(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-21
(45)【発行日】2024-01-04
(54)【発明の名称】エポキシ樹脂組成物用のジアミノメチルシクロヘキサンおよび1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)に基づく硬化剤組成物、エポキシ樹脂組成物、ならびに多成分エポキシ樹脂系
(51)【国際特許分類】
C08G 59/50 20060101AFI20231222BHJP
C04B 26/14 20060101ALI20231222BHJP
E21D 20/00 20060101ALI20231222BHJP
【FI】
C08G59/50
C04B26/14
E21D20/00 L
(21)【出願番号】P 2022543710
(86)(22)【出願日】2021-03-08
(86)【国際出願番号】 EP2021055716
(87)【国際公開番号】W WO2021185607
(87)【国際公開日】2021-09-23
【審査請求日】2022-07-19
(32)【優先日】2020-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】591010170
【氏名又は名称】ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Hilti Aktiengesellschaft
【住所又は居所原語表記】Feldkircherstrasse 100,9494 Schaan,Liechtenstein
(74)【代理人】
【識別番号】110002664
【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所
(72)【発明者】
【氏名】ベーレンス, ニコール
(72)【発明者】
【氏名】ニカール, ゲオルク
【審査官】前田 直樹
(56)【参考文献】
【文献】特開平04-213318(JP,A)
【文献】特開2018-020553(JP,A)
【文献】特表2019-510846(JP,A)
【文献】特表2022-532049(JP,A)
【文献】特表2022-500542(JP,A)
【文献】特表2013-513004(JP,A)
【文献】特表2013-505316(JP,A)
【文献】特表2017-509781(JP,A)
【文献】特開2019-199609(JP,A)
【文献】特表2019-527282(JP,A)
【文献】国際公開第2019/101563(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G
C04B
E21D
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アミン混合物と、加速剤として少なくとも1種の塩(S)と含む硬化剤組成物であって、加速剤として使用される前記塩(S)が、硝酸の塩、亜硝酸の塩、ハロゲンの塩、トリフルオロメタンスルホン酸の塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記アミン混合物が、前記アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含むことを特徴とする、硬化剤組成物。
【請求項2】
前記アミン混合物が、前記アミン混合物の総重量に基づいて、25~95重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の硬化剤組成物。
【請求項3】
前記アミン混合物が、1,3-ベンゼンジメタンアミンをさらに含むことを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の硬化剤組成物。
【請求項4】
前記アミン混合物が、前記アミン混合物の総重量に基づいて、≦55重量%の1,3-ベンゼンジメタンアミンを含むことを特徴とする、請求項3に記載の硬化剤組成物。
【請求項5】
前記アミン混合物が、前記硬化剤組成物の総重量に基づいて、30~98重量%の割合で前記硬化剤組成物に含有されることを特徴とする、
請求項1~4のいずれかに記載の硬化剤組成物。
【請求項6】
前記塩(S)が、前記硬化剤組成物の総重量に基づいて、0.1~15重量%の割合で前記硬化剤組成物に含有されることを特徴とする、
請求項1~5のいずれかに記載の硬化剤組成物。
【請求項7】
前記アミン混合物が、各々の場合で前記アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサン、30~80重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)、および10~55重量%の1,3-ベンゼンジメタンアミンを含むことを特徴とする、
請求項1~6のいずれかに記載の硬化剤組成物。
【請求項8】
前記塩(S)が、硝酸塩(NO
3
-)、ヨウ化物(I
-)、トリフラート(CF
3SO
3
-)、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、
請求項1~7のいずれかに記載の硬化剤組成物。
【請求項9】
前記塩(S)が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタノイド、アルミニウム、アンモニウム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるカチオンを含むことを特徴とする、
請求項1~8のいずれかに記載の硬化剤組成物。
【請求項10】
少なくとも1つの硬化性エポキシ樹脂と、
請求項1~9のいずれかに記載の硬化剤組成物とを含有する、エポキシ樹脂組成物。
【請求項11】
エポキシ樹脂成分(A)と、固化剤成分とを含む多成分エポキシ樹脂系であって、前記エポキシ樹脂成分(A)が、硬化性エポキシ樹脂を含有し、前記固化剤成分が、アミン混合物を含み、硝酸の塩、亜硝酸の塩、ハロゲンの塩、トリフルオロメタンスルホン酸の塩、およびそれらの組み合わせから選択される塩(S)が、前記エポキシ樹脂成分(A)および/または前記固化剤成分に含有され、前記アミン混合物が、前記アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含有することを特徴とする、多成分エポキシ樹脂系。
【請求項12】
前記塩(S)が、前記固化剤成分に含有されることを特徴とする、
請求項11に記載の多成分エポキシ樹脂系。
【請求項13】
掘削孔内の構造的要素の化学的締結のための方法であって、請求項10に記載のエポキシ樹脂組成物、または請求項11もしくは12のいずれかに記載の多成分エポキシ樹脂系が、化学的締結のために使用される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建設要素の化学的締結のためのエポキシ樹脂組成物用のジアミノメチルシクロヘキサンおよび1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)に基づく硬化剤組成物、エポキシ樹脂組成物、ならびに多成分エポキシ樹脂系に関する。本発明はまた、掘削孔内の構造的要素の化学的締結のための方法に関する。
【0002】
硬化性エポキシ樹脂およびアミン硬化剤に基づく多成分モルタル組成物は、しばらく前から既知であり、接着剤、亀裂を修復するための補修ペースト、ならびに掘削孔内の様々な基材にアンカーロッド、強化バー、およびネジなどの建設要素を締結するための化学アンカーとして使用されている。
【背景技術】
【0003】
従来技術は、高温で非常に良好な耐荷重を示す硬化性エポキシ樹脂およびアミン硬化剤に基づく多成分モルタル組成物を記載している。例えば、出願番号18195417.3、18195422.3、および18195415.7を有する未公開の欧州出願は、固化剤成分が、硝酸の塩、亜硝酸の塩、ハロゲンの塩、およびトリフルオロメタンスルホン酸の塩からなる群から選択される塩(S)を含有する多成分エポキシ樹脂系を記載している。これらの系は、高い引き抜き強度の形態で、高温で良好~非常に良好な性能を既に示している。ただし、特に高温での引き抜き強度に関しては、既存の系を改善する必要がある。
【0004】
特許文献1は、少なくとも1つのエポキシ樹脂と、非常に特定の割合でジアミノメチルシクロヘキサンの立体異性体混合物を含有する混合物とを含む組成物を記載している。必要に応じて、異なる割合の立体異性体を使用して、エポキシ樹脂組成物の硬化挙動を調整することができると仮定されている。
【0005】
エポキシアミンに基づくモルタル組成物における硬化剤としての、前述のジアミノメチルシクロヘキサンの立体異性体混合物などの二級炭素原子上にアミノ基を有するアミンの使用は、これらのモルタル組成物が24時間より長い硬化時間を有するため、現在非常に制限されている。これらの長い硬化時間は、その後の作業を遅らせるため、建設現場では実用的ではない。ノボラック、スチレン化フェノール、サリチル酸、またはアンカミンK54などの多成分エポキシ樹脂系で通常使用される加速剤の加速効果は、硬化時間を6時間などの許容可能な時間に短縮するのに十分ではない。したがって、ジアミノメチルシクロヘキサンは、多成分エポキシ樹脂系のための硬化剤組成物には使用されないか、または使用されたとしても、非常に低濃度でのみ使用される。ただし、モルタル組成物を配合する際には、ジアミノメチルシクロヘキサンによって、モルタル組成物の特性プロファイルがより可変になり、特に、80℃などの高温で引き抜き強度にプラスの影響を与えることが可能になるであろうことから、これを考慮することが望ましいであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第2011/033104号(WO2011/033104(A1))
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、本発明の目的は、かなりの割合のジアミノメチルシクロヘキサンを有し、締結目的に好適であるエポキシ樹脂組成物を提供することである。従来のモルタル組成物と比較して、比較的高い引き抜き強度を有し、より短い硬化時間を達成することを目的としている。本発明の特定の目的は、従来のモルタル組成物と比較して、より短い硬化時間、および高温、例えば、40℃~120℃の温度範囲で改善された引き抜き強度を有するエポキシ樹脂組成物を提供することである。さらに、エポキシ樹脂組成物が、エポキシアミンに基づく従来のモルタル組成物と比較して、水で満たされた掘削孔において改善された引き抜き強度を示すことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の根本的な問題は、請求項1に記載の硬化剤組成物を提供することによって解決される。本発明による硬化剤組成物の好ましい実施形態は、従属請求項に提供されており、これらは、任意選択的に互いに組み合わせることができる。
【0009】
本発明は、請求項10に記載のエポキシ樹脂組成物、および請求項11に記載の多成分エポキシ樹脂系にさらに関する。本発明によるエポキシ樹脂組成物および多成分エポキシ樹脂系の好ましい実施形態は、従属請求項に提供されており、これらは、任意選択的に互いに組み合わせることができる。
【0010】
本発明は、請求項13に記載の掘削孔内の建設要素の化学的締結のための方法にさらに関する。
【0011】
本発明は、高温での引き抜き強度を改善するための、硬化剤組成物中のアミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含有するアミン混合物の使用にさらに関する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を有するアミン混合物を含む、エポキシ樹脂組成物用の硬化剤組成物が提供される。さらに、硬化剤組成物は、加速剤として少なくとも1種の塩(S)を含み、加速剤として使用される塩(S)が、硝酸の塩、亜硝酸の塩、ハロゲンの塩、トリフルオロメタンスルホン酸の塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0013】
締結目的のためのエポキシ樹脂組成物に、本発明による硬化剤組成物を使用することによって、硬化反応の相当な加速がもたらされる。硬化組成物は、高温で優れた引き抜き強度を示し、短時間の後、約4~6時間以内、場合によってはそれよりも早く荷重することができる。したがって、本発明による硬化剤組成物およびそれから調製されるエポキシ樹脂組成物は、高温の国での使用に特に好適である。さらに、硬化組成物は、水で満たされた掘削孔において優れた引き抜き強度を示す。
【0014】
本発明の文脈内で、上および次の記載で使用される用語は、次の意味を有する。
「硬化剤組成物」は、アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を有するアミン混合物と、少なくとも1種の塩(S)とを含む組成物である。
【0015】
「多成分エポキシ樹脂系」は、複数の成分が互いに別々に保管されるため、すべての成分が混合された後にのみ硬化が行われる系であり、本発明によれば、多成分エポキシ樹脂系は、少なくとも1つのエポキシ樹脂系および少なくとも1つの固化剤成分を含み、好ましい実施形態では、多成分エポキシ樹脂系は、エポキシ樹脂系および固化剤成分を含む2成分エポキシ樹脂系である。
【0016】
「固化剤成分」は、アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を有するアミン混合物を含む多成分エポキシ樹脂系の成分である。好ましい実施形態では、固化剤成分はまた、塩(S)を含み、したがって、本発明による硬化剤組成物である。
【0017】
「エポキシ樹脂系」は、少なくとも1つの硬化性エポキシ樹脂を含む多成分エポキシ樹脂系の成分である。
【0018】
「エポキシ樹脂組成物」は、硬化剤組成物または固化剤成分を少なくとも1つの硬化性エポキシ樹脂と混合することによって得られる配合物を指し、そのため、化学的締結のために直接使用することができる。
【0019】
「脂肪族化合物」は、芳香族化合物を除く、非環式または環式の飽和または不飽和炭素化合物であり、
「芳香脂肪族化合物」は、官能化された芳香脂肪族化合物の場合、存在する官能基が化合物の芳香族部分ではなく脂肪族に結合しているような芳香族主鎖を有する脂肪族化合物であり、
「芳香族化合物」は、ヒュッケル則(4n+2)に従う化合物であり、
「アミン」は、1個、2個、または3個の水素原子を炭化水素基で置き換えることによってアンモニアから誘導され、一般構造RNH2(一級アミン)、R2NH(二級アミン)、およびR3N(三級アミン)を有する化合物であり(A.D.McNaught and A.Wilkinson,Blackwell Scientific Publications,Oxford(1997)によって編集されたIUPAC Compendium of Chemical Terminology,2nd ed.(the“Gold Book”)を参照されたい)、
「アミン混合物」は、少なくとも2つの異なるアミンの混合物を意味し、本発明による混合物は、アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含む。アミン混合物は、任意選択的に1つ以上のさらなるアミンを含有し得る。
【0020】
「塩」は、正に帯電したイオン(カチオン)および負に帯電したイオン(アニオン)で構成される化合物である。これらのイオン間にはイオン結合がある。表現「硝酸の塩」は、硝酸(HNO3)から誘導され、アニオンとして硝酸塩(NO3
-)を含む化合物を記載する。表現「亜硝酸の塩」は、亜硝酸(HNO2)から誘導され、アニオンとして亜硝酸塩(NO2
-)を含む化合物を記載する。表現「ハロゲンの塩」は、アニオンとして周期表の第7族の元素を含む化合物を記載する。特に、表現「ハロゲンの塩」は、アニオンとしてフッ化物(F-)、塩化物(Cl-)、臭化物(Br-)、またはヨウ化物(I-)を含む化合物を意味すると理解されるべきである。表現「トリフルオロメタンスルホン酸の塩」は、トリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)から誘導され、アニオンとしてトリフラート(CF3SO3
-)を含む化合物を記載する。本発明の文脈において、用語「塩」とはまた、塩の対応する水和物を網羅する。加速剤として使用される塩(S)はまた、本発明の文脈において「塩」と称される。
【0021】
あるクラスの化学化合物に先行する、例えば、単語「充填剤」に先行する冠詞「a」または「an」は、このクラスの化学化合物に含まれる1つ以上の化合物、例えば、様々な「充填剤」が意図され得ることを意味し、
「少なくとも1つ」は、数値的に「1つ以上」を意味し、好ましい実施形態では、この用語は、数値的に「1つ」を意味し、
「含有する」および「含む」は、言及された構成成分に加えて、より多くの構成成分が存在し得ることを意味し、これらの用語は、包括的であることを意味し、したがって、「からなる」も含み、「からなる」は、排他的に意味され、さらなる構成成分が存在しない場合があることを意味し、好ましい実施形態では、用語「含有する」および「含む」は、用語「からなる」を意味する。
このテキストで引用されたすべての標準(例えば、DIN標準)は、この出願の提出日に最新のバージョンで使用された。
【0022】
本発明によれば、硬化剤組成物は、硬化剤として、アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含有するアミン混合物を含む。
【0023】
MDACHとしても既知のジアミノメチルシクロヘキサンは、通常、2,4-および2,6-ジアミノ-1-メチルシクロヘキサンの7つの異性体の混合物であり、Baxxodur EC 210(BASF SE)の商品名で市販されている。立体異性体の混合物は、EP2478030(A1)に記載されており、その内容は、本出願に組み込まれる。ただし、本発明による硬化剤組成物において、1つ以上の異性体を任意の組み合わせで使用することも可能である。
【0024】
1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンまたは略語1,3-BACとしても既知の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)は、脂環式アミンである。
【0025】
本発明によれば、アミン混合物は、各々の場合でアミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%、好ましくは8~40重量%、およびより好ましくは10~30重量%のジアミノメチルシクロヘキサンを含む。
【0026】
本発明によれば、アミン混合物は、アミン混合物の総重量に基づいて、少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含む。アミン混合物中の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)の重量パーセントは、各々の場合でアミン混合物の総重量に基づいて、好ましくは25~95重量%、より好ましくは30~95重量%、およびさらに好ましくは30~80重量%である。
【0027】
上記の重量パーセント範囲のジアミノメチルシクロヘキサンおよび1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)に加えて、アミン混合物は、好ましくは、1,3-ベンゼンジメタンアミンを含む。m-キシリレンジアミンまたはmXDAとしても既知の1,3-ベンゼンジメタンアミンは、化学アンカーにとって重要であるすべての性能次元で良好な特性を示す芳香脂肪族アミンである。したがって、好ましい混合物は、硬化剤組成物の配合においてより大きな柔軟性を可能にする。
【0028】
1,3-ベンゼンジメタンアミンは、好ましくは、アミン混合物の総重量に基づいて、≦55重量%の重量パーセント範囲でアミン混合物に含有される。アミン混合物は、各々の場合でアミン混合物の総重量に基づいて、好ましくは0~55重量%、より好ましくは5~50重量%、およびさらにより好ましくは10~50重量%の1,3-ベンゼンジメタンアミンを含む。
【0029】
本発明の特に好ましい実施形態では、アミン混合物は、各々の場合でアミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサン、少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)、および≦55重量%の1,3-ベンゼンジメタンアミンを含む。別の好ましい実施形態では、アミン混合物は、各々の場合でアミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサン、30~80重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)、および10~55重量%の1,3-ベンゼンジメタンアミンを含む。
【0030】
アミン混合物中に前述のアミンのアミン-エポキシ付加物を追加で使用することも可能である。用語「アミン-エポキシ付加物」は、ジアミノメチルシクロヘキサン、シクロヘキサンビス(メチルアミン)、または1,3-ベンゼンジメタンアミンとエポキシとの反応生成物を意味し、アミンは、反応中に過剰に存在する。アミン-エポキシ付加物は、最終的にアミンに溶解する。
【0031】
硬化剤組成物中のアミン混合物の割合は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、好ましくは30~98重量%、好ましくは40~98重量%である。
【0032】
上記のアミンに加えて、アミン混合物は、エポキシ基に対して反応性であるさらなるアミンを含有し得る。エポキシ基に対して反応性である好適なアミンの例を以下に供し、これらは、個々に、および混合物として、の両方で使用され得る:1,2-ジアミノエタン(エチレンジアミン)、1,2-プロパンジアミン、1,3-プロパンジアミン、1,4-ジアミノブタン、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジアミン(ネオペンタンジアミン)、ジエチルアミノプロピルアミン(DEAPA)、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン、1,3-ジアミノペンタン、2,2,4-または2,4,4-トリメチル-1,6-ジアミノヘキサンおよびそれらの混合物(TMD)、1,2-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ヘキサメチレンジアミン(HMD)、1,2-および1,4-ジアミノシクロヘキサン(1,2-DACHおよび1,4-DACH)、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン、ジエチレントリアミン(DETA)、4-アザヘプタン-1,7-ジアミン、1,11-ジアミノ-3,6,9-トリオキソンデカン(trioxundecane)、1,8-ジアミノ-3,6-ジオキサオクタン、1,5-ジアミノ-メチル-3-アザペンタン、1,10-ジアミノ-4,7-ジオキサデカン、ビス(3-アミノプロピル)アミン、1,13-ジアミノ-4,7,10-トリオキサトリデカン、4-アミノメチル-1,8-ジアミノオクタン、2-ブチル-2-エチル-1,5-ジアミノペンタン、N,N-ビス(3-アミノプロピル)メチルアミン、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、1,4-ベンゼンジメタンアミン(p-キシリレンジアミン、PXDA)、5-(アミノメチル)ビシクロ[[2.2.1]ヘプト-2-イル]メチルアミン(NBDA、ノルボルナンジアミン)、ジメチルジプロピレントリアミン、ジメチルアミノプロピルアミノプロピルアミン(DMAPAPA)、3-アミノメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアミン(イソホロンジアミン(IPDA))、ジアミノジシクロヘキシルメタン(PACM)、ジエチルメチルベンゼンジアミン(DETDA)、4,4‘-ジアミノジフェニルスルホン(ダプソン)、混合多環式アミン(MPCA)(例えば、Ancamine2168)、ジメチルジアミノジシクロヘキシルメタン(Laromin C260)、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、(3(4),8(9)ビス(アミノメチルジシクロ[5.2.1.02,6]デカン(異性体の混合物、三環式一級アミン、TCD-ジアミン)、N,N‘-ジアミノプロピル-2-メチルシクロヘキサン-1,3-ジアミン、N,N‘-ジアミノプロピル-4-メチルシクロヘキサン-1,3-ジアミン、N-(3-アミノプロピル)シクロヘキシルアミン、ならびに2-(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)プロパン-1,3-ジアミン。
【0033】
本発明によれば、硬化剤組成物は、加速剤として少なくとも1種の塩(S)を含有する。本発明によれば、塩(S)は、硝酸の塩、亜硝酸の塩、ハロゲンの塩、トリフルオロメタンスルホン酸の塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種の塩である。塩(S)は、好ましくは、硝酸の塩、ハロゲンの塩、トリフルオロメタンスルホン酸の塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種の塩である。塩(S)が、硝酸塩(NO3
-)、ヨウ化物(I-)、トリフラート(CF3SO3
-)、およびそれらの混合物からなる群から選択されることが特に好ましいことがわかった。
【0034】
アルカリ金属硝酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、硝酸ランタニド、硝酸アルミニウム、硝酸アンモニウム、およびそれらの混合物は、特に好適な硝酸の塩である。対応する硝酸の塩は、市販されている。好ましくは、Ca(NO3)2またはNaNO3などのアルカリ金属硝酸塩および/またはアルカリ土類金属硝酸塩が、硝酸の塩として使用される。塩(S)として、硝酸中の塩の溶液、例えば、Ca(NO3)2/HNO3を含有する溶液を使用することも可能である。この溶液を調製するためには、CaCO3をHNO3に溶解させる。
【0035】
アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ土類金属亜硝酸塩、亜硝酸ランタニド、亜硝酸アルミニウム、亜硝酸アンモニウム、およびそれらの混合物は、特に好適な亜硝酸の塩である。対応する亜硝酸の塩は、市販されている。好ましくは、アルカリ金属亜硝酸塩、および/またはCa(NO2)2などのアルカリ土類金属亜硝酸塩が、亜硝酸の塩として使用される。
【0036】
ハロゲン化アルカリ金属、ハロゲン化アルカリ土類金属、ハロゲン化ランタニド、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化アンモニウム、およびそれらの混合物は、特に好適なハロゲンの塩である。対応するハロゲンの塩は、市販されている。ハロゲンは、好ましくは、塩化物、臭化物、ヨウ化物、およびそれらの混合物からなる群から選択され、使用するにはヨウ化物が特に好ましい。
【0037】
アルカリ金属トリフラート、アルカリ土類金属トリフラート、ランタニドトリフラート、アルミニウムトリフラート、アンモニウムトリフラート、およびそれらの混合物は、特に好適なトリフルオロメタンスルホン酸の塩である。トリフルオロメタンスルホン酸の対応する塩は、市販されている。好ましくは、アルカリ金属硝酸塩および/またはCa(CF3SO3)2などのアルカリ土類金属硝酸塩が、トリフルオロメタンスルホン酸の塩として使用される。
【0038】
原則として、塩(S)のカチオンは、有機、無機、またはそれらの混合物であってもよい。塩(S)のカチオンは、好ましくは無機カチオンである。
【0039】
好適な有機カチオンは、例えば、テトラエチルアンモニウムカチオンなどの、C1-C6-アルキル基などの有機基で置換されているアンモニウムカチオンである。
【0040】
塩(S)の好適な無機カチオンは、好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、アルミニウム、アンモニウム(NH4
+)、およびそれらの混合物からなる群から、より好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、アンモニウム、およびそれらの混合物からなる群から、ならびにさらにより好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、およびそれらの混合物からなる群から選択されるカチオンである。塩(S)のカチオンは、ナトリウム、カルシウム、アルミニウム、アンモニウム、およびそれらの混合物からなる群から選択されることが特に好ましい。
【0041】
したがって、次の化合物または成分が、塩(S)として特に好適である:Ca(NO3)2(硝酸カルシウム、通常カルシウム、Ca(NO3)2四水和物として使用される)、Ca(NO3)2/HNO3、KNO3(硝酸カリウム)、NaNO3(硝酸ナトリウム)、Mg(NO3)2(硝酸マグネシウム、通常Mg(NO3)2六水和物として使用される)、Al(NO3)3(硝酸アルミニウム、通常Al(NO3)3九水和物として使用される)、NH4NO3(硝酸アンモニウム)、Ca(NO2)2(硝酸カルシウム)、NaCl(塩化ナトリウム)、NaBr(臭化ナトリウム)、NaI(ヨウ化ナトリウム)、Ca(CF3SO3)2(カルシウムトリフラート)、Mg(CF3SO3)2(マグネシウムトリフラート)、およびLi(CF3SO3)(チリウムトリフラート)の混合物。
【0042】
本発明による硬化剤組成物は、1種以上の塩(S)を含み得る。塩は、個々に、および指定の塩のうちの2種以上の混合物で、の両方で使用することができる。
【0043】
硬化剤組成物中の塩(S)の溶解特性を改善するために、塩(S)を好適な溶媒に溶解させてもよく、したがって溶液として使用してもよい。この目的には、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール、およびグリセロールなどの有機溶媒が好適である。ただし、上記の有機溶媒との混合物としても適切である場合、溶媒として水も使用され得る。対応する塩溶液を調製するために、塩(S)を溶媒に添加し、好ましくは完全に溶解するまで撹拌する。
【0044】
好ましくは、塩(S)は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、0.1~15重量%の割合で硬化剤組成物に含有される。塩(S)は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、好ましくは0.5~12重量%の割合で、より好ましくは0.7~10.0重量%の割合で、さらにより好ましくは1.0~8.0重量%の割合で硬化剤組成物に含有される。
【0045】
さらなる実施形態では、硬化剤組成物は、溶媒、フェノール性加速剤、共加速剤、接着促進剤、および無機充填剤の群からのさらなる添加剤を含む。
【0046】
非反応性希釈剤(溶媒)は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、好ましくは最大30重量%、例えば、1~20重量%の量で含有され得る。好適な溶媒の例は、メタノール、エタノール、もしくはグリコールなどのアルコール、ジメチルアセトアミドなどのジ低級アルキル低級アルカノイルアミド、キシレンもしくはトルエンなどの低級アルキルベンゼン、フタル酸エステル、またはパラフィンである。溶媒の量は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、好ましくは≦5重量%である。
【0047】
フェノール性加速剤は、好ましくは、サリチル酸、スチレン化フェノール、およびカルダノール、ならびにそれらの混合物から選択される。これらは、硬化剤組成物の総重量に基づいて、0~10重量%の割合で硬化剤組成物中に存在し得る。
【0048】
ベンジルアルコール、三級アミン、イミダゾール、もしくは三級アミノフェノール、オルガノホスフィン、ルイス塩基もしくは酸、例えば、リン酸エステル、またはそれらの2種以上の混合物は、共加速剤として使用され得る。共加速剤は、エポキシ樹脂成分(A)中にも存在し得るが、ただし、それらが、エポキシ樹脂と適合性があることを条件とする。
【0049】
共加速剤は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、好ましくは0.001~5重量%の重量割合で硬化剤組成物に含有される。
【0050】
好適な共加速剤の例は、特に、トリス-2,4,6-ジメチルアミノメチルフェノール、2,4,6-トリス(ジメチルアミノ)フェノール、およびビス[(ジメチルアミノ)メチル]フェノールである。好適な共加速剤混合物は、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、およびビス(ジメチルアミノメチル)フェノールを含有する。この種の混合物は、例えば、Ancamine(登録商標)K54(Evonik,Germany)として市販されている。
【0051】
接着促進剤を使用することによって、掘削孔壁とモルタル組成物との架橋が改善され、それによって、硬化状態での接着が増加する。好適な接着促進剤は、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチル-ジエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル-トリエトキシシラン、3-アミノプロピル-トリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノエチル-3-アミノプロピル-トリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、および3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどの少なくとも1つのSi結合加水分解性基を有するシランの群から選択される。特に、3-アミノプロピル-トリメトキシシラン(AMMO)、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(AMEO)、2-アミノエチル-3-アミノプロピル-トリメトキシシラン(DAMO)、およびトリメトキシシリルプロピルジエチレンテトラミン(TRIAMO)が、接着促進剤として好ましい。さらなるシランは、例えば、EP3000792(A1)に記載されており、その内容は、本出願に組み込まれる。
【0052】
接着促進剤は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、最大10重量%、好ましくは0.1~5重量%、より好ましくは1.0~2.5重量%の量で含有され得る。
【0053】
無機充填剤、特に、ポルトランドセメントまたはアルミン酸セメントなどのセメント、ならびに他の水硬性無機物質、石英、ガラス、コランダム、磁器、陶器、重晶石、ライトスパー(light spar)、石膏、タルク、および/またはチョーク、ならびにそれらの混合物が、充填剤として使用される。さらに、ヒュームドシリカなどの増粘剤を無機充填剤として使用することもできる。特に好適な充填剤は、Millisil W3、Millisil W6、Millisil W8、およびMillisil W12、好ましくはMillisil W12などの、表面処理されていない石英粉末、微細石英粉末、および超微細石英粉末である。シラン化石英粉末、微細石英粉末、および超微細石英粉末も使用され得る。これらは、例えば、Quarzwerke社からのSilbond製品シリーズから市販されている。製品シリーズSilbond EST(エポキシシラン修飾)およびSilbond AST(アミノシラン処理)が特に好ましい。さらに、Denka社(Japan)からのASFPタイプ(d50=0.3μm)、またはタイプ指定45(d50<0.44μm)、07(d50>8.4μm)、05(d50<5.5μm)、および03(d50<4.1μm)を有するDAWもしくはDAMなどのグレードの酸化アルミニウム超微細充填剤などの酸化アルミニウムに基づく充填剤が可能である。さらに、Hoffman MineralからのAktisil AMタイプ(アミノシラン処理、d50=2.2μm)、およびAktisil EM(エポキシシラン処理、d50=2.2μm)の表面処理された微細および超微細充填剤が使用され得る。
【0054】
無機充填剤は、砂、粉末、または成形体の形態、好ましくは繊維またはボールの形態で添加され得る。充填剤は、以下に記載の多成分エポキシ樹脂系の1種またはすべての成分中に存在し得る。タイプおよび粒子サイズ分布/(繊維)長さに関する充填剤の好適な選択を使用して、レオロジー挙動、押し出し力、内部強度、引張強度、引き抜き力、および衝撃強度など、用途に関連する特性を制御することができる。
【0055】
充填剤の割合は、硬化剤組成物の総重量に基づいて、好ましくは0~75重量%、例えば10~75重量%、好ましくは15~75重量%、およびより好ましくは20~50重量%、およびさらにより好ましくは25~40重量%である。
【0056】
本発明は、少なくとも1つの硬化性エポキシ樹脂および上述の硬化剤組成物を含むエポキシ樹脂組成物にさらに関する。エポキシ樹脂組成物は、好ましくは多成分エポキシ樹脂組成物、好ましくは二成分エポキシ樹脂組成物である。
【0057】
当業者には既知であり、この目的のために市販されている、分子あたり平均して2個以上のエポキシ基、好ましくは2個以上のエポキシ基、好ましくは2個のエポキシ基を含有する多数の化合物は、硬化性エポキシ樹脂として使用することができる。これらのエポキシ樹脂は、飽和および不飽和の両方、脂肪族、脂環式、芳香族、または複素環式であり得、ヒドロキシル基も有する。それらはまた、混合または反応条件下で任意の破壊的な副反応を引き起こさない置換基、例えば、アルキルまたはアリール置換基、エーテル基などを含有し得る。本発明の範囲において、三量体および四量体エポキシも好適である。
【0058】
エポキシ樹脂は、好ましくは、多価アルコール、特にビスフェノールおよびノボラックなどの多価フェノール、特に、平均1.5個以上、特に2個以上、例えば、2~10個のグリシジル基官能性を有するものから誘導されたグリシジルエーテルである。
【0059】
エポキシ樹脂は、120~2000g/EQ、好ましくは140~400、特に155~195、例えば165~185のエポキシ当量(EEW)を有し得る。また、複数のエポキシ樹脂の混合物を使用してもよい。
【0060】
エポキシ樹脂を調製するために使用される多価フェノールの例は、レゾルシノール、ヒドロキノン、2,2-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、ジヒドロキシフェニルメタンの異性体混合物(ビスフェノールF)、テトラブロモビスフェノールA、ノボラック、4,4‘-ジヒドロキシフェニルシクロヘキサン、および4,4‘-ジヒドロキシ-3,3‘-ジメチルジフェニルプロパンである。
【0061】
エポキシ樹脂は、好ましくは、ビスフェノールA、またはビスフェノールF、またはそれらの混合物のジグリシジルエーテルである。150~300g/EQのEEWを有するビスフェノールAおよび/またはFに基づく液体ジグリシジルエーテルが特に好ましく使用される。
【0062】
さらなる例は、例えば、Mn≦2,000g/molの平均分子量を有する、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ビスフェノールAエピクロロヒドリン樹脂、および/またはビスフェノールFエピクロロヒドリン樹脂である。
【0063】
本発明は、エポキシ樹脂成分(A)と、固化剤成分とを含む多成分エポキシ樹脂系にさらに関し、エポキシ樹脂成分(A)は、硬化性エポキシ樹脂を含有し、固化剤成分は、アミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を有するアミン混合物を含み、少なくとも1種の塩(S)が、エポキシ樹脂成分(A)および/または固化剤成分中に含まれており、その塩は、硝酸の塩、亜硝酸の塩、ハロゲンの塩、トリフルオロメタンスルホン酸の塩、およびそれらの組み合わせから選択される。多成分エポキシ樹脂系は、好ましくは二成分エポキシ樹脂系である。
【0064】
上記の記述は、多成分エポキシ樹脂系の硬化性エポキシ樹脂、アミン混合物、および塩(S)に適用される。
【0065】
加速剤として使用される塩(S)は、エポキシ樹脂成分(A)もしくは固化剤成分、またはエポキシ樹脂成分(A)および固化剤成分の両方に含有され得る。塩(S)は、少なくとも固化剤成分に、好ましくは固化剤成分にのみ含有されることが好ましい。この場合、上述の硬化剤組成物は、多成分エポキシ樹脂系で使用される。
【0066】
エポキシ樹脂成分(A)中のエポキシ樹脂の割合は、エポキシ樹脂成分(A)の総重量に基づいて、>0~100重量%、好ましくは10~70重量%、および特に好ましくは30~60重量%である。
【0067】
エポキシ樹脂成分(A)は、任意選択的に、少なくとも1種の反応性希釈剤を含有し得る。芳香族基を含有するエポキシよりも低い粘度を有する、脂肪族、脂環式、もしくは芳香族のモノアルコール、または特に多価アルコールのグリシジルエーテルが、反応性希釈剤として使用される。反応性希釈剤の例は、モノグリシジルエーテル、例えば、o-クレジルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテルもしくはテトラデシルグリシジルエーテル、さらに1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルおよびヘキサンジオールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ブタジエンジオキシド、ジビニルベンゼンジオキシド、ジグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ならびにグリセロールトリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)、またはトリメチロールエタントリグリシジルエーテル(TMETGE)などのトリ-またはより高次のグリシジルエーテルなどの少なくとも2つのエポキシド官能性を有するグリシジルエーテルであり、トリメチロールエタントリグリシジルエーテルが好ましい。また、これらの反応性希釈剤のうちの2種以上の混合物、好ましくはトリグリシジルエーテルを含有する混合物、特に好ましくは1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)とトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)との、または1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)とトリメチロールエタントリグリシジルエーテル(TMETGE)との混合物を使用してもよい。
【0068】
反応性希釈剤は、エポキシ樹脂成分(A)の総重量に基づいて、好ましくは0~60重量%、特に1~20重量%の量で存在する。
【0069】
多成分エポキシ樹脂系の総組成中のエポキシ樹脂成分(A)の割合は、好ましくは5~90重量%、特に20~80重量%、30~70重量%、または40~60重量%である。
【0070】
好適なエポキシ樹脂および反応性希釈剤はまた、Michael Dornbusch,Ulrich Christ and Rob Rasing,“Epoxidharze,”Vincentz Network GmbH&Co.KG(2015),ISBN13:9783866308770からの標準的な参照文献中で見出すことができる。これらの化合物は、参照により本明細書に含まれる。
【0071】
さらに、エポキシ樹脂成分(A)は、硬化剤組成物について既に記載されているように、従来の添加剤、特に接着促進剤および充填剤を含有し得る。
【0072】
接着促進剤は、エポキシ樹脂成分(A)の総重量に基づいて、最大10重量%、好ましくは0.1~5重量%、特に好ましくは1.0~5.0重量%の量で含有され得る。
【0073】
充填剤の割合は、エポキシ樹脂成分(A)の総重量に基づいて、好ましくは0~75重量%、例えば10~75重量%、好ましくは15~75重量%、およびより好ましくは20~50重量%、さらにより好ましくは25~40重量%である。
【0074】
エポキシ樹脂成分(A)へのさらに想定される添加剤はまた、任意選択的に有機的に後処理されたヒュームドシリカ、ベントナイト、アルキル-およびメチルセルロース、ならびにヒマシ油誘導体などのチキソトロープ剤、フタル酸エステルもしくはセバシン酸エステルなどの可塑剤、安定剤、帯電防止剤、増粘剤、柔軟剤、硬化触媒、レオロジー助剤、湿潤剤、例えば、混合時に制御性を改善するための成分の異なる染色のための染料もしくは顔料などの着色添加剤、ならびに湿潤剤、減感剤、分散剤、ならびに反応速度用の他の制御剤、またはそれらの2種以上の混合物である。
【0075】
多成分エポキシ樹脂系は、好ましくは、エポキシ樹脂成分(A)および固化剤成分、好ましくは硬化剤組成物(B)が反応を阻害する様式で別々に配置される、2つ以上の別々のチャンバを備えることを特徴とする、カートリッジまたはフィルムパウチ内に存在する。
【0076】
多成分エポキシ樹脂系の意図される使用のために、エポキシ樹脂成分(A)および固化剤成分は、別々のチャンバから排出され、好適なデバイス、例えば、スタティック混合器または溶解器で混合される。次いで、エポキシ樹脂成分(A)と固化剤成分との混合物は、既知の注入デバイスの手段によって、事前に清浄した掘削孔に導入される。次いで、締結される構成要素をモルタル組成物に挿入し、位置合わせする。固化剤成分の反応性構成成分は、エポキシ樹脂組成物が所望の期間内、好ましくは数分または数時間以内に環境条件下で硬化するように、重付加によって樹脂成分(A)のエポキシ樹脂と反応する。
【0077】
成分AおよびBは、好ましくは、EEWおよびAHEW値に応じてバランスのとれた化学量論が得られる比率で混合される。
【0078】
AHEW値(アミン水素当量、H当量)は、1molの反応性Hを含有する硬化剤組成物の量を示す。AHEWは、使用される出発材料、および出発材料が計算される原材料の既知のH当量からの反応混合物の配合を使用して、当業者に既知の様式で決定される。
【0079】
メタ-キシリレンジアミン(MW=136g/モル、官能性=4eq/モル)の例を使用して、AHEWの計算を、例として以下に説明する。
【0080】
【0081】
EEW(エポキシド当量)は、通常、各々の場合に使用されるエポキシ樹脂成分のメーカーによって指定されるか、既知の方法を使用して計算される。EEWは、1molのエポキシ基を含有するエポキシ樹脂の量をgで示す。
【0082】
エポキシ樹脂(既知のEEWを有する)とアミン成分との混合物のガラス転移温度(Tg)を決定することによってAHEWを実験的に得た。この場合、エポキシ樹脂/アミン混合物のガラス転移温を、異なる比で決定した。試料を、-20K/分の加熱速度で21℃から-70℃に冷却し、第1の加熱サイクルで250℃(加熱速度10K/分)に加熱し、次いで-70℃に再冷却し(加熱速度-20K/分)、最後のステップで200℃に加熱した(加熱速度20K/分)。第2の加熱サイクルで最高のガラス転移温度(「Tg2」)を有する混合物は、エポキシ樹脂とアミンとの最適な比を有する。AHEW値は、既知のEEWおよび最適なエポキシ樹脂/アミン比から計算することができる。
【0083】
例:EEW=158g/モル
最大Tg2を有するアミン/エポキシ樹脂混合物:4.65gのエポキシ樹脂を有する1gのアミン
【0084】
【0085】
本発明によるエポキシ樹脂組成物または本発明による多成分エポキシ樹脂系は、好ましくは建設目的で使用される。表現「建設目的」は、コンクリート/コンクリート、鋼/コンクリート、または鋼/鋼、または他の鉱物材料との当該材料のうちの1種の構造的接着、コンクリート、レンガ、および他の鉱物材料で作製された構成要素の構造強化、繊維強化ポリマーを用いる建築物の強化用途、コンクリート、鋼、または他の鉱物材料で作製された表面の化学的締結、特に、(強化)コンクリート、レンガ、他の鉱物材料、金属(例えば鋼)、セラミック、プラスチック、ガラス、および木材などの掘削孔内の様々な基材への、建設要素のならびにアンカーロッド、アンカーボルト、(ネジ山付き)ロッド、(ネジ山付き)スリーブ、強化バー、ネジなどのアンカー固定手段の化学的締結を指す。最も特に好ましくは、本発明によるエポキシ樹脂組成物および本発明による多成分エポキシ樹脂系は、アンカー固定手段の化学的締結のために使用される。
【0086】
本発明はまた、掘削孔内の建設要素の化学的締結のための方法、建設要素の化学的締結のために上述のように使用されている本発明によるエポキシ樹脂組成物、または本発明による多成分エポキシ樹脂系に関する。本発明による方法は、コンクリート/コンクリート、鋼/コンクリート、または鋼/鋼、または他の鉱物材料との当該材料のうちの1種の構造的接着、コンクリート、レンガ、および他の鉱物材料で作製された構成要素の構造強化、繊維強化ポリマーを用いる建築物の強化用途、コンクリート、鋼、または他の鉱物材料で作製された表面の化学的締結、(強化)コンクリート、レンガ、他の鉱物材料、金属(例えば鋼)、セラミック、プラスチック、ガラス、および木材などの掘削孔内の様々な基材への、建設要素ならびにアンカーロッド、アンカーボルト、(ネジ山付き)ロッド、(ネジ山付き)スリーブ、強化バー、ネジなどの、アンカー固定手段の化学的締結に特に好適である。本発明による方法は、非常に特に好ましくは、アンカー固定手段の化学的締結に使用される。
【0087】
本発明は、高温、特に80℃および水で満たされた掘削孔内での引き抜き強度を改善するための、エポキシ樹脂組成物用の硬化剤組成物中のアミン混合物の総重量に基づいて、5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含有するアミン混合物の使用にさらに関する。
【0088】
エポキシ樹脂組成物用の硬化剤組成物中で5~50重量%のジアミノメチルシクロヘキサンおよび少なくとも25重量%の1,3-シクロヘキサンビス(メチルアミン)を含有するアミン混合物を使用することによって、エポキシ樹脂組成物の硬化時間をかなり短縮し、また4~6時間後に既に十分な引き抜き強度を確保することが可能になる。さらに、硬化エポキシ樹脂組成物は、高温および水で満たされた掘削孔内で優れた引き抜き強度を有する。
【0089】
本発明のさらなる利点は、好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるが、これは決して限定的であると理解されるべきではない。本発明のすべての実施形態は、本発明の範囲内で互いに組み合わせることができる。
【発明を実施するための形態】
【0090】
エポキシ樹脂成分(A)
原材料
実施例では、それぞれAraldite GY240およびAraldite GY282(Huntsman)の名称で市販されているビスフェノールA系およびビスフェノールF系エポキシ樹脂をエポキシ樹脂として使用した。
【0091】
それぞれAraldite DY-206およびAraldite(商標)DY-T(Huntsman)の名称で市販されている1,4-ブタンジオール-ジグリシジルエーテルおよびトリメチオルプロパン(trimethyolpropane)-トリグリシジルエーテルを反応性希釈剤として使用した。
【0092】
Dynalsylan GLYMO(商標)(Evonik Industries)の名称で入手可能な3-グリシジルオキシプロピル-トリメトキシシシラン(trimethoxysysilane)を接着促進剤として使用した。
【0093】
液体成分は、手で事前に混合した。その後、石英(Quarzwerke Frechen社からのMillisil(商標)W12)を充填剤として添加し、ヒュームドシリカ(Cabot Rheinfelden社からのCab-O-Sil(商標)TS-720)を増粘剤として添加し、80mbarの負圧、3,500rpmで10分間、溶解器(PC laboratory system、容量1L)で混合物を撹拌した。
【0094】
実施例および比較例で使用したエポキシ樹脂成分Aの組成を以下の表1に供する。
【0095】
【0096】
硬化剤組成物(B)
原材料
MGC社(Japan)からの1,3-シクロヘキサンジメタンアミン(1,3-BAC)およびm-キシリレンジアミン(mXDA)、ならびにBASF SE社(Germany)からのジアミノメチルシクロヘキサンの立体異性体混合物(MDACH、Baxxodur EC210)をアミンとして硬化剤組成物(B)の生成のために使用した。Huntsman社からのビスフェノールAジグリシジルエーテル(BADGE、Araldite GY240)も、以下のアミン付加物を合成するのに使用した。
【0097】
BADGE/MDACH付加物の合成
58.75gのBaxxodur EC210および41.25gのAraldite GY240を室温で組み合わせ、24時間撹拌した。MDACH中のMDACH-BADGE付加物の溶液が得られた。
【0098】
BADGE/mXDA付加物の合成
60.21gのm-キシリレンジアミンおよび39.79gのAraldite GY240を室温で組み合わせ、24時間撹拌した。mXDA中のmXDA-BADGE付加物の溶液が得られた。
【0099】
石英(Quarzwerke Frechen社からのMillisil(商標)W12)を充填剤として使用し、ヒュームドシリカ(Cabot Rheinfelden社からのCab-O-Sil(商標)TS-720)を増粘剤として使用した。
【0100】
硬化剤組成物(B)で使用される塩(S)または加速剤を調製するために、以下の表2に供される構成成分を使用した。
【0101】
【0102】
硝酸カルシウムの塩は、グリセロール(1,2,3-プロパントリオール、CAS番号56-81-5、Merck、G)中の溶液として使用した。この最後に、400.0gの硝酸カルシウム四水和物を100gのグリセロールに添加し、混合物を完全に溶解するまで(約3時間)50℃で撹拌した。この方式で調製した溶液は、80.0%の硝酸カルシウム四水和物を含有した。
【0103】
カルシウムトリフラートをそれぞれの硬化剤のアミン中に固体として溶解した。
【0104】
硬化剤組成物(B)を調製するために、液体成分を混合した。塩を添加し、次いで石英粉末およびシリカを添加し、混合物を80mbarの負圧、3,500rpmで10分間、溶解器(PC laboratory system、容量1L)で撹拌した。
【0105】
この方式で生成した硬化剤組成物(B)の組成を以下の表3(本発明による)および表4(比較例)に供する。
【0106】
【0107】
【0108】
モルタル組成物および引き抜き試験
EEWおよびAHEW値に従ってバランスのとれた化学量論をもたらす比のエポキシ樹脂成分(A)および硬化剤組成物(B)をスピード混合器で混合した。混合物を可能な限り気泡のない状態で1Kカートリッジに充填し、引き抜き試験のために調製した掘削孔に直ちに注入した。
【0109】
上記の実施例に従ってエポキシ樹脂成分(A)と硬化剤組成物(B)とを混合することによって得たモルタル組成物の引き抜き強度を、C20/25コンクリート中の関連するモルタル組成物の手段によって、14mmの直径および62mmの掘削孔の深さを有するハンマードリルであけた掘削孔にダボで接合した、高強度ネジ山付きアンカーロッドM12を使用して、ETAG001パート5に従って決定した。それぞれの引き抜き試験に特定の方法に従って、掘削孔を清浄した。
【0110】
試験されるモルタル組成物で掘削孔の底から3分の2のところまで掘削孔を充填した。ネジ山付きロッドを手で押し入れた。スパチュラを使用して、過剰なモルタルを除去した。
【0111】
破壊荷重を、ネジ山付きアンカーロッドをしっかりと支えて中央から引き抜くことによって決定した。実施例1~7および比較例1~4による硬化剤組成物(B)を使用したモルタル組成物で得た荷重値を以下の表5に示す。
【0112】
次のタイプの引き抜き試験を実行した。
R1:乾燥コンクリート、
ハンマードリル済み、
清浄:圧縮空気(6バール)で2回吹き出し、2回ブラッシングし、次いで再び圧縮空気(6バール)で2回吹き出す、
埋め込み深さ:60mm、
22℃で24時間の硬化、
B5(6時間):乾燥コンクリート
ハンマードリル済み
清浄:圧縮空気(6バール)で2回吹き出し、2回ブラッシングし、次いで再び圧縮空気(6バール)で2回吹き出す、
埋め込み深さ60mm、
22℃で6時間の硬化
B3、80℃:乾燥コンクリート、
ハンマードリル済み、
清浄:圧縮空気(6バール)で2回吹き出し、2回ブラッシングし、次いで再び圧縮空気(6バール)で2回吹き出す、
埋め込み深さ:60mm、
22℃で24時間硬化させ、次いで80℃で48時間保管する、
80±2℃でのアンカーロッドの引き抜き、
B8:水飽和コンクリート、
ハンマードリル済み、
圧縮空気(6バール)で1回吹き出し、1回ブラッシングし、次いで再び圧縮空気(6バール)で1回吹き出す、
注入:バッフルピンを有する混合器エクステンションを介して、水で満たされた掘削孔に注入する。
埋め込み深さ60mm、
22℃で48時間の硬化。
【0113】
高温および水で満たされた掘削孔における適用後の破壊荷重などの困難な条件下のモルタル組成物を評価することを可能にするために、一般に、困難な条件下での破壊荷重(B3 80℃、B8)、および参照掘削孔での破壊荷重(乾燥、清浄した掘削孔、室温)の指数を形成する。結果は、困難な条件下で残存する参照荷重に対するパーセンテージである。対応する結果を、以下の表に示す。
【0114】
【0115】