(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリウレタンフォーム成形体と障壁材との一体化が簡単で効率よく行え、製造工程の簡略化と製造コスト低減化が可能なメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルおよびその製造方法の確立。【解決手段】メンブレン型タンクを設ける際に船体の内側に設置される防熱壁素材として、液密かつ気密の障壁材１と一体化したガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２との複合体からなる断熱性複合パネル３とする。発泡成形前に障壁材１の片面には、接着剤層を介してガラス長繊維マット層７を重ねて設け、このガラス長繊維マット層７にウレタン樹脂材料を含浸させた状態で発泡させる。ガラス長繊維７ａが発泡ポリウレタン中に均一に分散した状態でガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２が形成され、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２を障壁材１との接着面以外の表皮層２ａ、２ｂ、２ｃを切除し、断熱性複合パネル３を得る。【選択図】図１
2006214458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガス搬送用船舶のメンブレン型タンク用防熱壁素材として液密かつ気密の障壁材と一体の硬質ポリウレタンフォーム複合体からなり、前記障壁材はアルミニウム箔の一方の面に接着剤層を介してガラスクロスを重ねて接着一体化したものからなり、アルミニウム箔の他方の面には接着剤層を介してガラス長繊維マット層を重ねて設け、このガラス長繊維マット層にはウレタン樹脂材料を含浸させかつ発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成し、この硬質ポリウレタンフォームの前記障壁材との接着面以外の表皮層を切除したパネル状ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームと障壁材との複合体からなるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネル。
【請求項２】
請求項１に記載のメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルにおいて、前記障壁材に代えて、アルミニウム箔の両面に接着剤層を介してガラスクロスを重ねて接着一体化した障壁材を採用し、前記アルミニウム箔の片面側のガラスクロス上には接着剤層を介してガラス長繊維マット層を重ねて設け、このガラス長繊維マット層にはウレタン樹脂材料を含浸させかつ発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成し、この硬質ポリウレタンフォームの前記障壁材との接着面以外の表皮層を切除したパネル状ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームと障壁材との複合体からなることを特徴とするメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネル。
【請求項３】
アルミニウム箔の片面または両面に接着剤層を介してガラスクロスを重ね、次いで前記アルミニウム箔の片面側に接着剤層を介してガラス長繊維マット層を重ね、その上に硬質ポリウレタンフォーム材料を前記ガラス長繊維マット層に含浸させると共に発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成し、次いでガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの前記アルミニウム箔との接着面以外の表皮層を切除してパネル状に成形することからなるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液化天然ガス搬送用船舶のメンブレン型液化天然ガスタンクに防熱壁素材として用いられるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（以下、ＬＮＧと略記する。）は、比重が０．５未満という軽量の物性のため、船などに所定重量を積載するために比較的大きな容量のタンクを必要とする。またＬＮＧは、大気圧よりも僅かに大きな蒸気圧で−１６３℃という極低温の沸点を有する液体であるから、その輸送や貯蔵のためには極度の低温に耐え、かつ熱負荷に耐える強度のある防熱壁で構成する必要がある。
【０００３】
このようなＬＮＧなどの極低温の液体を大量に海上輸送する搬送船用タンクの代表的な型式としては、独立型タンクおよびメンブレン（薄膜）型タンクが知られている（特許文献１）。
【０００４】
メンブレン型タンクでは、船体構造から独立させて設ける独立型タンクの防熱壁では得られない軽量性やタンク容積の効率的な確保ができる。
【０００５】
図４を利用して説明すると、液化天然ガス搬送用船舶のメンブレン型タンクは、船体の内殻１１にＬＮＧの荷重を支持させて、できるだけ大きくタンク容量を確保すると共に、熱絶縁性、液密性および気密性を保つようにしており、タンクの周囲と船体の内殻１１の間に二重デッキ構造となるようにニッケル鋼板１０などで被覆された一次防熱壁９および二次防熱壁１２を設置し、これを介して船体に流体静力学的または流体動力学的な力を分散させて伝えかつ安全に保冷する構造である。
【０００６】
このようなメンブレン型タンクの二次防熱壁１２は、合板８にガラス繊維で補強した発泡ポリウレタンを重ね、さらにアルミニウム箔とガラスクロスを重ねた気密・液密な障壁材１を重ねた積層構造の断熱性複合パネルからなる。
【０００７】
図６に示すように、従来のメンブレン型液化天然ガスタンクに用いる断熱性複合パネルの製法を説明すると、先ず、発泡ポリウレタンを成形用の型（図示せず。）に注入して連続発泡させ、得られたＰＵＦローブ１９からなる表面に形成される凹凸や、高密度で気泡径が不均一な表皮層（スキン層）２１を切除し、成形体内部の均質な部分のみを方形状パネルにカットした発泡ポリウレタン（ＰＵＦ）成形体２０を用いている。
【０００８】
得られたパネル状の発泡ポリウレタン成形体２０の片側平面には、予め製造した障壁材２２を接着一体化して、防熱壁に液密性と気密性を付与する。
このような障壁材２２は、アルミニウム箔とガラスクロスを重ねた積層体からなり、その製法は、先ずエポキシ樹脂をガラスクロスに含浸して半硬化状態としたガラスクロスプリプレグ２３とし、これをアルミニウム箔２４の両面に重ねて加熱加圧し硬化させて、ガラス繊維強化エポキシ樹脂層２３´で両面被覆されたアルミニウム箔２４を心材とする板状の障壁材２２に成形している。
【０００９】
このようにして得られる障壁材２２の片面に、前記した方形状発泡ポリウレタン成形体２０を接着一体化して断熱性複合パネルを得ている。
【００１０】
【特許文献１】特許第２７５４１７４号公報（段落番号［０００３］、［０００４］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記した従来のメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルは、保冷材と障壁材とを一体化するときに、前処理として発泡ポリウレタン（ＰＵＦ）成形体であるＰＵＦローブの表皮層を切除して成形体内部の均質な部分のみで方形状発泡ポリウレタンを成形している。
【００１２】
ＰＵＦローブの全表面のスキン層を切除すると、発泡ポリウレタン成形体の全体積の２０〜３０％を切除することになり、このような無駄な表皮層除去処理によって防熱壁の製造効率が低下し、すなわち原料に対する製品の歩留まりが低下して断熱性複合パネル製造コストが増加するという問題点がある。
【００１３】
また、断熱性複合パネルの製造工程において、発泡ポリウレタン成形体と障壁材との一体化工程は、成形工程とは別工程の接着工程で行なうから、そのための接着剤の使用と整合（位置合わせ）および加圧と硬化の時間が必要であり、各作業に要する諸工程がパネル製造効率の低下と製造コスト高の要因となっていた。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ポリウレタンフォーム成形体と障壁材との一体化が簡単で効率よく行えるようにし、またポリウレタンフォーム成形体をできるだけ無駄なく使用して成形時の損失を少なくし、これにより製造工程の簡略化と材料使用量の低減による製造コスト低減化が可能なメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルおよびその製造方法とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、この発明では、液化天然ガス搬送用船舶のメンブレン型タンク用防熱壁素材として液密かつ気密の障壁材と一体の硬質ポリウレタンフォーム複合体からなり、前記障壁材はアルミニウム箔の一方の面に接着剤層を介してガラスクロスを重ねて接着一体化したものからなり、アルミニウム箔の他方の面には接着剤層を介してガラス長繊維マット層を重ねて設け、このガラス長繊維マット層にはウレタン樹脂材料を含浸させかつ発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成し、この硬質ポリウレタンフォームの前記障壁材との接着面以外の表皮層を切除したパネル状ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームと障壁材との複合体からなるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルとしたのである。
【００１６】
上記したように構成されるこの発明の断熱性複合パネルは、硬質ポリウレタンフォームがガラス長繊維マット層に含浸されている状態で発泡したものであるから、硬質ポリウレタンフォームにガラス長繊維が均一に分散した状態となって一体化しており、しかもガラス長繊維で強化された硬質ポリウレタンフォームは、アルミニウム箔に近接したガラス長繊維が接着剤層を介してアルミニウム箔と接着一体化している。そのために、硬質ポリウレタンフォーム全体は接着剤層を介してアルミニウム箔に対して強固に接着一体化し、硬質ポリウレタンフォーム成形後に改めて障壁材を接着する必要はなく、硬質ポリウレタンフォームは発泡成形と同時に障壁材と一体化する。
【００１７】
このようにパネル状硬質ポリウレタンフォームの片面は、ガラスクロスおよびアルミニウム箔からなる障壁材と一体化しているが、この面については硬質ポリウレタンフォームの表皮層を切除して成形する必要はなく、その分だけ硬質ポリウレタンフォームの損失が少なくなって、樹脂材料に対するパネル成形体の歩留まりが向上する。
【００１８】
また、前記課題を解決するために採用できる他の一つの手段としては、液化天然ガス搬送船のメンブレン型タンク用防熱壁素材として液密かつ気密の障壁材と一体の硬質ポリウレタンフォーム複合体からなり、前記障壁材はアルミニウム箔の両面に接着剤層を介してガラスクロスを重ねて接着一体化したものからなり、前記アルミニウム箔の片面側のガラスクロス上には接着剤層を介してガラス長繊維マット層を重ねて設け、このガラス長繊維マット層にウレタン樹脂材料を含浸させかつ発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成し、この硬質ポリウレタンフォームの前記障壁材との接着面以外の表皮層を切除したパネル状ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームと障壁材との複合体からなるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルとすることである。
【００１９】
上記したように構成される発明では、前記同様の作用でガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームが形成されるが、アルミニウム箔とガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームとは、接着剤層とガラスクロスおよびその上の接着剤層を介して接着一体化している。この場合、硬質ポリウレタンフォーム中のガラス長繊維は、接着剤層を介してガラスクロスに接着し、ガラスクロスは接着剤層を介してアルミニウム箔に接着している。
【００２０】
このようにすると各素材同士の接触面積が大きいことにより、ガラスクロスとアルミニウム箔との接着力は、ガラス長繊維とアルミニウム箔との接着力よりも強く、ガラス長繊維とガラクロスとの接着力はガラス長繊維とアルミニウム箔との接着力よりも大きい。そのために、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームは、障壁材に対してより強く接着する。
【００２１】
また、前記同様に、パネル状硬質ポリウレタンフォームの片面は、ガラスクロスおよびアルミニウム箔からなる障壁材と一体化させているので、この面について硬質ポリウレタンフォームの表皮層を切除する二次加工は必要がなく、その面について従来は除去されていた表皮の硬質ポリウレタンフォームの損失（ロス）が少なくなって、ポリウレタン材料に対するパネル成形体の歩留まり、すなわち製造効率が向上する。硬質ポリウレタンフォームのロス率の低下は、産業廃棄物の減少に繋がり、環境問題の解決に好影響を与えることになる。
【００２２】
また、前記課題を解決するために採用する他の一つの手段としては、アルミニウム箔の片面または両面に接着剤層を介してガラスクロスを重ね、次いで前記アルミニウム箔の片面側に接着剤層を介してガラス長繊維マット層を重ね、その上に硬質ポリウレタンフォーム材料を前記ガラス長繊維マット層に含浸させると共に発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成し、次いでガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームの障壁材との接着面以外の表皮層を切除してパネル状に成形することからなるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルの製造方法とすることである。
【００２３】
上記の製造方法によって、ポリウレタン材料に対するパネル成形体の歩留まり向上を図ることができ、かつ製造工程の簡単化による製造効率の高い２種の構造でメンブレン型液化天然ガスタンクの断熱性複合パネルを効率よく製造できる。
【発明の効果】
【００２４】
本願の断熱性複合パネルおよびその製造方法の発明は、液化天然ガス搬送船のメンブレン型タンクを設ける際に船体内側の防熱壁素材となる障壁材−ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム複合体を、予め障壁材と接着したガラス長繊維マット層にウレタン樹脂材料を含浸させかつ発泡させて形成したものであり、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームと障壁材との一体化が簡単でありかつ効率よく行えるものになり、またポリウレタンフォームを無駄なく使用して成形時の損失を少なくしているから、製造工程の簡単化と成形材料の低減により製造コストを低減できるメンブレン型液化天然ガスタンクの断熱性複合パネルおよびその製造方法となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態は、液化天然ガス搬送船のメンブレン型タンクを設ける際に船体の内側に設置される防熱壁素材として用いられるものであり、すなわち液密かつ気密の障壁材１と一体化したガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２との複合体からなる断熱性複合パネル３である。
【００２６】
図２に示すように障壁材１は、アルミニウム箔４の一方の面に接着剤層５ａを介してガラスクロス６を重ねて一体化している。
【００２７】
図１に示すように、断熱性複合パネル３を製造するには、障壁材１を方形状パネル（６面体）の成形型に入れ、その片面（図中の上面）上にガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２を発泡成形する。
【００２８】
図１及び図２に示すように、発泡成形前に障壁材１の片面（図中の上面）には、接着剤層５ｂを介してガラス長繊維マット層７を重ねて設けておき、このガラス長繊維マット層７にウレタン樹脂材料を含浸させた状態で発泡させる。
このようにすると、図３に示すようにガラス長繊維７ａが発泡ポリウレタン中に均一に分散した状態でガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２が形成される。
【００２９】
次に、成形型から方形状パネル（６面体）を取り出し、図１に示すようにガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２を障壁材１との接着面以外の５面（図１の断面では２方の側壁面と上面の合計３方の面を示す。）について、その表皮層２ａ、２ｂ、２ｃを切除すると、パネル状ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２と障壁材１との複合体からなるメンブレン型液化天然ガスタンクの断熱性複合パネル３が得られる。
【００３０】
前記の表皮層２ａ、２ｂの切除を行うときには、障壁材１の縁部分を同時に切除してもよいが、成形型内の中央に障壁材を置いてウレタン樹脂材料を発泡成形することにより、障壁材１からはみ出たポリウレタンフォームのみを切除してもよい。
【００３１】
このようにすると、前述の従来技術では６面体の方形状硬質ポリウレタンフォームの６面全部の表皮層を切除することにより、全体積の２０〜３０％の体積が損失していたのに対して、その約１／３が切除しなくてもよくなり、成形材料の効率のよい利用ができる。
【００３２】
図３に示すように、得られたパネル状のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２と障壁材１との複合体からなる断熱性複合パネル３は、ポリウレタンフォームの表面に合板８を接着一体化してメンブレン型タンク用防熱壁素材として用いられる。
【００３３】
実施形態の障壁材１のアルミニウム箔４は、軽量で気密性に優れた金属材料であることにより採用されたものであるが、例えば７０μｍ程度の厚さのものであってよく、天然ガスの主成分であるメタンガスの液化温度（−１６２℃）で脆性破壊を起こさないように周知の低温耐性の良い純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものを選択的に採用すればよい。
【００３４】
また、実施形態に用いる接着剤５ａ、５ｂの種類は、特に限定されるものではないが、好ましくは硬質ポリウレタンフォームとよく接着するポリウレタン系の接着剤を採用することが好ましい。また、接着剤の形態は、塗布用の液剤の他、ポリラミネート用のフィルムなどであってもよい。
【００３５】
また、実施形態に用いるガラスクロス６としては、ＦＲＰ用に用いられるストランドで織られた布の形態のものを適用できるが、その織り方は特に限定されるものではなく、例えば平織ガラスクロス（２００〜４００ｇ/ｍ2）を用いたものを採用しても好ましい結果を得ている。
【００３６】
実施形態に用いたガラス長繊維マット層７は、ガラス繊維の長いストランド（長繊維をある程度まとめて束にしたものであり、繊維長は特に限定されない。）を交錯させて緩くバインダーで固定したガラス繊維製マットの単層または複数層を重ねたものからなる。このものは液状のポリウレタン樹脂の含浸を速く行えるように、そしてポリウレタン樹脂を発泡した際に、長繊維が発泡ポリウレタン樹脂中に均一分散するように、好ましくは１００〜７００ｇ／ｍ2程度、より好ましくは２００〜４００ｇ／ｍ2程度の量を使用する。
【００３７】
障壁材１のアルミニウム箔４は、ガラス長繊維マット層７のガラス長繊維７ａの一部と接着しており、このガラス長繊維７ａが埋設されているガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２とも一体化する。
このように製造すると、ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２と障壁材１とを別工程で接着する工程が必要なくなる。
【００３８】
また、ガラス長繊維マット層７のうち、アルミニウム箔４に接している部分には、ガラス長繊維７ａが比較的密集して接着剤層５ｂと一体化して硬質化するから、障壁材１として充分な硬さに形成される。
【００３９】
そのため、従来技術のように、アルミニウム箔にガラスクロスにエポキシ樹脂を染み込ませ、このプリプレグを加熱加圧して板状の障壁材を作製しておくという煩雑な作業コストを多く要する障壁材の製造工程を省略することができる。
【００４０】
図４に示すように、これを用いた液化天然ガス搬送用船舶のメンブレン型タンクは、船体の内殻１１の上に浮陸調整と絶縁を兼ねた接着剤としてロープ状樹脂１５を敷設し、その上にガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム２´に合板８´を重ねて接着一体化した一次防熱壁９を設け、この一次防熱壁９と二次防熱壁１２とを接着剤層を介して一体化して防熱板１３を構成し、その上を極低温のＬＮＧが接する面に厚さ０．７ｍｍの熱吸収率の小さいニッケル（３６％）鋼板１０で被覆している。このような構造の防熱板１３の二次防熱壁１２の要部として、実施形態の断熱性複合パネル３を使用している。
【００４１】
上記の実施形態では、一次防熱壁の表面に熱吸収率の小さいニッケル鋼板（平板）を使用したものを説明したが、これに代えて一次防熱壁にコルゲーションと呼ばれる格子状のひだを形成し、これにより冷却熱などの熱変動と航海中の船体変形による伸縮を吸収する実施形態であってもよい。
【００４２】
次に図５に示すように、この発明の第２実施形態は、第１実施形態における障壁材１に代えて、アルミニウム箔４の両面に接着剤層５ａ、５ｂを介してガラスクロス６、６´を重ねて接着一体化した構造の障壁材１４を用いたものである。
【００４３】
図中、アルミニウム箔４の上面側のガラスクロス６´の上には接着剤層５ｃを介してガラス長繊維マット層７を重ねて設け、このガラス長繊維マット層７にウレタン樹脂材料を含浸させかつ発泡させてガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームを形成する。
【００４４】
得られた硬質ポリウレタンフォームの障壁材１４との接着面以外の表皮層（５面）を切除すると、パネル状のガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム（図示せず。）と障壁材１４との複合体からなるメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルが得られる。
【００４５】
このものは、硬質ポリウレタンフォーム中のガラス長繊維のうち、接着剤層５ｃに接近しているものがこの接着剤層５ｃを介してガラスクロス６´に確実に接着しており、ガラスクロス６´はその下方の接着剤層５ｂを介してアルミニウム箔４によく接着しているから、アルミニウム箔４に直接に接着剤層５ｂを介してガラス長繊維を接着するよりも各層構成素材同士が確実に接着し、そのためにガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォームは、障壁材１４に対してより強く接着一体化したものになる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の製造方法の各工程を示す流れ図
【図２】第１実施形態の障壁材を示す断面図
【図３】障壁材に対する硬質ポリウレタンの発泡後の工程を示す断熱性複合パネルの断面図
【図４】実施形態の使用状態を示す液化天然ガス搬送用船舶のメンブレン型タンクの説明図
【図５】第２実施形態の障壁材を示す断面図
【図６】従来例の製造方法の各工程を示す流れ図
【符号の説明】
【００４７】
１、１４、２２  障壁材
２  ガラス繊維強化硬質ポリウレタンフォーム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２１  表皮層
３  断熱性複合パネル
４、２４  アルミニウム箔
５ａ、５ｂ、５ｃ  接着剤層
６  、６´  ガラスクロス
７  ガラス長繊維マット層
７ａ  ガラス長繊維
８  合板
９  一次防熱壁
１０  ニッケル鋼板
１１  内殻
１２  二次防熱壁
１３  防熱板
１５  ロープ状樹脂
１９  ＰＵＦローブ
２０  発泡ポリウレタン成形体
２１  表皮層
２３  ガラスクロスプリプレグ
【図１】
2006214458.tif 000003
【図２】
2006214458.tif 000004
【図３】
2006214458.tif 000005
【図４】
2006214458.tif 000006
【図５】
2006214458.tif 000007
【図６】
2006214458.tif 000008