DE2040356B2 - Verfahren zum Imprägnieren von Gegenständen aus Holz, Gips oder porösem Material mit polymerisierbarer Flüssigkeit unter nachfolgender Polymerisation durch Bestrahlung - Google Patents
Verfahren zum Imprägnieren von Gegenständen aus Holz, Gips oder porösem Material mit polymerisierbarer Flüssigkeit unter nachfolgender Polymerisation durch BestrahlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren eines Gegenstandes aus Holz, Gips oder einem ^o
porösen Material, insbesondere langgestreckter Form, mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit oder einem
Gemisch polymerisierbarer Flüssigkeiten unter Polymerisieren der polymerisierbaren Flüssigkeit durch Bestrahlen
unter Luft- oder Sauerstoffausschluß durch Überziehen des Gegenstandes.
Es ist bereits versucht worden, die physikalischen Eigenschaften von Holz, Gips oder allgemeinem
porösem Material zu verbessern, indem diese Materialien mit einer Flüssigkeit oder einem Gemisch
polymerisierbarer Flüssigkeiten imprägniert wurden. Dieses Gemisch wird dann durch Strahlung gehärtet
und polymerisiert, und zwar aufgrund einer Strahlung, die üblicherweise mit »ionisierende elektromagnetische
Strahlung« oder mit »Strahlung von Partikeln hoher Energie« bezeichnet wird. Als ionisierende elektromagnetische
Strahlung kann man beispielsweise die Gammastrahlung einsetzen, welche von gewissen
instabilen Isotopen ausgesandt wird, wie z. B. Cobalt-60 oder Cäsium-137 oder einem Isotopen-Gemisch wie
dem beispielsweise, welches in nuklearen Brennstoffelementen enthalten ist, die aus Reaktoren abgestrahlt
werden. Als Hochenergiepartikel kann man Elektronen mit einer Energie zwischen 0,4 und 10 Megaelektronenvolt
verwenden, die aus einem Beschleunigerkopf austreten, der mit elektrischem hochgespannten Strom
gespeist wird.
Man stellt leider fest, daß dann, wenn man versucht, die polymerisierbare Flüssigkeit in Anwesenheit von
Luft oder Sauerstoff zu härten, der Gegenstand *>°
aufgrund einer unerwünschten Reaktion, die auf den Sauerstoff zurückzuführen ist, schmierig oder pechartig
bleibt. Das bedeutet, daß man die Flüssigkeit gegen den Kontakt mit Luft schützen muß — sowohl während des
Imprägnieren der Gegenstände wie beim Bestrahlen M
dieser Gegenstände —, wobei man in dichten, mit einem inerten gasförmigen Fluid gefüllten Behältern arbeiten
muß. Beim gasförmigen inerten Fluid kann es sich handeln um: Stickstoff-Kohlendioxyd, einem Gemisch
aus Stickstoff und Kohlendioxyd etc.
Die Verwendung dieses gasförmigen Fluids bedeutet Kosten und insbesondere eine gewisse technologische
Unzweckmäßigkeit, die auf die Erzeugung, die Verteilung und die Lagerung dieses gasförmigen Fluids
zurückzuführen ist. Da im übrigen die Polymerisation der die Gegenstände imprägnierenden Flüssigkeit eine
exotherme Reaktion ist und der Behälter dicht ist, folgt hieraus eine nicht vernachlässigbare Erhöhung des
Drucks im Behälter, was Schwierigkeiten in der Auslegung und Herstellung dieser Behälter, insbesondere
im industriellen Maßstab, nach sich zieht.
Schließlich umfassen die polymerisierbaren verwendeten Flüssigkeiten im allgemeinen Körper, welche
Dampfspannungen mit relativ hohen Werten, selbst bei Umgebungstemperatur- aufweisen. Die exotherme Polymerisationsreaktion
bringt oft somit eine Verflüchtigung der Flüssigkeit an der Oberfläche des imprägnierten
Gegenstandes mit sich, von dem also nur der Kern gehärtet wird.
Zur Verhinderung der Reaktion des Luftsauerstoffs mit der zu polymerisierenden Imprägnierflüssigkeit ist
auch schon (so in »Industrie-Lackierbetrieb« 36 Nr. 9,
1968, Seiten 376-384; »Farbe und Lack« 74, Nr. 12, 1968, Seiten 1179-1184) die Zugabe kleinerer Mengen
von Wachs oder anderer Zusatzstoffe odtr auch eine Abdeckung mit dünnen Profilabdeckfolien vorgeschlagen
worden, also dünne Schutzschichten bestimmter Substanzen. Allerdings hat sich eine dünne Wachsschicht
als unzureichend erwiesen, da die polymerisierbare Flüssigkeit durch Wachsschichten hindurchschmelzen
kann. Ferner tritt eine Verdampfung oder Diffusion der Flüssigkeit durch die Wachsschichten hindurch ein.
Schließlich ist es mit einer dünnen Wachsschicht nicht möglich, das Überhitzen zu verhindern, die Bestrahlungsdosis
zu regulieren, gegen Luft und Sauerstoff vollständig zu versiegeln und die bestrahlten Gegenstände
zu tragen.
Erfindungsgemäß kann nun den obengenannten Nachteilen abgeholfen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, daß der
Gegenstand in ein Bad mit flüssigem Wachs getaucht und das Bad anschließend zu einem Block verfestigt
wird, der dann bestrahlt wird.
Als Schutzkörper kann man Wachse mineralischen, pflanzlichen oder tierischen Ursprungs verwenden.
Die Wachse mineralischen Ursprungs, die gewöhnlich aus Rohöl hergestellt werden und »Paraffine« oder
»mikrokristalline Wachse« genannt werden, bestehen aus einem Gemisch von Aikan-Kohlenwasserstoffen der
allgemeinen Formel
wobei η eine ganze Zahl gleich oder größer 20 bedeutet. Diese Paraffine und diese mikrokristallinen Wachse von
relativ geringem Preis weisen Schmelzpunkte auf, die praktisch zwischen 35°C und 65CC, somit unter der
Siedetemperatur des Wassers liegen.
Die Wachse pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, die aus Estern auf der Basis von Säuren und höheren
Fettalkoholen gebildet sind, weisen auch gewöhnlich Schmelzpunkte niedriger als die Siedetemperatur des
Wassers auf. Die Schmelzpunkte des sogenannten Carnauba-Wachses und des Bienenwachses liegen
beispielsweise etwa bei 83,5°C und 63°C.
Man kann auch Fettsäuren, die bei Umgebungstem-
peratur fest sind, verwenden, wie beispielsweise handelsübliches Stearin, welches aus einem Gemisch aus
Stearinsäure und Palmitinsäure gebildet ist, wobei der Schmelzpunkt dieses Gemisches etwa bei 61°C liegt.
Um die Gegenstände aus porösem imprägniertem Material mit einem Block eines der genannten
Schutzkörper zu umhüllen, genügt es, diesen Körper schmelzen zu lassen, die Gegenstände hier hineinzutauchen
und durch Kühlung das flüssige, so erhaltene 3ad sich verfestigen zu lassen. Wenn man insbesondere auf
diese We'se Gegenstände aus Holz oder Gips behandelt, so läuft man nicht Gefahr, daß diese auf eine
Temperatur höher als die Siedetemperatur des Wassers erwärmt werden und daß so etwa Luftblasen in der
polymerisierbaren Flüssigkeit erzeugt werden, da die
Schmelzpunkte des Stearins oder der obengenannten Wachse unter 1000C liegen.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die polymerisi>;rbaren
Flüssigkeiten, die dazu dienen, die Gegenstände zu imprägnieren, ein ebenfalls polyiiierisierbares
Lösungsmittel, beispielsweise Mono- oder Divinylbenzol, und Polyester-, Acryl-, Urethan- etc. Harze
umfassen, die hergestellt werden, indem man Verbindungen der allgemeinen Formel
CH2 = C R, R2,
worin Ri und R2 — oder auch R| oder R2 — diese können
Wasserstoff oder ein Rest sein — mit Säuren reagieren läßt, unter denen vor allem die Maleinsäure, Fumarsäure
und Phthalsäure zu nennen sind. Ausreichende Fachliteratur auf diesem Gebiet ist bekannt. Herausgegriffen
seien:
35
»ATOMIC RADIATION AND POLYMERS«
von A.Charlesby und
»RADIATION CHEMISTRYOF
POLYMERIC SYSTEMS«
von Adolphe C h a ρ i r o.
von A.Charlesby und
»RADIATION CHEMISTRYOF
POLYMERIC SYSTEMS«
von Adolphe C h a ρ i r o.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu begrenzen. Hierbei wird auf die Zeichnungen
Bezug genommen, in denen
Fig. 1 perspektivisch einen Holzbalken, der imprägniert
werden soll, darstellt;
F i g. 2 zeigt perspektivisch — Teile wurden fortgelassen — einen Korb zur Aufnahme der Holzbalken nach
F i g. 1 und
F i g. 3 zeigt ebenfalls perspektivisch — Teile wurden fortgelassen — einen Behälter, in den der Korb nach
Fig. 2 einführbar ist.
Die Gegenstände aus porösem Material werden aus kleinen Buchenbalken 1 (F i g. 1) gebildet, die eine Länge
von 300 mm, eine Breite von 40 mm und eine Dicke von 90 mm aufweisen. Diese kleinen Balken, die durch
Zwischenplättchen 2 (Fig.2) aus Paraffinkarton oder aus einem Polväthylengitter getrennt sind, werden in
durchbrochenen Körben 3, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, angeordnet, die
man so einführt, daß die Buche in einer Kammer entgast bo
wird, die unter vermindertem Druck von einem Wert zwischen 5 und 10 mm Quecksilbersäure etwa eine
Stunde lang gesetzt wird.
Die Kammer wird dann mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit oder einem Gemisch polymerisierbarer iv>
Flüssigkeiten gefüllt, bis die kleinen Balken untenan
chen. Diese Balken müssen nun tatsächlich untergetaucht bleiben, selbst wenn sie einen Teil der Flüssigkeit
absorbiert haben. Nachdem der atmosphärische Druck in der Kammer hergestellt ist, führt man in diese
Kammer komprimiertes Intertgas, derart, daß ein Nutzdruck von einem Bar 18 h lang etwa aufrechterhallen
wird und die Buche durchgehend imprägniert wird. Die Körbe werden dann aus der Kammer herausgezogen,
eine halbe Stunde lang abtropfen gelassen und werden dann in Behälter 4 (Fig. 3), vorzugsweise aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, eingeführt, wobei diese Behälter im oberen Teil offen sind und im
unteren Teil mit einem Schieberventil oder einem Entleerungsorgan 5 versehen sind.
Erfindungsgemäß schüttet man in diese Behälter, bis die kleinen Balken überdeckt sind, ein Paraffinbad mit
einem Schmelzpunkt zwischen 35°C und 50°C, welches auf eine Temperatur höchstens gleich 100°C gebracht
wurde. Man muß nämlich verhindern, daß die Buche in Kontakt mit dem Paraffin bei einer Temperatur
gebracht wird, die über dem Siedepunkt des Wassers liegen würde, da man sonst Gefahr läuft, Luftblasen in
der polymerisierbaren Flüssigkeil zu erzeugen.
Das Paraffinbad wird dann zu einem die kleincii
Balken umgebenden Block verfestigt, entweder, daß man in natürlicher Weise die Behälter sich abkühlen läßt
oder daß man sie in Wasser taucht.
Man setzt schließlich diese Behälter einer Strahlungsdosis von einem Wert gleich 2 megarad, das sind etwa
100 000 rad pro Stunde, in einer Vorrichtung aus, die
eine Gammastrahlen aussendende Radionuklidquelle aufweist, nämlich: Cobalt-60, Cäsium-137, bestrahlte, aus
einem Kernreaktor stammende Brennstoffelemente etc.
Die Wirkung der Bestrahlung besteht in einer Erwärmung des Blockes 6, der Balken 1, des Korbes 3
und des Behälters 4 und auch darin, unter Wärmefreisetzung die die Buche imprägnierende Flüssigkeit zu
polymerisieren. Hieraus folgt, daß das Paraffin in den flüssigen Zustand zurückgeführt wird und so vermieden
wird, daß die kleinen Balken eine übermäßige Erwärmung erleiden, die in der Lage wäre, sie zu
verformen und eine Verdampfung der polymerisierbaren Flüssigkeit hervorzurufen. Darüber hinaus ist die
Wirkung des Blockes 6, sei es, daß er sich im festen Zustand oder im flüssigen Zustand befindet, darin zu
sehen, die Strjhlungsdosis zu regeln.
Nach dieser Bestrahlung zieht man die Körbe aus den Behältern zurück, das geschmolzene Paraffin wird über
das Ventil 5 abgezogen. Die bestrahlten Blöcke werden beispielsweise in Elementen mit einer Länge von
300 mm, einer Breite von 40 mm und einer Dicke von 5 bis 6 mm derart geschnitten, daß Parkettstäbe sich
herstellen lassen. Nach einem Schleif- oder Hobelvorgang sind diese Elemente gleichzeitig härter, verschleißfester
und weisen ein besseres Aussehen als nichtbehandelte Elemente auf.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß es möglich ist, als polymerisierbare Imprägnierungsflüssigkeit das
obengenannte Gemisch zu verwenden, welches an Gewichtsanteilen enthält:
20 Teile Styrol,
10 Teile Methylmethacrylat,
10 Teile Acrylnitril und
10 Teile Methylmethacrylat,
10 Teile Acrylnitril und
60 Teile eines organischen Harzes, welches hergestellt wird aus:
12 Mol 1,3-Propandiol, auch Propylenglykol
genannt,
5 Mol Maleinsäureanhydrid und
5 Mol Phthalsäureanhvdrid
5 Mol Phthalsäureanhvdrid
oder auch aus proportionalen Mengen. Diesem Harz wird vorzugsweise Hydrochinon oder ein Körper auf
der Basis von Hydrochinon mit einem Gewichtsanteil zwischen 0,01 % und 0,1 % zugesetzt.
Man kann das aus den Behältern abgezogene Paraffin wiedergewinnen, bis es eine Strahlungsdosis von
3 ■ 108rad aufgenommen hat, wodurch die Kosten des
erfindungsgemäßcn Verfahrens herabgesetzt werden können.
Die Parkettstäbe nach Beispiel 1 werden aus Brettchen oder Leisten aus Strandkiefer hergestellt, die
eine Länge von 500 mm und eine Breite von 100 mm sowie eine Dicke von 13 mm aufweisen. Diese Brettchen
werden in den durchbrochenen Körben 3 angeordnet, diese Körbe werden nach Imprägnierung der Strandkiefer
unter den gleichen Bedingungen wie nach Beispiel 1 in das Innere der Behälter 4 eingeführt; zu dem in die
Behälter geschütteten Paraffin — bei einer Temperatur höchstens gleich 100°C — wird ein mineralisches,
pflanzliches oder tierisches Wachs derart zugesetzt, daß der Schmelzpunkt des Blockes bis oberhalb 55°C erhöht
wird. Hieraus folgt, daß, setzt man die Behälter der Strahlungsdosis von 2 megarad aus, der Block 6 fest
bleibt und die umhüllten Brettchen oder Leisten in diesem Block nicht Gefahr laufen, sich zu verformen.
Nach Bestrahlung bringt man die Gesamtheil der Körbe und Behälter in eine beheizte Kammer bei einer
Temperatur, die vorzugsweise gleich 100cC ist, um die
Körbe aus den Behältern herausziehen zu können und das Paraffin und das Wachs ablassen zu können. Die
Brelichen oder Leisten werden dann in Richtung ihrer
Dicke in zwei Elemente halbiert, die eine Länge von 500 mm, eine Breite von 100 mm und eine Dicke von
5 mm aufweisen, wobei diese Elemente dazu dienen, die Parkettstäbe herzustellen.
Es ist also möglich, das Paraffin völlig durch Stearir
oder durch ein mineralisches, pflanzliches oder tieri
sehes Wachs von einem Schmelzpunkt höher als 55°C zu ersetzen; geht man aber so vor, so erhöht man die
Kosten des die Brettchen oder Leisten umhüllender Blockes.
Die Gegenstände aus porösem Material bestehen au: Gipsformkörpern mit einem Volumen von etwa einen
Liter. Diese in den Körben 3 angeordneten Formkörper die aufgrund der Zwischenplatten 2 getrennt sind
werden entgast und imprägniert, wie in Beispiel 1 beschrieben; die polymerisierbar Flüssigkeit ist jedocl
aus Methylmethacrylatmonomeren gebildet, welchu einen Gewichtsanteil von 15 ppm Hydrochinonmono
mcthyläther enthalten.
Wie nach Beispiel I sind die Körbe in die Behälter<
gesetzt, wo man das Paraffin, dessen Schmelzpunk zwischen 35°C und 50cC liegt, eingießt; dann werden si<
einer Strahlungsdosis von 1,5 megarad, in de Größenordnung von 100 000 rad pro Stunde, in der di<
Radionuklidquelle aufweisenden Vorrichtung ausge setzt. Diese Strahlungsdosis bewirkt, daß das Paraffii
geschmolzen wird und daß es so möglich wird, di< Körbe aus den Behältern herauszuziehen.
Die Formkörper aus Gips weiden dann, um von Paraffin befreit zu werden, in eine Kammer, die auf ein«
Temperatur in der Größenordnung von 8O0C bis 100°(
erwärmt wird, und in ein Bad aus Trichloräthylen Terpentinöl oder aus Terpentinersatz gegeben.
Nach der erfindungsgemäßen Behandlung weisen dii Formkörper, die härter und schlagbeständiger als di<
nichtbehandellen Körper sind, den Vorteil auf, daß si< nicht mit Tinte befleckt werden können, wobei diesi
Tinte sofort mit kaltem Wasser sich abwaschen läßt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Imprägnieren von Gegenständen aus Holz, Gips oder einem porösen Material,
insbesondere langgestreckter Form, mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit oder einem Gemisch
polymerisierbarer Flüssigkeiten unter Polymerisieren der polymerisierbaren Flüssigkeit durch Bestrahlen
unter Luft- oder Sauerstoffausschluß, durch Überziehen der Gegenstände, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenstände in ein Bad mit flüssigem Wachs getaucht werden und das Bad anschließend zu einem Block verfestigt wird, der
dann bestrahlt wird. '5
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wachs mit pusreichend hohem
Schmelzpunkt eingesetzt wird, um den Wachsblock während der Bestrahlung im wesentlichen im festen
Zustand zu halten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem verwendeten Wachs
Bienenwachs oder als pflanzliches Wachs Carnauba-Wachs zugesetzt wird.
25
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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