DE60125471T2

DE60125471T2 - Verfahren zum Anwenden von chemischen Befestigungskleber

Info

Publication number: DE60125471T2
Application number: DE60125471T
Authority: DE
Inventors: James E. St. Charles Surjan; Cyndie S. Wauconda Hackl; Richard J. San Diego Ernst; Jeffery C. Glen Ellyn Warmolts; Mark S. Elgin Timmerman; Eldridge Round Lake Beach Presnell
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: AR028135A1; MXPA01007478A; ATE349625T1; DE60125471D1; KR20020010473A; CA2353368A1; AU5587901A; CN1283894C; AU755089B2; HK1043174A1; EP1176322A3; TW522049B; ES2279797T3; JP2002053822A; CN1334397A; HK1043174B; EP1176322B1; NZ513090A; CA2353368C; SG126679A1

Description

Diese Erfindung zielt auf ein verbessertes Verfahren zur Aufbringung eines chemischen Befestigungsklebers in einem Bohrloch ab. Der chemische Befestigungskleber wird in der Form eines hochviskosen, in sich geschlossenen Seils oder Butzens mit einem ersten, Harz enthaltenden Teil und einem zweiten, Härtungsmittel enthaltenden Teil, die entlang einer Grenzfläche verbunden sind, bereitgestellt. Der Butzen wird größenmäßig an die Tiefe des Bohrlochs angepasst und manuell in das Bohrloch eingesetzt. Das Seil wird zurechtgeschnitten, um einen Butzen von gewünschter Größe vor oder nach dem Einsetzen in ein Bohrloch zu ergeben. Der erste Teil und der zweite Teil haben zwei unterschiedliche Farben, die sich mischen und damit eine dritte Farbe ergeben, wenn sie der Drehkraft eines Eindrehwerkzeugs ausgesetzt werden.
Chemische Befestigungskleber sind bekannt, welche aus zwei oder mehr Komponenten aufgebaut sind, die miteinander reagieren und im vermischten Zustand härten. Das US-Patent 5 730 557, erteilt an Skupian et al., offenbart eine Mörtelmischungs-Kapseleinheit für die chemische Befestigung von Ankern in Bohrlöchern. Die Kapsel beinhaltet ein Füllstoffmaterial und ein chemisches Bindersystem, das in kleineren Kapseln innerhalb des Füllstoffmaterials enthalten ist. Die Patrone wird in ein Bohrloch eingeführt, und ein Eindrehwerkzeug wird verwendet, um einen Anker einzuführen. Das Eindrehwerkzeug verleiht dem Anker eine Bewegung, die sowohl die Gehäusekapsel als auch die darin enthaltenen kleineren Kapseln zum Bersten bringt, wobei das chemische Bindersystem zum Wechselwirken und Vermischen mit dem Füllstoff gebracht wird. Die Wechselwirkung und das Mischen bewirkt eine Reaktion und das Härten der Bindersystem/Füllstoffmischung, wodurch der Anker innerhalb des Bohrlochs befestigt wird. Ein ähnliches Haftmittel wird von Hilti AG unter dem Handelsnamen "HW" vertrieben.
Das US-Patent 5 731 366, erteilt an Moench et al., offenbart eine chemische Dichtungsverbindung auf Basis eines freiradikalisch polymerisierbaren Harzes und eines räumlich davon getrennten Frei-Radikal-Initiators. Die räumliche Trennung kann durch Einkapseln des Initiators in Glas-, Gelatine- oder Cellulosekapseln bewirkt werden. Die Dichtungsverbindung ist als selbsttragend und lagerstabil beschrieben.
Diese und andere chemischen Befestigungskleber und Verfahren des Stands der Technik haben gewisse Nachteile. Ein Nachteil ist, dass eine oder beide Komponenten flüssig sind und eingehüllt, verkapselt oder auf andere Weise in einer Verpackung vor dem Gebrauch eingeschlossen werden müssen. Mithin ist es oft nicht einfach, die Menge des in einem Bohrloch verwendeten Klebstoffs oder die Größe der Gehäusekapsel am Einsatzort zu variieren. Anders gesagt, zu große und zu kleine Bohrlöcher erhalten oft die gleiche Menge eines vorbestimmten, vorverpackten Haftmittels wie Bohrlöcher mit Normalgröße.
Ein weiterer Nachteil ist, dass flüssige Haftmittel während des Gebrauchs aus den Bohrlöchern fließen oder überlaufen können, insbesondere nachdem die Verpackung durch den getriebenen Anker zum Zerbersten gebracht wurde. Dieses Problem ist besonders akut, wenn das Bohrloch umgedreht und vertikal ist, existiert aber auch, wenn das Bohrloch horizontal ist oder in einem Winkel zwischen der Horizontalen und umgedrehten Vertikalen. Selbst wenn das Haftmittel nicht völlig flüssig ist, sind die Formen der Patronen im Stand der Technik typischerweise nicht selbsthaltend, d. h. die Patronen fallen aus Überkopfbohrlöchern heraus.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die beiden Komponenten, Binder und Füllstoff, vor dem Gebrauch völlig getrennt sein müssen, um eine vorzeitige Wechselwirkung und Reaktion zu verhindern. Die Verkapselungstechniken, die zur Bewerkstelligung hiervon angewandt werden, erfordern eine gewisse Präzision und einen gewissen Aufwand. Ferner gibt es keine Sicherheit, dass die kleineren Kapseln, die zur Aufnahme des Binders verwendet werden, gleichmäßig in dem Füllstoff dispergiert bleiben, bis die Haftkapsel benutzt wird. Eine ungleichmäßige Dispersion des Binders und Füllmittels kann zu einer ungleichmäßigen oder unzureichenden Haftung des Ankers führen.
Patronen-Haftmittel sind ein weiterer Typ eines Haftmittels des Stands der Technik. Patronen-Haftmittel schließen zwei getrennte Teile ein, welche gleichzeitig in ein Bohrloch unter Verwendung einer Doppel-Trommel-Abdichtungsspritze eingespritzt werden, was die beiden Teile am Einspritzpunkt zusammenbringt, woraufhin sie beim Eintritt in das Bohrloch reagieren. Nachteile von Patronen-Haftmitteln und -Verfahren schließen übermäßigen Verpackungsabfall, übermäßigen Haftmittelabfall infolge von unvermischtem, ungebrauchtem Material, das in den Abdichtungstrommeln zurückbleibt, und unzureichende Viskosität, was ein Auslaufen des Materials aus vertikalen Überkopfbohrlöchern und ein Herabsinken in horizontale Bohrlöcher zulässt, ein.
Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Verfahren der Aufbringung eines chemischen Befestigungsklebers auf die Innenseite eines Bohrlochs gemäß Anspruch 1 ab.
Das Aussehen der dritten Farbe, und das Verschwinden der ersten und zweiten Farbe ist ein Indiz dafür, dass das Vermischen abgeschlossen ist.
Das Verfahren des Präambelteils von Anspruch 1 wird von der US-A-3 756 388 gelehrt. Jedoch lehrt diese Referenz nicht das Vermischen von zwei Teilen, die gemischt werden müssen bis zu dem Moment, da das Mischen vollendet ist. Es wird nichts in dieser Referenz über die Vollendung des Mischens gesagt und die vorliegende Erfindung schlägt vor, Hinweise über die Vollständigkeit des Mischens durch Farben zu geben.
Die Kleberzusammensetzung kann in der Form eines Seils hergestellt werden, welches zu Butzen mit der gewünschten Länge zurechtgeschnitten werden kann, entweder bevor die Butzen in ein Bohrloch eingesetzt werden oder nachdem ein Seilende in ein Bohrloch eingeführt wurde. Das Gewichtsverhältnis des ersten und zweiten Teils ist im Wesentlichen über die gesamte Länge des Butzens gleich bleibend, um die Bildung einer im Wesentlichen homogenen, gehärteten Zusammensetzung beim Mischen sicherzustellen. Damit ist die Kleberzusammensetzung sowohl sich selbst bemessend und selbsthaltend aufgrund ihrer Gestalt, Viskosität und axialen Homogenität.
Angesichts des zuvor Gesagten ist es ein Merkmal und ein Vorteil der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbringen eines Befestigungsklebers in einem Bohrloch bereitzustellen, welches eine hochfeste Bindung und eine im Wesentlichen homogene, gehärtete Zusammensetzung ergibt.
Es ist ebenfalls ein Merkmal und Vorteil der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbringen einer Kleberzusammensetzung in einem Bohrloch bereitzustellen, welches nicht zu einem Auslaufen von Haftmittel aus Überkopf- oder horizontalen Bohrlöchern vor oder während des Mischens führt.
Es ist ebenfalls ein Merkmal und Vorteil der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbringen einer Kleberzusammensetzung in einem Bohrloch bereitzustellen, welches die Verwendung eines Farbindikators einschließt, um einen Arbeiter darauf hinzuweisen, wann das Mischen der beiden Klebstoffteile vollendet ist.
Die vorgenannten und anderen Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der in der derzeit bevorzugten Ausführungsformen noch offensichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Beispielen gelesen werden. Die ausführliche Beschreibung, Zeichnungen und Beispiele haben veranschaulichenden, und nicht einschränkenden Charakter, wobei der Umfang der Erfindung durch die anhängigen Ansprüche definiert wird.
Die 1 veranschaulicht ein Segment oder einen Butzen des hochviskosen, im Wesentlichen festen Befestigungsklebers, der in dem Verfahren der Erfindung vor dem Einführen in ein Bohrloch zum Einsatz kommt.
Die 2 veranschaulicht die hochviskose Kleberzusammensetzung vor dem Zurechtschneiden zu Butzen, die zu einem aufgerollten Seil aufgewickelt sind.
Die 3 veranschaulicht ein Bohrloch und einen in dem Bohrloch gehaltenen Ankerstift nach der Verwendung der hochviskosen Kleberzusammensetzung.
Die 4(a)–4(i) veranschaulichen im Querschnitt eine breite Vielzahl an extrudierten Konfigurationen für die beiden Teile der in dem Verfahren der Erfindung verwendeten Kleberzusammensetzung.
Die 5 ist eine Querschnittsansicht des Bohrlochs von 3.
Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Verfahren zum Aufbringen eines chemischen Befestigungsklebers auf das Innere eines Bohrlochs und dessen Verwendung zum Sichern eines Ankerstifts innerhalb des Bohrlochs. Bezug nehmend auf die 1 und 2, schließt das Verfahren den Schritt des Vorsehens des chemischen Befestigungsklebers in der Form eines Butzens 10 oder in der Form eines Seils 20 ein, aus welchem Butzen 10 geschnitten werden können. Das Seil 20 kann während der Lagerung zu einer Spule aufgewickelt werden und kann beim Gebrauch abgewickelt werden. Das Seil 20 (oder der Butzen 10) eines Haftmittels schließt einen ersten Teil 12, welcher eine Harzkomponente einschließt, und einen zweiten Teil 14, welcher ein Härtungsmittel einschließt, die entlang einer Grenzfläche 17 miteinander verbunden sind und sich berühren, ein. Das Seil 20 (oder der Butzen 10) können um deren Umfang mit einer durchsichtigen Hülle 16 umhüllt sein.
Das Seil 20 (oder der Butzen 10) können einen zylindrischen oder elliptischen Querschnitt aufweisen, wie in den 4(a) bis 4(c) gezeigt (wobei derjenige von 4(a) bevorzugt ist), einen Gewindequerschnitt, der eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Fasern einschließt, wie in 4(d) gezeigt, einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, wie in den 4(e) bis 4(g) gezeigt, einen dreieckigen Querschnitt, wie in 4(h) gezeigt, einen gekräuselten Querschnitt, wie in 4(i) gezeigt, oder jedwede andere geeignete Konfiguration aufweisen. Die bevorzugte Querschnittsgestalt kann in gewissem Maße von der Gestalt des Bohrlochs abhängen, in welches sie eingeführt wird. Auch kann die Gestalt so gewählt werden, um das Selbsthhalten des Seils 20 (oder Butzens 10) in einem Bohrloch, insbesondere einem Überkopfbohrloch, zu erleichtern.
Das Seil 20 (oder der Butzen 10) hat eine Gestalt und Zusammensetzung, welche über ihre gesamte Länge im Wesentlichen gleich bleibend und gleichmäßig sind. Dies bedeutet, dass die Querschnittsgestalt, wie in jeder der 4(a)–4(i) gezeigt, und das Gewichtsverhältnis des ersten Teils 12 und zweiten Teils 14 im Wesentlichen gleich bleibend und unverändert über die Länge des Seils 20 (oder Butzens 10) sind. Die Grenzfläche 17 zwischen dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 14 erstreckt sich über die Länge des Seils 20 (oder Butzens 10). Das/der Haftseil oder -butzen sollten etwa 20–80 Gew.-% je aus dem ersten und zweiten Teil 12 und 14 enthalten, basierend auf dem Gesamtgewicht aus dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 14. Vorzugsweise enthält das Seil oder der Butzen etwa 35–75 Gew.-% des ersten Teils 12 und etwa 25–65 Gew.-% des zweiten Teils 14, stärker bevorzugt etwa 52–65 Gew.-% des ersten Teils 12 und etwa 35–48 Gew.-% des zweiten Teils 14, am meisten bevorzugt etwa 57 Gew.-% des ersten Teils 12 und etwa 43 Gew.-% des zweiten Teils 14. Das Seil oder der Butzen ist auf seiner Seite von einer Hülle 16 umgeben, bei der es sich um eine Kunststofffolie, Folie, Papier oder dergleichen handeln kann, und ist vorzugsweise eine Polyethylen- oder Polypropylenfolie.
Der erste Teil 12 der Kleberzusammensetzung hat eine erste Farbe. Die erste Farbe kann eine natürliche Farbe sein, die aus den kombinierten Bestandteilen resultiert, oder eine verliehene Farbe, die aus der Zugabe einer kleineren Menge an Farbstoff, Pigment oder dergleichen resultiert. Der zweite Teil 14 der Kleberzusammensetzung hat eine zweite Farbe, die sich von der ersten Farbe unterscheidet. Die zweite Farbe kann eine natürliche Farbe sein, die aus den kombinierten Bestandteilen in dem zweiten Teil resultiert, oder eine verliehene Farbe, die aus der Zugabe von Farbstoff, Pigment oder dergleichen resultiert. Die zweite Farbe sollte sich von der ersten Farbe ausreichend unterscheiden, so dass die Grenzfläche 17 zwischen dem ersten und zweiten Teil 12 und 14 durch das bloße Auge feststellbar ist.
Wenn der erste und zweite Teil 12 und 14 in einem Bohrloch zusammengemischt werden, was zu einer Härtungsreaktion führt, verschwinden die erste und die zweite Farbe und werden durch eine dritte Farbe ersetzt. Die dritte Farbe kann aus dem Mischen der ersten und zweiten Farbe, aus einer chemischen Reaktion oder beidem resultieren. Die dritte Farbe sollte sich sowohl von der ersten als auch von der zweiten Farbe ausreichend unterscheiden, so dass das Entstehen der dritten Farbe, um die erste und zweite Farbe zu ersetzen, durch das bloße Auge feststellbar ist.
Das Seil 20 aus der Kleberzusammensetzung kann auf eine beliebige gewünschte Länge zurechtgeschnitten werden, um Butzen 10 vorzusehen, die jeweils die Enden 13 und 15 aufweisen, wie in 1 gezeigt. Dieses Zurechtschneiden kann fernab der Baustelle oder auf dieser erfolgen, um Butzen 10 von unterschiedlichen Längen entsprechend den verschiedenen Tiefen von Bohrlöchern zu bilden. Bezug nehmend auf die 3 beispielsweise kann das Seil 20 in das Bohrloch 32 in der Struktur 30 so weit wie möglich eingeführt werden und dann am Eingang des Bohrlochs beschnitten werden unter Erhalt eines Butzens 10, dessen Länge im Wesentlichen der Tiefe des Bohrlochs entspricht. Alternativ kann ein vorgeschnittener Butzen 10 in das Bohrloch eingesetzt werden. Bezug nehmend auf die 4(a)–4(i) kann das Ende eines Butzens 10 von beliebiger Gestalt zusammengedrückt werden, was zu einem Abflachen und Erweitern des Endes führt. Dieses Abklemmen am Ende kann das Selbsthalten und die Verankerung eines Haftbutzens 10 in einem Bohrloch erleichtern. Das Beschneiden des Seils zu Butzen kann von sich aus dieses Abklemmen bewirken. Zu einem Großteil der Verankerung kommt es, wenn ein Teil des Haftmittels gegen die Wand des Bohrlochs während des Einsetzens schmiert.
Ein Eindrehwerkzeug (nicht gezeigt) wird dann verwendet, um einen Ankerstift 34 in das Bohrloch 32 zu treiben. Ein typischer Ankerstift 34 kann zu einem Gewinde ausgebildet sein und kann ein flaches oder zugespitztes vorderes Ende 35 aufweisen. Ein typisches Eindrehwerkzeug verwendet eine schnelle Drehbewegung, um den Ankerstift in das Bohrloch zu drehen. Das Eindrehwerkzeug kann mit etwa 500–3000 U/min, geeigneterweise mit etwa 1000–2500 U/min, erwünschtermaßen mit etwa 1400–2000 U/min betrieben werden. Einige Eindrehwerkzeuge verwenden eine Kombination aus Hämmern (Axialbewegung) und Drehbewegung. In einer Ausführungsform kann ein Butzen 10 physikalisch am Ende eines Eindrehwerkzeugs befestigt werden und in das Bohrloch während des Gebrauchs des Eindrehwerkzeugs eingesetzt werden.
Die Bewegung des Eindrehwerkzeugs und die sich daraus ergebende Bewegung des Ankerstifts 34 bewirkt den Zerfall der Hülle 16 und das Mischen des ersten Teils 12 und des zweiten Teils 14 des Haftbutzens 10 innerhalb des Bohrlochs. Die Hülle 16 zerreißt und vermischt sich mit den Klebstoffteilen und kann in gewissem Maße das Vermischen unterstützen. Die Gewinde auf dem Ankerstift 34 unterstützen das Mischen. Wenn der Ankerstift 34 in das Bohrloch 32 getrieben wird, wird der gesamte Haftbutzen 10 zu einer im Wesentlichen homogenen Mischung 18 vermischt, welche die meisten der Zwischenräume zwischen dem Ankerstift 34 und den Innenwänden des Bohrlochs 32 ausfüllt. Die Mischwirkung bewirkt auch ein beträchtliches Härten der Mischung 18, um den Ankerstift 34 innerhalb des Bohrlochs 32 fest zu verankern.
In einer typischen Situation tritt die Homogenisierung der Kleberzusammensetzung, die aus dem Mischen resultiert, zuerst am tiefsten Ende 33 des Bohrlochs 32 auf und schreitet danach nach außen entlang des Gewindeankerstifts 34 fort, bis der Eingang 31 erreicht wird. Anders gesagt, die Kleberzusammensetzung nahe dem Eingang 31 homogenisiert sich zuletzt. Damit dient für einen Arbeiter, der einen Ankerstift 34 in das Bohrloch treibt, eine Farbveränderung der Kleberzusammensetzung am Eingang 31 zu der dritten Farbe als ein zuverlässiger sichtbarer Hinweis darauf, dass die Kleberzusammensetzung gründlich gemischt wurde. Dies spart Zeit und Geld, weil ohne einen solchen sichtbaren Hinweis ein Arbeiter gezwungen wäre, den Ankerstift länger als notwendig einzudrehen, gerade so um sicherzustellen, dass das Haftmittel vollständig vermischt wird. Alternativ kann der Arbeiter, ohne es zu wissen, den Ankerstift für zu kurze Zeit eindrehen, um das Haftmittel zu mischen, was zu einer unvollständigen Härtung und mangelhaften Verankerung führt.
Der erste Teil 12 des Haftseils oder -butzens hat eine Viskosität von etwa 5 Millionen bis etwa 50 Millionen Centipoise bei 25°C, vorzugsweise etwa 20 Millionen bis etwa 45 Millionen Centipoise, stärker bevorzugt etwa 30 Millionen bis etwa 40 Millionen Centipoise. Die Viskosität kann mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters, Modell DV-3, hergestellt von Brookfield Engineering Co., unter Anwendung der in den Aunweisungen des Herstellers dargelegten Verfahrensweise gemessen werden. Der zweite Teil 14 des Haftseils oder -butzens hat eine Viskosität von etwa 5 Millionen bis etwa 50 Millionen Centipoise bei etwa 25°C, vorzugsweise etwa 20 Millionen bis etwa 45 Millionen Centipoise, stärker bevorzugt etwa 30 Millionen bis etwa 40 Millionen Centipoise. Die zuvor genannten Viskositäten stellen sicher, dass der erste und zweite Teil 12 und 14 im Wesentlichen eine Festphasen-, kittähnliche Konsistenz aufweisen, was das Schneiden des Haftseils 20 in Butzen 10, das Zusammenpressen oder sonstiges beliebiges Verformen erlaubt, aber ein Fließen, Auslaufen und eine sonstige zufällige Verformung der Kleberzusammensetzung verhindert.
Um die Herstellung des Zweikomponenten-Haftseils 20 und das spätere Mischen der beiden Teile in einem Bohrloch zu erleichtern, sollten die Viskositäten der beiden Teile 12 und 14 dicht beieinander liegen und vorzugsweise im Wesentlichen übereinstimmen. Allgemein sollte die Viskosität des zweiten Teils 14 um nicht mehr als 30 % höher oder 30 % niedriger als die Viskosität des ersten Teils 12 sein. Vorzugsweise ist die Viskosität des zweiten Teils 14 um nicht mehr als 20 % höher oder 20 % niedriger als die Viskosität des ersten Teils 12. Stärker bevorzugt ist die Viskosität des zweiten Teils 14 um nicht mehr als 10 % höher oder 10 % niedriger als die Viskosität des ersten Teils 12. Am meisten bevorzugt sind die beiden Viskositäten im Wesentlichen gleich.
In einer Ausführungsform schließt der erste Teil 12 des Haftmittels etwa 20–45 Gew.-% eines Epoxydharzes, etwa 10–40 Gew.-% eines ersten teilchenförmigen Füllstoffs und etwa 40–65 Gew.-% eines zweiten teilchenförmigen Füllstoffs ein. Vorzugsweise schließt der erste Teil 12 des Haftmittels etwa 25–35 Gew.-% des Epoxydharzes, etwa 12–25 Gew.-% des ersten teilchenförmigen Füllstoffs und etwa 45–60 Gew.-% des zweiten teichenförmigen Füllstoffs ein. Stärker bevorzugt schließt der erste Teil 12 des Haftmittels etwa 26–30 Gew.-% des Epoxydharzes, etwa 16–20 Gew.-% des ersten teilchenförmigen Füllstoffs und etwa 52–58 Gew.-% des zweiten teilchenförmigen Füllstoffs ein.
Das Epoxydharz ist bevorzugt ein flüssiges Epoxydderivat. Novolac-Epoxydharze sind besonders geeignet, und Bisphenol-Epoxydharze sind bevorzugt. Ein besonders bevorzugtes geeignetes Bisphenol-Epoxydharz ist von Shell Chemical Co. unter dem Handelsnamen EPON^®828 verfügbar. EPON^®828 ist ein difunktionelles Bisphenol A/Epichlorhydrin, abgeleitet von flüssigem Epoxyd. Andere geeignete Epoxydharze schließen ARALDITE^®610, verfügbar von Ciba-Geigy, und DER 331, verfügbar von Dow Chemical Co., ein.
Der erste teilchenförmige Füllstoff sollte einen Öl-Absorptions-Wert von mindestens etwa 30, gemessen mit Hilfe von ASTM D281-31, aufweisen. Vorzugsweise weist der erste teilchenförmige Füllstoff eine Ölabsorption von mindestens etwa 40, stärker bevorzugt von mindestens etwa 50 auf. Ein geeigneter erster Füllstoff ist Talk mit einer Teilchengröße von etwa 1 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer. Ein geeigneter Talk-Füllstoff ist Talc 399, vertrieben von der Whitaker, Clark & Daniels Corporation. Andere geeignete Talke sind Mistron ZSC von Cyprus Minerals und MP12-50 von Pfizer Chemical Co. Andere geeignete erste teilchenförmige Füllstoffe mit ähnlichen Teilchengrößebereichen schließen Calciumcarbonat, Glaskügelchen, Silica, Flugasche, Ton und dergleichen ein. Diese anderen Füllstoffe sind weniger wünschenswert als Talk.
Der zweite teilchenförmige Füllstoff unterscheidet sich von dem ersten und kann als US-Siebgröße definiert werden. Mindestens etwa 70 Gew.-% der Füllstoffteilchen sollten eine US-Siebgröße zwischen 16 und 45 einschließlich haben. Vorzugsweise haben mindestens etwa 80 Gew.-% der Füllstoffteilchen, und stärker bevorzugt mindestens etwa 90 Gew.-% der Füllstoffteilchen eine US-Siebgröße zwischen 16 und 45. Teilchenfüllstoff innerhalb dieses Größenbereichs erleichtert die optimale Extrusion während der Herstellung, ein ausgezeichnetes Mischen des Haftmittels während des Gebrauchs infolge der Wirkung eines Eindrehwerkzeugs, das Zerfetzen der Hülle 16 während des Mischens und eine hervorragende Bindefestigkeit des gehärteten Haftmittels. Füllstoff mit signifikanten Mengen an größeren (geringere US-Siebgröße) Teilchen sorgt für ein gutes Mischen im Loch und Zerfetzen der Hülle, verursacht aber Extrusions- und/oder Formungsschwierigkeiten während der Herstellung des Haftseils. Füllstoff mit signifikanten Mengen kleinerer Teilchen (höhere US-Siebgröße) sorgt für eine hervorragende Extrusion und/oder Formung während der Herstellung des Haftmittels, erleichtert aber ein(e) schlechte(s) Vermischen im Loch, Zerfetzen der Hülle und Bindefestigkeit des Haftmittels.
Geeignete zweite Füllstoffe, die zu einem Vermischen der Teile A und B im Loch beitragen, schließen Silicasand, Glaskügelchen und Quarz ein. Ein besonders geeigneter Füllstoff ist ein Sand, zum Beispiel ein Silicasand, vertrieben als AGSCO^® Sand Nr. 1 von der Agsco Company. Bei diesem Sand haben etwa 89,4 Gew.-% der Teilchen eine US-Siebgröße zwischen 16 und 45.
In der einen Ausführungsform schließt der zweite Teil 14 des Haftmittels etwa 5–20 Gew.-% einer Aminverbindung, was ein Amin oder chemisches Derivat davon, aber nicht ein tertiäres Amin bedeutet, etwa 0,1–15 Gew.-% einer tertiären Aminverbindung, was ein tertiäres Amin oder chemisches Derivat davon bedeutet, etwa 1–23 Gew.-% eines ersten teilchenförmigen Füllstoffs und etwa 52–87 Gew.-% eines zweiten teilchenförmigen Füllstoffs ein. Vorzugsweise schließt der zweite Teil 14 etwa 10–18 Gew.-% der Aminverbindung, etwa 1–10 Gew.-% der tertiären Aminverbindung, etwa 5–18 Gew.-% des ersten teilchenförmigen Füllstoffs und etwa 58–72 Gew.-% des zweiten teilchenförmigen Füllstoffs ein. Stärker bevorzugt schließt der zweite Teil 14 etwa 12–16 Gew.-% der Aminverbindung, etwa 1–5 Gew.-% der tertiären Aminverbindung, etwa 7–12 Gew.-% des ersten teilchenförmigen Füllstoffs und etwa 62–68 Gew.-% des zweiten teilchenförmigen Füllstoffs ein.
Der erste und zweite. Füllstoff in dem zweiten Teil 14 werden aus den gleichen Gruppen von Füllstoffen wie der erste und zweite Füllstoff in dem ersten Teil 12 der Haftmittelzusammensetzung gewählt und können mit dem ersten und zweiten Füllstoff in dem ersten Teil 12 identisch sein oder nicht. Die Aminverbindung fungiert als Härtungsmittel, sobald der erste Teil 12 und der zweite Teil 14 zusammengemischt wurden. Die tertiäre Aminverbindung fungiert als ein Beschleuniger für die Härtungsreaktion.
Geeignete Aminverbindungen schließen Amine, aliphatische Amine, Aminoethylpiperazin, Amidoamine, cycloaliphatische Amine und dergleichen ein. Bevorzugte aliphatische Amine schließen Mannich-Basen ein. Eine geeignete Mannich-Base wird von Air Products Co. unter dem Namen ANCAMINE^® 1856 vertrieben. Andere geeignete aliphatische Amine schließen ANCAMINE^®1767 und ANCAMINE^®1768 ein.
Geeignete tertiäre Aminverbindungen schließen ANCAMINE^® 110, ANCAMINE^®K61B und ANCAMINE^®K54, alle vertrieben von Air Products Co., und EPICURE^®3253, vertrieben von Shell Chemical Co., ein. Ein bevorzugtes tertiäres Amin wird von Air Products Co. unter dem Handelsnamen ANCAMINE^®K54 vertrieben und ist ein Tris(dimethylaminomethyl)phenol.
Um das Haftseil 20 herzustellen, können die Bestandteile des ersten Teils 12 in einem ersten Mischer vermischt werden und die Bestandteile des zweiten Teils 14 können in einem zweiten Mischer vermischt werden. Die getrennten Mischer können Trommelmischer, Sigmaschaufelmischer, Planetenmischer, Extrusionsmischer, Pressmischer und dergleichen sein. Ein kräftiges Mischen, das eine Scherung ohne zugeführte Wärme erfordert, kann zur Anwendung kommen, um eine homogene Verteilung von Bestandteilen in jeweils dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 14 sicherzustellen. Der erste Teil 12 und der zweite Teil 14 können dann nebeneinander liegend extrudiert und/oder gepresst werden unter Einsatz getrennter Extruder und/oder Pressen, die in einer Einzeldüse konvergieren, um das aus zwei Komponenten bestehende Haftseil wie in 2 gezeigt, mit der Grenzfläche 17 zwischen dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 14 zu bilden. Nachdem das Haftseil gebildet wurde, kann es mit der Hülle 16 umhüllt werden, die, wie oben erläutert, aus Kunststofffolie, Papier oder dergleichen bestehen kann, aber vorzugsweise aus einem Polyolefin, wie Polyethylen oder Polypropylen, besteht. Nachdem das Haftseil als ein aufgerolltes Seil, wie in 2 gezeigt, aufbewahrt wurde, kann es zu einzelnen Butzen 10 mit beliebigen gewünschten Größen, entweder an der Baustelle oder vor dem Eintritt in die Baustelle zurechtgeschnitten oder abgeschnitten werden.
Beispiele
Ein hochviskoses, im Wesentlichen Festphasen-Haftseil mit der in den 2 und 4(a) gezeigten Konfiguration, wurde unter Verwendung der folgenden Zusammensetzungen für den ersten Teil und den zweiten Teil und eines Gewichtsverhältnisses von 4:3 für den ersten und zweiten Teil hergestellt. Der Grund dafür, mehr von dem ersten Teil als vom zweiten Teil zu haben, ist, etwa 5 % weniger als das stöchiometrische Gleichgewicht von Härtungsmittel in dem zweiten Teil im Vergleich mit dem Harz in dem ersten Teil beizubehalten. Nicht umgesetztes Härtungsmittel kann ein Kriechen des Befestigungsklebers erleichtern, und die Menge an nicht umgesetztem Härtungsmittel wird durch diese Technik minimiert. Der erste Teil hatte eine Viskosität von 4 Millionen Pa·s (40 Millionen Centipoise). Der zweite Teil hatte eine Viskosität von 40 Millionen Centipoise. Die Zusammensetzung wurde zu einem Seil mit einem Durchmesser von 1,27 cm (0,5 Inch) extrudiert. Das extrudierte Seil wurde in hochdichte Polyethylenfolie mit einer Dicke von 0,0127 mm (0,5 mil) eingehüllt und wurde zu Butzen mit einer Länge von 11,43 cm (4,5 Inch) geschnitten.
Das erfindungsgemäße, hochviskose, im Wesentlichen Festphasen-Haftseil, als EXP 220 bezeichnet, wurde im Vergleich mit zwei Flüssigklebern auf Epoxydbasis des Stands der Technik, vertrieben von ITW Ramset/Redhead unter den Namen Granite 5 und Ceramic 6, evaluiert. Die Kleber wurden unter Verwendung von Stahlankerstangen von 1,27 cm (0,5 In.) Durchmesser und 1,43 cm × 11,43 cm (0,563 In. × 4,5 In.) großen Bohrlöchern, die in Beton mit einer Druckfestigkeit von 2,76·10⁷ Pa (> 4000 psi) gebildet wurden, evaluiert. Die Ankerstangen hatten konische Gewinde von 1,5 Grad. Das handbetriebene Eindrehwerkzeug wurde mit 1600 U/min betrieben.
Die Ausziehkräfte aus Trockenbeton bei Umgebungstemperatur wurden in verschiedenen Zeitintervallen nach dem Einführen der Anker bis zu 24 Stunden gemessen. Die Ausziehkräfte wurden auch für Beton gemessen, welcher 24 Stunden lang vor und nach der Einführung der Anker unter Wasser gestanden hatte. Die Ausziehkräfte wurden ebenfalls für Trockenbeton gemessen, welcher auf 43,3°C (110°F) 24 Stunden lang vor und nach dem Einführen der Anker gehalten wurde. Die Ausziehkräfte, die in Pfund Kraft ausgewiesen sind, wurden mit Hilfe eines Instron-Belastungstesters gemessen. Die Tabelle 1 zeigt die Ausziehkräfte, die sich aus diesen Tests ergeben (1 Pfund Kraft entspricht 4,45 N).
Tabelle 1: Ausziehkräfte (Pfund)
Wie weiter oben gezeigt, lieferte der gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellte und verwendete Kleber eine Befestigungs- bzw. Verankerungskraft, die höher war als bei einem der flüssigen Epoxydharzkleber des Stands der Technik und zu einem andern äquivalent war.
In einer zweiten Versuchsreihe, die unter ähnlichen Bedingungen bei einer unterschiedlichen Zeit und an einem anderen Ort unter Anwendung von ähnlichen 4000 psi Beton durchgeführt wurde, wurde der gleiche erfindungsgemäße Kleber unter Anwendung der gleichen Verfahrensweise getestet, und zwar im Vergleich mit a) weißen Epoxydkittstiften, hergestellt von Devcon Co. und vertrieben von Ace Hardware Corp. und anderen, und b) HVU-Kleber, hergestellt und vertrieben von Hilti AG, Waldstetten, Deutschland. Die weißen Epoxydharzkittstifte werden typischerweise für Haushaltsanwendungen verwendet und gelten nicht als ein Befestigungskleber. Laut Informationen und Meinungen ähnelt der HVU-Kleber demjenigen, der in dem US-Patent 5 731 366, erteilt an Moench et al., beschrieben ist Der HVU-Kleber enthält eine lose Füllstoffphase und eine flüssige chemische Phase, die in Kapseln enthalten sind, die in der Füllstoffphase verteilt sind. Beide Phasen sind in einer zylindrischen Kunststoffhülle enthalten.
Die Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Haltekraft für jeden der drei Kleber, gemessen nach 24 Stunden in trockenem Umgebungstemperatur-Beton.
Tabelle 2: Ausziehkräfte (Pfund)
Wie weiter oben gezeigt, führte der gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellte und verwendete Kleber zu einer besseren Haltekraft als die Kittstifte des Stands der Technik und einer ähnlichen Haltekraft wie das Flüssig-/Kapsel-Klebersystem des Stands der Technik.

Claims

Verfahren zur Aufbringung eines chemischen Befestigungsklebers auf die Innenseite eines Bohrlochs, umfassend die folgenden Schritte: Vorsehen eines Butzens (10) aus einem chemischen Befestigungskleber, welcher einen ersten Teil (12) und einen zweiten Teil (14), die an einer sich über die Länge des Butzens erstreckenden Grenzfläche (17) verbunden sind, einschließt; wobei der erste Teil (12) ein Harz umfasst, der zweite Teil (14) ein Härtungsmittel umfasst; Einsetzen des Butzens (10) in ein Bohrloch (32); Vorsehen eines Ankerstifts (34); und Treiben des Ankerstifts (34) in das Bohrloch (32) unter Verwendung eines Eindrehwerkzeugs, welches dem Ankerstift (34) eine Drehbewegung verleiht; woraufhin die Drehbewegung des Ankerstifts (34) den ersten und zweiten Teil (12, 14) zusammenmischt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (12) eine erste Farbe hat; der zweite Teil (14) eine zweite sich von der ersten Farbe unterscheidende Farbe hat; Mischen des ersten und zweiten Teils (12, 14) durch den Ankerstift (34) unter Bildung einer Zusammensetzung mit einer sich von der ersten und zweiten Farbe unterscheidenden Farbe.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Farbe natürliche Farben des ersten und zweiten Teils (12, 14) bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer aus dem ersten und zweiten Teil (12, 14) weiter einen Farbstoff oder ein Pigment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftbutzen (10) weiter eine Hülle (16) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerstift (34) mindestens einen Gewindeschaft oder eine Oberfläche mit flachem Ende (35) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindrehwerkzeug eine Drehbewegung von etwa 500–3000 U/min verleiht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindrehwerkzeug weiterhin dem Ankerstift (34) eine Axialbewegung verleiht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel in der Form eines Seils (20) hergestellt ist und dieses den Schritt des Einführens eines Endes des Seils (20) in das Bohrloch (32); des Beschneidens des Seils (20) am Eingang (31) zu dem Bohrloch (32) unter Erhalt eines Haftbutzens (10) in dem Bohrloch (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel in der Form eines Seils (20) hergestellt ist und dass dieses den Schritt des Beschneidens des Seils (20) unter Erhalt eines Haftbutzens (10) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Teil (12, 14) in einem Verhältnis vorliegen, das im Wesentlichen über die Länge des Seils (20) gleich bleibend ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (20) ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von mindestens etwa 10 besitzt.