DE2422978B2

DE2422978B2 - Grundiermittel zur Erhöhung des Haftvermögens von Leimen beim Verleimen von Holz

Info

Publication number: DE2422978B2
Application number: DE2422978A
Authority: DE
Inventors: Bengt Malmoe Wallin (Schweden)
Original assignee: SONESSON PLAST MALMOE (SCHWEDEN) AB
Current assignee: SONESSON PLAST MALMOE (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2422978C3; SE381881B; DK140148B; JPS50126726A; NO136757B; NO136757C; FI56693C; DK140148C; DE2422978A1; GB1419055A; NO741634L; FI56693B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verleimung von Holz oder einem Holzfaserprodukt und einem zusammengesetzten Produkt, das PVC und Cellulosepulver, beispielsweise feines Holzmehl, enthält, mit einem wärmehärtenden Klebstoff, wie Harnstoff-, Melamin- oder Phenolharz.

Die DT-AS IC 29 509 betrifft die Verleimung von Holz mit Werkstoffen mit unpolarer Oberfläche mit Leimen auf Polykondensatbasis, die Maleinsäure enthalten.

Es ist aber auf diese Weise nicht möglich, Holz mit einem aus PVC und Cellulosepulver bestehenden zusammengesetzten Produkt zu verleimen.

Seit einiger Zeit ist ein zusammengesetztes Produkt aus PVC (Polyvinylchlorid) und Cellulosepulver, beispielsweise feines Holzmehl, bekannt. Das Holzmehl ist in Mengen im Bereich von 25 bis 50%, üblicherweise ungefähr 35%, vorhanden. In vieler Hinsicht vereinigt dieses Produkt die Eigenschaften von PVC und Holz. Einerseits kann es extrudiert werden, es ist gegenüber Feuchtigkeit und Wasser nicht empfindlich und besitzt eine sehr hohe Abriebsbeständigkeit. Andererseits ist das Produkt wesentlich härter als reines PVC, so daß es verarbeitet und gemahlen werden und analog zu Holz heißverpreßt werden kann, ohne daß es in gleichem Ausmaß wie reines PVC durch erhöhten Druck oder Wärme, beispielsweise 98OkPa und 100⁰C, angegriffen wird.

Da das erwähnte Produkt bereits während des Extrudierverfahrens mit einem texturierten Muster innerhalb seines Volumens und nicht nur auf der Oberfläche versehen werden kann, das sehr ähnlich der Holztextur ist, besitzt dieses zusammengesetzte Produkt in der Tischlerindustrie großes Interesse, beispielsweise als Ersatz für gleiches oder besseres Hochquali-

tätsverkleidungsfurniermaterial.

Eine Schwierigkeit, die bis heute noch nicht beseitigt wurde, is? die, daß das Produkt nicht mit Holz oder Holzfaserprodukten verklebt werden kann, was das üblichste in der Holz- oder Tischlerindustrie ist. Um größere Oberflächen zu verkleben und insbesondere zu furnieren, verwendet diese Industrie wärmehärtende Klebstoffe oder Klebeharze wie Harnstoff-, Melamin- und phenolische Harze, die bei ungefähr 100⁰C schnell

ίο abbinden und eine Leimbindung mit hoher mechanischer und chemischer Beständigkeit bilden und somit für moderne rationelle Herstellungsverfahren geeignet sind.

Entsprechend einer wichtigen Grundregel der Verleimungstheorie soll die Polarität des Klebstoffs höher sein als die des Substrats. In den meisten Fällen kann diese Regel einfach dadurch ausgedrückt werden, daß man sagt, daß ein weiches Material nicht mit einem Klebstoff verklebt werden kann, der wesentlich härter ist. Reines

ίο PVC (das in diesem Zusammenhang als weich bezeichnet werden muß) kann somit nicht mit einem wesentlich härieren, wärmehärtenden Klebeharz verklebt werden (wie die, die zuvor erwähnt wurden).
Da das erwähnte zusammengesetzte Produkt 25 bis 50% Holzmehl enthält — eine Substanz mit guter Haftung für wärmehärtende Klebeharze —, hat man vor der Durchführung praktischer Versuche gehofft, daß dieses Klebeharz beim Zusammenbringen mit dem zusammengesetzten Produkt zufriedenstellende KIe-

JO beeigenschaften zeigen würde, eine Hoffnung, die nicht erfüllt wurde. Eine Erklärung hierfür scheint die zu sein, daß auf dem aus dem Produkt extrudierten Gegenstand sich offensichtlich ein dünner Film bildet, der mehr PVC und Schmiermittel enthält als sie in der Mischung

S3 enthalten sind und wie es sich aus der Zusammensetzung der Mischung ergibt und wesentlich mehr als durchschnittlich. Als Folge davon ist es fast unmöglich, mit wärmehärtenden Klebeharzen eine zufriedenstellende Haftung zu erreichen.

Obwohl die obigen wärmehärtenden Harze mit hoher Polarität nicht verwendet werden können, gibt es trotzdem viele andere Arten von Klebstoffen, die sowohl gegenüber reinem PVC als auch gegenüber dem zusammengesetzten Produkt eine gute Haftung zeigen.

5 Die große Gruppe der Polyvinylacetat-Klebstoffe, die Weichmacher enthalten — die copolymeren PVA-Klebstoffe wie copolymere PVA-Polyäthylen-KIebstoffe oder die PVA-PVC-Klebstoffe usw. -, gehören alle zu dieser Gruppe. Alle diese Klebstoffe sind jedoch

so bemerkenswert weicher als die wärmehärtenden Klebeharze, und sie sind wesentlich thermoplastischer.

Es ist somit möglich, das zusammengestzte Produkt und Holz mit diesen thermoplastischen Klebstoffen miteinander zu verkleben, aber für die Tischlerindustrie sind diese Klebstoffe nicht annehmbar. Erstens ist die Herstellung einer thermoplastischen Klebebindung üblicherweise sehr kompliziert, da die verklebten Stellen unter Druck gehalten werden, bis die Temperatur auf einen Wert gefallen ist, der unter der Thermoplastizitätsgrenze liegt. Was jedoch am wichtigsten ist, ist, daß die Klebebindung nicht die Erfordernisse erfüllt, die solche Klebebindungen beim Verleimen von Holz besitzen müssen. Die klassische Forderung, die die Tischlerindustrie an solche verklebten Bindungen

6^r> stellt, ist die, daß sie nicht ohne Zerreißen der Fasern gebrochen werden können, und diese Forderung wird von den weichen, thermoplastischen Klebstoffen, die gegenüber PVC eine gute Haftung zeigen, nicht erfüllt.

Wird Belastung angewendet, so tritt ein Versagen statt dessen in der verleimten Bindung selbst auf, bedingt durch die niedrige Beständigkeit des Klebemittels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Grundiermittel der genannten Art so zusammenzusetzen, daß Holz mit einem aus PVC und Cellulosepulver bestehenden zusammengesetzten Werkstoff in zufriedenstellender Weise miteinander verleimt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun darin, daß beim Verleimen des aus PVC und Cellulosepulver, beispielsweise feinem Holzmehl, bestehenden Werkstoffs das Grundiermittel einen thermoplastischen Klebstoff, gelöst in einem Lösungsmittel, und wasserfreie Kieselsäure mit einer Teilchengröße von <10~⁶mm in Suspension in dem Klebstoff enthält, wobei das Verhältnis von thermoplastischem Klebstoff zu wasserfreier Kieselsäure im Bereich von (0,5 bis 2,5)/1 liegt.

Nach der Anwendung und anschließenden Trocknung dieses Gmndiermittels wird die Oberfläche des zusammengesetzten Produktes, die auf solche Weise vorbehandelt wurde, mit Holz verleimt, wozu man wärmehärtbare Klebstoffharze, beispielsweise Harnstoffharz, verwendet, wobei keine Schwierigkeiten auftreten. Die verleimten Verbindungen zeigen Faserbruch vor Zerreißen der Bindung. Das Verleimen kann unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt werden, wie man sie üblicherweise beim Verleimen von Holz verwendet.

Man kann beispielsweise die folgende Grundiermittellösung verwenden (die Prozentgehalte sind durch das Gewicht ausgedrückt):

Thermoplastischer Klebstoff*) 3%

Kieselsäure 2%

Äthylacetat (Lösungsmittel) 95%

*) Ein Copolymeres aus ungefähr 84% Vinylchlorid,
15% Vinylacetat und 1% Dicarbonsäure.

Diese Lösung wird auf die Oberfläche des zusammengesetzten Gegenstandes in Form eines dünnen Films, beispielsweise in einer Menge von 30 bis 60 g/m², aufgebracht. Die Anwendung erfolgt durch Aufsprühen, mechanisches Bürsten oder ein ähnliches Verfahren, bevorzugt gleichzeitig zusammen mit dem Extrudierverfahren, auf dem »endlosen« Stab. Bedingt durch die niedrige Konzentration der Lösung trocknet diese sehr schnell, bevor der Stab aufgerollt oder in Teile geschnitten wird.

Verwendung man beispielsweise eine Menge an Grundiermittel von 50 g/m², so wird die Oberfläche des zusammengesetzten Gegenstands mit 2,5 g Festsubstanz/m² beschichtet. Beim Leimen mit einem 70%igen Harnstoffklebeharz ist eine Verstreichungsmenge von 150 g/m², äquivalent zu 105 g Festsubstanz/m², eine niedrige Zahl. Daraus ist erkennbar, daß die Menge an thermoplastischem Klebstoff und Kieselsäure vernachlässigbar gering ist, bezogen auf das wärmehärtende Klebstoffharz, was für die Festigkeit der fertigen kombinierten Klebstoffbindung von größter Wichtigkeit ist.
Es ist zu vermuten, daß die kritische Funktion der

2u Kieselsäure bei diesem Verleimungsverfahren darin liegt, daß sie polare Verankerungsstellen für das wärmehärtende Klebstoffharz schafft. Die hohe Feinheit der Kieselsäure (Teilchengröße < 10-⁶ mm) ist von großer Bedeutung. Größere polare Teilchen in der dünnen Grundiermittellösung würden die Oberfläche verlassen, bevor der Film getrocknet ist. Wenn beispielsweise die Kieselsäure durch Titandioxyd ersetzt wird, einem relativ schweren anorganischen Pigment, haftet das wärmehärtende Klebstoffharz nicht.

so Ruß zeigt ebenfalls nicht die gewünschte Wirkung.

Es ist weiterhin von großer Wichtigkeit, daß das Verhältnis von thermoplastischem Bindemittel zu Kieselsäure richtig ist. Das Verhältnis von theromplastischem Bindemittel zu Kieselsäure muß im Bereich von

r> (0,5 bis 2,5)1 liegen. Wenn das Verhältnis von Kieselsäure niedriger ist, werden nicht ausreichend Verankerungsstellen gebildet, wohingegen bei höherem Verhältnis die Stärke der Kieselsäure das Bindemittel »tötet«.

Wenn in der vorliegenden Erfindung von Kieselsäure gesprochen wird, wird darunter wasserfreie Kieselsäure verstanden.

Claims

Patentansprüche:

1. Grundiermittel zur Erhöhung des Haftvermögens von Leimen beim Verleimen von Holz mit einem Werkstoff mit unpolarer Oberfläche unter Verwendung eines wärmehärtenden Klebstoffs, wie Harnstoff-, Melamin- oder Phenolharz, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verleimen des aus PVC und Cellulosepulver, beispielsweise feinem Holzmehl, bestehenden Werkstoffs das Grundiermittel einen thermoplastischen Klebstoff, gelöst in einem Lösungsmittel, und wasserfreie Kieselsäure mit einer Teilchengröße von < 10-⁶ mm in Suspension in dem Klebstoff enthält, wobei das Verhältnis von thermoplastischem Klebstoff zu wasserfreier Kieselsäure im Bereich von (0,5 bis 2,5)/1 liegt.

2. Grundiermittel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß es 30 bis 60 g/m² des Werkstoffes ausmacht und 3% thermoplastischen Klebstoff, der ein Copolymeres aus ungefähr 84% Vinylchlorid, 15% Vinylacetat und 1% Dicarbonsäure ist, 2% wasserfreie Kieselsäure und 95% Äthylacetat als Lösungsmittel enthält.

3. Verwendung des Grundiermittels nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundiermittel in Form eines dünnen FiIs in einer Menge von 30—60 g/m² auf den Werkstoff aufgebracht wird.