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Dokumentenidentifikation DE4205953B4 03.08.2006
Titel Verfahren zur Sanierung von Fäulnisherden und Verletzungen der Rinde von Laub- und Nadelgehölzen
Anmelder Huhn, Horst, Dipl.-Chem. Dr., 58455 Witten, DE
Erfinder Huhn, Horst, Dipl.-Chem. Dr., 58455 Witten, DE
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Anmeldedatum 27.02.1992
DE-Aktenzeichen 4205953
Offenlegungstag 02.09.1993
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2006
IPC-Hauptklasse B27K 3/34(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A01N 3/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A01G 13/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Sanierung von Fäulnisherden und Verletzungen der Rinde von stoffwechselaktiven Laub- und Nadelgehölzen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die wirksame Baumsanierung bei Fäulnisbefall gewinnt wachsende Bedeutung angesichts des über weite Gebiete beobachtbaren Rückganges der biologischen Widerstandskraft des Baumbestandes.

Fäulnisschäden, die nicht frühzeitig saniert werden können, führen häufig zu empfindlichen Verlusten in der Forstwirtschaft und im Obstanbau, da Bäume oft auf der Höhe ihrer Ertragskraft als Nutzholzlieferant oder Obstlieferant betroffen sind. Verzögertes Wachstum, reduzierter Fruchtertrag, erhöhter Windbruchanteil und Reduzierung der ökologischen Funktion bis zum Totalausfall oder unerwünschte Veränderungen einer Parklandschaft können als Folgeschäden auftreten. In jedem Falle treten unwiederbringliche Zeitverluste in der Ertragsentwicklung eines forstwirtschaftlich oder zur Fruchterzeugung genutzten Baumbestandes ein, weil nachwachsende Ersatzbäume, im Vergleich zu anderen Wirtschaftsgütern, sehr lange Zeiträume bis zum Erreichen der Ertragsschwelle benötigen. Auch aus Aspekten des Landschaftsschutzes und Denkmalschutzes ist es oft nötig, Fäulnisschäden an entsprechenden Naturdenkmälern zu behandeln. Hohe volkswirtschaftliche Verluste entstehen auch durch Fäulnisprozesse an nicht mehr stoffwechselaktivem Holz.

Die bislang verwendeten Verfahren zur Sanierung von Baumschäden sind zeit- und kostenintensiv, da zunächst eine sehr intensive Reinigung der Fäulnisstellen durchzuführen ist, gefolgt von aufwendigen Konservierungsverfahren.

Die DE 1 954 367 A beschreibt eine Behandlung von Holz zur Erhöhung ihrer Formbeständigkeit gegenüber Feuchtigkeit. Dabei wird das Holz mit einer Lösung eines Polyisocyanats und eines Derivats eines Diisocyanats aus dimerisierten Fettsäuren und bestimmten Dialdiminen oder Diketiminen in einem geeigneten Lösungsmittel imprägniert.

Die DE 2 007 591 A lehrt ein Verfahren zur Tränkung von Holz mit aushärtbaren Kunststoffen im flüssigen Zustand, insbesondere Polyurethangießharz, dem als Härter Isocyanat in mikroverkapseltem Zustand zugesetzt ist.

Aus der DE 2 421 446 8 ist ein Verfahren zur Dimensionsstabilisierung von Holz und Holzprodukten bekannt, bei dem in mit Polyalkylenglykol getränktem Holz ein dampfförmiges Isocyanat eingebracht wird. Dieses diffundiert in das Holz und bildet mit dem in den Holzzellwänden enthaltenen Polyalkylenglykol ein wasserunlösliches Reaktionsprodukt.

Die DE 2 059 625 A lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffholz, wobei das Holz mit Polyurethanausgangsstoffen als schwache Lösungen in langsam verdunstenden Lösungsmitteln getränkt wird.

Die WO 87/02548 A1 beschreibt die Verwendung von lichtbeständigen, feuchtigkeitshärtenden Ein- und Zweikomponenten-Polyurethanharzlacken als Baumlack zur Schnitt- und Schadflächenversiegelung an Bäumen, die unter der Versiegelungsfläche eine natürliche Schutzholzbildung zulassen.

Die US 3,286,400 A stellt Mittel und Verfahren zur Behandlung von durch Schädlinge befallene Bäumen bereit. Dabei wird die Schadstelle zunächst aufgebohrt und mit einem flüssigen Schaum aus bakteriziden, fungiziden und insektiziden Substanzen gespült. Anschließend wird die betroffene Stelle mit einem Kunststoffschaum versiegelt.

In der DE 1 965 717 A wird der Einsatz von Kunstharzlösungen bzw. feuchtigkeitshärtenden Kunstharzen zum Stillen bzw. Stoppen des Saftflusses bei durch künstliche oder natürliche Einwirkung gewebeverletzten Pflanzen, insbesondere von Bäumen und Sträuchern beschrieben.

Die DE 1 267 409 A lehrt ein Verfahren zum Imprägnieren von Holz zwecks Verbesserung seiner räumlichen Stabilität und zum Schutz gegen Insekten, Fungi und Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz mit Ethylen-, Propylen- oder Butylenoxid in gasförmigem, flüssigem oder gelöstem Zustand imprägniert und in situ eine Polymerisation des Alkylenoxids mit dem Wassergehalt des Holzes und/oder anderen im Holz vorhandenen Stoffen bewirkt.

Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem ist ein Verfahren bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und in einfacher und kostengünstiger Weise erlaubt, Fäulnisschäden in Baumbeständen jedweder Art zu sanieren und dabei zuverlässig den Baum vor Folgeschäden der Fäulnisbildung zu bewahren.

Erfindungsgemäß gelöst wird dieses Problem durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass Baumwunden, die entweder frisch sind oder bereits Sekundärschäden, wie Fäulnis etc., aufweisen, mittels eines in situ erzeugten polymeren Wundverschlusses saniert werden können. Entscheidend dabei ist, dass das Polymere sich aus Monomeren bildet, die am Ort der Verletzung oder des Fäulnisherdes aufgebracht werden und danach zu einem Polymeren reagieren. Während der Polymerisationsreaktion treten die Monomeren mit funktionellen Gruppen der Gehölzsubstanz in Form dauerhafter Bindung in Wechselwirkung. Dies können sowohl kovalente wie auch ionische Bindungen oder Wechselwirkungen sein. Bevorzugt werden kovalente Bindungen zwischen den Monomereinheiten, die das Polymer aufbauen, und der Gehölzsubstanz.

Als bevorzugte Wundverschlüsse der erfindungsgemäßen Art haben sich Polyaddukte von polyfunktionellen Monomeren erwiesen. Als geeignete Monomerklasse kommen Polyisocyanate und polyfunktionelle Alkohole in Betracht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Monomere separat, gleichzeitig oder nacheinander, entweder in konzentrierter Form oder aus einem geeigneten Lösungsmittel heraus, aufgetragen. Erwärmung der auf der verletzten Gehölzwand aufgetragenen Monomerenmischung kann gegebenenfalls die Reaktion beschleunigen. Zur Beschleunigung der Polymerisationsreaktion in anderer Weise können aber auch andere in der entsprechenden Polymerchemie an sich bekannte Reaktionsbeschleuniger eingesetzt werden.

Insbesondere bei der Behandlung von Fäulnisherden, die bereits in das Gehölz eingedrungen sind, kann es vorteilhaft sein, dass Polymere verwendet werden, die bei der Polymerisation eine Volumenvergrößerung erfahren. Vorteilhafterweise wird dadurch ein Ausfüllen von Holzräumen, die durch die Fäulnisprozesse bedingten Materialverluste auftreten, erzielt. So reagieren beispielsweise Isocyanate mit Spuren von Wasser an der verletzten Gehölzwand oder durch Einwirkung von Luftfeuchtigkeit unter CO2-Abspaltung, welches zur Aufschäumung des Reaktionsgemisches führt, bis hin zum vollständigen Ausfüllen der durch die Fäulnis entstandenen Höhlen im betroffenen Gehölz. Das CO2 entsteht bei der partiellen Hydrolyse der Isocyanatkomponente.

Als besonders geeignete Polyisocyanatkomponenten haben sich die folgenden Diisocyanate erwiesen: 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat (TDI), 4,4'-Methylendi(phenylisocyanat) (MDI), 1,6-Hexanmethylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat (IPDI) etc. Es können aber auch niedermolekulare Diamine Verwendung finden. Dabei entstehen dann mit der Isocyanatkomponente entsprechende Harnstoffderivate. Es kann sich auch zur Kontrolle der Polymerisationsreaktion als günstig erweisen, solche Monomeren zu verwenden, die in ihrer Reaktionsfähigkeit eingeschränkt sind. Dies kann zum Beispiel bei der Verwendung von Isocyanaten durch sogenannte gekappte Isocyanate erfolgen. Aus den gekappten Isocyanaten entsteht im Verlauf der Reaktion, beispielsweise durch Erwärmung, durch Abspaltung der Blockierungsgruppen erst das eigentliche reaktive Monomere, das dann mit den vorhandenen Polyolen zu einem Polymeren reagiert.

Neben den genannten Diisocyanatdiol-Systemen in beliebiger Kombination können auch andere, insbesondere handelsübliche Abmischungen verwendet werden. In Betracht kommen auch konfektionierte sogenannte Montageschäume, die Isocyanate und Polyole in bestimmten Zubereitungen enthalten, die bei Auftragen durch Druckentlastung zur Reaktion gebracht werden. Die Druckentlastung nach dem Aufsprühen aus einer Sprühdose führt zur Freisetzung der Monomeren und zu deren Reaktion.

Die Verwendung von Isocyanaten und Polyolen ist besonders vorteilhaft, da wahrscheinlich die Isocyanatkomponente auf Mikroorganismen, die mitverantwortlich für die Fäulnisprozesse sind, toxisch wirkt. Insofern haben sich z. B. die Diisocyanatpolyol-Systeme als keimtötend herausgestellt. Neben einer Desinfizierung der befallenen Stellen des Gehölzes wird durch die Polymerisation die betroffene Stelle mit einem Polymeren, das zudem durch die genannte Wechselwirkung mit der Gehölzwand fest verankert wird, vor weiteren schädlichen Umwelteinflüssen dauerhaft geschützt. Der Polyurethanschaum, der durch die Verwendung des Systems Isocyanat/Polyol entsteht, ist luftundurchlässig, so dass eventuell nicht direkt durch die Einwirkung der Monomeren abgetötete aerobe Mikroorganismen, die den Fäulnisprozess bewirken, sich nicht weiter ausbreiten können und absterben.

Funktionelle Gruppen der Zellulose- und Ligninbestandteile des Holzes sind in der Lage, mit den polyfunktionellen Monomeren kovalente Bindungen einzugehen und somit für eine dauerhafte Fixierung des Polymerpfropfens in der Wunde zu sorgen. Die besonders geeigneten Diisocanat/Polyol-Systeme sind zwar toxisch für die am Fäulnisprozess beteiligten Mikroorganismen, schädigen jedoch das betroffene Gehölz nicht.

An den folgenden Fallbeispielen wird die Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Sanierung insbesondere von lebenden Gehölzen näher erläutert.

Beispiel 1

Am Stamm eines etwa 15-jährigen Apfelbaumes war eine vierfache Umveredelung durch Pfropfung in den Spalt durchgeführt worden. Die vier Edelreise entwickelten sich kräftig, aber im Zentrum des Stammes, wo die zur Veredelung angebrachte Spalte zusammenlief, bildete sich ein so tiefer Fäulnisherd, dass mit baldigem Totalverlust des Baumes gerechnet werden musste, sofern nicht Sanierungsmaßnahmen einleitet wurden. Der Fäulnisherd wurde grob gereinigt und mit handelsüblichem Polyurethanmontageschaum gefüllt und durch in situ Polyaddition von Diisocyanaten und Polyolen unter gleichzeitiger Verschäumung durch abgespaltenes CO2 und durch Treibgasfreisetzung bei Druckentlastung, bzw. durch Änderung des Lösungsvermögens, beim Übergang der Reaktionsmischung in das fertige Polyurethan behandelt. Nach dieser zum damaligen Zeitpunkt mehr als 17 Jahre zurückliegenden Operation hat sich die Veredelung kräftig und völlig normal entwickelt, ohne jeden Hinweis auf eine irgendwie geartete Unverträglichkeit von weiterwachsender Holzsubstanz und den am Fäulnisherd aufgepfropften Polyurethanschaum.

Der Polyurethanpfropfen ist im wesentlichen nach mehr als 17 Jahren unverändert geblieben. Lediglich in einer wenige Millimeter dicken Oberflächenzone ist eine mäßige Versprödung, wahrscheinlich durch UV-Licht-Einfluss, eingetreten. Ein leichter grüner Belag, der sich stellenweise auf dem Schaumkörper im Laufe der Jahre zusammen mit dem Staubeintrag gebildet hat, deutet die gute Verträglichkeit pflanzlicher Entwicklung im Kontakt mit dem fertigen Polyurethan an und zwar ganz im Gegensatz zur keimtötenden Wirkung der äußerst aktiven Isocyanatkomponente vor der Polyaddition an das Polyol unter Bildung des nahezu inerten Polyurethans. Ebenso heftig wie die Reaktion des unverbrauchten Isocyanates mit den OH-Gruppen des Polyols dürfte die Reaktion mit den OH-Gruppen der Zellulose und den Coniferylalkoholeinheiten des Lignins aber auch mit den OH-Gruppen und NH-Gruppen in der Körpersubstanz holzzerstörender Mikroorganismen erfolgen. Damit kann einerseits die feste chemische Kopplung des Polyurethans an die Holzsubstanz, andererseits eine äußerst effektive Zerstörung holzzerstörender Mikroorganismen, unter anderem auch Pilze, bewirkt werden, was den hier demonstrierten einzigartigen Langzeitschutz erklären könnte.

Ein weiteres Beispiel wird im folgenden erläutert.

Beispiel 2

Von der Ansatzstelle eines abgebrochenen Astes ausgehend hatte sich in einem Haupttrieb einer etwa 100-jährigen Birke eine tief in das Innere des Haupttriebes reichende Fäulnishöhle gebildet. Da die in etwa 7 m Höhe gelegene Schadensstelle nur schwer erreichbar war, wurde nur der manuell erreichbare, relativ kleine obere Teil des durchfaulten Materials aus der Höhle entfernt und mit Montageschaum bis zum reichlichen Überquellen des expandierenden Schaumes verschlossen. Der sich bildende Pfropfen bestand aus Polyurethan. Der dichte Verschluss der Fäulnishöhle wurde in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, durch in situ Polyaddition von Diisocyanaten vom Typ des 4,4'-Diphenylmethan-Diisocyanats an Polyole und gleichzeitige in situ Verschäumung des entstehenden Polyurethans durch Bildung eines geschlossenporigen, luftundurchlässigen Schaumpfropfens hergestellt.

Nach über 10 Jahren nach der Behandlung wurde die zugeschäumte Schadensstelle abgetrennt. Dadurch ergab sich die Gelegenheit, durch Zerlegung des behandelten Bereiches, die Auswirkungen des Luftabschlusses nach 10 Vegetationsperioden im Längsschnitt zu beurteilen.

Beim Vergleich mit unbehandelten Fäulnishöhlen zeigte sich, dass im unbehandelten Falle eine dramatische Zerstörung der Holzsubstanz eingetreten war, die sich anscheinend vom Zentrum aus entlang von etwa radial nach außen verlaufenden Ritzen ausgebreitet hatte. Im Falle der durch den expandierenden luftundurchlässigen PU-Schaumpfropfen dicht verschlossenen Fäulnishöhle war hingegen eine sehr deutlich ausgeprägte ausgrenzende Einkapselung des Faulmaterials eingetreten. Es zeigte sich, dass in einem Teil der Höhle, insbesondere in der Nähe der durch den Polyurethanpfropfen verschlossenen Höhlenöffnung, ein ausgeprägtes cambiales Neuwachstum des Holzes in Richtung zum Innenraum der Höhle eingesetzt hatte. Durch zeitliche Extrapolation der erkennbaren Wachstumstendenz lässt sich der Schluss ziehen, dass im Verlaufe weiterer Vegetationsperioden eine vollständige Einkapselung des Fäulnisherdes durch gesundes Holz eingetreten wäre.

Mithin zeigt sich, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Sanierung von mit Fäulnis befallenem Holz in kostengünstiger und einfacher Weise möglich ist. Dabei wird nicht nur die Progredienz der Fäulnis gestoppt, sondern aufgrund heilender Prozesse werden ausgehend von lebendem Holz sogar die Fäulnisherde eingekapselt, was zur vollständigen Genesung des befallenen Baumes führen kann. Es wird also ein allgemein anwendbares, einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Sanierung und Konservierung bereits angegriffener stoffwechselaktiver Laub- und Nadelgehölzer bereitgestellt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Sanierung von Fäulnisherden und Verletzungen der Rinde von stoffwechselaktiven Laub- und Nadelgehölzen mit einem einen Wundverschluss bildenden Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Wunde mit einem in situ aus Monomeren erzeugten Polymeren behandelt wird, wobei der so erhältliche Wundverschluss mit funktionellen Gruppen der Gehölzsubstanz in Form einer dauerhaften Bindung in Wechselwirkung tritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere Wundverschluss durch eine Polyaddition von polyfunktionellen Monomeren erreicht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als den polymeren Wundverschluss bildende Monomere Polyisocyanate und polyfunktionelle Alkohole eingesetzt werden.
  4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere separat, gleichzeitig oder nacheinander entweder in konzentrierter Form oder aus Lösungsmitteln aufgetragen werden.
  5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Polymerisation der Monomeren durch partielle Zersetzung mindestens eines der Monomeren das Volumen der Mischung vergrößert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Reaktionsmischung durch Abspaltung von CO2 durch partielle Hydrolyse des Polyisocyanatmonomeren vergrößert wird.
  7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Diisocyanate, bifunktionelle Alkohole und/oder bifunktionelle Amine eingesetzt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Isocyanate blockierte Diisocyanate eingesetzt werden.
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