NO144393B - Belegg som beskytter mot isdannelse paa luft- eller vannfartoey - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår belegg som beskytter mot isdannelse på luftfartøy, idet belegget består av et polyurethan og har lav friksjonskoeffisient mot is eller vann ved eller under vannets frysetemperatur. Ved hjelp av et slikt på fartøy-skrogene påført belegg nedsettes mulighetene for nedising av fartøyene.

Fra lang tid tilbake har mennesker vært utsatt for problemet med at vann fryser på fartøy og derved gjør det vanskelig eller umulig å manøvrere disse. Helt siden skip med metallskrog er blitt laget, har det vært ønskelig å anvende isbrytere for å kunne opprettholde skipstrafikken på elver, innsjøer eller andre vannveier for å forlenge transport-sesongen med skip. Dessverre har erfaring vist at under visse betingelser kan en isbryter nedises og fryse fast i isen og derved vanskelig utnyttes.

På lignende måte har det helt siden fly og beslektede overflate-til-luft-fartøyer, som luftputefartøyer, er blitt laget, oppstått problemer med nedising som har ført til en lang rekke tragedier på grunn av at fartøyet ikke lenger kunne holde den riktige høyde. Bruk av varmeapparater ned-lagt i gummi er et velkjent avisingsmiddel for fly.

Fra US patentskrift 2470772 er det kjent å redusere vedheftningen av is til overflaten av et gummimateriale som normalt er utsatt for isdannelsesbetingelser. Ifølge US patentskriftet anvendes i tilknytning til overflaten av gummimaterialet et flytende, polymert Silicon, slik at det på gummioverflaten fås en strekkbar, elastisk film som vil strekke seg sammen med gummimaterialet og motvirke vedheftning av is til dette.

En lignende løsning er beskrevet i US patentskrift 2471224 som angår et middel for å hindre isdannelse på overflater som må beskyttes mot slik isdannelse. Midlet omfatter en fleksibel, elastisk anordning av et gummimateriale som er beregnet for montering på overflaten som skal beskyttes mot isdannelse, og som kan utsettes for formendring for å bryte opp isen fra overflaten. En eksponert overflate av denne fleksible anordning omfatter et silicon slik av denne overflate vil motvirke vedheftning av is.

I begge de ovennevnte US patentskrifter skal således siliconet som her virker som slippmiddel, påføres mekanisk på gummimaterialets overflate. Eventuelt kan siliconet også blandes med selve gummimaterialet. Siliconet vil derved være tilbøyelig til å utsondres fra gunmimaterialet eller til å

gå tapt fra dettes overflate.

For å hindre vedheftning av is til overflater er det

i US patentskrifter 3460981 og 3519229 foreslått å anvende silicon som sådant som slippmiddel, hvorved siliconet vil kunne slipes bort under bryting av is, eller å anvende siliconer eller polyurethaner som smøremiddel mellom beveg-bare deler (US patentskrift 3519229) .

US patentskrift 3539658 angår et lufttørkende poly-urethanbelegningsmiddel som utgjøres av et organisk polyisocyanat blandet med en harpikslignende flerverdig alkohol som inneholder et kondensert organosiliciumharpiksmateriale. Det organiske polyisocyanat vil ved værelsetemperatur reagere med de funksjonelle grupper i den harpikslignende flerverdige alkohol, og belegningsmidlet påføres i form av en oppløs-ning i et inert organisk oppløsningsmiddel. Belegningsmidlet ifølge US patentskriftet er ment å fungere som maling som skal oppvise forbedret vedheftning til metalloverflater.

US patentskrift 3619628 angår en laminert gjenstand

med en termoplastisk kjerne og stivt polyurethanskum med høy densitet direkte påført på kjernen. Slike stive polyurethaner ville ikke være egnede for å belegge et skip' som skal anvendes som isbryter, da polyurethanskummet ville smuldre bort og eroderes.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe et belegg for fartøyer av den beskrevne type for derved å nedsette tilbøyeligheten til dannelse av isbelegg på disse mens de er i bruk og derved forbedre anvendbarheten av slike fartøy under vanskelige betingelser.

Oppfinnelsen angår således belegg som beskytter mot isdannelse på luft- eller vannfartøy med en overflate innrettet for kontakt med vann ved eller under vannets frysetemperatur, og belegget er særpreget ved at det er 0,254-1,270 mm tykt og består av et polyurethan fremstilt fra et polyisocyanat og en polyol eller et polyamin sammen med et polycarbinolsilicon med formelen eller med formelen

, hvori R er en alkylgruppe med 1-10 carbonatomer, R' er en alkylehgruppe med 1-10 carbonatomer, x er et tilstrekkelig stort helt tall til at siliconet har en molekylvekt på 600-2500, og y er 2 eller 3.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 er en perspektivskisse av en isbryter i isen og

fig. 2 et perspektivtverrsnitt tatt langs linjen 2-2 på fig.1.

Det fremgår av fig. 1 at skipet 1 beveger seg i et is-område 2. Vannet har ved skrogets overflate en temperatur ved eller under vannets frysetemperatur, og isbryteren har et belegg 3 som gjør det vanskeligere for isen å hefte til skroget og derved gjør det mulig for isbryteren å bevege seg fremover og bakover i råken med lavere energiforbruk, hvorved isbryteren lettere kan unngå å sette seg fast i isen. På lignende måte vil et slikt belegg 3 på et luftfartøy minske isdannelse på dette.

Det fremgår av fig. 2 at skipets eller fartøyets metall er betegnet med 4 og at glide- eller antinedisingsbelegget 3 hefter fast til skipets metall. Ifølge den viste utfør-elsesform kan et bindebelegg 5 anvendes. Dette bindebelegg virker fortrinnsvis også som et barrierebelegg mot korrosjon på grunn av vann. Ifølge oppfinnelsen består glide- eller antinedisingsbelegget 3 av et polyurethan som fortrinnsvis inneholder et slippmiddel, som den nedenfor mer detaljert beskrevne siliconpolyol. Det er også i enkelte tilfeller ønskelig å anvende et bindebelegg 5, som det handelstil-gjengelige klebemiddel som selges under varemerket "Conap" 1146-C som er en luftherdnende epoxyharpiks. De handels-tilgjengelige polyurethanklebemidler av den såkalte FRP-type kan også anvendes, eller et isocyanatbelegg eller grunningsbelegg f.eks. på basis av epoxyharpiks eller vinylhar-piks kan også anvendes for å forbedre vedheftningen mellom glidebelegget 3 og metallet 4.

I eksemplet er alle deler basert på vekt dersom intet annet er angitt.

Eksempel

10,16 x 10,16 cm stålprøveplater med en tykkelse på 3,18 mm ble sandblåst og vasket med methylethylketon for å fjerne eventuell smuss, fett og rust fra deres overflater. De rene, tørre plater ble derefter påført et grunningsbelegg eller et bindebelegg. Materialet for bindebelegget ble på-ført med pensel og besto av et 0,0254-0,0508 mm tykt belegg av klebemidlet "Conap" 1146-C som er en luftherdnende epoxyharpiks. Bindebelegget ble tørket i 1 time ved værelsetemperatur. Derefter ble en rekke av de med bindebelegg for-synte stålprøveplater sprøytebelagt med forskjellige poly-urethanreaksjonsblandinger som beskrevet nedenfor. Det ble ved påsprøytingen påført et belegg med en tykkelse på ca. 0,508 mm på stålprøveplatenes overflate. Polyurethanbe-leggene ble herdet i 3 dager ved værelsetemperatur, hvorefter platene ble underkastet en friksjonsprøve mot glatt og kornet is og- en sli tasjeprøve ved at de ble anvendt som en del av en av kjevene for et malmknuseapparat hvortil is ble tilført,

bare for å nevne noen av de prøver som stålprøvepanelene ble underkastet.-

Det ble fremstilt en typisk polyurethanreaksjonsblanding for belegning av platene ved tilsetning av 18 deler siliconpolyol med en molekylvekt på ca. 800 og omfattende en polyol av et polydimethoxysilicon og 18 deler bisfenol-|3-epoxyharpiks. En forpolymer ble dannet ved å omsette 2 mol 4,4'-methylen-bis(cyclohexylenisocyanat) pr. mol polypropylen-etherdiol med en molekylvekt på 1000, hvorefter en blanding bestående av 123,6 deler av en 20 vekt%-ig oppløsning av iso-forondiamin i methylethylketon og 24 deler av en 10 vekt%-ig oppløsning av propylgallat i methylethylketon ble tilsatt. Stålprøveplaten ble sprøytebelagt straks efter at diaminet var blitt blandet med forpolymeren. Et ved påsprøyting på-ført polyurethanbelegg med den ovennevnte sammensetning hadde en strekkfasthet på 210,9 kp/cm og en forlengelse på 505%. Prøveplaten passerte isknusingsprøven (100 påmatninger i en mengde av 2,27 kg/s) i malmknuseapparatet og oppskrap-ingsprøven og hadde en statisk og dynamisk friksjonskoeffisient på under 0,1 og ble betraktet som tilfredsstillende for å belegge.en isbryter da polyurethanets kontaktvinkel med vann var meget høy.

Isbryteren ble satt i tørrdokk, sandblåst og renset for alt støv, fortrinnsvis ved børsting med en ketonbørste. Et grunningsbelegg av epoxyharpiks med marinekvalitet og med god motstandsdyktighet overfor korrosjon ble påført skroget, og derefter ble et polyurethan påsprøytet inntil det var dannet et polyurethanbelegg med den ønskede tykkelse av 0,254-1,270 mm, fortrinnsvis 0,254-0,762 mm, og dette belegg ble derefter tørket i luft i flere dager før isbryteren ble tatt ut fra tørrdokken.

Det er en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen at andelen av polycarbinolsilicon anvendt som slippmiddel i det minste for yttersiden eller det siste belegg av polyurethan-elastomer påført på metallet er 0,5-10 vekt%, fortrinnsvis 4-9 vekt%. Det bør også bemerkes at en ennu mer foretrukken andel 'av polycarbinolsilicon anvendt som slippmiddel for i det minste det siste belegg når dette omfatter et polyetherurethan, er 4-6 vekt%. Vanligvis er det ønskelig med et ytterbelegg av polyesterurethan som inneholder 0,5-10 vekt%, fortrinnsvis 3-8 vekt% , av et polycarbinolsiliconslipp-middel for derved å oppnå de ønskede egenskaper i kontakt med isen, og at det neste eller siste belegg nær metallet består av et polyetherurethan sora f or trinnsvis inneholder mindre mengder av polycarbinolsiliconslippmidlet, f.eks. 0-6 vekt%, fortrinnsvis 1-5 vekt%.

De ifølge oppfinnelsen anvendbare polycarbinolsiliconer med de ovenstående formler er vanligvis dioler eller trioler og er fortrinnsvis forenelige med et materiale som inneholder reaktive hydrogenatomer, som polyetherpolyoler eller poly-esterpolyoler med 2-6 hydroxylgrupper. Deres molekylvekt er fortrinnsvis 800-1500, gruppen R er fortrinnsvis methyl-, ethyl- eller propylgruppen, helst methylgruppen, gruppen R'

er fortrinnsvis propylengruppen, og det gjennomsnittlige antall hydroxylgrupper tilsvarer fortrinnsvis antallet for et polycarbinolsilicon av dioltypen.

Et for anvendelse ifølge oppfinnelsen sterkt foretrukket polycarbinolsilicon har en molekylvekt på ca. 900, 2,48% COH-grupper, 72% silicon, beregnet som gruppen -SiO (CI^) 2~• og en egenvekt på 0,97. 3 vekt% av dette polycarbinolsilicon ble blandet med komponenten 1, dvs. en forpolymer og den erholdte blanding ble blandet med komponenten 2, dvs. et herdemiddel, straks før blandingen ble sprøytet på binde-eller grunningsbelegget på metallet eller på polyurethanbe-legget nær metallet inntil det ble erholdt et belegg med en tykkelse på 0,254 mm. Belegget herdes fortrinnsvis over natten ved en temperatur på 65°C. Kortere og lengre herde-tider kan anvendes avhengig av temperaturen.

En hvilken som helst av de velkjente polyurethanreak-sjonsblandinger kan anvendes for påføring av avisingsbelegget. De foretrukne belegg har en strekkfastnet på minst 105 kpC/bm<2 >og en forlengelse på 200%. De anvendbare polyurethaner frem-stilles vanligvis ved fortrinnsvis å omsette 1,5-5 mol av et organisk polyisocyanat med 1 mol av et materiale som inneholder reaktive hydrogenatomer og som har en molekylvekt på 1000-7000, og et herdemiddel av polyol- eller polyamintypen, som de .polyoler som har 2-4 hydroxylgrupper og 2-20 carbonatomer eller de organiske diaminer som har 2-20 carbonatomer. Som typiske eksempler på disse materialer kan nevnes butan-diol, ehtylenglycol, trimethylolpropan og methylendianilin.

Som typiske eksempler på organiske diisocyanater kan nevnes toluendiisocyanat eller "MDI" som er et aromatisk diisocyanat, 4,4'-methylen-di(cyclohexylenisocyanat), et cyclo-alifatisk diisocyanat, og hexylendiisocyanat, et alifatisk diisocyanat, og andre organiske diisocyanater som er velkjente innen polyurethanstøpe- og -oppskummingsteknikken.

Som typiske eksempler på materialer som inneholder reaktive hydrogenatomer kan nevnes polypropylenetherpoly-olene med 2-5 hydroxylgrupper og polyesterne av glycolene og polycarboxylsyrene eller -anhydridene med 2-20 carbonatomer .

Det er spesielt fordelaktig å anvende polyetherurethan over et første belegg av polyesterurethan. Som antydet ovenfor kan imidlertid polyetherurethanet eller polyester-urethanet anvendes sammen eller hver for seg.

Claims (1)

1. Belegg som beskytter mot isdannelse på luft- eller vannfartøy med en overflate innrettet for kontakt med vann ved eller under vannets frysetemperatur, karakterisert ved at belegget er 0,254-1,270 mm tykt og består av et polyurethan fremstilt fra et polyisocyanat og en polyol eller et polyamin sammen med et polycarbinolsilicon med formelen

   eller med formelen

   , hvori R er en alkylgruppe med 1-10 carbonatomer, R' er en alkylengruppe med 1-10 carbonatorrter, x er et tilstrekkelig stort helt tall til at siliconet har en molekylvekt på 600-2500, og y er 2 eller 3.