(57)【要約】【課題】複層断熱パネルを構成する硬質ポリウレタンフォーム層内部におけるクラックの発生を抑制可能な複層断熱パネルの製造方法を提供する。【解決手段】フェノールフォーム層１、金網２、硬質ポリウレタンフォーム層３、アルペットシート４の順に積層され、かつ硬質ポリウレタンフォーム３が水発泡により製造される、複層断熱パネルの製造方法であって、すでに形成されているフェノールフォーム層１と金網２の表面に、硬質ポリウレタンフォーム層３を形成するために発泡原液が注入される閉じた注入空間１０を形成し、この注入空間１０の側面から発泡原液吐出用の高圧発泡機１１のノズル１２を水平状態に挿入し、発泡原液の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定したことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノールフォーム層、金網、硬質ポリウレタンフォーム層、保護シートの順に積層され、かつ硬質ポリウレタンフォームが水発泡により製造される、複層断熱パネルの製造方法であって、
すでに形成されているフェノールフォーム層と金網の表面に、硬質ポリウレタンフォーム層を形成するために発泡原液が注入される閉じた注入空間を形成し、
この注入空間の側面から発泡原液吐出用の高圧発泡機のノズルを水平状態に挿入し、
発泡原液の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定したことを特徴とする複層断熱パネルの製造方法。
【請求項２】
前記ノズルは、円筒状で内径が１７〜２１ｍｍ、長さが２００〜３００ｍｍに設定され、かつ、先端部において、吐出口が下向きに形成されることを特徴とする請求項１に記載の複層断熱パネルの製造方法。
【請求項３】
発泡原液のクリームタイムが、前記注入空間への発泡原液注入時間よりも速くならないように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複層断熱パネルの製造方法。
【請求項４】
フェノールフォーム層、金網、硬質ポリウレタンフォーム層、保護シートの順に積層され、かつ硬質ポリウレタンフォームが水発泡により製造される、複層断熱パネルの製造方法であって、
前記硬質ポリウレタンフォーム層を形成するために発泡原液が注入される、上部が解放された注入空間を形成し、
この注入空間の上部側面から発泡原液吐出用の高圧発泡機のホースを水平状態に載置して吐出口が注入空間側を向くようにし、
発泡原液の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定したことを特徴とする複層断熱パネルの製造方法。
【請求項５】
前記発泡原液にはエアーローディングされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の複層断熱パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノールフォーム層、金網、硬質ポリウレタンフォーム層、保護シートの順に積層される複層断熱パネルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
かかる複層断熱パネルは、例えば、ＬＮＧ船（liquefied natural gas carrier）に搭載されるＬＮＧタンクに用いられている。ＬＮＧタンクは極低温のＬＮＧガス（液化天然ガス）が充填されるため、上記の複層断熱パネルが用いられる。
【０００３】
図１は、複層断熱パネルＡの断面構造を示す図であり、フェノールフォーム（ＰＲＦ）層１、金網２、硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）層３、保護シート４の順に積層されている。標準的には、パネル全体の平面的なサイズは、１２００ｍｍ×８００ｍｍであり、厚みは、ＰＲＦ層１が２００ｍｍ、ＰＵＦ層３が１２０ｍｍである。
【０００４】
発泡原液の成分については、下記特許文献１に開示されているように、ポリオール化合物を主成分とするウレタン原液とポリイソシアネートにより構成され、これらを加圧状態で高圧発泡機のミキシングヘッドに供給し、吐出口から吐出させる。発泡剤としてよく用いられているのは、代替フロンガス（ＨＦＣ−２４５ｆａ／３６５ｍｆｃ比８０／２０）であるが、環境問題を考慮して、水発泡が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、水発泡の場合は、発泡時の内部温度が高くなり、大きな応力がかかるため、図１のＢに示すように、ＰＲＦ層の近傍で、ＰＵＦ層内部にクラックが発生しやすくなる。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、複層断熱パネルを構成する硬質ポリウレタンフォーム層内部におけるクラックの発生を抑制可能な複層断熱パネルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る複層断熱パネルの製造方法は、
フェノールフォーム層、金網、硬質ポリウレタンフォーム層、保護シートの順に積層され、かつ硬質ポリウレタンフォームが水発泡により製造される、複層断熱パネルの製造方法であって、
すでに形成されているフェノールフォーム層と金網の表面に、硬質ポリウレタンフォーム層を形成するために発泡原液が注入される閉じた注入空間を形成し、
この注入空間の側面から発泡原液吐出用の高圧発泡機のノズルを水平状態に挿入し、
発泡原液の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
この構成による製造方法の作用・効果を説明する。すでに前工程で製造済みのフェノールフォーム層と金網が積層されている表面に、硬質ポリウレタンフォーム層が形成される。かかる層を形成するための注入空間は、閉じた空間として設定される。注入空間は、例えば、高さ１２０ｍｍ×縦８００ｍｍ×横１２００ｍｍの平べったい直方体空間もしくは図２の上下面が曲面である空間として形成される。この注入空間の側面（この場合は、高さ１２０ｍｍ）から高圧発泡機のノズルを水平状態に挿入する。そして、吐出時の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定している。すなわち、吐出時の勢いを従来よりも抑制した状態で吐出させる。高圧発泡の場合、空気（泡）を巻き込みやすくなるため、これがクラック発生の原因になるが、前述の条件下で吐出時の勢いを抑制することで、水発泡においてクラックが発生しないことを本発明者らは見出したものである。
【００１０】
吐出量は４０ｋｇ／分以下とすることで、空気の巻き込みを抑制し、クラックの発生を防止しやすくなる。好ましくは、３０〜４０ｋｇ／分であり、より好ましくは、３５〜４０ｋｇ／分である。これにより、注入時間とのバランスも考慮して行うことができる。
【００１１】
本発明に係るノズルは、円筒状で内径が１７〜２１ｍｍ、長さが２００〜３００ｍｍに設定され、かつ、先端部において、吐出口が下向きに形成されることが好ましい。
【００１２】
ノズルの大きさは上記に設定することで、前述の吐出条件を設定しやすくなる。また、ノズルは側面から水平状態に挿入されるが、吐出口はノズルの先端部において下向きになっている。ノズルの先端からそのまま水平方向に発泡原液を吐出させると、空気の巻き込みが生じやすくなる。そこで、上記のように吐出口を下向きに形成することで、原液の流れを水平方向から垂直方向に変換させ、勢いを抑制することができる。従って、空気の巻き込みを抑制することができる。
【００１３】
本発明において、発泡原液のクリームタイムが、前記注入空間への発泡原液注入時間よりも速くならないように設定されていることが好ましい。これにより、できるだけ均一な発泡状態を実現することができる。
【００１４】
上記課題を解決するため本発明に係る別の複層断熱パネルの製造方法は、
フェノールフォーム層、金網、硬質ポリウレタンフォーム層、保護シートの順に積層され、かつ硬質ポリウレタンフォームが水発泡により製造される、複層断熱パネルの製造方法であって、
前記硬質ポリウレタンフォーム層を形成するために発泡原液が注入される、上部が解放された注入空間を形成し、
この注入空間の上部側面から発泡原液吐出用の高圧発泡機のホースを水平状態に載置して吐出口が注入空間側を向くようにし、
発泡原液の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定したことを特徴とするものである。
【００１５】
この構成による製造方法の作用・効果を説明する。硬質ポリウレタンフォーム層を形成するための注入空間は、上部が開放された空間として設定される。この注入空間の上部側面から高圧発泡機のホースを水平状態に載置して、吐出口が注入空間側を向くようにセットする。そして、吐出時の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下になるように設定している。すなわち、吐出時の勢いを従来よりも抑制した状態で吐出させる。高圧発泡の場合、空気（泡）を巻き込みやすくなるため、これがクラック発生の原因になるが、前述の条件下で吐出時の勢いを抑制することで、水発泡においてクラックが発生しないことを本発明者らは見出したものである。
【００１６】
本発明において、前記発泡原液にはエアーローディングされることが好ましい。エアーローディングを行うことで、複層断熱パネルの表面（保護シート側）にシワが形成されることを防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る複層断熱パネルの断面構造を示す図
【図２】発泡するときの構成を示す図（ノズルの例）
【図３】発泡するときの構成を示す図（ホースの例）
【図４】ローディング機構を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る複層断熱パネルの製造方法の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、複層断熱パネルの断面構造を示す図である。
【００１９】
かかる複層断熱パネルは、例えば、ＬＮＧ船（liquefied natural gas carrier）に搭載されるＬＮＧタンクに用いられている。ＬＮＧタンクは極低温のＬＮＧガス（液化天然ガス）が充填されるため、上記の複層断熱パネルが用いられる。
【００２０】
図１は、複層断熱パネルＡの断面構造を示す図であり、フェノールフォーム（ＰＲＦ）層１、金網２、硬質ポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）層３、アルペットシート（アルミラミネートポリエチレンテレフタレート樹脂シート：保護シートに相当）４の順に積層されている。標準的には、パネル全体の平面的なサイズは、１２００ｍｍ×８００ｍｍであり、厚みは、ＰＲＦ層１が２００ｍｍ、ＰＵＦ層３が１２０ｍｍである。
【００２１】
発泡原液の成分については、ポリオール化合物を主成分とするウレタン原液とポリイソシアネートにより構成され、これらを加圧状態で高圧発泡機のミキシングヘッドに供給し、吐出口から吐出させる。環境問題を考慮して、代替フロンによる発泡ではなく、発泡は水発泡により行う。
【００２２】
図２は、発泡するときの構成を示す図である。ＰＲＦ層１は前工程ですでに製造されており、その表面上に金網２が積層され、その表面に、ＰＵＦ層を製造するための注入空間１０が形成される。注入空間１０は、型５で閉鎖された空間となっており、上部型５ａと側面を４方向から囲う側面型５ｂおよび下部型５ｃにより構成される。下部型５ｃの裏面には、予め、アルペットシート４が配置されている。側面型５ｂの１つには、孔５ｄが形成されており、ここから、高圧発泡機のミキシングヘッド１１のノズル１２が挿入される。
【００２３】
ノズル１２は、水平状態に挿入される中空の水平管部分を有しており、その先端部には、下向きの吐出口１２ａが形成されている。吐出口１２ａは、管壁の表面に形成されているので、吐出口１２ａ自体が、管壁の下方向に突出していることはない。このように構成することで、側面型５ｂの孔５ｄを必要以上に大きくすることなく、ノズル１２を孔５ｄから挿入させることができる。また、ノズル先端部を曲面とすることで、吐出される液の泡の巻き込みをより低減させることができる。
【００２４】
＜別実施形態に係る製造方法＞
図３は、発泡するときの構成を示す別実施形態の図である。図３（ａ）に示すように、箱型の型５により、上部が解放された注入空間１０が形成される。型５内には、図２と同様に予めアルペットシート４が配置されている。高圧発泡機１１には、ホース接続管１１ａが設けられ、そこに、ホース１３が装着される。
【００２５】
注入空間１０の上部側面から発泡原液吐出用のホース１３を水平状態に載置しており、吐出口１３ａが注入空間１０側を向くように、少し先端側が垂れ下がっている。
【００２６】
型５の上部端面には位置決め用段差５ｆが設けられている。図３（ｂ）に示すように、発泡原液を注入した後、予め形成しておいたＰＲＦ層１と金網２の積層物が、ＰＵＦ層３の上に搭載される。そのときの位置決め用に上記段差５ｆが用いられる。
【００２７】
＜実施例＞
次に発泡原液やノズルやホースからの吐出条件を変えて実験を行い、その効果の違いを確認した。発泡原液として、ポリオール化合物を主成分とするウレタン原液と、ポリイソシアネートを用いた。このウレタン原液とポリイソシアネートをミキシングヘッドで混合させ、ノズルから発泡原液を吐出させた。表１は、実験条件を示す表である。
【表１】
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【００２８】
ウレタン原液としては、表１に示すようにポリオール化合物、難燃剤、整泡剤、添加剤を混合したものを用いているが、すべての実験例で共通している。表中、クリームタイム（ＣＴ）とは、液の混合を始めてから、反応混合液がクリーム状に白濁して立ち上がってくるまでの時間（秒）をいう。ライズタイムとは、液の混合を始めてから、反応混合液が泡化して最高の高さに達するまでの時間（秒）をいう。ゲルタイムとは、液の混合を始めてから増粘が起こってゲル強度が出始める時間（秒）をいう。フリー密度とは、空間的な制約がなく、自由に発泡させたときの密度（ｋｇ／ｍ3）をいう。
【００２９】
なお、実験に使用したノズルは内径がφ２０ｍｍであり、吐出口は図２に示すような下向きとした。また、実験に使用したホースは内径がφ１９ｍｍであり、吐出口は図３に示すように下向きとした。これらにおいて、吐出圧力は１１ＭＰａとし、吐出量は４０ｋｇ／分とした。実験で作成したパネルの大きさは、前述のとおり１２００ｍｍ×８００ｍｍ×３２０ｍｍ（ＰＲＦ層が２００ｍｍ、ＰＵＲ層が１２０ｍｍ）であり、パネル全体の密度は４９ｋｇ／ｍ3であった。
【表２】
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【００３０】
実験結果が表２に示される。実験例１のゲルタイム１３５秒を実験例２の５５秒に変更したところ、クラックの発生に関して改善が見られた。実験例１のフリー密度３７ｋｇ／ｍ3を３２ｋｇ／ｍ3に変更した実験例３では、クラックの改善は見られていない。実験例１からゲルタイムとフリー密度の両方を変えた実験例４では、クラックの状況が改善した。この実験例４からさらにフリー密度を２９ｋｇ／ｍ3にした実験例５では、クラックの発生は見られなかった。ただし、同じパネル密度で成型するためにパック密度が高くなり液漏れが発生した。
【００３１】
実験例１〜５では、ＮＣＯインデックスが１．３であるが、これを１．５５にした実験例６では、クラックの発生もなく、液漏れも発生しなかった。
【表３】
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【００３２】
表３は、上記の実験例４の発泡原液を用いて、吐出条件を変えた場合の実験結果を示す。この実験例では、フリー密度３４ｋｇ／ｍ3で、吐出圧１１ＭＰａ，パネル密度４９ｋｇ／ｍ3である。なお、表においてローディングとは、エアーローディングのことである。ローディング機構を図４に示す。
【００３３】
高圧発泡機１１は、ウレタン原液とポリイソシアネートをミキシングヘッドで混合するため、図４に示すように、ウレタン原液の循環経路２０とポリイソシアネートの循環経路３０がある。エアーローディングは、ウレタン原液に対して行うので、循環経路２０についてのみ説明する。
【００３４】
原液タンク２１に原液が供給されるが、ここからウレタン原液を送り出す循環経路２０が設けられ、途中で分岐経路２２に分岐する。これにより、一部のウレタン原液がローディング装置２３に向かい、ここでエアーローディングされる。エアーローディングされたウレタン原液は、復帰経路２４を介して戻り側の循環経路２０に合流する。合流した後は、熱交換器２５を介して、原液タンク２１に戻る。
【００３５】
ローディング率（常圧下）は、（原液の液比重−ローディング後の液比重）／原液の液比重×１００（％）で示され、実施例では１０〜１５％になるように設定した。原液の比重は、メスシリンダに原液を入れて天秤で重量測定すれば、容易に求めることができる。
【００３６】
現行ノズルで吐出量を７３ｋｇ／分とした場合、吐出液が勢いよく出てしまうため泡を巻き込み、クラックが発生する。内径２０ｍｍのノズルまたは内径１９ｍｍのホースで吐出口を下向きとし、吐出量を４０ｋｇ／分とした場合、吐出液の勢いが低下して泡の巻き込みが小さくなり、クラックの発生状況が改善された。ただし、ローディングがない場合は、液の混合状態が少し悪かったために、表面にシワが形成された。表中、○はシワが発生しなかったことを示し、×はシワが発生したことを示す。
【００３７】
以上の実験結果に基づけば、次のような条件下でＰＵＦ層の製造を行うことがよいと考えられる。
【００３８】
ノズルの内径Ｓはφ１７〜２１ｍｍが好ましい。より好ましくは１８〜２０ｍｍである。ノズルの長さＬは２００〜３００ｍｍが好ましい。なお、Ｌは、ノズルの根元部から最先端部分までの長さで定義される。これにより、吐出量を抑制して泡の巻き込みをなくし、クラックの発生をなくすことができる。かかるサイズのノズルを用いることで、好ましい範囲の吐出条件を設定しやすくなる。
【００３９】
発泡原液の吐出圧力を９〜１２ＭＰａとし、かつ、吐出量を４０ｋｇ／分以下とするのが好ましい。表３の結果からも分かるように、吐出量を高くすると、泡を巻き込みやすくなるので、クラック発生の原因となる。吐出量の好ましい範囲は４０ｋｇ／分以下であるが、より好ましくは、３０〜４０ｋｇ／分であり、さらに好ましくは、３５〜４０ｋｇ／分である。あまり吐出量を小さくすると、製造工程に時間を要するので、かかる点も考慮して下限値を設定することが好ましい。
【００４０】
表１，２の結果から、ＮＣＯインデックスは１．５〜１．６が好ましいと考えられる。実験例６のＮＣＯ１．５５の場合が、クラックの発生、液漏れの発生の両方をなくすことができており、最も好ましい結果が得られている。
【００４１】
＜別実施形態＞
本実施形態において、複層断熱パネルのサイズを具体的な数値をあげて説明したが、本発明は、かかる寸法サイズに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１        フェノールフォーム層
２        金網
３        硬質ポリウレタンフォーム層
４        アルペットシート
５        型
５ｄ      孔
１０      注入空間
１１      高圧発泡機
１２      ノズル
１２ａ    吐出口
１３      ホース
１３ａ    吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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