DE10018821C1 - Verfahren zur Verbesserung der Nasshaftung von Holzbeschichtungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Nasshaftung von wasserverdünnbaren Lacken, insbesondere wässrigen Acrylatdispersionen (nachfolgend "Beschichtung" genannt) nach deren Aushärtung auf Holz. Zur Verbesserung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Beschichtung auf das zuvor konditionierte Holz aufgetragen und nach dem Antrocknen ihrer Oberfläche, aber bei noch weicher Schichtkonsistenz, mit Essigsäure im Sättigungsdampfdruck begast wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Nasshaftung von Be­ schichtungen aus wasserverdünnbaren Lacken, insbesondere wässrigen Acrylat­ dispersionen, nach deren Aushärtung auf Holz.

Wässrige grobteilige Acrylatdispersionen verfügen im Vergleich zu mit organi­ schen Lösemitteln formulierten feinteiligen Alkydharzen nur über eine geringe Nasshaftung der ausgehärteten Polymerschicht und eine geringe Eindringtiefe bei der Beschichtung mit der flüssigen Acrylatdispersion auf und in dem Holz. In der Regel penetrieren wässrige Acrylatdispersionen nur die obersten Zelllagen des Holzes, wobei lediglich über die Holzstrahlen punktuell eine verbesserte Eindring­ tiefe erreicht wird. Nach Evakuierung von Holzklötzchen mit ausgehärteter Be­ schichtung in Wasser lässt sich anhand mikroskopischer Aufnahmen feststellen, dass die durch Wasseraufnahme gequollenen Holzzellen ihren Durchmesser er­ weitern, wobei sich die oben liegenden angeschnittenen Zellen, die keinen er­ kennbaren Kontakt zur Polymerfüllung der nächst tieferen Zellschicht aufweisen, durch Quellung wie eine aufgehende Schere öffnen und die wasserstabilere Polymerschicht entlassen, die sich dann auch aus den Holzstrahlen herausziehen lässt. Der Verbund Polymer/Holz wird also bei Anwesenheit von Wasser durch unterschiedliches Quellverhalten zerstört.

Um eine Angleichung der Quelleigenschaften zu erzielen, wurden Versuche un­ ternommen, die Wasseraufnahme der Holzoberfläche unter der Beschichtung durch hydrophobierende Stoffe zu verhindern. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass durch eine derartige Vorbehandlung die Penetration der Beschich­ tung häufig signifikant eingeschränkt wird.

Die DE 37 00 534 A1 offenbart wässrige Polymerdispersionen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung für die Holzbeschichtung. Die hin­ sichtlich ihrer einzelnen Komponenten definierten Polymerdispersionen können nach üblichen Emulsionspolymerisationsverfahren unter Verwendung von Initiato­ ren und anderen üblichen Hilfsstoffen hergestellt werden. Auf Basis dieser Poly­ merdispersionen hergestellte Holzlacke können übliche Zusatzstoffe wie Wachse enthalten. Zur besseren Filmbildung können Filmbildehilfsmittel eingesetzt wer­ den. Die mit Hilfe dieser Dispersionen hergestellten Holzlacke können durch Streichen, Spritzen und Gießen verarbeitet werden, wobei die Trocknung bei Raumtemperatur erfolgt, aber auch bei erhöhten Temperaturen bis 80°C erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Nasshaftung einer ausgehärteten Beschichtung auf Holz zu entwickeln, und zwar unter Vermeidung der bei vorbekannten Verfahren festgestellten Nachteile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Beschichtung auf das zuvor konditionierte Holz aufgetragen und nach dem Antrocknen ihrer Ober­ fläche, aber bei noch weicher Schichtkonsistenz, mit Essigsäure im Sättigungs­ dampfdruck begast wird.

Die Konditionierung des Holzes erfolgt analog DIN EN 927-4 Ziff. 4.3.1. in ei­ ner Atmosphäre mit einer bestimmten relativen Luftfeuchte.

Zur Sicherheit sollte in dem Behälter, in dem sich die zu Beginn flüssige, minde­ stens 50%ige Essigsäurelösung befindet, bei Begasungsende ein Überschuss in flüssiger Form vorhanden sein. Dabei sollte der Behälter für die flüssige Essigsäu­ re eine große Oberfläche bei geringer Füllhöhe aufweisen.

Die erfindungsgemäße Begasung führt dann zu besonders guten Ergebnissen, wenn sie bei straubtrockenem Zustand der Beschichtung, also bei noch nicht ab­ geschlossenem physikalischen Trocknungsvorgang durchgeführt wird. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Begasung auch zu einer verbesserten Durchhärtung der Beschichtung führt, ohne deren Elastizität spürbar zu beein­ trächtigen. Die Begasung mit Essigsäure erreicht bei noch staub­ trockenem Zustand der Beschichtung auch die Holzoberfläche und hydrophobiert diese.

Die Prüfung der Nasshaftung der ausgehärteten Beschichtung auf z. B. Kiefernsplintholz erfolgt in Anlehnung an DIN EN ISO 2409 (Ausgabe Oktober 1994) "Gitterschnittprüfung". Hierbei werden in die intakte Oberfläche der Beschichtung mit einem Skalpell und mit Hilfe einer Schnittschablone kreuzweise in jeder der beiden senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen 6 oder 11 Schnitte bis zur Holzoberfläche eingeschnitten, wobei die Schnitttiefe zumindest 0,5 mm beträgt. Hierdurch entstehen 25 bzw. 100 Kreu­ zungsfelder. Über die durch die Schnitte gezielt eingebrachten Beschädigungen der Beschichtungsoberfläche kann dann während einer 2-stündigen Befeuchtungsphase der Oberfläche (aufgelegtes nasses Fließpapier oder feuchtes Baumwolltuch) Wasser in die Grenzfläche penetrieren und von dort aus den Verbund Holz/Be­ schichtung beeinflussen. Nach oberflächlichem Abtrocknen der Kreuzungsfelder wird nach etwa fünf Minuten mit einem Klebefilm die Haftung der Beschichtung im Abreißverfahren getestet. Die Nasshaftungsqualität wird mit Kennwerten von 0 = 100%ige Haftung (intakte Oberfläche) bis 5 = ca. 10%ige Haftung (fast 90%ig ab­ gelöste Beschichtung) bewertet.

Bei der Prüfung der Nasshaftung einer erfindungsgemäß behandel­ ten Holzbeschichtung wurden sehr gute Gitterschnittkennwerte zwischen "0" und "1" ermittelt, während nicht begaste Ver­ gleichsproben Gitterschnittkennwerte zwischen "3" und "5" auf­ wiesen. Bei der 2-stündigen Befeuchtung der Kreuzungsfelder nach Aushärtung der Beschichtung (ca. 2 Wochen) dringt deutlich sichtbar mehr Wasser in die nicht begasten Holzuntergründe ein als bei begastem beschichteten Holz. Dieser Effekt bleibt auch nach ca. 250 Stunden künstlicher Bewitterung mit Sprühzyklus erhalten, was durch das Eindringen einer Farblösung und deren Verlauf an den Schnittstellen deutlich gemacht werden kann. Bei den begasten Proben ist die Verteilung der wässrigen Farblösung in Faserrichtung nicht so stark ausgeprägt wie bei nicht bega­ sten Vergleichsproben. Auch die Qualität der Beschichtung ist bei den begasten Proben nach UV-Bestrahlung deutlich besser. Nicht begaste Proben zeigen bereits nach ca. 250 Stunden im QUV- Gerät mehr freiliegendes Holz als die vergleichbar behandelten begasten Proben. Außerdem ist die Vergilbung der begasten Holz­ oberfläche nicht so deutlich ausgeprägt wie bei nicht begasten Vergleichsproben.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für be­ schichtete Nadelhölzer und hier insbesondere für Kiefernsplint­ holz.

Die erfindungsgemäße Begasung erfolgt vorzugsweise in einer all­ seitig geschlossenen Kammer und zwar über einen Zeitraum von ≧ 15 Minuten, wobei der Begasungsraum während der gesamten Bega­ sungszeit eine gesättigte Essigsäurekonzentration (Sättigungs­ dampfdruck) enthalten muss.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verbesserung der Nasshaftung von Beschichtungen aus wasserverdünnbaren Lacken, insbesondere wässrigen Acrylatdispersionen, nach deren Aushärtung auf Holz, dadurch gekennzeichnet, dass die Be­ schichtung auf das zuvor konditionierte Holz aufgetragen und nach dem Antrocknen ihrer Oberfläche, aber bei noch weicher Schichtkonsistenz, mit Essigsäure im Sättigungsdampfdruck begast wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung in einer allseitig geschlossenen Kammer erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Be­ gasung über einen Zeitraum von ≧ 15 Minuten vorgenommen wird.