DE19715664A1

DE19715664A1 - Verfahren zum Imprägnieren von Festkörpern

Info

Publication number: DE19715664A1
Application number: DE19715664A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Dr Ing Dietze; Joachim Heilscher; Sebastian Benenowski
Original assignee: Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-22
Also published as: DE19880454D2; WO1998046403A1; AT408084B; PL185350B1; ATA904398A; PL336272A1; LU90459B1; AU7524198A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Imprägnieren von Festkörpern wie Holz, insbesondere aus Holz bestehenden oder Holz aufweisenden Gleisträgern, mit einem während des Imprägnierens flüssigen Imprägniermittel, wobei der Festkörper in einem Behältnis angeordnet, das Behältnis sodann mit Unterdruck (Vorvakuum) beaufschlagt und anschlie ßend das Imprägniermittel bei Überdruck in den Festkörper eingebracht wird (Tränkprozeß).

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 Steinkoh lenteeröls im Laufe der Gebrauchsdauer freigesetzt wird, wodurch eine unerwünschte Um weltbelastung erfolgt. Auch die Verschmutzung der Tränkplätze stellt ein Umweltproblem dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genann ten Art so weiterzubilden, daß mit hoher Effektivität Festkörper, insbesondere aus Holz bestehende Gleisträger oder Holz enthaltende Gleisträger oder andere Holzbauteile wirksam gegen Pilzbefall und gegen tierische Schädlinge geschützt werden, ohne daß eine erhebliche Umweltbelastung erfolgt.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß nach Aufbau des Vorvakuums das Behältnis mit Inertgas gefüllt und sodann bei Überdruck gehalten wird und anschließend der Festkörper mit dem nach dem Tränkprozeß in dem Festkörper durch Autoxidation und/oder Polymerisation aushärtenden, Biozid enthaltenden Imprägniermittel getränkt wird. Dabei werden als Imprägniermittel physikalisch und/oder chemisch aushärtende Naturprodukte verwendet. Insbesondere kann als Imprägniermittel Leinöl und/oder Rapsöl und/oder Fisch tran und/oder Sojabohnenöl und/oder Paraffine und/oder Glyzeride und/oder gegebenenfalls Kunststoffe verwendet werden.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird das beim Tränken flüssige Imprägniermittel nach dem Tränkvorgang in dem Festkörper wie insbesondere Holz ausgehärtet, wobei die einge brachten 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 Festkörper ausgehärtet ist, ergibt sich auch der Vorteil, daß eine extrem niedrige elektrische Leitfähigkeit vorliegt.

Dabei wird der Festkörper dem Vakuum über eine Zeit t₁ und dem Inertgas vor Befüllen des Behältnisses mit dem Leinöl über eine Zeit t₂ ausgesetzt, wobei t₁ ≈ t₂ oder ₁ < t₂, vorzugs weise 0,5 t₂ bis 0,8 t₂ = t₁ ist.

Nachdem der Festkörper in hinreichendem Umfang mit dem Imprägniermittel getränkt ist, wozu der Festkörper 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 ≦ T₁ < 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, Harzsäuren, Naphthensäuren) bestehen. Insbesondere ist jedoch vor gesehen, 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 10×10×150 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 soll 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 1,4 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 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 Imprägniermittels 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 Über druck 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 50 bis 70 min. einge stellt, 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 Imprägnier mittel 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 Im prägniermittels in der finalen Vakuumphase benutzt wird und andererseits Autoxidation 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 Kohlen dioxid und danach Imprägniermittel in Form von 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 ab zusaugen.

Die Zeitdauer bzw. der Druck des Imprägniermittels ist so eingestellt, daß das Nadelholz mit einer Menge von in etwa 400 bis 600 kg Imprägniermittel pro m³ 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, grundsätz lich nicht tränkbar.

Beispiel 3

Nadelholz quaderförmiger Außengeometrie wird im Spartränkverfahren (Fig. 1) mit Sonnen blumenöl imprägniert. Als Inertgas wurde Stickstoff benutzt. Die Vorvakuum-, Vordruck-, Druck- und Nachvakuumphasen entsprechen in etwa denen des Beispiels 1. Es konnte festge stellt werden, daß in etwa 180 bis 240 kg Imprägniermittel je m³ Splintholz aufgenommen wurde.

Claims

1. Verfahren zum Imprägnieren von Festkörpern wie Holz, insbesondere aus Holz bestehenden oder Holz aufweisenden Gleisträgern, mit einem während des Imprägnie rens flüssigen Imprägniermittel, wobei der Festkörper in einem Behältnis angeordnet, das Behältnis sodann mit Unterdruck (Vorvakuum) beaufschlagt und anschließend das Imprägniermittel bei Überdruck in den Festkörper eingebracht wird (Tränkprozeß), dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbau des Vorvakuums das Behältnis mit Inertgas gefüllt und sodann bei Überdruck gehalten wird und anschließend der Festkörper mit dem nach dem Tränk prozeß in dem Festkörper durch Autoxidation und/oder Polymerisation aushärtenden, Biozid enthaltenden Imprägniermittel getränkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Imprägniermittel physikalisch und/oder chemisch aushärtende Naturprodukte verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Imprägniermittel Leinöl und/oder Rapsöl und/oder Fischtran und/oder Sojabohnenöl und/oder Sonnenblumenöl und/oder Glyceride und/oder Kunststoffe und/oder Paraffine verwendet werden.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper im 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 = t₁.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Tränken des Festkörpers das Imprägniermittel abgepumpt und frei werdendes Volumen des Behältnisses mit dem Inertgas derart aufgefüllt wird, daß in dem Behältnis ein Überdruck herrscht.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Imprägniermittel Sikkative oder Substanzen organischer Kupferverbindun gen zugesetzt werden.

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

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Imprägniermittel Kupferoctoat zugesetzt wird.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Imprägniermittel Metallseifen insbesondere höherer Fettsäuren zugesetzt werden.

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

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

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