DE10016953A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte (1), umfassend einen Stützkern (2), der mit einer die Längsfläche (5) der Platte (1) abdeckenden Abdeckschicht (3) verbunden ist, wobei in einem Pressvorgang (12) auf die Längsfläche (5) die Anordnung aus dem Stützkern (2) und der Abdeckschicht (3) thermoplastisch durch Wärmezufuhr miteinander verbunden und anschließend abgekühlt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung vor dem Pressvorgang (12) mit einer die Längsfläche (5) der Anordnung abdeckenden, lösbaren Schalung (4) aus einem temperaturbeständigem Material versehen wird, und anschließend die verschalte Anordnung dem Pressvorgang (12) unterzogen wird (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, umfassend einen Stützkern, der mit einer die Langsfläche der Platte abdeckenden Abdeckschicht verbunden ist, wobei in einem Pressvorgang auf die Langsfläche die Anordnung aus dem Stützkern und der Abdeckschicht thermoplastisch durch Wärmezufuhr miteinander verbunden und anschließend abgekühlt wird.
Verbundplatten der genannten Art zeichnen sich durch ein geringes Gewicht und eine hohe Festigkeit aus. Als Material sowohl für die Deckschichten als auch für den Stützkern werden entweder Metalle oder Kunststoffe verwendet. Eine Anordnung aus dem Stützkern und den Deckschichten werden in einem Pressvorgang mit gleichzeitiger Aufheizung (z. B. in Form von vorgeheizten Pressen) miteinander verschweißt. Je nach Materialpaarung wird durch die Wärmezufuhr entweder eine direkte Verschweißung von Deckschicht und Stützkern ohne Zuführung eines Klebers erzielt (z. B. bei einer reinen Kunstoffpaarung), wobei ggf. auf ein oder zwischen den Deckschichten und dem Stützkern wird, oder vorab wird ein Kleber aufgebracht, der durch die Wärmeeinwirkung zum Schmelzen gebracht wird. Die Verwendung eines Klebers ist insbesondere bei einer Materialpaarung aus Metallen oder Metall-Kunststoffverbindungen notwendig. Je nach Haftungsanforderungen ist aber auch bei reinen Kunststoffverbindungen eine Klebeschicht zwischen Stützkern und Abdeckschicht notwendig.
DE-A-42 08 812 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte, umfassend einen Stützkern und Deckschichten aus jeweils thermoplastisch mit einander verbindbaren Materialien. Der Stützkern und die vorgesehenen Abdeckschichten werden dabei durch Aufheizen und Anpressen miteinander verbunden. Dies geschieht in einem Pressvorgang mit Hilfe von aufheizbaren Walzen, die dabei soweit erhitzt werden, das dadurch die Kontaktstellen des Stützkerns leicht angeschmolzen werden und eine Abdeckschicht auf den Stützkern aufkaschiert werden. Anschließend wird die Anordnung abgekühlt.
Bei dem bekannten Herstellungsverfahren für die Verbundplatten bestehen die Stützkörper aus hohlen Röhrchen, dessen Stirnseiten offen sind und die von der Deckschicht abgedeckt sind. Neben solchen Röhrchenanordnungen findet ferner als Stützkörper ein gehärteter Kunststoffschaum Verwendung, dessen inneres durch den Aufschäumvorgang wabenförmig und mit Hohlräumen versehen ist. Durch die thermische Beanspruchung im Bereich der Verformung läuft an den Kontaktstelle ein Teil der Deckschicht in die offenen Lumen der Röhrchen oder Hohlräume ein, so dass an diesen Stellen Eindellungen an der Außenseite der Deckschicht der Platte auftreten. Eine vor dem Preßvorgang vorhandene glatte oder ggf. strukturierte Oberfläche der Anordnung wird durch diese Einwirkungen des Preß-, Heiß- und Kühlvorganges in ihrer Glätte sehr stark beeinflußt, so dass je nach Einsatz der Platten in der Regel eine Nachbearbeitung der Oberflächen erforderlich ist.
EP-A-0297 945 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Platte aus wabenförmigen Stützkörpern aus einem thermoplastische verschmelzbaren Kunststoff, die als Röhrchen nebeneinander und aufeinander zu einem Paket verbunden werden. Die Röhrchen werden mit ihrer seitlichen Länge in eine Schalung eingepackt, wobei die Stirnseiten der Röhrchen und damit die Längsseite der gesamten Anordnung der Platte offen bleibt und nicht durch die Schalung abgedeckt ist. Die offene Längsseite der Anordnung bzw. die offenen Stirnseite wird in einem thermoplastischen Aufheizverfahren durch einen Erodierdraht auf gleiche Länge geschnitten, wobei dadurch die Längsseite der Platte bzw. die Stirnseite der einzelnen Röhrchen thermoplastisch miteinander verschmelzt werden. Auf der Stirnseite der Anordnung ist ferner eine zusätzliche Abdeckschicht in Form einer Abdeckfolie vorgesehen, die in einem weiteren Heiz-, Preß- oder ähnlichen Vorgang aufkaschiert wird, so daß die Stirnseite der Röhrchen eine durchgehend, jedoch nicht glatte Oberfläche bilden, die durch die Einwirkung des Heiz-, Preß- und Kühlvorgänge sehr stark in Mitleidenschaft gezogen wird und nachgearbeitet werden muß.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 anzugeben, bei dem eine Verbundplatte mit einer verbesserten Oberflächengüte hergestellt wird, die eine Nachbearbeitung entbehrlich macht.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Anordnung vor dem Pressvorgang mit einer die Langsfläche der Anordnung abdeckenden, lösbaren Schalung aus einem temperaturbeständigem Material versehen wird, und anschließend die verschalte Anordnung dem Pressvorgang unterzogen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine bekannte Anordnung aus einem Stützkern und einer sie abdeckenden Abdeckschicht mit einer Schalung versehen. Im Gegensatz zu bekannten Herstellungsverfahren wird dabei jedoch die Anordnung verschalt einem nachfolgenden Preßvorgang mit thermischer Verschweißung von Abdeckschicht und Stützkern und anschließendem Abkühlungsprozess unterzogen. Durch die Schalung wird auf die Oberfläche der Anordnung eine gleichmäßige Flächenpressung bei einem Temperaturzyklus ausgeübt. Durch die indirekte Aufheizung und Kühlung wird eine gleichmäßigere und langsamere Temperierung der zu verschließenden Kontaktstellen des Stützkern und der Abdeckschicht erzielt. Durch die Schalung wird die benötigte Schmelztemperatur beim Aufheizen zwar langsamer aufgebracht, nach dem Aufheizen, während des Kühlprozesses, jedoch dafür länger in der Verbundstelle gespeichert. Die schonende Behandlung bei dem Temperierungsvorgang verhindert ein Eindringen von Schmelzmaterial der Deckschicht in den Hohlräumen des Stützkörpers. Diese gleichmäßige Flächenpressung wird während des gesamten Herstellungsprozesses der Verbundplatte aufrecht erhalten, auch während des Abkühlvorgangs.
Zweckmäßig wird die Schalung nach dem Abkühlen von einer fertig hergestellten Verbundplatte gelöst. Durch entsprechend Ausgestaltung der Schalung ist die Schalung für weitere Herstellungsprozesse wieder verwendbar und recycelbar, so dass der zusätzliche Aufwand für die Schalung bei der Herstellung der Platte nicht von Bedeutung ist.
Als temperaturbeständiges Material eignet sich vorteilhaft ein Stahlblech, PTFE (Teflon) oder ein Material, das gleiche oder gleichwirkende Eigenschaften aufweist. Als Dicke einer Schalung ist ein 2 mm dickes Blech ausreichend. Die eingeschalte Anordnung wird beim Pressvorgang einem Temperaturzyklus von etwa 200-300°Celsius ausgesetzt, wobei die genaue Temperaturwahl jeweils abhängig ist von dem zu verschweißenden Material. Bei der Presse handelt es sich vorzugsweise um eine Plattenpresse mit integrierter Heizeinrichtung.
Es kann vorteilhaft sein, die Temperierung und anschließende Abkühlung auf jeweils separaten Pressen durchzuführen. Nach der Aufheizung und Verschweißung in der oben bereits erwähnten Heizpresse wird die verschalte Anordnung einer nachfolgenden separaten Kühlpresse zugeführt. Während des Abkühlens auf der Abkühlpresse steht die Heizpresse für einen weiteren Verschweißvorgang zur Verfügung.
Die Schalung kann vorteilhaft jeweils zwei parallel zu einander angeordnete Schalungsteile umfassen, die jeweils die Längsflächen der Anordnung abdecken, so dass in einem einzigen Pressvorgang sandwichartig angeordnete Verbundplatten hergestellt werden können, die jeweils eine obere und untere Abdeckschicht aufweisen. Diese Verschalungsart erspart ein Umdrehen um 180° nach der Verbindung einer Seite des Stützkernes mit einer Abdeckschicht und einem weiteren Preß- und Fügevorgang für die andere zu Seite des Stützkörpers.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Dicke der Platte können auf der Schalung senkrecht zur Oberfläche Distanzkörper oder Abstandhalter aufgelegt werden, die der Dicke der Platte entsprechen. Eine auf beide Seiten der Platte wirkende Presse hat damit einen Anschlag, so dass die Dicke der Verbundplatte durch die thermische Verformung der Kontaktstellen und Druckkräfte nicht verändert werden. Als Distanzkörper können z. B. eine Vierkant aus Aluminium oder einem ähnlichem Material Verwendung finden. Neben einem Vierkant als Distanzkörper können auch dreieckförmige Körper in Form eines rechtwinkeligen Dreieck verwendet werden, dessen eine Kathete gegen die Seitenflächen der Anordnung gedrückt wird. In Verbindung mit der Anordnung der Schalung für jeweils beide Anordnungen können die Distanzkörper auch die Funktion eines seitlich angeordneten Schalung (Laibungsschalung) haben, so daß die Anordnung jeweils an allen auch an den Längsseiten vollständig eingeschalt ist und während des Aufheizens der Stützkern die Seitenwände des Stützkerns abgestützt werden.
Die Schalung kann vorteilhaft auf einer Kontaktfläche eine Strukturierung oder Riffelung aufweisen, die bei dem Pressvorgang auf die Langsfläche der Platte aufgedrückt wird. Auf diese Weise können während des Pressvorgang auch strukturierte Oberflächen auf der Platte aufgebracht werden. Durch eine entsprechend ausgestaltete Kontaktseite der Schalung mit der Oberfläche der Abdeckschicht können ferner alle möglichen Oberflächengestaltungen der Verbundplatte schon während des Pressvorganges hergestellt werden. Dies umfaßt auch vorgesehene Nuten auf der Oberfläche.
Zur Erzielung höherer Festigkeitswerte der Platte können vorteilhaft in der Deckschicht zwischen Stützkern und Abdeckschicht eine Armierungsfaserschicht eingelegt werden, die dann in dem Schmelzvorgang der Anordnung eingeschweißt wird. Als Armierungsschicht kann vorteilhaft ein fliesartiges Material aus Glasfaser Verwendung finden. Die Armierungsfaserschichten können ferner eingefärbte und oder bedruckte Fasern umfassen, wobei die Einfärbung oder der Druck auch durch lichtbeständigen Farben möglich ist.
Als Stützkern können vorteilhaft wabenförmig angeordnete Röhrchen seitlich zueinander angeordnet werden, an ihren Stirnseiten ggf. jeweils oben und unten in Form der oben bereits erwähnten Sandwichanordnung abgedeckt, und von der Schalung an den Oberflächen abgedeckt werden. Als kostengünstige Alternative und entsprechend den Anforderungen bietet sich die Verwendung einer Hartschaumplatte als Stützkörper an, auf der eine Abdeckschicht in Form einer Folie oder einer Schicht aus Kunststoff oder Metall aufgeprägt wird. Wie eingangs bereits erwähnt, ist die Verwendung eines Klebers bei einer Materialpaarung von Stützkern und Abdeckschicht aus thermoplastischen Material nicht notwendig. Bei einer Materialpaarung aus Metall oder einer Kombination aus Metall und Kunststoff ist eine Kleber als Verbindungsmittel für die Verschweißung jedoch meist notwendig.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen ersten Verfahrensschritt der Erfindung.
Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung einen zweiten Verfahrensschritt der Erfindung.
Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung einen dritten Verfahrensschritt der Erfindung.
Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung einen vierten Verfahrensschritt der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung schematisch eine Anordnung zur Herstellung einer Verbundplatte 1, die als Teilelemente jeweils einen Stützkern 2 in Form eines Stützkörpers 2 und eine Abdeckschicht 3 umfassen. Als Abdeckschicht 3 wird eine Folie aus glasfaserverstärkten Kunststoff, Metall oder ähnlichem Material verwendet, das mit dem Stützkörper 2 verbindbar ist, und oben und unten jeweils den Stützkern 2 wie ein Sandwich abdeckt. Der Stützkörper 2 besteht in der hier dargestellten Form aus wabenförmig angeordneten Röhrchen, die senkrecht und seitlich nebeneinander angeordnet sind und deren Stirnseiten Längsflächen 5 der herzustellenden Verbundplatte 1 bzw. Abdeckflächen für die unter bzw. obere Abdeckschicht 3 bilden. Als Alternative hierzu ist eine Platte aus einem gehärtetem Schaum als Stützkörper 2 verwendbar. Die gesamte Anordnung wird anschließend mit einer Schalung 4 an den Längsflächen 5 versehen. Als Schalung wird ein Stahlblech von ca. 2 mm Dicke verwendet, welches ein unteres Schalungsteil 6, das als Auflage oder als eine Art Plattform 13 für die gesamte Anordnung dient und einem oberen Schalungsteil 7 umfaßt. Das obere Schalungsteil 7 fungiert als obere Abdeckung für die Anordnung. Auf der Plattform 13 wird zunächst die untere Abdeckschicht aufgelegt. Auf dieser Schicht werden dann die Röhrchen des Stützkörpers 2 senkrecht entsprechend der Dicke der herzustellenden Verbundplatte 1 angeordnet, auf den oberen Stirnseiten der Röhrchenanordnung die obere Abdeckschicht 3 aufgelegt und abschließend mit dem oberen Schalungsteil 7 abgedeckt. Die verschalte Anordnung ist damit für den nachfolgenden Verschweiß- oder Fügevorgang, nachfolgender Abkühlung (Fig. 2 bis 4) vorbereitet.
Fig. 2 zeigt einen Preß- Heiz und Fügevorgang für die in Fig. 1 zusammengesetzte und verschalte Anordnung. Die schematische Anordnung zeigt eine Preßanlage 8. Die Anlage 8 besteht aus einer Heizpresse 10, bei der die Längsflächen 5 der verschalten Anordnung einer Flächenpressung mit gleichzeitiger Aufheizung unterworfen werden. Durch diesen Vorgang werden die Kontaktflächen der Stützkörper 2 mit denen der Abdeckschicht 3 thermisch miteinander verbunden. Aufgrund des thermoresistenten Materials der Schalungsteile 6 und 7 erfolgt keine feste Verbindung zwischen den Abdeckschichten 3 und den Schalungsflächen. Auf dem unteren Schalungsteil 6 sind zusätzlich Distanzkörper 9 aufgelegt, die verhindern, dass durch die auftretenden Preß- und Thermokräfte die Dicke der Verbundplatte 1 verändert wird. Sie dienen damit der Heizpresse 10 als Anschlag für den senkrechten Abstand.
Fig. 3 zeigt in einem weiteren Verfahrensschritt die Abkühlung der verschalten Anordnung. Bei diesem Vorgang wird der Pressvorgang 12 auf die verschalte Anordnung aufrecht erhalten, damit die thermisch verbunden Teile fest mit einander verbunden bleiben. Hierzu wird die verschalten Anordnung einer separaten Kühlpresse 11 zugeführt. Wie schon bei dem Heizvorgang in Fig. 1 erläutert, werden bei diesem Pressvorgang ebenfalls Distanzkörper 9 als Anschlag vorgesehen. Falls eine solche separate Kühlpresse 11 nicht zur Verfügung steht, ist auch durch Abkühlung der Heizpresse 10 aus Fig. 1 der gleiche Effekt erzielbar.
In Fig. 4 wird in einem letzten Verfahrensschritt die Anordnung von der Schalung 4 entfernt. Die fertige Verbundplatte 1 hat jetzt Längsflächen 5, die nicht durch den Preß- oder Heizvorgang 12 Unebenheiten aufweist.
Bezugszeichenliste
1
Verbundplatte
2
Stützkörper
3
Abdeckschicht
4
Schalung
5
Längsflächen
6
unteres Schalungsteil
7
oberes Schalungsteil
8
Preßanlage
9
Distanzkörper
10
Heizpresse
11
Kühlpresse
12
Pressvorgang
13
Plattform

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte (1), umfassend einen Stützkern (2), der mit einer die Langsfläche (5) der Platte (1) abdeckenden Abdeckschicht (3) verbunden ist, wobei in einem Pressvorgang auf die Langsfläche (5) die Anordnung aus dem Stützkern (2) und der Abdeckschicht (3) thermoplastisch durch Wärmezufuhr miteinander verbunden und anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung vor dem Pressvorgang (12) mit einer die Langsfläche (5) der Anordnung abdeckenden, lösbaren Schalung (4) aus einem temperaturbeständigem Material versehen wird, und anschließend die verschalte Anordnung dem Pressvorgang (12) unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalung (4) nach dem Abkühlen von der Platte (1) gelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturbeständige Material Stahlblech und PTFE (Teflon) oder ein Material mit gleichen oder gleichwirkenden Eigenschaften umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalung (4) jeweils zwei parallel zu einander angeordnete Schalungsteile (6, 7) umfaßt, die jeweils die Längsflächen (5) der Anordnung abdecken.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Kontaktfläche der Schalung (4) mit der Abdeckschicht (3) eine Strukturierung oder Riffelung aufgebracht wird, die bei dem Pressvorgang (12) eine Strukturierung bzw. Riffelung der Oberfläche der Platte (1) ermöglicht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schalung Distanzkörper (9) zur Festlegung der Dicke der Platte (1) und als Anschlag für die Preßanlage (8) vorgesehen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stützkern (2) und Abdeckschicht (3) eine Armierungsfaserschicht angeordnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsfaserschichten eingefärbte und oder bedruckte Fasern umfassen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfärbung oder der Druck mit lichtbeständigen Farben erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützkern (2) wabenförmig angeordnete Röhrchen seitlich zueinander angeordnet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützkern (2) eine Kunststoffplatte aus gehärtetem Kunststoff Verwendung findet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützkern und der Abdeckschicht eine Klebeschicht aufgebracht wird, die bei der Wärmezufuhr und dem Pressvorgang (12) zu einer festen Verbindung zwischen Stützkörper und Deckschicht führt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkern (2) und die Abdeckschicht (3) ein Material umfaßt, das durch thermoplastische Verformung und Aufheizung direkt miteinander verbindbar ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressvorgang (12) auch das Abkühlen der verschalten Anordnung umfaßt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressvorgang 12 einen Heiz- und Abkühlzyklus umfaßt, der in einer Presse stattfindet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressvorgang (12) in jeweils ein separaten Heizpresse (10) und in einer separaten Kühlpresse (11) durchgeführt wird.
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