Zweikomponentensysteme (2K-Systeme) bestehen aus zwei exakt aufeinander abgestimmten reaktiven Komponenten, die voneinander getrennt aufbewahrt und transportiert werden. Sie werden unmittelbar vor der Verwendung miteinander gemischt und reagieren dann weitgehend unabhängig von äußeren Einwirkungen zu Baustoffen mit wohl definierten Eigenschaften ab. Da die beiden, in der Regel A- und B-Komponente genannten Bestandteile speziell aufeinander abgestimmt sind, entstehen Reaktionsprodukte, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung höchste Ansprüche erfüllen können. Wegen der hohen Reaktivität ihrer Einzelkomponenten erfordert der Umgang mit 2K-Systemen die strikte Einhaltung der vorgeschriebenen Arbeitsschutzbedingungen! Nach der Aushärtung sind die Produkte gesundheitlich und ökologisch unbedenklich. 

Im Grunde sind sowohl hydraulisch abbindende, mineralische Systeme (Zement- bzw. Calciumsulfat-basierte Trockenmörtel), als auch Reaktionsharze 2K-Systeme. Häufig fasst man unter dem Begriff 2K-Systeme allerdings nur die Reaktionsharz-Systeme zusammen. Auf diese letztgenannte Gruppe beschränken sich auch die nachfolgenden Ausführungen.  

2K-Polyurethane (2K-PUR): 2K-Polyurethane werden vorwiegend in pastös eingestellter Form als Klebstoffe für Parkett, elastische Beläge und seltener auch für keramische Fliesen eingesetzt. Niedrigviskoser eingestellt kommen sie auch für hochbeanspruchbare, selbstverlaufende Spachtelmassen zum Einsatz. Ihr Hauptmerkmal ist, bei hoher Festigkeit gleichzeitig flexibel zu sein. Um ihr volles Leistungsniveau erreichen zu können, ist es absolut notwendig das vom Hersteller vorgeschriebene Mischungsverhältnis von A- zu B-Komponente (Harz zu Härter) exakt einzuhalten. Dieses Mischungsverhältnis variiert produktspezifisch und liegt etwa im Bereich zwischen 5 : 1 und 10 : 1 Gewichtsteilen. Um Mischungsfehler auszuschließen, werden 2K-PUR-Produkte immer im System angeboten, d. h. die Hersteller liefern die Verlegewerkstoffe immer im aufeinander abgestimmten Mengenverhältnis (Bild 1).

Häufig werden diese Produkte auch in sogenannten Kombigebinden angeboten. Dabei handelt es sich um eine Verpackungseinheit, die in zwei voneinander getrennten Kammern die A- und B-Komponente enthält. Durch geeignete Maßnahmen direkt vor dem Vermischen, z. B. Durchstoßen einer Kammerwand (Bild 2),werden die beiden Komponenten zwangsweise im korrekten Mischungsverhältnis vereinigt und direkt anschließend intensiv vermischt. Mischungsfehler treten bei dieser Technik praktisch nicht mehr auf.

Bild 1
Bild 2

Bei der Verarbeitung bestimmt die Temperatur durch zwei unterschiedliche Effekte den empfohlenen Anwendungsbereich. Hohe Temperaturen beschleunigen die Abbindung und verkürzen dadurch die Aushärtezeit. In gleicher Relation verkürzen sie auch die Topfzeit. Die Einlegezeit reduziert sich etwas weniger, da der Untergrund abkühlend und damit aushärtungsverzögernd auf den bereits aufgestrichenen Klebstoff wirken kann. Wird die Aushärtezeit temperaturbedingt z. B. von 24 auf 12 Sunden halbiert, so reduziert sich die Topfzeit entsprechend z. B. von 30 auf 15 Minuten. Die Verkürzung der Topfzeit begrenzt in der Regel die empfohlene maximale Anwendungstemperatur auf 25 °C. Umgekehrt verlängern niedrige Temperaturen die Topf- und Aushärtezeiten. Bei niedrigen Temperaturen tritt gleichzeitig ein zweiter Effekt hinzu: Die Viskosität von 2K-PUR-Systemen erhöht sich bei abnehmenden Temperaturen sehr stark, damit verschlechtert sich die Verstreichbarkeit überproportional. Als Mindestgebindetemperatur wird daher herstellerseits häufig 18 °C empfohlen. Im Vergleich zu 1K-Produkten weisen 2K-PUR-Systeme damit ein relativ schmales Anwendungsfenster von nur ca. 18 - 25 °C auf. Für den Verarbeiter bedeutet dies: Unbedingt auch auf die Lagertemperatur achten! Weicht die Lagertemperatur stark von der empfohlenen Verlegetemperatur ab (z. B. niedrige Lagerraum-Temperatur im Winter oder auch hohe Fahrzeuginnenraum-Temperaturen im Sommer) muss den Gebinden vor der Anwendung genügend Zeit zur Temperaturanpassung gegeben werden.  Zum Beispiel benötigt ein 6 kg Gebinde 2K-PUR-Klebstoff ca. 8 - 10 Stunden um sich von 10 auf  ca. 20 °C zu erwärmen.

2K-PUR-Systeme können sich in der Verseifungsstabilität unterscheiden. Außen- und Feuchtraumanwendung können daher systemabhängig möglich sein, hier sind die jeweiligen Herstellerempfehlungen zu beachten.

Frisch ausgebrachte, noch nicht durchgetrocknete Zement-Spachtelmassen weisen einen sehr hohen pH-Wert auf. Werden 2K-PUR-Klebstoffe zu früh auf einem solchen Untergrund verwendet (was glücklicherweise sehr selten auftritt), kann es zu Schäden durch Verseifungsreaktionen kommen.

Epoxid-Harze (EP): Verlegewerkstoffe auf Basis von Epoxid-Harzen werden ausschließlich zweikomponentig angeboten. Dünnflüssig werden sie als Grundierungen für Klebstoffe und Spachtelmassen (dann abgequarzt), sowie zur Verharzung von Estrichrissen eingesetzt. Wegen ihres niedrigen Wasserdampfdifussionskoeffizienten dienen sie häufig als Dichtgrundierungen zum Absperren feuchter Untergründe und als Abdichtungen gemäß DIBt-Richtlinie. Durch Abmischen mit geeigneten Zuschlagsstoffen können hochfeste Kunstharz-Estriche und Spachtelmassen hergestellt werden. Darüberhinaus werden sie in großen Mengen für Beschichtungen und Industriefußböden eingesetzt. Pastös eingestellt kommen sie als Klebstoffe im hochbelasteten Bereich, sowie unter Fliesen und Platten bei Chemikalienbelastung zum Einsatz. Das Mischungsverhalten ist ähnlich wie bei den 2K-Polyurethanen: Das Mischungsverhältnis zwischen Harz und Härter ist strikt einzuhalten, weshalb auch bei den Epoxiden vielfach Kombigebinde angeboten werden; es liegt produktspezifisch etwa im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1.  Bei der Anwendung als Dichtgrundierung oder bei optisch anspruchsvollen Oberflächen sollte, um eine optimale Durchmischung zu erhalten, unbedingt vor der Ausbringung das im Gebinde angemischte Harz/Härter-System in einen zweiten Eimer umgeschüttet und nochmals durchmischt werden (Bild 3).

Bild 3

Dadurch wird sichergestellt, dass unzureichend gemischte Harzanteile, z. B. aus den Eckbereichen des Originalgebindes, ebenfalls zu 100 % durchmischt werden.

Auch das Temperaturvehalten ist analog zu den 2K-PUR-Systemen. Die dünnflüssigen Produkte sollten zwischen15 und 25 °C verarbeitet werden, unterhalb von ca. 10 °C ist eine zuverlässige Aushärtung nicht mehr sichergestellt.

Als Grundierung, Spachtelmasse/Estrich oder Klebstoffe sind sie in der Regel uneingeschränkt innen und außen einsetzbar, einige Spezialprodukte lassen sich sogar auf nassen Untergründen anwenden. Bei Einhaltung der beschriebenen Bedingungen sind Verlegewerkstoffe auf Epoxidharzbasis sehr anwendungssicher.

Methacrylat- und ungesättigte Polyester-Harze (MA und UP): MA- Und UP-Harze sind von ihrem grundsätzlichen Aufbau sehr ähnlich. In der Harzkomponente wird ein reaktionsfähiges Kunstharz mit dem als Lösungsmittel fungierenden Reaktivverdünner vernetzt; bei MA-Harzen ist der Reaktivverdünner Methylmethacrylat, bei UP-Harzen Styrol. Da sich das Anwendungsverhalten maßgeblich aus dem Aushärtemechanismus ableitet können MA- und UP-Harze als eine Gruppe behandelt werden. Ihr Aushärteverhalten unterscheidet sich grundlegend von dem der Polyurethan- und Epoxid-Harze mit entsprechenden Auswirkungen auf die Anwendungsbedingungen. Die dünnflüssigen Harze werden vorwiegend zum Verharzen von Rissen und Fugen in Estrich und Beton eingesetzt, bei höherer Viskosität auch zum Verkleben von Schienen, Leisten und Profilen. Darüber hinaus lassen sich durch Sandzugabe Reaktionsharzmörtel für vielfältige Reparaturen, z. B. zum Ausbessern von Betontreppen, herstellen.

MA/UP-Harze härten durch Zugabe des Härters aus. Der Härter startet die sogenannte Polymerisation der Harzkomponente. Durch Reaktion der Harzteilchen untereinander härten diese aus. Dies im Gegensatz zu den  PUR/EP-Harzen, wo Harz und Härter gemeinsam das ausgehärtete Harzgerüst bilden. Im Grunde wirkt bei den MA/UP-Harzen der Härter wie ein Katalysator, der die Aushärtung mehr oder weniger schnell anstößt. Für die Anwendung bedeutet dies, dass die Zugabemenge an Härter innerhalb eines großen Bereichs variieren kann, ohne dass die Endeigenschaften des ausgehärteten Harzes nennenswert beeinflusst werden. Die möglichen Härtermengen liegen etwa zwischen 1 und 10 % der Harzmenge, empfohlen werden meist ca. 2 - 6 %

Als konkretes Zahlenbeispiel: Der maximal mögliche Schwankungsbereich im Harz/Härter-Verhältnis liegt bei PUR/EP-Harzen etwa bei 10 %, bei MA/UP-Harzen bei 300 % und mehr! Mischfehler sind so praktisch ausgeschlossen.

Für die Praxis ergeben sich damit zwei besondere Vorteile. Erstens kann bei einer bestimmten Temperatur die Aushärtezeit in einem großen Bereich gezielt variiert werden. Z. B. lässt sich bei 20 °C die Topfzeit bei einem Produkt praktisch beliebig zwischen 5 und 20 Minuten einstellen. Zweitens können durch gezielte Variation der Härterzugabe bei unterschiedlichen Temperaturen gleiche Topfzeiten erreicht werden. Insgesamt ergibt sich so ein extrem breiter Einsatzbereich von ca. 5 - 30 °C. Darüber hinaus ist der zeitliche Abstand zwischen Topfzeit und Durchhärtezeit im Vergleich zu PUR/EP-Harzen drastisch verkürzt. Ein EP-Harz mit 30 Minuten Topfzeit liegt bei der Durchhärtung etwa zwischen 8 und 24 Stunden, ein entsprechendes MA/UP-Harz ist dagegen bereits nach ca. 1 - 2 Stunden belastbar und dies sowohl im Innen- als auch im Außenbereich.

Nachteile der MA/UP-Harze sind zum einen ihr intensiver Geruch und ihr Anlösevermögen für Polystyrol. Bei schwimmenden Estrichen muss sichergestellt werden, dass diese Produkte nicht in die Dämmschicht eindringen können. Sie würden sie sonst anlösen und damit deren Funktion beeinträchtigen.

Die wichtigsten Eigenschaften der vorgestellten Produkttypen sind in Tabelle 1 zusammenfassend dargestellt. Sie zeigt, dass 2K-Reaktionsharzsysteme abhängig vom zugrunde liegenden Harztyp viele Gemeinsamkeiten aber auch zum Teil drastisch unterschiedliche Eigenschaften haben. Werden diese Charakteristika bei der Anwendung berücksichtigt, kann in der Praxis das volle Leistungspotenzial dieser vielfältig einsetzbaren Produktgruppe ausgeschöpft werden.

Stoffgruppe Typische
Produkt-
gruppen
Außen-
anwendung
Empfohlener
Temperatur-
bereich
Misch-
toleranz
2K-Polyurethan-Harze Klebstoffe, Spachtelmassen, Beschichtungen eingeschränkt möglich 18 - 25 °C max.
10 %
Epoxid Harze Grundierungen, Abdichtungen, Klebstoffe, Spachtelmassen, Beschichtungen möglich 15-25 °C max.
10 %
Methacrylat-/ungesättigte Polyester-Harze Estrich-Reparatur, Klebstoffe möglich 10-30 °C 300 % und mehr

Autor:
Dr. Norbert Arnold – Leiter Technischer Produktservice Uzin Utz AG

Dieser Artikel ist in der Fachzeitschrift "Fussboden Technik" in den Ausgaben 04/2007 und 05/2007 erschienen.