DE2702232A1 - FENDER - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B59/00—Hull protection specially adapted for vessels; Cleaning devices specially adapted for vessels
- B63B59/02—Fenders integral with waterborne vessels or specially adapted therefor, e.g. fenders forming part of the hull or incorporated in the hull; Rubbing-strakes
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- Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways
Description
MÜLLER-BORE · DEUI'EL · SCHÖN · HERTELMÜLLER-BORE DEUI'EL SCHÖN HERTEL
S/G 17-252S / G 17-252
DR. WOLFGANG MÜLLER-ΒΟΠέ (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.- CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. DR. WOLFGANG MÜLLER-ΒΟΠέ (PATENT ADVERTISER FROM 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.- CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.
THE GOODYEAR TIRE AND RUBBER COMPANY Akron, Ohio 44316, USATHE GOODYEAR TIRE AND RUBBER COMPANY Akron, Ohio 44316, USA
Fenderfender
Die Erfindung betrifft Fender sowie ein Verfahren zur Her- · stellung von Fendern aus elastomerem Polyurethan und die Herstellung solcher Produkte, die einen Schutz am Anlegen eines Schiffs im Hafen, an einem Schiff oder an einer küstennahen Einrichtung gewähren. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung sehr großer Schutzeinrichtungen für derartige Anwendungszwecke, welche ein spezifisches Gewicht von weniger als 1 ,2 haben.The invention relates to fenders and a method for producing fenders from elastomeric polyurethane and the Manufacture of such products that provide protection at the docking of a ship in port, on a ship or on a grant facilities close to the coast. The invention particularly relates to a method of making very large protective devices for such applications, which have a specific weight of less than 1.2.
Obwohl Fender aus einem elastomeren Material zum Anlegen seit vielen Jahren verwendet v/erden, um Schiffe, Dalben, Fähren, küstennahe Bohrvorrichtungen oder Lastkähne und entsprechendes Schiffsgerät zu schützen, hat sich ihr Aufbau und ihre Herstellung als relativ schwierig erwiesen, wozu noch erschwerend hinzu kommt, daß aufgrund der Schutzanforderungen gigantische Größen und Formen erforderlich v/erden. Derart riesige Anlegefender bzw. Andockfender sind extrem schwer, kostspielig und schwierig herzustellen. Sie verbrauchen große Mengen an Wärme und mechanische Energie beiAlthough fenders made of an elastomeric mooring material have been used for many years, they have been used to To protect ferries, coastal drilling devices or barges and the corresponding marine equipment, their structure has become and their production has proven to be relatively difficult, an additional complication is that due to the protection requirements gigantic sizes and shapes are required. Such huge mooring fenders or docking fenders are extreme heavy, expensive and difficult to manufacture. They consume large amounts of heat and mechanical energy
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ihrer Herstellung. Die Dichte bzw. das spezifische Gewicht solcher Produkte ist beträchtlich höher als 1,2. Um das Gewicht zu reduzieren, hat man Fender der sogenannten Luftsackbauweise oder der Aufblasbauweise entwickelt und verwendet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sie viele unerwünschte Eigenschaften haben, sehr kostspielig sind und bei einer Durchlöcherung unbrauchbar werden.their manufacture. The density or the specific weight of such products is considerably higher than 1.2. To that To reduce weight, fenders of the so-called airbag construction or inflation construction have been developed and used. However, they have been found to have many undesirable properties, to be very costly and at a perforation become unusable.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, große Anlegefender herzustellen, deren spezifisches Gewicht kleiner als 1,1 und vorzugsweise kleiner als 1 ist, die jedoch in der Lage sind, die in Betrieb auftretenden Stöße auszuhalten.The object on which the invention is based is therefore to produce large berthing fenders, their specific Weight is less than 1.1 and preferably less than 1, which are, however, capable of the occurring in operation Withstand shocks.
Diese Aufgabe wird durch einen mikroporösen Polyurethanfender gelöst, der ein spezifisches Gewicht bzw. eine Dichte zwischen o,4 und weniger als 1,1 hat und dessen Körperabschnitt an einem Basiselement durch Einpassen befestigbar ist,This task is accomplished by a microporous polyurethane fender solved, which has a specific gravity or a density between 0.4 and less than 1.1 and its body portion can be attached to a base element by fitting,
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert, wobei insbesondere auf einen Dockfender Bezug genommen wird, der Abmessungen von 1,8 χ o,9 m (6 χ 3 ft) oder größer hat.The invention is illustrated by way of example using the accompanying drawings explained in more detail, reference being made in particular to a docking fender, the dimensions of 1.8 χ o.9 m (6 χ 3 ft) or larger.
Fig. 1 zeigt perspektivisch einen trapezförmigen Flügelfender mit offener Basis.Fig. 1 shows in perspective a trapezoidal wing fender with an open base.
Fig. 2 zeigt perspektivisch einen reifenförmigen Fender auf einer Säule eines küstennahen Bohrschiffes, einer Dalbe oder einer ähnlichen Anordnung.Fig. 2 shows in perspective a tire-shaped fender on a column of an offshore drilling ship, a dolphin or a similar arrangement.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Dockfenders von Fig. 2, dessen Länge gewöhnlich größer ist als der Durchmesser, so daß er ein rohrartiges Aussehen hat.Fig. 3 shows a further embodiment of the dock fender of Fig. 2, the length of which is usually greater than the diameter so that it has a tubular appearance.
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Erfindungsgemäß ist eine große Vielfalt anderer Formen und Größen möglich und wird abhängig vom Verwendungszweck eingesetzt. A wide variety of other shapes and sizes are in accordance with the invention Sizes possible and is used depending on the purpose.
Erfindungsgemäß wird ein Poren erzeugendes, flüssiges Polyurethanreaktionsgemisch in eine Form injiziert oder gegossen, die einen Hohlraum mit der Abmessung des gewünschten Anlegefenders hat. Das Polyurethanreaktionsgemisch wird reagieren gelassen und füllt den Hohlraum mit einem porösen Polyurethan, das ein spezifisches Gewicht von weniger als 1,1, jedoch mehr als o,4 hat, wobei eine bevorzugte Dichte bzw. ein bevorzugtes spezifisches Gewicht zwischen 0,6 und o,95 liegt. Es hat sich gezeigt, daß ein mikrozellularer Polyurethanfender mit einem solchen Dichtebereich Stoßbelastungen aushalten kann, die ausreichen, um die Fender um 5o % oder mehr mehrere Male zusammenzudrücken, ohne daß Anzeichen von Störungen auftreten, v/obei die Stoßkraft wirksam absorbiert wird, so daß eine Beschädigung des Gerätes oder des Fahrzeugs verhindert wird.According to the invention, a pore-producing, liquid polyurethane reaction mixture is injected or into a mold cast, which has a cavity with the dimensions of the desired mooring fender. The polyurethane reaction mixture is allowed to react and fills the cavity with a porous polyurethane with a specific gravity of less than 1.1, but more than 0.4, with a preferred density or a preferred specific weight is between 0.6 and 0.95. It has been found that a microcellular polyurethane fender with such a density range Can withstand shock loads sufficient to compress the fenders several times by 50% or more, without showing signs of disturbance, the impact force is effectively absorbed, so that damage to the Device or vehicle is prevented.
Erfindungsgemäß können wesentlich günstigere Formen und Ausrüstungen verglichen mit denen aus Verfahren zur Herstellung von Dockfendern aus dimerem Äthylenpropylenkautschuk (EPDM) hergestellt werden. Die Formen können viel leichter gebaut werden, wodurch Kosten und Zeit zur Herstellung der Formen eingespart werden können. Wenn übliche Kautschukverbindungen verwendet werden, wie natürlicher Kautschuk, Neoprenkautschuk, EPDM oder Butadienstyrolkautschuk, sind große Wärmemengen und hoher Druck erforderlich, um den Kautschuk weich zu machen und in die Spritzform oder in die Herstellungsform zu bewegen und anschließend zu härten oder zu vulkanisieren. Erfindungsgemäß werden jedoch flüssige Urethanmaterialien verwendet, die leicht zu mischen sind und im flüssigen Zustand in die gewünschte Form gegossen oder injiziert werden können, wo sie hauptsächlich durch die exotherme Reaktion polymerisieren oder vulkanisieren. Somit entfallen teureAccording to the invention, much cheaper forms and equipment can be used compared with those from processes for the production of dock fenders from dimeric ethylene propylene rubber (EPDM) getting produced. The molds can be built much more easily, reducing the cost and time of making the molds can be saved. If common rubber compounds are used, such as natural rubber, neoprene rubber, EPDM, or butadiene styrene rubber, requires large amounts of heat and high pressure to make the rubber soft make and move into the injection mold or into the production mold and then harden or vulcanize. In the present invention, however, liquid urethane materials are used which are easy to mix and in the liquid state Can be poured or injected into the desired shape, where it is mainly due to the exothermic reaction polymerize or vulcanize. This eliminates the need for expensive ones
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Ausrüstungen, wie Banbury-Mischer, Kugelmühlen, Extruder, Heißplattenpressen und topfformige Heizeinrichtungen. Dies zeigt, daß eine sehr kostbare Ware, nämliche Energie, bei dem erfindungsgemäßen Prozeß sehr sparsam verwendet wird.Equipment such as Banbury mixers, ball mills, extruders, hot platen presses, and cup heaters. this shows that a very valuable commodity, namely energy, is used very sparingly in the process according to the invention.
Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert, wobei alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind, falls keine anderen Angaben gemacht sind.The invention is further illustrated by the following examples, all parts and percentages being by weight unless otherwise specified.
Eine Form aus Fiberglas-Epoxyd mit Abmessungen von etwa 1,8 m χ 0,6 m (6 χ 2 ft), die einen Hohlraum hat, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, wird durch Einspritzen an einer Charge eines flüssigen, Poren erzeugenden Polyurethanreaktionsgemisches in den Hohlraum gefüllt, in welchem man das Gemisch schäumen und hart v/erden läßt, so daß man einen trapezförmigen Fender in Flügelform mit offener Basis erhält. Dieser Fender wird aus der Form genommen. Anschließend v/erden die physikalischen Eigenschaften dieses Polyurethanfenders mit einem herkömmlichen Äthylenpropylendimer-Fender verglichen. Bei einigen Ausführungen kann ein Verstärkungselement in Form einer Metallplatte in die Form eingebracht und in jedem der Flügel des Fenders eingeformt werden.A fiberglass epoxy mold about 6 by 2 ft (1.8 m by 0.6 m) that has a cavity as shown in 1, is made by injecting on a batch of a liquid pore-forming polyurethane reaction mixture filled into the cavity, in which the mixture is allowed to foam and hard to ground, so that a trapezoidal Receives wing-shaped fenders with an open base. This fender is taken out of the mold. Then the physical properties of this polyurethane fender compared to a conventional ethylene propylene dimer fender. In some implementations, a reinforcing element in the form of a metal plate can be placed in the mold and in molded into each of the wings of the fender.
Das zum Gießen des Dockfenders verwendete Polyurethanreaktionsgemisch wird dadurch hergestellt, daß 86,66 Teile Polypropylenäthertriol mit einem Molekulargewicht von 6000, 8,25 Teile Äthylenglykol, 5,o9 Teile Diäthanoldicarbamat, o,oo7 Teile Dibutylzinndilaurat, o,1o Teile Triäthylendiamin, 2,00 Teile: Trichlorfluormethan und 3,oo Teile eines orange gefärbten Pigments gemischt werden. Dieses Gemisch wird dann mit 76,59 Teilen eines Adduktes von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit einem Glykol oder Diglykol mit niedrigem Molekulargewicht, welches einen freien NCO-Gehalt von 1o bis 22 % hat, in einem geeignetenThe polyurethane reaction mixture used to cast the dock fender is made by using 86.66 parts of polypropylene ether triol having a molecular weight of 6000, 8.25 parts of ethylene glycol, 5.09 parts of diethanol dicarbamate, o, oo7 parts of dibutyltin dilaurate, o, 1o parts of triethylenediamine, 2.00 parts: trichlorofluoromethane and 3, oo parts of an orange colored pigment are mixed. This mixture is then added with 76.59 parts of an adduct of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with a glycol or Low molecular weight diglycol, which has a free NCO content of 10 to 22%, in a suitable one
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Polyurethanmaschinenmischer gemischt, der in der Lage ist, eine Form durch Spritzen zu füllen.Mixed polyurethane machine mixer capable of filling a mold by injection molding.
Der Polyurethanfender ist um 15 bis 2o Gew.-% leichter als der Fender aus dimerem Äthylenpropylenkautschuk mit der gleichen Shore-Härte D. Der Fender kann mit geringeren Toleranzen geformt werden und hat die gleichen oder bessere Druckbelastungs- und Biegeeigenschaften. Ein weiterer Vorteil des Polyurethanfenders ergibt sich aus dem einfachen Einschließen von Verstärkungselementen aus Metall. Die Halteöffnungen können an den erforderlichen Stellen gegossen werden, so daß ein Bohren entfällt, wie dies bei EPDM-Fendern erforderlich ist.The polyurethane fender is 15 to 20 wt% lighter than the fender made of dimeric ethylene propylene rubber with the same Shore hardness D. The fender can be shaped with smaller tolerances and has the same or better Compressive load and flexural properties. Another advantage of the polyurethane fender results from the simple Including reinforcing elements made of metal. The retaining openings can be cast in the required places so that drilling is not necessary, as is necessary with EPDM fenders.
Wenn ein erfindungsgemäßer Polyurethanfender mit einer Dichte von o,7 und Abmessungen von 6o cm χ 3o cm χ 12o cm (24 χ 12 χ 48 ") gemäß Fig. 3 fünfzigmal bis zum Schließen der Bohrung in einer Verson-Presse durchgebogen wird, zeigen sich weder Risse noch Verformungen. Der Fender behält auch seine Stoßabsorptionsfähigkeit.If a polyurethane fender according to the invention with a density of 0.7 and dimensions of 6o cm χ 3o cm χ 12o cm (24 χ 12 χ 48 ") according to FIG. 3 is bent fifty times in a Verson press until the hole is closed, there are no cracks or deformations. The fender also retains its shock absorption capacity.
Man läßt T Mol Polyesterpolyol oder 1 Polyätherpolyol mit zwei bis drei Hydroxylgruppen und einem Molekulargewicht von 1ooo bis 7ooo mit 1,15 Molen eines organischen Polyisocyanates durch Vorpolymerisation oder nach dem One-shot-Verfahren mit genügend Vernetzungsmittel, vorzugsweise vom Glykoltyp, reagieren, so daß eine Reaktion mit 1 bis 2o % des überschüssigen Polyisocyanates,bezogen auf das Polyester- oder Polyätherpolyol stattfindet, wodurch man ein flüssiges Reaktionsgemisch erhält, das für die Herstellung von Fendern geeignet ist.T moles of polyester polyol or 1 polyether polyol with two to three hydroxyl groups and one molecular weight are allowed from 1,000 to 7,000 with 1.15 moles of an organic polyisocyanate by prepolymerization or by the one-shot process react with enough crosslinking agent, preferably of the glycol type, to react with 1 to 2o% of the excess polyisocyanate, based on the polyester or polyether polyol, takes place, whereby one a liquid reaction mixture is obtained, which is suitable for the production of fenders.
Die aus Polypropylenätherdiol oder -triol und Methandiphenylisocyanat oder seinen hydrierten Derivaten hergestellten Polyurethane haben, wenn sie für DockfenderThe one made from polypropylene ether diol or triol and methanediphenyl isocyanate or its hydrogenated derivatives have manufactured polyurethanes when used for dock fenders
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zur Verwendung in Seeklima hergestellt werden, eine geeignete hydrolytische Stabilität, um dem Ausgesetzsein des Seeklimas zu widerstehen. Für einen Vergleich eines mikroporösen Polyurethanfenders mit einem handelsüblichen EPDM-Fender wird ein mikroporöser Polyurethanfender nach folgender Formel hergestellt:for use in maritime climates, a suitable hydrolytic stability in order to be exposed to the Withstand maritime climates. To compare a microporous polyurethane fender with a commercially available one EPDM-Fender, a microporous polyurethane fender is manufactured according to the following formula:
Polypropylenäthertriol mit Molekulargewicht von 48oo 86,6 Äthylenglykol 8,27 Diäthanoicarbamat 5 ,o7 Ruß 2,oo Triäthylendlamin o,o1 Dimethylzinndithioglykolat o,oo5 Dichlordifluormethan 1,o Polyisocyanat-Vorprodukt für Polyurethanschaumstoff (Mondur PF) 77,o1 Index 1,o5Polypropylene ether triol with a molecular weight of 48oo 86.6 ethylene glycol 8.27 Diethanoicarbamate 5, o7 Carbon black 2, oo Triethylendlamine o, o1 Dimethyltin dithioglycolate o, oo5 dichlorodifluoromethane 1, o Polyisocyanate precursor for polyurethane foam (Mondur PF) 77, o1 Index 1, o5
Die vorstehenden Bestandteile werden in der genannten Reihenfolge gemischt. Dann werden ein quasi Prepolymerisat von Methandiphenylisocyanat(Mondur PF) und ein Diglykol, wie Dipropylenglykol zugegeben und vermischt, ehe die Mischung in die Fenderform gegossen und bei Raumtemperatur gehärtet wird.The above ingredients are mixed in the order listed. Then a quasi prepolymer of methanediphenyl isocyanate (Mondur PF) and a diglycol, such as dipropylene glycol added and mixed before the Mixture is poured into the fender mold and cured at room temperature.
Zum Zeitpunkt der Herstellung der Fender angefertigte Proben werden untersucht und mit Proben eines handelsüblichen EPDM-Dockfenders in der Tabelle verglichen. Polyurethan Nr. 1 unterscheidet sich von Polyurethan Nr. dadurch, daß Nr. 2 1,o Teile eines alkylierten Phenols als Antioxydans enthält. Die Versuchsdaten zeigen, daß die mikroporösen Polyurethane genauso stabil oder stabiler als EPDM im Seeklima sind.Samples made at the time of manufacture of the fenders are examined and compared with samples from a commercially available one EPDM dock fenders compared in the table. Polyurethane No. 1 differs from Polyurethane No. in that No. 2 1, o parts of an alkylated phenol contains as an antioxidant. The experimental data show that the microporous polyurethanes are as stable or more stable than EPDM are in the maritime climate.
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Physikalische EigenschaftenPhysical Properties
Nr. 1number 1
PolyurethanPolyurethane
Nr. 2 EPDMNo. 2 EPDM
Ursprüngliche Zugfestigkeit 14,8 11,7 17,οOriginal tensile strength 14.8 11.7 17, ο
in N/mm2 (psi) (21oo) (166o) (243o)in N / mm 2 (psi) (21oo) (166o) (243o)
%-Änderung nach 42 Tagen in% Change after 42 days in
Salzwasser von 7o°C (158°F) -12 +28 -7Salt water of 70 ° C (158 ° F) -12 +28 -7
Ursprüngliche Dehnung in % 25oOriginal stretch in% 25o
%-Änderung nach 42 Tagen in Salzwasser von 7o C +12% Change after 42 days in salt water of 7o C +12
175
+48175
+48
51o -1351o -13
Zugfestigkeitsänderung nach 9o Tagen in Salzwasser von 7o°C in %Change in tensile strength after 90 days in salt water of 70 ° C in%
+46+46
-23-23
Dehnungsänderung in % nach 9g Tagen in SalzwasserChange in elongation in% after 9g days in salt water
von 7o C +6from 7o C +6
Spezifisches Gewichtspecific weight
o,89o, 89
+46
o,85+46
o, 85
-23 1,15-23 1.15
Die bevorzugten Polyurethanraktionsgeraische zur Herstellung von mikroporösen Fendern sind Gemische von Polyätherpolyolen des Polypropylenätherdiols oder -triols und Polytetramethylenätherglykol mit einem Molekulargewicht von 3ooo bis etwa 6ooo und einem organischen Polyisocyanat, wie Methandi (phenylisocyanat), das auch manchmal als MDI bezeichnet wird, und hydriertes MDI, sowie ein Härtungsmittel eines Glykole oder Polyglykols mit einem Molekulargewicht von weniger als 1ooo und vorzugsweise weniger als 5oo und mit einer ausreichenden Menge an Blähmittel, um die gewünschte Dichte des mikroporösen Schaums zu erhalten.The preferred polyurethane fraction devices for manufacture of microporous fenders are mixtures of polyether polyols of the polypropylene ether diol or triol and polytetramethylene ether glycol having a molecular weight of from 3,000 to about 6,000 and an organic polyisocyanate such as methandi (phenyl isocyanate), which is also sometimes referred to as MDI, and hydrogenated MDI, as well as a curing agent one Glycols or polyglycols with a molecular weight of less than 1000 and preferably less than 500 and with a sufficient amount of blowing agent to obtain the desired density of the microporous foam.
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