DE2456031A1 - Verfahren zur kunststoffimpraegnierung von holz - Google Patents

Verfahren zur kunststoffimpraegnierung von holz

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DE2456031A1 DE19742456031 DE2456031A DE2456031A1 DE 2456031 A1 DE2456031 A1 DE 2456031A1 DE 19742456031 DE19742456031 DE 19742456031 DE 2456031 A DE2456031 A DE 2456031A DE 2456031 A1 DE2456031 A1 DE 2456031A1
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Description

Γ Patentanwalt
bipUng. HELMUT PFlSTER nR
} 894 MEMMlNGEN / BAYERN L D
Buxacher Straße 9 / Telefon G 83 31 / 3183
Gunnar Arthur Sigvard S^öö
Memoargatan 12, 4-22 42 Hisings Backa, Schweden '
und
Jan Anders Sundlin
Pack, 400 41 Göteborg 15, Schweden
Verfahren zur KunststoffImprägnierung von Holz
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Haltbarkeit von Holz durch Imprägnierung mithilfe flüssigen Kunststoffes,
Vorbekannt sind Verfahren, gemäss denen zu imprägnierendes Holz in einen Behälter gelegt oder gestapelt wird, der seinerseits vorerst evakuiert wird, um aus dem zu imprägnierenden Holz alle Feuchtigkeit und Gase (Luft) zu entziehen, und anschliessend mit einer aus einem polymerisierbaren Monomere und/oder Oligomere "bestehenden Kunststoffflüssigkeit angefüllt wird, durch die das Holz in dem Behälter unter
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Druck imprägniert wird. Die Polymerisation dieses Kunstoffes erfolgt schliesslich durch etwa 24-stündiges Bestrahlen, üblicherweise unter Verwendung einer s.g. Koboltkanone.
Ein solches Verfahren ist jedoch mit mehreren Nachteilen "behaftet. Es ist einerseits nicht nur die Polymerisation, die aufgrund der radioaktiven Bestrahlung sehr aufwendig wird, sondern auch die Anschaffung einer Koboltkanone, die eine sehr grosse Investierung bedeutet. Zum anderen werden bei sehr schnell erfolgender Polymerisation sehr leicht allzu intensive Strahlen erzeugt, die' auf die Holzfaser nachteilig einwirken und das Holz unbrauchbar machen können.. Es ist aus diesem Grunde grösste Vorsichtigkeit geboten, und erforderlich, die Strahlenintensität zu begrenzen, was begreiflicherweise dazu führen wird, dass der Polymerisationsverlauf allzu viel Zeit benötigt, und normalerweise etwa einen Tag andauert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren von anfangs der Beschreibung erwähnter Art in verschiedener Hinsicht zu vereinfachen und wesentlich zu verbilligen. Das die Erfindung Kennzeichnende ist, dass die Kunststofflüssigkeit, durch die das Holz imprägniert werden soll, einen Katalysator enthält, der bei Zimmertemperatur und etwas darüber hinaus (30° C) latent verbleibt, bei höherer Temperatur oder bei elektromagnetischer Bestrahlung dagegen aber sehr sohneil aktiviert wird, dass das Holz durch die Kunststoffflüssigkeit imprägniert und die Polymerisation bei einer Temperatur von 60° - 1500C, vorzugsweise aber einer Temperatur von 80° C,in einer Wärmekammer oder in einer Bestrahlungskammer bei Zimmertemperatur durchgeführt wird. Man ist nun nicht wie bisher an sehr aufwendige Ausrüstung, wie beispielsweise eine Koboltkanone gebunden, sondern kann eine konventionelle Wärmekammer zum Trocknen von Holz- oder eine Strahlenquelle, wie beispielsweise eine Röntgenröhre verwenden und die Polymerisation auf diese Weise bedeutend schneller durchführen.
Weiter ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch bedeutend wirtschaftlicher, da mit dem Polymerisationsvorgang nicht schon in dem Druckbehälter begonnen wird, sondern erst nach dem Durchführen des Holzes durch die Wärmekammer, und überschüssige Kunststofflüssig- ■ keit in dem Behälter zur nachfolgenden Behandlung durch diese zu imprägnierenden Holzes verwendet werden kann und nicht verspillt wird.
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Man fand es zweckmässis, in. der Kunststofflüssigkeit als polymerisierbare Komponente ein mit oder ohne ein reaktiv wirkendes Verdünnungsmittel vermischtes Epoxyharz, ein ungesättigtes Polyvinylester, das in Styrol oder "Viny!toluol gelöst wird oder ein MetyLnetakrylat zu. verwenden.
Als Katalysator für ein Epoxyharz fand man Bortrifluorid-Monäthylamin, Triäthanol-Aminborat, Dicyandiamid, Säureanhydrid, eine organische Säure oder ein penta- oder hexakoordiniertes Siliziumsalz als geeignet.
Als Katalysator für ungesättigtes-Polyvinylester oder Metylmetakrylat kann tertiäres Butyl-Perbensoat oder bitertiäres Butyl-Peroxyd verwendet werden.
Auch können als Katalysatore folgende chemische Substanzen Verwendung finden: . - '
2,2-Bis (T-Butyl-Peroxyd)Butan -
Di-T-Butyl-Peroxyd . .
2,5-Dimetyl-2,5-Di(T-Butyl-Peroxy)Hexan
T-Butyl-Hydroperoxyd
T-Butyl-Perbensoat
Cumen-Hydroperoxyd
Dicumyl-Peroxyd
2,5-Dimetyl-2,5 Di(T-Batyl-Peroxy)Hexyn~3 N-Butyl~4,4Bis (T-Butyl-Peroxy)valiert
1,1 Bis(T-Butyl-Peroxy)-3,3,5-Trimetyl-Cykiohexan
Im Folgenden wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher verdeutlicht, wobei als Holzart von unbehandelter Kiefer mit folgenden spezifischen Werten aasgegangen wird. . · '·
Biegebruchfestigkeit Kp/mm . 11,20
Biegebruch-Dehnung </o ■ _ - -1,04
Biegebruch-Deformierung (Arbeit) Kp/mm . 3,75
Das unbehandelte Holz wurde in einen Druckbehälter gelegt, der durch einen Ventilhahn mit einem Aufnahmebehälter für eine aus einem polymerisierbaren Monomere und/oder Oligomere sowie einem Katalysator bestehenden Mischflüssigkeit in Verbindung stand. Der Behälter wurde verschlossen und evakuiert, wobei der Druck während vorbestimmter Zeit auf 10 Torr, gehalten wurde. Bei dieser Behandlung wurden alle Feuchtigkeit und Gase aus dem zu imprägnierenden Holz entzogen. Der Ventilhahn wurde ohne vorher stattfindendem Druckausgleich geöffnet
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und die Kunst st of flüssigkeit in den Imprägnierungsbehälter eingelassen, Ms das Holz nit Flüssigkeit überdeckt wurde, und der Ventillialm darauf lain wieder geschlossen. Hierauf wurde der Druck in dem Behälter bis auf etwa 6 ata erhöht, wodurch die Flüssigkeit in das Holz eindrang. Die Temperatur wurde dabei auf zwischen 20 -25 G gehalten. Nach dieser Druckbehandlung wurde das Holz wieder aus dem Behälter entnommen und die überschüssige Flüssigkeit in den Aufnahmebehälter zurückgepumpt.
Das mit Flüssigkeit getränkte Holz wurde anschliessend in eine Wärmekammer überführt, in der eine Wärmetemperatur you etwa 80 C gehalten wurde. Sobald das Holz durchweg diegleiche Temperatur erhalten hatte, war nur noch eine Polymerisation von weiteren 20 Minuten erforderlich, um den Vorgang beenden zu können. Die erforderliche Zeit der Erwärmung schwankt zwischen einer und mehreren Stunden, was auf die Querabmessung, d.h. die Stärke des zu behandelnden Holzes zurückzuführen ist. Nach der Entnahme des Holzes aus der Wärmekammer wurden folgende Werte gemessen:
Biegebruchfestigkeit- Kp/mm ' 19,3
Beigebruch-Dehnung $ 1,56
Biegebruch-Deformation (Arbeit) Kp/mm 9,95
Nachstehend werden entsprechende Werte für einige andere Holzarten angegeben, die auf die gleiche Weise behandelt wurden.
Biegebruch- Biegetoruch- Biegebruch-
spannung Dehnung Deformierung (Arbeit)
ρ ρ
Kp/mm c/o Kp/mm
unbehandelte Esche 40,5 2,45 28,4
behandelte Esche 61,5 3,54 6-1,0
unbehandeltes Ramin 26,3 1,64 11,9
behandeltes Ramin 43,4 2,58 31,4
unbehandelte Rotbuche 24,0 1,94 ' 14,9
behandelte Rotbuche 52,6 3,30 49,3
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist keineswegs auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann auf verschiedene Weise im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche verändert werden. Man kann beispielsweise durch Erhöhung der Temperatur in"der Wärmekammer bis auf über 100° C die Polymerisation noch mehr beschleunigen.
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Claims (12)

  1. . 1. Verfahren zur Steigerung der Haltbarkeit von Holz durch Imprägnierung mithilfe flüssigen Kunststoffes, wobei das zu imprägnierende Holz zwecks Entfernung aller Feuchtigkeit und/oder aller Gase (Luft) aus dem Holz, in einen Behälter gelegt, der evakuiert wird, und in diesem anschliessend unter Druck mit einer .aus einem Monomere und/oder einem Oligomere sowie einem Katalysator bestehenden Mischflüssigkeit imprägniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein solcher Katalysator verwendet wird, der bei Zimmertemperatur und etwas darüber hinaus (3O0G) latent verbleibt, bei höherer Temperatur oder bei elektromagnetischer Bestrahlung dagegen aber schnell aktiviert wird, dass das Holz durch die Kunststofflüssigkeit imprägniert und die Polymerisation bei einer Temperatur von 6O°-15O°C, vorzugsweise aber einer Temperatur von 800O, in einer Wärmekammer oder in einer Bestrahlungskammer bei Zimmertemperatur durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerisierbare Flüssigkeit aus einem möglicherweise mit einem reaktiv wirkenden Verdünnungsmittel vermengten Epoxyharz besteht. ■
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerisierbare Flüssigkeit.aus ungesättigtem Polyvinylester besteht, das in Styrol oder Vinyltoluol gelöst wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerisierbare Flüssigkeit aus Metylmetakrylat besteht. .
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2,dadurch gekenn ζ ei chnet, dass als Katalysator Bortrifluorid-Monäthylamin verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem'der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator Triäthanolaminborat verwendet wird. ·
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch g. e k ennz e i chn et, dass als Katalysator Dicyandiamid verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch g e -
    k e η η ζ e i c hnet, dass als Katalysator Säureanhydrid verwendet wird. . ' ■
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  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 and 2, dadurch gekennzei chnet, dass als Katalysator eine organische Säure verwendet wird.
  10. 10. "Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gek e1 η η ζ e i chnet, dass als Katalysator ein penta- oder hexakoordiniertes Siliziumsalz verwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator tertiäres Butyl-Perbensoat verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 oder 4, dadurch gekennzei chnet, dass als Katalysator Mtertiäres Butyl-Peroxyd verwendet wird. . ■
    13· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 oder 4, dadurch gekennzei eh.η et, dass als Katalysator folgende chemische Substanzen verwendet werden können:
    2,2- Bis(T-Butyl-Peroxyd)Butan
    Di-T-Bu.tyl-Peroxyd
    2,5- Dimetyl-2,5-Di(T-Butyl-Peroxy)Hexan
    T-Butyl-Hydroperoxyd
    T-Butyl-Perbensoat
    Cumen-Hydroperoxyd
    Dicumyl-Peroxyd
    2,5- Dimetyl-2,5 Di(£-Buty!-»Peroxy)Hexan 3 N-Butyl-4,4 Bis(T-Butyl-Peroxy) valiert
    1,1 Bis(T-Butyl-Peroxy)-3,3,5-Trimetyl-0yklohexan.
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