DE2254146A1

DE2254146A1 - Verfahren zum erhoehen der festigkeit eines poroesen koerpers und dessen widerstandsfaehigkeit gegen verwitterung

Info

Publication number: DE2254146A1
Application number: DE19722254146
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Imchemie Kunststoff GmbH
Current assignee: Imchemie Kunststoff GmbH
Priority date: 1972-11-04
Filing date: 1972-11-04
Publication date: 1974-05-30
Also published as: DE2254146B2; DE2254146C3

Description

Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung, bei dem zunächst dem porösen Körper unter Vakuum und gegebenenfalls unter erhöhter Temperatur Gase und Feuchtigkeit entzogen werden, worauf er gegebenenfalls nach Abkühlung in eine aushärtbare, lösungsmittelfreie Tränkflüssigkeit getaucht und darin solange unter Druck, insbesondere ueberdruck, gehalten wird, bis die Tränkflüssigkeit ausreichend tief in den porösen Körper eingedrungen ist der dann zur Aushärtung der vom porösen Körper aufgenommenen Tränkflüssigkeit aus dem Bad mit der Trtnkflüssigkeit genommen wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden als Tränk- als Tränkflüssigkeit Monomere oder Vorkondensate verwendet, weil sie wegen ihrer verhältnismäßig kleinen Volumenkontraktion bei der Aushärtung gewährleisten, daß sie die Poren am ehesten ausfüllen. Eine Tränkflüssigkeit, die Lösungsmittel enthält, eignet sich weniger gut, weil durch Verdunsten des Lösungsmittels nur eine dem Festgehalt der Lösung entsprechende Substanzmenge zurückbleibt, die die Poren des lösen .
Körpers am wenigsten vollständig ausfüllt.
Aber auch die Verwendung von Monomeren und Vorkondensaten gegebenenfalls mit Katalysatoren bei einem Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit eines porösen Körpers ist nicht problemlos. Da die Polymerisation und Kondensation dieser Stoffe bei Normaltemperatur verläuft, ist die Verwendbarkeit der Tränkflüssigkeit zeitlich begrenzt. Aufgrund der im Laufe der Zeit stäIidig zunehmenden Viskosität der Tränkflüssigkeit kann sie nicht mehr gleichmäßig und tief genug in die nacheinander zu behandelnden porösen Körper eindringen.
Das bedeutet, daß die Tränkflüssigkeit nicht bis zum vollständigen Verbrauch über eine längere Zeit hinweg zur Tränkung verwendet werden kann. Endlich sagt das bekannte Verfahren nichts über die Druckverhältnisse beim Eintauchen des porösen Körpers in die Tränkfliissigkeit und beim Aushärten aus. Um die Tränkflüssigkeit möglichst tief in den porösen Körper eindringen zu lassen, kommt es während dieser Behandlungsschritte aber gerade auf die Zeit und insbesondere die Druckverhältnisse an (Ullmann Encyklopädie 19-60, Bd. 11, Seite 44 u. 45).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers und dessen Widerstandsf&higkeit gegen Verwitterung zu schaffen, bei dem eine optimale Eindringtiefe der ,Tränkfltlssigkeit und Ausfüllung der Poren des porösen Körpers sowie eine optimale Ausnutzung der Tränkfl(1ssigkeit gewährleistet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als TrEnkRlUssigkeit ein Reaktionsharzsystem mit einem Härter verwendet wird, der bis zu einer bestimmten Temperatur, insbesondere der Raumtemperatur, stabil und bei erhöhter Temperatur die Aushärtung der Tränkflüssigkeit einleitet, und daß das Eintauchen des porösen Körpers in die Tränkflilssigkeit unter Vakuum erfolgt und der poröse Körper bei und nach der Entnahme aus dem Bad mit der Tränkflüssigkeit und während der Aushärtung unter etwa gleichem Druck bzw. Überdruck wie beim Tränken gehalten wird und daß die Aushärtung durch Erhöhen der Behandlungstemperatur eingeleitet wird.
Versuche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren an Steinen des Körner Domes als poröse Körper haben zu zufriedenstellenden Ergebnissen gerührt. Bisher hat man versucht, die porösen Steine durch neue Steine zu ersetzen. Der dabei anfallende Arbeitsaufwand ist beträchtlich, weil die Steine durch Handarbeit zurechtgehauen werden müssen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren dagegen kann der alte, poröse und verwitterte Stein wieder verwendet werden. Die anfallenden Kosten sind mit den Kosten für einen neuen Stein viel niedriger. Darüberhinaus hat der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Stein den weiteren Vorteil, daß er widerstandsfähig gegen aggressive Stoffe ist. Das den besonderen Härter enthaltende Reaktionsharzsystem als Tränkflüssigkeit kann bis zum vollständigen Verbrauch immer wieder für die Tränkung verwendet werden, weil es bei normaler Temperatur, z.B. Raumtemperatur, nicht härtet. Um die Tränkflüssigkeit zu hSrtenD muß die Härtung durch Erhöhung der Temperatur eingeleitet werden Die Temperaturdifferenz zwischen der normalen Behandlungstemperatur und der Temperatur, bei der die Härtung eingeleitet wird, soll möglichst groß sein, damit die Gefahr, daß die Aushärtung ungewollt eingeleitet wird, möglichst klein ist.
Die optimale Eindringtiefe und optimale Ausfüllung der Poren wird dadurch erreicht, daß das Tränken zunächst unter Vakuum und dann unter Druck, insbesondere Überdruck, erfolgt und der ueberdruck auch beim Aushärten aufrechterhalten wird.
Aufgrund dieser Maßnahmen enthält der poröse Körper nur noch einen minimalen Anteil an Gasen. Während des gesamten Tränkvorganges einschließlich der Aushärtung können die im porösen Körper enthaltenen Restgase die einmal in den porösen Körper eingedrungene Tränkflüssigkeit nicht wieder aus dem Körper herausdrücken, was der Fall wäre, wenn die Tränkung unter Überdruck und die Aushärtung unter normalem Druck erfolgen würde.
Sofern der poröse Körper ein Stein ist, soll das Reaktionssystem vorzugsweise einen Haftvermittler (Silane) enthalten.
Der Haftvermittler sorgt dafür, daß die Silikate des Gesteins mit dem Reaktionssystem eine chemische Verbindung eingehen. Dadurch wird die Festigkeit des porösen Körpers erhöht.
Vorzugsweise wird bei der Aushärtung die Behandlungstemperatur durch eine erwärmte, dem Reaktionsharzsystem gegenüber indifferente Flüssigkeit, z.B. Wasser, Benzin, Glyzerin o.dgl., erhöht. Dieser Verfahrensschritt bringt gegenüber der Erwärmung mittels einer gasförmigen Atmosphäre zwei Vorteile: Erstens wird durch die Flüssigkeit die Reaktion der Tränkflüssigkeit schneller eingeleitet und zweitens verhindert die Flüssigkeit ein Verdampfen der Tränkflüssigkeit auch in den äußeren Randschichten des porösen Körpers mit der Folge, daß auch in diesen Randschichten die Poren des porösen Körpers vollständig ausgefüllt einen.
Besondere Vorteile bietet das errindungsgemäße Verfahren bei der Behandlung von Hölzern. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes Holz hält eine hohe Härte, die einen besonderen Schutz der Oberfläche gegen Verkratzen oder Eindringen von Wasser überflüssig macht. Bisher war es üblich, die Oberfläche beispielsweise mit Polyester zu beschichten. Diese Polyesterschicht gab dem Holz aber keinen optimalen und wirtschaftlichen Schutz, denn bei einer Beschädigung der Polyesterschicht mußte diese entfernt und durch eine neue Schicht ersetzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gefahr , daß die Oberfläche beschädigt wird, gering, da das Holz insgesamt durch die Tränkflüssigkeit hart gemacht wird. Aber selbst wenn Kratzer in der Oberfläche entstehen und beseitigt werden sollen, dann braucht die Oberfläche nur abgeschliffen zu werden. Die neue glatte Oberfläche ist von vornherein wegen der Durchtränkung des Holzes kratzfest und gegen das Eindringen von Flüssigkeit geschützt.
Im folgenden wird das erfindungSgemäße Verfahren an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Ein poröser Stein, der verfestigt und gegen Verwitterung widerstandsfähig gemacht werden soll, wird in einen Behälter eingebracht, der unter Vakuum gesetzt wird und auf etwa loo0 C erwärmt wird. Das Vakuum soll möglichst hoch sein.
Dabei wird der Stein entgast und getrocknet. Anschließend wird nach Abkühlung des Steins bis etwa auf Raumtemperatur unter Aufrechterhaltung des Vakuums die Tränkfiüssigkeit in den Behälter gegeben, so daß der Stein vollständig in der Tränkflüssigkeit einget,aucht ist. Das Vakuum kann -dabei so hoch sein, daß die Tränkflüssigkeit gerade noch nicht siedet. Als Tränkflüssigkeit eignen sich lösungsmittelfreie Reaktionsharzsysteme, z.B. Acrylate, Polyester, Epoxyharze, Silicon-Kautschukharze, die einen Härter enthalten, der bis zu einer bestimmten Temperatur, insbesondere der Raumtemperatur, stabil ist, damit die Tränkflüssigkeit unterhalb dieser Temperatur nicht erhärtet und der bei Überschreiten, insbesondere starkem Überschreiten der bestimmten Temperatur, die Reaktion der Reaktionsharzsysteme und damit deren Aushärtung einleitet. Nachdem der Stein vollständig in der Tränkflüssigkeit liegt, wird der Behälter unter ueberdruck, z.B. unter 15 atü, gesetzt. Dieser Überdruck bewirkt, daß die Tränkflüssigkeit~schneller und tiefer in den porösen Körper eindringt als es mit Atmosphärendruck möglich wäre. Da der Stein vorher aber entgast war und unter Vakuum in die Tränkflüssigkeit eingetaucht wurde, würde auch schon Atmosphärendruck ein tiefes und schnelles Eindringen in die Poren des Steines bewirken.
Der Überdruck wird für eine bestimmte Zeit aufrechterhalten, die ein genügend tiefes Eindringen der Tränkflüssigkeit in den Stein ermöglicht. Danach wird die Tränkflüssigkeit abgelassen, wobei aber der Überdruck im Behälter aurrechterhalten wird. Die Aufrechterhaltung des Überdruckes ist notwendig, um die vom Stein aufgenommene Tränkflüssigkeit nicht aus den Poren des Steins austreten zu lassen. Danach wird die Temperatur der Atmosphäre im Behälter derart ererhöht, daß die Aushärtung eingeleitet wird. Statt die Temperatur im Behälter zu erhöhen, kann auch eine Flüssigkeit, die unter Aufrechterhaltung des Uberdrucks im Behälter in den Behälter eingelassen worden ist, soweit erwärmt werden, bis die Reaktion der Tränkflüssigkeit und damit deren Aushärtung eingeleitet ist. Während der Aushärtung muß ebenfalls der Überdruck aus demselben Grunde aufrechterhalten werden. Eine erfindungsgemäß ausreichende Differenz zwischen der normalen Behandlungstemperatur und der Temperatur für die Einleitung der Aushärtung beträgt etwa 800 C. Nach bedieter oder nahezu beendeter Aushärtung kann der Behälter vom Überdruck entlastet werden. Der auf diese Weise behandelte, poröse und brüchige Stein ist fest geworden und geschützt gegen aggressive Stoffe, insbesondere gegen Verwitterung. Da die abgelassene Tränkflüssigkeit von selbst nicht aushärtet, kann sie über beliebig lange Zeit zur Tränkung poröser Körper ohne Verlust an Wirksamkeit verwendet werden.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung, bei dem zunächst dem porösen Körper unter Vakuum und gegebenenfalls unter erhöhter Temperatur Gase und Feuchtigkeit entzogen werden, worauf er gegebenenfalls nach Abkühlung in eine aushärtbare, lösungsmittelfreie Tränkfl'üssigkeit getaucht und darin solange unter Druck, insbesondere Überdruck, gehalten wird, bis die Tränkflüssigkeit ausreichend tief in den porösen Körper eingedrungen ist, der dann zur Aushärtung der vom porösen Körper aufgenommenen Tränkflüssigkeit aus dem Bad mit Tränkflüssigkeit genommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Tränkflüssigkeit ein Reaktionsharzsystem mit einem Härter verwendet wird, der bis zu einer bestimmten Temperatur, z.B. der Raumtemperatur, stabil und bei erhöhter Temperatur die Aushärtung der Tränkflüssigkeit einleitet, und daß das Eintauchen des porösen Körpers in die Tränkflüssigkeit unter Vakuum erfolgt und der poröse Körper bei und nach der Entnahme aus dem Bau mit der Tränkflüssigkeit und während der Aushärtung unter dem etwa gleichen Druck bzw. Überdruck wie beim Tränken gehalten wird und die Aushärtung durch Erhöhen der Behandlungstemperatur eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsharzsystem mit einem Haftvermittler (Silane) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aushärtung die Behandlungstemperatur mittels einer erwärmten, dem Reaktionsharzsystem gegenüber indifferenten Flüssigkeit, z.B. Wasser, Benzin, Glyzerin o.dgl. erhöht wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, 5 oder 4 auf Hölzer.