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Kleben und kleben lassen

Wie eine Vakuumpresse Klebeprozesse vereinfacht und neue Möglichkeiten eröffnet
Kleben und kleben lassen

Verklebungen müssen perfekt sein. Ganz egal ob man Formverleimungen herstellen, Flächen verleimen oder Bauteile mit Furnier oder anderen Materialien ummanteln möchte. Der passende Klebstoff spielt immer eine entscheidende Rolle. Und im Zusammenspiel mit einer Vakuumpresse können auch anspruchsvolle Verleimungen meist sehr einfach durchgeführt werden. Lesen Sie, was dabei zu beachten ist und entdecken Sie spannende, neue Möglichkeiten.

Stefan Katzer

In vielen holzbearbeitenden Betrieben gehört eine Vakuumpresse inzwischen fest zum Maschinenpark und ist für die Anwender im Produktionsalltag meist nicht mehr wegzudenken. Allzu oft wird die Investition in diese Technik allerdings erst getätigt, wenn ein entsprechender Auftrag mit Formverleimungen oder anderen aufwendigen Leimarbeiten vorliegt, der mit herkömmlichen Verleimmethoden einfach nicht mehr wirtschaftlich gefertigt werden kann. Sobald die Membranpresse dann allerdings im Betrieb zum Einsatz kommt, werden nach und nach immer mehr Werkstücke mithilfe des atmosphärischen Druckes verleimt. Die Stärken der Vakuumpresse als Allrounder kommen immer mehr zum Vorschein und das kreative Potenzial des Anwenders wird auf eine fast spielerische Art und Weise stimuliert. Nicht selten entstehen dadurch in einer Vakuumpresse Möbel und Objekte, die den späteren Betrachter ins Staunen versetzen.

Warum klebt Klebstoff?

Das Grundprinzip ist bei allen Leimen gleich: Beim Übergang des Klebstoffes vom flüssigen in den festen Zustand werden Materialien miteinander „verklebt“. Nach der Verklebung wirken nun zwei verschiedene Kräfte, die man als Adhäsionskraft und Kohäsionskraft bezeichnet. Die Adhäsionskraft ist die Kraft, mit der der Klebstoff am Werkstoff anhaftet (= Haftkraft), die Kohäsionskraft ist die innere Festigkeit des Klebstoffes (= Eigenkraft). Erreicht wird dieser Übergang vom flüssigen in den festen Zustand entweder durch das Verdunsten von Wasser (z. B. Weißleim) oder Lösemittel (z. B. PUR), durch Abkühlung vom heißen (flüssigen) in den kalten (festen) Zustand (Schmelzklebstoffe) oder durch die chemische Reaktion von zwei flüssigen Komponenten.

Beim Verleimen unter Vakuum herrscht im kompletten Bauteil ein Unterdruck, der sowohl den Leim als auch die zu verflüchtigenden Bestandteile aus dem Leim förmlich in das Trägermaterial zieht. Der Leimprozess wird dadurch beschleunigt und gleichzeitig die Adhäsionskraft erhöht. Zusätzlich sinkt der Siededruck von Wasser, was die Presszeit bei der Verwendung von Weißleim drastisch reduziert. Der sehr geringe Energieaufwand von gerade mal 120 bis 150 W/h ist gerade in den heutigen Zeiten ein wichtiger Aspekt für eine nachhaltige Produktion.

Leimauswahl bei der Formverleimung

Formverleimungen ohne eine Vakuumpresse herzustellen, ist selbstverständlich möglich, allerdings muss man bei der Leimwahl verschiedene Aspekte berücksichtigen. Verleimt man seine gebogenen Bauteile mit Schablone und Gegenschablone, so entstehen durch Abweichungen zwischen den beiden Schablonen sowie durch Toleranzen beim Trägermaterial oftmals kleine Zwischenräume – die Leimfläche nimmt ab. Es wird daher bei dieser Methode oft mit PUR-Leimen gearbeitet, da diese die Hohlräume ausschäumen und somit für eine stabile Verleimung sorgen. Arbeitet man bei der Formverleimung mit Spanngurten oder Zwingen, dann ergeben sich zwangsläufig Zonen mit hohem Druck und Zonen, in denen der Druck einzig und allein über die Spannung im Material übertragen wird. Gerade bei Hochglanzoberflächen tritt daher unter Umständen der Wellenbahn-Effekt auf. Im Instrumentenbau wird für Formverleimungen oft Kaurit-Leim verwendet. Dieser härtet glashart aus und bildet eine klangneutrale Leimfuge. Auch in der Vakuumpresse kann mit Kaurit verleimt werden, allerdings muss in diesem Fall mit einer Heizhaube Wärme zugeführt werden.

Bei jeder Formverleimung ist neben der benötigten Presszeit auch die Nachbindezeit zu berücksichtigen. Diese kann je nach Leimart mehrere Tage betragen. Erst dann hat der Leim seine absolute Endstabilität erreicht. Selbstverständlich muss das Werkstück nicht so lange eingespannt werden, aber bei Formverleimungen ist es durchaus sinnvoll, das Werkstück nach der eigentlichen Verleimung entsprechend formstabil zu lagern.

Formverleimen mit Vakuumpressen

Durch den Druck der Atmosphäre nutzt die Vakuumpresse immer 100 % der vorhandenen Leimfläche. Dieser beträgt bei maximalem Vakuum ca. 10 t/m² und drückt von allen Seiten und in jedem Winkel absolut gleichmäßig auf das Werkstück. Aber sollte man statt PUR-Leim nun auf den leichter zu verarbeitenden und umweltverträglicheren Weißleim umsteigen? Kann das funktionieren und wird die Verleimung genauso formstabil? An diesem Punkt machen einige Holzbearbeiter den Fehler und unternehmen erste Versuche mit dem Weißleim, der in der Werkstatt am meisten vertreten ist: ein Weißleim der Klasse D3. Dieser ist allerdings ursprünglich u. a. für die Verleimung von Fenstern entwickelt worden und daher so eingestellt, dass er auch im ausgehärteten Zustand noch eine gewisse Elastizität aufweist. Er ist daher im Hinblick auf die Formstabilität für Formverleimungen nicht wirklich ideal. Der Weißleim der Klasse D2 ist für eine formstabile Verleimung die richtige Wahl und eignet sich perfekt für alle Formverleimungen für den Innenbereich.

Je nach Einsatzzweck und den damit verbundenen Anforderungen des formverleimten Bauteils können auch Kombinationen aus D2- und D3-Leim sinnvoll sein (z. B. innere Leimfugen aus D2 für die Stabilität, äußere Leimfugen aus D3 für die höhere Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit). Bei Verleimungen mit besonders vielen und dünnen Furnierschichten muss man sich manchmal der folgenden Herausforderung stellen: Bei der Verwendung von Weißleim kommt zu viel Feuchtigkeit ins Werkstück, für eine Verleimung mit PUR-Leim ist zu wenig Wasser im Material vorhanden. Da der Weißleim aushärtet, indem er Wasser abgibt, und PUR-Leim, indem er Wasser aufnimmt, können diese Gegensätze für eine optimale Verleimung kombiniert werden. Durch abwechselnde Leimfugen aus den beiden Leimen gibt der Weißleim dem PUR-Leim einfach das zum Aushärten benötigte Wasser ab und alle sind glücklich – Anwender inklusive.

Saubere Flächen mit Furnier, Schichtstoff & Co.

Da die Membran sehr schonend zu den Werkstücken ist, können auch Hochglanzoberflächen optimal verleimt werden. Bei Furnierarbeiten wird durch die physikalischen Eigenschaften des atmosphärischen Drucks die Gefahr des Leimdurchschlags minimiert. Dass die Werkstücke zum Verkürzen der Presszeit nicht erwärmt werden müssen wie in einer Furnierpresse, hat zusätzlich zur Energieersparnis einen weiteren großen Vorteil: Das Werkstück hat immer die gleiche Temperatur, ein Verzug der Platte durch den Abbau der Wärme im Material ist somit ausgeschlossen.

Besondere Oberflächen wie Leder, Desktop-Linoleum, Filz und empfindliche Furnierarten lassen sich ebenso schonend wie prozesssicher verleimen. Altholz-Vertäfelungen und Metalloberflächen (z. B. aus Kupfer oder Messing) erweitern das Produktportfolio des Holzbearbeiters. Im Zeitalter der Individualisierung haben gerade die Oberflächen noch ein enormes Potenzial, das innerhalb der nächsten Jahre sicherlich immer weiter ausgeschöpft wird. Sich hier durch die eigene Kreativität beeindruckende Alleinstellungsmerkmale zu schaffen, ist aber nicht nur in der ebenen Fläche möglich. Gerade in Kombination mit einer 5-Achs-CNC gibt es nach wie vor viele Gestaltungsmöglichkeiten, die in der Holzbranche sicher noch oft die berühmte Frage „Warum bin ich da nicht selbst drauf gekommen?“ auslösen werden.

Leim: Auftragsmethoden & alternative Sorten

Neben Weißleim und PUR-Leim können für flächige Verleimungen auch Kontaktklebstoffe eingesetzt werden. Hier ist eine kurzzeitige Einwirkung des atmosphärischen Druckes ausreichend, um die notwendige Haftung zu erzeugen. Kontaktklebstoffe werden mit Sprühsystemen, Spachtel, Pinsel oder Auftragsmaschinen auf das Material aufgetragen und sind nach einer kurzen Ablüftzeit bereit zum Verpressen. Klebstoffe, bei denen die Aktivierung der Verklebung durch Temperatur erfolgt, werden meistens aufgesprüht. Zum Einsatz kommen diese Leime beispielsweise bei der Kaschierung mit 3D-PVC-Folie sowie in der Autoindustrie beim Belegen von Fahrzeuginnenteilen mit Leder.

Da unter Vakuum immer die maximal verfügbare Leimfläche genutzt wird, benötigt man bei der Verwendung von Weißleim eine wesentlich geringere Auftragsmenge als bei herkömmlichen Flächenverleimungen. Viele Anwender sind es gewohnt, beim Auftrag mit der Leimrolle diese immer um die halbe Rollenbreite zu versetzen. Auf diese Art trägt man allerdings zwischen 300 und 400 g/m² auf und je mehr Leim trocknen muss, desto länger wird die Presszeit. Es ist beim Verleimen mit der Vakuumpresse aufgrund der absolut gleichmäßigen Druckverteilung ausreichend, die Leimrolle beim Auftrag um die komplette Breite zu versetzen und diesen Leim dann nur noch zu verteilen. Dadurch trägt man ca. 150 bis 200 g/m² Leim auf, was Leimkosten und Presszeit auf ein Minimum reduziert.

Ummantelungen leicht gemacht

Mit einem sehr geringen Aufwand können in der Vakuumpresse Ummantelungen mit Furnier, Schichtstoffen und vielen weiteren Materialien umgesetzt werden. Beim Furnier ist es wichtig, durch eine optimale Holzfeuchte eine passende Flexibilität der Fasern zu gewährleisten. Je nach Furnierart und Faserverlauf sind sogar Ummantelungen um kleinste Radien möglich. Türfriese können somit mit dem gleichen Furnier wie der Rest der Zarge und die Tür belegt werden. Auch im Möbelbau bieten sich mit Ummantelungen Detaillösungen, die zu einem harmonischen Gesamtbild beitragen.

Weitreichende Anwendungsmöglichkeiten

Die große Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten mit der Vakuumpresse bringt selbstverständlich auch viele Alternativen bei der Herangehensweise an die Verleimung mit sich. Zusätzlich zu den späteren Anforderungen an das Werkstück spielen sicherlich auch eigene Erfahrungswerte und die vorhandenen Möglichkeiten eine entscheidende Rolle, wenn es um die Wahl des passenden Leimes geht. Es lohnt sich aber auf jeden Fall, sich hier mit den verschiedenen Alternativen auseinanderzusetzen. Denn neben dem Hauptziel der festen Verbindung sollten auch immer die Wirtschaftlichkeit und die Nachhaltigkeit im Auge behalten werden.


Der Autor

Stefan Katzer ist bei der MSM Maschinenbau GmbH mit Sitz in 97318 Kitzingen verantwortlich für Vertrieb und Marketing.

www.msm-maschinenbau.de

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