DE2431764A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von werkstuecken - Google Patents

Verfahren zur oberflaechenbehandlung von werkstuecken

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Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehie
Patentanwalt
B MOKbM 22, Hertnstr. IS, Tel. 292559 fotMScbrift Mflnchen 26, Postfach 4
Mtinchen, den 2.JuIi 1974 kn
Mein Zeichen: P 1975 Anmelder : USM Corporation > Flemington/New Jersey
Zusteiladrease: 140 Federal Street
Boston, Mass. o21o7
USA . _ .. "
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.
Unter "in der Wärme verformbarem Material" ist im Sinne der
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vorliegenden Erfindung ein solches Material zu verstehen, das bei Einwirkung von Wärme auf dasselbe in einen Zustand umzuwandeln ist, in dem es fließen kann bzw. flüssig wird. Dementsprechend bilden oder gehören thermoplastische blatt- oder bahnenförmige Materialien zu den hier definierten in der Wärme verformbaren Materialien. Es sei auch darauf hingewiesen, daß einige Materialien, z.B. thermoplastische Materialien, in flüssiger, pastenartiger oder pulvriger Form zunächst erst unter Anwendung von Wärme und nachfolgender Abkühlung in festen Zustand gebracht werden, worauf sie dann ebenfalls in der Wärme verformbare Materialien im Sinne der Erfindung sind.
Der hier verwendete Begriff "ηicht-wärmeverformbar" ist im Sinne der Erfindung in bezug auf eine Schicht aus einem Material derart zu verstehen, daß damit ein Material bezeichnet wird, das in der Wärme nicht den Zustand der Flüssigkeit oder Fließfähigkeit erreicht. Beispiele von in diesem Sinne nicht-wärmeverformbaren Materialien sind Leder und bestimmte Polyurethan-Zusammensetzungen oder -Zusammenfügungen, z.B. solche Zusammensetzungen, die auf Material, insbesondere auf Gewebe, lösungsbeschichtet sind, um ein polyurethanbeschichtetes Erzeugnis bzw. Gewebe zu bilden, derart, wie es gewöhnlich für die Herstellung von Fußbekleidung verwendet wird.
Es sind bereits eine Anzahl von Vorschlägen für das sog. "Fließverformen" (flow moulding) von Werkstücken gemacht worden, z.B. für Schuhoberteile, die wenigstens eine Oberflächenschicht aus in der Wärme verformbarem Material haben. Bei der Durchführung einer solchen Maßnahme wird die Oberflächenschicht aus in der Wärme verformbarem Material erwärmt, so daß sie fließfähig wird,und wird gegen eine ein Muster tragende Oberfläche einer Prägestanze gepreßt. Diese Stanze kann aus Silikongummi
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sein. Auf diese Weise wird die Fläche der Oberflächenschicht mit einem Muster, das der Prägestanze entspricht, versehen. Die Oberflächenschicht kann selbsttragend sein oder sie kann mit einer dahinterliegenden, sie stützenden Schicht versehen sein. Am häufigsten wird für die Durchführung dieses Verfahrens als Material für die Oberflächenschicht Polyvenylchlorid verwendet, das sich auf einer dahinterliegenden Schicht aus Gewebematerial befindet. Obgleich das Werkstück auf diese Weise üblicherweise vorgeschichtet ist, kann es sein, daß die Oberflächenschicht und die hinterliegende Schicht erst in dem Fließverformungsprozeß miteinander verbunden werden. Dies kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Oberflächenschicht zunächst anders als in Form eines flächenmäßigen Materials, z.B. als Flüssigkeit, Paste oder Pulver, vorliegt.
Obgleich ein außerordentlich genauer Abdruck des Originalmusters auf bzw. an den Werkstücken erreichbar ist, die wenigstens eine Oberflächenschicht aus in der Wärme verformbarem Material haben, ist jedoch ein solches Material nicht immer als Material für ein Schuhoberteil für den Träger des Schuhes annehmbar. Dies beruht in erster Linie darauf, daß das Material undurchlässig ist und daher nicht "atmet". Dies kann zu Unbequemlichkeit für den Fuß beim Tragen des Schuhes führen. Außerdem ist das Material für den Träger des Schuhes vom "Gefühl" her nicht annehmbar, da dieses Material nicht immer ein angenehmes Gefühl vermittelt. Jedoch ergibt sich das Problem, daß das für Schuhoberteile traditionelle Material, nämlich Leder, nicht-wärraeverformbar ist und dementsprechend im allgemeinen nicht geeignet ist für Maßnahmen der Fließverformung. Dieses Material erreicht keinen fließfähigen Zustand, wenn es erwärmt wird. Bei der Verwendung von Leder im Fließverformungsverfahren läßt sich kein genauer Abdruck des Musters erreichen, wie dies mit in der Wärme verformbarem
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Material erzielbar ist. Ähnliche "atmende" bzw. atmungsaktive synthetische Materialien, die im allgemeinen als poromerische Materialien bezeichnet werden und wie sie üblich verfügbar sind, sind mit wenigen Ausnahmen nichtwärmeverformbar, so daß auch diese Materialien nicht vollständig geeignet sind für das übliche Fließverformungsverfahren .
Es ist außerdem kürzlich ein polyurethanbeschichtetes Erzeugnis in. breitem !Anfange zur Verwendung gekommen und es hat großen Zuspruch erhalten, weil es ein angenehmes Gefühl vermittelt. Andererseits ist jedoch dieses Material auf dem Gewebe lösungsbeschichtet, so daß es nicht-wärmevorformbar ist. Auch ist es in jedem Falle derart dünn (typische Dickenwerte der Beschichtung liegen in der Größenordnung von o,o75 mm), so daß mit diesem Material eine Fließverformung nicht durchgeführt werden kann.
Es ist jedoch klar, daß, obwohl auf der einen Seite ein genauer Abdruck des Musters höchst erwünscht ist (da dies viele kostspielige Verfahrensschritte erspart, die andererseits an dem Werkstück auszuführen wären), andererseits die Materialien, die als Schuhobermaterial bevorzugt werden, im allgemeinen nicht mit Erfolg einer Fließverformungsbearbeitung unterworfen werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken aufzufinden, mit dem für das Werkstück ein für den Träger ansprechendes Aussehen und/oder "Gefühl" erreichbar ist, wobei ein Muster auf der Oberfläche des Werkstückes mittels eines FließverformungsprozesseH erzeugt sein soll. Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist, wie
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dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist. Aus den Unteransprüchen gehen weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung hervor.
Bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberflächenschicht unter Druck verformt, ohne wesentliche Veränderung ihrer Dicke (ohne daß sie irgendeinen fließfähigen Zustand erreicht hat), während die hinterliegende Schicht fließverformt ist, so daß sie eine der Verformung der Oberflächenschicht entsprechende Form angenommen hat. Das fertiggestellte Werkstück bildet damit, wenn das in der wärme verformbare Material abgekühlt ist und sich in seiner neuen Form verfestigt hat, eine geformte Unterlage für die verformte Oberflächenschicht. Da die Oberflächenschicht mit der hinterliegenden Schicht verbunden bzw. verklebt ist, behält die Oberflächenschicht ihre verformte Gestalt beim fertiggestellten Werkstück.
Um sicherzustellen, daß die Oberflächenschicht genügend flexibel ist, ist sie vorzugsweise dünn und hat Dickenwerte zwischen o, 1 und 1 mm. Vorzugsweise liegt die Dicke zwischen o,2 und o,5 mm. Im Falle polyurethanbeschichteten Gewebes ist in die Oberflächenschicht auch das Gewebe einzurechnen, so daß die Gesamtdicke in der Größenordnung von 1 mm ist.
Um eine annehmbare Gesamtdicke für das Werkstück für das erfindungsgemäße Verfahren zu erreichen, kann eine nichtwärmeverformbare Schicht, die die Oberflächenschicht bildet, zunächst in (Oberflächen-) Berührung mit dem wie oben angegebenen Prägestempel gebracht werden, dann eine Schicht aus in der Wärme verformbarem Material, die eine erste hinterliegende Schicht bildet, auf die Oberflächenschicht aufgebracht werden und dann eine weitere Schicht aus einem Material, die eine zweite hinterliegende Schicht bildet, auf
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die erste hinterliegende Schicht aufgebracht werden, und zwar ehe die Anwendung von Wärme und Druck erfolgt. Die zweite hinterliegende Schicht ist vorzugsweise aus nichtwärmeverfonribarem Material und die Oberflächenschicht und diese zweite Schicht können Stücke aus Leder sein. Im praktischen Anwendungsfall kann ein einziges Stück Leder zunächst gespalten werden, um dann die beiden Teile für die Oberflächenschicht und für die zweite hinterliegende Schicht zu verwenden.
Um sicherzustellen, daß die Oberflächenschicht an der hinterliegenden Schicht (oder der ersten hinterliegenden Schicht) fest anhaftet, kann eine Schicht aus Klebstoff zwischen diesen beiden Schichten vor der Anwendung von Wärme und Druck eingefügt sein. Gemäß einer anderen Ausgestaltung haftet bereits das Material der Oberflächenschicht an, wenn für die hinterliegende Schicht (oder erste hinterliegende Schicht) in der Wärme verformbares Material verwendet ist,und eine Klebstoffschicht ist nicht mehr erforderlich.
Anstelle der Verwendung von Leder für die Oberflächenschicht kann in anderer Ausgestaltung der Erfindung eine nicht-wärmeverformbare Schicht aus poromerischem Material verwendet werden. Falls gewünscht ist, ein polyurethanbeschichtetes Gewebe für den Produktionsprozeß, z.B. für Schuhe, zu verwenden, kann für die Oberflächenschicht ein solches Material verwendet sein und dieses mit einer Schicht aus geeignetem in der Wärme verformbarem Material, wie es oben angegeben ist, hinterlegt sein.
Bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich der Prägestempel über die ganze Oberfläche erstrecken. In diesem Fall erstreckt sich auch die Schicht aus
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in der Wärme verformbarem Material vorzugsweise über die ganze Oberfläche der Oberflächenschicht. In anderer Ausgestaltung jedoch kann der Prägestempel bzw. die Prägestanze einen oder mehrere RücTcsprünge aufweisen und, soweit gewünscht, brauchen einzelne Teile bzw. Teilbereiche mit in der Wärme verformbarem Material nur an derjenigen gegenüberliegenden Fläche der Oberflächenschicht vorgesehen sein,, so daß Übereinstimmung mit den Rücksprüngen des Prägestempels besteht. In diesem Falle ist zusätzliches Material im fertiggestellten Werkstück vorgesehen, um jegliche betont vorspringende Teile "auszufüllen", womit ein allgemeines Dickerwerden des Werkstückes über dessen ganzer Fläche vermieden ist. Dies ist wünschenswert z.B. bei bestimmten Arten von Schuhen bzw. Schuhkonstruktionen.
Zur Erläuterung der Erfindung sei nachfolgend eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von SchuhOberteilen, die eine Oberflächenschicht aus Leder haben, angegeben. Es sei aber darauf hingewiesen, daß dieses ausgewählte Verfahren ein Beispiel ist und keine Beschränkung der Erfindung darauf ist.
Um dieses ausgewählte Verfahrensbeispiel durchzuführen, wird ein Stück Leder derart gespalten, so daß man eine Oberflächenschicht mit einer Dicke von o,3 mm erhält. Damit ergibt sich eine Faserseite und eine gegenüberliegende Fläche. Die gegenüberliegende Fläche wird mit einer Schicht aus Klebstoff beschichtet, die mit Polyvenylchlorid verträglich bzw. dafür geeignet ist. Die beschichtete Oberflächenschicht wird dann mit ihrer Faserseite in (Oberflächen-) Kontakt mit einer ein Muster tragenden Oberfläche eines Prägestempels bzw. -stanze aus Silikongummi gebracht. Dann
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wird eine Schicht aus Polyvenylchlorid-Folienmaterial mit einer Dicke von 1,6 mm auf die Klebschicht auf der Oberflächenschicht aufgebracht. Daraufhin wird dasjenige Stück Leder, das durch das oben erwähnte Spalten erhalten worden ist und das seinerseits mit Klebstoff beschichtet ist, auf die Oberseite der Schicht aus Polyvenylchlorid aufgebracht. In dieser Weise gewährleistet die Schicht aus Polyvenylchlorid, die natürlich in der Wärme verformbar ist, eine erste Hinterlegungsschicht des Werkstückes und der Spaltanteil aus Leder bildet eine zweite Hinterlegungsschicht dazu.
Auf diese Weise ist ein sandwichartiges Schichtmaterial vorbereitet und der Prägestempel und das Werkstück werden auf die untere Platte einer Hochfrequenzpresse gelegt. Es wird ein Arbeitszyklus der Presse in Gang gesetzt, bei dem auf das Sandwichmaterial in üblicher Weise Druck ausgeübt wird. Während dieser Druck angewendet wird, wird ein Hochfrequenzfeld zwischen den Platten der Presse derart erzeugt, daß die Schicht aus in der Wärme verformbarem Material in fließfähigen Zustand kommt und daß die Klebschichten aktiviert werden. Unter dem angewendeten Druck, der durch die beiden hinterliegenden Schichten hindurchwirkt, wird die Oberflächenschicht aus Leder in die Form des Musters gezwungen und auf diese Weise das Muster geformt. Die Schicht aus in der Wärme verformbarem Material nimmt eine dem Muster entsprechende Form an, während eine flache Fläche verbleibt, die in Oberflächenkontakt mit der zweiten hinterliegenden Schicht ist. Das Hochfrequenz feld wird dann ausgeschaltet und während der Druck noch aufrechterhalten wird, läßt man die Schicht aus in der Wärme verformbarem Material abkühlen und sich in der neuen Form verfestigen. Die hinterliegenden Schichten sind mittels des Klebstoffes
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miteinander verbunden und auch die erste hinterliegende Schicht ist mit der Oberflächenschicht verbunden, derart, daß die dünne Oberflächenschicht auf diese Weise eine Oberflächenbeschaffenheit erhalten hat, die dem Muster des Prägestempels und der verformten Schicht des in der Wärme verformbaren Materials entspricht, mit der die Oberflächenschicht verbunden ist. Dies gewährleistet, daß das auf der Oberflächenschicht ausgeformte Muster beibehalten bleibt.
Auf diese Weise erhält man ein Werkstück, das eine Oberflächenschicht aus Leder hat, das jedoch ein Muster trägt, das ein genaueres Abbild ist als es bisher bei der Verwendung von Lederteilen erreicht werden konnte.
Bei der geschilderten AusfUhrungsform ist die Oberflächenschicht aus einer "Folie" aus Leder. Abweichend kann das Leder auch in Form feinverteilter Teilchen vorgesehen sein, die gleichförmig über die das Muster tragende Oberfläche des Prägestempels verteilt sind. In ähnlicher Weise kann die Schicht aus in der Wärme verformbarem Material anstelle in der Form einer Folie oder eines bahnenf>örmigen Materials, in der Form eines Filmes oder in Form von Pulver, Paste oder Flüssigkeit, verwendet sein.
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Claims (9)

  1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, die wenigstens eine Schicht aus in der Wärme verformbarem Material (wie definiert) haben, bei dem eine einen Anteil des Werkstückes ausmachende Oberflächenschicht mit einer Fläche derselben in (Oberflächen-) Berührung mit einer ein Muster tragenden Oberfläche einer Frägestanze und bei dem eine ebenfalls einen Anteil des Werkstückes ausmachende hinterliegende Schicht mit einer gegenüberliegenden Fläche der Oberflächenschicht in Berührung gebracht werden und bei dem das Werkstück gegen die Stanze gepreßt wird, um ein der Prägestanze entsprechendes Muster auf der Fläche der Oberflächenschicht zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet. daß für die hinterliegende Schicht in der Wärme verformbares Material verwendet wird und für die Oberflächenschicht nicht-wärmeverformbares (wie definiert), jedoch für Verformung durch Einpressen des Prägemusters ausreichend flexibles Material verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm hat.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 0,2 und 0,5 mm hat.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus nicht-wärmeverformbarem Material, die die Oberflächenschicht bildet, zunächst in Oberflächenkontakt mit der Prägestanze gebracht wird, daß dann eine Schicht aus in der Wärme verformbarem Material, die eine erste hinterliegende Schicht bildet, auf die Oberflächenschicht aufgebracht wird und daß dann eine weitere Materialschicht, die eine zweite hinterliegende Schicht bildet, auf die erste hinterliegende Schicht aufgebracht wird, und
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    zwar bevor Wärme und Druck angewendet werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste hinterliegende Schicht sich über die gesamte (der Prägestanze) gegenüberliegende Fläche der Oberflächenschicht erstreckt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite hinterliegende Schicht aus Leder besteht.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus Leder besteht.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stück Leder gespalten wird und daß die erhaltenen Teilstücke für die Oberflächenschicht und für die zweite hinterliegende Schicht verwendet werden.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klebstoffschicht zwischen der Oberf lächentächicht und der Schicht aus in der Wärme verformbarem Material eingefügt wird, wobei mittels des Klebstoffes bei Anwendung von Wärme und Druck, wie angegeben, die Schichten miteinander verbunden werden.
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