PL205610B1 - Element zespolony - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy elementu zespolonego posiadającego strukturę warstwową o następującej budowie:

(i) 2 do 20 mm metalu, (ii) 10 do 300 mm produktów poliaddycji poliizocyjanianów, szczególnie korzystnie poliuretanów, (iii) 2 do 20 mm metalu, przy czym (i) i/lub (iii) posiadają otwory dające się ewentualnie zamknąć. Wyrażenie „otwór” oznacza w niniejszym opisie, że (ii) nie jest odgraniczone od otoczenia przez (i) i/lub (iii), od strony (ii) zwróconej do (i) i/lub (iii).

Do budowy statków, przykładowo kadłubów statków i wykładzin przestrzeni ładunkowych, mostów lub wysokościowców muszą być stosowane części konstrukcyjne, które mogą stale wytrzymywać zwiększone obciążenia spowodowane siłami zewnętrznymi. Tego rodzaju części konstrukcyjne, ze względu na te wymagania, składają się zwykle z płyt metalowych lub nośników metalowych, wzmacnianych przez odpowiednie ukształtowanie lub odpowiednimi usztywnieniami. Tak więc, kadłuby tankowców, ze względu na zwiększone normy bezpieczeństwa, składają się zwykle z wewnętrznego i zewnę trznego kadł uba, przy czym każ dy kadł ub zbudowany jest z pł yt stalowych o gruboś ci 15 mm, które połączone są usztywnieniami stalowymi o długości około 2 m. Ponieważ na te płyty stalowe działają zwiększone siły, zarówno zewnętrzne jak i wewnętrzne poszycie usztywniane jest dospawanymi elementami wzmacniającymi. Wadami tych klasycznych części konstrukcyjnych okazały się zarówno zwiększone ilości potrzebnej stali, jak też czasochłonne i pracochłonne wytwarzanie. Ponadto tego rodzaju części konstrukcyjne wykazują zwiększony ciężar, przez co uzyskuje się mniejszy tonaż statku i zwiększone zapotrzebowanie na paliwo. Dodatkowo, takie klasyczne elementy konstrukcyjne oparte na stali wymagają wiele zabiegów konserwacyjnych, ponieważ zarówno powierzchnia zewnętrzna jak też powierzchnie części stalowych między zewnętrznym i wewnętrznym poszyciem muszą być regularnie chronione przed korozją.

U podstaw opracowania niniejszego wynalazku leż a ł o wię c zadanie opracowania części konstrukcyjnych, które mogą trwale wytrzymywać wyższe obciążenia wywierane przez siły zewnętrzne i mogą znaleźć zastosowanie przykładowo, w budowie okrę tów, mostów lub budowie wysokościowców. Te części konstrukcyjne do opracowania, zwane także elementami zespolonymi, powinny służyć jako zamienniki dla znanych konstrukcji stalowych i w szczególności, wykazywać korzyści w odniesieniu do masy, procesu wytwarzania i intensywności konserwacji. Te elementy zespolone powinny w szczególnoś ci wykazywać , dają ce się kontrolowa ć zachowanie, takż e w wysokich temperaturach.

Alternatywę dla konstrukcji stalowych przedstawionych na wstępie mogą stanowić elementy zespolone, które składają się z zespołu metal/tworzywo sztuczne/metal. Dla tych elementów zespolonych byłoby korzystne, żeby w ekstremalnie wysokich temperaturach można było wytwarzać podwyższone ciśnienie między warstwami metali. Nadciśnienie takie może prowadzić do powstawania spękań w warstwach metalowych, które mogłyby powodować utratę obciążalności całego elementu zespolonego, przy czym szczególne niebezpieczeństwo mogłoby wyniknąć z nagłego spadku ciśnienia. Szczególne zadanie polega więc na tym, żeby zapobiec możliwym niebezpieczeństwom, które byłyby związane ze spadkiem ciśnienia w zespole metal/tworzywo sztuczne/metal.

To przedstawione wyżej zadanie rozwiązano według wynalazku przez element zespolony opisany na wstępie.

Przedmiotem wynalazku jest zatem element zespolony posiadający strukturę warstwową o następującej budowie:

(i) 2 do 20 mm metalu, (ii) 10 do 300 mm produktów poliaddycji poliizocyjanianów, (iii) 2 do 20 mm metalu, przy czym (i) i/lub (iii) posiadają otwór, ewentualnie dający się zamykać, który pozostaje zamknięty, charakteryzujący się tym, że zamknięty otwór otwiera się przy różnicy ciśnienia między (ii) a drugą stroną (i) i/lub (iii) od strony otoczenia, wynoszą cej przynajmniej 10·10² kPa (10 barów), przy czym wyższe ciśnienie występuje w (ii). Korzystnie otwór ma średnicę od 0,5 do 100 mm. Korzystnie otwór pozostaje zamknięty i otwiera się w temperaturze wyższej niż 250°C, przy czym w przypadku otworu chodzi o zawór. Korzystnie zawór mocowany jest śrubami do (i) i/lub (iii). W elementach zespolonych według wynalazku korzystnie otwór połączony jest z końcem rury, która wnika w (ii) i której

PL 205 610 B1 drugi koniec oddalony jest o 0,5 do 9,5 mm od powierzchni warstwy metalowej stykającej się z (ii), która nie ma otworu połączonego z rurą.

Otwarte lub zamknięte zawory mają zastosowanie w elementach zespolonych posiadających strukturę warstwową o wyżej opisanej budowie do zmniejszania różnicy ciśnienia między (ii) a drugą stroną (i) i/lub (iii) od strony otoczenia, przy czym wyższe ciśnienie panuje w (ii) oraz zastosowanie w tych elementach zespolonych do odprowadzania gazów z (ii). Elementy zespolone okreś lone powyżej są stosowane w budowie okrętów lub mostów. Przy ekstremalnie wysokich temperaturach, tworzywo sztuczne znajdujące się między warstwami metalowymi może ewentualnie odparować po rozkładzie i wywołać przez to ciśnienie między warstwami metalu. Ma to w szczególności miejsce w przypadku, gdy warstwa tworzywa sztucznego (ii) jest całkowicie otoczona przez warstwy (i) i (iii). Zgodnie z wynalazkiem, takie nadciś nienie mię dzy warstwami metalowymi (i) i (iii) jest osł abiane dzięki istnieniu przynajmniej jednego otworu w (i) i/lub (iii). Ten otwór może być otwarty lub zamknięty lub też zamykany, przy czym otwór zamknięty korzystnie otwiera się automatycznie pod działaniem wpływu zewnętrznego, przykładowo temperatury i/lub wzrostu ciśnienia. Otwór może być przykładowo wypełniony materiałem lub być zamknięty pokrywą tak, że otwiera się on przy nadciśnieniu w (ii) i/lub wzroście temperatury. Jako materiał, który odwracalnie zamyka otwór, mogą służyć przykładowo metale o temperaturze topnienia mniejszej niż 450°C, np., ołów i/lub cyna, korzystnie ołów, lub te ż związki organiczne lub tworzywa sztuczne, korzystnie o temperaturze topnienia mniejszej niż 250°C. Zamykanie otworu wymienionymi materiałami, opisywanymi następnie jako materiały wypełniające, przykładowo przez napełnianie lub przykrywanie otworu, oferuje takie korzyści, że (ii) jest chronione od otoczenia na zewnętrz elementu zespolonego, przykładowo wody, powietrza lub chemikaliów, ale wzrost ciśnienia w (ii), zwłaszcza spowodowany wzrostem temperatury, jest jednak szybko likwidowany. Materiał wypełniający można nanosić do otworu w postaci stałej, zmiękczonej lub stopionej, przykładowo przez proste wypełnienie lub ręczne, mechaniczne wbijanie za pomocą młotka.

Otwór może przedstawiać sobą dziurę w (i) i/lub (iii). Możliwe jest także wbudowanie otworu do (i) i/lub (iii) poprzez element, oznaczony na rysunkach jako (ix), przykładowo z takiego samego materiału jak (i) lub (iii), który wyposażony jest w otwór. To wbudowanie elementu, przykładowo zaworu, ewentualnie zamkniętego przykładowo wypełnieniem, można realizować przed, podczas lub po wytworzeniu (ii) między (i) a (iii). Mocowanie elementu można prowadzić przez zamocowanie śrubami, przyspawanie i/lub przyklejenie, przykładowo do jeszcze nie w pełni przereagowanego układu reakcyjnego do wytwarzania (ii). Odpowiednie otwory i elementy przedstawione zostały na figurach 3, 4, 5 i 6, przy czym dla uproszczenia, nie pokazano drugiej warstwy metalowej.

Elementy są wpuszczone do strony zwróconej do (ii) korzystnie w postaci połączonej z powierzchnią (i) i (iii), tzn. powierzchnia (i) i/lub (iii) jest także równa z wbudowanym elementem i nie wykazuje wywyższenia na elemencie.

Otwór wykazuje korzystnie średnicę od 0,5 do 100 mm, szczególnie korzystnie 1 do 10 a jeszcze korzystniej 2 do 8 mm.

Zgodnie z powyższym korzystne są elementy zespolone, których otwory według wynalazku pozostają zamknięte i otwierają się przy różnicy ciśnień między (ii) a drugimi stronami (i) i/lub (iii) od strony otoczenia, tzn. na zewnątrz elementu zespolonego, wynoszącej przynajmniej 10·10² (10 barów), przy czym wyższe ciśnienie istnieje w (ii) i/lub przy temperaturze wyższej niż 250°C, korzystnie wyższej niż 450°C.

W przypadku otworu chodzi korzystnie o zawór, który korzystnie zamocowany jest śrubami do (i) i/lub (iii), przy czym tego rodzaju przyśrubowany element, który przykładowo przedstawiony został na figurach 4 i 5, wykazuje korzystnie średnicę 5 do 150, szczególnie korzystnie 15 do 100 mm.

Elementy zespolone według wynalazku zostały przedstawione schematycznie na figurze 1. Na figurze tej (i) i (iii) oznaczają odpowiednie warstwy metalowe, a (ii) oznacza tworzywo sztuczne, które korzystnie związane jest zarówno z (i) jak też i (iii). Otwór oznakowany jest jako (iv). Figury 3, 4, 5 i 6 pokazują schematycznie postaci ukształtowania otworu, przykładowo w postaci wbudowanych elementów przykręcanych śrubami, które zaopatrzone są w otwór.

Dane liczbowe na figurach podają wymiary w [mm].

Elementy zespolone mogą być zabudowane do konstrukcji w postaci podwójnej ściany okrętu, co zostało przedstawione na figurze 2. Otwór oznaczony jest jako (IV). Dwa elementy zespolone oznaczone są jako (VI) i (VII). Elementy zespolone połączone są poprzecznym usztywnieniem, które oznaczone jest jako (VIII).

PL 205 610 B1

Otwór może być korzystnie połączony z końcem rury (x), która sięga wgłąb (ii) i której drugi koniec oddalony jest o 0,5 do 9,5 mm od powierzchni metalowej, znajdującej się w zetknięciu z (ii), która nie wykazuje otworu połączonego z rurą. Tego rodzaju ukształtowanie przedstawione zostało na figurach 7 i 8. Figura pokazuje rurę, której przestrzeń wewnętrzna połączona jest z otworem. Drugi koniec rury sięga wgłąb, z odpowiednim odstępem od powierzchni drugiej warstwy metalowej. Oferuje to korzyść tego rodzaju, że gaz, który utworzył się na jednej stronie elementu zespolonego, przykładowo poprzez silne ogrzewanie spowodowane ogniem, jest usuwany na stronę elementu zespolonego odwróconej do ognia. Zapobiega się dzięki temu zapaleniu gazu przez płomień.

Stosownie do tego, korzystne jest więc zastosowanie otwartych lub zamkniętych zaworów w elementach zespolonych, które posiadają następująca budowę warstwową:

(i) 2 do 20 mm metalu, (ii) 10 do 300 mm tworzywa sztucznego, (iii) 2 do 20 mm metalu do zmniejszania różnicy ciśnienia między (ii) a drugimi stronami (i) i/lub (iii) od strony otoczenia, przy czym wyższe ciśnienie występuje w (ii), względnie zastosowanie otwartych lub zamkniętych zaworów w elementach zespolonych, które wykazują następującą budowę warstwową:

(i) 2 do 20 mm metalu, (ii) 10 do 300 mm tworzywa sztucznego, (iii) 2 do 20 mm metalu, do odprowadzania gazów z (ii).

Otwór na figurach, jak to już przedstawiono, może być zamknięty. Także, nawet jeśli na rysunku szczegółowo na to nie wskazano, w każdym z otworów może znajdować się materiał wypełniający, lub też otwór może być przykryty pokrywą, jak to już opisane zostało na wstępie.

Element zespolony według wynalazku, obok już wymienionych korzyści, wykazuje, doskonałe własności mechaniczne.

Wytwarzanie elementu zespolonego według wynalazku można realizować tak, że między (i) a (iii) wytwarza się przykładowo produkty poliaddycji poliizocyjanianów (ii), zwykle poliuretany, które mogą ewentualnie wykazywać struktury mocznikowe i/lub izocyjanurowe, przez reakcję izocyjanianów (a) ze związkami reaktywnymi wobec izocyjanianów (b), korzystnie w obecności przynajmniej jednego gazu (c) w ilości 1 do 50% objętościowych, w przeliczeniu na objętość produktów poliaddycji poliizocyjanianów oraz ewentualnie katalizatorów (d) i/lub substancji pomocniczych i/lub dodatków (e), które korzystnie łączą się przyczepnie z (i) i (iii).

Produkty poliaddycji poliizocyjanianów można opisać jako produkty lite, pomimo korzystnego zastosowania (c), ponieważ nie tworzy się siatka z komórek wypełnionych gazem.

Reakcję korzystnie przeprowadza się w zamkniętej formie, przykładowo z (i) i (iii) jako warstwami pokrywającymi, tzn. (i) i (iii) znajdują się w formie podczas napełniania substancjami wyjściowymi do wytwarzania (ii), która to forma po całkowitym wprowadzeniu składników wyjściowych zostaje zamknięta. Po reakcji składników wyjściowych do wytworzenia (ii) można wyjąć element zespolony z formy. Korzystne boczne uszczelnianie przestrzeni między (i) a (iii) można prowadzić zwykłymi sposobami i za pomocą zwykłych materiałów.

Powierzchnie (i) i/lub (iii), do których przyczepne jest (ii) po wytworzeniu elementu zespolonego, korzystnie piaskuje się. To piaskowanie można prowadzić zwykłymi sposobami. Przykładowo można powierzchnię opiaskować zwykłym piaskiem pod ciśnieniem, a następnie przykładowo oczyszczać i szorstkować . Odpowiednia aparatura do takiej obróbki dostę pna jest w handlu.

Dzięki takiej obróbce powierzchni (i) i (iii), które znajdują się w kontakcie z produktami reakcji (a) z (b), w obecności (c) oraz ewentualnie (d) i/lub (e), można uzyskać znacznie polepszoną przyczepność (ii) do (i) i (iii). Piaskowanie prowadzi się korzystnie bezpośrednio przed wprowadzaniem składników do wytwarzania (ii) do przestrzeni między (i) a (iii).

W celu wytworzenia elementu zespolonego, przykładowo po korzystnej obróbce powierzchni (i) i (iii), warstwy te, mocuje się korzystnie w odpowiednim ustawieniu, przykł adowo równoległ ym do siebie. Odstęp wybiera się zwykle tak, żeby przestrzeń między (i) a (iii) wykazywała grubość od 10 do 300 mm. Mocowanie (i) i (iii) można przykładowo realizować przez zastosowanie przekładek dystansowych. Brzegi przestrzeni między warstwami można korzystnie uszczelnić w ten sposób, aby można było napełnić przestrzeń pomiędzy (i) i (iii) substancjami (a), (b) i (c) oraz ewentualnie (d) i/lub (e), lecz żeby przeszkodzić wypływaniu tych składników. Uszczelnienie można prowadzić zwykłymi foliami

PL 205 610 B1 z tworzyw sztucznych lub metali i/lub płytami metalowymi, które mogą służyć także jako przekładki dystansowe.

Jako warstwy (i) i (iii) można stosować korzystnie zwykłe płyty metalowe, przykładowo płyty stalowe o grubościach według wynalazku.

Wypełnianie przestrzeni między (i) i (iii) substancjami (a), (b) i korzystnie (c) oraz ewentualnie (d) i/lub (e) można prowadzić za pomocą zwykłych urządzeń transportujących, korzystnie sposobem ciągłym, przykładowo za pomocą maszyn wysoko- i niskociśnieniowych, korzystnie maszyn wysokociśnieniowych.

Wydajność maszyny transportowej można zmieniać w zależności od objętości przeznaczonej do napełniania. Aby zabezpieczyć jednorodne utwardzenie (ii), wydajność maszyny transportowej i urządzenie transportowe wybiera się tak, żeby przestrzeń przeznaczoną do wypełnienia można było napełnić składnikami do wytworzenia (ii) w ciągu 0,5 do 20 minut, korzystnie 1,5 do 7 minut.

Jako warstwy (i) i (iii), zwykle w postaci płyt, można stosować zwykłe metale, przykładowo żelazo, zwykle stal, wszystkie rodzaje stali uszlachetnionej, aluminium i/lub miedź.

Zarówno (i) jak też (iii) można stosować do wytwarzania elementu zespolonego według wynalazku w postaci powlekanej, przykładowo gruntowanej, lakierowanej i/lub pokrywanej zwykłymi tworzywami sztucznymi. Warstwy (i) i (iii) nie są korzystnie powlekane a szczególnie korzystnie stosuje się je przykładowo w postaci oczyszczonej przez zwykłe piaskowanie.

Wytwarzanie produktów poliaddycji poliizocyjanianów (ii), zwykle produktów poliuretanowych i ewentualnie poliizocyjanurowych, zwłaszcza elestomerów poliuretanowych, przez reakcję izocyjanianów (a) ze związkami reaktywnymi w stosunku do izocyjanianów (b), korzystnie w obecności (c) oraz ewentualnie katalizatorów (d) i/lub środków pomocniczych, i/lub dodatków (e), było wielokrotnie opisywane. Korzystnie unika się stosowania środków porotwórczych do wyjściowych składników dla wytworzenia (ii). Aby w najwyższym stopniu uniknąć niekontrolowanego procesu spieniania, zarówno składniki wyjściowe (b) i (c), oraz ewentualnie (d) i/lub (e), jak też powierzchnie (i) oraz (iii), które stykają się ze składnikami reakcji, powinny być suche.

Otwory według wynalazku mogą znajdować się w (i) i (iii), przykładowo w miejscach, przez które napełnia się przestrzeń między (i) a (iii) przeznaczoną do napełniania (ii). Wchodzą tu przykładowo w grę odpowiednie otwory, wiercone w (i) i/lub (iii).

Zawartość wody w mieszaninie reakcyjnej, zawierającej (a), (b), (c) i ewentualnie (d) i/lub (e) wynosi korzystnie 0 do 0,03% wagowych, szczególnie korzystnie 0% wagowych, w przeliczeniu na łączną masę mieszaniny reakcyjnej. Zawartość wody, zwłaszcza w składniku (b), można odpowiednio nastawić, przykładowo przez destylację. Możliwe jest ponadto, dodawanie do mieszaniny reakcyjnej związków, które wiążą wodę a dzięki temu przeszkadzają w reakcji spieniania. Tego rodzaju związki, przykładowo sita molekularne, są ogólnie znane. Można stosować przykładowo krzemiany i oksazolidynę w odpowiedniej postaci, korzystnie subtelnie rozdrobnionej. Związki te można wprowadzać, korzystnie do składnika (b), w ilościach od 0,05 do 5, szczególnie korzystnie 2 do 4,5% wagowych w przeliczeniu na masę mieszaniny reakcyjnej.

Materiały wyjściowe (a), (b), (c), (d) i (e) w sposobie według wynalazku zostaną przykładowo opisane w dalszej części opisu.

Jako izocyjaniany (a) wchodzą w grę znane alifatyczne, cykloalifatyczne, aryloalifatyczne i/lub aromatyczne izocyjaniany, korzystnie diizocyjaniany, które ewentualnie mogą być biuretyzowane lub izocyjanouronowane ogólnie znanymi sposobami. Jako konkretne przykłady można wymienić: alkilenodiizocyjaniany zawierające 4 do 12 atomów węgla w reszcie alkilowej, takie jak 1,12-diizocyjanian-dodekanu, 1,4-diizocyjanian-2-etylo-tetrametylenu, 1,5-diizocyjanian-2-metylo-pentametylenu, 1,4-diizocyjanian-tetrametylenu, lizynoestrodiizocyjanian (LDI) (Lysinesterdiisocyanate), 1,6-diizocyjanian-heksametylenu (HDI), 1,3- i 1,4-diizocyjanian-cykloheksanu, 2,4- i 2,6-diizocyjanian heksahydrotoluilenu oraz odpowiednie mieszaniny izomerów, 4,4'-, 2,2'- i 2,4'-diizocyjanian dicykloheksylometanu oraz odpowiednie mieszaniny monomerów, 1-izocyjaniano-3,3,5-trimetylo-5-izocyjaniano-metylocykloheksan / diizocyjanian-izoforonu (IPDI), 2,4- i 2,6-diizocyjanian-toluilenu (TDI), 4,4'-, 2,4'- i/lub 2,2'-diizocyjanian-difenylometanu (MDI), polifenylopolimetyleno-poliizocyjaniany i/lub mieszaniny zawierające przynajmniej dwa wymienione izocyjaniany. W sposobie według wynalazku można stosować ponadto di- i/lub poliizocyjaniany zawierające ugrupowania estrowe, mocznikowe, allofanianowe, karbodiimidowe, uretodionowe i/lub uretanowe. Korzystnie stosuje się 2,4'-, 2,2'- i/lub 4,4'-MDI lub polifenylenopolimetyleno-poliizocyjaniany, a szczególnie korzystnie mieszaniny zawierające polifenylenopolimetyleno-poliizocyjaniany i przynajmniej jeden z izomerów MDI.

PL 205 610 B1

Jako związki reaktywne w stosunku do izocyjanianów (b) mogą być stosowane przykładowo związki, które zawierają grupę, lub grupy reaktywne w stosunku do izocyjanianów, lub grupy hydroksylowe, tiolowe i/lub pierwszorzędowe, i/lub drugorzędowe grupy aminowe, np., poliole wybrane z grupy polieteropolialkoholi, poliestropolialkoholi, politioeteropolioli, poliacetali zawierających grupy hydroksylowe i poliwęglanów zawierających grupy hydroksylowe lub mieszanina z przynajmniej dwóch wymienionych polioli. Związki te wykazują zwykle funkcyjność od 1 do 8, korzystnie 1,5 do 6, szczególnie korzystnie 2 do 6 oraz korzystny ciężar cząsteczkowy w zakresie od 400 do 8000 i są ogólnie znane dla fachowców.

Jako polieteroalkohole wchodzą w grę, przykładowo, związki dające się otrzymać znaną technologią przyłączania tlenków alkilenowych, przykładowo tetrahydrofuranu, 1,3-epoksy-propanu, 1,2względnie 2,3-epoksy-butanu, tlenku styrenu, a korzystnie tlenku etylenu/oksiranu i/lub 1,2-epoksy-propanu, do zwykłych substancji inicjujących.

Jako substancje inicjujące mogą być stosowane przykładowo znane alifatyczne, aryloalifatyczne, cykloalifatyczne i/lub aromatyczne związki, które zawierają przynajmniej jedną, korzystnie 2 do 4 grup hydroksylowych i/lub przynajmniej jedną, korzystnie 2 do 4 grup aminowych. Jako substancje inicjujące mogą być stosowane przykładowo etanodiol, glikol dietylenowy, 1,2- lub 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-heksanodiol, 1,7-heptanodiol, gliceryna, trimetylolopropan, glikol neopentylowy, cukier, przykładowo sacharoza, pentaerytryt, sorbit, etylenodiamina, propanodiamina, neopentanodiamina, heksametylenodiamina, izoforonodiamina, 4,4'-diamino-dicykloheksylometan, 2-(etyloamino)-etyloamina, 3-(metyloamino)-propyloamina, dietylenotriamina, dipropylenotriamina i/lub N,N'-bis(3-aminopropylo)-etylenodiamina.

Tlenki alkilenowe można stosować pojedynczo, naprzemiennie po sobie, lub jako mieszaniny. Korzystnie stosuje się tlenki alkilenowe prowadzące do pierwszorzędowych grup hydroksylowych w poliolu. Jako poliole stosuje się szczególnie korzystnie takie poliole, które na zakoń czenie był y alkoksylowane tlenkiem etylenu i zawierające dzięki temu pierwszorzędowe grupy hydroksylowe.

Odpowiednie poliestropoliole mogą być wytwarzane z organicznych kwasów dikarboksylowych zawierających 2 do 12 atomów węgla, korzystnie alifatycznych kwasów dikarboksylowych o 4 do 6 atomach węgla i wielowartościowych alkoholi, korzystnie dioli o 2 do 12 atomach węgla, korzystnie 2 do 6 atomach węgla. Poliestropoliole wykazują funkcyjność od 2 do 4, w szczególności 2 do 3 i ciężar cząsteczkowy od 480 do 3000, korzystnie 600 do 2000 a zwłaszcza 600 do 1500.

Elementy zespolone według wynalazku wytwarza się korzystnie z zastosowaniem polieteropolialkoholi, jako składnika (b) dla reakcji z poliizocyjanianami, celowo z zastosowaniem polieteroalkoholi o średniej funkcyjności od 1 do 8, korzystnie 1,5 do 6 i ciężarze cząsteczkowym od 400 do 8000.

Zastosowanie polieteropolialkoholi daje zwiększone korzyści, dzięki polepszonej odporności produktu poliaddycji poliizocyjanianu na rozkład hydrolityczny i ze względu na niską lepkość, każdorazowo w stosunku do poliestropolialkoholi. Polepszona odporność na hydrolizę jest korzystna zwłaszcza w odniesieniu do stosowania w budowie okrętów. Mniejsza lepkość polieteropolialkoholi i mieszaniny reakcyjnej do wytwarzania (ii), zawierającej polieteropolialkohole umożliwia szybsze i łatwiejsze napełnianie przestrzeni między (i) a (iii) mieszaniną reakcyjną przy wytwarzaniu elementu zespolonego. Ze względu na zwiększone wymiary, w szczególności części konstrukcyjnych w budowie okrętów, ciecze o małej lepkości są szczególnie korzystne.

Jako związki reaktywne w stosunku do izocyjanianów nadają się dalej substancje, które zawierają szkielet węglowy o 10 do 40 atomach węgla i zawierają 2 do 4 grup reaktywnych w stosunku do izocyjanianów. Pod pojęciem szkielet węglowy rozumie się nieprzerwane następstwo atomów węgla, które nie jest przerywane atomami tlenu, jak to ma miejsce w przypadku eterów. Jako takie substancje, opisywane w dalszej części jako (b3), można stosować przykładowo olej rycynowy i jego pochodne.

Jako związki reaktywne w stosunku do izocyjanianów, obok wymienionych związków o typowym ciężarze cząsteczkowym od 400 do 8000, można stosować ewentualnie ponadto w sposobie według wynalazku diole i/lub triole o ciężarach cząsteczkowych od 60 do < 400, jako przedłużacze łańcucha i/lub środki sieciujące. W celu modyfikowania własności mechanicznych, np., twardości jako korzystny może się okazać dodatek przedłużaczy łańcucha, środków sieciujących lub ewentualnie także ich mieszaniny. Przedłużacze łańcucha i/lub środki sieciujące wykazują korzystnie ciężar cząsteczkowy od 60 do 300. W grę wchodzą przykładowo alifatyczne, cykloalifatyczne i/lub aryloalifatyczne diole o 2 do 14, korzystnie 4 do 10 atomach węgla, takie jak np. glikol etylenowy, propanodiol-1,3, dekanodiol-1,10, o-, m- i p-dihydroksycykloheksan, glikol dietylenowy, glikol dipropylenowy, a korzystnie butanodiol-1,4,

PL 205 610 B1 heksanodiol-1,6 i bis-(2-hydroksy-etylo)-hydrochinon, triole, takie jak 1,2,4- i 1,3,5-trihydroksy-cykloheksan, gliceryna i trimetylolopropan, niskocząsteczkowe poli(tlenki alkilenowe) zawierające grupy hydroksylowe na bazie tlenku etylenu i/lub 1,2-epoksy-propanu i wymienionych dioli i/lub trioli, jako cząsteczek inicjujących i/lub diaminy, takie jak np., dietylotoluenodiamina i/lub 3,5-dimetylotio-2,4-toluenodiamina.

Jeśli do wytwarzania produktów poliaddycji poliizocyjanianów znajdują zastosowanie przedłużacze łańcucha, środki sieciujące lub ich mieszaniny, stosuje się je celowo w ilości od 0 do 30% wagowych, korzystnie od 1 do 30% wagowych, w przeliczeniu na masę wszystkich wprowadzanych związków reaktywnych w stosunku do izocyjanianów (b).

Jako (b) można ponadto wprowadzać alifatyczne, aryloalifatyczne, cykloalifatyczne i/lub aromatyczne kwasy karboksylowe, w celu optymalizowania przebiegu utwardzania podczas wytwarzania (ii). Przykładami takich kwasów karboksylowych są kwas mrówkowy, kwas octowy, kwas bursztynowy, kwas szczawiowy, kwas malonowy, kwas glutarowy, kwas adypinowy, kwas cytrynowy, kwas benzoesowy, kwas salicylowy, kwas fenylooctowy, kwas ftalowy, kwasy toluenosulfonowe, pochodne wymienionych kwasów, izomery wymienionych kwasów i dowolne mieszaniny wymienionych kwasów. Udział wagowy tych kwasów może wynosić od 0 do 5% wagowych, korzystnie od 0,2 do 2% wagowych w przeliczeniu na łączną masę składnika (b).

Jako (b) korzystnie stosuje się mieszaninę zawierającą:

(b1) 40 do 99% wagowych polieteropolialkoholu o średniej funkcyjności od 1,5 do 2,99 i średnim ciężarze cząsteczkowym od 400 do 8000 i (b2) 1 do 60% wagowych polieteropolialkoholu o średniej funkcyjności od 3 do 5 i średnim ciężarze cząsteczkowym od 150 do 8000, przy czym dane dotyczące udziałów wagowych każdorazowo odnoszą się do łącznej masy mieszaniny.

Szczególnie korzystnie jako (b) stosuje się mieszaninę zawierającą:

(b1) 40 do 98, korzystnie 50 do 80% wagowych polieteropolialkoholu o średniej funkcyjności od 1,9 do 3,2, korzystnie 2,5 do 3 i średnim ciężarze cząsteczkowym od 2500 do 8000, (b2) 1 do 30, korzystnie 10 do 25% wagowych polieteropolialkoholu o średniej funkcyjności od 1,9 do 3,2, korzystnie 2,5 do 3 i średnim ciężarze cząsteczkowym od 150 do 399 i (b3) 1 do 30, korzystnie 10 do 25% wagowych przynajmniej jednego alifatycznego, cykloalifatycznego i/lub aromatyczno-alifatycznego diolu o 2 do 14, korzystnie 4 do 10 atomach węgla, przy czym dane dotyczące udziałów wagowych każdorazowo odnoszą się do łącznej masy mieszaniny.

Stosunek wagowy polieteropolialkoholi do poliestropolialkoholi w składniku (b) wynosi korzystnie > 100, szczególnie korzystnie > 1000 a w szczególności do wytwarzania (ii) nie stosuje się żadnych poliestropolialkoholi, jako (b).

W przypadku polieteropolialkoholi inicjowanych aminami moż na ponadto polepszać zachowanie mieszaniny reakcyjnej do wytwarzania (ii) w czasie utwardzania. Związki (b) jak też i inne składniki do wytwarzania (ii) wprowadza się korzystnie z możliwie najmniejszą ilością wody, dla uniknięcia powstawania dwutlenku węgla poprzez reakcję wody z grupami izocyjanianowymi.

Jako składnik (c) do wytwarzania (ii) mogą być stosowane ogólnie znane związki, występujące w stanie gazowym w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 10·10² kPa (1 bara), przykładowo powietrze, dwutlenek węgla, azot, hel i/lub neon. Korzystnie stosuje się powietrze. Składnik (c) jest korzystnie obojętny wobec składnika (a), szczególnie korzystnie wobec składników (a) i (b), tzn., prawie lub wcale nie można wykryć reaktywności gazu w stosunku do (a) i (b). Zastosowanie gazu (c) różni się zasadniczo od stosowania zwykłych środków spieniających do wytwarzania spienionych poliuretanów. Podczas gdy zwykłe środki spieniające stosuje się w postaci ciekłej i podczas reakcji ulegają one odparowaniu albo pod wpływem wydzielającego się ciepła reakcji, lub też, jak w przypadku wody, wydzielając gazowy dwutlenek węgla wskutek reakcji z grupami izocyjanianowymi, w niniejszym wynalazku składnik (c) stosuje się korzystnie już w postaci gazowej.

Dzięki reakcji (a) z (b) w obecności (c) unika się w dużym stopniu skurczu (ii), a przez to i częściowego odrywania się (ii) od (i) i (iii). Ze względu na skurcz tworzywa sztucznego (ii), przykładowo produktów poliaddycji poliizocyjanianów, może zachodzić częściowe odrywanie się tworzywa sztucznego (ii) od płyt metalowych (i) i (iii). Ta właśnie możliwie pełna i bardzo duża przyczepność tworzywa sztucznego (ii) do płyt metalowych (i) oraz (iii) jest jednak szczególnie ważna dla własności mechanicznych takich elementów zespolonych.

Jako katalizatory (d) mogą być stosowane ogólnie znane związki, które silnie przyspieszają reakcję izocyjanianów ze związkami reaktywnymi w stosunku do izocyjanianów, przy czym korzystnie

PL 205 610 B1 stosuje się łączną zawartość katalizatorów wynoszącą od 0,001 do 15% wagowych, w szczególności 0,05 do 6% wagowych, w przeliczeniu na masę wszystkich stosowanych związków reaktywnych w stosunku do izocyjanianów. Przykładowo mogą być stosowane następujące związki: trietyloamina, tributyloamina, dimetylobenzyloamina dicykloheksylometyloamina, dimetylocykloheksyloamina, eter N,N,N',N'-tetrametylodiamino-dietylowy, bis-(dimetyloaminopropylo)-mocznik, N-metylo- względnie N-etylomorfolina, N-cykloheksylomorfolina, N,N,N',N'-tetra-metylo-etylenodiamina, N,N,N',N'-tetrametylo-butanodiamina, N,N,N',N'-tetrametylo-heksanodiamina-1,6, pentametylodietylenotriamina, dimetylopiperazyna, N-dimetylo-aminoetylopiperydyna, 1,2-dimetyloimidazol, 1-azabicyklo-(2,2,0)-oktan, 1-azabicyklo-(2,2,2)-oktan (DABCO) i związki alkanoloaminowe, takie jak trietanoloamina, triizopropanolo-amina, N-metylo- i N-etylo-dietanoloamina, dimetyloaminoetanol, 2-(N,N-dimetyloaminoetoksy)etanol, N,N',N-tris-(dialkiloaminoalkilo)heksahydrotriazyna, np., N,N',N-tris-(dimetyloaminopropylo)-s-heksahydrotriazyna, chlorek żelaza(II), chlorek cynku, oktanian ołowiu, a korzystnie sole cyny, takie jak dioktanian cyny, dietyloheksanian cyny, dilaurynian dibutylocyny i/lub tiolan dibutylodilaurylocyny, 2,3-dimetylo-3,4,5,6-tetra-hydropirymidyna, wodorotlenki tetraalkiloammoniowe, takie jak wodorotlenek tetrametyloammoniowy, wodorotlenki metali alkalicznych, takie jak wodorotlenek sodu, alkoholany metali alkalicznych, takie jak etylan sodu i izopropylan potasu i/lub sole metali alkalicznych z długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi, zawierającymi 10 do 20 atomów C i ewentualnie z bocznymi grupami OH.

Okazało się bardzo korzystne wytwarzanie (ii) w obecności (d) dla przyspieszania reakcji.

Do mieszaniny reakcyjnej do wytwarzania produktów poliaddycji poliizocyjanianów (ii) można wprowadzić ewentualnie (e) środki pomocnicze i/lub dodatki. Można tu wymienić przykładowo napełniacze, środki powierzchniowo czynne, barwniki, pigmenty, środki ognioochronne, środki chroniące przed hydrolizą, substancje działające grzybobójczo, środki bakteriostatyczne oraz już wymienione sita molekularne i stabilizatory piany.

Jako substancje powierzchniowo czynne wchodzą w grę np. związki, które służą do wspomagania ujednorodnienia materiałów wyjściowych i ewentualnie nadają się także do regulowania struktury tworzywa sztucznego. Można tu wymienić przykładowo emulgatory, takie jak sole sodowe siarczanów oleju rycynowego lub kwasów tłuszczowych oraz sole kwasów tłuszczowych z aminami, np, sól kwasu olejowego i dietyloaminy, sól kwasu stearynowego z dietanoloaminą, sól kwasu rycynolowego z dietanoloaminą , sole kwasów sulfonowych, np, sole alkaliczne lub amonowe kwasu dodecylobenzeno- lub dinaftylometanodisulfonowego i kwasu rycynolowego. Substancje powierzchniowo czynne stosuje się zwykle w ilościach od 0,01 do 5% wagowych w przeliczeniu na 100% łącznie wprowadzanych związków (b) reaktywnych w stosunku do izocyjanianów.

Odpowiednimi środkami ognioochronnymi są przykładowo fosforan trikrezylu, fosforan tris-(2-chloroetylu), fosforan tris-(2-chloropropylu), fosforan tris-(1,3-dichloropropylu), fosforan tris-(2,3-dibromopropylu), etylenodifosforan tetrakis-(2-chloroetylu), dimetylometanofosfonian, ester dietylowy kwasu dietanoloaminometylofosfonowego oraz dostępne w handlu poliolowe środki ognioochronne zawierające chlorowce. Oprócz już wymienionych fosforanów podstawionych chlorowcami do uodpornienia na działanie płomienia produktów poliaddycji izocyjanianów można stosować także nieorganiczne lub organiczne środki ognioochronne, takie jak czerwony fosfor, tlenek wodorotlenek glinu, trójtlenek antymonu, tlenek arsenu, polifosforan amonu i siarczan wapnia, grafit płatkowy lub pochodne kwasu cyjanurowego, takie jak np., melamina lub mieszaniny z przynajmniej dwóch środków ognioochronnych, na przykład, polifosforanów amonu i melaminy oraz ewentualnie skrobi, lub polifosforanu amonu, melaminy i grafitu płatkowego i/lub ewentualnie aromatyczne poliestry. Ogólnie okazało się celowe stosowanie 5 do 50% wagowych, korzystnie 5 do 25% wagowych wymienionego środka ognioochronnego, w przeliczeniu na łączną masę prowadzanych związków reaktywnych w stosunku do izocyjanianu.

Pod pojęciem napełniacze, zwłaszcza napełniacze aktywne, działające wzmacniająco, należy rozumieć zwykłe organiczne i nieorganiczne napełniacze, środki wzmacniające, obciążniki, środki do polepszania ścieralności w farbach do malowania, środki powłokowe itd., znane jako takie. W szczególności można tu wymienić przykładowo m.in.: napełniacze nieorganiczne, takie jak minerały krzemianowe, przykładowo krzemiany warstwowe, takie jak antygoryt, serpentyn, hornblendy, amfibole, chryzotyl i talk, tlenki metali, takie jak kaolin, tlenki glinu, tlenki tytanu i tlenki żelaza, sole metali, takie jak kreda, baryt i pigmenty nieorganiczne, takie jak siarczek kadmu i siarczek cynku oraz szkło. Korzystnie stosuje się kaolin (glinka biała), krzemian glinowy i współstrącany siarczan baru i krzemian glinowy oraz naturalne i syntetyczne minerały włókniste, takie jak wollastonit, włókna metalowe i włókna szklane małej długości. Jako napełniacze organiczne wchodzą w grę przykładowo: węgiel, melamina, kalafonia, żywice cyklopentadienylowe i polimery szczepione oraz włókna celulozowe, włókna

PL 205 610 B1 poliamidowe, włókna poliakrylonitrylowe, włókna poliuretanowe, włókna poliestrowe na bazie aromatycznych i/lub alifatycznych estrów kwasów dikarboksylowych, a w szczególności włókna węglowe. Nieorganiczne i organiczne napełniacze można stosować pojedynczo lub w postaci mieszaniny.

Podczas wytwarzania (ii) wprowadza się korzystnie 10 do 70% wagowych napełniacza w przeliczeniu na masę (ii), jako (e), środka pomocniczego i/lub dodatku. Jako napełniacze stosuje się korzystnie talk, kaolin, węglan wapnia, baryt, włókna szklane i/lub mikrokulki szklane. Wielkości cząsteczek napełniacza wybiera się korzystnie tak, żeby nie utrudniać wprowadzenia składników do wytwarzania (ii) do przestrzeni między (i) a (iii). Wymiary cząsteczek napełniacza wynoszą szczególnie korzystnie < 0,5 mm.

Napełniacze wprowadza się korzystnie w mieszaninie ze składnikiem poliolowym podczas reakcji wytwarzania produktu poliaddycji poliizocyjanianów.

Napełniacze mogą służyć w tym celu, aby zmniejszyć przykładowo wyższy, w porównaniu do stali, współczynnik rozszerzalności cieplnej produktu poliaddycji poliizocyjanianów, i tym samym dopasować go do stali. Jest to szczególnie korzystne dla utrzymania przez dłuższy czas silnego związania między warstwami (i), (ii) i (iii), ponieważ dzięki temu występują mniejsze naprężenia między warstwami przy obciążeniu cieplnym.

Masa (ii) odpowiada z definicji masie składników (a), (b) i (c) oraz ewentualnie (d) i/lub (e), stosowanych do wytworzenia (ii).

Jako składnik (e) do wytwarzania (ii) stosuje się zwykłe stabilizatory piany, dostępne w handlu i ogólnie znane fachowcom, przykładowo ogólnie znane polimery blokowe polisiloksanowo-polioksyalkilenowe, np., Tegostab 2219 firmy Goldschmidt. Udział tych stabilizatorów piany przy wytwarzaniu (ii) wynosi korzystnie 0,001 do 10% wagowych, szczególnie korzystnie 0,01 do 10% wagowych, a w szczególności 0,01 do 2% wagowych w przeliczeniu na masę składników (b), (e) i ewentualnie (d), wprowadzanych do wytwarzania (ii). Wsad tych stabilizatorów piany powoduje, że stabilizuje się korzystne składniki (c) w mieszaninie reakcyjnej do wytwarzania (ii).

Szczególnie korzystnie do reakcji z (a) to znaczy do wytwarzania (ii) stosuje się mieszaninę zawierającą:

(b1) 40 do 98, korzystnie 50 do 80% wagowych polieteropolialkoholu o średniej funkcyjności od 1,9 do 3,2, korzystnie 2,5 do 3 i średnim ciężarze cząsteczkowym od 2500 do 8000, (b2) 1 do 30, korzystnie 10 do 25% wagowych polieteropolialkoholu o średniej funkcyjności od 1,9 do 3,2, korzystnie 2,5 do 3 i średnim ciężarze cząsteczkowym od 150 do 399 i (b3) 1 do 30, korzystnie 10 do 25% wagowych przynajmniej jednego alifatycznego, cykloalifatycznego i/lub aromatyczno-alifatycznego diolu o 2 do 14, korzystnie 4 do 10 atomach węgla, przy czym dane dotyczące udziałów wagowych (b1), (b2) i (b3) każdorazowo odnoszą się do sumy mas składników (b2) i (b3), (e1) 0,001 do 10% wagowych stabilizatorów piany, w przeliczeniu na łączną masę mieszaniny oraz (e2) 0,05 do 5% wagowych sita molekularnego w przeliczeniu na łączną masę mieszaniny.

Dla wytworzenia produktów poliaddycji poliizocyjanianów stosowanych w wynalazku doprowadza się do reakcji izocyjaniany i związki reaktywne w stosunku do izocyjanianów korzystnie w takich ilościach, żeby stosunek równoważnikowy grup NCO z izocyjanianu do sumy reaktywnych atomów wodoru ze związków reaktywnych w stosunku do izocyjanianu wynosił 0,85 do 1,25 : 1, korzystnie 0,95 do 1,15 :1 a w szczególności 1 do 1,05 : 1. Jeżeli (ii) zawiera przynajmniej częściowo związane grupy izocyjanurowe, stosuje się zwykle stosunek grup NCO do sumy reaktywnych atomów wodoru wynoszący od 1,5 do 60 : 1, korzystnie 1,5 do 8 : 1.

Produkty poliaddycji poliizocyjanianów wytwarza się zwykle sposobem jednoetapowym (one shot) lub sposobem prepolimerowym, przykładowo w technologii wysokociśnieniowej lub niskociśnieniowej.

Jako szczególnie korzystne okazało się, postępować sposobem dwuskładnikowym, łącząc i dokładnie mieszając związki reaktywne w stosunku do izocyjanianów (b), ewentualnie katalizatory (d) i/lub środki pomocnicze, i/lub dodatki (e) do postaci składnika (A) i stosując izocyjanian (a) jako składnik (B).

Korzystne składniki (c) można wprowadzać do mieszaniny reakcyjnej zawierającej (a), (b) i ewentualnie (d) i/lub (e) lub też do poszczególnych już opisanych skł adników (a), (b), (A) i/lub (B). Składniki, które miesza się z (c), są przeważnie ciekłe. Korzystnie dodaje się te składniki do składnika (b).

Mieszanie odpowiedniego składnika (c) można prowadzić ogólnie znanymi sposobami. Składnik (c) można przykładowo wprowadzić do odpowiedniego składnika za pomocą ogólnie znanych urządzeń do wprowadzania, przykładowo urządzeń napowietrzających, korzystnie pod ciśnieniem, przykładowo z pojemnika ciś nieniowego lub sprężonego za pomocą sprężarki, np., przez dyszę . Korzystnie

PL 205 610 B1 prowadzi się głębokie mieszanie odpowiednich składników z (c) w taki sposób, aby pęcherzyki gazu (c) w zwykle ciekłym składniku wykazywały korzystnie wielkość 0,0001 do 10, szczególnie korzystnie 0,0001 do 1 mm.

Zawartość składnika (c) w mieszaninie reakcyjnej do wytwarzania (ii) może być oznaczana w przewodzie zwrotnym maszyny wysokociśnieniowej za pomocą ogólnie znanych narzędzi pomiarowych, na podstawie gęstości mieszaniny reakcyjnej. Zawartość (c) w mieszaninie reakcyjnej można regulować poprzez jednostkę sterującą, korzystnie automatycznie, na podstawie tej gęstości. Gęstość składnika można określać i regulować w linii podczas zwykłej cyrkulacji materiału w maszynie także przy bardzo niskiej szybkości cyrkulacji.

Element warstwowy można wytworzyć przykładowo, uszczelniając przestrzeń między (i) a (iii), przeznaczoną do napełnienia składnikami wyjściowymi do wytwarzania (ii), za wyjątkiem wlotu i wylotu i wprowadzając wyjściowe składniki (a), (b), (c) i ewentualnie (d) i/lub (e), korzystnie zmieszane, przez przewód doprowadzający do przestrzeni między (i) a (iii).

Składniki wyjściowe miesza się zwykle w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie od 20 do 60°C i jak to już opisano wprowadza się do przestrzeni między (i) a (iii). Mieszanie można prowadzić mechanicznie za pomocą mieszadła lub ślimaka mieszającego, korzystnie jednak metodą stosowaną zwykle dla maszyn wysokociśnieniowych na zasadzie przeciwprądu, w której strumienie składników A i B spotykają się i mieszają w głowicy mieszającej pod wysokim ciśnieniem, przy czym strumień każdego ze składników może być także dzielony. Temperatura reakcji, tzn. temperatura w jakiej prowadzi się reakcję, wynosi zwykle > 20°C, korzystnie 50 do 150°C.

Produkty poliaddycji poliizocyjanianów (ii) w elemencie zespolonym według wynalazku wykazują korzystnie moduł sprężystości podłużnej > 275 MPa w zakresie temperatur od -45 do +50°C (według DIN 53457), adhezję do (i) i (iii) > 4 MPa (według DIN 53530), wydłużenie > 30% w zakresie temperatur od -45 do +50°C (według DIN 53504), wytrzymałość na rozrywanie > 20 MPa (według DIN 53504) i wytrzymałość na ściskanie > 20 MPa (według DIN 53421).

Element zespolony według wynalazku w stosunku do znanych konstrukcji wykazuje następujące zalety:

- dzięki otworowi znacznie polepsza się zachowanie elementu zespolonego przy dużych różnicach ciśnienia i/lub w wysokich temperaturach.

- ze względu na korzystne zastosowanie (c) moż na uniknąć skurczu (ii), a przez to pogorszenia przyczepności (ii) do (i) i (iii).

- ukoś ne podpory i podobne elementy usztywniają ce mogą być prawie cał kowicie zastąpione. Prowadzi to do znacznej obniżki kosztów produkcji dzięki oszczędności materiału i znacznie uproszczonej ochronie przed korozją.

- podczas zastosowania do budowy okrę tów, dzię ki mniejszej masie, uzyskuje się wyż szy tonaż względnie mniejsze zużycie paliwa.

- konserwacja, przykładowo odnośnie ochrony przed korozją , jest znacznie ułatwiona. Uzyskuje się dzięki temu dłuższe okresy między naprawami.

- budowa przekładkowa z produktem poliaddycji poliizocyjanianów, przykładowo elastomerem poliuretanowym, prowadzi do lepszej absorbcji energii a przez to uzyskuje się mniejsze rozprzestrzenianie się spękań. Znane konstrukcje stalowe, po powstaniu dziury mają skłonność do silnego pękania przy dalszym naprężaniu, tzn. przeciek kadłuba rozprzestrzenia się na dużej powierzchni przez kadłub statku. Uzyskuje się przez to zminimalizowanie ryzyka uszkodzeń w przypadku wypadu lub przy ekstremalnych naprężeniach. Ten polepszony standard bezpieczeństwa jest szczególnie korzystny dla tankowców.

- przez zastosowanie (c) według wynalazku do wytwarzania (ii) można zmniejszyć skurcz i znacznie polepszyć przyczepność (ii) do (i) i (iii).

- korzystne produkty poliaddycji poliizocyjanianów na bazie polieteropolialkoholi są bardziej odporne na rozkład hydrolityczny niż produkty na bazie poliestroalkoholi. Oferuje to znaczne korzyści zwłaszcza przy zastosowaniu elementu zespolonego w budowie okrętów.

- korzystne mieszaniny reakcyjne zawierają ce polieteropolialkohole do wytwarzania (ii) wykazują znacznie mniejszą lepkość niż mieszaniny reakcyjne na bazie poliestroalkoholi. Możliwe jest dzięki temu prostsze i szybsze przygotowanie elementu zespolonego.

- korzystna zawartość napeł niaczy w korzystnych produktach poliaddycji poliizocyjanianów wpływa na zmniejszenie współczynnika rozszerzalności cieplnej (ii) a przez to prowadzi do zrównania ze współczynnikami dla (i) i (iii). Można przez to zmniejszyć według wynalazku naprężenia między (i),

PL 205 610 B1 (ii) i (iii), spowodowane obciążeniami cieplnymi, w szczególności temperaturą otoczenia, przykładowo w przypadku kadłubów statków, spowodowane różnymi temperaturami wody. Można polepszyć przez to utrzymywanie przyczepności (ii) do (i) i (iii).

- przez korzystne opiaskowanie powierzchni (i) i (iii) piaskiem moż na znacznie polepszyć przyczepność (ii) do (i) i (iii). Dzięki polepszonej przyczepności można uzyskać bardziej trwałe i stabilne elementy konstrukcyjne.

Stosowanie do tego, elementu zespolonego według wynalazku znajduje przede wszystkim zastosowanie w dziedzinach, w których potrzebne są elementy konstrukcyjne, wytrzymujące trwale duże obciążenia, przykładowo jako części konstrukcyjne w budowie okrętów, np., kadłubów statków, przykładowo kadłubów statków dwuścianowych ze ścianą wewnętrzną i zewnętrzną i wykładzin ładowni lub do prac budowlanych, przykładowo w budowie mostów lub jako elementy konstrukcyjne w budowie domów, zwłaszcza wysokościowców.

Elementu zespolonego według wynalazku nie można zastąpić klasycznymi elementami warstwowymi, zawierającymi, jako rdzeń, twarde pianki poliuretanowe i/lub policyjanurowe i stosowanymi zwykle do izolacji cieplnej. Tego rodzaju znane elementy warstwowe nie nadają się do wymienionych dziedzin zastosowania ze względu na swą porównywalnie mniejszą obciążalność mechaniczną.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element zespolony posiadający strukturę warstwową o następującej budowie:

   (i) 2 do 20 mm metalu, (ii) 10 do 300 mm produktów poliaddycji poliizocyjanianów, (iii) 2 do 20 mm metalu, przy czym (i) i/lub (iii) posiadają otwór, ewentualnie dający się zamykać, który pozostaje zamknięty, znamienny tym, że zamknięty otwór otwiera się przy różnicy ciśnienia między (ii) a drugą stroną (i) i/lub (iii) od strony otoczenia, wynoszącej przynajmniej 10·10² kPa, przy czym wyższe ciśnienie występuje w (ii).
2. 2. Element zespolony według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór ma średnicę od 0,5 do 100 mm.
3. 3. Element zespolony według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór pozostaje zamknięty i otwiera się w temperaturze wyższej niż 250°C.
4. 4. Element zespolony według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku otworu chodzi o zawór.
5. 5. Element zespolony według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór mocowany jest śrubami do (i) i/lub (iii).
6. 6. Element zespolony według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór połączony jest z końcem rury, która wnika w (ii) i której drugi koniec oddalony jest o 0,5 do 9,5 mm od powierzchni warstwy metalowej stykającej się z (ii), która nie ma otworu połączonego z rurą.