KR20230156928A - 개선된 성능을 갖는 이소시아네이트-아민-기반 화학적 앵커, 및 이의 용도 - Google Patents

개선된 성능을 갖는 이소시아네이트-아민-기반 화학적 앵커, 및 이의 용도 Download PDF

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메메트 에민 쿰루
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Abstract

본 발명은 건축 요소의 화학적 고정(fastening)을 위한 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물을 제조하기 위한 다성분 수지 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다성분 수지 시스템으로부터 생성된 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물을 포함한다. 본 발명은 또한 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정 방법 및 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정을 위한 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

개선된 성능을 갖는 이소시아네이트-아민-기반 화학적 앵커, 및 이의 용도
본 발명은 건축 요소의 화학적 고정(fastening)을 위한 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물을 제조하기 위한 다성분 수지 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다성분 수지 시스템으로부터 생성된 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물을 포함한다. 본 발명은 또한 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정 방법 및 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정을 위한 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물의 용도에 관한 것이다.
메타크릴레이트 수지와 같은 라디칼 경화 화합물을 기반으로 하거나 아민 경화제와 반응하는 에폭시 수지를 기반으로 하는 결합제 시스템은 일반적으로 앵커 로드, 철근 및 시추공의 나사와 같은 건축 요소의 화학적 고정을 위한 모르타르 조성물을 제조하는 데 사용된다. 이러한 결합제 시스템을 기반으로 하는 수많은 상업적으로 이용 가능한 제품이 있다.
그러나, 알려진 결합제 시스템은 특히 승온, 세척되지 않은 시추공, 축축하거나 물이 채워진 시추공, 다이아몬드-드릴 시추공, 균열 콘크리트의 시추공 등과 같은 중요한 외부 조건에서 부적절한 특성을 가지고 있다.
따라서, 기존 결합제 시스템을 개발하고 개선하는 것 외에도, 화학적 고정을 위한 모르타르 조성물의 기초로서의 그들의 적합성과 관련하여 위에서 언급한 것 이외의 결합제 시스템을 조사하려는 노력도 이루어지고 있다. 예를 들어, EP 3 447 078 A1호는 폴리이소시아네이트 성분 및 폴리아스파르트산 에스테르 성분을 포함하는 다성분 조성물로부터 생성되는 화학적 앵커를 기술하고 있다. 두 성분이 혼합되면, 중부가 반응에서 폴리우레아가 형성되어 모르타르 조성물의 결합제를 형성한다.
이러한 모르타르 조성물은 사용된 폴리아스파르트산 에스테르가 불충분한 가교를 초래하고 이미 80℃의 온도에서 고도로 연화되어, 고온에서 잘 수행되지 않는 단점이 있다. 또한, 경화된 시험편은 염기 안정성이 없다.
이러한 단점을 극복하기 위해, EP 3 447 078 A1호에서 진행되는 다성분 수지 시스템이 개발되었으며, 이는 미공개 유럽 특허 출원 번호 20 164 633.8호에 기술된 바와 같이 폴리아스파르트산 에스테르 대신 평균 NH 작용가가 2 이상인 아민을 사용한다.
그러나, 이 시스템은 화학적 고정의 일부 목적 및 용도에 필요한 높은 하중을 아직 제공하지 않는다.
따라서, 출원 EP 20 164 633.8호에 알려진 시스템과 비교하여 더 우수한 성능, 즉 더 높은 풀아웃 값 및 하중 값을 갖는 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물이 또한 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 풀아웃 강도, 즉 더 높은 풀아웃 값을 제공하고 그에 따라 고하중에서의 고정 목적에 적합한 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 모르타르 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 다성분 수지 시스템을 제공함으로써 달성된다. 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템의 바람직한 실시형태는 종속항에 제공되며, 이들은 선택적으로 서로 조합될 수 있다.
본 발명은 또한 건축 요소의 화학적 고정용이고 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템으로부터 제조되는 청구항 14에 따른 모르타르 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정을 위한 청구항 15에 따른 방법, 화학적 앵커의 풀아웃 값을 증가시키기 위한 화학적 고정을 위한 청구항 16에 따른 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 다성분 수지 시스템에서의 분자체의 용도 및 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정을 위한 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템 또는 청구항 17에 따라 그로부터 생성된 모르타르 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 먼저 평균 NCO 작용가가 2 이상인 적어도 하나의 지방족 및/또는 방향족 폴리이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분, 및 이소시아네이트기에 대해 반응성이고 2 이상의 평균 NH 작용가를 갖는 적어도 하나의 아민을 포함하는 아민 성분을 함유하는 다성분 수지 시스템에 관한 것이며, 단, 다성분 수지 시스템은 폴리아스파르트산 에스테르를 함유하지 않고, 이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분은 적어도 하나의 충전제 및 적어도 하나의 레올로지 첨가제를 포함하고, 이소시아네이트 성분과 아민 성분을 혼합하여 제조된 모르타르 조성물의 총 충전 수준은 30 내지 80% 범위이고, 이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분은 분자체를 함유하는 것을 특징으로 한다.
화학적 고정을 위한 모르타르 조성물에 사용되는 이소시아네이트-아민 기반 결합제 시스템에서 폴리아스파르트산 에스테르의 존재는 경화된 모르타르 조성물의 온도 저항에 부정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 특히, 해당 시스템은 80℃와 같은 승온에서 결합 응력(bond stress)이 크게 감소한다.
또한 다성분 수지 시스템, 특히 다성분 수지 시스템의 아민 성분에 폴리아스파르트산 에스테르가 없는 것이 필수적이다. 본 출원의 맥락에서 "폴리아스파르트산 에스테르가 없는"이라는 표현은 다성분 수지 시스템에서 폴리아스파르트산 에스테르의 비율이 다성분 수지 시스템의 총 중량을 기준으로 각 경우에 바람직하게는 2 중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 심지어 보다 바람직하게는 0.1 중량% 미만이다. 전술한 중량 백분율 범위에서 폴리아스파르트산 에스테르의 존재는 잠재적인 불순물에 기인할 수 있다. 그러나, 다성분 수지 시스템에서 폴리아스파르트산 에스테르의 비율은 다성분 수지 시스템의 총 중량을 기준으로 특히 바람직하게는 0.0 중량%이다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 본원에 사용된 용어에 대한 다음 설명이 유용한 것으로 간주된다. 본 발명의 의미 내에서:
- "다성분 수지 시스템"은 서로 별도로 보관된 복수의 성분들, 일반적으로 수지 성분 및 경화제 성분을 포함하여 모든 성분들이 혼합된 후에만 경화가 일어나는 반응 수지 시스템이다.
- "이소시아네이트"는 작용성 이소시아네이트기 -N=C=O를 갖고 구조 단위 R-N=C=O를 특징으로 하는 화합물이다.
- "폴리이소시아네이트"는 적어도 2개의 작용성 이소시아네이트기 -N=C=O를 갖는 화합물이며; 폴리이소시아네이트의 정의에도 포함되는 디이소시아네이트는 예를 들어 구조 O=C=N-R-N=C=O에 의해 특징지어지며, 따라서 NCO 작용가가 2이다.
- "평균 NCO 작용가"는 화합물의 이소시아네이트기 수를 설명하며; 이소시아네이트 혼합물의 경우, "평균 NCO 작용가"는 혼합물의 이소시아네이트기의 평균 수를 설명하고, 다음 식에 따라 계산된다: 평균 NCO 작용가(혼합물) = ∑ 평균 NCO 작용가(이소시아네이트 i) / ni, 즉 개별 성분의 평균 NCO 작용가 합계를 개별 성분 수로 나눈 값.
- "이소시아네이트 성분" 또는 또한 A 성분은 적어도 하나의 폴리이소시아네이트 및 선택적으로 적어도 하나의 충전제 및/또는 적어도 하나의 레올로지 첨가제 및/또는 추가 첨가제를 포함하는 다성분 수지 시스템의 성분이다.
- "아민"은 작용성 NH 기를 갖고, 1개 또는 2개의 수소 원자를 탄화수소기로 대체하여 암모니아로부터 유도되며 일반 구조 RNH2(1차 아민) 및 R2NH(2차 아민)를 갖는 화합물이다(문헌[IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"), compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson, Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997)] 참조). 폴리아스파르트산 에스테르의 화합물 부류는 본 발명의 맥락에서 아민이라는 용어에서 명시적으로 제외된다. 이들은 폴리아스파르트산 에스테르라는 용어로 별도로 정의된다.
- "NH 작용가"는 아미노기의 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 활성 수소 원자의 수를 설명한다.
- "평균 NH 작용가"는 아민의 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 활성 수소 원자의 수를 설명하며 화합물, 즉 아민에 포함된 아미노기의 수와 NH 작용가로부터 산출되며; 아민 혼합물의 경우, "평균 NH 작용가"는 혼합물의 활성 수소 원자의 평균 수를 설명하고, 다음 식에 따라 계산된다: 평균 NH 작용가(혼합물) = ∑ 평균 NH 작용가(아민 i) / ni, 즉 개별 성분의 평균 NH 작용가 합계를 개별 성분 수로 나눈 값.
- 용어 "폴리아스파르트산 에스테르"는 하기 일반식의 화합물을 지칭한다:
Figure pct00001
상기 식에서
R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 이소시아네이트기에 대해 불활성인 유기 기를 나타내고,
X는 이소시아네이트기에 대해 불활성인 n가 유기 기를 나타내고,
n은 적어도 2, 바람직하게는 2 내지 6, 보다 바람직하게는 2 내지 4, 특히 바람직하게는 2의 정수를 나타낸다.
- "아민 성분" 또는 또한 B 성분은 적어도 하나의 아민 및 선택적으로 적어도 하나의 충전제 및/또는 적어도 하나의 레올로지 첨가제 및/또는 추가 첨가제를 포함하는 다성분 수지 시스템의 성분이다.
- "이소시아네이트 아민 부가물"은 이소시아네이트와 아민의 중부가 반응에 의해 형성되는 중합체이다. 본 발명에 따른 이소시아네이트 아민 부가물은 바람직하게는 -[-NH-R-NH--NH-R'-NH-] 형태의 적어도 하나의 구조 요소를 포함하는 폴리우레아이다.
- "지방족 화합물"은 방향족 화합물을 제외한 비고리형 또는 고리형, 포화 또는 불포화 탄소 화합물이다.
- "지환족 화합물"은 벤젠 유도체 또는 기타 방향족 시스템을 제외한 탄소환식 고리 구조를 갖는 화합물이다.
- "방향지방족 화합물"은 작용화된 방향지방족 화합물의 경우 존재하는 작용기가 화합물의 방향족 부분보다 지방족에 결합되도록 방향족 백본을 갖는 지방족 화합물이다.
- "방향족 화합물"은 의 법칙(4n+2)을 따르는 화합물이다.
- "2-성분 반응 수지 시스템"은 두 성분이 혼합된 후에만 경화가 일어나도록 별도로 저장된 두 성분, 이 경우 이소시아네이트 성분 및 아민 성분을 포함하는 반응 수지 시스템을 의미한다.
- 용어 "모르타르 조성물"은 이소시아네이트 성분과 아민 성분을 혼합하여 수득한 조성물로서, 화학적 고정에 직접 사용할 수 있는 조성물을 의미한다.
- 용어 "충전제"는 유기 또는 무기, 특히 무기 화합물을 지칭한다.
- 용어 "레올로지 첨가제"는 저장, 도포 및/또는 경화 동안 이소시아네이트 성분, 아민 성분 및 다성분 수지 시스템의 점도 거동에 영향을 미칠 수 있는 첨가제를 지칭한다. 레올로지 첨가제는 특히 폴리이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분에서 충전제의 침강을 방지한다. 또한 성분들의 혼화성을 개선하고 가능한 상 분리를 방지한다.
- 용어 "온도 저항성"은 기준 결합 응력과 비교하여 승온에서 경화된 모르타르 조성물의 결합 응력 변화를 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, 온도 저항성은 특히 기준 응력에 대한 80℃에서의 결합 응력의 비로 지정된다.
- 예를 들어 "충전제"라는 단어 앞에 오는 화학 화합물의 부류에 선행하는 단수 관사("a" 또는 "an")는 이 부류의 화학 화합물에 포함된 하나 이상의 화합물을, 예를 들어 다양한 "충전제"가 의도될 수 있음을 의미한다.
- "적어도 하나"는 숫자로 "하나 이상"을 의미하며, 바람직한 실시형태에서, 용어는 숫자로 "1"을 의미한다.
- "함유하다" 및 "포함하다"는 언급된 구성성분에 더하여 더 많은 구성성분이 존재할 수 있음을 의미하며, 이러한 용어는 포괄적인 의미이므로 "이루어진"도 포함하며, "이루어진"은 배타적으로 의미하며 추가 구성성분이 존재할 수 없음을 의미하며; 바람직한 실시형태에서, 용어 "함유하다" 및 "포함하다"는 용어 "이루어지다"를 의미한다.
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이소시아네이트 화합물
본 발명에 따른 다성분 수지 시스템은 적어도 하나의 이소시아네이트 성분 및 적어도 하나의 아민 성분을 포함한다. 사용 전에, 이소시아네이트 성분 및 아민 성분은 반응-억제 방식으로 서로 별도로 제공된다.
이소시아네이트 성분은 적어도 하나의 폴리이소시아네이트를 포함한다. 당업자에게 알려져 있고 2 이상의 평균 NCO 작용가를 갖는 모든 지방족 및/또는 방향족 이소시아네이트는 개별적으로 또는 서로와의 임의의 혼합물로 폴리이소시아네이트로서 사용될 수 있다. 평균 NCO 작용가는 폴리이소시아네이트에 존재하는 NCO 기의 수를 나타낸다. 폴리이소시아네이트는 화합물에 2개 이상의 NCO기가 함유되어 있음을 의미한다.
적합한 방향족 폴리이소시아네이트는 방향족으로 결합된 이소시아네이트기를 갖는 것들, 예컨대 디이소시아네이토벤젠, 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 디이소시아네이토나파탈렌, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트뿐만 아니라 알킬렌기, 예컨대 메틸렌기, 예컨대 비스- 및 트리스-(이소시아네이토알킬) 벤젠, 톨루엔 및 크실렌을 통해 방향족 기에 결합되는 이소시아네이트기를 갖는 것들이다.
방향족 폴리이소시아네이트의 바람직한 예는 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루일렌 디이소시아네이트, 2,5-톨루일렌 디이소시아네이트, 2,6-톨루일렌 디이소시아네이트, 1,3-크실릴렌 디이소시아네이트, 1,4-크실릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸-1,3-크실릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸-1,4-크실릴렌 디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이토메틸)벤젠, 1,4-비스(이소시아네이토메틸)벤젠, 에틸페닐 디이소시아네이트, 2-도데실-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4,6-트리이소프로필-m-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4,6-트리메틸-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸- 4,4'-바이페닐 디이소시아네이트, 3,3'-디메톡시-4,4'-바이페닐 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐 디이소시아네이트, 디페닐렌 메탄-2,4'-디이소시아네이트, 디페닐렌 메탄-2,2'-디이소시아네이트, 디페닐렌 메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트리페닐메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트, 5-(p-이소시아네이토벤질)-2-메틸-m-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4-디이소시아네이토-3,3,5,5-테트라에틸디페닐메탄, 5,5'-우레일렌 디-o-톨릴 디이소시아네이트, 4-[(5-이소시아네이토-2-메틸페닐)메틸]-m-페닐렌 디이소시아네이트, 4-[(3-이소시아네이토-4-메틸페닐)메틸]-m-페닐렌 디이소시아네이트, 2,2'-메틸렌-비스[6-(o-이소시아네이토벤질)페닐]디이소시아네이트이다.
3 내지 30개의 탄소 원자, 바람직하게는 4 내지 20개의 탄소 원자의 탄소 백본(함유된 NCO 기가 없음)을 갖는 지방족 이소시아네이트가 바람직하게 사용된다. 지방족 폴리이소시아네이트의 예는 비스(이소시아네이토알킬) 에테르 또는 알칸 디이소시아네이트, 예컨대 메탄 디이소시아네이트, 프로판 디이소시아네이트, 부탄 디이소시아네이트, 펜탄 디이소시아네이트, 헥산 디이소시아네이트(예를 들어, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, HDI), 헵탄 디이소시아네이트(예를 들어, 2,2-디메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트, 옥탄 디이소시아네이트, 노난 디이소시아네이트(예를 들어, 일반적으로 2,4,4- 및 2,2,4-이성질체의 혼합물로서 트리메틸 HDI(TMDI)), 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트(MPDI), 노난 트리이소시아네이트(예를 들어, 4-이소시아네이토메틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트, 5-메틸노난 디이소시아네이트), 데칸 디이소시아네이트, 데칸 트리이소시아네이트, 운데칸 디이소시아네이트, 운데칸 트리이소시아네이트, 도데칸 디이소시아네이트, 도데칸 트리이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-비스-(이소시아네이토메틸)시클로헥산(H6XDI), 3-이소시아네이토메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실 이소시아네이트(이소포론 디이소시아네이트, IPDI), 비스-(4- 이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 비스-(이소시아네이토메틸)노르보르난(NBDI) 또는 3(4)-이소시아네이토메틸-1-메틸-시클로헥실 이소시아네이트(IMCI), 옥타가이드로-4,7-메타노-1H-인덴디메틸 디이소시아네이트, 노르보르넨 디이소시아네이트, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸시클로헥산, 우레일렌-비스(p-페닐렌메틸렌-p-페닐렌)디이소시아네이트이다.
특히 바람직한 이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 트리메틸 HDI(TMDI), 펜탄 디이소시아네이트(PDI), 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트(MPDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,3- 및 1,4-비스-(이소시아네이토메틸)시클로헥산(H6XDI), 비스-(이소시아네이토메틸)노르보르난(NBDI), 3(4)-이소시아네이토메틸-1-메틸-시클로헥실 이소시아네이트(IMCI) 및/또는 4,4'-비스(이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI) 또는 이들 이소시아네이트들의 혼합물이다.
훨씬 더 바람직하게는, 폴리이소시아네이트는 예비중합체, 뷰렛, 이소시아누레이트, 이미노옥사디아진디온, 우레트디온 및/또는 알로파네이트로서 존재하며, 이는 이작용성 이소시아네이트를 올리고머화함으로써, 또는 이소시아네이트 화합물을 폴리올 또는 폴리아민과 개별적으로 또는 혼합물로서 반응시킴으로써 생성될 수 있고, 평균 NCO 작용가가 2 이상이다.
상업적으로 입수 가능한 적합한 이소시아네이트의 예는 Desmodur® N 3900, Desmodur® N 100, Desmodur® Ultra N 3200, Desmodur® Ultra N 3300, Desmodur® Ultra N 3600, Desmodur® N 3800, Desmodur® XP 2675, Desmodur® 2714, Desmodur® 2731, Desmodur® N 3400, Desmodur® XP 2679, Desmodur® XP 2731, Desmodur® XP 2489, Desmodur® E 3370, Desmodur® XP 2599, Desmodur® XP 2617, Desmodur® XP 2406, Desmodur® XP 2551, Desmodur® XP 2838, Desmodur® XP 2840, Desmodur® VL, Desmodur® VL 50, Desmodur® VL 51, Desmodur® ultra N 3300, Desmodur® eco N 7300, Desmodur® E23, Desmodur® E XP 2727, Desmodur® E 30600, Desmodur® E 2863 XPDesmodur® H, Desmodur® VKS 20 F, Desmodur® 44V20I, Desmodur® 44P01, Desmodur® 44V70 L, Desmodur® N3400, Desmodur® N3500 (모두 Covestro AG로부터 입수 가능), TolonateTM HDB, TolonateTM HDB-LV, TolonateTM HDT, TolonateTM HDT-LV, TolonateTM HDT-LV2(Vencorex로부터 입수 가능), Basonat® HB 100, Basonat® HI 100, Basonat® HI 2000 NG(BASF로부터 입수 가능), Takenate® 500, Takenate® 600, Takenate® D-132N(NS), Stabio® D-376N(모두 Mitsui로부터 입수 가능), Duranate® 24A-100, Duranate® TPA-100, Duranate® TPH-100(모두 Asahi Kasai로부터 입수 가능), Coronate® HXR, Coronate® HXLV, Coronate® HX, Coronate® HK(모두 Tosoh로부터 입수 가능)이다.
하나 이상의 폴리이소시아네이트는 이소시아네이트 성분의 총 중량 기준으로 바람직하게는 20 내지 100 중량%의 비율, 보다 바람직하게는 30 내지 90 중량%의 비율, 더욱 더 바람직하게는 35 내지 65 중량%의 비율로 이소시아네이트 성분에 함유된다.
아민 화합물
반응-억제 방식으로 다성분 수지 시스템의 이소시아네이트 성분과 별도로 제공되는 아민 성분은 이소시아네이트기에 반응성이고 작용기로서 아미노기, 바람직하게는 적어도 2개의 아미노기를 포함하는 적어도 하나의 아민을 포함한다. 본 발명에 따르면, 아민은 2 이상의 평균 NH 작용가를 갖는다. 평균 NH 작용가는 아민의 질소 원자에 결합된 수소 원자의 수를 나타낸다. 따라서, 예를 들어, 1차 모노아민은 2의 평균 NH 작용가를 갖고, 1차 디아민은 4의 평균 NH 작용가를 가지며, 3개의 2차 아미노기를 갖는 아민은 3의 평균 NH 작용가를 갖고, 1개의 1차 및 1개의 2차 아미노기를 갖는 디아민은 3의 평균 NH 작용가를 갖는다. 평균 NH 작용가는 또한 아민 공급업체가 제공한 정보를 기반으로 할 수 있으며, 본원에 이해된 바와 같이, NH 작용가는 실제로 표시된 이론적인 평균 NH 작용가와 다를 수 있다. "평균"이라는 표현은 화합물에 함유된 아미노기(들)의 NH 작용가가 아니라 화합물의 NH 작용가임을 의미한다. 아미노기는 1차 또는 2차 아미노기일 수 있다. 아민은 1차 단독 또는 2차 아미노기 단독, 또는 1차 및 2차 아미노기 모두를 함유할 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 이소시아네이트기에 반응성인 아민은 지방족, 지환족, 방향지방족 및 방향족 아민으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 지환족 및 방향족 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
이소시아네이트기에 반응성인 아민은 원칙적으로 당업자에게 알려져 있다. 이소시아네이트기에 반응성인 적합한 아민의 예가 하기에 제공되지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 이들은 개별적으로 또는 서로 혼합하여 사용할 수 있다. 예는 1,2-디아미노에탄(에틸렌디아민), 1,2-프로판디아민, 1,3-프로판디아민, 1,4-디아미노부탄, 2,2-디메틸-1,3-프로판디아민(네오펜탄디아민), 디에틸아미노프로필아민(DEAPA), 2-메틸-1,5-디아미노펜탄, 1,3-디아미노펜탄, 2,2,4- 또는 2,4,4-트리메틸-1,6-디아미노헥산 및 이들의 혼합물(TMD), 1,3-비스(아미노메틸)-시클로헥산, 1,2-비스(아미노메틸)시클로헥산, 헥사메틸렌디아민(HMD), 1,2- 및 1,4-디아미노시클로헥산(1,2-DACH 및 1,4-DACH), 비스(4-아미노-3-메틸시클로헥실)메탄, 디에틸렌트리아민(DETA), 4-아자헵탄-1,7-디아민, 1,11-디아미노-3,6,9-트리옥순데칸, 1,8-디아미노-3,6-디옥사옥탄, 1,5-디아미노-메틸-3-아자펜탄, 1,10-디아미노-4,7-디옥사데칸, 비스(3-아미노프로필)아민, 1,13-디아미노-4,7,10-트리옥사트리데칸, 4-아미노메틸-1,8- 디아미노옥탄, 2-부틸-2-에틸-1,5-디아미노펜탄, N,N-비스(3-아미노프로필)메틸아민, 트리에틸렌테트라민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 펜타에틸렌헥사민(PEHA), 1,3-벤젠디메탄아민(m-크실릴렌디아민, mXDA), 1,4-벤젠디메탄아민(p-크실릴렌디아민, pXDA), 5-(아미노메틸)바이시클로[[2.2.1]헵트-2-일]메틸아민(NBDA, 노르보르난 디아민), 디메틸디프로필렌트리아민, 디메틸아미노프로필아미노프로필아민(DMAPAPA), 2,4-디아미노-3,5-디메틸티오톨루엔(디메틸티오-톨루엔 디아민 DMTDA), 3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실 아민(이소포론 디아민(IPDA)), 디아미노디시클로헥실메탄(PACM), 디에틸메틸벤젠디아민(DETDA), 3,3'-디아미노디페닐술폰(33 답손(dapsone)), 4,4'-디아미노디페닐술폰(44 답손), 혼합 다환식 아민(MPCA)(예를 들어, Ancamine 2168), 디메틸디아미노디시클로헥실메탄(Laromin C260), 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, (3(4),8(9)비스(아미노메틸디시클로[5.2.1.02,6]데칸(이성질체 혼합물, 삼환식 1차 아민; TCD 디아민), 메틸시클로헥실 디아민(MCDA), N,N'-디아미노프로필-2-메틸-시클로헥산-1,3-디아민, N,N'-디아미노프로필-4-메틸-시클로헥산-1,3-디아민, N-(3-아미노프로필)시클로헥실아민, 및 2-(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)프로판-1,3-디아민이다.
특히 바람직한 아민은 디에틸메틸벤젠디아민(DETDA), 2,4-디아미노-3,5-디메틸티오톨루엔(디메틸티오-톨루엔 디아민, DMTDA), 4,4'-메틸렌-비스[N-(1-메틸프로필)페닐아민], 6-메틸-2,4-비스(메틸티오)페닐렌-1,3-디아민 및 2-메틸-4,6-비스(메틸티오)페닐렌-1,3-디아민의 이성질체 혼합물(Ethacure® 300), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸시클로헥산아민)(Clearlink® 1000), 3,3'-디아미노디페닐술폰(33 답손), 4,4'-디아미노디페닐술폰(44 답손), N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민 및 2,4,6-트리메틸-m-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(N-(1-메틸프로필)-3,3'-디메틸시클로헥산아민(Clearlink® 3000), 2-프로펜니트릴과 3-아미노-1,5,5-트리메틸시클로헥산메탄아민의 반응 생성물(Jefflink® 745) 및 3-((3-(((2-시아노에틸)아미노)메틸)-3,5,5-트리메틸시클로헥실)아미노)프로피오노니트릴(Jefflink® 136 또는 Baxxodur® PC136)이다.
가장 특히 바람직한 아민은 4,4'-메틸렌-비스[N-(1-메틸프로필)페닐아민], 6-메틸-2,4-비스(메틸티오)페닐렌-1,3-디아민 및 2-메틸-4,6-비스(메틸티오)페닐렌-1,3-디아민의 이성질체 혼합물(Ethacure® 300), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸시클로헥산아민)(Clearlink® 1000), 3,3'-디아미노디페닐술폰(33 답손), N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민 및 2,4,6-트리메틸-m-페닐렌디아민이다.
하나 이상의 아민은 아민 성분의 총 중량 기준으로 바람직하게는 20 내지 100 중량%의 비율로, 보다 바람직하게는 30 내지 70 중량%의 비율로, 더욱 더 바람직하게는 35 내지 70 중량%의 비율로 아민 성분에 함유된다.
다성분 수지 시스템의 폴리이소시아네이트 및 아민의 양 비는 바람직하게는 아민의 평균 NH 작용가에 대한 폴리이소시아네이트의 평균 NCO 작용가의 비가 0.3 내지 2.0, 바람직하게는 0.5 내지 1.8, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5, 훨씬 더 바람직하게는 0.7 내지 1.5, 가장 바람직하게는 0.7 내지 1.3이 되도록 선택된다.
상이한 폴리이소시아네이트 및/또는 상이한 아민의 혼합물을 사용하여 경화 속도를 조정할 수 있다. 이 경우, 이들의 양 비는 아민 혼합물의 평균 NH 작용가에 대한 이소시아네이트 혼합물의 평균 NCO 작용가의 비가 0.3 내지 2.0, 바람직하게는 0.5 내지 1.8, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5, 훨씬 더 바람직하게는 0.7 내지 1.5, 가장 바람직하게는 0.7 내지 1.3이 되도록 선택된다.
충전제 및 첨가제
본 발명에 있어서, 다성분 수지 시스템은 다성분 수지 시스템의 성능(풀아웃 값)을 증가시키기 위해 충전제로서 분자체, 특히 제올라이트를 함유한다.
본 발명에 사용된 제올라이트는 합성 또는 천연 제올라이트일 수 있으며 일반적으로 Mn+ x/n [(AlO2)- x(SiO2)y]·zH2O 조성을 특징으로 하며, 여기서 N은 M의 전하, 일반적으로 1 또는 2이고, M은 알칼리 또는 알칼리 토금속의 양이온, 특히 Na+, K+, Ca2+ 및 Mg2+이다.
다음이 제올라이트로 사용될 수 있다:
제올라이트 A (Na12((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O; K12((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O),
제올라이트 X (Na86[(AlO2)86(SiO2)106] · 264 H2O),
제올라이트 Y (Na56[(AlO2)56(SiO2)136] · 250 H2O),
제올라이트 L (K9[(AlO2)9(SiO2)27] · 22 H2O),
모데나이트 (Na8.7[(AlO2)8.7(SiO2)39.3] · 24 H2O),
제올라이트 ZSM 5 (Na0.3H3.8[(AlO2)4.1(SiO2)91.9]),
제올라이트 ZSM 11 (Na0.1H1.7[(AlO2)1.8(SiO2)94.2]). 이들 중에서 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y 및 제올라이트 ZSM 5 및 제올라이트 ZSM 11이 바람직하다.
분자체, 특히 제올라이트는 분말, 과립 물질 또는 페이스트(예를 들어, 피마자유에 분산된 48 내지 50% 분말)로 사용될 수 있다.
합성 제올라이트는 바람직하게는 최대 250 μm, 특히 5 μm 내지 24 μm의 입자 크기를 갖는 입자를 포함하는 합성 제올라이트이다. 합성 제올라이트는 특히 바람직하게는 대략 5 Å 내지 대략 10 Å, 특히 대략 3 Å 내지 대략 4 Å의 공극 크기를 갖는다.
제올라이트 입자의 비표면적(BET)은 바람직하게는 800 m2/g 내지 1000 m2/g이다.
제올라이트의 잔류 수분 함량은 2.5% w/w 미만, 바람직하게는 1.5% w/w 미만이고, 수분 흡수 용량은 22 내지 24% w/w 미만이다.
2종 이상의 상이한 유형의 제올라이트의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.
분자체, 특히 제올라이트는 다성분 수지 시스템의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 35 중량%, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.
분자체를 사용함으로써 경화된 이소시아네이트-아민 기반 화학 앵커 물질의 성능(하중 수준)은 분자체를 함유하지 않는 앵커 물질에 비해 5 내지 10% 증가할 수 있었다.
분자체는 다성분 수지 시스템의 두 성분들 중 하나 또는 두 성분들 모두에 함유될 수 있다.
분자체는 또한 이소시아네이트 성분에 대한 건조제 역할을 할 수 있으므로 이소시아네이트 성분 및 따라서 이소시아네이트 성분을 포함하는 다성분 수지 시스템의 저장 안정성을 개선할 수 있다.
분자체를 건조제로 사용하는 경우, 이소시아네이트 성분은 분자체 또는 이의 적어도 일부를 함유하며, 분자체가 이소시아네이트 성분에 함유되는 최소량은 이소시아네이트 성분의 중량을 기준으로 3 중량%이다. 특히, 추가적인 저장 안정성 증가를 원하는 경우, 분자체는 각 경우에 이소시아네이트 성분의 중량을 기준으로 3 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 3 중량% 내지 5 중량%의 양으로 이소시아네이트 성분에 함유된다.
분자체 이외에, 본 발명에 따른 이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분은 적어도 하나의 충전제 및 적어도 하나의 레올로지 첨가제를 함유하며, 2개의 성분 중 적어도 하나가 충전제 및 레올로지 첨가제를 둘 다 함유하는 것이 본 발명에 필수적이다. 이소시아네이트 성분 및 아민 성분 모두가 각각 적어도 하나의 충전제 및 적어도 하나의 레올로지 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 다성분 수지 시스템의 이소시아네이트 성분과 아민 성분을 혼합하여 제조한 분자체를 포함하는 모르타르 조성물의 총 충전 수준은 모르타르 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 80 중량% 범위, 바람직하게는 35 내지 65 중량% 범위, 보다 바람직하게는 35 내지 60 중량% 범위이다. 모르타르 조성물의 총 충전 수준은 이소시아네이트 성분 및 아민 성분의 총 중량을 기준으로 분자체 및 레올로지 첨가제를 포함하는 충전제의 중량 백분율과 관련된다. 바람직한 실시형태에서, 이소시아네이트 성분의 충전 수준은 이소시아네이트 성분의 총 중량을 기준으로 최대 80 중량%, 바람직하게는 10 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 35 내지 65 중량%이다. 아민 성분의 충전 수준은 각각의 경우 아민 성분의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 최대 80 중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 70 중량%, 더욱 더 바람직하게는 35 내지 65 중량%이다.
무기 충전제, 특히 포틀랜드 시멘트 또는 알루미네이트 시멘트와 같은 시멘트 및 기타 수경화성 무기 물질, 석영, 유리, 강옥, 도자기, 토기, 중정석, 가벼운 스파, 석고, 활석 및/또는 백악 및 이들의 혼합물이 바람직하게 충전제로 사용된다. 무기 충전제는 모래, 분말 또는 성형체의 형태로, 바람직하게는 섬유 또는 볼 형태로 첨가될 수 있다. 유형 및 입자 크기 분포/(섬유) 길이와 관련하여 충전제를 적절하게 선택하여 레올로지 거동, 프레스아웃력, 내부 강도, 인장 강도, 풀아웃력 및 충격 강도와 같은 용도와 관련된 특성을 제어하는데 사용될 수 있다. 특히 적합한 충전제는 표면-처리되지 않은 석영 분말, 미세 석영 분말 및 초미세 석영 분말, 예컨대 Millisil® W3, Millisil® W6, Millisil® W8 및 Millisil® W12, 바람직하게는 Millisil® W12이다. 실란화 석영 분말, 미세 석영 분말 및 초미세 석영 분말도 사용될 수 있다. 이들은 예를 들어, Quarzwerke의 Silbond® 제품 시리즈에서 상업적으로 입수 가능하다. 제품 시리즈 Silbond® EST(에폭시실란으로 개질됨) 및 Silbond® AST(아미노실란으로 처리됨)가 특히 바람직하다. 또한, 일본 Denka의 ASFP 유형(d50 = 0.3 μm) 또는 유형 지정 45(d50 < 0.44 μm), 07(d50 > 8.4 μm), 05(d50 < 5.5 μm) 및 03(d50 < 4.1 μm)의 DAW 또는 DAM과 같은 등급의 산화알루미늄 초미세 충전제와 같은 산화알루미늄 기반 충전제도 가능하다. 또한, Hoffman Mineral의 Aktisil AM 유형(아미노실란으로 처리됨, d50 = 2.2 μm) 및 Aktisil EM(에폭시실란으로 처리됨, d50 = 2.2 μm)의 표면-처리된 미세 및 초미세 충전제가 사용될 수 있다. 충전제는 개별적으로 또는 서로와의 임의의 혼합물로 사용될 수 있다.
유동 특성은 본 발명에 따라 이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분에 사용되는 레올로지 첨가제를 첨가함으로써 조정된다. 적합한 레올로지 첨가제는 다음과 같다: 라포나이트, 벤톤 또는 몬모릴로나이트와 같은 필로실리케이트, 노이부르크 규산토, 발연 실리카, 다당류; 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 또는 폴리우레아 증점제 및 셀룰로오스 에스테르. 습윤제 및 분산제, 표면 첨가제, 소포제 및 탈포제, 왁스 첨가제, 접착 촉진제, 점도 감소제 또는 공정 첨가제도 최적화를 위해 첨가될 수 있다.
이소시아네이트 성분 중 하나 이상의 레올로지 첨가제의 비율은 이소시아네이트 성분의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량%이다. 아민 성분 중 하나 이상의 레올로지 첨가제의 비율은 아민 성분의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%이다.
다성분 수지 시스템의 일 실시형태에서, 이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분은 접착 촉진제로서 적어도 하나의 실란을 함유한다.
실란을 사용함으로써, 시추공 벽과 모르타르 조성물의 가교가 개선되어, 경화된 상태에서 접착력이 증가한다.
적합한 접착 촉진제는 적어도 하나의 Si-결합 가수분해성 기를 갖는 실란의 군으로부터 선택된다. 실란은 이소시아네이트기 또는 아미노기와 같은 Si-결합된 가수분해성 기 외에 추가의 작용기를 포함할 필요가 없다. 그럼에도 불구하고, Si-결합된 가수분해성 기에 추가하여, 실란은 아미노, 머캡토, 에폭시, 이소시아네이토, 알케닐, (메트)아크릴로일, 안하이드라이도 또는 비닐 기와 같은 하나 이상의 동일하거나 상이한 추가 작용기를 포함할 수 있다. Si-결합된 가수분해성 기는 바람직하게는 C1-C7 알콕시기, 매우 특히 바람직하게는 메톡시 또는 에톡시기이다.
적합한 실란은 3-아미노프로필트리알콕시실란, 예컨대 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리에톡시실란; 3-글리시딜옥시프로필트리알콕시실란, 예컨대 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 및 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란; 글리시딜옥시메틸트리메톡시실란; 3-글리시딜옥시프로필메틸디메톡시실란; 비스-(3-트리알콕시실릴프로필) 아민, 예컨대 비스-(3-트리메톡시실릴프로필) 아민 및 비스-(3-트리에톡시실릴프로필) 아민; 3-머캡토프로필트리알콕시실란, 예컨대 3-머캡토프로필트리메톡시실란 및 3-머캡토프로필메틸디메톡시실란; 3-(메트)아크릴로일옥시알킬트리알콕시실란, 예컨대 3-(메트)아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴로일옥시프로필트리에톡시실란; 3-(메트)아크릴로일옥시메틸트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴로일옥시메틸트리에톡시실란 및 3-(메트)아크릴로일옥시프로필메틸디메톡시실란; 알케닐알콕시실란, 예컨대 비닐알콕시실란, 예를 들어 비닐트리메톡시실란 및 비닐트리에톡시실란; 테트라알콕시실란, 예컨대 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란 및 테트라프로폭시실란; 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸-디에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필-트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노에틸-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특히 적합한 실란은 3-아미노프로필트리알콕시실란, 3-글리시딜옥시알킬트리알콕시실란, 비스-(3-트리알콕시실릴프로필) 아민, 3-머캡토프로필트리알콕시실란, 3-(메트)아크릴로일옥시알킬트리알콕시실란, 알케닐알콕시실란, 테트라알콕시실란 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
가장 특히 적합한 실란은 3-글리시독시프로필디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-트리메톡시실릴프로필 메타크릴레이트 및 비닐트리메톡시실란이다.
실란은 다성분 수지 시스템의 총 중량을 기준으로 최대 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 2.5 중량%의 양으로 다성분 수지 시스템에 포함될 수 있다. 실란은 하나의 성분, 즉 이소시아네이트 성분 또는 아민 성분에 완전히 함유되거나 두 성분 사이에서 분리될 수 있으며, 즉 이소시아네이트 성분과 아민 성분 사이에서 분리될 수 있다.
본 발명은 또한 다성분 수지 시스템의 이소시아네이트 성분과 아민 성분을 혼합하여 제조되는 모르타르 조성물에 관한 것이다.
다성분 수지 시스템은 바람직하게는 이소시아네이트 성분 및 아민 성분이 반응-억제 방식으로 별도로 배열되는 2개 이상의 개별 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 또는 필름 파우치에 존재한다.
다성분 수지 시스템의 의도된 사용을 위해, 이소시아네이트 성분과 아민 성분은 별도의 챔버에서 배출되고, 적절한 장치, 예를 들어 정적 혼합기 또는 용해기에서 혼합된다. 그런 다음 이소시아네이트 성분과 아민 성분의 혼합물(모르타르 조성물)이 알려진 주입 장치에 의해 선택적으로 미리 세척된 시추공에 도입된다. 그런 다음 고정할 고정 요소가 모르타르 조성물에 삽입되고 정렬된다. 이소시아네이트 성분의 반응성 구성성분은 중부가에 의해 아민 성분의 아미노기와 반응하여, 모르타르 조성물이 원하는 시간 기간, 바람직하게는 몇 분 또는 몇 시간 내에 환경 조건 하에 경화되도록 한다.
본 발명에 따른 모르타르 조성물 또는 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템은 바람직하게는 건축 목적으로 사용된다. "건축용"이라는 표현은 콘크리트/콘크리트, 강철/콘크리트 또는 강철/강철 또는 상기 재료 중 하나를 다른 광물 재료와 구조적으로 접착하여 콘크리트, 벽돌 및 기타 광물 재료로 구성된 구성요소의 구조적 강화, 건축 물체의 섬유-강화 중합체를 사용한 보강 용도, 콘크리트, 강철 또는 기타 광물 재료로 구성된 표면의 화학적 고정, 특히 앵커 로드, 앵커 볼트, (나사산) 로드, (나사산) 슬리브, 철근, 나사 등과 같은 앵커링 수단 및 건축 요소의 (보강) 콘크리트, 벽돌, 기타 광물 재료, 금속(예를 들어, 강철), 세라믹, 플라스틱, 유리 및 목재와 같은 다양한 기재의 시추공에의 화학적 고정을 의미한다. 가장 특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 모르타르 조성물 및 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템은 앵커링 수단의 화학적 고정에 사용된다.
본 발명은 또한 건축 요소의 화학적 고정을 위해 전술한 바와 같이 사용되는 본 발명에 따른 모르타르 조성물 또는 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템을 시추공의 건축 요소의 화학적으로 고정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 콘크리트/콘크리트, 강철/콘크리트 또는 강철/강철 또는 상기 재료 중 하나와 다른 광물 재료의 구조적 접착, 콘크리트, 벽돌 및 기타 광물 재료로 구성된 구성요소의 구조적 강화, 건축 물체의 섬유-강화 중합체를 사용한 보강 용도, 콘크리트, 강철 또는 기타 광물 재료로 구성된 표면의 화학적 고정, 특히 앵커 로드, 앵커 볼트, (나사산) 로드, (나사산) 슬리브, 철근, 나사 등과 같은 앵커링 수단 및 건축 요소의 (보강) 콘크리트, 벽돌, 기타 광물 재료, 금속(예를 들어, 강철), 세라믹, 플라스틱, 유리 및 목재와 같은 다양한 기재의 시추공에의 화학적 고정에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 방법은 앵커링 수단의 화학적 고정에 매우 특히 바람직하게 사용된다.
본 발명은 또한 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정을 위한 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템 또는 모르타르 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명의 시추공에 대한 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템으로부터 생성된 화학적 앵커의 풀아웃 강도를 개선하기 위한 본 발명에 따른 모르타르 조성물 또는 본 발명에 따른 다성분 수지 시스템의 용도에 관한 것이다. 여기에는 특히 잘 세척된 시추공의 풀아웃 강도 증가가 포함되며, 잘 세척된다는 것은 시추공을 압축 공기로 반복적으로 불어낸 다음 시추공 벽에 붙어 있는 구멍 먼지와 절단을 느슨하게 하기 위해 브러시 아웃한 다음, 압축 공기로 반복해서 불어내는 것을 의미한다.
본 발명은 또한 풀아웃 값을 증가시키기 위한 화학적 고정을 위한 다성분 수지 시스템에서의 분자체의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 실시형태에 기초하여 아래에 더 상세히 설명되지만, 제한적인 의미로 이해되어서는 안 된다.
실시형태
하기 화합물을 사용하여 비교 조성물 및 본 발명에 따른 조성물을 제조하였다:
이소시아네이트 성분 및 아민 성분의 비교 조성 및 본 발명에 따른 조성이 하기 표 1에 개시되어 있다.
[표 1]
비교 모르타르 물질 1을 제조하기 위해, 이소시아네이트 성분 및 아민 성분을 각각 개별적으로 먼저 제조하였다. 이를 위해, 표 1에 제시된 구성성분을 조합하여 스피드 믹서(Hauschild사제 DAC-600)에서 1500 rpm으로 30초 동안 혼합하였다. 이어서 이소시아네이트 성분 및 아민 성분을 서로 조합하고 스피드 믹서에서 1500 rpm에서 30초 동안 혼합하였다. 이러한 방식으로 수득한 모르타르 조성물을 단일 성분 하드 카트리지에 채우고 압출 장치를 사용하여 시추공에 주입하였다.
비교 모르타르 조성물 2 및 본 발명에 따른 모르타르 조성물을 제조하기 위해, 이소시아네이트 성분 및 아민 성분을 각각 먼저 개별적으로 제조하였다. 이러한 목적을 위해, 표 1에 나타낸 구성성분을 조합하고 진공(80 mbar) 하에 용해기(PC Laborsystem GmbH, 8분; 3500 rpm)에서 균질화하여 기포가 없는 페이스트 조성물을 형성하였다. 이어서 이소시아네이트 성분 및 아민 성분을 서로 조합하고 스피드 믹서에서 1500 rpm에서 30초 동안 혼합하였다. 이러한 방식으로 수득한 모르타르 조성물을 각각 하드 카트리지에 채우고 압출 장치를 사용하여 시추공에 주입하였다.
모르타르 조성물로 달성된 결합 응력을 결정하기 위해, 고강도 나사산 앵커 로드 M12가 사용되었으며, 이는 C20/25 콘크리트 슬래브에서 본 발명에 따른 2-성분 모르타르 조성물에 의해 직경 14 mm 및 시추공 깊이 60 mm를 갖는 해머 드릴 시추공에 다웰(dowel)되었다. 기준 결합 응력을 결정하기 위해, 23℃의 온도에서 24시간의 경화 시간 후 밀착 지지로 나사산 앵커 로드를 중앙에서 당겨서 파손 하중을 결정하였다. 평균 파손 하중은 5개 앵커의 결과로부터 결정되었다.
위에서 설명한 모르타르 제형을 사용하여 수득한 결합 응력은 표 1에 열거되어 있다.
3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란이 없는 제형(비교예 1, 실시예 1) 및 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란이 있는 제형(비교예 2, 실시예 2) 모두 2% 제올라이트 분말을 첨가함으로써 대략 10%의 결합 응력의 개선을 나타낸다.

Claims (17)

  1. 2 이상의 평균 NCO 작용가를 갖는 적어도 하나의 지방족 및/또는 방향족 폴리이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 성분, 및 이소시아네이트 기에 대하여 반응성이고 2 이상의 평균 NH 작용가를 갖는 적어도 하나의 아민을 포함하는 아민 성분을 함유하는 다성분 수지 시스템으로서, 단, 다성분 수지 시스템은 폴리아스파르트산 에스테르를 함유하지 않고, 이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분은 적어도 하나의 충전제 및 적어도 하나의 레올로지 첨가제를 포함하고, 이소시아네이트 성분과 아민 성분을 혼합하여 제조된 모르타르 조성물의 총 충전 수준은 30 내지 80 중량% 범위인, 다성분 수지 시스템에 있어서,
    이소시아네이트 성분 및/또는 아민 성분은 추가로 분자체를 함유하는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 분자체가 제올라이트인 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 제올라이트는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템:
    제올라이트 A (Na12((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O; K12((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O),
    제올라이트 X (Na86[(AlO2)86(SiO2)106] · 264 H2O),
    제올라이트 Y (Na56[(AlO2)56(SiO2)136] · 250 H2O),
    제올라이트 L (K9[(AlO2)9(SiO2)27] · 22 H2O),
    모데나이트 (Na8.7[(AlO2)8.7(SiO2)39.3] · 24 H2O),
    제올라이트 ZSM 5 (Na0.3H3.8[(AlO2)4.1(SiO2)91.9]) 및
    제올라이트 ZSM 11 (Na0.1H1.7[(AlO2)1.8(SiO2)94.2]).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분자체는 분말, 입상 물질 또는 페이스트로 존재하는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 분자체는 다성분 수지 시스템의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 60 중량%의 양으로 함유되는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 이소시아네이트 성분 및 아민 성분 모두는 적어도 하나의 충전제 및 적어도 하나의 레올로지 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 이소시아네이트 성분의 충전 수준 및 아민 성분의 충전 수준은 각각의 경우에 이소시아네이트 성분 및 아민 성분의 총 중량을 기준으로 각각 10 내지 70 중량%인 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리이소시아네이트 및 아민이 아민의 평균 NH 작용가에 대한 폴리이소시아네이트의 평균 NCO 작용가의 비는 0.3 내지 2.0인 양 비로 존재하는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이소시아네이트 성분은 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및/또는 2,6-톨루일렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 수소화 크실릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 디페닐렌 메탄-2,4'- 및/또는 -4,4'-디이소시아네이트, 트리페닐메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트, 비스- 및 트리스-(이소시아네이토알킬)-벤젠, 톨루엔 및 크실렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향족 폴리이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이소시아네이트 성분은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 트리메틸 HDI(TMDI), 펜탄 디이소시아네이트(PDI) 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트(MPDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,3- 및 1,4-비스(이소시아네이토메틸)시클로헥산(H6XDI), 비스(이소시아네이토메틸)노르보르난(NBDI), 3(4)-이소시아네이토메틸-1-메틸-시클로헥실 이소시아네이트(IMCI) 및 4,4'-비스(이소시아네이토시클로헥실)메탄(H12MDI), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 지방족 폴리이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 총 충전 수준은 다성분 수지 시스템의 총 중량을 기준으로 35 내지 65 중량% 범위인 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 이소시아네이트 기에 반응성인 아민은 4,4'-메틸렌-비스[N-(1-메틸프로필)페닐아민], 6-메틸-2,4-비스(메틸티오)페닐렌-1,3-디아민과 2메틸-4,6-비스(메틸티오)페닐렌-1,3-디아민의 이성질체 혼합물, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸시클로헥산아민), 3,3'-디아미노디페닐술폰, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민 및 2,4,6-트리메틸-m-페닐렌디아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 2-성분 수지 시스템인 것을 특징으로 하는, 다성분 수지 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 다성분 수지 시스템의 이소시아네이트 성분과 아민 성분을 혼합하여 제조된 모르타르 조성물.
  15. 건축 요소를 시추공에 화학적으로 고정(fastening)하는 방법으로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 다성분 수지 시스템 또는 제14항에 따른 모르타르 조성물이 화학적 고정에 사용되는, 방법.
  16. 화학적 앵커의 풀아웃 값을 증가시키기 위한 화학적 고정을 위한 이소시아네이트 아민 부가물을 기반으로 하는 다성분 수지 시스템에서의 분자체의 용도.
  17. 광물 기재에서 건축 요소의 화학적 고정을 위한, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 다성분 수지 시스템 또는 제14항에 따른 모르타르 조성물의 용도.
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