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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die
EP 1 424 379 ist vor dem
Europäischen
Patentamt anhängig
und betrifft einen ähnlichen
Gegenstand.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Klebstoffzusammensetzungen, die besonders
gut zur Verwendung bei der Verankerung von Materialien in oder an
Beton oder Mauerwerk geeignet sind, und Verankerungsverfahren. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung härtbare Klebstoffzusammensetzungen,
die eine oder mehrere polymerisierbare vinylgruppenhaltige Verbindungen
und eine oder mehrere multifunktionelle Acrylatverbindungen umfassen,
Verfahren zum Verbinden mit derartigen Zusammensetzungen und die
unter Verwendung derartiger Zusammensetzungen oder Verfahren hergestellten
verbundenen Strukturen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei
vielen Anwendungen muß ein
Material in oder an Beton oder Mauerwerk verankert werden. So werden
zum Beispiel in verschiedenen bautechnischen Bereichen Ankerbolzen
als Festigungs- oder Verstärkungselemente
in Gesteinsformationen oder in Strukturkörpern aus Beton oder Mauerwerk
verwendet. Die Bolzen, die in der Regel aus Metall sind, werden
in Löcher
in den Gesteinsformationen oder den Strukturkörpern aus Beton oder Mauerwerk
eingeführt
und darin mit Hilfe einer Ankerzusammensetzung fixiert oder verankert.
Gegenstände,
die unter Verwendung von Ankerbolzen an Beton oder Mauerwerk befestigt
worden sind, sind u. a. elektrische Leitungen, Paneele, Rohrleitungen
und Wandabschnitte. Klebeanker sind zur Verankerung in weichem Beton
oder Mauerwerk gegenüber
mechanischen Ankern bevorzugt, da Klebeanker u. a. den Beton oder
das Mauerwerk weniger belasten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
soll der Begriff „Mauerwerk" Stein, Ziegel, Keramikplatten,
Zementplatten, Hohlbetonblöcke
und Massivbetonblöcke
umfassen.
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Die
Verwendung von härtbaren
Kunstharzen als Hauptklebstoff für
die sichere Befestigung von Ankerstäben, -bolzen und ähnlichen
Vorrichtungen in massivem Gestein, Mauerwerk und Beton ist bekannt.
In der Regel, aber nicht ausschließlich, werden bestimmte der
Ausgangskomponenten der Klebstoffzusammensetzung voneinander getrennt
gehalten und am Befestigungspunkt oder in der Nähe davon vereinigt. In derartigen sogenannten
Zweikomponentensystemen werden die Komponenten, die bis zur Verwendungszeit
getrennt gehalten werden, am Ort vereinigt und dann auf den Ankerbolzen
und/oder die Bohrung oder das Loch zur Aufnahme des Bolzens aufgebracht.
Somit wird die Bildung des gehärteten
Klebstoffkörpers,
der das Befestigungselement an die Basisstruktur bindet, etwa zu
der Zeit initiiert, zu der das Befestigungselement in seine Endposition
gebracht wird.
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Viele
der gegenwärtig
in der Technik und insbesondere auf dem Gebiet der Verankerung in
oder an Beton, Stein und ähnlichen
Materialien verwendeten härtbaren
Klebstoffzusammensetzungen basieren auf Verbindungen, die durch
Polymerisation von Monomeren, Oligomeren, Prepolymeren und ähnlichen
Verbindungen, die mindestens eine ethylenische Ungesättigtheit
im Molekül
aufweisen, polymerisiert oder gehärtet werden. So werden zum
Beispiel zahlreiche Klebstoffzusammensetzungen auf Acryl- und Epoxidbasis
durch diesen Mechanismus auf diese Art gehärtet.
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Wenngleich
die härtbaren
Klebstoffzusammensetzungen, die bislang als Ankerzusammensetzungen verwendet
worden sind, einen bestimmten Grad von Erfolg gezeigt haben, hat
sich im Zuge eigener Untersuchungen ergeben, daß eine drastische und unerwartete
Verbesserung der Leistungsfähigkeit
nicht nur wünschenswert,
sondern möglich
ist.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft
eine härtbare Klebstoffzusammensetzung
zur Verankerung von Materialien in oder an Beton oder Mauerwerk, enthaltend:
- a. eine polymerisierbare Vinylesterverbindung;
- b. ein ethylenisch ungesättigtes
Monomer, das gegenüber
dem polymerisierbaren Vinylester reaktiv ist;
- c. 5 bis 10 Gew.-% reaktives multifunktionelles Acrylat;
- d. Härtungskatalysator
und
- e. Aktivator.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „reaktives
multifunktionelles Acrylat" auf
Verbindungen mit mindestens zwei Acrylatfunktionalitäten, die
unter den zur Härtung
des Klebstoffs verwendeten Bedingungen gegenüber mindestens einer der an
der Härtungsreaktion
beteiligten oder durch die Härtungsreaktion
gebildeten Verbindungen reaktiv sind. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bezieht sich der Begriff „Acrylatfunktionalität" auf eine funktionelle
Gruppe mit der nachstehend illustrierten allgemeinen Struktur:
wobei R für eine beliebige Gruppe stehen
kann, die die Reaktion der multifunktionellen Acrylatverbindung
mit dem polymerisierbaren Harz nicht wesentlich stört oder
verhindert. In bevorzugten Ausführungsformen
steht R unabhängig
voneinander für
H oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Aryl, Oxyalkyl,
Arylalkyl oder Oxyalkylaryl. In stark bevorzugten Ausführungsformen
steht jedes R für
H.
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Die
Zusammensetzung des vorliegenden Falls unterscheidet sich von der
Lehre der
US 2002/010 282 , die
der
US-A-2003181571 entspricht,
durch die Tatsache, daß sie
als Polymer Vinylester enthält,
wohingegen in der
US 2002/010
282 von Acrylat Gebrauch gemacht wird.
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Allgemeiner
handelt es sich bei dem Harz der
US
2002/010 282 um Alkylacrylatester-Monomer + -Copolymer
oder Alkylacrylatester- und Methacrylsäure-Monomere, wohingegen es
sich bei dem Harz des vorliegenden Falls um polymerisierbare Vinylesterverbindung
+ ethylenisch ungesättigtes
Monomer + multifunktionelles Acrylat handelt.
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Aufgrunddessen
zeigt die erfindungsgemäße Zusammensetzung
einen hohen Auszug bei hoher Temperatur.
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Es
sei auch darauf hingewiesen, daß eine
Zusammensetzung, die derjenigen des vorliegenden Falls sehr ähnlich ist,
zum Gegenstand der parallelen Anmeldung
EP 03 292 799.0 (
EP-A-1 424 379 ) mit dem gleichen
Prioritätstag
gemacht worden ist.
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Insbesondere
umfaßt
die vorliegende Erfindung die Ansprüche 2–7.
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Im
Zuge eigener Arbeiten wurde gefunden, daß erfindungsgemäß durch
Verwendung des in Rede stehenden reaktiven multifunktionellen Acrylats
mit polymerisierbaren Harzen, die ausgewählte polymerisierbare Vinylesterverbindungen
in Kombination mit einem ausgewählten
reaktiven Verdünnungsmittel
für die
polymerisierbaren Vinylesterverbindungen umfassen und vorzugsweise
daraus bestehen, hervorragende Ergebnisse erhalten werden können. Des
weiteren wurde im Zuge eigener Arbeiten entdeckt, daß unerwarteterweise
eine überlegene Leistungsfähigkeit
möglich
ist, wenn die polymerisierbaren Vinylesterverbindungen in den Klebstoffzusammensetzungen
in Mengen von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% und noch weiter bevorzugt
von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% vorliegen, insbesondere bei Verwendung
derartiger Mengen in Kombination mit einem weitgehend styrolfreien
reaktiven Verdünnungsmittel,
vorzugsweise Vinyltoluol, in einem Gewichtsverhältnis von Vinylester zu reaktivem
Verdünnungsmittel
von 0,8 bis 3 und noch weiter bevorzugt von 0,8 bis 1,5. Des weiteren wurde
im Zuge eigener Arbeiten gefunden, daß unerwarteterweise überlegene
Ergebnisse im allgemeinen erhalten werden, wenn die polymerisierbaren
Vinylesterverbindungen in den Klebstoffzusammensetzungen in Mengen
von 70 Gta bis 95 Gta und noch weiter bevorzugt 85 Gta bis 95 Gta
vorliegen, wobei der Begriff „Gta" Gewichtsteile, bezogen
auf aktive Komponenten, bedeutet, wie nachstehend genauer definiert.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Klebstoffzusammensetzung
bereit, die polymerisierbaren Vinylester mit einer oder mehreren
Wiederholungseinheiten und mindestens einem endständigen Vinylcarboxylat,
vorzugsweise einem C3-C6-Vinylcarboxylat,
umfaßt,
wobei das Verhältnis
der Zahl der Wiederholungseinheiten zur Zahl der endständigen Vinylcarboxylateinheiten
im Durchschnitt in der Zusammensetzung 0,4 bis 2,0 beträgt.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt Klebstoffzusammensetzungen
bereit, die besonders gut zur Verwendung bei der Verankerung von
Materialien in oder an Beton oder Mauerwerk geeignet sind, die in
Kombination mit reaktivem multifunktionellem Acrylat einen polymerisierbaren
Vinylester der nachstehenden Formel (I) umfaßt:
worin
Ar für einen
substituierten oder unsubstituierten aromatischen Rest mit einer
Wertigkeit von mindestens zwei steht,
R unabhängig voneinander
für einen
substituierten oder unsubstituierten zweiwertigen Rest, der sich
von Alkyl, Oxyalkyl, Arylalkyl oder Oxyalkylaryl ableitet, steht,
R
2 unabhängig
voneinander für
H, einen substituierten oder unsubstituierten Vinylcarboxylatrest
oder einen substituierten oder unsubstituierten Epoxidesterrest
steht,
x für
jedes R
x unabhängig für 0 oder 1 steht,
y für jedes
O
y unabhängig
für 0 oder
1 steht,
z für
jedes (O-R
2)
z unabhängig für 0 bis
4 steht,
mit der Maßgabe,
daß mindestens
ein y nicht gleich null sein darf, wenn z gleich null ist, und
n
für 1 bis
5 steht.
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Ein
wichtiger Aspekt bestimmter Ausführungsformen
dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht in der Formulierung
des Klebstoffs mit den polymerisierbaren Vinylesterverbindungen
der Formel I in einer solchen Menge, daß das Verhältnis von n zur Zahl der Vinylcarboxylatgruppen
R2 im Durchschnitt für die Zusammensetzung 0,4 bis
2,0, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,7 und noch weiter bevorzugt 0,4
bis 0,5 beträgt.
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Im
allgemeinen enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch
ein ethylenisch ungesättigtes
Monomer, das gegenüber
dem polymerisierbaren Vinylester reaktiv und mit dem reaktiven multifunktionellen
Acrylat verträglich
ist. Es ist zuweilen üblich,
eine derartige Kombination von polymerisierbarem Monomer und reaktivem
Verdünnungsmittel
als „Harz" zu bezeichnen, und
eine derartige Terminologie wird hier zuweilen zur Bezugnahme auf
derartige Kombinationen verwendet. In bestimmten stark bevorzugten
Aspekten der vorliegenden Erfindung umfaßt das reaktive Verdünnungsmittel
Vinyltoluol und enthält
noch weiter bevorzugt keinen wesentlichen Anteil an Styrol.
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In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die in
Rede stehende Zusammensetzung polymerisierbaren Vinylester mit einer
Glasübergangstemperatur
(Tg) von 80°C bis 130°C und besonders bevorzugt 90°C bis 110°C. Die bevorzugten
Zusammensetzungen haben auch eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) von
90°C bis
130°C und
besonders bevorzugt von 100°C
bis 120°C.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen
hat der Vinylester eine Glasübergangstemperatur
von 130°C
und eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur
(HDT) von 130°C.
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Gegebenenfalls,
aber vorzugsweise enthalten die in Rede stehenden Zusammensetzungen
auch einen Härtungskatalysator,
einen Aktivator und einen Füllstoff.
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Ein
wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
von Klebstoffzusammensetzungen, die hervorragende Bindungsfestigkeit
ergeben, insbesondere bei relativ hohen Temperaturen. In bevorzugten
Ausführungsformen
erzielen die in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen einen
Auszugswert nach einer Stunde bei einer Temperatur von 23°C von mindestens
70 KN und nach 24 Stunden bei einer Temperatur von 23°C von mindestens
80 KN und nach 24 Stunden bei 80°C
eine bei einer Temperatur von 80°C gemessene
Auszugskraft von mindestens 50, wobei die Auszugskraft wie in den
Beispielen hiervon gemessen wird.
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NÄHERE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung stellt Klebstoffzusammensetzungen und insbesondere
Zusammensetzungen und Verfahren zur Verankerung von Materialien
in oder an Beton oder Mauerwerk bereit. Bei den in oder an Beton
oder Mauerwerk zu verankernden Materialien handelt es sich u. a.
um Metallobjekte, wie Stahlbolzen, Keramiken, andere Beton- oder
Mauerwerkobjekte, Kunststoffe, Gläser und Hölzer.
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Die
in Rede stehenden Zusammensetzungen enthalten aktive Komponenten
und gegebenenfalls, aber vorzugseise bestimmte inaktive Komponenten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „aktive
Komponenten" auf
diejenigen Komponenten, die entweder direkt als Reaktant oder indirekt
als Katalysator oder Inhibitor an der Härtung der Zusammensetzung teilnehmen.
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Wie
oben erwähnt,
handelt es sich bei einer der wichtigen aktiven Komponenten der
vorliegenden Erfindung um das reaktive multifunktionelle Acrylat.
Es ist vorgesehen, daß zahlreiche
Verbindungen zur Verwendung als das reaktive multifunktionelle Acrylat
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, und alle derartigen Verbindungen
sind innerhalb des breiten Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung
brauchbar. In stark bevorzugten Ausführungsformen ist das reaktive
multifunktionelle Acrylat mindestens trifunktionell und in bestimmten
Ausführungsformen
mindestens tetrafunktionell und in bestimmten anderen Ausführungsformen mindestens
pentafunktionell. Natürlich
kann das reaktive multifunktionelle Acrylat der vorliegenden Erfindung eine
Kombination von zwei oder mehr multifunktionellen Acrylatverbindungen
umfassen, die jeweils unabhängig
voneinander die gleichen Funktionalitätsniveaus oder verschiedene
Funktionalitätsniveaus
aufweisen können.
Ein bevorzugtes trifunktionelles Acrylat ist Trimethylolpropan,
das unter der Handelsbezeichnung SR-351 von Sartomer Company, Exton,
PA, USA, vertrieben wird. Ein bevorzugtes pentafunktionelles Acrylat
ist Dipentaerythrittetraacrylat, das unter der Handelsbezeichnung
SR-399 von Sartomer Company, Exton, PA, USA, vertrieben wird.
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Ohne
sich auf eine spezielle Funktionstheorie festlegen zu wollen, wird
angenommen, daß die
reaktiven multifunktionellen Acrylate der vorliegenden Erfindung
zahlreiche und effektive Vernetzungsstellen für die Klebstoffzusammensetzung
bei der Härtung
bereitstellen und dadurch die Dichte und andere physikalische Eigenschaften
des gehärteten
Klebstoffs, wie Auszugsfestigkeit und Flammfestigkeit, verbessern.
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Die
in den in Rede stehenden Zusammensetzungen enthaltende relative
Menge an reaktivem multifunktionellem Acrylat kann in Abhängigkeit
von zahlreichen Faktoren, wie zum Beispiel der Funktionalität der Verbindung
und den anderen Komponenten der Zusammensetzung, variieren. Nichtsdestotrotz
umfassen die bevorzugten Ausführungsformen
der in der Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen 1 Gewichtsprozent (Gew.-%)
bis 40 Gew.-% reaktives multifunktionelles Acrylat, besonders bevorzugt
3 Gew.-% bis 30 Gew.-% und noch weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 10
Gew.-%. Es ist auch bevorzugt, daß die in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen
5 Gta bis 30 Gta reaktives multifunktionelles Acrylat, besonders
bevorzugt 10 Gta bis 30 Gta und noch weiter bevorzugt etwa 10 Gta
bis 25 Gta enthalten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet
der Begriff „Gta" Gewichtsteile, bezogen
auf die aktiven Komponenten in der Klebstoffzusammensetzung. Des
weiteren beziehen sich die Gewichtsprozente und Gta der Komponenten
in den in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen gemäß den hier
gemachten Angaben auf die Zusammensetzung nach der Formulierung
zur Verwendung beim Verbinden, sofern nicht ausdrücklich das
Gegenteil angegeben ist. Somit beziehen sich für zweikomponentige Zusammensetzungen
des nachstehend beschriebenen Typs die Gewichtsprozente und Gta-Werte
auf die Klebstoffzusammensetzung auf Basis der Kombination der Teile
A und B derartiger Zusammensetzungen.
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Was
aktive Komponenten angeht, so enthalten die in Rede stehenden Zusammensetzungen
ferner mindestens eine polymerisierbare Verbindung, vorzugsweise
in Form eines Harzes. Wenngleich der Rest der vorliegenden Beschreibung
sich auf Zusammensetzungen auf Basis von Vinylesterharzen bezieht,
versteht es sich für
den Fachmann, daß die
hierin enthaltenen Beschreibungen bezüglich der Vinylesterharze zur
Verwendung in Verbindung mit anderen Arten von Harzen abgeändert werden
können.
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Die
in Rede stehenden Zusammensetzungen enthalten mindestens eine polymerisierbare
Vinylesterverbindung und gegebenenfalls, aber vorzugsweise ein reaktives
Verdünnungsmittel
für die
polymerisierbare Vinylesterverbindung. Andere aktive Komponenten,
die in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen enthalten sind,
sind u. a. Katalysator (vorzugsweise ein radikalischer Katalysator),
Kettenübertragungsmittel,
Inhibitor (vorzugsweise ein radikalischer Inhibitor), Aktivator,
Promotor, Schlagzähigkeitsmodifikator,
Vernetzungsmittel und Haftvermittler. Was inaktive Komponenten angeht,
so ist in bestimmten Ausführungsformen die
Mitverwendung von Füllstoff,
nichtreaktivem Verdünnungsmittel,
Thixotropiermittel, Riechstoff, Antischaummitteln, Netzmitteln und
Fungiziden in der Zusammensetzung wünschenswert.
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Es
ist vorgesehen, daß die
relativen Anteile der in den in Rede stehenden Zusammensetzungen
enthaltenen Komponenten in Abhängigkeit
von zahlreichen Faktoren, wie beispielsweise der vorgesehenen Verwendungsumgebung,
der gewünschten
Stärke
der zu bildenden Bindung, der speziellen zu verbindenden Materialien
und anderen Faktoren, innerhalb weiter Grenzen variieren können. Trotzdem
enthalten die bevorzugten Aspekte der in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen
5 Gewichtsprozent (Gew.-%) bis 50 Gew.-% polymerisierbare Vinylesterverbindung,
weiter bevorzugt etwa 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% und noch weiter bevorzugt
10 Gew.-% bis 30 Gew.-%. Bevorzugt ist auch, daß die in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen
20 Gta bis 65 Gta polymerisierbare Vinylesterverbindung, weiter
bevorzugt 25 Gta bis 60 Gta und noch weiter bevorzugt 30 Gta bis
60 Gta enthalten.
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Wie
oben beschrieben, enthalten die in Rede stehenden Zusammensetzungen
vorzugsweise polymerisierbare Vinylesterverbindung in Form von Vinylesterharz,
das reaktives Verdünnungsmittel
enthält.
Wenngleich die relativen Mengen an reaktivem Verdünnungsmittel
für Vinylester
im Rahmen davon innerhalb weiter Grenzen variieren können, ist
es im allgemeinen bevorzugt, daß das
Vinylesterharz 35 Gew.-% bis 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Harzes, reaktives Verdünnungsmittel
erhält,
wobei der Rest vorzugsweise im wesentlichen aus polymerisierbarer
Vinylesterverbindung besteht. In derartigen Ausführungsformen ist es bevorzugt,
daß die
in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen 20 Gewichtsprozent
(Gew.-%) bis 70 Gew.-% Vinylesterharz, weiter bevorzugt 30 Gew.-%
bis 50 Gew.-% und noch weiter bevorzugt 35 Gew.-% bis 45 Gew.-%
des Harzes enthalten. Es ist auch bevorzugt, daß die in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen
70 Gta bis 98 Gta der Harze, weiter bevorzugt 75 Gta bis 95 Gta
und noch weiter bevorzugt etwa 85 Gta bis 95 Gta derartiger Harze
enthalten.
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Die
Abgabe der Zusammensetzung kann nach verschiedenen, dem Fachmann
bekannten Verfahren erfolgen. So kann die Zusammensetzung beispielsweise
unter Verwendung einer einer Fugenpistole ähnelnden Zweikartuschenvorrichtung
oder unter Verwendung einer Glas- oder Folienkapsel abgegeben werden.
Die Zusammensetzung kann auch in Substanz aus Bulkbehältern unter
Verwendung von Dosiermischeinrichtungen, die dem Fachmann bekannt
sind, abgegeben werden. Die
US-Patentschriften
4,651,875 ,
4,706,806 und
4,729,696 richten sich auf
die Verwendung von Glaskapseln zur Abgabe der Zusammensetzungen
in Form eines Zweikomponentensystems. Es ist allgemein bekannt,
daß die
Mengen der verschiedenen Komponenten der Verankerungszusammensetzung
in Abhängigkeit
von zahlreichen Faktoren einschließlich der Art des verwendeten
Abgabesystems variieren können.
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Bei
bevorzugten Abgabeverfahren erfolgt die Bildung der Verankerungszusammensetzung
durch Mischen einer ersten Zusammensetzung (die hier zuweilen als "A"-Teil bezeichnet wird), die das Harz
enthält
und einen Inhibitor zur Verhinderung von vorzeitiger Polymerisation,
aber keine wesentliche Menge Härtungskatalysator
enthält,
und einer zweiten Zusammensetzung (die hier zuweilen als "B"-Teil bezeichnet wird), die den Katalysator
enthält
und vom A-Teil bis zum Zeitpunkt der Verwendung getrennt bleibt.
In der Regel erfolgt das Mischen des A-Teils und des B-Teils unmittelbar
vor der Verwendung der Verankerungszusammensetzung. So kann man
beispielsweise bei Abgabe der Verankerungszusammensetzung unter
Verwendung einer Abgabepistole die erste Zusammensetzung und die
zweite Zusammensetzung, die in separaten Kartuschen der Abgabepistole
enthalten sind, beim Austritt aus den Kartuschen mischen und auf
den Beton oder das Mauerwerk und/oder das an dem Beton oder Mauerwerk
zu verankernde Material aufbringen. Ganz analog besteht bei Abgabe
der Verankerungszusammensetzung unter Verwendung einer Glaskapsel
die Kapsel in der Regel aus zwei Kammern, die die erste Zusammensetzung
bzw. die zweite Zusammensetzung enthalten. Beim Zerbrechen der Glaskapsel
werden die beiden Kammern zerbrochen, so daß sich deren Inhalte unter
Bildung der Verankerungszusammensetzung mischen können. Für Ausführungsformen,
in denen die Verankerungszusammensetzung in Substanz abgegeben wird,
kann man den A-Teil und den B-Teil in separaten Bulkbehältern aufbewahren
und durch Pumpen mit Mischen im entsprechenden Verhältnis zur
Herstellung der Verankerungszusammensetzung kombinieren.
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Wenngleich
die vorliegende Erfindung oben in Form einer Zweikomponentenzusammensetzung
beschrieben wird, ist vorgesehen, daß es auch möglich ist, erfindungsgemäße Klebstoffe
als Einkomponentenklebstoff zu formulieren und derartige Formulierungen
liegen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. So kann es beispielsweise
möglich
sein, die in Rede stehenden Klebstoffe in Form eines einkomponentigen
anaeroben Klebstoffs zu formulieren, und eine derartige Formulierung
liegt im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Es
ist auch allgemein vorgesehen, daß die in den in Rede stehenden
Zusammensetzungen verwendete Katalysatormenge in Abhängigkeit
von zahlreichen Faktoren innerhalb weiter Grenzen variieren kann.
Die in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen enthalten vorzugsweise
0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% Katalysator, weiter bevorzugt 1 Gew.-%
bis 8 Gew.-% und noch weiter bevorzugt 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% Katalysator. Es
ist auch bevorzugt, daß die
in Rede stehenden Klebstoffzusammensetzungen 0,5 Gta bis 25 Gta
Katalysator, weiter bevorzugt 5 Gta bis 20 Gta und noch weiter bevorzugt
5 Gta bis 15 Gta Katalysator enthalten.
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Wenn
Initiatoren und Aktivatoren in erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzungen
mitverwendet werden, wie bevorzugt ist, so liegen sie vorzugsweise
in Mengen von bis zu 0,05 Gew.-% bis 1 Gew.-% und noch weiter bevorzugt
0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% vor. Bevorzugt ist auch, daß die in
Rede stehenden Klebstoffzusammen setzungen 0,1 Gta bis 5 Gta Initiator
und noch weiter bevorzugt 0,1 Gta bis 1 Gta enthalten.
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Promotoren
werden in der Regel in Mengen von bis zu 0,5 Gew.-% bezogen auf
die Zusammensetzung, und vorzugsweise etwa 1 Teil pro Million bis
0,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, verwendet.
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Nachstehend
werden die bevorzugten Aspekte der oben aufgeführten Komponenten zusammen
mit der Art und den Mengen anderer Additive der in Rede stehenden
Zusammensetzungen näher
beschrieben.
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DIE POLYMERISIERBARE VINYLESTERVERBINDUNG
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Es
ist vorgesehen, daß bekannte
Verfahren zur Bildung von polymerisierbaren Vinylesterverbindungen
und Harzen im Hinblick auf die in der vorliegenden Erfindung enthaltenen
Lehren abgewandelt werden können,
um Verbindungen und Harze gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bilden, und alle derartigen Materialien sollen in den
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. In bevorzugten
Ausführungsformen
wird der erfindungsgemäße polymerisierbare
Vinylester durch Umsetzung einer Epoxidverbindung mit einer ethylenisch
ungesättigten
Carbonsäure,
einem ethylenisch ungesättigten
Anhydrid oder einem ethylenisch ungesättigten Alkohol gebildet, wobei üblicherweise
ein Polymerisationsinhibitor verwendet wird, damit das Vinylesterharz
nicht geliert. Im Hinblick auf die in der vorliegenden Erfindung
enthaltene Lehre wird angenommen, daß erfindungsgemäßes Vinylesterharz
nach einer der in einer der folgenden Patentschriften beschriebenen
Verfahren hergestellt werden kann:
US-PS
3,256,226 von Fekete et al. und
3,317,465 von Doyle et al., beide
auf H. H. Robertson Co. übertragen;
3,345,401 von May;
3,373,221 von May;
3,377,406 von Newey und
3,432,478 von May, alle
auf Shell Oil Co. übertragen;
3,548,030 von Jernigan und
3,564,074 von Swisher et
al., beide auf Dow Chemical Co. übertragen;
3,634,542 von Dowd et al.
und
3,637,618 von May,
beide auf Shell Oil Co. übertragen.
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Vorzugsweise
erfolgt die Herstellung des Epoxyvinylesters durch Umsetzung des
Polyepoxids und der Säure
oder dem Derivat davon in geeigneten Mengen, im allgemeinen unter
Erhitzen und in Gegenwart eines Katalysators, wie eines dreiwertigen
Chromsalzes, wie beispielsweise CrCl3; oder
eines Phosphins; eines Alkalis, eines Oniumsalzes oder eines tertiären Amins,
beispielsweise Tris(N,N-dimethylaminomethylphenol). Gegebenenfalls
kann das Epoxyvinylesterharz in Gegenwart eines nichtharzartigen
Vinylmonomers, vorzugsweise ohne Styrol und vorzugsweise mit Vinyltoluol,
gebildet werden. Das resultierende Produkt, bei dem es sich um eine
Kombination des polymerisierbaren Vinylesters und des reaktiven
Verdünnungsmittels
handelt, stellt eine Substanz dar, die hier als „Vinylesterharz" und genauer als „Epoxyvinylesterharz" bezeichnet wird.
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Beispiele
für Epoxidverbindungen,
die bei derartigen Bildungsreaktionen verwendet werden können, sind
u. a. die in Epoxidharzen vom Bisphenoltyp, Harzen vom Epoxy-Novolak-Typ, Epoxidharzen
vom Amintyp, copolymerisierten Epoxidharzen, multifunktionellen
Epoxidharzen und dergleichen anzutreffenden. Vorzugsweise weist
das zur Bildung des in Rede stehenden polymerisierbaren Vinylesters
verwendete Epoxid eine durchschnittliche Zahl von Epoxidgruppen
im Molekül
von 2 bis 3 auf.
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Die
Epoxidharzverbindungen vom Bisphenoltyp, die verwendet werden können, sind
u. a. die in Epoxidharzen von Bisphenol-A-, Bisphenol-F- und Bisphenol-S-Typ
anzutreffenden, wobei jede derartige Verbindung vorzugsweise 2 Glycidylgruppen
im Molekül
aufweist. Im Handel erhältliche
Beispiele für
Epoxidharze vom Bisphenol-A-Typ mit 2 Glycidylgruppen im Molekül sind u.
a. die von Reichhold unter der Handelsbezeichnung EPOTUF® 37-140
erhältlichen.
Im Handel erhältliche
Beispiele für
Epoxidharze vom Bisphenol-F-Typ mit 2 Glycidylgruppen im Molekül sind u.
a. die von Reichhold unter der Handelsbezeichnung EPOTUF® 37-138 erhältlichen.
In bestimmten Ausführungsformen
können
auch Epoxidharz vom Bisphenol-S-Typ mit 2 Glycidylgruppen im Molekül und Epoxidharze
vom Typ bromiertes Bisphenol-A, vorzugsweise ebenfalls mit 2 Glycidylgruppen
im Molekül,
verwendet werden.
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Es
können
auch Harzverbindungen vom Epoxy-Novolak-Typ verwendet werden, und
Beispiele für
derartige Harze sind Phenol-Novolak-Harze, Kresol-Novolak-Harze,
aliphatische, alicyclische oder monocyclische Epoxidharze.
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Es
können
auch Epoxidharzverbindungen vom aliphatischen Typ verwendet werden,
und zu derartigen Harzen gehört
u. a. Epoxidharz von Typ hydriertes Bisphenol-A mit 2 Glycidylgruppen
im Molekül.
Derartige Harze sind im Handel von Reichhold unter der Handelsbezeichnung
EPOTUF® 37-051
erhältlich.
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Es
können
auch Harzverbindungen vom Typ alicyclisches Epoxid verwendet werden,
und zu derartigen Harzverbindungen gehören u. a. alicyclisches Diepoxyacetal,
Dicyclopentadiendioxid und Vinylcyclohexendioxid, die 2 Epoxidgruppen
im Molekül
aufweisen. Derartige Epoxidharzverbindungen mit einer Epoxidgruppe
im Molekül
sind u. a. Vinylhexenmonoxid und Glycidylmethacrylat.
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Es
können
auch Harzverbindungen vom Typ monocyclisches Epoxid verwendet werden,
und zu derartigen Harzverbindungen gehören u. a. Resorcindiglycidylether
und Diglycidylterephthalat.
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Es
können
auch Harzverbindungen vom Typ Amintyp verwendet werden, und zu derartigen
Harzverbindungen gehören
u. a. Verbindungen mit 4 Glycidylgruppen im Molekül.
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Diese
Verbindungen vom Epoxidharztyp können
für sich
alleine oder in Kombination verwendet werden. Die durchschnittliche
Zahl von Glycidylgruppen im Molekül des Epoxidharzes beträgt vorzugsweise
1 bis 6, weiter bevorzugt 2 bis 4 und noch weiter bevorzugt 2 bis
3.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
entspricht die zur Bildung des erfindungsgemäßen polymerisierbaren Vinylesters
verwendete Epoxidverbindung der nachstehenden Formel (II):
worin
Ar
für substituiertes
oder unsubstituiertes Aryl steht,
R für einen substituierten oder
unsubstituierten zweiwertigen Rest, der sich von Alkyl, Oxyalkyl,
Arylalkyl ableitet, oder Oxyalkylaryl, Alkyl oder Arylalkyl steht,
R
1 unabhängig
voneinander für
H oder R steht,
x für
jedes R
x unabhängig für 0 oder 1 steht,
y für jedes
O
y unabhängig
für 0 oder
1 steht,
z für
jedes (O-R
2)
z unabhängig für 0 bis
4 steht,
x, y und z jeweils unabhängig für 0 bis 5 steht,
mit der
Maßgabe,
daß x
und y nicht beide gleich null sein können, und n für 1 bis
5 steht.
-
Beispiele
für Vinylcarbonsäuren und
verwandte Verbindungen, die bei der Bildung der in Rede stehenden
polymerisierbaren Vinylester verwendet werden können, sind u. a. ethylenisch
ungesättigte
Mono- und Dicarbonsäuren,
wie Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure,
Crotonsäure,
Zimtsäure,
Fumarsäure,
Maleinsäure
und Maleinsäureanhydrid,
ungesättigte
(Meth)acrylate, wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth) acrylat, Propyl(meth)acrylat,
Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat,
Glycidyl(meth)acrylat, Dodecyl(meth)acrylat und dergleichen, Nitrile,
wie (Meth)acrylonitril, Amide, wie (Meth)acrylamid, N-Methylol(meth)acrylamid,
Diaceton(meth)acrylamid und Diethylaminoethyl(meth)acrylamid. Für bestimmte
Ausführungsformen
ist Methacrylsäure
bevorzugt. Beispiele für
Alkohole mit einer ungesättigten
Gruppe sind u. a. Halbester von ungesättigten Dicarbonsäuren und/oder
ungesättigten
Alkoholen, wie Hydroxyalkylacrylate, beispielsweise Hydroxyethyl(meth)acrylat,
Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat, Pentaerythrittri(meth)acrylat
und Glycerindi(meth)acrylat. Vorzugsweise handelt es sich bei der
Säure oder
der verwandten ungesättigten
Verbindung um eine Verbindung, in der die reaktive Vinylgruppe eine
Endgruppe ist.
-
Hinsichtlich
der Reaktivität,
Fließleistungsfähigkeit
und Mischbarkeit des polymerisierbaren Vinylesterharzes ist es im
allgemeinen bevorzugt, daß die
erfindungsgemäßen Vinylesterharze
eine Esterzahl von 0 bis 25 mg KOH/g Harz aufweisen und, wenn sie
in Form einer Lösung
von 50 bis 70% reaktivem Verdünnungsmittelmonomer
erhältlich
sind, eine Viskosität
von 50 bis 2000 mPa·s
bei 23°C
aufweisen.
-
Der
polymerisierbare Vinylester liegt in der Verankerungszusammensetzung
im allgemeinen im Bereich von 20 bis 90 Gew.-% bezogen auf die gesamte
Klebstoffzusammensetzung, und noch weiter bevorzugt in einer Menge
im Bereich von 20 bis 70% vor.
-
In
bevorzugten Ausführungsformen
entspricht der Vinylester der nachstehenden Formel III:
worin
Ar für einen
substituierten oder unsubstituierten aromatischen Rest mit einer
Wertigkeit von mindestens zwei steht,
R unabhängig voneinander
für einen
substituierten oder unsubstituierten zweiwertigen Rest, der sich
von Alkyl oder Arylalkyl ableitet, steht,
R
3 für einen
hydroxysubstituierten zweiwertigen Rest, der sich von einem Alkylrest
ableitet, steht,
R
4 unabhängig voneinander
für einen
Vinylcarboxyrest oder einen Epoxidrest steht, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis von
n zur Zahl der Vinylcarboxygruppen R
4 im
Durchschnitt für
die Zusammensetzung 0,4 bis 2,0 beträgt und
n für 1 bis
5 steht.
-
In
stark bevorzugten Ausführungsformen
entspricht der polymerisierbare Vinylester der nachstehenden Formel
(IV):
worin
n für 1
bis 5 steht und das Verhältnis
von n zu den endständigen
Vinyleinheiten durchschnittlich für die Zusammensetzung 0,4 bis
2,0 beträgt.
Eine der Formel (IV) entsprechende Vinylesterzusammensetzung ist von
Reichhold unter der Handelsbezeichnung Norpol Dion Ver 9165 in 65
gew.-%iger Lösung
mit Vinyltoluol erhältlich.
-
DAS REAKTIVE VERDÜNNUNGSMITTEL
-
Im
allgemeinen ist vorgesehen, daß die
Lehren der vorliegenden Erfindung mit großem Vorteil in Verbindung mit
einem beliebigen der großen
Zahl von bekannten Verdünnungsmitteln,
insbesondere reaktiven Monomeren verwendet werden können. Beispiele
für reaktive
Verdünnungsmittel,
die in Verbindung mit den breiten Lehren der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können,
sind u. a. aliphatische Vinylverbindungen, wie Vinyl-, Propen- und
Butenchlorid, aromatische Vinylverbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol,
Divinylbenzol und p-t-Butylstyrol, Dienverbindungen, wie Butadien,
Isopren, Chloropren und Pentadien. Derartige reaktive Verdünnungsmittel
können
für sich
allein oder in Kombination verwendet werden. Trotzdem ist in den
bevorzugten Aspekten der vorliegenden Erfindung die Vermeidung von
Styrol in der Zusammensetzung vorgesehen, und aus diesem Grund enthalten
die bevorzugten Zusammensetzungen keine wesentliche Menge Styrol.
In stark bevorzugten Ausführungsformen
umfaßt
das reaktive Verdünnungsmittel
Vinyltoluol und vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% Vinyltoluol und
noch weiter bevorzugt mindestens 70 Gew.-% Vinyltoluol, wobei der
Rest der Komponenten, aus denen das reaktive Verdünnungsmittel
besteht, sofern vorhanden, frei von einer wesentlichen Menge Styrol
sind.
-
Es
ist zwar vorgesehen, daß die
Menge an reaktivem Verdünnungsmittel
bezogen auf die Menge an polymerisierbarem Vinylester in der Zusammensetzung,
in Abhängigkeit
von zahlreichen Faktoren, die jeder Anwendung und vorgesehenen Verwendung
eigen sind, innerhalb weiter Grenzen variieren kann, aber es ist allgemein
bevorzugt, daß das
Gewichtsverhältbnis
von Vinylester zu reaktivem Verdünnungsmittel
0,8 bis 3, weiter bevorzugt 0,8 bis 1,5 und noch weiter bevorzugt
0,8 bis 1,3 beträgt.
Gegebenenfalls, aber vorzugsweise, ist der polymerisierbare Vinylester
in dem reaktiven Verdünnungsmittel
löslich.
-
INHIBITOR
-
Inhibitoren
und insbesondere radikalische Inhibitoren sind dem Fachmann bekannt.
Ein bevorzugter radikalischer Inhibitor ist Hydrochinon. Andere
geeignete radikalische Inhibitoren sind u. a. Trimethylhydrochinon,
Hydrochinonmonomethylether, t-Butylcatechol und Naphthachinon. Es
ist ebenfalls vorgesehen, daß in der
Verankerungszusammensetzung mehr als ein radikalischer Inhibitor
eingesetzt werden kann. Der Polymerisationsinhibitor umfaßt vorzugsweise
Hydrochinon und weiter bevorzugt in großem Anteil Hydrochinon und besteht
noch weiter bevorzugt im wesentlichen aus Hydrochinon. Natürlich kann
ein anderer Inhibitor für
sich alleine oder in Kombination mit Hydrochinon verwendet werden,
wie beispielsweise Parabenzochinon, Methylhydrochinon, Catechol
und dergleichen, wie herkömmlicherweise
als Polymerisationsinhibitoren eingesetzt werden.
-
Es
ist zwar vorgesehen, daß die
Inhibitormenge in der Zusammensetzung in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren,
die jeder Anwendung und vorgesehenen Verwendung eigen sind, innerhalb
weiter Grenzen variieren kann, jedoch ist es im allgemeinen bevorzugt,
daß der
Inhibitor in Mengen von 0,005 Gew.-% bis 5 Gew.-% und noch weiter
bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 0,1 Gew.-% vorliegt. Gegebenenfalls, aber
vorzugsweise ist der polymerisierbare Vinylester in dem reaktiven
Verdünnungsmittel
löslich.
-
INITIATOR
-
Die
erfindungsgemäße Vinylesterharzzusammensetzung
kann durch Zugabe eines Härtungskatalysators
und/oder eines Initiators leicht gehärtet werden. Repräsentative Beispiele
sind u. a. Aldehyd-Amin-Kondensationsprodukt, organische Sulfonylchloride,
tertiäre
Amine oder Mischungen davon. Ein derartiges Kondensationsprodukt
kann beispielsweise aus Butyraldehyd und einem primären Amin,
wie beispielsweise Anilin oder Butylamin, hergestellt werden. Als
Aktivatoren eignen sich auch tertiäre Amine, wie N,N-Dimethylanilin, N,N-Dimethyltoluidin,
N,N-Diethylanilin, N,N-Diethyltoluidin, N,N-Di-(2-hydroxyethy)-p-toluidin, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-p-toluidin; N,N-Bis(hydroxypropyl)-p-toluidin
und dergleichen. Ein bevorzugter Aktivator ist N,N-Di-(2-hydroxyethy)-p-toluidin.
Zu den Härtungskatalysatoren
gehören
organische Peroxide, wie Methylethylketonperoxide, t-Butylperoxybenzoate,
Benzoylperoxide und Dicumylperoxide.
-
Es
ist zwar vorgesehen, daß die
Inhibitormenge in der Zusammensetzung in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren,
die jeder Anwendung und vorgesehenen Verwendung eigen sind, innerhalb
weiter Grenzen variieren kann, jedoch ist es im allgemeinen bevorzugt,
daß der
Inhibitor in Mengen von etwa 0,005 Gew.-% bis 5 Gew.-% und noch
weiter bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 0,1 Gew.-% vorliegt. Gegebenenfalls,
aber vorzugsweise, ist der polymerisierbare Vinylester in reaktivem
Verdünnungsmittel
löslich.
-
THIXOTROPIERMITTEL
-
Die
in Rede stehende Verankerungszusammensetzung kann auch ein Thixotropiermittel
enthalten. Das bevorzugte erfindungsgemäße Thixotropiermittel macht
die Zusammensetzung fließfähiger, d.
h. weniger viskos, wenn sie bewegt, gerührt oder gemischt oder anderweitig
derartigen Scherkräften
unterworfen wird. Die Mitverwendung eines Thixotropiermittels in
der Verankerungszusammensetzung ist nützlich, um zu gewährleisten,
daß die
Zusammensetzung während
der Auftragung und danach die gewünschte Viskosität aufweist.
Außerdem
kann ein Thixotropiermittel zu der Verankerungszusammensetzung gegeben
werden, um das Absetzen anderer fester Komponenten der Zusammensetzung
zu verhindern und die Viskosität
der Zusammensetzung zu erhöhen.
Das Thixotropiermittel erleichtert auch die Abgabe der Zusammensetzung,
da bei Anwendung einer Scherkraft, z. B. Ausstoß der Zusammensetzung aus einer
Abgabepistole, das Thixotropiermittel die resultierende Zusammensetzung
weniger viskos und daher leichter aus den Kartuschen der Abgabepistole
ausstoßbar
macht. Das Thixotropiermittel kann in der Verankerungszusammensetzung
in einer Menge im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% und weiter
bevorzugt von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% anzutreffen sein. Bei Abgabe
der Verankerungszusammensetzung unter Verwendung einer Glaskapsel
ist die Verwendung eines Thixotropiermittels im allgemeinen nicht
erforderlich. Ein Beispiel für
ein geeignetes bevorzugtes Thixotropiermittel ist pyrogene Kieselsäure. Vorgesehen
sind auch die verschiedenen durch die verschiedenen in der Technik
bekannten Verfahren einschließlich
Pyrolyse von Siliciumtetrachlorid und Fällung hergestellten Kieselsäuren. Andere
geeignete Thixotropiermittel sind u. a. die verschiedenen Organotone
und verschiedene Fasern. In einigen Verankerungszusammensetzungen
kann das Thixotropiermittel auch als Füllstoff erachtet werden. Ein
geeignetes Kieselsäure-Thixotropiermittel
ist Aerosil.RTM.R202, das von der Degussa Corporation, Ridgefield
Park, N.J., erhältlich
ist. Vorgesehen ist auch, daß in
der Verankerungszusammensetzung mehr als ein Thixotropiermittel
verwendet werden kann.
-
FÜLLSTOFFE
-
Die
erfindungsgemäße Verankerungszusammensetzung
enthält
vorzugsweise auch einen oder mehrere Füllstoffe. Füllstoffe werden Zusammensetzungen
in der Regel aus verschiedenen Gründen zugegeben, u. a. zur Verringerung
des Schrumpfs der Zusammensetzung, der bei der Polymerisation auftreten
kann, und zur Verringerung der Kosten der Zusammensetzung, da Füllstoffe
einen Teil der teureren Komponenten der Verankerungszusammensetzung
ersetzen. Der Füllstoff
kann auch für
verbesserte Bindungsfestigkeit der Verankerungszusammensetzung nach
Polymerisation sorgen und das Absetzen anderer teilchenförmiger Materialien
in der Zusammensetzung verhindern helfen. Im allgemeinen handelt
es sich bei dem Füllstoff
um eine inerte, anorganische, feste, teilchenförmige Verbindung. Unter inert
ist zu verstehen, daß der
Füllstoff
keine schädliche
Wechselwirkung mit einer anderen Komponente der Zusammensetzung
eingeht. Beispiele für
geeignete Füllstoffe
sind u. a. Glasscherben, Glasperlen, Quarz, Kieselsäure, Kalkstein,
Aluminiumoxid, verschiedene Tone, Diatomeenerde und andere Materialien
wie Glimmer, Flintsteinpulver, Kryolith, Aluminiumoxidtrihydrat,
Talk, Sand, Pyrophyllit, Barytweiß, granulierte Polymere, wie
Polyethylen, hohle Glas- und Polymerkugeln, Zinkoxid, Novaculit,
Calciumsulfat und Mischungen davon. Bevorzugte Füllstoffe sind Quarz, Glas und
Kieselsäure.
Füllstoffe
können
zur Verbesserung der Anbindung an die Polymermatrix mit Haftvermittlern behandelt
werden. Beispiele für
Haftvermittler, die zur Behandlung der Füllstoffe verwendet werden können, sind
Silane, Titanate und Zirconate.
-
Die
in Rede stehenden Zusammensetzungen enthalten Füllstoffe vorzugsweise in einer
Menge von etwa 10 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung,
weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 70 Gew.-% und noch weiter bevorzugt
30 Gew.-% bis 60 Gew.-%.
-
Die
genaue Teilchengröße des Füllstoffs
wird von der gewünschten
Konsistenz der Zusammensetzung und dem Verfahren zur Abgabe der
Verankerungszusammensetzung abhängen.
So können
beispielsweise Füllstoffe
mit großer
mittlerer Teilchengröße (300 μm (Mikron)
und größer) statische
Mischer, die in Abgabesystemen wie Abgabepistolen verwendet werden,
verstopfen. Andererseits können
Füllstoffe
mit großer Teilchengröße in Glaskapseln
verwendet werden. Bevorzugte Teilchengrößen betragen etwa 50 μm (Mikron) oder
mehr. In Fällen,
in denen Füllstoff
zur Verhinderung des Absetzens von anderer teilchenförmiger Substanz
in einer Zusammensetzung verwendet wird, kann jedoch eine Teilchengröße von weniger
als 50 μm
(Mikron) gewünscht
sein. Es ist auch allgemein bekannt, daß Füllstoff mit einer Teilchengröße von weniger
als 50 μm
(Mikron) in Kombination mit anderen Füllstoffen, die zum Teil Teilchengrößen von
mehr als 50 μm
(Mikron) aufweisen, verwendet werden können.
-
ANDERE ADDITIVE
-
Die
Verankerungszusammensetzung kann auch einen Riechstoff enthalten.
Ein Riechstoff wird in einer Verankerungszusammensetzung zur Maskierung
jeglichen Geruchs der Zusammensetzung, der für unerwünscht oder unangenehm gehalten
wird, verwendet. Ein bevorzugter Riechstoff ist Atlanta Fragrance
16332. Ebenso kann ein Pigment zur Färbung der Verankerungszusammensetzung
verwendet werden. Geeignete Pigmente sind dem Fachmann bekannt.
-
BEVORZUGTE ZWEIKOMPONENTENKLEBSTOFFE
-
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Verankerungszusammensetzung
durch Mischen einer ersten Zusammensetzung und einer zweiten Zusammensetzung
gebildet. Die erste Zusammensetzung enthält die polymerisierbare Vinylesterverbindung
und vorzugsweise auch mindestens eine wesentliche Menge und vorzugsweise
weitgehend die Gesamtmenge des reaktiven Verdünnungsmittels, sofern vorhanden.
Die erste Zusammensetzung enthält
vorzugsweise auch einen Inhibitor zur Inhibierung der Härtung des
Klebstoffs, bis diese gewünscht
ist, und die zweite Zusammensetzung enthält einen radikalischen Katalysator.
Bei Vereinigung der ersten Zusammensetzung und der zweiten Zusammensetzung
tritt Polymerisation ein.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die erste Zusammensetzung Vinylester und Füllstoff. Die erste Zusammensetzung
kann auch ein Thixotropiermittel, ein Kettenübertragungsmittel, einen radikalischen
Inhibitor, einen Riechstoff, einen Aktivator, einen Promotor und/oder
ein Pigment enthalten. Die zweite Zusammensetzung enthält vorzugsweise
einen radikalischen Katalysator. Die zweite Zusammensetzung kann auch
Füllstoff,
ein Thixotropiermittel, einen Riechstoff und/oder ein Pigment enthalten.
Es ist auch vorgesehen, daß sowohl
die erste Zusammensetzung als auch die zweite Zusammensetzung einen
Teil der gleichen Komponenten enthalten können.
-
Das
Gewichtsverhältnis
der ersten Zusammensetzung zur zweiten Zusammensetzung kann im Bereich
von 1 zu 1 bis 40 zu 1 liegen. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis der
ersten Zusammensetzung (Teil A) zur zweiten Zusammensetzung (Teil
B) 10 zu 1.
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BEISPIELE
-
Die
folgenden Beispiele werden zur Illustration besonderer Ausführungsformen
der Erfindung bereitgestellt.
-
VERSUCHSVORSCHRIFTEN
-
Herstellung von zweikomponentigen
Verankerungszusammensetzungen
-
Die
entsprechenden Mengen von polymerisierbarem Vinylesterharz werden
hergestellt. Das Harz wird mit der entsprechenden Menge von Inhibitor,
Aktivator, Riechstoff und anderen Bestandteilen versetzt. Die Zusammensetzung
wird gemischt, vorzugsweise unter Verwendung einer Abgabevorrichtung.
Danach wird das Thixotropiermittel unter Schermischen zugegeben,
wonach der Füllstoff
zugesetzt wird. Wenn mehr als ein Füllstoff in der Verankerungszusammensetzung
mitverwendet werden soll, ist es bevorzugt, den ersten Füllstoff
zuzusetzen, dann zu mischen, dann den zweiten Füllstoff zuzugeben usw., bis
die gewünschte
Zahl von Füllstoffen
zu der Zusammensetzung gegeben worden ist, bis Teil A der Zusammensetzung
komplett ist. Die gleiche allgemeine Vorschrift wie oben beschrieben
wird zur Herstellung von Teil B, der aus Katalysator, Thixotropiermittel,
Füllstoff,
Pigment und anderen Bestandteilen besteht, verwendet.
-
Die
obige Herstellvorschrift wird für
die Beispiele verwendet, mit Ausnahme des Vergleichsbeispiels, in
dem der Klebstoff nach den bereitgestellten Instruktionen hergestellt
wurde.
-
Auszugswert
-
Es
wird ein ungefähr
0,1 × 0,2 × 0,4 m
(4'' × 8'' × 16'') großer Betonblock mittleren Gewichts,
der weitgehend frei von Oberflächenfeuchtigkeit
ist, verwendet. In der Regel werden für jede geprüfte Klebstoffzusammensetzung
fünf gleiche
Auszugstests durchgeführt.
Zunächst
werden in die 0,2 × 0,4
m (8'' × 16'')
große
Seite des Betonblocks drei gleich beabstandete 110 mm tiefe Löcher mit
einer Breite von ungefähr
14 mm gebohrt. Dann werden die Löcher
mit einem Pinsel, mit Druckluft und einem Vakuum gereinigt. In die
gebohrten Löcher wird
eine Klebstoffzusammensetzung injiziert, und in das Klebstoff enthaltende
Loch wird ein 2,5 mm – 8
Gewindedrehungen pro cm × 1,2
cm (1/4'' – 20 Gewindedrehungen pro Zoll × 12 mm)
großer
Edelstahlstab Typ 304 eingedreht. Die Zeit vor der Auszugsprüfung (auch
Härtungszeit
genannt) liegt im Bereich von 0,5 Stunden bis 72 Stunden, wie angegeben.
Dann wurde der Edelstahlstab mit einem Instron-Universalprüfgerät Model TTC
von Instron Corporation, Canton, Mass., verbunden, und an den Stäben wird
mit 5 mm (0,2'') Minute bis zum
Versagen gezogen. Dann wurden die maximale Belastung und die Versagensart
aufgezeichnet. In einer annehmbaren Verankerungszusammensetzung
beträgt
der Auszugswert nach einer Stunde bei einer Temperatur von 30°C vorzugsweise
mindestens 55 KN, nach 24 Stunden bei einer Temperatur von 30°C mindestens 65
KN und nach 24 Stunden bei 80°C
bei einer Meßtemperatur
von 80°C
mindestens 45 KN. Ganz besonders bevorzugt versagt das Material,
das an dem Beton oder Mauerwerk verankert worden ist, oder der Beton
oder das Mauerwerk selbst vor der Klebstoffzusammensetzung. Wie
aus den folgenden Beispielen ersichtlich ist, sind mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
Auszugswerte nach einer Stunde bei einer Temperatur von 23°C vorzugsweise
mindestens 75 KN (d. h. 80 KN), nach 24 Stunden bei einer Temperatur
von 23°C
mindestens 90 KN (d. h. 94 KN) und nach 24 Stunden bei 80°C bei einer
Meßtemperatur
von 80°C
mindestens 60 KN (d. h. 62 KN) erzielbar.
-
VERGLEICHSBEISPIEL
-
Ein
führender
im Handel erhältlicher
Klebstoff, der unter der Handelsbezeichnung HY-150 von Hilti Aktiengesellschaft,
Schaan, Liechtenstein, verkauft wird, wird hergestellt und gemäß den bereitgestellten
Instruktionen zur Messung verschiedener Leistungsparameter gemäß den Angaben
in den obigen Vorschriften verwendet. Dabei werden die folgenden
Ergebnisse erhalten:
Klebstoff – HY-150
Auszug, 1 h (KN) – 53
Auszug,
24 h (KN) – 61,8
Auszug,
80°C (KN) – 41,6
Gelzeit,
min. (Trombomat) – 9
Pumpfähigkeit – gut
-
BEISPIEL 1
-
Eine
zweikomponentige Klebstoffzusammensetzung mit einem Gewichtsverhältnis von
Teil A:Teil B von 10:1 und den folgenden Formulierungen für Teil A
und Teil B wird hergestellt und gemäß den obigen Vorschriften verwendet: TEIL
A
| KOMPONENTE | Gew.-% in Teil A | Gew.-%
in Teil A + B | Gta |
| Vinylesterharz* | 33,08 | 30,07 | 69,29 |
| Inhibitor
(Hydrochinon) | 0,03 | 0,03 | 0,06 |
| Initiator
(Pergaquick A-150) | 0,37 | 0,34 | 0,78 |
| Thixotropiermittel
(Aerosil R202) | 2,70 | 2,45 | 0 |
| Füllstoff
(Sand) | 54,52 | 49,56 | 0 |
| Acrylat
(SR-351) | 9,31 | 8,46 | 19,5 |
- * Das Vinylesterharz enthält etwa
35 Gew.-% polymerisierbare Vinylesterverbindung(en) gemäß der vorliegenden
Erfindung und etwa 65 Gew.-% reaktives Monomer, das aus Vinyltoluol
besteht.
TEIL
B | KOMPONENTE | Gew.-%
in Teil B | Gew.-%
in Teil A + B | Gta |
| Katalysator
(Cadox 40 E) | 49,51 | 4,50 | 10,37 |
| Thixotropiermittel
(Tixogel VZ) | 1,99 | 0,18 | 0 |
| Füllstoff
(Sand) | 47,52 | 4,32 | 0 |
| Pigment
(TiO2) | 0,99 | 0,09 | 0 |
-
Bei
der Messung der verschiedenen Leistungsparameter gemäß den Angaben
in den obigen Vorschriften für
die Klebstoffzusammensetzung werden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Auszug,
1 h (KN) – 80,5
Auszug,
24 h (KN) – 94,5
Auszug,
80°C (KN) – 61,9
Gelzeit,
min. (Trombomat) – 7
Pumpfähigkeit – gut
