Die Erfindung betrifft zum einen den Reaktionssatz zur Herstellung eines Kunstharzkörpers, der für die Verankerung von Befestigungs¬ elementen in Befestigungsgrund durch Einsatz zerstörbarer Mehrkammer« patronen verwendet wird. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine bestimmte Kombination von Komponenten des Reaktionssatzes zur Herstellung eines Kunstharzkörpers, eine zerstörbare Mehrkammerpatrone für die Verankerung von Befestigungselementen im Befestigungsgrund und ein Verankerungsverfahren, bei dem die Mehrkanmerpatrone den speziellen Reaktionssatz enthält. Seit langem ist es bekannt, zur sicheren Befestigung von Ankerstangen und dergleichen in gewachsenem Fels, Mauerwerk, Beton u.a. aushärtende Kunstharze einzusetzen. Dabei werden die Ausgangskomponenten des Kunstharzes und der Kunstharzhärter getrennt voneinander an den Befestigungsort gebracht und dort durch das Eintreiben des Befestigungselementes gemischt. Die Bildung des gehärteten Kunstharz¬ körpers der das Befestigungselement mit dem Befestigungsgrund verklebt, wird damit erst in Gang gesetzt, wenn sich das Befestigungs¬ element in seiner Endlage befindet.

Ihre mittlerwe le weite Verbreitung verdankt diese Technik u.a. der Verwendung zerstörbarer Patronen, die ein bequemes Einbringen von Harzkomponenten und Kunstharzhärtern in Bohrlöcher für Ankerstangen gestatten und darüber hinaus Lagerung, Transport und Dosierung der reaktiven Ausgangsmaterial en des Kunstharzkörpers erleichtern.

Patronen, die Reaktionssätze für die Herstellung gehärteter Kunst¬ stoffkörper enthalten, wurden bereits in der DE-A- 1205038 im Zusam¬ menhang mit einem Verfahren zum Befestigen von Ankerstangen ohne Spreizkopf beim Ankerausbau von Grubenräumen beschrieben. Es handelt sich dort um Glas- oder Bakelit-Patronen, in deren Füllung aus härt¬ barem Polyester- oder Epoxidharz und der gleichen oder grösseren Gewichtsmenge Quarzsand oder - ehl eine Kapsel eingebracht ist, die den Härter enthält. Im Zusammenhang mit Polyestern werden nach dieser Schrift organische Peroxide verwandt. Werden vorbeschleunigte Epoxid¬ harze eingesetzt, so macht man von einem Aminhärter Gebrauch. Obwohl Patronen mit derartigen ReaktionsSätzen seit mehreren Jahren in der Befestigungstechnik angewandt werden, weisen sie jedoch erhebliche Machteile auf. Diese Nachteile bestehen in der langsamen Aushärtung von vorbeschleunigten Epoxidharzen mit Aminhärtern, so daß dann, wenn die schnelle Belastbarkeit des Befestigungselementes gefordert ist, Glaspatrone und Ankerstange auf Temperaturen über 150° C vorgewärmt werden müssen. Bei den peroxidgehärteten Polyesterharzen macht sich nachteilig bemerkbar, daß sie nicht hinreichend chemikalienbeständig, insbesondere nicht al al beständig sind. Insbesondere bei basischem Befestigungsgrund führt dies auf die Dauer zur Minderung der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffkörpers. Darüber hinaus zeigen derartige gehärtete Polyesterharze auch eine relativ hohe Wasseraufnahme, die im Zusammenhang mit metallischen Befestigungs- ele enten zu KorrosionsprobTe en Anlaß geben kann.

Um die Nachteile derartiger bekannter Materialien auszuschalten wurden in der EP-A- 0 150555 Zweikammerpatronen vorgeschlagen, bei denen sich ein feinkörniger natürlicher oder künstlicher mineralischer Füllstoff zusammen mit einem Vinylesterepoxyharz auf Acrylat- oder MethacryTatbasis in der inneren oder äußeren Kammer einer aus zwei ineinandergesteckten Glaszylindern aufgebauten Zwe kammerpatrone befinden, während sich der Härter - ein organisches Peroxid - in der jeweils anderen Kammer befindet. Die Besonderheit der Patronen nach

EP-A-0 150 555 liegt darin, daß der Harzkomponente ein reaktions¬ fähiges vinylisches Monomer zugemischt ist.

Die Kunstharzmassen nach EP-A-0 150 555 stellen insofern eine bedeutsame Weiterentwicklung gegenüber bislang bekannten Harzkompo¬ sitionen dar, als sie zum einen schneller aushärten als die bislang eingesetzten Epoxidharze und zum anderen den bislang eingesetzten Polyesterharzen bezüglich der Alkalibeständigkeit überlegen sind. Dennoch weisen auch die Kunststoffkörper, die nach der in EP-A-0 150 555 offenbarten Rezeptur nach Zertrüπrnern der Glaspatronen und Aushärten der Komponenten des Reaktionssatzes erhalten werden, erhebliche Nachteile auf:

Zum einen stellen derartige Kunstharzkörper keine ausreichend wirksame Diffusionsbarriere gegen reaktive Verbindungen, wie Salzsäure oder diffundierenden Wasserdampf dar. Diese relativ hohe Durchlässigkeit für niedermolekulare Substanzen bewirkt im Endeffekt eine Minderung der Korrosionsbeständigkeit des metallischen Befestigungselementes. Ein weiterer gravierender Nachteil der Verankerungen, die durch die Kunstharzkörper nach der Vorschrift der EP-A-0 150 555 erhalten werden, liegt in ihrem mechanischen Verhalten. Unter Dauerbelastung haben die so erhaltenen Kunstharzkörper die Neigung weich zu werden. Das dadurch bedingte Kriechverhalten der Harzmatrix führt dazu, daß unter Dauerbelastung durch die Schlupfgefahr des Befestigungselementes mit derartigem Kunstharzmaterial keine sichere Verankerung über längere Zeiträume gewährleistet werden kann. Damit ist dieser Harztyp für viele Anwendungsgebiete in der Bautechnik, in denen das Befesti¬ gungselement jahrzehntelanger Zugbeanspruchung sicher widerstehen muß, nicht geeignet.

Dieser Nachteil wird dadurch verstärkt, daß die einigermaßen befriedi- gende Aushärtgeschwindigkeit, die dazu führt, daß das Befestigungs¬ element nach relativ kurzer Zeit belastet werden kann, durch einen hohen Prozentsatz Härterkomponente in der Harzrezeptur bewirkt wird. Der hohe Prozentsatz an organischem Peroxid, wie er in EPrA- 0 150 555 offenbart ist, bewirkt zwar einerseits ein schnelleres Ausreagieren der Kunstharzmischung, hat aber andererseits die unerwünschte Neben¬ wirkung, auch das schnelle Altern des Kunstharzkörpers zu fördern. Mit den chemischen Veränderungen, die im Laufe der Zeit die Adhäsions¬ fähigkeit des Harzes zum umgebenden Befestigungsgrund und zum Befesti-

gungsele ent verringern und das innere Gefüge und damit die Festig¬ keit der Kunstharzmasse selbst beeinträchtigen (Verspröden, Brüchig¬ werden) ist ein weiterer Unsicherheitsfaktor gegeben, der den Langzeiteinsatz problematisch macht. Weiter wirkt sich nachteilig aus, daß trotz vergleichsweise großer Aushärtgeschwindigkeit bei normalen Temperaturen (25° C) immer noch mit einer Aushärtzeit von mehreren Tagen gerechnet werden muß und selbst erhöhte Temperaturen (35° C) Aushärtzeiten im Stundenbereich erfordern, bis das Befestigungselement belastet werden kann. Für viele praktische Zwecke, in denen kostenintensive Wartezeiten dadurch verursacht werden, daß ein verankertes Befestigungselement noch nicht belastet werden kann, wirft die Anwendung der Lehre von EP-A- 0 150 555 daher Probleme auf.

Ein weiterer negativer Aspekt des Stands der Technik ist die unbefrie¬ digende Lagerbeständigkeit der Kunstharzkomponenten in den Patronen, insbesonders bei erhöhter Temperatur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reaktionssatz, insbe- sondere zum Einsatz in Mehrkammerpatronen, zur Herstellung eines Kunstharzkörpers bereitzustellen, der die Verankerung von Befesti¬ gungsmitteln im Befestigungsgrund bewirkt und sich dadurch auszeich¬ net, daß er nach geringer Aushärtzeit hochbelastbare Verankerungen bewirkt, die unter mechanischer Dauerbelastung unverändert stabil bleiben, hohe Säure- und Alkaliresisteπz zeigen, gegenüber nieder¬ molekularen Verbindungen eine wirksame Diffusionsbarriere bildet und eine gleichermaßen hohe Adhäsionsfähigkeit gegenüber Metallen und natürlichenn und künstlichen mineralischen Materialien aufweisen und ohne Verminderung der praxiswesentlichen Eigenschaften im Bedarfsfall so ausgelegt werden kann, daß Lagerfähigkeit bei erhöhten Temperaturen gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch den Reaktionssatz zur Erzeugung von Kunst- harzkörpern, insbesondere zum Einsatz in zerstörbaren Mehrkam er- patroπeπ für die Verankerung von Befestigungselementen in Befesti- gungsgrund gelöst, wobei im Reaktionssatz a) eine vorbeschleunigte Harzkomponente, die den Ester eines Epoxidharzes mit Acryl- und/oder mit Methacrylsäure und daneben ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte(s) Monomere(s) sowie Beschleuniger, Polymerisationsinhi-

bitoren sowie gegebenenfalls andere übliche Zusatzstoffe enthält, b) eine Härterkomponente aus einem organischen Peroxid und c) eine FüllStoffkomponente vorhanden sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Reaktionssatz unter Verwendung von 18 bis 25 Gew.-Tl. der vorbeschleunigten Harzkomponente 0,4 bis 1,2 Gew.-Tl. der Härterkomponente und 40 bis 55 Gew.-Tl. der FüllStoffkomponente aufgebaut ist und die vorbeschleunigte Harzkomponente als Bestandteile A) 3 bis 60 Gew.-Tl. des Vinylesterepoxyharzes B) 28 bis 45 Gew.-Tl. eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter monomerer Verbindungen und

C) 63 bis 3 Gew.-Tl. eines ungesättigten Polyesters

D) 10 bis 0,1 Gew.-Tl. Epoxidharz enthält.

Die Erfindung schließt auch eine zerstörbare Mehrkammerpatrone für die in-rsitu Herstellung von Kunstharzkörpern zur Befestigung von Veranke¬ rungselementen in Bohrlöchern ein, wobei die Patrone den erfindungs¬ gemäßen Reaktionssatz enthält und wobei sich der organische Peroxid¬ härter und die vorbeschleunigte Harzkomponente getrennt voneinander in verschiedenen Kammern befinden.

Die erfindungsgemäße zerstörbare Mehrkammerpatrone findet Verwendung in Verfahren zur Verankerung eines Befestigungselementes im Befesti¬ gungsgrund durch Einbringen einer zerstörbaren Mehrkammerpatrone, die die Komponenten eines aushärtbaren Klebstoffes enthält, in ein

Bohrloch im Befestigungsgrund eingebracht wird, wobei durch Eintreiben des Befestigungselementes die Patrone zerstört und die Kunstharz¬ komponenten gemischt werden, worauf das Kunstharz aushärtet.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Kombination der Komponenten (A), (B), (C) und ggfs. (D) die Eigenschaftenkombination zur Lösung der Aufgabe ergibt. Dabei führt der Zusatz des Epoxidharzes (D) - bevorzugt werden Epoxid¬ harze vo Typ Bisphenol A eingesetzt - zur erheblich erhöhten Lager¬ fähigkeit der Kunstharzkomponente des Reaktionssatzes bei erhöhter Temperatur (Dauerlagerfähigkeit bei Temperaturen um 50°C).

Völlig unerwartet wird trotz der sehr unterschiedlichen Reaktivität der Bestandteile (A), (C) der vorbeschleunigten Harzkomponente ein homogenes, nicht trübes Produkt erhalten. Ebenfalls überraschend ist es, daß die Bildung von Gasblasen während des Aushärtens der Kunst- harzmasse aus dem erfindungsgemäßen Reaktionssatz unterbleibt. Im Endeffekt gewährleistet dies einen einheitlichen Kunststoffkörper. Bereits durch das Fehlen von Inhomogenitäten im Kunstharz selbst wird eine Quelle des möglichen Versagens der Klebverankerung beseitigt.

Ohne daß daraus eine Theorie abgeleitet werden soll, wird darauf hin¬ gewiesen, daß beim neuartigen Reaktionsprodukt aus dem erfindungsge¬ mäßen Reaktionssatz mit (A), (B), (C) und ggfs. (D) in der Harzkompo¬ nente möglicherweise ein höherer Vernetzungsgrad des Reaktionspro¬ duktes resultiert. Die erheblich höhere Chemikalienbeständigkeit gegenüber Harzen des Stands der Technik kann durch eine dadurch bedingte bessere Abschirmung der Estergruppeπ bedingt sein.

Eine derartige Struktur mag auch eine plausible Erklärung für den erheblich besseren Widerstand der Kunstharzkörper aus dem erfindungs- gemäßen Reaktionssatz gegen diffundierende Medien bieten. Besonders muß hervorgehoben werden, daß beim erfindungsgemäßen Reaktionssatz trotz der vergleichsweise sehr geringen Menge an Peroxidhärter eine hohe Aushärtgeschwindigkeit gegeben ist. Bevorzugt in Bezug auf die Ausgewogenheit ihrer Reaktivität, ihrer Mischbarkeit unter den Eindrehbediπgungen der zu befestigenden Anker¬ stange und der zu erzielenden Dauerbelastbarkeit des resultierenden Harzkörpers sind Reaktionssätze, die im Vinylesterepoxyharz ein Epichlorhydrinepoxidharz vom Typ Bisphenol A enthalten. Bezüglich der Handhabbarkeit und der Reaktivität ist es bevorzugt, daß generell das Vinylesterepoxyharz (A) eine mittlere Molmasse von 450 bis 1200 Dalton hat, eine Esterzahl von 80 bis 150 mg KOH/g Harz aufweist und, wenn es in Form einer Lösung von 55 bis 70 Gew.-% (A) im verwendeten Monomer vorliegt, eine Viskosität von 400 bis 1000 mPas bei 23°C hat.

Als ethylenisch ungesättigtes Monomer (B) ist aufgrund seiner befrie¬ digenden Reaktivität und der Kostenvorteile, die mit der einfachen Zugänglichkeit verbunden sind, Styrol und/oder Methyl ethacrylat besonders geeignet.

Bzgl. ihrer chemischen Natur sind als Polyesterharze (C) insbesondere ungesättigte Polyester auf der Basis von o-Phthal säure und/oder m-Phthal säure oder Isophthal säure mit Ethylenglykol und/oder Propylen- glykol und/oder Tricyclodecandimethanol und/oder Neopentyglykol 5 geeignet. Bzgl. der Reaktivität und der Handhabbarkeit (Fließverhalten Mischbarkeit) erweist es sich als bevorzugt, Polyesterharze (C) einzu¬ setzen, deren Esterzahl im Bereich von 180 bis 320 mg KOH/g Harz liegt und die, wenn sie in Form einer Lösung von 50 bis 70% (C) verwendeten Monomer vorliegen, eine Viskosität von 800 bis 6000 mPa s bei 23° 10 haben. Als Epoxidharzkomponente (D) sind besonders solche geeignet, deren Epoxidäquivalentgewicht im Bereich von 160 bis 200 g/Äquivalent liegt und die eine Viskosität von 2500 bis 4000 mPas bei 23°C haben.

Der erfindungsgemäße Reaktionssatz wird vorzugsweise in einer Mehrka - 15 merpatrone verwendet, die den Härter und die vorbeschleunigte Harzkom¬ ponente in verschiedenen Kammern enthält. Der Füllstoff kann sich dabei mit dem vorbeschleunigten Kunstharz in einer Kammer befinden. Diese Anordnung bietet sich an, wenn die Patrone - wie im Stand der Technik üblich - als Zweikammerpatrone ausgebildet ist. 20

Überraschenderweise lassen sich in Bezug auf Festigkeit und Dauerhaf¬ tigkeit der Verankerung des Befestigungselernents besonders gute Ergeb¬ nisse erzielen, wenn bei der Ausbildung der Mehrkammerpatrone aus Glas ein Gewichtsverhältnis von 20 bis 35 Gew. -Teilen Patronenglas bei 25 18 bis 25 Gew. -Teilen der vorbeschleunigten Harzkomponente des erfin¬ dungsgemäßen Reaktionssatzes, 0,4 bis 1,2 Gew.-Teile Peroxidhärter und 40 bis 55 Gew.-Teile der Füll Stoff komponente eingehalten wird.

Die Füll Stoff komponente besteht dabei vorzugsweise aus feinkörnigem 0 Quarz, Magnesiaklinker, Marmormehl o.a.

Gemäß der Erfindung wird zur Verankerung eines Befestigungselements im Befestigungsgrund am besten so verfahren, daß in an sich bekannter Weise eine zerstörbare Mehrkammerpatrone, die den erfindungsgemäßen Reaktionssatz enthält, in ein Bohrloch im Befestigungsgrund einge- 5 bracht wird. Darauf wird durch Eintreiben des Befestigungelements die Patrone zerstört, der vorher von der vorbeschleunigten Kunstharz¬ komponente getrennte Härter wird mit dem auszuhärtenden Material gemischt und so die Aushärtereaktion in-situ in Gang gesetzt.

Die fol genden Bei spiele zei gen die Ausführung der vorl iegenden Erfin¬ dung und verdeutlichen die gegenüber dem Stand der Technik überlegenen Ei genschaften der erfindungsgemäßen Kombination .

Vergleichsbeispiel : Zusammensetzung mit Vinylesterepoxyharz

Vinylesterepoxyharz 60,00 g

Monostyrol 39,85 g Dimethyl-pr-tolui din ^" 0, 15 g

100,00 g

Esterzahl (EZ) = 60 mg KOH/g Harz Viskosität bei 23°C = 600 mPa s Langzeitbeständigkeit, gelagert bei 50°C = 2 bis 3 Monate. Diese Langzeitbeständigkeit ist unzureichend.

Beispiel 1:

Vinylesterepoxyharz 47,85 g ungesättigter Neopentyl glycol -m-phthal säurepolyester 12 ,00 g

Dimethyl-p-tolui din 0, 15 g

Monostyrol 40,00 g

100,00 g EZ = 107 mg KOH/g Harz

Viskosität bei 23°C = 680 Pa s

Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 6 Monate

Bei spiel 2: Vinylesterepoxyharz 31 ,00 g ungesättigter Tricyclodecandimethanol -o,m-phthal säurepolyester 30,85 g

Dimethyl-p-tol uidin 0, 15 g

Monostyrol 38,00 g

100,00 g

EZ = 150

Viskosität bei 23°C = 1500 mPa s Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 6 Monate

Beispiel 3:

Vinylesterepoxyharz 46,40 g ungesättigter Tricyclodecandimethanolpolyester 11,60 g

Dimethyl-p-toluidin 0,15 g Monostyrol 41,85 g

100,00 g EZ = 93; Viskosität bei 23°C = 834 mPa s

Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 6 Monate

Beispiel 4:

Vinylesterepoxyharz 40,00 g ungesättigter Tricyclodecandi ethanolpolyester 20,00 g Dimethyl-p-toluidin 0,15 g

Monostyrol 17,85 g Methylmethacrylat 12,00 g

Epoxidharz mit einem Epoxidäquivalent 200 10,00 g

100,00 g Viskosität bei 23°C = ^* 1250 mPas

Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 10 Monate.

Beispiel 5:

Vinylesterepoxyharz vorbeschleunigt 3,00 g ungesättigter Tricyclodecandimethanolpolyester 59,00 g Monostyrol 38,00 g 100,00 g

EZ = 220 KOH/g Harz Viskosität bei 23°C = 2800 mPa s Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 6 Monate

Beispiel 6:

Vinylesterepoxyharz vorbeschleunigt 60,00 g ungesättigter Isophthalsäure-neopentylglycolpolyester 8,00 g

Monostyrol 31,00 g

Epoxidharz mit einem Epoxidäquivalent 200 1,00 g 100,00 g EZ = 84 KOH/g Harz Viskosität bei 23°C = 550 mPa s Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 10 Monate

Beispiel 7:

Vinylesterepoxyharz vorbeschleuπigt 6,00 g ungesättigte Tricyclodecandimethanol polyester 63 ,00 g

Monostyrol 28 ,00 g Epoxi dharz mit einem Epoxi däquivalent 180 3 ,00 g

100,00 g EZ = 152 KOH/g Harz, Viskosi tät bei 23°C = 4200 mPa s Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 10 Monate

Beispiel 8:

Vinylesterepoxyharz vorbeschleunigt 14,60 g ungesättigter Tricycl odecandi ethanol pσlyester 40,00 g

Monostyrol 45 ,00 g

Epoxidharz mi t einem Epoxi däquivalent 130 0,40 g 100,00 g

EZ = 186 KOH/g Harz; Vi skosität bei 23°C = 2000 mPa s

Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 10 Monate

Beispiel 9: Vinylesterepoxyharz vorbeschleunigt 49 , 10 g ungesättigter Tricyclodecandimethanol polyester 12,30 g Monostyrol 38,50 g

Epoxidharz mit einem Epoxi däquivalent 200 0,10 g

100,00 g EZ = 110 KOH/g Harz; Viskosität bei 23°C = 750 mPa s Langzeitbeständigkeit, gelagert in 50°C = mind. 10 Monate

Beispiel 10: Patrone der Größe M 12 (metrisches Gewinde)

A invorbeschleunigte Harzkomponente nach Beispiel 1 4,30 g Quarz (Körngröße 1,2-1,8 mm) 8,20 g

Dibenzoylperoxid (20 * in Gips) 0,54 g

Patronenglas (Außen- und Innenpatrone) 5,40 g

18,44 g

Ankerstange M 12 x 160, Gewindestangenqual tät 12.9 Aushärtezeit: 0,5 h

Beton: B 50 Istfestigkeit: 54,2 N/mm ² mittlerer Auszugswert X: K - 101,7

Verbundfestigkeit: N/mm ² - 20,7 Versagen: Ankerstangenbruch

Beispiel 11: Patrone der Größe M 12 (metrisches Gewinde) Aminvorbeschleunigte Harzkomponente nach Beispiel 2 3,60 g Quarz (Körngröße 0,5-1,8 mm) 8,00 g

Dibenzoylperoxid (50 % in Phthalatweichmacher) 0,24 g Patronenglas (Außen- und Innenpatrone) 5,45 g

17,29 g Ankerstange M 12 x 160, 12.9 Aushärtezeit: 0,5 h Beton: B 50 Istfestigkeit: 54,2 N/mm ² mittlerer Auszugswert X: KN - 96,3 Verbundfestigkeit: N/mm ² - 19,6 Versagen: Verbundversagen - Ankerstangenbruch

Beispiel 12: Patrone der Größe M 12 (metrisches Gewinde) Aminvorbeschleunigte Harzkomponente nach Beispiel 3 4,00 g Quarz (Körngröße 1,2-1,8 mm) 8,80 g

Dibenzoylperoxid (50 % in Phthalatweichmacher) 0,26 g Patronenglas (Außen- und Innenpatrone) 5,37 g

18,43 g

Ankerstange M 12 x 160, 12.9

Aushärtezeit: 0,5 h

Beton: B 50 Istfestigkeit: 54,2 N/mm ² mittlererΑuszugswert X: KN - 99,9 Verbundfestigkeit: N/mm ² - 20,4

Versagen: Verbundversagen durch Ankerstangenbruch