[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Verbindung von form-komplementären
Fügeteilen mittels Klebstoffen, insbesondere das Gebiet des konstruktiven Holz(leim)baus.
[0002] Für die Verbindung von Holz in Längsrichtung, insbesondere von Holzlamellen oder
-trägern werden heute bevorzugt (Keil)Zinkenverklebungen eingesetzt. Hierbei werden
zunächst in beide Fügeteile komplementäre Zinken eingefräst, welche mit Klebstoff
versehen und dann ineinander greifend verklebt werden. Die Vorteile dieser Technik
liegen insbesondere in einer prinzipbedingten Vergrösserung der Klebefläche, sowie
insbesondere während der Anfangshaftung auch in einer gewissen mechanischen Verankerung
der Fügeteile ineinander durch den Eingriff der Zinken. Solche (Keil)Zinkenverklebungen
werden in gängiger Praxis bspw. mit Weissleimen, wässrigen Kondensationsharzen, wässrigen
2-Komponentensystemen, 1- und 2-Komponenten-Polyurethanen, etc. durchgeführt.
[0003] Eine erste Möglichkeit des Klebstoffauftrags unter industriellen Bedingungen besteht
darin, den Klebstoff mit einer Art Kamm in das (Zinken)Profil einzubringen. Der Auftrag
kann hierbei sowohl einseitig als auch zweiseitig, also auf beide Fügeteile, erfolgen.
Die Fügeteile werden dann ineinander geführt, kurz (wenige Sekunden) gepresst und
dann - je nach Art des verwendeten Klebstoffs - belastungsfrei gelagert oder direkt
weiter verarbeitet. Nachteilig hierbei ist sowohl der hohe apparative Aufwand, der
vergleichsweise hohe Verschleiss von Maschinenteilen, insbesondere der Klebstoffkämme,
die wegen des bedeutend grösseren Reinigungsaufwands geringere Produktivität, als
auch der vergleichsweise hohe Klebstoffverbrauch. Auch ist die Umstellung auf andere
Zinkendimensionen nur recht umständlich zu bewerkstelligen.
[0004] Eine alternative Variante des Klebstoffauftrags ist ca. seit dem Jahre 2000 im Einsatz
und unter dem Namen KEBA (Keilzinken, berührungslose Applikation) bekannt. Hierbei
wird der Klebstoff über eine Auftragsdüse berührungslos quer zu den Zinken als Raupe
aufgebracht; die Raupe wird also gewissermassen auf den Zinken abgelegt. Die Verteilung
des Klebstoffs in die Zinkenflanken erfolgt erst durch das Zusammenpressen der beiden
Fügeteile. Der Klebstoffauftrag erfolgt hierbei in der Regel einseitig und kann insbesondere
opto-elektronisch überwacht werden. Die KEBA Methode wurde von Collano Holzleimbau
und der Fa. Oest entwickelt und für den konstruktiven Holzleimbau zertifiziert. Obschon
diese Methode sich also in der Praxis hervorragend bewährt hat, ist ein Nachteil bei
insbesondere an Stirnflächen angeordneten Zinken und/oder unterbrochenen Klebstoffraupen
das Risiko des Abtropfens der aufgetragenen Klebstoffraupe vor dem Zusammenfügen der
Fügeteile. Zudem können dünnflüssige Klebstoffe, welche nicht als Raupe quer zu den
Zinken abgelegt werden können, für dieses Verfahren nicht verwendet werden. Weiter
besteht durch die zwischenzeitlich freiliegende Klebstoffraupe bzw. durch das Abtropfen
des Klebstoffs das Risiko des ungewollten Verklebens und der Verschmutzung von Maschinen.
[0005] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des bekannten
zu vermeiden, insbesondere also ein Verfahren zur (Zinken)Verklebung, insbesondere
Keilzinkenverklebung von Fügeteilen zu schaffen, welches einfach anzuwenden und wenig
apparativen Aufwand erfordert, und mit welchem ein Abtropfen des Klebstoffs wirksam
verhindert werden kann.
[0006] Diese Aufgabe wird überraschend durch ein Verfahren zur Verklebung von mindestens
zwei im wesentlichen form-komplementären Fügeteilen sowie einer entsprechenden Vorrichtung
für die Verbindung von Fügeteilen gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
[0007] Das erfindungsgemässe Verfahren zur Verklebung von mindestens zwei an den Fügeflächen
im wesentlichen form-komplementären Fügeteilen umfasst die folgenden Schritte:
- Auftragen eines Klebstoffs auf das erste und/oder zweite Fügeteil;
- Richten eines Luftstroms auf den aufgetragenen Klebstoff;
- Verbinden des ersten mit dem zweiten Fügeteil durch Zusammenbringen, vorzugsweise
Zusammenpressen der Fügeteile.
[0008] Unter im wesentlichen form-komplementären Fügeteilen werden hier und im folgenden
insbesondere eingefräste Profilierungen verstanden, welche formschlüssig ineinander
greifen können, insbesondere Zinken, Keilzinken, Gurt/Steg-Verbindungsprofile (z.B.
in der Herstellung von I- und T-Tägern), hinterfräste Schäftungen, etc.
[0009] Besonders bevorzugt wird in Schritt (a) eine oder mehrere Klebstoffraupen aufgetragen
werden. Weiter bevorzugt weisen die form-komplementären Fügeteile Zinken auf, insbesondere
Keilzinken. Bei dem ersten und/oder dem zweiten Fügeteil handelt es sich typischerweise
um einen Holzwerkstoff, jedoch ist das vorliegende Verfahren selbstverständlich auch
sowohl für die Verbindung von Holz mit anderen Materialien, als auch für die Verbindung
von Nicht-Holzwerkstoffen geeignet. Hierbei sind dann lediglich speziell angepasste
Klebstoffe zu wählen, die der Art der Fügeteile Rechnung tragen.
[0010] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Klebstoff in Schritt (a)
quer zu den Zinken als Raupe aufgetragen. Hierbei wird die Klebstoffraupe gewissermassen
auf den Zinken abgelegt, was einen besonders einfach zu erzielenden Auftrag gewährleistet.
[0011] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (b) der Klebstoff
zumindest teilweise in die Zwischenräume der Zinken - oder einer andersartigen Profilierung
- eingeblasen. Hierdurch kann das Risiko des ungewollten Abtropfens des Klebstoffs
effektiv verhindert werden. Selbst ein allfälliger Unterbruch der Klebstoffraupe,
welcher ansonsten ein Abtropfen provozieren könnte, stellt nach dem Einblasen kein
Risiko mehr dar. Zudem wurde gefunden, dass auch die Klebstoffverteilung über die
Zinkenflächen weiter verbessert werden kann gegenüber dem ausschliesslichen Verteilen
des Klebstoffs durch das Zusammenfügen der Fügeteile, wie dies beim bekannten KEBA
Verfahren praktiziert wird. Darüber hinaus können durch das Einblasen auch dünnflüssigere
Klebstoffe verwendet werden, welche aufgrund ihrer Konsistenz nur schwerlich dauerhaft
auf den Zinken abgelegt werden könnten. Auch kann das Risiko einer Kontaminierung
von Maschinen und sonstigen Geräten durch freiliegende Klebstoffraupen merklich reduziert
werden durch das Einblasen der Raupe(n). Besonders überraschend wurde gefunden, dass
durch den zusätzlichen Schritt des Einblasens die effektiv notwendige Auftragsmenge
des Klebstoffs gegenüber dem bekannten KEBA Verfahren reduziert werden kann, da eine
bessere Verteilung über die Zinkenflanken gewährleistet werden kann.
[0012] Das Einblasen des Klebstoffs kann mit dem Fachmann geläufigen Mitteln erfolgen, insbesondere
z.B. mittels Druckluft. Hierbei können geeignete Randbedingungen insbesondere betreffend
die Düse, die Strömungsgeschwindigkeit und der notwendige Abstand vom Klebstoff vom
Fachmann leicht mit Routineversuchen ermittelt und optimiert werden, insbesondere
auch jeweils in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Klebstoff.
[0013] Gemäss einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (b)
ein erwärmter Luftstrom verwendet wird, insbesondere ein Luftstrom mit einer Temperatur
von 30 - 120°C, vorzugsweise von 40 - 80°C. Durch einen derart erwärmten Luftstrom
kann insbesondere auch bei wasserbasierten Klebstoffen eine Vortrocknung des Klebstoffs
bewirkt werden, wodurch die Abbindegeschwindigkeit erhöht werden kann.
[0014] In weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (b) ein befeuchteter Luftstrom
eingesetzt wird, insbesondere mit einer relativen Luftfeuchte von 40 - 100%, vorzugsweise
von 80 - 100%. Durch einen befeuchteten Luftstrom kann bei feuchtigkeitshärtenden
Klebstoffen ebenfalls die Abbindegeschwindigkeit erhöht werden.
[0015] Weiter ist es möglich und bevorzugt, in Schritt (a) einen Klebstoff, der ohne Additiv
mit einer Kamera gar nicht oder nur unzureichend erfassbar ist, mit einem insbesondere
optischen Indikator zu verwenden. Hierdurch kann der Klebstoff opto-elektronisch mit
einem Kamerasystem erfasst und vor der Zusammenfügung der Fügeteile die Klebstoffverteilung
überprüft werden. Bevorzugt sind dabei optische Indikatoren, die Licht im UV-Bereich
absorbieren und im sichtbaren Bereich emittieren. Derartige Indikatoren sind dem Fachmann
bekannt und sind so auszuwählen, dass die weiteren Eigenschaften des Klebstoffs jedenfalls
nicht praxisrelevant nachteilig beeinflusst werden. Derart modifizierte Klebstoffe
können mit einer entsprechenden UV-Lampe auch bei geringen Mengen für normale Kamerasysteme
sichtbar gemacht werden.
[0016] Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung für die Verbindung von Fügeteilen,
insbesondere Holzwerkstoffen, umfassend
- eine Auftragsanordnung für Klebstoffraupen auf mindestens eines von zwei form-komplementären
Fügeteilen, sowie
- eine Druckluftanordnung, mit welcher ein Luftstrom auf die aufgetragenen Klebstoffraupen
gerichtet werden kann.
[0017] Diese Vorrichtung ist zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei einer solchen Vorrichtung um eine Keilzinkenanlage.
[0018] Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Fräsanordnung und/oder eine
Pressanordnung. Fräsung und Pressung kann mit handelsüblichen Anlagen erfolgen. Typischerweise
können bekannte KEBA Klebstoffauftragsanlagen bspw. der Fa. Oest zum Einsatz kommen,
ergänzt um eine Druckluftanordnung zum Einblasen von Klebstoffraupen gemäss dem vorstehend
beschriebenen Verfahren.
[0019] Insbesondere ist diese Druckluftanordnung derart ausgestaltet, dass eine Erwärmung
und/oder Befeuchtung des Luftstroms ermöglicht ist. Geeignete Vorrichtungen zur insbesondere
kontinuierlichen Erhitzung und/oder Befeuchtung eines Luftstroms sind dem Fachmann
bekannt.
[0020] Die Erfindung betrifft weiter ein Werkstück, umfassend mindestens zwei mit einem
Klebstoff verbundene Fügeteile, erhältlich durch das vorstehend beschriebene Verfahren
und/oder mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung.
[0021] Darüber hinaus betrifft die Erfindung also die Verwendung eines insbesondere befeuchteten
und/oder erwärmten Luftstroms zum Einblasen eines quer auf Zinken, insbesondere Keilzinken
aufgetragenen Klebstoffs, insbesondere einer Klebstoffraupe, in die Zwischenräume
der Zinken.
[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels zum besseren Verständnis
näher erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung auf diese Ausführungsform
zum beschränken wäre. Es zeigen:
- Fig. 1:
- schematische Darstellung ineinander greifender Keilzinken (Draufsicht);
- Fig. 2:
- schematische Darstellung des Einblasens einer Klebstoffraupe zwischen die Zinkenflanken,
wobei die Klebstoffraupe quer zu den Keilzinken aufgetragen ist;
- Fig. 3:
- homogene Klebstoffverteilung auf die Zinkenflanken nach dem Einblasen des Klebstoffs
(Detailvergrösserung).
[0023] Fig. 1 zeigt schematisch in der Draufsicht zwei Holz-Fügeteile A und B (hier: zwei
Balken), welche an ihrer jeweiligen Verbindungsflanke (Stirnfläche) mit Keilzinken
versehen sind. Derartige Keilzinken können mit bekannten Vorrichtungen automatisiert
den Fügeteilen A und B angefräst werden. Beim KEBA Verfahren und auch bei der Modifikation
des KEBA Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung werden die Keilzinken bevorzugt
in Längsrichtung angebracht, also von oben nach unten oder umgekehrt.
[0024] Fig. 2 zeigt schematisch das Fügeteil B aus Fig. 1, auf welches quer zu den Keilzinken
(also hier: von links nach rechts oder umgekehrt) eine Klebstoffraupe K aufgetragen
worden ist. Da derartige Klebstoffraupen berührungslos aufgetragen werden, sind diese
Klebstoffraupen gewissermassen nur auf den Keilzinken "abgelegt" und ihre Haftung
auf den Keilzinken ist in diesem Zustand nicht sehr gross. Im konstruktiven Holzleimbau
werden in der Regel meterlange Fügeteile miteinander über Keilzinken verbunden. Da
diese Fügeteile - schon aufgrund ihrer Länge - in der Praxis zumeist liegend aneinandergefügt
werden, erfolgt der Klebstoffauftrag auf Zinken, die insbesondere senkrechte Stirnflächen
der Fügeteile sind. Dadurch ergibt sich das Risiko des Abtropfens der Klebstoffraupe.
Durch Beaufschlagen der Klebstoffraupe mit einem Luftstrom L kann die Haftung der
Klebstoffraupe auf den Keilzinken verbessert werden, insbesondere auch der Klebstoff
aus der Klebstoffraupe zumindest teilweise in zwischen die Zinkenflanken eingeblasen
werden. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Zinkenflanke gemäss Fig. 2, nachdem
der Klebstoff K eingeblasen wurde. Überraschend wurde gefunden, dass durch diese vergleichsweise
einfache Massnahme sowohl das Risiko des Abtropfens entscheidend minimiert als auch
die Zuverlässigkeit des Verklebungsprozesses erhöht werden kann: Mit dem erfindungsgemässen
Verfahren kann bereits vor dem Zusammenfügen der Fügeteile erkannt werden, ob eine
homogene Verteilung des Klebstoffs - wie in Fig. 3 gezeigt - über die Zinkenflanken
erreicht wurde. Allfällige Inhomogenitäten der Klebstoffverteilung, die sich nachteilig
auf lasttragende Verbindungen im konstruktiven Holzleimbau auswirken könnten und daher
unbedingt zu vermeiden sind, können nunmehr leicht erkannt werden. Bei dem klassischen
KEBA Verfahren war eine derartige Kontrolle nicht möglich, da der Klebstoff erst über
das Zusammenpressen der Fügeteile auf die Zinkenflanken verteilt wurde.
1. Verfahren zur Verklebung von mindestens zwei an den Fügeflächen im wesentlichen form-komplementären
Fügeteilen, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Auftragen eines Klebstoffs auf das erste und/oder zweite Fügeteil;
(b) Richten eines Luftstroms auf den aufgetragenen Klebstoff;
(c) Verbinden des ersten mit dem zweiten Fügeteil durch Zusammenbringen, vorzugsweise
Zusammenpressen der Fügeteile.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) eine oder mehrere Klebstoffraupen aufgetragen werden.
3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die form-komplementären Fügeteile Zinken aufweisen, insbesondere Keilzinken.
4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Fügeteil um einen Holzwerkstoff handelt.
5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in Schritt (a) quer zu den Zinken als Raupe aufgetragen wird.
6. Verfahren gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) der Klebstoff zumindest teilweise in die Zwischenräume der Zinken
eingeblasen wird.
7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) ein erwärmter Luftstrom verwendet wird, insbesondere ein Luftstrom
mit einer Temperatur von 30°C - 120°C, vorzugsweise von 40°C - 80°C.
8. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) ein befeuchteter Luftstrom eingesetzt wird, insbesondere mit einer
relativen Luftfeuchte von 40% - 100%, vorzugsweise von 80% - 100%.
9. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) ein Klebstoff mit einem insbesondere optischen Indikator verwendet
wird.
10. Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt (c) die Verteilung des Klebstoffs insbesondere opto-elektronisch kontrolliert
wird.
11. Vorrichtung für die Verbindung von Fügeteilen, insbesondere Holzwerkstoffen, umfassend
(a) eine Auftragsanordnung für Klebstoffraupen auf mindestens eines von zwei form-komplementären
Fügeteilen, sowie
(b) eine Druckluftanordnung, mit welcher ein Luftstrom auf die aufgetragenen Klebstoffraupen
gerichtet werden kann.
12. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Keilzinkenanlage handelt.
13. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 11 oder 12, weiter umfassend eine Fräsanordnung
und/oder eine Pressanordnung.
14. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftanordnung derart ausgestaltet ist, dass eine Erwärmung und/oder Befeuchtung
des Luftstroms ermöglicht ist.
15. Werkstück, umfassend mindestens zwei mit einem Klebstoff verbundene Fügeteile, erhältlich
durch ein Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder mit einer Vorrichtung
gemäss einem der Ansprüche 11 bis 14.
16. Verwendung eines insbesondere befeuchteten und/oder erwärmten Luftstroms zum Einblasen
eines quer auf Zinken, insbesondere Keilzinken aufgetragenen Klebstoffs, insbesondere
einer Klebstoffraupe, in die Zwischenräume der Zinken.