HU208331B

HU208331B - Process for producing organic mineral products

Info

Publication number: HU208331B
Application number: HU893806A
Authority: HU
Inventors: Karl-Heinz Hilterhaus
Original assignee: Hilterhaus Karl Heinz
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1993-09-28
Also published as: HUT55423A; ES2076941T3; DE3805116A1; AU3936789A; EP0329187A3; AU621140B2; EP0329187A2; EP0329187B1; GR3017690T3; US5107928A; DE58909332D1; ATE124966T1

Description

A találmány különösen szén-, kő- és/vagy ércbányászatban vagy alagútépítésben kőzet megszilárdításra alkalmas szerves-ásványitermékek előállítási eljárására vonatkozik. Az eljárás egyik megvalósítási módja előnyösen használható kőzet megszilárdításra, amikor is a szerves-ásványitermékeket közvetlenül, in situ a hegyi formációban állítjuk elő. Továbbá az eljárás mesterségesen képezett formációkban, így például vízzsilipek falában vagy alapjában is lefolytatható, így gáz-, illetve kőolajkutak víz- és gázzáróvá tételére is alkalmas.

Az eljárás továbbá előnyösen végrehajtható nagyenergiájú sugárzásnak kitett természetes vagy mesterséges formációkban is és ezek megszilárdítását és/vagy eltömítését eredményezi.

A találmány keretén belül szerves-ásványitermékeken többé-kevésbé homogén anyagot értünk. Ezt az anyagot egyetlen reakcióelegyből állítjuk elő, és a termék előnyösen szerves polimerizátumok és szervetlen szilikátok egymásba illeszkedő hátózatából áll, amelybe még más szerves és/vagy szervetlen alkotórészek is be lehetnek építve.

Ilyenfajta termékek egy sor, a technika állásához tartozó publikációból már ismertté váltak. A publikációk közül különösen a következőkre kell utalnunk: FR

362 003; GB 1 186 771; DE 2 325 090; DE

460 834; US 4 042 536 és az EP 0 000 580.

Valamennyi leírás szerint poli(izocianát)ból és vizes alkáli-szilikát oldatból (vízüveg) álló reakcióelegyből állítják elő a szerves-ásványitermékeket. Ezenkívül modifikátorokat, katalizátorokat, stabilizátorokat és különböző hajtóanyagokat is használnak, hogy a terméknek bizonyos kívánt tulajdonságot biztosítsanak. A lehetőleg homogén termék és ezt biztosító finom eloszlású emulzió előállítása érdekében különös figyelmet szentelnek a szerves vegyületek vízoldhatóságának vagy vízben való szolvatizálhatóságának. A már leírt szerves-ásványitermékek felhasználási területe az alakmasszától és szigetelőhaboktól a kitteken és ragasztóanyagokon át a talaj-javítókig és kőzet-megszilárdítókig terjed.

Mivel a találmány keretében a találmány szerinti eljárás biztosítja a kőzet megszilárdítás megoldását, célszerűnek látszik a bevezetőben összefoglalóan ismertetni az utóbbi évek idevonatkozó műszaki fejlesztésének eredményeit. Kőzet megszilárdítás fogalmán megingott vagy megroggyant geológiai kő-, föld vagy szénformációk megerősítési, eltömítési eljárását értik.

A kőzet szilárdító műveletek a kémiai talajszilárdítás különleges esetének tekinthetők, amelyek során szikla-, kőszén- és érctelepeket megszilárdítanak, ill. álló vagy folyó víz vagy szól ellen eltömítenek megfelelő folyékony kemikália beinjektálása útján. Az első ilyen eljárásokról már a 19. században beszámoltak írásban. Akkor főleg a vízüveg jött szóba a keményítőshez. A vízüveg keményítősét különböző módokon idézték elő. így például H. Joosken 1925-ben vízüveget használt és utólag kalcium-kloridot injektált keményítő komponensként. Ezt az eljárást „mono-szól-eljárás”ként fejlesztették tovább, amelynél együtt injektálták be az erősen hígított vízüveg és nátrium-aluminát elegyét, Az ún. „monodur eljárás”-nál vízüveg és keményítőként szereplő szerves sav emulzióját használták.

Ezen évszázad közepe táján kezdték a műgyanták tulajdonságait abból a szempontból vizsgálni, hogy alkalmasak-e kőzet megszilárdításra, mégpedig először az Amerikai Egyesült Államok szénbányáiban. Azóta folynak a kísérletek a poliészter, poliakrilát, epoxid és poliuretán alapú kikeményíthető műanyagok injektálásával. így például 1959-ben töltőanyagos epoxigyantát injektáltak be. Hasonló tisztán szerves bázisú műgyanták, különösen poliuretán bázisú gyanták felhasználásával váltak ismertté eljárások, amint ez továbbiakban a DE 1 758 185., valamint a DE 3 139 395. sz. szabadalmi leírásokban olvasható.

Ugyanakkor a szerves-ásványitermékek kifejlesztése során felismerték, hogy ezen termékek elvileg alkalmasak talaj-, ill. kőzet megszilárdítására is. így a DE

069 878. sz. 1957-ből származó szabadalmi leírásból ismertté vált vízüvegből és telítetlen polimerizálható észterből álló emulzió beinjektálása talajmegszilárdítás érdekében. A GB-A 1 186 771. sz. leírásban vízüveg és poliizocianát keverékének beinjektálását említik meg bányákban lévő hegyformációk eltömítésére. A DE-A

908 746., ill. az evvel párhuzamos EP-A 0 016 262. sz. leírásokban a vízüveg oldatok és poliizocianátok keverékének kőzet szilárdításra és eltömítésre való alkalmazásával kapcsolatban azt tanítják, hogy az említett keverékhez való poliol adagolás valóságos megszilárduláshoz vezet, amelyet a megszilárdított formáció meg is tart.

A DE-A 3 421 085. sz. leírásban az olvasható, hogy az alkáli-szilikátok vizes oldata és a poliizocianátok keverékének kőzet szilárdításhoz való alkalmazása előnyösen javítható azzal, hogy a poliizocianáthoz bizonyos mennyiségű trimerizációs katalizátort kevernek, mivel így tisztán trimerizált poli(izocianát) bázisú szerves hálózat alakul ki.

Az eddig ismert kőzet szilárdítás! eljárások mégis bizonyos mértékig hátrányosak, ezért alkalmazásuk korlátozott és megbízhatóságuk sem kielégítő. Az első, tisztán szervetlen anyagú talaj, és kőzet szilárdításoknál nem értek el kielégítő szilárdsági értékeket. Ez elsősorban az akkori vízüvegek szilárdanyagtartalma és viszkozitása közötti kedvezőtlen viszonyra vezethető vissza, továbbá arra, hogy a kikeményítési reakció lezajlásának mértékét és sebességét csak hiányosan tudták irányítani.

A hőmérséklet, a talaj és a hegy porozitása az álló és folyó vizek jelenléte úgy befolyásolták a végeredményt, hogy a tapasztalt hatások nem felelhettek meg a tervezett elvárásoknak.

A tisztán szervetlen alapú kőzet szilárdítási kísérletek során egy sor nem kívánatos mellékhatást is észleltek, így a túl sok vizet tartalmazó gélek miatti szilárdságcsökkenést, a nem teljes vagy túlhálósodott kikeményítés miatti morzsalékosságot, a beinjektált anyag nagy üreges terekbe való elfutását vagy föld alatti vízelvezető rétegek által való elnyelését.

Derékszögbe való beinjektálás fúrt lyukon át egyáltalán nem volt lehetséges. Az alkalmazott vízüveg-ke2

HU 208 331 B mányitok, így pl. a formamid, a glioxál manapság nagy mennyiségben nem adagolhatok a földformációkba környezetvédelmi okok miatt.

Hasonló meggondolások szólnak számos, káros anyagot tartalmazó vagy azt felszabadító műanyagbázisú injekciós anyag ellen, példaként felsoroljuk a fenolokat, a formaldehidet, a szerves oldószereket, a vízoldható habképződet, valamint a klórozott-fluorozott szénhidrogéneket. A kőzetszilárdításhoz elgondolható nagy számú műanyagok közül, ezért csak néhánynak van gyakorlati jelentősége. Ezek közé tartoznak elsősorban a poliuretángyanták, amint ez a DE 175 185 és 3 139 395 sz. szabadalmi leírásokban olvasható.

Emellett takarékossági okokból is előnyösnek tűntek azok a receptúrák, amelyek adott helyi feltételek között felhabzást biztosítanak. A felhabosító receptúrák előnyének különösen azt tartották, hogy a felhabzásnál fellépő gáznyomás az injekciósanyag öninjekcióját okozhatja, és ez lehetővé teszi a kisebb injekciósnyomás alkalmazását, ill. az injekciós anyagnak kívülről eltömített fúrt lyukakba való egyszerű bejuttatását. Mégis az a hátrány is ismertté vált, hogy felhabzás mellett kikeményített műgyanta szilárdsága csökken.

Bár széleskörűen elterjedtek a habos receptúrák, mégis legalábbis kedvezőtlennek kell tekinteni a habot, sőt még veszélyesnek is. A gáznyomás ugyanis nemcsak az injekciósanyag előnyös öninjekcióját okozhatja, hanem nagyobb anyaghalmazokat is lerombolhat, ha mögöttük a gáz összegyűlik. A műanyag-hab belső elaszticitása miatt a hegy által rágyakorolt nyomást később leadja, ezzel hegyelmozdulást okozhat, ami újabb repedések keletkezését idézheti elő. Ezenkívül a legtöbb hab húzó-elasztikus tulajdonságú, ezért a szokásos bányafejtőgépekkel nem dolgozható fel.

A poliuretános reakcióelegy egy további különös veszélye az, hogy a helyben in situ képződő reakcióhő elvezetése csak részben és hiányosan tartható kézben. Ezért nagyobb hegyüregbe való beinjektálásnál a poliuretán önbegyulladása is előfordulhat. Különösen a szénbányák és/vagy öngyulladó atmoszférájú gödrök esetében jelent ez még megoldhatatlan problémát. Ezért úgy kell a receptúrát alkalmazni, hogy a fejlődő reakcióhőt a környezet hosszabb idő alatt vegye föl és vezesse el. Mindenesetre a receptúrát úgy kell elkészíteni, hogy a reakció lassan menjen végbe. Ez viszont a felhasználónak jelent a helyszínen nehezen leküzdhető feldolgozási problémákat, és az eljárás megbízhatóságát korlátozza. A hosszú reakcióidejű injekciós receptúráknál mellékreakciók fellépte miatt - pl. vízfelvétel - a reakció sztöchiometriája eltolódik, és így nem a kívánt reakciótermék keletkezik. A vízzel való reakció során szén-dioxid keletkezik és így növekszik a gáznyomás, ami síkszerű hasadékokban a hegypárkányt ledöntheti, és ezzel a kőzet szilárdítás ellen dolgozik. A lassan elreagáló receptúrák esetén a hegyformációkból való kifolyásnak vagy üregekbe való befolyásnak, ezzel a beinjektált anyag veszteségének nagy a kockázata. Továbbá olyan keskeny hasadékok sem érhetők el, amelyek csak nagyobb injekciósnyomás esetén járhatók át.

A felsorolt okok miatt a felhabzó poliuretánhabok csak szűk határok között alkalmazhatók a szénbányákban, és még azt is szigorúan korlátozzák a hatósági rendszabályok.

A kőzetmegszilárdításhoz szerves-ásványitermék injekciósszer alkalmazása jelentős haladást hozott a tiszta poliuretán alkalmazásával szemben, azonban egy sor újabb nehézség is mutatkozott.

A találmány keretében poliizocianátot és vizes alkáli-szilikát oldatot tartalmazó szerves-ásványitermékek a fontosak. Ezekben a rendszerekben az izocianátcsoportok a vízzel reagálva igen kemény és nagy hordozó szilárdságú kis molekulatömegű karbamidszegmensekké alakulnak, amelyek viszont a kőrétegeket nem tudják összeragasztani. A reakció során felszabaduló szén-dioxidgáz az alkáli-szilikát oldatban levő alkáli-oxiddal (Me₂0, melynél Me nátrium vagy kálium lehet) karbonáttá reagál és a szilikát maradék víztartalmú xerogélként kiválik. Az alkáli-szilikát oldat ellenőrizetlen szétbomlása miatt nem tud ragasztószerként hatni. A ragasztás javítására, ezért ezekbe a reakcióelegyekbe poliolt is adagolnak, amint ez a DE-A 2 908 746. sz. leírás első példájának a többi példával való összehasonlításából következik. Vizes alkálikus közegű, poliizocianátos reakcióelegyhez a poliol adagolása viszonyt nem teszi lehetővé, - különösen a durva bányászati körülmények között nem - hogy reakciókinetikai szempontból a reakció lefolyását jól kézben tartsuk, mivel a nagy víz fölösleg miatt a víziniciálta izocianát reakció lesz a főreakció. Az ilyen rendszerekben ezért a poliolok az anorganikus mátrixban csak viszonylag rövidláncú szeparált szerves molekulaszegmenseket képeznek.

A fentiek miatt megkísérelték a szervetlen rész rovására növelni a szerves összetevő mennyiségét. A műgyanta-rész növekedése miatt az eljárás gazdagásossága szenvedett csorbát.

Ezért a DE-A 3 421 086. sz. leírásban más utat írtak le. Az alkáli-szilikát oldatban az izocianát reakciót trimerizációs katalizátor alkalmazásával és az ágensek relatív mennyiségeinek beállításával próbálták irányítani, hogy az izocianát trimerizálódása útján szerves hálózat alakuljon ki. Bár ez a végterméknek lényegében rendkívül nagy szilárdságot kölcsönzött, de ezzel szemben a kemény szerves molekulaszerkezetet hozott létre, amely a megfelelő funkciós végcsoportok hiánya miatt különösen nedves kövek esetén ragasztóhatást nem fejtett ki.

Továbbá hátrányos az is, hogy a katalizátor trimerizálóképességét csak az izocianát-katalizátor mennyiségiviszonyok szűk határok közötti tartása esetén fejti ki, ezen határok alatt vagy fölött a szokásos víz-izocianát reakció indul be, amely a nem kívánatos, mivel nem ragasztóhatású karbamidrész képződését eredményezi. A leírt mennyiségi korlátozáson túl eljárástechnikai szempontból is hátrányos a módszer, mivel a jelenleg kívánatos nagy reakciósebességű receptúráknál a beinjektált elegy kézbentarthatatlan felhabosodása is meg3

HU 208 331 Β figyelhető, ami könnyű porrá széteső tennéket eredményez.

Nagyenergiájú sugárzásnak kitett természetes geológiai vagy mesterséges formációk megszilárdítása vagy eltömítése esetén további, kielégítően még meg nem oldott probléma merül fel.

Az energianyerési szempontok miatt ösztönzött atomenergián alapuló létesítmények, továbbá műszaki, orvosi és tudományos vizsgálatok céljaira felhasznált izotópok megléte miatt egyre gyakrabban előforduló feladat energiadús sugárzást különösen radioaktív sugárzást leadó anyagok jelentős ideig tartó tárolása, időleges vagy végleges elraktározása.

Ezeknek a tároló, raktározó, föld feletti vagy föld alatti építményeknek biztonsági okok miatt rendkívül stabilaknak és eltömítetteknek kell lenniök, hogy a környezettel sem gáz-, sem folyadékcserére ne kerülhessen sor.

A megnövelt biztonsági követelményeken túl még azt is figyelembe kell venni, hogy a megszilárdításhoz és/vagy eltömítéshez csak olyan anyag használható fel, amely az energiadús, ill. radioaktív sugárzásnak ellenáll, azaz nem bomlik el, ha sugárzás éri. Számos anyag, amely egyébként a szilárdításhoz és/vagy eltömítéshez szóba jöhet az említett ok miatt elvetendő. Ez érvényes a legtöbb szerves bázisú gyantára is.

Eltömítendő formációnak számítanak: radioaktív anyag végleges vagy ideiglenes - különösen föld feletti vagy föld alatti - tárolására szolgáló raktárai, atomerőművek épületeire, radioaktív anyag szállítására való tartályok, ill. radioaktív anyagot tartalmazó víztárolók és sugármentesítő medencék.

Az volt a feladatunk, hogy a találmány segítségével eljárást hozzunk létre poliizocianát és vizes alkáli-szilikátoldat alapú szerves-ásványitermékek előállítására a bemutatott eljárás-technikai hátrányok elkerülésével, azaz hogy megbízható módon nem felhabosodott, polimer szerves-ásványiterméket állítsunk elő, amely egyrészt kemény, másrészt az összehasonlítható termékekhez képest sokkal jobban ragaszt, és az energiadús sugárzásnak is jobban ellenáll, mint a szerves gyanták. Emellett az eljárás során egyrészt a szervetlen szilikátváz kialakulásához vezető izocianát-víz reakció akadálytalanul kell lejátszódjon, másrészt a felhabosodás biztosan megakadályozható kell legyen.

A feladatot a találmány értelmében az 1. igénypont szerint eljárva oldhatjuk meg.

A következőkben a találmányt közelebbről bemutatjuk az eljárással előállított termék összetételének, tulajdonságainak, a fontos reakcióknak és a lehetséges kiindulási anyagok pontosabb definicójának megadásával.

A poliizocianátot, vizes alkáli-szilikátoldatot és epoxigyantát tartalmazó találmány szerinti reakcióelegyben - a találmány szerinti eljárás során - az 1-4. összefüggések szerint zajlanak le a főreakciók. Rá kell azonban mutatnunk, hogy az R és R’ jellel szereplő, R esetén izocianáthoz, R’ esetén epoxidhoz kapcsolódó, szerves gyökök a jelöltön kívül más reakcióképes helyekkel is rendelkeznek, mivel az izocianát főként két vagy többfunkciós poli(izocianát)ot vagy ezek elegyét jelenti, és az epoxidgyanta is éppúgy legalább két epoxicsoportot tartalmaz, ezért ezek a reakcióképes csoportok az 1-6. reakcióvázlat értelmében szintén reagálhatnak. Ennek ellenére a leírt típusú R és R’ tartalmú reagensekből az 1-6. reakciók lezajlása után valójában nagy polimerizációs fokú szerves váz részeket tartalmazó termékek keletkeznek.

A szerves-ásványitermékek előállítására szolgáló találmány szerinti eljárás végrehajtása során az 1-6. összefüggésekben bemutatott reakciók egymás mellett és egymást befolyásolva zajlanak le.

Az 1. reakcióegyenlet az izocianát és víz közötti szokásos, ismert reakciót írja le. Ennek a reakciónak igen nagy szerepe van, mert szén-dioxidot és hőt termel.

Az 1. reakcióban képződött amin a 2. reakcióegyenlet szerint ismert módon reagál, és karbamidvázat képez, ami egy első része a későbbi reakciótermékben található szilárdanyagnak, ezen túlmenően a 2. reakció során is képződik hő. A találmány szerinti eljárás szempontjából ezen fokozatban képződött karbamidnak kisebb a jelentősége, mint a termelődő reakcióhőnek. Míg a CO₂ a 3. reakcióegyenlet szerint ismert módon szilikátváz képződése közben reagál az alkáli-szilikátban lévő alkáli-oxiddal és ezáltal lekötődik, addig az 1. és 2. reakció során képződő reakcióhő lehetővé teszi, hogy a vízzel el nem reagált izocianátcsoportok a reakcióelegyben lévő epoxidgyantával oxirángyűrű nyitása közben a nagy polimerizációs fokú szerves hordóvázat képező poli(oxazolidinon)-ná reagáljanak.

Rá kell mutatnunk, hogy az 1. és 2. reakció során 1 mól szén-dioxid képzéshez 2 mól R-NCO (=2 xl mól) használódik fel. Mivel ezt a szén-dioxidot a felhabosodás elkerülése érdekében a reakcióelegyben teljesen le kell kötnünk, ezért a reakciósztöchiometria értelmében az elegyben az izocianátcsoportok és Me₂0 tartalmú molekulák közötti mennyiségi viszony 2 : 1 kell legyen.

Mivel a 4. reakció értelmében ekvimoláris mennyiségű izocianát és epoxid reagál egymással, így ehhez a reakcióhoz további kiegészítő mennyiségű (y) izocianátcsoport szükséges.

A hálózatot képező 1-4. alapreakciókon kívül a találmány szerinti eljárással előállított termékek tulajdonságai szempontjából a további két reakció is rendkívüli jelentőségű. Mivel az epoxidgyanta és a reakció során ebből képződő polimer is tartalmaz elkerülhetetlenül egy bizonyos mennyiségű hidroxicsoportot, ezért a reakcióelegyben intermedier melléktermékként uretánszegmens is képződik, amelyet az 5. reakció egyenletben zárójelben írtunk le. Az epoxigyanta az ilyenfajta uretánszegmenssel is oxazolidinon képződés közben reagálhat, amely reakciónak az a jelentősége, hogy közben szabad hidroxicsoportot tartalmazó szerves termékek is képződnek. (R-OH).

Ezek a hidroxi-vegyületek reagálnak a jelenlévő epoxigyanta epoxiegységével is, szabad hidroxicsoportot tartalmazó szerves molekula képződik (6. reakció). A találmány szerinti eljárás során tehát a mellékreakci4

HU 208 331 Β ók eredményeképpen hidroxicsoportot tartalmazó szegmensek feltétlenül lesznek a termék polimerláncban. Az előállított termékek tulajdonságai szempontjából ezek a hidroxicsoportok rendkívül fontosak, mivel ezek biztosítják a polimerváz ragasztóképességét, ugyanis hidrogénhidat tudnak képezni a kőzetanyag felületén található funkcióképes oxigéncsoporttal, mint ezt a 7. reakció mutatja.

Szemben az ismert eljárásokkal, amelyek során semmiféle ragasztóhatással nem bíró szerves polimerváz képződik, a mi eljárásunk során ragasztó hatást is kifejtő polimerváz képződik, amely a szervetlen szilikátváz mellett hozzájárul a műgyanta és kőzet közötti jobb tapadáshoz. Mivel a találmány szerinti recepttáránál külön ügyelnünk arra, hogy a fejlődő szén-dioxid megkötéséhez szükséges mennyiségű alkáli-oxid mindig jelen legyen, ezért a habosodást elkerüljük.

Az alapreakció során képződő hő biztosítja, hogy a fölöslegben lévő izocianátcsoport ténylegesen az epoxiddal és ne a vízzel reagáljon, de ezt még megfelelő katalizátorral tovább biztosíthatjuk. Megfelelő katalizátorok az aminbázisúak, különösen a tercieramin bázisnak, ill. a kvartemer ammóniumsók, továbbá a szerves fémvegyületek, vagy a szervetlen sók. Emellett rá kell mutatnunk, hogy a találmány szerinti eljárás keretében az olyan aminok, mint pl. a 2,4,6-tris (dimetil-amino-metil)-fenol vagy a benzil-dimetilamin, különösen előnyösen katalizálják az izocianát és epoxid közti reakciót, míg ha epoxid nincs jelen, akkor ezek trimerizációs katalizátorként viselkednek (v. ö. DE-A 3 421 086). Szervetlen sók, különösen a vas-triklorid, az alumínium-triklorid vagy a cink-klorid az epoxicsoportok és az NCO csoportok közötti reakciót aktiválják, míg az izocianát és a hidroxicsoport közötti reakciót gátolják. Ezek a vegyületek a technikai minőségű izocianátokban lassítóként jelen vannak megfelelő mennyiségben, amelyeket a vegyszer leírásban (specifikációban) úgy neveznek meg, mint „hidrolizálható” vagy „összes” klór. Mivel a találmány szerinti eljárás keretében katalitikusán ható sók a technikai minőségű poli(izocianát)-okban eleve megvannak, ezért igen sok esetben lemondhatunk további katalizátor alkalmazásáról, ami természetesen előnyös.

A találmány szerinti eljáráshoz megfelelő katalizátorok a szerves fémvegyületek is, így pl. az alumíniumtri-izopropilát amelyeknek megfelelő tulajdonságú kiválasztásával a felhasználási célnak legjobban megfelelő tulajdonságú reakcióelegy állítható elő. A találmány szerinti számított sztöchiometriai mennyiségek betartásán túl, a katalizátorok teszik lehetővé a bonyolult epoxigyanta-vízüveg-poli(izocianát) rendszerben a reakció megfelelő irányítását, ill. a kívánt reakció menetének kézbentartását.

A találmány szerinti eljárás végrehajtásához való receptúrák kialakításánál az a cél, hogy a katalizátorok, ill. a katalizátorrendszerek fajtáját és mennyiségét, valamint a reagenseket úgy variáljuk, hogy az alábbi feltételeket kielégítsük.

1.) Az izocianát-víz-reakciót csak addig szabad lejátszatni, hogy a képződő szén-dioxidgázt még a receptúra szerinti reakcióelegy felvegye.

2.) Az exoterm start reakció során képződő hőmennyiséget és az oxazolidinon képződést elősegítő katalizátort úgy kell egymáshoz hangolni, hogy a vizes alkalikus közegben is szerves bázisú polimerváz képződjön.

Hogy az első feltételt kielégítsük, ügyelnünk kell a reagensek között mennyiségi viszonyok betartására, azaz arra a kikötésre, hogy tömör, nem habos szervesásványitermék képződjön, és hogy a reagensként szereplő poli(izocianát), vizes alkáli-szilikátoldat és epoxigyanta egymás közötti mennyiségei a következő összefüggésnek feleljenek meg.

x(Me2O) + y( /°\ ) + (2x+y)(NCO) -> termékek

- amely összefüggésben x(Me₂O) az alkalmazott alkáli-szilikátoldatban lévő nátrium- és/vagy kálium-oxid mennyiségét jelenti mólban kifejezve, y( /°\ ) az alkalmazott epoxigyantában lévő epoxicsoportok mennyiségét jelenti mólban kifejezve, (2x+y)(NCO) az alkalmazott poli(izocianát)ban lévő NCO csoportok mennyiségét jelenti mólban kifejezve és a Me nátrium vagy kálium helyett áll, az x és y pedig a viszonylagos mólmennyiségeket kifejező pozitív számokat jelenti, amelyek egyben tűréstartományt is jelenthetnek, ha technikai minőségű poli(izocianát)ot alkalmazunk ezek minőségi ingadozásainak figyelembevételére és hogy 0,01-60 tömeg% epoxigyanta legyen jelen az alkáli-szilikátoldat mennyiségére számítva.

Előnyösen olyan reakcióelegyet állítunk elő a komponensekből, amelynek 100 g-ja

0,238-1,19 mól [poli(izocianát)ból származó]

NCO csoportot

0,081-0,323 mól (alkáli-szilikátoldatból származó) Me₂O-t és

0,020-0,80 mól (epoxigyantából származó) epoxiegységet tartalmaz.

Előnyösen továbbá alkáli-szilikátoldatot és epoxigyantát tartalmazó előelegyet használunk - amelyet ,A komponensének hívunk -. Az előelegy 70-90 tömeg% alkáli-szilikátoldatból és 5-30 tömeg% epoxigyantából áll. Ez 0,09-0,28 mól Me₂0/100 g elegy, ill. 15210 mmól epoxiegység/100 g elegy mennyiséget jelent.

Ezekből az adatokból x/y viszony előnyös tartományaira a 0,04-18,6 közötti értékek vezethetők le.

Mivel az eljáráshoz többnyire technikai, tehát ingadozó minőségű ágenseket használunk, ezért a fent megadott anyagmennyiségek természetesen tűréshatárok között igazak. A gyakorlatban jelenleg alapulvehető minőségi ingadozások a következő tűréshatásokat adják:

NCO±5%

MeO ±2,5% /°\ ± 7,5%

HU 208 331 Β

A találmány szerinti eljáráshoz még használható, de eltérő minőségű vízüvegek és epoxigyanták figyelembevétele miatt szerepel a vízüvegoldat mennyiségére számítva 0,01-60 tömeg% epoxidgyanta az elegyben.

Amint erre már rámutattunk, a találmány szerinti eljáráshoz az eddig ismert eljárásokhoz is alkalmazott poliizocianátok és vizes alkáli-szilikátoldatok jól használhatók.

A piacon beszerezhetők a tiszta és a technikai poliizocianátok, különösen az oldószermentes 4,4-difenilmetán-diizocianát keverve többfunkciós izocianáttal, amelyet sok előállító Roh-MDI jellel árul. Használhatók az ú.n. prepolimerek is, amelyek még reakcióképes -NCO csoportot is tartalmaznak. Ezek a termékek akkor keletkeznek, ha a poliizocianátokat az -NCO csoportra számítva legalább egy, de előnyösen két vagy több aktív hidrogénatomot tartalmazó szerves vegyülettel reagáltatják. Ezek a prepolimerek jól ismertek a poliuretán kémikusok előtt. A találmányunk szerint ezek közül a prepolimerek közül annak az alkalmazását mégis igényeljük, amelyet monozocianátból és az igényelt típusú epoxigyűrűt tartalmazó gyantából lehet előállítani. Ekkor az epoxigyanta gyártása során, a gyantában elkerülhetetlenül megmaradó hidroxicsoportok a sztöchiometrikus mennyiségű vagy fölöslegben lévő NCO csoporttal is reagálnak, így a keletkező prepolimer már nem tartalmaz OH csoportokat. Ez a prepolimer hónapokon át stabil marad, tehát tárolható. Sőt ezt a prepolimert szokásosan oxazolidion képzést elősegítő katalizátort is tartalmazó, technikai izocianáthoz is adagolhatjuk (lásd 10. példa), és ez esetben még ennek a komponensnek is kielégítő lesz a stabilitása, tehát szintén tárolható lesz.

Vizes alkáli-szilikátoldatként 10-60 tömeg%, különösen 35-55 tömeg% oldott száraz anyagot és 5-20 tömeg% különösen 8-18 tömeg% alkálifém-oxidot tartalmazó nátrium- és/vagy kálium-vízüveget vagy ezek keverékét használhatjuk. Az ebbe a tartományba eső vízüvegek a találmány szempontjából azért értékesek, mert jó eljárástechnikai tulajdonságokkal, jó folyóképességgel, jól hasznosítható reakciókinetikai tulajdonságokkal, így kedvező hőtartalommal rendelkeznek és sem általános fiziológiás szempontból sem a környezetre nézve nem károsak.

Ha viszont ezeken a tartományokon kívül kerülünk, ami a receptora függvényében vagy nagy vagy kis víztartalmú végterméket jelent, meglepő módon még a kis víztartalmú tennék is gázzáró (lásd 9. példa), mégpedig kisebb, mint 1 mD (milli-Darcy) értékkel,

Epoxidgyantaként önmagában ismert, 2008000 mmól/kg, előnyösen 300-700 mmól/kg funkcionális epoxicsoport tartalmú epoxidgyanták alkalmazhatók. Ezek közé a gyanták közé tartoznak elsősorban a módosított biszfenol-A, a dimer-zsírsav bázisú és a szokásos biszfenol-A-epoxidgyanták. Ezekben a gyantákban legalább két epoxicsoport van, mégis lehet bennük elkeveredve monoepoxid is. Használhatunk azonban több funkciós epoxigyantát is, például a fenol-novolakk bázisúakat.

A találmány szerinti eljárásban előnyösen két keverési módszer szerint dolgozunk. Az első szerint egy A-komponenst állítunk elő epoxicsoport tartalmú anyagból alkáliszilikát-oldattal, és ezt a komponenst számított mennyiségű B-komponenssei reagáltatjuk. Ha B-komponensként technikai poli(izocianát)ot alkalmazunk, akkor már az oxazolidinon reakciót aktiváló katalizátort is beadagoljuk. A találmány értelmében még más katalizátorokat is adhatunk a B-komponenshez. A második módszer szerint az Akomponens csupán a találmány szerinti, alkáli-szilikátoldatból, adott esetben még katalizátorból áll. A B-komponens ebben az esetben poli(izocianát)ból és epoxicsoport tartalmú anyagból áll. Előnyösen a fentebb leírt monoizocianáttal „közömbösített” poliepoxidot alkalmazzuk a Bkomponenshez. Megfelelően közömbösített A és B komponenshez bizonyos célzott tulajdonságok elérése érdekében egyéb adalékanyag is adható. Megemlítjük itt a töltőanyagokat, mint pl. a diszperz kovasavat, diatómaföldet, különböző hosszúságú természetes és műrostokat, villamos vezetőképességet adó kormot, festékanyagokat, pórusos golyókat, pernyét, homokot, kvarclisztet stb.

A találmány szerinti reakció lényeges jellemzője, hogy annak során hab lényegében nem képződik.

Ha a találmány szerinti eljárást a kőzetszilárdítás körülményei között folytatjuk le, akkor úgy járunk el, a fentieket értelemszerűen figyelembevéve, hogy a reagensek Összekeverésével a kívánt viszkozitású reakcióelegyet előállítjuk, és azt azonnal a szilárdítandó kőzetbe nyomással beinjektáljuk, amihez a technika állásánál bevezetőben leírt, bármely, önmagában ismert módot is felhasználhatjuk. Mivel a találmány szerint előállított termék nem habos, az öninjekciós eljárások alkalmazása ki van zárva (fúrt lyukba való betöltés, és egyszerű lezárás).

A leírtak szerint előállított anyag sokoldalúan alkalmazható, mivel a szervetlen és szerves polimer részek variálására széles lehetőség van és így fontos polimer tulajdonságok, mint az E-modul és a nyomószilárdság értéke szintén széles határok között beállítható.

A termék előnyösen szilárd és habmentes.

így vannak receptúrák, amelyek nagy szilikátrész tartalmú kőszerű masszák, vagy mások, amelyek nagy szerves rész tartalmú, inkább tipikusan polimer tulajdonságú szerkezet előállításához megfelelők.

A komponensek, reagálási viselkedésük függvényében nyitott vagy zárt formába is befúvathatók, úgy hogy belőlük minták vagy lemezek, rudak, keretek, modellek, gépalkatrészek stb. is előállíthatok.

Száraz és/vagy nedves alapra kétkomponensű beszórópisztolyon át szórhatjuk az anyagot, mert az képes a szubsztrátumhoz kémiailag kötődni. Ezen a módon például acél szerkezet ellátható korróziót gátló bevonattal. Sérült, előfeszített (betétű) betonművek az új anyag beinjektálásával nemcsak statikailag javíthatók, hanem korrózióvédelmet is kaphatnak, mivel a beépített puffersók a savas szennyvizeket semlegesíteni tudják.

Az előnyben részesített szerves-ásványitermékek, így pl. az EP-A 0016 262. sz. közzétett bejelentésben a szénbányákkal kapcsolatban leírtak vagy a DE-A 3 421 085. iratban olvashatók, ezekkel a tulajdonságokkal nem rendelkeznek. Ezekben a publikációkban olyan termékeket ismertetnek, amelyek habszerkezetű6

HU 208 331 Β ek, és amelyek előállításuk során a reakcióelegyből vízgőzt, valamint hajtóanyagot (klór-fluor-szénhidrogént) adnak le, és ez a tökéletes gázzáró eltömítést lehetetlenné teszi. Ezekben az anyagokban előforduló poliuretánszegmensek energiadús sugárzásra érzékenyek (gyaníthatóan a poliamidokhoz hasonló módon), a sugárzás hatására szétesnek.

A találmány szerinti eljárással a háromkomponensű reakciórendszerből előállított szerves-ásványitermékek az előbb leírt célokra kiválóan alkalmasak, mivel masszívak és - amennyire eddig tudni lehet - energiadús sugárzásra nem érzékenyek a szerves részek.

A szerves-ásványitermékeket ismert, például szénbányászatban való felhasználás céljából úgy állítjuk elő, hogy a reakcióelegyet fúrt lyukakon át a megszilárdítandó formációkba injektáljuk, vagy eltömítési célból, e helyett a mód helyett, vagy ezt kiegészítve, az eltömítendő formáció síkszerű felületi tartományára felhordjuk és megvárjuk, hogy a reakció a szerves-ásványitermékek képződéséig végbemenjen, vagy adott esetben ehhez még a kedvező körülményeket is megteremtjük.

A találmányt a találmány szerinti eljárás végrehajtására kiválasztott reakcióelegyeket, valamint összehasonlítóelegyeket bemutató kiviteli példák kapcsán közelebbről is ismertetjük. Ehjhez bemutatjuk az 1. ábrát, amely a találmány szerinti eljárással előállított termék mikroszkópi képét mutatja (1 : 1000 nagyítással).

A következő példákban az alkáli-szilikátoldatokat, az epoxidgyantákat, a poli(izocianát)okat, a katalizátorokat, a stabilizátorokat és a töltőanyagot rövidítve jelöljük. Az ezután következő felsorolásban adjuk meg, hogy a jelölések milyen anyagokat jelentenek.

Felhasznált reagensek

	Μβ2θ tömeg%	Ossz szárazanyagmeny nyiség t%	Me
Vízüveg-1	12,0	45,0	Na
Vízüveg-2	13,8	47,0	Na
Vízüveg-3	8,8	38,0	Na
Vízüveg-4	18,0	54,5	Na

	Me₂O tömeg%	Ossz szárazanyagmeny nyiség t%	Me
Vízüveg-5	5,8	28,1	Na
Vízüveg-6	13,5	40,5	K
	Típus	mmól epoxid/kg
Epoxid-1	MÓD. bis-fenol-A	4,650-5,130
Epoxid-2	zsírsavbázisú dimer	2,130-2,560
Epoxid-3	bisz-fenol-A standard	5,150-5,550
Epoxid-4	fenol-novolakk	5,260
R-NCO-1	difenil-metán-4,4-diizocianát szabad NCO-tartalom 31 ± 1 tömeg% hidrolizálható klór 0,ΙΟ,45%
R-NCO-2	fenil-izocianát
Katalizátor-1	dimetil-benzil-amin
Katalizátor-2	2,4,6-trisz-dimetilamino-me- til-fenol
Katalizátor-3	dioktil-ón-merkaptid
Katalizátor-4	alumínium-izopropilát 98%os tisztaságú
Stabilizátor-1	szilikon-glikol-kopolimer szabad OH-csoporttól mentes
Stabilizátor-2	szilikon-kopolimer 30 ± 5 hidroxiddal (mg KOH/g)
töltőanyag	diszperz kovasav (kb. H₂SiO₃ összetételű kicsapott kovasav; a vegyület finom amorf por alakjában alkalmazható)

1-10. példák

A következő 1-10. példákban az 1. táblázatban felsorolt kiindulási reagenseket használjuk; külön meg40 jelöljük, mely összetevőket adjuk a reakcióelegyhez A vagy B komponens alakjában.

Az 1. táblázatban megadott anyagmennyiségek tömegrészeket jelentenek.

1. táblázat

Példa	1	2	3	4	5
Összetevő	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B
Vízüveg-1	80,0
Vízüveg-2			84,15
Vízüveg-3										70
Vízüveg-4
Vízüveg-5
Vízüveg-6							100
Epoxid-1	20,0			2,5			10
Epoxid-2						2,5			30
Epoxid-3
Epoxid-4

HU 208 331 Β

Példa	1	2	3	4	5
Összetevő	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B
R-NCO-1		55,25		52,43				54,64		36,46
R-NCO-2								0,5		0,5
Katalizátor-1		0,5			0,5
Katalizátor-2			0,5			0,5
Katalizátor-3
Katalizátor-4
Stabilizátor-1		1,0		1,0		1,0		1,0		1,0
Stabilizátor-2
Töltőanyag

Példa	6	7	8	9	10
Összetevő	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B
Vízüveg-1			49,25
Vízüveg-2			50,25		95		90
Vízüveg-3
Vízüveg-4	95
Vízüveg-5									88
Vízüveg-6
Epoxid-1
Epoxid-2				6,175					10
Epoxid-3	5						10
Epoxid-4					5
R-NCO-1		76,30		56,04		60,88		60,92		25,5
R-NCO-2				0,325
Katalizátor-1										0,5
Katalizátor-2						0,8
Katalizátor-3								1,0
Kataüzátor-4			0,5
Stabilizátor-1		1,0		1,5		1,6				1,5
Stabilizátor-2								2,0
Töltőanyag									5

1. példa

A megadott keverési arányú A és B komponenst addig keverjük együtt, amíg fehér emulzió képződik.

A reakció beindulására a viszkozitásnövekedés és a hőleadás utal.

A reakció menetét egy Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc	Shore-keménység
5	200
15	300
30	400
60	450
A reakció lezajlásával világossárga nem habosodó,

de nem is zsugorodó termék képződik.

l.a. összehasonlító példa

Az 1. példában szereplő B komponens mennyiségét 1-50%-kal csökkentjük. Víztartalmú, plasztikus xenogélt kapunk, amely zsugorodik és csekély a szilárdsága (a Shore keménységmérővel nem vizsgálható).

2. példa

A megadott keverési arányú A és B komponenst addig keverjük össze, amíg fehéres emulzió képződik.

A reakció beindulására viszkozitásnövekedés és hő45 leadás utal.

A reakció menetét Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc	Shore-keménység
5	200
15	300
30	400
60	500
A reakció lezajlásával világossárga nem habosodó,

de nem is zsugorodó anyag képződik.

3. példa

A megadott keverési arányú A és a B komponenst addig keverjük együtt, amíg fehér emulzió képződik.

A reakció beindulására viszkozitásnövekedés és hő60 leadás utal.

HU 208 331 Β

A reakció menetét Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc

Shore-keménység Folyási határ (éppen nem folyóképes)

95A

500D

550D

600D

A reakció lezajlása után világossárga nem habosodó, de nem is zsugorodó anyag képződik.

4. példa

A megadott keverési arányú A és a B komponenst addig keverjük együtt, amíg rehér emulzió képződik.

A reakció beindulására viszkozitásnövekedés és hőleadás utal.

A reakció menetét Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc Shore-keménység

15A

65A

200D

A reakció lezajlása után világossárga nem felhabosodott és nem is zsugorodó termék képződik.

4.a összehasonlító példa

A 4. példában megadott poli(izocianát) mennyiségét kb. 30 tömeg%-kal csökkentjük, ekkor erősen zsugorodó xerogél keletkezik, amely vízleadással keményedik.

5. példa

A megadott keverési arányú A és a B komponenst addig keverjük együtt, amíg fehéres emulzió képződik.

A reakció beindulására a viszkozitásnövekedés és a hőleadás utal.

A reakció menetét egy Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc 3 30 10 15 30 ld

Shore-keménység

300D

400D

450D

500D

A reakció lezajlása után világossárga nem habosodó és nem is zsugorodó termék keletkezik.

5. a. összehasonlító példa

Ha az 5. példában leírt poli(izocianát) részt kb. 15 t%-kal csökkentjük, akkor bár csak kissé, de zsugorodó és mégis puha anyag képződik, amely 20 perc elteltével 10A Shore-keménységet és egy nap elteltével 35D Shore-keménységet mutat.

6. példa

A megadott arányú A és B komponenseket együtt keverjük, amíg fehéres emulzió képződik.

A reakció beindulására a viszkozitás növekedés és hőleadás utal.

A reakció menetét Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Nagyon szilárd, világossárga csekély víztartalmú, ugyanakkor nagy szervetlen hányad tartalmú gyanta képződik. Az ábra 1 : 1000 arányú nagyításban mutatja a termék törésfelületének mikroszkópi képét.

A Shore-keménység meghatározása a következő értékeket szolgáltatja:

Perc Shore-keménység folyáshatár

65D

70D

7. példa

Egy betontömbbe 50 mm átmérőjű és 900 mm mély lyukat fúrunk. A fúrt lyukba üreges acél betétet (horgonyt) tolunk, ezt lyukzáró elem segítségével centírozzuk és rögzítjük. Az öreges vasbetéten át nagynyomású injekciósgép segítségével a 6. példa szerinti in20 jekciós anyagot besajtoljuk.

A berendezés fő eleme egy 1,1 kW teljesítményű motor, amely két, ugyanazon a meghajtótengelyen elhelyezkedő nagynyomású fogaskerékszivattyút működtet. A szivattyúkkal külön tömlővezetékeken át to25 vábbítjuk az A- és a B-komponenst a fúrt lyukhoz. Ott az anyagáramokat egy statikus keverőbe vezetjük, amelyben azok összekeverednek; a keverő a megosztás elve alapján működik. Az összekeveredés után megindul a reakció, és e közben az injektálandó anyagáramot az üreges alapcsavaron át a fúrt lyukba vezetjük.

Az injektált anyag kitölti a fúrt lyukat és az ebben elhelyezkedő csavart teljes felületén összeragasztja a fúrt lyuk falával. Az injektálás időtartama kb. 1 perc. Körülbelül 3 perc elteltével a csavar kimozdíthatatla35 nul rögzítődik a ragasztás révén a fúrt lyukban.

A fúrt lyukból kiálló csavarfejen kétirányú hidraulikus hengert szerelünk fel. A hengert a betonlappal szemben kimerevítjük. Hidraulikus kéziszivattyún át függőlegesen húzóerőt fejtünk ki a csavar tengelyére. A húzóerőt oly mértékben növeljük, hogy a csavar feje letörjön a csavarrúdról. A szakítóterhelés 250 KN fölötti értékű.

Utólagos vizsgálatokkal azt állapítottuk meg, hogy az injektált anyagba beágyazott csavar nem húzható ki és a csavar/injektált anyag/betonlap ragasztás teljesen sértetlen.

8. példa

A megadott arányú A és B komponens keverékét addig keverjük, míg fehéres emulzió képződik.

A reakció beindulására a viszkozitás növekedés és a hőleadás utal.

A reakció menetét Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc Shore-keménység

45 már nem folyik

65D

Nagyon kemény világossárga gyanta képződik, amely sem nem zsugorodik, sem nem habosodik fel. Nyomószilárdsága 1 órával az előállítás után kétszer60 akkora, mint a normál betoné 28 nap után.

HU 208 331 Β

9. példa

A megadott arányú A és B komponenseket együtt keverjük, míg fehér emulzió képződik.

A reakció beindulására viszkozitásnövekedés és hőleadás utal.

A reakció menetét Shore-keménységet mérő eszközzel követjük.

Perc

Shore-keménység folyás határ

25A

15D

20D

55D

Nagyon szilárd világossárga gyanta képződik, amely sem nem zsugorodik, sem nem habosodik fel.

10. példa

A reakció beindulására viszkozitásnövekedés és hő5 leadás utal.

A reakció beindulására viszkozitásnövekedés és hőleadás utal.

A reakció lezajlása után nagy kovasavtartalmú és nagy gázáteresztőképességű anyag képződik (>10^-8 m/sec, héliummal, 300 m átmérőjű és 100 mm hosszúságú oszlopban mérve).

Az ezekután következő összehasonlító, nem a találmány szerinti eljárásnak megfelelő paraméterű példák kapcsán kimutatjuk, hogy az így keletkezett szerves-ásványiter15 mékek kisértékűek, sőt néha teljesen használhatatlanok.

2. táblázat

Összehasonlító példák	1	2	3
Összetévők*	A	B	A	B	A	B
komponens	komponens	komponens
Demineralizált, CO₂-es mentes víz	53,00		65,50		25,0
Vízüveg					25,0
NaOH			17,82
Poli(izocianát)- 31		60,30		60,30		30,15
Katalizátor-1		0,50		0,50		0,25
Polisziloxán		1,00		1,00		0,50

*A mennyiségi adatok az összetevők tömegrészeit jelentik.

1. összehasonlító példa

Egy keverőedénybe egymás után beadagolt A és B komponenst emulzió képződésig keverjük. Kb. 1 perc keverési idő elteltével a massza reagálni kezd, ami hőszínezetből felismerhető. 40

2. összehasonlító példa

Egy keverőedénybe egymásután beadagolt A és B komponenst emulzió képződésig keverjük. Kevesebb, mint 1 perc keverési idő elteltével a massza 45 reagálni kezd, ami a hőszínezetből ismerhető fel.

Nem felhabosodott, víztartalmú granulátumokból álló massza képződik. A reakcióelegy eredeti 14-es pH értéke a reakció lezajlása után 9-10 értékre csökken. 50

3. összehasonlító példa

Egy keverőedénybe egymás után bevitt A és B komponenst emulzió képződésig keverjük. Kb. 1 perc keverési idő elteltével - a hőszínezetből felismerhetően 55 - reagálni kezd, először nem habos termék keletkezik, amely azonban a reakció második fázisában világossárga habbá alakul. A reakció lezajlása után a rideg hab hirtelen kilépő szén-dioxid és vízgőz hatására belülről részben széttöredezik. 60

Claims

1. Eljárás kőzetek felületeihez fokozott tapadást mutató szerves-ásványitermékek előállítására szerves poliizocianátok és vizes alkálifém-szilikát-oldatok reagáltatásával, azzal jellemezve, hogy a reakciót további koreagensként egy epoxidgyanta jelenlétében végezzük, amely reagál a poliizocianáttal vagy az ebből a folyékony reakcióelegyben képződött köztitermékekkel, mimellett

- poliizocianátként tiszta vagy technikai minőségű poliizocianátokat, ilyen poliizocianátok és szerves monoizocianátok keverékeit vagy ezek prepolimerjeit alkalmazzuk,

- 5,0-20 tömeg% Me₂O és 10-60 tömeg% oldott szilárdanyag tartalmú alkálifém-szilikát oldatot alkalmazunk,

- kilogrammonként 200-8000 mmól mennyiségű funkcionális epoxicsoportot tartalmazó epoxidgyantát használunk, és

- a koreagens poliizocianát, vizes alkálifém-szilikát oldat és az epoxidgyanta egymásközti mennyiségeit az alábbi egyenletben leírtakat kielégítő módon állítjuk be:

x(Me₂O)+y( /°\ )+(2x+y)NCO ->termék,

HU 208 331 B amely egyenletben x(Me₂O) az alkalmazott alkálifém-szilikát oldatban lévő nátrium- és/vagy kálium-oxid mennyisége mólban kifejezve, y ( /°\ ) az alkalmazott epoxidgyantában lévő epoxicsoport mennyisége mólban kifejezve, míg (2x+y)NCO az alkalmazott poliizocianátban lévő -NCO csoportok mennyisége mólban kifejezve,

Me nátriumot vagy káliumot jelent, továbbá x és y a relatív mólmennyiségeket kifejező pozitív számot, vagy ha technikai minőségű kereskedelmi termékeket használunk, az egyes koreagensek szokásos minőségi ingadozásait figyelembevevő tartományhatárokat jelenti, és 0,01-60 tömeg% epoxidgyantát alkalmazunk a felhasznált alkálifém-szilikátoldat mennyiségére számítva.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reagáltatáshoz 0,238-1,190 mól -NCO csoport/100 g poliizocianát, 0,081-0,323 mól Me₂0/100 g alkálifém-szilikát oldat - ahol Me jelentése az 1. igénypont szerinti - és 0,020-0,800 mól epoxi-csoport/100 g epoxidgyanta paraméterekkel rendelkező ágenseket használunk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 10-50 tömeg%, előnyösen 25-30 tömegbe szabad -NCO-csoportot tartalmazó poliizocianátot alkalmazunk.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakciót katalizátor jelenlétében végezzük.

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy katalizátorként tercier amint, szerves fémvegyületet vagy szervetlen sót használunk.

6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy katalizátorként benzil-dimetil-amint, 2,4,6-tri(dimetil-amino)-fenolt, tetraetil-ammónium-bromidot, dioktil-ón-merkaptidot, alumínium-tri-izopropilátot, alumínium-trikloridot, cink-dikloridot vagy vas-trikloridot használunk.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakcióelegybe még stabilizátorokat és/vagy töltőanyagokat is keverünk.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy előállításához a vizes alkálifém-szilikát oldatból és az epoxidgyantából egy első keveréket (A komponens) készítünk és ezt egy második, poliizocianátból és adott esetben katalizátorból álló keverékkel (B komponens) elegyítjük.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakcióelegy előállításához adott esetben katalizátort tartalmazó vizes alkálifémszilikát oldatot (A komponens) elegyítünk poliizocianátból és előzőleg az epoxidgyanta szabad hidroxiesoportjai sztöchiometrikus mennyiségének megfelelő mennyiségű monoizocianáttal reagáltatott, hidroxiesoporttól teljesen mentes epoxidgyantából álló második komponenssel (B komponens).

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyékony reakcióelegyet egy kőzet hasadékaiba, üregeibe injektáljuk, a szervesásványitermékek in situ képződése közben.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakcióelegyet fúrt lyukon át egy nagyenergiájú sugárzásnak kitett geológiai és/vagy mesterséges formációba injektáljuk vagy azt a formáció megszilárdítandó vagy tömítendő felületére rétegezzük.