersträngen des Gewebes liegenden Teilen des nur aus dem Klebstoff bestehenden Films zu beobachten sind. Hieraus ist ersichtlich, daß die Verstärkung im Sinne der vorstehenden Ausführungen keine zusammenhängende Membran bildet, sondern nur zu einer Verstärkung der Schaumstoffschicht führt.the liquid gas evaporates rapidly with increasing temperature. As a result, there is a risk that the gain provided layer is destroyed to a large extent, and that a counterpressure builds up. In view of this, must the adhesive used according to the invention be of such a type that it does not form a tough film at the low temperature, so that evaporated liquid gas can easily escape. In practice it is not particularly difficult to find an adhesive to choose the one that meets this requirement, because only a few adhesives form a tough film when they are one exposed to low temperatures, e.g. -162 ° C for liquefied natural gas. It was also found that Resistance increases with numerous adhesives noticeably increased compared to low temperatures when used in conjunction with a fiberglass material. Using liquefied nitrogen, experiments have been carried out at low temperatures, e.g. with chloroprene and Urethane adhesives carried out. It was found that there was a perfect connection between the foam layer and the reinforcement formed by the fiberglass fabric and the chloroprene or urethane adhesive can be achieved, but at the same time numerous small tears in the lying between the fiber strands of the fabric Parts of the film consisting only of the adhesive can be observed. From this it can be seen that the gain in the sense of the above does not form a coherent membrane, but only to reinforce it the foam layer leads.

Vor dem Anbringen der Verstärkung brauchen nur die besonders rauhen Teile der Oberfläche der Schaumstoffschicht durch Schleifen eingeebnet zu werden.Before applying the reinforcement, only the particularly rough parts of the surface of the foam layer need through Loops to be leveled.

Die erfindungsgemäße innenliegende wärmeisolierende Anordnung läßt sich vorzugsweise z.B. bei mit selbsttragenden prismatischen Behältern versehenen Schiffen zum Transportie-The internal heat-insulating arrangement according to the invention can be used, for example, on ships equipped with self-supporting prismatic containers for transporting

6098H/04076098H / 0407

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ren von verflüssigtem Erdgas verwenden, die z.B. nach dem Conch-System konstruiert sind, und bei denen als wärmeisolierende Schichten Tafeln aus Balsaholz verwendet werden.Use of liquefied natural gas, which are e.g. designed according to the conch system, and which are used as heat-insulating Layers of boards made of balsa wood can be used.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings of exemplary embodiments explained. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Vorrichtung zum Ermitteln des erfindungsgemäß definierten Sicherheitskoeffizienten eines Schaumstoffs; 1 shows a schematic representation of an example of a device for determining the according to the invention defined safety coefficient of a foam;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform einer wärmeisolierenden Anordnung;2 shows a partial section through an embodiment of a heat-insulating arrangement;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt, der den Aufbau der Innenfläche der Anordnung nach Fig. 2 erkennen, läßt;3 shows an enlarged partial section which shows the structure of the inner surface of the arrangement according to FIG. 2;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer wärmeisolierenden Anordnung;4 shows a partial section through a further embodiment of a heat-insulating arrangement;

Fig. 5 einen Teilschnitt einer Ausführungsform, bei der eine wärmeisolierende Anordnung in Verbindung mit einer sekundären Sperre verwendet wird;Fig. 5 is a partial section of an embodiment in which a heat insulating arrangement is used in conjunction with a secondary barrier;

Fig. 6 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der eine wärmeisolierende Anordnung in Berührung mit einem Behälter der Membranbauart steht;Fig. 6 is a partial section of a further embodiment, at which one heat insulating structure is in contact with a membrane type container;

Fig. 7 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der eine wärmeisolierende Anordnung als direkt zur Wirkung kommende Wärmeisolation verwendet wird; und7 shows a partial section of a further embodiment in which a heat-insulating arrangement is used directly for Effect coming thermal insulation is used; and

Fig. 8 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der es sich um eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Fig. 5 handelt.8 shows a partial section of a further embodiment which is a further development of the embodiment according to Fig. 5 acts.

$0981/4/0/407$ 0981/4/0/407

47 08847 088

In Fig. 2 und 3 ist eine äußere Behälterwand 1 dargestellt, die z.B. aus Metall oder Beton besteht und zu einem Schiffskörper gehört oder den äußeren Mantel eines ober- oder unterirdischen Behälters bildet, bei dem es sich um eine doppelwandige Konstruktion handelt. Die in Fig. 2 bzw. 3 nach unten weisende Außenseite dieser Wand steht in Berührung mit Luft, Seewasser oder Erdreich, das sich auf der Umgebungstemperatur befindet. Die Innenseite der Außenwand 1 wird zweckmäßig mit einer Grundierung versehen, bevor die Stoffe zum Erzeugen eines Polyurethanschaums aufgespritzt werden, um eine gute Verbindung zwischen dem Schaumstoff und der Wand zu gewährleisten. Als Grundierungsmaterial wird z.B. vorzugsweise ein Chloroprenkautsch.uk verwendet. In Fig. 2 und 3 sind mehrere Schichten 2, 4, 5» 6 und 7 zu erkennen, die als isolierende Schichten aus einem starren Polyurethanschaum ausgebildet sind, einen Sicherheitskoeffizienten von mindestens 1,5 aufweisen und nacheinander auf die Wand 1 aufgespritzt wurden. Im vorliegenden Fall beträgt die durchschnittliche Dicke jeder dieser Schaumstoffschichten 20 mm, so daß die fünf Schichten eine Gesamtdicke von 100 mm haben. Aufgrund gesammelter Erfahrungen wird es vorgezogen, jeweils Schaumstoff schichten mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 25 mm zu erzeugen, und die erforderliche Gesamtdicke der Isolierschicht läßt sich dadurch erzielen, daß man eine größere oder kleinere Anzahl von einzelnen dünneren Schichten aufbringt. Auf der Außenseite jeder Schicht aus Polyurethanschaum ist gemäß Fig. 2 und 3 eine relativ harte äußere Haut vorhanden, wie es bezüglich der Schaumstoffschicht 2 bei 3 angedeutet ist. In Fig. 2 und 3 sind Stränge 10 eines Verstärkungsgewebes zu erkennen, das eine Maschenweite von 2 bis 8 mm hat, und das in Fig. 3 der Deutlichkeit halber in einem übertriebenen Maßstab dargestellt ist; dieses Gewebe ist mit der äußeren Haut 8 der dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarten Schicht 7 mit Hilfe eines Klebstoffs 9 verbunden. Die wärmeisolierende Anordnung nach Fig. 2 und 3 umschließt einen Raum 11, in dem einesehr tiefe Temperatur herrscht.In Figs. 2 and 3 there is shown an outer container wall 1, for example made of metal or concrete, and forming a ship's hull belongs or forms the outer shell of an above or below ground container, which is a double-walled Construction is about. The outside of this wall pointing downwards in Fig. 2 or 3 is in contact with air, Sea water or soil that is at the ambient temperature. The inside of the outer wall 1 becomes useful provided with a primer before the substances are sprayed on to create a polyurethane foam to create a to ensure a good connection between the foam and the wall. As the primer material, for example, is preferable a chloroprene rubber is used. In Fig. 2 and 3 several layers 2, 4, 5 »6 and 7 can be seen, which are used as insulating Layers formed from a rigid polyurethane foam have a safety coefficient of at least 1.5 and are sprayed onto the wall 1 one after the other became. In the present case, the average thickness of each of these foam layers is 20 mm, so that the five layers have a total thickness of 100 mm. Based on experience, it is preferred to use foam layers with a thickness in the range of 10 to 25 mm, and the required total thickness of the insulating layer can be achieved by applying a greater or lesser number of individual thinner layers. On the outside of each layer there is polyurethane foam According to FIGS. 2 and 3, a relatively hard outer skin is present, as indicated at 3 with respect to the foam layer 2 is. In Figures 2 and 3, strands 10 are reinforcing fabric to recognize that has a mesh size of 2 to 8 mm, and in Fig. 3 for the sake of clarity in an exaggerated Scale is shown; this fabric, with the outer skin 8, is the one closest to the interior of the container Layer 7 connected with the aid of an adhesive 9. The heat-insulating arrangement according to FIGS. 2 and 3 encloses a room 11 in which there is a very low temperature.

8098U/04078098U / 0407

4747

Dieser Raum 11 kann auf unterschiedliche Weise abgegrenzt sein, z.B. gemäß Fig. 5 durch einen selbsttragenden, zur Verwendung bei tiefen Temperaturen geeigneten Behälter, der von dem Raum 11 durch einen Abstand getrennt ist, oder durch einen Membranbehälter, der gemäß Fig. 6 in Berührung mit der wärmeisolierenden Anordnung steht, oder der Raum 11 kann gemäß Fig. 7 selbst den Behälter zum Aufnehmen von Flüssigkeiten bilden, die sich auf einer sehr tiefen Temperatur befinden. This space 11 can be delimited in different ways be, for example according to Fig. 5 by a self-supporting container suitable for use at low temperatures, the is separated from the space 11 by a distance, or by a membrane container which, according to FIG. 6, is in contact with the heat-insulating arrangement, or the space 11 can according to Fig. 7 itself form the container for receiving liquids which are at a very low temperature.

Bei der in Fig. 4 dargestellten wärmeisolierenden Anordnung handelt es sich um eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 2, Gemäß Fig. 4 sind die beiden dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarten Schaumstoffschichten 6 und 7 im Bereich ihrer äußeren Haut 81 bzw. 8 durch eine Gewebeschicht 10· bzw. 10 verstärkt.In the illustrated in Fig. 4 heat-insulating assembly is a development of the arrangement according to FIG. 2, FIG. 4, the two inside the container at the next adjacent foam layers 6 and 7 in the region of its outer skin 8 1 and 8 reinforced by a fabric layer 10 · or 10.

In Fig. 5 ist die Verwendung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Anordnung bei einem selbsttragenden Behälter 21 für sich auf einer sehr tiefen Temperatur befindende Flüssigkeiten dargestellt, wobei der selbsttragende Behälter 21 zwischen sich und der wärmeisolierenden Anordnung einen Raum 23 abgrenzt.In Figure 5, the use of one embodiment is a heat insulating arrangement according to the invention in a self-supporting container 21 is shown for liquids located at a very low temperature, the self-supporting container 21 delimits a space 23 between itself and the heat-insulating arrangement.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Membranbehälter 22, der in Berührung mit der wärmeisolierenden Anordnung steht.Fig. 6 shows a further embodiment of the invention with a membrane container 22 in contact with the heat insulating structure.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die wärmeisolierende Anordnung als direkt zur Wirkung kommende Wärmeisolation verwendet wird, so daß die dem Inneren des Behälters zugewandte Oberfläche der Anordnung in unmittelbarer Berührung mit der sehr kalten Füllung des Behälters steht.In Fig. 7 a further embodiment is shown at which the heat-insulating arrangement is used as a direct thermal insulation, so that the interior of the container facing surface of the arrangement in direct contact with the very cold filling of the container stands.

6098 H/CUO?6098 H / CUO?

47 08847 088

Fig. 8 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Fig. 5 in Gestalt einer nach dem Conch-System ausgebildeten innenliegenden wärmeisolierenden Anordnung für ein Schiff zum Transportieren von verflüssigtem Erdgas, wobei die wärmeisolierende Schicht zusätzlich mit Tafeln oder Flächen 24 aus Balsaholz versehen ist. Hierbei ist der zugehörige selbsttragende Behälter 21 durch einen freien Raum 23 von der wärmeisolierenden Anordnung getrennt.Fig. 8 shows a further development of the embodiment according to 5 in the form of a conch system internal heat-insulating arrangement for a ship for transporting liquefied natural gas, the heat-insulating Layer is additionally provided with panels or surfaces 24 made of balsa wood. Here is the associated self-supporting Container 21 separated from the heat-insulating arrangement by a free space 23.

Es ist zu bemerken, daß es sich bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen lediglich um Beispiele für die Anwendung des Grundgedankens der Erfindung handelt, und daß im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Abänderungen und Weiterbildungen möglich sind. Beispielsweise kann man die Innenfläche einer Schicht aus einem Yerstärkungsmaterial zusätzlich mit einer dünnen Schicht aus einem starren Polyurethanschaum überziehen, um der Innenfläche ein sauberes Aussehen zu verleihen, oder man kann einen Überzug aus einem Material aufbringen, das bezüglich der Wärmeisolierung keine Rolle spielt, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen; diese Maßnahme wird vorzugsweise in Fällen angewendet, in denen ein Membranbehälter isoliert werden soll·It should be noted that the arrangements described above are merely examples of application of the basic idea of the invention, and that within the scope of the invention, the most varied of modifications and developments possible are. For example, you can add a layer of reinforcement material to the inner surface Cover with a thin layer of rigid polyurethane foam to give the inside surface a clean appearance to lend, or you can apply a coating of a material that does not matter in terms of thermal insulation plays to create a smooth surface; this measure is preferably used in cases where a membrane container should be isolated

Gemäß Fig. 4 ist es möglich, eine Schicht aus dem Verstärkungsmaterial nicht nur auf der dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarten Schaumstoffschicht anzuordnen, sondern auch vom Inneren des Behälters aus nach außen fortschreitend auch die zweite und/oder dritte Schicht mit einer Verstärkung zu versehen, wodurch die Betriebssicherheit bei tiefen Temperaturen in einem gewissen Ausmaß verbessert wird. Gemäß der Erfindung wird jedoch ein Polyurethanschaum verwendet, der einen Sicherheitskoeffizienten gemäß der weiter oben gegebenen Definition aufweist, so daß man auf die Verwendung zusätzlicher Schichten aus dem Verstärkungsmaterial verzichten kann. Außerdem wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Verwendung einer möglichst einfachen Konstruktion bevorzugt. According to FIG. 4, it is possible to arrange a layer of the reinforcement material not only on the foam layer closest to the inside of the container, but also to provide the second and / or third layer with reinforcement progressively from the inside of the container to the outside , whereby the operational safety at low temperatures is improved to a certain extent. According to the invention, however, a polyurethane foam is used which has a safety coefficient according to the definition given above, so that the use of additional layers of the reinforcing material can be dispensed with. In addition, the simplest possible construction is preferred for reasons of economy.

4747

Die Erfindung wird durch das nachstehend beschriebene Beispiel näher veranschaulicht.The invention is illustrated in more detail by the example described below.

Es wurden zahlreiche tellerähnliche Behälter hergestellt; zu diesem Zweck wurden zur Bildung eines Rahmens jeweils vier Sperrholzstücke mit einer Dicke von 10 mm und einer Höhe von 100 mm entlang den vier Rändern einer Stahlplatte angeordnet, die bei einer Dicke von 5 mm eine Fläche von 1200 χ 1200 mm einnahm; in jedem dieser Behälter wurde entsprechend der nachstehenden Tabelle mit Hilfe des Spritzverfahrens ein starrer Polyurethanschaum mit einer Stärke von 15 mm je Schicht erzeugt, und hierbei wurden fünf Schichten aufeinander angeordnet, so daß sich eine Gesamtdicke von 75 mm ergab. Mit der Oberseite des Schaumstoffs wurde ein handelsübliches Glasfasergewebe des genannten Typs WG 250 verbunden, und die Ränder der Verstärkungsschicht wurden an dem Rahmen befestigt. In dieser Weise wurden 90 Probestücke hergestellt, und zwar je 10 Stücke von 9 verschiedenen Arten, und diese Probestücke wurden zu Vergleichszwecken untersucht.Numerous plate-like containers have been made; For this purpose, four pieces of plywood with a thickness of 10 mm and one Height of 100 mm arranged along the four edges of a steel plate, which with a thickness of 5 mm has an area of Occupied 1200 χ 1200 mm; in each of these containers was in accordance with the table below with the aid of the spraying method a rigid polyurethane foam with a thickness of 15 mm per layer was produced, and five layers were created here arranged one on top of the other so that a total thickness of 75 mm resulted. With the top of the foam was a Commercial fiberglass fabric of the type mentioned WG 250 and the edges of the reinforcement layer were attached to the frame. In this way, there were 90 specimens were prepared 10 pieces each of 9 different kinds, and these test pieces were made for comparison examined.

Zur Durchführung von Abkühlungsversuchen wurden gemäß der nachstehenden Tabelle die Probekörper (a) bis (e) bis zu einer Standhöhe von 25 mm direkt mit verflüssigtem Stickstoff mit einer Temperatur von -1960C gefüllt, während die Probenkörper (a1) bis (d1) mit Trockeneis gefüllt wurden, das sich auf einer Temperatur von etwa -700C befand; die Probekörper wurden jeweils mindestens 2 Std. lang der Abkühlungswirkung ausgesetzt.For carrying out cooling experiments of the following table, the test specimens (a) to (e) were prepared according to a state equal to 25 mm directly with liquefied nitrogen at a temperature of -196 0 C filled while the sample body (a 1) to (d 1 ) were filled with dry ice, which was at a temperature of about -70 0 C; the test specimens were each exposed to the cooling effect for at least 2 hours.

Um Schlagfestigkeitsprüfungen durchzuführen, ließ man eine Stahlstange, die an ihrem Ende einen Keil mit einer Breite von 7 mm aufwies und bei einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge von etwa 1300 mm ein Gewicht von 600 g hatte, aus einer Höhe von 1 m auf die Oberfläche der wärmeisolierenden Schicht der Probe herabfallen, und zwar in Gegenwart des verflüssigten Stickstoffs bzw· unmittelbar nach dem Entfernen desIn order to carry out impact tests, a steel bar was left with a wedge at its end with a width of 7 mm and with a diameter of 8 mm and a length of about 1300 mm had a weight of 600 g, from one Drop a height of 1 m on the surface of the heat-insulating layer of the sample, in the presence of the liquefied Nitrogen or immediately after removing the

809814/0407809814/0407

'47 088'47 088

- 21 - 2 5 4 1 9 Κ 6- 21 - 2 5 4 1 9 Κ 6

Trockeneises. In den Fällen, in denen die Probe mit dem Glasfasergewebe verstärkt war, drang das keilförmige Ende der Stange durch das Gewebe hindurch, und es trat bis zu einer Tiefe von etwa 20 mm in die Isolierschicht ein.Dry ice. In those cases where the sample was reinforced with the fiberglass fabric, the wedge-shaped end penetrated the rod through the tissue and it entered the insulating layer to a depth of about 20 mm.

In der folgenden Tabelle sind die gewonnenen Versuchsergebnisse zu Vergleichszwecken zusammengestellt.The test results obtained are shown in the following table compiled for comparison purposes.

609814/0407609814/0407

Bekannter Schaumstoff (Soflan R SP 38) 41, iärfindungsgemäßer Schaumstoff für tiefe Temperaturen (Soflan R SP 82)Well-known foam (Soflan R SP 38) 41, Foam according to the invention for low temperatures (Soflan R SP 82)

Spezifisches,Gewicht (Kern), kg/nr Specific, weight (core), kg / nr

Sicherheitskoeff.Safety coefficient

Druckfestigkeit, 'Raumtemperatur, kg/cmCompressive strength, 'room temperature, kg / cm

Bruchdehnung, liauintemperatur, ψ> ι χElongation at break, liaue temperature, ψ> ι χ

TerStärkungsgewebeThe reinforcement fabric

Probesample

Λ ra U ο Λ ra U ο

CC! P COCC! P CO

Statische PrüfungStatic test

Schlagprobe mit FallkeilImpact test with drop wedge

Probe Statische PrüfungSample static test

Schlagprobe mit fallkeilImpact test with drop wedge

5050

maximal 1 ,0maximum 1, 0

4,5 3,84.5 3.8

nicht vorhandenunavailable

oberste Schicht 42 , Glastop layer 42, glass

(a)(a)

viele Risse sofort nach Abkühlungmany cracks immediately after cooling

(al)(al)

kein Rißno crack

Riß über ganzeCrack all over

Cb)Cb)

2 bis 3 Risse nach 30 min2 to 3 cracks after 30 min

Riß über ganze Breite vom oberen KeilendeTear across the entire width from the upper end of the wedge

kein Rißno crack

kurzer Rißshort tear

Breite vom obe- vom oberen ren Keilende [Keilende 50 Width from the upper end of the wedge [wedge end 50

2,52.5

3,8 3,03.8 3.0

1515th

jöerste Schicb/ü oberste Schichtjöerste Schicb / ü top layer

42, Glas42, glass

(ο)(ο)

10 Proben, β
ohne Risse, 3
mit 1-2 xHissen nach 30
min, 1 schwer
zu beurteilen10 samples, β
without cracks, 3
with 1-2 x hoists after 30
min, 1 difficult
to judge

wie Probe (b)like sample (b)

(C)(C)

kein Rißno crack

ähnlich
(a·) similar
(a)

(d)(d)

kein Rißno crack

kein Rißno crack

kein Rißno crack

kein Rißno crack

kein Rißno crack

Glas & 10 mm SchaumstoffGlass & 10 mm foam

(e)(e)

10-mm-Riß nur in deckschicht10 mm crack only in the top layer

■um■ around

47 08847 088

2541 36Λ2541 36Λ

- 23 -- 23 -

Bemerkungen: *1 - starrer Polyurethanschaum, ErzeugnisComments: * 1 - rigid polyurethane foam, article

der japanischen Firma Nihon Soflan Co.the Japanese company Nihon Soflan Co.

*2 - die Angaben gelten für die "oberste* 2 - the information applies to the "top one."

Schicht" unter der Annahme, daß es sich hierbei um die dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarte Schicht der wärmeisolierenden Anordnung handelt.Layer "assuming that this is the interior of the container is the closest adjacent layer of the heat-insulating arrangement.

Es zeigte sich, daß bei den Proben (d) und (e) auf der Rückseite der Stahlplatte auch nach der Durchführung der Schlagfestigkeitsprobe kein kalter Fleck entstand, und daß die Abdichtung gegen das Entweichen von Flüssigkeit einwandfrei war, was durch eine Färbungsprüfung nach dem erneuten Erhöhen der Temperatur festgestellt wurde.It was found that in samples (d) and (e) on the rear side of the steel plate even after the impact resistance test was carried out there was no cold spot and that the seal against the escape of liquid was flawless was what was determined by a staining test after raising the temperature again.

Ferner wurden bei tiefer Temperatur dynamische Prüfungen unter wiederholter Belastung an einem Modell mit einer Grundfläche von 3»5 x 3»5 m durchgeführt, das der Probe (d) entsprach. Die Anzahl der zyklischen Belastungen entsprach einer Lebensdauer eines Schiffs von 20 Jahren. Dieser Versuch bestätigte, daß die wärmeisolierende Anordnung selbst beim Auftreten von Vibrationen nicht beschädigt wird, und daß sie daher zur Verwendung in Schiffen zum Transportieren verflüssigter Gase geeignet ist.In addition, dynamic tests were carried out at low temperatures under repeated loads on a model with a base of 3 »5 x 3» 5 m, which corresponded to sample (d). The number of cyclical loads corresponded to a ship's lifespan of 20 years. This attempt confirmed that the heat-insulating arrangement is not damaged even if vibrations occur, and that it therefore suitable for use in ships for transporting liquefied gases.

Die vorstehenden Ergebnisse lassen erkennen, daß dann, wenn die wärmeisolierende Anordnung nur aus der Schaumstoffschicht besteht, deren Sicherheitskoeffizient den Wert 2 hat, wie es bei der Probe (c) der Fall ist, die Festigkeit in Gegenwart von verflüssigtem Stickstoff mit einer Temperatur von -1960C nicht ausreicht, daß die wärmeisolierende Anordnung jedoch dann, wenn sie entsprechend dem Beispiel (d) durch ein Gewebe zusätzlich verstärkt ist, bei der tiefen Temperatur nicht nur der statischen Beanspruchung, sondern auch der erheblichen Beanspruchung bei der Schlagfestigkeitsprobe standhält«, Im Gegensatz hierzu läßt sich die durch die Erfindung erzielbare Wirkung selbst dann nicht erreichen, wenn ein als solcherThe above results show that if the heat-insulating structure consists only of the foam layer, the safety coefficient of which is 2, as is the case with sample (c), the strength in the presence of liquefied nitrogen at a temperature of - 196 0 C is not sufficient that the heat-insulating arrangement, however, if it is additionally reinforced by a fabric according to example (d), withstands not only the static stress at the low temperature, but also the considerable stress in the impact strength test ", Im In contrast to this, the effect achievable by the invention cannot be achieved even if one as such

SO 981-/0407SO 981- / 0407

47 08847 088

nicht geeigneter Schaumstoff mit einem nicht über 1,0 liegenden Sicherheitskoeffizienten mit dem gleichen Gewebe verstärkt ist, wie es bei dem Beispiel (b) der Fall war.Unsuitable foam with a safety coefficient not exceeding 1.0 is reinforced with the same fabric is as was the case with example (b).

Zieht man zum Vergleich die für die Proben (b!)> (c1) und (d!) geltenden Versuchsergebnisse heran, kann man die Schlußfolgerung ziehen, daß eine Kombination eines zur Verwendung bei tiefen Temperaturen geeigneten Schaumstoffs mit einem Verstärkungsgewebe selbst bei einer nur mäßig tiefen Temperatur wie bei derjenigen von Trockeneis benötigt wird, wenn die Anordnung der dynamischen Stoßfestigkeitsprobe standhalten soll.If one uses the test results valid for samples (b ! )> (C 1 ) and (d ! ) For comparison, one can draw the conclusion that a combination of a foam suitable for use at low temperatures with a reinforcing fabric even with only one moderately low temperature, such as that of dry ice, is required if the assembly is to withstand the dynamic shock resistance test.

Im allgemeinen entstehen bei niedriger Temperatur bei einem in einen Hohlraum eingespritzten Schaumstoff selbst dann leichter Risse, wenn der Schaumstoff aus den gleichen Materialien besteht wie der aufzuspritzende Schaumstoff nach der Erfindung, und außerdem läßt sich hierbei das Entstehen zahlreicher Nähte nicht vermeiden, so daß ein solches eingespritztes Schaummaterial völlig ungeeignet ist, eine einwandfreie Abdichtung gegen das Entweichen von Flüssigkeit zu bewirken, wie sie durch die Erfindung ermöglicht wird. Somit ist durch die Erfindung eine einfache, mit geringen Kosten herstellbare und sehr zuverlässige wärmeisolierende Anordnung dadurch geschaffen worden, daß auf zweckmäßige Weise mit Hilfe eines Aufschäumverfahrens ein starrer Polyurethanschaum erzeugt und mechanisch verstärkt wird, und daher ist die Anordnung nach der Erfindung besonders geeignet, als innere wärmeisolierende Anordnung bei Behältern verwendet zu werden, die zur Lagerung bzw. zum Transport von auf sehr niedrigen Temperaturen befindlichen verflüssigten Gasen bestimmt sind, z.B. für gewöhnliches Flüssiggas mit einer Temperatur von -42°C sowie für verflüssigtes Erdgas mit einer Temperatur von -1620C und dgl..In general, a foam injected into a cavity is more likely to crack at a low temperature even if the foam is made of the same materials as the foam to be injected according to the invention, and besides, the formation of numerous seams cannot be avoided, so that one injected foam material is completely unsuitable to effect a proper seal against the escape of liquid, as is made possible by the invention. Thus, a simple, low-cost and very reliable heat-insulating arrangement has been created by the invention in that a rigid polyurethane foam is produced and mechanically reinforced in an expedient manner with the aid of a foaming process, and therefore the arrangement according to the invention is particularly suitable as internal heat-insulating arrangement to be used in containers that are intended for the storage or transport of liquefied gases at very low temperatures, e.g. for ordinary liquid gas with a temperature of -42 ° C and for liquefied natural gas with a temperature of -162 0 C and the like.

Ansprüche; 6098 U/Π/, 07 Expectations; 6098 U / Π /, 07

Claims (1)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Wärmeisolierende Anordnung für einen tiefen Temperaturen ausgesetzten Behälter, insbesondere in Form einer wärmeisolierenden Anordnung, die auf der Innenseite eines Behälters angeordnet ist, der dazu bestimmt ist, eine sich auf einer tiefen Temperatur befindende Flüssigkeit aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Schicht (2, 4, 5, 6, 7) eines durch Aufspritzen an Ort und Stelle erzeugten starren Polyurethanschaums vorhanden ist, bei dem der nachstehend definierte Sicherheitskoeffizient mindestens 1,5 beträgt, und daß ein aus Fasern hergestelltes netzförmiges Material (10, 10*) vorhanden ist, das als Verstärkungsmaterial fest mit der dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarten Fläche mindestens der am weitesten innen angeordneten Schicht verbunden ist, wobei der Sicherheitskoeffizient durch den folgenden Ausdruck gegeben ist: 1. Heat-insulating arrangement for a low temperature exposed container, in particular in the form of a heat-insulating arrangement on the inside of a A container is arranged, which is intended to receive a liquid located at a low temperature, characterized in that at least one layer (2, 4, 5, 6, 7) one by spraying in place and location of produced rigid polyurethane foam having the safety coefficient defined below is at least 1.5, and that a net-shaped material made of fibers (10, 10 *) is present, which is used as a reinforcing material fixed to the surface closest to the interior of the container at least the furthest inward arranged layer, where the safety coefficient is given by the following expression: Zugfestigkeit (Jü bei -1920C (kg/cm2) Wärmespannung (JL.), die beim AbkühlenQ von der Umgebungstemperatur auf -192 C (kg/cm^) auftritt. Tensile strength (Jü at -192 0 C (kg / cm 2 ) Thermal stress (JL.), Which occurs on cooling Q from the ambient temperature to -192 C (kg / cm ^). 2# Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Fasern bestehende netzförmige Material (10, 10*) ein Gewebe aus Glasfasersträngen mit einer Maschenweite von 2 bis 8 mm ist»2 # arrangement according to claim 1, characterized in that the net-like material (10, 10 *) consisting of fibers is a fabric made of glass fiber strands with a mesh size of 2 to 8 mm » 3ο Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Schicht (2, 4, 5» 6, 7) aus dem starren Polyurethanschaum auf einer Seite eine Haut (8, 81) aufweist und eine homogene innere Schaumschicht besitzt«,3ο arrangement according to claim 1, characterized in that the or each layer (2, 4, 5 »6, 7) made of the rigid polyurethane foam has a skin (8, 8 1 ) on one side and has a homogeneous inner foam layer«, 4ο Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haut (8) der dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarten Schicht (7) aus dem Polyurethanschaum geschliffen ist.4ο arrangement according to claim 3, characterized in that the skin (8) of the layer (7) of the polyurethane foam closest to the interior of the container is sanded. 809814/0407809814/0407 47 08847 088 - 26 -- 26 - 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Polyurethanschaum bestimmte physikalische Eigenschaften besitzt, und zwar eine Dichte bzw. ein spezifisches Gewicht von 40 bis 80 kg/m , eine Druckfestigkeit (ti) bei Raumtemperatur von 2 bis 8 kg/cm , eine Bruchdehnung (L) bei Raumtemperatur von 8 bis 20%, eine Zugfestigkeit (L) bei -192 C- von 3,5 bis 13 kg/cm und eine Wärmespannung (X) beim Abkühlen von Raumtemperatur auf -192 C von 1,0 bis 8,5 kg/cm mit der Maßgabe, daß die beiden zuletzt genannten Eigenschaften einen Sicherheitskoeffizienten von 1,5 bis 3»5 ergeben, wobei die Symbole (L) und (II) die Festigkeit im rechten Winkel zur Aufschäumungsrichtung bzw. parallel zur Aufschäumungsrichtung bezeichnen.5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the rigid polyurethane foam has certain physical properties, namely a density or a specific weight of 40 to 80 kg / m, a compressive strength (ti) at room temperature of 2 to 8 kg / cm , an elongation at break (L) at room temperature of 8 to 20%, a tensile strength (L) at -192 C- of 3.5 to 13 kg / cm and a thermal stress (X) when cooling from room temperature to -192 C of 1, 0 to 8.5 kg / cm with the proviso that the two last-mentioned properties result in a safety coefficient of 1.5 to 3 »5, the symbols (L) and (II) indicating the strength at right angles to the direction of foaming or parallel refer to the direction of foaming. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Polyurethanschaum aus einem Polyol bzw. einem mehrwertigen Alkohol mit einem OH-Wert von maximal 450 und einer funktioneilen Gruppe von 3 bis 5 sowie aus einem aromatischen polymeren Polyisocyanat hergestellt ist.6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the rigid polyurethane foam made of a polyol or a polyhydric alcohol with a maximum OH value of 450 and a functional group of 3 to 5 and an aromatic polymeric polyisocyanate. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten (2, 4, 5, 6, 7) aus dem Polyurethanschaum vorhanden sind, und daß nur die dem Inneren des Behälters zugewandte Seite der am weitesten innen liegenden Schicht (7) aus dem Polyurethanschaum mit dem aus Fasern bestehenden netzförmigen Material (10) verstärkt ist.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that several layers (2, 4, 5, 6, 7) made of the polyurethane foam are present, and that only the side facing the interior of the container of the innermost layer (7) is reinforced from the polyurethane foam with the network-like material (10) made of fibers. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flächen der dem Inneren des Behälters am nächsten benachbarten Schichten (6, 7) aus dem Polyurethanschaum mit dem aus Fasern bestehenden netzförmigen Material (10', 10) verstärkt sind.8. An arrangement according to claim 7, characterized in that several surfaces are closest to the interior of the container adjacent layers (6, 7) of the polyurethane foam with the net-like material (10 ', 10) consisting of fibers are reinforced. 9„ Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine auf direktem Wege zur Wirkung kommende wärme-9 "Arrangement according to claim 1, characterized in that it is a heat- $098 14/0407$ 098 14/0407 47 08847 088 2SA19BA2SA19BA - 27 -- 27 - isolierende Anordnung für einen Bellälter (1) handelt, die in direkter Berührung mit der von dem Behälter aufgenommenen, eine tiefe Temperatur aufweisenden Flüssigkeit steht (Fig. 7).insulating arrangement for a Bellolder (1) is the is in direct contact with the low temperature liquid received by the container (Fig. 7). 10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Inneren des Behälters zugewandte Innenfläche der Anordnung in Berührung mit einem Behälter (22) zum Aufnehmen einer auf einer tiefen Temperatur befindlichen Flüssigkeit steht (Figo 6)ο10. The arrangement according to claim 1, characterized in that the inner surface of the arrangement facing the interior of the container is in contact with a container (22) for receiving a liquid at a low temperature (Fig o 6) ο 11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine sekundäre Sperre eines selbsttragenden Behälters (21) bildet (Fig. 5).11. The arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement is a secondary lock of a self-supporting Container (21) forms (Fig. 5). 12O Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Sperre eine innenliegende wärmeisolierende Anordnung für ein Schiff zum Transportieren von verflüssigtem Erdgas der Bauart mit selbsttragenden prismatischen Behältern (21) ist, und daß die Anordnung mit Bauteilen (24) aus Balsaholz kombiniert ist (Figo 8).12 O arrangement according to claim 11, characterized in that the secondary barrier is an internal heat-insulating arrangement for a ship for transporting liquefied natural gas of the type with self-supporting prismatic containers (21), and that the arrangement is combined with components (24) made of balsa wood (Fig o 8). 6098U/(K076098U / (K07
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