DE2040356C3 - 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
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 65° C, 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 Bad sich verfestigen zu lassen. Wenn man insbesondere auf
diese Weise Gegenstände aus Holz oder Gips, behandelt, so läuft man nicht Gefahr, daß diese auf eine
Temperatur ,hoher 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 100° C liegen.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die polymerisierbaren Flüssigkeiten, die dazu dienen, die Gegenstände
zu imprägnieren, ein ebenfalls polymerisierbares 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, M
worin Ri und R2 — oder auch Ri 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 Fachlite- so
ratur auf diesem Gebiet ist bekannt. Herausgegriffen seien:
»ATOMIC RADIATION AND POLYMERS«
von A. C h a r 1 e s b y und
»RADIATION CHEMISTRY OF
POLYMERIC SYSTEMS«
von Adolphe C h a ρ i r o.
von A. C h a r 1 e s b y und
»RADIATION CHEMISTRY OF
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
F i g. 2 einführbar ist.
^o Beispiel 1
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 Polyäthylengitter 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 h>
Flüssigkeiten gefüllt, bis die kleinen Balken untertauchen. 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 aufrechterhalten wird und die Buche durchgehend imprägniert wird.
Die Körbe werden dann aus der Kammer herausgezogen, eire 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 Flüssigkeit zu erzeugea
Das Paraffinbad wird dann zu einem die kleinen 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 Sirahlungsdosis 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 Strahlungsdosis 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:
12MoI 1,3-Propandiol, auch Propylenglykol
genannt,
5 Mol Maleinsäureanhydrid und
5 Mol Phthalsäureanhydrid
5 Mol Phthalsäureanhydrid
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 °/o zugesetzt.
Man kann das aus den Behältern abgezogene Paraffin wiedergewinnen, bis es eine Strahlungsdosis von
3 · 108 rad aufgenommen hat, wodurch die Kosten des erfindungsgemäßen 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 Gesamtheit der Körbe und Behälter in eine beheizte Kammer bei einer
Temperatur, die vorzugsweise gleich 100°C ist, um die Körbe aus den Behältern herausziehen zu können und
das Paraffin und das Wachs ablassen zu können. Die Brettchen 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 Stearin oder durch ein mineralisches, pflanzliches oder tierisches
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 umhüllenden Blockes.
Die Gegenstände aus porösem Material bestehen aus Gipsformkörpern mit einem Volumen von etwa einem
Liter. Diese in den Körben 3 angeordneten Formkörper die aufgrund der Zwischenplalten 2 getrennt sind
werden entgast und imprägniert, wie in Beispiel 1 beschrieben; die polymerisierbare Flüssigkeit ist jedoch
aus Methylmelhacrylatmonomeren gebildet, welche einen Gewichtsanteil von 15 ppm Hydrochinonmono
methyläther enthalten.
Wie nach Beispiel 1 sind die Körbe in die Behälter A gesetzt, wo man das Paraffin, dessen Schmelzpunki
zwischen 35°C und 500C liegt, eingießt;dann werden sie
einer Strahlungsdosis von 1,5 megarad, in dci Größenordnung von 100 000 rad pro Stunde, in der die
Radionuklidquelle aufweisenden Vorrichtung ausge setzt. Diese Strahlungsdosis bewirkt, daß das Paraffir
geschmolzen wird und daß es so möglich wird, die Körbe aus den Behältern herauszuziehen.
Die formkörper aus Gips werden dann, um νοιτ
Paraffin befreit zu werden, in eine Kammer, die auf eine Temperatur in der Größenordnung von 800C bis 100"C
erwärmt wird, und in ein Bad aus Trichlorethylen Terpentinöl oder aus Terpentinersatz gegeben.
Nach der erfindungsgemäßen Behandlung weisen di< Formkörper, die härter und schlagbeständiger als di(
nichlbchandelten Körper sind, den Vorteil auf, daß si< nicht mit Tinte befleckt werden können, wobei dies<
Tinte sofort mit kaltem Wasser sich abwaschen läßt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Patentansprüche:L Verfahren zum Imprägnieren von Gegenständen aus Holz, Gips oder einem porösen Material insbesondere langgestreckter Form, mit einer polymerisierbaren Flüssigkeit oder einem Gemisch polymerlsierbarer Flüssigkeiten unter Polymerisieren der polymerisierbaren Flüssigkeit durch Bestrahlen unter Luft- oder Sauerstoffausschluß, durch Oberziehen 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.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wachs mit ausreichend 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.Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren eines Gegenstandes 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 des Gegenstandes.Gs 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 dieser Gegenstände —, wobei man in dichten, mit einem inerten gasförmigen Fluid gefüllten Behältern arbeiten muß. Beim gasförmigen inerten Fluid kann es sichίοhandeln 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 ziehtSchließlich umfassen die polymerisierbaren verwendeten Flüssigkeiten im allgemeinen Körper, welche Dampfspannungen mit relativ hohen Weiten, 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 £76-384; »Farbe und Lack« 74, Nr. 12, 1968, Seiten 1179-1184) die Zugabe kleinerer Mengen von Wachs oder anderer Zusatzstoffe oder 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 Alkan-Kohlenwasserstoffen der allgemeinen Formel
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