DD227518A1

DD227518A1 - METHOD FOR THE NON-DESTRUCTIVE DETECTION OF THE CORROSION LEVEL IN THE INFLUENCE OF CHEMICALS ON WOOD AND WOOD PRODUCTS

Info

Publication number: DD227518A1
Application number: DD26863684A
Authority: DD
Inventors: Klaus Mueller
Original assignee: Wismar Ing Hochschule
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1985-09-18

Abstract

Das Verfahren zur zerstoerungsarmen Ermittlung des Korrosionsgrades im Einwirkungsbereich von Chemikalien auf Holz und Holzerzeugnisse dient der Untersuchung von chemikalienbelasteten Hoelzern, insbesondere von Holzkonstruktionen und Bauholzerzeugnissen mit dem Ziel, beispielsweise im Rahmen von Schadens- bzw. Bauzustandsanalysen den durch abiotische Schadeinfluesse, zum Beispiel durch Einwirkung von aggressiven Medien, im Einwirkungsbereich vorhandenen Korrosions- bzw. Zerstoerungsgrad zu bestimmen und dadurch zuverlaessige Aussagen ueber die jeweils eingetretene Querschnittsminderung von Hoelzern sowie ueber die Verringerung von Festigkeitseigenschaften mit einem einfachen, kostenguenstigen Pruefverfahren zu erhalten. Das Wesen der Erfindung besteht im Sichtbarmachen der unterschiedlichen Adsorption bestimmter organischer Verbindungen an korrodiertem und an unbelastetem zerfasertem Holz: nach dem Einwirken definierter Pruefgut-Reagens-Gemenge in einer Pruefvorrichtung auf Filterpapier entstehen unterschiedlich grosse durchfeuchtete Flaechen, deren Vergleich die Bestimmung des Korrosionsgrades nach einer Stufenskala (0-3) ermoeglicht.The method for the low-corrosion determination of the degree of corrosion in the range of action of chemicals on wood and wood products is used for the investigation of chemically contaminated Hoelzern, especially timber structures and timber products with the aim, for example in the context of damage or condition analyzes by abiotic damage influences, for example by the action of aggressive media to determine the degree of corrosion or destruction present in the area of impact and thereby to obtain reliable information about the respective reduction in cross-section of wood and about the reduction of strength properties with a simple, cost-effective test method. The essence of the invention is to visualize the different adsorption of certain organic compounds on corroded and unloaded fibrillated wood: after the action of defined Pruefgut reagent mixture in a tester on filter paper arise differently sized moistened surfaces, the comparison of the determination of the degree of corrosion on a scale scale (0-3).

Description

Verfahren zur zerstörungsarmen Ermittlung des Korrosionsgrades im Einv/irkungsbereich von Chemikalien auf Holz und HolzerzeugnisseMethod for the non-destructive determination of the degree of corrosion in the coverage of chemicals on wood and wood products

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf die Untersuchung von Rohholz und Holzerzeugnissen, insbesondere von Holzkonstruktionen aller Art, zum Seispiel im Industriebau, Landwirtschaftsbau usw., hinsichtlich der Zerstörung durch chemische Korrosion infolge abiotischer Schadeinflüsse, insbesondere durch gasförmige, flüssige oder feste aggressive Medien· Die Erfindung ermöglicht sowohl eine zerstörungsarme Prüfung von Rohholz und bestehenden Holzkonstruktionen ohne den Ausbau von Holzproben als auch die Untersuchung an ausgebauten Konstruktionshölzern. Die Anwendung der Erfindung kann an allen Hölzern bzw. Holzerzeugnissen erfolgen,.welche nach längerer Chemikalieneinwirkung teilweise oder völlig von aggressiven Medien durchdrungen wurden.The invention relates to the investigation of raw wood and wood products, in particular of all types of wood construction, for example in industrial construction, agriculture, etc., with respect to destruction by chemical corrosion due to abiotic harmful effects, in particular by gaseous, liquid or solid aggressive media Both a non-destructive testing of raw wood and existing timber structures without the development of wood samples and the investigation of dismantled construction timbers. The application of the invention can be carried out on all woods or wood products, which were penetrated after prolonged exposure to chemicals partially or completely by aggressive media.

Charakterisierung der bekannten technischen LösungenCharacterization of the known technical solutions

Zur Ermittlung der durch Chemikalieneinwirkung auf Holz und Holzerzeugnisse verursachten chemischen Korrosion wurden seit etwa 50 Jahren folgende Untersuchungen und Beobachtungen durchgeführt:The following investigations and observations have been carried out for around 50 years to determine the chemical corrosion caused by exposure to wood and wood products:

- Messungen der Holzfeuchte und der Luftfeuchte,- measurements of wood moisture and humidity,

- Messungen der Luftzusammensetzung,- measurements of air composition,

- Feststellungen des pH-Wertes der Angriffsmedien,- Determination of the pH of the attack media,

- Feststellung der chemischen Zusammensetzung des Holzes und- Determination of the chemical composition of the wood and

- Feststellung des Zerstörungsgrades an ausgebauten Holzteilen durch Festigkeitsprüfungen in Abhängigkeit von der Einwirkungsdauer der Medien sowie von der Einbauhöhe und Einbaulage der entnommenen Holzproben.- Determination of the degree of destruction of dismantled wood parts by strength tests as a function of the exposure time of the media and the installation height and installation position of the removed wood samples.

Diese sehr zeitaufwendigen und mit erheblichem apparativem Aufwand verbundenen bisherigen Prüfungen sind - insbesondere im Rahmen von Bauzustandsanalysen - praktisch kaum durchführbar.These very time-consuming and associated with considerable expenditure on equipment previous tests are - practically impossible to carry out - especially in the context of structural analysis.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die Schadens- bzw. Bauzustandsanalyse durch ein gegenüber bekannten technischen LösungenIt is the object of the invention to analyze the damage or condition by a comparison with known technical solutions

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einfaches, Arbeitszeit einsparendes und kostengünstiges Verfahren zur zerstörungsarmen Ermittlung des Korrosionsgrades im Einwirkungsbereich von Chemikalien auf Holz und Holzerzeugnisse zu bereichern.simple, labor-saving and cost-effective method for non-destructive determination of the degree of corrosion in the impact of chemicals on wood and wood products to enrich.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Korrosion des chemikaliendurchdrungenen Holzes durch die Adsorption bestimmter organischer Reagenzien sichtbar zu machen und zu bewerten. Es wurde empirisch gefunden, daß von zerfaserten Holzteilchen bzw. holzhaltigen Werkstoffteilchen bestimmte Reagenzien in Abhängigkeit vom jeweiligen durch abiotische Schadeinflüsse vorliegenden Zerstörungsgrad unterschiedlich absorbiert werden» Erfindungsgemäß wird eine zerkleinert entnommene Holzprobe in bestimmter Menge mit einer Menge Reagens gemischt und nach einer gewählten Einwirkungszeit auf einen Filterpapierbereich gegeben» Das Filterpapier wird in Abhängigkeit von der Adsorption der Holzprobe vom Reagens durchfeuchtet. Der Vergleich der durchfeuchteten Flächen einer Probe nicht geschädigten Holzes und einer Probe geschädigten Holzes gestattet eine Bewertung des Korrosionsgrades des geschädigten Holzes. Der Grad der chemischen Korrosion von Holz im Einwirkungsbereich aggressiver Medien wurde durch Vergleiche der prozentualen Abnahme der vom zugesetzten Reagens durchfeuchteten Filterpapier«·'-flächen mit der prozentualen Abnahme der Biegebruchspannung und des Elastizitätsmoduls von analog korrodierten Holzproben bestimmt. Als Bezugswerte (100%) sowohl für die - pro zugesetztem Reagens unterschiedlichen - Flächendurchmesser des durchfeuchteten Filterpapiers als auch für die vergleichsweise jeweils ermittelten Biegebeanspruchungen und Elastizitätsmoduln von korrodierten Holzproben wurden die von chemisch unbelasteten Hölzern der betreffenden Holzart erhaltenen diesbezüglichen Kennwerte benutzt»The object of the invention is to visualize and evaluate the corrosion of the chemical-penetrated wood by the adsorption of certain organic reagents. It has been found empirically that certain reagents are differently absorbed by shredded wood particles or wood-containing material particles, depending on the degree of destruction present by abiotic damage. According to the invention, a shredded sample of wood is mixed in a defined amount with an amount of reagent and after a selected exposure time to a filter paper area given »The filter paper is moistened by the reagent depending on the adsorption of the wood sample. The comparison of the wetted areas of a sample of undamaged wood and a sample of damaged wood allows an assessment of the degree of corrosion of the damaged wood. The degree of chemical corrosion of wood within the range of exposure of aggressive media was determined by comparing the percentage decrease in filter paper moistened with added reagent with the percent decrease in flexural stress and Young's modulus of analogously corroded wood samples. As reference values (100%) both for the surface area of the wetted filter paper, which differed per reagent added, and for the comparatively determined bending stresses and elastic moduli of corroded wood samples, the characteristic values obtained from chemically untreated woods of the relevant wood species were used.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die folgenden Beschreibungen von Verfahrensschritten und Arbeitsweisen erläutern beispielhaft die Form der Realisierung der Erfindung und ihre Vorteile gegenüber bekannten technischen Lösungen.The following descriptions of process steps and procedures exemplify the form of implementation of the invention and its advantages over known technical solutions.

Oeds der beiden für eine Doppelbestimmung benötigten Prüfvorrichtungen besteht aus zwei aufeinander liegenden, durch Gummiringe zusammengepreßten Glasplatten (Abmessungen beispielsweise 80x80 mm, Wandstärke: 4 mm), zwischen die Filter-Oeds of the two test devices required for a double determination consists of two glass plates pressed together by rubber rings (dimensions, for example, 80 × 80 mm, wall thickness: 4 mm), between the filter elements.

papier (beispielsweise Sorte FN 1, Flächengewicht: 90 g/m ) gelegt wurde. Die obere Glasplatte enthält in der Mitte eine kreisrunde öffnung (Durchmesser: 15 mm, Tiefe: 4 mm) zur Aufnahme des Prüfgutes in der zylinderförmigen Aussparung der Prüfvorrichtung.paper (for example grade FN 1, grammage: 90 g / m). The upper glass plate contains in the middle a circular opening (diameter: 15 mm, depth: 4 mm) for receiving the test material in the cylindrical recess of the test device.

Das Prüfgut wird in Form von zerfaserten Holzbohrspänen durch mehrere Bohrungen, beispielsweise mit einer elektrischen Handbohrmaschine und einem Bohrer von etwa 6 mm Durchmesser, sowohl aus dem nicht korrodierten Holzbereich (Nulltest) als auch getrennt - aus dem Einwirkungsbereich aggressiver Medien den zu untersuchenden Holzteilen entnommen· Bei einer nur teilweisen Durchdringung der Hölzer durch agressive Medien ist vor der Probennahme aus dem korrodierten Holzbereich die Eindringtiefe der Chemikalien beispielsweise nach dem Prüfverfahren gemäß WP G 01/N/ 2 524 181 zu bestimmen, um nicht durch zu tiefe Bohrungen das Prüfergebnis verfälschende Gemenge aus korrodierten und gesunden Holzbohrspänen zu erhalten.The material to be tested is taken from the wood parts to be examined in the form of shredded wood chips by several drill holes, for example with an electric hand drill and a drill bit of about 6 mm in diameter, both from the non-corroded wood area (zero test) and separately. In the case of only partial penetration of the wood by aggressive media, the penetration depth of the chemicals must be determined, for example, according to the test procedure according to WP G 01 / N / 2 524 181 before sampling from the corroded wood area, so as not to distort the test result by distorting the test results to get corroded and healthy wood chips.

Die ausschließlich aus nicht korrodiertem Holz parallel zur. Ermittlung des Bezugswertes (Nulltest) zu gewinnenden Holzbohrspäne unterscheiden sich deutlich in Form, Beschaffenheit und/ oder Farbe von den korrodierten Bohrspänen. Das Prüfgut ist 14 Tage lang bei Normklima in einem offenen Behälter zu lagern.Made entirely of non-corroded wood parallel to the. Determining the reference value (zero test) for wood chips to be obtained differs significantly in shape, texture and / or color from the corroded drill cuttings. The test material should be stored for 14 days under standard conditions in an open container.

Zur Durchführung einer Doppelbestimmung werden zwei Prüfvorrichtungen zur Aufnahme des Prüfgutes vorbereitet: nach der Säuberung der Glasplatten wird zwischen der oberen und der unteren Platte je ein Blatt Filterpapier durch Zusammenpressen beider Platten pro Prüfvorrichtung mittels zweier Gummiringe, die beiderseits mit dem Plattenrand abschließen sollen, eingespannt. Anschließend werden 0,500 g Holzbohrspäne analytisch abgewogen und beispielsweise in einem 50 ml-Becherglas genau 1 Minute lang mit 0,50 ml Ethanol (96 %±g, Reinheitsgrad: p.a.) als !'Reagens vermengt. Die dadurch gleichmäßig befeuchteten Holzbohrspäne werden dann rasch hintereinander zu gleichen TeilenTo carry out a duplicate determination, two test devices are prepared for receiving the test material: after cleaning the glass plates, a sheet of filter paper is clamped between the upper and the lower plate by compressing both plates per test device by means of two rubber rings which are to terminate on both sides with the plate edge. Subsequently, 0.500 g of wood chips are analytically weighed and, for example, in a 50 ml beaker for exactly 1 minute with 0.50 ml of ethanol (96 % ± g, purity: pa) mixed as! 'Reagens. The thus evenly moistened wood chips are then rapidly in succession in equal parts

in die zylinderförmige Aussparung beider Prüfvorrichtungen gefüllt und genau 3 Minuten lang unter leichtem mehrmaligen Andrücken mit einem Spatel auf das Filterpapier.einwirken gelassen. Nach Ablauf der Einv/irkungsdauer werden nach dem Abstreifen der Gummiringe die oberen Glasplatten mit den anhaftenden Bohrspanpfropfen rasch vom Filterpapier abgehoben und das durchfeuchtete Prüfgut aus der Vorrichtung entfernt.filled into the cylindrical recess of both testers and allowed to act on the filter paper for exactly 3 minutes with a light pressure applied several times with a spatula. After the end of the exposure time, after the rubber rings have been removed, the upper glass plates with the adhering Bohrspanpfropfen be lifted quickly from the filter paper and the wetted test material removed from the device.

Die nahezu kreisrunde durchfeuchtete Papierfläche beider Filter wird innerhalb von 60 Sekunden durch Umranden mit Kopierstift dauerhaft fixiertbzw. gekennzeichnet. Auf beiden Papierfiltern werden Probennummer, aggressives Medium und verwendetes Re"agens notiert.The nearly circular wetted paper surface of both filters is permanently fixed within 60 seconds by edging with a copying pen. characterized. Sample numbers, aggressive media and used reagent are recorded on both paper filters.

Von beiden Papierfiltern v/erden die maximale und die minimale Ausdehnung der umrandeten Fläche mit einer Genauigkeit von - 1mm vermessen und mit den durchschnittlichen Flächendurchmessern beider Filter sowie mit dem daraus ermittelten Gesamtdurchschnitt der Doppelbestimmung in mm in Tabellenform angegeben.From both paper filters, the maximum and minimum dimensions of the bordered area are measured with an accuracy of -1 mm and given in tabular form with the average area diameters of both filters and with the resulting total average of the double determination in mm.

Zur Gewährleistung der Reproduzierbarkeit bzw. Aussagefähigkeit des Prüfverfahrens sind die erfindungsgemäß vorgeschriebenen Prüfbedingungen wie die Probengewinnung und Masse der Holzbohrspäne, das Volumen des Reagens, die Zeitdauer des Vermengens» das Einfüllen des Gemenges in die Aussparung der Prüfvorrichtung,, die Behandlung wä.hrend des Einwirkens des Gemenges auf das Filterpapier, die Einwirkungsdauer sowie die Fixierung und Aus-? wertung der Prüfergebnisse genau einzuhalten.In order to ensure the reproducibility or informative value of the test method, the test conditions prescribed in the invention, such as the sample extraction and mass of wood chips, the volume of the reagent, the time of mixing »the filling of the batch into the recess of the test apparatus, are the treatment during the action the mixture on the filter paper, the duration of exposure and the fixation and Ausp evaluation of the test results.

Auswertung der PrüfergebnisseEvaluation of the test results

Ermittlung des Bezugswertes (Nulltest)Determination of the reference value (zero test)

Zur Ermittlung des Bezugswertes (100%) zur Charakterisierung des prozentualen Korrosionsgrades im Einwirkungsbereich von Chemikalien auf Hölzer ist das beschriebene Prüfverfahren unter Verwendung von nicht korrodierten Holzspänen der gleichen Holzart als Doppelbestimmung durchzuführen. Der aus Maximal- und Minimaldurchmessern beider vom Reagens durchfeuchteten Filterpapierflächen erhaltene Gesamtdurchschnitt in mm wird als Bezugswert gleich 100 % gesetzt.To determine the reference value (100%) to characterize the percentage corrosion in the range of action of chemicals on wood, the test method described above shall be carried out using non-corroded wood shavings of the same species as duplicate. The overall average in mm, obtained from maximum and minimum diameters of both filter paper surfaces moistened with the reagent, is set as a reference value equal to 100 % .

Ermittlung des KorrosionsgradesDetermination of the degree of corrosion

Zur Ermittlung des Korrosionsgrades» im Einwirkungsbereich von Chemikalien auf Holz und Holzerzeugnisse wird der prozentualeTo determine the degree of corrosion »in the range of action of chemicals on wood and wood products is the percentage

Anteil des unter Verwendung von korrodierten Bohrspänen erhaltenen durchfeuchteten Flächendurchmessers vom Bezugsnert berechnet. Aus den durch vergleichende Parallelprüfungen nach traditionellen Prüfverfahren (Biegebruchspannung, Elastizitätsmodul) erfindungsgemäß abgeleiteten Zusammenhängen ergeben sich für die Bestimmung des Korrosionsgrades die folgenden Einstufungen:Proportion of moistened area diameter obtained using corroded drill cuttings calculated from the reference value. From the relationships derived by comparative parallel tests according to traditional test methods (bending stress, Young's modulus) according to the invention, the following classifications result for the determination of the degree of corrosion:

Durchfeuchteter Flächendurchmesser in % der unbelasteten HolzartMoistened area diameter in % of the unloaded type of wood

Korrosionsgrad im Einwirkungsbereich von Chemikalien auf Holz und HolzwerkstoffeCorrosion level in the range of action of chemicals on wood and wood-based materials

Korros.-gradKorros.-grad

Merkmalecharacteristics

100100

>80> 80

60 -60 -

<60<60

keine chemische Korrosion vorhandenno chemical corrosion present

geringe chemische Korrosion vorhanden, keine nennenswerten Ouerschnittsminderungen eingetreten,little chemical corrosion present, no appreciable reduction in the diameter occurred,

Verringerung der Biegebruchspannung auf ^ 80 % Reduction in bending stress to ^ 80 %

mittlere chemische Korrosion vorhanden, teilweise Querschnittsminderung um etwa 20 - 50 % eingetreten,average chemical corrosion present, partial cross-section reduction by about 20 - 50 % occurred,

Verringerung der Biegebruchspannung auf 79 - 45 % Reduction in bending strength to 79 - 45 %

starke chemische Korrosion vorhanden, volle Ouerschnittsminderung um den von aggressiven Medien durchdrungenen Bereich eingetreten,strong chemical corrosion present, full ozone reduction occurred around the area penetrated by aggressive media,

Verringerung der Biegebruchspannung auf <45 % Reduction of the bending strength to <45 %

Claims

invention claims

1. A method for low-destructive determination of the degree of corrosion in the range of action of chemicals on wood and wood products, characterized in that the degree of corrosion after the action of Bohrspan reagent mixtures from both the penetration of chemicals and non-contaminated woods by comparing each of the reagent wet filter paper surfaces.

2. Method according to item I _1, characterized in that as reagents both ethanol and other organic compounds, for example toluene and carbon tetrachloride, are used for the production of Bohrspan reagent mixtures.