CH530851A - Verfahren zum Imprägnieren von Körpern aus einem Material mit einer zellularen Struktur - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Imprägnieren von Körpern aus einem Material mit einer zellularen Struktur
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Imprägnieren von Körpern aus einem Material mit einer zellularen Struktur, wobei die Körper in einem Behandlungsbehälter einer Vakuumbehandlung unterworfen und nach oder während des Versetzens mit einem flüssigen Imprägniermittel dem normalen Luftdruck oder einem Überdruck ausgesetzt werden, worauf das Imprägniermittel aus dem Behandlungsbehälter abgelassen und in diesem erneut ein Unterdruck erzeugt wird, zum Zwecke der Austreibung des Imprägniermittels aus den Poren und Zellhohlräumen der zu behandelnden Körper, so dass nach dem Austreiben nur noch die Zellwände mit einer dünnen Schicht des Imprägniermittels überzogen sind.



   Unter dem Begriff  Körper  sollen hier kleine und grosse Gegenstände der verschiedensten Art verstanden werden. Insbesondere ist an Platten, Furniere, Stangen, Würfel, Späne usw. aus Holz oder einem anderen lignozellulosehaltigen Material gedacht.



   In Anlehnung an das sog. Sparimprägnierverfahren von Rüping hat man schon vorgeschlagen, lufttrockene und entrindete Baumstämme in Imprägnierzylindern so lange einem Vakuum auszusetzen, bis die Luft im wesentlichen aus den Holzzellen entfernt ist. Hernach wird der Zylinder mit Steinkohlenteeröl gefüllt und nun ein Überdruck von mehreren atü, erzeugt. Dieser Druck wird so lange aufrechterhalten, bis das Holz voll durchtränkt ist. Nach dem Senken des Drucks wird im Verlaufe einer zweiten Unterdruckphase Teeröl aus den Zellen und Poren ausgetrieben.



   Es wurde nun festgestellt, dass die zu Beginn der zweiten Unterdruckphase in den Zellen und Poren vorhandene Pressluft nicht ausreicht, um das Imprägniermittel aus den Hohlräumen vollständig auszutreiben. Man hat zwar schon vorgeschlagen, während der ersten Verfahrensstufe vor dem Zugeben des Imprägniermittels anstatt eines Unterdruckes einen kleinen Überdruck zu erzeugen, damit im Verlaufe der auf den eigentlichen Imprägniervorgang folgenden Vakuumbehandlung das Imprägniermittel besser aus den Hohlräumen getrieben wird. Die in den Zellhohlräumen und Poren vorhandene Luft verhindert jedoch selbst bei hohen Drücken und langer Imprägnierzeit ein einwandfreies Eindringen des Imprägniermittels.



   Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die begrenzte Wirkung des bekannten Verfahrens so weit zu verbessern, dass im wesentlichen lediglich eine Benetzung der Zellwände erfolgt, ein Auffüllen der Hohlräume dagegen praktisch nicht stattfinden kann.



   Gemäss der vorliegenden Erfindung liegt die Lösung dieses Problems darin, dass ein Imprägniermittel mit einem Anteil eines leichtsiedenden Lösungsmittels verwendet wird.



   Das Lösungsmittel kann mit dem Imprägniermittel eine echte Lösung bilden. Die beiden Komponenten können dagegen auch begrenzt mischbar sein. Jedenfalls kann man bei geeigneter Wahl des Lösungsmittels, dessen Dampfdruck bedeutend höher ist als derjenige des Imprägniermittels, und unter Voraussetzung eines genügend hohen Vakuums ein Sieden des Lösungsmittels auch bei normaler Raumtemperatur erreichen. Es spielt sich dann ein mit einer fraktionierten Destillation vergleichbarer Vorgang ab. Da normalerweise die Siedepunkte von Imprägniermittel und Lösungsmittel sehr weit auseinanderliegen, führt die Verdampfung zu einer vollkommenen Trennung. Das siedende Lösungsmittel wirkt als Treibgas und entleert die Poren und Zellenhohlräume, so dass nach der zweiten Unterdruckphase lediglich die Oberflächen der Zellwände mit einer dünnen Schicht des Imprägniermittels überzogen sind.

  Selbstverständlich hängt die Wirksamkeit des Verfahrens von der Art des Imprägniermittels und des Lösungsmittels, dem Mischungsverhältnis der beiden Mittel, der Höhe des Vakuums während der zweiten Unterdruckphase, der Dauer der Vakuumbehandlung und der für den Aufbau des Vakuums benötigten Zeit ab.



   Das Verfahren nach der Erfindung führt zu verschiedenen Vorteilen. Einerseits sind diese wirtschaftlicher Natur.



  Tatsächlich ergibt sich trotz einwandfreier Imprägnierung eine nicht unwesentliche Einsparung des u. U. verhältnismässig teuren Imprägniermittels. Ausserdem werden die behandelten Produkte weniger schwer und man kann schliesslich sehr günstige Werte hinsichtlich Gewichtszunahme und Dickenquellung unter Einwirkung von Feuchtigkeit beobachten.  



   Als Imprägniermittel kommt beispielsweise eine kolloidale wässerige Lösung eines vorkondensierten Phenol-Formaldehydharzes in Betracht. Des weiteren eignen sich auch Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Teeröl, Epoxyd-Harze, Isocyanate, Polyol-Isocyanat-Verbindungen usw. Je nach den Eigenschaften des Imprägniermittels wird man als Lösungsmittel etwa Aceton, Methylalkohol, ein Methylchlorid, Äthyläther, Freon od. dgl. wählen. Auf jeden Fall muss das Lösungsmittel derart zusammengesetzt sein, dass es bei den während der zweiten Unterdruckphase herrschenden Bedingungen (Beschaffenheit des zu imprägnierenden Körpers, Temperatur, Höhe des Vakuums) zum Sieden kommt.



   In gewissen Fällen kann das Imprägniermittel direkt in einem leichtsiedenden Lösungsmittel gelöst sein. Diese Lösung kann echt oder kolloidal sein. Es kann sich auch um eine Emulsion handeln.



   Der Anteil des leichtsiedenden Lösungsmittels beträgt normalerweise   220 %    bezogen auf das Gewicht der noch nicht mit dem Lösungsmittel versetzten Imprägnierflüssigkeit.



  Zweckmässigerweise liegt dieser Wert zwischen 5 und 10%.



   Der Erfolg des Verfahrens nach der Erfindung ist umso ausgeprägter, je schneller der Abbau des Druckes bei der zweiten Unterdruckphase stattfindet. Bei Verwendung einer wirksamen Hochleistungspumpe lässt sich - sofern der Anteil des Lösungsmittels nicht zu gering ist - eine sehr heftige Reaktion erzielen. Falls man dafür sorgt, dass der Druck im Behandlungsbehälter beispielsweise innerhalb 5 Sekunden oder noch weniger auf höchstens   t/3    des normalen Luftdrucks reduziert wird, setzt der Siedevorgang explosionsartig ein. Die Hohlräume der zu imprägnierenden Gegenstände werden dann ausserordentlich rasch entleert.

  Selbstverständlich richten sich der Einsatzzeitpunkt des Siedevorganges und die Intensität desselben nicht nur nach der Quantität des Lösungsmittels und der Stärke der Pumpe, sondern auch nach der Grösse und Struktur der zu behandelnden Körper und der Art des leichtsiedenden Lösungsmittels. Mit Vorteil wird eine Pumpe verwendet, die imstande ist, den Luftdruck im Behälter so rasch zu senken, dass bei einem gegebenen Lösungsmittel dieses innerhalb von höchstens 20 Sekunden zum Sieden kommt. Noch bessere Resultate erzielt man, wenn die Pumpe so kräftig ist, dass das Sieden des Lösungsmittels schon nach weniger als 10 Sekunden oder sogar nach Ablauf von höchstens 5 Sekunden seit Beginn des Evakuierungsvorganges einsetzt.



   Nachfolgend sind drei Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben.



   Beispiel 1
Es handelt sich darum, Körper aus   Okumeholz    von je etwa 150 mm Länge, 60 mm Breite und 12 mm Dicke mit einem Vorkondensat eines Phenolformaldehydharzes zu imprägnieren.



   Zunächst werden die Holzkörper in einen Autoklav gebracht. Dieser wird hierauf verschlossen und hernach mit Hilfe einer rotierenden, ölgefüllten Flügelvakuumpumpe bis auf einen Restdruck von 2-3 mm Hg evakuiert.



   Nach Erreichen eines quasistationären Vakuums wird ein Hahn zwischen dem evakuierten Behandlungsbehälter und einem über diesem angeordneten Gefäss geöffnet, welches das Imprägniermittel enthält. Dieses Mittel ist eine kolloidale Lösung eines niedermolekularen Vorkondensates geringer Viskosität eines Phenolformaldehydharzes. Diese Lösung besteht zu 50 Gewichtsteilen aus Feststoff und zu 50 Gewichtsteilen aus Wasser. Das Imprägniermittel enthält schliesslich noch 5 Gewichtsteile Methylalkohol. Nach dem Öffnen des genannten Hahns spritzt das Imprägniermittel unter Wirkung des atmosphärischen Drucks in den evakuierten Behandlungsbehälter. Die Menge des Imprägniermittels ist derart bemessen, dass die zu behandelnden Körper völlig eintauchen.

  Man kann nun während der Tauchphase, die beispielsweise mehrere Stunden dauert, entweder auf das flüssige Imprägniermittel den normalen Luftdruck wirken lassen oder dann im Behandlungsbehälter einen Überdruck erzeugen.



   Nach Beendigung des eigentlichen Imprägniervorganges wird das Imprägniermittel wieder aus dem Behandlungsbehälter abgelassen und unter Benützung der oben beschriebenen Vakuumpumpe im Behälter erneut ein Vakuum erzeugt. Im Versuch betrug das Vakuum nach einer Stunde etwa 10-12 mm Hg. Von wesentlicher Bedeutung ist der schon angeführte Umstand, dass der Abbau des Druckes im Behälter zu Beginn dieser zweiten Unterdruckphase möglichst brüsk geschehen soll, damit der im Imprägniermittel enthaltene leichtsiedende Bestandteil plötzlich siedet und dermassen eine kräftige Wirkung entfalten kann. Tatsächlich wirkt das siedende Lösungsmittel als Treibgas, welches das Phenolharz geradezu aus den Poren und Zellhohlräumen herausschleudert. Das aus den Körpern getriebene Imprägniermittel lässt sich auffangen und wiederverwenden.



   Es wurde festgestellt, dass bei diesem Verfahren der Anteil der von den Holzkörpern aufgenommenen Festphenolharzmenge lediglich 3,9% des Trockengewichtes des Holzes der Körper betrug, obschon die Körper am Ende der eigentlichen Imprägnier- bzw. Tauchphase vom Imprägniermittel vollständig durchtränkt waren.



   Beispiel 2
Das Verfahren wird in gleicher Weise durchgeführt wie im Beispiel 1, mit dem Unterschied, dass ein Imprägniermittel zur Anwendung kommt, welches auf 100 Gewichtsteile der wässerigen Phenolformaldehydharzlösung 5 Gewichtsteile Aceton anstatt Methylalkohol enthält.



   Die in dieser Weise imprägnierten Körper haben einen Festharzgehalt von 3,1% bezogen auf das Trockengewicht des Holzes. Auch hier sind die Zellwände mit einem feinen Film überzogen.



   Beispiel 3
Auch im Falle dieses Beispiels blieben die Bedingungen abgesehen von den nachstehenden Änderungen gleich: Einerseits wurde die zweite Vakuumbehandlung auf 15 Minuten beschränkt und anderseits wurden, im Gegensatz zum Beispiel 2, der wässerigen   Kunstharzlösung    lediglich 3 Gewichtsteile Aceton zugesetzt. Die Phenolharzaufnahme ist dadurch bedeutend höher. Sie beträgt etwa 13,3 % Festharz bezogen auf das Trockengewicht des Holzes.



   Die gemäss Beispiel 1, 2 oder 3 imprägnierten Holzplatten werden hernach in einen Wärmeschrank gelegt, wo das im Holz verbleibende Phenolharz bei einer Temperatur von beispielsweise   130     C zur Aushärtung gebracht wird. Diese Wärmebehandlung bewirkt eine Polymerisation des Phenolharzes. Dieses wird dann wasserunlöslich.

 

   Ausgedehnte Versuche bewiesen, dass bei den in Übereinstimmung mit den beschriebenen Beispielen imprägnierten Körpern trotz der erzielten spezifischen Vorteile die Gewichtszunahme und die Dickenquellung unter Einwirkung von Dampf oder Wasser gering sind.



   Das Verfahren nach der Erfindung hat auch spezifische Vorteile bei der Behandlung von Körpern mit gegen Feuer, Pilzbefall usw. schützenden Imprägniermitteln. Insbesondere konnte festgestellt werden, dass man eine wirksame Imprägnierung dank der neuen Verfahrensweise mit einer kleineren Menge des Imprägniermittels erzielen kann. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zum Imprägnieren von Körpern aus einem Material mit einer zellularen Struktur, wobei die Körper in einem Behandlungsbehälter einer Vakuumbehandlung unterworfen und nach oder während des Versetzens mit einem flüssigen Imprägniermittel dem normalen Luftdruck oder einem Überdruck ausgesetzt werden, worauf das Imprägniermittel aus dem Behandlungsbehälter abgelassen und in diesem erneut ein Unterdruck erzeugt wird, zum Zwecke der Austreibung des Imprägniermittels aus den Poren und Zellhohlräumen der zu behandelnden Körper, so dass nach dem Austreiben nur noch die Zellwände mit einer dünnen Schicht des Imprägniermittels überzogen sind, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Imprägniermittels mit einem Anteil eines leichtsiedenden Lösungsmittels.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Imprägniermittel versetzten Körper während der zweiten Unterdruckphase auf eine über der normalen Raumtemperatur liegende Temperatur gebracht werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem polymerisierbaren Imprägniermittel versetzten Körper nach der zweiten Unterdruckphase einer die Polymerisation des Imprägniermittels bewirkenden Wärmebehandlung unterzogen werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des leichtsiedenden Lösungsmittels 220%, mit Vorteil 510% des Gewichtes der noch nicht mit dem Lösungsmittel versetzten Imprägnierflüssigkeit beträgt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der zweiten Unterdruckphase der Druck im B ehandlungsbehälter innerhalb von 5 Sekunden auf einen Druck gesenkt wird, welcher höchstens 1/3 des normalen Luftdrucks beträgt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der zweiten Unterdruckphase der Behandlungsbehälter so rasch evakuiert wird, dass das mit dem Imprägniermittel versetzte leichtsiedende Lösungsmittel nach spätestens 20 Sekunden, mit Vorteil nach höchstens 10 Sekunden oder nach höchstens 5 Sekunden, siedet.