CH645124A5

CH645124A5 - Verfahren zur thermischen polymerisation, polykondensation oder kondensation von monomeren kunststoffbildnern in poroesen werkstoffen.

Info

Publication number: CH645124A5
Application number: CH260278A
Authority: CH
Inventors: Hanns F Dr Arledter; Werner Mehl
Original assignee: Arledter Hanns F; Werner Mehl
Priority date: 1977-03-16
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1984-09-14
Also published as: DK115978A; US4205097A; AT372396B; SE428102B; ATA169378A; SE7802622L; DE2711478A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Polymerisation, Polykondensation oder Kondensation von monomeren Kunststoffbildnern in porösen Werkstoffen, insbesondere Holz, wobei die kontrollierte Wärmezufuhr für die s

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Einstellung der Anspringtemperatur für exotherme oder die Fortführung endothermer chemischer Reaktionen und die Abführung überschüssiger Wärme bei exothermen chemischen Reaktionen durch einen wasserhaltigen Wärmeträger erfolgt, der im Temperaturbereich der ablaufenden chemischen Reaktionen im flüssigen Zustand vorliegt.

Bei Verfahren zur thermischen Polymerisation von Kunststoffbildnern, insbesondere in Holz, spielt die Wahl des Wärmeträgers eine grosse Rolle, weshalb auch schon zahlreiche diesbezügliche Vorschläge gemacht worden sind, die jedoch alle nicht befriedigen konnten. Bei gasförmigen Wärmeträgern erfolgt der Wärmeaustausch so langsam, dass die Reaktion viele Stunden erfordert, was einen grosstechnischen Einsatz wirtschaftlich nicht vertreten lässt.

Um einen raschen Wärmeaustausch zu erzielen, wurden zwar bereits flüssige Wärmeträger vorgesehen, doch wurde bisher keine Substanz angegeben, die allen gestellten Anforderungen genügte.

Öle, die bereits früher vorgeschlagen worden sind (vgl. FR-PS 694 690) haben den Nachteil, dass sie mit den niedrig viskosen Monomerstoffen bei Temperaturen von 60 bis 100°C sich vermischen oder lösen, dass sie in alle Öffnungen des imprägnierten Werkstückes Undefiniert tief eindringen und insbesondere die Tendenz haben, die Poren des Polymerholzes, die durch die Volumensverkleinerung des Polymers (d = 1,15 g/cm3) bei der Polymerisation des Monomers (0,91 g/m3) und bei Wärmeausdehnung entstehen, zu füllen. Es entstehen dadurch Undefinierte und ungleichmässige, teilweise irreversible, physikalische und chemische Veränderungen der Werkstoffoberflächen, wie Verfärbungen, Verlei-mungsprobleme usw., die einen langwierigen, kostspieligen Oberflächenwaschprozess mit organischen Lösungsmitteln verlangen und teure Polymer-Holzverluste durch Hobel- und Stirnrandbeschnitt verursachen.

Der Einsatz von Metallegierungsschmelzen (vgl. JAPS 7 114 839) für den Temperaturbereich von 60 bis 100°C hat ebenfalls Nachteile.

Metallegierungen des Zinns, Antimons, Wismuts, Bleis, Zinks sind sehr teuer. Ihre Dämpfe sind gesundheitsschädlich und verlangen spezielle teure Umweltschutzmassnahmen. Bei Temperaturen von 60-100°C ist ihre Viskosität sehr hoch und das Medium muss kostspielig gleichmässig in Menge umgepumpt werden, um beim Eintauchen des kalten imprägnierten Holzsubstrates eine Abkühlung unter den Schmelzpunkt zu verhindern.

Weiterhin werden beim Eintauchen des imprägnierten Holzsubstrates in die heisse Schmelze Monomeranteile aus-gestossen, die das Metallbad verkleben und verunreinigen und einen wirtschaftlich untragbaren, verlustreichen Reini-gungsprozess voraussetzen.

Soweit bereits wässrige Lösungen als Wärmeträger vorgeschlagen worden sind (DE-OS 2111 149) wurden diese immer in Hinblick auf möglichst hohe Viskosität ausgewählt, da man der Ansicht war, dass nur dadurch das Eindringen des Wärmeträgers in die Werkstücke und das Austreten von Monomeren verhindert werden könne. Die Handhabung solcher hochviskoser Lösungen, beispielsweise von Natrium-alginat, Wasserglas und Glycerin, ist schwierig. Das zu behandelnde Holz oder sonstige Material muss mit relativ grossen Abständen in die Behandlungslösung eingebracht werden, damit diese trotz ihrer hohen Viskosität alle Oberflächen erreicht. Geht ein Teil der Lösung in den Dampfzustand über, so kommt es zu einem Überkochen unter für das Bedienungspersonal gefährlicher Schaumbidlung. Schliesslich erfordert es einen erheblichen Aufwand, die auf den Werkstücken verbleibenden Reste nach der Polymerisation abzuwaschen.

Die Erfindung ermöglicht es, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden, indem der ganz oder wenigstens überwiegend aus Wasser bestehende Wärmeträger eine Viskosität von höchstens 0,003 Pa - s aufweist.

Grundsätzlich erfolgt also die Polymerisation beim erfin-dungsgemässen Verfahren einfach in Wasser, wobei jedoch gewisse Zusätze die Vorteile des Einsatzes von Wasser nicht wesentlich reduzieren und unter Umständen ihrerseits vorteilhaft sein können.

Wasser ist offensichtlich durch seinen geringen Preis und seine Umweltfreundlichkeit ein Medium, dessen Verwendung anstelle der bisher vorgeschlagenen Wärmeträger äusserst erstrebenswert ist.

Nahegelegt wird die Verwendung von Wasser insofern, als die wichtigsten Vinylmonomere und -polymere (Styrol, Methylacrylate) in Wasser nicht löslich sind und somit von diesem nicht aus dem Werkstück herausgelöst werden. Die häufig verwendeten Vinylmonomere werden überdies, falls sie doch in geringen Spuren ins Wasser gelangen, dort polymerisiert, so dass eine Geruchsbelästigung durch austretende Monomere vermieden werden kann. Allenfalls in die Oberfläche des Werkstückes eingedrungenes Wasser kann im Gegensatz zu anderen Wärmeträgern rückstandslos durch Verdunsten beseitigt werden.

Selbstverständlich begünstigt die niedrige Viskosität des erfmdungsgemäss vorgesehenen Wärmeträgers das nachteilige Eindringen des Wärmeträgers in das Werkstück, was ja der Grund dafür war, dass die Verwendung von Wasser für den erfindungsgemässen Zweck bisher ausser Betracht geblieben ist. Es wurde jedoch erkannt, dass dieser Nachteil unwesentlich wird, wenn die Poren des Werkstoffes so rasch verschlossen werden können, dass spätestens binnen 15 Minuten ein weiteres Eindringen des Wärmeträgers in den Werkstoff bzw. Austreten des Monomers in den Wärmeträger im wesentlichen verhindert wird.

Dass für den Materialaustausch an der Grenzfläche Wärmeträger/Werkstück vor allem die Poren des Werkstückes entscheidend sind, hat seine Ursache darin, dass bei den in erster Linie in Frage kommenden Werkstoffen (Holz,

Eternit) die Penetration in das Kapillarsystem um einen Faktor 102 oder 103 schneller erfolgt als die Diffusion von Flüssigkeit oder das Eindringen von Wasserdampf in die übrige Oberfläche. Bei der Überlegung, welche Massnahmen getroffen werden können, um das Eindringen des Wärmeträgers in das Werkstück bzw. das Austreten von Monomeren zu verhindern, braucht daher nur der Vorgang der Penetration durch die Poren des Werkstückes näher untersucht zu werden.

Für die Bewegung von Flüssigkeit in Kapillaren gilt für den gesamten Geschwindigkeitsbereich v (cm/s)

Die Durchflussmenge Q (cm3/s) ist definiert als V ^ xcr4Ap , / Ap • ro2 \

T ~ Q ~ 8»yAl ~ To'% ( 41.8 >1 )

Die Weglänge 1 und die (Ein- bzw. Austritts)zeit Faktor t (s) folgen vereinfacht den Gesetzen

4 n

Dabei ist

Ap = Pi-P2 Druckabnahme zwischen 1 und 2

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Al = Wegstück zwischen 1 und 2

T] = Viskosität in cP = 0,001 m-'s''kg

To = Rohrradius der Kapillaren

ç = Oberflächenspannung

Ô = Randwinkel

Die Viskosität t| des Wärmeträgers, welche stark von der Temperatur abhängt, ist umgekehrt proportional der Durch-fluss- bzw. Eindringmenge in die freien Öffnungen. Der sich daraus ergebende Nachteil, welcher bisher die Verwendung von Wasser als Wärmeträger verhindert hat, kann nun, wie sich aus obenstehenden Formeln ergibt, durch eine ganze Reihe von Massnahmen kompensiert werden. Zunächst wird man dafür Sorge tragen, dass die Zahl der Kapillaren, durch welche die Flüssigkeit eindringen kann, möglichst gering ist. Man wird daher zweckmässigerweise bei der Verwendung von Holz als Werkstoff möglichst lange in Längsrichtung geschnittene Hölzer einsetzen, um das Verhältnis der Stirnfläche zur übrigen Oberfläche möglichst klein zu halten. Weiter ist möglichst dafür zu sorgen, dass die Poren des imprägnierten Holzes beim Einbringen in die Wärmeträgerflüssigkeit weitestgehend gefüllt sind, und dass solche Imprägniermedien ausgewählt werden, welche nicht im Zuge der Polymerisation schrumpfen und damit wieder einen Teil der Poren für den Eintritt der Flüssigkeit freigeben. Die eingesetzten Monomere sollten auch nicht wasserlöslich sein, damit nicht durch deren Herauslösen Kapillaren entstehen, in die der Wärmeträger eindringen kann. Eine interessante Beobachtung in diesem Zusammenhang ist, dass durch Erhöhen des pH-Wertes des Wärmeträgers als Werkstoff verwendetes Holz an den Stirnseiten zum Quellen gebracht werden kann, wodurch sich die Porengrösse und dementsprechend die Penetration verringert.

Aus den vorstehenden Formeln ergibt sich weiterhin,

dass der Differenzdruck P1-P2, die treibende Kraft des Eintrittes von Flüssigkeit in das Holz bzw. aus dem Holz, klein zu halten ist. Ebenso weisen die obenstehenden Formeln den Weg zu einer Beeinflussung der Oberflächenspannung a und des Randwinkels 5 durch Zusätze zur Imprägnierlösung bzw. zum Wärmeträger auf.

Am wirksamsten beeinflussen lässt sich der Vorgang des Materialaustausches im Grenzbereich zwischen Werkstück und Wärmeträger durch die Beeinflussung jener Zeit, die bis zum randseitigen Verschluss der Poren des Werkstückes durch die Polymerisation der Imprägnierlösung vergeht. Man wird also trachten, durch verschiedenste Massnahmen, die anschliessend ohne Anspruch auf Vollständigkeit wiedergegeben werden, diese Zeit möglichst zu verringern.

Eine wesentliche Rolle bei der Verringerung der Polymerisationszeit kommt der Temperatur des Wärmeträgers zu, da nur bei einer hinreichenden Temperaturdifferenz zwischen Wärmeträger und Werkstück der für die Penetration entscheidende Randbereich mit einer Dicke von einigen mm genügend rasch erwärmt wird. Vorzugsweise wählt man bei der Verwendung von Wasser als Wärmeträger für dieses eine Temperatur von 88-92°C. Der Zeitraum, der in diesem Fall zur Erwärmung des Randzonenbereiches benötigt wird, ergibt sich aus nachstehender Tabelle.

Tabelle 1

Zeit zur Erreichung von

Randzonenbereich

75°C

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lmm

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Bei je tieferer Temperatur die Reaktion anspringt und die Viskosität des Monomeren im Holz ansteigt bzw. eine Gelierung in der Randzone erreicht wird, umso geringer werden die Monomerenverluste.

Der Gelpunkt von katalysiertem Monomer und Mischungen von ungesättigten Polyesterverbindungen bei Temperaturen von 70-85°C ist nur abhängig von der Zusatzmenge des Katalysators mit der geringen Anspringtemperatur und ist unabhängig von dem Gesamtkatalysatormen-genzusatz mit höheren Anspringtemperaturen.

Der Gelpunkt ist nur ein Indikator für eine abgeschlossene Gelierung. Wichtiger ist die Viskositätserhöhung und die Zeit zur Erreichung einer Viskosität von über 0,01 Pa • s bei 80°C in der Randzone des Holzes, um einen Austritt von Monomeren und Eintritt von Wasser zu verhindern.

Der Zusatz von geringen Mengen an Katalysatoren niederer Anspringtemperatur zu Standard-Katalysatormischungen höherer Anspringtemperatur beeinflusst die Zeit zur Erreichung einer Viskositätserhöhung von 0,001 Pa ■ s auf 0,01 Pa- s und zur Erreichung des Gelpunktes (1 Pa- s+) sehr stark.

Nach den Arbeitsbedingungen der Holzpolymerisation in Wasser bei 85-90°C kann man die angestrebte Viskositätserhöhung (bis 0,01 Pa-s) des Monomeren im Holz schon nach einer Tauchzeit von 2V2 bis 4 Minuten in den Randzonen des Holzes erreichen. Dies ist die Hälfte bis 2A der Gelzeit (85°C). Mit sinkender Badtemperatur z.B. 80°C kann die Gelzeit stark ansteigen (siehe Tabellen) und die Viskositätserhö-hungszeit ist entsprechend ebenfalls stark verzögert und kann Zeiten von 6-10 Minuten und mehr erreichen.

Abgesehen vom Zusatz von Katalysatoren kann die Geltemperatur und -zeit der Monomerlösung dadurch herabgesetzt werden, dass man den Monomeren Styrol, MMA und andere hochreaktive, ungesättigte Polyester in Mengen von 5-5% zusetzt.

Den gleichen Effekt hat der Zusatz von 3-10% kreuzvernetzenden bifunktionellen Monomeren, wie Divinylbenzol, Allylmetacrylat oder 1,4 Butandioldimetacrylat zusammen mit den eingesetzten kettenbildenden Monomeren.

Die Erfindung unterscheidet sich zwar wesentlich dadurch vom Stand der Technik, dass die Viskosität des eingesetzten Wärmeträgers niedrig ist, weil die dadurch erreichten Vorteile (höhere Packungsdichte, kein Überkochen, kein Abwaschen) die Gefahr einer stärkeren Penetration in das Werkstück in Kauf nehmen lassen. Eine geringfügige Erhöhung der Viskosität des Wärmeträger gegenüber reinem Wasser ist jedoch durchaus von Vorteil und dient vor allem dazu, die temperaturbedingte Verringerung der Viskosität des Wassers bei der für die Behandlung gewählten Temperatur auszugleichen. In diesem Sinne ist es vorteilhaft, wenn man der Wärmeträgerflüssigkeit Viskositätserhöhende Stoffe, wie wasserlösliche Carboxyvinyl-, Polyoxäthylenpolymere mit Molekulargewichten grösser als 1 Million in Mengen von 0.5% und Lösungsviskositäten bis 0,002 Pa- s bei 85 bis 90°C zusetzt.

Wie erwähnt, kann die Oberflächenspannung des Monomers gegenüber Wasser erhöht werden, um das Eindringen des Wassers in die Poren zu erschweren. Dies kann beispielsweise durch Zusatz von Paraffinen zur Monomerlösung geschehen.

Um den gewünschten raschen Verschluss der Poren des Werkstoffen zu erzielen, können auch dem Wärmeträger selbst Beschleuniger zugesetzt werden, welche bewirken, dass die Polymerisation in den Randzonen des Werkstoffes rascher vor sich geht als in dessen Kern. Ebenso ist es möglich, die Stirnflächen des imprägnierten Holzes zu bestrahlen, um im Randbereich bereits vor Einbringen in den Wärmeträger eine Erhöhung der Viskosität zu erzielen. Auch

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eine Versiegelung der Stirnflächen mit Lacken kommt zur Abdichtung der Poren in Betracht.

Insbesondere dann, wenn nicht nur die Polymerisation, sondern auch die anschliessende Härtung des Kunststoffes im erfindungsgemäss verwendeten Polymerträger erfolgen soll, reicht die in einem Wasserbad erzielbare Temperatur nicht aus. Es besteht dann die Möglichkeit, durch Zugabe insbesondere von Salzen, wie LiCl, NH4CI2, CaCk, MgSC>4, den Siedepunkt des Wärmeträgers auf 105 bis 110°C zu erhöhen.

Anschliessend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

360 gehobelte Buchenfriesen 1 von 940 mmx70 mm x27 mm mit einem Holzvolumen von (1,800x360) 6501 und einem Gewicht von durchschnittlich (1,2 kgx360) 430 kg werden in der in der Zeichnung gezeigten Form mit 5 mm Abstandhaltern zu einem Paket mit den Massen 940 mm Länge x960 mm Breite und 840 mm Höhe (30 x 12 Holzreihen) mit Hilfe von zwei Stahlbändern 3 unter Verwendung von Schutzeinlagen 4 gebündelt. Die Dicke a der Friesen beträgt dabei 30 mm, ihr Abstand 5 mm. Dieses Holzbündel wird mit Hilfe von Traggurten aus geflochtenem Metallgewebe mit Hilfe eines Kranes in einen Imprägnierbehälter von 1000 x 1000 x 1100 mm eingesetzt und mit Hilfe von zwei anschraubbaren Randklammern im Behälter so fixiert, dass das Holz bei der Tränkung nicht aufschwimmen kann.

Der auf Rädern laufende Imprägnierbehälter wird auf Schienen in einen Vakuum-Druckkessel eingeschoben. Nach der Evakuierung des Holzes für 15 Minuten bei 6-10 Torr saugt man 4301 gefilterte Imprägnierlösung von 5-15°C in den Imprägnierbehälter ein, wobei insgesamt etwa 250 kg Lösung (2651) vom Holz aufgenommen werden. Man imprägniert das Holz für 30-60 Minuten bei 2-6 Atü Druck. Das Gewicht des imprägnierten Holzes ist dann 680 kg. Die überschüssigen etwa 170 (—2001) Imprägnierlösung werden zurück in den gekühlten Vorratsbehälter befördert (gepumpt oder gedrückt).

Das imprägnierte Holzbündel wird mit Hilfe des Kranes aus dem Behälter herausgehoben und kann nach Wechsel des Traggurtes sofort in den Wasserpolymerisierbehälter eingesetzt werden, wenn das Gelverhalten der Lösung optimal eingestellt ist, d.h. die Lösung schnell bei 85-90°C geliert. Will man die Randverluste durch Wassereintritt, Rissebildung an der Stirnseite des Holzes noch weiter reduzieren, versiegelt man die Stirnseiten des Holzes durch Anstrich mit einer hochkatalysierten und beschleunigten Lösung von 60% Polyester + 40% Styrol, 3% Katalysator und 2% Beschleuniger und/oder einem in Monomeren unlöslichen Versiegelungslack, beispielsweise Nitrolack, enthaltend 5% Beschleuniger.

Als Monomerlösung zur Imprägnierung des Holzes werden eingesetzt: 75-90% Styrol + 10-25% (oder 10-20% Divinylbenzol) ungesättigten Polyesters, 0,20-0,36% Bis-(4-t-Butylcyclohexyl)peroxydicarbonat(P 1658), 0,4-0,6% Dilau-roylperoxyd, 0,6-0,8% Dibenzoylperoxyd (BP-99) und 0,4-0,6%, 2,2-Bis-(t-Butylperoxy)butan (P 1298 P) sowie 0,3% Farbe.

Die Monomerlösung hat je nach Farbeinsatz und P 1658 Katalysatoreinsatz folgende Gelpunkte:

Die Heisswasserpolymerisation erfolgt in einem oben offenen Behälter von 1250x 1250x 1250 mm = 20001 Inhalt, welcher durch indirekte Wandheizung (2-4 m2 Heizfläche) oder Kühlung und einen im Boden eingesetzten Rührflügel s mit einstellbarer, variabler Drehzahl schnelle Wärmezu- oder abführung zulässt. Dieser Behälter ist so ausgelegt, dass pro Minute etwa 1000-2000 kcal Wärmeenergie dem Wasser zugeführt werden können.

Die Gelierung bzw. die Viskositätserhöhung der 10 Monomerlösung im imprägnierten Holz erfolgt in den in den Tabellen gezeigten Zeiten, wenn die Polymerisation durch Eintauchen in 12001 Wasser (pH von 9) mit einer Anfangstemperatur von 92-94°C, die durch Wärmeabgabe an das eingetauchte Holz (20°C) innerhalb von 1 -4 Minuten auf 15 89-88°C und 87°C absinkt, durchgeführt wird.

Tabelle III

Randzonendicke

0,01 Pa-s

Viskositätenerhöhung

Gelierung zu 1 Pa-s+

1-2 mm

2-3 Min.

3- 4 Min.

3 mm

3 Vi Min.

5- 6 Min.

4 mm

5 Min.

7- 8 Min.

5 mm

7 Min.

10-11 Min.

13 mm

14-15 Min.

18-19 Min.

Tabelle!!

Gelpunkt 70°C Gelpunkt 75°C Gelpunkt 80°C Gelpunkt 85°C Gelpunkt 90°C

8V2-IO Min. 6-6V2 Min. 4-5 Min. 3-4 Min. 2V4-23/4 min.

Die Randversiegelung bis zu 3 mm Tiefe im Holz ist in 3-6 Minuten abgeschlossen.

30 Nach Gelierung der Randzone, die noch bei Temperaturen von 87-89°C erfolgen soll, wird die Polymerisation für 15-20 Minuten bei 89°C abfallend auf 85°C, die durch Wärmezufuhr - wenn nötig - eingestellt werden, fortgesetzt. Zur Erzielung einer guten Temperaturverteilung im Polymerisator 35 wird das Rührwerk eingeschaltet. Nach 15-20 Minuten setzt die exotherme Reaktion im Holz verstärkt ein und liefert insgesamt eine Wärmemenge von (2500 mol x 0,40 x 16,0 kcal/ mol) 1700 kcal.

Durch diese Wärmezufuhr erhöht sich die Wassertempe-40 ratur (1200 lxl,0x7°C) auf etwa 90-92°C.

Bei Erhitzung des Holzes an kritischen Stellen auf über 100°C verdampft Wasser und verbraucht dabei pro 540 kg kcal Verdampfungswärme. Dieses lokale Sieden ist im Falle des erfindungsgemäss verwendeten Wärmeträgers im Gegensatz 45 zu bekannten Verfahren nicht nur harmlos, sondern führt sogar zu einer Stabilisierung des gesamten Vorganges.

Die Polymerisation ist nach einer Reaktionszeit im Wasser nach 33-35 Minuten mit einer Temperaturspitze im Holz von etwa 125-140°C abgeschlossen. Das Holzpaket wird nach 50 36-38 Minuten aus dem Wasser entfernt und schnell in eine gut isolierte Wärmekammer von 1000x 1000x 1000 mm Grösse eingesetzt. Die gespeicherte Temperatur im Inneren des Holzes reicht aus, um auch den Aussenrand des Polymerholzes auf langsam innerhalb von 2-3 Stunden von 110—105— 55 100-85°C absinkenden Aushärtungs- und Nachhärtungstemperaturen zu bringen. Das erzeugte Polymerholz ist geruchsfrei.

Das hergestellte Buchenpolymerholz zeigt eine Barcollhärte von 86-89. Auch die Stirnseitenrandzone von 1-2 mm 60 hat noch eine Barcollhärte von 81-84 und eine Randzonenverfärbung ist auf 0-3 mm begrenzt. Die Harzabscheidung aus den Stirnholzzonen beträgt zwischen 90-180 g für 650 kg Polymerholz. Das sind 0,045-0,07% bezogen auf die eingesetzte 250-kg-Monomerlösung im Holz bzw. 0,25-0,50 g/ 65 Friesen mit einem Monomeraustritt von 60-120 g/m2 Stirnfläche bzw. eine Monomerverarmung von theoretisch maximal 30% im ersten mm-Stirnrand.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur thermischen Polymerisation, Polykon-densation oder Kondensation von monomeren Kunststoffbildnern in porösen Werkstoffen, wobei die kontrollierte Wärmezufuhr für die Einstellung der Ansprungtemperatur für exotherme oder die Fortführung endothermer chemischer Reaktionen und die Abführung überschüssiger Wärme bei exothermen chemischen Reaktionen durch einen wasserhaltigen Wärmeträger erfolgt, der im Temperaturbereich der ablaufenden chemischen Reaktionen im flüssigen Zustand vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der ganz oder wenigstens überwiegend aus Wasser bestehende Wärmeträger eine Viskosität von höchstens 0,003 Pa- s aufweist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren des Werkstoffes so rasch verschlossen werden, dass spätestens binnen 15 Minuten ein weiteres Eindringen des Wärmeträgers in den Werkstoff bzw. Austreten des Kunststoffbildners in den Wärmeträger im wesentlichen verhindert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärmeträgers vor Eintauchen des Werkstoffes so hoch eingestellt wird, dass die Anwärmung der 1 bis 4 mm starken Randzonen des Werkstoffes auf die Geltemperatur des Kunststoffbildners innerhalb von 30 bis 120 Sekunden erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärmeträgers 20 bis 30°C über der Anspringtemperatur der für die Gelierung verantwortlichen Katalysatoren und Beschleuniger liegt, damit die Gelierung in der 1 bis 6 mm Randzone des Werkstoffes in weniger als 6 Minuten erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Katalysatoren mit Anspringtemperaturen von etwa 60°C in Mengen von 0,2 bis 2,0% eingesetzt werden, um die Gelierung der Kunststoffbildner in den Randzonen des Werkstoffes bei Temperaturen von 80 bis 85°C innerhalb von 1,5 bis 5 Minuten zu erreichen.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Katalysatoren mit Anspringtemperaturen von 40 bis 60°C in Mengen von 0,05 bis 0,4% der Kunststoffbildnerlösung zugesetzt werden, um die Gelierung des Kunststoffbildners in den Randzonen des Werkstoffes bei Temperaturen von 80 bis 95°C innerhalb von 1,5 bis 6 Minuten zu erreichen.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kunststoffbildnern Styrol, MMA und andere, hochreaktive, ungesättigte Polyester in Mengen von 5 bis 50% zusetzt, um die Geltemperatur und -zeit der Kunststoffbildnerlösung herabzusetzen und die Viskosität zu erhöhen.

8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herabsetzung der Gelzeit von Kunststoffbildnern 3 bis 10% kreuzvernetzende, bifunktionelle Monomere, wie Divinylbenzol, Allylmethacrylat oder 1,4-Butandioldimethacrylat mit den eingesetzten kettenbildenden Kunststoffbildnern eingesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Wärmeträgers bei Temperaturen von 80 bis 90°C auf grösser als 1 cP bei 85 bis 90°C eingestellt wird.

10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man der Wärmeträgerflüssigkeit viskositätser-höhende Stoffe, wie wasserlösliche Carboxy vinyl-, Polyoxy-äthylenpolymere mit Molekulargewichten grösser als 1 Million in Mengen bis 0,05% und Lösungsviskositäten bis 0,002 Pa • s bei 85 bis 90°C zusetzt.

11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Wärmeträger

Beschleuniger, wie Aminlösungen, zusetzt, um den Vorgang der Polymerisation in den Randzonen des imprägnierten Werkstoffes zu beschleunigen.

12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die Stirnflächen des Holzes durch Bestrahlung mit UV- oder hochfrequenter Strahlung mit geringer Eindringtiefe vor der Polymerisation im Wärmeträger geliert.

13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kunststoffbildnerlösungen gegenüber Wasser Oberflächenspannungserhöhende Stoffe, wie Paraffine, zusetzt.

14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Wärmeträger siedepunktserhöhende Substanzen zusetzt.

15. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Holz als Werkstoff die Stirnflächen versiegelt werden, z.B. mit Lacken, wobei man vorzugsweise den Lacklösungen Katalysatoren und Beschleuniger zusetzt.

16. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelzeit in den gefüllten Randzonen des Werkstoffes, insbesondere der Stirnseite des Holzes, durch zusätzlichen Einsatz von Katalysatoren und Beschleunigern in diesen Randzonen bezogen auf die Gesamtimprägnierlösung zur Erzielung eines Randverschlusses auf Vi bis Vs herabgesetzt wird.

17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass man die Befüllung von Holz durchführt, indem die Hauptmasse mit einer Kunststoffbildnerlösung niedriger Viskosität, eventuell langer Gelzeit, und die Randzonen des Holzes mit einer Lösung hoher Viskosität und/oder kurzer Gelzeit imprägniert werden.

18. Verfahren nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der ersten Stufe der Imprägnierung der Werkstoffe durch Zugabe von reaktionsbeschleuni-genden und viskositätserhöhenden Stoffen zur Restlösung der Kunststoffbildner sowie abschliessbare Druckimprägnierung die Randzonen der in der Lösung verbleibenden Werkstücke, insbesondere die Stirnzone des Holzes, mit höher viskosen und schneller reagierenden Kunststoffbildnern anreichert.

19. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass man die Werkstücke nach der Polymerisation im Wasser unter Ausnutzung des Wärmeinhaltes exotherm auf 110 bis 140°C im Innern erhitzter Werkstücke in Trockenkammern bei 70 bis 110°C härtet bzw. nachpolymerisiert.

20. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass man den Prozess durch Einstellung der Katalysatormenge und der Reaktionstemperatur des Wärmeträgers so ablaufen lässt, dass die Temperaturspitze der Reaktion innerhalb von 10 bis 30 Minuten erreicht wird, und dass man das Werkstück nach Erreichung der exothermen Temperaturspitze ohne Abkühlung aus dem Wasser entfernt und sofort in eine Wärmekammer überführt.

21. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Werkstoff Holz ist, das vorzugsweise eine Packungsdichte von mehr als 50%, vorzugsweise etwa 80% aufweist.