SE460842B

SE460842B - Komposition innehaallande tvaa olika hartsmaterial som vid haerdning bildar en interpenetrerande hartsmatris och bandunderlaegg framstaellt daerav

Info

Publication number: SE460842B
Application number: SE8401152A
Authority: SE
Inventors: P K Guha; K A Iseler; R C-H Yen
Original assignee: Budd Co
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1989-11-27
Also published as: DE3407818A1; BE899075A; US4587280A; SE8401152L; SE8401152D0

Description

_4eøts42 Även om naturgummi är ett bra material för bandunderlägg, 10 15 20 25 '7 a. finns naturgummi ej tillgängligt på den amerikanska kontinenten, och därför utgör detta material inte ett acceptabelt material för försvarsändamål. Det var i stället nödvändigt att använda syntetgummimaterial. Det material som f.n. användes är ett styren-butadienelastmaterial som vanligtvis går under benäm~ ningen SBR- eller GRC-gummi. g _ Den önskade livslängden för ett bandunderlägg är approxi-_ mativt 320 mil, vilket gör att underläggen kan placeras på for- donets band och användas en väsentlig sträcka på stenbelagda I vägar utan att fordonet eller vägarna skadas. Den konstanta rörelsen eller förflyttningen av det tunga.fordonet över kudden eller underlägget och den resulterande kompressionen leder till snabb värmeuppbyggnad från omgivande temperatur till en tempe- ratur i underläggsmaterialet på approximativt l75°C eller mera.

Den resulterande temperaturen har skadlig inverkan på SBR-gummi och sänker dess rivhallfasthet. Som ett resultat härav utsättes bandunderläggen snabbt för sönderrivning och stycken av under- läggen faller snabbt av efter enbart nâgra få kilometers kon- tinuerlig körning. b ' Det grundläggande önskemålet för bandunderläggsmaterialet är att det uppvisar en temperaturbeständighet så att man undvi- ker sönderfall vid de temperaturer som uppnås av underlägget vid körning, vilka kan vara av storleksordningen 175°C, en riv- hållfasthet och en nötningshållfasthet vid sådana arbetstempera- turer att man undviker snabb förstöring av underlägget samt till- räcklig böjlighet eller flexibilitet för att ge fjädrande eller dämpande effekt med avseende på fordonet och vägen.

Kortfattat gäller att det nu har visat sig, att ett för- bättrat bandunderlägg kan framställas av hartsartat material med: en första polymer uretankomponent som härdas med hjälp av en aromatisk hårdare; en andra komponent av ett interpenetrerande nätverk bildat av ett andra härdat harts valt ur en klass av hartser som reagerar till bildning av en separat fas; varvid det resulterande interpenetrerande polymernätverket har en fiber- armering. _ _ Uppfinningen kommer att förstås bättre genom ett studium av den bilagda ritningen, på vilken: 10 15 20 25 30 35 i 3 i ”i 460 842 'figuren illustrerar en tvärsnittsvy av ett band och visar ett därmed förenat bandunderlägg tillverkat av materialet enligt föreliggande uppfinning. ' A Det ändlösa bandet är bildat av bandsulor 10, vilka hål- -les samman med hjälp av länkar. Ett runtomgående band 12, som bildar en del av bandsulan, är utformat så att det innesluter ett bandunderlägg 14 visat som ett format organ med en övre yta 16, som utgör underläggets hjuldämpningsdel, och en undre banddel 18, som bildar vägdämpningsdelen av bandunderlägget 14.

Bandunderlägget 14 har en T-formad armeringsstav 20, som är bunden till underlägget 14. Bandunderlägget 14 hålles på plats med hjälp av bultar eller skruvar 22; 24 och 25, vilka griper in i den T-formade staven 204 Ett förbättrat bandunderlägg 14 kan bildas av hartssystemet, såsom kommer att beskrivas mera nedan. Naturligtvis kan materialet enligt föreliggande uppfinning användas för framställning av slitdelsunderlägg med andra konfigurationer än den illustrerade. _ Generellt gäller att uretandelen av systemet enligt föref liggande uppfinning innefattar en polyolkomponent, en isocyanat- komponent och en aromatisk sam-hårdare med minst två aktiva vätesäten. Exempel på lämpliga polyolmaterial, som kan omsät- tas med ett organiskt diisocyanat eller polyisocyanat, innefattar polyalkyleneterglykoler, polyalkylenaryleneterglykoler, poly-_ alkylenetertioeterglykolcr, polyalkylonarylenetertioeterglykoler, polyesterglykoler, polykolväteglykoler, etc. Polyalkyleneter- glykoler såsom polytetrametylenoxidglykoler, alkylenetertioeter- glykoler, sasom tiodietanol, och kolväteglykoler såsom 1,4- butandiol, etylenglykol, propylenglykol, 1,5-pentandiol, oktylenglykol, 2-etyl-butyl-1,3-propandiol, 2-etyly1-1,3-hexan- diol och hexylenglykol, polytetrametylenglykol utgör en utgångs- polyol som är speciellt användbar vid utövandet av föreliggande uppfinning. En annan användbar polyol är polybutadien änd- blockerad med hydroxylgrupper. Polyalkyleneterglykoler såsom polypropylenglykol ger uretaner med den största graden av flexi- bilitet eller böjlighet, medan polykolväteglykoler, såsom 1,4-' butandiol, ger mellanliggande grad av flexibilitet. Användning av en tioeterglykol, såsom tiodietanol, förlänar de produkter som bildas av nämnda tioetrar förbättrad lösningsmedelsbestän~ dighet.

"I" H w' W-'Iwwvwvr *vr i “ www-vi ßßßßß winwu g4eo s42 ~ “ 10 15 20 25 30 35 Användbara vid utövandet av föreliggande uppfinning är också polyester-polyolcr, såsom de som finns tillgängliga under handelsnamnet "Multrathane", samt polyester-polyetrar tillgängliga under handelsbeteckningen "PCP" för framställ- ning av uretanmaterialen enligt föreliggande uppfinning. Poly- olerna omsättes med i huvudsak stökiometrisk mängd av poly- isocyanat i närvaro av en katalysator till bildning av de väl- kända uretanbindningarna.

Representativa exempel på isocyanater är metylendiiso- cyanater, liksom även 2,4-tolylendiisocyanat, :4,4'-metylen- (di-p-fenylen)díisocyanat; 4;4'-difenylendiisocyanat; 2,6- tolylendíisocyanat, m-fenylendiisocyanat; 1,5'-nafty1endiíso- cyanat, durendiisocyanat, xylendiisocyanat, 1,8-naftalendiiso- cyanat, 4,4'-oxi(di-p-fenylenldiisocyanat; 4,4'-tiooxi(di-p- fenylen)diisocyanat; 2,2'-diklor-4,4'-metmetylen(di-p-fenylen)- diisocyanat;- bisL4-isocyanatofenyl)sulfoxid. Blandningar av två eller flera diisocyanater kan också användas. ' Blandningar av diisocyanaterna med organiska tri- eller högre isocyanater kan användas vid utövandet av föreliggande uppfinning, där den resulterande blandningen har en genomsnitt- lig ísocyanatfunktionalitet av minst cirka 2,00. Exempel på lämpliga tri- eller högre isocyanater är polyarylpolyalkylen- polyisocyanatet såsom beskrivs i Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk & Othmer, vol. 12, sid 46, 47, Interscience Pub.

(New York 1962).- A A V Den tredje komponenten av uretandelen av det interpene- trerande polymersystcmet enligt föreliggande uppfinning är en sam-hårdare, som har en aromatisk del. En av de bästa kända aromatiska härdarna för användning med uretansystem är 4,4'- mety1en-bis-Coškloranilin], som finns tillgänglig och som van- ligen gmrunder beteckningen "MOCA". MOCA är en utmärkt aroma- tisk sam-härdare för uretansystem, och uretansystem härdade _ under användning av MOCA har goda böjlighets- och temperatur- retentionsegenskaper. Pâ grund av dess egenskaper måste MOCA användas med yttersta försiktighet; det finns dock också f.n. tillgängliga andra derivat av MOCA och liknande aromatiska föreningar som fungerar som acceptabla uretanhärdare. v w' WMV" V' lux* 'WH VMWI V~g.-nvwwsz'“"1rnnrnuunn~uwm~”W““wl“WIr1InInnnnunI"IIIr1rﬁII”“WlIllIW"*"“ml 10 15 20 25 30 35 »s l 460 842.

Andra exempel på aromatiska sam-härdare, vilka är använd- bara vid utövandet av föreliggande uppfinning, är trimetylen- glykol-di-p-aminobensoat, som är tillgängligt under handels~ namnet "Polacure" från Pelaroid; metylendianilín (MDA); blocke- rad metylendianilin tillgänglig under handelsbeteckningen "Caytur-21", från DuPont, hydrokinon-di-(B-hydroxietyl)eter (HQEE); och fenyldietanolamin, som finns tillgänglig under handelsnamnet "CYANOCURE" från American Cyanamid.

Hartssystemet enligt föreliggande uppfinning har ett *etn- andra polymert material, vilket har annorlunda reaktionssystem, huvudkedja och katalysator. Vid utövandet av föreliggande upp- finning är det föredraget att hålla de båda reaktionerna så separata som möjligt. I allmänhet förlöper uretanreaktionen mellan isocyanatet och polyolerna enligt föreliggande uppfin- ning omedelbart vid blandning, och den fortsätter långsamt allt eftersom hartsblandningen åldras._Uretanfasen i detta flerfas- system ger systemet dess höga rivhàllfasthet och seghet. Den andra fasen (polyester, vinylester, pelystyren, epoxi eller isocyanurat) eller en blandning därav ger goda termiska egen- skaper. Det är lämpligt att den andra hartsartade komponenten, som vanligtvis väljes ur hartsklasserna polyesterhartser, epoxihartser, vinylesterhartser, fenolhartser, polystyrener och isocyanurater, är i huvudsak icke-reaktiv vid rumstempe- ratur men reagerar med accelererad hastighet när hartskompo- sitionen utsättas för det värme och tryck som äryvanligt vid formpressníng av arkpressmassor. ' g Vinylesterhartser, som är användbara vid utövandet av föreliggande uppfinning, innefattar vanligtvis ett harts med en bisfenol A-huvudkedja ändblockerad med en vinylgrupp eller liknande grupper innehållande omättade bindningar, Vinylester- hartser användbara vid utövandet av föreliggande uppfinning kan katalyseras medelst friradikalkatalysatorer, såsom de välkända peroxiderna eller tert-butylperbcnsoat och liknande katalysa- torer som är välkända inom denna teknik för att ge ett poly- meriserat vinylestermaterial.

Ett andra harts, som är användbart vid utövandet av föreliggande uppfinning, är polystyren. Många av utgângsmate~ i _4so s42 @ .rialen och katalysatorerna användbara vid utövandet av före- 10 15 20 25 30 35 'att katalysera fenolsystemvt. liggande uppfinning är lösliga i styrenmonomermaterial. Styren-, monomermaterialet kan katalyseras genom användning av friradi- kalstyrenkatalysator till bildning av ett polystyrenmaterial, som tillhandahåller-ett inre penetrerande nätverk, vilket sam- verkar med uretanen till bildning av ett starkt, rivningsbe- ständigt material. I V Ännu en annan klass av hartser, som är användbara som V andra komponent enligt föreliggande uppfinning, är de polyester- hartser som bildas genom reaktion mellan polyglykoler och syror till bildning av material med omättad huvudkedja. Sådana mate- ríal harren mångfald omättade bindningar inuti materialet, och en friradikalkatalysator kan användas för åstadkommande av för- nätning av polyesterutgàngsmaterialet till bildning av en stark' och böjlig högtemperaturbeständig sampolymer. V En fjärde klass av hartser, som kan användas vid utövan- det av föreliggande uppfinning, är de välkända trimeriserade isoeyanuratsystem som bildas av isocyanat- eller polyisocyanat- ändavslutade prepolymerer. Några.exempel på lämpliga isocyanater, vilka är användbara för framställning av isocyanat-ändavslutade prepolymerer, diskuterades ovan i samband med framställningen av uretanhartserna. ' Isocyanatsystem kan katalyseras genom användning av tertiära aminer, tertiära aminsalter och olika organometalliska » i salter, vilka samtliga är kända isocyanuratkatalysatorer, till bildning av högtemperaturbeständiga isocyanuratlänkar. Isocyanu- ratsystem har god värmestabilitet tack vare den tredimensionella matris som bildas genom isocyanaternas trimeriseringsreaktion.

Många katalysatorer är kända för framställning av polyisocyanu- rater. Se t.ex. Polyurethanes Chemistry and Technology, Part 1, Saunders och Frisch, Interscience Publishers (1962) sid 84 och US PS 2 965 614, 2 979 485, 3 654 848 och 4 011 063.

När fenolhartser användes som andra hartssystem vid ut-A övandet av föreliggande uppfinning, ger de ett system med goda fysikaliska egenskaper vid förhöjda temperaturer. Reaktionerna och utgångsmaterialen för fenolhartser är välkända och den kata- lysator som katalyserar urctansystemet kan också användas förd W Under dessa omständigheter skulle en katalysator väljas, vilken härdar eller väsentligen hürdar 10k 15 20 25 30 35 n” IIIII 1ïsﬂlwvwiﬂw' 7 p W _ -.46Û 842 uretanen vid en temperatur från rumstemperatur till moderat temperatur och vilken skulle befrämja reaktionen för fenolharts- systemet_vid förhöjd temperatur av storleksordningen l20OC till 17s°c. ' ' En sjätte klass av hartser, vilka kan användas vid ut- övandet av föreliggande uppfinning, är de välkända epoxihart-i userna, såsom de som bildas vid reaktion av diglycidyleterföre- ningar, Epoxihartssystemen kan härdas under användning av anhyd- rider eller Lewissyra-katalysatorer och härdar till en fas, som har goda fysikaliska egenskaper vid höga temperaturer, vid applicering av värme och tryck såsom vanligtvis användes för- arkpressmassor. V Hartssystem enligt föreliggande uppfinning innehäller en fiberbaserad armering eller ett fyllmedel som förhöjer harts- materialets rivhållfasthet. Ett exempel.på ett lämpligt arme- ringsmaterial är glasfibrer, såsom hackade glasfibrer eller, om så önskas, vävda ark eller kontinuerliga fibrer av glas anord- nade som en kontinuerlig sträng. Glasfibrerna skulle impregne- ras med det kombinerade hartssystemet. Rumstemperaturhärdning av systemets uretandel skulle ge ett hanterbart ark. Arket kan skäras till önskad storlek, placeras i en formpressapparat och härdas under användning av konventionell formpressningsteknik.

En mångfald armeríngsfibrer finns tillgängliga för an- vändning enligt uppfinningen och exempel härpå är kolfibrer, sisalfibrer, kevlarfibrer, asbestfibrer, bomullsfibrcr och andra fibrer såsom stålfibrer och s.k. whisker-fibrer, borfibrer och s.k. whisker-fibrer samt grafitfibrer och s.k. whisker-fibrer.

Dessutom kan en mångfald olika organiska fibrer användas, under förutsättning att hartserna inte nämnvärt påverkar eller bryter ned fibrerna. Glasfibrer är de lämpligaste fibrerna för de flesta tillämpningar tack vare deras låga pris och höga håll- fasthet. A Fyllmedel kan användas, om så önskas, och sättes vanligt- vis till den ohärdade kompositionen för att reducera de totala materialkostnaderna utan att fördenskull nämnvärt försämra de önskvärda fysikaliska egenskaperna för slutprodukten eller för att förlüna föreningen specifika egenskaper. Många olika typer av fyllmcdel kan användas, såsom oorganiska fyllmedel, t.ex. silikat, asbest, kalciumkarbonat, glimmer, barytor, lera, f v., www, ssvwf: ~«~vrw,fIv°"1I"' , _. Ä _,, , .- f i U I lur-MH* wviiv' “WN . s 10 15 20 25 _4eo 842 ß diatomacéjord, s)k. mikroballonger, mikrosfärer, kiseldioxid och blekjord; samt oorganiska fyllmedel, såsom trämjöl; kork- damm, bomullsflock, ullfilt, sönderskurna majsstjälkar samt .malda nötskal.

När man framställer ark av föreliggande komposition, komprimeras dessa ark vanligtvis under trvck av 3,4 - 10,3 MPa och en temperatur av cirka 93-1Z§OC. Temperaturen och trycket upprätthålles vanligtvis under sådan tidsperiod att hartset väsentligen härdar till hanterbart tillstånd beroende på tjockleken av den komponent som bildas och härdningshastig- heterna för de olika hartserna.

Uretankomponenten i hartsmaterialet använt vid utövandet av föreliggande uppfinning är normalt närvarande i en mängd av approximativt från 25 viktprocent till 75 viktprocent av slut- produkten. Den andra hartskomponenten är närvarande i en mängd av approximativt från 15 till 25 viktproccnt av slutprodukten, _ och det fiberbaserade fyllmaterialet innefattande glas eller något annat fiberbaserat material är närvarande i en mängd av, approximativt 10-SO viktprocent av slutprodukten.

Olika förändringar och modifikationer av föreliggande uppfinning torde vara uppenbara för fackmannen på området, utan att man fördenskull avviker från själva uppfinningsidén, och det är sålunda underförstått att föreliggande uppfinning inte är begränsad till de speciella utföringsformer som har illustrerats ovan., ß

Claims

PATENTKRAV 460 n 842

1. Bandunderlagg för en bandtransportanordning eller ett bandtransportfordon med ett andlöst band av ledade metall- bandsulor, varvid detta underlagg är anordnat för att hållas inuti en bandsula med en sida exponerad för att förhindra kon- takt mellan metallbandsulan och den vag, över vilken bandet förflyttar sig; k ä n n e t e c k n a t »av att det innefattar ett första uretanhartsmaterial bildat genom omsättning mellan en isocyanatandavslutad prepolymer med en isocyanatfunktionali- tet av minst 2 och en polyol, varvid uretanreaktionen katalyse- ras av en aromatisk sam-hårdare med förmåga att katalysera härdning av uretanmaterialet vid rumstemperatur, en andra harts- komponent vald ur gruppen bestående av polyesterhartser, epoxi- hartser, vinylesterhartser, fenolhartser, polystyrenhartser och ísocyanurater samt separat och skild från uretankomponen- ten; varvid det andra hartssystemet är anpassat för att hårda aa-fea m waves musen; m weawaagsmwt-.ae-tlf, w earn» 93 ﬂ XHWC sm en* Hxuvmtsak- ickeßreakﬁivt gexxtemut uremnﬂ g hartset, så att härdning av namnda hartser ger en interpenetre- rande hartsmatris,och ett fiberbaserat fyllmedelsmaterial i hartsmatrisen. d

2. Bandunderlagg enligt krav 1, k a n n e t e c k - n a t av att det fiberbaserade fyllmedlet ar glasfiber.

3. A 3. Bandunderlagg enligt krav 1 eller 2, k ain n e ~ t e c k n a t av att hartset dessutom innefattar ett partikel- formigt fyllmedel. _

4. Bandunderlägg enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a't av att den fiberbaserade armeringen är en vävd glasfiber. _

5. S. Bandunderlägg enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att uretahhartsmaterialet är bildat av isocyanatprekursor med en isocyanatfunktionalítet av minst 2,0. V

6. Bandunderlägg enligt något av de föregående kraven, k a n n e t e c k n a t av att samfhárdaren år 4,4'-mety1en- lbiqo-kioranilin). w" I W' (Wu QvwHIP-.Niwlﬂ _* wm“q ﬂwywwwiwﬂwmwi' iv", m4-, "WVWNIW s» _ Ä i: 10

7. Bandunderlägg enligt något av de' föregående kraven, .à år ett polyesterharts.

8. “ 8. Bandunderlägg enligt något av kraven l - 6, k ä n'n e t e cok n a t av att den andra hartskomponenten är ett isocyanurat. ' , -

9. Bandunderlägg enligt något av de föregående kraven, k ä nen e t e c k n a t av att den första uretankomponenten utgör från cirka ZS till 75 viktprocent av slutprodukten, att det andra hartsmaterialet utgör cirka 15 -*ZS viktprocent av _ slutprodukten, och att det fiberbaserade fyllmedlet utgör cirka 10 - S0 víktprocent av slutprodukten. .

10. Aﬂartssystem för användning vid framställning av ett bandunderlägg enligt krav 1, k a n n e t e c k-n a t av att det innefattar ett första uretanhartsmaterial bildat genom V 'omsättning mellan en isocyanatändavslutad prepolymer med en isocyanatfunktionalitet av minst 2 och en polyol, varvid uretan- reaktionen katalyseras av en aromatisk sam-hårdare med förmåga att katalysera hardning av uretanmaterial vid rumstemperatur, V en andra hartskomponent vald ur gruppen bestående av polyester- hartser, epoxihartser, vinylesterhartser, fenolhartser, poly- styrenhartser och ísocyanurater samt separat och skild från uretankomponenten, varvid det andra hartssystemet år anpassat för att hårda först när det andra hartset når en hårdningstemperatur av cirka 93 - l76°C samt ar i huvudsak icke-reaktivt gentemot luretanhartset, så att härdning av nämnda hartser ger en inter- penetrerande hartsmartis och ett fiberbaserat fyllmedelsmaterial i hartsmatrisen.

11. ll. Hartssystem enligt krav-10, k a n n e t e c k - n a t av att det fíberbaserade fyllmedlet är glasfiber.

12. Hartssystem enligt krav 10 eller 11, k»â n n e - t e c k n a t .av att hartset dessutom innefattar ett partikel- formigt fyllmedel, '

13. Hartssystem enligt något av kraven 10 - 12, .wa k ä n n e t e c k n a t av att den fiberbaserade armeríngen' ' är en vävd glasfiber.

14. Hartssystem enligt något av kraven 10 - 13, k å n n e t e c k n a t av att uretanhartsmaterialet är bildat av isocyanatprekursor med en isocyanatfunktionalitet av minst 2,0. ' “ k ä n n e t e_c k n a t .av att den andra hartskomponenten ' §“ _ W

15. Hartssystem enligt någon av kraven 10 - 144-160 842 R ä n n e t e c R n a t av att sam-àärdaren är 4,4'-ns:yien- -bís(ok1araní1in).

16. ﬂartssystæm enlig: något av kraven 10 - 15, k ä n n e t e c,k n 2 t av att den andra hartskonponanten är ett pclyestcrharts. A J

17. Hartssysten enligt någon av kraven 10 - 15, k à n n e t e c k n a t av att den-andra hartskonponenten är et: ísocyanuram. ' * “

18. Hartssystem enligt något av kraveå 10 - 17, R à n n e t e C k'n a I av att den första uretankoapcnentøn' utgör från cirka ZS till 75 viktproccnt av slutprodukten, att det andra hartsmaterialet uxgßr cirka 15 - 25 viktprocent av slutprødukten, och att dat fíberbaserade fyllnedelsnatcrialet utgör cirka 10 - SD viktprocent av slutprodukten.