BM-Serie Dispersionsklebstoffe, Teil 1: Grundlagen und Tipps. Kleine Fuge, große Wirkung - BM online

BM-Serie Dispersionsklebstoffe, Teil 1: Grundlagen und Tipps

Kleine Fuge, große Wirkung

Tagtäglich arbeiten Schreiner, Tischler und Fensterbauer mit Dispersionsklebstoffen (Weißleimen). Wie vielseitig diese sind und was Sie bei der Verarbeitung beachten sollten, erläutern Klebstoffexperten des Kantenspezialisten Ostermann im Rahmen einer dreiteiligen Serie. In diesem ersten Teil werfen wir einen Blick auf die wichtigen Grundlagen.

von Jochen Becks und Philipp Mayrhauser

Wann reicht ein Universalleim? Wann sollte es ein Spezialkleber sein? Was genau sind EPI-Systeme? Und was gilt es bei der Anwendung von Dispersionen zu beachten? Gibt es Alternativen? Um für alle denkbaren Klebe-Herausforderungen gerüstet zu sein ist es wichtig, die technischen Grundlagen zu kennen.

Dispersionsklebstoff – Gut zu wissen!

Weißleime sind thermoplastische Dispersionsklebstoffe, die auf PVAC (Polyvinylacetat) als Bindemittel basieren. Letzteres wird bereits gebrauchsfertig im Wasser als Dispersion geliefert. Diese wasserbasierten Systeme binden physikalisch durch Trocknen ab. Das Wasser verdunstet unter Druck aus der Klebefuge und/oder wird von den Werkstücken aufgenommen. Es gibt zahlreiche Produkte, die für Standard-Anwendungen wie beispielsweise Massivholz-, HPL-, Flächen-, Block- oder Montageverleimungen benötigt werden. Sie erreichen hierbei sehr gute Festigkeiten.

Für ein perfektes Ergebnis gilt es allerdings eine Reihe von Prozessstufen zu beachten, die immer auf den technischen Datenblättern der Produkte angegeben sind. So bezeichnet die sogenannte offene Zeit die Zeit ab dem Klebstoffauftrag bis zum Einsetzen des Pressdrucks. Diese offene Zeit unterteilt sich in zwei Phasen: die offene Wartezeit, also die Zeit bis zum Fügen der beiden Substrate, und die geschlossene Wartezeit. Das ist die Zeit nach dem Fügen bis zum Einsetzen des Pressdrucks. Letztere heißt auch geschlossene Zeit.

Wird die offene Zeit überschritten, zum Beispiel, wenn der Klebstoffauftrag bei großen Werkstücken zu lange dauert, oder wenn der Pressdruck auf die bereits gefügten Werkstücke nicht rechtzeitig einsetzt, kommt es nicht zur gewünschten festen Verbindung beider Substrate. Mit dem Einsetzen des Pressdrucks beginnt die Abbindezeit. Diese umfasst die Presszeit und dauert bis zum vollständigen Aushärten der Klebstofffuge. Die Abbindezeit variiert dabei je nach Temperatur, Feuchtigkeit, Saugfähigkeit der Materialien und Leimauftragsmenge und kann, je nach Prozess, von wenigen Minuten bis zu einigen Tagen dauern. Die Pressdauer bis zum Erreichen der erforderlichen Mindestfestigkeit nennt man Mindestpresszeit. Sie ist dem technischen Datenblatt der Produkte zu entnehmen. Aber auch hier gilt: Die Mindestpresszeit wird von der Holzart und der Presstemperatur beeinflusst. Harthölzer sowie harz- und ölhaltige Hölzer erfordern eine längere Presszeit. Höhere Presstemperaturen verkürzen die Mindestpresszeit erheblich.

Tipp: Umgebungstemperatur berücksichtigen! Die auf den technischen Merkblättern angegebene offene Zeit ergibt sich nach DIN EN 16556 unter standardisierten Bedingungen. Sie verlängert sich bei kühler Raumtemperatur. Bei hoher Temperatur (über 30 °C) ist die offene Zeit deutlich kürzer. Hier ist schnelles Arbeiten erforderlich, denn eine einfache Faustformel sagt: Eine um 10 °C höhere Temperatur verkürzt die offene Zeit um ca. ein Drittel. Wird der Klebstoff auf zu kalte Platten aufgetragen (zum Beispiel durch die Lagerung bei niedrigen Temperaturen im Außenbereich), wird die Mindestfilmbildetemperatur unterschritten. Es entsteht ein sog. Kreideeffekt: Der Klebstoff wird bei Trocknung krümelig, es gibt Kreideflecken und keine Klebstoffwirkung!


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Wasserbeständigkeit nach DIN EN 204

Die Einteilung von Dispersionsklebstoffen erfolgt unter standardisierten Bedingungen nach ihrer Wasserfestigkeit in den vier unterschiedlichen Beanspruchungsgruppen (D1 bis D4). D1 verwendet man bei bis zu 15 % Holzfeuchte, D2 bei bis zu 18 %, D3 bei kurzfristiger Feuchtigkeit (z. B. für Badmöbel) und D4 für häufige und auch länger anhaltende Wassereinwirkung (z. B. im Schwimmbad). D2 bis D4 sind dabei die in Deutschland und Europa gängigen Klassifizierungen. Für Anwendungen im ungeschützten Außenbereich sind Dispersionsklebstoffe der Beanspruchungsgruppe D4 zu verwenden. Hier ist jedoch zusätzlich auf entsprechenden Oberflächenschutz zu achten.

Ein- und zweikomponentige Dispersionen

Durch Zugeben von chemischen Härtern bzw. Vernetzern lassen sich aus gebrauchsfertigen, einkomponentigen Weißleimen auch Klebstoffe einer höheren Beanspruchungsgruppe herstellen. Der verwendete Härter/Vernetzer muss dabei aber immer chemisch auf die Formulierung des Dispersionsklebstoffes abgestimmt sein. Um die Zuordnung so einfach wie möglich zu machen, findet man im Ostermann-Onlineshop und im Prospekt „Klebstoffe und Reiniger“ zu den einkomponentigen Dispersionen immer auch eine Empfehlung für den passenden Härter/Vernetzer sowie Informationen zur passenden Dosierung.

Ganz wichtig bei der Herstellung von zweikomponentigen Dispersionen ist ein homogenes Einrühren des Härters/Vernetzers. Nur so kann man flächendeckend eine höhere Beanspruchungsgruppe erreichen. Bei großen Gebinden dauert das vollständige Einrühren des Härters/Vernetzers verhältnismäßig lange. Da sich bei zweikomponentigen Klebstoffen die Topfzeit verkürzt, rühren Tischler und Schreiner in der Praxis eher kleinere Mengen an und kein ganzes Gebinde. In diesem Fall verkürzt sich die Rührzeit entsprechend.

Tipp: Rühren. Rühren. Rühren! Damit Dispersion und Härter/Vernetzer eine homogene Mischung ergeben, muss bei kleineren Gebinden in der Regel mindestens 5 min gerührt werden. Für große Gebinde hat sich die Verwendung einer klassischen Bohrmaschine mit einem handelsüblichen Quirlaufsatz bewährt. Hier sollte entsprechend länger gerührt werden (Faustformel: pro 10 kg Klebstoff 5 bis 10 Minuten mischen). Allerdings nicht zu schnell, denn das kann das Klebstoffgemisch zerstören und die Topfzeit deutlich verkürzen. Beim maschinellen Rühren sollte die Bohrmaschine im Rechtslauf eingestellt sein, da die Quirlflügel entsprechend angeordnet sind. Bei längeren Topfzeiten sollte man den Klebstoff stets frisch aufrühren. Das gilt für alle Dispersionsklebstoffe – egal ob ein- oder zweikomponentig.

EPI-Systeme: „D4 mit Sternchen“

EPI (Emulsion-Polymer-Isocyanat)-Klebstoffe sind zweikomponentige Dispersionsklebstoffe, die mit einem Isocyanat als Vernetzer arbeiten. Die Zugabe von Isocyanat bewirkt dabei eine höhere Wasserbeständigkeit und Wärmestandfestigkeit im Verbund, die an die Eigenschaften von anderen Klebstoffen (z. B. PUR-Klebstoffen) heranreicht. EPI-Systeme sind ideal für die Formverleimung mit kleinen Radien und spannungsreichen Hölzern und eignen sich auch speziell für die Verklebung von tropischen Holzarten. Man könnte EPI-Systeme aufgrund ihrer Eigenschaften auch als „D4 mit Sternchen“ bezeichnen.

Tipp: Kürzere Topfzeit beachten: EPI-Systeme haben kürzere Topfzeiten und schäumen beim Vernetzen leicht auf.

Warum der pH-Wert eine Rolle spielt …

Dispersionsklebstoffe können die Farbe des Holzes „anfeuern“. Grund hierfür ist der Säuregehalt der Klebstoffe, der speziell bei gerbstoffhaltigen Hölzern zu Verfärbungen führen kann. Früher konnten solche Farbveränderungen oft durch die Verwendung einer Farbbeize oder das spätere Lackieren mit eingefärbten Lacken abgedeckt werden. Heute geht der Trend im Möbelbau aber zu natürlichen und hellen Oberflächendekoren. Sollte es an Klebstofffugen oder aufgrund von Leimdurchschlag zu Holzverfärbungen kommen, werden diese durch den oftmals transparenten Lack nicht mehr kaschiert.

Doch wie kann man Holzverfärbungen vermeiden? Weißleime der Beanspruchungsgruppen D1 und D2 sind pH-neutral und verursachen keine Verfärbungen. Klassische D3-Dispersionsleime verfügen über einen pH-Wert von 2,5 bis 3,5 und liegen damit im sauren Bereich. Vor allem bei der Arbeit mit einigen besonders verfärbungskritischen Holzarten, wie zum Beispiel Kirschbaum und Ahorn, oder auch bei dünnen Furnieren kann es durch den sauren pH-Wert zu Holzverfärbungen kommen.

Ob und wie schnell sich ein Holz verfärbt, hängt dabei immer auch vom Standort und von der Region ab, aus der das Naturprodukt Holz stammt. Wärme und UV-Strahlung, denen das fertige Werkstück ausgesetzt ist, spielen hier ebenfalls eine Rolle. Besonders deutlich werden Holzverfärbungen bei der Verarbeitung von Eiche, wenn der Klebstoff vorher mit Eisen in Berührung kam. Sei es durch Werkzeuge, Beschläge oder Verunreinigungen wie Eisenspäne, die in den Klebstoff gefallen sind. Die Eisenionen im Klebstoff reagieren dann mit den Gerbstoffen, die besonders in Eiche vorkommen. Seit ca. zehn Jahren gibt es deshalb pH-neutrale D3-Leime (pH-Wert 5,0 bis 7,0). Diese bieten mehr Sicherheit, können aber nicht mittels Härter oder Vernetzer in einen D4 „umgewandelt“ werden. Der große Vorteil: Es kommt nicht zu Holzverfärbungen bei empfindlichen Holzarten.

Tipp: Vorsicht bei Eisen! Kommt die „saure“ Dispersion mit Eisen in Berührung, entsteht nach dem Auftrag eine klassische Blaufärbung des Holzes. Deshalb sollten alle mit dem Klebstoff in Berührung kommenden Teile aus Edelstahl (V2A/V4A) oder aus Kunststoff bestehen. Bei der Verwendung von Bohrmaschine und Quirl darf der Quirl keine Lackschäden aufweisen (kein blankes Metall). So können ebenfalls Holzverfärbungen entstehen!


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Furnieren: Dispersion oder Spezialleim?

Grundsätzlich gilt: Je besser der Klebstoff auf die Anwendung abgestimmt ist, desto besser wird in der Regel das Ergebnis. Dennoch müssen Tischler und Schreiner nicht zwingend für jede Einzelanwendung auch einen Spezialleim verwenden. Entscheidend ist, wie häufig und mit welchem Anspruch furniert wird.

Bei eher seltener Anwendung kann man auch eine klassische Dispersion verwenden. Bei der Verklebung von grobporigeren Hölzern wie Eiche oder Nussbaum empfiehlt sich die Verwendung eines speziellen Furnierleims. Dieser ist von der Viskosität optimal eingestellt, um Leimdurchlag zu verhindern. Letzterer kann auftreten, wenn Leime eine zu niedrige Viskosität haben und beim Verpressen durch die Poren des Furniers an die Oberfläche treten. Zudem sind Furnierleime durch ihre D2-Qualität immer pH-neutral. So werden Holzverfärbungen vermieden.

Vorteile des Weißleims hingegen sind die sofortige Verfügbarkeit des einkomponentigen Systems, die einfache Lagerung sowie die längere Haltbarkeit. Darüber hinaus ist die Anwendung nicht temperaturgebunden. Das Werkstück kann also kalt oder heiß verpresst werden. Dies ist der entscheidende Unterschied zu Harnstoffharzleim, der ausschließlich heiß verpresst werden kann.

Harnstoffharzleim muss außerdem aus Furnierleimpulver zu einer Leimflotte angemischt werden. Dafür entsteht eine besonders feste, spröde Fuge mit hoher Wärmebeständigkeit. Die Verarbeitungskosten von Harnstoffharzleim sind zudem ca. um ein Drittel günstiger.

PUR-Flüssigklebstoff – eine Alternative?

Für die Massivholzverarbeitung im Außenbereich kann alternativ zu einer D4-Dispersion (DIN EN 204) auch PUR-Flüssigklebstoff verwendet werden. Darüber hinaus hat der einkomponentige Klebstoff ein breites Anwendungsfenster und ist auch für die Verklebung von nicht-saugfähigen Substraten bestens geeignet. Er reagiert mit der Restfeuchte im Holz und/oder der Luftfeuchtigkeit und vernetzt so chemisch. Bei der Verarbeitung ist auf die verhältnismäßig kurze offene Zeit zu achten, die sich sogar durch eine höhere Umgebungstemperatur noch weiter verkürzt. Das ist aber noch nicht alles. Pro Erhöhung der Umgebungstemperatur um 10 °C halbiert sich die Vernetzungs- und Presszeit. Durch eine höhere Temperatur kann man ein Werkstück deshalb schneller weiterverarbeiten.

Tipp: Verwendung von PUR-Flüssigklebstoff bei nicht saugfähigen Oberflächen: Um das Ausreagieren von PUR-Flüssigklebstoff zu beschleunigen, kann mit einer Sprühflasche Wasser oberhalb der Klebefläche als feiner Nebel versprüht werden.


Die Autoren

Jochen Becks (l.) ist Produktmanager für die Bereiche Kanten und Leime. Philipp Mayrhauser ist Vertriebsleiter und Leiter des Produktmanagements Kanten.

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Ostermann bilckt über die Kante hinaus

Umfassende Klebstoffkompetenz

Kantenspezialist Ostermann hat sein Sortiment an Leimen und Klebstoffen in den letzten Jahren stark erweitert. Es umfasst eine große Auswahl verschiedenster Schmelzklebstoffe, Weiß- und Furnierleime sowie Kontakt- und PUR-Klebstoffe für eine große Bandbreite an Materialkombinationen und Anwendungen sowie diverse Spezialklebstoffe.

Die zahlreichen Schreiner und Schreinermeister in der technischen Verkaufsberatung bei Ostermann werden dabei immer wieder mit den verschiedensten Fragen aus der Praxis konfrontiert. In enger Zusammenarbeit mit Lieferanten wie Henkel und Jowat bleibt dabei keine Frage offen.

Im Laufe der Jahre haben sich die Mitarbeiter bei Ostermann zu echten Klebstoff-Experten entwickelt und stehen bei Fragen telefonisch zur Verfügung. Praktische Hinweise liefert auch der neue Prospekt „Klebstoffe und Reiniger“. Zudem finden interessierte Tischler und Schreiner auf www.ostermann.eu/klebstoffe – unter Schreinertipps oder im OstermannTV – Antworten auf viele Fragen. Ergänzend bietet die Internetseite einen stets wachsenden Fundus an Informationen rund um das komplette Klebstoffsortiment.

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