NO149344B - Laminat samt fremgangsmaate for fremstilling av slikt laminat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et laminat som nærmere angitt i ingressen til krav 1. Videre angår den en forbedret fremgangsmåte som nærmere angitt i ingressen til krav 5.

Ved fremstilling av isolerte, kryogeniske beholdere, særlig slike som er egnet for lagring eller transport av fly-tendegjort naturgass og andre kryogeniske væsker, er det ofte en vesentlig fordel å anvende en isoleringsteknikk som ofte går under betegnelsen spiralformingsteknikken (the spiral gene-ration technique) . Denne -teknikk fremgår av US patenter 3 206 899, 3 337 384, 3 879 254 og 3 874 983. Varmeisolasjon på en kryogenisk beholder utsettes for store påkjenninger som skyldes den store temperaturforskjell mellom isolasjonen beliggende nær beholderveggen og isolasjonen beliggende i avstand fra beholderveggen. Laminatkonstruksjoner som benytter en hul-

let bæreduk, såsom en glassfiberduk med åpen binding har vært benyttet i langstrakte skumstrimler eller laminerte skumstrim-melplater for anvendelse i spiralformings-isolasjonsprosessen. Vanligvis fremstilles slike laminater i lengder som er tilpas-

set for transport, f.eks. i lengder på ca. 5 meter. Det full-stendige laminat består vanligvis av en ytre hud, f.eks. et aluminiumark som er bundet til en skumstrimmelplate som igjen er bundet til en forsterkende glassfiberduk. Et antall skum-strimmelplater kan være kantforbundet til duken og en ytterli-

gere duk bundet til strimmelplatene på steder i avstand fra aluminiumhuden. De laminerte isolasjonsstrimler blir deretter innbyrdes forbundet vanligvis ved varmesveising ende mot ende slik at der dannes en isolasjons-laminatstrimmel som deretter vikles rundt beholderen som skal isoleres idet de tilstøtende viklinger forbindes innbyrdes kant mot kant. Ovennevnte fremgangsmåte krever omfattende utstyr. Der kreves et apparat for laminering av skumelementer og den mer eller mindre sentralt anordnede forsterkningsduk. Ytterligere apparater kreves for å forbinde innbyrdes de kortere laminerte stykker ende mot ende,

for å påføre den metalliske eller ytre overflatehud samt en hullet forsterkningsduk på et sted parallelt med og i avstand fra aluminiumhuden.

Det nye og særegne ved laminatet og fremgangsmåten

ifølge foreliggende oppfinnelse fremgår av karakteristikken til ovennevnte selvstendige patentkrav.

Den omstendighet at der ifølge ovennevnte nye trekk ikke foreligger noen synlig spalte mellom tilstøtende ender av isolasjonselementene i laminatet er spesielt ønskelig i forbindelse med spiralforming idet et mulig bruddsted derved blir eliminert, og man får et fullstendig laminat med vesentlig større stivhet enn den man ville få dersom en synlig spalte var tilstede.

Ytterligere trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgår av følgende beskrivelse i sammenheng med tegningen, hvor: Figur 1 og 2 skjematisk viser fremgangsmåten og laminatet ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 3 er et enderiss av et laminat i henhold til foreliggende oppfinnelse. Figur 4 er et enderiss av en alternativ utføringsform av et laminat i henhold til foreliggende oppfinnelse. I figur 1 og 2 er skjematisk vist et grunnriss og et oppriss av et lamineringsapparat generelt angitt ved henvis-ningstallet 10. Apparatet 10 omfatter en langstrakt ramme 11 med en første ende eller innløpsende 12 og en andre eller utløps-ende 13. Apparatet 10 har et antall stort sett parallelle transportørruller 14 anordnet med innbyrdes avstand fra den første ende 12 til den andre ende 13. Et forsterknings-tilførselsorgan 15 eller en forsterkningsdukrull er opplagret nær den første ende 12. Et tilførselsorgan 16 for filamentforsterkning er anordnet nær tilførselsorganet 15. Tilførselsorganet 16 tilveiebringer en forsterkningspart såsom en glassfiber-trådbunt eller liknende. Apparatet 10 har et første par tilførselsruller henholdsvis 17 og 18. Tilførselsrullene 17 og 18 er anordnet i et stort sett parallelt innbyrdes forhold og strekker seg stort sett vinkelrett på transportørrullene 14. Et skjøteorgan 19 er anordnet mellom tilførselsrullene 17 og 18 og den andre ende 13. Skjøteorganene ligger nær ved rullene 17 og 18. Skjøteorganene omfatter fire trykkruller angitt ved henvisningstallene 21. De fire ruller 21 er parallelle med rullene 17-og 18, idet aksene til to av rullene 21 ligger tilnærmet i samme plan som aksen til rullen 17 og aksene til to av rullene 21 ligger tilnærmet i samme plan som aksen til rullen 18. En varmeplate 23 er anordnet stort sett mellom rullparene 21 og strekker seg vertikalt fra et plan som inneholder rullens 14 akse og er stort sett parallelt med et plan som inneholder rullens 17 akse og tilstøtende ruller 21 og et plan som inneholder rullens 18 akse og dens tilstøtende rullpar 21. En energi-kilde 24 såsom en elektrisk kabel er i driftsmessig forbindelse

med varmeorganet eller platen 23. Et par trykk- eller binderuller 25 er anordnet stort sett på motsatte sider av rammen 11 og strekker seg i en retning stort sett parallelt med rullene 21. Rullene

25 ligger nær rullene 21 og fjernt fra rullene 17 og 18. En laminat- eller hudpåføringsenhet 27 er anordnet nær skjøtorganet 19

og den andre ende 13. Hudpåføringsenheten 27 omfatter et hudtil-førselsorgan eller en hudtilførselsrull 28 som er opplagret på rammen 11, en første løperull 29 som er anordnet fjernt fra rullene 2 5 og en andre løperull 31 som er anordnet stort sett nær en rull 25. Aksene til rullene 28, 29 og 31 er parallelle med aksene til rullene 21. Mellom rullene 29 og 31 er anordnet tre trykkruller 32 som ettergivende strekkes mot midten av rammen 11. En varmeplate 34 er anordnet mellom rullene 32 og rammens 11 andre

ende 13. Varmeplaten har en plan anleggsflate mot arbeidsstykket, hvilken anleggsflate ligger i et plan som er stort sett vinkelrett på et plan gjennom rullene 14 og strekker seg fra rammens 11 førs-te ende 12 til dens andre ende 13. Mellom platen 34 og den andre ende 13 er anordnet en trykk- eller binderull 35 hvis akse er stort sett parallell med rullens 18 akse. En hud eller bane 36 løper fra rullen 28 over løperullene 29 og 31 og under rullene 32 og platen 34 og binderullen 35. Et forsterkningshudpåførende or-gan 38 er anordnet stort sett rett overfor hudpåføringsorganet 27. Organet 38 omfatter en tilførselsrull 39 som er dreibart opplagret på rammen 11, et antall trykkruller 41 som er anordnet mellom rullen 17 og den andre ende 13, en varmeplate 42 med en flate for anlegg mot arbeidsstykket, hvilken flate er anordnet parallelt med

og motsatt anleggsflaten til flaten 34. "En forsterkningsduk 44 avvikles fra rullen 39 og løper under rullene 41. Platen 42 er anordnet mellom rullene 41 og rullen 25. Et par drivruller 46 og 47 er anordnet på rammen 11 på et sted mellom rullen 41 og den andre ende 13. Drivrullenes 46 og 47 akser er stort sett parallelle med aksene til rullene 17 og 18. Et første langstrakt, stort sett rektangulært, syntetisk skumharpiks-isolasjonselement 51 er anordnet mellom drivrullene 46 og 47. Elementet 51 har en første ende 52 og en andre ende som ikke er vist. Et andre lang-

strakt, stort sett rektangulært skumelement 51a er anordnet nær elementet 51 og har en første ende 52a og en andre ende som ikke er vist. En forsterkningsduk 53 er anordnet mellom elementene 51 og 51a. Duken 53 er avviklet fra tilførselsrullen 15. Endene 52 og 52a er forskjøvet i forhold til hverandre, idet et tredje skumelement 51b har en første ende 52b og en andre ende 51b'. Enden 51b' ligger helt inntil enden 52 og i tett anlegg mot denne. Enden 52a er anordnet tilnærmet midt mellom endene 52b og 51b<1> til det tredje element 51b. Et fjerde isolasjonselement 51d med en ende 52d er anordnet stort sett koaksialt med elementet 51a og endene 52d og 52a butter tett mot hverandre. Et element 51c er tilsvarende anordnet inntil elementet 51b. Utenfor rammen er isola-sjonselementer 51x og 51y.

Ved drift av apparatet 10 dreier drivrullene 17 og 18, 46 og 47 i en retning som antydet ved pilene, hvorved isolasjonselementene 51 beveges i en retning fra den første ende 12 mot den andre ende 13. En duk 53 fra tilførselsorganet 16 anordnes mellom motstående elementer, såsom elementene 51 og 51a, idet elementenes endepartier er aksielt forskjøvet på en slik måte at endene på elementer som ligger an mot hverandre side mot side ikke har ender som ligger like overfor hverandre. Drivrullene 17 og 18 tvinger isolasjonselementene over varmeplaten 23. Rullene 21 tvinger elementene til anlegg mot platen 23 hvor tilstøtende overflater oppvarmes til en termoplastisk tilstand. Elementene og forsterkningsduken løper så mellom trykkrullene 25 som tvinger de nylig varme-plastifiserte overflater på isolasjonselementene 51 og 51a sammen og innkapsler duken 53, hvoretter avkjøling fast forener både de tilstøtende iso-las jonselementer og duken til et enhetlig legeme. Platen 42 varme-plastif iserer overflaten på et tilstøtende isolasjonselement som løper under rullene 41, og forsterkningsduken 44 forbindes med det således formede laminat. Hudmaterialet fra rullen 28 løper over løperullene 29 og 31 og plaseres. på en overflate på et isolasjonselement fjernt fra den overflate som mottar overflaten til duken 44 og under varmeplaten 34, hvor en organisk, dampugjennomtrengelig bane eller hud fordelaktig påføres isolasjonselementets overflate hvorved fremkommer et fullstendig laminat 55. Rullene 17 og 18 arbeider med en noe høyere overflatehastighet enn rullene 46 og 47, idet forskjellen i overflatehastighet fordelaktig kan være i størrelsesorden 1 til 5 %. Den forskjellige overflatehastighet til rullparet 17 og 18 og rullparet 46 og 47 bevirker at tilstøten-de ender på isolasjonselementene butter mot hverandre uten synlig spalte, hvorved der fremkommer et fullstendig laminat med vesentlig større stivhet enn man ville oppnådd dersom en synlig spalte ble tillatt.

På figur 3 er skjematisk vist et enderiss av et laminat i henhold til foreliggende oppfinnelse som generelt er angitt ved henvisningstaHet 60. Laminatet 60 omfatter et første varmeisolert legeme 61 og et andre varmeisolert legeme 62. Lege-mene 61 og 6? tilsvarer elementene 51 og 51a vist i figur 1, idet de har en hullet forsterkningsduk 63 såsom en glassfiberduk. Elementene 61 og 62 er varmsveiset til hverandre og til duken 63.

En hud 64 er anordnet på én av overflatene til elementet 60 og strekker seg stort sett parallelt med forsterkningsduken 63. Huden 64 omfatter et dampugjennomtrengelig lag 65, f.eks. en alumi-niumplate eller -folie og varmepåvirkbart bindemiddel 66, som på fordelaktig måte forbinder metallet 65 med skumlegemet 62. En hullet (foraminous) forsterkning 67 såsom en glassfiberduk er vist festet til isolasjonselementet 61 på et sted i avstand fra og parallelt med huden 64. Forsterkningen 67 kan med fordel strekke seg utenfor skumlegemene i figur 3 for sammenskjøting av laminater i et kant mot kant-forhold ved varmesveising. Forsterkningen brettes 90°, enten mot eller bort fra huden 64 for å danne ytterligere forsterkning av kant mot kant-sveisen. Dersom slik forsterkning er unødvendig kan alternativt forsterkningen være mindre enn bredden av legemet 62.

Forsterkningen 67 anvendes med fordel der laminatet anvendes ved kryogen isolasjon med metallhud vendt ut fra beholderen som skal isoleres. Duken eller forsterkningen 67 bidrar til å minske oppsprekking av skummet som følge av den lave temperatur. En forsterkning såsom 67 bidrar også til å avstive laminatet slik at det trenger mindre understøttelse når det tilføres fra lamine-ringsutstyret til beholderen som skal isoleres. Valget av den spesielle variant og tykkelse av skumforsterkningsduk, dampsperre og liknende vil avhenge av laminatets endelige anvendelsesformål. For de fleste anvendelser har en imidlertid funnet at polystyren-skum, fortrinnsvis av den ekstruderte variant, aluminiumhuder med et varmepåvirkbart bindemiddel såsom en etylen-akrylsyre-kopolymer inneholdende omtrent 15 vektprosent akrylsyre og forsterkninger i form av en glassfiberduk med åpen binding, vil være tilfredsstil-lende for mange kryogene anvendelser.

På figur 4 er skjematisk vist et enderiss av en alternativ utføringsform av et laminat ifølge foreliggende oppfinnelse, generelt angitt ved henvisningstaHet 70. Laminatet 70 på figur 4 er av liknende konstruksjon som laminatet på figur 3 og omfatter et første syntetisk skumharpiks-isolasjonslegeme 71, et andre syntetisk harpikslegeme 17 som er anordnet stort sett side mot side i forhold til legemet 71. Første og andre forsterknings-duker 73 og 74 er anordnet i et område av en varmesveis mellom le-gemene 71 og 72. En kaldside-forsterkningsduk. 75 er forbundet med legemet 71 i avstand fra forsterkningsdukene 73 og 74. Den damp-ugjennomtrengelige flate 76 er festet til legemet 72 på et sted stort sett nær forsterkningsduken 73 og 74 og i avstand fra duken 75. Den dampugjennomtrengelige hud 76 er av stort sett samme konstruksjon som huden 65 på figur 3. En første filamentforsterkning

77 er anordnet i skumlegemet 72 nær en kant på legemet 72 og huden 76. Filamentforsterkningen 77 er fortrinnsvis glassfiberbunt, bånd eller en metalltråd, f.eks. ståltråd. En slik forsterkning kan lett opptas under lamineringstrinnet ved å føre frem filament-forsterkningen såsom den som avgis fra tilførselsorganet 16 på figur 1, og kontinuerlig varmelaminere på de ønskede steder. Etter valg kan slik filamentforsterkning forvarmes ved hjelp av varm gass såsom varm luft eller strålingsvarme før den innføres til laminerings-spalten eller trykksonen. Liknende forsterkning 78 er anordnet ved den motstående kant på partiet 72 stort sett nær huden 46. For ytterligere filamentforsterkning er elementer 79, 81, 82 og 83 anordnet med forsterkninger 79, 81 stort sett nær en kant på laminatet 70 og forsterkninger 82 og 83 nær den motsatte kant. Filamentfor-sterkningene 79, 81, 82 og 83 er anordnet stort sett nær forsterkningene eller dukene 73 og 74. Selv om seks filamentforsterkninger er antydet i laminatet 70 på figur 4, er laminatets håndte-ringsegenskaper for mange anvendelser vesentlig forbedret ved til-setting av én eller flere forsterkninger. Størrelsen og plaserin-gen av filamentforsterkningene er avhengig av behandlingen av laminatet før og etter at det installeres på sin endelige plass som et isolasjonselement. Dersom laminatene skal installeres i ekva-torområdet på en kuleformet tank og krumningsradien gjennom hvilken laminatet vil bli bøyet er stor, er forsterkningsfilaraenter ikke nødvendige. Dersom imidlertid laminatet, som følge av til-stedeværelsen av den bestående konstruksjon, må gjennomgå vesentlig bøyning, slik de må oppta når spiralviklingene nærmer seg pol-

området på en kuletank, kan forsterkninger såsom 77, 79 og 81

være meget ønskelige for å hindre brudd eller spredning av de sammentrykte buttskjøter mellom tilstøtende skumlegemer. Dersom laminatet før det når sin endelige plass først må bøyes i én retning om en relativt kort radius og deretter bøyes i motsatt retning om en tilsvarende kort radius, vil forsterkningene 78, 81, 82 og 83 anvendes i strekk for én bøyning mens forsterkningene 77, 79 og 81 benyttes for bøyning i motsatt retning. valget av de forskjellige filamentforsterkninger som benyttes er således avhengig av de spesielle belastninger som det spesielle laminat må kun-ne motstå under montering og/eller drift, ved laminatet på figur 4 benyttes fortrinnsvis to forsterkningselementer eller -duker 73 og 74. Bruken av to forsterkningselementer forenkler laminerings-prosessen ved at hver side av lamineringsplaten eller varmeforseg-lingsplaten, såsom platen 23 på figur 1 og 2, kan holdes ved stort sett samme temperatur og smeltnings- eller mykningsgraden for skummet på partiene 71 og 72 blir tilnærmet den samme.

Claims (8)

1. Laminat av et antall langstrakte, syntetiske skumharpikslegemer, hvilket laminat omfatter et første antall langstrakte, stort sett rektangulære skumharpikslegemer, et andre antall langstrakte, stort sett rektangulære, syntetiske harpikslegemer, et forsterkningselement (53) anordnet mellom det første og annet antall legemer, idet det første og annet antall legemer er anordnet i et stort sett parallelt, side-mot-side-arrangement og med motstøtende sider forbundet, og idet et hudelement (36) som er stort sett ugjennomtrengelig for organiske damper er anordnet stort sett parallelt med forsterkningselementet og forbundet med de første legemer på et sted i avstand fra forsterkningselementet, karakterisert ved at det første antall syntetiske harpikslegemer (51, 51b) er anordnet ende mot ende, at det andre antall legemer (51a,51d) også er anordnet ende mot ende, at de motstøtende ender (51b<1>, 52) av det første antall legemer og de motstøtende ender (52a, 52d) av det annet antall legemer er presset mot hverandre med tilstrekkelig kraft til at der ikke foreligger noen synlig spalte mellom tilstøtende ender, idet det første og annet antall legemer hvert har et antall steder der naboelementer støter mot hverandre, og at de tilstøtende steder på det første antall legemer og det annet antall legemer er aksielt forskjøvet i forhold til hverandre.

2. Laminat som angitt i krav 1, karakterisert ved at det damp-ugjennomtrengelige hudelement (36) er et metall.

3. Laminat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at skumlegemene er varmesveiset.

4. Laminat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved en forsterkningsduk (44) som er stort sett parallell med og i avstand fra hudelementet (36).

5. Fremgangsmåte for fremstilling av et laminat inneholdende et syntetisk, harpiksholdig, varmeisolert skumplast fra et. antall langstrakte, stort sett rektangulære skumplast-isola-sjonslegemer, en hullet forsterkningsstrimmel og en stort sett gass-ugjennomtrengelig kledning, omfattende tilveiebringelse av den hullete forsterkningsstrimmel med en bredde tilnærmet lik bredden av den ønskede skum-isolasjonsstrimmel, tilveiebringelse av et første syntetisk, harpiksholdig, langstrakt skum-isolasjonslegeme, plassering av en flate på det første legeme inntil forsterkningsstrimmelen, plassering av et andre langstrakt plastskum-isolasjonslegeme inntil en motsatt flate på forsterkningsstrimmelen slik at strimmelen innesluttes mellom det første og andre legeme, karakterisert ved at til-støtende ender av det første og andre legeme forskyves innbyrdes langs strimmelens lengde, plassering av et tredje skum-isolasjonslegeme ende mot ende inntil det første legeme slik at forsterkningsstrimmelen innesluttes mellom det første og tredje legemet og det andre legemet, fastholding av motstøtende ender av det første og tredje legemet under trykk som er tilstrekkelig til at der ikke foreligger noe synlig rom mellom endene, sammen-skjøting mellom det første legemet og det andre legemet og mellom det første legemet og det tredje legemet, og befestigelse av den stort sett gass-ugjennomtrengelige kledning på overflaten til det første og tredje legemet i avstand fra forsterkningsstrimmelen.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at laminatet påføres en forsterkningsduk stort sett nær og parallelt med hullstrimmelen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at den damp-ugjennomtrengelige duk er et metall.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, 6 eller 7, karakterisert ved at skumisolasjonslegemene er sammenskjøtet ved varmesveising.