<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleimungsverfahren für das Zusammenfügen von Holzprodukten, vorzugsweise Leimholzprodukten.
Leimholz, d. h. geschichtetes Holz, hat eine wachsende Bedeutung für tragende Holzkonstruktionen, wie Träger und Bogen in der Bauindustrie erhalten. Die starke Entwicklung der letzten Jahre auf diesem Gebiet ist durch die modernen Holzleime ermöglicht worden.
Anfangs wurde in der Schichtholzproduktherstellung nur Kaseinleim verwendet. Später begann man Karbamidharzleime und kalthärtende Phenolharzleime zu verwenden. In letzter Zeit hat aber die Anwendung von den Resorcinharzleimen dominiert. Der Grund dafür ist, dass die Resorcinharzleime eine sehr gute Alterungsbeständigkeit auch bei Holzkonstruktionen haben, die de wechselnden Einflüssen des Wetters ausgesetzt sind.
Das Auftragen des Leimes ist von fundamentaler Bedeutung für ein gutes Resultat des Verleimen.
Die Vorteile des getrennten Aufbringens der Komponenten von Zweikomponenten-Klebern oder-Leimen liegen auf der Hand und sind seit langem bekannt. Bei dieser Vorgangsweise ist unter anderem vor der Aufbringung kein Vermischungsvorgang erforderlich, so dass auch keine Gefahr des vorzeitigen Aushärtens bei der Lagerung, dem Transport oder in der Auftragungsvorrichtung besteht. Getrennt aufbewahrt haben die Komponenten theoretisch eine unbegrenzte Lebensdauer und es ist auch keine Reinigung der Behälter erforderlich.
Von diesen Vorteilen hat man seit langem bei verschiedenen Verleimungsverfahren Gebrauch gemacht.
Eine dieser Verfahren ist das, bei welchem die beiden flüssigen Komponenten getrennt durch Aufspritzen auf eine gemeinsame, zu verleimende Oberfläche aufgebracht werden ; sie vermischen sich also im Augenblick der Aufbringung und in diesem Moment setzt auch die Aushärtungsreaktion ein. Daher darf mit dem Zusammenbringen der zu verleimenden Flächen nicht allzulange zugewartet werden. Die Prozedur des Zusammenfügens muss also sehr rasch erfolgen-was in manchen Fällen nicht möglich ist-oder aber es muss ein langsam wirkender Härter verwendet werden, was bei industriell durchgeführten Verfahren unwirtschaftlich ist.
Eine andere Methode der getrennten Aufbringung besteht in dem Auftragen von zwei dünnen Schichten oder Lagen übereinander auf ein-und derselben zu verbindenden Oberfläche. Bei diesem Verfahren ist der Zeitspielraum, der zwischen dem Aufbringen und dem Zusammenfügen von zu verbindenden Oberflächen zur Verfügung steht, etwas länger, da die beiden Schichten zunächst nur oberflächlichen Kontakt miteinander haben und erst durch die Druckausübung beim Zusammenfügen inniger miteinander vermischt werden. Der Zeitgewinn gegenüber dem erstgenannten Verfahren ist aber nicht nennenswert, und überdies müssen die Auftragswalzen für die Komponenten wegen der sich auf ihnen abspielenden Aushärtungsvorgänge häufig gereinigt werden.
Eine dritte Aufbringungsmethode schliesslich besteht in der separaten Auftragung der einen Komponente auf die eine und der andern Komponente auf die andere der miteinander zu verbindenden Flächen. In diesem Falle sollte der zur Verfügung stehende Zeitraum zwischen dem Aufbringen der Komponenten auf die Oberflächen und dem Zusammenfügen dieser Fläche theoretisch unbegrenzt sein ; in der Praxis aber zeigt sich, dass dies nicht der Fall ist, ja dass die mögliche Wartezeit nicht einmal sonderlich lang ist.
Beide Schichten verlieren nämlich beim Kontakt mit der Luft beträchtliche Mengen Wasser, d. h. sie trocknen in einem Ausmass, dass ihr nachfolgendes Zusammenbringen erschwert, wenn nicht unmöglich wird. Überdies müssen beide Oberflächen vor dem Aufbringen der Leimkomponenten mit Haftverbindungsschichten versehen werden, was aufwendig und bei einem grosstechnischen Verfahren oft schwer durchführbar ist.
Schliesslich ist auch die vorhin erwähnte Aufbringungsart in Form getrennter Streifen oder Schnüre an sich bekannt ; sie ist bis jetzt lediglich für die Aufbringung nicht härtender Klebstoffe sowie von Mischungen aus härtenden Harzen und Härtern hiefür angewendet worden, hauptsächlich weil es sich um eine einfache Art der Aufbringung handelt, verglichen etwa mit dem Walzenauftragen, und wegen der geringeren Lösungsmittelverluste wegen des günstigeren Volumen : Oberfläche-Verhältnisses bei Streifen usw. im Vergleich zu Filmen.
Das erfindungsgemässe Kombinationsverfahren verbindet nun in überraschender Weise die Vorteile aller der genannten Verfahren ; die Vorteile der getrennten Aufbringung hat es mit allen drei erstgenannten Verfahren gemeinsam ; den Vorteil, dass die Aufbringung nur auf eine der miteinander zu
<Desc/Clms Page number 2>
verbindenden Flächen erfolgen muss mit der zweitgenannten, ebenso jenen, dass das innige Vermischen der beiden Komponenten erst im Augenblick des Zusammenfügens erfolgt.
Zu allen diesen Vorteilen kommt dann noch jener der "bead-application"-Auftragsmethode hinzu : praktisch unbegrenzter Zeitspielraum zwischen Aufbringung und Zusammenfügen, keine Lösungsmittelverluste, Möglichkeit der Anwendung eines beliebig schnell wirkenden Härters, sehr rasche und sehr innige Vermischung (und damit Aushärtung) durch die günstige Anordnung der aufgebrachten, statistisch vermischten, nebeneinanderliegenden Schnüre oder Streifen.
Die Erfindung ist nun im wesentlichen gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Massnahmen des getrennten Auftragens von flüssigem, härtbarem Harz und flüssigem Härter und der Aufbringungsart in getrennten Streifen oder Schnüren (sogenannte "bead-application") unter Verwendung zweier getrennter Streifenverteiler.
Das Verfahren kann in einer der folgenden Weisen durchgeführt werden. Das Härtungsmittel kann zuerst mit einem Streifenverteiler appliziert werden und danach wird das Harz auf das Härtungsmittel mittels eines andern Streifenverteilers aufgetragen. Alternativ kann zuerst das Harz mit einem Streifenverteiler und danach das Härtungsmittel mittels eines andern Streifenverteilers aufgetragen werden. Das Verfahren ist besonders für die Anwendung von Resorcin- und Resorcinphenolleimen ausgearbeitet worden. Der Trockengehalt der Harzkomponente soll 65 Gew.-% übersteigen, um das beste Ergebnis zu erhalten. Die Harzkomponente, die streifenverteilt werden soll, kann in manchen Fällen vorgewärmt werden, wenn z. B. die Viskosität hoch ist, um einen bestimmten Auftrag bei Raumtemperatur einregeln zu können.
Die verschiedenen alternativen Ausführungen werden in der Zeichnung schematisch gezeigt. Die Zeichnung zeigt den Leim-Auftrag auf eine Holzlamelle --1-- mit zwei nacheinander wirkenden Streifenverteilern --2 und 3--.
Es gibt wichtige Unterschiede zwischen den drei üblicherweise verwendeten Leimauftragverfahren, nämlich dem Auftrag mit Walzen, dem Aufsprühen mit Düsen der Streifenverteilung.
Beim Auftragen mit Walzen werden immer Harz und Härtungsmittel im voraus gemischt, so dass die Verarbeitungszeit der Mischung von Harz und Härtungsmittel normal 2 bis 3 Stunden beträgt, weil am Ende dieser Zeit die Mischung erstarrt. Die Mischung wird in einer dünnen, gleichen Schicht auf die ganze Holzfläche aufgetragen. Um zu vermeiden, dass der Leim vor dem Zusammenlegen und Pressen der Teile trocknet, z. B. Lamellen in einer Konstruktion, wird die Mischung auf beide Holzflächen appliziert, sogenannter doppelseitiger Leimauftrag. In der Praxis bedeutet dies, dass Ansätze von Harz und Härtungsmittel mehrmals je Arbeitsschicht vermischt werden müssen, um zu vermeiden, dass die Mischung von Harz und Härtungsmittel sich verdickt oder erstarrt.
Beim Auftragen mit Düsen werden die beiden Leimkomponenten entweder gemischt oder jede für sich in einer dünnen Schicht auf die beiden Holzflächen aufgesprüht, d. h. doppelseitiger Auftrag. Es ist möglich, Harz und Härtungsmittel jedes für sich von zwei verschiedenen Düsen aus zu versprühen. Es ist aber ein Nachteil beim Lamellenleimen, dass der Verlust an Leim ziemlich gross wird. Es ist nämlich in der Praxis schwierig, die Düsen derart zu richten, dass der Leim nur auf die Holzfläche beim Vorschub gelangt, weil die Holzteile nicht vollständig gerade, sondern oft etwas verzogen sind. Ausserdem erfolgt eine lästige Verschmutzung und Anhäufung des erstarrten Leims an Maschinenteilen u. dgl.
Beim Applizieren mit einem Streivenverteiler wird die Mischung von Leim und Härtungsmittel in 4 bis 8 mm breiten Schnüren aufgetragen, wodurch die Kontaktfläche zwischen Luft und Leim reduziert wird und das Risiko des Austrocknens vor dem Pressen wesentlich geringer wird. Dadurch wird es möglich, die Mischung von Harz und Härtungsmittel nur auf die eine Holzfläche aufzutragen. Unter der Wirkung des Pressdruckes fliessen die Schnüre zu einer kontinuierlichen Leimschicht in der Fuge zusammen. Dieses Verfahren ist bekannt, aber bisher sind Leim und Härtungsmittel im voraus gemischt und mit einem einzigen Streifenverteiler appliziert worden.
Das erfindungsgemässe getrennte Auftragen von Harz und flüssigen Härtungsmittel mittels zweier
EMI2.1
betreffenden Verteilern direkt von den Liefergefässen (Fässer oder Tanks) zugeführt werden. Die Gefahr, dass der Leim in den Verteilern erstarrt, ist völlig ausgeschaltet. Der Leimverlust wird dadurch vermindert, dass übriggebliebene Mengen von Harz und Härtungsmittel in den Verteilern und dazuge-
<Desc/Clms Page number 3>
hörenden Rohrsystemen am folgenden Tag weiter verwendet werden können. Die Apparatur braucht nicht zwischen verschiedenen Arbeitstagen entleert und gereinigt zu werden. Ferner können schneller härtende Systeme von Harz und Härtungsmittel benutzt werden, wodurch eine kürzere Presszeit und höhere Produktivität einer gegebenen Leimpresse erzielt werden kann.
Durch die Wahl schneller reagierender Komponenten (Harz und Härter) kann die Presszeit um 25 bis 50% im Vergleich zur Verwendung einer Mischung von Leim und Härtemittel und Auftragen mit einem Streifenverteiler vermindert werden. Alle praktischen Schwierigkeiten, die mit der Erstarrung des Leims in den Streifenverteilern zusammenhängen, werde vermieden.
Beispiel : Vergleichende Streifenauftragsversuche wurden folgendermassen mit Probestücken aus Kieferholz vom Format 15 x 30 cm durchgeführt.
Es wurde eine Mischung von Resorcinharz (CASCO Resorcinleim 1752) und Pulverhärter (CASCO Härter 2612) mit einem Laboratoriumstreifenverteiler in der Form von Schnüren auf Probestücke aufgetragen. Der Durchmesser der Schnüre betrug zirka 6 mm und der Abstand zwischen den Schnüren betrug zirka 7 mm.
Unmittelbar danach wurden Probestücke mit unbehandelten Probeflächen auf die mit Leim belegten Flächen gelegt und in eine Laboratoriumpresse mit dem Pressdruck approx. 8 kg/cm2 eingeführt. Die Presse befand sich in einem Heizschrank, der eine Temperatur von ungefähr 40 C aufwies. Der Pressdruck wurde während 6 Stunden aufrechterhalten.
In derselben Weise wurde der Leimauftrag und das Pressen der Probestücke unter Verwendung zweier nacheinander wirkenden Streifenverteiler ausgeführt, wobei immer eines der Probestücke zuerst mit Resorcinharz und danach mit einem flüssigen Härter (CASCO Härter 2562) belegt wurden. Die Breite und der Abstand der Schnüre waren wie oben.
Die angewendeten Pressbedingungen entsprachen den Verhältnissen bei fabrikmässiger Herstellung von Leimholzträgern.
Die Festigkeit der Leimfugen wurden 24 Stunden nach dem Leimen geprüft und es wurden folgende Holzbruchwerte erhalten, wenn ein vollständiger Bruch im Holz mit 100% bezeichnet wird. Die erhaltenen Ergebnisse gehen aus der folgenden Tabelle hervor.
Mischung von Harz und Pulververhärter
EMI3.1
<tb>
<tb> Versuch <SEP> 1 <SEP> 70% <SEP> Holzbruch
<tb> Versuch <SEP> 2 <SEP> 80% <SEP> Holzbruch
<tb> Versuch <SEP> 3 <SEP> 75% <SEP> Holzbruch
<tb>
Harz und Pulverhärter jeder für sich aufgetragenen
EMI3.2
<tb>
<tb> Versuch <SEP> 1 <SEP> 80% <SEP> Holzbruch
<tb> Versuch <SEP> 2 <SEP> 90% <SEP> Holzbruch
<tb> Versuch <SEP> 3 <SEP> 80% <SEP> Holzbruch
<tb>
Die Versuche zeigten, dass die Festigkeit der Leimfuge durch separates Auftragen von Harz und Härtungsmittel nicht schlechter wurde, d. h., dass die Mischung der Leimkomponente in hinreichender Weise erfolgte, so dass eine einwandfreie Leimfuge entstand.
CASCO Resorcinleim 1752 ist ein Phenol-Resorcin-Harz mit Molverhältnis Phenol : Resorcin : Formaldehyd ungefähr 1 : 0, 5 : 0, 9 ; 58% Trockengehalt und Viskosität ungefähr 800 cp bei 20 C.
CASCO Härter 2612 besteht aus 45% Paraformaldehyd und 55% Holzmehl.
CASCO Härter 2562 ist eine 37% Formaldehydlösung mit Stärke verdickt, Viskosität ungefähr 3500 cp bei 20 C.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.