CZ366699A3 - Impregnační prostředek a způsob impregnace pevných těles - Google Patents

Abstract

Způsob impregnace pevných tělesjako dřeva, zejména kolejnicových nosníků, sestávajících ze dřeva nebo obsahujících dřevo, ato impregnace s impregnačním prostředkemběhemimpregnace tekutým, přičemž pevné tělesoje uspořádáno v nádobě, potomje v nádobě vytvořen podtlak (počáteční vakuum) a následněje při přetlaku vpravován do pevného tělesa impregnační prostředek (napouštěcí proces). Za účelemvyšší účinnosti při ochraně pevných těles, zejména kolejnicových nosníků, sestávajících ze dřeva nebo obsahujících dřevo, nebojiných dřevěných stavebních prvků, proti napadení houbami a proti zvířecím škůdcům, bylo navrženo, že po vytvoření počátečního vakua je nádoba naplněna inertnímplynema potomje v ní udržován přetlak a následněje pevné těleso napuštěno impregnačním prostředkemobsahujícímbiocid, vytvrzenýmpo ukončení napouštěcího procesu v pevnémtělese prostřednictvím autooxidace a/nebo polymerace.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká impregnačního prostředku a způsobu impregnace pevných těles jako dřeva, zejména kolejnicových nosníků sestávajících ze dřeva nebo obsahujících dřevo, a to impregnace s impregnačním prostředkem během impregnace tekutým, přičemž pevné těleso je uspořádáno v nádobě, potom je v nádobě vytvořen podtlak (počáteční vakuum) a následně je při přetlaku vpravován do pevného tělesa impregnační prostředek (napouštěcí proces).

Dosavadní stav techniky

Při tak zvané vakuové impregnaci jsou duté prostory porézního, pevného tělesa naplněny nejméně jedním kapalným prostředkem. Pronikání do pórů, pokud jsou tyto otevřeny směrem k povrchu, je dosahováno pomocí kapilárních sil a rozdílů tlaků. Proto je nutné, aby před impregnací byly z pevného tělesa a z impregnačního prostředku odstraněny veškeré plyny. Za tím účelem je předmět určený k impregnaci vystaven počátečnímu vakuu. Působení impregnačního prostředku je přídavně zesíleno, když je pevné těleso zaplaveno impregnačním prostředkem v nádobě jako je autokláv a je vystaveno přetlaku.

• · · · 9 9 9 9 9 9 9 9 • 99 9 9 9 9999

999 99 9 9 99 99 9

9 999 9999

9999 99 99 9999 99 «9

Dřevěné pražce, sloupy vedení, důlní a stavební dřevo mohou být impregnovány solnými roztoky, dehtovými oleji a jinými látkami s obsahem rozpouštědla za účelem ochrany proti hnilobě a zvířecím škůdcům.

Pro dřevěné pražce se k zabránění napadení houbou osvědčily zejména vysokovroucí frakce kamenouhelných dehtových olejů. Přitom se používá impregnace úsporným Rupingovým způsobem.

I když je impregnací kamenouhelným dehtovým olejem spolehlivě zabráněno napadení houbou, vznikají problémy co se týče okolí, a to mimo jiné díky tomu, že část kamenouhelného dehtového oleje se během používání uvolní, čímž dojde k nežádoucímu zatížení životního prostředí. Rovněž tak představuje problém znečištění napouštěcích míst.

Z DE-A 2 105 806 je znám způsob impregnace dřeva, při němž je dřevo nejdříve vystaveno působení atmosférického tlaku a potom působení impregnačního prostředku, který může sestávat z nosiče rozpouštědla, jakož i z vodu odpuzujícího prostředku jako je parafin, silikon, lněný olej nebo barvivo. Během impregnace je nutná přítomnost atmosféry inertního plynu, neboť jinak by na základě přítomnosti rozpouštědla vzniklo nebezpečí exploze nebo požáru.

Podle EP 0 607 625 Al je lněný olej emulgován minerálním olejem, aby bylo následně přídavkem tenzidů dosaženo rozpustnosti ve vodě. Následně mohou být k emulzi přidány insekticidy.

• · • · • · · · · ·

Ke zvýšení pevnosti porézních těles je podle DE 22 54 146 Al použit rostlinný olej.

Podle EP 0 209 293 je dřevo zpracováno konzervačním postupem při němž je pod tlakem za současného tepelného zpracování namáčeno v lázni z jedné nebo více kovových solí kyseliny karbonové v organickém nebo vodném rozpouštědle. Impregnované dřevo je pak zahřáto, aby se fixovaly kovové soli.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález si klade za cíl navrhnout takový impregnační prostředek a způsob impregnace, aby u pevných těles, zejména u kolejnicových nosníků sestávajících ze dřeva nebo obsahujících dřevo nebo u jiných dřevěných stavebních prvků bylo dosaženo vysoce účinné ochrany proti napadení houbou a proti zvířecím škůdcům, aniž by došlo k podstatnému zatížení životního prostředí.

Problém je vyřešen impregnačním prostředkem k impregnaci dřeva, obzvláště dřeva určeného pro kolejnicové nosníky, za použití biocidů a/nebo sikativ a/nebo organických sloučenin mědi, které jsou prostřednictvím nosné kapa-liny ukládány do dřeva, který je vyznačen tím, že nosnou kapalinou je neředěný, neemulgovaný a nerozpuštěný nesyntetický olej vytvrditelný prostřednictvím autooxidace.

Podle vynálezu je vyloučeno použít k impregnaci dřeva rozpouštědlo, kterým by bylo zapříčiněno nežádoucí zatížení životního prostředí. Použitím ve dřevě vytvrzeného nesyntetického oleje je zajištěno, že biocidy, sikativa nebo

sloučeniny mědi jsou ve dřevě uloženy v potřebném rozsahu, aniž by vedle obvyklého tlakového působení bylo zapotřebí dalších způsobových kroků jako tepelného zpracování.

Vytvrzená nosná látka zapříčiní návaznost látky vyvolávající impregnační účinek, takže ani po dlouhé době používání nedochází k jejímu vyplavení.

Co se týče způsobu je problém řešen tak, že po vytvoření počátečního vakua je nádoba naplněna inertním plynem a potom je v ní udržován přetlak, že následně je pevné těleso při přetlaku v nádobě a za přítomnosti inertního plynu napouštěno impregnačním prostředkem sestávajícím z v přítomnosti inertního plynu nevytvrditelného, neředěného, neemulgovaného a nerozpuštěného nesyntetického oleje, jakožto nosné kapaliny, jakož i z přidaných biocidů a/nebo sikativ a/nebo organických sloučenin mědi, následně je přetlak odbourán a vytvořením následného vakua je přebytečný impregnační prostředek z impregnovaného pevného tělesa odstraněn.

Jako nosná kapalina mohou být použity fyzikálně a/nebo chemicky vytvrditelné přírodní produkty, obzvláště lněný olej a/nebo řepkový olej a/nebo rybí olej a/nebo sojový olej a/nebo parafín. Mohou být také použity glyceridy a/nebo plastické látky, které k vytvrzení polymerují.

Nezávisle na tom může být žádoucí vnášet biocidy a/nebo sikativa a/nebo organické sloučeniny mědi do jinak rozpouštědla prosté nosné kapaliny prostřednictvím rozpouštědla.

• ·

Podle vynálezu je impregnační prostředek, který při napouštění neobsahuje kapalné rozpouštědlo, po napuštění v pevném tělese, obzvláště ve dřevě, vytvrzen, přičemž uložené biocidy jsou vázány. Tím je dosaženo požadovaného impregnačního účinku. Vytvrzením je dále zajištěno, že ani po dlouhé době používání nemůže dojít k vyplavení impregnačního prostředku. Tím, že je impregnační prostředek v pevném tělese vytvrzen, je dosaženo také té výhody, že je k dispozici extrémně nízká elektrická vodivost.

Přitom je pevné těleso vystaveno působení vakua po dobu ti a působení inertního plynu před naplněním nádoby nosnou kapalinou s přídavnými biocidy a/nebo sikativy a/nebo organickými sloučeninami mědi jako lněným olejem po dobu t₂, přičemž ti = t₂ nebo ti < t₂, s výhodou 0,5 t₂ až 0,8 t₂ = t_x.

Po napuštění pevného tělesa impregnačním prostředkem v postačujícím rozsahu, k čemuž je pevné těleso obklopeno impregnačním prostředkem, je impregnační prostředek odčerpán a volný prostor nádoby je naplněn inertním plynem. Přitom je výhodné, když po vypuštění impregnačního prostředku panuje v nádobě nadále přetlak. Potom je inertní plyn odčerpán, aby byl v nádobě po dobu t₃ znovu vytvořen podtlak, čímž je z pevného tělesa uvolněn přebytečný impregnační prostředek a je odčerpán. Časový úsek t₃ obnáší výhodně 2t₂ až 5t₂.

Samotné napouštění pevného tělesa by mělo být prováděno při teplotě T_x, kde 50° C < Ti < 140° C. Naproti tomu by mělo uvolnění přebytečného napouštěcího prostředku z pevného tělesa a jeho odčerpání probíhat při teplotě T₂, přičemž s výhodou je T₂ = 2/3 Ti.

• 9 9 · • β · · · · · · · ···· ·· ·· ···· ·* ··

Κ impregnačnímu prostředku mají být přidána sikativa, aby byla urychlena autooxidace a/nebo polymerizace. Sikativa mohou přitom sestávat z aktivních kovových iontů jako kobalt, olovo nebo mangan a z anionu organické kyseliny (vyšší mastné kyseliny, pryskyřičné kyseliny, naftenové kyseliny). Zejména je navrženo použít jakožto sikativ substance s organickými sloučeninami mědi. Tyto sloučeniny mědi mohou působit jako sikativa a jako biocidy. Vedle sloučenin mědi může být použit jeden nebo více fungicidů. S výhodou lze jmenovat oktoát mědi.

Jakožto výhodné se ukázalo i použití dusíku nebo oxidu uhličitého jakožto inertního plynu.

Příklady provedení vynálezu

Další podrobnosti, výhody a znaky vynálezu vyplývají nejen z nároků, ze znaků v nich uvedených, ať už jednotlivě a/nebo v kombinaci, nýbrž také z následujícího popisu příkladů provedení.

Příklad 1

Pevné těleso ve tvaru kvádru o rozměrech 10x10x150 cm³ z řezaného listnatého dřeva, bez trhlin, chudé na suky a s vlhkostí dřeva <30 % je za účelem provedení impregnace úsporným napouštěním umístěno do autoklávu. Vzduch v autoklávu je odsán až na hodnotu tlaku < 100 mbar. Následně je autokláv naplněn inertním plynem ve formě dusíku. Tlak plynu je nastaven zhruba na 4 bar. Doba, po kterou trvá počáteční vakuum, je zhruba stejná s dobou, po níž do • · • · autoklávu proudí s přetlakem inertní plyn. Přitom počátečnímu vakuu může příslušet časové rozmezí 10 až 20 min. a přetlaku 15 až 25 min. V případě potřeby může být tato výměna plynu opakována.

Následně na to je atuokláv naplněn nerozpuštěným neemulgovaným, neředěným lněným olejem, k němuž jsou přidány biocidy a sikativa. Tímto impregnačním prostředkem je pevné těleso zcela pokryto. Zároveň je v autoklávu zvyšován tlak na 7 až 10 bar, přičemž teplota impregnačního prostředku je nastavena na 100 až 110° C.

Následně je pevné těleso po dobu 150 až 210 min. napouštěno impregnačním prostředkem, aby bylo nasyceno impregnačním prostředkem v množství 140 až 160 kg/m³ bělového dřeva (u buku celkového dřeva), potom je impregnační prostředek odčerpán, přičemž objem autoklávu, který zůstane volný je naplněn inertním plynem. Přitom je třeba mít na zřeteli, že během odčerpání impregnačního prostředku panuje v tlakovém zásobníku stále přetlak, přednostně v rozmezí 2 až 5 bar.

Po vypuštění impregnačního prostředku je inertní plyn odčerpán a v autoklávu je po dobu asi 20 až.30 min. nastaven podtlak (následné vakuum), aby mohl být přebytečný impregnační prostředek ze dřeva uvolněn a odčerpán. Během procesu sušení by měla teplota v autoklávu obnášet asi 60 až 90° C. Potom, co je pevné těleso v dostatečném rozsahu zbaveno přebytečného napouštěcího prostředku, je autokláv propláchnut čerstvým vzduchem a vyprázdněn.

• * • · • · • · · · 0 0 0 0 00040 v · 0 · · · · • · · · 0 0 0 0 ·· ·· ···· 00 «0

Časový průběh tlaku při úsporném napouštění je čistě principielně zřejmý z obr. 1.

K počáteční tlakové bázi, navazující na počáteční bázi vakua, dříve než je impregnační prostředek pod vysokým tlakem zaveden do autoklávu, je třeba poznamenat, že jejím prostřednictvím je dosaženo té výhody, že ve dřevě se vytvoří plynový polštář, jehož prostřednictvím lze ve fázi následného vakua jednoduchým způsobem odstranit přebytečný impregnační prostředek nacházející se ve dřevě. Přitom vzniklým plynovým polštářem nedochází k ovlivnění impregnace, neboť zaváděný inertní plyn je využíván jednak k výstupu přebytečného impregnačního prostředku ve finální vakuové fázi, a jednak nemůže dojít k autooxidaci popřípadě polymerizaci impregnačního prostředku.

Příklad 2

Jak válcový, tak také kvadratický výřez jehličnanového dřeva je impregnován úplným napouštěcím způsobem, který je principielně zobrazen na obr. 2, kde je rovněž nanášen logaritmus tlaku oproti době impregnace.

Potom co jsou jehličnanová dřeva ponořena do autoklávu, je v něm nastaven tlak < 100 mbar. Následně je autokláv naplněn inertním plynem ve formě oxidu uhličitého a potom impregnačním prostředkem ve formě neředěného, neemulgovaného a nerozpuštěného sojového oleje, aby mohlo dojít při tlaku asi 10 bar k ukládání impregnačního prostředku.

Potom co bylo jehličnanové dřevo po dobu cca 180 min napouštěno impregnačním prostředkem, je tento vypuštěn a v

9 ··· · · · · ·· · · · · · · » · · · ·

Q ···« ·· ·· ···· «· «· autoklávu je nastoleno následné vakuum k odstranění přebytečného impregnačního prostředku z jehličnanového dřeva a k jeho odsátí. Doba působení, popřípadě tlak impregnačního prostředku jsou nastaveny tak, že jehličnanové dřevo je napuštěno množstvím 400 až 600 kg impregnačního prostředku na m³ bělového dřeva. Pod pojmem bělové dřevo se přitom rozumí nasákavá a impregnace schopná oblast dřeva. Naproti tomu jádrové dřevo, jaké lze nalézt u dubu a borovice, ze zásady impregnace schopné není.

Příklad 3

Jehličnanové dřevo kvadratického vnějšího tvaru bylo impregnováno úsporným napouštěcim způsobem (obr. 1) slunečnicovým olejem. Jakožto inertní plyn byl použit dusík.

Fáze počátečního vakua, počátečního tlaku, tlaku a následného vakua odpovídají situaci v příkladu 1. Bylo zjištěno, že bylo přijato 180 až 240 kg impregnačního prostředku na m³ bělového dřeva.

Příklad 4 ^S

S pomocí obr. 3 bude zde vysvětlen pulsační způsob impregnace listnatého dřeva ve tvaru kvádru. Dřevo určené k impregnaci je vloženo do nádoby, v níž je nejdříve po dobu X_o vytvořen podtlak. Potom je vytvořen přetlak, který je udržován v časovém intervalu X_A. Po časovém intervalu Xi, který má obnášet 10 až 20 minut, je nádoba naplněna impregnačním prostředkem, to znamená nosnou kapalinou sestávající z nerozpuštěného, neemulgovaného, neředěného lněného oleje s biocidy a sikativy jako přísadami, aby se zvýšil tlak na hodnotu P₂, například 7 až 10 bar. Tento tlak • · je udržován v časovém úseku X₃, aby pak klesl na hodnotu P_x, která vládne při plnění nádoby impregnačním prostředkem. Tento tlak je v nádobě udržován po dobu X₂, která odpovídá začátku impregnace v čase X₃. V průběhu impregnace jsou časové intervaly, v nichž je jehličnanové dřevo vystaveno vysokému tlaku P₂, zvětšovány, kdežto časové intervaly, v nichž tlak P_x obnáší zhruba 4 až 6 bar, zůstávají konstantní.

Potom, co je impregnační proces ukončen, je odbourán tlak, impregnační kapalina je vypuštěna a následně je vytvořen podtlak, aby bylo dosaženo dříve popsaných účinků.

Časové intervaly X₂ popřípadě X₄ mohou obnášet 0,5 až 3 minuty, časový interval X₃ 0,5 až 3 minuty a časový interval X_s 8 až 15 minut při celkové době trvání impregnace přibližně 180 až 240 minut.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Impregnační prostředek k impregnaci dřeva, zejména dřeva určeného pro kolejnicové nosníky, za použití biocidů a/nebo sikativ a/nebo organických sloučenin mědi, které jsou prostřednictvím nosné kapaliny ukládány do dřeva, vyznačující se tím, že nosnou kapalinou je neředěný, neemulgovaný a nerozpuštěný nesyntetický olej vytvrditelný prostřednictvím autooxidace.
2. 2. Impregnační prostředek podle nároku 1 vyznačující se tím, že nesyntetickým olejem je lněný olej, řepkový olej, rybí olej, sojový olej, slunečnicový olej nebo jejich směs.
3. 3. Způsob impregnace pevných těles jako dřeva, zejména kolejnicových nosníků sestávajících ze dřeva nebo obsahujících dřevo, a to impregnace s impregnačním prostředkem během impregnace tekutým, přičemž pevné těleso je uspořádáno v nádobě, potom je v nádobě vytvořen podtlak (počáteční vakuum) a následně je při přetlaku vpravován do pevného tělesa impregnační prostředk (napouštěcí proces), vyznačující se tím, že po vytvoření počátečního vakua je nádoba naplněna inertním plynem a potom je v ní udržován přetlak, že následně je pevné těleso při přetlaku v nádobě a za přítomnosti inertního plynu napouštěno impregnačním prostředkem sestávajícím z v přítomnosti inertního plynu nevytvrditelného, neředěného, neemulgovaného a nerozpuštěného nesyntetického oleje jakožto nosné kapaliny, jakož i z přidaných biocidů a/nebo sikativ a/nebo organických sloučenin mědi, a že na závěr impregnace je odbourán přetlak a impregnační prostředek je vypuštěn.

   • 9 • ♦
4. 4. Způsob podle nároku 3 vyznačující se tím, že jako impregnační prostředek je použit lněný olej a/nebo řepkový olej a/nebo sojový olej a/nebo slunečnicový olej.
5. 5. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že pevné těleso je vystaveno počátečnímu vakuu po dobu ti a přetlaku inertního plynu po dobu t₂, přičemž ti = t₂ nebo ti < t₂, s výhodou 0,5 t₂ až 0,8 t₂ = ti.
6. 6. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že po napuštění pevného tělesa je impregnační prostředek odčerpán a volný prostor nádoby je vyplněn inertním plynem tak, že v nádobě je přetlak.
7. 7. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že do nosné kapaliny je přidán jeden nebo více biocidů s fungicidním účinkem.
8. 8. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, žek nosné kapalině je přidán oktoát mědi a/nebo naftenát mědi.
9. 9. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že k nosné kapalině jsou přidána kovová mýdla, zejména vyšší mastné kyseliny.
10. 10. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že jako inertní plyn je použit dusík nebo oxid uhličitý.

    to to 13 ·· ·· • to toto • »♦ to • » · · to ·· · • ·· ·
11. 11. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že pevné těleso ve formě dřeva je napuštěno impregnačním prostředkem v množství 130 až 600 kg na m³ bělového dřeva.
12. 12. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejících nároků vyznačující se tím, že výměna plynu je prováděna vícenásobně.
13. 13. Způsob podle nejméně jednoho z předcházejícíh nároků vyznačující se tím, že během impregnace pevného tělesa se provádí pulsační změna tlaku.