DE3245902A1

DE3245902A1 - Verfahren zum impraegnieren poroeser koerper

Info

Publication number: DE3245902A1
Application number: DE19823245902
Authority: DE
Inventors: Karl-Martin Dipl.-Chem. Dr. 5210 Troisdorf Rödder
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1982-12-11
Filing date: 1982-12-11
Publication date: 1984-06-14

Description

Verfahren zum Imprägnieren poröser Körper
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Imprägnieren poröser Körper, das eine gleichmäßige Imprägnierung mit einer definierten Menge einer Imprägnierlösung zu einer vorgegebenen Eindringtiefe ermöglicht.
Es ist bekannt, poröse Körper mit Flüssigkeit ganz oder teilweise zu imprägnieren, um ihnen Eigenschaften zu verleihen, die sie von Natur aus, oder durch ihre Herstellung bedingt, nicht besitzen. So werden beispielsweise durch Imprägnierflüssigkeiten Bindemittel oder biocide Wirkstoff auf Körperoberflächen aufgebracht, wodurch diese Körper z.B. verfestigt oder biocid ausgerüstet werden. Ein breiten Anwendungsgebiet ist die hydrophobierende Imprägnierung, die den Körpern eine erhöhte wasserabweisende Wirkung verleihen.
Es sind bereits mehrere Verfahrensweisen bekannt, Imprägnierflüssigkeiten auf die Oberfläche der zu behandelnden Körper aufzubringen. Beispielsweise wird entweder die Ober- fläche mit der Imprägnierflüssigkeit besprüht oder flutend behandelt oder es wird der gesamte Körper vollständig in die Imprägnierflüssigkeit eingetaucht. Die zuletzt genannt Behandlung wird hauptsächlich bei einer werkseitigen Imprägnierung durchgeführt.
Ein Maß für die Effektivität des Imprägnierverfahrens ist die erreichte Eindringtiefe der Imprägnierflüssigkeit pro Zeiteinheit. Die Eindringtiefe, d.h. die imprägnierte Schicht, ist vor allem abhängig von der kapillaren Saugfähigkeit - und damit von der Netzwirkung und der Grenzflächenspannung zwischen dem festen Körper und der Imprägnierflüssigkeit - sowie von der Kontaktzeit.
Je nach der Porosität des zu imprägnierenden Körpers ist es sehr schwierig, mit den genannten Methoden eine vorgegebene Eindringtiefe zu erhalten. Besonders bei einer werk seitigen Imprägnierung poröser Körper ist es das Bestreben die Imprägnierflüssigkeit gleichmäßig verteilt bis zu einer definierten Eindringtiefe aufzubringen. Dies ist oft nur durch mehrmaliges Eintauchen und zwischenzeitliches Trocknen der Körper oder durch ein einmaliges längeres Ein tauchen möglich. Bei sehr porösen Körpern wird oft zuviel Flüssigkeit aufgesogen, so daß zu tiefe, und damit unwirtschaftliche Eindringtiefen erhalten werden.
Bei dem Tauchverfahren wirkt sich weiterhin noch nachteili aus, daß während des kuchens Verunreinigungen aus dem Körper in die Dmprägnierflüssigkeit gelangen und diese damit bei längerem Einsatz unbrauchbar wird. Einige Imprägnierflüssigkeiten, z.B. Kieselsäureester, werden auch durch längeren Kontakt mit der Atmosphäre, wie er bei Imprägnierbädern der oben geschilderten Art unvermeidbar ist, z.B. infolge Eydrolyse,unbrauchbar.
Es bestand also die Aufgabe, ein Imprägnierverfahren zu entwickeln, bei dem definierte Mengen einer Imprägnierflüssigkeit gleichmäßig verteilt bis zu einer gewünschten Eindringtiefe in den zu imprägnierenden Körper eindringen.
Diese gesuchte Verfahrensweise soll innerhalb möglichst kurzer Zeit durchführbar sein und zu keinen oder möglichst geringen Verlusten an Imprägnierflüssigkeit führen.
Weiterhin soll bei dem gesuchten Imprägnierverfahren die Porosität der Körper erhalten bleiben und auch die übrigen vorhandenen erwünschten Eigenschaften nicht negativ beeinflußt werden.
In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun ein Verfahren zum allseitigen Imprägnieren poröser Körper mit einer definierten Menge einer Imprägnierflüssigkeit, die auf die Oberfläche des Körpers aufgetragen wird, gefunden, dab dadurch gekennzeichnet ist, daß die Imprägnierflüssigkeit aus einem leicht verformbaren, luftdicht abschließbaren Behälter aufgebracht wird, auf dessen Außenwandung nach dem Einbringen des Körpers und der vorgegebenen Menge der Imprägnierflüssigkeit ein solcher Druck aufgebracht wird, daß er sich eng an den Körper anlegt.
Bei Anwendung dieser Verfahrensweise lassen sich mit vorgegebenen Mengen einer Imprägnierflüssigkeit sehr genau bei einem einmaligen Imprägniervorgang die gewünschten Eindring tiefen erreichen. Dabei treten praktisch keine Verluste an Imprägnierflüssigkeiten auf. Auch erhält man, besonders bei sehr feinporigen Körpern, Eindringtiefen, die man bei den bisher bekannten Arbeitsweisen nicht oder nur nach mehrmaligen Imprägnieren und anschließendem Trocknen erreichen konnte.
Erfindungsgemäß soll unter einem leicht verformbaren Behälter eine Aufbewahrungsvorrichtung verstanden werden, die aus einem elastischen, biegbaren Material besteht, das flüssigkeitsdicht ist und von dem jeweiligen Imprägniermittel nicht angegriffen wird. Das elastische, biegbare Material ist vorzugsweise eine Folie aus Kunststoff.
Jedoch können erfindungsgemäß auch zusammenrollbare Behälter aus Gummi oder Aluminiumfolie eingesetzt werden.
Als Kunststoffolien eignen sich z.B. Polyolefin- oder Polyester-Folien.
Geeignete Ausführungsformen dieser Behälter sind z.3.
Beutel oder Taschen aus Kunststoff-Folien.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der zu imprägnierende Körper und die Imprägnierflüssigkeit in den Behälter eingeführt und anschließend auf die Außenwand des Behälters ein Druck ausgeübt. Dieser Druck kann der herrschende Atmosphärendruck sein; in diese Fall muß im Inneren des Behälters ein Vakuum angelegt werden.
Es ist selbstverständlich, daß bei einem Anlegen von Vakuum im Inneren des Behälters dieser bis auf den Vakuumanschluß luftdicht abgeschlossen sein muß. Entsprechende Verschlüsse, die sich auch leicht so weit, öffnen lassen, daß der zu imprägnierende Körper durch die Öffnung hindurchgeführt werden kann, sind an sich bekannt. Es genügt z.B., das offene Ende des Behälters mit einer Ringmanschette zusammenzulegen und über diese Manschette die Vakuumpumpe anzulegen. Auch zwei entsprechende Verschlüsse sind möglich, wobei der eine an der Vakuumpumpe angeschlossen bleibt, wahrend der andere zum Einführen und Herausnehmen des porösen Körpers und zum Einbringen der Imprägnierflüssigkeit dient.
Das Anlegen des Vakuums soll möglichst anschließend an das EEillen des Behälters mit der Imprägnierflüssigkeit und dem porösen Körper erfolgen. Der Unterdruck soll mindestens so groß sein, daß sich die Wandungen des Behälters so eng an den Körper anlegen, daß sich zwischen dem Körper und der Behälterwandung nur noch die Imprägnierflüssigkeit befindet, die nach kurzer Zeit von dem Körper aufgesogen wird. Der Anschluß des Vakuums muß selbstverständlich in der Weise erfolgen, daß die Imprägnierflüssigkeit nicht aus dem Behälter abgesaugt wird.
Der Druck auf die Außenwandung des Behälters kann jedoch auch größer als der herrschende Atmosphärendruck sein. Es ist z.B. möglich, den mit dem porösen Körper und der Imprägnierflüssigkeit gefüllten Behälter in ein Druckgefäß zu geben, die Behälteröffnung oberhalb des Körpers anzuordnen und anschließend den Druckbehälter mit Druckluft zu beaufschlagen. Aus dem biegsamen Behälter entweicht dam die Luft und der Behälter legt sich in gleicher Weise an den zu imprägnierenden Körper an wie bei der oben geschilderten Vakuumbehandlung. Der ueberdruck braucht dabei nur sc groß zu sein, daß die in dem Behälter befindliche Luft aus diesem so entweichen kann, daß sie außerhalb des Druckgefäßes austritt. Der Druck muß dabei so gewählt werden, daß die Imprägnierflüssigkeit nicht auch herausgedrückt wird.
Zweckmäßigerweise befindet sich die Behälteröffnung oberhalb des zu imprägnierenden Körpers außerhalb des Druckgefäßes oder sie ist mit einer Verbindungsleitung, deren Ende sich außerhalb des Druckgefäßes befindet, verbunden.
Eine weitere praktische Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Ausübung eines Uberdrucks auf die Außenwandung des Behälters besteht darin, den mit der Imprägnierlösung und dem porösen Körper gefüllten Behälter in ein mit Wasser gefülltes Gefäß zu stellen und die Öffnung des Behälters so zu legen, daß kein Wasser in den Behälter eindringen kann.
Die Menge der Imprägnierflüssigkeit in dem Behälter richte sich nach der Porosität des Körpers und der gewünschten Eindringtiefe. Sie wird in Vorversuchen vorbestimmt. Bei Materialien mit bekannter Porosität kann sie auch vorberechnet werden Es ist auch möglich, zwei oder mehrere Körper bei einem Imprägniervorgang in den Behälter einzulegen. Die Menge der Imprägnierflüssigkeit ist dann entsprechend größer.
Als Imprägnierflüssigkeit kann jede beliebige Imprägnierflüssigkeit verwendet werden, die in die Poren eines porösen Körpers eindringen soll. Die erfindungsgemäße Verfahrbnsweise eignet sich also sowohl für die hydrophobierende Imprägnierung mit z.B. Alkylsilanlösungen als auc für Imprägnierungen mit anderen flüssigen Bautenschutzmitteln wie Lösungen von Verfestigern oder Konservierungsmitteln.
Bei den erfindungsgemäß zu imprägnierenden Körpern handelt es sich hauptsächlich um geformte poröse formstabile Körper, die z.B. im Bauwesen verwendet oder als Denkmäler geschützt werden. Das Material dieser Körper ist überwiegend mineralischer Natur, doch können auch Materialien aus Holz erfindungsgemäß imprägniert werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele demonstriert.
Beispiel 1 a) Bei einer Sandsteinprobe wurde eine 8 mm dicke Schicht von der Oberfläche ab gerechnet hydrophobiert. Dazu wurde die Probe zu Vergleichszwecken 3 Minuten in einen mit 20 %iger wässriger Propyltrimethoxysilan-Lösung gefüllten Behälter getaucht. Die aufgenommene Imprägniermittelmenge betrug 11,8 g. Die Abmessungen der Probe waren 10x10x6 cm, der Behälter hatte eine Grundfläche von 10x7 cm und war 12 cm hoch. In diesen Behälter wurden etwa 250 g Imprägniermittel (Dichte ca. 1 g/cm3) gegeben, um den ueberschuß möglichst gering zu halten. Nach dem Eintauchen des Probekörpers stand die Oberfläche des Imprägniermittels etwa 1 cm über der Probenoberfläche und sank im Verlauf des Versuches innerhalb von 3 Minuten um 1,5 mm ab. Die aufgenommene Menge von ca. 12 g betrug etwa 5 % der insgesamt zur Anwendung gekommenen 250 g Imprägniermittel. Wegen der möglicherweise eingeschleppten Verunreinigungen und Feuchtigkeit mußte die restliche Imprägnierflüssigkeit verworfen werden.
Selbst bei sehr guter Anpassung des Behälters für die Imprägniermittelflüssigkeit an die Probenabmessungen ist die Anwendung eines großen Imprägniermittelüberschusses nicht zu vermeiden. Bei unregelmäßig geformten Körpern werden die Verhältnisse noch ungünstiger.
b) Eine gleich geformte Probe desselben Sandsteinmaterials wurde in einem Polyethylenbeutel gegeben, 12 g der 20 zeigen Alkylsilanlösung eingefüllt und mit einer Vakuumpumpe innerhalb von 2 Minuten die Luft aus dem Beutel abgesaugt.
Dadurch legte sich der Beutel eng an die Oberfläche des Steins an und die Imprägnierlösung wurde in das poröse Innere gepreßt. Beim Zerschlagen der getrockneten Probe konnte eine Eindringtiefe des Hydrophobierungsmittels von 8 mm durch Benetzen mit Wasser sichtbar gemacht werden.
Beispiel 2 Der Versuch von Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß der Polyethylenbeutel mit der Steinprobe nach Zugabe der Imprägnierlösung in einen wassergefüllten Be- hälter größerer Abmessung getaucht wurde. Der von außen wirkende Wasserdruck preßte die Polyethylenfolie ebenfalls eng an die Oberfläche des Sandsteinkörpers an und drückte dadurch die Imprägnierlösung ins Innere des Steins. Auch hier wurde die Probe nach dem Trocknen zerschlagen und an der Bruchfläche durch Benetzen mit Wasser die Eindringtiefe sichtbar gemacht. Sie betrug ebenfalls ca. 8 mm.
Beispiel 3 a) Der Versuch von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von Proben einer Betongüte B 35 mit den Abmessungen 4x4x10 cm als Beispiel eines niedrig-porösen Materials wiederholt.
Eine Probe dieses Materials war in Vorversuchen durch zweimaliges, 1 Minute dauerndes, Tauchen in eine alkoholische Alkylsilanlösung (DINASYLAN zu BSfl 40 der Fa. Dynamit Nobel), die sich in einem Behälter mit den Abmessungen 5x5x11 cm befand, durch Aufnahme von ca. 8 g Imprägniermittel entsprechend 400 g/m2 bis zu einer Tiefe von 4 mm hydrophobiert worden. Die überschüssige, nicht mehr zu verwertende Imprägniermittelmenge betrug hier etwa 100 g, so daß ca.
8 % der angewandten Imprägniermittelmenge aufgenommen wurden.
b) Nach der in Beispiel ib angegebenen erfindungsgemäßen Arbeitsweise ließ sich die gleiche Eindringtiefe bei einer weiteren Probe durch einmalige Zugabe der ermittelten Imprägniermittelmenge von 8 g und anschließendem Absaugen der Luft aus dem Polyethylenbeutel innerhalb von 1 Minute erreichen Beispiel 4 Der Versuch von Beispiel 3b wurde wiederholt mit der Abänderung, daß 16,5 g entsprechend 860 g/m2 Alkylsilanlösung zugegeben wurden. Diese Menge wurde von der Betonprobe bei i2-minütigem Absaugen der Luft aufgenommen und eine Ein- dringtiefe von 8 mm erreicht. Die Erzielung einer derartigen Eindringtiefe durch die Aufnahme der angegebenen Imprägniermittelmenge war auch durch sehr langes Tauchen der Probe in die alkoholische Alkylsilanlösung ohne zusätzliche Maßnahmen nicht zu erreichen. Um eine derartige Eindringtiefe durch einfaches Tauchen zu erreichen, mußte die Probe fünf Mal 1 Minute lang in die alkoholische Alkylsilanlösung untergetaucht werden, wobei nach jedem Tauchvorgang ein mehrstündiges Trocknen bei Raumtemperatur notwendig war.

Claims

Patelltansprfiche 1. Verfahren zum allseitigen Imprägnieren poröser Körper mit einer definierten Menge einer ImprägiiierflüssiIeit, die auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Imprägnierflüssigkeit aus einem leicht verformbaren, luftdicht abschließbaren Behälter aufgebracht wird, auf dessen Außenwandung nach dem Einbringen des zu imprägnierenden Körpers und der vorgegebenen Menge der Imprägnierflüssigkeit ein solcher Druck ausgeübt wird, daß er sich eng an den zu imprägnierenden Körper anlegt.
2. Verfahren gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Behälter einen Unterdruck erzeugt.
3. Verfahren gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck auf die Außenwandung des Behälters dadurch bewirkt, daß man ihn in Wasser eintaucht.