DE19529598A1 - Verankerungspatrone zur Befestigung einer Ankerstange o. dgl. und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verankerungspatrone zur Befestigung einer Ankerstange o. dgl. in einem Bohrloch, bestehend aus einem rohrförmigen Aufnahmebehälter aus einem nach dem Einsetzen, der Verankerungspatrone in ein Bohrloch durch Eintreiben der Ankerstange zer­ störbarem Material, beispielsweise Glas, Keramik o. dgl. und im Aufnahmebehälter ein fließfähi­ ges, durch Beimengen eines Härters aushärtbares Harz und Füllstoffkörper, vorzugsweise Glas­ kügelchen, vorgesehen sind, wobei der Härter in mikroverkapselter Form vorgesehen ist, d. h., der Härter in Mikrokapseln eingeschlossen ist, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung.

Verankerungspatronen sind in zahlreichen verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden (DE 39 22 050 A1; DE 38 36 194 A1; DE 38 07 266 A1; DE 37 40 813 A1; DE 34 42 383 A1; DE 34 11 253 A1; GB 22 41 759; US 47 06 806; SU 893 144; DE 41 32 625 A1).

Zahlreichen Ausführungsformen dieser bekannt gewordenen Verankerungspatronen ist gemein­ sam, daß zwei oder mehrere voneinander getrennte Behälter vorhanden sind, um die einzelnen Komponenten vorerst getrennt zu halten, z. B. durch ein Innen- und Außenrohr oder durch eine Trennschicht in einem Außenrohr. Beim bestimmungsgemäßen Einsatz dieser Verankerungspa­ tronen muß die Ankerstange o. dgl. beim Setzen gedreht werden, damit die nach der Zerstörung des Aufnahmebehälters zusammentreffenden Komponenten intensiv vermischt werden. An der Ankerstange sind daher stirnseitig geeignete Formen auszubilden, die einen solchen Mischvor­ gang begünstigen. Da das Drehen der Ankerstange beim Setzen unabdingbar notwendig ist, kön­ nen nur symmetrische Ankerstangen oder andere symmetrische Befestigungsmittel verwendet werden.

Bekannt sind ferner Verankerungspatronen für eine Schlagmontage, bei der die Härter und Harzkomponenten in einem Rohrkörper durch eine Trenn- oder Dichtschichte voneinander ge­ trennt sind. Nachteilig ist hier, daß die Härterkomponente immer einseitig angeordnet werden muß. Eine sandwichartige Anordnung von Härter und Harz wäre an sich technisch machbar, je­ doch aus Kosten- und Funktionsgründen nicht sinnvoll, da die Schlagmontage durch die hier notwendig einzusetzenden Feststoffpartikel in den Trennschichten nicht mehr möglich wird. Die einseitige Anordnung der Härterkomponente bringt weiterhin eine Gefahr bei der Anwendung auf der Baustelle mit sich. Es muß nämlich darauf geachtet werden, daß die Härterkomponente immer auf der Oberseite liegt und beim Setzen der Ankerstange u. dgl. durch das Harz hindurch­ getrieben wird, um so eine ausreichende Durchmischung der einzelnen Komponenten zu ermög­ lichen. Wird die Verankerungspatrone mit der Seite des Härters voraus in das Bohrloch gesteckt, so wird beim Setzvorgang das Durchmischen der Einzelkomponenten beeinträchtigt, so daß die Ankerstange bzw. das Befestigungselement nur geringe Lasten übertragen kann, ohne daß dies vom Anwender beim Setzvorgang bemerkt oder festgestellt werden kann.

Es ist auch bekannt, zur Verankerung eines Befestigungselementes in Betonbauteilen (DE 29 10 083 A1) einen rohrförmigen Behälter aus einem durch Stauchung in Längsrichtung aufreißbaren Material zu verwenden, nämlich aus einem wendelförmig gewickelten Kartonrohr, dessen eine Stirnseite mit einem als Spritzkolben dienenden Deckel verschlossen ist und dessen andere Stirn­ seite mit einem aufreißbaren Verschluß versehen ist. In diesem Behälter ist ein Harz unterge­ bracht und Mikrokapseln, die einen Härter beinhalten. Dieser rohrförmige Behälter wird an der Mündungsöffnung einer Bohrung angesetzt, in der das zu verankernde Befestigungselement festlegbar ist, das drehend mittels einer Bohrmaschine durch diesen rohrförmigen Behälter durchgestoßen wird, wobei das Harz und der mikroverkapselte Härter in die Bohrung durch das zu verankernde und sich drehende Befestigungselement hineingedrückt und gleichzeitig intensiv vermischt werden. Durch die intensive Vermischung durch das sich drehende Befestigungsele­ ment werden die den Härter enthaltenden Mikrokapseln gleichmäßig im Harz verteilt und auf­ gerissen.

Der Anteil des mikroverkapselten Härters bezogen auf die Harzmenge ist relativ klein. Aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Gewichte von Harz einerseits und mikroverkapseltem Härter andererseits ist nicht ausgeschlossen, daß sich der mikroverkapselte Härter innerhalb des Harzes lokal begrenzt anhäuft, vor allem dann, wenn die Verankerungspatrone längere Zeit und evtl. unter ungünstigen thermischen Bedingungen gelagert werden muß. Wird das zu verankernde Be­ festigungselement beim Setzen gedreht, so wird trotzdem der innerhalb des Harzes evtl. lokal angehäufte mikroverkapselte Härter gleichmäßig im Harz verteilt.

Würde eine solche Verankerungspatrone für eine Schlagmontage verwendet, so ist beim Eintrei­ ben des Befestigungselementes oder einer Ankerstange nicht gewährleistet, daß sich der mikro­ verkapselte Härter unter solchen Voraussetzungen gleichmäßig im Harz verteilen kann mit der Folge, daß das Befestigungselement oder die Ankerstange im Bohrloch nicht hinreichend festge­ halten ist und nur in beschränktem Umfang belastet werden kann, was jedoch beim Setzvorgang nicht bemerkt würde.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Verankerungspatrone insbesondere für Schlagmontage zu schaffen, bei welcher ebenfalls mikroverkapselter Härter verwendet wird, diese Verankerungspatrone jedoch so auszugestalten, daß trotz des geringen Anteiles an mikroverkapseltem Härter bezogen auf das vorhandene Harz eine möglichst gleichmäßige Ver­ teilung des Härters im Bohrloch und im Harz sichergestellt ist, um damit die volle Belastbarkeit des zu setzenden Befestigungselementes oder der zu setzenden Ankerstange zu gewährleisten. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß zumindest der überwiegende Anteil des mikrover­ kapselten Härters der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln an der Wand des Aufnahmebehäl­ ters festgelegt ist.

Ist nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal zumindest der überwiegende Anteil des mikroverkapselten Härters, der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln an der Innenwand des Aufnahmebehälters festgelegt, so ist der mikroverkapselte Härter nicht nur gegen mechanische Einflüsse während der Lagerung und des Transportes bzw. des bestimmungsgemäßen Einsatzes der Verankerungspatrone geschützt, sondern auch gegen Temperatureinflüsse. Solche Härter sind temperaturempfindlich und können bei allzu intensiver und allzu langer Wärmeeinwirkung hinsichtlich der für sie wesentlichen Eigenschaften erheblich beeinträchtigt werden.

Eine andere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß zumindest der überwiegende Teil des mikroverkapselten Härters, der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln an der Außenwand des Aufnahmebehälters festgelegt ist. Hier ist zwar der mikroverkapselte Härter eher äußeren Ein­ flüssen ausgesetzt, doch ist die Herstellung einer solchen Verankerungspatrone einfacher, was noch im folgenden erläutert werden wird.

Da der Ringspalt zwischen der Wandung eines Bohrloches und dem äußeren Mantel einer Ver­ ankerungspatrone nicht allzugroß sein soll und andererseits darauf Bedacht genommen werden muß, daß sich nicht nur der mikroverkapselte Härter, sondern auch die Füllstoffkörper möglichst gleichmäßig innerhalb des Ringspaltes verteilen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfin­ dung vorgesehen, daß der Durchmesser der Füllstoffkörper auf die Breite des von der Außen­ wand der Verankerungspatrone und der Wand des sie aufnehmenden Bohrloches begrenzten Ringspaltes abgestimmt ist und max. 1/3 der Breite dieses Ringspaltes beträgt.

Das Verfahren zur Herstellung einer solchen Verankerungspatrone sieht vor, daß die Innenwand des rohrförmigen Aufnahmebehälters vorerst mit Harz benetzt wird und an diese Harzschichte der rieselfähige microverkapselte Härter angelegt und anschließend der verbliebene Hohlraum des Aufnahmebehälters mit dem restlichen Harz und mit Füllstoffkörper aufgefüllt und dann verschlossen wird. Dies, wenn die den Härter beinhaltenden Mikrokapseln an der Innenseite des Aufnahmebehälters festgelegt werden. Eine andere Verfahrensmöglichkeit sieht vor, daß der Aufnahmebehälter vorerst mit fließfähigem Harz und mit Füllstoffkörpern gefüllt und anschlie­ ßend verschlossen wird. Der so befüllte und verschlossene Aufnahmebehälter wird dann in ein aushärtbares Harz getaucht und anschließend in ein in einem Wirbelbett schwebende, mikrover­ kapselte Härter eingebracht. Die in diesem Wirbelbett frei schwebenden Mikrokapseln legen sich dann an der beschichteten Außenwand an. Zweckmäßigerweise werden hiefür Harze verwendet, die durch Lichteinfluß aushärtbar sind. Das ersterwähnte Verfahren ist zwar aufwendig, doch werden dadurch Verankerungspatronen erhalten, deren mikroverkapselte Härter sowohl gegen mechanische wie auch gegen thermische Einflüsse geschützt ist. Das zweiterwähnte Verfahren ist in der Durchführung einfacher, doch ist die Anordnung des mikroverkapselten Härters an der Außenwand des Aufnahmebehälters nicht ganz ohne Probleme.

Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Verankerungspatrone wird zuerst der Mantel derselben mit dem außen anhaftenden microverkapselten Härter an die Bohrlochwand gepreßt, wobei die Microkapseln aufgebrochen und zerstört werden, wodurch der von der Mikrokapsel beinhaltende Härter freigelegt wird. Die Harz-Füllstoffkomponente wird mit der durch Schläge zu setzenden Ankerstange in Richtung Bohrlochgrund getrieben und kann dann durch den Ring­ spalt zwischen Befestigungselement (Ankerstange) und Bohrlochwand hindurch nach oben stei­ gen, dabei wird durch die gleichmäßige Härterverteilung an der gesamten Bohrlochwand eine intensive und gleichmäßige Durchmischung aller Komponenten erzielt, ohne daß die Anker­ stange dabei gedreht werden muß. Ist der mikroverkapselte Härter an der Innenseite des Auf­ nahmebehälters festgelegt, so werden beim Eintreiben der Ankerstange bzw. eines anders gearte­ ten Befestigungselementes die Mikrokapseln ebenfalls aufgebrochen und zerstört mit den vor­ stehend erwähnten Folgen.

Das erfindungsgemäße Herstellverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß keine weiteren Stoffe, außer den für die Funktion der Verankerung notwendigen für den Aufbau der Verankerungspa­ trone erforderlich sind. Der einseitig verschlossene rohrförmige Aufnahmebehälter wird mit der erforderlichen Harzmenge gefüllt, der Aufnahmebehälter steht dabei aufrecht, so daß eine einfa­ che Harzdosierung möglich ist. Durch Drehen und seitliches Kippen des Aufnahmebehälters wird dann erreicht, daß das Harz an der Innenwand bis auf ca. 80-90% der jeweiligen Höhe die Wand benetzt. Die rieselfähigen, den Härter umschließenden Mikrokapseln werden eingefüllt. Durch Drehen des Aufnahmebehälters werden die Microkapseln an der gesamten Innenwand mehr oder weniger gleichmäßig verteilt und durch die Haftfähigkeit des Harzes eingebunden. Dann wird der Aufnahmebehälter wieder aufrecht gestellt und nun werden die Füllkörper zuge­ geben und anschießend der Aufnahmebehälter verschlossen. Handelt es sich beim Aufnahme­ behälter um ein Glasrohr, so wird die offene Seite verschmolzen. Das andere vorstehend er­ wähnte Verfahren sieht vor, daß der bereits mit fließfähigem Harz und Füllkörpern befüllte und verschlossene Aufnahmebehälter in ein beispielsweise lichthärtendes Harz eingetaucht wird. Da­ durch wird die Außenwand oder Außenseite des Aufnahmebehälters mit klebrigem Harz be­ schichtet. Die Mikrokapseln, die den Härter umschließen, werden in einem Wirbelbett in Schwebe gehalten. In dieses Wirbelbett aus microverkapseltem Härter wird nun der harzbe­ schichtete Aufnahmebehälter eingebracht. Die Mikrokapseln, die den Härter umschließen, haften an der äußeren Harzschichte an. Diese Harzschichte härtet in der Folge aus.

Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsvarianten der Verankerungspatro­ ne gemäß der Erfindung. Fig. 1 zeigt eine Verankerungspatrone, die nach dem ersterwähnten Verfahren hergestellt ist, Fig. 2 eine Verankerungspatrone, die nach dem zweitgeschilderten Verfahren gefertigt wurde.

In einem verschlossenen Glasrohr 1 sind an dessen Innenwand die Mikrokapseln 2 mit dem von ihnen aufgenommenen Härter festgelegt. Das Rohr 1 ist mit fließfähigem Harz 4 gefüllt, in dem sich die Füllkörper 3, beispielsweise kleine Glaskügelchen, befinden.

Fig. 2 zeigt die Verankerungspatrone, bei der die Mikrokapseln 2 mit dem von ihnen umschlos­ senen Härter an der Außenwand des Glasrohres 1 anhaften. Im Glasrohr 1 befinden sich das fließfähige Harz 4 und die Füllstoffkörper 3. Die Mikrokapseln 2 an der Außenseite des Glas­ rohres 1 sind hier in einer lichtausgehärteten Harzschichte eingebettet. Im übrigen sei erwähnt, daß gleiche Hinweisziffern gleiche Teile bezeichnen. Mikrokapseln 2 mit eingeschlossenem Härter bietet der einschlägige Markt im Handel an. Als Füllkörper 3 wurden vorstehend Glas­ kügelchen erwähnt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, Füllkörper aus anderen Materialien einzusetzen, beispielsweise Sandkörner. Auch Füllkörper aus keramischen Materialien oder makromolekularen Materialien sind denkbar. Als fließfähiges Harz und Härter werden zweck­ mäßigerweise jene Materialien eingesetzt, die auch bislang für solche Verankerungspatronen verwendet wurden. Als fließfähige Harze kommen dafür ungesättigte Polyesterharze beispiels­ weise in Frage, als Härter kann Benzolperoxid verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch auf den Einsatz eben dieser Materialien nicht beschränkt.

Claims (8)

1. Verankerungspatrone zur Befestigung einer Ankerstange o. dgl. in einem Bohrloch, beste­ hend aus einem rohrförmigen Aufnahmebehälter aus einem nach dem Einsetzen der Veran­ kerungspatrone in ein Bohrloch durch Eintreiben der Ankerstange zerstörbarem Material, beispielsweise Glas, Keramik o. dgl. und im Aufnahmebehälter ein fließfähiges, durch Bei­ mengen eines Härters aushärtbares Harz und Füllstoffkörper, vorzugsweise Glaskügelchen, vorgesehen sind, wobei der Härter in mikroverkapselter Form vorgesehen ist, d. h., der Här­ ter in Mikrokapseln eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der über­ wiegende Anteil des mikroverkapselten Härters, der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln (2) an der Wand des Aufnahmebehälters (1) festgelegt ist.

2. Verankerungspatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der über­ wiegende Anteil des mikroverkapselten Härters, der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln (2) an der Innenwand des Aufnahmebehälters (1) festgelegt ist (Fig. 1).

3. Verankerungspatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der über­ wiegende Teil des mikroverkapselten Härters, der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln (2) an der Außenwand des Aufnahmebehälters (1) festgelegt ist (Fig. 2).

4. Verankerungspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mikroverkapselte Härter, die den Härter beinhaltenden Mikrokapseln (2) sowohl an der In­ nenwand wie auch an der Außenwand des Aufnahmebehälters (1) festgelegt sind.

5. Verankerungspatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Füllstoffkörper (3) auf die Breite des von der Außenwand der Verankerungspatrone und der Wand des sie aufnehmenden Bohrloches begrenzten Ringspaltes abgestimmt ist und max. 1/3 der Breite dieses Ringspaltes beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung einer Verankerungspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des rohrförmigen Aufnahmebehälters (1) vorerst mit Harz benetzt und an diese Harzschichte der mikroverkapselte Härter, die den Härter beinhaltenden Mikrokapseln (2) angelegt und anschließend der verbliebene Hohl­ raum des Aufnahmebehälters (1) mit dem restlichen Harz (4) und mit Füllstoffkörper (3) aufgefüllt und dann verschlossen wird.

7. Verfahren zur Herstellung einer Verankerungspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) vorerst mit fließfähigem Harz (4) und mit Füllstoffkörpern (3) gefüllt und dann anschließend verschlossen wird und der so ge­ füllte und verschlossene Aufnahmebehälter (1) in ein aushärtbares Harz getaucht und an­ schließend in ein in einem Wirbelbett schwebenden, mikroverkapselten Härter eingebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der den Härter beinhaltenden Mikrokapseln (2) an der Außenwand des Aufnahmebehälters (1) ein durch Lichteinfluß aushärtbares Harz verwendet wird.