EP2305884A1 - Imprägnierter Werkstoff sowie Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten Werkstoffs - Google Patents

Imprägnierter Werkstoff sowie Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten Werkstoffs Download PDF

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EP2305884A1
EP2305884A1 EP10175547A EP10175547A EP2305884A1 EP 2305884 A1 EP2305884 A1 EP 2305884A1 EP 10175547 A EP10175547 A EP 10175547A EP 10175547 A EP10175547 A EP 10175547A EP 2305884 A1 EP2305884 A1 EP 2305884A1
Authority
EP
European Patent Office
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impregnating agent
impregnated
starting material
impregnation
determined
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10175547A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Wiederschein
Michael Wiederschein
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Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2305884A1 publication Critical patent/EP2305884A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/34—Ignifugeants
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16—Sizing or water-repelling agents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/22—Agents rendering paper porous, absorbent or bulky
    • D21H21/24—Surfactants

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an impregnated material, wherein a starting material is impregnated with a suitable impregnating agent.
  • flammable materials such as paper, cardboard or wood-containing materials can be treated or impregnated with a suitable impregnating agent to provide the originally easily flammable or normally flammable material with fire retardant properties.
  • a suitable impregnating agent to provide the originally easily flammable or normally flammable material with fire retardant properties.
  • components or products can then be produced which, due to their fire resistance properties, can also be used in endangered areas and can often replace expensive special products.
  • the material can also be brought into a final product form before the impregnation, so that the product is ready for use after impregnation.
  • the impregnation of a starting material can also serve to impart water-repellent properties to the impregnated material or to increase its mechanical strength or stability by fiber reinforcement or by other means.
  • a method for producing a flame-retardant sheet-like paper or board material is, for example EP 1 666 665 A1 known.
  • a supersaturated borax solution is applied to a paper web formed from paper pulp.
  • the fire retardant properties of the paper stock treated with the saturated borax solution are dependent on the composition or properties of the untreated paper stock and the amount and concentration of borax solution applied to the paper web.
  • the paper material treated with the borax solution has the fire-retarding properties required for a building material class, for example building material class B1, or for a fire resistance class
  • the paper material usually has to be supplied with an excessively large amount of borax solution in most cases to be able to ensure a sufficient uptake of the borax solution at a reduced in individual cases receptivity of the still untreated paper material.
  • the end products can regularly have completely different properties. For example, compliance with the relevant requirements for a given building material class or fire resistance class requirements for the final products can no longer be reliably guaranteed.
  • the usual manufacturing methods are therefore only suitable for cost-effective, automated production of impregnated materials, if the starting material used is as homogeneous as possible. For these reasons too, inhomogeneous starting materials such as For example, recycled material not reliably impregnated and used for the production of impregnated materials.
  • This object is achieved according to the invention in that in a first process step a characteristic of the starting material for the absorption capacity of impregnating agent is determined and in a subsequent process step the starting material is pretreated with a homogenizing fluid influencing the absorption capacity for the impregnating agent in such a way that a prescribable amount of the impregnating agent is taken up if subsequently the pretreated material is impregnated with the impregnating agent.
  • the absorption capacity for the impregnating agent can be specifically influenced in the starting material. If the starting material used initially has different properties, so that different end products or end products with different properties would be produced using a uniform impregnation method, the pretreatment can influence the absorption capacity for the impregnating agent as a function of the properties of the starting material determined in advance and homogenized, so that a consistently good impregnation of the final products can be guaranteed.
  • recycled materials such as recycled paper, etc.
  • properties of the recycled material relevant to impregnation such as the weight, density or moisture content of the recycled material, are constantly changing. It is therefore provided that, for example, the weight and / or the density and / or the moisture content of the starting material are determined as a parameter of the absorption capacity.
  • a high moisture content or high density results in a significantly smaller amount of the saturant penetrating or being incorporated and deposited therein during subsequent impregnation of the recycle material with the saturant than, for example, a low density or low grade recycled material Moisture content is the case.
  • the absorption capacity for the impregnating agent is set and specified differently depending on the determined properties of the starting material in order to lower the absorption capacity of a starting material which has a correspondingly high fire-retarding property, for example because of the material composition or a high density pretreated for the impregnating agent, since only a slight reinforcement of the example, fire retardant or water-repellent properties of the starting material is required by the impregnation.
  • the actual absorption and incorporation of the impregnating agent can be specifically influenced in order to be able to ensure a consistent quality of the end products with the lowest possible consumption of impregnating agent.
  • values for a suitably predetermined absorption capacity for the impregnating agent can be determined, for example by preliminary experiments, which depend on the starting material and its properties and on the homogenizing fluid and the impregnating agent used, as well as on the desired properties of the material impregnated material can be used in the subsequent implementation of the impregnation with a large amount of the starting material in order to reliably achieve the desired properties with the impregnation.
  • value tables for the one with the Pretreatment suitably predetermined absorption capacity can be determined.
  • a homogenizing fluid for example, water or aqueous solutions can be used.
  • the homogenizing fluid may contain, in a suitable concentration, components such as, for example, surface-active substances which promote the penetration of the homogenizing fluid into the starting material or reduce or eliminate penetration barriers such as, for example, solidified or compacted areas.
  • components such as, for example, surface-active substances which promote the penetration of the homogenizing fluid into the starting material or reduce or eliminate penetration barriers such as, for example, solidified or compacted areas.
  • a starting material such as paper or cardboard
  • the surface tension can be reduced by the homogenizing fluid, horny or baked parts can be dissolved, and water-repellent additives of different concentration in a recycled material can be compensated.
  • the homogenizing fluid contains surfactants. It has been found that the absorption capacity for commonly used impregnating agents can be advantageously influenced with little use of homogenizing fluid in that the homogenizing fluid contains nonionic surfactants and anionic surfactants.
  • the homogenizing fluid should preferably contain less than 5% by weight of nonionic surfactants and between 0.3 and 20% by weight, preferably between 2 and 20% by weight, of anionic surfactants.
  • Suitable components or auxiliaries which may comprise a homogenizing fluid may be, for example, anionic surfactants such as Na salts of C10-C13 alkylbenzenesulfonic acids, Na salts of C14-C18 fatty acids, alkyl ether sulfate Na salt or alkanesulfonates, nonionic surfactants such as fatty alcohol ethoxylate, alkyl ( poly) glucosides or Alkylphenolethoxylate or alcohols or ethers such as methanol, ethanol, i-propanol, diethylene glycol, butyl glycol, butyl diglycol or 1-methoxy-2-propanol be.
  • concentration of the components expediently depends on the respective properties of the starting material.
  • the homogenization fluid is heated and / or introduced into the starting material with overpressure.
  • the pretreatment may further include an additional process step, in which the pretreated material is heated to a predeterminable temperature before the subsequent impregnation with impregnating agent.
  • the absorption capacity for the impregnating agent can also be additionally influenced by material-dependent predetermined resting and tempering times.
  • the impregnation of the pretreated material can be carried out with the methods or methods known from practice. In most cases, immersing the pretreated material in the Impregnating agent can be achieved cost-effectively good results, wherein the impregnation with the impregnating agent can optionally be supported by the generation of an increased or significantly reduced pressure or by an injection impregnation.
  • the immersion angle, the immersion time or optionally the multiple immersion intervals and the extension conditions of the pretreated material can be suitably specified or adapted to the respective pretreated material.
  • the pretreatment of the starting material with the homogenizing fluid can thereby be improved and made more efficient by exposing the starting material to an electrostatic field during the pretreatment with the homogenizing fluid.
  • the drying of the impregnated material takes place, whereby known from practice drying methods can be used.
  • a hot air, high frequency or microwave drying can be provided, which can be carried out in a continuous dryer, for example in a chamber furnace or in terms of automation of the process even in continuous operation. It can be timed several different temperatures and respective drying times specified or different temperature zones of a continuous dryer be provided to the drying process as quickly as possible and at the same time effective for the desired impregnation.
  • the weight or density of the impregnating agent may be increased Measured material and the already taken recording of the impregnating agent is determined or estimated.
  • the weight and / or the density and / or the moisture content of the material is determined in order to determine the actual absorption of the impregnating agent and the properties of the material caused thereby be able to conclude impregnated material.
  • the parameters determined in this way can also be compared with the parameters determined prior to the pretreatment in order to be able to determine or approximate as accurately as possible the actual impregnation and the properties of the impregnated material caused thereby.
  • the impregnated material may not meet the requirements for classification as a building material class or fire resistance class, the material may be reused with the Impregnating be soaked or sorted out.
  • the invention also relates to an impregnated material which is produced by impregnation with a impregnating agent from a starting material.
  • the impregnated material is produced according to the invention with one of the methods described above.
  • the impregnated material consists partly of an organic material or of a recycled material.
  • a pretreatment according to the invention of a starting material, with which the respective desired properties of the subsequently impregnated material can be reliably predefined, will be clarified below with reference to a few examples.
  • An impregnated lightweight board made of recycled material should be able to withstand a surface pressure of 4 kg / cm 2 after 24 hours of water storage in the context of a standardized test method.
  • liquid impregnating agent for the intended impregnating agent, an amount of about 88% liquid impregnating agent relative to the dry mass is necessary to achieve the desired properties with the impregnation. This proportion is dependent on the solids content of the impregnating agent, which remains in the impregnated lightweight board after subsequent drying and causes the desired impregnation properties. If, for example, the liquid impregnating agent had more solid content of the active substance than in the present example, a lower proportion than 88% could already be sufficient.
  • the actual moisture is measured for each still to be impregnated lightweight panel whose size and thus the dry mass is known.
  • the measured moisture is 12%, so that at a dry mass of 1000 g sth 120 g moisture in the lightweight board.
  • 880 g of impregnate should be absorbed.
  • first 100 g of homogenizing fluid are introduced into the lightweight panel.
  • 120 g of moisture and 100 g of homogenizing fluid are present immediately before impregnation in the lightweight board, so that only a total of 1100 g 880 g impregnant can be added.
  • the dry mass of the lightweight board is 1100 g and the actual moisture is also 12%, which corresponds to about 132 g of moisture.
  • first 110 g of homogenizing fluid are introduced, so that subsequently 968 g of impregnating agent can be absorbed, which corresponds to a proportion of 88% relative to the dry matter.
  • a lower resistance of the lightweight board is to be achieved with the impregnation and the lightweight board after 24 hours of water storage in a standardized test method can withstand a surface pressure of 2.5 kg / cm2.
  • the impregnating agent of about 75% relative to the dry mass of the lightweight board is required.
  • the dry matter of this lightweight board is 925 g.
  • the actual moisture content of the lightweight panel in this example is 16%, which corresponds to 148 grams of stored moisture. A total intake of 110% corresponds to 1017.5 g of moisture.
  • All information in the exemplary embodiments illustrated above relate to the respective weight.
  • the basic properties such as the absorption value (110%) based on the Darreast or required for a given property of the impregnation proportion of the impregnating agent relative to the dry mass or relative to the total weight of the impregnated lightweight board must for each type of starting material, or material in the Be determined in advance.
  • a suitable parameter such as the actual moisture content must be determined in order to specify by the pretreatment with the homogenizing fluid in each case precisely the then still possible recording of the impregnant can.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten Werkstoffes aus einem Ausgangsmaterial wird in einem ersten Verfahrensschritt das Gewicht und/oder die Dichte und/oder der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials ermittelt und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt das Ausgangsmaterial mit einem die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel beeinflussenden Homogenisierungsfluid vorbehandelt, bevor der vorbehandelte Werkstoff mit dem Imprägnierungsmittel getränkt wird. Das Homogenisierungsfluid enthält Tenside, vorzugsweise nicht ionische Tenside und anionische Tenside, mit einem Anteil von weniger als 5 Gew.% nichtionischen Tensiden und zwischen 0,3 und 20 Gew.% anionischen Tensiden. Das Ausgangsmaterial wird während der Vorbehandlung mit dem Homogenisierungsfluid einem elektrostatischen Feld ausgesetzt. Der vorbehandelte Werkstoff wird vor der anschließenden Tränkung mit Imprägnierungsmittel auf eine vorgebbare Temperatur erwärmt. Während der Tränkung mit dem Imprägnierungsmittel oder anschließend wird das Gewicht oder die Dichte des Werkstoffs gemessen und die bereits erfolgte Aufnahme des Imprägnierungsmittels ermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten Werkstoffs, wobei ein Ausgangsmaterial mit einem geeigneten Imprägnierungsmittel getränkt wird.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, dass entflammbare Werkstoffe wie beispielsweise papier-, pappe- oder holzhaltige Werkstoffe mit einem geeigneten Imprägnierungsmittel behandelt bzw. getränkt werden können, um das ursprünglich leicht entflammbare oder normal entflammbare Material mit feuerhemmenden Eigenschaften auszustatten. Aus dem durch die Imprägnierung erzeugten schwer entflammbaren Werkstoff können anschließend Bauteile oder Produkte hergestellt werden, die auf Grund ihrer Feuerwiderstandseigenschaften auch in gefährdeten Bereichen verwendet und oftmals teure Spezialprodukte ersetzen können. Der Werkstoff kann auch bereits vor der Imprägnierung in eine endgültige Produktform gebracht werden, so dass das Produkt nach der Imprägnierung gebrauchsfertig ist.
  • Die Imprägnierung eines Ausgangsmaterials kann auch dazu dienen, dem imprägnierten Werkstoff wasserabweisende Eigenschaften zu verleihen oder durch eine Faserverstärkung oder mit anderen Mitteln dessen mechanische Belastbarkeit oder Stabilität zu erhöhen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines schwer entflammbaren flächigen Papier- oder Pappwerkstoffs ist beispielsweise aus EP 1 666 665 A1 bekannt. Auf eine aus Papierpulpe gebildete Papierbahn wird eine übersättigte Boraxlösung aufgebracht. Die feuerhemmenden Eigenschaften des mit der gesättigten Boraxlösung behandelten Papierwerkstoffs sind allerdings von der Zusammensetzung bzw. den Eigenschaften des unbehandelten Papierwerkstoffs sowie der Menge und Konzentration der Boraxlösung abhängig, die auf die Papierbahn aufgebracht wird. Um sicher zu stellen, dass der mit der Boraxlösung behandelte Papierwerkstoff die für eine Baustoffklasse, beispielsweise die Baustoffklasse B1, oder für eine Feuerwiderstandsklasse erforderlichen feuerhemmenden Eigenschaften aufweist, muss dem Papierwerkstoff üblicherweise eine in den meisten Fällen übermäßig große Menge an Boraxlösung zugeführt werden, um auch bei einer im Einzelfall verminderten Aufnahmefähigkeit des noch unbehandelten Papierwerkstoffs eine ausreichende Aufnahme der Boraxlösung gewährleisten zu können.
  • Werden unterschiedliche Ausgangsmaterialien in derselben Weise mit dem Imprägnierungsmittel getränkt, so können die Endprodukte regelmäßig völlig unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So kann beispielsweise die Einhaltung der für eine vorgegebene Baustoffklasse oder Feuerwiderstandsklasse maßgeblichen Anforderungen für die Endprodukte nicht mehr zuverlässig gewährleistet werden. Die üblichen Herstellungsverfahren sind deshalb für eine kostengünstige, automatisierte Fertigung von imprägnierten Werkstoffen nur dann geeignet, wenn das verwendete Ausgangsmaterial möglichst homogen ist. Auch aus diesen Gründen konnten bisher inhomogene Ausgangsmaterialien wie beispielsweise Recyclingmaterial nicht zuverlässig imprägniert und zur Herstellung von imprägnierten Werkstoffen verwendet werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass das jeweils verwendete Ausgangsmaterial einen großen Einfluss auf die Aufnahmefähigkeit bzw. die tatsächliche Aufnahme eines Imprägnierungsmittels hat. Um mit einem vertretbaren Herstellungsaufwand einen imprägnierten Werkstoff mit möglichst einheitlichen Eigenschaften bzw. mit möglichst gleichbleibender Qualität herstellen zu können, wird es deshalb als erforderlich angesehen, auf ein möglichst homogenes Ausgangsmaterial zu achten, das mit dem Imprägnierungsmittel getränkt und zu einem imprägnierten Werkstoff veredelt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch ein vermeintlich einheitliches Ausgangsmaterial in der Praxis aus vielfältigen Gründen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen kann. Um in allen Fällen zuverlässig eine ausreichende Imprägnierung zu erreichen muss deshalb erheblich mehr Imprägnierungsmittel verwendet werden, als es in den meisten Fällen erforderlich wäre. Dies bedingt hohe Kosten, da bei den üblichen Imprägnierungsverfahren vor allem das verwendete Imprägnierungsmittel verhältnismäßig teuer ist. Falls jedoch bei Verwendung von weniger Imprägnierungsmittel einzelne Werkstoffe nicht ausreichend imprägniert wurden, muss entweder der betreffende Werkstoff ausgesondert oder mit erheblichem Mehraufwand erneut imprägniert werden, sofern dies überhaupt möglich ist.
  • Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass ein imprägnierter Werkstoff auch aus Ausgangsmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften wie beispielsweise Recyclingmaterial hergestellt werden kann, wobei dem imprägnierten Werkstoff durch die Imprägnierung möglichst gleichbleibende Eigenschaften verliehen werden sollen, um möglichst kostengünstig zuverlässig vorgegebenen Anforderungen beispielsweise hinsichtlich einer Baustoffklasse erfüllen zu können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine Kenngröße des Ausgangsmaterials für die Aufnahmefähigkeit an Imprägnierungsmittel ermittelt wird und in einem nachfolgenden Verfahrensschrittdas Ausgangsmaterial mit einem die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel beeinflussenden Homogenisierungsfluid derart vorbehandelt wird, dass eine vorgebbare Menge des Imprägnierungsmittels aufgenommen wird, wenn nachfolgend der vorbehandelte Werkstoff mit dem Imprägnierungsmittel getränkt wird.
  • Durch die Vorbehandlung mit einem geeigneten Homogenisierungsfluid kann bei dem Ausgangsmaterial die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel gezielt beeinflusst werden. Weist das verwendete Ausgangsmaterial zunächst unterschiedliche Eigenschaften auf, so dass bei Anwendung eines einheitlichen Imprägnierungsverfahrens unterschiedliche Endprodukte, bzw. Endprodukte mit unterschiedlichen Eigenschaften entstehen würden, so kann durch die Vorbehandlung die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel in Abhängigkeit von den vorab ermittelten Eigenschaften des Ausgangsmaterials beeinflusst und homogenisiert werden, so dass eine gleichbleibend gute Imprägnierung der Endprodukte gewährleistet werden kann.
  • Auf diese Weise wird es erstmals möglich, als Ausgangsmaterial Recyclingstoffe, wie beispielsweise Altpapier etc., als Ausgangsmaterial für ein automatisiert durchführbares Herstellungsverfahren von imprägnierten Werkstoffen zu verwenden. Auf Grund der im Voraus nicht bekannten und sich ständig ändernden Zusammensetzung des Recyclingmaterials ändern sich die für eine Imprägnierung maßgeblichen Eigenschaften des Recyclingmaterials wie beispielsweise das Gewicht, die Dichte oder der Feuchtigkeitsgehalt des Recyclingmaterials ständig. Es ist deshalb vorgesehen, das beispielsweise das Gewicht und/oder die Dichte und/oder der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials als Kenngröße der Aufnahmefähigkeit ermittelt werden.
  • Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt oder eine hohe Dichte führen dazu, dass während einer nachfolgenden Tränkung des Recyclingmaterials mit dem Imprägnierungsmittel eine deutlich geringere Menge des Imprägnierungsmittels in den Recyclingstoff eindringt bzw. darin aufgenommen und angelagert wird, als es beispielsweise bei einem Recyclingmaterial mit geringer Dichte oder einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt der Fall ist. Durch die Ermittlung von mindestens einem für die nachfolgende Imprägnierung maßgeblichen Parameter und die anschließende Vorbehandlung des Ausgangsmaterials mit einem geeigneten Homogenisierungsfluid kann eine gleichbleibende Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel erreicht werden.
  • Es ist ebenfalls denkbar, dass die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel in Abhängigkeit von den ermittelten Eigenschaften des Ausgangsmaterials unterschiedlich eingestellt und vorgegeben wird, um bei einem Ausgangsmaterial, das beispielsweise auf Grund der Materialzusammensetzung oder einer hohen Dichte eine entsprechend hohe feuerhemmende Eigenschaft besitzt, eine geringere Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel vorzugegeben, da durch die Imprägnierung lediglich eine geringe Verstärkung der beispielsweise feuerhemmenden oder wasserabweisenden Eigenschaften des Ausgangsmaterials erforderlich ist. Auf diese Weise kann die tatsächliche Aufnahme und Einlagerung des Imprägnierungsmittels gezielt beeinflusst werden, um mit einem möglichst geringen Verbrauch von Imprägnierungsmittel eine gleichbleibende Qualität der Endprodukte sicherstellen zu können.
  • Für jedes beliebige Ausgangsmaterial können beispielsweise durch im Vorfeld durchgeführte Versuche Werte für eine geeignet vorgegebene Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel ermittelt werden, die in Abhängigkeit von dem Ausgangsmaterial und dessen Eigenschaften sowie in Abhängigkeit von dem verwendeten Homogenisierungsfluid und dem Imprägnierungsmittel sowie in Abhängigkeit von den angestrebten Eigenschaften des imprägnierten Werkstoffs bei der nachfolgenden Durchführung der Imprägnierung bei einer großen Menge des Ausgangsmaterials verwendet werden können, um jeweils zuverlässig die mit der Imprägnierung gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Zu diesem Zweck können im Vorfeld Wertetabellen für eine mit der Vorbehandlung geeignet vorgegebene Aufnahmefähigkeit ermittelt werden.
  • Als Homogenisierungsfluid können beispielsweise Wasser oder wässrige Lösungen verwendet werden. Das Homogenisierungsfluid kann in geeigneter Konzentration Komponenten wie beispielsweise oberflächenaktive Substanzen enthalten, die das Eindringverhalten des Homogenisierungsfluids in das Ausgangsmaterial fördern oder Eindringhemmnisse wie beispielsweise verfestigte oder verdichtete Bereiche reduzieren oder beseitigen. Bei einem Ausgangsmaterial wie beispielsweise Papier oder Pappe können durch das Homogenisierungsfluid die Oberflächenspannung herabgesetzt werden, verhornte oder verbackene Partien gelöst und wasserabweisende Zusatzstoffe unterschiedlicher Konzentration in einem Recyclingmaterial kompensiert werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Homogenisierungsfluid Tenside enthält. Es hat sich gezeigt, dass die Aufnahmefähigkeit für üblicherweise verwendete Imprägnierungsmittel in vorteilhafter Weise und mit geringem Einsatz von Homogenisierungsfluid dadurch beeinflusst werden kann, dass das Homogenisierungsfluid nicht ionische Tenside und anionische Tenside enthält.
  • Untersuchungen haben ergeben, dass das Homogenisierungsfluid vorzugsweise weniger als 5 Gew.% nichtionische Tenside und zwischen 0,3 und 20 Gew.%, vorzugsweise zwischen 2 und 20 Gew.% anionische Tenside enthalten sollte.
  • Geeignete Komponenten oder Hilfsstoffe, die ein Homogenisierungsfluid enthalten kann, können beispielsweise Anionische Tenside wie Na-Salze von C10-C13 Alkylbenzolsulfonsäuren, Na-Salze von C14-C18 Fettsäuren, Alkylethersulfat-Na-Salz oder Alkansulfonate sein, nichtionische Tenside wie Fettalkoholethoxylat, Alkyl(poly)glukoside oder Alkylphenolethoxylate sein oder aber Alkohole und Ether wie beispielsweise Methanol, Ethanol, i-Propanol, Diethylenglykol, Butylglykol, Butyldiglykol oder 1-Methoxy-2-Propanol sein. Die Konzentration der Komponenten richtet sich dabei zweckmäßigerweise nach den jeweiligen Eigenschaften des Ausgangsmaterials.
  • Um eine rasche und gleichmäßige Aufnahme des Homogenisierungsfluids in das Ausgangsmaterial zu begünstigen ist vorgesehen, dass das Homogenisierungsfluid erwärmt und/oder mit Überdruck in das Ausgangsmaterial eingebracht wird.
  • Die Vorbehandlung kann weiterhin einen zusätzlichen Verfahrensschritt beinhalten, bei dem der vorbehandelte Werkstoff vor der anschließenden Tränkung mit Imprägnierungsmittel auf eine vorgebbare Temperatur erwärmt wird. Die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel kann auch durch materialabhängig vorgegebene Ruhe- und Temperierungszeiten zusätzlich beeinflusst werden.
  • Die Imprägnierung des vorbehandelten Werkstoffs kann mit den aus der Praxis bekannten Methoden bzw. Verfahren durchgeführt werden. In den meisten Fällen können durch das Eintauchen des vorbehandelten Werkstoffs in das Imprägnierungsmittel kostengünstig gute Ergebnisse erzielt werden, wobei die Tränkung mit dem Imprägnierungsmittel gegebenenfalls durch die Erzeugung eines erhöhten oder deutlich erniedrigten Drucks oder aber durch eine Injektionsimprägnierung unterstützt werden kann. Der Eintauchwinkel, die Tauchzeit oder gegebenenfalls die mehreren Tauchintervalle und die Ausfahrbedingungen des vorbehandelten Werkstoffs können in geeigneter Weise vorgegeben bzw. an den jeweiligen vorbehandelten Werkstoff angepasst werden.
  • Die Vorbehandlung des Ausgangsmaterials mit dem Homogenisierungsfluid kann dadurch verbessert und effizienter gestaltet werden, dass das Ausgangsmaterial während der Vorbehandlung mit dem Homogenisierungsfluid einem elektrostatischen Feld ausgesetzt wird.
  • Im Anschluss an die Tränkung des vorbehandelten Werkstoffes mit dem üblicherweise flüssigen Imprägnierungsmittel erfolgt die Trocknung des imprägnierten Werkstoffes, wobei aus der Praxis bekannte Trocknungsverfahren zur Anwendung kommen können. In Abhängigkeit von den Abmessungen des Werkstoffs kann eine Heißluft-, Hochfrequenz- oder Mikrowellen-Trocknung vorgesehen sein, die beispielsweise in einem Kammerofen oder im Hinblick auf eine Automatisierung des Verfahrens auch im Durchlauf-Betrieb in einem Durchlauftrockner erfolgen kann. Es können zeitgesteuert mehrere verschiedene Temperaturen und jeweiligen Trocknungsdauern vorgegeben oder unterschiedliche Temperaturzonen eines Durchlauftrockners vorgesehen sein, um den Trocknungsprozess möglichst rasch und gleichzeitig effektiv für die angestrebte Imprägnierung zu gestalten.
  • Um die während der Tränkung des vorbehandelten Werkstoffs mit dem Imprägnierungsmittel tatsächlich aufgenommene Menge des Imprägnierungsmittels überwachen und gegebenenfalls die Tauchzeit oder andere geeignete Parameter während des Tränkvorgangs verändern und anpassen zu können ist es vorgesehen, dass während der Tränkung mit dem Imprägnierungsmittel das Gewicht oder die Dichte des Werkstoffs gemessen und die bereits erfolgte Aufnahme des Imprägnierungsmittels ermittelt, bzw. abgeschätzt wird.
  • Zusätzlich oder stattdessen kann vorgesehen sein, dass nach der Tränkung mit dem Imprägnierungsmittel und/oder nach dem Trocknungsvorgang das Gewicht und/oder die Dichte und/oder der Feuchtigkeitsgehalt des Werkstoffs ermittelt wird, um auf die tatsächliche Aufnahme des Imprägnierungsmittels und die dadurch bewirkten Eigenschaften des imprägnierten Werkstoffs schließen zu können. Die derart ermittelten Parameter können auch mit den vor der Vorbehandlung ermittelten Parametern verglichen werden, um die tatsächlich erfolgte Imprägnierung und die dadurch bewirkten Eigenschaften des imprägnierten Werkstoffs möglichst präzise ermitteln bzw. näherungsweise abschätzen zu können.
  • Sollte im Rahmen der Kontrolluntersuchungen festgestellt werden, dass der imprägnierte Werkstoff möglicherweise die für eine Zuordnung zu einer Baustoffklasse oder Feuerwiderstandsklasse einzuhaltenden Anforderungen nicht erfüllen könnte, so kann der Werkstoff erneut mit dem Imprägnierungsmittel getränkt werden oder aber aussortiert werden.
  • Die Erfindung betrifft auch einen imprägnierten Werkstoff, der durch eine Imprägnierung mit einem Imprägnierungsmittel aus einem Ausgangsmaterial hergestellt wird. Der imprägnierte Werkstoff ist erfindungsgemäß mit einem der vorangehend beschriebenen Verfahren hergestellt. Der imprägnierte Werkstoff besteht teilweise aus einem organischen Material oder aus einem Recyclingmaterial.
  • Eine erfindungsgemäße Vorbehandlung eines Ausgangsmaterials, mit der zuverlässig die jeweils angestrebten Eigenschaften des anschließend imprägnierten Werkstoffs vorgegeben werden können, wird nachfolgend anhand von einigen Beispielen verdeutlicht.
  • Eine imprägnierte Leichtbauplatte aus Recyclingmaterial soll nach 24 Stunden Wasserlagerung im Rahmen eines standardisierten Prüfverfahrens einen Flächendruck von 4 Kg/cm2 aushalten können. Durch vorausgehende Untersuchungen konnte ermittelt werden, dass das noch nicht imprägnierte Ausgangsmaterial, bzw. die aus Recyclingmaterial hergestellte Leichtbauplatte etwa 110 % Feuchtigkeit bezogen auf deren Darrgewicht aufnehmen kann. Ausgehend von einer nach einer vollständigen Trocknung verbleibenden Trockenmasse von 1000 g würde die Leichtbauplatte demzufolge etwa 1100 g Feuchtigkeit aufnehmen können.
  • Weiterhin wurde experimentell ermittelt, dass für das vorgesehene Imprägnierungsmittel eine Menge von etwa 88% flüssigem Imprägnierungsmittel relativ zur Trockenmasse erforderlich ist, um die mit der Imprägnierung angestrebten Eigenschaften zu erreichen. Dieser Anteil ist abhängig von dem Feststoffgehalt des Imprägnierungsmittels, der nach einer anschließenden Trocknung in der imprägnierten Leichtbauplatte verbleibt und die angestrebten Imprägnierungseigenschaften bewirkt. Würde beispielsweise das flüssige Imprägnierungsmittel mehr Feststoffgehalt des Wirkstoffes als in dem vorliegenden Beispiel aufweisen, so könnte ein geringerer Anteil als 88 % bereits ausreichen.
  • Zunächst wird für jede noch zu imprägnierende Leichtbauplatte, deren Größe und damit deren Trockemasse bekannt ist, die tatsächliche Feuchte gemessen. In einem ersten Beispiel A beträgt die gemessene Feuchte 12 %, so dass sich bei einer Trockenmasse von 1000 g etw 120 g Feuchtigkeit in der Leichtbauplatte befinden. Bei einer Gesamtaufnahme von 1100 g Feuchtigkeit sollen 880 g Imprägnat aufgenommen werden. Mit einer Vorbehandlung werden deshalb zunächst 100 g Homogenisierungsfluid in die Leichtbauplatte eingebracht. Damit sind 120 g Feuchtigkeit und 100 g Homogenisierungsfluid unmittelbar vor der Imprägnierung in der Leichtbauplatte vorhanden, so dass bei einer Gesamtaufnahme von 1100 g nur noch 880 g Imprägnierungsmittel aufgenommen werden können.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel B beträgt die Trockenmasse der Leichtbauplatte 1100 g und die tatsächliche Feuchte ebenfalls 12 %, was etwa 132 g Feuchtigkeit entspricht. Um bei einer Gesamtaufnahme von 1210 g die angestrebten Eigenschaften zu erreichen, werden zunächst 110 g Homogenisierungsfluid eingebracht, so dass anschließend noch 968 g Imprägnierungsmittel aufgenommen werden können, was einem Anteil von 88 % relativ zur Trockenmasse entspricht.
  • Bei einem weiteren Beispiel C soll mit der Imprägnierung lediglich eine geringere Widerstandsfähigkeit der Leichtbauplatte erreicht werden und die Leichtbauplatte nach 24 Stunden Wasserlagerung im Rahmen eines standardisierten Prüfverfahrens einen Flächendruck von 2,5 Kg/cm2 aushalten können. Hierfür ist gemäß vorausgegangenen Untersuchungen lediglich ein Anteil des Imprägnierungsmittels von etwa 75 % relativ zur Trockenmasse der Leichtbauplatte erforderlich. Die Trockenmasse dieser Leichtbauplatte beträgt 925 g. Die tatsächliche Feuchte der Leichtbauplatte beträgt bei diesem Beispiel 16 %, was 148 g gespeicherte Feuchtigkeit entspricht. Eine Gesamtaufnahme von 110 % entspricht 1017,5 g Feuchtigkeit. Um die erforderliche Aufnahme von 689,5 g Imprägnierungsmittel vorgeben zu können, werden zusätzlich zu der tatsächlichen Feuchte durch die Vorbehandlung etwa 180 g Homogenisierungsfluid in die Leichtbauplatte eingebracht, bevor anschließend die Imprägnierung erfolgt.
  • Alle Angaben bei den vorangehend exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispielen beziehen sich auf das jeweilige Gewicht. Die grundsätzlichen Eigenschaften wie beispielsweise der Aufnahmewert (110 %) bezogen auf das Darrgewicht oder der für eine vorgegebene Eigenschaft der Imprägnierung erforderliche Anteil des Imprägnierungsmittels relativ zu der Trockenmasse oder relativ zu dem Gesamtgewicht der imprägnierten Leichtbauplatte müssen für jeden Typ von Ausgangsmaterial, bzw. Werkstoff im Voraus ermittelt werden. Für jede zu imprägnierende Leichtbauplatte muss dann lediglich ein geeigneter Parameter wie beispielsweise der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt ermittelt werden, um durch die Vorbehandlung mit dem Homogenisierungsfluid in jedem Einzelfall präzise die anschließend noch mögliche Aufnahme des Imprägnierungsmittels vorgeben zu können.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sichergestellt werden, dass bei der Imprägnierung einer großen Anzahl von Leichtbauplatten bei jeder imprägnierten Leichtbauplatte die mit der Imprägnierung angestrebten Eigenschaften zuverlässig erreicht werden, ohne dass grundsätzlich eine größere Menge Imprägnierungsmittel als erforderlich verwendet werden muss, um insbesondere bei sicherheitsrelevanten Vorgaben den Ausschuss von nicht ausreichend imprägnierten Leichtbauplatten so gering wie möglich zu halten.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten Werkstoffes, wobei ein Ausgangsmaterial mit einem geeigneten Imprägnierungsmittel getränkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine Kenngröße des Ausgangsmaterials für die Aufnahmefähigkeit an Imprägnierungsmittel ermittelt wird und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt das Ausgangsmaterial mit einem die Aufnahmefähigkeit für das Imprägnierungsmittel beeinflussenden Homogenisierungsfluid derart vorbehandelt wird, dass eine vorgebbare Menge des Imprägnierungsmittels aufgenommen wird, wenn nachfolgend der vorbehandelte Werkstoff mit dem Imprägnierungsmittel getränkt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht und/oder die Dichte und/oder der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials als Kenngröße der Aufnahmefähigkeit des Ausgangsmaterials ermittelt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorfeld Wertetabellen für eine mit der Vorbehandlung geeignet vorgegebene Aufnahmefähigkeit ermittelt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Homogenisierungsfluid Tenside enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Homogenisierungsfluid nicht ionische Tenside und anionische Tenside enthält.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Homogenisierungsfluid weniger als 5 Gew.% nichtionische Tenside und zwischen 0,3 und 20 Gew.%, vorzugsweise zwischen 2 und 20 Gew.% anionische Tenside enthält.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Homogenisierungsfluid erwärmt und/oder mit Überdruck in das Ausgangsmaterial eingebracht wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial während der Vorbehandlung mit dem Homogenisierungsfluid einem elektrostatischen Feld ausgesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbehandelte Werkstoff vor der anschließenden Tränkung mit Imprägnierungsmittel auf eine vorgebbare Temperatur erwärmt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Tränkung mit dem Imprägnierungsmittel das Gewicht oder die Dichte des Werkstoffs gemessen und die bereits erfolgte Aufnahme des Imprägnierungsmittels ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Tränkung mit dem Imprägnierungsmittel das Gewicht und/oder die Dichte und/oder der Feuchtigkeitsgehalt des Werkstoffs ermittelt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff erneut mit dem Imprägnierungsmittel getränkt wird.
  13. Imprägnierter Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
  14. Imprägnierter Werkstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der imprägnierte Werkstoff teilweise aus einem organischen Material oder aus einem Recyclingmaterial besteht.
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