DE102011017465A1 - Dowel made of filler-containing plastic useful for producing fastenings in wellbore - Google Patents

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Abstract

Dowel (1) made of a filler-containing plastic for producing fastenings in a wellbore, is claimed. The fillers are formed by hollow spheres (2) that are mixed prior to or during the molding of the dowel with the plastic. Independent claims are also included for: (1) a fastening material made of plastic for producing fastenings in the wellbore comprising fillers, where the filler is formed by hollow spheres that are mixed with the plastic material prior to curing; and (2) producing the dowel comprising providing the plastic made of thermoplastic plastic material and mixing the plastic material prior to or during the molding of the dowel with the hollow spheres.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Dübel bzw. Befetigungsmaterialien aus Kunststoff zur Herstellung von Befestigungen in einem Bohrloch.The invention relates to plastic anchoring or fastening materials for the production of fasteners in a borehole.

Zur Herstellung von Dübeln bzw. von Befestigungsmaterialien in einem Bohrloch ist es bereits bekannt, Kunststoffmaterial mit eingebetteten Füllstoffen zu verwenden.For the production of dowels or fastening materials in a borehole, it is already known to use plastic material with embedded fillers.

So ist es beispielsweise aus der DE 195 19 397 A1 bekannt, ein Befestigungsmaterial zu verwenden, das Glasperlen oder andere Füllstoffe enthält, die mit dem Kunststoffmaterial vermischt sind und in eine Bohrung beispielsweise in einer Wand eingebracht werden.So it is for example from the DE 195 19 397 A1 It is known to use a fastening material containing glass beads or other fillers which are mixed with the plastic material and introduced into a bore, for example in a wall.

Weiterhin ist es aus der DE 10 205 059 845 A1 bekannt, vorgefertigte oder in situ aus Befestigungsmassen herstellbare Befestigungselemente zu verwenden, die nanoskalige Füllstoffe beinhalten, wobei durch diese Füllstoffe die Eigenschaften der Befestigungsmassen beeinflussbar sind.Furthermore, it is from the DE 10 205 059 845 A1 It is known to use prefabricated fastening elements which can be produced in situ from fastening masses and which contain nano-scale fillers, the properties of the fastening masses being able to be influenced by these fillers.

Aus der DE 809 247 ist es weiterhin bekannt, zur Herstellung von Hoch- und Tiefbauten, Wandungen, Platten, Bau- und Konstruktionsteilen aller Art Platten aus einem Verbund von Hohlkugeln zu verwenden, die in einem Baustoff dadurch eingebettet werden, dass der Raum zwischen den Hohlkugeln und neben den Hohlkugeln mit dem Baustoff gefüllt wird, wobei einerseits eine Ersparnis an Baustoff und andererseits eine Erhöhung der Festigkeit erzielt werden kann. Die für den Verbund aus Kugeln verwendeten Materialien können hierbei sowohl hohl als auch mit anderen Stoffen gefüllt sein.From the DE 809 247 It is also known to use for the production of civil engineering structures, walls, slabs, construction and construction parts of all kinds plates from a composite of hollow spheres, which are embedded in a building material characterized in that the space between the hollow spheres and in addition to the hollow spheres is filled with the building material, on the one hand, a saving of building material and on the other hand, an increase in the strength can be achieved. The materials used for the composite of balls here can be both hollow and filled with other materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dübel bzw. Befestigungsmaterialien der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Eigenschaften in einfacher und präzise reproduzierbarer Weise an gewünschte Bedingungen angepasst werden können.The invention has for its object to provide dowels or mounting materials of the type mentioned, the properties of which can be adapted to desired conditions in a simple and precisely reproducible manner.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. 15 gelöst.This object is achieved by the in claim 1 and 15 respectively.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dübels bzw. des Befestigungsmaterials wird eine weitgehend dauerhafte Erhöhung der Festigkeitseigenschaften und Haltekräfte von im Spritzgussverfahren hergestellten Dübeln bei gleichzeitiger Senkung des Gewichts durch den Einsatz der Hohlkugeln erreicht.Due to the inventive design of the anchor or the fastening material is a largely permanent increase in the strength properties and holding forces of dowels produced by injection molding while reducing the weight achieved by the use of hollow spheres.

Die Hohlkugeln können sowohl den Granulaten beim Herstellen der Dübel zugesetzt werden oder sie können den in den schmelzflüssigen Zustand gebrachten Kunststoffmaterialien zugesetzt werden. Das Befestigungsmaterial kann mehrere Komponenten enthalten, die zur Aushärtung des Kunststoffmaterials miteinander vemischt werden, wobei zumindest eine der Komponenten die Hohlkugeln enthält.The hollow spheres can either be added to the granules during the preparation of the dowels or they can be added to the plastic materials brought into the molten state. The attachment material may include a plurality of components that are mixed together to cure the plastic material, wherein at least one of the components contains the hollow spheres.

Im Gegensatz zu anderen Füllstoffen ergeben die Hohlkugeln eine bessere Formstabilität aufgrund des geringeren Schwunds bei der Aushärtung des Kunststoffmaterials, und die so hergestellten Dübel oder Befestigungsmaterialien weisen eine geringere Wärmeleitfähigkeit und höherer Festigkeitseigenschaften auf.In contrast to other fillers, the hollow spheres provide better dimensional stability due to less shrinkage in the curing of the plastic material, and the dowels or mounting materials thus produced have lower thermal conductivity and higher strength properties.

Weiterhin ergeben die Hohlkugeln eine Senkung des Gewichts der daraus hergestellten Teile und eine Verringerung der Materialmenge des Kunststoffs, die zur Herstellung der Dübel bzw. des Befestigungsmaterials erforderlich ist.Furthermore, the hollow spheres give a reduction in the weight of the parts produced therefrom and a reduction in the amount of material of the plastic, which is required for the preparation of the dowels or the mounting material.

Die Hohlkugeln können aus Glas oder aus hochtemperaturbeständigen Kunststoffen oder aus Metall bestehen.The hollow spheres may be made of glass or of high temperature resistant plastics or of metal.

Zur Erhöhung der Haftung des Kunststoffes an den Hohlkugeln können die Hohlkugeln weiterhin mit einer Nano-Beschichtung versehen sein, oder die Oberfläche der Hohlkugeln kann für eine maximale Verbindung zwischen den Hohlkugeln und dem Kunststoffmaterial aufgeraut sein, wobei die Aufrauung so gering sein kann, dass eine Reduzierung der Druckfestigkeit der Hohlkugeln nicht auftritt.To increase the adhesion of the plastic to the hollow spheres, the hollow spheres can continue to be provided with a nano-coating, or the surface of the hollow spheres can be roughened for maximum connection between the hollow spheres and the plastic material, the roughening can be so low that a Reduction of the compressive strength of the hollow spheres does not occur.

Dem Kunststoffmaterial können weiterhin zusätzlich flächenförmige oder plättchenförmige Materialien, wie z. B. Glimmer, zur Behinderung der Verschieblichkeit der Hohlkugeln zugesetzt werden.The plastic material can continue to additionally sheet-like or platelet-shaped materials, such. B. mica, are added to hinder the mobility of the hollow spheres.

Die Hohlkugeln können in dem Kunststoffmaterial über die gesamte Masse des Kunststoffdübels oder Befestigungsmaterials im Wesentlichen gleichförmig verteilt sein, oder es kann durch gezielte Zuführung der Hohlkugeln zu dem Granulat bzw. dem aufgeschmolzenen Granulat eine unterschiedliche Verteilung über das Volumen und damit über die Erstreckung des Dübels oder Befestigungsmaterials erreicht werden.The hollow spheres can be substantially uniformly distributed in the plastic material over the entire mass of the plastic dowel or mounting material, or it can by targeted supply of the hollow spheres to the granules or the molten granules, a different distribution over the volume and thus over the extension of the dowel or Mounting material can be achieved.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen noch näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung eines Dübels zur Erläuterung der Erfindung; 1 a schematic representation of a dowel for explaining the invention;

2 eine weitere Ausführungsform eines mit einer Mehrkomponenten-Kunststoffmaterial-Patrone versehenen Dübel; 2 another embodiment of a dowel provided with a multi-component plastic material cartridge;

3 eine schematische Darstellung der Patrone am Fußende des Dübels; 3 a schematic representation of the cartridge at the foot of the dowel;

4 eine schematische Darstellung des in einem Bohrloch gebildeten Befestigungsmaterials nach dem Eintreiben eines Befestigungsmittels in dem Dübel nach den 2 und 3. 4 a schematic representation of the formed in a borehole mounting material after driving a fastener in the dowel after 2 and 3 ,

In 3 ist zur Erläuterung der Erfindung schematisch ein Dübel 1 dargestellt, der eine Aufnahmebohrung 13 zur Aufnahme eines Befestigungsmittels aufweist.In 3 is to illustrate the invention schematically a dowel 1 represented, which has a receiving bore 13 for receiving a fastening means.

Dieser Dübel 1 ist aus einem Kunststoffmaterial beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei dem den Dübel 1 abschließend bildenden Kunststoffmaterial entweder in der Granulatform oder im schmelzflüssigen Zustand Hohlkugeln zugeführt werden, die dann über das Volumen des Dübels 1 verteilt sind, wie dies durch die durch Punkte dargestellten Hohlkugeln 2 in dem Dübel angedeutet ist.This dowel 1 is made of a plastic material, for example by injection molding, wherein the dowel 1 finally forming plastic material either in the granular form or in the molten state hollow spheres are fed, which then exceeds the volume of the dowel 1 are distributed, as shown by the hollow spheres represented by dots 2 in the dowel is indicated.

Die Menge der Hohlkugeln und deren Verteilung kann über die Länge des Dübels in einzelnen Abschnitten, beispielsweise 10, 11, 12, 14 kann entweder gleich oder unterschiedlich sein, wenn dies aus Gründen einer unterschiedlichen Festigkeit und Druckkraft oder Haltekraft des Dübels über dessen Länge erwünscht ist.The amount of hollow spheres and their distribution over the length of the anchor in individual sections, for example 10 . 11 . 12 . 14 may be either the same or different if desired for reasons of differential strength and compressive or holding force of the anchor over its length.

Durch die Einbettung der Hohlkugeln 2 in das Kunststoffmaterial des Dübels ergibt sich eine dauerhafte Erhöhung der Haltekräfte dieses Dübels bei gleichzeitiger Senkung des Gewichts, wobei die Hohlkugeln aus Glas oder anderen Werkstoffen, wie z. B. hochtemperaturbeständigen Kunststoffen, Metall oder dergleichen bestehen können. Hierbei kann es vorteilhaft sein, zur Festigkeitssteigerung des Verbundes zwischen den Hohlkugeln und dem Kunststoffmaterial die Hohlkugeln mit einer Nano-Beschichtung zu beschichten, durch die die Haftung des Kunststoffes an der Hohlkugel vergrößert wird.By embedding the hollow spheres 2 in the plastic material of the dowel results in a permanent increase in the holding forces of this anchor while reducing the weight, wherein the hollow spheres made of glass or other materials, such. B. high temperature resistant plastics, metal or the like can exist. It may be advantageous to coat the hollow spheres with a nano-coating to increase the strength of the bond between the hollow spheres and the plastic material, by which the adhesion of the plastic is increased to the hollow sphere.

Weiterhin ist es möglich, die Oberfläche der Hohlkugeln aufzurauen, um eine Haftung zwischen dem Kunststoff und der Hohlkugel zu vergrößern.Furthermore, it is possible to roughen the surface of the hollow spheres in order to increase adhesion between the plastic and the hollow sphere.

Diese Aufrauung kann beispielsweise durch mechanische oder chemische Prozesse erreicht werden.This roughening can be achieved, for example, by mechanical or chemical processes.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zu den Hohlkugeln weitere Zusatzstoffe, wie z. B. plättchenförmige Materialien, dem Kunststoffmaterial zuzusetzen, um die Beweglichkeit der Hohlkugeln in dem noch flüssigen Kunststoffmaterial bei der Formung zu verringern.Furthermore, it may be advantageous, in addition to the hollow spheres further additives such. As platelet-like materials, the plastic material to increase the mobility of the hollow spheres in the still liquid plastic material in the molding.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren besteht darin, Hohlkugeln aus einem Material mit Erinnerungsvermögen zu verwenden, das sich beim Spritzen infolge der Temperaturerhöhung in der Schmelze ausdehnt, so dass der Kunststoff beim Abkühlen Spannungen aufbaut, die festigkeitssteigernd wirken.Another advantageous method is to use hollow spheres of a memory material that expands during injection as a result of the temperature increase in the melt, so that the plastic builds up stresses during cooling, which act to increase strength.

Entgegen der naheliegenden Auffassung, dass durch die Hohlkugeln die Festigkeit, insbesondere die Druckfestigkeit des Kunststoffes des Dübels verringert wird, wurde festgestellt, dass sich durch die Einbettung der Hohlkugeln in das Kunststoffmaterial eine Erhöhung der Festigkeit ergibt, die gezielt in bestimmten Bereichen des Dübels oder über das gesamte Volumen des Dübels eingesetzt werden kann.Contrary to the obvious view that the strength, in particular the compressive strength of the plastic of the anchor is reduced by the hollow spheres, it has been found that the embedding of the hollow spheres in the plastic material results in an increase in strength, the targeted in certain areas of the dowel or over the entire volume of the anchor can be used.

In den 2 bis 4 ist eine weitere Anwendung eines mit Hohlkugeln versehenen Kunststoffmaterials gezeigt, bei der das Befestigungsmaterial an Ort und Stelle in einem Bohrloch in einem Bauteil, beispielsweise einer Wand oder Decke 21, gebildet wird, das nur schematisch in 4 dargestellt ist.In the 2 to 4 Another application of a hollow plastic material is shown in which the fastener material is in place in a wellbore in a component such as a wall or ceiling 21 , which is formed only schematically in 4 is shown.

Zu diesem Zweck kann der Dübel 20 beispielsweise an seiner Spitze mit einer Patrone 22 versehen sein, die das Kunststoffmaterial 23 zusammen mit einem Härter und anderen Zuschlagsstoffen zunächst unvermischt enthält. Beim Einschlagen eines Befestigungsmittels 25, 26 wird diese Patrone zerstört und das Kunststoffmaterial mit den Zuschlagsstoffen vermischt und in das Bohrloch gedrückt.For this purpose, the dowel 20 for example, at its tip with a cartridge 22 Be provided with the plastic material 23 contains at first unmixed together with a hardener and other aggregates. When driving in a fastener 25 . 26 this cartridge is destroyed and the plastic material mixed with the additives and pressed into the well.

Auch hier kann in eine der Komponenten des in der Patrone 22 enthaltenen Befestigungsmaterials eine gewisse Menge an Hohlkugeln mit den vorstehend genannten Eigenschaften eingesetzt werden, so dass bei dem Einpressen des in der Patrone 22 enthaltenen Materials 23 in das Bohrloch eine gleichförmige oder unterschiedliche Verteilung der Hohlkugeln 2 in dem dann gebildeten und aushärtendem Kunststoffmaterial 23 erreicht wird.Again, this can be in one of the components of the cartridge 22 a certain amount of hollow spheres with the properties mentioned above are used, so that in the pressing of the in the cartridge 22 contained material 23 in the borehole a uniform or different distribution of the hollow spheres 2 in the then formed and curing plastic material 23 is reached.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 809247 [0005] DE 809247 [0005]

Claims (17)

Dübel aus einem Füllstoffe enthaltenden Kunststoff zur Herstellung von Befestigungen in einem Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe durch Hohlkugeln gebildet sind, die vor oder während der Formung des Dübels mit dem Kunststoff vermischt werden.Dowels made of a plastic containing fillers for the production of fasteners in a borehole, characterized in that the fillers are formed by hollow balls, which are mixed before or during the formation of the anchor with the plastic. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln aus Glas bestehen.Dowel according to claim 1, characterized in that the hollow balls consist of glass. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln aus hochtemperaturbeständigen Kunststoffen bestehen.Dowel according to claim 1, characterized in that the hollow balls consist of high temperature resistant plastics. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln aus Metall bestehen.Dowel according to claim 1, characterized in that the hollow balls consist of metal. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln aus Aluminium bestehen.Dowel according to claim 1, characterized in that the hollow balls consist of aluminum. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln mit einer Nano-Beschichtung zur Erhöhung der Haftung des Kunststoffes an der Hohlkugel versehen sind.Dowel according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hollow spheres are provided with a nano-coating to increase the adhesion of the plastic to the hollow sphere. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Hohlkugeln für eine maximale Verbindung zwischen den Hohlkugeln und dem Kunststoff aufgeraut ist.Dowel according to one of claims 1 to 5, characterized in that the surface of the hollow balls is roughened for a maximum connection between the hollow balls and the plastic. Dübel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Hohlkugeln durch chemische Mittel aufgeraut ist.Dowel according to claim 7, characterized in that the surface of the hollow balls is roughened by chemical means. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zusätzlich flächenförmige Materialien zur Behinderung der Verschieblichkeit der Hohlkugeln enthält.Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic additionally contains sheet-like materials for obstructing the displaceability of the hollow spheres. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln mit die Oberflächenfestigkeit steigernden Beschichtungen versehen sind.Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow spheres are provided with the surface strength increasing coatings. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln aus einem Material mit Erinnerungsvermögen hergestellt sind.Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow balls are made of a material with memory. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln in dem Kunststoff über die gesamte Masse des Kunststoffdübels im Wesentlichen gleichförmig verteilt sind.Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow balls are distributed substantially uniformly in the plastic over the entire mass of the plastic dowel. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Hohlkugeln in unterschiedlichen Bereichen des Dübels unterschiedlich ist.Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the volume of the hollow spheres is different in different areas of the dowel. Dübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 80 μm aufweisen.Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow spheres have a diameter in the range of 5 to 80 microns. Befestigungsmaterial aus Kunststoff zur Herstellung von Befestigungen in einem Bohrloch, wobei der Kunststoff Füllstoffe enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff durch Hohlkugeln gebildet ist, die mit dem Kunststoff vor dessen Aushärtung vermischt werden.Plastic fastening material for the production of fastenings in a borehole, wherein the plastic contains fillers, characterized in that the filler is formed by hollow spheres, which are mixed with the plastic before it is cured. Verfahren zur Herstellung eines Dübels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus einem thermoplastisches Kunststoffmaterial besteht, und dass das Kunststoffmaterial vor oder während der Formung des Dübels mit den Hohlkugeln gemischt wird.Method for producing a dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic consists of a thermoplastic material, and that the plastic material is mixed with the hollow balls before or during the molding of the dowel. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkugeln dem Kunststoffmaterial, das für unterschiedliche Bereiche des Dübels bestimmt ist, in unterschiedlichem Volumenanteilen zugesetzt wird.A method according to claim 16, characterized in that the hollow balls of the plastic material, which is intended for different areas of the dowel added in different proportions by volume.
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