AT408084B

AT408084B - Verfahren zum inprägnieren von aus holz bestehenden oder holz aufweisenden gleisträgern

Info

Publication number: AT408084B
Application number: AT0904398A
Authority: AT
Inventors: Hans-Ulrich Dietze; Joachim Heilscher; Sebastian Benenowski
Original assignee: Butzbacher Weichenbau Gmbh
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1998-04-11
Publication date: 2001-08-27
Also published as: ATA904398A; PL185350B1; DE19880454D2; DE19715664A1; AU7524198A; PL336272A1; WO1998046403A1; LU90459B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Imprägnieren von aus Holz bestehenden oder Holz aufweisenden Gleisträgern mit einem Imprägniermittel.

Bei dem sogenannten Vakuum-Imprägnieren werden die Hohlräume in einem porösen, festen
Körper mit zumindest einem flüssigen Mittel gefüllt. Die Durchdringung der Poren, soweit diese zur Oberfläche offen sind, wird durch Kapillarkräfte und Druckunterschiede bewirkt. Daher ist es erforderlich, dass vor dem Imprägnieren alle Gase aus dem Festkörper und aus dem Imprägniermittel selbst entfernt werden. Hierzu wird der zu imprägnierende Festkörper einem Vorvakuum ausgesetzt. Die Wirkung des Imprägniermittels wird zusätzlich verstärkt, wenn der Festkörper vom Imprägniermittel in einem Behältnis wie Kessel überflutet und unter Überdruck gehalten wird.

Holzschwellen, Leitungsmasten, Gruben- oder Bauhölzer können mit Salzlösungen, Teerölen und anderen lösungsmittelhaltigen Stoffen imprägniert werden, um einen Schutz gegen Fäulnis und tierische Schädlinge zu bieten.

Für Holzschwellen haben sich insbesondere Steinkohlenteeröle in hochsiedenden Fraktionen zur Verhinderung von Pilzbefall bewährt Dabei kommt das Rüping- oder das Doppelrüping-Verfahren als Spartränkung zum Einsatz.

Auch wenn das Imprägnieren mit Steinkohlenteeröl weitgehend den Pilzbefall ausschliesst, zeigen sich umweltproblematische Aspekte u. a. dahingehend, dass ein Teil des Steinkohlenteeröls im Laufe der Gebrauchsdauer freigesetzt wird, wodurch eine unerwünschte Umweltbelastung erfolgt. Auch die Verschmutzung der Tränkplätze stellt ein Umweltproblem dar.

Aus der DE 2 105 806 A ist ein Verfahren zum Imprägnieren von Holz bekannt, bei dem in einem sogenannten Leerzellenverfahren Holz zunächst atmosphärischem Druck und sodann einem Imprägniermittel ausgesetzt wird, welches aus einem Lösungsmittelträger sowie aus einem wasserabstossendem Mittel wie Parafin, Silikon, Leinöl oder Farbstoff bestehen kann. Während des Imprägnierens ist eine Inertgasatmosphäre erforderlich, da aufgrund des vorhandenen Lösungsmittels andernfalls eine Explosions- bzw. Brandgefahr besteht.

Nach der EP 0 607 625 A1 wird Leinöl mit Mineralöl emulgiert, um sodann durch Zusatz von Tensiden eine Wasserlöslichkeit zu erzielen. Anschliessend kann die Emulsion mit Insektiziden versetzt werden.

Um die Festigkeit von porösen Korpern zu erhöhen, wird nach der DE 22 54 146 A1 ein Pflanzenöl benutzt.

Nach der AT 396 770 B umfasst ein lösungshaltiges Imprägniermittel für Holz Leinöl sowie ein Sikkativgemisch.

Nach der EP 0 209 293 wird Holz mittels eines Konservierungsverfahrens behandelt, bei dem unter Druck bei gleichzeitiger Wärmebehandlung das Holz in einer Lösung aus einem oder mehreren Metallsalzen einer Carbonsäure in einem organischen oder wässrigen Lösungsmittel getränkt wird. Das imprägnierte Holz wird sodann erwärmt, um die Metallsalze zu fixieren.

Die WO 92/19429 A beschreibt ein Verfahren zum Imprägnieren von Holzgegenständen wie z. B. Fensterrahmen, Fussleisten oder Möbel, bei dem weder eine Druckveränderung erfolgt, noch
EMI1.1

Die US 4 942 067 A bezieht sich auf ein Verfahren zum Imprägnieren von Holz ohne Einsatz von Inertgas, wobei als Imprägniermittel Thujon-Öl vorgeschlagen wird, ohne dass Zugaben von Bioziden, Sikkativen vorgesehen sind.

Aus der DE 30 43 659 A1 ist eine Oberflächenbehandlung von Holz bekannt. Dabei wird unbehandeltes, ungetrocknetes oder mit Wasser behandeltes Holz in einem heissen Öl behandelt.

Bei einem aus der DE 42 04 941 A1 bekannten Verfahren zur Fixierung chromfreier Holzschutzmittel wird Holz in einer druckfesten Anlage einem Unterdruck und anschliessend einem durch saures Gas erzeugten Überdruck ausgesetzt.

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Imprägnierung einer Flüssigkeit in Holz werden nach der DE 38 34 409 A1 zu imprägnierende Hölzer in einen Drucktank gelegt, dessen Innendruck erhöht bzw. abgesenkt werden kann. Dabei wird das Innere des Drucktanks durch ein Kontrollholz evakuiert, das identisch oder ähnlich mit seiner Wirkung zu den Hölzern ist, die zu imprägnieren sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit hoher Effizienz ein Schutz gegen Pilzbefall und tierische Schädlinge gegeben ist, ohne dass eine erhebliche Umweltbelastung erfolgt.

Das Problem wird durch die Verfahrensschritte gelöst: - Anordnen des Gleisträgers in einem Behältnis, - Beaufschlagen des Behältnisses mit Unterdruck (Vorvakuum), - Füllen des Behältnisses mit Inertgas nach Aufbau des Vorvakuums, - Halten des mit dem Inertgas gefüllten Behältnisses bei Überdruck, - Tränken des Gleisträgers bei in dem Behältnis gehaltenen Überdruck und in Gegenwart des
Inertgases mit dem Imprägniermittels, bestehend aus einem in Gegenwart des Inertgases nicht aushärtenden, unverdünnten, unemulgierten und ungelösten unsynthetischen Öl als
Trägerflüssigkeit sowie dieser zugesetzten Bioziden und/oder Sikkativen und/oder organi- schen Kupferverbindungen, - Abbau des Überdrucks nach Abschluss des Imprägnierens,

- Ablassen des Imprägniermittels aus dem Behältnis oder Ablassen des Imprägniermittels bei gleichzeitigem Auffüllen freiwerdenden Volumens des Behältnisses mit Inertgas derart, dass in dem Behältnis weiterhin ein Überdruck herrscht, sowie Abbau des Überdrucks und - Entnahme des Gleisträgers aus dem Behältnis.

Als Trägerflüssigkeit werden physikalisch und/oder chemisch aushärtende Naturprodukte verwendet, insbesondere Leinöl und/oder Rapsöl und/oder Fischtran und/oder Sojabohnenöl und/oder
Parafine. Auch könnten Glyzeride und/oder gegebenenfalls Kunststoffe verwendet werden, die zum Aushärten polymerisieren.

Unabhängig hiervon kann es gegebenenfalls erforderlich sein, die Biozide und/oder Sikkative und/oder die organischen Kupferverbindungen mittels eines Lösungsvermittlers in die ansonsten lösungsfreie Trägerflüssigkeit einzubringen.

Durch die erfindungsgemässe Lehre wird das beim Tränken flüssige Lösungsmittel nicht enthaltende Imprägniermittel nach dem Tränkvorgang in dem Holz ausgehärtet, wobei die eingebrachten Biozide immobilisiert sind. Hierdurch erfolgt die gewünschte Imprägnierwirkung. Durch die Aushärtung ist des Weiteren sichergestellt, dass auch nach langer Gebrauchsdauer ein Ausspülen des Imprägniermittels nicht erfolgen kann. Dadurch, dass das Imprägniermittel in dem Holzfliesträger ausgehärtet ist, ergibt sich auch der Vorteil, dass eine extrem niedrige elektrische Leitfähigkeit vorliegt.

Dabei wird der Fliesträger dem Vakuum über eine Zeit t1 und dem Inertgas vor Befüllen des Behältnisses mit der Trägerflüssigkeit und den dieser zugesetzten Bioziden und/oder Sikkativen und/oder organischen Kupferverbindungen wie insbesondere Leinöl über eine Zeit t2 ausgesetzt, wobei t1 = t2 oder t, < t2, vorzugsweise 0,5 t2 bis 0,8 t2 = t, ist.

Nachdem der Fliesträger in hinreichendem Umfang mit dem Imprägniermittel getränkt ist, wozu der Fliesträger vollständig von dem Tränkmittel umgeben ist, wird das Tränkmittel abgepumpt und frei werdendes Volumen des Behältnisses mit Inertgas aufgefüllt. Dabei ist bevorzugterweise vorgesehen, dass nach Ablassen des Imprägniermittels in dem Behältnis weiterhin ein Überdruck herrscht. Sodann wird das Inertgas abgepumpt, um über einen Zeitraum t3 erneut einen Unterdruck in dem Behältnis aufzubauen, wodurch überschüssiges Imprägniermittel aus dem Festkörper freigesetzt und dieses abgepumpt wird. Der Zeitraum t3 beträgt vorzugsweise in etwa 2 t2 bis 5 t2.

Das Tränken des Festkörpers selbst sollte bei einer Temperatur T1 mit 50 C # T, < 140 C erfolgen. Demgegenüber sollte die Temperatur, bei dem überschüssiges Tränkmittel aus dem Festkörper freigesetzt und sodann abgepumpt wird, bei einer Temperatur T2 erfolgen, wobei vorzugsweise T2 = 2/3 T1 beträgt.

Dem Imprägniermittel selbst sollten Sikkative zugesetzt werden, um die Autoxidation und/oder Polymerisation zu beschleunigen. Die Sikkative können dabei aus einem aktiven Metallkation wie Kobalt, Blei oder Mangan und einem Anion einer organischen Säure (höhere Fettsäuren, Harzsauren, Naphthensäuren) bestehen. Insbesondere ist jedoch vorgesehen, dass als Sikkativ Substanzen mit organischen Kupferverbindungen verwendet werden. Diese Kupferverbindungen sollen als Sikkative und als Biozide wirken. Neben den Kupferverbindungen können auch ein oder mehrere andere Fungizide eingesetzt werden. Bevorzugterweise ist Kupferoctoat zu nennen.

Schliesslich ist bevorzugter Weise Stickstoff oder Kohlendioxid als Inertgas zu verwenden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Beispiel 1
Ein quaderförmiger Festkörper mit den Abmessungen 10 x 10 x 150 cm3 aus Laubschnittholz, rissfrei, astarm und mit einer Holzfeuchte < 30 % wird in einen Druckkessel eingebracht, um durch Spartränkung ein Imprägnieren durchzuführen. Die Luft im Druckkessel wird hierzu bis zu einem Druck < 100 mbar abgesaugt. Anschliessend wird der Druckkessel mit Inertgas in Form von Stickstoff befüllt. Es wird ein Gasdruck von in etwa 4 bar eingestellt. Die Zeitdauer, in der das Vorvakuum herrscht, ist in etwa gleich der Zeitdauer, in der das Inertgas mit Überdruck den Druckkessel beaufschlagt. Dabei kann das Vorvakuum über 10 bis 20 min und der Überdruck zwischen 15 und 25 min anstehen. Erforderlichenfalls wird dieser Gasaustausch wiederholt.

Anschliessend wird der Druckkessel mit ungelöstem, unemulgierten, unverdünnten Leinöl gefüllt, welches mit Bioziden und Sikkativen versetzt ist Der Festkörper wird vollständig mit dem Imprägniermittel bedeckt. Gleichzeitig wird im Druckkessel ein Druck aufgebaut, der zwischen 7 und 10 bar liegt. Gleichzeitig wird die Temperatur des Imprägniermitteis auf in etwa 110 bis 100 C eingestellt.

Nachdem der Festkörper über eine Zeit zwischen 150 und 210 min mit dem Imprägniermittel getränkt wird, um Imprägniermittel einer Menge von in etwa 140 bis 160 kg/m3 Splintholz (bei Buche Gesamtholz) einzubringen, wird das Imprägniermittel abgepumpt, wobei das frei werdende Volumen des Druckkessels mit Inertgas ausgefüllt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass während des Abpumpens des Imprägniermittels in dem Druckbehälter stets ein Überdruck herrscht, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 5 bar.

Nach Ablassen des Imprägniermittels wird das Inertgas abgepumpt und in dem Druckkessel wird ein Unterdruck (Nachvakuum) über einen Zeitraum von in etwa 20 bis 30 min eingestellt, um überschüssiges Imprägniermittel aus dem Holz freizusetzen und abzupumpen. Während des Trocknungsprozesses sollte die Temperatur in dem Druckkessel in etwa 60 bis 90 C betragen.

Nachdem der Festkörper in hinreichendem Umfang von überschüssigem Tränkmittel befreit ist, wird der Druckkessel mit Frischluft geflutet und entleert.

Der Druck-/Zeitverlauf der Spartränkung ist rein prinzipiell der Fig. 1 zu entnehmen
Zu der sich an die Vorvakuumphase anschliessenden Vordruckphase, bevor das Imprägniermittel unter hohem Druck in den Druckkessel eingeführt wird, ist anzumerken, dass hierdurch der Vorteil gegeben ist, dass sich in dem Holz ein Gaspolster ausbildet, durch das in der Nachvakuumphase im Holz vorhandenes überschüssiges Imprägniermittel auf einfache Weise austreibbar ist.

Dabei wird durch die eingelagerten Gaspolster die Imprägnierung nicht beeinflusst, da das eingelagerte Inertgas einerseits zum Heraustreten überschüssigen Imprägniermittels in der finalen Vakuumphase benutzt wird und andererseits Autooxidation bzw. Polymerisation des Imprägniermittels nicht bewirken kann.

Beispiel 2
Ein sowohl zylinderischer als auch quaderförmiger Abschnitt eines Nadelholzes wird im Volltränkverfahren imprägniert, welches prinzipiell der Fig. 2 zu entnehmen ist, in der der Druck ebenfalls logarithmisch gegenüber der Imprägnierzeit aufgetragen ist.

Nachdem die Nadelhölzer in einen Druckkessel eingebracht sind, wird in diesem ein Druck < 100 mbar aufgebaut. Anschliessend wird der Druckkessel mit Inertgas in Form von Kohlendioxid und danach Imprägniermittel in Form von unverdünntem, unemulgierten und ungelösten Sojaöl gefüllt, um bei einem Druck von in etwa 10 bar das Imprägniermittel einzubringen.

Nachdem das Nadelholz über einen Zeitraum von ca. 180 min mit dem Imprägniermittel getränkt worden ist, wird dieses abgelassen und in dem Druckkessel wird ein Nachvakuum aufgebaut, um überschüssiges Imprägniermittel aus dem Nadelholz zu entfernen und abzusaugen.

Die Zeitdauer bzw. der Druck des Impragniermittels ist so eingestellt, dass das Nadelholz mit einer Menge von in etwa 400 bis 600 kg Imprägniermittel pro m Splintholz getränkt wird. Unter Splintholz ist dabei der saftführende und tränkbare Bereich des Holzes zu verstehen. Im Gegensatz dazu ist Kernholz, wie dieses bei Kiefer und Eiche vorzufinden ist, grundsätzlich nicht tränkbar.

Beispiel 3
Nadelholz quaderförmiger Aussengeometrie wird im Spartränkverfahren (Fig. 1) mit Sonnenblumenöl imprägniert. Als Inertgas wurde Stickstoff benutzt. Die Vorvakuum-, Vordruck-, Druck- und Nachvakuumphasen entsprechen in etwa denen des Beispiels 1. Es konnte festgestellt werden, dass in etwa 180 bis 240 kg Imprägniermittel je m3 Splintholz aufgenommen wurde.

Beispiel 4
Anhand der Fig. 3 soll ein Pulsationsverfahren zum Imprägnieren von Laubholz quaderförmiger Aussengeometrie erläutert werden. Dass zu imprägnierende Holz wird in ein Behältnis eingegeben, in dem zunächst über eine Zeit Xo ein Unterdruck aufgebaut wird. Sodann wird ein Überdruck aufgebaut, der über eine Zeitspanne X1 gehalten wird. Nach der Zeitspanne X1, die 10 bis 20 Minuten betragen kann, wird das Behältnis dem Imprägniermittel, d. h. der Trägerflüssigkeit bestehend aus ungelöstem, unemulgierten, unverdünnten Leinöl mit Bioziden und Sikkative als Zusätze gefüllt, um den Druck auf einen Wert P2 von zum Beispiel 7 bis 10 bar absolut zu erhöhen. Dieser Druck wird über eine Zeitspanne X3 gehalten, um sodann den Druck auf den Wert P1 abfallen zu lassen, der beim Befüllen des Behältnisses mit Imprägniermittel herrscht.

Dieser Druck wird in dem Behältnis während einer Zeit X2 gehalten, die zu Beginn des Imprägnierens in etwa der Zeit X3 entspricht Im Laufe des Imprägnierablaufs wird die Zeitdauer, in der das Nadelholz dem hohen Druck P2 ausgesetzt wird, vergrössert, wohingegen die Zeitdauer, bei dem der Druck P1 in etwa 4 bis 6 bar absolut herrscht, weitgehend konstant gehalten wird.

Nachdem der Imprägniervorgang abgeschlossen ist, wird der Druck abgebaut, die Imprägnierflüssigkeit abgelassen und sodann ein Unterdruck aufgebaut, um die zuvor beschriebenen Wirkungen zu erzielen.

Die Zeitspanndauer X2 bzw. X4 kann in etwa 0,5 bis 3 Minuten, die Zeitspanndauer X3 in etwa 0,5 bis 3 Minuten und die Zeitspanndauer Xs 8 bis 15 Minuten bei einer Gesamtimprägnierzeitdauer von ungefähr 180 bis 240 Minuten betragen.

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Imprägnieren von aus Holz bestehenden oder Holz aufweisenden Gleisträ- gern mit einem Imprägniermittel, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte : - Anordnen des Gleisträgers in einem Behältnis, - Beaufschlagen des Behältnisses mit Unterdruck (Vorvakuum), - Füllen des Behältnisses mit Inertgas nach Aufbau des Vorvakuums, - Halten des mit dem Inertgas gefüllten Behältnisses bei Überdruck, - Tränken des Gleisträgers bei in dem Behältnis gehaltenen Überdruck und in Gegenwart des Inertgases mit dem Imprägniermittels, bestehend aus einem in Gegenwart des Inert- gases nicht aushärtenden, unverdünnten, unemulgierten und ungelösten unsynthetischen Öl als Trägerflüssigkeit sowie dieser zugesetzten Bioziden und/oder Sikkativen und/oder organischen Kupferverbindungen,

- Abbau des Überdrucks nach Abschluss des Imprägnierens, - Ablassen des Imprägniermittels aus dem Behältnis oder Ablassen des Imprägniermittels bei gleichzeitigem Auffüllen freiwerdenden Volumens des Behältnisses mit Inertgas derart, dass in dem Behältnis weiterhin ein Überdruck herrscht, sowie Abbau des Überdrucks und - Entnahme des Gleisträgers aus dem Behältnis.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerflüssigkeit Leinöl und/oder Rapsöl und/oder Fischtran und/oder Sojaboh- nenöl und/oder Sonnenblumenöl verwendet werden.

3. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, <Desc/Clms Page number 5> dadurch gekennzeichnet, dass der Fliesträger dem Vorvakuum über eine Zeit t1 und dem Inertgasüberdruck über eine Zeit t2 ausgesetzt wird, wobei t1 t2 oder t1 < t2, vorzugsweise 0,5 t2 bis 0,8 t2 = ti.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, nach dem Tränken des Holzflieskörpers das Imprägniermittel abgepumpt und frei werden- des Volumen des Behältnisses mit Inertgas derart aufgefüllt wird, dass in dem Behältnis weiterhin ein Überdruck herrscht und nach Abbau des Überdrucks der Gleisträger aus dem Behältnis entnommen wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflüssigkeit ein oder mehrere Biozide mit fungistatischer Wirkung zugesetzt werden.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflüssigkeit Kupferoctoat und/oder Kupfernaphtenat zugesetzt wird 7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerflüssigkeit Metallseifen insbesondere höherer Fettsäuren zugesetzt wer- den.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet wird.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Holz Imprägniermittel in einer Menge von in etwa 130 bis 600 kg pro m3 Splintholz eingebracht wird.

10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasaustausch mehrfach durchgeführt wird.

11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Imprägnierens des Fliesträgers eine pulsartige Druckänderung erfolgt.

12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ablassen des Imprägniermittels und vor der Entnahme des Gleisträgers das Behältnis mit Unterdruck beaufschlagt wird.

KEINE ZEICHNUNG