Holzleim

Holzleime sind Klebstoffe aus natürlichen oder synthetischen Grundstoffen zum Verbinden von Holz und Holzwerkstoffen.

Beanspruchungsgruppen

Die Holzleime werden in unterschiedlichen Beanspruchungsgruppen eingeteilt, alte Bezeichnung DIN 68602 (B1, B2, B3 und B4) neue Bezeichnung DIN/EN204 (D1, D2, D3 und D4) Die Beanspruchungsgruppen ordnen die Leime nach ihren Mindestscherfestigkeitswerten und ihrem Verhalten unter Feuchtigkeits- und Wassereinwirkung:

• B1 oder D1: Geeignet für den Innenbereich, wobei die Holzfeuchte unter 15 % bleiben muss.
• B2 oder D2: Geeignet für den Innenbereich mit gelegentlicher kurzzeitiger Wasser- bzw. Kondenswassereinwirkung, wobei die Holzfeuchte maximal 18 % erreichen darf.
• B3 oder D3: Geeignet für den Innenbereich mit häufig kurzzeitiger Wassereinwirkung oder höherer Luftfeuchte. Geeignet für den Außenbereich ohne Aussetzung einer direkten Bewitterung.
• B4 oder D4: Geeignet für den Innenbereich mit häufig und lang anhaltender Einwirkung von abfließendem Wasser bzw. Kondenswasser. Im Außenbereich und der Witterung ausgesetzt mit angemessenem Oberflächenschutz.

Leimarten

Es gibt unterschiedliche Leimarten, die sich in ihren Eigenschaften, ihrer Verarbeitung und ihrer Zusammensetzung voneinander unterscheiden:

Glutinleim

Glutinleim wird aus tierischen Abfällen höherer Tiere („leimgebende Körper“) durch Auskochen gewonnen. Dabei entsteht eine Gallerte, die so und in getrocknetem Zustand als „Leim“ bezeichnet wird. Der Hauptbestandteil der Gluteinleime ist das Glutin, eine Eiweißverbindung. Nach ihrer Herkunft unterscheidet man verschiedene Glutinleime, z. B. Knochenleim, Hautleim (Lederleim), Hasenleim, Fischleim oder Hausenblasenleim.

Kaseinleim

Dieser Leim besteht aus Kasein und gelöschtem Kalk. Es handelt sich wiederum um einen natürlichen Leim, der aber im Gegensatz zum Glutinleim wasserfest und sehr hitzebeständig ist. Trotzdem wird er in heutiger Zeit immer weniger verwendet und findet auf Grund seiner Eigenschaften fast nur noch in der Bautischlerei seine Anwendung. Es gibt ihn in den Beanspruchungsgruppen D2 und D3. Er ist als Pulvermischung zum Anrühren mit Wasser erhältlich oder kann durch ausgiebiges Vermengen von Magerquark mit gelöschtem Kalk (Verhältnis ca. 4-5:1) hergestellt werden.

Harnstoff-Formaldehydharzleim (auch Polykondensationsleim oder UF-Leim)

Diese Leimart besteht aus Kunstharzen in Verbindung mit Formaldehyd. Er wird in drei Handelsformen angeboten:

• Einkomponentenleim: Härter ist bereits untergemischt.
• Zweikomponentenleim: Leim und Härter als Pulver oder Flüssigkeit erhältlich. Je nach Verarbeitung muss der richtige Härter verwendet werden.
• Leimfolie: Beimischung von Streckmitteln (z. B. Roggenmehl, um die Leimfuge fugenfüllender zu machen).

Markant ist der unangenehme, stechende und auffallende Formaldehydgeruch (daher ist eine gute Entlüftung des Raumes ratsam). Es gibt ihn in den Beanspruchungsgruppen D3 bis D4.

Phenol-Formaldehydharzleim (auch PF-Leim)

Phenol-Formaldehydharzleime sind dunkel, witterungbeständig, kochfest und fugenfüllend. Verwendung in der Bautischlerbranche, Herstellung von Spanplatten und Sperrholz.

Resorzin-Formaldehydharzleim (auch RF-Leim)

Besteht aus flüssigem Leim und pulverförmigem Härter. Dieser Leim ist kochfest, hat sehr gute witterungs- und hitzebeständige Eigenschaften und wird hauptsächlich im Bootsbau, im Segelflugzeugbau und bei der Herstellung von wasserfesten Plattenmaterialien verwendet.

Formaldehydarmer Polykondensationsleim

Formaldehyd wird zur Härtung der Leimharze benötigt. In den meisten Fällen ist der Formaldehydanteil höher als der der Harze, damit eine gute Aushärtung gegeben ist. Jedoch wird bei diesem Polykondensationsleim die Reduktion von freiem Formaldehyd durch Zusatz von Formaldehydfänger bzw. Verringerung des Formaldehydanteils erreicht. Somit weist der Leim eine geringere Bindefestigkeit, jedoch eine kürzere Topfzeit auf.

Formaldehydarmer Dispersionsleim

Der bekannte Weißleim ist ein formaldehydarmer Dispersionsleim, basierend auf PVAc (PolyVinylAcetat) als Bindemittel, welches in Wasser als Dispersion gebrauchsfertig geliefert wird und als Kaltleim, Schnellbinder, Furnierleim, Härterleim, Lackleim und Heißleim erhältlich ist. Es gibt ihn in den Beanspruchungsgruppen D2–D4.

Für D4-Verleimungen bedarf es eines D3-Leimes, dem vor dem Verbrauch Isocyanat Vernetzer (in der Regel eine HDI) zugesetzt wird. Solche 2 Komponenten Klebstoffe haben eine Topfzeit von mehreren Stunden. Weiterhin gibt es Systeme, welche auf einem D2-Leimes beruhen, welchem zur Vernetzung ein Härter (hier dann eine Lewis Säure wie z.B. Aluminiumchlorid) zugesetzt wird. Ein Vorteil dieser Mischung ist die wesentlich längere Topfzeit. Speziell bei Leimauftragsmaschinen wird diese Art des D4-Leimes oft bevorzugt.

Einige Daten:

• Basis: Dispersion
• Farbe: weiß, ausgehärtet: durchsichtig
• pH-Wert: ca. 3–5
• Viskosität: 13,500 mPas
• Lagerfähigkeit: bei 20 °C ca. 6–12 Monate
• Reinigung: Wasser und Aceton

Speziell für kleinere Verbrauchsmengen gibt es seit einiger Zeit 1 komponenten D4-Leime am Markt.

Einige Daten:

• Basis: Dispersion
• Farbe: weiß, ausgehärtet: durchsichtig
• pH-Wert: ca. 3–5
• Viskosität: 6000 mPas
• Lagerfähigkeit: bei 20 °C ca. 4-6 Monate

Polyurethane-Leime

Die modernsten Leime für den Holzbereich sind heute die einkomponentigen Polyurethanleime. Sie werden meist als PU-Leim oder als PUR-Leim bezeichnet. Sie sind wasserfest (D4) und kleben nicht nur Holz, sondern nahezu alle klebbaren Materialien. Es handelt sich um lösungmittelfreie Reaktionsklebstoffe, die mit Hilfe von Feuchtigkeit aushärten. Dabei kommt es in vielen Fällen zu einem leichten Aufschäumen, wodurch eine hervorragende Spaltfüllung erreicht wird. Beim Verkleben großer Flächen sollte vorher Wasser aufgesprüht werden, um eine vollständige Aushärtung zu garantieren. Noch nicht ausgehärteter Leim kann mit Aceton entfernt werden.

Nachteil: PU-Leime sind gesundheitsschädlich (im flüssigen Zustand) und sollten nur mit Handschuhen verarbeitet werden.

Verarbeitung

Die Verarbeitung ist je nach Hersteller unterschiedlich. Auch sagen die Beanspruchungsgruppen allein nichts über die Leimbasis, also den Leimgrundstoff, aus.

Weißleim wird je nach Saugfähigkeit der zu leimenden Flächen ein- oder beidseitig aufgetragen, bei stark saugfähigen Flächen ist ein doppelter Leimauftrag mit einer Ablüftzeit von ~10 Minuten notwendig. Weißleime können mit Wasser verdünnt werden, wenn die Anzugszeit (die Zeit, bis der Leim die Werkstücke nach dem Zusammenfügen miteinander verbindet) verlängert werden muss; dies ist z. B. bei Formverleimungen oder schwierigen Press-Situationen erforderlich. Aufgrund der Basis der Weißleime (PVAc) sind diese Thermoplaste. Dies wird z. B. in der Kantenbeschichtung ausgenutzt, indem beide Kontaktflächen mit Weißleim benetzt, getrocknet und anschließend heiß zusammengefügt werden.

Kauritleime (Heißleime) werden vorrangig zum Aufleimen von Furnieren verwendet. Der Kauritleim liegt in der Regel als Pulver vor, das sowohl den eigentlichen Leim als auch eine chemische Härterkomponente enthält. Die Zugabe von Wasser aktiviert den Kauritleim, der dann einseitig auf die Trägerfläche aufgetragen wird; die Flächen werden kurzzeitig, etwa 3–5 Minuten lang, mit hohem Druck (0,5 N/mm², entspr. 50 t/m²) und Temperaturen zwischen 70 und 120 °C gepresst. Nach dem Pressen werden die (dampfenden) Werkstücke stehend ausgelüftet.

Bei Holzarten mit Gerbsäure, z. B. Eiche, oder bei Einsatz eisenhaltiger Auftragsgeräte kann es zur Verfärbung des Holzes kommen. Kauritleime können zu unerwünschten Reaktionen mit Holzbeizen führen. Können Flächen nicht mit genügend Pressdruck zusammengefügt werden, sind Klebstoffe wie Epoxydharz empfehlenswert.

Raum-, Material- und Leim-Temperatur sollten 18–20 °C, die relative Luftfeuchtigkeit 50–70 % und die Holzfeuchtigkeit 8–10 % betragen.

Weißpunkt: +3° C bis +8 °C ist die Grenztemperatur, unterhalb derer Leime beim Trocknen noch keinen „Film“ bilden und deshalb zu einer weißen, gummiartigen Schicht auftrocknen. Optimal sind etwa 15 °C.

Offene Zeit: 8–10 min (bei ca. 200 g/m²) die Fugenteile innerhalb der offenen Zeit zusammenbringen und pressen.

Topfzeit: Lagerfähigkeit oder nach Zugabe von Härter; dies ist die Zeit, die ein Leim von seiner Gebrauchsfähigkeit bis zum Beginn des Abbindens im Leimgefäß verbleiben kann. Am Ende der Topfzeit ist der Leim unbrauchbar.

Leimauftragungsmenge: bei Flächenverleimung 80–140 g/m², bei Montage 150–180 g/m²

Pressdruck: 0,1–0,5 N/mm² (entspr. 10-50 t/m²)

Mindestpresszeit: Flächenverleimung von Schichtstoffen in Kurztaktpressen (+70 °C) ab 1 min, Montageverleimung 8–15 min, Brettfugen- und Blockverleimung 20–40 min.

Literatur

• Merkblatt TKH-3 "Dispersions-Holzleim" (pdf: 40KB) auf den Seiten des 'Industrieverband Klebstoffe'
• Technisches Merkblatt "Ponal Classic" PVA Holzleim