PL224336B1

PL224336B1 - Kompozycja ładunku klejowego, zwłaszcza do mocowania prętów kotwiowych

Info

Publication number: PL224336B1
Application number: PL408049A
Authority: PL
Inventors: Lilianna Biskupska
Original assignee: Pcc Prodex Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2016-12-30
Also published as: PL408049A1; WO2015167349A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja ładunku klejowego, składająca się z układu dwóch komponentów oraz jej zastosowanie do mocowania elementów w miejscach, gdzie wymagana jest duża wytrzymałość spoiny klejowej na wyrywanie. Kompozycja charakteryzuje się tym, że komponent pierwszy w postaci plastycznej masy zawiera 6 - 35% wag. glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1400-1800 i lepkości dynamicznej 250 mPa • s przy 25°C; 7 - 25% wag. reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500 - 800 i lepkości dynamicznej 250 mPa • s przy 25°C; 6 - 20% wag. reaktywnego poliolu polieterowego; 0,01 - 6% wag. katalizatora; 5 - 80% wag. wypełniacza mineralnego, zaś komponent drugi zawiera związek izocyjanianowy.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja ładunku klejowego, zwłaszcza do mocowania prętów kotwiowych.

W stanie techniki znane są ładunki klejowe do mocowania prętów kotwiowych, gdzie stosuje się układ żywic na osnowie poliuretanu, zawierający odpowiednią mieszaninę komponentu poliizocyjnianowego. Ładunki te mają postać łatwo zniszczalnych, szczelnych pojemników, w których dwa komponenty są oddzielone od siebie. W trakcie mocowania kotwi ładunki ulegają zniszczeniu, a komponenty mieszając się ze sobą ulegają utwardzaniu i wiążą się ze ścianami otworów kotwiowych.

W zgłoszeniu patentowym US 4525103 ujawniono sposób mocowania kotwi w otworach wiertniczych, gdzie do mocowania kotew stosuje się dwuskładnikowy nabój, składający się z dwóch części. Jedna część naboju jest wypełniona komponentem poliizocyjanowym, a druga część naboju zawiera komponent hydroksylowy. Komponent poliizocyjanianowy stanowi prepolimer, który jest wynikiem połączenia poliizocyjanianu z jednym lub więcej dwufunkcyjnym polioliem długołańcuchowym o masie cząsteczkowej w zakresie 80-5000. Ze względu na konieczność utrzymywania niskiej lepkości prepolimeru, stosuje się poliole o niskiej masie cząsteczkowej tak, by lepkość uzyskanego prepolimeru po zmieszaniu poliizocyjanianu i poliolu wynosiła poniżej 10000 mPa*s. Średnia wytrzymałość na wyrywanie kotwi z tak otrzymanych ładunków o wymiarach ok. 260 mm długości i średnicy 24 mm - po 24 godz. wynosi około 20 ton.

Patent polski PL 173 938 ujawnia sposób mocowania kotwi w otworze wiertniczym z zastosowaniem układu żywic na osnowie poliuretanu, przy czym układ ten składa się ze składnika izocyjanianowego (a) i ze składnika poliolowego (b) a do składników (a) i/lub (b) dołączane są środki pomocnicze i dodatkowe, zaś składnik poliolowy zawiera niedomiarowy udział pierwszo- lub drugorzędowych dwu- lub wieloamin. Na krótko przed wprowadzeniem do otworu kotwiowego konieczne jest zmieszanie obu składników. Mieszanina samorzutnie zwiększa swą lepkość do konsystencji żelowatej, a następnie utwardza się z opóźnieniem w otworze wiertniczym. Jako składnik izocyjanianowy stosuje się na przykład PMDI.

Patent amerykański US 4171419 ujawnia dwuczęściowy nabój do mocowania prętów w otworach zawierający komponent poliizocyjanianowy w jednej części i komponent poliolowy w drugiej części, przy czym komponent poliizocyjaninowy zawiera aromatyczny poliizocyjanian lub mieszaninę aromatycznych poliizocyjanianów, natomiast komponent poliolowy zawiera trzeciorzędowy azot aminowy oraz ma masę cząsteczkową od ok. 119 do 3000 lub mieszaninę polioli zawierającą co najmniej jeden taki poliol. Komponent poliizocyjanowy umieszczony jest na zewnątrz ładunku klejowego. Średnia wytrzymałość na wyrywanie kotwi z tak otrzymanych ładunków o wymiarach ok. 600 mm i średnicy 16 mm nie przekracza ton.

Właściwości robocze dotychczas stosowanych ładunków klejowych ograniczają możliwość ich stosowania. Dla uzyskania właściwej konsystencji ładunku klejowego, pozwalającej na aplikację w otworze kotwowym wymagane jest stosowanie jedynie polioli o niskiej masie cząsteczkowej, albo zmieszanie komponentów ładunku klejowego tuż przed mocowaniem kotwi.

Poza tym, w górnictwie, gdzie zazwyczaj pręty kotwowe mocuje się w zawilgoconych górotworach, ładunki żywiczne podatne są na kawitacyjne działanie wód kopalnianych. Obecność wilgoci powoduje osłabienie łączenia skała-ładunek klejowy, a tym samym zmniejszenie przyczepności prętów kotwowych. Oprócz tego, uzyskiwane parametry wytrzymałości na wyrywanie kotwi mocowanych za pomocą ładunków klejowych znanych ze stanu techniki uniemożliwiają stosowanie ich w górotworach, gdzie występuje duży ruch tektoniczny, albo w wyrobiskach położonych na dużej głębokości.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie dwukomponentowej kompozycji ładunku klejowego, gdzie kompozycja jest łatwa w aplikacji, odporna na działanie wilgoci i odporna na duże siły wyrywania mocowanych za jej pomocą elementów, zwłaszcza prętów kotwiowych, w górotworach występuje duży ruch tektoniczny, i/lub w wyrobiskach położonych na dużej głębokości.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja ładunku klejowego, składająca się z układu dwóch komponentów, charakteryzująca się tym, że komponent pierwszy w postaci plastycznej masy zawiera:

6- 35% wag. glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1400-1800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s przy 25°C

7- 25% wag. reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500-800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s przy 25°C

6-20% wag. reaktywnego poliolu polieterowego

PL 224 336 B1

0,01-6% wag. katalizatora, który stanowi emulsję polimeru reaktywnej aminy o rzędowości 2 lub 3.

5- 80% wag. wypełniacza mineralnego, zaś komponent drugi zawiera związek izocyjanianowy wybrany z grupy obejmującej polimeryczny diizocyjanian difenylometanu lub 4,4'-dizocyjanian difenylometanu albo ich mieszaninę.

Korzystnie, w kompozycji według wynalazku wypełniaczem mineralnym jest tlenek krzemu, szczególnie korzystnie tlenek krzemu (IV).

Zawarty w komponencie pierwszym reaktywny poliol polieterowy jest w postaci dyspersji w poliolu bazowym i jest dostępny handlowo.

W kompozycji według wynalazku komponentem drugim jest polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI) lub 4,4'-diizocyjanian difenylometanu (MDI), albo mieszanin obu związków izocyjanianowych, korzystnie w stosunku. 1:2, 0,5:2

Korzystnie, w kompozycji według wynalazku stosunek komponentu pierwszego do komponentu drugiego wynosi od 100:20 do 100:70. Umożliwia to dostosowanie czasu i siły utwardzenia do obciążeń dynamicznych, jakie są wymagane dla mocowanego elementu.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest dwukomponentowy ładunek klejowy, stanowiący łatwo zniszczalny pojemnik, gdzie oba komponenty umieszczone są osobno charakteryzujący się tym, że komponent pierwszy w postaci plastycznej masy zawierający

7- 25% reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500-800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s przy 25°C

6-20% wag. reaktywnego poliolu polieterowego

5-80% wag. wypełniacza mineralnego umieszcza się w foliowym rękawie, wewnątrz którego, w szczelnym pojemniku znajduje się komponent drugi, który stanowi związek izocyjanianowy, przy czym oba komponenty w chwili zmieszania reagują ze sobą z równoczesnym sieciowaniem spoiny klejowej, której wytrzymałość na wyrywanie mocowanych elementów wynosi do 200 ton, korzystnie 150-200 ton.

Przedmiotem wynalazku jest także zastosowanie dwukomponentowego ładunku klejowego według wynalazku do mocowania elementów w miejscach, gdzie wymagana jest wytrzymałość spoiny klejowej na wyrywanie do 200 ton, korzystnie 150-200 ton oraz do mocowania prętów kotwiowych, w górotworach gdzie występuje duży ruch tektoniczny i/lub wyrobiskach położonych na dużej głębokości.

Wprowadzony do otworu ładunek klejowy według wynalazku jest rozrywany przez element mocujący, na przykład kotwę, albo kołek, który wwiercany jest do tego otworu. Wówczas, w trakcie mocowania elementu następuje mieszanie się obu komponentów ładunku klejowego z równoczesnym sieciowaniem spoiny klejowej. Spoina klejowa utwardza się, osiągając wytrzymałość na wyrywanie mocowanych elementów do 200 ton, korzystnie 150-200 ton. Ładunek klejowy według wynalazku jest odporny na działanie wilgoci, a obecność wody nie powoduje pogorszenia właściwości adhezyjnych elementu mocowanego za pomocą ładunku klejowego według wynalazku.

Układ komponentów ładunku klejowego według wynalazku jest taki, że pierwszy komponent stanowi większą część całego ładunku i ma postać plastycznej masy, dlatego łatwo można umieścić wewnątrz tego komponentu pojemnik ze związkiem izocyjanianowym. Ponadto, ładunek klejowy według wynalazku nie twardnieje w trakcie przechowywania, zachowując swoje plastyczne właściwości. Dzięki temu ładunek klejowy można w łatwy sposób aplikować w otwory o różnej średnicy. Ładunek klejowy według wynalazku zachowuje swoje właściwości plastyczne do czasu, kiedy w trakcie mocowania elementu następuje mieszanie się komponentów ładunku i sieciowanie spoiny klejowej p o wodujące utwardzenie ładunku klejowego. Dlatego też ładunek klejowy według wynalazku może być przygotowywany wcześniej i składowany bez pogorszenia się jego właściwości adhezyjnych. Ta cecha ładunku klejowego sprawia, że znacząco skraca się czas montażu elementów, zwłaszcza w przypadku mocowania wielu elementów na dużych powierzchniach.

Element mocowany przy pomocy ładunku klejowego według wynalazku charakteryzuje się dużą absorpcją energii obciążenia dynamicznego, wysoką nośnością mocowanych elementów i możliwością przenoszenia dużych przemieszczeń i deformacji.

Takie właściwości ładunku klejowego sprawiają, że ładunek klejowy według wynalazku może być stosowany do mocowania elementów, w warunkach, gdzie wymagane jest mocowanie elementów

PL 224 336 B1 o dużej wytrzymałości na wyrywanie. Jest to szczególnie ważne, w przypadku mocowania prętów kotwiowych, w górotworach, gdzie występuje duży ruch tektoniczny i/lub wyrobiskach położonych na dużej głębokości, gdzie pożądana jest duża wytrzymałość na wyrywanie mocowanych elementów.

Wynalazek jest przedstawiony bliżej w przykładach wykonania, które nie ograniczają jego zakresu.

P r z y k ł a d 1

Przygotowanie komponentu pierwszego:

W temperaturze 25°C oraz wilgotności względnej otoczenia do 50% wymieszano:

Ilość [g]	Składnik
68	glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1500 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
164	reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 700 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
154	reaktywnego poliolu polieterowego
64	Katalizatora: emulsji polimeru reaktywnej aminy

do powstałej mieszaniny dodano 550 g wypełniacza w postaci tlenku krzemu (IV) i mieszano przez około 10 min, do czasu uzyskania jednorodnej masy o konsystencji plasteliny.

Przygotowanie komponentu drugiego:

Do rurki szklanej o długości 430 mm i średnicy wewnętrznej 10,5 mm wlano polimeryczny diizocyjanian difenylometanu, następnie zamknięto rurkę.

Przygotowanie ładunku klejowego:

Do foliowego rękawa z folii poliamidowej o długości 450 mm i średnicy 24 mm zamkniętego z jednej strony metalowym klipsem załadowano komponent pierwszy do około ¾ objętości rękawa, następnie wewnątrz rękawa umieszczono centralnie rurkę z komponentem drugim, po czym dopełniono resztę rękawa pozostałą masą komponentu pierwszego i zamknięto drugi koniec rękawa metalowym klipsem.

W wywiercony w ścianie kopalni otwór kotwiowy o średnicy około 26 mm i długości 50 cm, wypełniony uprzednio odpowiednią ilością ładunków klejowych, wwiercono kotwę za pomocą wiertarki. Po upływie ok. 10 minut zbadano wytrzymałość na wyrywanie zamocowanej kotwy. Uzyskano wytrzymałość na wyrywanie zamocowanej kotwy ok. 150 ton.

P r z y k ł a d 2

Przygotowanie komponentu pierwszego:

W temperaturze 25°C oraz wilgotności względnej otoczenia do 50% wymieszano:

Ilość [g]	Składnik
200	glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
70	reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
182	reaktywnego poliolu polieterowego
38	Katalizatora: emulsji polimeru reaktywnej aminy

do powstałej mieszaniny dodano 510 g wypełniacza w postaci tlenku krzemu (IV) i mieszano przez około 10 min, do czasu uzyskania jednorodnej masy o konsystencji plasteliny.

Przygotowanie komponentu drugiego:

Do rurki szklanej o długości 450 mm i średnicy wewnętrznej 11 mm wlano polimeryczny diizoc yjanian difenylometanu, następnie zamknięto rurkę.

Przygotowanie ładunku klejowego:

PL 224 336 B1

P r z y k ł a d 3

Przygotowanie komponentu pierwszego:

W temperaturze 25°C oraz wilgotności względnej otoczenia do 50% wymieszano:

Ilość [g]	Składnik
341	glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1400 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
254	reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
173	reaktywnego poliolu polieterowego
38	Katalizatora: emulsji polimeru reaktywnej aminy

do powstałej mieszaniny dodano 194 g wypełniacza w postaci tlenku krzemu (IV) i mieszano przez około 10 min, do czasu uzyskania jednorodnej masy o konsystencji plasteliny.

Przygotowanie komponentu drugiego:

Przygotowanie ładunku klejowego:

W wywiercony w ścianie kopalni otwór kotwiowy o średnicy około 26 mm i długości 50 cm, wypełniony uprzednio odpowiednią ilością ładunków klejowych, wwiercono kotwę za pomocą wiertarki. Po upływie ok. 10 minut zbadano wytrzymałość na wyrywanie zamocowanej kotwy. Uzyskano wytrzymałość na wyrywanie zamocowanej kotwy ok. 170 ton.

P r z y k ł a d 4

Przygotowanie komponentu pierwszego:

W temperaturze 25°C oraz wilgotności względnej otoczenia do 50% wymieszano:

Ilość [g]	Składnik
100	glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1600 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
200	reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
150	reaktywnego poliolu polieterowego
10	Katalizatora: emulsji polimeru reaktywnej aminy

do powstałej mieszaniny dodano 540 g wypełniacza w postaci tlenku krzemu (IV) i mieszano przez około 10 min, do czasu uzyskania jednorodnej masy o konsystencji plasteliny.

Przygotowanie komponentu drugiego:

Przygotowanie ładunku klejowego:

PL 224 336 B1

W wywiercony w ścianie kopalni otwór kotwiowy o średnicy około 26 mm i długości 50 cm, wypełniony uprzednio odpowiednią ilością ładunków klejowych, wwiercono kotwę za pomocą wiertarki. Po upływie ok. 10 minut zbadano wytrzymałość na wyrywanie zamocowanej kotwy. Uzyskano wytrzymałość na wyrywanie zamocowanej kotwy ok. 200 ton.

P r z y k ł a d 5

Przygotowanie komponentu pierwszego:

W temperaturze 25°C oraz wilgotności względnej otoczenia do 50% wymieszano:

Ilość [g]	Składnik
180	glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1500 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
150	reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 700 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
125	reaktywnego poliolu polieterowego
20	Katalizatora: emulsji polimeru reaktywnej aminy

do powstałej mieszaniny dodano 525 g wypełniacza w postaci tlenku krzemu (IV) i mieszano przez około 10 min, do czasu uzyskania jednorodnej masy o konsystencji plasteliny.

Przygotowanie komponentu drugiego:

Do rurki szklanej o długości 430 mm i średnicy wewnętrznej 11 mm wlano mieszaninę polimerycznego diizocyjanianu difenylometanu z 4,4'-diizocyjanianem difenylometanu w stosunku 1:2, następnie zamknięto rurkę.

Przygotowanie ładunku klejowego:

P r z y k ł a d 6

Przygotowanie komponentu pierwszego:

W temperaturze 25°C oraz wilgotności względnej otoczenia do 50% wymieszano:

Ilość [g]	Składnik
120	glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1600 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
165	reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s
185	reaktywnego poliolu polieterowego
30	Katalizatora: emulsji polimeru reaktywnej aminy

do powstałej mieszaniny dodano 500 g wypełniacza w postaci tlenku krzemu (IV) i mieszano przez około 10 min, do czasu uzyskania jednorodnej masy o konsystencji plasteliny.

Przygotowanie komponentu drugiego:

Do rurki szklanej o długości 430 mm i średnicy wewnętrznej 11 mm wlano polimeryczny diizoc yjanian difenylometanu, następnie zamknięto rurkę.

Przygotowanie ładunku klejowego:

Do foliowego rękawa z folii poliamidowej o długości 450 mm i średnicy 24 mm zamkniętego z jednej strony metalowym klipsem załadowano komponent pierwszy do około ¾ objętości rękawa, następnie wewnątrz rękawa umieszczono centralnie rurkę z komponentem drugim, po czym dopełnioPL 224 336 B1 no resztę rękawa pozostałą masą komponentu pierwszego i zamknięto drugi koniec rękawa metalowym klipsem.

Claims

1. Kompozycja ładunku klejowego, składająca się z układu dwóch komponentów, znamienna tym, że komponent pierwszy w postaci plastycznej masy zawiera

6- 35% wag. glikolu polipropylenowo-polietylenowego o masie cząsteczkowej 1400-1800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s przy 25°C;

7- 25% wag. reaktywnego polioksyalkilenowanego glikolu propylenowego o masie cząsteczkowej 500-800 i lepkości dynamicznej 250 mPa*s przy 25°C;

6-20% wag. reaktywnego poliolu polieterowego;

0,01-6% wag. katalizatora, który stanowi emulsję polimeru reaktywnej aminy o rzędowości 2 lub 3;

5-80% wag. wypełniacza mineralnego;

zaś komponent drugi zawiera związek izocyjanianowy wybrany z grupy obejmującej polimeryczny diizocyjanian difenylometanu lub 4,4'-dizocyjanian difenylometanu albo ich mieszaninę.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wypełniacz mineralny stanowi tlenek krzemu, korzystnie tlenek krzemu (IV).

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że stosunek komponentu pierwszego do komponentu drugiego wynosi od 100:20 do 100:70.

4. Dwukomponentowy ładunek klejowy, stanowiący łatwo zniszczalny pojemnik, gdzie oba komponenty umieszczone są osobno, znamienny tym, że zawiera kompozycję określoną w zastrz. 1, przy czym komponent pierwszy, umieszony jest w foliowym rękawie, wewnątrz którego, w szczelnym pojemniku znajduje się komponent drugi i oba komponenty w chwili zmieszania reagują ze sobą z równoczesnym usieciowaniem spoiny klejowej, której wytrzymałość na wyrywanie mocowanych elementów wynosi do 200 ton, korzystnie 150-200 ton.

5. Zastosowanie dwukomponentowego ładunku klejowego z zastrz. 4 do mocowania elementów w miejscach, gdzie wymagana jest wytrzymałość spoiny klejowej na wyrywanie do 200 ton, korzystnie 150-200 ton.

6. Zastosowanie dwukomponentowego ładunku klejowego z zastrz. 4 do mocowania prętów kotwiowych, w górotworach, gdzie występuje duży ruch tektoniczny i/lub wyrobiskach położonych na dużej głębokości.