Tränkkonservierung von Objekten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konservieren von Objekten aus Stein oder Holz durch Ausfüllen der inneren Hohlräume des Objekts mit einer erhärtbaren Tränkflüssigkeit, wobei das Objekt während des Tränkens von einer Folie umhüllt ist.

Es ist bekannt, ein zu konservierendes Objekt aus Stein in einem mit der Tränkflüssigkeit gefüllten Tränkbehälter zu stellen und durch abwechselnd ausgeübten Unterdruck und überdruck für ein Eindringen der Tränkflüssigkeit und ein Ausgasen zu sorgen. Hierbei muss das zu tränkende Objekt während der Druckphase vollkommen mit der Tränkflüssigkeit umschlossen sein. Würde das nicht der Fall sein, würde an der nicht überdeckten Stelle das Druckmedium - in der Regel Luft - in das Objekt eindringen und die bereits eingedrungene Tränkflüssigkeit unkontrolliert aus dem Kapillarsystem herausdrücken. Die vollkommene überdeckung der in den Tränkbehälter eingelegten Objekte mit Tränkflüssigkeit erfordert einen sehr hohen Materialeinsatz an Tränkflüssigkeit, von dem nur ein kleiner Teil in die Objekte eingebracht wird. Der Rest der Tränkflüssigkeit stellt für die einzelne Tränkung .Abfall" dar und muss entsorgt werden, wenn nicht durch eine entsprechende Lagerstabilität und Aufbereitung eine Wiederverwendung für weitere Tränkvorgänge möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art den Bedarf an Tränkflüssigkeit so zu reduzieren, dass das Verhältnis

Mitteleinsatz zu tatsächlichem Tränkmittelbedarf in einer wirtschaftlich vertretbaren und umweltverträglichen Größenordnung liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass: a) das Objekt getrocknet wird, b) das Objekt allseitig mit einer Folie umschlossen wird, c) das Objekt in einen Behälter eingebracht wird, d) der Behälter mit einem fließfähigen Füllmaterial zur Ausübung eines Druckes auf die Folienaußenseite gefüllt wird, e) der oberste Folienbereich geöffnet wird, f) der Behälter in einen Autoclaven eingebracht wird, g) durch die obere Folienöffnung die Tränkflüssigkeit eingefüllt wird, h) im Autoclaven wechselnde Drücke auf das mit Folie und

Tränkflüssigkeit umgebene Objekt ausgeübt werden, hierbei wechselnd zwischen Unterdruck, Normal- und überdruck i) nach dem vollständigen Tränken des Objekts das Objekt entnommen wird, j) die Tränkflüssigkeit im Objekt ausgehärtet wird.

Durch diesen Ablauf wird der Hohlraum zwischen den Objekten und der Behälterwandung so stark reduziert, dass nur ca. 125 bis 150 % der tatsächlich benötigten Menge an Tränkflüssigkeit benötigt werden.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, die Vakuum-Druck- Volltränkung im Vollbad auch für die durch Hydrolyse und Polykondensation ausreagierende Mittel zu realisieren. Es wird eine Kieselsäureester-Volltränkung erreicht, wie sie bisher bei der bekannten Kieselsäureester-Festigung nur - unkontrolliert - im oberflächennahen Bereich erzielt wurde. Es wird eine gleichmäßige, kontrollierte und alle Kapillaren erreichende Tränkung und Festigung erreicht, so dass das Risiko einer Schalenbildung nicht auftreten kann.

Da diese Kieselsäureester-Volltränkung bis in den Kern des Objektes reicht, ist es unproblematisch, durch Zugabe eines Silans eine bis in den Kern reichende Hydrophobierung durchzuführen, so dass eine Wasseraufnahme unterbunden

wird. Bei einer durchgehenden Hydrophobierung ist das Risiko ausgeschaltet, das bei der nur die Oberfläche erreichenden Anwendung von Hydrophobierungsmitteln beachtet werden muss.

Diese Volltränkung kommt auch für solche Tränkungsmittel infrage, die nicht durch Hydrolyse und Polykondensation reagieren, sondern als lösemittelhaltige Tränklösungen nur den physikalischen Prozess des Verdampfens des Lösungsmittels haben und dadurch der zwischen 5 und 35 % liegende Polymeranteil als in der Regel einen Film bildender Festkörpergehalt in den Kapillaren verbleibt (Lacksystem). Diese Lacksysteme (als Beispiel seien genannt Paraloid, Motema finish, Kieselsole) haben den Nachteil, dass sie aufgrund der sehr unterschiedlichen Teilchengrößen - die Lösungsmittel liegen im Bereich 0,5 bis 1 nm, die Feststoffgehalte der angesprochenen „Lacksysteme" bei 10 bis 1.000 nm - sich beim Eindringen in das Kapillarsystem entmischen. Dieses Entmischen, - Chromatographie-Effekt - wird bei der erfindungsgemäßen alternierenden Unterdruck-Druck-Tränkung wesentlich reduziert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Das vorher im Sinne der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 024 335.8 getrocknete zu tränkende Objekt insbesondere aus Stein oder Holz wird in eine dicht schließende Folie eingeschweißt. Um ein gutes Anliegen der Folie an die Oberfläche des Objektes zu erreichen, wird ggf. innerhalb der Folie bzw. des Folienraums ein Unterdruck erzeugt, so dass sich die Folie eng an die Oberfläche des Objekts anlegt. Das so in Folie verpackte Objekt wird in einen stabilen Tränkbehälter meist mit weiteren Objekten eingelegt. Der Zwischenraum zwischen der Tränkbehälterwandung und dem eingelegten Objekt und der Zwischenraum zu benachbarten Objekten wird mit einem Medium so ausgefüllt, dass die Folie mit geringem Druck, dem statischen Druck des Mediums, an das Objekt angedrückt wird, auch wenn innerhalb der Folie kein Unterdruck besteht. Dieses Medium kann eine Flüssigkeit - vorzugsweise Wasser -, ein rieselfähiger Sand, Glasperlen oder ein Gel sein. Vorzugsweise kommt ein Medium infrage,

das später leicht entfernt, insbesondere abgepumpt werden kann und bei Kontakt nicht zur Reaktion mit der Tränkflüssigkeit insbesondere mit dem Kieselsäureester kommt.

Bei den einzelnen eingelegten Objekten wird nunmehr die Folie im oberen Teil aufgeschnitten, so dass ein eng an die Gesteinsoberfläche anliegender Folienbehälter mit einem oben offenen Einfülltrichter entsteht. Der so vorbereitete Tränkbehälter wird mit dem oder den oben offenen und seitlich abgestützten Folienbehältern in eine Vakuum-Druckkammer (Autoclav) eingebracht. Dieser Autoclav hat mehrere, durch Anschlussflansche hindurchgeführte Zuleitungen, die außerhalb des Autoclaven separate Absperrventile besitzen. Jeder der einzelnen Folienbehälter wird mit einer dieser Zuleitungen verbunden. Der Autoclav wird geschlossen und mit Unterdruck beaufschlagt. Dieser Unterdruck hat die Aufgabe, die Kapillaren des getrockeneten Objekts nunmehr auch von Luft zu befreien. Der Zeitraum - vorzugsweise 1 bis 5 Stunden - für die Aufrechterhaltung des Unterdrucks richtet sich nach den vorher ermittelten Objektparametern, insbesondere nach der Permeabilität und nach der Größe der Objekte. Unter Aufrechterhaltung des Unterdrucks wird über die Zuleitungen jedem Folienbehälter von außen die Menge an Tränkflüssigkeit zugeführt, die für die vollkommene Durchtränkung des Objektes erforderlich ist, zuzüglich eines überschusses, der gewährleistet, dass der Flüssigkeitsspiegel während des weiteren Tränkungsvorgangs stets über der höchsten Stelle des zu tränkenden Objekts ist.

In dem Autoclav wird nunmehr ein überdruck aufgebaut, dessen Höhe und Haltezeit wiederum von den Objektparametern abhängt. Der Druck sollte mindestens 3 bar, vorzugsweise 6 bis 8 bar betragen. Die zu beanspruchende Bandbreite des überdrucks sollte ausreichend groß sein. Für Gesteine mit überwiegend Porenhaisdurchmessern > 5 μm reicht in der Regel ein überdruck von 2 - 3 bar aus, für Gesteine mit Porenhaisdurchmessern von überwiegend < 0,5 μm ist ein Mindestdruck von 5 bis 6 bar erforderlich. Höhere Drücke können gewählt werden, sind aber wirtschaftlich nicht immer sinnvoll und erfordern ab Drücken von 8 bar besondere Vorsichtsmaßnahmen aufgrund des Risikos der Selbstentzündung der Tränkflüssigkeit.

Um Luftblasen im Inneren des Gesteinsobjektes zu vermeiden, wird ein 2 bis 4maliger Unterdruck/überdruckzyklus durchgeführt, so dass die vollständige Durchtränkung des Gesteins gewährleistet ist. Nach der letzten Druckphase wird der Autoclav geöffnet, das Füllmaterial z.B. durch Absaugen entfernt, die Objekte entnommen und zum Ausreagieren des eingebrachten Tränkmittels einem für die Reaktion förderlichem Klima ausgesetzt.

Eine Variante der beschriebenen Art der Vakuum/Druck-Volltränkung besteht darin, dass die Tränkflüssigkeit bereits vor dem Verschließen des Autoclaven in die Folienbehälter eingefüllt wird, so dass auf die beschriebenen Zuleitungen und auf die Zuführung der Tränklösung verzichtet werden kann.

Eine weitere Variante der beschriebenen Unterdruck-/überdruck- Volltränkung besteht darin, dass der „Autoclav" vor Ort über einem in situ belassenen großen Objekt aufgebaut wird, wobei durch geeignete Abdichtung im Fußbereich sicherzustellen ist, dass die erforderlichen Vakuum- und Druckphasen aufgebaut werden können. Dieser Autoclav kann aus mehreren Ringen bestehen, deren Anzahl von der Höhe des Objektes abhängt.