DD271672A1

DD271672A1 - Raeumlich biegeverformbares flaechenelement

Info

Publication number: DD271672A1
Application number: DD31521888A
Authority: DD
Inventors: Winfried Haenel
Original assignee: Wissenschaftl Tech Zentrum Der
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1989-09-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein im Postformingverfahren raeumlich biegeverformbares Flaechenelement aus Holzfurnier, was insbesondere als Oberflaechenbeschichtungsmaterial fuer Holzwerkstoffelemente in der Moebelindustrie anwendbar ist. Erfindungsgemaess ist das Flaechenelement aus Streifen aufgebaut, welche quer zur Biegelinie einer herbeizufuehrenden Biegeverformung ausgerichtet sind, welche in ihrer Streifenquerschnittsgeometrie als langgestreckte Trapeze ausgefuehrt, also streifenschmalflaechenseitig spitzauslaufend abgeschraegt sind und welche mit den schmalflaechenseitigen Abschraegungen mit jeweiliger Ueberlappung dicht aneinanderliegen und in dieser Lage durch einen zwischenzeitlich schubverformungsfaehigen Klebverbund fixiert sind.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Ausgeprägt sphärisch verformbare Fiächenclemente sind nur aus tiefziehfähigen Materialien wie Blech, Thermoplast oder aus urgeformten Materialien bekannt. Holzwerkstoffmaterialien lassen demgegenüber eine nur vergleichsweise sehr begrenzte sphärische Formbarkeit zu, was auf das praktisch kaum vorhandene Fließvermögen von Holz, Holzpartikelwerkstoff oder auch Papier zurückzuführen Ist. Bei Holz kann die Formbarkeit durch Plastifizierung mittels Feuchtigkeit und Wärme oder mittels chemischer Substanzen (Ammoniak) in bestimmten Grenzen verbessert werden. Das Verformen des Materials setzt jedoch hohe mechanische Kräfte voraus, die bei Anwendung auf dünne Flächenelemente (z. B. Furnier) zu Stabilitätsproblemen wie zur Faltenbildung, zum Knittern und Brechen sowie zu Zugspannungen führen, welche quer zur Faserrichtung sehr schnell den Bruch eines betreffenden Elementes bewirken können. Zur Verbesserung der Formbarkeit ist es teilweise üblich, die Furniere an den kritischen Bereichen einzuschneiden. Die bei einer späteren sphärischen Formung dadurch aufklaffenden Bereiche werden durch Einsetzen von keilförmigen Furnierstücken geschlossen. Ist eine Überlappung Im zu verformenden Materialbereich zu erwarten, so wird der Größe'der Überlappung entsprechend Material herausgeschnitten. Diese Maßnahmen bedingen jedoch entweder eine überdurchschnittlich hohe Präzision der Materlaleinpassunu oder führen zu relativ unexakten Teilen, die nur durch eine nachträgliche Überflächenveredlung (etwa mit einem Polstermaterial) zu qualitätsgerechten Erzeugnissen wie Möbelbauteilen weiterverarbeitet werden können. Weiterhin ist mit dieser Art und Weise der Formteilherst6|lung sttets ein hoher manueller Arbeitsaufwand verbunden.

Plattenförmige Holzpartikelwerkstoffe werden z.T. mit thermoplastischen Bindemitteln versehen, um das Fließvermögen zu verbessern. Dabei wird zwar deren Biegefähigkeit wesentlich erhöht, ein wirklich ausgeprägt sphärisches Verformen ist aber dennoch nicht möglich. Es entstehen ähnliche Probleme wie bei der sphärischen Verformung von Holzfurnier.

Flächige Werkstoffe auf Papier· oder Pappwerkstoffbasis können, ebenso wie Holzpartikelwerkstoffe, durch thermoplastische Zusätze oder auch durch Befeuchten besser verformt werden, eine ausgeprägt dreidimensionale Formbarkeit ist aber auch hier nicht zu erreichen.

Im DD-WP 219724 A1 (B 27 N S/00) wird ein Verfahren zur ausgeprägten sphärischen Verformung von Flächenelemente aus praktisch nicht fließfähigen und nicht tiofziehfähl jen Materialien angegeben, bei dem ein Faltwerk mit nichtlinearen Faltkanten gebildet wird. Die dadurch erreichbaren Formen werden jedoch durch die dem Faltwerk eigenen geometrischen Abhängigkeiten der einzelnen Flächenbereiche stark eingeschränkt, so daß sich nur ein eng begrenztes Anwendungsgebiet für derartig gebildete Formteile ergibt.

Es ist ebenfalls bekannt, daß Versuche zur dreidimensionalen Verformung von flächigen Holzfurnierzuschnitten durchgeführt wurden, bei denen die Holzfiirnierblätter in viele schmale, parallel angeordnete Streifen aufgetrennt wurden und bei denen der angestrebte Halbzeugflächenzusammenhalt weiterhin insoweit gewährleistet wurd*. als die einzelnen Streifen in ihren senkrecht zur Halbzeugbreitfläche orientierten Trennfugen jeweils mitteis Thttrmoplastverbund miteinander verklebt wurden. Mit dieser Maßnahme war beabsichtigt, dem flächigen Halbzeug nach erfolgter thermischerThermoplastklebfugenreplastifizierung die Eigenschaft einer sphärischen Verformbarkeit zu verleihen. Dem lag der Gedanke zugrunde, daß die mit Einleitung einer räumlichen Formgebung notwendigerweise einhergehende breitflächenmäßige Materialspannungsbeanspruchung des Halbzeuges (welche bei einem nichttiefziehfähigen Material wie Furnier normalerweise sehr schnell zur Materialgefügezerstörung fuhrt) durch eine relative Längsverschiebung der einzelnen Streifen einerseits (und zwar in den Materialbereichen der replastifizierten und somit schubverformungsfähigen Klebfugen) und durch eine gleichzeitig vonstattengehende elastische Querbiegung der Streifen andererseits abgefangen werden könnte, wenn nur dafür gesorgt wird, daß sich die Thermoplastklebfugen während des Materialverformungsvorganges nicht öffnen. Die Klebfugenöffnung sollte dabei duch die Zähviskosität des eingesetzten Klebstoffes und ggf. weiterhin durch den flächigen Auftrag eines geeigneten Hilfsstoffee unterbunden werden. Wie das Ergebnis der durchgeführten Versuche zeigte, ist der so tatsächlich realisierbare dreidimensionale Verformungsgrad von Holzwerkstoff-Flächenformteilen nur vergleichsweise gering. Der Grund dafür ist, daß die einzelnen Streifen des Halbzeuges ab einem bestimmten Verformungsgrad aus ihrer bezüglich des Streifenquerschnittes senkrecht/seitlich-schrägen Biegerichtung ausweichen und sich statt dessen entsprechend der Lage der Hauptträgheitsachsen ihres rechteckigen Streifenquerschnittes ausrichten, wobei die ursprünglich über die gesamte Halbzeugbreitfläche fugendicht verklebte Oberflächenausbildung naheliegenderweise nicht mehr länger aufrechtzuerhalten ist und es in der Folge meist zu Streifenbrüchen und zu Klobfugenaufspaltungen kommt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in einem insgesamt effektiv realisierbaren Lösungsvorschlag zur industriellen Herstellung räumlich geformter Flächenhalbzeuge, vorzugsweise aus solchen Materialien wie Holz- und Faserwerkstoff Schichtenmaterialien.

Darlegung des Wesen* der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Überführung von ausgangs ebenflächigen Halbzeugen aus an sich nichttiefziehfähigen Grundmaterialien in ausgeprägt dreidimensional geformte Flächenelemente.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Flächenelement ganzflächig oder bereichsweise in Streifen aufgeteilt ist, welche bezüglich ihrer Streifenlängsausdehnung entsprechend dem Biegelinienverlauf einer später beabsichtigten Flächenelementenformgebung orientiert sind und welche ein Verhältnis von Strelfenbroite zu Streifendicke bzw. zu Flächenelementendicke von 0,5:1,0 bis 20,0:1,0 und eine Dicke von maximal 3 mm aufwaisen, wobei diese Streifen im senkrecht geführten Materialquerschnitt die Geometrie vo.i Parallelogrammen mit spitzen Winkeln von 1 bis 25° aufweisen und daß weiterhin ein lokal begrenzter oder vollständiger, reversibel lösbarer, replastifizierbarer oder nur durch mechanische Einwirkung zerstörbarer, direkter oder indirekter Qcerverbund zwischen den Streifen besteht, welcher durch duromere, elastomere oder thermoplastische Verklebung der einzr inen Streifen an ihren sich jeweils berührenden und abgeschrägten Schmalflächen ( nd/oder durch eine Fadenhinterklebung wie eine Zick-Zack-Fadenheftung und/oder durch hinterseitige Beschichtung mit einem flächigen Hilfsstoff wie einem textlien Gewebe, einem Vlies oder einem thermoplastischen, elastomeren oder reversibel aushärtenden Klebfilm und/oder durch ein mit dem Flächenelement verbundenes Plattenmaterial und/oder durch (ein) weiterels) fugenrasterversetzt hinterklebte(-s) Flächenelemente (Flächenelement) realisiert ist. Vorteilhafterweise ist das Flächenelement ein von einem thermoplastisch verklebten fine-line-Block im schrägen Winkel zu den Lagenbreitflächen gemessenes Halbzeug mit oder ohne einem auf die Flächenelementenbreitflächet-n) aufgebrachten Hilfsstoff.

Das Prinzip des in der angegebenen Weise aufgebauten Halbzeuges ist folgendes. Das Halbzeug liegt im unverformten Ausgangszustand als ebenflächiges Element mit oberflächenseitig sichtbaren, geradlinig verlaufenden und parallel zueinander angeordneten Breitflächenfugen vor, welche im (Streifen-)Querschnitt als spitzwinklig schräg geführte Trennfugen in der Art von Schätzungen mit einem jeweiligen Fugenverbund aus Thermoplast oder ggf. einem anderen Klebstoff erscheinen. Wird die sphärische Verformung des Halbzeuges eingeleitet, was die zwischenzeitliche Schubverformungsfähigkeit (Re-/Plastifizierung) der Klebfugen des Verbundes voraussetzt, so werden diejenigen auftretenden Materialspannungen, welche das Flächenhalbzeug in Streifenquerrichtung ruf Zug bzw. auf Überdehnung beanspruchen, durch einen teleskopartigen Auseinanderzug der Streifenstruktur ausgeglichen, während gegensätzlich gerichtete Materialspannungen einen teleskopartigen Zusammenschub der Streifenstruktur bewirken, etwa so, wie bei Chitinpanzer eines Gliedertieres, im Unterschied zu diesem aber mit einem sich und somit die gesamte Materialanordnung nach erfolgter Verformung verfestigenden Klebstoff in den Gleitebenen. Ergänzend muß bemerkt werden, daß bei der Formgebung zum sphärischen Formteil natürlich in der Regel auch in Streifenlängsrichtung Zug·, Druck- bzw. Schubspannungen wirken. Diese werden in der von nachformbaren Schichtpreßstoffen an sich bereits allgemein bekannten Weise durch einen differentiellen Längsvorschub

dar einzelnen Streifen gegeneinander ausgeglichen. Eine Fugenöffnung wird bei der Halbzeugnachverformung vermieden, solange der herbeigeführte Verformungsbetrag den Streifenauseinanderzug (in Streifenquerrichtung) nicht über den Betrag der schräg verlaufenden StreifenschSftu ng hinaus beansprucht. Die Gefahr des schuppenartigen Aufstellen der Streifenstruktur bei konvex geformten Fifichenauswölbungen besteht nicht, da die ZShviskosität der (plastifizieren) Klebfugen das Ablösen der wegen ihres extrem spits und somit dünn und flexibel ausgeführten Materialauslaufes in Querrichtung biegefähigen Schäftungsbereiche der Materialstreifen verhindert. Im übrigen wirkt eine Formverpressung der zu verarbeitenden Halbzeuge In zweiteiligen Preßgesenken dieser Gefahr gleichfalls entgegen.

In einer vorteilhaften Gestaltung der Erfindung ist das Flächenelement ein nach der an sich bekannten Technologin des R'indschälens von Furnieren von einem Schälblock—bestehend aus nach außen hin tangential/evolventenförmig um einen zylindrischen Schälkern fugendicht aufeinandergelegten und in dieser Position verklebten Holzfurnieren- geschältes Halbzeug. Zweckmäßig kann es aber auch sein, wenn die Flächenelementenfugen schräg ausgeführte und nachfolgend wieder verbundene Säge-, Stanz· oder Ritzermesserfugen sind

Die Erfindung soll im folgenden an Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Ausführungsbeispiele In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Anordnung zur Herstellung von dreidimensional verformbaren Furnierblättern Fig.2: Seitenansicht des Furnierblattes nach Fig. 1 Fig. 3: Dreidimensional verformtes Flächenelement Fig. 4: 3-D-Kantenbeschlchtung Fig. S: Evolventenförmig zu einem Schälblock verklebte Furniere Beispiel 1 Die zugehörigen Zeichnungen sind Fig. 1 und Fig. 2. Aus 2,4 mm dicken Pappel-Furnieren wird ein Block 4 zusammengelegt bzw. thermoplastisch verklebt und davon parallel zur Faserrichtung der Furniere sowie im schrägen Winkel von 10° zur Furnierbreitfläche ein 1,2mm dickes Flächenelement 1

abgemessen (mittels Furniermesser). Vor jedem Schnitt wird die Schnittfläche des Blockes 4 mit einem schnellerstarrenden

Schmelzklebstoff bestrichen. Der nächste Schnitt erfolgt nach ausreichendem Festwerden des Schmelzklebstoffes, so daß die

einzelnen Streifen 2 des abgemessenen Flächenelomentes 1 zusätzlich fixiert werden und so ein sphärisch verformbares

Halbzeug entsteht. Beispiel 2 Die zugehörige Zeichnung ist Fig. 3. Zwei mittels Polyäthylen kreuzweise verklebte Rotbuchen-Furniere einer Dicke von 3,0 mm werden mittels eines schräggestellten Vielblatt-Rollenmessers von beiden Halbzeugbreitflächen aus (mit Fugenversatz) jeweils in Längsrichtung der Furniere in

10,0mm breite Streifen 2 getrennt. Der Trennschnitt erfaßt nur jeweils die dem Rollerunesser zugekehrte Furnierlage. Das soentstandene Furnierleder ist sphärisch verformbar. Es wird im nachverformten Zustand als sphärisch geformtes Sitzformteii für

Schülerstühle eingesetzt. Beispiel 3 Die zugehörige Zeichnung ist Fig.4.

0,8mm dickes Esche-Furnier durchläuft ein Ritzmesser-Gatter mit im Winkel von 10" zur Furnierbreitfläche schräggestellten

Ritzmessern und wird dabei von einer Führungsrolle gestützt. Das in 1,2 mm dicke Streifen 2 getrennte Furnier durchläuft danach

ein Walzenpaar und wird dabei mit einem schmelzklebstoffgetränkten Mullgewebe kaschiert, wobei der Schmelzklebstoff auchzwischen die schräg verlaufenden Berührungsflächen 3 der Streifen 2 dringt und diese nach erfolgter Klebstofferstarrungverbindet. Somit ist ein dreidimensional verformbares Halbzeug 1 entstanden, was nach nochmaliger Abtrennung in schmale

Streifen (I mit einem quer zu den Streifenfugen geführten Trennschnitt) als Schmalf lächenbeschichtungsmaterial für profilierte,

umlaufende Kanten eingesetzt wird.

Beispiel 4 Die zugehörige Zeichnung ist Fig. 5.

1,8mm dicke Rotbuchen-Schälfurniere 6 werden um einen dem Restrollendurchmesser von Schälstämmen entsprechendenzylindrischen Schalkern 5 herum evolventenförmig-achsial und fugendicht angeorndet und in dieser Lage mittels

Kontaktklebstoff miteinander verklebt. De r so entstandene Block wird auf bekannten Rundschälmaschinen zu 1,8mm dickem,

dreidimensional verformbaren Furnier 1 verarbeitet, bei dem die Streifen des Verbundes einen trapezförmigen Querschnittaufweisen.

Beispiels

Ein Lagenwerkstoff 1 aus jeweils bezüglich der Faserrichtung rechtwinklig zueinander geschichteten, 1,8 mm dicken und in 8,0mm breite Streifen 2 (mittels schräggestellter Schnittwerkzeuge) aufgeteiltem Furnier des Formates 380mm x 500mm, der Gesamtdicke von 9 mm und mit 0,2 mm dicken Klebfugen aus Polyäthylen zwischen den Furnieren wird mittels einer Flachpresse auf eine Temperatur von 175⁰C gebracht und anschließend in einem kalten Preßgesenk zu einem räumlich geformten, sattelförmigen Lehnenteil gepreßt. Die vorherige Polyäthylenverklebung ermöglicht sowohl die Verschiebung der Furnierlagen 1 aufeinander als auch die Verschiebung der 2,2 mm breiten Streifen 2 untereinander, ohne daß sich die Fugen

dieser genannten Elemente während des Schließens des Preßgesenkes öffnen, Das Schließen des Gesenkes erfolgt mit einer Geschwindigkeit von BOmm/min, so daß die Schubkräfte keine materialschädigendo Belastung des Formlinge während des Pressenschlie3ens bev/irken.

Beispiele

1,2 mm dicke Lagen aus in 11,0 mm breite Streifen 2 (mit schrägam bzw. spitzwinkligem Kantenauslauf) geteilten und mittels Schmelzklebstoff verbundenen Furnieren werden mit einem bekannten Harnstoff-Formaldehydharzleim in üblicher Weise beleimt und bezüglich der Holzfaserrichtung jeweiie senkrecht aufeinandergelegt, so daß ein fünftägiges Furnierpaket tinteteht. Dieses Furnierpaket wird zwischen zwei 1,5 mm dicke Weichgummiplatten gelegt, deren überstehende Ränder mittels einer Dichtungspaste zusammengedrückt werden. An den im Inneren der Gummiplatten liegenden Raum wird, ggf. mit Unterstützung einer Flachpresse, Vakuum angelegt. Gleichzeitig erfolgt eine Vorwärmung des Fuinierpaketes auf eine Temperatur von 6O⁰C, durch die die Schmelzklebstofflagen leicht schubverformbar werden. Das so vorbereitete Preßpaket eingelegt, welches mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/min geschlossen wird. Durch das Vakuum wird eine Reibkraft zwischen den Furnierlagen erzeugt, die eine Verschiebung der Streifenstrukturen des Met irialverbundes zuläßt. Nach Aushärtung des Klebstoffes wird das Formteil entnommen und der umhüllende Gummi entfernt, wobei sich das noch verbleibende Vakuum ausgleicht. Das entstandene kuppeiförmige Formten wird als Bauelement eines Behältnismöbels verwendet.

Claims

1. Räumlich biegeverformbares Flächenelement auf der Werkstoffgrundlage von Holz- und Faserwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenelement (1) ganzflächig oder bereichsweise in Streifen (2) aufgeteilt Ist, welch» bezüglich ihrer Streifenlängseusdehnung entsprechend dem Biegelinienverlauf einer später beabsichtigten Flächenelementenformgebung orientiert sind und welche ein Verhältnis von Streifenbreite zu Streifendicke bzw. zu Flächenelementendicke von 0,5:1,09 bis 20,0:1,0 und ein9 Dicke von maximal 3mm aufweisen, wobei die Streifen (2) im senkrecht geführten Materialquerschnitt die Querschnittsgeometrie von Parallelogrammen mit spitzen Winkeln von 1 bis 35° aufweisen und daß weiterhin ein punktweiser oder vollständiger, reversibel lösbarer oder nur mechanisch zerstörbarer, direkter oder indirekter Querverbund zwischen den sich jeweiis mit den geschatteten Schmalflächen (3) berührenden Streifen (2) besteht, welcher durch duromere, elastomere oder thermoplastische Schäftfugenverklebung und/oder durch eine Fadenhinterklebung wie eine Zick-Zack-Fadenheftung und/oder durch hinterseitige Beschichtung mit einem flächigen Hilfsstoff wie einem textlien Gewebe, einem Vlies oder einem thermoplastischen, elastomeren oder reversibel aushärtendem Klebfilm und/oder durch ein mit dem Flächenelement verbundenes Plattenmaterial und/oder durch (ein) weitere(-s) fugenrasterversetzt hinterklebte(-s) Flächenelemente (Flächenelement) (1) realisiert ist.

2. Räumlich biegeverformbares Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenelement (1) ein von einem vorzugsweise von einem thermoplastisch verklebten Block (4) im schrägen Winkel zu den Lagenbreitflächen gemasertes Halbzeug ist.

3. Räumlich biegeverformbares Flächenelement nacii den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenelement (1) ein nach der an sich bekannten Technologie des Furnier-Rundschälens von einem Schälblock, bestehend aus nach außen hin tangentialevolventenförmig um einen zylindrischen Schälkern (5) fugendicht aufeinandergelegten und in dieser Position verklebten Holzfurnieren (6), geschältes Halbzeug ist.

4. Räumlich biegeverformbarc3 Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelementenfugen (5) schräg ausgeführte und nachfolgend wieder verbundene Säge-, Stanzoder Ritzmesserfugen sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein nach dem Postformlngprinzip räumlich biegeverformbares Flächenelement, was im biegeverformten Zustand vor allem als Holzwerkstoffoberflächenbeschichtungsmaterial für Korpusmöbelschmal- und -breitflächen anwendbar ist.