Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftagen eines flüssigen Mehrkomponenten- Leimsystems auf die Oberfläche von Werkstoffen.

Es sind viele verschiedene Verfahren zum getrennten Auftragen von Leim und Härter auf die Oberflächen von Werkstoffe im Stand der Technik bekannt. Diese Verfahren überwinden weitgehend die Nachteile, die sich ergeben, wenn Leim und Härter als fertiges Gemisch aufgebracht werden. Beispielsweise muss eine derartige Mischung eine der Verarbeitungsdauer angepasste, verhältnismäßig lange Verarbeitungszeit aufweisen. Femer treten gehäuft unerwünschte Ausfälle der Produktion auf, da vor allem die Düsen wiederholt verstopfen. Ein weiterer Nachteil ist die ungleichmäßige Verteilung des Leims auf den zu verleimenden Flächen.

Die Verfahren zum getrennten Auftrag lassen sich in vier Gruppen einteilen a) flächiges Auftragen b) Auftragen der Komponenten in Form von Schnüren c) Auftragen mittels Versprühen der Komponenten und d) eine Kombination von a) bis c).

Das Grundprinzip der getrennten Auftragung ist schon aus der US 3 437542 bekannt, wobei erst eine flüssige Leimkomponente und danach ein pulverförmiger Härter aufge¬ tragen wurden.

a) Die EP-A-16 740 beschreibt eine getrennte Auftragungsweise, in dem erst der Härter mit einer Walze, der eine poröse, absorbierende Oberfläche aufweist, auf die zu verleimende Fläche aufgetragen wird. Kurz vor dem Verpressen wird der Leim auf den Härter mittels einer weiteren Walze aufgetragen. Probleme dieses Verfahrens sind das Absorbieren des Härters in dem Substrat, die Reinigung der Walze sowie eine gleichmäßige Verteilung.

In der EP-A-241 891 wird eine Vorrichtung zum Auftragen von Leim und Härter auf Holzteile beschrieben, mit deren Hilfe ein Gießfilm mittels eines Leitorgans gebildet wird. Die DE-A-37 12 347 sieht für dieses Leitorgan noch Verbesserun- gen in Form von luftstauverhindemden Einrichtungen vor. Das Leim-Harz und der Härter werden getrennt mit jeweils einer dieser Vorrichtungen als Gießfilm auf die Oberfläche der Holzteile aufgetragen.

b) Die WO 99/67027 beschreibt eine getrennte Auftragsweise, in dem die Kompo- nenten in Form von Strängen aufgetragen werden, bei dem mehrere Stränge ne¬ beneinander und je Strang die beiden Komponenten nacheinander übereinander oder dicht nebeneinander aufgetragen werden. In der EP-A 690 114 wird ein Verfahren offenbart, bei dem zwei Komponenten nacheinander zumindest teilweise deckungsgleich als Stränge aufgetragen wer¬ den, wobei die eine Komponente kontinuierlich und die andere diskontinuierlich aufgetragen wird.

c) In der DE-A 100 35 412, CH-A 546 134, DE-A 22 13 269 und in der GB-A 1332 880 werden verschiedene Verfahren zum getrennten Auftragen offenbart, in dem der Leim und der Härter durch Spritzen, bzw. Sprühen aufgetragen werden. Der Leim und der Härter vermischen sich bei diesem Verfahren unmittelbar vor oder direkt nach dem Auftragen auf den Werkstoff.

d) Die EP-A 362 742 offenbart ein getrenntes Auftragsverfahren, bei dem die eine Komponente als Gießfilm und die andere als Strang aufgetragen wird.

Die WO 89/5221 beschreibt ein Auftragsverfahren, in dem auf eine Oberfläche der Leim und auf die gegenüberliegende Oberfläche der Härter aufgetragen wird. Die Fläche, auf die der Härter aufgetragen wird, muss nicht zwingend vollständig mit dem Härter bedeckt sein, es ist ausreichend, den Härter in Form von Strän¬ gen oder Punkten über diese Fläche zu verteilen.

Trotz der vielfältigen Verfahren besteht aufgrund der hohen wirtschaftlichen Bedeutung von verleimten Werkstoffen weiter Optimierungsbedarf, insbesondere im Bezug auf eine verbesserte Beständigkeit gegen Delaminierung.

Die Aufgabe bestand demnach darin, ein getrenntes Auftragsverfahren aufzufinden, das einen gleichmäßigen Auftrag aller Komponenten aufweist bei einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Beständigkeit gegen Delaminierung. Ferner soll für eine praktikable Anwendbarkeit die Zeit zwischen dem Leimauftrag und dem Verpres- sen möglichst lang sein.

Die Aufgabe wurde gelöst mit Hilfe eines Verfahrens zum Auftragen eines flüssigen Mehrkomponenten-Leimsystems auf die Oberfläche von Werkstoffen, bei dem man die Komponenten getrennt voneinander punktförmig aufträgt.

Unter punktförmig sind solche fleckartigen Auftragungen zu verstehen, die entstehen, wenn ein Tropfen aus einigen Zentimetern Höhe auf den Werkstoff trifft. Diese Punkte weisen nicht zwingend eine regelmäßige oder runde Geometrie auf. Bei den punktför¬ migen Gebilden kann es sich um längliche, um ganz oder teilweise ovale oder auch um vollständig formlose Figuren handeln. Die punktartigen Gebilde weisen typischerweise ein Volumen von 0,5 bis 500 mm3, insbesondere von 1 bis 100 mm3, auf. Die Punkte derselben Komponente weisen vor¬ teilhaft ähnliche Größen auf.

Vorteilhaft werden 100 bis 1 000 000 Punkte pro m2 Werkstoff aufgetragen, bevorzugt 1 000 bis 100 000. Bevorzugt beträgt die Schrittweite zwischen den Auftragungen 2 bis 50 mm, insbesondere 2 bis 20 mm. Unter Schrittweite ist der Abstand zwischen den Schwerpunkten der benachbarten punktförmigen Auftragungen zu verstehen. Pro Mi¬ nute werden vorteilhaft 5000 bis 100 000 Punkte pro Punktreihe aufgetragen.

Vorteilhaft sind die punktförmigen Auftragungen einer Komponente von punktförmigen Auftragungen einer oder mehrerer anderer Komponenten umgeben.

Bevorzugt werden die Komponenten alternierend aufgetragen. Der Begriff alternierend muss keine strenge Gleichmäßigkeit beinhalten, er bedeutet, dass alle Komponenten sowohl in Richtung der Werkstofflänge, als auch in Richtung der Werkstoffbreite vorlie¬ gen. Bevorzugt liegen die Komponenten abwechselnd vor.

Bevorzugt besteht die Alternierung bei einem Zweikomponentensystem in einer netzar- tigen, matrizenartigen Struktur folgender Art:

A B A B B A B A A B A B B A B A

Die Komponenten können aber auch unregelmäßig abwechselnd aufgetragen werden, diese Auftragsweise ist bei einem starken Ungleichgewicht in der Auftragsmenge der Komponenten von Vorteil. So können nach Bedarf Punkte mit verschiedenen Volumen aufgetragen werden. Beispielsweise kann bei ungleicher Mengenverteilung der Kom¬ ponenten, die Komponente mit der überwiegenden Menge mit einem größeren Punkt¬ volumen aufgetragen werden oder diese Komponente kann mit einer erhöhten Punkt- zahl aufgetragen werden.

Falls die Menge einer Komponente A doppelt so groß ist wie die einer anderen Kom¬ ponente B, kann deren Punktzahl verdoppelt werden oder es kann das Volumen der Punkte A verdoppelt werden. Bevorzugt wird die Punktzahl verdoppelt. Es ergibt sich in diesem Fall folgendes schematisches Bild: A A B A A B A A B B A A B A A B A A A B A A B A A B A A A B A A B A A B

Bei einer weiteren Erhöhung der Komponentenmenge A wird deren Punktreihe immer seltener durch einen Punkt der Komponente B unterbrochen.

Um möglichst lange offenen Zeiten zu erreichen, berühren sich die nebeneinanderlie¬ genden punktförmigen Auftragungen nicht. Der Abstand zwischen den Auftragungs¬ rändern der nebeneinanderliegenden Punkte liegt vorteilhaft zwischen 0,5 und 10 mm.

Gegebenenfalls kann es von Vorteil sein, wenn die punktförmigen Auftragungen der verschiedenen Komponenten teilweise oder vollständig überlappen.

Die Komponenten werden vorteilhaft in Form von Tropfen aufgetragen. Die Tropfen lassen sich beispielsweise mit Düsen enthaltenden Vorrichtungen, wie solche auch für andere Auftragstechniken bekannt sind, realisieren. Die Auftragung erfolgt somit nicht sprühend.

Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstoffes, das unter den als Punkte aufgetrage¬ nen flüssigen Komponenten durchläuft, beträgt in der Regel mindestens 20 Meter pro Minute, insbesondere 100 bis 400 Meter pro Minute.

Alle Komponenten können auf nur einer der zu verleimenden Oberflächen aufgetragen werden oder die Komponenten können auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen aufgetragen werden. Ferner kann pro Oberfläche nur eine Komponente aufgetragen werden, so dass die Punkte des Mehrkomponentensystems beim Zusammenbringen der Oberflächen jeweils auf Lücke gesetzt sind.

Das Mehrkomponenten-Leimsystem ist bevorzugt ein Zweikomponentensystem, wobei eine Komponente A vorteilhaft ein Leim und eine Komponente B vorteilhaft ein Härter ist.

Vorteilhaft wird ein Gewichtsverhältnis von Leim und Härter von 100:20 bis 100:100, bevorzugt 100:50 bis 100:100, insbesondere von 100:80 bis 100:100 verwendet. Pro m2 wird vorteilhaft eine Gesamtmenge (Leim und Härter) von 150 bis 600 g, bevorzugt 200 bis 500 g, insbesondere 400 bis 450 g, aufgetragen.

Als Komponente A (Leim) können Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin- Formaldehyd-Harze, Melamin-Hamstoff-Formaldehyd-Harze, veretherte Melamin- Formaldehyd-Harze, Phenol-Harze, Phenol-Formaldehyd-Harze, Resorcin-Phenol- B 5 Formaldehyd-Harze, Polyurethan-Harze, Polyvinylacetat-Harze, Emulsionen oder Dis¬ persionen von Isocyanat-Harzen oder Mischungen aus zwei oder mehreren Kompo¬ nenten verwendet werden. Bevorzugt werden Aminoplastharze eingesetzt, insbeson¬ dere Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harze, veretherte Melamin-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze oder Mischungen hieraus. Besonders bevorzugt werden Melamin-Hamstoff-Formaldehyd-Harze und/oder veretherte Melamin-Formaldehyd- Harz verwendet, wobei bei einer Mischung der Anteil der veretherten Komponente vor¬ teilhaft bei > 50 %, insbesondere bei > 75 % liegt. Der Veretherungsgrad liegt vorteil¬ haft bei 1 bis 95 %, bevorzugt bei 15 bis 80, insbesondere bei 30 bis 65 %.

Die Komponente B ist vorteilhaft ein Härter enthaltend eine Säure, ein saures Salz und/oder eine Säure bildendes Salz.

Der Härter hat üblicherweise einen pH-Wert von 1 bis 6,5, insbesondere 1 ,3 bis 3. Die Viskosität des Härters liegt bevorzugt über 300 mPas, besonders bevorzugt über 1000 mPas (bei Raumtemperatur und einer Scherrate von 100 s"1). Er zeigt vorteilhaft ein pseudoplastisches Verhalten.

Die Wahl der Säure, bzw. des Salzes hängt mit den Charakteristika des Härters zu- sammen, beispielsweise, wie schnell die Aushärtung nach dem Vermischen des Ami¬ noplasts und des Härters erfolgen soll.

Typischerweise werden als Säuren organische Säuren, wie beispielsweise Maleinsäu¬ re, Zitronensäure oder Ameisensäure, oder anorganische Säuren, wie beispielsweise Phosphorsäure oder Sulfamidsäure oder Mischungen hieraus, verwendet. Bevorzugt sind organische Säuren, insbesondere Ameisensäure.

Unter sauren Salzen werden solche verstanden, die in Wasser eine saure Lösung bil¬ den. Vorteilhaft werden Aluminiumphosphat, Aluminiumsulfat oder Aluminiumchlorid oder Mischungen hieraus verwendet.

Unter einem eine Säure bildendes Salz werden solche Salze verstanden, die durch Reaktion mit einer Komponente des Bindemittelsystems eine Säure generieren. Vor¬ teilhaft werden Ammoniumsalze verwendet, wie beispielsweise Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat und/oder Ammoniumchlorid.

Ferner kann der Härter zusätzlich ein Polymer in Form einer Dispersion und/oder als wasserlösliche Polymerlösung und/oder Mischungen von verschiedenen Polymerdis¬ persionen oder wässrigen Polymerlösungen enthalten.

Das Polymer ist typischerweise ein Homopolymer oder ein Copolymer hergestellt aus einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren. Beispiele vorteilhafter ethylenisch ungesättigter Monomere sind Vinylmonomere, wie Vinylester, zum Beispiel Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat; Acrylate wie beispielsweise Alkylester von acrylischen oder methacrylischen Säuren, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethy- lacrylat, n-Butylacrylat etc.; Butadien-Styrol und Derivate wie beispielsweise carboxy- liertes Butadien-Styrol; substituierte oder unsubstituierte Mono- und Dialkylester der alpha, beta- ungesättigten (Di)carboxylsäuren wie beispielsweise substituierte und un¬ substituierte Mono- und Dibutyl- und Mono- und Diethylester der Maleinsäure oder die korrespondierenden Ester der Fumarsäure, Zitronensäure oder Itaconsäure, Croton- säure oder (Meth)Acrylsäure. Femer können als Polymere Polyvinylalkohol und Polyu- rethane verwendet werden. Bevorzugt sind Polyvinylacetate und Vinylacetat- Copolymere, insbesondere Ethylen-Vinylacetat-Copolymere. Vorteilhaft enthält das Polymer mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren, Polyvinylacetat.

Die Polymere können gegebenenfalls nachvemetzbare Gruppen enthalten. Diese nachvernetzbaren Gruppen können via Copolymerisation in das Polymer eingeführt werden, in dem ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte Monomere mit mindestens einem Monomer beinhaltend mindestens eine nachvemetzbare Gruppe umgesetzt wird. Das Polymer enthält bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% an Monomeren mit nachvemetz- baren Gruppen, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%. Mischungen aus Polymeren mit nachver¬ netzbaren Gruppen und Polymeren ohne nachvernetzbaren Gruppen sind ferner be¬ vorzugt, insbesondere Homo- oder Copolymere von Polyvinylacetat. Unter nachver¬ netzbaren Gruppen werden solche verstanden, die von geringerer Reaktivität sind als ungesättigte Gruppen und somit nicht an der ersten Polymerisationsreaktion beteiligt sind, sondern nur unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise unter sauren Bedin¬ gungen, mit anderen reaktiven Gruppen, vorteilhaft am Copolymer und/oder am Ami¬ noplast, reagieren.

Geeignete nachvemetzbare Gruppen sind vorteilhaft N-Alkylol-, N-Alkoxymethyl-, Car- boxylate- und/oder Glycidyl-Gruppen, beispielhaft sind hier die in der WO 01/70898 und WO 02/068178 genannten erwähnt.

In der Komponente A und/oder in der Komponente B können vorteilhaft übliche Additi¬ ve enthalten sein. Hierzu zählen Füllstoffe (siehe Zeppenfeld, Klebstoffe in der HoIz- und Möbelindustrie, Buchverlag Leipzig, 1. Auflage) wie beispielsweise Erdalkalisilika¬ te, Aluminiumsilikate wie Kaolin, Kieselerde, pyrogene und gefällte Kieselsäuren, Erd- alkalicarbonate, Erdalkalisulfate, Metalloxide, Fasern wie beispielsweise Glas, Glim¬ mer, Cellulose. Weitere Zusatzstoffe sind vorteilhaft Mehle, Stärken, modifizierte Stär¬ ke, Polyvinylalkohol, modifizierte Cellulose, beispielsweise Methylcellulose, Carboxyl- methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Verdicker wie in der WO 02/068178 genannt, Farbstoffe, Formaldehydfänger, Tenside, Entschäumer, Lösungsmittel wie beispiels¬ weise Diethylengylkol sowie weitere dem Fachmann bekannte Additive. Bevorzugt werden Kaolin, Kieselsäuren, Cellulosederivate, Glykole, Polyvinylalkohol und Tenside verwendet.

Das wässrige Bindemittelsystem bestehend aus Komponente A und B beinhaltet in der Regel 5 bis 70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtsystem (Komponente A + B, Feststoff und Wasser) Aminoplastharz, bevorzugt 15 bis 65 Gew.-%, insbesondere 25 bis 60 Gew.-%. Ferner beinhaltet das Bindemittelsystem vorteilhaft 0,5 bis 30 Gew.-% be¬ zogen auf das Gesamtsystem Säure, Säuresalz und/oder säurefreisetzendes Salz, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 ,5 bis 15 Gew.-%. Weiterhin beinhaltet das Bindemittelsystem bevorzugt 0,5 bis 25 Gew.-% Polymer, insbesondere 2 bis 20 Gew.- %, besonders bevorzugt 4 bis 25 Gew.-% bezogen auf das Gesamtsystem.

Die üblichen Additive, bzw. Füllstoffe, liegen in einer Menge von 0 bis 25 Gew.-% vor. Sie können sowohl im Leim als auch im Härter vorliegen, vorteilhaft 0 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtsystem in dem Härter und zu 0 bis 10 Gew.-% in dem Ami¬ noplastharz.

Der Feststoffgehalt bzw. Wirkstoffgehalt des Bindemittelsystems liegt in der Regel bei 25 bis 75 Gew.-%, bevorzugt bei 40 bis 65 Gew.-%, der restliche Anteil besteht aus Wasser.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht beschränkt auf eine spezielle Anwendung, jedoch wird es vorteilhaft in der Holzindustrie verwendet. Das Verfahren wird bevorzugt zum getrennten Auftrag beim Verleimen von Holz verwendet, beispielsweise bei nicht tragenden Anwendungen wie bei Parkett, Rollenheißkaschierungen (Folien auf bei¬ spielsweise Spanplatten), Furnieren, Sperrholz, Einschichtplatten, Mehrschichtplatten, Schalungsplatten. Ferner wird das Verfahren vorteilhaft bei tragenden Anwendungen verwendet, wie beispielsweise bei Brettschichtholz, Duo- oder Triobalken (siehe auch WO 02/068178 oder EP-A 860 251).

Das Verpressen der mit den beiden Komponenten beschichteten Werkstoffe erfolgt im allgemeinen unter Anwendung eines Drucks von 0,6 bis 1 ,0 N/mm2. Dieser Druck wird im allgemeinen für eine Zeitdauer, die der Leim zum Aushärten benötigt, aufrecht er¬ halten. Die Aushärtung erfolgt typischerweise bei Raumtemperatur, bei höheren Tem- peraturen verkürzt sich die Aushärtezeit entsprechend.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auftragung von Mehrkomponen¬ tensysteme liegt im Vergleich zu den bekannten getrennten Auftragsverfahren in der sehr hohen Beständigkeit gegen Delaminierung. Darüber hinaus führt das erfindungs- gemäße Verfahren zu geringerem Leimverbrauch und geringerem Reinigungsaufwand im Vergleich zu den Verfahren.-die im Stand der Technik besehrieben sind; Es lassen sich ferner ausreichend lange offene und/oder geschlossene Antrockenzeiten bis zum Pressvorgang bei reaktiven Leimsystemen mit kurzer Presszeit realisieren. Weiterhin kann die Härterflotte schärfer eingestellt werden bzw. die Härtermenge erhöht werden, wodurch der Leim schneller und bei niedrigeren Temperaturen aushärtet.

Beispiele

Als Leim wurde ein mit Methanol verethertes Melaminharz mit einem Melamin : Formaldehyd-Verhältnis von 2,7 und einem Veretherungsgrad von 50% eingesetzt.

Als Härter wurde eine Mischung aus -Vinylalkohol-Vinylforrnamid-Copolymere mit einem Vinylalkohol:VinyIformamid- massenverhältnis von 82:12 - Ameisensäure - Ethylen-Vinylacetat-Dispersion „B340" der Firma Türmerlein GmbH in einem Verhältnis der Wirk-/Feststoffe von 7:11 :20 eingesetzt.

Das Verhältnis Leim : Härter betrug 100 : 100. Der Gesamtauftrag betrug 360 g/m2.

Die Prüfung erfolgte nach DIN EN 391:2002-04 (Verfahren B).

Vergleichsbeispiel: Leim und Härter wurden in Form von Schnüren aufgetragen. Der Schnurabstand be¬ trug 5 mm zwischen einer Härter- und einer Leimschnur, d.h. 10 mm zwischen einer Härter- und der nächsten Härterschnur, bzw. Leim- und der nächsten Leimschnur.

Erfindungsgemäßes Beispiel: Leim und Härter wurden mit Hilfe einer Mehrkanal-Pipette (Research® von Eppendorf) punktförmig aufgetragen. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten einer Komponente entlang der Bewegungsrichtung des Werkstoffs betrug 6 mm und der Abstand zwi¬ schen den Punktreihen der unterschiedlichen Komponenten quer zum Werkstoff betrug 5 mm, wobei die Punktreihen aus einer Komponente zur benachbarten Punktreihe der zweiten Komponente um 3 mm versetzt aufgetragen wurden (siehe Figur 1).

Die Ergebnisse der Delaminierungsprüfungen nach 3, 4 und 5 Stunden Presszeit und 3 Tagen Nachlagerung bei 20 0C sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Die angegebenen Pro¬ zentangaben sind die Gesamtprozentsätze der Delaminierung ermittelt nach DIN EN 391 :2002-04 (Verfahren B)