193141. lajstromszámú szabadalom • Eljárás törmelékes geológiai képződmények és meddőhányók megszilárdítására és szigetelésére
193141 A találmány tárgya eljárás törmelékes geológiai képződmények és meddőhányók megszilárdítására és szigetelésére vízüveg oldat segítségével. Ismeretes, hogy ezt a feladatot a szénbányászatban igen széles körben poliuretános módszerrel oldják meg. [Glückauf, 666-670. oldal (1968); Glückauf, 707—711. oldal (1977); Bergbau, 124—129. oldal (1977); 1 758 185.SZ. NSZK-beli szabadalom.; 1 784 458. sz. NSZK-beli szabadalom.] A megszilárdítani kívánt képződménybe általában kétkomponensű poliuretán elegyeket juttatnak nyomás alatt. Ezekben az elegyekben a kiindulási komponensek általában poliizocianátok és 400—600 közötti molekulasúlyú, 350—400 hidroxilszámú, többértékü alkoholok. A 2 436 029. számú NSZK-beli szabadalom szerint a többértékü alkoholok hidroxilszáma 50—90 és molekulasúlya 2 000— 35 000 lehet. Poliuratánokat csak abban az esetben lehet felhasználni, ha a kőzetek vizet nem tartalmaznak, mivel a víz lebontja a poliizocianátokat, reakcióba lép a reagensek sztöchiometrikusan arányos részével. Emellett a víz és a poliizocianátok elsősorban polikarbamidok keletkezése közben reagálnak, amelyek a kőzet repedéseiben és réseiben nem tapadnak meg. A poliuretánokkal végzendő szilárdítási munkáknál mindig figyelemmel kell lennünk arra, hogy a vizet távol tartsuk attól a helytől, ahol a munkát végezni kívánjuk. [Glückauf, 10-13. oldal (1972).] A poliuretánok szénbányászatban való használatának egyetlen veszélye, hogy a megkeményedett termék igen gyúlékony. Ha a szén repedéseibe jelentősebb mennyiségű poliuretánt juttatnak, a szén öngyuladása következtében keletkező tüzet a poliuretán elterjesztheti. Kísérleteket végeztek ezért a poliuretánok hátrányainak megszüntetésére gyakorlatilag nem gyúlékony, vizes kompozíciókkal, amelyek nedves és vizes képződmények megszilárdítására is alkalmasak. Széleskörű kísérleteket végeztek például vizes formaldehid/karbamid oldatokkal. Kielégítő szilárdítást azonban ezzel a módszerrel nem lehet megvalósítani, mert a kapott termék a keményedés folyamán rideggé válik és zsugorodik. Kísérleteket végeztek vízüveg oldattal is. A vízüveg megkeményedéséhez keményedést segítő adalékanyagok szükségesek: savak, olyan anyagok, amelyekből savak, pl. foszforsav, kénsav szabadulnak fel; észterek, pl. glicerin-triacetát, etil-acetát és más szerves vegyületek, így pl. formamid és glioxál használhatók ilyen célra. Kalcium-klorid, alumínium-szulfát, magnézium-klorid, magnézium-szulfát, aluminium-klorid és szilíciumfluoridok szintén használhatók keményedést elősegítő adalékanyagként. 2 1 Bár aránylag durva homokot és kavicsot is lehet bizonyos mértékig ezzel a módszerrel megszilárdítani, pl. építkezések helyén, nagyobb mértékű szilárdítás azonban nem érhető el, mivel a vízüveg keményedése jelentős térfogatcsökkenéssel társul és így a keletkezett összetett anyag leválik a rések és repedések felületéről. Szükség volt tehát olyan eljárásra, amely lehetővé teszi törmelékes geológiai képződmények és meddőhányók megszilárdítását és szigetelését, és amely kiküszöböli a leírt, ismert szilárdítási eljárások hátráyait és kielégítő szilárdsági értékeket eredményez úgy, hogy a képződő anyag érzéketlen a nedvességre és nem gyúlékony. A találmány szerint ezt úgy oldottuk meg, hogy a poliizocianátot és a vízüveget bensőségesen összekevertük és a keletkezett emulziót a szilárdítani kívánt képződményben hagytuk megszilárdulni. A kialakuló szilárd anyag kitűnően tapad mind száraz, mind nedves kőzetekhez, főleg, mivel a zsugorodást — amely normálisan bekövetkezik, ha vízüveg oldat poliizocianát hozzáadása nélkül szilárdul meg — teljesen kiküszöböltük és ehelyett a keményedés során végbemenő térfogatnövekedés követkztében a kötés még erősebbé válik. A szénbányászat szempontjából különösen előnyös, hogy a megkeményedett szilárdítószer nem éghető és a kompozíció, amely a résekben és repedésekben és hasonló helyeken képződik, nagy szilárdságú, ami igen előnyös a képződmény rögzítése szempontjából. Azt tapasztaltuk, hogy az összetett anyag az olajos, aránylag magas bitumentartalmú szénhez is tapad, és így minden fajta szénnél kitűnően alkalmazható. A találmány szerinti eljárás céljára elvileg bármilyen organikus poliizocianát használható: alifás-, cikloalífás-, aralifás-, aromás-, vagy heterociklusos poliizocianátok pl. azok, amelyeket W. Siefken írt le a »Justus Liebigs Annalen der Chemie« 562. 75-136. oldalon, de előnyösebb az aromásán kötött poliizocianátocsoportokat tartalmazó, a poliuretán kémliában általánosan használt poliizocianátokiat alkalmazni, amelyek szobahőfokon folyékonyak. Ezek pl. 2,4-diizocianáto-toluol, 2,6-diizocianáto-toluol és ezek izomerjeinek bármilyen keveréke (»TDI«), polifenil-polimetilén-poliizocianátak. amelyek anilin és formaldehid kondenzációjával, majd foszgénezésével állíthatók elő (»MDI«), és ezen poliizocianátok származékai, amelyek karbodiimidocsoportokat, biuretocsoportokat, uretánócsoportot vagy allofanoilcsoportot tartalmaznak, és szobahőfokon folyékonyak. Különösen azok a kombinált poliizocianátok (»MDI«) előnyösek, amelyek anilin és formaldenid kodenzációs termékének foszgénezésével készültek és szobahőfokon folyékonyak, izocianáttartalmú reakciótermékük egyenértékűnél több, 62 és 32 000, előnyösen 134 és 3 000 közötti molekulatömegű, étercsoportot 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
