CH703317B1 - Verfahren zur Herstellung von Profilen in Holz, Holzwerkstoffen oder Holz-Kunststoff-Verbindungen für selbstspannende Verbindungen durch thermomechanische Verformung von Funktionsflächen. - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Herstellungsverfahren für hinterschneidende Profile für Schnappverbindungen vorgeschlagen, das eine einfache und zuverlässige Fertigung ermöglicht. Durch die Herstellung der Profile wird eine selbsteinrastende und weiterhin selbstspannende Verbindung erreicht, die auch nach dem Fügen weiterhin eine Spannkraft in der Verbindung erzeugt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer einfachen Nut oder auf einer Fläche eine schiefe Ebene durch thermomechanische Verdichtung des Holzes erzeugt wird. Ein erhitztes Profilstück 9 erzeugt durch die Vorschubbewegung 2 an der Wandfläche einer Nut durch thermomechanische Verdichtung eine schiefe Ebene 8, die als Funktionsfläche einer selbstspannenden Verbindung fungiert.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbsthaltender Schnappverbindung von Werkstücken und Baugruppen aus Holz, Holzwerkstoffen, Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen o.dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
[0002] Verbindungen in Holz und Holzwerkstoffen werden vielfach durch Klebverbindungen hergestellt, die durch formschlüssige Verbindungsteile in der Lage fixiert werden. Zusätzlich müssen vielfach Fügekräfte aufgebracht werden, die während der Abbindezeit des Leimes wirken müssen. Hierzu werden Klemmen, Schrauben oder andere Einrichtungen genutzt.
[0003] Schnapp- oder Klickverbindungen sind aus der Holzindustrie aus dem Bereich der Laminat- und Fussbodenbeläge sowie der Leistenmontage bekannt.
[0004] Ein Teil dieser Verbindungen hat selbsteinziehende Eigenschaften, d.h., ein Teil der Fügebewegung wird durch Gleiten der Fügepartner an schrägen Ebenen erreicht. Des Weiteren sind selbsthemmende Eigenschaften der Verbindungsprofile bekannt, die durch Form- oder Kraftschluss in der Verbindungsgeometrie erreicht werden.
[0005] Aus WO 96/27 721 ist ein Steckprofil mit Verriegelungselementen bekannt, welches eine leimlose Verbindung zwischen Paneelen ergibt. In WO 02/103 135 A1 wird dieses System mit einer Geometrie variiert, die eine spielfreie Endverbindung ermöglicht.
[0006] In DE10 008 108 C1 wird die Verbindungsgeometrie durch keilförmige Verrastelemente erweitert, die ein Öffnen nach dem einmaligen Verbinden verhindern.
[0007] In WO 2004/053 257 A1 werden Schnapp- oder Klickprofile durch eingelegte Leimraupen ergänzt, die beim Fügen der Verbindung aktiviert werden. Der Leim wird nach dem Fügen in dem Fügespalt verteilt und bildet dort eine nicht lösbare Verbindung.
[0008] In EP 1 650 375 A1 werden Schnappverbindungen durch mechanisch bewegliche / verformbare Verriegelungselmente zu nicht lösbaren Verbindungen ergänzt.
[0009] Weitere Variationen der Schnappverbindungen werden in US2005/0 003132 A1 durch unterschiedliche Geometrien und Beschichtungen mit Polymeren erreicht, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung nach dem Herstellen der Verbindung erreicht wird.
[0010] Auch für Kunststoffe werden Klick- und Schnappverbindungen angewendet, wobei z.B. durch mehrstufige Rastgeometrien (DE 10 233 105 A1) eine grössere Fehlertoleranz erreicht wird.
[0011] Die Geometrie dieser Verbindungen wird bei Holz und Holzwerkstoffen bisher immer durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Fräsen und Sägen hergestellt. Diese Verfahren haben bei den für Schnappverbindungen notwendigen Hinterschneidungen erhebliche Nachteile, da die notwendigen Werkzeuge und Maschinen sehr kompliziert und hoch genau sein müssen.
[0012] Die Anwendung der Schnappverbindungen beschränkt sich daher weitgehend auf dünne, grossindustriell hergestellte Fussbodenelemente.
[0013] Für Zierleisten und andere Elemente sind Schnappverbindungen bekannt, die auf profilierten Verbindungselementen aus Kunststoff basieren. Hier sind industrielle Anbieter am Markt vertreten (z.B. F. Knapp GmbH Austria). Die notwendigen Gegenprofile im Holz sind durch hinterschneidene Werkzeuge herzustellen, was die Anwendung sehr einschränkt. Die Verwendung dieser Verbindungen in einfachen Nuten mit parallelen Nutseitenflächen führt zu stark verringerten Haltekräften ohne selbsteinziehende Wirkung.
[0014] In Fig. 1 sind die prinzipielle Profilgeometrie und das Kraftdiagramm beim Fügen von selbsteinziehenden Schnappverbindungen dargestellt.
[0015] Verbindungselemente aus kalt verdichtetem Holz sind aus 817 523 bekannt, wobei die Quellwirkung der verdichteten Elemente zur Eliminierung von Toleranzen beim Herstellen und Fügen verwendet wird.
[0016] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren für hinterschneidende Profile für Schnappverbindungen zu entwickeln, das eine einfache und zuverlässige Fertigung ermöglicht.
[0017] Durch die Herstellung der Profile wird eine selbsteinrastende und weiterhin selbstspannende Verbindung erreicht, die auch nach dem Fügen weiterhin eine Spannkraft in der Verbindung, z.B. zum Abbinden von Klebstoffen, erzeugt. Ziel ist dabei die Herstellung einer schiefen Ebene, auf der die einziehende, selbstspannende Wirkung mittels Federdruck auf diese Gleitebene erreicht wird.
[0018] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer einfachen Nut oder auf einer Fläche eine schiefe Ebene durch thermomechanische Verdichtung des Holzes gefertigt wird. Das Einpressen der schiefen Ebene kann dabei sowohl taktweise senkrecht zur Oberfläche, als auch kontinuierlich durch gleitende Verdichtung eines auf der Oberfläche bewegten Presselementes erfolgen.
[0019] Durch die Kombination der Verdichtung mit einer thermischen Behandlung werden die Verdichtungskräfte stark gesenkt und die Dauerhaftigkeit der Verdichtung erhöht. Die thermomechanische Verdichtung besitzt hierbei die folgenden Vorteile:
<tb>1.<sep>Die Herstellung erfolgt ohne komplizierte, drehende, spanende Werkzeuge.
<tb>2.<sep>Die Verdichtung kann in hoher Geschwindigkeit erfolgen.
<tb>3.<sep>Die Oberfläche der schiefen Ebene ist geschlossen und sehr glatt, was zu gutem Fügeverhalten und guter Selbstspannung führt.
<tb>4.<sep>Die Dauerhaftigkeit der Verdichtung ist hoch.
<tb>5.<sep>Eine gezielt herbeigeführte Wiederquellung der verdichteten Holzzonen kann zur Erhöhung der Haltekräfte nach dem Fügen genutzt werden.
[0020] Üblicherweise wird das Presselement zur Verdichtung aus Stahl oder anderen Metallen sein, möglich sind auch keramische Werkstoffe. Sinnvollerweise wird der Verdichtungsvorgang durch Erhitzen des Materials (auf 140–450 °C) während der Verdichtung unterstützt. Zur thermischen Verdichtung können genutzt werden:
Erhitzte Presselemente
Erwärmung der Holzoberfläche durch Strahlung
Erwärmung der Holzoberfläche durch elektromagnetische Wellen
Erwärmung der Holzoberfläche durch Gleitreibung mittels einer Metallrolle oder eines Metallteils (Bewegung des Werkstücks oder des Metallteils)
[0021] Die Federwirkung in der Verbindung kann erzeugt werden in den zu fügenden Teilen selbst durch Verformung entsprechend gestalteter Bauteilausprägungen (federnde Wirkung mindestens eines Fügeteils). Die Federwirkung kann auch erzeugt werden durch den Einsatz spezieller Verbindungselemente die federnde Bestandteile enthalten (z. B. Kunststoff oder Metallverbindungselemente).
[0022] Eine Kraftwirkung kann zusätzlich oder auch ausschliesslich erzeugt werden durch das Ausnützen des Erinnerungseffektes des Holzes durch Benetzung der verformten Bereiche mit Wasser oder wasserlöslichen Flüssigkeiten.
[0023] Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben:
<tb>Fig. 2<sep>zeigt das diskontinuierliche Einbringen einer Profilfläche (4) in die Seitenfläche (3) einer Halbrundnut und das Profil der Nut vor (5) und nach (6) der thermomechanischen Erzeugung der Gleitfläche (7).
<tb>Fig. 3<sep>zeigt das kontinuierliche Einbringen einer Profilfläche in die Seitenflächen einer Schmalflächennut.
<tb>Fig. 4<sep>zeigt ein Federelement zur Verbindung von zwei Werkstücken mit erfindungsgemäss hergestellten Profilnuten, wobei die Profile des Federelementes ebenfalls durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellt werden können.
[0024] Die Anwendung der beschriebenen Verbindungen kann erfolgen
<tb>1.<sep>in der Montage von Teilen durch selbstspannende Verbindungen.
<tb>2.<sep>im Erzeugen eines Pressdruckes zur Realisierung von Verleimungen ohne äussere Krafteinwirkung,
<tb>3.<sep>zum Herstellen von selbstjustierenden Verbindungen.
[0025] Die sinnvolle Anwendung des Verfahrens kann erfolgen auf:
<tb>1.<sep>Durchlaufmaschinen für die Herstellung von langen Verbindungsprofilen mit konstantem Querschnitt (z.B. so genannten Kantenanleimmaschinen, Hobelmaschinen, etc.),
<tb>2.<sep>Bearbeitungszentren zur Herstellung von punkt- oder linienförmigen Verbindungen,
<tb>3.<sep>Handmaschinen,
<tb>4.<sep>Spezialmaschinen für o.g. Einsatz.
Anwendungsbeispiele:
[0026] Vorteilhafte Anwendungen wären die Herstellung profilierter Nuten an z.B. Zierprofilen unter Einsatz der kontinuierlichen Variante des Verfahrens auf Profiliermaschinen wie sie z.B. aus der Kantenbearbeitung oder als Mehrseitenhobelmaschinen bekannt sind.
[0027] Die diskontinuierliche Anwendung des Verfahrens kann vorteilhafterweise durch Führen der Presswerkzeuge durch CNC-Anlagen oder handgeführte Geräte (motorisch oder manuell) erfolgen.
Bezugszeichenliste:
[0028]
<tb>1.<sep>Profilwerkzeug
<tb>2.<sep>Bewegungsrichtung des Werkzeuges
<tb>3.<sep>Seitenfläche der Nut
<tb>4.<sep>erzeugtes Profil
<tb>5.<sep>Querschnitt durch Nut vor der Erzeugung der Fügefläche
<tb>6.<sep>Querschnitt der Nut nach der Erzeugung der Fügefläche
<tb>7.<sep>Fügefläche
<tb>8.<sep>endlose Nut an Schmalflächen
<tb>9.<sep>Werkzeug zum kontinuierlichen Einbringen der Fügefläche
<tb>10.<sep>Federprofil zum Erzeugen von Verbindungen
Claims (13)
1. Verfahren zur Erzeugung von Profilen für Verbindungen, insbesondere für Schnappverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass erforderliche Kontaktflächen durch thermomechanische Verdichtung von Oberflächen aus Holz oder Holzwerkstoffen oder Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermomechanische Verdichtung durch Druck und lokale Erwärmung des Holzes im Bereich von 150 °C–450 °C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung durch Presswirkung senkrecht zur Oberfläche mit einem nur senkrecht zur Oberfläche bewegten Profilpresswerkzeug erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung durch Presswirkung eines auf der Oberfläche kontinuierlich linear bewegten Presselementes erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung durch ein auf der Oberfläche gesteuert bahnförmig bewegtes Presselement erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung durch ein auf der Oberfläche abrollendes Presselement erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Holzes durch Strahlungswärme oder Kontaktwärme vor dem Pressvorgang erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Holzes durch Strahlungswärme oder Kontaktwärme während des Pressvorgangs erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Holzes durch beheizte Presswerkzeuge während des Pressvorgangs erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltekraft in der Verbindung durch einen Quelleffekt durch Einbringung von Feuchtigkeit direkt vor oder während oder nach dem Fügevorgang vergrösserbar ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungen in Profilen in starren oder federnden Nuten erzeugt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungen an Verbindungselementen wie z.B. Federprofilen oder Kammprofilen erzeugt werden.
13. Mechanische Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Verfahren entsprechend einem der Anspüche 1 bis 12 hergestellten Verdichtungen mit federnden Kunststoff-, Metall-, oder Holz- bzw. Holzwerkstoffprofilen gefügt sind.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2013107514A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Ikea Supply Ag | Method and tool for forming of undercut grooves |
| CN106121179A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-16 | 浙江红利富实木业有限公司 | 一种实木地板的锁扣结构 |
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2008
- 2008-04-21 CH CH6192008A patent/CH703317B1/de not_active IP Right Cessation
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| CN106121179B (zh) * | 2016-08-24 | 2018-09-04 | 浙江红利富实木业有限公司 | 一种实木地板的锁扣结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |