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Los sistemas de inyección y cartuchos químicos constan de dos componentes A y B:
El componente A es el aglutinante, compuesto por resina reactiva, un diluyente reactivo, rellenos y aditivos. El componente B es el endurecedor correspondiente al aglutinante, con rellenos y aditivos.
Al mezclar ambos componentes, un material blando y pastoso se convierte en un material duro y sólido. En esta reacción, los monómeros forman polímeros. Esto se denomina reacción de polimerización. Los polímeros son moléculas muy grandes, llamadas macromoléculas. Están formadas por unidades estructurales iguales o diferentes que se repiten. Los elementos contenidos incluyen, por ejemplo, carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N). Estas cadenas moleculares individuales pueden entrecruzarse, formando materiales termoestables, o permanecer sin entrecruzar como materiales termoplásticos.
Reacción por etapas, por ejemplo en PU (poliuretanos) y epóxidos:
En la poli adición, los monómeros que tienen dos o más grupos funcionales reaccionan entre sí formando macromoléculas, donde durante la formación del enlace se produce un reacomodo de un átomo de hidrógeno.
Reacción en cadena, por ejemplo en PE (polietileno) y metacrilatos:
La polimerización es una reacción química en la que monómeros, generalmente compuestos orgánicos insaturados, reaccionan bajo la influencia de catalizadores y la ruptura del enlace múltiple para formar polímeros (moléculas con largas cadenas formadas por monómeros unidos).
Esta reacción se inicia mediante la aportación de energía de activación. La energía de activación puede suministrarse mediante calor, radiación o un iniciador como catalizador.
La primera generación de morteros compuestos químicos fueron resinas de poliéster insaturado. Estas resinas tienden a la llamada saponificación. La saponificación significa que las cadenas poliméricas se dividen, formando dos cadenas más cortas a partir de una larga. Esto también se denomina hidrólisis alcalina (se incorpora hidrógeno).
La siguiente generación fueron las llamadas resinas viniléster. Estas resinas contienen grupos viniléster reactivos, que presentan una alta resistencia a la hidrólisis alcalina y garantizan una estabilidad de más de 50 años. También incluyen los epoxiacrilatos, que reciben su nombre por el proceso de fabricación y no son resinas epoxi. Sin embargo, estos sistemas todavía usaban estireno, una sustancia nociva para la salud, como diluyente reactivo.
Como sustitutos del estireno, en la tercera generación se emplearon metacrilatos como diluyentes reactivos. Su ventaja radica en un punto de ebullición alto, baja presión de vapor y una clase de peligro menor. Su desventaja es una alta sensibilidad a una limpieza insuficiente del orificio de perforación. La cuarta generación se caracteriza porque, además del aglutinante/endurecedor orgánico, se añade un aglutinante/endurecedor mineral. Este está compuesto por cemento y agua. Estos sistemas se denominan morteros híbridos.
La fracción orgánica altamente reactiva asegura tiempos de curado cortos, mientras que la fracción mineral mejora la resistencia a la temperatura y a productos químicos. Además, esto reduce la tendencia a la contracción del mortero. Mediante el uso de silanos, los componentes minerales y orgánicos pueden unirse aún mejor. Esto resulta en una resistencia aún mayor del mortero.
Otros sistemas de inyección incluyen los sistemas de resina epoxi. Estos constan de la resina epoxi propiamente dicha y un endurecedor amínico correspondiente. Al mezclar diferentes resinas epoxi, se pueden potenciar las propiedades positivas y reducir las negativas. La polimerización comienza con la formación de una red al unir la resina epoxi con el endurecedor amínico. Estos sistemas son sensibles a desviaciones, como mezcladores estáticos incorrectos, proporciones de mezcla erróneas o mezcla insuficiente.
Entre las ventajas se encuentran la baja contracción, la extraordinaria adherencia a casi todos los sustratos, la alta resistencia mecánica, dureza y resistencia a la abrasión. Además, los sistemas presentan alta resistencia química y buenas propiedades eléctricas.
Como desventajas se mencionan la alta viscosidad (fluidez limitada), la temperatura de procesamiento restringida y las propiedades tóxicas del endurecedor amínico. Por lo tanto, también se deben cumplir requisitos de protección de la salud durante su uso.
Los sistemas de inyección se ofrecen en cartuchos o bolsas de film. Los dos componentes se encuentran en recipientes separados dentro del cartucho.
Los cartuchos Side by Side o también llamados cartuchos shuttle consisten en 2 tubos individuales unidos, que contienen la resina y el endurecedor. Con pistolas de doble émbolo especialmente adaptadas a estos cartuchos, ambos recipientes se exprimen simultáneamente. La mezcla se realiza en mezcladores estáticos que se enroscan en el cartucho.
Aquí, el componente endurecedor se encuentra en una bolsa flexible dentro del cartucho principal que contiene la resina. Para exprimir, se pueden usar pistolas normales. La mezcla se realiza igual que en los cartuchos shuttle.
Aquí, el endurecedor está en un tubo rígido dentro del cartucho principal. Para exprimir se necesita un émbolo especial adaptado a la geometría del cartucho. Estos cartuchos suelen ser más cortos que los cartuchos tube y contienen menos material.
Además de los tamaños normales entre 150 ml y 410 ml que se ofrecen en "cartuchos pequeños", también existen cartuchos más grandes de hasta 1500 ml para montajes en serie o para conexiones de armaduras. Para estos siempre se requieren dispositivos de extrusión especiales.
Los sistemas de cartuchos consisten en cartuchos de vidrio que se rompen al colocarlos. Dentro de estos cartuchos, incrustado en la resina, hay otro cartucho que contiene el endurecedor. Normalmente, para cada profundidad de anclaje hay un tamaño de cartucho fijo. También es posible permitir profundidades de anclaje escalonadas mediante la combinación de sistemas de cartuchos escalonados. Esto solo es posible si está explícitamente regulado en la aprobación. De lo contrario, se aplica: máximo un cartucho por anclaje.
Los sistemas de cartuchos se introducen siempre con martillo perforador en modo percutor-rotativo. Para ello se requieren herramientas especiales de colocación. Las barras de anclaje utilizadas deben tener una geometría especial en la punta para este tipo de montaje, generalmente una inclinación de techo de uno o ambos lados.