DE3226602A1 - Haertbare kunstharzmasse und deren verwendung - Google Patents

Haertbare kunstharzmasse und deren verwendung

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DE3226602A1 DE19823226602 DE3226602A DE3226602A1 DE 3226602 A1 DE3226602 A1 DE 3226602A1 DE 19823226602 DE19823226602 DE 19823226602 DE 3226602 A DE3226602 A DE 3226602A DE 3226602 A1 DE3226602 A1 DE 3226602A1
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Description

BERG S[APP; .SQNWABE-- SANDMAIR
MAUEFiKIHCHl-HsTRASSL 4 S 8000 MUNCHLh 80
32
16. Juli 1982
HILTI AKTIENGESELLSCHAFT
9494 Schaan
Fürstentum Liechtenstein
Härtbare Kunstharzmasse und deren Verwendung
IV/st
«(089) 9882 72· 74 lelegramme (cable)· BtHGSlAPFPAiENI München
lPlex 05 24f)60 BfcRG ä telekopierei; (069)983040
KaIIe Infoiec 6000 BankkonK-n Bayr:i Veieiri&banl< München 463100 (Bl_2 700202 70) Hypo Bank München 4410122 850 (BLZ 700 20011! 5wilf Code HYPO Ώΐ Μ Posischeck München 65343-608 (BLZ 70010080)
BERG
.· :SCKWAB£<·
MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN BO
Beschreibung
Es ist seit langem bekannt, für Befestigungszwecke, namentlich zur Befestigung von Verankerungen, wie Ankerstangen und zur Gesteinsverfestigung im Bergbau, Ampullen oder dergleichen Behältnisse aus zerstörbarem Wandmaterial in die Bohrlöcher einzusetzen, wobei diese Ampullen, häufig auch als Mörtelpatronen bezeichnet, neben Füllstoffen und gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen, in getrennter Form einen härtbaren Kunststoff und einen hierfür bestimmten Härter enthalten. Durch Eintreiben der Verankerungs- oder Armierungsvorrichtung, gegebenenfalls unter gleichzeitigen Drehbewegungen, wird die Wandung der Ampulle zerstört, die Trennung des härtbaren Kunstharzes vom Härter aufgehoben und eine gewisse Durchmischung bewirkt, was schließlich zur Aushärtung des Kunststoffs führt. Eine gute Durchmischung ist dabei, um die Bildung nicht-umgesetzter Nester zu vermeiden, von ganz wesentlicher Bedeutung. Von Hand gelingt dies nur schwerlich, so daß regelmäßig die Drehbewegung maschinell bewirkt wird. Die in den härtbaren Kunststoffmassen enthaltenen Füllmittel erlauben bei guter Durchmischung eine von Schrumpfung im wesentlichen freie druck- und zugfeste Aushärtung.
• (089)9882 72-74 Telegramme (cable):
Telex: 0524 560 BERGd Telekopierer: (089)983049
Bankkonten: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 700202 70) Hypo-Bank München 4410122 850 (BLZ 70020011) Swill Code: HYPO DE MM
— A —
Es ist auch möglich, die beiden unter Aushärtung reagierenden Bestandteile, nach Anlieferung in getrennter Form, z.B. in zwei Gebinden, zu mischen und mit Hilfsvorrichtungen wie Injektionsrohren, Spachteln oder Schläuchen in das Bohrloch einzuspeisen.
Ein erhebliches Problem bei solchen härtbaren Kunstharzmassen für Befestigungszwecke ist dabei die Viskosität dieser Massen. So muß, beispielsweise im Baustellenbetrieb, mit Arbeiten innerhalb relativ großen Temperaturbereichen von beispielsweise +5 bis +40° C gerechnet werden. Zum einen sollte im unteren Temperaturbereich ausreichend niedrige Viskosität gewährleistet sein, so daß die Massen einen nicht zu hohen Strömungswiderstand aufweisen, damit sie beispielsweise mittels Hand-Preßpistolen verar-
N,
beitet werden können. Auch für die Mischwerkzeuge ist eine niedrige Viskosität zur Erzielung einwandfreier Vermischung von Bedeutung. Andererseits sollte die Masse auch im oberen Temperaturbereich solche Eigenschaften haben, daß ein Nachlaufen nach dem Entspannen der Hand-Preßpistole nicht eintritt, und daß, beispielsweise bei horizontaler oder vertikaler Überkopf-Montage, ein Herauslaufen nicht eintritt. Eine dosierbare, z.B. von Hand auspreßbare Zweikomponentenmasse, welche bei einer mittels Handkraft vorgenommenen Steckmontage der Verankerung, z.B. Ankerstange, nach Mischung über Statik-'
mischer/ eine mit dem Festigkeitsniveau der Ankerstange vergleichbare Befestigung erreichen laßt, ist bislang nicht bekannt geworden. Dabei wäre gerade die von Hand, z.B. mit den üblichen Handpistolen aus zwei Kartuschen über einen Statikmischer in ein Bohrloch einspeisbaren Zweikomponentenmassen wegen der leichten Handhabbarkeit und Unabhängigkeit von maschinellem Aufwand besonders erstrebenswert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Mörtelmasse zur Verfügung zu stellen, welche frei ist von den bisherigen Nachteilen und welche die gewünschten Eigenschaften aufweist. Die Erfindung betrifft demnach eine Zweikomponenten-Mörtelmasse auf der Basis von ungesättigten Polyestern, reaktiven Verdünnern, Füllmitteln, Thixotropiermitteln und gegebenenfalls weiteren üblichen Zusätzen sowie einem radikalischen Härtungskatalysator, wobei in der einen Komponente der ungesättigte Polyester und in der anderen Komponente der Härter enthalten ist, wobei erfindungsgemäß insgesamt 15 - 35 Gew.-% ungesättigter Polyester, 9-25 Gew.-% reaktiver Verdünner, 44 - 66 Gew.-% Füllmittel, 0,5 - 4 Gew.-% Thixotropiermittel und 1-6 Gew.-% radikalischer Härtungskatalysator, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
ο -X-
Derartige Massen zeigen einerseits das gewünschte Festigkeitsniveau und andererseits das erforderliche Viskositätsverhalten.
Die Begleitstoffe, wie reaktiver Verdünner, Füllmittel, Thixotropiermittel und sonstige übliche Hilfsmittel, wie Stabilisatoren, Streckmittel usw., können sowohl in der Polyester-Komponente als auch in der Härterkomponente bzw. in beiden Komponenten verteilt, enthalten sein. Vorzugsweise befindet sich der reaktive Verdünner jedoch in der den Polyester enthaltenden Komponente. Entscheidend ist allein, daß die Summe der Bestandteile insgesamt innerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche liegt.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei weleher die beiden Komponenten, also die den ungesättigten Polyester enthaltende Komponente und die den Härter enthaltende Komponente, etwa vergleichbare Viskosität aufweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Härterkomponente einen bezüglich der Härteraktivität inerten Träger und/oder, bezogen auf die Gesamtmasse, einen Teil der Füllstoffe und/oder Thixotropiermittel enthält. So kann der Härter unter anderem in Form einer 30 - 70 %igen, z.B. 50' %igen Paste von Dibenzoylperoxid in Phthalat-Weichmacher, gegebenenfalls zusammen mit einem Teil der insgesamt erforderlichen Füllstoffe, z.B.
— 5 —
-Ji-3
Quarz einer Korngröße von 0,04 - 0,15 nun im Mischungsverhältnis Paste zu Quarz von ungefähr 2 : 1 Gew.-Teilen, vorliegen. Die mit dem Härter eingeführten Mengen an Füllstoffen und/oder Thixotropiermittel bilden in jedem Fall dann zusammen mit den, in der ungesättigten Polyesterkomponente enthaltenden Füllstoffen und/oder Thixotropiermitteln den erfindungsgemäß vorbestimmten Gesamtgehalt an diesen Bestandteilen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können als ungesättigte Polyester die üblichen für solche Zwecke eingesetzten Polyesterharze verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Polyester aus niedrigen ungesättigten Dicarbonsäuren, aromatischen Di- oder Polycarbonsäuren, gegebenenfalls auch mit kondensierten Ringen und niedrigen aliphatischen Polyolen, insbesondere Diolen. Besonders bevorzugte Beispiele sind ungesättigte Polyester aus Maleinsäure, o-Phthalsäure und Propylenglykol, 65 %ige Lösung in Styrol, vorbeschleunigt mit tertiären aromatischen Aminen, stabilisiert mit phenolischen Inhibitoren. Anstelle von nur Maleinsäure können auch Anteile von Fumarsäure eingesetzt werden. Das Verhältnis Maleinsäure : o-Phthalsäure kann zwischen 2 : 1 bis 1 : 2 liegen.
Bevorzugt sind wegen ihrer Reaktionsfähigkeit hierbei aminbeschleunigte Polyester.
Die ungesättigten Polyester können als solche, im Gemisch mit Füllstoffen usw., oder mit sonstigen festen oder flüssigen Trägern, z.B. in Form ihrer Lösungen, eingebracht werden. Als Lösungsmittel können sowohl inerte Träger verwendet werden, wenn auch reaktive Verdünner bevorzugt sind. Als reaktive Verdünner werden die hierfür bekannten üblichen «£-olefinischen Verbindungen, wie beispielsweise Styrol und/oder Divinylbenzol, verwendet. Das Mischungsverhältnis von ungesättigtem Polyester zu reaktivem Verdünner liegt dabei im allgemeinen Bereich von 2 : 0,8 - 2,5 Gew.-Teilen, wobei Mischungsverhältnisse von ungefähr 2 : 1,5 Gew.-Teilen besonders geeignet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform machen in den erfindungsgemäßen härtbaren Mörtelmassen der ungesättigte Polyester und der reaktive Verdünner insgesamt 36 - 40 Gew.-% aus.
Als Füllmittel können zwar die für solche Zwecke üblichen mineralischen.Füllstoffe, wie Kaolin, Schwerspat, Glasfasern, Glaskugeln und dergleichen verwendet werden, jedoch ist Quarz das ganz bevorzugte Füllmittel. Vorzugsweise enthalten demzufolge die erfindungsgemäßen Massen
als Füllmittel im wesentlichen Quarz, beispielsweise 65 Gew.-% und mehr, vorzugsweise mehr als etwa 80 Gew.-% Quarz, bezogen auf die Gesamtfüllmittelmenge, wobei die Verwendung von Quarz als alleinigem Füllstoff sich besonders bewährt hat. Das Quarzkorn hat erfindungsgemäß meist einen Durchmesser von 0,1 - 0,6 oder sogar 0,1 - 0,25 mm. Dabei liegen regelmäßig mindestens 50 %, vorzugsweise über 60 % der Gesamtzahl der Teilchen innerhalb dieses Korngroßenbereichs, häufig sogar über 80 %. Eine typische erfindungsgemäß brauchbare Kornverteilung ist etwa folgende:
Siebdurchgang
> 250 μΐη
250 - 125 μΐη 125 - 90 μπν 90 - 63 μπι 63 - 32 μΐη
< 32 μπι
Quarzsand Quarzsand
0,1 - 0,25 mm 0,1 - 0,65 mm
4,9 % 66,5 %
81,9 % 25,3 %
10,9 % 6,8 %
2,0 % 1,1 %
0,3 % 0,1 %
0,1 % 0 %
Dabei können übliche Quarzkörner verwendet werden, wenn auch feuergetrocknete, kantengerundete Quarzkörner im besonderen Maße bevorzugt sind. Die Füllmittel, insbesondere der Quarz, sind vorzugsweise mit Haftvermittlern, wie z.B. Silanen, oberflächenbehandelt.
- JBr -
Als Thixotropiermittel können die hierfür üblichen Stoffe enthalten sein, wenn auch Stoffe wie pyrogene Kieselsäure, insbesondere zur Erhöhung der Thixotropiewirkung,organisch oberflächenbehandelte pyrogene Kieselsäure, ferner Kaolin, Bentonit, Montmorillonit, Asbest und/oder organische Faserstoffe bevorzugt sind. Sehr geeignet haben sich auch Mischungen von Bentonit mit Montmorillonit erwiesen. Die Thixotropiermittel haben dabei einen nicht unwesentlichen Einfluß auf das Fließverhalten der erfindungsgemäßen Masse. Selbst im Bereich niedriger Viskositäten soll durch die Thixotropiermittel vermieden werden, daß, namentlich bei horizontaler Montage oder Überkopf-Montage die erfindungsgemäßen Massen aus dem Bohrloch herauslaufen. Weiter wirken die Thixotropiermittel einer Sedimentation der Füllstoffe entgegen und erhöhen damit merklich die Lagerbeständigkeit. Die Thixotropiermittel sind demgemäß vorzugsweise in jener Komponente enthalten, die auch die Füllstoffe enthält bzw. sind entsprechend den Füllstoffgehalten auf die Komponenten verteilt.
Der in der Härterkomponente B enthaltene, der Härtung der ungesättigten Polyester dienende Härter ist ein an sich bekannter radikalisch wirkender Katalysator. Bevorzugt sind organische Peroxiverbindungen, wie beispielsweise Dibenzoylperoxid.
Der Härter kann in einem inerten Träger, z.B. Weichmacher für das Polyesterharz/ wie beispielsweise ein Phthalatweichmacher, enthalten sein. Bewährt haben sich insbesondere solche Massen der erfindungsgemäßen Art/ bei welchen die Härterkomponenten, neben dem inerten Träger, gewisse Anteile an Füll- und/oder Thixotropiermittel enthalten und die Härterkomponente etwa die gleiche Viskosität wie die den ungesättigten Polyester enthaltende Komponente aufweist.
Die erfindungsgemäßen Massen können daneben sonstige übliche Zusätze wie Stabilisatoren, Pigmente, Farbstoffe, Streckmittel, Viskositätsbeeinflussende Mittel, Lösungsmittel und dergleichen, enthalten.
Durch inniges Vermischen der Polyesterkomponente mit der Härter-Komponente wird in bekannter Weise die Härtung der erfindungsgemäßen Mörtelmasse eingeleitet. Die Aushärtezeiten liegen bei Raumtemperaturen im allgemeinen im Bereich von 30 - 60 min., wobei schon nach ca. 5 min. eine Lastaufnahme im Bereich des zulässigen Lastwertes möglich ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform weisen die erfindungsgemäßen 2-Komponenten-Mörtelmassen insgesamt bzw. gemischt zur Härtung einen Gehalt an unge-
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sättigtem Polyester von 20 - 24, insbesondere 21 - 21,5 Gew,-an reaktivem Verdünner von 12 - 20, insbesondere 14 - 17 Gew an Füllstoff von 46 - 59, insbesondere 52 - 57 Gew.-%, an Thixotropiermitel von 1 - 3, insbesondere 1,0 - 2,5 Gew.-% und an radikalischem Härtungskatalysator von insbesondere 2,5 - 4,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, auf.
Die erfindungsgemäßen härtbaren Mörtelmassen werden insbesondere als Mörtelmasse zur Befestigung von Ankerstangen in Bohrlöchern in massivem Material, wie Beton, Mauerwerk, Gestein und dergl. im wesentlichen homogenen, harten Aufnahmewerkstoffen eingesetzt. Hierbei hat es sich in besonderem Umfange bewährt, wenn für kleinere Ankerstangen Mörtelmassen verwendet werden, deren Quarzfüllstoffe im unteren Kornbereich liegen, während für größere Ankerstangen Mörtelmassen^mit Quarzfüllstoffen des oberen Kornbereichs bevorzugt sind. Insbesondere haben sich bei Verankerungen von etwa M 6 - M 16-Ankerstangen, bei einem maximalen Ringspalt von 1 mm, Kornbereiche von etwa 0,1 - 0,25 mm bewährt, während sich bei der Befestigung von größeren Ankerstangen, insbesondere mit Ringspalten von ca. 1-2 mm, Kornbereiche von etwa 0,4 - 0,6 mm besonders bewährt haben.
In den nachfolgenden Beispielen sind erfindungsgemäß 2-Komponenten-Mörtelmassen erläutert.
- 11 -
IS
Beispiel 1
Hochgefüllter UP-Mörtel
ϋΡ-Harz (70 %ig in Styrol) 32,0 %
Benzoylperoxid (50 %ig in Phthalat) 2,0 %
Pyrogene Kieselsäure 1,0 %
Quarz sand 0,1 . . . 0, 45 nun 65,0 %
100,0 %
Beispiel 2
Ungesättigter Polyester
(60 %ig in Styrol) 32,5 %
Benzoylperoxid (50 %ig in Phthalat) 6,0 % Pyrogene Kieselsäure 2,5 %
Quarzsand 0,1 ... 0,25 mmm
(nachbehandelt mit Silan) 55,0 %
100,0 %
Beispiel 3
Niedergefüllter UP-Mörtel
Ungesättigter Polyester
(65 %ig in Styrol) 38,0 %
Divinylbenzol 3,5 %
Pyrogene Kieselsäure 3,5 %
Benzoylperoxid (50 %ig in Phthalat) 10,0 %
Quarzsand 0,1 ... 0,6 mm 45,0 %
100,0 %
- 12 -
-U-
Zur Härtung werden die Polyester enthaltende Komponente und die Härter enthaltende Komponente zur Einstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in den entsprechenden Mengenanteilen gemischt. Meist werden hierbei zur Vereinfachung vorgegebene Mischungsverhältnisse eingehalten, jedoch können die Mischungsverhältnisse innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens ohne weiteres modifiziert werden.

Claims (11)

öbHü · '3TA-PF.■: SpH.WABE'*"*9ANDMAIR - - · · MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 32 038 Patentansprü c .h e :
1. Zwei-Komponenten-Mörtelmasse auf der Basis von ungesättigten Polyestern, reaktiven Verdünnern, Füllmitteln, Th i xotropiermitteln und gegebenenfalls weiteren üblichen Zusätzen sowie einem radikalischen Härtungskatalysator, wobei in der einen Komponente der ungesättigte Polyester und in der anderen Komponente der Härter enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt 15 - 35 Gew.-% ungesättigter Polyester, 9-25 Gew.-% reaktiver Verdünner, AA - 66'Gew.-% Füllmittel, 0,5-4 Gew.-% Thixotropiermittel und 1-6 Gew.-% radikalischer Härtungskatalysator, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
2. Mörtelmasse gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der ungesättigte Polyester und der reaktive Verdünner in einer Gesamtmenge von 36 - 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten s ind,
«(089) 9882 72-74 Telex-0524 560 BERG d Bankkonten: Bayer. Veteinsbank München 453100(HIZ 700202 70)
Telegiamme (cable); Telekopieter: (089)983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swill Code HtPODEMM
BERGSTAPFPATENT Miinrhor- Kelle Infotec 6000 Postscheck München 653 43-808 (BLZ 70010080)
3. Mörtelmasse gemäß Patentanspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß der ungesättigte Polyester und der reaktive Verdünner im Mischungsverhältnis von 2 : 0,8 - 2,5, insbesondere ungefähr 2 : 1,5 enthalten sind.
4. Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ungesättigter Polyester ein aminbeschleunigtes Polyesterharz enthalten ist.
5. Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktiver Verdünner Monostyrol und/oder Divinylbenzol enthalten ist.
6. Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Füllstoff im wesentlichen Quarz, insbesondere einer Teilchengröße von 0,1 - 0,6 mm, ist.
7. Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Thixotropiermittel pyrogene Kieselsäure, Kaolin, Bentonite, Montmorillonit, Asbest und/oder organische Faserstoffe enthalten sind.
8. Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß als radikalischer Härtungskatalysator ein Peroxidhärter, insbesondere Dibenzoylperoxid, enthalten ist.
9. Zwei-Komponenten-Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche/ gekennzeichnet durch einen Gehalt an ungesättigtem Polyester von 20 - 24 Gew.-%/ an reaktivem Verdünner von 12 - 20 Gew.-%, an Füllstoff von 46-59 Gew.-%, an Thixotropiermittel von 1-3 Gew.-% und an radikalischem Härtungskatalysator von 2,5 - 4,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse.
10. Zweikomponenten-Mörtelmasse gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß 21 - 21,5 Gew.-% ungesättigter Polyester, 14 - 17 Gew.-% reaktiver Verdünner, 52 57 Gew.-% Füllstoff, 1,0 - 2,5 Gew.-% Thixotropiermittel und 3-4 Gew.-% Härter, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse, enthalten sind.
11. Verwendung der härtbaren Kunstharzmasse, gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche als Mörtelmasse zur Befestigung von Ankerstangen in Bohrlöchern.
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