NO160854B - Fremgangsm te for reparasjon av skadede gjenstanderdet elastomer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for reparasjon av skadede gjenstander, særlig lapping av kjøretøydekk, av herdet elastomer valgt fra gruppen av naturgummi og naturgummiholdige blandinger med høyst 30, og fortrinnsvis høyst 20 vekt% syntetisk gummi, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er trinnene

a) området som skal repareres, renses og

b) påføres en oppløsning av et halogenholdig oksydasjonsmiddel i 1,2-dikloretan, idet det som halogenholdig

oksydasjonesmiddel anvendes et sådant valgt fra gruppen bestående av N-halogenhydantoiner, N-halogenamider; N-halogenimider og N halogensulfonamider, hvoretter

e) det oksydasjonsmiddel-behandlende område påføres en aminherdbar polymer eller forpolymer og et aminherdemiddel

i et polart løsningsmiddel, og

d) den aminherdbare polymer eller forpolymer herdes ved vanlig temperatur, hvorved den herdede polymer eller

forpolymer samtidig med herdingen bindes til elastomeren.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Oppfinnelsen vedrører således reparasjon av gjenstander

av naturgummi eller med høyt naturgummiinnhold med et innhold av polymer eller forpolymer (polyuretan/polyurea).

Fremgangsmåten er spesielt nyttig for reparasjon av

kutt, groper og/eller hull i kjøretøydekk, det vil si meget store dekk som for eksempel terrengdekk på anleggs-maskiner.

Fremgangsmåten er også for eksempel nyttig for reparasjon av skadede transportørbelter, slanger, gummistøvler og lignende, og for påføring av dekkbaner eller lapper. Gjenstander med høyt naturgummiinnhold repareres vanligvis å anvende uvulkanisert gummi i forbindelse med en for og oppvarming. Denne metode er meget omstendelig, spesielt for meget store dekk som for eksempel dekk på terrengkjøretøyer som har en diameter på for eksempel 2, 5 m.

Man har derfor søkt å utvikle reparasjonsmetoder som kan gjennomføres ved vanlig temperatur slik at man kan ute-late oppvarming og formapparater slik at man kan utføre reparasjoner ute i marken og eliminere behovet for trans-port til et reparasjonsverksted.

Et samtidig forslag går ut på bruk av underklorsyrling som behandlingsmiddel som en del av en reparasjonsprosess som kan gjennomføres ved vanlig temperatur (gjenstand for NO pat.søkn.84.2816)

US-PS 4.327.138 omhandler en reparasjonsmetode for vanlig temperatur hvor amin-herdet uretanpolymer eller forpolymer anvendes som reparasjonsmiddel etter kjemisk behandling av elastomeroverflaten som skal behandles med halogenholdig oksydasjonsmiddel (for eksempel triklor-s-triazintrion) oppløst i et løsningsmiddel (etylacetat og aceton nevnes). Denne prosess hvor triklor-s-triazin-tricn oppløst i etylacetat anvendes gir meget god adhesjon mellom elastomeren og polyuretan/polyurea-reparasjonsmiddelet når elastomeren er polybutadien eller polystyren-butadien, men ved anvendelse på gjenstander av naturgummi eller naturgummi inneholdende elastomerer oppnås lavere adhesjonsegenskaper spesielt ved høyere temperaturer (for eksempel ved dekkets arbeidstempera-turer) hvorved avskalling eller delaminering kan foregå. Erstatning av etylacetatet med aceton som er det annet løsningsmiddel nevnt i patentskriftet, fjerner ikke denne ulempe.

Den erkjennelse som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse er at anvendelse av 1,2 dikloretan som løs-ningsmiddel for behandlingsmiddelet resulterer i utmerkede adhesjonsegenskaper mellom naturgummi eller elastomer med høyt gummiinnhold, og reparasjonsmiddelet (det vil si den herdede aminherdede polymer eller forpolymer) selv ved utsettelse for høye temperaturer, hvorved faren for avskalling eller delaminering hoved-sakelig fjernes.

Foretrukket er det halogenholdige oksydasjonsmiddel triklor-s-triazintrion (også kjent som triklorisocyanursyre), den aminherdbare polymer er et polyuretan, aminherdemiddelet er 4,4'-metylen-dianilin, det polare løsningsmiddel er aceton og herdeperioden er 16 til 24 timer.

Den største fordel, det vil si den største forbedring med hensyn til adhesjon og motstand mot delaminering i sammenligning med resultater med etylacetat- og aceton-løsningsmidlene beskrevet i US-PS 4.327-138 oppnås når gjenstanden som skal repareres består fullstendig av naturgummi.

Betegnelsen "naturgummi" anvendes heri til å bety elastomere substanser oppnådd fra trær og planter.

De problemer som er forbundet med bruk av etylacetat-

og aceton-løsningsmidler for oksydasjonsmidlene er imid-lertid fremdeles til stede selv om noe av naturgummien erstattes med syntetisk gummi og blandinger av naturgummi og syntetisk gummi er således blitt inkludert, med større fordel oppnådd ettersom prosentandelen av naturgummi øker, for eksempel fra omtrent 70 til omtrent 80 % og mer. Den syntetiske gummi eller elastomer kan være hvilken som helst av dem som vanligvis blandes med naturgummi, for eksempel polybutadien, polystyren-butadien,

neopren og EPDM elastomerer.

Rensingen av området som skal repareres går ut på rensing av overflaten' ved sliping og/eller behandling med et kon-vensjonelt organisk løsningsmiddel. En annen rensemetode går ut på at overflaten skjæres opp for å fjerne en del av overflaten, for eksempel når overflaten inneholder en

åpning.

Det halogenholdige oksydasjonsmiddel og 1 ,2-dikloretan-oppløsningen påføres det rensede området på en hvilken som helst konvensjonell måte, for eksempel ved påpensling, sprøyting og lignende, og påføres i tilstrekkelig mengde til å belegge det rensede område. Fortrinnsvis anvendes to eller flere strøk for å sikre at hele det rensede området, det vil si det område som den amin-herdbare polymer eller forpolymer- reparasjonsbianding skal påføres på, er blitt belagt. Belegget tørker i løpet av noen minutter hvoretter den amin-herdbare polymer eller forpolymer-reparasjonsbianding kan påføres.

Det halogenholdige oksydasjonsmiddel utgjør vanligvis omtrent 0,01 til omtrent 10 vekt % av oppløsningen, foretrukket fra 0,05 til omtrent 5 vekt % av oppløsningen.

Det halogenholdige oksydasjonsmiddel velges fra gruppen bestående av N-halosulfonamider, N-halohydantoiner, N-haloamider, og N-haloimider. Eksempler på N-halosulfonamider inkluderer N, N, N<*>, N<*->tetrakloroksybis (benzensulfonamid), N, N, N', N'-tetraklor 4,4-bifenyl disulfonamid, N, N, N', N'-tetraklor 1,3-benzen disulfonamid, og N, N, N', N'-tetrabromoksybis (benzensulfonamid). Eksempler på N-halohydantoiner inkluderer 1,3-dibrom-5,5-dimetyl hydantoin, 1,3- dibrom-5,5-dimetyl hydantoin, 1,3-diklor-5-metyl-5-isobutyl hydantoin, og ;1 ,3-diklor-5-metyl-5-hexyl hydantoin. Eksempler på N-haloamider inkluderer N-bromacetamid og tetraklorglycoluril. Eksempler på N-haloimider inkluderer N-bromsuksinimid og forskjellige mono-, di- og triklor-isocyanursyrer eller kombinasjoner derav. Det foretrukne halogenholdige oksydasjonsmiddel for bruk heri er triklorisocyanursyre som også er kjent som triklor-s-triazintrion eller mer spesifikt som 1,3,5-triklor-s-triazin-2,4,6-trion.

1,2-dikloretan-løsningsmiddelet er kritisk for oppfinnelsen ettersom anvendelse av dette løsningsmiddel i stedet for tidligere anvendt etylacetat eller aceton fører til den forbedrede adhesjon av det herdede polymer-eller forpolymer-reparasjonsmiddel til gjenstanden av naturgummi eller naturgummiblandingen som repareres og med vesentlig mindre mulighet for delaminering ved for-høyede temperaturer.

Den aminherdbare polymer eller forpolymer sammen med aminherdemiddelet danner det herdbare polymersystem som i blanding med polart løsningsmiddel gir et flytende system som påføres den rensede aktiverte del av gjenstanden av naturgummi eller naturgummiblandingen som skal repareres. Sammenblandingen av disse bestanddeler oppnås lett i kon-vensjonelle blandere som for eksempel elteapparater, høyhastighet-møller, anker-blandeverk og lignende. Små porsjoner kan blandes ved omrøring med en spatel.

Herding av den herdbare polymer eller forpolymer begynner ved sammenblandingen av de tre bestanddeler slik at blandetrinnet ikke bør vare så lenge at noen vesentlig herding foregår under blandingen. Blandingen påføres lett den del av gjenstanden som skal repareres ved påpensling, helling, støping, forming eller lignende.

Et mykningsmiddel kan eventuelt inkluderes i blandingen for å lette behandlingen. Et eventuelt tilsetningsmiddel kan også inkluderes for å redusere herdetiden. Ekvivalentvekten av aminherdemiddelet med hensyn til den herdbare polymer eller forpolymer er vanligvis omtrent 85 til omtrent 115 %, ide; fra omtrent 95 til omtrent 105 % foretrekkes.

Vanligvis er mengden av polart løsningsmiddel per 100 vektdeler herdbar polymer eller forpolymer fra omtrent 2 til omtrent 20, mer foretrukket fra omtrent 5 til omtrent 15 vektdeler.

Foretrukne aminherdbare polymerer eller forpolymerer er uretaner, spesielt polyuretaner. Disse kan dannes ved å omsette en polyeter-polyol eller en polyester-polyol med et molart overskudd av et organo- diisocyanat til å danne en forpolymer med terminale isocyanatgrupper. Herding kan gjennomføres for å øke molekylvekten fra mindre enn omtrent 3-000 oppover til over 10.000 til å danne polymer. Eksempler på slike polymerer er angitt i US-PS 2.620.516, 2.777.831, 2.843.568, 2.866.774, 2.900.368, 2.929.800, 2.948.691, 2.948.707 og 3.11^.735.

Typiske spesifikke eksempler på slike polyuretaner inkluderer "Adiprene L-367", polytetrametylen-eterglycol inneholdende omtrent 6,4 % isocyanat-endegrupper på vektbasis, fremstilt av DuPont, "Adiprene L-42", polytetrametylen-eterglycol inneholdende omtrent 2,8 % isocyanat-endegrupper på vektbasis, fremstilt av DuPont, og "Cyanaprene A-7", som er en polyester basert beleggpoly-mer med omtrent 2,5 % isocyanat-endegrupper fremstilt av American Cyanamid. Blandinger av disse polyuretaner kan lett anvendes.

Andre aminherdbare polymerer eller forpolymerer inkluderer forbindelser angitt i US-PS 3.755.261. Kort sagt er disse forbindelser de forskjellige epoksyharpikser som for eksempel dem som er omhandlet i "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", Interscience Publishers, New York (1967), volume 6, sidene 212-221, videre halogenholdige hydrokarbon polymerer som kloropren polymerer, klorert butylgummi, og klorert polyetylen og polypropylen, videre klorsulfonerte polymerer som eksempel dem som er beskrevet i US-PS 2.723-257, samt polymerer inneholdende syre-halidgrupper som for eksempel og haloformiatgrupper som for eksempel

samt endelig polymerer inneholdende anhydridgrupper som ved reaksjon med diaminer gir amin-syre bindinger, og organopolysiloksaner som beskrevet i US-PS 2.938.010.

Aminherdemidlene kan for eksempel være hvilke som helst av de midler som er kjent eller nyttige for formålet. Et stort antall slike midler er kjent, og foretrukne midler inkluderer et kompleks av 4,4'-metylen-dianilin (MDA) og et salt eller et kompleks av racemisk 2,3 di- (4-amino-fenyl) butan og et halidsalt, som angitt i US-PS 3.755.261. Fremgangsmåten for fremstilling av kompleksene er angitt i det nevnte US-PS. Et foretrukket salt anvendt med 4,4'-metylen-dianilin-forbindelsen er natriumklorid eller litiumklorid. På grunn av lett tilgjengelig-het og pris er kompleksene eller saltene avledet fra

4,4'-metylen-dianilin sterkt foretrukket. En annen klasse av aminherdemidler som spesielt nyttige er de forskjellige "Versamid"-forbindelser, det vil si kondensasjonsproduk-ter av polyaminer og toverdige syrer oppnådd når visse umettede fettsyrer polymeriseres.

Egnede polare løsningsmidler for blandingen er angitt i US-PS 3.888.831. Foretrukne' løsningsmidler inkluderer dimetylformamid, tetrahydrofurna, cycloheksanon, etylacetat, nitrometan,, nitroetan, nitropropan og mer foretrukket metyletyl keton og aceton.

Foretrukne mykningsmidler inkluderer dioktylftalat og tetraetylen glycol bis (2-etylheksanoat). MDA-salt (natriumklorid) komplekset i kombinasjon med dioktylftalat (50 vekt % basis) selges under betegnelsen "Caytur 21"). Tetraetylen glycol bis (2-etylheksanoat) markedsføres av Union Carbide under betegnelsen "Flexol 4-GO".

Et foretrukket middel for reduksjon av heredetiden er tributylfosfat som anvendes i mengder på 0,1 til 10 %, mer foretrukket fra 0,5 til 5 %, basert på den totale vekt av herdemiddel og tributylfosfat.

Herding gjennomføres lett ved vanlig eller romtemperatur, det vil si de vanligvis herskende temperaturer på fra omtrent 10 til omtrent 50°C. Ofte vil omgivelsenes temperatur være fra omtrent 15 til omtrent 35 eller 40°C. Herdetidene utgjør vanligvis fra omtrent 12 til omtrent 72 timer idet 16 til 24 timer foretrekkes. Herding gjennomføres vanligvis enkelt ved å opprettholde gjenstanden belagt med herdeblandingen ved vanlig temperatur i den angitte tidsperiode.

Den reparerte gjenstand utgjør et laminat av herdet polymer eller forpolymer bundet til et tynt lag av aktivert overflate. Det herdede belegg er et polyuretan/ polyurea. Bindingen har utmerkede adhesjonsegenskaper selv ved høyere temperaturer (for eksempel dekkets ar-beidstemperaturer, ved omtrent 120°C).

Oppfinnelsen illustreres ved hjelp av de følgende spesifikke eksempler:

Eksempel I.

Hvert teststykke var en avtrekks-adhesjonslapp av naturgummi (2,5 mm) forsterket med nylonnetting. Hver lapp ble behandlet som følger: Overflaten ble slipt og deretter vasket med en acetonfuktet duk og fikk tørke. Den rensede overflate ble så grunnet med 3 % triklorisocyanursyre (triklor-s-triazintrion) i løsningsmiddel som angitt i det følgende. Tre strøk ble påført. Belegget fikk tørke. Deretter ble den rensede, grunnede overflate på-ført en blanding av 50/50 "Adiprene L-42" og "Adiprene L-367" (150 gram av hver), blandet med "Caytur 21"

(71 gram), aceton (30 gram) og "Flexol 4-G0" (30 gram), hver nylongitter-forsterkning anbringes i belegget og belegges holdes noe i avstand fra lappen ved en ende.

Den belagte lapp får herde i 24 timer ved romtemperatur og resulterer i at belegget bindes til lappen over det meste av denne, men at belegget og lappen er skilt over en liten strekning ved den ene ende for å tillate en deling av sammenstillingen. Hver lapp ble kuttet opp i strimler med bredde omtrent 2,5 cm og hver strimmel ble utsatt for avtrekkning ved delingen under anvendelse av et Instron testapparat for å måle i kg/cm den kraft som kreves for å trekke belegget og lappen fra hverandre.

For hver lapp ble to strimler testet ved romtemperatur og to strimler ble testet ved 100°C (som en indikasjon av det som kunne hende ved arbeidstemperaturene) og de følgende verdier representerer gjennomsnitt av data oppnådd med hvert sett av strimler. En forskjell på 10 - 15 i resultatene fra Instron testapparatet indikerer en forskjell i aktuell reparasjonssituasjon.

Testing ble gjennomført med de primære løsningsmidler 1,2-dikloretan, etylacetat og aceton, og resultatene var som følger:

Som antydet i det foregående gir bruk av 1,2 dikloretan en uttalt forskjell spesielt ved den forhøyede temperatur.

Eksempel II.

Dette eksempel ble gjennomført som eksempel I med unntagelse av at cyeloheksan ble anvendt i rensetrinnet i stedet for aceton.

Resultatene ble som følger:

Eksempel III.

Dette eksempel ble gjennomført i likhet med eksempel I og resultatene var som følger:

Eksempel IV.

Dette eksempel ble gjennomført i likhet med eksempel I med unntagelse av at lappen besto av 80 % naturgummi, 20 % syntetisk gummi og grunningsløsningsmiddelet var etylacetat:

Eksempel V.

Et utvendig kutt i en anleggsmaskin med dekkdimensjon 36,00 x 51" (OTR, terrengdekk) ble reparert på følgende måte under anvendelse av den sammensatte uretan-type reparasjonsbianding. Kuttet (vanlig kjent som en punktreparasjon) ble slipt grundig for å sikre at skaden var fri for eventuelle løse gummipartikler eller kutt eller fordypninger. Slipingen ble foretatt i en grad tilsvarende RMA nr. 3 eller nr. 4. Kuttet ble vasket grundig med en duk dyppet i aceton og acetonet fikk tørke full-stengig. Overflaten ble så belagt med flere belegg av en 3 % oppløsning av triklor-s-triazintrion i 1,2 dikloretan idet hvert strøk fikk tørke før neste strøk ble på-ført. Etter at det siste strøk var tørket ble en 50/50 bladning fremstilt og helt eller anbragt i kuttet.

Settet 50/50 besto av to komponenter.

Blandeprosessen besto i grundig blanding av A med B. Det blandede material ble så helt inn i kuttet. Overflaten ble belagt med tape for å fremme herdingen ved å bevare acetoninnholdet. Reparasjonen fikk herde i 24 timer ved vanlig temperatur. Etter den nødvendige herdetid ble tapen fjernet og dekket var klar for bruk.

Etter 1326 timers testing var reparasjonen bedre enn en kontrollprøve.

Tilsvarende gode resultater oppnås når 1,2-dikloretanet anvendes med N, N, N', N'-tetraklor-oksybis (benzen-sul-fonamid) eller 1,3-diklor-5,5-dimetyl-hydantoin eller N-bromacetamid i stedet for med triklorisocyanursyre.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for reparasjon av skadede gjenstander, særlig lapping av kjøretøydekk, av herdet elastomer valgt fra gruppen av naturgummi og naturgummiholdige blandinger med høyst 30, og fortrinnsvis høyst 20 vekt% syntetisk gummi, karakterisert ved trinnene a) området som skal repareres renses, og b) påføres en oppløsning av et halogenholdig oksydasjonsmiddel i 1,2-dikloretan, idet det som halogenholdig oksydasjonsmiddel anvendes et sådant valgt fra gruppen bestående av N-halogensulfonamider, N-halogenhydantoiner, N-halogenamider og N-halogenimider, hvoretter c) det oksydasjonsmiddel-behandlede område påføres en aminherdbar polymer eller forpolymer og et aminherdemiddel i et polart løsningsmiddel, og d) den aminherdbare polymer eller forpolymer herdes ved vanlig temperatur, hvorved den herdede polymer eller forpolymer samtidig med herdingen bindes til elastomeren.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som halogenholdig oksydasjonsmiddel anvendes N-haloimider, særlig triklor-s-triazintrion.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som herdet elastomer anvendes naturgummi, og at det som aminherdbar polymer eller forpolymer anvendes et polyuretan.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det som herdemiddel anvendes 4,4'-metylen-dianilin og at det som polart løs-ningsmiddel anvendes aceton.