CH657143A5 - Haertbare zweikomponenten-kunststoff-moertelmasse. - Google Patents
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Description
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Mörtelmasse zur Verfügung zu stellen, welche frei ist von den bisherigen Nachteilen und welche die gewünschten Eigenschaften aufweist. Die Erfindung betrifft demnach eine härtbare Zweikomponenten-Kunststoff-Mörtelmasse auf der Basis von ungesättigten Polyestern, reaktiven Verdünnern, Füllstoffen, Thixotropiermitteln und einem radikalischen Härtungskatalysator, wobei in der einen Komponente der ungesättigte Polyester und in der anderen Komponente der Härter enthalten ist, wobei erfindungsgemäss insgesamt 15-35 Gew.-% ungesättigter Polyester, 9-25 Gew.-% reaktiver Verdünner, 44-66 Gew.-% Füllstoff, 0,5-4 Gew.-% Thixotropiermittel und 1-6 Gew.-% radikalischer Härtungskatalysator, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
Derartige Massen zeigen einerseits das gewünschte Festigkeitsniveau und andererseits das erforderliche Viskositätsverhalten.
Die Begleitstoffe, wie reaktiver Verdünner, Füllmittel, Thixotropiermittel und sonstige übliche Hilfsmittel, wie Stabilisatoren, Streckmittel usw., können sowohl in der Polyester-Komponente als auch in der Härterkomponente bzw. in beiden Komponenten verteilt, enthalten sein. Vorzugsweise befindet sich der reaktive Verdünner jedoch in der den Polyester enthaltenden Komponente. Entscheidend ist allein, dass die Summe der Bestandteile insgesamt innerhalb der erfin-dungsgemässen Bereiche liegt.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die beiden Komponenten, also die den ungesättigten Polyester enthaltende Komponente und die den Härter enthaltende Komponente, etwa vergleichbare Viskosität aufweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Härterkomponente einen bezüglich der Härteraktivität inerten Träger und/oder, bezogen auf die Gesamtmasse,
einen Teil der Füllstoffe und/oder Thixotropiermittel enthält. So kann der Härter unter anderem in Form einer 30-70%igen, z.B. 50%igen Paste von Dibenzoylperoxid in Phthalat-Weichmacher, gegebenenfalls zusammen mit einem Teil der insgesamt erforderlichen Füllstoffe, z.B. Quarz einer Korngrösse von 0,04-0,15 mm im Mischungsverhältnis Paste zu Quarz von ungefähr 2:1 Gew.-Teilen, vorliegen. Die mit dem Härter eingeführten Mengen an Füllstoffen und/oder Thixotropiermittel bilden in jedem Fall dann zusammen mit den, in der ungesättigten Polyesterkomponente enthaltenden Füllstoffen und/oder Thixotropiermitteln den erfindungsgemäss vorbestimmten Gesamtgehalt an diesen Bestandteilen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können als ungesättigte Polyester die üblichen für solche Zwecke eingesetzten Polyesterharze verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Polyester aus niedrigen ungesättigten Dicar-bonsäuren, aromatischen Di- oder Polycarbonsäuren, gegebenenfalls auch mit kondensierten Ringen und niedrigen aliphatischen Polyolen, insbesondere Diolen. Besonders bevorzugte Beispiele sind ungesättigte Polyester aus Maleinsäure, o-Phthalsäure und Propylenglykol, 65%ige Lösung in Styrol, vorbeschleunigt mit tertiären aromatischen Aminen, stabilisiert mit phenolischen Inhibitoren. Anstelle von nur Maleinsäure können auch Anteile von Fumarsäure eingesetzt werden. Das Verhältnis Maleinsäure : o-Phthalsäure kann zwischen 2:1 bis 1:2 liegen.
Bevorzugt sind wegen ihrer Reaktionsfähigkeit hierbei aminbeschleunigte Polyester.
Die ungesättigten Polyester können als solche, im Gemisch mit Füllstoffen usw., oder mit sonstigen festen oder flüssigen Trägern, z.B. in Form ihrer Lösungen, eingebracht werden. Als Lösungsmittel können sowohl inerte Träger verwendet werden, wenn auch reaktive Verdünner bevorzugt sind. Als reaktive Verdünner können die hierfür bekannten üblichen, insbesondere a-olefinischen Verbindungen, wie beispielsweise Styrol und/oder Divinylbenzol, verwendet werden. Das Mischungsverhältnis von ungesättigtem Polyester zu reaktivem Verdünner liegt dabei im allgemeinen Bereich von 2:0,8-2,5 Gew.-Teilen, wobei Mischungsverhältnisse von ungefähr 2:1,5 Gew.-Teilen besonders geeignet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform machen in den erfindungsgemässen härtbaren Mörtelmassen der ungesättigte Polyester und der reaktive Verdünner insgesamt 36-40 Gew.-% aus.
Als Füllstoff können zwar die für solche Zwecke üblichen mineralischen Füllstoffe, wie Kaolin, Schwerspat, Glasfasern, Glaskugeln und dergleichen verwendet werden, jedoch ist Quarz der ganz bevorzugte Füllstoff. Vorzugsweise enthalten demzufolge die erfindungsgemässen Massen als Füllstoff im wesentlichen Quarz, beispielsweise 65 Gew.-% und mehr, vorzugsweise mehr als etwa 80 Gew.-% Quarz, bezogen auf die Gesamtfüllstoffmenge, wobei die Verwendung von Quarz als alleinigem Füllstoff sich besonders bewährt hat. Das Quarzkorn hat erfindungsgemäss meist einen Durchmesser von 0,1-0,6 oder sogar 0,1-0,25 mm. Dabei liegen in der Regel mindestens 50%, vorzugsweise über 60% der Gesamtzahl der Teilchen innerhalb dieses Korngrössenbereichs, häufig sogar über 80%. Eine typische erfindungsgemäss brauchbare Kornverteilung ist etwa folgende:
Siebdurchgang
Quarzsand
Quarzsand
0,1-0,25 mm
0,1-0,65 mm
> 250 (im
4,9%
66,5%
250-125 pm
81,9%
25,3%
125- 90 (im
10,9%
6,8%
90- 63 )j.m
2,0%
1,1%
63- 32 jxm
0,3%
0,1%
<32 (im
0,1%
0%
Dabei können übliche Quarzkörner verwendet werden, wenn auch feuergetrocknete, kantengerundete Quarzkörner im besonderen Masse bevorzugt sind. Die Füllstoffe, insbesondere der Quarz, sind vorzugsweise mit Haftvermittlern, wie z.B. Silanen, oberflächenbehandelt.
Als Thixotropiermittel können die hierfür üblichen Stoffe enthalten sein, wenn auch Stoffe wie pyrogene Kieselsäure, insbesondere zur Erhöhung der Thixotropiewirkung, organisch oberflächenbehandelte pyrogene Kieselsäure, ferner Kaolin, Bentonit, Montmorillonit, Asbest und/oder organische Faserstoffe bevorzugt sind. Sehr geeignet haben sich auch Mischungen von Bentonit mit Montmorillonit erwiesen. Die Thixotropiermittel haben dabei einen nicht unwesentlichen Einfluss auf das Fliessverhalten der erfindungsgemässen Masse. Selbst im Bereich niedriger Viskositäten soll durch die Thixotropiermittel vermieden werden, dass, namentlich bei horizontaler Montage oder Überkopf-Montage, die erfindungsgemässen Massen aus dem Bohrloch herauslaufen. Weiter wirken die Thixotropiermittel einer Sedimentation der Füllstoffe entgegen und erhöhen damit merklich die Lagerbeständigkeit. Die Thixotropiermittel sind demgemäss vorzugsweise in jener Komponente enthalten, die auch die Füllstoffe enthält bzw. sind entsprechend den Füllstoffgehalten auf die Komponenten verteilt.
Der in der Härtekomponente enthaltene, der Härtung der ungesättigten Polyester dienende Härter ist ein an sich bekannter radikalisch wirkender Katalysator. Bevorzugt sind organische Peroxiverbindungen, wie beispielsweise Dibenzoylperoxid.
Der Härter kann in einem inerten Träger, z.B. Weichmacher für das Polyesterharz, wie beispielsweise ein Phthalat-weichmacher, enthalten sein. Bewährt haben sich insbesondere solche Massen der erfindungsgemässen Art, bei welchen die Härterkomponenten, neben dem inerten Träger, gewisse Anteile an Füll- und/oder Thixotropiermittel enthalten und die Härterkomponente etwa die gleiche Viskosität wie die den ungesättigten Polyester enthaltende Komponente aufweist.
Die erfindungsgemässen Massen können daneben sonstige übliche Zusätze wie Stabilisatoren, Pigmente, Farbstoffe, Streckmittel, viskositätsbeeinflussende Mittel, Lösungsmittel und dergleichen, enthalten.
Durch inniges Vermischen der Polyesterkomponente mit der Härter-Komponente wird in bekannter Weise die Härtung der erfindungsgemässen Mörtelmasse eingeleitet. Die Aushärtezeiten liegen bei Raumtemperaturen im allgemeinen im Bereich von 30-60 min, wobei schon nach ca. 5 min eine Lastaufnahme im Bereich des zulässigen Lastwertes möglich ist.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemässen 2-Komponenten-Mörtelmas-sen insgesamt bzw. gemischt zur Härtung einen Gehalt an ungesättigtem Polyester von 20-24, insbesondere 21-21,5 Gew.-%, an reaktivem Verdünner von 12-20, insbesondere 14-17 Gew.-%, an Füllstoff von 46-59, insbesondere 52-57 Gew.-%, an Thixotropiermittel von 1-3, insbesondere 1,0-2,5 Gew.-% und an radikalischem Härtungskatalysator von insbesondere 2,5-4,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, auf.
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Die erfindungsgemässen härtbaren Mörtelmassen werden insbesondere als Mörtelmasse zur Befestigung von Ankerstangen in Bohrlöchern in massivem Material, wie Beton, Mauerwerk, Gestein und dgl. im wesentlichen homogenen, harten Aufnahme Werkstoffen eingesetzt. Hierbei hat es sich in besonderem Umfange bewährt, wenn für kleinere Ankerstangen Mörtelmassen verwendet werden, deren Quarzfüllstoffe im unteren Kornbereich liegen, während für grössere Ankerstangen Mörtelmassen mit Quarzfüllstoffen des oberen Kornbereichs bevorzugt sind. Insbesondere haben sich bei Verankerungen von etwa M6-M16-Ankerstangen, bei einem maximalen Ringspalt von 1 mm, Kornbereiche von etwa 0,1-0,25 mm bewährt, während sich bei der Befestigung von grösseren Ankerstangen, insbesondere mit Ringspalten von ca. 1 -2 mm, Kornbereiche von etwa 0,4-0,6 mm besonders bewährt haben.
In den nachfolgenden Beispielen sind erfindungsgemäss 2-Komponenten-Mörtelmassen erläutert.
Beispiel 1
Hochgefüllter UP-Mörtel UP-Harz (70%ig in Styrol) Benzoylperoxid (50%ig in Phthalat) Pyrogene Kieselsäure Quarzsand 0,1-0,45 mm
32,0% 2,0% 1,0% 65,0% 100,0%
Beispiel 2
Ungesättigter Polyester (60%ig in Styrol) Benzoylperoxid (50%ig in Phthalat) Pyrogene Kieselsäure 5 Quarzsand 0,1-0,25 mm (nachbehandelt mit Silan)
Beispiel 3 io Niedergefüllter UP-Mörtel Ungesättigter Polyester (65%ig in Styrol) Divinylbenzol Pyrogene Kieselsäure Bezoylperoxid (50%ig in Phthalat) 15 Quarzsand 0,1-0,6 mm
32,5% 6,0% 2,5%
55,0% 100,0%
38,0% 3,5% 3,5% 10,0% 45,0% 100,0%
Zur Härtung werden die Polyester enthaltende Kompo-20 nente und die Härter enthaltende Komponente zur Einstellung der erfindungsgemässen Zusammensetzung in den entsprechenden Mengenanteilen gemischt. Meist werden hierbei zur Vereinfachung vorgegebene Mischungsverhältnisse eingehalten, jedoch können die Mischungsverhältnisse innerhalb 25 des erfindungsgemässen Rahmens ohne weiteres modifiziert werden.
G
Claims (11)
1. Härtbare Zwei-Komponenten-Kunststoff-Mörtelmasse auf der Basis von ungesättigten Polyestern, reaktiven Verdünnern, Füllstoffen, Thixotropiermitteln und einem radikalischen Härtungskatalysator, wobei in der einen Komponente der ungesättigte Polyester und in der anderen Komponente der Härter enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt 15-35 Gew.-% ungesättigter Polyester, 9-25 Gew.-% reaktiver Verdünner, 44-66 Gew.-% Füllstoff, 0,5-4 Gew.-% Thixotropiermittel und 1-6 Gew.-% radikalischer Härtungskatalysator, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
2. Kunststoff-Mörtelmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ungesättigte Polyester und der reaktive Verdünner in einer Gesamtmenge von 36-40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Kunststoff-Mörtelmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ungesättigte Polyester und der reaktive Verdünner im Mischungsverhältnis von 2:0,8-2,5 Gew.-Teilen, insbesondere 2:1,5 Gew.-Teilen, enthalten sind.
4. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als ungesättigter Polyester ein aminbeschleunigter Polyester enthalten ist.
5. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als reaktiver Verdünner Styrol und/oder Divinylbenzol enthalten ist.
6. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Quarz, insbesondere einer Teilchengrösse von 0,1-0,6 mm, ist.
7. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Thixotropiermittel pyrogene Kieselsäure, Kaolin, Bentonite, Montmorillonit, Asbest und/oder organische Faserstoffe enthalten sind.
8. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als radikalischer Härtungskatalysator ein Peroxidhärter, insbesondere Dibenzoyl-peroxid, enthalten ist.
9. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Gehalt an ungesättigtem Polyester von 20-24 Gew.-%, an reaktivem Verdünner von 12-20 Gew.-%, an Füllstoff von 46-59 Gew.-%, an Thixotropiermittel von 1-3 Gew.-% und an radikalischem Härtungskatalysator von 2,5-4,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse.
10. Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass 21-21,5 Gew.-% ungesättigter Polyester, 14-17 Gew.-% reaktiver Verdünner, 52-57 Gew.-% Füllstoff, 1,0-2,5 Gew.-% Thixotropiermittel und 3-4 Gew.-% Härter, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
11. Verwendung der Kunststoff-Mörtelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Befestigung von Ankerstangen in Bohrlöchern.
Es ist seit langem bekannt, für Befestigungszwecke, namentlich zur Befestigung von Verankerungen, wie Ankerstangen und zur Gesteinsverfestigung im Bergbau, Ampullen oder dergleichen Behältnisse aus zerstörbarem Wandmaterial in die Bohrlöcher einzusetzen, wobei diese Ampullen, häufig auch als Mörtelpatronen bezeichnet, neben Füllstoffen und gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen, in getrennter Form einen härtbaren Kunststoff und einen hierfür bestimmten Härter enthalten. Durch Eintreiben der Verankerungs- oder Armierungsvorrichtung, gegebenenfalls unter gleichzeitigen Drehbewegungen, wird die Wandung der Ampulle zerstört,
die Trennung des härtbaren Kunstharzes vom Härter aufgehoben und eine gewisse Durchmischung bewirkt, was schliesslich zur Aushärtung des Kunststoffs führt. Eine gute Durchmischung ist dabei, um die Bildung nicht-umgesetzter Nester zu vermeiden, von ganz wesentlicher Bedeutung. Von Hand gelingt dies nur schwerlich, so dass regelmässig die Drehbewegung maschinell bewirkt wird. Die in den härtbaren Kunststoffmassen enthaltenen Füllmittel erlauben bei guter Durchmischung eine Schrumpfung im wesentlichen freie druck- und zugfeste Aushärtung.
Es ist auch möglich, die beiden unter Aushärtung reagierenden Bestandteile, nach Anlieferung in getrennter Form, z.B. in zwei Gebinden, zu mischen und mit Hilfsvorrichtungen wie Injektionsrohren, Spachteln oder Schläuchen in das Bohrloch einzuspeisen.
Ein erhebliches Problem bei solchen härtbaren Kunstharzmassen für Befestigungszwecke ist dabei die Viskosität dieser Massen. So muss, beispielsweise im Baustellenbetrieb, mit Arbeiten innerhalb relativ grossen Temperaturbereichen von beispielsweise + 5 bis +40°C gerechnet werden. Zum einen sollte im unteren Temperaturbereich ausreichend niedrige Viskosität gewährleistet sein, so dass die Massen einen nicht zu hohen Strömungswiderstand aufweisen, damit sie beispielsweise mittels Hand-Presspistolen verarbeitet werden können. Auch für die Mischwerkzeuge ist eine niedrige Viskosität zur Erzielung einwandfreier Vermischung von Bedeutung. Andererseits sollte die Masse auch im oberen Temperaturbereich solche Eigenschaften haben, dass ein Nachlaufen nach dem Entspannen der Hand-Presspistole nicht eintritt, und dass, beispielsweise bei horizontaler oder vertikaler Überkopf-Montage, ein Herauslaufen nicht eintritt. Eine dosierbare, z.B. von Hand auspressbare Zweikomponentenmasse, welche bei einer mittels Handkraft vorgenommenen Steckmontage der Verankerung, z.B. Ankerstange, nach Mischung über Statikmischer, eine mit dem Festigkeitsniveau der Ankerstange vergleichbare Befestigung erreichen lässt, ist bislang nicht bekannt geworden. Dabei wäre gerade die von Hand, z.B. mit den üblichen Handpistolen aus zwei Kartuschen über einen Statikmischer in ein Bohrloch einspeisbaren Zweikomponentenmassen wegen der leichten Handhabbarkeit und Unabhängigkeit von maschinellem Aufwand besonders erstrebenswert.
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