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1. Bügeln, allgemein
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In der Bekleidungsindustrie wird Oberbekleidung wie Sakkos, Mantel, Damenjacken... mit Hilfe von Bügelpressen maschinell gebügelt.
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Eine Bügelpresse (1) besteht aus Ober (1a)- und Unterplatte (1b). Das Bügelgut, z. B. ein Sakko (1c) wird auf der Unterplatte aufgelegt. Wenn die Oberplatte schließt, tritt Dampf aus vielen Bohrungen aus. Durch Hitze, Feuchtigkeit und Druck wird der Sakko gebügelt. Allein beim Sakko gibt es eine Vielzahl von Formen wie Vorder- und Rückenteile, Seitenteil, Schulter, Kragen... die noch durch verschiedene Größen, Schnitte und Moden erhöht wird.
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a. Die Oberplatte
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Die Oberplatte, in der sich die Dampfkammer befindet, ist ein Aluminium-Gußkörper, der nach oben unregelmäßig gewölbt ist, flacher und tiefer verläuft und bei Vorder- und Rückenteilen einen Ärmelausschnitt hat (1d). Eine räumlich-mathematische Definition (zylindrisch, konisch, kreisförmig...) der Oberplattenwölbung ist nicht ohne weiteres möglich. Deshalb ist der Bezug von jeher schwierig
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Direkt, unmittelbar mit der Oberplatte zu bügeln ist nicht möglich, weil sie zu heiß wird, ca. 160°. Naturfasern wie Wolle, Kaschmir, Seide... würden zerstört. Bei glatten Geweben aus Baumwolle würde Glanz entstehen, der unbedingt vermieden werden muß, Synthetiks könnten schmelzen.
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b. Aufgaben des Bezuges
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Ein Bezug muß also vor allem die Temperatur der Oberplatte reduzieren.
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Die wichtige Bedeutung der Temperatur wird auch beim Handbügeleisen deutlich: Sobald die Gefahr von Glanzbildung besteht (dunkelblaue, schwarze Farben) wird eine 'Teflonsohle' auf die Bügelfläche aufgezogen. Damit kommt das Bügelgut nur mit einer 2–3 mm dicken Teflonschicht in Berührung, die erheblich kühler als das unbezogene Eisen ist. An der Teflonsohle kann man sich auch nicht verbrennen.
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Die Dampfstrahlen aus der Oberplatte dürfen nicht direkt auf das Bügelgut treffen. Dies würde scharfe, unerwünschte Markierungen hervorrufen. Ein Bezug hat auch die Aufgabe die Dampfstrahlen abzubremsen, zu verwirbeln und gleichmäßig zu verteilen.
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Bezüge sollen stabil und haltbar sein, da auch Knöpfe, Reißverschlüsse, Applikationen... mitgebügelt werden.
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Die Montage eines Bezuges sollte möglichst einfach sein, damit es auch von Hilfskräften durchgeführt werden kann.
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2. Aktuelle Bezüge
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Gegenwärtig gibt es 2 Arten von Bezügen: die Drahtgewebe/Filz Kombination und die Lochblechform
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a. Drahtgewebe/Filz Kombination:
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Mehrere Schichten aus grobem bis sehr feinem Drahtgewebe und Aramidfilz (Hitzebeständigkeit über 200°) bilden den Bezug. Beide sind dampfdurchlässig. Sie werden über Spannvorrichtungen, die rundum an den Stirnseiten der Oberplatte angebracht sind, befestigt, und so gut es geht in die Oberplattenkontur eingeformt.
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Die unterste Schicht, also das Abschlußgewebe, das direkt auf das Bügelgut kommt muß ein feines und dünnes Drahtgewebe sein, fast so fein wie Stoffgewebe. Es handelt um ein verzinntes Kupferdrahtgewebe, das sehr teuer ist. Selbst Berührungen mit einem Fingernagel führen gleich zu Markierungen, die wiederum Abdrücke auf oftmals feinen Stoffen hinterlassen. Sollten Knöpfe, Haken oder andere Applikationen gebügelt werden, ist der Bezug schnell beschädigt.
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Da die Montage sehr schwierig und zeitaufwendig ist wird ein erforderlicher Neubezug erfahrungsgemäß solange hinausgeschoben, und erst dann durchgeführt wenn die Qualität nicht mehr vertretbar ist.
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Man versucht hier auch, mit Flächenstücken (2-dimensional) einen komplizierten Raum auszuformen, was grundsätzlich nicht geht, vor allem nicht gegen die Schwerkraft. Folglich hängt dieser Bezug fast immer unter der Oberplatte durch, weil man auf der Bügelfäche keine Befestigungsmöglichkeit hat. Dadurch wird das Bügelgut verschoben und gezogen, was zu einen unregelmäßigen und wolkigen Bügelergebnis führt.
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Ein weiterer Nachteil ist, daß der Aramidfilz durch Kondensat wie Kalk, das sich im Wasser befindet 'verbackt', und undurchlässig wird. Auch der Anpressdruck wird unterschiedlich.
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Weder das feine Drahtgewebe, noch der Filz können gereinigt werden weil entweder zu empfindlich oder nicht zugänglich. Ein über einen längeren Zeitraum konstantes und gutes Bügelergebnis kann so nicht erziehlt werden.
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Der einzig wirkliche Vorteil des Bezuges ist seine geringe Oberflächentemperatur. Dieser wird aber durch die genannten Nachteile sehr eingeschränkt.
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b. Lochblechform
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Es handelt sich im Vergleich zur Schichtenlösung der Draht/Filz Kombination um eine feste Form aus Aluminiumlochblech.
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Ein Stück Lochblech wird über ein Arbeitsmodell der Oberplatte gelegt. Es wird solange mit einem Gummihammer manuell eingeschlagen, bis es sich gut an die Bügelfläche angepaßt hat. Dazu kommt rundum ein Rand von ca. 3 cm Breite, der gerändelt wird. 2 zeigt die Oberplatte einer Maschine. Die aufmontierte Lochblechform ist lediglich durch den gerändelten Rand (2a) der Vorderkante und den gerändelten Rand (2b) der nicht sichtbaren Hinterkante angedeutet. Natürlich verläuft der Rand der Lochblechform in Wirklichkeit rundum.
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Der Rand ist im Abstand von ca. 10 cm rundum mit Ösen (2c) versehen. In jede Öse kommt ein S-Haken (2d). Ein Federstrang (2e) wird eingehängt, über die Oberplatte gezogen und an einem gegenüberliegenden S-Haken eingehängt. Die Federn können auch um Dampfzuleitungsrohre gelegt werden. Diese Montage ist sehr einfach und sicher.
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Produktionstechnisch ist von Nachteil, daß jede Lochblechform einzeln, handwerklichmanuell, bei größeren Formen unter erheblichem physischen Kraftaufwand eingeschlagen werden muß. Ein zweites Noppenlochblech muß genauso eingeformt werden. Durch die Noppen entsteht ein Luftraum zwischen Lochblechform und heißer Oberplatte der die direkte Übertragung der hohen Temperatur auf die Lochblechform reduziert. Zusätzlich wird noch eine Schicht Aramid-Filz zur weiteren Isolation eingelegt.
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Trotzdem heizt sich das Metall in Richtung Temperatur der Oberplatte auf, was unerwünscht ist.
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Beide Bleche, sowohl Loch- und Noppenblech müssen vor der Verarbeitung entfettet und weichgeglüht werden. Beim Einhämmern des 0,8 mm dünnen Alubleches kommt es an kritischen Stellen wie dem Ärmel zur Rißbildung, was sofort Ausschuß bedeutet. Hier ist aus blechtechnischer Sicht fachmännisches Können und Erfahrung notwendig, also qualifizierte Facharbeit, die teuer ist.
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Wenn die Lochblechform fertig geformt ist, ist es immer erforderlich, die Bügelfläche zu alutieren. D. h. die Bügelfläche muß zuerst sandgestrahlt werden. Dann wird mit einer Acetylen-Sauerstoff-Flammspritzpistole ein Aluminiumdraht abgeschmolzen, im Luftstrom zu Partikeln zerstäubt, und auf die gestrahlte Bügelfläche gespritzt. Das Resultat ist eine Oberfläche mit kleinen Aluminium-Partikel/Körnern, die Glanz vermeidet. Zuletzt muß die Form vorsichtig nachgearbeitet werden weil sie sich durch die Wärmeeinwirkung verzogen hat. Spannungen die durch das Hämmern und Dehnen entstanden sind haben sich gelöst.
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Insgesamt, ist der zeitliche Aufwand, der technische Anspruch und das Herstellungsrisiko für diese Bezugsoption sehr groß.
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Die Bügelmaschinenhersteller haben z. B. geprüft, ob sich die Lochblechformen wie Karroserieteile in der Automobilindustrie herstellen lassen. Dies ist aber aufgrund der weit geringeren Stückzahlen nicht möglich (Werkzeugkosten).
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Im Anwendungsbereich, also bei den Kunden, die überwiegend im Ausland sind gibt es immer wieder Reklamationen durch Rißbildungen: wenn das rel. dünne Lochblech nicht über die ganze Fläche eng an der Oberplatte anliegt, kommt es bei mehreren hundert Schließvorgängen pro Tag bald zu Materialermüdung.
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Der Nachteil dieser Lochblechform ist die geringe Stabilität und die damit verbundene oftmals kurze Haltbarkeit, vor allem im Verhältnis zum Herstellungsaufwand und den damit verbundenen Kosten.
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3. Die Kunststoffform
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a. Beschreibung
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Die Kunststofform ist äußerlich ähnlich wie die Lochblechform. Sie besteht aber aus Epoxidharz, Aramidfilz- und Gewebe und wird in einem Laminierverfahren hergestestellt. Es kommen 2 Laminierverfahren in Betracht, das Handlaminierverfahren und das Vacuumlaminierverfahren. Das Handlaminierverfahren soll in den folgenden 2 Abschnitten, Herstellung des Deckels und Herstellung der Kunststoffform genauer beschrieben werden. Grundvorraussetzung ist, wie bei der Lochblechform ein Arbeitsmodell (s. 3a) von der Oberplatte. Eine zweite Vorraussetzung ist die Erstellung eines GFK-Deckels (3b) für das Arbeitsmodell. Die Unterseite des Deckels, die zum Modell zeigt muß glatt sein, und die Kontur des Modells genau wiedergeben. Dies ist wichtig, weil diese Unterseite bei der Herstellung der Kunststoffform auf der Bügelfläche anliegt, und damit die Qualität der Bügelfläche bestimmt. Durch den Deckel wird die Bügelfläche glatter und gleichmäßer, Filz- oder Gewebe können nicht aus dem Harz herausstehen. Die Bügelfläche der Kunststoffform muß dann zumindest nicht so aufwendig überschliffen werden.
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Beim Aushärten, in einem späteren Arbeitsschritt wird der Deckel auch verwendet, damit sich die Kunststoffform nicht wieder verzieht.
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Der Deckel wird dann für alle weiteren Kuststoffformen dieser Oberplatte verwendet, und muß nur einmal, als wichtiges Werkzeug hergestellt werden.
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b. Herstellung des Deckels
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Materialien sind Glasfasermatten und Polyesterharzmischung (Harz + Härter) Rundum soll am Deckel ein Rand von ca. 4 cm Breite sein (3c). Dieser muß einen Abstand von 5 mm zum Modell haben. Hier ist später der Rand der Kunststoffform. Für den Abstand wird ein Band (3d) in dieser Breite (4 cm) und Dicke (5 mm) rundum angeklebt.
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Eine erste PE-Folie wird nun als Trennschicht auf das Arbeitsmodell gelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß möglichst keine Falten entstehen. Die Fläche des Deckels zur PE-Folie soll glatt und gleichmäßig werden. Deshalb wird zuerst, bevor die 1. Matte eingelegt wird, die PE-Folie mit Mischung bestrichen. Darauf kommen 3–5 Glasfasermatten, die einzeln, am besten mit einem Pinsel mit der Harzmischung getränkt werden. Die Matten müssen an diversen Stellen eingeschnitten werden, damit sie gut anliegen.
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Die eingelegten und getränkten Matten stehen am Rand über, und müssen mit einem weiteren Band (3e), das auch rundum angelegt werden muß angedrückt werden. Dazu wird vorher über das ganze Laminat eine weitere PE-Abschlußfolie gelegt.
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Die Polyesterharzmischung härtet bei Raumtemperatur nach 1 Tag aus. Der GFK Deckel kann abgenommen werden. Der Rand wird rundum auf ca. 4 cm gerade abgeschliffen.
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Diesen Deckel kann man auch gut mit dem Vacuumlaminierverfahren herstellen.
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Der Unterschied ist, das das Modell nach der zuletzt auflaminierten Schicht im Prinzip in einen luftdichten Sack aus PE-Folie gesteckt wird. Der Schlauch eines Vacuumerzeugers wird über eine geeignete Öffnung angeschlossen. Ein Rückschlagventil verhindert das ansaugen des Harzes. Hier ist darauf zu achten, daß die Folie während der ersten Vacuumphase auch in Vertiefungen gut anliegt. Bis zur Aushärtung muß das Vacuum bestehen bleiben.
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Mit dieser Methode kann man z. B. auf das äußere Band (3e) verzichten, weil die PE-Folie die Matten automatisch an das Modell andrückt.
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4. Arbeitsschritte zur Herstellung der Kunststoffform
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Materialien sind Aramidfilz, Aramidgewebe und Epoxidharzmischung (Harz + Härter)
- 1. ein ausreichend großes Stück Aramidfilz wird in das Arbeitsmodell gelegt
- 2. der Deckel wird wird vorsichtig darüber gestülpt, so, daß keine Falten entstehen. Das ist möglich, weil der Filz stauchbar, verdichtbar und auch etwas dehnbar ist. Der Deckel wird gut flächig schließend liberall aufgedrückt.
- 3. mit einem Stift wird rundum, an der Randkante des Deckels der Filz angezeichnet. Der Deckel wird abgenommen, und der Filz mit einer Schere ausgeschnitten. An engen Radien und an den Ecken kann der Rand etwas eingeschnitten, oder ein Segment ausgeschnitten werden um Stauungen zu vermeiden.
- 4. ein ausreichend großes Stück Aramidgewebe wird möglichst faltenfrei über das Arbeitsmodell gelegt. Es wird im Modell gehalten und mit einer Schere am Rand rundum geschnitten, so daß ein Stück entsteht, das nur die Bügelfläche bedeckt. Dieses Gewebestück wird im nächsten Schritt mitlaminiert, und hat 2 Funktionen:
- a. es verhindert, daß das Harz an steilen Flächen schnell nach unten fließt
- b. es bildet eine (zusätzliche) thermische Isolierschicht, auf der Seite, die direkt an der Oberplatte anliegt
- 5. tränken:
eine PE-Folie wird in das Modell eingelegt. Das Harz wird mit einem Pinsel abschnittsweise auf die Folie gestrichen, das Aramidgewebe Stück für Stück eingelegt und mit Harz betupft. Wenn diese 1. Grundschicht fertig ist wird der Filz eingelegt, wiederum Harz aufgetupft oder dossiert, vom Rand her gleichmäßig aufgegossen. Nachdem der gesamte Filz durchtränkt ist wird wieder eine weitere Folie möglichst faltenfrei aufgelegt.
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Wenn man sich jetzt für das Vacuumlaminierverfahren wie bereits beschrieben entscheidet, würde die wichtige Bügelfläche weniger glatt und gleichmäßig, weil das Vacuum die PE-Folie nicht so ideal anziehen kann, wie der feste, konturgenaue Deckel. Zumindest müßte viel mehr nachgeschliffen werden.
- 6. der Deckel wird vorsichtig übergestülpt. Es ist darauf zu achten, daß der Filz nicht verschiebt. Der Deckel muß gleichmäßig, flächig angedrückt werden.
- 7. vorhärten:
das Modell kommt so für 2–3 Std. bei 70° in den Härteofen. Das Epoxidharz versteift in dieser Zeit zu einer festen Form
- 8. der Deckel wird abgenommen, die Folien abgezogen. Die Form ist jetzt bearbeitbar:
Der Rand wird auf ein Maß von ca. 25 mm rundum abgeschliffen. Unebenheiten auf der Bügelfläche können leicht weggeschliffen werden.
- 9. aushärten:
Das Harz muß auf der Bügelpresse eine Dauerbelastung von ca. 160° aushalten. Dazu wird die Form lediglich in den Deckel eingelegt in diesem Temperaturbereich für 8 Std. im Härteofen getempert.
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5. Fertigstellung der Kunststoffform zum Bügelbezug
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- es müssen Bohrungen zur Dampfdurchlässigkeit der Bügelfläche und Vorrichtungen zur Montage an der Oberplatte ausgeführt werden.
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a. Bohrungen:
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- zuerst wird auf der Innenfläche der Form mit einem flexiblen, 10 mm breiten Streifen (Prinzip Schneidermaßband) ein Gitternetz aufgezeichnet. Die Schnittpunkte sind die Positionen für die Bohrungen.
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Die Bohrungen werden mit einem kleinen, schnelldrehenden Multifunktionswerkzeug (Dremel) ausgeführt. In dessen Spannzange wird ein Bohrer mit 0,8 mm Stärke eingesetzt. Vorteilhaft ist, wenn der Bohrkopf an eine biegsame Welle angeschlossen ist.
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Versuche ohne Gitternetz, also mit Streubohrungen haben ergeben, daß kaum Zeit gespart wird, und die Dampfverteilung ist mit Struktur gleichmäßiger.
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b. Befestigung:
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- die Montage der Kunststoffform an der Oberplatte ist im Prinzip gleich wie bei den Lochblechformen:
In den Rand der Form werden Messingösen eingesetzt, und mit einem S-Haken versehen. Federn werden in die S-Haken eingehängt, über die Oberplatte gezogen, und gegenüber wieder in S-Haken eingehängt. Die Form wird so an der Oberplatte gehalten.
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c. Oberflächenstrukturierung (optional):
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- standartmäßig soll die Bügelfläche der Kunststoffform glatt sein. Dies ist durch einfaches überschleifen möglich.
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Optional kann aber eine nicht glatte, sondern strukturierte Oberfläche angeboten werden. Dies ist z. B. durch sandstrahlen möglich. Je nach Körnung des Strahlmittels ergibt sich eine feinere oder gröbere Oberfläche.
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Eine Oberflächenstrukturierung ist auch durch auftragen von hitzebeständigem Lack, der mit Körnung/Partikeln vermischt ist vorstellbar. Der Lack müßte vor dem bohren auf die Bügelfläche aufgespritzt oder aufgepinselt werden, und eventuell auch eingebrannt werden. Bei welchen Stoffen eine derart strukturierte Bügelfläche von Vorteil sein kann, muß in der Praxis durch Versuche ermittelt werden. Die Optionen einer Strukturierung sind vielfältig und ermöglichen bei unterschiedlichen Textilien eine gezielte Anwendung.
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6. Vorteile der Kunststoffform
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Die Kunststoffform verbindet Vorteile der Draht/Filz Kombination mit praktischen Eigenschaften der Lochblechform
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a. Anwendungsbereich:
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- – Temperaturreduzierung im Vergleich zur Lochblechform: Vermeidung von Glanz und Verbrennungsgefahr
- – einfache Montage bzw. Abnahme im Vergleich zur Draht/Filz Kombination: Ermöglicht schnelle Reinigung. Dadurch:
- – konstante Parameter wie z. B. Luftdurchlässigkeit und gleichmäßiger An-Pressdruck über die gesammte Oberplatte. Dadurch:
- – gleichbleibendes Bügelergebnis: wichtig bei großen Stückzahlen und hoher Produktivität
- – mindestens so stabil gegen Beschädigungen wie die Lochblechform
- – teilweise thermoplastisch: das Harz ist prinzipiell stabil, paßt sich aber in kleinen Bereichen der Kontur der Oberplatte besser an als die Lochblechform. Dadurch weniger Risse als beim relativ steifen Lochblech
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b. Herstellungsbereich:
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- – mehrere verschiedene Formen können in einem Arbeitsgang (z. B. laminieren und härten) zusammengefaßt werden. Jede Lochblechform ist eine Einzelanfertigung.
- – die überwiegend durch Laminierverfahren gekennzeichneten Arbeitsschritte sind weniger anspruchsvoll und mit weniger Ausschußrisiko verbunden als die Bearbeitung von Lochblech. Manuelle Blechbeareitung dieser Art erfordert lange Erfahrung.
- – dem Nachteil, daß die Kunststoffform zum Schluß gebohrt werden muß, steht die größere phys. Anstrengung beim hämmern der Lochblechform gegenüber.
- – die Kunststoffform kann eher im Auftrag hergestellt werden, weil es viele moderne Betriebe in diesem Zukunftssektor gibt. Die Fertigung so spezieller Blechformen 'von Hand' ist weniger verbreitet.
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Zeichnungen
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Kunststoff-Formenbezug für Oberplatten von Bügelpressen
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1 – Ober- und Unterplatte
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2 – Oberplatte
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3 – Querschnitt Oberplatte
