ORGANOMINERALSYSTEM ERHÄLTLICH DURCH UMSETZUNG VON POLYISOCYANATEN MIT WASSERGLAS IN GEGENWART VON AMINOSILANEN

ORGANOMINERALSYSTE ERHALTLICH DURCH UMSETZUNG VON POLYISOCYANATEN MIT WASSERGLAS IN GEGENWART VON AMINOSILANEN

Die Erfindung betrifft ein Organomineralsystem, das durch Umsetzung einer Polyisocya- natkomponente mit einer Wasserglaskomponente erhalten wird. Derartige Organomineral- systeme werden im wesentlichen im Bergbau und auch in der Bauindustrie angewendet. Sie sind schwerer entflammbar als die bekannten Polyurethan- und Polyesterharzsysteme.

Aus der DE 197 28 252 AI ist ein Organomineralsystem bekannt, das als schnellfestes, über Kopf anwendbares Ankerverfestigungssystem eingesetzt werden kann. Das Organomineralsystem kann mit einer Zweikomponenten- Verarbeitungsanlage über Kopf in ein Bohrloch injiziert werden, ohne dass das Material wieder zurückfließt. Zur Erzielung dieser Eigenschaften werden der Wasserglaskomponente primäre und/oder sekundäre, di- und/oder trifunktionelle Polyoxyalkylenamine zugesetzt. Durch diesen Zusatz erhält man nach Umsetzung mit der Polyisocyanatkomponente innerhalb von ca. 2 Minuten ein puddingartiges Produkt, in das ein Anker eingesetzt werden kann. Anschließend härtet das Produkt aus.

Bei dem Zusatz von Polyoxyalkylenaminen zu dem Wasserglas ist es von Nachteil, dass die Polyoxyalkylenamine mit dem Wasserglas keine homogene Phase bilden. Unmittelbar nach Herstellung einer Dispersion ist eine Phasentrennung zu beobachten. Derartige Orga- nomineralsysteme können somit vor Ort nur nach aufwendiger Vermischung unmittelbar vor der Verarbeitung eingesetzt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Organomineralsystem bereit zu stellen, das eine homogene Wasserglaskomponente aufweist, aus der sich unmittelbar nach Mischen mit der Polyisocyanatkomponente ein pastöses Produkt bildet, das anschließend aushärtet.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Organomineralsystem durch die Merkmale des Anspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.

Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung werden Aminoderivate von Trialkoxysilanen verwendet, die bei Vermischen mit Wasser unter Zersetzung der Etherbindung zu den entsprechenden Sila- nolen hydrolysieren. Es ist auch möglich, die Trialkoxysilane direkt in die Wasserglaskomponente zu geben.

Bei dem erfindungsgemäßen Organomineralsystem ist es von Vorteil, dass die Silanver- bindungen in der Wasserglaskomponente löslich sind. Dadurch wird eine homogene Wasserglaskomponente erhalten, die sich auch beim Transport und der Lagerung nicht entmischt.

Unmittelbar nach dem Vermischen der Wasserglaskomponente mit der Polyisocyanat- Komponente reagiert das Organomineralsystem zu einem pastösen Produkt, das anschließend aushärtet. Diese Eigenschaft hat für viele Anwendungsfälle Vorteile. So kann das Organomineralsystem über Kopf in ein Bohrloch injiziert werden, ohne dass das Material wieder zurückfließt.

Das erfindungsgemäße Organomineralsystem eignet sich auch hervorragend für die Spritz- beschichtung mit Harzen zum Schutz von Bauwerken, da das Harz bei der Beschichtung von nicht horizontalen Oberflächen nicht nach unten abfließt oder abtropft, sondern hinreichend pastös ist. Eine andere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Organomineralsystems ist der Einsatz als Reparaturmörtel zur Ausbesserung von Fehlstellen. Das Organomineralsystem kann auch von ferngesteuerten Robotern, zB bei der Sanierung nicht begehbarer Rohrleitungen, eingesetzt werden.

Eine Zugabe von Katalysatoren ist nicht unbedingt erforderlich, da die erfindungsgemäßen Aminosilanole auch eine katalytische Wirkung haben. Es ist jedoch möglich, die in der Polyurethan-Chemie üblichen Katalysatoren zuzusetzen.

Die Zugabe weiterer, aus der Polyurethan-Chemie bekannter Stoffe ist möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1 (Löslichkeitsversuche)

Ein handelsübliches Natriumwasserglas mit 12,0 % NajO und 31,3 % SiO ₂ (Wasserglas 1) wurde bei 25°C mit verschiedenen Diaminen in verschiedenen Konzentrationen versetzt. Dabei wurden folgende Diamine verwendet:

DETDA Isomerengemisch aus 3,5-Diethyltoluol(2,4)diamin und 3,5-

Diethyltoluol(2,6)diamin

DETA Diethylentriamin (bis(2-aminoethyl)amin)

PACM Di(4-aminocyclohexyl)methan

Jeffamin T 403 Propoxyliertes Trimethylolpropan mit drei primären Aminoend- gruppen und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 440 u

DIAMO-Silanol (3-(Ethylendiamino)propyl)silanol

TRIAMO-Silanol (3-(Diethylentriarnino)propyl)silanol "Löslich" bedeutet völlige Löslichkeit der beiden Komponenten, "nicht löslich" das Aufschwimmen einer organischen Phase auf der Wasserglas-Phase.

Aus den Versuchen, ergibt sich, dass nur die erfindungsgemäßen Silanole in der Wasserglaskomponente löslich sind.

Beispiel 2a

Eine Mischung von 430 g der Komponente A, bestehend aus

95,1 % Wasserglas 1

2,5 % Ethylenglykol

1,2 % (3-(Diethylentriamino)propyl)trimethoxysilan

1,2 % Wasser und 340 g der Komponente B, bestehend aus

66,5 % Roh-MDI, (polymeres Diphenylmethandiisocyanat mit einer Viskosität (25°C) von 200 mPa s)

13,5 % Polypropylenglykol mit dem durchschnittlichen Molekulargewicht 2000 u

20,0 % Dibutylphthalat wird über eine Zweikomponentenkartusche und Statikmischer in ein Glasrohr von 50 mm Durchmesser und 300 mm Länge gefüllt. Die Mischung fließt aus dem senkrechten, nach unten offenen Rohr nicht aus. Beispiel 2b (Vergleichsbeispiel)

Eine Mischung von 430 g der Komponente A, bestehend aus

95,1 % Wasserglas 1

2,5 % Ethylenglykol

1,2 % (3-Aminopropyl)triethoxysilan

1,2 % Wasser und 340 g der Komponente B, bestehend aus

66,5 % Roh-MDI (polymeres Diphenylmethandiisocyanat mit einer Viskosität (25°C) von 200 mPa s)

13,5 % Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht von 2000

20,0 % Dibutylphthalat wird über eine Zweikomponentenkartusche und Statikmischer in ein Glasrohr von 50 mm Durchmesser und 300 mm Länge gefüllt. Die Mischung fließt aus dem senkrechten, nach unten offenen Rohr aus.

Beispiel 3 (Verkleben einer Ankerstange)

Eine Mischung gemäß Beispiel 2a wurde mittels 2-K-Pumpe und Statikmischer bei einer Produkttemperatur von 30°C in ein Bohrloch gemäß DUST 21521 von 50 mm Durchmesser, 2,10 m Länge eingebracht. Das Bohrloch war senkrecht über Kopf angeordnet. Das Harz floss nicht aus dem Bohrloch aus. Anschließend wurde ein GEWI-Anker von 2,20 m Länge in das Bohrloch eingeführt. Nach 4 h wurde eine Zugversuch mit der effektiven Verbundlänge von 0,6 m durchgeführt. Bei einer Zugkraft von 360 kN wurde der Anker aus dem Bohrloch gezogen. Das erfindungsgemäße Organomineralsystem erfüllt somit die Anforderungen für das Verkleben einer Ankerstange.