DE102007002395B4

DE102007002395B4 - Verwendung eines Hydrophobierungsmittels für klebfrei verlegte Laminat- und Parkettbodenelemente

Info

Publication number: DE102007002395B4
Application number: DE102007002395A
Authority: DE
Inventors: Franz Eiden
Original assignee: Bostik GmbH
Current assignee: Bostik GmbH
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: WO2008083840A1; DE102007002395A1; US20100058694A1; EP2101968A1

Abstract

Verwendung eines Hydrophobierungsmittels bestehend aus gesättigten Fettsäuren mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen in Massenanteilen von 60 bis 95%, Weichmachern in Massenanteilen von 5 bis 40% und gegebenenfalls Farbstoffen, Entlüftern, Netzmitteln und Konservierungsmitteln von zusammen 0 bis 2 Massen-% für klebfrei verlegte Laminat- und Parkettbodenelemente aus Holzwerkstoffen zum Auftrag im Bereich der Fugen- und Schnittkanten sowie Nut und Feder bei Arbeitstemperaturen von 60°C bis 100°C.

Description

Laminat- und Parkettdielen sind Holzwerkstoffe, die vorwiegend als Fussbodenbeläge eingesetzt werden und eine Schichtstruktur aufweisen. Die oberste Schicht der Laminatpaneelen bildet die Deckschicht und besteht meistens aus Melaminharzen. Darunter liegt ein Dekorpapier. Die nächste Schicht hält als Träger die Paneele zusammen. Dafür werden HDF-, MDF- oder in einfacheren Fällen auch Sperrholzplatten verwendet. Die Unterseite der Laminatpaneele wird vom sog. Gegenzug gebildet, der u. a. verhindern soll, dass Feuchtigkeit in das Laminat eindiffundiert.
Die Trägerplatte der Laminatpaneele wird heute häufig mit einer Klick- oder Schnappverbindung versehen. Damit lassen sich solche Systeme auf einfache Weise und insbesondere ohne Klebstoff verlegen.
Die herkömmlichen Laminat- und auch Parkettelemente werden von einer Nut- und Federverbindung zusammengehalten. Um Fugenbildung zu vermeiden, aber auch als Schutz gegen Feuchtigkeit, müssen sämtliche Nähte verklebt oder verleimt werden.
Bei den Klick- bzw. Schnappsystemen, sowohl bei Laminat- als auch bei Parkettböden, ermöglicht ein spezielles Profil bzw. eine spezielle Fräsung ein einfaches Einklicken bzw. Ineinanderschieben von Nut und Feder. Die Vorteile dieser Technik liegen in der Verkürzung der Verlegezeit und in der einfacheren Verlegetechnik, die auch dem ungeübten Heimwerker die Selbstverlegung ermöglicht. Ausserdem besteht die Möglichkeit beschädigte oder zerkratzte Bodenelemente leicht auszutauschen.
Die beschriebene Technik weist jedoch auch einen schwerwiegenden Nachteil auf. Die Erfahrung mit diesen Klick- und Stecksystemen hat nämlich gezeigt, dass in die Fugen zwischen den Bodenelementen relativ leicht Feuchtigkeit eindringen kann. Die Folge ist dann, dass die Trägerplatte aufquillt und sich abhebt. Verstärkt wird dieser Effekt noch, wenn die Laminat- bzw. Parkettelemente nicht völlig eben verlegt wurden.
Um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Holzwerkstoff, z. B. aus Wischwasser, zu verhindern, wurden nach dem Stand der Technik verschiedene Beschichtungen der Nut- und Federelemente vorgeschlagen.
In der DE 195 47 864 A1 wird vorgeschlagen, die Fussbodenelemente zuerst mit einer wässrigen Emulsion von Paraffin, Wachs oder Silikonen zu behandeln. Danach erfolgt Verklebung mit einem wässrigen Dispersionskleber. Es ist offensichtlich, dass dieser Vorschlag wenig Aussicht auf Erfolg hat, da bereits das wässrige Hydrophobierungsmittel zum Aufquellen der Holzelemente führen muss und auch die angewandten wässrigen Klebstoffe weiteres Aufquellen des Holzes bewirken und andererseits auch nicht feuchtigkeitsstabil sind. Ausserdem soll nach der Lehre dieser Anmeldung die hydrophobierend wirkende Emulsion nur auf eine der beiden zu verklebenden Flächen aufgebracht werden, die zweite Fläche bleibt unbehandelt.
Die GB 2128091 A beschreibt im Wesentlichen ein Holzkonservierungsmittel auf Basis von Öl-Alkyd-Harzen, organischen Lösemitteln, Trockenstoffen und Bioziden. Um einen gewissen Feuchtigkeitsschutz zu erreichen, wird der Zusatz von sehr kleinen Anteilen (ca. 0,5 Massen-%) Wachs empfohlen. Für die Lösung des vorliegenden Problems ist die beschriebene Harzformulierung wenig hilfreich, da auf die Quellproblematik von Holzwerkstoffen nicht eingegangen wird.
Die DE 39 42 136 A1 empfiehlt ein Imprägnierungsmittel, bestehend aus 65 bis 99 Massen-% sikkativierten Naturölen bzw. Naturharzen und Hartwachsen, für die Behandlung von Holzwerkstoffen. Die Problematik des Aufquellens von Parkett- und Laminatbodenelementen bei Kontakt mit Wasser wird nicht angesprochen. Ausserdem beträgt die Abbindezeit der beanspruchten Formulierungen mehrere Tage, so dass die Verwendung für eine kontinuierliche industrielle Produktion ausscheidet.
In der DE 40 20 495 A1 wird ein flüssiges Imprägniermittel mit Finishing für Holz beschrieben. Es besteht zu über 50% aus organischen Lösemitteln, isocyanatmodifiziertem Leinöl und einer Reihe weiterer Additive. Das Mittel soll Holz imprägnieren und finishen. Die Verhinderung der Holzquellung mit Wasser wird nicht offenbart. Darüber hinaus sind jedoch die Schwierigkeiten mit solch hoch lösemittelhaltigen Formulierungen allgemein bekannt und für eine technische Anwendung gewöhnlich prohibitiv.
Die DE 100 51 978 A1 schliesslich offenbart eine wasserabweisende Ausrüstung für leimlos zu verlegende Laminatböden. Beansprucht werden flüssige Formulierungen mit 60 bis 95 Gew.-% trocknender Öle, 5 bis 40 Gew.-% Wachs sowie Trockenstoffen, Netzmittel und Entschäumer. Die Formulierung ist bei Raumtemperatur flüssig und trocknet nur sehr langsam ab. In der DE 100 51 978 A1 werden Trockenzeiten von drei Tagen genannt. Für technische Fertigungsprozesse zur Ausrüstung von Laminat- bzw. Parkettbodenelementen sind solch lange Trockenzeiten nicht hinnehmbar. Ausserdem gilt zu beachten, dass die Parkett- bzw. Laminatelemente für den Verkauf in Papier bzw. Pappe verpackt werden. Nicht völlig abgetrocknete ölhaltige Formulierungen der obigen Art führen jedoch zur Durchfettung des Packmaterials, was für den Verkauf stark hinderlich ist, weil der Kunde die Durchfettung als Verschmutzung betrachtet.
Die WO 02/098578 A1 offenbart ein Verfahren zum Druckbehandeln von Holz, bei dem ein Fluid mit bis zu 250 psi in das Holz eingebracht wird. Als Behandlungsmittel werden vorwiegend gesättigte Fettsäuren eingesetzt, die mit auf Paraffin basierenden Kohlenwasserstoffen gemischt sein können. Zudem zeigt die WO 99/65615 ein ähnliches Verfahren zum Druckimprägnieren von Holz.
Die WO 2004/056542 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines komprimierten Holzproduktes, bei dem ebenfalls ein Hydrophobierungsmittel in einer Druckanwendung eingesetzt wird.
In der DE 10 2004 041 032 A1 wird ein Verfahren zum Imprägnieren von Massivholz beschrieben, bei dem unter Druckeinwirkung ein Imprägnierungsmittel mit Wachs und/oder Paraffin und einem Wasseranteil von weniger als 5% in das Holz eingebracht wird.
Vor dem beschriebenen technischen Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verwendung eines lösemittelfreien und in Sekundenschnelle abbindenden Hydrophobierungsmittels für die Kantenbeschichtung von klebfrei verlegten Laminat- und Parkettbodenelementen bereit zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und die Unteransprüche 2 bis 5.
Die beanspruchten gesättigten Fettsäuren sind Alkancarbonsäuren mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen. Praktisch beginnen sie mit der Caprinsäure und reichen bis zur Cerotinsäure mit 26 Kohlenstoffatomen und einem Schmelzpunkt von 87 deg. C. Neben reinen Fettsäuren lassen sich natürlich auch alle möglichen Gemische der beanspruchten Fettsäuren verwenden.
Charakteristisch für die genannten Fettsäuren sind die hydrophilen Carboxylgruppen und die hydrophoben Cohlenstoffketten. Diese gegensätzliche chemische Struktur führt dazu, dass sich die Fettsäuremolekel zueinander parallel ausrichten und deshalb wasserabweisend wirken.
Nach Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung ist als Weichmacher paraffinisches Weißöl in Massenanteilen von 5 bis 40% in den beanspruchten Hydrophobierungsmitteln enthalten. Weißöle sind farblose Öle; sie bestehen aus Parafinkohlenwassersttoffen und sind in Wasser unlöslich. Die Dichte schwankt je nach Zusammensetzung zwischen 0,82 bis 0,89 kg/L.
Alternativ zu Weißöl kann man als Weichmacher auch Polydimethylsiloxane, umgangssprachlich Silikone, in Massenanteilen von 5 bis 40% einsetzen. Polydimethylsiloxane sind lineare Polykondensate mit Molmassen zwischen 800 und 100000 g/mol. Sie stellen klare, farblose und geruchslose Flüssigkeiten dar. Charakteristisch für diese Verbindungsklasse ist das hohe Spreitungsvermögen, welches die hydrophoben Eigenschaften der Silikonöle begründet.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch den Patentanspruch 4 gegeben. Gemäß diesem Anspruch besteht das Hydrophobierungsmittel aus 70 bis 85 Massen-% Stearinsäure und 30 bis 15 Massen-% Weißöl als Weichmacher.
Stearinsäure oder Octadekansäure ist ein weißer bis blass gelber, geruchloser Feststoff, der sich in Wasser praktisch nicht löst Der Schmelzpunkt liegt bei technischen Produkten um 60°C. Stearinsäure wird aus pflanzlichen und technischen Fetten gewonnen. Es ist toxikologisch betrachtet unbedenklich.
Die Mischung der beiden Bestandteile, Stearinsäure und Weißöl, lässt sich einfach auf mechanischem Wege bereiten; sie ist bei Raumtemperatur fest, schmilzt jedoch bei moderaten Temperaturen um 60°C auf, nach Applikation erstarrt das Hydrophobierungsmittel innerhalb von wenigen Sekunden und dringt tief in den zu behandelnden Holzwerkstoff ein. Bei Wasserzutritt versperrt die Hydrophobierung wirksam das Eindringen von Feuchtigkeit in die Parkett- bzw.- Laminatelemente an Schnittkanten sowie Nut- und Federbereichen.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung können wachslösliche Farbstoffe in die beanspruchten Hydrophobierungsmittel eingemischt werden. Geeignete Farbstoffe sollten sich in den Schmelzen der Hydrophobierungsmittel homogen lösen und gleichmäßig verteilen. Die Aufwandmengen bewegen sich in Abhängigkeit vom angestrebten Farbton und der gewünschten Farbtiefe zwischen 0,2 und 2 Massen-%.
Besonders gut erfüllen diese Anforderungen öllösliche Farbstoffe aus der Reihe der Solventtypen. Ein Beispiel für einen geeigneten grünen Farbstoff stellt das Solvent Green 28(C₃₄H₃₄N₂O₄) dar. Details zu diesen Farbstoffen linden sich im Colour-Index 4. Edit., Großbritannien, daher kann hier auf weitere Angaben verzichtet werden.
Andere mögliche Zusätze nach dem Stand der Technik, die fallweise von Nutzen sein können, sind Netzmittel, wie z. B. Fluorsilikone oder Polyether-modifizierte Dimethylpolysiloxane oder Entlüfter für die Konservierung kommen biozide Zusätze, z. B. aus der Gruppe der Isothiazolinone, in Frage.
Die erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel werden angewandt bei der industriellen Produktion der entsprechenden Laminat- und Parkettbodenelemente. Der Auftrag erfolgt im Bereich der Fugenflanken und Schnittkanten sowie insbesondere auf die besonders gefährdeten Bereiche von Nut und Feder mit dem Vakuumdüsenverfahren bei Arbeitstemperaturen von 60 bis 100°C. Die Düsen dieser Auftragsmaschinen sind entsprechend den Profilen der Klickverbindungen geformt und gestatten so einen dünnen, einstellbaren Auftrag. Die Auftragsschichten härten aus, sobald die Schmelztemperaturen von etwa 60°C unterschritten werden. Deshalb liegen die Abbindezeiten der erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel im Bereich weniger Sekunden. Dadurch wird die erforderliche industrielle Fertigungsgeschwindigkeit sichergestellt.
Das bei anderen Hydrophobierungsmitteln gefürchtete Ausfetten, d. h. Verschmutzen der Verpackungen durch fett- bzw. ölhaltige Versiegelungsmittel tritt nicht auf, weil das beanspruchte Hydrophobierungsmittel bei Raumtemperatur fest ist.
Die wasserabweisende Wirkung des erfindungsgemäßn Hydrophobierungsmittels ist überraschend stark; selbst nach 24-stündiger Wasserlagerung tritt nur minimale Quellung auf. Weitere Hinweise dazu finden sich in Tabelle 1.
Zudem erwies sich die Quellung, nach vorangegangener Behandlung mit dem Hydrophobierungsmittel, als reversibel, d. h. nach Entfernung der Feuchtigkeit bildete sich die Quellung weitgehend wieder zurück.
Beispiele:
Beispiel 1:
8 kg Stearinsäure werden in einem Mischer vorgelegt, auf 70°C unter stetem Rühren erwärmt und dann 2 kg Weißöl (Dichte 0,85 kg/L) innerhalb von 5 min zugemischt. Die heiße Mischung lässt sich bequem in Vorratsbehälter bzw. Verkaufsgebinde abfüllen. Nach Abkühlen auf unter 50°C liegt das Hydrophobierungsmittel fest vor. Auch als Festsubstanz ist die Abfüllung auf einfache Weise möglich.
Beispiel 2:
10,0 kg Stearinsäure werden bei 70°C mit 2,0 kg Polydimethylsiloxan (Silikonöl, Viskosität 5000 mm²/s) und 0,4 kg Solvent Green 28 homogen vermischt.
Beispiel 3:
0,50 kg Behensäure werden mit 0,05 kg Weißöl (Dichte 0,83 kg/L) und 0,001 kg 2-N-Octyl-4-isothiazolinon bei 90°C homogen vermischt. Das Hydrophobierungsmittel erstarrt bei Ca. 75°C; es kann heiß oder nach Erstarren in fester Form abgefüllt werden.
Zur Prüfung des Quellverhaltens mit Wasser wurden Parkett- bzw. Laminatbodenelemente an den Schnittkanten, an den Fugenflächen und den Nut- und Federbereichen mit den Hydrophobierungsmitteln entsprechend den Beispielen 1 bis 3 versiegelt und anschließend das Quellverhalten durch Lagerung in Wasser bei 25°C getestet. Die Quellung wurde durch Auswägen bestimmt und in %-Anteilen angegeben (Tabelle 1). Tabelle 1:

Wasserlagerung Quellung in % Quellung in % Quellung in %

Zeit Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

1 Stunde 0 0 0

4 Stunden 0,2 0,3 0,1

12 Stunden 0,3 0,3 0,2

24 Stunden 0,4 0,4 0,2

Claims

Verwendung eines Hydrophobierungsmittels bestehend aus gesättigten Fettsäuren mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen in Massenanteilen von 60 bis 95%, Weichmachern in Massenanteilen von 5 bis 40% und gegebenenfalls Farbstoffen, Entlüftern, Netzmitteln und Konservierungsmitteln von zusammen 0 bis 2 Massen-% für klebfrei verlegte Laminat- und Parkettbodenelemente aus Holzwerkstoffen zum Auftrag im Bereich der Fugen- und Schnittkanten sowie Nut und Feder bei Arbeitstemperaturen von 60°C bis 100°C.
Verwendung eines Hydrophobierungsmittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Weichmacher auf Paraffinen basierendes Weißöl in Massenanteilen von 5 bis 40% enthalten ist.
Verwendung eines Hydrophobierungsmittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Weichmacher Polydimethylsiloxane in Massenanteilen von 5 bis 40% enthalten sind.
Verwendung eines Hydrophobierungsmittels nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel besteht aus Stearinsäure in Massenanteilen von 70 bis 85% und Weißöl als Weichmacher in Massenanteilen von 30 bis 15%.
Verwendung eines Hydrophobierungsmittels nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wachslösliche Farbstoffe in Massenanteilen von 0,2 bis 2% enthalten sind.