DE19507381A1 - Klebstoffpatrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klebstoffpatrone zur Befestigung eines Ankers in einem Bohrloch, mit einem zerstörbaren Gehäuse für mindestens zwei Komponenten eines Mehrkomponenten-Klebstof­ fes, die nach Einsetzen der Patrone in das Bohrloch nach Ein­ treiben des Ankers miteinander in Verbindung treten und eine den Anker fixierende härtbare Mischung bilden. Ferner richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer sol­ chen Klebstoffpatrone für Verbundanker.

Eine bekannte Klebstoffpatrone vorgenannter Art bildet zusammen mit einem zu befestigenden Bauteil einen Verbundanker z. B. als Befestigungsmittel in Stein oder Beton. Zu diesem Zweck wird in eine Wandbohrung eine dieser vom Volumen her angepaßte Kleb­ stoffpatrone entsprechenden Durchmessers eingeführt und dann ein im Durchmesser kleinerer Anker, z. B. eine Gewindestange, ein Armierungseisen odgl., in die Patrone eingeschlagen. Beim Einschlagen des Ankers wird das Gehäuse der Patrone zerstört, so daß die ursprünglich voneinander getrennten Komponenten des Mehrkomponenten-Klebstoffs (Harz und Härter) sich durchmischen und die Komponenten untereinander in Verbindung treten und mit­ einander reagieren. Für eine einwandfreie Durchmischung ist zu­ sätzlich ein Drehen des Ankers um mehrere volle Umdrehungen er­ forderlich, da sich das Gemisch nur so gleichmäßig im Ringspalt zwischen Anker und Bohrloch verteilt. Nach dem Aushärten des Harzes ist der Anker im Bohrloch fixiert.

Es sind Verbundanker-Patronen bekannt, die in einem Glasgehäuse ein Kunstharz, grobkörnigen Sand als Füllstoff und eine pulver­ förmigen Härter einschließende Innenpatrone aus Glas enthalten. Aufwendig ist hierbei, daß zunächst zwei verschiedene Glaspa­ tronen hergestellt und diese auch getrennt abgefüllt werden müssen. Im weiteren ist nachteilig, daß die Innenpatrone beim Einschlagen des Ankers einen erheblichen Widerstand bildet, so daß als Anker, zum Herstellen eines sicheren Verbundes, nur eine Gewindestange verwendet werden darf, die, um die notwendi­ ge Durchmischung der einzelnen Bestandteile zu gewährleisten, mit einer Schlagbohrmaschine eingetrieben werden muß.

Eine aus DE 41 32 625 bekannte Klebstoffpatrone weist ein Ge­ häuse auf, in dem die Klebstoffkomponenten in Eintreibrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei zwischen ihnen eine Trennschicht vorgesehen ist. Diese Trennschicht wird dabei vor­ zugsweise aus einem Pfropfen gebildet, der beim Aushärten des Kunstharzes an der Grenzschicht zwischen Härter und Kunstharz entsteht, insbesondere unter teilweisem Einschluß des als Füll­ stoff zugegebenen grobkörnigen Sandes. Besonders nachteilig ist bei dieser Konstruktion, daß die Patrone, um eine tragfähige Verbindung zu erzielen, ausschließlich in ihrer Eintreibrich­ tung in das Bohrloch eingeschoben werden darf. Bei einer in falscher Richtung eingeführten Patrone können sich die Kleb­ stoff-Komponenten durch das Eintreiben des Ankers nur sehr begrenzt vermischen, was einen Verbund mit erheblich niedrige­ rer Tragfähigkeit ergibt. Folglich entsteht bei Verwendung die­ ser Patrone stets ein nicht vernachlässigbares Sicherheitsrisi­ ko. Als ein weiterer Nachteil erweist sich der ausgehärtete Kunstharz-Pfropfen, der einen das Einschlagen des Ankers deut­ lich erschwerenden Widerstand bildet. Zudem ist die Herstellung dieser Patrone, bei der sich zwischen den Klebstoffkomponenten die senkrecht zur Patronenlängsachse verlaufende Trennschicht ausbilden muß, aufwendig, da die Patrone während des Aushärt­ vorgangs der Trennschicht bezüglich ihrer Längsachse in auf­ rechter Stellung verbleiben muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klebstoffpatrone der eingangs bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, daß sie eine sichere und einfache Handhabung ermöglicht, indem sie keine bevorzugte Eintreibrichtung aufweist und dem Eintreiben des Ankers nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, sowie einen ihre Herstellung erleichternden einfachen Aufbau auf­ weist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Komponenten des Klebstoffs im Gehäuse dadurch getrennt und zu einer im wesentlichen homogenen Verteilung vermischt sind, daß wenigstens eine der Komponenten aus einer Vielzahl gekapselter oder umhüllter kleiner Partikel besteht, deren Hülle oder Kapsel durch mechanische Einwirkung zerstörbar ist.

Durch die Kapselung oder Umhüllung sehr kleiner Teilmengen einer der Klebstoff-Komponenten zur Bildung einer Vielzahl kleiner Einheiten oder Partikel, beispielsweise unter Verwen­ dung einer mittels bekannter Verfahren aufgebrachten Kunst­ stoffbeschichtung, sind die Klebstoff-Komponenten durch diese Schicht oder Hülle voneinander getrennt, so daß in Vorbereitung zum späteren Gebrauch sie im Gehäuse untereinander vermischt werden und bleiben können, ohne miteinander zu reagieren. Da die Klebstoffpatrone außer ihrem Gehäuse keine den Eintreibweg des Ankers erschwerenden Bestandteile aufweist, ist nur eine geringe Eintreib-Kraft erforderlich. Auch spielt es keine Rol­ le, mit weichem Ende voraus die Klebstoffpatrone in das Bohr­ loch eingebracht wird, da der Gehäuseinhalt sich stets in gut vermischtem Zustand hält. Beim Eintreiben des Ankers und Zerstörung des Gehäuses wird die Hüll-Schicht zahlreicher Par­ tikel mindestens soweit zerstört, daß die Klebstoff-Komponenten in ausreichendem Maß miteinander in Kontakt kommen und reagie­ ren. Zusätzlich ist durch die schon im voraus mischbaren Kom­ ponenten die Befüllung der Patrone und somit ihre Herstellung deutlich vereinfacht. Sie kann z. B. auch sofort nach dem Zu­ schweißen verpackt werden.

Vorzugsweise bestehen die gekapselten Partikel aus einer Fest­ stoffkomponente des Klebstoffes, sie können aber auch aus einer flüssigen Komponente des Klebstoffs bestehen, die durch bekann­ te Verfahren mit einer Kunststoffschicht überzogen sind. In der Praxis wird für die erfindungsgemäße Klebstoffpatrone z. B. ein flüssiges Kunstharz und ein pulverförmiger gekapselter Härter verwendet. Jedoch ist auch der Einsatz flüssiger gekapselter Härter vorgesehen, bei deren Verwendung in Form von gekapselten Flüssigkeitströpfchen zudem vorteilhaft ist, daß bei zerstörter Überzugsschicht die Tröpfchen ausfließen und so eine wesentlich größere Oberfläche als die Festkörperpartikel aufweisen. Da­ durch wird die Reaktionsfläche vergrößert und der Bedarf an der gekapselten Komponente verringert.

Als günstig zum Umhüllen, Mischung und Homogenisieren der Pa­ tronenfüllung haben sich umhüllte Partikel mit Korngrößen zwi­ schen 0,1 und 0,15 mm erwiesen; aber auch andere Partikelgrößen z. B. bis 0,5 mm können unter Umständen vorteilhaft sein, z. B. für große Patronen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein feinkörniger Füllstoff z. B. Sand mit einer Korngröße zwischen 0,2 und 0,5 mm beigefügt, der sich einerseits gut mit den Klebstoff-Komponen­ ten vermischt und andererseits im ausgehärteten Verbund zusätz­ lich zum beim Eintreiben des Ankers in das vorzugsweise aus Glas bestehende Gehäuse entstehenden Glasbruch als Armierung und Bewehrung dient. Der Füllstoff unterstützt auch vorteilhaft die Zerstörung der Partikel-Hüllen während des Einschlagens des Ankers.

Bei einer für die Gesundheit unbedenklichen Gestaltungsform kann eine der Klebstoff-Komponenten aus einem styrolfreiem Epo­ xyd-Harz bestehen, was die Handhabung der Klebstoffpatrone, insbesondere in geschlossenen Räumen, erheblich vereinfacht.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht für das Gehäuse ein Glas mit UV-Strahlen-filternder Eigenschaft vor, wodurch der Alte­ rungsprozeß der Klebstoff-Komponenten verlangsamt und somit die Dauer der Halt- und Verwendbarkeit der Klebstoffpatrone erhöht wird.

Es kann besonders zweckmäßig sein, wenn das Gehäuse ein abge­ rundetes Ende aufweist, wodurch dessen Stabilität an diesem Ende erhöht wird. Zusätzlich stellt das abgerundete Ende für den Fachmann ein sicheres Indiz für eine sorgfältige Herstel­ lung der Klebstoffpatrone dar, da diese Form nur mit einem ab­ solut dichten Patronengehäuse erzielbar ist.

Als günstig hat sich für das Verhältnis von Klebstoffpatronen­ länge zu deren Durchmesser ein Wert von etwa 10 erwiesen. Bei diesem Verhältnis verfügt die Patrone noch über ausreichend Stabilität und kann ohne besondere Vorsicht gehandhabt werden. Zur Befestigung längerer Anker in tieferen Bohrungen werden entsprechend mehrere Klebstoffpatronen hintereinander in die Bohrung eingeführt.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Umhül­ lung der Partikel dünnwandig sein und aus einem gegenüber den Klebstoff-Komponenten inerten Material bestehen. Durch diese Maßnahme läßt sich die Partikel-Hülle beim Eintreiben des An­ kers leichter zerstören.

Bei einem Herstellungsverfahren für eine feinkörnigen Füllstoff beinhaltende Klebstoffpatrone nach der Erfindung werden in das Gehäuse zunächst die Klebstoff-Komponenten eingefüllt, darauf der Füllstoff geschüttet und anschließend das offene Ende zuge­ schweißt und erst in einem weiteren Schritt alle Bestandteile miteinander vermischt. Der auf die Klebstoff-Komponenten ge­ schüttete feinkörnige Füllstoff dichtet gegen aus den ungekap­ selten Komponenten austretende, leicht entzündliche Gase ab und ermöglicht dadurch das Zuschweißen des noch offenen Gehäuse­ endes ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand nachfolgender Abbildungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine gebrauchsfertige Klebstoffpatrone im Schnitt,

Fig. 2 ein gekapseltes Partikel einer Feststoffkomponente (a) und ein umhülltes Partikel einer flüssigen Komponente (b) eines Klebstoffes im Schnitt und

Fig. 3 eine vollständig gefüllte, noch nicht zugeschweißte Klebstoffpatrone im Schnitt.

Eine gebrauchsfertige Klebstoffpatrone 10 nach Fig. 1 weist ein im wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 12 mit einem abge­ rundeten Ende 14 und einem im allgemeinen flachen anderen Ende 16 auf. In Fig. 1 befindet sich die Patrone 10 bezüglich ihrer Längsachse in aufrechter Stellung, wodurch sich in ihrem Innern oberhalb ihrer Füllung eine Luft- bzw. Gasblase 34 ausbildet.

Im Ausführungsbeispiel besteht die Füllung der Klebstoffpatrone aus den Komponenten eines Zweikomponenten-Klebstoffs, nämlich einem Kunstharz 18 und einem gekapselten Härter 20 sowie aus feinkörnigem Sand 22 als Füllstoff. Deutlich zu erkennen ist dabei die gute Durchmischung sämtlicher Komponenten 18, 20 und 22.

In Fig. 2a ist ein einzelnes, im Vergleich zu Fig. 1 stark ver­ größertes, gekapseltes Härterpartikel 20 gezeigt, das bei­ spielsweise aus einem Festkörper 24 mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 0,3 mm besteht und dessen gesamte Oberfläche durch ein herkömmliches Verfahren mit einer Hülle oder einem Überzug 26 aus einem Kunststoff beschichtet ist, insbesondere ist die Hülle 26 dabei der Kontur des Körpers 24 angepaßt. Alternativ dazu kann das gekapselte Härterpartikel 20 wie in Fig. 2b gezeigt auch aus einem Tropfen 28 einer flüssigen Kom­ ponente bestehen, dessen Oberfläche in entsprechender Weise mittels bekannter Verfahren mit einem Überzug 26 beschichtet ist.

In der Anwendung wird die Klebstoffpatrone 10 in beliebiger Richtung in ein Bohrloch mit gegenüber dem Patronendurchmesser geringfügig größerem Durchmesser eingeführt und beispielsweise ein Armierungseisen oder eine herkömmliche Gewindestange mit gegenüber dem Patronendurchmesser geringfügig kleinerem Durch­ messer durch das Gehäuse 12 eingetrieben, wobei ein Ringspalt zwischen Bohrloch und Anker von beispielsweise 0,5 mm entsteht. Beim Einschlagen des Ankers wird zunächst das Gehäuse 12 zer­ stört und beim weiteren Eintreiben werden bei einer Vielzahl der gekapselten Körperchen 20 die Überzüge 26 durch die dabei entstehende mechanische Einwirkung beschädigt bzw. zerstört. In der Folge kommt der Härter 20 mit dem Kunstharz 18 in Kontakt, wodurch eine chemische Reaktion in Gang gesetzt wird, die das Kunstharz 18 abbindet und aushärten läßt. Dadurch bildet sich eine das Armierungseisen im Bohrloch fixierende Verbindung aus. Beim Komponentengemisch ist im Mischungsverhältnis berücksich­ tigt, daß nicht alle umhüllten Partikel 20 beim Eintreiben des Ankers zerstört werden, indem das Mischungsverhältnis so ge­ wählt ist, daß die Menge der durch Zerstörung ihrer Hülle 26 freigesetzten Komponente einen sicheren Verbund gewährleistet. Der als Füllstoff eingebrachte feinkörnige Sand 22 dient im ausgehärteten Verbund zusammen mit dem Glasbruch als eine die Festigkeit erhöhende Armierung.

In Fig. 3 ist eine Klebstoffpatrone 10 bezüglich ihrer Längs­ achse in aufrechter Befüllstellung wiedergegeben. Sie weist an­ stelle des abgerundeten, verschlossenen Endes 14 noch ein offe­ nes Ende 30 auf, durch das sie befüllt wurde und das in einem weiteren Produktionsschritt durch Verschweißen geschlossen werden soll. Da die in Klebstoffpatronen 10 üblicherweise ein­ gesetzten Kunstharze 18 einen sehr niedrigen Flammpunkt aufwei­ sen, während das Glas des Gehäuses 12 einen hohen Schmelzpunkt hat, können beim Zuschweißen einer solchen Klebstoffpatrone 10 erhebliche Probleme entstehen. Üblicherweise werden die Patro­ nen 10 beim Zuschweißen z. B. mit Stickstoff begast, wodurch es dann beim Zuschweißen nicht zu einer Entzündung der aus dem Kunstharz 18 aufsteigenden Gase kommt. Die aufwendige Begasung wird durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen feinkörnigen Füllstoff 22 beinhaltende Klebstoffpatronen 10 er­ heblich vereinfacht. Der im Ausführungsbeispiel als Füllstoff verwendete feine Sand 22 wird auf die bereits eingefüllten Kom­ ponenten, Kunstharz 18 und gekapselter Härter 20, aufgeschüttet und sinkt dabei, insbesondere aufgrund der hohen Zähigkeit des Kunstharzes 18, nicht oder nur sehr langsam ein. Durch den fei­ nen Sand 22 entsteht eine für Gas nahezu undurchlässige Schicht 32, oberhalb der das Gehäuse 12 der Klebstoffpatrone 10 ohne besondere Vorkehrungen bei offener Flamme zugeschweißt werden kann. Erst nach dem Zuschweißen werden in einem weiteren Ver­ fahrensschritt die Sandkörner 22 mit den übrigen Bestandteilen 18 und 20 des Gehäuseinhalts vermischt.

Claims (11)

1. Klebstoffpatrone zur Befestigung eines Ankers in einem Bohr­ loch, mit einem zerstörbaren Gehäuse (12) für mindestens zwei getrennte Komponenten eines Mehrkomponenten-Klebstoffes, die bei in das Bohrloch eingesetzter Patrone (10) nach Eintreiben des Ankers miteinander in Verbindung treten und eine den Anker fixierende härtbare Mischung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (18; 20) des Klebstoffs im Gehäuse (12) da­ durch getrennt und zu einer im wesentlichen homogenen Vertei­ lung vermischt sind, daß wenigstens eine der Komponenten (20) aus einer Vielzahl gekapselter oder umhüllter kleiner Partikel (24; 28) besteht, deren Hülle oder Kapsel durch mechanische Einwirkung zerstörbar ist.

2. Klebstoffpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllten Partikel eine Feststoffkomponente des Kleb­ stoffes enthalten.

3. Klebstoffpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllten Partikel eine flüssige Komponente des Kleb­ stoffs enthalten.

4. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllten Partikel (24) eine bevorzugte Korngröße von etwa 0,1 bis 0,15 mm aufweisen.

5. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (12) feinkörniger Füllstoff z. B. Sand zur Verbesserung der homogenen Partikelver­ teilung sowie als zum Glasbruch zusätzliches Bewehrungsmaterial eingefüllt ist.

6. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Klebstoff-Komponenten (18) aus styrolfreiem Epoxyd-Harz besteht.

7. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) aus UV-Strahlen­ filterndem Glas besteht.

8. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) am Einfüll-Ende (14) abgerundet bzw. konvex gewölbt verschlossen ist.

9. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Länge und Durchmesser des Gehäuses (12) ein Verhältnis von etwa 10 zu 1 aufweisen.

10. Klebstoffpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel oder Hülle dünnwandig ist und aus einem gegenüber den Komponenten des Klebstoffsy­ stems inerten Material besteht.

11. Verfahren zum Herstellen einer Klebstoffpatrone gemäß An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein offenes Ende (30) des Gehäuses (12) zunächst die Klebstoff-Komponenten (18, 20) eingefüllt werden, in einem nachfolgenden Schritt feinkör­ niger Füllstoff (22) eingeschüttet wird und schließlich das offene Ende (30) des Gehäuses (12) zugeschweißt wird und erst in einem weiteren Schritt alle Bestandteile (18, 20, 22) mit­ einander vermischt werden.