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Verfahren zur Bestimmung der Eindringtiefe von Imprägniermitteln in
tränkbaren Stoffen
Auf zahlreichen Verwendungsgebieten von tränkbaren Baustoffen,
wie Holz, Holzpreßstoffen, Asbest usw., werden diese vor dem Einbau, mitunter auch
im späteren Verlauf ihrer weiteren Lebensdauer mehrfach im Wege der Nachbehandlung,
mit geeigneten Tränkmitteln behandelt, um sie gegen Fäulnis, Insektenfraß, Schwamm
usw. zu schützen. Als Tränkmittel werden entweder bestimmte Flüssigkeiten, wie z.
B. Teeröl, oder aber wäßrige Lösungen von fäulniswidrigen und auf Kleinlebewesen
tödlich wirkenden Salzen verwendet. Bekannt sind als solche unter anderem Chromate,
Arseniate, Fluoride, Quecksilber-Sublimat. Die Tränkmittel werden nach verschiedenen
Verfahren, z. B. dem der Kesseldrucktränkung, der Saftverdrängung oder auf osmotischem
Wege in das Holz eingebracht. Besonders groß ist das Anwendungsgebiet dieser Tränkmethoden
bei Hölzern, die als Eisenbahnschwellen, Masten für Starkstrom- und Fernmeldeleitungen
sowie allgemein im Hoch- und Tiefbau verwendet werden. In den folgenden Ausführungen
wird daher der Einfachheit halber nur vom Holz als zu tränkendem Stoff gesprochen
werden, das Verfahren nach der Erfindung ist aber sinngemäß auf jeden tränkbaren
Stoff anwendbar.
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Wesentlich für den Erfolg der Tränkung ist neben der Art des Tränkmittels
vor allem die Menge des vom Holz aufgenommenen Mittels und die Tiefe, bis zu der
sich die Tränksubstanz im Innern des Holzes vom Rand aus ausgebreitet hat.
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Je mehr Substanz eingedrungen ist und je größer der vom Tränkmittel
ausgefüllte prozentuale Anteil des Gesamtholzvolumens ist, um so wirksamer ist die
Tränkung.
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Es sind daher zahlreiche Untersuchungen über die Gesetzmäßigkeiten
der Tränkmittelwanderung im Holz durchgeführt worden. So erhält man qualitative
Hinweise allein schon durch einfache Anschauung, wenn man den Holzmast oder die
Schwelle senkrecht zur Achse durchsägt und die Schnittfläche im auffallenden Licht
ansieht. In vielen Fällen erkennt man deutlich die Grenze, bis zu der die Tränksubstanz
eingedrungen ist. In anderen Fällen kann der optische Nachweis durch Anfärben der
Schnittfläche ermöglicht werden, z. B. durch Behandlung von sublimatgetränkten Hölzern
mit Schwefelammoniumlösung.
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Außer diesen qualitativen Nachweisen sind hier für exakte Bestimmungen
die Methoden der quantitativen chemischen Analyse zu nennen. Dabei werden Holzproben
aus verschiedenen Tiefen entnommen und in an sich bekannter Weise auf die Bestandteile
des Tränkmittels untersucht.
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Bei einer kritischen Würdigung dieser Bestimmungsmethoden muß vor
allem als nachteilig verzeichnet werden, daß in jedem Fall das Prüfstück zerschnitten
werden muß. Hinzu kommt bei der quantitativ-chemischen Prüfung ein sehr zeitraubender
und schwieriger Prozeß. Es konnte nun gezeigt werden, daß man die Bestimmung des
Gehaltes der getränkten Masse (Holz) an Tränkmitteln wesentlich vereinfachen kann,
wenn man das Tränkmittel tracert, d. h., wenn man durch geeignete Behandlung eines
der Bestandteile des Tränkmittels im Atombrenner diesen Bestandteil in einen radioaktiven
Strahler verwandelt. So ist es gelungen, die Eindringung einer Sublimatlösung in
Holzmasten dadurch messend zu verfolgen, daß der Sublimatlösung aktiviertes Hg Cl2
zugeführt wurde.
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Gewöhnliches Hg Cl2 wurde dazu mit Neutronen bestrahlt, wobei das
inaktive 200 Hg in das radioaktive Isotop 203 Hg umgewandelt wird, das sich durch
die Emission von ,B-Teilchen (Elektronen) auszeichnet. Durch Radioautographie eines
mit einer 203 Hg C12-Lösung getränkten Stammes oder durch Messung mit dem Geigerzähler
konnte die Eindringtiefe ohne'zeitraubende chemische Analyse ermittelt werden.
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Aber auch diese Methode, die selbstverständlich auch mit anderen
Tränkmitteln sinngemäß angewendet werden kann und erhebliche Vorteile gegenüber
den vorher bekannten Verfahren bietet, ist noch mit dem Nachteil behaftet, daß das
Prüfstück zerkleinert werden muß.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren, das die großen
Vorteile der radioaktiven (Isotopen-) Meßtechnik ausnutzt, jedoch am im wesentlichen
unzerstörten Prüfstück, z. B. Mast oder Schwelle, durchgeführt werden kann. Nach
der Erfindung wird nach erfolgter Imprägnierung eine Bohrung, vorzugsweise in derEindringrichtung
des Tränkmittels, hergestellt und in diese ein Geigerzähler, ein Szintillationszählrohr,
ein Cadmiumsulfidkristall oder eine andere strahlenempfindliche Sonde eingeführt,
und es wird die von dieser Meßvorrichtung in verschiedenen Materialtiefen registrierte
Strahlungsintensität als Maßstab für die in dieser Tiefe vorhandene Menge an Imprägnierstoff
ausgewertet.
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Das Verfahren ist im folgenden näher erläutert.
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Der zu prüfende Mast (sinngemäß gilt dasselbe für Schwellen, Platten
od. dgl.) sei mit dem Tränkmittel in üblicher Weise behandelt, wobei dem Tränkmittel
in gewisser Konzentration aktives Material zugesetzt sein möge, beispielsweise eine
Sublimatlösung mit einer kleinen Menge 203 Hg Cl2.
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Der Mast wird nun in Ausbreitungsrichtung der Tränkung, d. h. senkrecht
zur Mastachse, angebohrt.
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Die Weite der Bohrung ist so zu wählen, daß eine Meßsonde, z. B. ein
Geigerzähler, eingeführt werden kann. Die kleinsten Zähler, wie man sie z. B. in
der Medizin für die Messung in Körperhohlräumen verwendet, haben Durchmesser von
etwa 5 mm.
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Auch CdS-(Cadmiumsulfid-)Kristalle, Szintillationszähler od. dgl.
können hier mit Erfolg angewandt werden. Die Meßsonde wird nun in bestimmte Tiefen
eingeführt, und es wird die der jeweiligen Tiefe entsprechende Impulszahl registriert.
Man bekommt so schnell und ohne großen Aufwand ein Maß für die Menge der vom Holz
aufgenommenen Tränimiasse, wenn man diese mit einer vorbestimmten Menge aktiver
Substanz vorher versetzt hat.
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Nach Durchführung der Messung kann die Meßsonde entfernt und das
Bohrloch mit einem Stift entsprechender Stärke, der zweckmäßig in gleicher Weise
getränkt ist wie der Mast, wieder verschlossen werden In anderen Fällen erhält man
unter Umständen y-strahlende Isotope, z. B. bei der Tränkung von Hölzern mit Chromatlösung.
Hier muß beachtet werden, daß die y-Strahlung im Holz relativ wenig absorbiert wird,
so daß die Sonde Strahlung sowohl aus den unmittelbar benachbarten Bereichen im
Holz aufnimmt als auch aus entfernten Teilen. So wird die Sonde auch dann noch ansprechen,
wenn sie bereits über die Eindringtiefe des Tränkmittels hinaus vorgedrungen ist.
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Trotzdem ist das erfindungsgemäße Meßverfahren auch in diesem Fall
anwendbar. Man kann nach einem der obengenannten bekannten Verfahren, insbesondere
der quantitativen chemischen Analyse, mehrere Meßkurven am gleichen Material mit
dem gleichen Tränkmittel, z. B. an Fichtenholz, mit einer Chromarsenlösung messen;
Es wird dann für die eingedrungene Tränkmittelmenge als Funktion der Materialtiefe
ern-bestimmter Verlauf gemessen.
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Die diesen Verlauf kennzeichnende Funktion wird mit geringen Schwankungen
eine für die jeweilige Holzart und das Tränkmittel charakteristische Form haben,
die aus einer größeren Anzahl experimenteller Einzelwerte durch Mittelwertsbildung
zu ermitteln ist. Nun führt man am gleichen Objekt (z. Bs Fichtenholz-Chromarsenlösung)
eine Bohrmessung wie oben beschrieben aus und erhält wiederum typische Abfallkurven
für die Menge eingedrungener Substanz als Funktion der Materialtiefe. Auch diese
Meßkurven werden einen Verlauf zeigen, der von der wahren Eindringtiefe bestimmt
ist, d. h., man wird sie empirisch gewissen Ein-
dringtiefen zuordnen
können und hat damit die Meßanordnung für das System Fichtenholz-Chromarsenlösung
geeicht. Derartige Eichungen, die einmalig ausgeführt werden müssen und auf beliebige
andere Systeme Tränkobjekt-Tränkmittel ausgedehnt werden können, erlauben später
in kurzer Zeit betriebs- und routinemäßige Messungen an neugetränkten oder im Betrieb
bereits befindlichen Objekten nach der erfindungsgemäßen Bohrlochmethode durchzuführen.
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Die Messung im Bohrloch kann zweckmäßig ergänzt werden durch eine
entsprechende Messung der Aktivitätsverteilung im herausgebohrten Holzkern. Diese
Art der Bestimmung bietet den besonderen Vorteil, daß sie an entnommenen Proben
im Laboratorium mit bekannten Meßanordnungen durchgeführt werden kann.