EP1440779A1 - Method for impregnating gaspermeable solids with an impregnation agent - Google Patents

Abstract

The impregnating process consists of putting the solid in an autoclave; introducing a gas up to a preset pressure; setting the pressure equalization in the solid to a preset protective pressure; introducing a liquid impregnator; raising the pressure in the autoclave to above the protective pressure to facilitate impregnation; and reducing the pressure in the autoclave to ambient pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von Feststoffen mit einem flüssigen Imprägniermittel.The invention relates to a method for impregnating solids with a liquid Impregnating agent.

Das Verfahren richtet sich schwerpunktmäßig auf das Imprägnieren von Holz und Holzwerkstoffen, ist aber durchführbar für sämtliche Feststoffe, die von einem komprimierten Gas durchdringbar sind, also auch keramische, mineralische, natürliche oder synthetische Feststoffe. Ziel des Verfahrens ist eine Verbesserung der technischen oder ästhetischen Eigenschaften des Feststoffs. Die Erfindung wird mit dem Schwerpunkt der Imprägnierung von Holz und Holzwerkstoffen erläutert, weil diese wegen des komplexen Aufbaus und der schlechten Wegsamkeit für ein Imprägniermedium besonders hohe Anforderungen an die Verfahrensführung stellen.The process focuses on the impregnation of wood and Wood-based materials, but is feasible for all solids compressed by a Are permeable to gas, including ceramic, mineral, natural or synthetic solids. The aim of the process is to improve the technical or aesthetic properties of the solid. The invention is focused the impregnation of wood and wood-based materials, because these are complex Construction and poor mobility for an impregnation medium in particular make high demands on process management.

Stand der TechnikState of the art

Das Imprägnieren von Holz mit Tränkmitteln zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit, zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften, zur Farbgebung oder für das Aufschließen der Holzstruktur wird seit langem durchgeführt. Das Tränken von Holz erfolgt üblicherweise mit flüssigen Tränkmitteln. Entsprechend liegen zu diesem Thema viele Untersuchungen vor, die sich mit dem Einfluß der Holzeigenschaften, der Tränkmittel, des Tränkdrucks und der Tränkzeit auf die Imprägnierung des Holzes befassen.Impregnating wood with impregnating agents to increase durability, for Improvement of mechanical properties, for coloring or for digestion the wood structure has been carried out for a long time. Wood is usually soaked with liquid soaking agents. Accordingly, there are many on this topic Studies that deal with the influence of the wood properties, the soaking agents, of the impregnation pressure and the impregnation time on the impregnation of the wood.

Der bei den bekannten Tränkverfahren angewendete Druck wird üblicherweise auf etwa 15 bar beschränkt, da bis zu dieser Belastung meist keine Schädigungen des Holzes auftreten. Nur wenige Untersuchungen befassen sich mit höheren Tränkdrücken bis etwa 80 bar (meist als Hochdrucktränkung bezeichnet): hierbei wird über die Aufnahme und Verteilung des Tränkmittels in Holzarten berichtet, die diesen höheren Drükken weitgehend ohne erkennbare Schäden standhalten; etwaige Strukturveränderungen werden als Zellkollaps oder Rißbildung erwähnt (TAMBLYN 1953, ELLWOOD 1956, DALE 1960, SIAU 1970). Verfahren, die nicht nur mit Überdruck sondern auch mit Vakuum arbeiten, sind zum Beispiel in der WO 98/46403 dargestellt. Das Anlegen von Vakuum erfordert in der technischen Anwendung erheblichen apparativen Aufwand. The pressure used in the known impregnation processes is usually around 15 bar, as there is usually no damage to the wood up to this load occur. Only a few studies deal with higher drinking pressures up to about 80 bar (usually referred to as high pressure impregnation): this is about the intake and distribution of the soaking agent in wood species reported that these higher pressures withstand largely without visible damage; any structural changes are mentioned as cell collapse or crack formation (TAMBLYN 1953, ELLWOOD 1956, DALE 1960, SIAU 1970). Processes not only with overpressure but also working with vacuum are shown for example in WO 98/46403. The mooring Vacuum requires considerable equipment in technical applications.

Wegen ihrer großen Verbreitung in Europa und ihres hohen Ertrages sind die Nadelholzarten Fichte (Picea abies, Karst.), Sitkafichte (Picea sitchensis Carr.), Kiefer (Pinus silvestris, L.) und Lärche (Larix decidua Mill.) von besonderer holzwirtschaftlicher Bedeutung. Mit Ausnahme von Kiefernsplintholz ist allen die schlechte Wegsamkeit für Flüssigkeiten gemeinsam, die einer Tränkung einen hohen Widerstand entgegensetzt und damit die Gefahr der Zellschädigung bei hohen Drücken in sich birgt. Ähnlich schwierige Bedingungen liegen für Laubholzarten wie Eiche (Quercus robur L.) sowie verschiedene Pappel- (Populus sp.) und Birkenarten (Betula sp.) vor. Relativ einfach hingegen ist Buche (Fagus sylvatica, L.) zu imprägnieren. Nähere Angaben über die Tränkbarkeit von ausgewählten Holzarten von besonderer Bedeutung für Europa enthält die DIN EN 350-2:1994-10.Because of their widespread distribution in Europe and their high yield, the coniferous species spruce (Picea abies, Karst.), Sitka spruce (Picea sitchensis Carr.), Pine (Pinus silvestris, L.) and larch (Larix decidua Mill.) Are of particular importance for the timber industry , With the exception of pine sapwood, all have poor mobility for liquids, which opposes impregnation with a high resistance and thus harbors the risk of cell damage at high pressures. Similar difficult conditions exist for hardwood species such as oak (Quercus robur L.) and various poplar (Populus sp.) And birch (Betula sp.) Species. Beech (Fagus sylvatica, L.) is relatively easy to impregnate. DIN EN 350-2: 1994-10 contains more information on the impregnability of selected types of wood of particular importance for Europe.

Da Holz in trockenem Zustand (unterhalb Fasersättigungspunkt) für Flüssigkeiten noch schwerer wegsam ist (PHILLIPS 1933; DIN EN 350-2:1994-10), werden auch mit großtechnischen Verfahren (z.B. Vakuum-Druck-Verfahren) bislang nur unbefriedigende Tränkergebnisse erzielt (BELLMANN 1968). Geforderte Eindringtiefen (RAL-RG 411 1980) werden durch aufwendige mechanische Vorbehandlung wie mechanische Schlitzperforation, mechanische Nadelstichperforation, Fluid-Jet-Perforation oder Laser-Perforation und anschließende Kesseldrucktränkung oder durch Tränkung mit dem Wechseldruck-Verfahren erreicht. Neben den zusätzlichen Kosten für die Perforation sind vor allem die Perforationsöffnungen als nachteilig für das visuelle Erscheinungsbild einzustufen. Die Perforationen selbst stellen unerwünschte Strukturänderungen dar.Because wood is in a dry state (below fiber saturation point) for liquids is even more difficult to get around (PHILLIPS 1933; DIN EN 350-2: 1994-10) Large-scale processes (e.g. vacuum pressure processes) have so far been unsatisfactory Soaking results achieved (BELLMANN 1968). Required depths of penetration (RAL-RG 411 1980) by complex mechanical pretreatment such as mechanical Slit perforation, mechanical needlestick perforation, fluid jet perforation or laser perforation and subsequent boiler pressure impregnation or by impregnation with the Alternating pressure process reached. In addition to the additional cost of perforation the perforation openings are particularly disadvantageous for the visual appearance classified. The perforations themselves represent undesirable structural changes represents.

Tränkdrücke von mehr als den in der Praxis üblichen 15 bar wirken sich auf die Makro- und Mikrostruktur des Holzgefüges aus. Hierfür sind im wesentlichen die Einflußfaktoren Wegsamkeit und Festigkeit des Holzes maßgebend. Liegt die Tränkdruckbelastung über der Festigkeit des Holzes, d. h. ist die Rohdichte zu gering, so kommt es bei schwer wegsamen Hölzern, wie z. B. Fichte, zu Strukturveränderungen, die sich in Form von kurzen Radial- und Tangentialrissen auswirken. Auch der sogenannte "Waschbretteffekt", bei dem die Frühholzzellen zusammengedrückt werden und die Spätholzzellen dem Tränkdruck weitgehend standhalten und ihre Form nicht verändern, ist mit der unterschiedlichen Festigkeit von Früh- und Spätholz zu erklären.Impregnation pressures of more than the 15 bar common in practice affect the macro and microstructure of the wood structure. The main influencing factors for this are Decisiveness of the wood is decisive. Is the drinking pressure load about the strength of the wood, d. H. if the bulk density is too low, it happens hard-to-remove woods, such as B. spruce, to structural changes that are in Short radial and tangential cracks. Also the so-called "Washboard effect" in which the early wood cells are pressed together and the Late wood cells largely withstand the impregnation pressure and do not change their shape, can be explained with the different strength of early and late wood.

Bei einem Tränkdruck von 80 bar werden bei Nadelhölzern regelmäßig Zellstauchungen und Risse hervorgerufen. Dabei ist die Frage nach einem kritischen Tränkdruck, bei dem diese einsetzen, sehr schwierig zu beurteilen. Die bisherigen Erkennnisse aus der Literatur lassen aber den Schluß zu, daß zerstreutporige Hölzer, wie sie z. B. bei einigen Laubholzarten, wie z. B. Eukalyptus, vorkommen, bei einer mittelschweren bis schweren Rohdichte und gleichmäßiger Verteilung über die Jahrringbreite auch bei geringer Wegsamkeit einem Tränkdruck von 80 bar standhalten. Bei Nadelhölzern liegt diese Grenze etwa bei 30 bar. Die Verbreitung von Flüssigkeiten im Holz ist begrenzt durch die verhältnismäßig hohe Viskosität von Flüssigkeiten.At an impregnation pressure of 80 bar, cell compression occurs regularly in conifers and caused cracks. The question of a critical drinking pressure, which they use, very difficult to judge. The previous findings from literature, however, allows the conclusion that scattered-pored woods such as z. B. at some hardwood species, such as B. eucalyptus occur in a moderate to heavy bulk density and even distribution over the tree ring width even with low Withstand a watering pressure of 80 bar. With conifers this limit is around 30 bar. The spread of liquids in wood is limited due to the relatively high viscosity of liquids.

Die Druckgrenzen von 30 bar bzw. 80 bar können jedoch überwunden werden, wenn als Trägermedium für die Imprägnierstoffe an Stelle von Flüssigkeiten komprimierte Gase eingesetzt werden, die bis nahe an oder über den sogenannten kritischen Punkt verdichtet sind und dadurch flüssigkeitsähnliche Dichten bei immer noch vergleichsweise geringen Viskositäten besitzen. Derart komprimierte Gase werden als überkritische (engl.: super critical)Fluide bezeichnet.However, the pressure limits of 30 bar or 80 bar can be overcome if compressed as a carrier medium for the impregnating materials instead of liquids Gases are used that are close to or above the so-called critical point are compacted and thus liquid-like densities with still comparatively have low viscosities. Gases compressed in this way are considered supercritical (English: super critical) called fluids.

Die Anwendung von überkritischem Kohlendioxid (sc. CO₂) wurde von SMITH, MORELL, SAHLE-DEMESSIE und LEVIEN (1993) beschrieben und dessen Auswirkung unter Bedingungen von 135 bzw. 245 bar und 40° bzw. 80 °C auf die Biegefestigkeit von Fichtenkemholz untersucht. Weder der E-Modul noch die Bruchschlagarbeit zeigten nach der Behandlung mit sc. CO₂ signifikante Unterschiede zu nicht behandeltem Holz. Ein vergleichbares Verfahren zum Imprägnieren von den weiteren oben erwähnten Substraten wie Keramik, Leder, Papier oder Holz mittels sc. CO₂ lehrt DE OS 42 02 320.The use of supercritical carbon dioxide (sc. CO ₂ ) was described by SMITH, MORELL, SAHLE-DEMESSIE and LEVIEN (1993) and its effect under conditions of 135 or 245 bar and 40 ° or 80 ° C on the flexural strength of spruce wood examined. Neither the modulus of elasticity nor the fracture work showed significant differences from untreated wood after treatment with sc. CO ₂ . DE OS 42 02 320 teaches a comparable method for impregnating the other substrates mentioned above, such as ceramic, leather, paper or wood, using sc. CO ₂ .

Wesentliche Voraussetzung für die Imprägnierung ist jedoch eine genügend hohe Löslichkeit der Imprägniermedien in den komprimierten Gasen, die aber für die meisten Imprägniermedien der klassischen Kesseldruckimprägnierung, wie z.B. Kupfer-, Chrom- oder Arsensalze, aber auch bei vielen Farb- oder Aromastoffen nicht gegeben ist.An essential prerequisite for the impregnation is a sufficiently high solubility of the impregnation media in the compressed gases, but for most Impregnation media of classic pressure impregnation, e.g. Copper-, Chromium or arsenic salts, but also not available for many color or aroma substances is.

Zudem kann die Behandlung von Naturstoffen mit verdichteten Gasen auch leicht zu einer Extraktion von Inhaltsstoffen führen. Da sich z.B. Harze aus harzreichen Hölzern relativ gut in sc CO₂ lösen, bedarf es besonderer Methoden, um unerwünschte Folgen, wie das Austreten des Harzes aus dem Holz, zu vermeiden. Zu diesem Thema werden in der WO 00/27601 und der WO 00/27547 Wechseldruckverfahren beschrieben, um mit sc. CO₂ harzreiches Holz mit organischen Holzschutzmitteln zu imprägnieren. Als Imprägnierstoffe sind Propiconazol und Tebuconazol sowie Kupfer-Naphthenat, Kupfer-Linolat und ähnliche Derivate beschrieben. FR 2 770 171 beschreibt eine Grundform des Imprägnierens im superkritischen Bereich. Der Druck wird ausgehend vom Umgebungsdruck kontinuierlich bis in den superkritischen Bereich angehoben und dort ggf. variiert. Verfahren dieser Art führen oft zu Schäden am zu imprägnierenden Material, weil materialtypische Festigkeitseigenschaften nicht berücksichtigt werden, bzw. es können nur wenige Werkstoffe schadfrei mit diesen Verfahren bearbeitet werden.In addition, the treatment of natural substances with compressed gases can easily lead to an extraction of ingredients. Since, for example, resins from resin-rich woods dissolve relatively well in sc CO ₂ , special methods are required to avoid undesirable consequences, such as the resin escaping from the wood. On this subject, WO 00/27601 and WO 00/27547 describe alternating pressure processes in order to impregnate wood rich in resin with sc. CO ₂ with organic wood preservatives. Propiconazole and tebuconazole as well as copper naphthenate, copper linolate and similar derivatives are described as impregnating agents. FR 2 770 171 describes a basic form of impregnation in the supercritical range. Starting from the ambient pressure, the pressure is continuously raised up to the supercritical range and varied there if necessary. Processes of this type often lead to damage to the material to be impregnated, because typical strength properties are not taken into account, or only a few materials can be processed with these processes without damage.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß beim Imprägnieren mittels komprimierter Gase häufig nur die Oberfläche gut, das Innere des Imprägniergutes dagegen nur ungenügend imprägniert wird. Dieses Phänomen ist in DE OS 100 41003 beschrieben. Zur Abhilfe wird ein Wechseldruckverfahren dargestellt, welches für den Druckaufbau mehr Zeit aufwendet als beim Druckabbau. Über den Druck wird die Dichte des eingesetzten komprimierten Gases variiert und damit dessen Lösekraft gegenüber dem Imprägniermedium. Das Verfahren kann durch Zugabe von Hilfsstoffen von bis zu 20 Gew. % zum Gas (-gemisch) modifiziert werden.Another problem is that when impregnating using compressed gases often only the surface is good, but the inside of the impregnation material is insufficient is impregnated. This phenomenon is described in DE OS 100 41003. to To remedy this, an alternating pressure process is shown, which is used to build up pressure spends more time than reducing pressure. The density of the used is about the pressure compressed gas varies and thus its dissolving power compared to the impregnation medium. The process can be carried out by adding auxiliaries of up to 20 % By weight to the gas (mixture) are modified.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem Druckimprägnierverfahren auch bei schwer imprägnierbaren Feststoffen, wie z. B. Fichtenholz, ein Imprägniermedium zur Veränderung des Eigenschaftsspektrums (biologische, chemische, physikalische oder andere Eigenschaften) in das Innere des Feststoffs bzw. Imprägniergutes zu bringen, ohne die Struktur, z.B. durch vorhergehende Perforation oder durch Zellkollaps und/oder Rissbildung, zu schädigen.The object of the invention is to use a pressure impregnation method even with heavy impregnable solids, such as. B. spruce wood, an impregnation medium for change of the property spectrum (biological, chemical, physical or other Properties) into the interior of the solid or impregnated material without the Structure, e.g. due to previous perforation or cell collapse and / or crack formation, to harm.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß mit dem erfindungsgemäßen Imprägnierverfahren flüssige Tränkmedien bei Drücken weit oberhalb der bekannten Zellkollapsgrenze in Feststoffe, insbesondere Holz und Holzwerkstoffe, eingebracht werden können, ohne eine Strukturschädigung zu verursachen. Dies gelingt, wenn zunächst zum Schutz des Feststoffs mit einem Gas im Inneren des porösen Feststoffs ein Schutzdruck aufgebaut wird, bevor das flüssige Imprägniermedium zudosiert wird. Die Höhe des Schutzdrucks wird in Abhängigkeit vom zu imprägnierenden Feststoff und vom verwendeten Gas bzw. ggf. Imprägniermedium gewählt und dann für die Durchführung des Verfahrens vorgegeben. Nach dem Einstellen des Schutzdrucks kann der Druck moderat weiter erhöht werden, ohne daß es zum Zellkollaps kommt. Beim Entspannen ist ein ebenfalls geregeltes Vorgehen nötig, um ein Aufreißen des Feststoffs durch inneren Überdruck, der bei zu schnellem Abbau des Drucks im Autoklaven entsteht, zu vermeiden.This object is achieved with a method having the features of claim 1. Surprisingly, it has been found that with the impregnation process according to the invention liquid impregnation media at pressures far above the known cell collapse limit in solids, especially wood and wood-based materials can without causing structural damage. This works if initially to protect the solid with a gas inside the porous solid Protective pressure is built up before the liquid impregnation medium is added. The The level of the protective pressure depends on the solid to be impregnated and selected from the gas used or possibly impregnation medium and then for the implementation of the procedure. After setting the protective pressure, the Pressure can be increased moderately without causing cell collapse. When relaxing a regulated procedure is also necessary to tear open the solid due to internal overpressure, which arises when the pressure in the autoclave is reduced too quickly, to avoid.

Prinzipiell kann dieses Verfahren mit beliebigen Gasen und verschiedensten Flüssigkeiten durchgeführt werden. Mit Gasen, deren kritische Zustandspunkte im moderaten Druck-Temperatur-Bereich, also vorzugsweise zwischen 20 - 150 bar und 20 -150 °C liegen, wie z.B. mit Ethan, Ethen, Propan, Propen, Kohlendioxid oder einigen halogenierten Alkanen, kann durch das Lösen eines Teils des verdichteten Gases in dem flüssigen Imprägniermedium zusätzlich eine Viskositätserniedrigung erreicht werden und damit ein verbessertes Eindringen in den Feststoff. Die Beladung, also der Anteil des Imprägniermediums, der nach dem Imprägnieren im Feststoff verbleibt, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders hoch.In principle, this method can be used with any gases and various liquids be performed. With gases whose critical condition points are moderate Pressure-temperature range, that is preferably between 20-150 bar and 20-150 ° C such as with ethane, ethene, propane, propene, carbon dioxide or some halogenated Alkanes can be obtained by dissolving part of the compressed gas in the liquid Impregnation medium can also achieve a reduction in viscosity and thus an improved penetration into the solid. The loading, i.e. the share of the Impregnation medium that remains in the solid after impregnation is with the inventive method particularly high.

Mit diesem neuen Imprägnierverfahren, bei dem das Aufbauen eines Schutzdrucks vor dem eigentlichen Imprägnieren im Mittelpunkt steht, ist damit erstmalig eine vollständige Imprägnierung mit hohen Beladungen über den gesamten Querschnittsbereich selbst bei schwer zugänglichen Feststoffen möglich geworden.With this new impregnation process, in which the building up of a protective print before the actual impregnation is the focus for the first time a complete one Impregnation with high loads across the entire cross-sectional area become possible even with hard-to-access solids.

Um ein verbessertes und möglichst gleichmäßiges Eindringen des Imprägniermediums in den Feststoff zu erreichen, kann nach dem Einbringen des Imprägniermediums in den Autoklaven eine Verweilphase anschließen, während der ggf. der Druck im Autoklaven wechseln kann. Solche Wechseldruckphasen begünstigen, ebenso wie ein Umwälzen des Imprägniermediums, eine beschleunigte und homogene Verteilung des Imprägniermediums im Feststoff. In den Wechseldruckphasen wird ein Druckwechsel vorzugsweise durch Absenken des Drucks im Autoklaven und anschließendes Anheben des Drucks auf den vorherigen maximalen Druck vorgenommen.For an improved and as even as possible penetration of the impregnation medium to reach in the solid can, after introducing the impregnation medium in connect the autoclave to a dwell phase, during which the pressure in the autoclave, if applicable can change. Such alternating pressure phases favor as well as circulation of the impregnation medium, an accelerated and homogeneous distribution of the impregnation medium in the solid. In the alternating pressure phases there is a pressure change preferably by lowering the pressure in the autoclave and then raising it pressure to the previous maximum pressure.

Das neue Verfahren unterscheidet sich in mehreren Punkten wesentlich vom Stand der Technik. Zum einen erlaubt es bei hohen Drücken, insbesondere im Bereich von 15 bar bis 300 bar, die Nutzung von üblichen Lösungsmitteln (Wasser, organische Substanzen wie z.B. Alkohole, Ketone, Ester, synthetische, mineralische, pflanzliche oder tierische Öle) als Basis für das flüssige Imprägniermedium. Die Lösekraft dieser Lösungsmittel bleibt auch bei hohen Drücken nahezu unverändert. Sie ist damit weitaus höher als die Lösekraft der meisten komprimierten Gase.The new process differs significantly from the state of the art in several points Technology. On the one hand, it allows at high pressures, especially in the range of 15 bar up to 300 bar, the use of common solvents (water, organic substances such as. Alcohols, ketones, esters, synthetic, mineral, vegetable or animal Oils) as the basis for the liquid impregnation medium. The solvent power of these solvents remains almost unchanged even at high pressures. It is therefore much higher than that Dissolving power of most compressed gases.

Dies ermöglicht die Verwendung von bekannten und bewährten Lösungsmitteln mit hoher oder auf das gewünschte Maß einstellbarer Lösekraft gegenüber den verschiedenen Wirkstoffen, die die gewünschte Verbesserung der Produkteigenschaft beim Feststoff herbeiführen. Zum anderen wird durch den Einsatz von bekannten, üblichen Lösungsmitteln die sehr eingeschränkte Lösekraft von komprimierten Gasen in Bezug auf viele Wirkstoffe weit übertroffen. Die Lösekraft kann in einfacher Näherung in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante geschätzt werden. Diese beträgt für übliche flüssige Lösungsmittel wie Wasser 80,4, Methanol 32,6 und Ethanol 24,3. Für sc CO₂ dagegen liegt die Dielektrizitätskonstante zwischen 1,1 und 1,6.This enables the use of known and proven solvents with a high or adjustable solvent power compared to the various active ingredients, which bring about the desired improvement in the product properties of the solid. On the other hand, the use of known, common solvents far exceeds the very limited solvent power of compressed gases in relation to many active substances. The releasing force can be estimated in a simple approximation depending on the dielectric constant. For common liquid solvents such as water, this is 80.4, methanol 32.6 and ethanol 24.3. In contrast, for sc CO ₂ , the dielectric constant is between 1.1 and 1.6.

Dem flüssigen Imprägniermedium können Feststoffe beigegeben sein, sofern diese in die zu bearbeitenden Feststoffe eindringen können. Geeignet sind zum Beispiel Nanosilikate mit Abmessungen, die kleiner sind als die Durchdringungswege, die in Strukturen aus Holz vorhanden sind. Nanosilikate können in Alkoholen, bevorzugt in Ethanol, dispergiert werden. Diese Mischung ist dann ein Imprägniermedium, das nach Aufbringen des Schutzdrucks in Holz eingebracht werden kann. Nach Abschluss des Imprägnierens verdampft der Alkohol und es bleibt ein mit Nanosilikaten verfestigtes und hydrophobiertes Holz.Solids can be added to the liquid impregnation medium, provided that they are in the can penetrate to processed solids. For example, nanosilicates are suitable with dimensions that are smaller than the penetration paths that are found in structures Wood are present. Nanosilicates can be dispersed in alcohols, preferably in ethanol become. This mixture is then an impregnation medium which, after application of the Protection pressure can be introduced in wood. After impregnation the alcohol evaporates and a nanosilicate solidified and hydrophobic remains Wood.

Das Einstellen eines Schutzdrucks von ca. 15 bis ca. 100 bar erfolgt, ohne die physikalischen Eigenschaften bzw. die Struktur des Feststoffs zu verändern bzw. zu schädigen. Ebenso geschieht das Steigern des Drucks bei bzw. nach Einbringen des Imprägniermediums, ohne Schäden am Feststoff zu verursachen, da dieser Feststoff nach dem Aufbau des Schutzdrucks nur einer verhältnismäßig geringen Druckdifferenz ausgesetzt ist.A protective pressure of approx. 15 to approx. 100 bar is set without the physical To change or damage properties or the structure of the solid. Likewise, the pressure increases when or after the impregnation medium has been introduced, without causing damage to the solid, since this solid after building up the Protective pressure is only exposed to a relatively small pressure difference.

Bevorzugt wird der Schutzdruck nach dem Einbringen des Imprägniermediums um einen Betrag von ca. 30 bis ca. 200 bar, also auf ein Maximum von ca. 300 bar gesteigert. Die Drucksteigerung erfolgt mit einer Steigerungsrate von ca. 5 bar/Stunde bis ca. 150 bar/Stunde. Die Steigerungsrate wird u.a. in Abhängigkeit von der Permeabilität des Feststoffs, der Art des Schutzgases und des flüssigen Imprägniermediums gewählt. The protective pressure is preferred by one after the impregnation medium has been introduced Amount from approx. 30 to approx. 200 bar, i.e. increased to a maximum of approx. 300 bar. The Pressure increases with an increase rate of approx. 5 bar / hour to approx. 150 bar / hour. The rate of increase will include depending on the permeability of the Solid, the type of protective gas and the liquid impregnation medium selected.

Als Wirkstoff in dem Imprägniermedium können solche Substanzen eingesetzt werden, die

• dem Schutz des zu imprägnierenden Feststoffs vor biologischer Besiedelung oder Abbau dienen, wie z. B. Biozide, speziell Insektizide oder Fungizide auf organischer Basis (zunächst Lindan und Pentachlorphenol, heute Triazole oder Biozide auf anorganischer Basis, wie z. B. Borsalze).
• dem Schutz vor Schädigung durch UV-Licht dienen, wie z. B. organische UV-Schutzmittel z. B. auf Epoxidbasis oder anorganische UV-Schutzmittel, wie z. B. Zinkoxid oder Titandioxid
• der Hydrophobierung dienen, wie z. B. auf organischer Basis, wie z. B. natürliche, synthetische oder mineralische Wachse wie Bienenwachs, Parafin, Montanwachs und Ölen, wie z. B. Lein- und Rapsöl als Vertreter pflanzlicher Öle, Mineralöle oder synthetische Öle z. B. auf Silikonbasis. Die Hydrophobierungsmittel können auch anorganischer Natur sein und z. B. aus Silikaten, insbesondere Nanosilikaten, Siliciumdioxiden, Bentoniten oder Alumiumoxiden bestehen.
• der Verfestigung dienen, wie natürliche und/oder synthetische Polymere, wie z. B. Balsamharze oder Polyolefine oder vernetzbare Monomere, wie z. B. Harnstoff, Phenol, Melamin oder Isocyanate oder die vorgenannten Silikate, insbesondere in der Form von Nanosilikaten
• der Farbgebung dienen, wie z. B. anionische, kationische oder Säurefarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Metallkomplexfarbstoffe oder Fluoreszensfarbstoffe, wie z. B. Fluoreszein
• der Geruchsgebung dienen, wie z. B. verschiedene aromatisch riechende natürliche Öle, wie z. B. Zedernöl, Sandelholzöl, Lavendelöl oder auch Limonen.
• dem Flammschutz dienen, wie z. B. Phosphate, insbesondere Ammoniumphosphat oder Borverbindungen.

Such substances can be used as active ingredient in the impregnation medium

• serve to protect the solid to be impregnated from biological colonization or degradation, such as. B. biocides, especially insecticides or fungicides on an organic basis (initially lindane and pentachlorophenol, today triazoles or biocides on an inorganic basis, such as boron salts).
• serve to protect against damage from UV light, such as. B. organic UV protection agents such. B. based on epoxy or inorganic UV protection agents, such as. B. zinc oxide or titanium dioxide
• serve the hydrophobization, such as. B. on an organic basis, such as. B. natural, synthetic or mineral waxes such as beeswax, paraffin, montan wax and oils, such as. B. linseed and rapeseed oil as a representative of vegetable oils, mineral oils or synthetic oils z. B. silicone-based. The water repellents can also be inorganic in nature and z. B. consist of silicates, especially nanosilicates, silicon dioxide, bentonites or aluminum oxides.
• serve for solidification, such as natural and / or synthetic polymers, such as. B. balsam resins or polyolefins or crosslinkable monomers, such as. B. urea, phenol, melamine or isocyanates or the aforementioned silicates, in particular in the form of nanosilicates
• serve the coloring, such as B. anionic, cationic or acid dyes, reactive dyes, metal complex dyes or fluorescent dyes, such as. B. fluorescein
• serve the smell, such as B. various aromatic smelling natural oils, such as. B. cedar oil, sandalwood oil, lavender oil or limes.
• serve flame protection, such as B. phosphates, especially ammonium phosphate or boron compounds.

Das Verfahren kann -wie vorstehend erwähnt- neben Holz auch auf andere Imprägniergüter, wie z. B. Lebensmittel, Futtermittel, Saatgut sowie verschiedene organische oder anorganische Trägermaterialien angewandt werden.As mentioned above, the process can also be applied to other impregnation goods in addition to wood, such as B. food, feed, seeds and various organic or inorganic carrier materials are used.

Versuchsdurchführung und BeispieleExecution of the experiment and examples

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in einer Hochdruck-Autoklaven-Apparatur an verschiedenen Holzarten (Tanne, Fichte, Kiefer, Birke und Buche) erprobt. Als Gase werden hauptsächlich Kohlendioxid, aber auch Stickstoff und R₁₃₄a (halogeniertes Alkan) eingesetzt. Das Imprägniermedium setzt sich jeweils aus einem Lösungsmittel mit dem darin gelösten Wirkstoff zusammen. Um eine optisch einfache Auswertung der Versuchsergebnisse zu ermöglichen, wurde dem Imprägniermedium zunächst ein Farbstoff als Wirkstoff zugesetzt.The process according to the invention was tested in a high-pressure autoclave apparatus on various types of wood (fir, spruce, pine, birch and beech). The main gases used are carbon dioxide, but also nitrogen and R ₁₃₄ a (halogenated alkane). The impregnation medium is composed of a solvent with the active ingredient dissolved in it. In order to enable an optically simple evaluation of the test results, a dye was first added to the impregnation medium as an active ingredient.

Das Kernstück der Apparatur ist ein Hochdruck-Rühr-Autoklav mit einem Fassungsvermögen von 1,8 Litern. Er ist für einen maximalen Betriebsdruck von 350 bar bei 300 °C ausgelegt. Je nach Größe der Probekörper kann wahlweise ein Gestell eingesetzt werden, auf dem verschiedenartige Proben auf drei Ebenen plaziert werden können. Das Gas wird über einen mit Preßluft angetriebenen Druckumsetzer in den Autoklaven eingebracht. Das flüssige Imprägniermedium wird mit einer Hochdruckpumpe gegen einen zuvor eingesetellten Schutzdruck in den Autoklaven gepumpt. Das komprimierte Gas durchsetzt das zugepumpte Imprägniermedium und setzt dessen Viskosität herab. Mittels eines pneumatisch angetriebenen Propellerrührers kann das gashaltige flüssige Imprägniermedium im Autoklaven umgewälzt werden. Die Beheizung des Autoklaven erfolgt elektrisch von außen über eine Heizmanschette, die an die Temperaturregelung angeschlossen ist.The heart of the apparatus is a high-pressure stirring autoclave with a capacity of 1.8 liters. It is for a maximum operating pressure of 350 bar at 300 ° C designed. Depending on the size of the test specimen, a frame can be used, on which different types of samples can be placed on three levels. The gas will introduced into the autoclave via a pressure converter driven by compressed air. The liquid impregnation medium is set against a previously set one with a high pressure pump Protective pressure pumped into the autoclave. The compressed gas passes through it pumped impregnation medium and reduces its viscosity. Using a pneumatic driven propeller stirrer, the gas-containing liquid impregnation medium in the Autoclaves are circulated. The autoclave is heated electrically from the outside via a heating jacket that is connected to the temperature control.

Befriedigende Imprägnierungen wurden aber immer nur dann erreicht, wenn zuerst eine Druckbeaufschlagung der Holzproben mittels eines Gases vorgenommen wurde. Dazu wurden die in den Autoklaven eingebrachten Hölzer eine gewisse Zeit unter Gasdruck gesetzt, so daß sich auch im Inneren des porösen Feststoffes Holz ein entsprechender Schutzdruck aufbauen konnte. Dann wurde das Imprägniermedium, also der in einer flüssigen Basis gelöste Wirkstoff zugepumpt, bis die Holzproben allseits von der Flüssigkeit umgeben waren. Schließlich wurde der Druck durch erneute Zudosierung des Gases langsam weiter erhöht und danach durch Ablassen der Flüssigkeit und anschließende Entspannung des komprimierten Gases wieder bis auf Atmosphärendruck abgesenkt. Auch dieser Schritt darf nicht zu schnell erfolgen, damit das Holz keine Strukturschädigungen, wie z.B. Zellkollaps oder Rißbildung erfährt.Satisfactory impregnations were only achieved if one was the first The wood samples were pressurized with a gas. To the wood placed in the autoclave became under gas pressure for a certain time set so that there is a corresponding inside of the porous solid wood Could build up protective pressure. Then the impregnation medium, i.e. the one in one Liquid-based dissolved active ingredient is pumped in until the wood samples are everywhere from the liquid were surrounded. Finally, the pressure was increased by metering the gas again slowly increased further and then by draining the liquid and subsequent Relaxation of the compressed gas again reduced to atmospheric pressure. Also this step must not be done too quickly so that the wood does not suffer structural damage, such as. Cell collapse or crack formation.

Ein typischer Druckverlauf ist für den gesamten Prozeß schematisch in Fig. 1 wiedergegeben. Die Vefahrensschritte teilen sich dabei in folgende Phasen ein:

Phase 1:

Druckaufbau mit Schutzgas (ggf. nach Evakuierung)

Phase 2:

Verweilzeit bei Schutzgas-Druck

Phase 3:

Zudosierung des Imprägniermediums (ggf. mit leichtem Druckanstieg verbunden)

Phase 4:

Drucksteigerung durch weitere Zudosierung von Gas

Phase 5:

Verweilzeit bei höchstem Druck oder bei Druckwechselstufen

Phase 6:

Druckabsenkung (ggf. noch Evakuierung)

A typical pressure curve for the entire process is shown schematically in FIG. 1. The procedural steps are divided into the following phases:

Phase 1:

Pressure build-up with protective gas (if necessary after evacuation)

Phase 2:

Dwell time at protective gas pressure

Phase 3:

Dosing of the impregnation medium (possibly associated with a slight increase in pressure)

Phase 4:

Pressure increase through further metering of gas

Phase 5:

Dwell time at maximum pressure or at pressure change stages

Phase 6:

Pressure reduction (evacuation if necessary)

Das längste Zeitintervall des Vorgangs entfällt typischerweise auf den Imprägnierschritt bei steigendem Druck (Phase 4). Die Verweilzeit ist dann erforderlich, wenn bei größeren Werkstücken eine vollständige Durchdringung des Werkstücks mit dem Imprägniermedium zu gewährleisten ist. Phase 5 kann entweder bei konstantem Druck oder bei Druckwechseln mit einzelnen Absenkungen unter den Maximaldruck durchgeführt werden.The longest time interval of the process is typically the impregnation step with increasing pressure (phase 4). The dwell time is required if larger Workpieces a complete penetration of the workpiece with the impregnation medium is to be guaranteed. Phase 5 can either with constant pressure or with pressure changes with individual reductions below the maximum pressure.

Beispiel 1example 1

Als Färbemedium wurde Neozapon rot 335, gelöst in Ethanol eingesetzt. Als Hölzer wurden Fichte und Buche mit den Abmessungen 2 x 4 x 19 cm eingesetzt. Die Hirnflächen der Hölzer wurden mit Epoxidharz versiegelt. Über 40 Minuten hinweg erfolgte der Druckaufbau durch CO₂- Zufuhr bis auf 50 bar. Es stellte sich nach dem Druckaufbau eine Temperatur von etwa 60°C ein. Die Hölzer verweilten unter diesen Bedingungen 1 Stunde lang unter Schutzgasdruck. Die Farbstofflösung wurde binnen 20 Minuten zudosiert. Der Druck im Autoklaven stieg hierbei auf 65 bar an. Durch Gaszufuhr wurde der Druck über einen Zeitraum von 1 Stunde und 50 Minuten auf 115 bar gesteigert. Während der Dauer des Druckanstiegs betrug die Temperatur im Mittel 58°C. Beim Druck von 115 bar verweilten die Hölzer 15 Minuten lang im Druckbehälter. Anschließend wurde der Autoklaveninhalt abgelassen und nach 80 Minuten war Umgebungsdruck erreicht. Die Temperatur fiel während des Druckabfalls auf 50°C ab.Neozapon red 335, dissolved in ethanol, was used as the coloring medium. Spruce and beech with the dimensions 2 x 4 x 19 cm were used as woods. The brain surfaces of the woods were sealed with epoxy resin. The pressure was built up over 40 minutes by supplying CO ₂ up to 50 bar. After the pressure had built up, the temperature reached about 60 ° C. The woods remained under protective gas pressure for 1 hour under these conditions. The dye solution was metered in within 20 minutes. The pressure in the autoclave rose to 65 bar. By supplying gas, the pressure was increased to 115 bar over a period of 1 hour and 50 minutes. During the duration of the pressure rise, the temperature averaged 58 ° C. At a pressure of 115 bar, the wood stayed in the pressure vessel for 15 minutes. The contents of the autoclave were then drained off and ambient pressure was reached after 80 minutes. The temperature dropped to 50 ° C during the pressure drop.

Beide Hölzer waren erkennbar nicht deformiert. Das Birkenholz war zudem komplett durchgefärbt. Über die verschlossenen Hirnflächen der Fichte war kein Färbemittel ins Holz gedrungen. Seitlich war jedoch der Farbeintrag bis ca. 1cm tief ins Holz erfolgt. Both woods were obviously not deformed. The birch wood was also complete colored. There was no colorant in the closed brain surfaces of the spruce Wood squat. On the side, however, the color was entered into the wood up to approx. 1 cm deep.

Beispiel 2Example 2

Bei einem weiteren Versuch wurde ein kommerzielles Imprägniermittel, eine Spritz- und Pinselbeize Typ S 9900 der Fa. Zweihorn auf Wasser-Alkohol-Basis eingesetzt. Zur Durchführung des Versuches wurden eine Probe aus Kiefernholz mit den Abmessungen 4,5 cm x 4,5 cm (Holzquerschnitt) x 20 cm (Länge in Faserrichtung) in den Autoklaven eingesetzt. Anschließend wurde der Autoklav ca. 15 Minuten mit CO₂, das als Druckgas fungiert, bis zu einem Druck von 50 bar bei einer Temperatur von ca. 50 °C befüllt. Der eingestellte Druck wurde ca. 15 Minuten aufrechterhalten, um die Ausbildung des Schutzdruckes im Inneren des Holzes zu gewährleisten. In der darauffolgenden Phase des Imprägnierverfahrens wurde das flüssige Imprägniermittel mittels der in der Anlage integrierten Hochdruckpumpe in ca. 15 Minuten in den Autoklaven gefördert. Um einen Druckanstieg während der Zudosierung des Imprägniermediums zu vermeiden, wurde durch ein oben am Autoklaven angebrachtes Ventil die Gasphase reduziert. Im eigentlichen Imprägnierschritt des Verfahrens wurde der Druck im Autoklaven über einen Zeitraum von 120 Minuten auf 100 bar erhöht. Die Entspannung des Autoklaven auf Normaldruck wurde in 50 Minuten realisiert.In a further experiment, a commercial impregnating agent, a spray and brush stain type S 9900 from Zweihorn, based on water-alcohol, was used. To carry out the test, a sample of pine wood with the dimensions 4.5 cm x 4.5 cm (wood cross section) x 20 cm (length in the direction of the fibers) was used in the autoclave. The autoclave was then filled for about 15 minutes with CO ₂ , which acts as a compressed gas, up to a pressure of 50 bar at a temperature of about 50 ° C. The set pressure was maintained for about 15 minutes to ensure that the protective pressure developed inside the wood. In the subsequent phase of the impregnation process, the liquid impregnation agent was conveyed into the autoclave in about 15 minutes using the high-pressure pump integrated in the system. In order to avoid an increase in pressure during the metering of the impregnation medium, the gas phase was reduced by a valve attached to the top of the autoclave. In the actual impregnation step of the process, the pressure in the autoclave was increased to 100 bar over a period of 120 minutes. The autoclave was depressurized to normal pressure in 50 minutes.

Die nach dem Versuch aus dem Autoklaven entnommenen Holzproben waren nach der Behandlung unbeschädigt und bis auf wenige Stellen durchdringend imprägniert.The wood samples taken from the autoclave after the test were after the Treatment undamaged and impregnated to a few spots.

Beispiel 3Example 3

Dieser Versuch wurde mit Neozapon Rot 355, gelöst in Ethanol, und mit CO₂ als Druckgas durchgeführt. Dazu wurde Tannenholz mit den Abmessungen 4,5 cm x 4,5 cm (Holzquerschnitt) x 20 cm (Länge in Faserrichtung) in den Hochdruck-Rühr-Autoklaven eingebracht. Zu Beginn des Versuches wird das in den Autoklaven eingebrachte Holz mit dem Druckgas CO₂ beaufschlagt und innerhalb von ca. 15 Minuten ein Druck von 50 bar bei einer Temperatur von ca. 50 °C eingestellt. Anschließend wurde der Druck ca. 15 Minuten lang aufrechterhalten und somit der Aufbau eines Schutzdruckes im Holzinneren ermöglicht. Danach wurde das Färbemedium innerhalb von ca. 20 Minuten unter Beibehaltung des Druckes von 50 bar zugepumpt. Die isobare Zudosierung der Farbstofflösung wurde durch wiederholtes Ablassen von Gas durch ein oben am Autoklaven angebrachtes Ablaßventil bewerkstelligt. Anschließend wurde der Druck 2 Stunden lang mit einer Steigerungsrate von 25 bar/h auf 100 bar gesteigert. Nach erreichen des gewählten Maximaldrucks wurde innerhalb von 50 Minuten durch Ablassen der Flüssigkeit und des Gases auf Umgebungsdruck entspannt. This experiment was carried out with Neozapon Rot 355, dissolved in ethanol, and with CO ₂ as compressed gas. For this purpose, fir wood with the dimensions 4.5 cm x 4.5 cm (wood cross section) x 20 cm (length in the direction of the fiber) was introduced into the high-pressure stirred autoclave. At the start of the experiment, the wood introduced into the autoclave is pressurized with the compressed gas CO ₂ and a pressure of 50 bar at a temperature of about 50 ° C. is set within about 15 minutes. The pressure was then maintained for approx. 15 minutes, thus enabling a protective pressure to be built up inside the wood. The dyeing medium was then pumped in over the course of about 20 minutes while maintaining the pressure at 50 bar. Isobaric metering of the dye solution was accomplished by repeatedly venting gas through a drain valve attached to the top of the autoclave. The pressure was then increased to 100 bar at a rate of 25 bar / h for 2 hours. After reaching the selected maximum pressure, the pressure was released to ambient pressure within 50 minutes by releasing the liquid and gas.

Das eingesetzte Tannenholz war nach der Behandlung unbeschädigt und nahezu gleichmäßig durchgefärbt.The fir wood used was undamaged and almost even after the treatment colored.

Beispiel 4Example 4

2 Stücke Buchenholz mit einer Abmessung von 4,5 x 4,5 cm Querschnitt und einer Länge von 15 cm wurde mit Stickstoff auf einen Schutzdruck von 45 bar eingestellt. Dann wurde in Ethanol dispergiertes Nanosilikat (20% Nanosilikat, 80% Ethanol) zugeführt und der Druck wurde schrittweise auf 70 bar erhöht. Die Drucksteigerung betrug 5 bar je 5 Minuten. Die Entspannung auf Umgebungsdruck erfolgte in 10 Minuten. Es wurde eine Beladung mit ca. 50% Nanosilikaten erreicht, bezogen auf die eingesetzte Holzsubstanz.2 pieces of beech wood with a dimension of 4.5 x 4.5 cm cross section and one The length of 15 cm was adjusted to a protective pressure of 45 bar with nitrogen. Then, nanosilicate (20% nanosilicate, 80% ethanol) dispersed in ethanol was added and the pressure was gradually increased to 70 bar. The pressure increase was 5 bar for 5 minutes. The relaxation to ambient pressure took place in 10 minutes. A loading with approx. 50% nanosilicate was achieved, based on the one used Wood substance.

Bei der zweiten Probe kam es infolge des Vakuumtrocknens zu einem Auskristallisieren der Nanosilikate auf der Oberfläche des Buchenholzes.The second sample crystallized out due to vacuum drying of the nanosilicates on the surface of the beech wood.

Beispiel 4 zeigt, das Holz mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens über flüssige Tränkmedien auch mit Feststoffen imprägniert werden kann, sofern diese angemessene Abmessungen haben. Das Einbringen von Nanosilikaten härtet das Holz z. B. gegenüber Insektenbefall und es hydrophobiert das Holz. Eine Imprägnierung mit CO₂ führt zu einer Ausfällung von Nanosilikaten, überraschenderweise funktioniert die Imprägnierung gut, wenn Stickstoff eingesetzt wird. Example 4 shows that wood can also be impregnated with solids by means of the method according to the invention via liquid impregnation media, provided that these have appropriate dimensions. The introduction of nanosilicates hardens the wood e.g. B. against insect infestation and it hydrophobicizes the wood. Impregnation with CO ₂ leads to the precipitation of nanosilicates. Surprisingly, the impregnation works well when nitrogen is used.

Literaturverzeichnisbibliography

BELLMANN, H. (1968): Pretreatment of wood for pressure impregnation. Journal of the Institute of Wood Science 20, 54-62BELLMANN, H. (1968): Pretreatment of wood for pressure impregnation. Journal of the Institute of Wood Science 20, 54-62

DALE, F.A. (1960): First commercial high-pressure plant starts production. Forest Products Newsletter Nr. 265, CSIRO, MelbourneDALE, F.A. (1960): First commercial high-pressure plant starts production. Forest Products Newsletter No. 265, CSIRO, Melbourne

DE OS 4202320 (1992): D. Knittel, W. Saus, R. Benken, H.-J. Buschmann und Schollmeyer E. (Knittel, D.; Saus, W.; Benken, R.; Buschmann, H.-J.; Schollmeyer E.), Verfahren zum Imprägnieren von Substraten.DE OS 4202320 (1992): D. Knittel, W. Saus, R. Benken, H.-J. Buschmann and Schollmeyer E. (Knittel, D .; Saus, W .; Benken, R .; Buschmann, H.-J .; Schollmeyer E.), Process for impregnating substrates.

DE OS 10036566 (2000): A. Dürkop (Baur, Gaebel GmbH, 50986 Köln), Imprägniermedium für Holz.DE OS 10036566 (2000): A. Dürkop (Baur, Gaebel GmbH, 50986 Cologne), impregnation medium for wood.

DE OS 10041003 (2000): J. Heidlas, Z. Zhang, K. Stork, J. Wiesmüller, M. Ober und J. Obersteiner (SKW Trostberg AG,83308 Trostberg), Verfahren zum Imprägnieren einer Trägermatrix mit festen und/oder flüssigen Verbindungen mit Hilfe komprimierter Gase und so imprägnierte Stoffe.DE OS 10041003 (2000): J. Heidlas, Z. Zhang, K. Stork, J. Wiesmüller, M. Ober and J. Obersteiner (SKW Trostberg AG, 83308 Trostberg), impregnation process a carrier matrix with solid and / or liquid compounds with the help compressed gases and impregnated substances.

DIN EN 350-2:1994-10: Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten - Natürliche Dauerhaftigkeit von Vollholz - Teil 2: Leitfaden für die natürliche Dauerhaftigkeit und Tränkbarkeit von ausgewählten Holzarten von besonderer Bedeutung in Europa.DIN EN 350-2: 1994-10: Durability of wood and wood products - natural Durability of solid wood - Part 2: Guide to natural durability and impregnability of selected types of wood of particular importance in Europe.

ELLWOOD, E.L. (1956): Progress Report Nr. 1, 8 pp, CSIRO, Div. of For. Prod., MelbourneELLWOOD, E.L. (1956): Progress Report No. 1, 8 pp, CSIRO, Div. of For. Prod., Melbourne

PHILLIPS, E.W. (1933): Movement of the Pit Membrane in coniferous woods, with special reference to preservative treatment. Forestry 7, 109-120PHILLIPS, E.W. (1933): Movement of the Pit Membrane in coniferous woods, with special reference to preservative treatment. Forestry 7, 109-120

SIAU, J. F. (1970): Pressure impregnation of refractory woods. Wood Science, 3, 1, 1-7SIAU, J.F. (1970): Pressure impregnation of refractory woods. Wood Science, 3, 1, 1-7

TAMBLYN, N. (1953): Problems of rail sleeper preservation in Australia II. Forest Products Newsletter Nr. 194, Commonwealth Scientific and Industrial Organisation (CSIRO), MelbourneTAMBLYN, N. (1953): Problems of rail sleeper preservation in Australia II. Forest Products Newsletter No. 194, Commonwealth Scientific and Industrial Organization (CSIRO), Melbourne

WO 00/27547 (1999): O. Henriksen (FLS Miljo A/S, DK-2500 Valby), A method of performing an impregnating or extracting treatment on a resin-containing wood substrate.WO 00/27547 (1999): O. Henriksen (FLS Miljo A / S, DK-2500 Valby), A method of performing an impregnating or extracting treatment on a resin-containing wood substrates.

WO 00/27601(1999):O. Henriksen (FLS Miljo A/S, DK-2500 Valby), A method of performing an impregnating or extracting treatment on a resin-containing wood substrateWO 00/27601 (1999): O. Henriksen (FLS Miljo A / S, DK-2500 Valby), A method of performing an impregnating or extracting treatment on a resin-containing wood substrates

WO 01/53050 (2001): M. H. Schneider (Woodtech Inc., Fredericton, New Brunswick E3A 7J3 (CA)), Wood Impregnation.WO 01/53050 (2001): M.H. Schneider (Woodtech Inc., Fredericton, New Brunswick E3A 7J3 (CA)), Wood Impregnation.

Claims (13)

Verfahren zum Imprägnieren eines Feststoffs mit einem flüssigen Imprägniermedium mit den Schritten Einbringen des Feststoffs in einen Autoklaven, Einleiten eines Gases bis zu einem vorgegebenen Druck, Einstellen des Druckausgleichs im Feststoff auf einen vorgegebenen Schutzdruck Zuführen eines flüssigen Imprägniermediums, Steigern des Drucks im Autoklaven über den vorgegebenen Schutzdruck hinaus zum Einbringen des Imprägniermediums in den Feststoff und Verringern des Drucks im Autoklaven bis zum Umgebungsdruck. Method for impregnating a solid with a liquid impregnation medium, comprising the steps Placing the solid in an autoclave, Introducing a gas up to a predetermined pressure, Setting the pressure compensation in the solid to a predetermined protective pressure Supplying a liquid impregnation medium, Increasing the pressure in the autoclave beyond the specified protective pressure to introduce the impregnation medium into the solid and Reduce the pressure in the autoclave to ambient pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Autoklaven beim Zuführen des flüssigen Imprägniermediums steigt.A method according to claim 1, characterized in that the pressure in the autoclave increases when the liquid impregnation medium is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen des Imprägniermediums eine Verweilphase anschließt, in der der zu imprägnierende Feststoff entweder unter unveränderten Bedingungen im Autoklaven verbleibt oder in der der zu imprägnierende Feststoff Phasen wechselnden Drucks unterzogen wird.A method according to claim 1, characterized in that after the introduction of the impregnation medium, there is a dwell phase in which the solid to be impregnated either remains in the autoclave under unchanged conditions or in which the solid to be impregnated is subjected to phases of changing pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gas verwendet wird, dessen kritischer Punkt bei einem Druck zwischen 20 bar und 150 bar sowie einer Temperatur zwischen 20 °C und 150 °C liegt.A method according to claim 1, characterized in that a gas is used, the critical point is at a pressure between 20 bar and 150 bar and a temperature between 20 ° C and 150 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gas verwendet wird, dass die Viskosität des Imprägniermediums herabsetzt, vorzugsweise Kohlendioxid oder Stickstoff.A method according to claim 1, characterized in that a gas is used that lowers the viscosity of the impregnation medium, preferably carbon dioxide or nitrogen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Druck im Autoklaven vor dem Zuführen des flüssigen Imprägniermediums zwischen 15 und 100 bar liegt. A method according to claim 1, characterized in that the predetermined pressure in the autoclave before the supply of the liquid impregnation medium is between 15 and 100 bar. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim oder nach dem Zuführen des Imprägniermediums der Druck über den vorgegebenen Schutzdruck hinaus gesteigert wird um einem Betrag von 30 bar bis zu 200 bar.A method according to claim 1, characterized in that during or after the supply of the impregnation medium, the pressure is increased beyond the predetermined protective pressure by an amount from 30 bar to 200 bar. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck zum Einbringen des Imprägniermediums mit einer Steigerungsrate von 5 bar/Stunde bis zu 150 bar/Stunde über den vorgegebenen Schutzdruck hinaus gesteigert wird.A method according to claim 1, characterized in that the pressure for introducing the impregnation medium is increased at a rate of increase from 5 bar / hour to 150 bar / hour above the predetermined protective pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige oder feste Feststoffe imprägniert werden, die von einem komprimierten Gas durchdringbar sind, insbesondere Holz und Holzwerkstoffe, keramische, mineralische, natürliche oder synthetische Feststoffe.A method according to claim 1, characterized in that liquid or solid solids are impregnated, which can be penetrated by a compressed gas, in particular wood and wood materials, ceramic, mineral, natural or synthetic solids. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Imprägniermedium mindestens eine Substanz enthält, die die biologischen, chemischen oder physikalischen oder sonstige Eigenschaften des Feststoffs verbessert.A method according to claim 1, characterized in that the liquid impregnation medium contains at least one substance which improves the biological, chemical or physical or other properties of the solid. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel, in welchem das Imprägniermittel gelöst ist, eine höhere Lösekraft gegenüber dem Imprägniermittel besitzt als das Gas in seinem gasförmigen oder super fluiden Zustand das zum Aufbau des Schutzdruckes eingesetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the solvent in which the impregnating agent is dissolved has a higher dissolving power compared to the impregnating agent than the gas in its gaseous or super fluid state which is used to build up the protective pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Imprägniermedium Feststoffe enthält, insbesondere Nanosilikate.A method according to claim 1, characterized in that the liquid impregnation medium contains solids, in particular nanosilicates. Feststoff, imprägniert nach dem Verfahren gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11.Solid, impregnated by the method according to at least one of the aforementioned Claims 1 to 11.

Images