193771. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szén-, szikla-, talajképződmények és téglaszerkezetek megszilárdítására és tömítésére a bányászatban, alagútépítésben és építőiparban
193771 A találmány tárgya eljárás szén-, szikla-, talajképződmények megszilárdítására és tömítésére a bányászatban, alagútépítésben és építőiparban. A földalatti szénbányászatban elterjedten használnak poliuretán rendszereket geológiai és meglazult szikla- és talajképződmények megszilárdítására és tömítésére (Glückauf, 1968. 666—670; Glückauf, 1977. 707—711> Bergbau,1977. 124—129;továbbá a 17 58 185 és 17 84 458 sz. német szövetségi köztársaságbeli közzétételi iratok). A poliuretán rendszerek azonban nem alkalmasak víztartalmú sziklaképződmények esetében, mert a víz reagál a poliizocianáttal, ami azt eredményezi, hogy a reagensek sztöchiometriai aránya teljesen felborul. Ezen túlmenően, a vízből és poliizocianátból képződő termék főként polikarbamid, s ez nem köti össze a repedéseket és hasadékokat. A poliuretánok bányászatban történő használatának egy másik hátránya az, hogy a térhálósított termék erősen gyúlékony. A 29 08 746 számú német szövetségi köztársaságbeli közzétételi iratból ismeretes egy eljárás geológiai és meglazult szikla-, talajképződmények és téglaszerkezetek, valamint szén megszilárdítására és tömítésére, amely a políizocianátok vízüveggel végbemenő reakcióját használja fel. Ennél az ismert eljárásnál vízüveg oldatokat és poliizocianátokat alaposan összekevernek, és ezt az emulziót a megszilárdítandó képződményben, illetve szerkezetben térhálósodni hagyják. Az ismert eljárásnál 2 tömeg%-ig terjedő mennyiségben a poliuretán kémiában ismert gyorsítót adnak az elegyhez. Előnyösen használható gyorsítók a szerves fémvegyületek, mint a dibutil-ón-dilaurát vagy a tercier aminok, mint a trietil-amin. Ezen túlmenően a poliizocianát/vízüveg elegyre számított 30 tömeg%-ig terjedő mennyiségű habosítószert, így acetont, metilén-kloridot, monofluor-triklór-metánt, diklór-difluormetánt vagy butánt használnak. Végül a poliizocianátra vonatkozóan legalább egy reakcióképes csoporttal rendelkező vegyületet, előnyösen a vízüveg oldatra számított 30 tömeg%-ig terjedő mennyiségű poliolt adnak az elegyhez. A képződő szerves-ásványi termékek nem kielégítő fizikai tulajdonságai és mechanikai szilárdsága miatt, a 29 08 746 számú német szövetségi kőztársaságbeli közzétételi iratban leírt eljárással nem lehet kielégítően megszilárdítani a szén-, sziklaképződményeket vagy téglaszerkezeteket. így például az ismert, nem habosított poliizocianát és vízüveg reakciótermékeknek 2 órás, 50°C-on végzett reagáltatás után nem kielégítő a húzó-hajlító szilárdsága. 8 nap elteltével húzó-hajlító szilárdsági értékük még mindig kisebb, mint a tisztán szerves termékek (poliuretánok) megfelelő értéke. Ez utóbbiak térhálósítás utáni maximális szilárdsági értéküket kb. 4 óra múlva 1 2 érik el, és ez idő eltelte után keménységük nem nő. A poliuretán rendszereknél ugyan rövidebb térhálósodási idők lehetségesek, az exoterm reakció azonban kockázatos, mert a szénágy öngyulladásához vezethet. A 23 59 607 számú német szövetségi közíársaságbeli szabadalmi leírás szervetlen és szerves anyagokból álló kompozíció előállítására vonatkozik, amely 20—85 tömeg% vizes alkálí-szíííkát oldatból, 5—70 tömeg% szerves izocianátból, 10—75 tömeg% folyékony előpolimerből áll, amely képes polimerizálódásra és/vagy polikondenzálásra, nevezetesen vinilmonomerek és/vagy előkondenzátumaik, gyökképző iniciátorokkal vagy egyéb keresztkötést létrehozó szerekkel; fenolos gyanta előkondenzátumok, esetleg savas edzőszerekkel; karbamid és melamin előkondenzátumok, esetleg savas edzőszerekkel; diepoxidok és poliepoxidok diaminokkal és poliaminokkal kombinálva. A reakció szokásos polimerizációs katalizátorok jelenlétében valósítható meg, azonban szabályozhatatlan, trimerizálódás, így szervetlen és szerves anyagok térhálós szerkezete nem alakul ki. Ha a vízüveg oldatból és NCO-csoport tartalmú készítményekből álló reakciórendszereket közelebbről szemügyre vesszük, akkor nyilvánvalókká válnak az összetétellel kapcsolatos nehézségek. Egyfelől a bonyolult kémiai reakciót műveletileg szabályozhatóvá kell tenni. Másfelől a végterméknek igen specifikus követelményeknek kell eleget tennie. Minthogy e követelmények gyakran egymásnak teljesen ellentmondóak, nem elég megtalálni a közös nevezőt. Ezidáig a tények számottevően korlátozták racionális árú vízüveg-oldatok szerves/szervetlen rendszerekként történő felhasználását. Poliizocianátot és vizes vízüveg-oldatot tartalmazó rendszerekben nem érhető el sztöchiometrikus NCO/OH-arány, így a reakció szabályozhatatlan módon megy végbe. Ezért a poliizocianáttól semmiképpen sem várható, hogy az gyakorlatilag használható; szerves polimer szerkezetet képezzen. Ezért a poliizocianát reakciója vízüveg oldatokban műszaki szempontból csak annyiban érdekes, hogy térhálósítószerként és vízüveg koaguláló szereként tekinthető gázalakú széndioxid szabadul fel akkor, amikor az R-NCO általános képletű vegyületek és a víz egymással reagálnak. A kis molekulasúlyú, poliizocianátból származó karbamid termék igen finom részecskék alakjában a vízüveg ásványi szerkezetében elosztott állapotban marad vissza, kemény töltőanyagként. A fölös mennyiségű, gázalakú széndioxidból a gyakorlatban előforduló összetételek esetében még egy probléma merül fel. Mint ezt például a 17 70 384 számú, német szövet2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
