Befestigungsmasse
Die Erfindung betrifft eine von Hand knetbare Befestigungsmasse zum Befestigen von Montageelementen, wie z.B. Bolzen, in Bohrlöchern in einer Vielzahl von Baumaterialien, wie beispielsweise von hartem Gestein bis zu Leichtgewichtsbauelementen.
Die erfindungsgemässe Befestigungsmasse ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei plastische Konsistenz aufweisende Portionen enthält, die eine gemeinsame Berührungsfläche haben, wobei der erste Teil ein reaktonsfähiges Monomer und ein ungesättigtes Polyesterharz, wie es durch Veresterung eines zweiwertigen Alkohols mit einer ungessättigten Dicarbonsäure erhältlich ist, in Mischung mit mindestens einem anorganischen Füllstoff enthält und der zweite Teil einen Härter in Mischung mit mindestens einem anorganischen Füllstoff enthält, wobei der Härter, wenn bei der Anwendung mindestens jeweils ein Teil der ersten und zweiten Portion von Hand zusammengeknetet werden, die Umsetzung des reaktonsfähigen Monomers mit dem in der ersten Portion vorhandenen ungesättigten Polyesterharz unter Härtung des Harzes ermöglicht,
wobei die Umsetzung zwischen dem reaktionsfähigen Monomer und dem ungesättigten Polyesterharz, die beide gemeinsam vor dem Zusammenkneten der ersten mit der zweiten Portion in der ersten Portion vorhanden sind, durch an Ort und Stelle in der gemeinsamen Berührungsfläche erfolgende Bildung einer dünnen Schicht an gehärtetem Polyesterharz verhindert wird.
Vorzugsweise enthält die erste Portion ein ungesättigtes Polyesterharz, wie es durch Veresterung eines zweiwertigen Alkohols mit einer gesättigten und ungesättigten Dicarbonsäure erhältlich ist.
Es wurde festgestellt, dass die erfindungsgemässe Befestigungsmasse bis zur Verarbeitung gelagert werden kann, insbesondere, wenn die Masse, um einen Verlust an flüchtigen Monomeren während der Lagerung zu vermeiden, in ein Material verpackt ist, das gegenüber Kohlenwasserstoffen undurchlässig ist. Im Ergebnis kann man annehmen, dass eine dünne Schicht gehärtetes Polyesterharz an der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Portion, die die Befestigungsmasse bilden, gebildet wird, und dass bei der Verarbeitung praktisch vollständige Härtung des Polyesterharzes bewirkt wird, wenn die Masse so geknetet wird, dass das Polyesterharz in innigen Kontakt mit dem dafür bestimmten Härter kommt.
Die Befestigungsmasse kann in Blatt- oder Streifenform vorliegen, wobei der erste und zweite Teil der befestigungsmasse verschiedene Schichten bilden, die in Längsrichtung miteinander in Kontakt stehen. Falls gewünscht, kann das Blatt oder der Streifen zu einer Spule aufgewickelt sein; in diesem Falle werden aufeinanderfolgende Schichten vorzugsweise mit einem dazwischenliegenden Film, Folie oder Papier, versehen. Siliconbeschichtetes pflanzliches Pergament ist für diesen Zweck besonders geeignet. Die Befestigungsmasse kann auch in anderen Formen vorliegen, beispielsweise kann sie in Form eines koaxialen Stabes vorliegen, dessen Kern aus einem der beiden Teile und dessen Mantel aus dem anderen der beiden Teile besteht.
Um jedoch eine ausreichende Lagerfähigkeit zu gewährleisten, ist es normalerweise für die Befestigungsmasse erforderlich, in welcher Form sie auch immer vorliegen mag, dass sie in ein kohlenwasserstoffundurchlässiges Material eingehüllt ist, um einen Verlust an flüchtigen, reaktonsfähigen Monomeren während der Lagerung zu vermeiden. Polyamid- und Polyesterfilme, die wahlweise mit Metallfolien kaschiert sind, sind für diesen Zweck besonders geeignet.
Die in der erfindungsgemässen Befestigungsmasse verwendeten ungesättigten Polyesterharze sind solche, die durch Veresterung eines zweiwertigen Alkohols, z.B.
Aethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol oder Di äthylenglykol, mit einer ungesättigten Dicarbonsäure, vorzugsweise Malein-, Fumar- oder Itaconsäure, und wahlweise ausserdem mit einer gesättigten Dicarbonsäure, vorzugsweise o-Phthalsäure, Isophthalsäure oder Adipinsäure, erhalten worden sind. Solche ungesättigten Polyesterharze sind im Handel als Lösungen in einem ungesättigten organischen Lösungsmittel, das normalerweise ein reaktionsfähiges Monomer, wie beispielsweise Styrol, ist, erhältlich. Beispiele solcher handelsüblichen Harzlösungen sind solche, die von den Farbenfabriken Bayer AG hergestellt und in Grossbritannien unter der registrierten Handelsmarke Leguval verkauft werden.
Diese Lösungen enthalten normalerweise 50 bis 80 Gew. -% des ungesättigten Polyesterharzes und sind normalerweise gegen vorzeitige Gelierung durch Zugabe kleiner Mengen an Stabilisatoren, wie beispielsweise Hydrochinon oder tert-Butylcatechin stabilisiert.
Das Härten dieser ungesättigten Polyesterharze, das bei der Anwendung durch den in dem zweiten Teil der erfindungsgemässen Befestigungsmasse enthaltenen Härter katalysiert wird, kann vorteilhafterweise bei Zimmertemperatur (d.h. Kalthärtung) erreicht werden, falls ein Beschleunigungsinittel (Akzelerator) vorhanden ist. Der Akzelerator, vorzugsweise ein tertiäres Amin, insbesondere Dimethylanilin, oder ein Übergangsmetall, insbesondere Kobalt, Vanadium oder eine seltene Erde, vorzugsweise in Form eines Naphthenats oder Octoats dieser Stoffe, kann in dem ersten Teil vorhanden sein, beispielsweise in Mischung mit dem Polyesterharz. Es kann aber auch ein Polyesterharz verwendet werden, bei dem der Aminakzelerator einen integrierenden Bestandteil des Harzmoleküls bildet.
Diese Harze können durch eine der voranstehenden Reaktion ähnlichen Veresterunsreaktion hergestellt werden, bei der jedoch ein kleiner Teil des zweiwertigen Alkohols, beispielsweise 2 bis 8%, durch ein Amin ersetzt ist, das reaktionsfähige Hydroxylgruppen aufweist, beispielsweise Triäthanolamin. Solche modifizierten Harze sind ebenfalls im Handel erhältliche Produkte, beispielsweise die Sorten K der oben erwähnten Leguval Harze. Diese Harze können bei Zimmertemperatur durch einen Acylperoxydhärter gehärtet werden, beispielsweise durch Benzoylperoxyd; sie besitzen den Vorteil einer verlängerten Lagerfähigkeit. Die ungesättigten Polyesterharze können in der Befestigungsmasse in einer Menge von beispielsweise 15 bis 35 Gew.-% der Befestigungsmasse vorhanden sein.
Der Härter für die Befestigungsmasse wird nach dem in der Masse vorhandenen Harztyp ausgewählt. Normalerweise ist der Härter ein organisches Peroxyd. Für die modifizierten Polyesterharze, die einen Akzelerator als einen integralen Bestandteil des Harzmoleküls enthalten, wird vorzugsweise ein Acylperoxyd, insbesondere Benzoylperoxyd, verwendet. Für die unmodifizierten Polyesterharze kann der Härter ein Ketonperoxyd, vorzugsweise Methyläthylketonperoxyd oder Cyclohexanonperoxyd, sein. Wenn der verwendete Härter fest ist, beispielsweise Benzoylperoxyd, so wird er vorzugsweise mit einem flüssigen Verdünnungsmittel gemischt, beispielsweise mit Dimethylphthalat, so dass eine Paste gebildet wird, die die Verarbeitung der Befestigungsmasse erleichtert.
Das in der Befestigungsmasse vorhandene reaktionsfähige Monomer hat vorzugsweise eine ölige Struktur, da es dann ausser seiner grundsätzlichen Aufgabe der Copolymerisation mit dem ungesättigten Polyesterharz auch zur Kontrolle der Plastizität der Befestigungsmasse dienen kann. Geeignete reaktionsfähige Monomere sind unter anderen die Mono- und Diester der Malein-, Fumar- und Itaconsäure, Vinylester, insbesondere Vinylcaprat und Vinylstearat, sowie Allylester, wie z.B. Tetraallylsorbit und Diallylphthalat. Das reaktionsfähige Monomer kann das gleiche sein, in dem der ungesättigte Polyester anfänglich gelöst ist, oder aber es kann verschieden davon sein. Falls das reaktionsfähige Monomer Lösungsmittel in ausreichender Menge vorhanden ist, so ist es natürlich nicht erforderlich, zusätzliches reaktionsfähiges Monomer zuzusetzen.
Es kann jedoch etwas reaktionsfähiges Monomer in dem Härteteil der Befestigungsmasse vorhanden sein, um die Beeinflussung der Plastizität der Befestigungsmasse zu steuern. Die Gesamtmenge an reaktionsfähigem Monomer (d.h. unter Einschluss des reaktionsfähigen Monomer-Lösungsmittels des Polyesterharzes), die in der Befestigungsmasse vorhanden ist, kann beispielsweise im Bereich von 5 bis 25 Gew.-% der Befestigungsmasse vorhanden sein.
Als anorganische Füllstoffe können in der erfindungsgemässen Befestigungsmasse beispielsweise Calcit, Dolomit, Talk, Schiefermehl, Kieselerde, Bentonit oder Asbest, fein zerteilte Metalle, wie z. B. Stahl oder Aluminium, und Pigmente, wie beispielsweise Titandioxyd oder Eisenoxyd, vorhanden sein. Als besonders vorteilhaft erwies es sich, Asbestfasern als ein Teil der gesamten in der Befestigungsmasse vorhandenen Füllstoffe zu verwenden, beispielsweise bis zu 7 Gew.-% der Gesamt Befestigungsmasse, da dies die Verarbeitungseigenschaften der Befestigungsmasse während des Gebrauchs verbessert und die Festigkeit des ausgehärteten Produktes verbessert. Die Gesamtmenge des in der Befestigungsmasse vorhandenen Füllstoffs kann beispielsweise im Bereich von 35 bis 80 Gew.-% der Befestigungsmasse liegen.
Die erfindungsgemässe Befestigungsmasse kann hergestellt werden, indem, beispielsweise in einer Knetmaschine, die Bestandteile für den Polyesterharzteil der Befestigungsmasse und für den Härterteil derselben gemischt werden, so dass die erhaltenen beiden Mischungen eine kittartige Konsistenz aufweisen. Die Mischungen können dann zu getrennten Folien oder Streifen ausgewalzt werden, die dann in Kontakt miteinander gebracht werden, und die vorzugsweise zu Befestigungsmassenfolien oder -streifen ausgerollt werden, die zwei Schichten aufweisen. Die Befestigungsmassenfolien oder -streifen können zerschnitten und vorzugsweise zu geeignet geformten Streifen oder Spulen aufgerollt werden, je nach dem besonderen Verwendungszweck, für den die Befestigungsmasse bestimmt ist.
Um den Verlust an flüchtigem Monomer während der Lagerung zu verhindern, wird die so hergestellte Befestigungsmasse normalerweise in ein Material eingehüllt, dass gegen Kohlenwasserstoffe undurchlässig ist, beispielsweise in einen Polyamid- oder Polyesterfilm, der gegebenenfalls mit Metallfolie kaschiert ist. Anstelle einer Folie bzw.
eines Streifens kann die Befestigungsmasse mittels einer geeigneten Extrudiervorrichtung in Form eines Stabes hergestellt werden.
Zum Gebrauch wird eine geeignete Menge der Befestigungsmasse ausgewickelt und in der Hand bearbeitet, um die zwei Teile gleichmässig zu mischen und eine weiche kittartige Konsistenz zu schaffen. Nach Beendigung des Mischvorgangs kann die Befestigungsmasse in eine Form gebracht werden, die zu der vorbereiteten Öffnung passt, in die es eingebracht werden soll, um ein Befesti gungsmittel zu fixieren, beispielsweise einen verhältnismässig dünnen Bolzen, der eine Länge von beispielsweise 228,6 mm und einen Durchmesser von bis zu beispielsweise 12,7 mm. Die geformte Befestigungsmasse kann dann in die Öffnung eingebracht werden, woraufhin das Befestigungsmittel ohne übermässige Verzögerung eingesetzt wird.
Bei den verhältnismässig kleinen Befestigungsmitteln, für die die erfindungsgemässe Befestigungsmasse primär, jedoch nicht ausschliesslich, bestimmt ist, ist die Befestigungsmasse im allgemeinen fest genug, das Gewicht des Befestigungsmittels sofort zu tragen; bei Befestigungsmitteln grösseren Umfangs kann es jedoch erforderlich sein, eine vorübergehende Stützung vorzusehen.
Die erfindungsgemässe Befestigungsmasse härtet im allgemeinen schnell genug, um eine permanente Sicherung des Befestigungsmittels zu bewirken, beispielsweise bei einer normalen Zimmertemperatur von ca. 200 C innerhalb von 3 bis 20 Minuten. Vollständiges Aushärten der Befestigungsmasse kann sogar beim Gefrierpunkt erfolgen, obwohl die Zeit bis zur Belastbarkeit des Befestigungsmittels annähernd durch einen Faktor 2 für jeweils 100 Temperaturerniedrigung verlängert wird.
Im folgenden werden anhand von Beispielen bevorzugte Ausführ.ungsformen der Erfindung näher erläutert.
Beispiel I
Aus einer Polyesterschicht und einer Härterschicht die die folgenden Bestandteile enthielten, wurde eine Folie aus Befestigungsmasse hergestellt: Polyesterschicht Gew.- % der Gesamt befestigungsmasse Leguval K25R 24,35 Diisooctylmaleat 3,65 Dolomitstaub 48,70 Asbestfaser 2,45 Aerosil 2,65
Leguval K25R ist ein handelsübliches, ungesättigtes Polyesterharz, das von den Farbenfabriken Bayer AG hergestellt wird und das zur Kalthärtung befähigt ist, da es einen Aminakzelerator als integrierenden Bestandteil enthält. Das Harz wird als Lösung in Styrol auf den Markt gebracht.
Aerosil (registrierte Handelsmarke) ist ein handels übliches fein zerteiltes Siliciumdioxyd, das von der Degussa hergestellt wird und in Grossbritannien von Bush, Beach und Segner Bayley Limited vertrieben wird.
Härterschicht Gew.-% der Gesamtar ers s befestigungsmasse Benzoylperoxyd (als 70 gew.-%ige Paste in Dimethylphthalat) 1,10 Diisooctylmaleat 4,25 Dolomitstaub 11,90 Asbestfaser 0,60 Aerosil 0,35
Die Bestandteile jeder Schicht wurden in einer Knetmaschine miteinander vermischt, u. dann wurde jede Mischung zu einer gleichmässigen Folie ausgewalzt, wobei dafür Sorge getragen wurde, dass die Flächenausdehnung der beiden Folien gleich gross war. Die Dicke der Polyesterfolie betrug ca. 8 mm, während diejenige der Härterfolie ca. 2 mm betrug. Die 2 Folien wurden übereinander gelegt, und die erhaltene Masse wurde gerollt und dann in Streifen von 20 mm Breite zerschnitten. Diese Streifen wurden dann in Polyamidfilmumschläge eingehüllt.
Die in dem voranstehenden Beispiel 1 hergestellte Be festigungsmasse in Streifenform wurde auf folgende Weise zur Befestigung eines Bolzens in einem Betonklotz verwendet. In einen Betonklotz wurde ein Bohrloch mit einem Durchmesser von 15,875 mm gebohrt. Ein Teil einer nach der vorstehenden Methode hergestellten streifenförmigen Befestigungsmasse wurde ungefähr 50 Sekunden von Hand geknetet, bis er homogen zu sein schien und wurde dann in eine zylindrische Form von ca.
12,7 mm Durchmesser gerollt. Diese Masse wurde in das Bohrloch gesteckt, und ein Stahlbolzen von 12,7 mm Durchmesser und 101,6 mm Länge und einem 50,8 mm Gewinde (B.S.W.) wurde unmittelbar darauf in die Befestigungsmasse eingesetzt. Um die Befestigungsmasse zu verdrängen und die Einsetzung des Bolzens in die volle Tiefe des Bohrlochs zu ermöglichen, wurde es für wünschenswert erachtet, den Bolzen von Hand in Richtung des Drehsinns des Uhrzeigers zu drehen. Der Bolzen wurde sofort von der Befestigungsmasse voll gehalten, und innerhalb von 5 Minuten sass er fest. Nach 12 Minuten wurde eine volle Zugladung auf den Bolzen ausge übt, wobei das Ausreissen an der Grenzfläche zwischen dem Beton und der gehärteten Befestigungsmasse bei 816 kg eintrat.
Eine ununterbrochen aufrechterhaltene Belastung von 680 bis 816 kg war erforderlich, um den Bolzen 31,95 mm herauszuziehen, woraufhin er völlig lose wurde.
Die Eigenschaft der erfindungsgemässen Befestigungsmasse, dass völliges Versagen nicht unverzüglich eintritt, kann von Wert sein, wenn ein verhältnismässig grosser Gegenstand unter Verwendung einer Vielzahl von verhältnismässig kleinen Befestigungsmitteln befestigt werden soll, da örtliche überlastung eines oder mehrerer der Befestigungsmittel, von schlechter Ausrichtung oder von Unregelmässigkeit in der Oberfläche herrührend, durch teilweises Herausziehen der in Frage kommenden Befestigungsmittel es erlaubt, die Last gleichmässig über alle Befestigungsmittel zu verteilen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Polyesterbefestigungsmasse ist der, dass es möglich ist, einen Bolzen aus einem gehärteten Dübel herauszuschrauben, vorausgesetzt, dass das Bolzengewinde sauber und genau ist. Vorzugsweise sollte das Gewinde etwas eingefettet sein, um Anhaften der Befestigungsmasse zu verhüten.
Auf diese Weise ist es möglich, eine mit Gewinde versehene Buchse, in eine Wand oder anderes Material einzufügen, so dass die Installationen je nach Bedarf mehrere Male entfernt und wieder eingesetzt werden können.
Beispiel 2
Aus einer aus den folgenden Bestandteilen hergestellten Polyesterschicht bzw. Härterschicht wurde eine Befestigungsmassenfolie hergestellt: Polyesterschicht Gew.-% der Gesamtbefestigungsmasse Leguval K25R 24,35 Tetraallylsorbit 3,65 Dolomitstaub 48,70 Asbestfaser 2,45 Fein zerteiltes Siliciumdioxyd 2,65 Oew.-% der Gesamt Härterschicht befestigungsmasse Benzoylperoxyd (als 70 gew.-ige Paste in Dimethylphthalat) 1,10 Tetraallylsorbit 4,25 Dolomitstaub 11,90 Asbestfaser 0,60 Fein zerteiltes Siliciumdioxyd 0,35
Die Bestandteile jeder Schicht wurden miteinander vermischt und dann in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise zu einer Befestigungsmassenfolie verarbeitet.
Beispiel 3
Aus einer die folgenden Bestandteile enthaltenden Polyesterschicht bzw. Härterschicht wurde eine Befestigungsmassenfolie hergestellt.
Gew.-% der Gesamt Polyesterschicht befestigungsmasse Leguval K25R 24,35 Styrolmonomer 1,00 Diallylphthalat 2,65 Dolomitstaub 48,70 Asbestfaser 2,45 Fein zerteiltes Siliciumdioxyd 2,65
Gew.-% Zu Gew.-% der Gesamt Härterschicht befestigungsmasse Benzoylperoxyd (als 70 gew.-oige Paste in Dimethylphthalat) 1,10 Diallylphthalat 4,25 Dolomitstaub 11,90 Asbestfaser 0,60 Fein zerteiltes Siliciumdioxyd 0,35
Die Bestandteile jeder der beiden Schichten wurden miteinander vermischt und dann in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise zu einer Befestigungsmassenfolie verarbeitet. Die Folie wurde in Streifen geschnitten, die dann in Polyesterfilmhüllen verpackt wurden.