DE1642173A1

DE1642173A1 - Herstellungsverfahren fuer Holz-Kunststoff-Kombinationen

Info

Publication number: DE1642173A1
Application number: DE19671642173
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl-Chem Dr Baeder; Hubert Koert
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1967-06-20
Filing date: 1967-06-20
Publication date: 1971-06-09
Also published as: US3597262A; ES353477A1; SE336659B; FR1562607A; AT285149B; GB1188751A

Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER Frankfurt am Main» Weissfrauenstrasse 9

Herstellungsverfahren für Holz-Kunststoff-Kombinationen

Durch Imprägnieren von Holz mit polymerisierbaren organischen Substanzen, vorzugsweise flüssigen Produkten, und Härtung dieser Substanzen ,im Holz erhält man Produkte, die gegenüber normalem Holz eine Reihe wesentlicher Vorteile besitzen und unter der Bezeichnung "Holz-Kunststoff-Kombinationen" bekannt ™ geworden sind. So kann, je nach Holzart und verwendetem Kunststoff, die Härte bis zu 900 % gegenüber dem natürlichen itolz gesteigert werden. Die mechanische Festigkeit, wie Druck-, Zug-, Biege- und Abriebfestigkeit, lässt sich ebenfalls um ein Vielfaches verbessern. Holz-Kunststoff-Kombinationen besitzen eine bedeutend höhere Wasser-, Witterungs- und Fäulnisbeständigkeit. Auch Holz mit geringerer Festigkeit kann zur Her stellung dieser Produkte mit besonderen Eigenschaften verwendet werden. Ein besonderer Vorteil ist noch darin zu sehen, dass das Aussehen, die Faserung und Farbe des natürlichen Holzes erhalten bleiben. Darüber hinaus sind jedoch auch Einfärbungen möglich.

Die Aushärtung der Monomeren wird durch Behandlung mit Strahlen, insbesondere if- und Elektronenstrahlen, durchgeführt (Österr. Ciiemiker-Zeitung, 67, (1966), Seiten 3^9 bis 36i).

Es ist weiter eine Labormethode bekanntgeworden, nach der die Polymerisation unter Wärmezufuhr katalytisch ausgelöst wird. Es wird dem Monomeren zu diesem Zweck ein Polymerlsations-

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Startmittel, beispielsweise ein organisches Peroxyd oder eine Azoverbindung, zugesetzt (Holz-Zentralblatt Nr. 23 vom 22.2.1967).

Bei allen vorbekannten Verfahren treten bei den imprägnierten Teilen Bowohl bei einer Zwischenlagerung als auch bei der Aushärtung hohe Verdunstungsverluste an Monomeren auf, die, z.B. bei Methylmethacrylat, bis zu 90 io betragen können. In dem einen Falle geht man deshalb sq vor, dass man die imprägnierten Teile in Polyäthylensäcke einschweisst, was nicht nur sehr aufwendig, sondern auch sehr kostspielig ist. Diese Methode liefert ausserd-em keinen weitgehenden Schutz gegen Verdunstung.

Im anderen Falle wird so vorgegangen, daß die imprägnierten Teile in Aluminiumfolien verpackt und mit einem Plastikband verklebt werden. Diese Methode ist ebenfalls sehr aufwendig und bei unregelmäßig geformten oder großen Teilen überhaupt nicht durchführbar.

Bei der katalytischen Härtung bilden sich in beiden Fällen während der Polymerisation und insbesondere beim Erreichen der Spitzentemperatur an der Oberfläche des Holzes Verkrustungen, die nachträglich wieder abgebaut werden müssen. Hierdurch entstehen erhebliche Substanzverluste.

Es wurde nun gefunden, daß man Holz-Kunststoff-Kombinationen durch Füllen von Holz mit im wesentlichen aus flüssigen, polymerisierbaren organischen Verbindungen oder Gemischen solcher Verbindungen und gegebenenfalls darin gelösten Polymeren und gegebenenfalls darin gelösten Weichmachern und/ oder Polymerisationsbeschleunigern und/oder -initiatoren bzw. Härtern bestehenden Flüssigkeiten, unter Anwendung von Unterdruck und anschließender Aushärtung herstellen kann, wenn man die Oberfläche des gefüllten Holzes vor dem Aushärten mit einer wäßrigen oder alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösung einee an sich bekannten, hydrophile Gruppen aufweisenden, in den flüssigen, polymerisierbaren organischen Verbindungen unlöslichen Filmbildners, die gegebenenfalls ein Netzmittel enthält, behandelt.

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Nach diesem Verfahren gelingt es, hohe Verdunstungsverluste zu verhindern.

Als Filmbildner können Wasserglas, Cellulose und insbesondere lösliche Polyamide der Gruppe der Misch-, verzweigten und N-substituierten Polyamide und vorzugsweise Polyvinylalkohol verwendet werden. Die Filmbildner werden in Form von Lösungen., in Wasser, Wasser-Alkohol-Gemischen oder Alkoholen, eingesetzt. Zweckmässig ist es,'Lösungen mit einer Konzentration von mindestens etwa 2 Gew.-$ zu verwenden. ' ^.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass man das Holz dem Füllbad entnimmt, kurz abtropfen lässt und anschliessend im noch feuchten Zustand in ein Bad taucht, welches den Filmbildner enthält. Selbstverständlich können die Holzteile auch mit einer solchen Lösung besprüht werden. Oft ist es zweckmässig, der Lösung, insbesondere den wasserhaltigen Lösungen, geringe Mengen eines Netzmittels zuzusetzen. Bei der Verwendung der löslichen Polyamide empfiehlt es sich, Lösungen stabilisierender Substanzen, z.B. Aromaten oder Chlorkohlenwasserstoffe, zuzugeben. Bei sehr rauhen Holzoberflächen empfiehlt sich eine Wiederholung der Behandlung mit der Lösung. Nach einem kurzen Abtropfen können die Teile sofort in einer beliebigen Weise ausgehärtet werden. Es ist aber auch möglich, die Teile ohne weitere Massnahmen zwischenzulagern.

Bei dieser Behandlung bildet sich nach dem Verdunsten des Lösungsmittels ein gleichmässiger Film um das gefüllte Holzteil. In manchen Fällen ist es günstig, wenn sich dieser Film abtrennen lässt. Die als Filmbildner verwendbaren Stoffe sind vielfach als sogenannte Trennmittel in Verwendung. Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens liegt jedoch keine Trennmittelwirkung vor. Der gebildete Film soll vielmehr die Verdunstung der flüssigen, polymerisierbaren organischen Verbindung weitgehend verhindern und gleichzeitig den inhibierenden Einfluss des Luftsauerstoffs auf die Polymerisation ausschliessen.

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Eine Krustenbildung tritt während der Aushärtung nicht auf, so dass eine Nachbearbeitung der Holz-Kunststoff-Kombination nur dann notwendig wird, wenn für spezielle Anforderungen ein nachträgliches Lackieren oder Polieren vorgesehen ist·

Beispiel 1: Bei +70° C während einer Nacht Vorgetrocknetes -Rotbuchenholz

— _ t

wird unter Anwendung von Unterdruck mit folgender Füllflüssigkeit gefüllt:

100 Gew.-T. monomeres Methylmethacrylat stabilisiert mit 50 ppm Hydrochinon

1 Gew.-T. Lauroylperoxydpas te 50 1 Gew.-T. Diacetylperoxydlösung 25

Die von 117 g Holz aufgenommene Menge an PUllflüssigkeit beträgt 69 »5 g# entsprechend 59t5 Gew.-J^.

Nach der Füllung wird die Probe in eine Lösung nachstehender Zusammensetzung etraucht und bei +60* C im Umluft trockenschrank gehärtet; Härtezeit k Stunden.

Zusammensetzung der Filmbildnerlösung»

12 Gew.-T. Polyvinylalkohol (Typ Moviol N 30/88, Handeleprodukt der Farbwerke Hoechst)

kk Gew.-T. Äthylalkohol
kk Gew.-T. Wasser

Der Verlust an polymerisierbarer Verbindung beträgt nach der Härtung h,5 g, entsprechend 6,5 i»% berechnet auf die vom Holz aufgenommene Menge Füllflüssigkeit. Die Oberfläche der Probe zeigt keine Verkrustungen*

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Beispiel 2;

Es wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, verfahren. Zum Vergleich wird die gefüllte Holzprobe in eine 0,10 mm dicke Polyäthylenfolie eingeschweisst.

Die von 123 g Holz aufgenommene Füllflüssigkeit beträgt 65,5 g» entsprechend 5312 Gew.-^. Nach 4 Stunden Härtezeit wird ein Verlust von 11,5 g,entsprechend 17»6 $» gerechnet auf die aufgenommene Füllflüssigkeit, festgestellt* An der Oberfläche der gefüllten Probe haben sich bei der Härtung Verkrustungen gebildet.

Beispiel 3;

Es wird, wie im Beispiel 2 beschrieben, verfahren, jedoch wird keine Nachbehandlung der gefüllten Holzprobe mit einer Lösung oder Einpacken in eine Folie vorgenommen.

Die von -\2k g Holz aufgenommene Füllflüssigkeit beträgt 61,0 g, entsprechend ^9,2 Gew.-^. Nach 20 Stunden bei 4-60° C ist noch keine genügende Härtung erfolgt. Der Verlust an polymerisierbarer Verbindung beträgt 5^ »5 g> entsprechend 89» ^ ^t berechnet auf die aufgenommene Füllflüssigkeit.

Beispiel k:

Es wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, verfahren. Nach der Füllung wird die Probe in eine Lösung folgender Zusammensetzung getauchtt

10 Gew.-T. MiβchpοIyamid der Zusammensetzung

6/6,6/p,ρ'-Diaminodicyolohexylmethan,6-(1j 1ι1) 90 Gew.-T. Isobutanol

Die Lösung muss warm gehalten werden, damit sie flüssig bleibt.

Die von 122,5 B Rotbuchenholz aufgenommene Menge Füllflüssigkeit beträgt 65t5 St entsprechend 53*5 Gew.-^. Nach 9-etündiger Härtung bei 4-60* C wird ein Verlust von 8,0 g, entsprechend 12,2 berechnet auf die aufgenommene Füllflüssigkeit» gemessen.

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Beispiel 5t

Ee wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, verfahren, Jedoch Mit einer FUlIflUssigkeit folgender Zusammensetzung!

6^ Oew.-T. monomereβ Methylmethacrylat,

mit 50 ppm Hydrochinon stabilisiert

35 Gew.-T. geregeltes Vorpolymerisat, Viskosität 3200 cp

bei +20· C, stabilisiert mit kO ppm Hydrochinon

0,5 Oew.-T. Lauroylperoxydpaete 50 0,5 Gew.-T.* Diacetylperoxydpaete 25

* Die von 113*5 g Rotbuchenholz aufgenommene Menge FUlIfltleeigkeit beträgt 75*0 g, entsprechend 66,0 Gew.-^. Die Filmbildnerlösung hat folgende Zusammensetzung1

85 Gew.-T. Natronwasserglas

10 Gew.-T. KOH

k Gew.-T. Wasser

1 Gew.-T. Netzmittel, Handeleprodukt Pril® flüssig

Nach 9-Btündiger Härtung bei *60* C beträgt der Verlust 12,7 ff» entsprechend 16,9 Gew.-^C.

Beispiel 6t Es wird, wie im Beispiel 5 beschrieben, verfahren. Die Film·»

bildnerlösung hat jedoch folgende Zusammensetzungt

5 Gew.-T. Methylcellulose, Produkt Methoce!^ MS 25» Handeleprodukt der DOV Chemical Company

95 Gew.-T. Wasser

Von 115t5 g getrocknetem Rotbuohenhols werden 7*»»0 g Füllflüssigkeit aufgenommen, entsprechend 6k,0 Gew.-^C. Nach 9 Stunden Härtung bei +60· C wird «in Gewichtsverlust ron 11,8 g gerneesen, entsprechend 15*9 % der Füllung.

Im Vergleich su den Beispielen 5 und 6 beträgt der Verlust ohne Behandlung der gefüllten Probe alt einer Lösung der Filmbildner

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Beispiel 7t

Bb wird» wie im Beispiel 1 beschrieben! verfahren. Die Füllflüssigkeit hat jedoch folgende Zusammensetzung!

65 Gew.-T. monomere* Methylmethacrylat unstabllieiert 35 Gew.-T. geregeltes Vorpolymerisat aus Methylmethacrylat, Viskosität 32OO cp, stabilisiert mit ko ppm Hydrochinon 1,0 Gew.-T. Lauroylperoxydpaete 50 1,0 Gew.-T. Diacetylperoxydlttsung

An 202 g Pappelholz wird eine FUllmenge von 16(S₀O g gemessen, entsprechend 92,2 %. An 497 8 Rotbuchenhols ibo^ägt die FUllmenge 233 ε· entsprechend 46,9 H*

Nach k Stunden bei +60* C sind die gefüllten Holzproben hart. Bei dem gefüllten Pappelhol« wird ein Verlust von 22,0 g, entsprechend 11,8 Jt, gemessen. Bei der Buchenholsprobe beträgt der Verlust 9,0 g, entsprechend 3,9 £·

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Claims

Patntanaprüche :

1. Verfahren zur Herstellung von Holz-Kunststoff-Kombinationen durch Füllen von Holz mit im wesentlichen aus flüssigen, polymeriaierbaren organischen Verbindungen oder Gemischen solcher Verbindungen und gegebenenfalls darin gelösten Polymeren und gegebenenfalls darin gelösten Weichmachern und/oder Polymerisationsbeschleunigern und/oder -initiatoren bzw. Härtern bestehenden' Flüssigkeiten, unter Anwendung von Unterdruck und anschrliessender Aushärtung, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberfläche des gefüllten Holzes nach der Füllung mit einer wässrigen oder alkoholischen oder wässrig-alkoholischen Lösung eines an sich bekannten, hydrophile Gruppen aufweisenden, in den flüssigen, polymerieierbaren organischen Verbindungen unlöslichen Filmbildner·, dl« gegebenenfalls «in Netzmittel enthält, behandelt.

Z, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Filmbildner Polyvinylalkohol verwendet.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Filmbildner «in Miech-, verzweigt·· oder N-subetitui«rte· Polyamid verwendet·

19*6.1967 Dr.No/Ha

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