DE3941441A1 - Befestigungen an holzwerkstoffen - Google Patents
Befestigungen an holzwerkstoffenInfo
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Description
Zur Verbindung von Holz mit Holz und anderen Werkstoffen
werden z. B. im konstruktiven Ingenieurbau in der Regel auf
der Holzseite Lochbleche verwendet. Sie werden auf oder in
vorbereitete Schlitze in den Holzbalken gelegt bzw. gesteckt
und mit Nägeln, Schrauben oder Durchsteckdübeln befestigt.
Diese Art der Verbindung ist aufgrund der vielen Arbeitsgän
ge zeitlich sehr aufwendig und erfordert äußerstes Arbeiten
vor allem beim Bohren der Dübellöcher. Auch Klebverbindungen
sind bekannt. Sie werden meist in der Werkstatt hergestellt,
da die Aushärtung des Klebstoffs oftmals unter Anpreßdruck
erfolgen muß. Verankerungen in Holz werden häufig durch Ein
drehen des Verankerungsmittels in z. B. vorgeformte Bohrlöcher,
durch Spreizdübel oder auch durch Kleben vorgenommen. Die
Verankerung durch Eindrehen und Spreizen ist oft genug wegen
der Sprenggefahr problematisch.
Die für Verklebungen benutzten Epoxidharze besitzen eine sehr
lange Aushärtezeit (< 24 h) und können nicht bei Temperaturen
unter 5° eingesetzt werden. Ihre Härtungssysteme für niedrige
Temperaturen sind feuchtigkeitsempfindlich. Ungesättigte
Polyesterharze und Epoxyacrylatharze besitzen wesentlich
schlechtere Adhäsionseigenschaften als die Epoxidharze und
leiden unter starker Schrumpfung. Ihre radikalische Härtungs
reaktion wird durch Sauerstoff und Inhaltsstoffe des Harzes
(z. B. Lignin) inhibiert.
Aufgabe der Erfindung ist, auf einfache Weise Befestigungen
und Verankerungen in und an Holzwerkstoffen zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Verwendung härtbarer
Massen auf Basis von Isocyanaten und Hydroxylverbindungen in
Form von Zweikammer-Patronen zur Herstellung von Befestigun
gen und Verankerungen in und an Holzwerkstoffen.
Es ist zwar bereits bekannt, zur Befestigung von Ankerstan
gen Zweikammer-Patronen zu verwenden, die getrennt voneinan
der Isocyanate und Hydroxylkomponenten wie Polyole enthalten
(DE-PS 27 05 751 und 32 00 201; DE-OS 22 56 388). Als Auf
nahmewerkstoff sind dort aber ausschließlich mineralische
Stoffe, nämlich Gestein, Gebirge oder geologische Formatio
nen genannt. Ein Hinweis auf Holz ist dort nicht enthalten.
Holz nimmt aber insoweit eine Sonderstellung ein, als die
eine Komponente der erfindungsgemäß eingesetzten härtbaren
Masse, nämlich die Isocyanate, mit Holz eine chemische Ver
bindung einzugehen. Dies führt zu einer außerordentlichen
Festigkeit, die auch beim Arbeiten des Holzes wie Quellen
oder Schwinden nicht leicht zerstört wird.
Die während des Befestigungs- oder Verankerungsvorganges
durch Zerstören der Zweikammer-Patrone in Gang gesetzte Här
tung führt zu den an sich schon für sehr gute Haftung auf
beliebigen Werkstoffen bekannten Polyurethanen. Die Durch
härtung erfolgt ohne weiteres auch bei Temperaturen unter
0°C. Härte und Elastizität können in beliebiger Weise ein
gestellt werden. Die Reaktivität mit Feuchtigkeit kann durch
Wahl geeigneter Rohstoffe gesteuert werden.
Der Einsatz in Zweikammer-Patronen ist systemgebunden. Die
auf Polyaddition zurückgehende Bildung von Polyurethanen
erfordert an sich lange Aushärtungszeiten. Die ohne weiteres
mögliche Verkürzung der Aushärtungszeit führt jedoch gleich
zeitig zu extremer Verkürzung der Topfzeit, so daß in der
Praxis ihre Verarbeitung nur mit kontinuierlichen Mischma
schinen, z. B. Mischköpfen, erfolgt. Abgesehen von der hier
durch bedingten Beschränkung auf nur gering gefüllte Systeme
ist eine Einzelbefestigung mit derartigen schnellhärtenden
Systemen aus wirtschaftlichen Gründen daher nicht möglich.
Abgesehen von der speziellen Eignung des Systems Isocyanat/
Polyol für Befestigungen in und an Holz ermöglicht der Ein
satz in Form von Zweikammer-Patronen die Verwendung hoch
beschleunigter und hoch gefüllter Systeme für Einzelbe
festigungen. Trotz des schnellen Härtungsvorgangs unter den
das Zweikammer-System zerstörenden Einsatzbedingungen zeich
nen sich die Patronen durch hohe Lagerstabilität aus.
Als Isocyanatkomponente können aromatische und aliphatische
Isocyanate, vorzugsweise Gemische von aromatischen und ali
phatischen Isocyanaten verwendet werden. Beispiele für aro
matische Isocyanate sind 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat und
dessen Isomere, 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat, die Phosge
nierungsprodukte von Anilin-Formaldehyd-Kondensaten und
Polymethylen-Polyphenyl-Isocyanat; als aliphatische Iso
cyanate kommen insbesondere lineare und alizyklische Iso
cyanate in Betracht wie Hexandiisocyanat, Isophorondiiso
cyanat usw.. Die bevorzugten Gemische von aliphatischen und
atomatischen Polyurethan-bildenden Isocyanaten enthalten
aliphatische und aromatische Isocyanate im Gewichtsverhält
nis von 5/95 bis 95/5. Derartige Abmischungen zeichnen sich
durch Temperaturbeständigkeit, erhöhte Chemikalienbeständig
keit, Verseifungsstabilität und UV-Beständigkeit aus. Sie
zeigen keine Vergilbung.
Hydroxylverbindungen zur Verwendung im Sinne der vorliegen
den Erfindung sind regelmäßig organische Verbindungen der
Gruppe der Polyole. Hierzu gehören Polyätherpolyole, Poly
esterpolyole, Alkylpolyole und dergleichen zur Polyurenthan
bildung befähigte Verbindungen. Polyole können weitere Substi
tuenten, z. B. Aminogruppen, die gleichzeitig als Reaktionsbe
schleuniger dienen, enthalten. Bevorzugt für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung sind Gemische von Polyäther und Poly
esterpolyolen, namentlich im Gewichtsverhältnis von 20/80
bis 100/0. Die erfindungsgemäß eingesetzten Hydroxylverbin
dungen können verzweigte oder unverzweigte Polyole sein. Sie
können vorbeschleunigt sein. Auch Wasser als Reaktionspartner
von Isocyanaten ist bekannt.
Die erfindungsgemäß eingesetzten, härtbaren Massen können
Verdünner, z. B. nicht reaktive, wie Polyester oder Polyäther
oder reaktive Verdünner, wie Esteralkohole, Rhizinusöl, Be
schleuniger, wie Verbindungen auf Metall-Organo-Basis, z. B.
Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmercaptide, Eisen-III-Acetyl
acetonat, Phenylquecksilber, Oleat, oder Beschleuniger auf
Aminbasis, z. B. tertiäre Amine, alkylierte, aromatische
Amine, Esteramin, Trockenmittel, z. B. Molekularsieb-Zeolithe
oder monofunktionelles Isocyanat, Stabilisatoren, z. B. Ester,
Entlüfter bzw. Entgaser, z. B. schaumzerstörende Polymere,
Haftvermittler, z. B. Silane, Füllstoffe, wie Quarz, Glas,
Korund, Porzellan, Steingut, Schwerspat, Kreide, in Form von
Sand, Mehlen oder dergleichen, Thixotropiermittel wie pyro
gene Kieselsäuren, Teolithe und weitere, für die Bildung von
Polyurethanen an sich bekannte Zusatzstoffe enthalten. Die
Härte bzw. Elastizität der gebildeten, härtbaren Massen kann
in bekannter Weise, z. B. durch Kettenlänge und Funktionalität
der Polyole bzw. der Polyisocyanate gesteuert werden.
Die Isocyanate einerseits und organischen Hydroxylverbindun
gen andererseits sind in getrennten Kammern der Zweikammer-
Patrone enthalten. Eventuelle Zusätze, namentlich der vorge
nannten Art, können in der einen und/oder anderen Kammer
mitenthalten sein. Die Wandungen der Zweikammer-Patrone kön
nen aus Glas, Keramik, sprödharten Kunststoffen, z. B. Poly
styrol, Polymethylmethacrylat (PMMA), aus Folienmaterial,
z. B. aus Polypropylen, Polyäthylen, aus mit Kunststoff be
schichteten Metallfolien, z. B. mit Polyäthylen-beschichtetem
Aluminium bestehen. Das unter Anwendungsbedingungen durch
Bruch des Wandungsmaterials entstehende, scharfkantige
Material, wie Glas oder Splitter, sprödharte Kunststoffe,
dienen gleichzeitig als Füllstoffe und sind im Stande, das
Holz, z. B. an der Bohrlochwandung, aufzureißen, wodurch
frische, reaktive Oberflächen entstehen und das Bindemittel
zudem in das Holz penetrieren und sich dort verfestigen kann.
Als Wandmaterial für die Zweikammer-Patronen können auch
Folien verwendet werden, welche durch die beim Setzvorgang
und bei der Härtungsreaktion der Masse entstehende Wärme
aufschmelzen und im geschmolzenen Zustand mit der Masse ver
mischt werden.
Die Zweikammer-Patronen enthalten die Isocyanatkomponente
und die Hydroxylkomponente im Äquivalenzverhältnis (jeweils
bezogen auf die Isocyanat- und Alkoholgruppen) vorzugsweise
von 0,8 bis 1,4. Besonders bewährt hat sich dabei die Ver
wendung von Isocyanatprepolymerisaten mit Molgewichten im
Bereich von 300 bis 2000. Eine im Sinne der Erfindung
typische Zweikammer-Patrone kann die Bestandteile in fol
genden Mengen enthalten:
| Polyisocyanat | |
| 6-15 Gew.% | |
| Polyalkohol | 5-15 Gew.% |
| Füllstoffe | 40-55 Gew.% |
| Patronen-Wandmaterial (z. B. Glas) | 20-60 Gew.% |
| Verdünner | 0-2 Gew.% |
| Beschleuniger | 0-4 Gew.% |
| Trockenmittel | 0-3 Gew.% |
| Stabilisatoren | 0-1 Gew.% |
| Entlüfter | 0-3 Gew.% |
| Haftvermittler | 0-3 Gew.% |
| Thixotropiermittel | 0-2 Gew.% |
Die Zweikammer-Patronen können gemäß der Erfindung verwen
det werden zur Verbindung von Holz mit Holz, zur Verbindung
von Holz mit Metallen, zur Verbindung von Holz mit Beton,
jeweils gegebenenfalls unter Mitverwendung von metallischen
und/oder nichtmetallischen Ankerstangen.
Mit den Rezepturen entsprechend nachfolgender Beispiele wur
den in einem Schichtleimbinder aus Holz mit einer Ankerstan
ge M12 in der quer zur Faserrichtung verlaufenden Bohrung
von 14 mm Durchmesser und einer Setztiefe von 110 mm die je
weils angegebenen Auszugswerte erreicht:
| Außenpatrone | |
| Glasgewicht|4,9 g | |
| Glasaußendurchmesser | 12,65 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 110,0 mm |
| Hydroxylgruppenhaltiger, verzweigter Polyäther (vorbeschleunigt) OH-Gehalt=14%, Mg≈500 | 1,7 g |
| Molekularsieb-Zeolith | 0,3 g |
| Entlüfter | 0,01 g |
| Quarzsand, 0,4-0,65 mm | 6,7 g |
| Quarzmehl | 0,4 g |
| Rhizinusöl | 0,3 g |
| Innenpatrone | |
| Glasgewicht|2,5 g | |
| Glasaußendurchmesser | 7,65 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 100,00 mm |
| Aromatisches Polyisocyanat, Basis MDI | 1,8 g |
| Quarzsand, 1,2-1,75 mm | 4,4 g |
| Monofunktionelles Isocyanat, Tosylisocyanat | 0,015 g |
| Stabilisator | 0,008 g |
| Auszugswert: F=36,9 kN |
| Außenpatrone | |
| Glasgewicht|4,9 g | |
| Glasaußendurchmesser | 12,65 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 100,0 mm |
| Aliphatisches Polyisocyanat, Basis HDI | 2,4 g |
| Aromatisches Polyisocyanat, Basis MDI | 0,1 g |
| Stabilisator | 0,05 g |
| Quarzsand, 0,4-0,65 mm | 6,5 g |
| Innenpatrone | |
| Glasgewicht|2,5 g | |
| Glasaußendurchmesser | 7,65 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 100,00 mm |
| Verzweigter Polyalkohol mit Ester- und Ethergruppen OH-Gehalt≈6%, MG≈2600 | 2,4 g |
| Dibutylzinndilaurat | 0,25 |
| Tertiäres Amin | 0,25 g |
| Quarzsand, 1,2-1,75 mm | 4,5 g |
| Auszugswert: F=28,8 kN |
| Außenpatrone | |
| Glasgewicht|4,9 g | |
| Glasaußendurchmesser | 12,65 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 110,0 mm |
| Aliphatisches Polyisocyanat, Basis HDI | 2,5 g |
| Quarzsand, 0,4-0,65 mm | 5,0 g |
| Quarzmehl | 1,0 g |
| Porzellan | 1,0 g |
| Monofunktionelles Isocyanat | 0,02 g |
| Innenpatrone | |
| Glasgewicht|3,2 g | |
| Glasaußendurchmesser | 9,25 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 100,00 mm |
| Verzweigter Polyalkohol mit Ethergruppen (vorbeschleunigt) OH-Gehalt≈14%, MG≈500 | 1,3 g |
| Alkyliertes, aromatisches Amin in Propylencarbonat | 0,3 g |
| Molekularsieb-Zeolith in Rhizinusöl | 0,6 g |
| Quarzsand, 1,2-1,75 mm | 4,0 g |
| Korund | 0,5 g |
| Auszugswert: F=28,4 kN |
| Außenpatrone | |
| Glasgewicht|4,9 g | |
| Glasaußendurchmesser | 12,65 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 110,00 mm |
| Hydroxylgruppenhaltiger verzweigter Polyether (vorbeschleunigt), OH-Gehalt≈14%, MG≈500 | 1,5 g |
| verzweigter Polyalkohol mit Ether- und Estergruppen OH-Gehalt=6%, MG=2600 | 0,7 g |
| Molekularsieb-Zeolith | 0,3 g |
| Dibutylzinnmercaptid | 0,04 g |
| Quarzsand, 0,4-0,65 g | 4,5 g |
| Kreide | 0,6 g |
| Innenpatrone | |
| Glasgewicht|3,2 g | |
| Glasaußendurchmesser | 9,25 mm |
| Glaswandstärke | 0,45 mm |
| Patronenlänge | 100,00 mm |
| Aromatisches Polyisocyanat, Basis MDI | 2,7 g |
| Monofunktionelles Isocyanat, Tosylisocyanat | 0,02 g |
| Stabilisator | 0,01 g |
| Quarzsand, 1,2-1,75 g | 7,4 g |
| Auszugswert: F=36,5 kN |
Claims (3)
1. Verwendung härtbarer Massen auf Basis von Isocyanaten
und Hydroxylverbindungen in Form von Zweikammer-Patronen
zur Herstellung von Befestigungen und Verankerungen in
und an Holzwerkstoffen.
2. Weiterbildung des Gegenstandes des Patentanspruches 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die härtbaren Isocyanate
ein Gemisch von aromatischen und aliphatischen Isocyanaten
im Gewichtsverhältnis von 5 zu 95 bis 95 zu 5 sind.
3. Weiterbildung der Gegenstände der Patentansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxylverbindungen
Polyester- und Polyätherpolyol-Gemische im Gewichtsver
hältnis von 80 zu 20 bis 0 zu 100 sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893941441 DE3941441A1 (de) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Befestigungen an holzwerkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893941441 DE3941441A1 (de) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Befestigungen an holzwerkstoffen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3941441A1 true DE3941441A1 (de) | 1991-06-20 |
Family
ID=6395529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893941441 Withdrawn DE3941441A1 (de) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Befestigungen an holzwerkstoffen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3941441A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002079341A1 (de) | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Fischerwerke Artur Fischer Gmbh & Co. Kg | Mehrkomponentenkits und kombinationen, ihre verwendung und erhältliche kunstmörtel |
-
1989
- 1989-12-15 DE DE19893941441 patent/DE3941441A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002079341A1 (de) | 2001-03-29 | 2002-10-10 | Fischerwerke Artur Fischer Gmbh & Co. Kg | Mehrkomponentenkits und kombinationen, ihre verwendung und erhältliche kunstmörtel |
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