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Verfahren und Hinrichtung zur Herstellung von kunststoffimprägniertem
Material,insbesondere 1101z Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von lciii:ststoffimprägniertem Material, insbesondere Holzbestehend aus 100 Gew.-Teilen
porösem Material und 10 bis 150 Gew.-Teilen Kunststoff, bei dem das poröse Material
von Luft befreit und mit einem lösungsmittelfreien polynierisierbaren Vinylmonomeren,
deren Siedepunkt nicht über 105°C liegt, allein oder im Gemisch mit Co-Monomeren
unter ZLisatz von Katalysatoren und gegebenenfalls Reaktionsbeschleunigern, durchgehend
imprägniert wird und anschließend die Polymerisation der in das poröse Material
eingedrungenen Imprägnierlösung erfolgt.und eine Einrichtung zur Durch-L
*ihrunrr J tD des Verfahrens.
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Es ist an sich schon seit Jahrzehnten bekannt, (?aß Holz mit monomeren
Vinylderivaten imprägniert und mit Hilfe von
Katalysatoren und 1V':irme
Polymerisiert werden kann. Technisch durchführbare Verfahren zur Holzveredelung
mit dieser theoretischen :lethode wurden jedoch noch nicht vorgeschlagen, da die
folgenden großtechnischen Probleme bisher nicht gelöst werden konnten. Bei der hochexothermen
Polymerisation von Vinyl- oder Acryl-Monomeren im lIolz oder in Werkstücken werden
13 - >0 kcal .)-.-o Mol blonomer an härme frei, wodurch die Temperatur des Holzes
bei Einsatz technischer Mengen auf weit über i00-2OO0C und damit über den Verdampfungspunkt
der Monomerc (80-120°C) ansteigen kann. Bei ungelenkter PolymerisaLion und damit
ungleicher Temperaturverteilung im Reaktionsgut erhielt man örtliche Verdampfung,
Ausschwitzung und Verlagerung der Monomere, Wanderung der monomeren Anteile im Holz,
auf den Oberflächen und im Reaktionsgefäß und damit eine ungleichmäßige Verteilung
des Kunststoffes im Holzstück und - je nach Lage des Holzstiickes im Reaktionsgefäß
- in den verschiedenen Holzstücken. Es traten weiterhin Xunststoffabscheidungen
im aeaktionsgefäß, Verkleben des Holzes und Kunststoffveriuste auf. Die hohe Wärmeentwicklung
verursachte eine unterschiedliche Verfärbung des Holzes mit Zonen ohne Wärmeverfärbung
und hoher Wärmeverfärbung. Fußböden zeigten daher ein sehr ungleichmäßiges Aussehen.
@Ian
erhielt Holz variierenden Kunststoffgehaltes und damit Produkte wechselnder Eigenschaften,
die sich für einen großtechnischen Einsatz als unbrauchbar erwiesen.
| Ein weiteres Problem, das die technische Anwendung des be- |
| l:,annten Verfahrens zur Imprägnierung des Holzes mit Vinyl- |
| c',c:-ivaten verhinderte, war die Luft-saüerstoffinhibition |
| der Vinylpolymerisation, die eine vollwertige Aushärtung |
| des monomeren Kunststoffes auf der Holzoberfläche und
im |
| lio-jz einengte. Es wurde z.B. noch im Oktober 1966 in der |
| Li ;,cr.atiir darauf hingewiesen (österr. Chemikerzeitung,
Jg.67, |
| ::Oft 10, S.350: F.Gütlbauer et.Al. "Strahlungsausgehärtete |
| ::olz-Kunststoff-Kombination"), daß Holz einige harzartige |
| .'rodukte enthält, die als Polymerisationsinhibitoren wir- |
| :;en können. Chemische Katalysatoren im Monomeren können |
| @:@:rch diese neutralisiert werden, so daß die gewünschte |
Polymerisation ausbleibt. Es wurde weiter behauptet, daß nur bei Anwendung ionisierender
Strahlung als Katalysator diese lnhibitionswirkung ausgeschaltet wird.
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LIA anderer Grund, der die Entwicklung von katalytisch initierten
Monomer-Reaktionen aufhielt, war die Behaupging, daß die Katalysatoren, die im Holz
verbleiben, andere unerwünschte Effekte zur Folge haben können.
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Las erfindungsgemäße Verfahren, das die Nachteile der bekannten
Herstellungsweisen
vermeidet, ist dadurch gekennzeichnet, daß das von Luft befreite Holz mit einem
lösungsmittelfreien, eine Temperatur von 200C bis -150C aufweisenden Monomeren allein
oder im Gemisch mit Co-Monomeren und /oder mit 1 - 40 % vorpolymerisierten Kunststoffen
und/ oder mit 0 - 0,3 % Paraffin, Wachse od.dgl. unter Zusatz von Katalysatoren,
gegebenenfalls Reaktionsbeschleunigern und Vernetzungsmitteln durchgehend mit-Hilfe
von Vakuum und Druck imprägniert wird, daß die in das Holz eingedrungene Imprägnierlösung
bei einer Temperatur von nicht unter 300C vorpolymerisiert wird und die Polymerisation
der Monomeren bis zu einer über 80%igen Umsetzung zu. polymeren Substanzen bei gesteuerten
Temperaturen an den Oberflächen des Holzes von nicht über 850, vorzugsweise nicht.
über ?00, die den Anspringtemperaturen der eingesetzten Katalysatoren und /oder
Beschleunigern entsprechen, und die Vorpolymerisation und die Polymerisation vorzugsweise
unter einem Gasdruck von 1 bis 20 atü durchgeführt wird, wobei die Reaktionswärme,
die bei Vinylpolymerisation freLwird, an den Oberflächen des Holzes aufgefangen
und abgeleitet wird und claß gegebenenfalls nach Abschluß der Polymerisation der
Kunststoffe durch Zuführen von Wärme gehärtet wird.
| Das erfindungscemäße Verfahren ermöglicht in großtech- |
| nischen Chargen die Herstellung von kunststoffimprägniertem |
| Holz mit gleichm:ißiger 'Kunststoffverteilung im 110l z ohne |
| o:;:-.,e Verkl ebunc, ohne |
Nunststoffabscheidung und ohne Kunststoffverluste und in gleichmäßiger
Farbe auch durch den Einsatz von den billigsten und zweckmäßigsten hlonomeren-Kunststoffderiva
ten.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auch ein Ausschwitzen und
Verdampfen der Kunststoffe im porösem Material, z.B.
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Holz vermieden, so daß Endprodukte e.inwändfreier Qualität erhalten
werden, wobei sich noch die Vorteile vereinfachter Apparate und damit auch geringer
Apparatekosten, geringstmögliche Chemikalienkosten und Arbeitseinsparung ergeben.
Vorzugsweise wird die Polymerisation bei gesteuerten Oberflächentemperatur von 30
- 600C durchgeführt. Nach der Aushärtung werden die Produkte gegebenenfalls gekühlt.
Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit fortschreitender
Polymerisation und damit mit ansteigender Reaktionstemperatur der Druck im Poly--@:,risationsbehälter
gesteigert. Vorteilhafter Weise wird nach Abschluß der Polymerisation der Kunststoff
im Holz hei Temperaturen von 90 bis 1100C für eine Zeitdauer von 30 bis 240 min
lang unter oder ohne Druck gehärtet, wobei die Härtung des Kunststoffes im Holz
in Gegenwart von Wasserdampf z%%recks Einstellung eines optimalen Feuchtig]#eitsgekal
tes von z. B. l ? qö zur Erhöhung der Dimcnsionsbes tänd igkeit und/oder in Gegenwart
reaktiver Gase, wie z. B. Ammoniak,
Forrlaldehyd, ,,.rainen, Aktivatoren
usw. erfolgen kann. ürfi-.l(3llnnsbcnl,;iß können (lie vorpolymerisierten Nunststoffe
iia llolz zwischen iv,irmeabführenden Oberflächen von Kii1z1-körpern durch Abführen
der W:irme polymerisiert weroen, wobei der Temperaturanstieg in vorbestimmten ZeitinLerwallen
stufenweise bis zur gewünschten Endterlperatur erfolgt. Vorteilhaft wird nach einem.-weiteren
Merkmal der Erfindung ivillren(1 der Polymerisation zur Erwärmun!Vr oder iZiilllllnb
und zur Temperaturstenerunw ein Gas im Kreislauf durch das Polymerisations`efäß
geleitet. Zur Vermeidung von Monomerenverlusten durch Verdampfen können die :lolzstücke
vor der Polymerisation zwecks Vermeidung von Nonomerenverlusten mit dünnen Metall-
oder Plastikfolien umhüllt werden. Als Imprägnierlösung werden erfindungsgemäß Vinyl,
Acryl und andere Monomere niederen Inbibitor-Gehaltes allein oder im Gemisch - ohne
jedes Lösungsmittel - vorteilhaft in Kombination mit 0 bis 30 l vorpolymerisiert,
niedrigviskosen Kunststoffen (Plexit oder Polyester), vorzugsweise eine aus Methyl-
oder -lthylacrylat, Styrol und einem ungesättigten Polyester bestehende Illlprägnierlösung
mit 0 bis 0,3 y@ flachs oder Paraffin und/oder
0,1 -
| `? ; 1#'üllstoffen, einer Teilchengrüße von i,reniwer als 0,) |
| Mieron, wie Aerosil,. Si. l ika 11n(1 0 1)[s > ;ö drei Iltki,ionc#lle:l |
| 1'E?r'llet'I.GIIEiCl1 .`1C)ll(@fa(:r('ll ('1..i1.
1,i1 13IIt@11lE@i<)1f:1('.C.11@i@'t'@'l.at@ |
Ii@,ltaäri;tang soll eingesetzt werden, wenn die Abführung excessiver
Reaktionswärme besser gesteuert werden kann. Für die Imprägnierung wird das Holz
bei Temperaturen von unter 250C, vorzugsweise unter 40C in einem eventuell kühlbaren
Vakuumkessel be420 bis 1 Torr je nach Holzart und Monomerenlösung für 10 bis 180
min vorteilhaft bei optimaler Packungsdichte (jedoch-@it Distanzhaltern so geschichtet
oder gepackt, daß die Monomeren Lösung Zugang zu allen Holzseiten erhält) evakuiert.
Zur gleichmäßigen Aufnahme des Monomeren soll die Monomeren-Lösung vorteilhaft so
schnell in den speziell geformten Vakuumkessel (Einsaugstutzen oben
und unten)
eingesaugt werden, daß ,jedes Ilolzstück in seiner gesamten Dimension in die Lösung
eintaucht, bevor das Vakuum im Kessel und im Holzstück auf über 10 bis 20 Torr absinken
kann. Erfindungs-. gemäß wird der Wassergehalt des zu imprägnierenden Holzes auf
6 bis 12 Gew.-% eingestellt. Zur Erhöhung und zur gleichmäßigen Monomeren-Aufnahme
kann der Imprägniervorgang durch Druck von 1-bis 20 atü und durch Umwälzen der Monomerenl*ösung
unterstützt werden. Die Polymerisation des Monomeren im Holz wird so durchgeführt
und gelenkt, claß alle Holzstücke möglichst gleichmäßig ohne zu großes Temperaturgefälle
bis zur Anspringtemperatur des ersten Katalysators (von z.D. 50 - 700C)
erwärmt
werden. Man erreicht dies durch langsamen gesteuerten Temperaturanstieg an der Oberfläche
des Gutes.
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Die eigentliche Polymerisation muß nach bleichmäßiger Erreichung der
Polymerisation-Anspringtemperatur bei konstanter Mindesttemperatur ohne weitere
oder genau kontrollierte Wärmezuführung durch Flächen und Kühlelemente ausreichender
Wärmeaufnahmefähigkeit so kontrolliert werden, daß die entstehende exotherme lieaktionstemperatur
nach Erreichung der optimalen Anspringtemperatur im Holz - abhängig vom eingestellten
Druck von 1 bis 20 atü - im Polymerisationskessel und im Holz nicht über 85 - 95°C
ansteigen kann, um ein Verdampfen oder Ausschwitzen der Monomere aus dem Holz und
eine Verlagerung der Monomere im Holz zu verhindern und eine ungleichmäßige Verhärtung
des Holzes (1Iitzezonen) hintan zu halten. Man erhöht daher die Temperatur der Polymerisationskesselwände
und Reaktionswärmespeicher und Kühlelemente (,Metallplatten) nur so weit, als dies
zum Einsetzen der Polymerisation und dem Freiwerden von Reaktionswärme erforderlich
ist. Bis zum Abschluß der Polymerisation im Holz soll daher keine Wärme von außen
zugeführt werden, bis die Vorpolymerisation im Holz zu über 90 iö abgeschlossen
ist und/oder nichtverdampfende Makromoleküle geformt sind,. bzw. hält man die Kesselwände
und die Metallplatten und Sähe und das Holz auf einer gekühlten, kontrollierten,
programmierten
Temperatur von z.B. 700C.
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Die Polymerisation erfolgt vorteilhaft unter de., Druck eines inerten
Gases (z.B. Stickstoff) von z.B. 1 - 2'0 atü, um die Sauerstoffinh=bition zu reduzieren
und um bei höherer Polymerisationstenperatur zur Verkürzung dieses Arbeitsganges
arbeiten zu können. Der --Drück hält außerdem die Monomere im Holz. -" D.ie Monomere
im Holz, welche durch kontrollierte Polymerisation bei Temperaturen unter 950 C.
gleichmäßig in :Makromoleküle umgewandelt wurden, ohne daß durch örtliche Überhitzung
eine Wanderung der Monomere oder ein Ausschwitzen oder ein Verfärben erfolgen konnte,
werden in der letzten Stufe ,des Verfahrens durch Erwärmung des Holzes auf etwa
95 bis 1050C für etwa 1 Stunde ausgehärtet. Dieser Härtungsprozeß und eine eventuelle
Abkühlung der Produkte erfolgt. vorteilhaft wiederum unter Druck im Po'Lymerisatic:fisbeliälter
um einen Wasserverlust des Holzes und e:.nen Restmonomerenverlust im Holz zu vermeiden.
Die Nachhärtung ist jedoch auch in einem getrennten Klimaraum bei 80 - 1050C möglich.
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In vorteilhafter Weise setzt man mehr als ein Imprägniergefäß ein,
wobei man die Größenordnung (kleines Volumen) der Imprägniergefäße so klein wie
möglich einsetzt, »m eine mönliehst kurze Standzeit und ein kleines Einsatzvolumen
der mit Katalysator versetzten MonomerVösung zu
erreichen. 'Irr
Verkürzung des Imprägniervorganges setzt man weiterhin vorteilhaft Druck ein, wodurch
man den Holzimprägniervorging sehr stark verkürzen kann.
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:;;:s neue Verfahren erlaubt, die Eigenschaften von billigen 'Hölzern,
wir- z.B. Fichte, Lärche, Kiefer, Buche, Ahorn, Esche usw. den Eigenschaften von
unbehandelten teuren Hölzern, wie Edelhölzer anzugleichen oder in bestimmten Eigenschaften
zu übertreffen. Iiieraus ergeben sich für :-jestii;,rrte Anwendungsgebiete wirtschaftliche
Vorteile, dies Jedoch nur dann, wenn die notwendige Kunststoffmenge im Holz zur
Wertaufbesserung begrenzt bleibt und billige Mononiere verwendet werden-können.
Die Iiertaufbesserung ist; 'hierbei besonders durch Farbtönung des Holzes mit lichtechten
Farbstoffen in praktisch jeder Farbnuance L^.Öy11Ch. Es gemäß der Erfindung gefunden,
daß sich fast alle monomeren Vinylderivate für das Verfahren eignen. als Mononiere
kann daher prinzipiell jedes Vinyl-, Acryl-oder Methacrylderivat allein oder in
Mischung Verwendung finden, das sich irü Holz polymerisieren läßt, z.B. Methylrietl:.ici-N-lat
(@@1@1), But##l,::etliacrylat, Äthylacrylat und viel e andere Acrylate und Methacr-#late,
ferner Styrol, 1jfnv1acetet, :lcrylnitril, Vinylidenehlorid.
Es
erwies sich der Einsatz kleinerer Mengen von prepolyncrer Harze von 1 bis 30-o in
Verbindung mit den monomeren Kunststoffen von 99- 70 jo aus folgenden -Gründen vorteilhaft:
Prepolymere Harze verdunsten nicht, wie dies bei den Monomeren.der Fall ist und
die zugesetzten Paraffine scheiden sich schneller auf die Oberfläche des imprägnierten
Holzes und/oder dem Monomerenfilm ab. Hiedurch verringert man die Monomerenverluste
durch Verdunsten während der Handhabung des imprägnierten Holzes.
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Man kann - wenn gewünscht - eine bevorzugte höhere Kunststoffablagerung
auf der Außenseite des Holzes erreichen. Man kann einen unterwünscht raschen' explosionsartigen
Reaktionsablauf des Monomeren durch die Prepolymere-Komponente abbremsen. D.ie eiotherme
Wärmebildung wird proportional mit dem prepolymeren Zusatz reduziert, und eine bessere
Temperaturkontrolle der Polymerisation wird erreicht.
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Man kann Hölzern sehr hoher Monomerabsorption kleinere Kunststoffmengen
zur Erhöhung der Viskosität der Lösungen zuse uzen.
Gemäß der Erfindung
werden dem monomeren Lösungsmittel etwa 0,05 bis 0,3 #o hochpolymeres Paraffin (z.B.
Ai:l.antic-Wachs oder Stoffe ähnlicher Wirkung) zugesetzt: Der Ziisa tz von Paraffin
erhöht Gien. Umsatz von Monomeren im Holz durch IIerabsetziing des Inhibitionseffektes
des Luftsauerstoffes und Verhinderung von Verdampfungsverlosten. ferner erhöht hochpolymeres
Paraffin die Oberflächenspannung, wodurch die Bereitschaft des fertigen Holzproduktes,
Wasser aufzunehmen, reduziert wird.
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Das Paraffin flockt zum Teil aus und lagert sich bevorzugt auf der
Holzoberfläche ab, wodurch eine Schutz-Wirkung erzielt wird. Weiterhifi wird der
Luftsauerstoff von der Oberfläche ausgeschlossen; ein nahezu quantitativer Umsatz
von z.B.
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99 % gegenüber 80 - 90o Umsatz auf der Holzoberfläche ohne Paraffin
von monomeren Substanzen wird dadurch möglich..
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Als Katalysatoren für das Verfahren eignen sich die in der Tabelle
I und die nachfolgende aufgeführten Produkte: Diisopropylbenzolhydroperoxyd, p-Methanhydroperolyd,
Cuinolhydroperoxyd, tert.Butylcumolperoxyd, bis-(;,5,5-Trime-triyllzexanol-peroxyd),
Acetylcycloliexylsulfon-peroxyd, -tert.lliitylperpivalat, rlono-tert.13i.ityl-
| hermaleinat, Tletiiyl iso";ii.@-I-Keton-i'crotyd und Diace@yl-;)er- |
| oxyd. |
| i A 3 .i iI L y |
| i:. Stundor. von Katglys2Lora: |
| La.. gorte moc:: a,,ur GC |
| Katalysator o - o - -5'C |
| 1 30C i 40 C 50'C 60'c 170'C 8c,'- @1G3
0 |
| P-1555.@ 1 |
| dar 2 lrmi |
| W2. 2 |
| #:a t @ i t |
| r, |
| i |
| -sscp:opyl-` 1,8 30 & i 1.2 0.33 0.1 |
| p er caar bora1c e |
| ,@ yi@i@ilor j |
| ,: nz0 y-1- - ; - 17.8 1.4 - s 0.25 - i |
| raroxyr- |
| t t i z |
| .uroyl- 54 .2 i 12.8 i 3.4 - 0. - f - |
| Fzr oxy C: i |
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| ?-1310 der F |
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| lR r L I. 1_ i |
| --c rok tont |
| @-C:zlor- @ @ ' |
| b";rlzoyl- - - 31.o - - - 2.9 0.;, |
| po-_ ozyd |
i- L3nfluß der Temperatur auf die Aushärtting ergibt i
e t-- t--.
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sich schematisch aus der vorangefiihrten Tabelle I. -Gemäß der Erfindiinc
setzt man zur Herabsetzung der so-#,enannten Reaktionsanspring-Polymerisationstemperat:ir
abgestufte blischungen von Katalysatoren ein. Die Polymer isation verläuft .dann
langsamer--und man kann ab >0 - 600C mit gebildeter Reaktionswärme die Reaktion
bis 70 - 900C ohne lfärmezi:fiihri.ng ablaufen lassen. Die Auswahl. der Katalysatoren
ist vom Holz, von der eingesetzten Monomerenmenge und der .Werkstoffgröße abhängig.
Ebenso-spielt es eine Rolle, ob man mit oder ohne Gegenwart von Sauerstoff (z.B.
durch Stickstoffspülung des :iolzes) bei der Polymerisation und mit welchen bionomeren
nan arbeitet.
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Durch Einsatz von Reaktionsbeschleunigern und Aktiva-Loren in Verbindung
mit Katalysatoren kann man die Polymerisation bei sehr niederer Temperatur 20 -
250C ansprinuen lassen und abschließen.
| :11s Reaktionsbeschleuniger können eingesetzt weiden: |
| Ak i i v:@i.or 10 <:er Fa. Rö-hm S Ilaas; Aktivator.
17 der ha. |
| i:ass, Darmstadt (mercapla n) ; Aktivator SP-ZDIA der |
Fa. Itölim g Hasse in Philadelphia USA; Tert. Dodecyl Mercaptan
Promotor L und M; Beschleuniger A 302 Dimetliyl-o-toluidin; Beschleuniger A 311
-D1-Ätliyl-anilin; Beschleuniger AAIB-Di-Metliyl-anilin; Beschleuniger COB Cobaltoctoat
und Vanadium Beschleuniger VN-3, ferner Carbontetrachlorid, Vanadiumbeschleuniger
INI - 2 und M - 4 der EWM, Tetraisopropyl@Titonat--und Zirkoniurn-Azetat. Der Einsatz
von Reaktionsbeschleunigern oder Initiatoren in form von Gas oder (einst verteiltem
Nebel im Polymerisations-Druckgefäß kann so erfolgen, daß man den Aktivator mit
Sprühdüsen vernebelt oder daß man z.B. Stickstoffgas vor der Einführung in den Kessel
durch einen Absorbier-Behälter mit dem Aktivator leitet und das Gas mit dem Reaktionsbeschleuniger
anreichert. Der Aktivator lagert sich auf der mit Monomer getränkten Holzoberfläche
ab und wird bei Erwärmung des Kesselinnaltes über 300C wirksam. Das-angereicherte
Stickstoffgas kann hiebei im Kreislauf geführt werden und das Holz im Autoklaven
rotieren gelassen werden, um eine gleichmäßigere Verteilung der aktiven Stoffe auf
der Holzoberfläche zu erreichen.
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Als gasförmige Beschleuniger können Dimethylparatoluidin,
| Di-:?tliyl-anilin, Dimethyl-anilin und andere, leicht |
| flüchtige Chemikalien eingesetzt; <<erden. Carbontetra- |
| ehlorid wir ht ehc@:fall s beschl e";r.i gend auf, c: i e 1'o
1 N-- |
| iaer i sa t ion. |
| Als l,üsung@rtitt;el und Triiger für die versprühten Amin- |
| besclilettnio;er sind hochsiedendes Dimetliylplitlizilat oder |
| Dibtitylplitlialat verwendbar. Der Einsatz von Beschleu- |
| nigern erlaubt die Reaktion im Polymerisationslcessel |
| schon bei niederer Teinlierti.tur (27 - 510C) zti starten, |
| ::odttrch Schwierigkeiten hinsichtlich d.er'Laverzeit der |
| mit katalysierten, versetzten Monomeren und der Impräg- |
| nierzeiten des Holzes oder der Alonomerverluste bei |
| nicht kontinuierlichen :'.r1)e:itsweisen vermieden sind. |
| Eine mit Peroxyd als liau::lysierte, versetzte 1,DIA-Lösung |
| bleibt bei 0 - j0 C f;:r T,-<Te oder Wochen haltbar,
wäh- |
| rend durch casförmifen Usatz von Aminen oder versprühten |
| Co-oc,tat die Reaktion schon bei Zimmertemperatur an- |
| springen kann. |
Es wurde weiterhin befunden, daß man Polymerisations-und reaktionsfördernde Chemikalien,
Katalysatoren, Beschleuniger, Starter usw. auch unter bestimmten Voraussetzungen
auf der Oberfläche des Holzes (vor. der Iripräbnierting) ablagern kann.
| Da die mit Katalysator ael.zte iNlonomerenlösting bei |
| Unterdruck in dei-; 1*ailir-ci",;iierbeliälter eingesatt.#rt
wird, |
| wird ein Tcs rles :11@1;i.v:il,ors auf der Oberfliiclie des |
| Holzes sich in Iionomeren lösen und mit in das Holz- |
| innere gezogen 1)f nsc Arbeitsmethode er l,i@ibt, deal |
| -@l:tivritor zii einem sclii- #.al:@@n Prozentsatz (Über 90 |
| iin oder auf dei" Holz zu ::alten, so c'aß der in die Über- |
| schüssige Monomerenlösunö gelangende 1l:tivcitor-:inte i l |
| klein bleiben kann und die Lagerfähigkeit des über- |
| schüssi;en Monomers bei UnLerl:;ihlunc nicht wesentlich |
| leidet. --- |
| Es wurde nir@ (&;%!s sich durch L_:aacernng- von |
| liombinationc::: Neon Mc: thacrylat und Vinylmonomeren
(i'VAC ) |
| und niedrig T,is:zos^r Xondensations-Harzen (z. B. #\lelamiil- |
Formaldehyd Harz l105, 405 S und 1107 der Fa. American Cyami(1) die Dimensionsbeständigkeit
von Holz verbessern läßt, ohne daß die bekannten Nachteile der Behandlung von Holz
mit Phenolformaldehyd ete. allein auftreten. Man muß dem Holz z. B. etwa j bis 10
;'o Mela mi nharz mit Paraformaldehyd im #berschuB und etzaa 20 - 50 ;b1 Monomere
(auf Holz berechnet) zusetzen, um Verbesserungen zu erzielen. Man kann hierbei zuerst
die Kondensationsharze in das Holz einlagern, durch Tränkund mit wässriger oder
alkoholischer Lösung und anschließend die Behandlung mit den Vinyl- oder Acrylmonomeren
vorneiii:ien. falls die Kondensationsharze im Monomer löslich sind, vereinfacht
dies den Prozeß, jedoch kann dies die Diinensionsbestündigkeit reduzieren.
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Die maximale Dimensionsbeständigkeit des Holzes setzt
l:icr:@ci
ohne \acliliärtunb erst nach etwa `_' Monaten La-0 ceri;i:g bei `_'0 - 3C ein. Durch
TzTäri:.elagcrura@V des Holzes bei +SOOC erzielt man weitgehend dimensionsDeständibe
Hölzer schon nach 8 - °4 Stunden. I: in wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens
ist es, claß nan Holz mit angefärbten di:rclielicnd bleichartig für jedes lierkstüch
dlniclier Art -irben kann. Man erzielt damit besonders de:-orative üffelc-'8,e und
kann dadurch die Farbtönung von billigen Holzarten wesentlich erhöhen.
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P1asLil:liolz kann durch Druck und Temperatur (100 11@/ci:;` bzte.
100°C) in Pressen auf höhere Dichten gebracht worden. Die Polymerisation imprägnierter
Hölzer kann gemäß dem neuen Verfahren vorteilhaft auch unter Pressendruck erfol-en.
Druck verbessert die Oberfläche von Plast-ik-Holz. Es ist vorteilhaft und wirtschaftlicher,
das Holz im technischen Einsatz vor der Imprägnierung in die endgiil.tibe gewünschte
geschnittene, gedrechselte und bearbeitete Form zu bringen und diese bereits geformten
Holzstücke erst im Endzustand mit Kunststoff zu behandeln. Diese Werkstücke brauchen
dann nnr noch eine kurze \aclibelianc112in` (Polieren, Abschleifen usw... ), i:m
sie
einsatzfähig zii machen. Dadurch entfallen nennenswerte Säge-, Beschnitt-, Drechsel-
oder Veraraeiti;ngsverluste. Zur Erlidliunü der Härte der Glätte iind (los Glanzes
können die ausgehärteten Holzprodukte mit Schleifmittel geglättet und mit Poliermittel
poliert werden, wobei durch die lleibunbsivärme die Oberfl:ichentemperatur der Holzprodukte
au.f-di..ellJriveichungste,l@eratur des Kunststoffes,jedoch nicht über 130°C gebracht
wird. Beispiel 1 : (1lerstellungvon Klebeparkett) : 1220 ßi,c::enholzstücke (120
z 24 z 7 mm; rläche 28,5, Vo`t.imen 20 cm,@j mit einer Gesamtholzfläche von 3,2
m2, einem Volumen von 24 1 und einem Gewicht von 15 lig, werden in einem rt...den
Tragkorb mit e nem Füllvolumen von 60 1
| raumsparend gestapelt, eingebracht. Dieser Korb wird in |
| Inhalt eingesetzt; der Kessel ist mit eine; 1C;ili1- |
| einem passenden Vakuumkessel von 73 1/oder ll:eizmantel |
umveben, der mit Hilfe von Kühllösungen und Tiefki.ihllösungen auf Temperaturen
von +200C bis - 250C eingestellt werden kann. Das Holz wird mit Hilfe einer Gas-Ballastpumpe
auf einen Unterdruck von 1 - 10 mm Torr gebracht und für etwa 20 bis 60 min unter
Vakuum belassen. Man zieht dann mit Hilfe des Vakuums etwa 40 1 einer, mit-Katalysator
versetzten Monomerenlösung von z.D. 150C in den Messei und sorgt dafür, daß das
Holz vollständig eingetaucht ist. Die Imprägniersinn des Holzes erfolgt bei Atmosphärendruck
oder 2 - 7 ati? überdruck,
der mit Hilfe einer Stickstoffbombe
oder einer Druckpumpe eingestellt wird. <Je nach Holzart und gewünschter Beladungsmenge
imprägniert man für 20 - 60 min. Die .Imprägnierlösung enthält
1,5 %o Plexit-
51,
0925 Paraffin, 0,75
% Denzoylperoxyd, 0,25 % Laurolperolyd und
0,25
% Katalysator 1,555, 1,8 Trimethylolpropan Trimethacrylat,
94,5 9o monomeres Methylmethacrylat. Für Buchen strebt man an, daß das Holz
etwa 5,6 bis 6,61 1 der llonomer-Lösung oder etwa 35'- 44 `%o Kunststoff aufnimmt.
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Der verbleibende Anteil der mit Katalysator versetzten 'i\ionocner-Lösung
;rote etwa 35 1 wird in einen Kühlschrank abgelassen lind mit etwa 6 i Lösung ohne
Katalysator ergänzt. Diese Lösung wird bei. -5o gelagert und eriries sich als wochenlang
haltbar. Das imprägnierte Holz wird in einen kippbaren, drehbaren ,nd heizbaren
Kessel gebracht. Der Kessel wird geschlossen und unter Stickstoffdruck von 2 - 20
atii gesetzt, wobei man den Kesselinhalt zur Reduzierung des Sauerstoffgehaltes
mit Stickstoff spülen kann.
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Der rotierende Kesselinl-nlt mit 5 - 20 Umdrehungen pro Minute wird
langsam mit Hilfe eines Glykolbades auf 50 - 600C-gebracht und. für 20'- 1E0 min
konstant auf dieser Temperatur gehalten, bis das Holz die geivünsehte
Anspringtemperatur
bleichmäßig erreicht und bis die Polyrierisation, die 78 kcal Wärme freisetzt, beginnt.
Bei dieser Temperatur hält man die Kesselwandtemperatiir konstant, erhöht den Druck
im Kessel und steigert die Rot,i#,ion des Holzes im Kessel, Durch die exotherme
Wärme steigert sich die Temperatur des Holzes im Kessel tiin etwa 10 - 200C über
die Kesseliaandttemperatur, ur@ dann wieder abzufallen. Dieser Temperaturanstieg
zeigt den '::dnu:llct der Polymerisation des Kunststoffes an.
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Man erhörtet jetzt den Kunststoff im Holz durch zweistündibes Erhitzen
der Wandoberflächen auf 1050C. Das Holz wird dann aus dem Autoklaven ausgeschüttet,
bei eingestellter Luftfeuchtigkeit klimatisiert und in der bekannten Art zu Klebeparkett
weiter verarbeitet. Beispiel 2- (IIerstellung von Klebeparkett und Wandbrettern)
Zusammengesetzte '2%losailcparkettplatten oder Wandbretter aus Esche (von 380 x
720 x 9 mm Plattengröße, 0,`3 m`), von :@Lwa 1,2 leb Gewicht, die mit Nylongewebe
und Klebestoffen, die sich in Monomeren nicht lösen und bei 1000C ihre Klebewirkung
nicht einbüßen, zusammengehalten werden, werden mit Hilfe von dünnen, durchlässigen
Trennzwischenlagen (Siebgeweben oder gerippte oder gewellte Bleche), zu 40 Platten
mit einem Volumen von 6S 1 senkrecht in einem Siebkorb gestapelt. Dieser Korb mit
@;llunb
wird wird von etwa in eincri 1.:_'@ 1 I;11,)I'ägnlerbellälter Lind einer Pacl:tincsdich-te
mit einem von Füll- über und 30 min bei 10 Torr und 15 Volumenprozent eingebracht
13 min bei 1 bis 2 Torr evakuiert. Man saugt jetzt durch die uUffnungen am Boden
und Deckel großen Durchmessers so rasch wie möglich etwa 50 1 rlonomeren-Lösung
im' Überschuß in den Kessel, so daß das 1101Z" während des ganzen 30 bis 60 min
dauernden Imprägniervorganges in die Lösung eintaucht. Die 46 kg Holz saugen etwa
18 1 ',:ononieren-Lösung auf. Die Imprägnierung des li-,szes wird durch 2 bis 7
atü Druck unterstützt. Die überschüssiöen 3'? 1 Imprägnierlösung werden jetzt abgelassen
und für die nächste Charge mit 18 1 neuer Lösiinb ergänzt und sofort zur Iiaprähniertinb
einer neuen bereits evai::iici@Len Holzcharge verwendet. :\zch einer @11;tropfzeit
des Holzes von 30 min werden die 11.1a uzen waagrecht zwischen elektrisch
heizbaren, sehr glat @e:@ oberflücllenbehandelten Metallplatten von 400 x 3110 x
20 mm (12 1g Aluminium) so gestapelt, daß jede llolzPiatte mit beiden Seiten von
Metallplatten eingeschlossen wird.
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Bei einer gewünschten maximalen esothermen Erwähnung des Systems bis
zu 800C und bei Einleitung der Polymerisation f
bei- einer Platten-
und Dru@ckbehältertemperatur von ü0 - 650C, berechnen sich folgende hTärmeaufnahmekapazit,:ten
des Gesamtsystems:
| 1," kg Holz (0,32 x 200C) 7,8 kcal |
| 0245 l: g Monomere (0,45 x 200C) 492 1cca1 |
| 1`' liG Aluminiumplatte (0,22.-:,-"200C) 52,0 kcal |
| Total-Wä rmeaufnahmevermögen 64,0 kcal |
| 450 g Monomere liefert etwa 62,0 kcal |
| h'ärmeüberschuß |
mpräb.::crtes Holz und Metallplatten werden jetzt in einen heizbaren Druckschrank
mit elektrischen Anschlüssen für üie Metallplatten gebracht und die Platten und
der Schrank unter Stickstoffdruck von 3 bis 5 atü mit Hilfe von Therniostat-Steuerung
zuerst auf eine gleichmäßige Temperatur von 50 - 550C gebracht, die für 20 min.
eingehalten wird, worauf man die Temperatur bei einem Temperaturanstieg von etwa
10C pro min auf 650C steigert und bei dieser Temperatur beläßt, bis die Polymerisation,
d:c sich durch einen Temperaturanstieg auf 80 - 850C mit Thermoelement anzeigt,
abgeschlossen ist. Die Ilärtung erfolgt anschließend durch Steigerung der Temperatur
der Platten und des Kessels auf 95 - .1050C.
Beispici 3: (iierstellung
von Plastik-Furnierholz). Ahorn-Furnierholz von etwa 0,7 mm Dicke, mit einem Gewicht
von 2 111t0 /ri , wird in Plattengröße von z.B. 9-50 x 1000 mm zusa:iinenbelegt,
wobei man etwa alle 10 Lagen die iIolzschich,Gen durch eine Metallsiebzwischenlage
trennt, wird senkrecht in einem Imprägnierbehälter eingesetzt. Man eva?:uiert das
Holz für 30 min@auf 1 Tor-r---uiid saugt die lolbende Monomerenlösung in den Kessel;
.10 ;ö Plexit 51, 0,2> % Paraffin, 1,5V0 1,4 Butandiolmethacrylat, 0,75 ; @enzq,@
peroxyd,
0,25 j0 Lauroylperoxyd, 10 iö Butylriethacrylat,
I @ @ `''
7 clo @II,h1 Die Monomeren-Aufnahme nach einer halben Stunde für 1 m` ilolz
(44 Gramm) beträgt etwa 83 g pro m2 oder 80 ;ö. Das imprägnierte Holz wird anschließend
waagrecht zwischen räparierten Metallplatten, einer berechneten Plattendicke von
2,5 mm Dicke, gestapelt.
| Holzgewicht 440 g 2,8 kcal |
| M\IA 380 g 3,4 kcal |
| Wärmespeicher Al-Platten 41,0 kcal |
Gesa.mtwär eaufnahmevermöden bei 20°C Temperaturanstieg, 47,22 l@c.@l elotherme
Wärmebildung des Monomeren 45,0 kcal. Bei gelenkter Ansprinbtemperatur von 60 -
650C erreicht
man eine kontrollierte maximale P olymerisationstemperatisr
von etwa SO - S50 C.- Die Aushärtung erfolgt wiederum bei 95 - 1000C. Die Furnierhölzer
(0,7 mm) können auch zwischen den j"Ietallplatten(3 mm) ;elaöert und in einen Stapel
von > bis 6 14Ietallplatten und 3 bis 6 Furniernlatten zwischen die heiz- und kühlbaren
Platten nach Beispiel 2 polymerisiert werden': @@ fi@innliolzplatten von 0,7 bis
2 mm Dicke, die auf :Ietallfolic::, Pla.stikfol :cn, ?'linier , Gewebe, Scrimb,
billiges Holz, auföeklcbt ikönnen, werden nach demselben pri@@i;.iellen Ver@:.:iren
u Plastik-Holzkompositen verwandele;. Dünnholzfolien, aeräestellt nach dem beschriebenen
Verfahren, nehmen Kunststoff wie folgt auf:
| Buche 69 - 75 50 |
| .Ziehe 50 - 60 i0 |
| Ahorn 90 - 100 |
| Lärche 97 |
| Nu ß 7 5 i0 |
| ,Kieler 73 |
| i@iista 77 5ö |
| Beispiel 11: (Ilerstelliing von IVebschützenholz). 13uciienholz |
| von 40 1 40 Y 400 inni oc:er be(Irechselte Webschützen eines |
| spei. Getaie:i;,es von 0, 73, werden mit einer mit Ii;italy- |
| Bator versetzten L@isi:n@Y lief 90-liciger Packungsdichte |
| so imprägniert, da 3 etwa 42 ;o Kunststoff aufgenommen |
| wird und das spez. Geihcles Holzes nach der Poly- |
| i;ierisation auf etwa 1,1 bis 1,8 ansteigt. |
Das imprägnierte Holz wird dann in sehr diinric A11i-Folien von z..13. 10 micron
zur Verrieiciiing -von Verdampfungsverlisten ein bewickelt und bei 50 bis 70C mit
Hilfe #c-:;ühlter Gase programmierter kontrollierter Tcinp(---attir von z. B. '750C
bis 100C
bei 7 atii Überdruck,- innerhalb von li Stunden polymerisiert.
| Jas bei hohem rüllvoluien inipriigniert.e Ilolz i:iit |
| sehr geringem Füllvoliiricn. von z.13. 30 - 100 kg Holz |
| in eineu @o @.@#ri siei°lcesselvoliit: en von rohalt polyaierisicrt. |
| mies ist er _.@: @lcrlich, cljmit ,jedes 1Iolzstüch unablüinbib |
| von iidcllgtei: lIol zstück bei kontrollierter Tci:i, Bratur
, |
| die durch die durchgepumpten Gase bedingt ist, polymeri- |
| gieren kann. |
| Beis. 5 ('Herstellung von Werkzeugteilen) ; Gedrechselte, |
| ;.loc:ite und in das Werkzeug eingesetzte aerkzeugstiele, |
| z. ü. aus Esche, Aliorn usw. werden stehend in e :nem
Vakuum- |
| kessel eingesetzt und für 30 bis 120 rain - je nach 1erl:- |
| zeuggröße - auf 1 bis 10 mm Torr evalcniert. ?Man zieht |
| 1,10 unterhilhlte Lösung von 5 Teilezi Acryloid B-Iili, |
| L#) `Äe: c. Butylriet;haerylat, 1,9 Teilen 1.3 Butylen- |
| Jim<#-tli-%rlacrylat, 0,3 Teile Antlantic @Vax 115, 0,8
Teile |
ßenzoylperolyd,
65,5 Teile Methylmethacrylat, 1,5 Teile Aktivator SP bis
zur gewünschten Stielhöhe und hIerkzeugeintai.iclitiefe in den Kessel ein. Das Holz
iaird nur für den Teil des Stieles liaiiptlas-t der Arbeit im Einsatz aufnehmen
muß. Dies ist der untere 'c,il des Stieles und besonders der Einpaßteil im irerlczeiib.
Das Holz wird bei 7 atü Stickstoffdruck für 30 bis 120 min i. niprägniert, bis die
gewünschte Niionoinerinenbc von holz wird. Nach der Impräbnier:inrr wird die folyi-"eris,ition
des Kunststoffes im Holz bei Temporaturen von 30 - 500C innerhalb von 135 bis 600
min eingeleitet und a::gesciilos=:<n. Das Werkstück kann dabei im i.niprägiii
orten Teil des Holzes mit Aluminiumfolie umwickelt werden, um Monomerenverluste
zu vermeiden. Die weitere Auslil.irtian-z des Kunststoffes erfolgt in einem Klimaraum
von 50 - 100°C. Das neue Verfahren erlaubt,alle Holzverbesserungen zii erzielen,
die in der Literatur für den Garima-ilacIiationsp:ozeß berichtet werden. Gamcia-Strahlung
ist im Effekt. ein Substitut für Katalysatoren, Reaktionsbeschleuniger und Hitze,
die gemäß Er fi.ndiing einbesetzt wird. Im Endef;@lrz sind die erzielten Kunststoffhölzer
nahezu identisch.
Bei richtiger Lenkung der Polymerisation bemliß
der Ert2 .C=incl;:iz@ erzielt man Polymcrisationsgrade bleicher Gröl3ena:.or c@a;;nu
wie beim Irradat.ionsprozeß.
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Die Holzprodukte der Erfindung weisen daher die folgen-Gen, an sich
bekannten 0.iiziI.iti-tsmerkmale - abhängig von der :=olzart, dem Kui.ststc rf-"elialt
(14--"150';ö und der Xunststoffart - auf Sie sind um 200 - 500 ;ö härter als Xzturholz;
Härte kann .variiert werden, hoch oder niedriö. Sie haben eine wescntlieh höhere
Festigkeit gegen Oberflächenbeschädiuungen, hegen Schlau, Druck, Abrieb usw., eine
höhere ICompressions-Festigkeit, Biege- und Splinterfestigkeit, Scherfestigkeit
usw., eine höhere Dimensionsbeständigkeit, geringere Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahme,
einen höheren Widers tanc: öeben Verrottung, Tierangriff, Funffus usw. Ihre Brennbarkeit
ist wesentlich heräbgesetzt und sie weisen eine höhere ':Je der bestilld.i ;lceit
auf. Die liärineisolierunu ist bei hohe:- Luftfeiachtijkeit besser als von Holz.
Die elektrische Isolierung kann um einen Falctor'10 - 100 verbessert werden. Die
Lebensdauer von z.B. Holzfußboden kann sich um den Faktor 5 erhöhen. ilolz-Plastik-Kombinationen
gemäß der Erfindung behalten im wesentlichen die form des Holzes vor der Imprägnierung
und
Polymerisation. Obwohl das Holz durch die Behandlung 20 -
100 )o an Gewicht zunimmt, wird sein Volumen
nur unwesentlich verändert.
da die Monomeren-Lösungen Icein.Qucllen des Holzes verurasachen
und diese Stoffe
nur die Poren des Holzes füllen. Die IIolz_Plastik-Kombinationen
zeigen nach der Behandlung Dimensionsände-
rungen von weniger als 0,2
- 0,8 @.._ ..---Das spezifische Gewicht. nimmt durch den Prozeß
propor-
tional zur Kunststoffaufnahme zu. Behandelt man z.B.
1000 cm3 eines Buchenholzes mit einem Gewicht von 730 g
mit 380
g eines Monomeren Kunststoffes (MMA), so erhält man eine IIolzplastik-Koöbination,die
1110 g wiegt
und damit ein spez. Gewicht von etwa 1,11 besitzt.
Die
Holz-Plastik-Materialien können gesägt, gebohrt, ge-
drechselt und verschraubt
werden, jedoch müssen die
Bohrlöcher etwas größer sein als bei unbehandeltem
Holz
für die gleiche Schraubengröße.
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Nageln von Plastilc-IIolz ist jedoch nicht oder nur mit
Spezialnägel
möglich.
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Die Oberflächenbehandlung auf Plastik-Holz erfolgt wie
bei
Holz durch Abschleifen mit Sandpapier o.a. bekannten-Methoden. .
Holz-Plastik
kann auf der Oberfläche nur mit Chemikalien behandelt werden, die auf Kunststoff
haften. Diese Bestä»il igke i t gegen Oberflächen-Farb- oder Schmutzaufnahme ist
ein Vorteil für viele llolzpradukte im Einsatz.
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Verleimen und Verkleben von Kunststoffjiolz erfolgt vorteilhaft mit
Spezialleim, z.13. Epoxy. Standard PVAC-Leime leimen ebenfalls, man erhält jedoch
eine etwas herabgeminderte Haftfestigkeit.
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Das kunststoffbehandelte Holz hat einen natürlichen Finish
und eingebaute Charakteristiken und braucht nicht mehr gestrichen, lackiert oder
chemisch oder physikalisch behandelt werden. Es ist nur notwendig, (lie Oberflache
zii polieren.
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Furnierholz-Folien gemäß der Erfindung können mit bis züi i-)0 Kunststoff
homogen verteilt in der Holzstruktur aufnehmen. Solche Folien erhalten hohe Festigkeiten
und können durch einfaches Abschleifen und Polieren hochwertige liolzoberflüchen
liefern. Ein weiteres Lackieren oder Nachbehandeln der Holzoberfläche ist dabei
nicht mehr notwendig. Darüberhinaus weisen Plastik-Furnierhölzer eine wesentlich
höhere Abriebfestigkeit, Druckfestigkeit und Widerstand gegen Beschädigungen auf.
Druck-
oder Ritzbeschädigungen können wiederum durch einfaches Abschleifen lind Nachpolieren
beseitigt werden. Mögliche Anwendungsgebiete für die neuen Plastik-Holz-Kombinationen
sind: Bodenbelege, Werkzeug- und Messergriffe, Wandbekleidungen, Gußformen, Schuhleisten,
Schmuck- und Gebrauchsgegenstände, Aschenbecher, Salatschüssel, Gabeln, Spielzeug,
Sportgeräte, Skier, Gewehrteile, Tür- und Fensterrahmen, Ilaus- und Gartenmöbel
(oder Teile wie Sofafüße), Knöpfe, Stricknadeln, Kegel, Möbel (oder Teile) für Schulen
und Behörden, Webschützen, technische Hölzer und viele andere mehr. Das nette p1.--Lische
Holz zeigt in fast allen physikalischon Eigenschaften eine wesentliche Verbesserung.
Dies ermöglicht es in vielen Fällen, die Iiolzdimensionen zu verringern. Durch den
Einsatz von weniger Holz und weniger Kunststoff kann daher das Kunststoffholz-Endprodukt
billiger werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung des
neuen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen kühlbaren Lager-
und Mischbehälter, der auf Temperaturen von -300C bis 250C einstellbar ist,
einen
Imprägnierbehälter für ein Vakuum von 1 bis 20 Torr und einem Druck von 1 bis 20
atü mit Behälterwandtemperat»ren von -10 bis +250C, mit Umwälzvorrichtungen für
die Imprägnierlösungen und einer Vorrichtung zum Ansaugen der Imprägnierlösung und
einen Polymerisationsdruckbehälter von 1 bis 20 atü, mit Vorrichtungen zum rle ichmäßigen
Erwärmen der Ilolzstückö--'auf die Polymerisationstemperatur von 30 - 800C bzw.
auf die Aushärtungstemperatur des Kunststoffes von 110oC.oder mehr und zum Auffangen
und /oder Abführen der entstehenden exothermen Reaktionswärme und zum Kühlen des
Reaktionegutes nach Einsetzen oder nach dem Abschluß der Polymerisation auf 80 -
200C sowie mit Vorrichtungen zum Einführen gasförmiger oder fein zerteilter Stoffe,
z.B. Reaktionsbeschleuniger (Wasserdampf., Ammoniak, Carbontetrachlorid), aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der
Polymerisationsbehälter als schrankförmige Kammer ausgebildet, in dem mindestens
zwei (bevorzugt aber eine Vielzahl) wärmezu- und abführende Metallplatten angeordnet
sind, von welchen mindestens eine Platte beweglich zum Öffnen oder zur KontalctschlicI3ung
und/oder zur Ausübung eines Druckes auf das zwischen den
Platten
eingebrachte Behandlungsgut gegen die andere, vorzubsweise mittels eines hydraulischen
Druckzylinders bewegbar ist.
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Die Vorteile der Trennung von Imprägnierkessel und Polymerisationskessel
sind folgende: --Die monomeren Lösungen, die an den Kesselwandungen haften, gehen
nicht mehr verloren und bilden auch keine isolierende Oberflächenschicht.
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Die Kontrolle der Temperatur der Dionomer-Lösungen und der Imprägnierung
wird vereinfacht. Die Kesseltemperatur braucht nicht z.D. -20 auf +50 bis 100°C
variiert werden (Temperaturgefälle 100°C). Der Imprägnierkessel bleibt bei Tieftemperaturen,
während der Polymerisierkessel nur noch etwa 30-50°C bis etwa 80-100°C mit einem
Temperaturgefälle von 50°C angeheizt Zverden muD.
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Die Kontrolle des Polymerisationsvorganges wird vereinfacht, daher
der Arbeitsprozeß beschleunigt, wodurch die Einrichtung ökonomischer und billiger
arbeitet.
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Im Imprägnierkessel wird das Holz so dicht wie möglich
mit
einem Minimum an I1o»omeren-Volumen gestapelt, während im Polymerisationsltessel
das Holz mit geringer Packungsdichte einbesetzt wird.
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I in
man ebenfalls optimale Packungsdichte, direkten Holzkontakt und Wärmeübergänge und
@l:irni.t sehr verkürzte und wir-t-s-chäftliche Polymerisationszeiten. Die Sa»erstoffinhibition
wird hiebei durch den Metallkontakt mit der IIolzolierfläclie (und eventuellen Besprühen
mit Co-Oktoat) verrini;ci-i ogler a»sgeschl ossen.
| Weitere I:r.f ; ;@@li@nrsmerlcmal e der Einrichtung zur Durch- |
| fiilirting des Verfahrens werden an Hand der Zei chn»ng er- |
| der Einrichtung |
| l;i»tert, in der ein Ausführungsbeispiel/schematisch dar- |
| gestellt ist. Fig. 1 zeigt-die Imprägniervorrichtung; |
| Fib. 2 einen kammerartigen Polymerisationsbehälter in |
| Ansicht. |
Die Einrichtung weist einen Imprägnierbehälter nach Fig.1 und einen eigenen Poiymerisationsbehälter
auf, der nach der Fig.2 ausgebildet ist.
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In dem doppelmanteliyen Imprägnierbehälter 1 ist ein Füllkorb 2 eingebaut,
in dem plattenförmiges Gut senkrecht stehend eingebracht wird. Die Imprägnierlösung
wird
dem Behälter 1 aus einem über ihm angeordneten Mischbehälter 3 zugeführt. Nach dem
Imprägniervorgang wird die Lösung :in den Mischbehälter mittels einer Pumpe 4 zurückgepumpt,
irobei sie eine Kühleinrichtung 5 durchläuft, damit eine Polymerisation im Mischbehälter
nicht eintreten kann. An dem Imprägnierbehälter ist noch eine Vakuumpumpe 6 zur
Erzeugu.ng-eines Unterdruckes, bevor die Lösung eingebracht wird, und eine Gaspumpe
7 zur Erzeugung eines Überdruckes, z.B. mittels Stickstoff, während der Imprägnierung
angeschlossen. Zur Polymerisierung von dünnen Holzplatten, z.B. von Furnieren, eignet
sich der kammerartige Behälter 26 nach Fig.2. In dem durch nicht dargestellte Türen
verschließbar a Behäli,er sind zltischen wärmezu-
und abführenden Platten
27,28,29,30 und zwischen diesen wärmespeichernde Platten 31 vorgesehen. Die Platten
sind durch seitlich angeordnete Scherengitter 33 in .senkrechter Richtung zum Einlegen
der Holzplatten 32 voneinander und fü4die Kontaktberührung mit den Holzplatten zueinander
bewegbar. Die Bewegung wird durch einen hydraulischen Druckzylinder 34 bewirkt,
dessen Kolben z.B. mit der oberen Platte 27 verbunden ist. Falls auf eine rasche
Abkühlung des polymerisierten und gehärteten Gutes verzichtet wird, können die Platten
27, 28,29,30 und 31 elektrisch durch eingebaute Heizelemente
oder
auch durch Induktionsheizung beheizt werden. Die alle Fälle beheizten Platten 27,28,29,30,31
können aber auch so dimensioniert sein, da13 sie imstande sind, die bei der Polymerisation
freiwerdende Wärme
| aufzuspeichern. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel |
| d ie |
| sind nur/Platten 27,28,29,30 elektrisch beheizt. Die |
Zuleitung ist mit 35 bezeichnet. Es--ist auch möglich, statt der Platten lIohlkörper
zu verwenden, in deren Hohlraum von IIeiz- bzw. Kühlmedien durchströmte heizrotere
angeordnet sind. Die Dicke der Platten 27,28,29,30 und 31 richtet sich nach der
Dicke der zu polymerisierenden Holzplatten und der Kühl- und Heizeinrichtung. Für
0,5 bis 1 mm starke Furnierplatten können die wärmeab- und zuführenden Platten 27,28,29
und 30 eine Dicke von 10 bis 25 mm und die wärmespeichernden Platten 31 eine Dicke
von 2 bis 5 mm aufweisen, wenn Metallplatten verwendet werden. Der Polymerisationsbehäl
ter 2.6 kann aber auch zur Polymerisierung von zylindrischen, itonisehen oder prismatischen
Gegenständen aus Holz, wie Webschützen, Kasten-und Tischfüßen od.dgl. verwendet
werden. Für diese 9egenstände sind Platten mit ebenen Flächen ungeeignet, da sie
von den an den Platten nicht anliegenden Flächen des
Gutes die
überschüssige Reaktionswärme schlecht abführen können. In diesem Fall werden Platten
oder Körper eingesetzt, welche an dem Behandlungsgut zugewendeten Flächen mit Ausnehmungen
versehen sind, in die die Gegenstände eingelegt werden.