JP2010518329A - パイプおよびブロック断熱のための事前適用される保護被覆構造 - Google Patents

Abstract

パイプラインの腐食を抑制するための、保護被覆／断熱材複合構造および方法が提供される。該方法は、多孔質断熱材を細長いアーチ形状に形成する工程と、ケイ酸ナトリウム溶液層を断熱材と少なくとも部分的に断熱材の孔隙内とに適用する工程と、ケイ酸ナトリウム溶液層をある閾値量まで凝固させる工程と、凝固させる工程が達成された後でケイ酸ナトリウム溶液層に外側フェーシング（outer facing）を接着する工程と、断熱材およびフェーシングをパイプラインの外側表面に装備する工程と、装備された多数の製品間に存在しうる露出されたエッジ部または継ぎ目を封止する工程とを含む。この方法から作製されるような構造は、離型層とコンタクト接着剤とを有することができる。

Description

本発明は、天候からの保護、パイプまたは機器への断熱材の固定、ならびにパイプまたは機器の物理的不適正使用および腐食に対する耐久性をもたらす際に有用な、被覆パイプおよび機器断熱材の改良に関する。本発明は、また、事前適用される被覆断熱材に、現在の最新技術を上回る装備利益をもたらす。

関連米国出願データ
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ））に基づき、２００７年２月２日出願の米国仮特許出願第６０／８８７８９２号に次ぐ優先権を主張する。

多くの産業で、熱損失または熱利得を防ぐためにパイプおよび機器を断熱することは、一般的である。パイプおよび機器上の断熱材(insulation)が外部環境にさらされるときには、断熱材料は、濡れて、その物理的劣化、熱効率の損失、および断熱されているパイプまたは機器部品の腐食をまねくおそれがある。したがって、断熱材に天候からの保護および物理的不適正使用からの保護をもたらすために、一般に保護被覆(protective jacketing)と呼ばれる（時に、ラギング（lagging）またはクラッディング（cladding）とも呼ばれる）追加の外層が、断熱材を覆って装備される。現在、断熱材分野には、その保護被覆構造を現地でパイプおよび／または機器上に、容易に、迅速に、かつ効率的に装備できるよう、被覆をそれによって断熱材に事前適用でき、次いで事前被覆された断熱材構造として産業現場に輸送できる保護被覆構造は、存在しない。

通常、板金、プラスチックシート、金属箔／プラスチック積層体、金属箔／ファイバーグラス布積層体などの材料の形態の保護被覆材料は、それらの材料を産業現場に輸送する前に、工場内で産業用断熱材に接着されない。その代わりに、初めに断熱材料が産業現場に輸送され、パイプおよび／または機器上に装備され、次いで、保護被覆が断熱材の上に別個に装備される。次いで、それら２つは、単純に留め合わされ、または締め合わされる。材料輸送および材料装備がこの順序で実施される理由は、ほとんどの産業用断熱材表面が埃っぽく繊維質であるからである。これらの特徴は、非結合繊維を含む埃っぽい断熱材表面をもたらしており、それゆえ、断熱材を保護被覆に直接結合させない。したがって、産業現場での装備プロセスは、本質的に遅く、多くの労働力を必要とする。保護被覆は、断熱材が装備されてテープまたはワイヤまたはバンドで拘束された後に、別個の工程で装備され、封止されなければならない。

断熱材収縮産業の実践は、断熱材料および保護被覆を産業現場に輸送し、次いで断熱材をパイプまたは機器上に装備し、それをテープ、ワイヤ、またはバンドで適所に固定し、続いて、別個の保護被覆装備工程を実施することである。このプロセスの欠点は、断熱材および保護被覆が合わされるときに、保護被覆のあるシートから次のシートへの被覆が重なる部分に、または被覆が円形パイプ状の断熱材を囲むときの重ね合わせ部分に、きわめて小さいものの隙間が残ることである。パイプまたは機器の動き、および／または、熱膨張と熱収縮との差、によって引き起こされる断熱材および断熱された表面に対する保護被覆の動きは正確な封止を妨げる。封止の欠如は、水または他の電解質がそれを通って断熱材自体に進入し、断熱材上で吸収または凝縮されてＣＵＩをまねく、隙間の可能性を生じさせる。本発明は、第１に、保護被覆に容易に直接結合可能な産業用断熱材を提供することによってこれらの欠点に対処する。

容易に保護被覆に一様に結合または接着可能な断熱材を提供することが望ましい。そのような断熱基材は、断熱材／被覆構造がパイプまたは機器部品上に装備された後で被覆が動く可能性をなくすことになる。これは、工場での設置の際の保護被覆の適用を可能にし、それが（例えば、道具、労働力、および材料を低減することによって）、現地での装備時間およびコストを劇的に削減することになる。本発明者らの発見の前には、多くの断熱材料が砕けやすい性質であるので、断熱を必要とするパイプまたは機器の部位で断熱材上に手作業で保護被覆を装備しなければならなかった。保護被覆／断熱材料複合構造は、典型的な産業条件下での乱れから保護被覆／断熱材の結合を確保するのに役立つ。本発明は、前述および他のニーズに対処する。

保温材下腐食（ＣＵＩ：ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）として知られる、断熱材の下の金属パイプまたは機器部品の腐食は、これだけに限るものではないが、石油、化学、食品、および製紙を含めたほとんどのプロセス産業にとって重大な問題を引き起こす。多くの場合、パイプまたは機器の腐食は、システムの故障まで明らかにならない。パイプまたは機器の漏れ、そのような漏れによって引き起こされる壊滅的ダメージ、かなりの運転休止時間、高いメンテナンスコストは、すべて、ＣＵＩの結果である。

腐食は、パイプまたは機器部品の外表面を見ることによって容易に診断されるが、断熱材およびパイプまたは機器断熱材の外側表面上の保護被覆は、パイプまたは機器部品に光学的バリアをもたらす。断熱材への水の侵入が予測不可能であるので、ＣＵＩも同様に全く予測不可能であり、したがって、検査は、有効となるためには、断熱されたシステム全体に及ばなければならない。したがって、パイプまたは機器部品の特定の断片の腐食を把握するのは、費用がかかる上に困難な可能性がある。

金属のパイプまたは機器部品上で腐食が起こるためには、（１）アノードと、（２）カソードと、（３）アノードとカソードとの間の電位差によって引き起こされる電気的経路と、（４）電解質とが存在しなければならない。すべての金属に特有であるのは、アノード、カソード、および電気的経路（すなわち、パイプまたは機器部品の金属表面）である。アノードとカソードとの間の電子の移動の速度および頻度は、パイプまたは機器部品の腐食する傾向と相関があり、パイプまたは機器部品の材料、その内容物、システム作動温度などによって異なる。ＣＵＩは、初めに基材を選別することによっていくらか抑制できるが、その基材は、電解質が湿った断熱材を通って導入された場合、やはりＣＵＩを起こしやすい。既に存在するパイプまたは機器部品を取り替えることは、コスト的に常に実行可能なわけではなく、したがって、基材を常に選択できるわけではない。したがって、断熱材を外部環境から封止することによって、電解質（electrolytes）（ほとんどの場合、水）がパイプまたは機器部品を取り囲む断熱材ならびにパイプまたは機器部品自体と相互作用するのを制限することが、特に関心をもたれている。本発明は、この必要に対処する。

断熱材を除去し、続いて水分密度計および赤外線調査を用いてパイプまたは機器部品を検査するなど、システムの故障前にＣＵＩを検出する方法が存在する。これらの方法は、時間がかかり、費用がかかり、また多くの場合、運転休止時間を必要とする。検出労力は、断熱材を覆う保護被覆から構成される複合構造を用いるシステムを実装することによって、制限することができる。この解決策は、正しく提供された場合（すなわち、保護被覆と断熱材との間の一様な境界面）、保護被覆層と断熱材層との間に蒸気が閉じ込められることがないので、産業システムのＣＵＩ検査コストを制限することになる。保護被覆を提供する現在の方法は、保護被覆が動くのを許しており、その結果、外部環境からの封止をもたらしていない。例えば、アルミニウム被覆をパイプ断熱材に取り付けるために金属バンドが使用されており、これらは、断熱材および金属被覆をパイプに拘束するが、被覆材料が被覆材料自体または隣接片に重なる接合部での水の侵入を妨げない。この技術は断熱材の外表面と被覆との間に少なくとも隙間を残し、それが被覆の動きおよび水の侵入を可能にする。

本発明は、一態様では、パイプラインの腐食を抑制する方法に関し、多孔質断熱材を細長いアーチ形状に形成する工程と、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層を断熱材の外側表面と少なくとも部分的に孔隙内とに適用する工程と、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層をある閾値量まで凝固させる工程と、凝固させる工程が達成された後で外側保護被覆をコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層に接着する工程と、保護被覆／断熱材複合構造をパイプまたは機器部品の外側表面に装備する工程と、装備された多数の製品間に存在しうる露出されたエッジ部または継ぎ目を封止する工程とを含むことができる。

他の態様では、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層中のナトリウムは、カリウムなど、ナトリウムに類似の特性を有する異なる金属で置き換えられる。

他の態様では、多孔質断熱材は、ケイ酸カルシウム、鉱物繊維、岩鉱物ウール、スラグ鉱物ウール、パーライト、ファイバーグラス、またはこれらの材料の組合せから構成することができる。

他の態様では、断熱材と保護被覆とは、感圧またはコンタクト接着剤によってつなぎ合わせることができる。

他の態様では、本発明は、パイプラインの外側表面のための、保護被覆接着が容易に可能なコーティングされた断熱材に関する。コーティングされた断熱材には、孔隙を備えた外表面と、パイプラインの外側表面に相補的となるようにサイズ設定された内表面とを有する、細長いアーチ形状の多孔質断熱材が含まれる。コポリマー／ケイ酸ナトリウム層が、孔隙内を含め、少なくとも断熱材の外表面上に配置される。

他の態様では、本発明は、パイプ腐食を抑制する方法に関し、パイプの周りに多孔質断熱材を配置する工程と、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液を断熱材と少なくとも部分的に断熱材の孔隙内とに適用する工程と、ケイ酸ナトリウム溶液層に外側保護被覆を接着する工程とを含むことができる。

本発明の他の態様は、パイプまたは機器部品の外側表面用の複合断熱材／保護被覆構造であって、細長いアーチ形断熱材が、孔隙を有する材料から作製され、パイプの外側表面に相補的となるようにサイズ設定された内表面と、外表面とを有しており、コポリマー／ケイ酸ナトリウム層が断熱材の外表面上と断熱材の孔隙内とに配置され、外側保護被覆がコポリマー／ケイ酸ナトリウム層に連続的に接合される、複合断熱材／保護被覆構造を提供する。

他の態様では、本発明は、パイプ断片に形態適合するチューブを画定するように結合可能な、第１および第２の細長いアーチ形断熱部材から構成される断熱材層を有することができる。

他の態様では、保護被覆は、２つの断熱部材を接合することを目的とした、感圧接着剤の離型層(release layer)を含む。

さらに、本発明の他の態様は、パイプライン断片に形態適合するチューブを画定するように結合可能な２つのアーチ形断熱部材を接合する働きをする感圧接着剤の離型層を含む保護被覆を含むことのできる、キットを提供する。それらの断熱部材は、それらの外表面上と少なくとも部分的に外表面の孔隙内とに配置された、コポリマー／ケイ酸ナトリウム層を含む。キットは、隣接被覆間のクラックまたはエッジ部を封止するためのコンタクト接着剤を含む。

パイプの周りに装備された、本発明の一実施形態による保護被覆／断熱材複合構造の図である。 長方形ブロック断熱材がコポリマー／ケイ酸ナトリウム組成物でコーティングされた様子を示す、本発明の一実施形態の図である。 パイプの周りに装備された、本発明の一実施形態の断面図である。 細長いアーチ形断熱材がコポリマー／ケイ酸ナトリウム組成物でコーティングされた様子を示す、本発明の一実施形態の図である。 本発明の一実施形態による、被覆断熱材の断面図である。 図４の断面の一部分の詳細図である。 ケイ酸カルシウム断熱材の熱伝導率のグラフである。 本発明の一方法による被覆断熱材を形成するために実施できる諸工程を示すプロセスフローチャートである。

石油、化学、食品加工用途などは、広い温度範囲で作動するシステムを必要とする。これらのプロセスを実施するときには、パイプおよび機器を断熱材で取り囲むことによって、エネルギー消費を最小限に、効率を最大限に維持することが望ましい。断熱材は、また、パイプおよび機器に接近する操作者を火傷および皮膚損傷から保護するべきである。断熱材が一連の用途に適したものとなるためには、断熱材は、高温に耐えられるべきであり、構造的に強くなければならない。

断熱材が機械的に頑丈となり高温に耐えられるようになる特性（繊維性の多孔質構造）は、材料に、表面積の大きい、砕けやすい（すなわち、塵埃および非結合繊維を有する）表面をもたらして、保護被覆と断熱材との間の、それらだけの接着結合によって最適な被覆／断熱構造を提供するのを不可能にするのと同一の特性である。

本発明による、保護被覆への断熱材の結合は、構造的に強く、パイプまたは機器の外側表面とその断熱材との間に生じるパイプまたは機器部品の腐食を防ぐことのできる、天候および物理的不適正使用に対するバリアを提供することができる。保護被覆／断熱材複合構造は、パイプおよび機器上への装備効率を高める働きをし、それによって装備時間およびコストを削減する。

概説および導入の目的で、本発明の一実施形態による被覆パイプ断熱材（本明細書では「複合構造」とも呼ぶ）が、図１Ａに示されている。被覆が事前適用される、被覆パイプ断熱材１２０の実施形態は、図１Ａでは、従来のパイプ２０の周りの所定の位置で示されている。断熱材１２０は、内表面１０と外表面３０とを有する。複合構造１２０は、それぞれが内表面４０と外表面６０とを有する、２つのアーチ形多孔質断熱部材５０を含む。断熱材の外表面６０は、本発明の一実施形態によれば、断熱材の上と断熱材の孔隙内とに配置されたコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液７０を有する。コーティングが凝固した後、コーティングされた断熱材７５には、接着剤接触８０（図２参照）によってコーティングに結合する、保護被覆９０が直接接着される。接着剤接触は、圧力または接触感応性とすることができる。２つのアーチ形断熱部材５０は、離型層１０５によって保護された感圧接着剤１００によってつなぎ合わされる。これらの構成部品については、順に論じる。

好ましくは、断熱材５０は、凝固して塵埃および非結合繊維を含まない滑らかな表面をもつようになる、コポリマー／ケイ酸ナトリウムコーティングを有する基材を含む。一部の実施形態では、基材は、以下の材料から構成されるケイ酸カルシウム断熱材である：≧９３％のケイ酸カルシウム（ＣＡＳ番号１３４４−９５−２）、０％〜２％の合成ガラス状繊維（ＣＡＳ番号６５９９７−１７−３）、０％〜６％のケイ酸ナトリウム（ＣＡＳ番号１３４４−０９−８）、０％〜２％のセルロース繊維（ＣＡＳ番号９００４−３４−６）、および≦１％の鉄ベース顔料（ＣＡＳ番号５１２７４−００−１）。

他の実施形態では、断熱材は、剛体形態の膨張パーライト断熱材料、鉱物繊維断熱材、または組合せから構成される。鉱物繊維は、岩鉱物ウール、スラグ鉱物ウール、もしくはファイバーグラスベースの製品、またはこれらの鉱物繊維の組合せから構成することができる。

本明細書で与えられるブロックおよびアーチ状断熱材の特性（例えば、物理的特性、寸法公差、圧縮強度や熱伝導率などの定性的要件）は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、規格Ｃ５３３：「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃａｌｃｉｕｍ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｂｌｏｃｋ ａｎｄ Ｐｉｐｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」、規格Ｃ６１０：「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｏｌｄｅｄ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｅｒｌｉｔｅ Ｂｌｏｃｋ ａｎｄ Ｐｉｐｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」、規格Ｃ５４７：「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｐｉｐｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」、および規格Ｃ６１２：「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｌｏｃｋ ａｎｄ Ｂｏａｒｄ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」）の要件に合致する、または上回る。断熱材の熱伝導率は、ＡＳＴＭ試験方法Ｃ３３５、Ｃ１７７、およびＣ５１８によって決定した。好ましいアーチ状断熱材組成物（すなわち、ケイ酸ナトリウム溶液層が表面上に配置されたケイ酸カルシウム断熱材）の平均温度に応じた熱伝導率（「ｋ」）を、図６に示す。

図１Ｂに示される一実施形態では、断熱材５０’を、厚さが例えば約２５ｍｍ〜約１１４ｍｍのブロック（例えば、平行四辺形）形態で提供することができる。ブロック断熱材は、溝付き内表面４０’を備えた長方形状とすることができる。次いで、それを、所望の構造の周りに形態適合するように、所望の形状に形成することができる。例えば、ブロック５０’が管状構造を取り囲むことになる場合、内表面４０’上の溝は、パイプに面するような向きにすることができ、ブロックがパイプの周りで湾曲されるにつれて挟むように閉じる（pinch closed）。断熱材５０’の外表面６０’は、断熱材がその所望の形状へと形成されるときにその溶液層が含まれるような、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層７０を備えることができる。このように、外表面は、連続的な方式でコーティングされ（図１Ｂには示されていない）、それによって、保護被覆が適用されるための、均一で（even）、一様で（uniform）、平らな（flat）表面を提供する（図５参照）。得られる平らな外側表面は、多角形の形態をとる。特定の諸実施形態では、直径の大きい円筒状表面を取り囲むために、ブロック断熱材が使用される。

一部の実施形態では、断熱材５０’の外表面６０’は、断熱材がその所望の形状へと形成されるときにその溶液層が含まれるような、事前適用されたコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層７０を備える。他の諸実施形態では、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液は、ブロック断熱材がその所望の形状へと形成された後で断熱材の外側表面に適用される。一部の実施形態では、ブロック断熱材のあらゆる表面が、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層で（例えば、断熱材を溶液に浸すことによって）コーティングされる。

断熱材は、また、図１Ａおよび図３に示されるように、パイプまたは機器部品の外表面３０の周りにぴったり嵌合するような形状をした内表面４０を有する、細長いアーチ形部材５０として提供することができる。例えば、パイプ２０の外面３０を完全に取り囲むように、２つの細長いアーチ形断熱部材を設けることができる（図１Ａ）。パイプ断熱材の寸法は、最終使用者が指定することができる。一部の実施形態では、パイプ断熱材は、長さが約９１４ｍｍ（約３フィート）であり、厚さは、例えば、約２５ｍｍ〜約１５２ｍｍにわたることができる。ただし、所与の断熱計画に適切となるように、他の断熱材厚さを使用することができる。

パイプまたは機器部品に保護被覆を提供するためには、金属箔、プラスチックフィルム、および／もしくはファイバーグラス布の積層体を含む被覆、または板金などの他の保護被覆材料が、断熱部材５０、５０’に適用される。しかし、多孔質断熱材５０、５０’自体は、断熱材が砕けやすく埃っぽい性質であるので、保護被覆９０を容易には接着させることができない。それどころか、保護被覆が断熱材に直接適用される場合、保護被覆９０は、やはり、電解質、すなわち水を、断熱材に浸透させるおそれがある。断熱材が多孔質かつ／または繊維質であるので、保護被覆を断熱材に結合させるために使用されるコンタクトセメントまたは感圧接着剤は、保護被覆９０と断熱材の外表面６０、６０との間に一様な境界面を形成させない。

再び図１Ａを参照すると、適切な粘度を有するコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液が、断熱材５０の外表面６０上に適用される。ここではコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液が使用されるが、一部の実施形態では、ナトリウムを、ナトリウムに類似の特性を有する別の金属、例えば、別のＩ族金属で置き換えることができる。特定のコーティングによって、断熱材の外側表面が、連続的で一様な方式で被覆に結合するように調製される。この際、コーティングは、断熱材の孔隙に少なくとも部分的に進入することができる。使用に選択される溶液は、断熱材上と少なくとも部分的に孔隙内とに配置された後には、処理されていない断熱材の断熱特性に物質的に（例えば顕著な）影響を及ぼすべきではない。断熱部材５０、５０’では、コーティングを、コポリマー／ケイ酸ナトリウムベースの液体組成物とすることができる。一部の実施形態では、コポリマー／ケイ酸ナトリウムベースの液体組成物は、７．５％〜約１５％のケイ酸ナトリウム（ＣＡＳ番号１３４４−０９−０８）を含む。水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、メチルセルロースカルシウムカーボネート、グリセロール、エラストマーコポリマー、アクリレートエステル、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、エチレン−ビニルアセテート、エチレン−メチルアクリレート、二酸化チタン、および硫酸第二銅のうちのいずれかを含め、他の成分が、本発明で有用なコポリマー／ケイ酸ナトリウムベースの液体組成物のいずれかの実施形態に存在することができる。一実施形態では、ケイ酸ナトリウム組成物は、米国ジョージア州ブランズウィック（Brunswick）のＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ（「ＩＩＧ」）（ＩＩＧウェブサイト−ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ．ｃｏｍ）から市販されている、水で５０％に希釈されたＲａｉｎＫｏｔｅ（商標）である。

溶液の粘度は、それが適用される断熱材の組成および多孔度(porosity)に応じて、ある基材に適用されたときと別の基材に適用されたときとで異なることがある。さらに、各基材は、その特性に応じて、ある溶液粘度範囲に適している。溶液は、あまりにも粘稠である場合、断熱部材の孔隙内に浸透せず、その結果、クラッディング用途のための平坦で均一な表面を提供できるものの、層剥離(delaminating)の危険がある。他の極端な状況では、溶液が十分に粘稠でない場合、溶液は、断熱材に浸透し、孔隙深くに入り込み、断熱特性に影響を与え、一様な境界面を提供しなくなる（すなわち、コーティングされた断熱材の表面積が、コーティングされていない断熱材の表面積と同等になる）。中間粘度の溶液は、孔隙内に少なくとも部分的に入り込むことになるが、それでも、化学的にほぼ均質な、ほぼ平らな表面を提供する。

溶液が適切な粘度を有するときには、適用された後、溶液は、最上面（孔隙を含む）内に少なくとも部分的に吸収され、化学的にほぼ均質な（一様な）層を形成して、コーティングされた断熱材と被覆層との間の隙間の発生を防ぐ。

当業者は、特定の基材への適用について溶液の粘度を最適化する方法を認識している。溶液の粘度は、断熱材の具体的な特性、例えば、孔隙サイズおよび孔隙間の空間に応じて異なる。経験的試験が、ケイ酸ナトリウム溶液の最適な粘度を得るための一方法を提供する。初めに、溶液を適用するための基材が選択される。次に、コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液（任意で、ケイ酸ナトリウムは、ケイ酸ナトリウムに類似の化学的および機能的特性を有する金属ケイ酸塩に置き換えることができる）は、一連の濃度に希釈（または別の方式で希釈）されるべきであり、得られる溶液が断熱材片またはその諸部分に適用される。適用しやすさ、コーティングの性質（例えば、厚さ、一様性、均一性など）、および保護被覆が接着できるか否かに基づいて、当業者には、被覆適用に最適な基材を提供するためにどの溶液粘度を採用すべきかが明らかとなる。

表１は、ケイ酸カルシウム断熱材上に適用するための、様々な粘度の溶液を調製する方法の例を与える。ＲａｉｎＫｏｔｅ（商標）溶液を一連の濃度に希釈し（表１、列１）、ケイ酸カルシウム基材に適用した。試験されたそれぞれの場合に、溶液は、Ｗａｇｎｅｒ Ｐａｉｎｔ Ｓｐｒａｙｅｒ Ｐｒｏスプレーガンを使用してスプレー可能であった。溶液適用後に得られる基材は、容易にクラッディング適用可能であった。表１からわかるように、８０，０００ｃＰ〜３２３ｃＰにわたる確認可能な粘度は、ケイ酸カルシウム断熱材に適用されるコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液を使用するときには、十分にスプレー可能かつ適用可能である。

一般に、コポリマー／ケイ酸ナトリウム液体組成物は、基材上に配置された後には、「コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層」または「エラストマーコポリマー／ケイ酸ナトリウム層」と呼ばれる。

エラストマーコポリマー／ケイ酸ナトリウム層７０は、被覆／断熱材構造１２０において多孔質断熱材５０、５０’内の空隙を満たす働きをし、それによって、断熱材と保護被覆との間で感圧またはコンタクト接着剤を使用して、保護被覆９０が適用されるための一様な表面を断熱材上に作り出す。

コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液７０は、断熱材５０の少なくとも外表面６０に適用された後には、任意で、制御された温度、圧力、および湿度条件下で、閾値量まで凝固させられる。その後、保護被覆９０は、図２の断面からわかるように、パイプ２０の周囲を取り囲むように感圧アクリル接着剤８０（後述）を使用してコポリマー／ケイ酸ナトリウム層７０に適用される。

ただし、保護被覆９０は、パイプまたは機器部品上への１工程での直接装備を可能にするために、産業現場への輸送前に断熱材５０に予め接着することができる（図３および図４参照）。ゆえに、最終使用者は、アクリルもしくはコンタクト接着剤８０などの接着剤接触を通じて、コーティングされた断熱材７５に保護被覆９０を直接接着することができ、または、保護被覆９０を、工場設置時にコーティングされた断熱材７５へと事前適用し、最終使用者に提供することができる。任意で、コーティングされた表面に保護被覆を結合させるために使用される別の結合剤と併せて、感圧接着剤を使用することができる。例えば、感圧接着剤を使用して、継ぎ目または露出されたエッジ部を封止することができる（図３および図４参照）。

工場内で保護被覆を適用する結果、現場での１工程装備に付随して、コストが削減される。現場で１工程で断熱材／被覆システムを装備するときには、材料、道具、および労働力すべてが低減される。また、メンテナンス後の再使用可能性も、本発明でのオプションである。本発明の複合構造は、パイプ部分からの除去時に半殻状に保つことができ、それによってメンテナンス後の再装備を可能にしている。保護被覆が事前適用されていない断熱材は、通常、材料を除去するときに過度の損傷が生じるので、再使用されない。

本発明は、また、複合材が使用されているときをユーザに知らせるように構築することができる。コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液は、薄く色付けする（例えば、青色に）、またはタグ付けする（例えば、ケイ酸ナトリウム溶液中のナノ構造もしくは他のマーカを使用して）ことができ、それによってコーティングを有する断熱材と他の断熱材とが区別される。その結果、保護被覆／断熱材構造の視覚的または測定検査によって、その構造が真正品であるか偽造品であるかを識別することができる。

図３に示される代表的な一実施形態では、保護被覆９０は、コーティングされた断熱部材７５に既に結合された状態で現場に供給され、アルミニウム箔と、ポリエステルと、任意でファイバーグラス布との積層体１９０、ならびに接着剤１９５と接着剤の下の離型紙(release lining)２００とから構成される。離型紙２００は、接着剤１９５を保護しており、保護被覆／断熱材をパイプの周りに装備するときに剥がされる。通常、保護被覆は、米国マサチューセッツ州ロックランド（Rockland）のＶｅｎｔｕｒｅ Ｔａｐｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている、ＶＥＮＴＵＲＥＣＬＡＤ（商標）１５７７（５プライ）または１５７９（１３プライ）シリーズの積層されたアルミニウム箔／ポリエステルフィルム保護被覆からなどの、多層金属箔／プラスチックフィルム積層体である。ただし、断熱材層が本明細書に記載のコーティングを含むのであれば、断熱材に結合できるいずれの保護被覆も、本発明とともに使用することができる。各ＶＥＮＴＵＲＥＣＬＡＤ（商標）保護被覆は、感圧接着剤層を含んでおり、コーティングされた断熱部材７５に、介在層なしに直接適用することができる。必要ならば、コーティングされた断熱材料と保護被覆との間に強力で一様な結合を保証するために、塗装ローラなどのローラを使用して、適用された保護被覆を平らにすることができる。

被覆されたパイプ断熱部材３００が細長いアーチ形状で供給されるときには、それらは、感圧接着剤の離型層２００を有するフラップ保護被覆１９０を使用して連結可能である（図３および図４）。２つ以上の被覆断熱部材３００は、パイプまたは機器部品を部材３００で取り囲み、離型層２００を除去し、それによって感圧接着剤フラップ１９０を露出させ、続いて図３に示されるように１つの部材の感圧接着剤フラップを他の部材に結合させることによって、取付け可能である。任意で、図１Ａおよび図２に示されるように多孔質断熱部分５０を互いに接着させるために、離型層１０５によって保護された感圧接着剤１００を、また、設けることもできる。

図４は、それらのフラップ１９０が互いに接合された、２つの部材３００の断面を示す。それらの部材は、パイプ２０の周りに配置され、前述のように、断熱部材５０、５０’と、コポリマー／ケイ酸ナトリウム層７０、７０’と、接着剤８０と、保護被覆９０とを含む（図５）。好ましくは、部材３００は、さらに、フラップ１９０がパイプの対向する側部上に向けられるように、パイプ２０の周りに配置される。離型層２００は、除去された後には、接着剤１９５を露出させ、接着剤１９５が、保護被覆９０の外表面９２と接触することができ、または接着剤１９５を保護被覆９０の外表面９２に押し付けて係合させることができる。

図７は、本発明の特定の諸態様による、複合断熱／保護被覆構造を構築する方法において実施できる諸工程を示す。工程７１０で、断熱材５０が提供される。さらなる加工前に、その断熱材を、ブロック７５０で示されるように、細長いアーチ形部材へと、もしくはある構造の外面上に着設するのに適した他の形状へと、成形または形成することができる。断熱材５０は、また、予め所望の形状に形成することもできる。断熱材の正確な形状は、パイプ２０の直径または覆われるべき構造の形状によって決まる。断熱部材５０は、所望の形状への形成前または形成後に、工程７２０で、コポリマー／ケイ酸ナトリウムベースの組成物でコーティングされる。

一つの調製方法では、コポリマー／ケイ酸ナトリウム組成物は、ブラシによって断熱材５０の外表面６０に適用することができる。あるいは、コポリマー／ケイ酸ナトリウム組成物は、低圧スプレーによって断熱材の外表面に適用される。他の実施形態では、断熱材５０をコポリマー／ケイ酸ナトリウム組成物中に浸し、それによって断熱材５０片全体をコポリマー／ケイ酸ナトリウムコーティング７０でコーティングすることができる。様々な実施形態では、ナトリウムは、別のＩ族金属によって、またはナトリウムに類似の化学的および機能的特性を示す金属によって置き換えられる。一部の実施形態では、金属は、アルカリ金属から選択され、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、セシウム、またはフランシウムとすることができる。他の諸実施形態では、金属は、それらの塩基性（酸性の反対）の特性および高い反応性の点でアルカリ金属に類似するアルカリ土類金属である。

コーティング７０は、少なくとも断熱材５０の外表面６０に適用された後には、工程７３０で示されるように、コーティング７０の厚さに応じて規定の期間にわたって周囲条件下（受動的乾燥）または１５０℃〜１７５℃のオーブン内（能動的乾燥）で乾燥させることによって、閾値量まで凝固させられる。あるいは、コーティングは、真空など、当該技術分野で公知の他の方法によって乾燥させることもできる。これで、コーティングされた断熱材７５に、感圧接着剤を使用して保護被覆を適用かつ接着することができる。これで、保護被覆が事前適用された断熱材を、パイプまたは機器部品上への装備のために最終使用者に提供することができる（図３および図４）。

ケイ酸ナトリウム層７０の所望の厚さ、断熱材５０の形状、エラストマーコポリマー／ケイ酸ナトリウム層７０についての一様性要件によっては、これらのコーティング方法のうちの１つ、またはこれらの方法の組合せが、他のものよりも好ましい場合がある。例えば、断熱材のエッジ部は、組成物をスプレーすることによってはコーティングできないことがあり、スプレーが到達できない断熱材外表面６０の接触領域にはブラシ塗り工程を使用することができる。

工程７４０で、保護被覆９０が、コーティングされた断熱部材７５に適用される。これは、圧力またはコンタクト接着剤によるものとすることができる。図３に示される実施形態では、保護被覆は、接着剤接触層８０を含み、保護用の離型層２００を剥がすことによって、コーティングされた断熱材７５に適用される。接着剤接触層８０とコーティングされた断熱材７５との間の気泡は、例えば塗装ローラなどを用いて気泡を押し出すことによって、除去することができる。断熱材は、まだ実施されていない場合には、工程７５０で、取り囲まれるべき構造に相補的となるように成形することができる。現場では、前述のように、また工程７６０に示されるように、断熱部材は、ある構造を取り囲むことができる。実施形態によっては、部材は、コーティングされた断熱部材７５または部材３００を含むことができる。

部材間の横方向連結（すなわち、径方向）は、工程７７０で示されるように、前述の材料から作製される、保護被覆９０、接着剤８０、および離型紙２００を使用して完了することができる。

断面図から理解できるように、完全に凝固させられたエラストマーコポリマー／ケイ酸ナトリウム層７０は、保護被覆９０が断熱材５０の外表面６０に結合するための一様な表面を提供する。一様な境界面は、保護被覆９０を所定の位置にとどまらせ、ゆえに、保護被覆９０と断熱材５０との間にも、保護被覆自体の重なり部または保護被覆と隣接被覆片との重なり部の間にも、隙間を形成させない。（１）パイプの外表面３０と断熱材の内表面４０との間、または（２）断熱材の外表面６０と保護被覆９０との間にできる隙間は、湿った空気を構造に進入させるおそれがあり、それが凝結を引き起こし、ＣＵＩをまねくおそれがある。

ここに提示される発明は、パイプの外表面上の既に存在するコーティングを増強させることができる。予備コーティングは、パイプの表面を封止するのに役立つことができるが、取扱いによって容易に損傷を受け、パイプの外表面に常に完全に接着するとは限らない。本発明は、初期コーティングを補完できる追加の腐食抑制バリアを提供する。

本発明について例示的な諸実施形態に関して記載したが、本発明は、それらだけに限定されない。特許請求の範囲は、当業者が作り出すことのできる本発明の他の諸実施形態を含むものとして広く解釈されるべきである。

１０ 内表面
２０ 従来のパイプ
３０ 外表面
４０ 内表面
４０’ 溝付き内表面
５０ アーチ形多孔質断熱部材
５０’ 断熱材
６０ 外表面
６０’ 外表面
７０ コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液、コポリマー／ケイ酸ナトリウム層
７０’ コポリマー／ケイ酸ナトリウム層
７５ コーティングされた断熱材
８０ 接着剤接触、接着剤
９０ 保護被覆
９２ 外表面
１００ 感圧接着剤

Claims (21)

1. パイプ腐食を抑制する方法であって、
   （ａ）多孔質断熱材を細長いアーチ形状に形成する工程と、
   （ｂ）コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層を、少なくとも前記断熱材の外表面と、少なくとも部分的に前記断熱材の孔隙内とに適用する工程と、
   （ｃ）前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層をある閾値量まで凝固させる工程と、
   （ｄ）前記凝固させる工程が達成された後で、前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層に外側保護被覆を接着する工程と、
   （ｅ）工程（ａ）〜（ｄ）で作製された製品をパイプまたは機器部品の外表面上に装備する工程と、
   （ｆ）工程（ｅ）で装備された隣接製品間もしくは前記保護被覆の重なり合うシート間の、露出されたエッジ部または継ぎ目を封止する工程とを含む方法。
2. 前記断熱材が、ケイ酸カルシウム、鉱物繊維、岩鉱物ウール、スラグ鉱物ウール、パーライト、ファイバーグラス、またはこれらの組合せから構成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記接着する工程が、介在層なしに、連続的な外側保護被覆を前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層に接着する工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記形成する工程が、チューブを画定するように結合可能な第１および第２の細長いアーチ形断熱部材を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１および第２の細長い断熱部材が外側保護被覆によって少なくとも部分的に相互連結される、請求項３に記載の方法。
6. 前記第１および第２の細長い断熱部材を境界面に沿って互いに結合させる追加工程を含む、請求項３に記載の方法。
7. 前記第１および第２の細長い断熱部材がそれぞれの第１および第２のエッジ部を有しており、前記結合させる工程が、前記それぞれの第１および第２のエッジ部を互いに結合させる、請求項６に記載の方法。
8. 前記結合させる工程が、前記それぞれの第１および第２のエッジ部をコポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液から構成される糊によって結合させる工程を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記適用する工程が、前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液を前記断熱材上にブラシ塗りする工程を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記適用する工程が、前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液を前記断熱材上に低い圧力でスプレーする工程を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記保護被覆が、箔と、プラスチックフィルムと、任意でファイバーグラス布との多層積層体を含む、請求項５に記載の方法。
12. パイプ腐食を抑制する方法であって、
    （ａ）前記パイプの周りに多孔質断熱材を配置する工程と、
    （ｂ）コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層を、前記断熱材と少なくとも部分的に前記断熱材の孔隙内とに、コーティングとして適用する工程と、
    （ｃ）前記適用されたケイ酸ナトリウム溶液層が依然として粘着性である間に、前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層に外側保護被覆を接着する工程とを含む方法。
13. 前記配置する工程が、前記パイプを第１および第２の細長いアーチ形断熱部材で取り囲む工程を含む、請求項１２に記載の方法。
14. パイプの外側表面用の複合構造であって、
    （ａ）多孔質材料から作製される断熱材を含んでおり、前記断熱材が、前記パイプの外側表面に相補的となるようにサイズ設定された内表面と、外表面とを有する、細長いアーチ形状を有しており、前記複合構造がさらに、
    （ｂ）コポリマー／ケイ酸ナトリウム層であって、この層に結合接触する前記外表面上と、前記断熱材の孔隙内とにある、コポリマー／ケイ酸ナトリウム層と、
    （ｃ）一体型複合構造を画定するようにコポリマー／ケイ酸ナトリウム層に接合された外側保護被覆とを含む複合構造。
15. 前記多孔質断熱材が、ケイ酸カルシウム、鉱物繊維、岩鉱物ウール、スラグ鉱物ウール、パーライト、ファイバーグラス、またはこれらの組合せから構成される、請求項１４に記載の複合構造。
16. 前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層が、介在層のない前記断熱材の前記外表面上に直接配置される、請求項１４に記載の複合構造。
17. 前記外側断熱表面に結合される前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液層が、７．５％〜１５％のケイ酸ナトリウムおよびエラストマーコポリマーで構成される、請求項１４に記載の複合構造。
18. 前記外側保護被覆が、金属箔と、プラスチックフィルムと、任意でファイバーグラス布との積層体から構成される、請求項１４に記載の複合構造。
19. 前記ケイ酸ナトリウム溶液が、約５７ｃＰ〜約８０，０００ｃＰにわたる粘度を有する、請求項１４に記載の複合構造。
20. 前記コポリマー／ケイ酸ナトリウム溶液が、前記断熱材の前記孔隙内に広がるのに十分な粘度を有する、請求項１４に記載の複合構造。
21. 断熱材／保護被覆複合構造の構築のためのキットであって、
    （ａ）それぞれ多孔質の外面を有する、第１および第２の細長いアーチ形断熱部材と、
    （ｂ）少なくとも前記断熱部材の外表面上とその孔隙内とに配置された、コポリマー／ケイ酸ナトリウム層と、
    （ｃ）前記断熱部材の周りに装備するための保護被覆と、
    （ｄ）前記２つの断熱部材を接合するように作用する感圧接着剤で構成された離型層と、
    （ｅ）装備された保護被覆間のクラックまたはエッジ部を封止するためのコンタクト接着剤とを含むキット。

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