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Verfahren zum Befestigen eines weichen, trockenen oder nassen Untergrundes
und dabei verwendetes Material Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Befestigen
eines weichen, trockenen oder nassen Untergrundes und dabei verwendetes Material.
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Bei der Herstellung von Straßen, insbesondere bei der schnell len
Reparatur von Straßen zur Aufrec-hterhaltung des Verkehrsflusses, bei der Herstellung
von Rollpisten oder Bahnen ist es oft erforderlich, einen weichen oder nassen Untergrund,
bei dem es sich um Erde, Erdreich, Humus, Sand, Kies, Gras, Beton oder Holz handeln
kann, schnell und wirksam zu befestigen.
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Es ist bekannt, mit chemischen Mitteln Befestigungen des Erdreiches
vorzunehmen, vgl. z.B. das amerikanische Schaumverfahren,
das Bodenverfestigungsmaterial
der Firma Hüls AG bzw. eine Befestigung mittels Acrylaten. Alle diese Arbeitsweisen
haben jedoch den Nachteil, daß nur geringe Beständigkeitiierzielbar sind und keine
oder nur schlechte Druckfestigkeiten erzielt werden, wobei die Aushärtungszeiten
oft mehrere Tage in Anspruch nehmen. Bei kalter Witterung sowie bei nassen Materialien
ist eine Befestigung kaum möglich0 Aufgrund dieser Nachteile nimmt man deswegen
in den meisten Fällen nach wie vor Zement, wobei die recht langen Wartezeiten in
Kauf genommen werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, Verfahren bzw. Materialien zum Befestigen
eines weichen, trockenen oder insbesondere nassen Untergrundes zu schaffen, die
die vorstehend geschilderten Nachteile nicht aufweisen und mit deren Hilfe es möglich
ist, schnell Straßen, Rollpisten und Bahnen herzustellen oder wieder instand zu
setzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine härtbare
Masse dem weichen, trockenen oder nassen Untergrund zugemischt oder auf diesen aufgetragen
wird, die innerhalb kurzer Zeit aushärtet und eine wirksame Befestigung des Untergrundes
herbeiführt.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Material, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß es besteht zu etwa 75 bis etwa 95 Gew.- vorzugsweise etwa 80 bis etwa 90
Gew.-%, aus einem ungesättigten Polyesterharz, vorzugsweise im Gemisch mit Styrol,
und zu etwa 25 bis etwa 5 Gew.-, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 10 Gew.-%, jeweils
bezogen auf das gesamte Material, aus einem dafür geeigneten Härter,
sowie
dessen Verwendung zum Befestigen eines weichen, trockenen oder insbesondere nassen
Untergrundes.
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Gemäß einer besonders bevorzugen Ausgestaltung besteht das erfindungsgemäße
Material zu 85 Gew.-% aus dem ungesättigten Polyesterharz und zu 15 Gew.-% aus einem
dafür geeigneten Härter.
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In dem erfindungsgemäßen Material können bis zu 45 Gew.-% des Polyestergewichtsanteils
(d.h. bezogen auf den Polyestergewichtsanteil) durch monomeres Styrol ersetzt werden0
Vorzugsweise sind 1 bis 35 Gew.- und besonders bevorzugt 15,5 bis 22,5 Gew.-% des
Polyestergewichtsanteils in dem erfindungsgemäßen Material durch monomeres- Styrol
ersetzt.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Materials ist es mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens möglich, einen Untergrund, bestehend beispielsweise aus Erde, Erdreich,
Humus, Sand, Kies, Schlamm, Morast, Gras, Beton und Holz, einzeln oder im Gemisch
untereinander, in nassem oder trockenem Zustand, zu befestigen, indem man das jeweilige
Material des Untergrundes als Füllstoff mit dem Befestigungsmaterial der Erfindung
in einem Verhältnis von 1 bis 18 Gew.-Teilen Füllstoff (Erde, Erdreich, Humus uswO)
auf 1 Gew.-Teil Befestigungsmaterial (bez stehend z.B. aus 85 Gew.-% Harz und 15
Gew.-% Härter) vermischt und dieses Gemisch aushärten läßt. Dabei erhält man innerhalb
eines Zeitraumes von etwa 20 bis etwa 30 Minuten in Abhängigkeit von der angewendeten
temperatur eine Verfestigung des Untergrundes, wobei dessen Festigkeit dann mindestens
der eines Beton B 225 entspricht.
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Auf diese Weise ist es mit dem Material und dem Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung mögliche Straßen, Rollpisten oder Bahnen neu herzustellen
oder auszubessern, wobei der jeweils vorhandene Untergrund als Fllllstoff verwendet
werden kann. Der Füllstoff wird je nach der gewünschten Festigkeit mit dem Befetigungsmaterial
der Erfindung vermischt und wie
ein Mörtel mechanisch oder maschinell
auf die zu befestigende Fläche aufgetragen oder vergossen. Die sich bei verschiedenen
Mischungsverhältnissen, bei verschiedenen Untergrundinaterialien bzw. verschiedenen
erfindungsgemäßen Befestigungsmaterialien ergebenden Festigkeiten bzw. die für gewünschte
Festigkeiten erforderlichen Mischungsverhältnisse können gegebenenfalls durch einfache
Handversuche ermittelt werden, wobei die Härterkonzentration mit zunehmendem Wassergehalt
des zu befestigenden Untergrundmaterials erhöht wird. Jeder Fachmann ist hierzu
ohne erfinderisches Zutun in der Lage.
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Die besten Ergebnisse werden bei einem Mischungsverhältnis von 1 Gew.-Teil
Befestigungsmaterial auf 3 bis 5 Gew.-Teile Füllstoff bzw. Untergrund erhalten.
Die mit einer solchen Mischung erzielbaren Festigkeitswerte entsprechen mindestens
denen eines Beton B 225.
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Die vorliegende Erfindung bietet den außerordentlichen Vorteil, eine
Befestigung jedes beliebigen Untergrundmaterials zu erlauben, wobei das Untergrundinaterial
einerseits sowohl in trockenem als auch in nassem Zustand und andererseits bei gewöhnlicher
Temperatur, d.h., ohne Wärmezuführung, verarbeitet und in dem gewünschten befestigten
Zustand ausgehärtet werden kann. Diese Tatsache ist insbesondere in Hinblick darauf,
daß erfindungsgemäß auch nasses Untergrundmaterial mit beträchtlichem Wassergehalt
verarbeitet werden kann, außerordentlich überraschend, da es mit den bisher bekannten
Arbeitsweisen nicht möglich gewesen ist, Polyesterharze in Gegenwart von Wasser
bzw. von feuchten oder nassen Füllstoffen und insbesondere mittels Kalthärtung auszuhärten.
Bei den bisherigen diebezüglichen Versuchen hat sich immer herausgestellt, daß beim
Versuch der Aushärtung ungesättigter Polyesterharze in Gegenwart von Wasser durch
Kalthärtung eine Yerseifung der Polyesterkomponente und eine nur unzureichende Härtung
eingetreten sind. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß
völlig
vermieden, was in keiner Weise vorhergesehen werden konnte.
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Als Polyesterharze eignen sich bei der vorliegenden Erfindung normale
ungesättigte Polyester oder vorbeschleunigte Polyester, wie sie dem Bachmann aus
dem Stand der Technik bekannt sind. Dabei können die Polyester einzeln oder in Mischungen
untereinander verwendet werden. Vorzugsweise kann den Polyestern monomeres Styrol
zugesetzt werden. In der Technik versteht man dabei bekanntlich unter Polyesterharzen
meist die Lösung eines ungesättigten linearen Polymeren in einem flüssigen Monomeren,
das sich mit dem linearen Polymeren copolymerisieren kann. Die meisten Polyesterharze
bestehen aus einer Lösung eines Alkydharzes, hergestellt z.B. aus Propylenglykol,
Maleinsäureanhydrid und Adipinsäure, in 30 % seines Gewichts von Styrol. Zur Verhütung
einer vorzeitigen Polymerisation wird immer ein Inhibitor, z.B. ein quaternäres
Ammoniumsalz, zugesetzt. Um es in Gebrauch zu nehmen, wird unmittelbar vorher ein
Peroxydkatalysator, wie Benzoylperoxyd oder tert.-Butylhydroperoxyd, zusammen mit
einem Kobalt- oder Mangansalz als Promotor zugegeben. Dieüssigkeit kann vergossen
oder zusammen mit einem Füllstoff wie Glasfaser verwendet werden. Die Oopolymerisation
des Alkydharzes mit dem Monomeren findet bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen
statt, je nach Rezeptur. Es gibt zahlreiche Variationsmöglichkeiten für die Zusammensetzung
des Alkyds, und als Lösungsmittel können auch andere flüssige Monomere wie Diallylphthalat,
oder Gemische von Styrol mit Vinylacetat, Methacrylsäuremethylester oder Vinyltoluol
verwendet werden.
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Besonders geeignete ungesättigte Polyesterharze sind die unter den
Handelsnamen Leguval E25 R, Leguval N 30 und Leguval N 50 bekannten Produkte. Dabei
handelt es sich um
Polyester, die durch Veresterung ungesättigter
Dicarbonsäuren (z.B. Maleinsäure, Fumarsäure) mit zweiwertigen Alkoholen (z.B0 Äthylenglykol,
Propylenglykol) in molarem Verhältnis erhalten werden. Die ungesättigten Säuren
können auch teilsweise durch gesättigte Dicarbonsäuren (beispielsweise Phthalsäure)
ersetzt werden. Nach Auflösung der ungesättigten Polyester in ungesättigten Lösungsmitteln
(z.B. Styrol) erhält man ein Gießharz mit günstiger Viskosität für die Verarbeitung.
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Bei der Aushärtung, die normalerweise bei Zimmertemperatur oder erhöhter
Temperatur erfolgt, tritt eine Vernetzung des ungesättigten Lösungsmittels mit dem
Polyester ein, so daß kein Lösungsmittel, keine gasförmigen oder leicht flüchtigen
Stoffe vorhanden sind oder abgespalten werden. Die Härtung kang durch Katalysatoren
(beispielsweise Kobaltnaphthenat) erfolgen Erfindungsgemäß ist es dabei möglich,
auch bei sehr niedrigen Temperaturen (sogar bis -10°) eine absolute, schnelle Aushärtung
zu erzielen.
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Als Härter, die sich zum Härten der erfindungsgemäß verwendeten ungesättigten
Polyesterharze eignen, kommen die üblicherweise gemäß dem Stand der Technik verwendeten
Härter in Betracht, beispielsweise die sogenannten "Peroxyd"-Härter, wie sie beispielsweise
im Gemisch mit Kreide oder Kaolinen im Handel unter der Bezeichnung "Lucipal" bzw.
"Bucidol G 20" erhältich sind. Diese Härter, die im Handel in Pulverform erhält
lich sind, enthalten normalerweise 5 bis 20 % Peroxyd, wobei Härter mit einem Peroxydgehalt
von 20 % die besten Ergebnisse liefern.
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Die Mischungsverhältnisse von Polyesterharz zu Härter können erfindungsgemäß
innerhalb weiter Grenzen variiert werden, gewöhnlich beträgt das Mischungsverhältnis
jedoch 80 bis 95 Gew.- Polyesterharz auf 20 bis 5 Gew.-% Härter. Besonders
gute
Ergebnisse werden mit einer aus 85 Gew.-Teilen Harz und 15 Gew.-Teilen Härter-Mischung
erzielt.
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Nachfolgend sind einige Beispiele für Polyesterharsmischungen angegeben,
wie sie zur Herstellung des Befes.tigungsmaterials der Erfindung und zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind: Rezeptur: Harz: Als Harz (Polyester
ungesättigt) sind Verbindungen, wie z.B. Leguval K25 R und Leguval N 30 in Verbindung
mit monomerem Styrol bzw. Leguval N 50 oder andere Leguval-Typen (bzw. andere ungesättigte
Polyester) einzeln oder vermischt in Verbindung mit monomerem Styrol geeignet. Folgende
Zusammensetzungen der Polyesterkomponente sind zweckmäßig: Leguval K25 R 0 bis 100
Gew.-% Leguval N 50 oder N 30 100 bis 0 Gew.-% Bis zu 45 Gew.-% der Gesamtmenge
an Leguval K25 R und/oder Leguval N 50 oder N 30 können durch monomeres Styrol ersetst
werden, wobei dieser Styrolanteil vorzugsweise 1 bis 35 Gew.-% beträgt.
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Folgende Mischungen sind für die Polyesterkomponente besonders bevorz$:
Gew.-Teile Gew.-% Leguval K25 R 40 43,5 Leguval N 50 31 33,7 monomeres Styrol 21
22,8
oder Gew.-Teile Gew.-% Leguval K25 R 54 65,85 Leguval N 30
15 18,3 monomeres Styrol 13 15,85 Als Harze sind, wie bereits erwähnt, ungesättigte
normale und vorbeschleunigte Typen zu verwenden. Wie ebenfalls bereits erwähnt}
können die genannten Polyester-Typen auch einzeln oder in Mischung miteinander verwendet
werden. Als-Härter kann z.B. ein Lucipal bzw. Lucidol G 20 von der Firma Oxydo verwendet
werden. Dieser Härter besteht aus einem Benzoylperoxyd in Kreide bzw. Kaolinen und
ist in Pulverform (Benzoylperoxydanteil 20 %) im Handel. Es können auch 5 bis 20
%ige Benzoylperoxyde zur Aushärtung verwendet werden, wobei jedoch 20 %iges Benzoylperoxyd
bevorzugt ist. Das Mischungsverhältnis Harz zu Härter liegt dabei ebenfalls zwischen
5 % Härter (bezogen auf 20 % Benzoylperoxyd) bzw. 95 % Harz bis zu 20 % Härter (bezogen
auf 20 ffi Benzoylperoxyd) auf 80 % Harz, bevorzugt ist eine Mischung aus 85 % Harz
und 15 % Härter (bezogen auf 20 ffi Benzoylperoxyd)