DE2746165C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Klebrigkeit bzw. des relativen Vorklebeverhaltens von Leimen oder Klebestoffen - Google Patents

Description

Die sogenannte Kaitklcbrigkeit bezeichnet die Eigenschaft eines Klebstoffes, in feuchtem Zustand, also schon vor dem Abbinden bzw. Festwerden die zu verklebenden Werkstoffteile durch Kohäsion zusammenzuhalten.

Der Übergang von der Kaltklenrigkeit zur endgültigen Bindung, die je nach der chemischen Natur des Klebstoffes als Folge von chemischen Prozessen und/ oder Losungsmittelverlusten eintritt, ist vielfach unscharf. Eine Übersicht über das gegenwärtige Wissen über die Klebephänomene ist der Veröffentlichung von G. Simon, Adhäsion 1976, Heft 3, S. 75-76, bzw. den dort zitierten Fundstellen zu entnehmen.

Bei vielen technischen Leimungs- bzw. Klebeverfahren ist eine gute oder sogar höhe Kältklebfigkeit erwünscht, weil die zu verleimenden Werkstoffteile ihre relative Lage möglichst ohne Einwirkung von Fremdkräften (Druck, Fixierung durch mechanische Mittel) beibehalten sollen, bis der Abbindeprozeß des aufgetragenen Leimes einsetzt.

Besonders bei der Herstellung von Spanplatten ist Kaltklebrigkeit der Leime oft erwünscht, um die ohne Erwärmung- vorgepreßten Spänekuchen in die Heißpresse fördern zu können, ohne daß sie zerfallen. Da die üblichen Spanplattenleime (ζ. Β. Harnstoffharze) von sich aus nur wenig kleben, versucht man diese Eigenschaft z. B. durch Zusätze zu verbessern und möchte den Erfolg natürlich objektiv messen.

Es bestehen mehrere Methoden, die Kaltklebrigkeit eines Leimharzes zu erfassen, z. B. durch den sogenannten Spankuchen-Abbrechversuch, die Ermittlung der Querzugfestigkeit kreuzweise verklebter Hölzer, die Ermittlung der Scherfestigkeit bei verklebten einfachen Überlappungen, die Ermittlung der Druckscherfestigkeit vorgepreßter Spanholz-Tabletten. Es handelt sich in allen Fällen in erster Linie um »Einpunktmessungen«, d. h. um die Gewinnung von Meßwerten zu einem gegebenen Zeitpunkt, die das Zeitverhalten der Klebrigkeit außer acht lassen. Bemühungen um eine Standardisierung einer der genannten Methoden zu einem Meßverfahren zur Erfassung des kalten Klebens von Leimharzen und des zeitlichen Verlaufs blieben bisher erfolglos.

Es ist zwar schon bekannt, die Klebrigkeit von z. B. Papieren, die mit einem Klebstoff verbunden sind, in noch feuchtem Zustand zu messen, wobei eine begrenzte Verfolgung des zeitlichen Verlaufs möglich zu sein scheint. Eine solche Vorrichtung ist z. B. in der US-PS 3850033 beschrieben und in Druckschriften, auf die dort Bezug genommen wird. Es haftet den bekannten Verfahren jedoch der Nachteil an, daß dabei die Möglichkeit, den zeitlichen Verlauf der Klebekraft (also während des Antrocknens) zu messen, sehr begrenzt ist, weil die Länge der Meßanordnung und damit der Papierstreifen begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil eines im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen bekannten Verfahrens und einer dazugehörigen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu beseitigen.

Ausgestaltungen des erfindviftsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Die Aufgabe, ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Klebrigkeit bzw. des relativen Vorklebeverhaltens von Leimen oder Klebstoffen zu verwirklichen, bei dem der zeitliche Verlauf der Kohäsion zweier von ein* r Klebstoffmenge benetzter und durch sie verbundener Oberflächen gemessen wird, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberflächen zylindrisch ausgebildet werden und die Messung beim gegenseitigen Aufeinander-Abrollen der gegensinnig angetriebenen zylindrischen Oberflächen erfolgt.

Das erfindungsgcmäUe Verfahren läßt sich ersichtlich zeitlich beliebig fortsetzen, wobei in jedem Augenblick ein Meßergebnis festgestellt werden kann.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 4 angegeben. In der Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer dem erfindungsgemäßen Anordnungsprinzip entsprechenden Vorrichtung wiedergegeben:

Zwei in einem Walzenstuhl (1. 2) beidseitig gelagerte Walzen (3,4) mit einem Durchmesser von beispielsweise 60 mm und einer Länge von 120 mm sind durch ein auf den Walzenachsen befestigtes Zahnradpaar (5, 6) kraftschlüssig verbunden. Die Walze (3) ist über ein etwas elastisches Kupplungselement (7) unmittelbar mit dem Antrieb (10) verbunden. Die Lager (8,8a) der mittelbar angetriebenen Walze (4) sind

im Walzenstuhl mittels Mtkrometerschrauben (9,9a) derart beweglich, daß die Spaltweite zwischen den Walzen von Null an in gewissem Maße veränderlich ist. (Die Verzahnung des Zahnradpaares (5,6) ist diesem Erfordernis angepaßt).

Der Antrieb der Walzen erfolgt mit konstanter (gleichbleibender) Geschwindigkeit, wobei die elektromotorische Kraft (EMK), die ein entsprechend angeordneter Elektromotor (10) zur Erzielung dieser Geschwindigkeit aufnimmt, gemessen wird. Der Motor (z. B. ein Gleichstrom-Scheibenläufer-Motor) besitzt zweckmäßig eine lineare Drehmoment/Spannuugs-Charakteristik. Zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Motors befindet sich auf dessen Antriebswelle eine Meßvorrichtung (11) für die Geschwindigkeit, z. B. eine von einer mitrotierenden Lochblende gesteuerte Phofozelle, deren Signal zunächst in eine regeltechnisch erfaßbare Größe (Spannung) umgewandelt (12) und dann mittels einer geeigneten Anordnung (Proportionalregler bzw. Regelverstärker, 13) mit einem Sollwert (14) verglichen wird. Der Vergleichswert wird in eine Stellgröße zur Steuerung der Motor-Treiberstufe (15^ verwandelt. Die von der Treiberstufe (15) abgegebene EMK ist dem mechanischen Widerstand (Bremsmoment) der oben beschriebenen Walzenanordnung proportional und kann auf einem Schreiber (16) fortlaufend festgehalten werden.

Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, den Schreiber mit einer Nullpunktskorrektur (17) auszurüsten, die zum Zwecke der Eliminierung des gerätespezifischen Bremsmoments (Leerlaufspannung) betätigt wird und auch zu einer willkürlichen Nullpunkt-Einstellung bei einer Messung verwendet werden kann.

Die Messung und Bewertung der Kaltklebrigkeit eines Leims gestaltet sich nunmehr zweckmäßig wie folgt:

Nach Einschaltender Vorrichtung werden bei einer konstant eingestellten Umdrehungszahl der Walzen von 150 U/min mittels einer Dosiereinrichtung (Injektionsspritze) 9 g des zu prüfenden Klebstoffes, bei laufender Maschine mittigauf die Walzen aufgegeben. Nach kurzer Zeit hat sich die Klebstoffmenge gleichmäßig über die Länge der Walzen verteilt. Die Spaltweite zwischen den Walzen beträgt 0,3 mm. Eine Minute nach Aufgabe der LeimproSe wird der Schreiber auf Ausgangsposition (A) eingestellt und bei einem Papiervorschub von lOmm'min der Anstieg der Bremskraft bis zu einer - immer gleichen - Hndposition aufgeschrieben

Jede Leimprobe wird dreimal bei einer vor dem Versuch eingestellter einheitlichen Viskosität von 100 mPas vermessen. Anschließend erfolgen weitere drei Messungen mit einer z. B. auf einen Feststoffgehalt von 50% eingestellten Leimflctte des gleichen Leimes, wobei die Viskosität dieser Leimflotte ebenfalls gemessen wird.

Alle Messungen werden bei konstantem Raumklima (20° C/65% relative Luftfeuchtigkeit) durchgeführt.

u, Versuchsauswertung

Die geschriebenen Diagramme (Fig. 2) werden nach Verlauf und dem Zeitpunkt des Erreichens der vorgegebenen Endposition (E) ausgewertet. Festgehalten wird der Zeitpunkt (F) des Erreichens der ι· Endposition als Kennzahl.

Tabelle

Zeit in Minuten bis zum Erreichen der Endposition (je Ansatz drei Messungen)
JH Leim A BC

Viskosität ca. lOOmPas

40	32
40	32
38	31

>-, SOprozentige Einstellung 53 45 60

(Viskosität ca. 50 mPas) 53 45 58

56 44 60

Bewertungsfolge klebrig = 1; nichtklebrig = 3;
(lOOmPas) 3 2 1

¹⁽¹ (50prozentig) 2 1 3

Die Auswertung der Übersicht ergibt bei 3 verschiedenen Leimen folgendes:

Leim A benötigt bei standardisierter Viskosität

Ii (100 mPas) eine relativ lange Laufzeit bis zum Erreichen der Bremskraft-Endposition. Er zeigt im Vergleich zu Leim B geringere Klebrigkeit. Leim C erreicht bereits nach vergleichsweise kurzer Zeit die Endposition, d. h. die Klebkraft ist groß.

in Um nun die für die Praxis wichtige Veränderung der Klebkraft beim Verdünnen auf die standardisierte Leim Konzentration (50%) abzuschätzen, ist es notwendig, alle Leime z. B. auch in SOprozentiger Einstellung zu prüfen. Die Ergebnisse dieses zweiten

Versuches zeigen, daß Leim C mit zunehmender Verdünnung sehr stark an Klebkraft verliert. Leim B zeigt trotz relativ niedriger Viskosität eine Zunahme der Klebrigkeit. Dieser Leim hat sich für diese Aufgabe in der Praxis bereits bewährt. Die Versuche mit

-,ο Leim A zeigen, daß er trotz relativ hoher Viskosität als Kaltklebeharz nur bedingt in Frage käme, da er beim Eindunstei der Lösungsmittel nur langsam an Klebkraft gewinnt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der relativen Kleorigkeit bzw. des relativen Vorklebeverhaltens von Leimen oder Klebstoffen, bei dem der zeitliche Verlauf der Kohäsion zweier von einer Klebstoffmenge benetzter und durch sie verbundener Oberflächen gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen zylindrisch ausgebildet werden und die Messung beim gegenseitigen Aufeinander-Abrollen der gegensinnig angetriebenen zylindrischen Oberflächen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kohäsionsmessung die Bremskraft ermittelt wird, die auf die beiden gegensinnig angetriebenen zylindrischen Oberflächen ausgeübt wird, welche die Oberflächen zweier Walzen darstellen, die kraftschlüssig miteinander verbunden und mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Bremskraft mit der Bremskraft einer gleichen Menge eines bekannten Klebstoffs verglichen wird.

4. Vorrichtung zur Bestimmung der Klebrigkeit gemäß Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Messung des zeitlichen Verlaufs der Kraft, mit der die beiden durch die Klebstoffmengen verbundenen Oberflächen zusammengehalten werden, gekennzeichnet durch zwei parallele kraftschlüssig verbundene, im Abstand voneinander angeordnete und durch eine Fremdkraft gegensinnig antreibbare Walzen (3,4), durch Mittel (5,6,7,10) zum Antrieb der Walzen mit konstanter Geschwindigkeit und dadurch, daß die einrichtung zur Messung des zeitlichen Verlaufs der Kraft aus einer die fur den Antrieb der Walzen erforderliche Kraft messenden Einrichtung (11, 12, 13, 14, 15), besteht.

Γ)