DE2557279C2

DE2557279C2 -

Info

Publication number: DE2557279C2
Application number: DE2557279A
Authority: DE
Inventors: Roderick F.R.T. Driebergen Nl Rijnders
Original assignee: International BF Goodrich Europe BV
Current assignee: International BF Goodrich Europe BV
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1987-08-06
Also published as: JPS5846605B2; BE837076A; AU8724975A; AU505497B2; BR7508596A; FR2296130B1; JPS51106993A; ES443855A1; FR2296130A1; IE41982B1; NL178952B; CA1074990A; DE2557279A1; SE7514343L; ZA757959B; NL7416836A; IE41982L; NL178952C; NO153957B; NO754385L

Description

Die Erfindung betrifft einen schwimmenden Fender aus Gummi gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Der Artikel "Moby Dick - neuer Typ eines schwimmenden Fenders", DE-Z "Schiff und Hafen" 12. 1974, S. 1169 beschreibt als Vorankündigung der vorliegenden Anmeldung das allgemeine Wirkungsprinzip eines schwimmfähigen Fenders, der zu 9/10 unter Wasser liegt, ohne jedoch die diesem Wirkungsprinzip zugrundeliegenden technischen Merkmale des Fenders zu offenbaren.

Er eignet sich insbesondere für die Verwendung an Schiffen oder Bohrplattformen, die auch in der offenen See bei hohen Windstärken zu versorgen, zu beladen und zu entladen sind, oder für die Verwendung in Schleusen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich bei Tankern mit großem Tiefgang, die einen Teil ihrer Ladung in kleinere Tanker überpumpen. Stabile schwimmende Fender, die die möglichen Stöße dämpfen und beide Schiffe trennen, sind für dieses schwierige Schiffsmanöver unerläßlich.

Insbesondere bei Tankschiffen mit großen Abmessungen darf der von der Außenseite der Schiffswand ausgeübte Druck etwa 50 l/m² nicht überschreiten. Dies führt zur Verwendung von Fendern von sehr großem Volumen, mit denen es möglich ist, große auftretende Kräfte auf begrenzte Drücke (pro m²) zu reduzieren. Ferner führt die Anwesenheit einer begrenzten Besatzung an Bord von großen Schiffen zu großen Fendereinheiten bei einer möglichst geringen Gesamtzahl von erforderlichen Fendern.

Angesichts der großen Abmessungen der für die vorstehend genannten Zwecke verwendeten Fender ergeben sich in dieser Hinsicht große Probleme in der Praxis. Beispielsweise wird ein luftgefüllter, ballonförmiger Fender verwendet, der durch ein oder mehrere Taue bzw. Kabel mit dem Schiff verbunden ist und auf der Wasseroberfläche schwimmt. Außer der leichten Möglichkeit einer Beschädigung, wodurch der Fender sinken oder verlorengehen kann, hat diese Konstruktion den Nachteil, daß dieser Fender bei rauhem Wetter aus seinem schwimmenden Zustand an Bord des Schiffes zurückgeworfen werden kann, was zu Beschädigung von Schiffsteilen und Unfällen bei der Besatzung führen kann.

Bekannt sind ferner Fender aus Vollgummi, die eine Dichte von mehr als 1,0 haben und gewöhnlich an ihren Enden mit Hilfe von Tauen am Schiff befestigt sind. Zu diesem Zweck kann ein Schaft oder ein Rahmen in das Gummimaterial eingearbeitet sein. Diese Konstruktion hat u. a. den Vorteil, daß im Vergleich zum pneumatischen Fender, der genau jeder Wellenbewegung folgt, dieser massive Fender vollständig oder teilweise unter Wasser aufgehängt werden kann, wodurch er besser in seiner Lage relativ zum Schiff bleibt.

Ein derartiger Fender ist in der DE-Zeitschrift "Hansa", 1968, Seiten 2123 und 2124 beschrieben. Es handelt sich dabei um einen Fender, der aus synthetischen Kautschukqualitäten mit einer Härte von ca. 70° shore A erhalten wurde. Die weiteren Angaben über die einzuhaltenden physikalischen Werte des Gummis sowie die Bilder zeigen, daß man die bei Fendern auftretenden Probleme hauptsächlich durch konstruktive Merkmale der Fender zu lösen versuchte, auf keinen Fall durch die Zusammensetzung des Gummis. Diesbezüglich ergibt sich aus der Forderung nach ölbeständigen Kautschuken in Verbindung mit dem allgemeinen Fachwissen, s. z. B. Saechtling-Zebrowski "Kunststoff-Taschenbuch", 19. Auflage, 1974, S. 439-441, daß Kautschukarten mit einer Dichte von mehr als 1 g/cm³ verwendet werden sollen. Die Dichte des Gummis ist dann weit über 1 g/cm³. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß bei entgegengesetzten Bewegungen des Schiffs der Fender nach unten gedrückt werden kann, die Leinen brechen können und der Fender sinken und verlorengehen kann und daß ferner die Schiffe bei rollenden Bewegungen über oder unter dem Fender in Berührung kommen können.

Es wurde auch versucht, die geschilderten Nachteile durch Herstellung von Fendern zu beseitigen, die teilweise aus Vollgummi und zum restlichen Teil aus Schwamm- oder Schaumgummi bestehen, wodurch die Gesamtdichte des Fenders geringer ist als 1,0 und eine schwimmende Konstruktion erhalten wird. Fender dieser Art sind somit unsinkbar. Abgesehen von den Problemen, die sich bei der Herstellung solcher großen Gummikörper von unterschiedlicher Zusammensetzung, insbesondere bei ihrer Vulkanisation ergeben, ist darauf hinzuweisen, daß Fender dieser Art für die strengen Einsatzbedingungen, denen sie ausgesetzt werden, weniger geeignet sind. So führt die Verwendung von Schaumgummiteilen immer zu einer Verschlechterung der Steifigkeit und Reißfestigkeit der Gummikörper. Diese Eigenschaften sind von großer Bedeutung für Fender. Es ist ferner bei dauerndem Einsatz und durch die hierbei auftretenden ständigen Zusammendrückungen und Ausdehnungen des Fenders möglich, daß Wasser eindringt, wodurch die Gasblasen ihre Funktion nicht erfüllen können und die Dichte wiederum den Wert 1,0 überschreitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schwimmenden Fender aus massivem schwimmfähigen Gummi für Wasserfahrzeuge oder Schleusen bereitzustellen, der die Stöße von Schiffen z. B. gegen andere Schiffe oder gegen Bohrplatten oder Schleusen usw. auch unter extremen Bedingungen dauerhaft dämpft. Dadurch soll im einzelnen ermöglicht werden, daß z. B. Bohrplattformen auch in offener See und bei hohen Windstärken von Schiffen aus be- und entladen werden können. Außerdem soll dadurch das Überpumpen von Öl aus einem großen Tanker in einen kleinen Tanker auch bei schwierigen Schiffsmanövern so ermöglicht werden, daß Drücke von weniger als 500 KN/m² auf die Außenseite der Schiffswand ausgeübt werden. Außerdem soll der Fender verhindern, daß sich auch bei rollender Bewegung die Schiffe weder unter noch über dem Fender berühren. Auch nach häufigem Gebrauch soll die dämpfende Wirkung praktisch unverändert sein.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist nach dem Patentanspruch bei dem gattungsgemäßen Fender aus massivem, schwimmfähigen Gummi für Wasserfahrzeuge oder Schleusen dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerfüllstoff für den Gummi ein an sich für die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit bestimmter Ruß mit geringer Teilchengröße und hoher Struktur in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen Ruß pro 100 Gew.-Teile Kautschuk verwendet wird, wobei der Gummi im wesentlichen aus synthetischem Kautschuk mit einer Dichte von weniger als 0,91 g/cm³ besteht und die Dichte des Gummis nach der Vulkanisation höchstens 0,97 g/cm³ beträgt.

Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, daß die im Stand der Technik vorhandenen Nachteile ausgeschaltet werden, wenn eine Gummiqualität verwendet wird, die auch in massiver vulkanisierter Form (d. h. ohne die Anwesenheit von mit Gas oder Luft gefüllten geschlossenen Poren im Gummikörper) eine Dichte von höchstens 0,97 hat. Dem synthetischen Kautschuk kann auch natürlicher Kautschuk zugesetzt werden.

Es ist offensichtlich, daß mit technischem (vulkanisiertem) Kautschuk mit einer solchen Dichte ein schwimmender Körper hergestellt werden kann, der auch in Süßwasser noch teilweise über die Wasseroberfläche hinausragt, so daß es nicht notwendig ist, den Fender an Tauen oder Seilen aufzuhängen. Ferner ist es in diesem Fall ausgeschlossen, daß der Fender sinkt oder verlorengeht.

Seit einiger Zeit sind gesättigte Synthesekautschuke im Handel erhältlich, die eine geringere Dichte als Naturkautschuk haben (Naturkautschuk und der verwendete Synthesekautschuktyp haben in den meisten Fällen eine Dichte von 0,92). Beispielsweise haben die sog. EPDM- Kautschuke (siehe "Elastomers Manual" 1074, Seite 7) eine Dichte von etwa 0,86. Diesen Elastomeren müssen jedoch Verstärkerfüllstoffe zugesetzt werden, um den daraus hergestellten Körpern die gewünschten Anwendungseigenschaften zu verleihen.

Um in der Praxis brauchbar zu sein, müssen Fender aus einer Kautschukmischung hergestellt werden, die bei 25% Dehnung eine Spannung oder einen E-Modul von wenigstens 0,34 N/mm² (3,5 kg/cm²) und zur Verhinderung des Einreißens eine Einreißfestigkeit von wenigstens 0,98 N/mm² (10 kg/cm²) haben (bestimmt nach der Delft-Methode NEN 5603).

Um diese Mindestvoraussetzungen zu erfüllen, ist die Zugabe eines für diese Zwecke üblichen Rußes in einer Menge von etwa 40 Teilen pro 100 Teile Polymerisat im allgemeinen für synthetische kautschukartige Polymerisate, z. B. Äthylen-Propylen-Dien-Kautschuk, notwendig. Da jedoch aktiver Ruß immer eine Dichte von etwa 1,8 hat, ist es offensichtlich, daß ohne andere Zusätze, die die Dichte verringern, der zugesetzte Rußanteil zu begrenzen ist, um zu verhindern, daß die Dichte über 0,97 steigt.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bei Verwendung eines aktiven Rußes, der sich durch geringe Teilchengröße und hohe Struktur auszeichnet und für einen völlig anderen Zweck, nämlich für die Herstellung elektrisch leitfähiger Kautschuke entwickelt wurde, auch bei geringer zugesetzter Menge eine Verstärkung erzielt wird, die zu annehmbaren Eigenschaften führt, die oberhalb der vorstehend als Mindestwert genannten Grenzen liegen. Diese Ruße werden im allgemeinen als CF-Ruß bezeichnet, auch siehe Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 2. Auflage 1964, Band 4, Seite 265).

Wenn der im wesentlichen synthetische Kautschuk als solcher eine Dichte von höchstens 0,91 hat, erhält man mit diesen aktiven Rußen in einer wirksamen Menge einen aus Vollgummi hergestellten Gummikörper, der nach der Vulkanisation eine Dichte von höchstens 0,97 hat.

Unter einem "aus Vollgummi hergestellten Gummikörper" ist zu verstehen, daß im Gummi als solchem keine geschlossenen Poren vorhanden sind. Der Gummikörper kann Hohlräume aufweisen und beispielsweise die Form eines dickwandigen Hohlzylinders haben. Jeder Rußtyp, der die elektrische Leitfähigkeit steigert und geringe Teilchengröße und hohe Struktur aufweist, z. B. der CF-Typ, kann für die Herstellung der Fender gemäß der Erfindung verwendet werden. Sehr gut geeignet sind im Handel erhältliche Ruße besonders hoher Leitfähigkeit.

Der CF-Ruß wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen, insbesondere von 5 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Kautschuk verwendet. Außer einem Ruß des CF-Typs werden die üblichen Weichmacher (Öle), Aktivatoren (Zinkoxid), Harze und Beschleuniger der Kautschukmischung zugesetzt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. Bei den dort beschriebenen Versuchen wurden die folgenden Grundrezepturen verwendet:

EPDM-Kautschuk
Zinkoxid (aktiv)
Leitfähiger Ruß
Stearinsäure
Harz
Weichmacher
Beschleunigersystem.

Die Mengen der verschiedenen Bestandteile in dieser Mischung werden so gewählt, daß den folgenden Bedingungen entsprochen wird:

1) Dichte von höchstens 0,96
2) Einreißwiderstand von wenigstens 0,98 N/mm²
3) Spannung bei 25% Dehnung 0,34 N/mm²

Beispiel 1

EPDM-Kautschuk¹) 90 Gew.-Teile EPDM-Kautschuk²) 40 Gew.-Teile Zinkoxid (aktiv)  2 Gew.-Teile Ruß
(leitfähig, Handelsprodukt)³) 10 Gew.-Teile Harz⁴)  6 Gew.-Teile Mineral-Kautschuk⁷)  5 Gew.-Teile Stearinsäure  1 Gew.-Teile Weichmacheröl⁵)  5 Gew.-Teile Zinkdibutyldithiocarbamat
(ZDBC)  2 Gew.-Teile Tetramethylthiuramdisulfid
(TMTD)  0,5 Gew.-Teile Tellurdiäthyldithiocarbamat
(Tellurac)  0,4 Gew.-Teile Mercaptobenzodiazol
(MBT)  1,0 Gew.-Teile Schwefel  2,0 Gew.-Teile
164,9 Gew.-Teile

Beispiel 2

EPDM-Kautschuk⁸) 90 Gew.-Teile EPDM-Kautschuk⁹) 40 Gew.-Teile Zinkoxid 2 Gew.-Teile Ruß
(leitfähig, Handelsprodukt)³) 10 Gew.-Teile Harz⁴) 6 Gew.-Teile Mineral-Kautschuk⁷) 5 Gew.-Teile Stearinsäure 1 Gew.-Teil Weichmacheröl⁵) 5 Gew.-Teile ZDBC 2 Gew.-Teile TMTD 0,5 Gew.-Teile Tellurac 0,4 Gew.-Teile MBT 1,0 Gew.-Teile Schwefel 2,0 Gew.-Teile
164,9 Gew.-Teile

Beispiel 3

EPDM-Kautschuk¹) 90 Gew.-Teile EPDM-Kautschuk²) 40 Gew.-Teile Aktives Zinkoxid 2 Gew.-Teile Ruß
(leitfähig, Handelsprodukt)³) 14 Gew.-Teile Stearinsäure 1 Gew.-Teil Kohlenwasserstoffharz⁴) 6 Gew.-Teile Weichmacheröl⁵) 10 Gew.-Teile ZDBC 2 Gew.-Teile TMTD 0,5 Gew.-Teile Tellurac 0,4 Gew.-Teile MBT 1 Gew.-Teile Schwefel 2 Gew.-Teile
168,9 Gew.-Teile

¹) Mit 50 Teilen naphthenischem Öl gestreckter EPDM- Kautschuk, Hersteller E. I. Du Pont de Nemours, USA (siehe "The Elastomers Manual", Auflage 1974, Tabelle VIII, S. 34).
²) Unverstreckter EPDM-Kautschuk, Hersteller E. I. Du Pont, USA ("The Elastomers Manual", 1974, S. 34, Tabelle VIII).
³) Hersteller z. B. AKZO Chemie Niederlande
⁴) Kohlenwasserstoffharz, hergestellt durch Kracken von Olefinen und Diolefinen, mittleres Molekulargewicht 800
⁵) Niedrigviskoses Paraffinöl
⁶) Hersteller Cabot Carbon Ltd., USA
⁷) Mineral-Kautschuk, Erweichungspunkt 135°C
⁸) Mit 50 Teilen naphthenischem Öl gestreckter EPDM- Kautschuk, Hersteller DSM Niederlande ("The Elastomer Manual", Auflage 1974, S. 36, Tab. VIII)
⁹) Unverstreckter EPDM-Kautschuk, Hersteller DSM Niederlande (The Elastomer Manual, Aufl. 1974, S. 36, Tab. VIII).

Die mechanischen Eigenschaften von aus diesen Mischungen hergestellten vulkanisierten Kautschukplatten (vulkanisiert 20 Minuten bei 150°C) wurden bestimmt. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

Claims

Schwimmender Fender aus massivem, schwimmfähigem Gummi für Wasserfahrzeuge oder Schleusen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerfüllstoff für den Gummi ein an sich für die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit bestimmter Ruß mit geringer Teilchengröße und hoher Struktur in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen Ruß pro 100 Gew.-Teile Kautschuk verwendet wird, wobei der Gummi im wesentlichen aus synthetischem Kautschuk mit einer Dichte von weniger als 0,91 g/cm³ besteht und die Dichte des Gummis nach der Vulkanisation höchstens 0,97 g/cm³ beträgt.