Holzleim

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

Pulverleim bezeichnet heute meist Harnstoff-Formaldehyd-Leime. Aber auch traditionelle Leime wie Heißleim und Kaseinleim wurden in der Regel als Pulver oder Granulat (Perlleim) geliefert. Pulverleime reagieren meist mit der Luftfeuchtigkeit und sind darum nicht unbegrenzt lagerfähig.

Alle modernen Leime sind Kaltleime. Heiß- bzw. Warmleime werden aus Kollagen hergestellt (Glutinleim, Knochenleim, Hautleim, Hasenleim). Leim aus anderen (tierischen) Eiweissen wie Kaseinleim, Blutalbuminleim und Fischleim kann hingegen kalt verarbeitet werden. Siehe auch den Abschnitt Verarbeitung.

Fast alle Holzleime erreichen bei dünnen Fugen bessere Festigkeitswerte. Die Verleimung sollte bis zur Aushärtung des Leims verpresst werden, um die Fugenstärke zu minimieren, z. B. mit Schraubzwingen. Bei aufschäumenden Leimen wird dadurch zugleich vermieden, dass der Leim die Teile auseinandertreibt. Der aus den Fugen quellende Leim wird später mit dem Stechbeitel abgestoßen. Sichtflächen müssen anschließend meist abgeschliffen werden, um Leimreste zu entfernen.

Mit einkomponentigen Holzleimen können nicht ausschließlich dampfdichte Stoffe verleimt werden. Zumindest eines der verleimten Werkstücke muss porös und saugfähig sein, um das aus dem Leim austretende Lösemittel aufzunehmen oder die zur Aushärtung benötigte Luftfeuchte passieren zu lassen.

Mit 2-komponentige Leimen ohne Wasseranteil können auch Materialien verklebt werden, die weder saugfähig noch diffusionsoffen sind. Im Gegensatz zu anderen Leimen reduziert sich das Volumen von wasserfreien 2-Komponenten-Klebstoffen beim Aushärten kaum, so dass diese auch für spaltfüllende Verleimungen verwendet werden können, wenn die Werkstücke nicht plan zugerichtet werden können oder sich nicht verpressen lassen.

Beanspruchungsgruppen

Holzleime werden in unterschiedliche Beanspruchungsgruppen eingeteilt, neue Bezeichnung DIN EN 204 (D1, D2, D3 und D4), alte Bezeichnung gemäß DIN 68602: B1, B2, B3 und B4. Die Beanspruchungsgruppen ordnen die Leime nach ihren Mindest-Scherfestigkeitswerten und ihrem Verhalten unter Feuchtigkeits- und Wassereinwirkung:

Klasse alt geeignet für Innen für Aussen D1 B1 Holzfeuchte unter 15 % D2 B2 gelegentlich kurzzeitige Wasser- bzw. Kondenswassereinwirkung, die Holzfeuchte darf dabei maximal 18 % erreichen D3 B3 häufig kurzzeitige Wassereinwirkung oder höhere Luftfeuchte ohne direkte Bewitterung D4 B4 häufig und lang anhaltende Einwirkung von abfließendem Wasser bzw. Kondenswasser der Witterung ausgesetzt mit angemessenem Oberflächenschutz

Auch wasserfeste Verleimungen verlieren unter dem Einfluß von Feuchtigkeit teils deutlich an Festigkeit. Die Festigkeit trockener D4-Verleimungen liegt meist deutlich über 10 N/mm². Nach einer 4-tägigen Lagerung in kaltem Wasser fordert die DIN EN 204 nur noch eine Festigkeit von 4 N/mm². Bei einer spröden Verleimung löst sich das unter Feuchtigkeitseinfluss quellende und schwindende Holz nach einiger Zeit von der Leimfuge.

Leimarten

Es gibt unterschiedliche Leimarten, die sich in ihren Eigenschaften, ihrer Verarbeitung und ihrer Zusammensetzung voneinander unterscheiden. Alle modernen Leime sind höher belastbar als Nadelholz quer zur Faser. Beim Versagen einer gut ausgeführten Klebestelle reißt dementsprechend das Holz auf und nicht die Klebefuge.

Weißleim (PVAc-Dispersionsleim) Der heute häufig verwendete Weißleim (PVAc, PolyVinylAcetatleim) ist ein formaldehydarmer Dispersionsleim. Das Bindemittel Polyvinylacetat (PVAc) trocknet klar auf. Dünne Leimschichten sind nach dem Aushärten auf dem Holz nicht mehr zu erkennen.

Mit gewöhnlichem Weißleim zusammengefügte Teile sollten je nach Temperatur eine Stunde oder länger zusammengepresst werden. Bei schnellabbindendem Expressleim genügen meist Presszeiten unter einer halben Stunde.

Weißleim ist in den Beanspruchungsgruppen D2 bis D4 erhältlich. Für D4-Verleimungen wird ein D3-Leim vor dem Gebrauch mit Isocyanat-Vernetzer (in der Regel eine HDI) vermischt. Der angemischte Zweikomponentenklebstoff hat eine Topfzeit von einigen Stunden. Weiterhin gibt es Systeme, die auf einem D2-Leim beruhen, welchem zur Vernetzung ein Härter (eine Lewis-Säure wie Aluminiumchlorid) zugesetzt wird. Ein Vorteil dieser Mischung ist die wesentlich längere Topfzeit. Speziell bei Leimauftragsmaschinen wird diese Art des D4-Leimes oft bevorzugt. Seit einiger Zeit sind auch Einkomponenten-D4-Leime am Markt.

Eigenschaften: Farbe: weiß, ausgehärtet: durchsichtig, bei gefüllten Systemen beige pH-Wert: 3–7 Lagerung: bei 20 °C mindestens 12 Monate; vor Frost schützen.Ein aufgefrorener Leim kann anschließend unter Umständen noch verwendbar sein. Dies ist durch eine versuchsweise Verklebung zu ermitteln. Quelle: Henkel AG Presszeit 30 min. bis 4 Stunden (z. B. bei einigen Flächenleimen), bei Expressleim bzw. Schnellbinder ab 10 min. D3-Leim: erhöht feuchtebeständig gegenüber D2-Leim D4-Leim: Als 2-Komponentenleim aus D3-Leim und Vernetzer angemischt. Als Einkomponentenleim mit einer kürzeren Lagerzeit von ca. einem halben Jahr. Mindestverarbeitungstemperatur (Leim und Holz): 3 bis 7 °C („Weißpunkt“). Wenn der Leim unter 8 °C nicht transparent auftrocknet, ist er nicht ausreichend erhärtet. Weißleim kann mit 1 bis 2 % Wasser verdünnt werden. Bei zu starker Verdünnung kann nicht genügend Bindemittel aufgetragen werden.

Vorteilhaft ist insbesondere die einfache und komplikationsfreie Handhabung: läuft der Schwerkraft folgend in Spalten frischer Leim kann einfach mit Wasser abgewaschen werden mit Leim gefüllte Spalten und kleine Vertiefungen sind nach Aushärtung nicht mehr sichtbar, da der Leim transparent abbindet kann meist mehrere Jahre gelagert werden, ohne im Behälter auszuhärten emissionsarm Nachteile: läuft von der Klebefläche, wenn er nicht sehr dünn aufgetragen wird schwindet beim Trocknen, kann keine Spalten füllen: Die Klebeflächen müssen aufeinander gepresst werden. Bei rauher Oberfläche ist eine erhöhte Presskraft erforderlich. verklebt nur poröse, saugfähige Materialien.

Teakholz und andere Hölzer mit färbenden Inhaltsstoffen können vor dem Verarbeiten mit Aceton abgerieben werden, um eine Verfärbung der Leimfuge zu verhindern.

Gerbsäurehaltige Hölzer wie Eiche können bei gleichzeitigem Kontakt mit Weißleim und Eisen dunkel verfärben. Verfärbungen lassen sich teilweise mit einer 2-3%igen Oxalsäurelösung entfernen. Insbesondere wasserfeste Weißleime mit niedrigem („saurem“) pH-Wert unter 7 können im Kontakt mit manchen Holzinhaltsstoffen zu Verfärbungen führen, auch zeitverzögert. Neben Eichenholz sind etwa Ahorn, Buche, Birnbaum oder Kirschbaum betroffen. Für kritische Fälle wie Furnierarbeiten werden neutrale Weiß- bzw. Flächenleime mit pH-Wert 7 angeboten, die weniger zu Verfärbungen neigen.Technisches Merkblatt Ponal Super 3 / Wasserfest – PVAc Weißleim (PDF-Datei), Ausgabe vom 15. Mai 2023. In: epos.henkel.com

Aufgrund des Herstellungsverfahrens und der genutzten Rohstoffe enthalten Dispersionsleime geringe Mengen an Formaldehyd. Diese liegen mit bis zu 50 ppm im Bereich der von der natürlichen Abgabe von unbehandelten Hölzern. Vernetzende Systeme können bis zu 600 ppm Formaldehyd enthalten, liegen damit aber noch weit unter den Bereichen von UF oder MUF Harzsystemen. Nach der Klebung liegt die Formaldehydabgabe nahe der Nachweisgrenze.

Polyurethan-Klebstoff (PUR- oder PU-Leim) Holzleim auf Polyurethan-Basis wird meist als PU- oder PUR-Leim bezeichnet. Wie der im Bauwesen verwendete PU-Schaum sind PU-Klebstoffe relativ wasserfest und kleben nicht nur Holz, sondern nahezu alle klebbaren Materialien. Die erreichbaren Festigkeiten entsprechen den D4-Anforderungen nach DIN EN 204/205 oder auch der höheren Anforderung nach DIN EN 15425 bzw. 302-1. Es handelt sich um lösungsmittelfreie Reaktionsklebstoffe, die mit Hilfe der aus der Umgebung aufgenommenen Feuchtigkeit aushärten. Dabei kommt es meist zu einem leichten Aufschäumen durch die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid. Dadurch füllt der Klebstoff Spalten und Hohlräume aus. Durch die Bildung von Schaum reduziert sich aber die Endfestigkeit der Klebung. Auch bei PU-Leim erfordert eine tragfähige Verleimung darum eine paßgenaue Fuge. Ein ausreichender Pressdruck sorgt für eine enge Leimfuge und verhindert, dass der aufschäumende Klebstoff die Werkstücke auseinandertreibt.Die 14 Klebstoff-Irrtümer, Schreinerzeitung, Ausgabe 38/2015, 17. September 2015. In: schreinerzeitung.ch

Die Haltbarkeit von PU-Klebern ist begrenzt, da Wassermoleküle auch in die verschlossene Verpackung einwandern (sofern diese nicht völlig dampfdicht versiegelt ist).

Vorteile: Ist dünflüssig und pastös erhältlich. Insbesondere pastöser Leim kann Spalten und Hohlräume auffüllen, dadurch verringert sich jedoch die Festigkeit. klebt eine Vielzahl von Materialien Nachteile: klebt an Fingern und Werkzeugen und ist schwer zu entfernen Werkstücke müssen ausreichend fest aufeinander gepresst werden, um vom aufschäumenden Klebstoff nicht auseinandergetrieben zu werden der aufgeschäumte Klebstoff hat nur eine geringe Festigkeit kann innerhalb von zwei Jahren im Behälter aushärten nicht UV-beständig

Polyurethane sind im nicht ausgehärteten Zustand beim Einatmen und bei Hautkontakt wegen der enthaltenen Isocyanate allergieauslösend. Die Klebstoffe sollen daher nach Herstelleranweisung nur mit Schutzausrüstung (Schutzhandschuhe und bei unzureichender Lüftung mit Atemschutzmaske) verarbeitet werden.Sicherheitsdatenblatt Ponal Konstruktion PUR-Kleber, (pdf; 86,57 kB).

STP-Leim Der neuentwickelte STP-Leim enthält silanterminierte Polymere als Bindemittel und wird auch als Hybridklebstoff bezeichnet.OTTO-Profi Ratgeber – Klebstoffe perfekt auswählen (PDF-Datei), Abschnitt Hybrid-Klebstoffe, S. 6, Otto-Chemie, 2022. In: otto-chemie.de Er verhält sich ähnlich wie PU-Leim, schäumt jedoch nicht auf.

Vorteile: kann je nach Viskosität in Spalten laufen schwindet beim Aushärten nicht („spaltfüllend“), ein Aufeinanderpressen der Werkstücke ist nicht unbedingt notwendig klebt eine Vielzahl von Materialien wasserfest und UV-beständig überstreichbar härtet leicht elastisch aus isocyanatfrei Nachteile: läuft je nach Viskosität von der Klebefläche ab, wenn er nicht sehr dünn aufgetragen wird klebt an Fingern und Werkzeugen und ist schwer zu entfernen kann innerhalb von zwei Jahren im Behälter aushärten je nach Produkt ist eine Werkstück-Temperatur von über 15 °C erforderlich

Acrylatklebstoff (Dispersionsleim) Acrylatklebstoffe sind wasserhaltige Dispersionsklebstoffe, die frostfrei gelagert werden müssen und meist in Auspresskartuschen in dickflüssiger Einstellung angeboten werden.

Vorteil ist die einfache und komplikationsfreie Handhabung: frischer Leim kann einfach mit Wasser abgewaschen werden kann je nach Viskosität in dicker Schicht spaltenfüllend aufgetragen werden kann meist mehrere Jahre gelagert werden, ohne im Behälter auszuhärten emissionsarm überstreichbar kann Holz mit Beton, Mörtel, Styropor und manchen Folien verkleben (es genügt, wenn eines der Werkstücke dampfdurchlässig bzw. saugfähig ist) Nachteile: läuft nicht in Spalten nicht wasserbeständig schwindet beim Trocknen

Gerbsäurehaltige Hölzer wie Eiche können bei gleichzeitigem Kontakt mit Dispersionsklebstoff und Eisen dunkel verfärben.

Epoxidharz (EP-Leim) und ungesättigtes Polyesterharz (UP-Leim) Epoxid- und Polyesterharze werden in der Regel als 2-Komponenten-Klebstoffe für wasserfeste Verklebungen eingesetzt. Sie können fast alle Materialien miteinander verbinden. Die hohe Festigkeit dieser Harze ist zur Verklebung von Weichholz meist nicht notwendig, so dass sie hier selten zum Einsatz kommen. Da 2-Komponenten-Harze kein Lösungsmittel benötigen, verlieren diese Klebstoffe beim Aushärten nahezu kein Volumen und können daher auch spaltfüllend eingesetzt werden.

Glutinleim (Heißleim)