NO300259B1 - Fremgangsmåte til fremstilling av en formet armeringsnettforsterket (hærverkbestandig) gjenstand - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE TIL FREMSTILLING AV EN FORMET ARMERINGSNETT-FORSTERKET (HÆRVERKBESTANDIG) GJENSTAND

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av en formet armeringsnett-forsterket (hærverks-beståndig) gjenstand som innbefatter et ytre tøystoff og et indre mikrocelleskum-herdeplastmateriale, hvor fremgangsmåten omfatter: anbringelse av det ytre tøystoff, som er blitt behandlet på sin innerside med en fleksibel herdeplastmaterialsammensetning, samt en armeringsnetting i en form;

lukking av formen for å avgrense et formhulrom med et forutbestemt volum og for å deformere tøystoffet og armeringsnettingen til en forutbestemt fasong;

innsprøyting av en skumbar fleksibel herdeplastmaterialsammensetning i nevnte formhulrom;

at det skumbare fleksible plastmateriale tillates å reagere og fullstendig fylle nevnte form, hvor reaksjonstrykket i formens lukkede rom bringer det fleksible plastmateriale til å binde seg til tøystoffet;

at det resulterende tøystoff-dekkede mikrocelleskumplastmateriale tillates å herde; og

at formen deretter åpnes og gjenstanden fjernes.

Et antall hærverksbestandige seter som har vært tilbudt for bruk ved offentlig transport, har vært kritisert fordi de er for harde og ubekvemme, for eksempel det sete som er beskrevet i australsk patentsøknad nr. 52495/86, og hvor det anvendes polyuretan (V8080) og Moca. Levert av Uniroyal Aust. Pty. Ltd. omfatter dette en elastomer med høy strekkfasthet og en shore "A" hardhet på ca. 75-85 og som ble anvendt i forbindelse med et trådnett med en tråddiameter på 0,75 mm. Tråden i denne struktur frembyr en relativt stiv form uten elastomeren. Tilføyelsen av elastomeren gir et meget stivt og brettlignende sete. Elastomeren er hard når den er formet til et sete uten trådarmeringen. Selv om det er nevnt netting av såkalt "ringbrynje"-type, ville dette gjøre lite for å forbedre fleksibiliteten i dette tilfelle med mindre det ble benyttet en mykere og mer fleksibel elastomer. Ved denne prosess blir det dessuten benyttet et materiale som må holdes på forhøyde temperaturer, det vil si i overkant av 100°C, og som krever en lang herdetid, for eksempel 2 timer pluss etterherding i 8 timer. Vickers Xatal AU-B-12028/88 beskriver en seteskål i fast form dekket av en flat tynnplate, hvilket illustrerer de vansker man har vært utsatt for ved andre forsøk på å forme hærverkbestandige materialer til seteformer og bibeholde den nødvendige fleksibilitet for en viss grad av komfort. Fremgangsmåten til forming av seteformer synes å ha blitt vraket til fordel for en fast seteskål.

G.B. patentskrift nr. 204.107.420 (J.L Danton og M. Duret) omhandler også en tråd-armert struktur. Selv om man her pro-duserer et mykere og mer fleksibelt sete, har fremgangsmåten andre fremstillingsbegrensninger, idet det ved denne metode synes å bli fremstilt kun flate tynnplater eller folier. I europeisk patentskrift nr. 0.201.419 (J.L. Danton og M. Duret) er det i forbindelse med fig. 1-8 beskrevet en fremgangsmåte ved hvilken det kan fremstilles en tredimensjon-

al seteform i motsetning til en flat plate. Dette blir gjort ved å forme den tidligere fremstilte plate til en stiv plast-eller metallramme. Beklageligvis synes en flat plate formet på denne måte å tendere å bli stivere medmindre den kan for-lenge og bøye seg, noe dette materiale selvsagt ikke kan. Resultatet blir et noe hardt og ubekvemt setemateriale.

Ved U.S. patentskrift nr. 3.647.608 er det patentbeskyttet en gjenstand som er fremstilt med henblikk på bedre å motstå hær-verk i form av angrep med skjærende redskap. En slik hærverks-bestandig gjenstand kan omfatte en organisk polymer skumstruktur og utmerker seg ved et overflatesjikt som er mot-standsdyktig overfor skjæring og lignende hærverkspåvirk-ninger med kniv og lignende skjære/stikkredskap, hvilket overflatesjikt omfatter metalltråder som fortrinnsvis er ikke forbundne, tilfeldig orienterte og fleksible metallfibre, samt en såkalt brynjestruktur (pansersjikt), innleiret i den organiske polymer skumstruktur umiddelbart under overflate-sjiktet. Det brynjelignende materiale vil kunne omfatte såvel nett av metallfibre som et nett av små runde eller kvadratiske metallringer. Fremstillingen av denne kjente gjenstand eller produkt skjer ved at det først anbringes et slitesterkt sjikt, for eksempel et plastbelagt tekstil, mot formflaten hvoretter det innføres en hærverkshindrende armering for eksempel i form av et nett av metallfibre. Deretter innføres så skummaterialet som så bringes til å ekspandere og fylle formen samt binde seg til metallfibrene og det slitesterke materi-alet.

SE-B-373.532 omhandler støpning av gjenstander og produkter som inneholder stivt polyuretan og som er forsynt med en i hovedsak ikke-porøs, slett og stiv overflatefilm som også består av polyuretan. I SE utlegningsskriftet blir det gjort rede for en støpeprosess for polyuretanskum, hvor det for det ferdige produkt tilsiktes en meget hard og tilstrekkelig tykk overflatefilm i én enkelt støpeoperasjon, og hvor det for dette formål foreslås at den anvendte skumblandingsmengde ved en viss støpetemperatur må være vesentlig større enn den minste mengde som fordres for å fylle støpeformen fullstendig ut etter ekspanderingen. Denne kjente fremgangsmåte går nær-mere bestemt ut på at en skumblanding av den type som er van-lig for fremstilling av stivt polyuretan innføres i en på samme temperatur som skumblandingen forhåndsinnstilt støpe-form i en mengde som er minst dobbelt så stor som den mengde som fordres for å fylle formen fullstendig ut etter ekspande-

ringen.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det skaffet tilveie en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte art, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved at det skumbare, ikke skummede herdeplastmateriale sprøytes inn i nevnte hulrom: (i) i en slik uskummet mengde at et i det minste opptar 50% av formhulrommets volum, og at (ii) det ved en fri og fullstendig ekspansjon ville ha opptatt et volum som er minst dobbelt så stort som formhulrommets.

Årsakene til krav (i) og (ii) er at reaksjonstrykket (fra den del av skummaterialet som representerer en overskridelse av kravet til å fylle formhulrommet) skal være i stand til å bringe skummaterialet til å binde seg til tøystoffet.

Fortrinnsvis er volumet av det i formen innsprøytede ueks-panderte skumbare materiale fra 60 til 99% av hulrommets volum, aller helst fra 75 til 95% av hulrommets volum.

I det etterfølgende beskrives eksempler på anvendelige og nyttige materialer.

Det fleksible herdeplastmateriale blir valgt med henblikk på forenlighet med det skumbare plastmateriale, slik at det opp-nås maksimal bindefasthet mellom det ytre tøystoffmateriale og det indre, trådarmerte skumbare plastmateriale.

De foretrukne tøystoffer ifølge den foreliggende oppfinelse, som først og fremst er valgt av estetiske årsaker, er tøy-stoffer av mokett-type og tettere vevde ulltøystoffer.

Ved å gi det skumbare plastmateriale anledning til å reagere, bringer reaksjonstrykket i det lukkede rom av formen det fleksible plastmateriale til å omslutte armeringsnettet og til å binde seg til tøystoffmaterialet.

Det resulterende tøystoff-dekkede armerte mikrocelleskumplastmateriale tillates å herde på normal måte.

Armeringsnettet kan være av ordinær netting av fluenetting-type eller en netting av "syklongjerde"-type ( "cyclone fence" "type), som foretrekkes etter som den gir bedre fleksibilitet i den ferdige gjenstand.

Det skumbare plastmateriale er fortrinnsvis et polyuretanskum eller et silikonskum. Polyuretanskummet er fortrinnsvis et brannhemmende polyuretanskum, så som beskrevet mer detaljert i det etterfølgende.

Som tidligere nevnt bør de ved fremgangsmåten anvendte materialer være ytterst brannhemmende eller i stand til å kunne gjøres ytterst brannhemmende. De brannhemmende egenskaper bør innbefatte forbrenningsprodukter med lav røkut-vikling og med lav giftighet.

Et slikt materiale er fortrinnsvis en polyeterbasert polyuretan avledet fra en Diol- eller Triol-basert polyol hvor i det minste 50% av hydroksylendegruppene er primære ende-grupper og et isocyanat, fortrinnsvis et polyuretanskum som innbefatter et brannhemmende system av en klorinert paraffin, natriumtetraborat, antimontrioksyd og aluminiumoksydtrihydrat. Polyoler som benyttes ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis dioler eller trioler med en molekyl vekt på ca. 2500-7500, og hvor i det minste 50% av hydroksylendegruppene er primære hydroksylendegrupper. Eksempler på dioler og trioler som er velegnede for anven-delse i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse er lineære og forgrenede polyoksypropylenpolyolblokk-kopolymerer av etylenoksyd og propylenoksyd, samt polyolpodinger av etylenisk umettede monomerer såsom i særlig styren og akrylonitril på de forannevnte polyoler.

Disse polyoler vil være i det vesentlige frie for funksjon-elle grupper utover hydroksylgrupper og som, såsom nevnt ovenfor, vil være i hovedsak primære hydroksylgrupper. Aller helst er i det minste ca. 78% av hydroksylgruppene primære hydroksylendegrupper. Eksempler på passende polyoler som er kommersielt tilgjengelige er CP4701 (Dow Chemicals), Niax 11-34 (Union Carbide), Desmophen 3900 (Bayer), propylan M12 (Lankro Chemicals) og Daltocell T 32-75 (I.C.I.). Eksempler på hensiktsmessige podede polyoler eller polymerpolyoler eller PHD-polyoler (det vil si dispersjoner av polyvinyl eller polyureaforbindelser i diol- eller triolpolyoler) som er kommersielt tilgjengelige, er Niax 34-28 (Union Carbide), Pluracol 518 (BASF-Wyandotte) og PU 3119 (Bayer) samt E609 (Union Carbide).

Vann blir vanligvis tilsatt til blandingen som et blåsemiddel for å frembringe et skumplastmateriale når det reagerer med overskytende isocyanat for å frigjøre karbondioksydgass. De fleste kommersielle polyoler har mellom 0,05-0,1% vann i dem, og vanligvis er ca. 0,08% av det vann som normalt er tilstede i polyolen alt som kreves for minimal blåsing.

Dersom det kreves en totalt ikke-skummende elastomer, vil det være nødvendig å anbringe polymeren i en vakuumovn og varme denne opp til ca. 80-90°C i 4-8 timer for å fjerne all luft og fuktighet. Når polymeren avgrenses inne i formen og formen fylles, tillater reaksjonstrykket i det lukkede rom av formen at det finner sted svært lite skumming. Mikrocelleelastomerer har egenskaper som er beskrevet senere. En elastomer uten cellestruktur blir ikke ansett for å ville med-føre noen fordel.

De foretrukne isocyanater er toluen-di-isocyanat (TDI), polymetylenpolyfenyl-isocyanat og difenylmetan-di-isocyanat, som begge er kjent som MDI, samt blandinger av disse to isocyanater. Oppfinnelsen utelukker imidlertid ikke bruk av andre aromatiske og alifatiske isocyanater som er kjent på området. Den mengde isocyanat som kreves reguleres av det støkiometriske forhold ved reaksjonen, idet en indeks på 100-120 gir mikrocelleelastomerer med optimale fysiske egenskaper .

Det skumbare plastmateriale er fortrinnsvis et polyuretanskum. Polyuretanen er fortrinnsvis et brannhemmende polyuretanskum, herunder en boraks og/eller hydrert aluminiums-oksyd og antimontrioksyd og en klorinert parafin. Det flam-mehemmende system ved den foreliggende oppfinnelse innbefatter ca. 5-25 vektdeler antimontrioksyd, ca. 10-60 vektdeler aluminiumoksydtrihydrat, ca. 10-80 vektdeler natriumtetraborat, samt ca. 20-80 vektdeler av en klorinert parafin, basert på 100 vektdeler av polyolen. Antimontrioksydet vil normalt være tilstede i sammensetningen i en mengde som varierer fra 5 til 20 vektdeler, fortrinnsvis fra ca. 7 til 15, og aller helst ca. 12 deler. Den klorinerte parafin vil vanligvis være tilstede i en mengde som varierer fra 25-65 vektdeler, fortrinnsvis fra ca. 40-60 deler, og aller helst 40-50 deler. Alternativt kan parafinen uttrykkes i form av klorininnhold og er der vanligvis tilstede i ca. 20-40 deler, fortrinnsvis ca. 25-35 vektdeler av klorinet. Uttryk-ket "klorinert parafin" innbefatter en enkelt klorinert parafin eller blandinger derav.

Klorinerte parafiner har et klorininnhold som varierer fra 30 til 70%. Det foretrekkes en klorinert parafin med et klorininnhold på ca. 60%. De klorinerte parafiner kan enten være flytende eller faste, for eksempel CERECLOR 70 eller 70L (CERECLOR er et registrert varmemerke som eies av I.C. I.), idet den flytende klorinerte parafin foretrekkes.

Katalysatorer, aktivatorer og aminer som er kjent på området benyttes ved formuleringen av ovenfor beskrevne polyuretan-skumsammensetninger.

Andre elastomerer og skumplaster som kan benyttes istedenfor polyuretanelastomerer og polyuretanskumstoffer er silikon-elastomerer såsom RTU.627 og silikonskum RTF.762 og RTF. 8510 som produseres av General Electric, Silocone Products Division, Waterford, New York 12188. Disse silikonelastomer-er og -skum har utmerkede brannhemmende egenskaper. Silikon-elastomer-/-skumproduktene blir fremstilt på lignende måte som de tidligere beskrevne polyuretanelastomer-/-skumproduk-ter.

Det tøystoff-dekkede, stålduk-armerte mikrocelleskum danner ved forming en hul kasse, hvis nedre 10 mm av den ytre om-krets ikke er dekket av tøymaterialet. Den hule kasse blir deretter montert på en 10 mm finerplate ved hefting eller stifting gjennom de nedre 10 mm av den hule kasse beregnet for dette formål og inn i kanten av finerplaten. Finerplaten kan gjøres brannhemmende ved behandling med kjente brannhemmende kjemikalier for tømmer. Tøystofftrekket som strekker seg ca. 100 mm forbi den nedre kant av den tøystoff-dekkede, trådarmerte hule kasse blir deretter trukket over den nedre kant av den hule kasse og heftet eller stiftet til undersiden av finerplaten ved to kontinuerlige rekker av kramper eller heftestifter. Ulltrekket som er heftet fast på denne måte strekker seg ca. 25-30 mm over på finerplaten. Det overskytende ulltøystoff blir deretter skåret av. Heftestif-tene passerer igjennom og rundt armeringsnettingen, for der-ved å sørge for en forsvarlig fastgjøring av seteformen til finerplaten.

I eksemplifiserende øyemed ble det kun valgt to skumbare plastmaterial (elastomer) formuleringer. Elastomerene ble valgt slik at strekkfastheten hos den elastomer som er angitt som nr. 1 er litt høyere enn strekkfastheten hos ull-tøystoff et, og den elastomer som er angitt som nr. 2 har en strekkfasthet som ligger litt under ulltøystoffets strekkfasthet.

Elastomer nr. 1 SHORE "A" hardhet 45-50.

Elastomer nr. 2 SHORE "A" hardhet 35-40.

I den hensikt å opprettholde fleksibilitet ble det valgt et fleksibelt armeringsnett som leveres av Hunter Wire Products og som er beskrevet i australsk patentskrift nr. 41.933. Dette tillot en optimal el as tomer tykkelse på 5-6 mm, idet hensikten var å redusere hardheten og øke fleksibiliteten. Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen består i å velge materialer med henblikk på å oppnå maksimal bindefasthet mellom elastomeren og ulltøystoffet.

Ved forsøk ble det fremstilt prøver for å vurdere elastomer-enes overflatesplintringsfasthet. Testprøvene 5mm<*>60mm<*>240 mm, armert med armeringsnetting levert av Hunter Wire Products og dekket med rent ulltøy. Prøvestykkene ble utsatt for en standard "T" overflatesplintringstest som gjen-gitt i det vedføyde ark Q.P.5.

Testprøver angitt som elastomer nr. 1 SHORE "A" hardhet 45-50 hadde overflatesplintringsfastheter i området 120-150 Newtons.

Testprøver angitt som elastomer nr. 2 SHORE "A" hardhet 35-40 hadde overflatesplintringsfastheter i området 65-90 Newtons.

Et antall forsøk på testprøver av elastomer nr. 1 endte for tidlig som følge av at ullfibrene ble trukket fra hverandre. Denne slags feil er ideell når ullfibrene trekker seg fra hverandre istedenfor å skrelles bort, idet elastomeren og bindingen er sterkere enn tøystoffets strekkfasthet.

For den elastomer som er angitt som nr. 2 skrellet prøve-stykkene ensartet av bakenfor forbindelseslinjen, idet forbindelseslinjen mellom tøystoff og elastomer i dette tilfelle er sterkere enn elastomerens strekkfasthet.

Selv om det kunne synes som om det hardere materiale i prøvestykke nr. 1 ville være å foretrekke fra et hærverk-bestandighetssynspunkt, har forsøk som hittil er utført vist at begge elastomerer har oppført seg tilsvarende i testsituasjoner, idet nr. 2 elastomer er foretrukket for dens ekstra fleksibilitet og mykere skall. I dette tilfelle når det mykere materiale utformes som et sete hvor det ikke er noen løse kanter som vandaler kan benynne å rive i, er den myke elastomer nr. 2 like så vanskelig å begynne å rive i som elastomer nr. 1. For å kunne starte å rive må det først gjøres et triangulært kutt, hvoretter et hjørne må brettes eller brekkes opp, slik at et parti av tøystoff-trekket kan skrelles bort. Dette har vist seg meget vanskelig under de utførte forsøk.

Eksempler på formuleringer

E609 polymerpolyol - levert av Union Carbide VORANOL 4701 polyol - levert av Dow Chemicals

DR.437 katalysatorblanding - levert av Dow Chemicals CERECLOR 70L klorinert parafin

VM.25 isocyanat M.D.I.

di-isocyanato-difenylmetan - levert av I.C.I.

Prøvestykker testet ved AWTA Textile Testing Melbourne med følgende resultater.

Testmetode Ats 1000.001 airbus Industry for å vurdere ut-slipping av giftig gass og røk.

Ats 1000.001

Alle prøvestykker var armert med trådnetting og dekket med et ullstoff som hadde blitt flammehemmet med 8% PFZ.#)

#) kaliumfluorzirkonat.

Prøveseter ble testet overfor CSIRO-protokoll med hensyn på vurdering av brannatferd hos møblement ved å benytte store antenningskilder (1&2. 300. 400. & 600.). Gram-senkkasser ble benyttet på prøvestykker fremstilt i henhold til formuleringer 1 & 2.

Maksimal røkmatting (smoke oscuration) %:

Det skal bemerkes at brannen i alle forsøk ble avgrenset til det mellomliggende område for antenningskilden. Røknivået ved sammenligning med for eksempel en setepute av brannhemmende polyuretanskum er betydelig lavere.

Branntester utført på brannhemmende skumsete

i tester utført på prøvestykker fremstilt i henhold til oppfinnelsen. Tiden fra antennelse til maksimalt røknivå er forlenget og det totale frembragte røknivå er meget lavere, hvilket gir en lengre periode for rømming eller anledning til å slokke brannen.

Det turde således være innlysende at det ifølge den foreliggende oppfinnelse er skaffet tilveie en forbedret og tids-besparende fremgangsmåte til fremstilling av hærverkbestandige seter og stoltrekk.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en formet armeringsnett-forsterket (hærverkbestandig) gjenstand som innbefatter et ytre tøystoff og et indre mikrocelleskum-herdeplastmateriale, hvor fremgangsmåten omfatter: anbringelse av det ytre tøystoff, som er blitt behandlet på sin innerside med en fleksibel herdeplastmaterialsammensetning, samt en armeringsnetting i en form; lukking av formen for å avgrense et formhulrom med et forutbestemt volum og for å deformere tøystoffet og armeringsnettingen til en forutbestemt fasong; innsprøyting av en skumbar fleksibel herdeplastmaterialsammensetning i nevnte formhulrom; at det skumbare fleksible plastmateriale tillates å reagere og fullstendig fylle nevnte form, hvor reaksjonstrykket i formens lukkede rom bringer det fleksible plastmateriale til å binde seg til tøystoffet; at det resulterende tøystoff-dekkede mikrocelleskumplastmateriale tillates å herde, og at formen deretter åpnes og gjenstanden fjernes, karakterisert ved at det skumbare, ikke skummede herdeplastmateriale sprøytes inn i nevnte hulrom: (i) i en slik uskummet mengde at det i det minste opptar 50% av formhulrommets volum, og at (ii) det ved en fri og fullstendig ekspansjon ville ha opptatt et volum som er minst dobbelt så stort som formhulrommets.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at volumet av i formhulrommet innsprøytet uekspandert skumbart materiale er fra 60 til 99% av hulrommets volum.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at volumet av i formhulrommet innsprøytet skumbart materiale er fra 75 til 95% av hulrommets volum.