DE3607647C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaschieren eines Formteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Formteile im hier angesprochenen Sinne sind räumlich verformte Teile, wie sie beispielsweise aus Holzfasermatten, gefüllten oder verstärkten Kunststoffen oder ähnlichen flächigen oder auch rieselfähigen Ausgangsmaterialien hergestellt werden und beispielsweise zur Innenverkleidung von Automobilen in großem Umfang eingesetzt werden. Die hier vorzugsweise interessierenden Kaschierwerkstoffe sind Gewebe, Gewirke, Filze, Vliese, Teppichmaterialien, aber auch andere oberflächenveredelnde, luftdurchlässige Materialien. Formteile der beschriebenen Art werden häufig mit dekorativen Oberflächen dadurch versehen, daß sie mit Kunststoffolien, schaumstoffhinterlegten Folien oder auch mit den vorstehend genannten Geweben, Gewirken, Filzen, Vliesen und Teppichen einseitig überzogen, d. h. kaschiert werden. Soweit es sich bei den Kaschierungen um luftundurchlässige, etwa thermoplastisch verformbare Werkstoffe handelt, werden diese unter Wärmebeaufschlagung mit Unterdruck auf das Formteil als dessen Trägerteil aufgesaugt und mit ihm verklebt. Diese bekannte Verfahrensweise ist als Vakuum-Kaschieren bekannt. Für luftdurchlässige Kaschierwerkstoffe verbietet sich das bekannte Vakuum-Kaschieren. Hierfür ist es bekannt, das Formteil auf seiner Rückseite durch eine Stützform zu arretieren und den Kaschierwerkstoff mit Hilfe eines konturangepaßten Hilfsstempel auf das mit Kleber beschichtete Formteil aufzupressen, wobei die Parameter Druck, Temperatur, Klebstoffmenge und Klebeviskosität sehr genau aufeinander abgestimmt werden müssen. Dadurch bedingt, lassen sich die luftdurchlässigen Kaschierwerkstoffe schlechter verarbeiten und insbesondere auch schwerer verformen, also der Formteiloberfläche anpassen, als beispielsweise luftundurchlässige, streckverformbare Thermoplastfolien. Als Konsequenz sind für Gewebe und dergleichen nicht nur verhältnismäßig große Formkräfte notwendig, nach dem Kaschiervorgang verbleiben in dem Gewebe noch erhebliche Zugspannungen, die z. B. zum teilweisen Abheben der Kaschierung von der Formteiloberfläche führen, insbesondere dort, wo Innendecken gebildet sind, in denen die Eigenspannung dieses Kaschierwerkstoffs besonders groß ist. Häufiger Ausschuß schien daher bis heute unvermeidbar. Ein weiterer Nachteil der letztgenannten Verfahrensweise ergibt sich daraus, daß das Einformen der Kaschierwerkstoffe zwischen Hilfsstempel und dem mit Kleber versehenen Formteil zu erheblichen Relativbewegungen zwischen Kaschierwerkstoff und Formteil führt. In Folge der Kleberbeschichtung liegen zwischen den Schichten sehr hohe Reibungskräfte vor, die das Einformen der Kaschierwerkstoffe zusätzlich behindern und für weitere beachtliche Eigenspannungen an kritischen Stellen sorgen.

Schließlich besteht bei luftdurchlässigen Geweben auch bei noch so großer Sorgfalt stets die Gefahr, daß in Folge des Kaschierungsdruckes sogenannte "Kleberdurchschläge" auf der Sichtseite der Kaschierung auftreten, vor allem dann, wenn an kritischen Formteilbereichen zusätzlicher Kleber aufgetragen werden muß. Hierdurch wird zusätzlicher Ausschuß verursacht.

Ein bekanntes Verfahren der eingangs genannten Art bezieht sich auf ein Fertigungsverfahren für kaschierte Formteile aus glasfaserverstärktem Polyester, oder auch Polyestermaterialien mit anderen Faserverstärkungen, die mit einer Thermoplastfolie zu kaschieren sind, welche von Haus aus luftundurchlässig und ohne Wärmebeaufschlagung selbsttragend ist (US-PS 27 97 179). Das bekannte Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß die in fester Flächenkonfiguration vorliegende Thermoplastscheibe oder -folie, in erweichter Form zwischen Ober- und Unterwerkzeug der Presse vorgeformt wird, wobei auf der Rückseite des Thermoplastmaterials Kurzfasern als Zwischenschicht mit eingepreßt werden. In einem hiervon getrennten Verfahrensablauf wird das Unterwerkzeug der Presse mit Glasfasern beschichtet unter Zugabe des mit einem Härter und einem Beschleuniger versehenen pastenförmigen Polyesters. Anschließend wird das Preßwerkzeug geschlossen, wodurch die Polyesterpaste, in das Glasfasermaterial eindringend, verteilt wird, so daß nach dem Aushärten ein fertiges Preßteil vorliegt. Das Auspressen von Fasermaterial auf die Rückseite der späteren Kaschierfolie während des Ausformens dieser Schicht, dient der Haftvermittlung zwischen dem späteren Polyesterformteil und der Kaschierschicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kaschieren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem der Kaschierwerkstoff mit verminderter Eigenspannung im aufkaschierten Zustand und verbesserten Reibungsbedingungen während des Kaschiervorganges der Geometrie der Formteile angepaßt und aufkaschiert werden kann, wobei insbesondere an von Hause aus schwer für räumliche Oberflächenkaschierungen geeignete Materialien gedacht ist.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 5 geben vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens an. Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 6 gelöst, die Ansprüche 7 bis 14 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtungen auf.

Dadurch, daß zunächst der Kaschierwerkstoff getrennt vom Formteil vorgeformt und wenigstens in etwa in einem dem Oberflächenverlauf des Formteils entsprechenden Konturverlauf gebracht und so fixiert wird, ist es möglich, den Kaschierwerkstoff mit erheblich verminderter Eigenspannung auf die Oberfläche des Formteils zu übertragen und den eigentlichen Kaschiervorgang praktisch ohne auftretende Reibung zwischen den dauerhaft zu verbindenden, einander anliegenden Oberflächen durchzuführen.

Das Formteil dient nicht mehr, wie bei der bisher bekannten Kaschierung, als formgebende Fläche für den Kaschierwerkstoff, da dieser bereits vor dem eigentlichen Kaschiervorgang in eben diese Oberflächenform gebracht und in dieser fixiert worden ist. Für die sogenannte Vakuum- Kaschierung ist die Beschichtung beispielsweise einer Gewebekaschierung mit einem gasundurchlässigen Folienüberzug besonders vorteilhaft, zumal dieser auf der formgebenden Oberfläche der Matrize durch Beaufschlagung mit Unterdruck für eine genau definiert vorgebbare Zeit gehalten werden kann. Es ist andererseits jedoch auch denkbar und besonders vorteilhaft, anstelle der rückseitigen Folienbeschichtung eines ansonsten gasdurchlässigen Kaschierwerkstoffes den Kaschierwerkstoff selbst mit einem Zusatz zu versehen, der während der Vorformung der Kaschierung aushärtet, so daß gewissermaßen ein selbständig tragfähiges, räumlich verformtes Kaschierwerkstoffgebilde entsteht, welches dann in Deckungsgleichheit mit dem Formteil gebracht werden kann, welches entlang einer seiner Oberflächen hiermit zu kaschieren ist. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise die Mitverwendung eines thermoplastischen - und/oder duroplastischen Fadens bei der Herstellung eines Kaschierungsgewebes oder auch die Einbringung solcher Fäden, aber auch pulverförmiger entsprechender Komponenten in ein Faservlies, welches die Oberflächenkaschierung eines Formteils bilden soll. Wesentlich ist somit stets die Schaffung von Bedingungen, welche es ermöglichen, den Kaschierwerkstoff getrennt von dem eigentlichen Formteil so auszuformen, daß dessen Konturierung der Oberflächenkontur des Formteils zumindest in etwa entspricht und die nachfolgende wie auch immer geartete Fixierung der vorgeformten Kaschierungsschicht in dieser Kontur bis zur festen und dauerhaften Verbindung der Kaschierungsschicht mit dem eigentlich tragenden Formteil. Erst durch diese Verfahrensmerkmale werden die bisher kaum durch noch so vorteilhafte Kleber zu kompensierenden Spannungen zwischen insbesondere Gewebekaschierungsschichten und der Formteiloberfläche von vornherein vermieden, so daß auch an den Klebeverbund zwischen der Oberflächenkaschierung und dem Formteil geringere Anforderungen gestellt werden können und damit die Gefahr der sogenannten "Kleberdurchbrüche" ausgeschlossen oder zumindest auf ein Minimum reduziert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das Gewebe rückseitig mit einer luftundurchlässigen Folie fest verbunden wird, werden die genannten Kleberdurchschläge durch das Gewebe beim Kaschieren wegen der undurchlässigen Folienschicht mit Sicherheit verhindert. Darüber hinaus erhält man auf diese Weise die Möglichkeit, das folienbeschichtete Gewebe mit Hilfe von Unterdruck in einer vorgewählten Position für eine genau definierbare Zeit festzuhalten. Ein zusätzlicher Vorteil kann darin gesehen werden, daß die Folie bei geeigneter Wahl ihrer Werkstoffkennwerte, wie dem Härtegrad und dem Elastizitätsmodul als "Spannungsausgleichsschicht" zwischen Gewebe und Formteil wirkt, wodurch die Belastung der Klebefuge vor allem in kritischen Bereichen in der vorstehend genannten Weise vermindert wird. Wenn das derart luftdicht versiegelte Gewebe mit Hilfe einer Patrize in eine Matrize eingeformt wird, deren Konturfläche wenigstens teilweise der Kontur der Ansichtsseite der späteren Kaschierung entspricht, so ergibt sich der Vorteil, daß nur die Reibung zwischen der in der Regel metallischen Matrize und dem Gewebe zu überwinden ist, die wesentlich kleiner ist als ansonsten gegebene Reibung zwischen einem nicht vorgeformten, also flächigen Gewebe und dem kleberbeschichteten Formteil bei dem Kaschierverfahren nach dem Stand der Technik. Die Neigung des Gewebes, beim Einformen Falten zu bilden, kann vorteilhaft dadurch vermieden werden, daß das folienbeschichtete Gewebe bzw. eine solche Kaschierungsschicht, die einen Zusatz enthält, der bei der Ausformung der Kaschierung eine Formstabilität ermöglicht, durch einen Spannrahmen mit regelbarer Haltekraft umlaufend am Matrizenrand oder anderswo am Kaschierwerkzeug gehalten wird. Der Spannrahmen wirkt dabei als eine Art "Niederhalter", die Regelbarkeit der Niederhalterkraft gestattet es, die beim Einformen auftretenden Zugspannungen im Kaschierwerkstoff so niedrig wie nötig zu halten. Der Spannrahmen ist ein einheitliches, umlaufendes Gebilde, oder es kann auch zweckmäßig sein, den umlaufenden Spannrahmen in Einzelsegmente zu unterteilen, deren Druckkräfte jeweils gesondert regelbar sein können. Der Kaschierwerkstoff wird nach dem Einformen in die Matrize durch Unterdruck sicher in seiner eingeformten Position fixiert, bis der Kaschiervorgang abgeschlossen ist. Ein derartiges Vorgehen wird durch die rückseitig aufgebrachte luftundurchlässige Folie möglich. Je nach Art des Kaschiermaterials kann es dabei zweckmäßig sein, die Druckkraft des umlaufenden Spannrahmens zu erhöhen, um hierdurch für eine zusätzliche umlaufende Abdichtung zu sorgen.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, daß das mit einem Haftvermittlungskleber beschichtete Formteil nach dem Entfernen der Patrize mit Hilfe eines gesonderten Hilfsstempels auf die Folienseite des in der Matrize fixierten, folienbeschichteten Gewebes gepreßt und dauerhaft verbunden wird.

Nach dem Herstellen der Haftung zwischen Formteil und vorgeformtem Kaschierwerkstoff wird das Kaschierungswerkzeug geöffnet und das kaschierte Formteil entnommen. Randbeschnitt des Kaschierwerkstoffes und gegebenenfalls das Umkleben (Umbugen) der Formteilränder kann danach in üblicher Weise vorgenommen werden.

Das beschriebene Verfahren kann dadurch weiter verbessert werden, daß wenigstens teilflächig temperierbare Kaschierungswerkzeuge verwendet werden. Vor allem dann, wenn die Kaschierwerkstoffe ganz oder teilweise aus thermoplastisch verformbaren Fäden oder Fasern bestehen, läßt sich ein zusätzlicher Abau der durch das Einformen der gedoppelten Gewebe entstandenen Zugspannungen erreichen. Dies gilt vor allem auch für die aufgebrachte luftundurchlässige Folie, wenn sie thermoplastisch verformbar ist. In der Regel wird man die gesamte Matrize und/oder die Patrize zu diesem Zweck erwärmen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Erwärmung nur auf die besonders kritischen Zonen der späteren Kaschierung zu beschränken. Eine Kühlung der Kaschierungswerkzeuge wird in der Regel nicht zweckmäßig sein, ist jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren dann vorteilhaft, wenn thermoplastisch verformbare Kaschierungswerkstoffe formstabilisiert werden sollen.

Die Wirkung temperierbarer Kaschierwerkzeuge kann dadurch zusätzlich unterstützt werden, daß der Kaschierwerkstoff vor dem Einformen erwärmt wird. Auch diese Maßnahme ist vor allem dann zweckmäßig, wenn beispielsweise ein Gewebe als Kaschierung ganz oder teilweise aus thermoplastisch verformbarem Material besteht.

Die luftundurchlässige Folie kann mit der Rückseite des Kaschierungsgewebes mit allen geeigneten Klebern verbunden werden, besonders günstig ist es jedoch, wenn die feste Verbindung zwischen Gewebe und Folie mit Hilfe vernetzbarer, in der Wärme nicht erweichender Kleber erfolgt. Ein unerwünschtes Ablösen beispielsweise des Gewebes von der Folie durch erhöhte Temperaturen im Innenraum von Kraftfahrzeugen bei intensiver Sonneneinstrahlung wird hierdurch sicher vermieden.

Die rückseitig auf das Kaschierungsgewebe aufgebrachte Folie gestattet es, daß die Folienseite des Gewebes mit Haftvermittlungsklebern versehen werden kann, die sich ohne Rücksicht auf die Eigenschaften des Gewebes aussuchen lassen. Diese Beschichtung kann zusätzlich zur Beschichtung der Formteiloberfläche vorgenommen werden, es ist jedoch auch möglich, nur die Folienseite der Kaschiergewebe zu beschichten. Durch die Verwendung vorbeschichteter Kaschierwerkstoffe läßt sich der Produktionsprozeß vereinfachen und verbilligen, vor allem dann, wenn eine Automatisierung des vorliegenden Verfahrens angestrebt wird.

Die Wärmebeständigkeit des kaschierten Formteiles kann zusätzlich dadurch verbessert werden, daß der Haftvermittlungskleber auf Formteil und/oder Kaschierwerkstoff ein vernetzender, in der Wärme nicht erweichender Kleber ist. Enthalten dabei die Folien- und Formteilbeschichtung je eine Komponente eines 2-Komponentenklebers gesondert, so läßt sich eine für die Automatisierung des Verfahrens günstige Vorbeschichtung erreichen, die lagerzeitbeständig ist.

Die Formanpassung des Kaschierwerkstoffes an die Formteilgeometrie läßt sich zusätzlich dadurch verbessern, daß thermoplastisch verformbare Folien und/oder Gewebe verwendet werden, so daß durch Vorwärmen des Kaschierwerkstoffes und durch Temperierung der Kaschierungswerkzeuge Zugspannungen abgebaut werden.

In zunehmendem Maße wird von kaschierten Formteilen eine gewisse "Griffigkeit" ihrer Oberflächen verlangt, d. h. die Formteile sollen ganz- oder teilflächig eine Art Polstereffekt aufweisen. Beim Stand der Technik wird dies dadurch erreicht, daß mit schaumstoffhinterlegten Folien kaschiert wird. Beim vorliegenden Verfahren kann dieser Gesichtspunkt dadurch berücksichtigt werden, daß zwischen Gewebe und aufgedoppelter Folie ganz- oder teilflächig eine Schaumstoffschicht angeordnet wird. Der gegenwärtige Stand der Technik bietet hierfür sowohl bezüglich der Werkstoffe als auch bezüglich der Verbindungsverfahren ausreichende Realisierungsmöglichkeiten. In zunehmenden Maße werden an ein und demselben Formteil unterschiedliche "Griffigkeiten", d. h. unterschiedliche Schaumstoffdicken gewünscht. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß als zwischen Gewebe und Folie angeordnete Schaumstoffschicht ein Polyurethan-Schaum verwendet wird, der bei hohen Temperaturen irreversibel komprimierbar ist und daß die Kaschierung bestehend aus den Schichten: Gewebe, Schaum, Folie vor dem Einformen in die Matrize auf die Temperatur erwärmt wird, bei der der Schaum irreversibel komprimierbar ist, daß weiterhin die Matrize und die Patrize so ausgebildet sind, daß der Schaumstoffschicht örtliche Unterschiede im Kompressionsgrad aufgeprägt werden. Das folienbeschichtete Gewebe wird nach dem Einformen in die Matrize mit Hilfe von Matrize und/oder Patrize abgekühlt und erst dann die Vakuum-Fixierung vorgenommen. Die Haftvermittlung zwischen Formteil und Folie erfolgt bei Temperaturen, die niedriger sind, als die Temperatur, bei der die Schaumstoffschicht der Kaschierung irreversibel komprimierbar ist. Da die Formanpassung des Gewebes von der Matrize und der Patrize gesondert vorgenommen wird, bereitet es keinerlei Schwierigkeiten, dem Schaum örtliche Unterschiede im Kompressionsgrad aufzuprägen. Mit gekühlten Werkzeugen ist es dabei möglich, diese Kompressionsunterschiede so zu stabilisieren, daß sie beim Aufkaschieren auf das Formteil erhalten bleiben. Als Schaumwerkstoffe kommen vor allem Polyurethan-Schäume in Frage, die bei Temperaturen von 180° C und mehr bedingt thermoplastisch verformbar werden, während sie bis zu diesem Temperaturbereich duroplastische Eigenschaften aufweisen. Die Verwendung von Matrize und Patrize ermöglichen somit in idealer Weise eine weitgehend freie Gestaltung der Sichtseite der Kaschierung. Erfolgt die Kaschierung in diesem Falle mit wärmehärtenden Klebern, so muß deren Härtungstemperatur niedriger liegen, als die Erweichungstemperatur der Schaumstoffschicht, da sonst die aufgeprägten Kompressionsunterschiede wieder weitgehend rückgängig gemacht würden.

Werden Gewebekaschierungen mit Schaumstoffzwischenlage verwendet, so kann das Rückstellvermögen der Schaumstoffe dazu ausgenutzt werden, daß nach dem Lösen der Vakuum-Fixierung Formschluß zu einem anderen Formteil und/oder zu einer beispielsweise in Art, Farbe oder Struktur andersartigen Kaschierung hergestellt wird. Dies kann zum Beispiel dann vorteilhaft sein, wenn das Gesamtformteil aus mehreren zusammenmontierbaren Teilstücken besteht, die ggf. auch noch andersartig kaschiert sind. Das Rückstellvermögen des Schaumes garantiert hier einen sauberen Formschluß der Verbindungsstellen und einen guten optischen Übergang.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den weiteren Vorteil, daß der Zugspannungszustand der Gewebekaschierung noch weiter vermindert werden kann, und zwar dadurch, daß beim Einformen in die Matrize in zumindest einem seiner vertieften Bereiche das Gewebe tiefer ausgeformt wird, als es der späteren Sichtkontur entspricht, und daß der Unterdruck der sich anschließenden Vakuum-Fixierung so gewählt wird, daß der tiefer ausgeformte Bereich kontrolliert zurückfedert.

Die Wirkungsweise dieser Maßnahme ist folgende: Die in der Matrize vorhandenen vertieften Bereiche entsprechen an der Sichtseite des Formteiles erhabenen Stellen, die in der Matrize erhabenen Kanten oder Erhebungen sind an der Sichtseite des Formteiles die Bereiche, die konkav ausgebildet sind, in denen bei den bekannten Verfahrensweisen also die Gefahr des Abhebens der Kaschierung besteht. Vor allem hier muß die Zugspannung gemindert werden. Hier bietet das vorliegende Verfahren die Möglichkeit, zunächst die in der Matrize vertieften Stellen weiter auszuformen als notwendig, und dann anschließend die Zugspannungen durch kontrolliertes Zurückfedern abzubauen. Bei der anschließenden Kaschierung reichen die vorhandenen Restspannungen dann noch aus, um den Kaschierwerkstoff über die erhabenen Stellen des Formteiles soweit zu spannen, daß sie ohne den Gegendruck eines Werkzeuges durch den Haftvermittlungskleber aufkaschiert werden. Die gewünschte Größe des Zurückfederns - und damit der Restandruck beim Kaschieren selbst - läßt sich durch die Wahl des fixierenden Unterdruckes problemlos steuern.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vorgehens ist darin zu sehen, daß der Kaschierwerkstoff nach dem Einformen in der Matrize und nach der Vakuum-Fixierung umlaufend beschnitten werden kann. Insbesondere bei automatisiertem Verfahrensablauf ist dieses Vorgehen zweckmäßig, da der Randbeschnitt der Kaschierung sehr viel aufwendiger ist, wenn die Kaschierung bereits abgeschlossen ist.

Die Matrize ermöglicht es weiterhin, daß für eine Teilkaschierung, bei der ein Beschnitt innerhalb der Formteilkontur notwendig ist, dieser Beschnitt nach dem Einformen in die Matrize und der Vakuum-Fixierung erfolgt, wobei die Matrize als Schneidunterlage benutzt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus mindestens einer Matrize, deren Konturfläche wenigstens teilweise der Kontur der Ansichtsseite der späteren Kaschierung entspricht, einer Patrize und einem Hilfsstempel, wobei Patrize und Hilfsstempel in aufeinanderfolgenden Arbeitshüben mit der Matrize in Eingriff bringbar sind. Der Matrize ist ein umlaufender Spannrahmen zugeordnet, der auf das Kaschierungsgewebe eine regelbare Andruckkraft ausübt. Die Matrize weist mindestens eine Bohrung und/oder andere Hilfsmittel auf, mit denen der Raum zwischen Matrize, Kontur und Kaschierungsgewebe evakuiert werden kann.

Sind Patrize und/oder Matrize wenigstens in Teilbereichen kühl- oder heizbar ausgebildet, so lassen sich im Falle der Kühlung in der Wärme komprimierbare Schäume optimal verarbeiten, im Falle der Heizung wird bei Gewebekaschierungen, die ganz oder teilweise aus thermoplastisch verformbaren Werkstoffen bestehen, die Formgebung erleichtert und der Spannungszustand nach dem Formen verbessert.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, vor allem für automatisierte Vorrichtungen, besteht darin, daß die Matrize ein umlaufendes Beschnittmesser und eine diesem zugeordnete Schneidleiste enthält. Mit dieser Maßnahme wird ein kaschiertes Formteil erhalten, dessen Kaschierung umlaufend fertig beschnitten ist, und das ohne aufwendige Handhabung direkt der nächsten Verarbeitungsstation, z. B. für das Umbugen, zugeführt werden kann.

Werden teilflächige Kaschierungen gewünscht, so kann die Patrize mindestens ein Beschnittmesser enthalten, dessen Schneide eine innerhalb der Kontur der Matrize liegende Teilfläche umrandet, wobei dem Beschnittmesser in der Matrize eine Schneidleiste zugeordnet ist. Das Beschnittmesser ist zunächst in der Patrize versenkt, so daß es den Ausformungsvorgang in die Matrize nicht behindert. Nach dem Abschluß der Ausformung kann das Messer in Schneidposition ausgefahren werden. Es ist aber auch möglich, die Betätigung des Messers mit der Bewegung der Patrize federnd zu koppeln. Die Hilfsmittel für die Vakuum-Fixierung der Gewebekaschierung müssen so angeordnet sein, daß der Bereich der beschnittenen Teilkaschierung nach dem Beschnitt durch Unterdruck fixiert bleibt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Matrize zwei Platten zugeordnet sind, zwischen denen die die Kontur enthaltende Matrize federnd geführt wird, und zwar mit Hilfe von Führungsstollen und Federn, wobei das umlaufende Beschnittmesser an der unteren Platte und der Spannrahmen mit der Schneidleiste an der oberen Platte befestigt ist. Die obere Platte ist mit einem Durchbruch versehen, der bei den jeweiligen Arbeitshüben der Patrize und des Hilfsstempels durchgriffen wird. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die regelbare Druckausübung des Spannrahmens, dessen Wiederlager der Rand der Matrize ist, durch die einstellbare Vorspannung der genannten Federn vorgegeben. Ist die Ausformung der Gewebekaschierung beendet, so wird die Matrize nach unten gegen den Anschlag gepreßt. Dabei verstärkt sich einmal der Druck des Spannrahmens zur verbesserten Abdichtung des fixierenden Unterdruckes, zum anderen wird das umlaufende Schneidmesser gegen die Schneidleisten gepreßt und besorgt den Randbeschnitt im gleichen Arbeitshub.

Die vorstehend beschriebenen Werkzeuge können vorteilhaft als Quertransport-Werkzeuge zum Einbau in eine Presse ausgebildet sein. Da Pressen, deren Arbeitstische hinreichende Größen aufweisen, in der Regel Preßkräfte vorgeben, die größer sind, als die zum Kaschieren benötigten, ist es vorteilhaft, wenn die beschriebene Vorrichtung die Antriebselemente für die Arbeitshübe in Form von hydraulischen und/oder pneumatischen Zylindern integriert enthält. Auf diese Weise werden unabhängige Fertigungseinheiten möglich, die den jeweiligen Fertigungsbesonderheiten optimal angepaßt werden können. Derartige Anpassungen können zum Beispiel dadurch erfolgen, daß die Matrize ortsfest ist und Patrize und Hilfsstempel jeweils zur Matrize hin verfahrbar sind. Es ist jedoch auch möglich, daß die Matrize verfahrbar ausgebildet ist, während Patrize und Hilfsstempel ortsfest bleiben. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung, wenn die Vorrichtung zwei Matrizen besitzt, von denen jeweils das eine mit gedoppeltem Gewebe beschickt wird, während im anderen zeitgleich kaschiert wird. In diesem Falle lassen sich Patrize und Hilfsstempel zu einer Einheit koppeln, die gemeinsam verfahren wird, während die beiden Matrizen beispielsweise mit Hilfe eines Drehtisches von der Patrize zum Hilfsstempel transportiert werden. Eine derartige Anordnung, bei der mit jedem Stempelhub ein fertig kaschiertes Teil entsteht, hat die doppelte Fertigungsgeschwindigkeit einer Vorrichtung mit nur einer Matrize, benötigt aber nur eine Patrize und einen Hilfsstempel.

Die Beschichtung des Gewebes mit luftundurchlässiger Folie, ggf. mit einer Schaumstoffzwischenlage, wird in der Regel in gesonderten Fertigungsstationen durchgeführt, vor allem deswegen, weil die Durchlaufkapazität für diesen Arbeitsvorgang größer ist, als die Durchlaufkapazität durch ein Kaschierwerkzeug. Je nach Art des gewählten Aufdoppelungsklebers und/oder der gewählten Aufdoppelungsmethode kann es jedoch zweckmäßig sein, die Kaschiervorrichtung direkt mit der Beschichtungsstation für das Gewebe zu koppeln und zu einer Fertigungseinheit zusammenzufassen. In diesem Falle ist es zweckmäßig, zwischen die kontinuierlich arbeitende Folienbeschichtungsstation und die taktmäßig arbeitende Kaschiervorrichtung eine "Pufferschleife" einzufügen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens soll nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 7 erläutert werden.

Die in den Figuren schematisiert dargestellten Schnittzeichnungen beziehen sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens in nur beispielsweiser Wiedergabe.

Es zeigt

Fig. 1 eine Kaschiervorrichtung mit Patrize und Hilfsstempel unter Weglassung der zugehörigen Betätigungsmechanismen in der Ausgangsstellung des Verfahrensablaufes,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 in einem noch nicht ganz geschlossenem Zustand der Kaschierwerkzeuge,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 1 und 2 bei geschlossenen Werkzeugen und nach Beschnitt der Randbereiche des Kaschiermaterials,

Fig. 4 eine Darstellung der Matrize nach dem Entfernen der Patrize mit eingeformtem und fixiertem Kaschierwerkstoff,

Fig. 5 und 6 sind gleichfalls schematisierte Querschnittdarstellungen in Offen- und Schließstellung für die Demonstration des eigentlichen Kaschiervorganges und

Fig. 7 demonstriert die End- und Ausgangsstellung des Kaschiervorganges bei geöffneten Werkzeughälften.

Wie aus den schematischen Schnittdarstellungen erkennbar, stützt sich die sowohl zur Vorformung des Kaschiermaterials als auch für den eigentlichen Kaschiervorgang benötigte Matrize 3 auf einer Grundplatte, nämlich der unteren Platte 2 ab. Der von hieraus in Führungen 14 unter Zwischenschaltung von Federn 13 federnd gelagerten Matrize 3, die entsprechende Ausnehmungen für die Führungen 14 besitzt, ist außerdem eine obere Platte 1 zugeordnet, durch deren mittige Öffnung 7 eine Patrize 9 hindurchbewegbar ist. Durch die Bohrung 15 innerhalb der Matrize 3 läßt sich ein Unterdruck auf ein oberhalb der formgebenden Fläche der Matrize 3 anzuordnender Kaschierwerkstoff 8 ausüben. Unterhalb der Öffnung 7 durch die obere Platte 1 ist an dieser fluchtend hierzu ein Spannrahmen 4 angeordnet, wobei der obere Rand der Matrize 3 das Gegenlager zu dem um die Öffnung 7 umlaufenden Spannrahmen 4 bildet. Gleichfalls an der Unterseite der oberen Platte 1 und unmittelbar angrenzend an den Spannrahmen 4 ist eine Schneidleiste 5 angeordnet und auswechselbar an der Platte 1 fixiert. Die Schneidleiste 5 bildet das Gegenlager für ein zugehöriges Beschnittmesser 6, welches fest an einer Messerhalterung der unteren Platte 2 anmontiert ist. Die durch die Federn 13 und die Führungen 14 vorgegebene mögliche Relativbewegung in senkrechter Richtung zwischen der oberen Platte 1 und der unteren Platte 2 ermöglicht somit die in Eingriffbringung der Schneide des Beschnittmessers 6 mit der Schneidleiste 5. Die für die Relativbewegung erforderlichen Führungselemente sind in der groben, schematischen Schnittzeichnung nicht dargestellt. Es soll jedoch in diesem Zusammenhang Erwähnung finden, daß die beiden Platten 1, 2 in ihrer Endstellung verriegelbar sind, welches mittels mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Verriegelungsorgane möglich ist.

Oberhalb der oberen Platte 1 und fluchtend zu deren Öffnung 7 ist die Patrize 9 in Stellung gebracht, die in üblicher Weise an einer Trägeranordnung 16 mit dieser zusammen verschiebbar befestigt ist. Durch die Patrize 9 sind unmittelbar benachbart zu deren formgebender Oberfläche Bohrungen 10 hindurchgeführt, durch die regelbar Kühl- oder Heizmedien durchgegeben werden können.

Der Kaschierwerkstoff 8 überspannt in der Offenstellung des Formwerkzeuges gemäß Fig. 1 die Matrize 3 und wird hierbei von dem unterhalb der Öffnung 7 der oberen Platte 1 befestigten umlaufenden Spannrahmen 4 derart gehalten, daß Faltenbildungen vermieden werden, insbesondere auch während der Vorformung des Kaschierwerkstoffs 8 in die Matrize 3 hinein. Die Vorspannung des Kaschierwerkstoffs 8 zwischen dem Spannrahmen 4 der oberen Umfangsfläche der Matrize 3 wird durch die Spannung der Federn 13 bestimmt, wofür die beiden Platten 1 und 2 gegen diesen Federdruck aufeinander zubewegt und in einer gewünschten Endstellung verriegelt werden.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist die Patrize 9 durch die Öffnung 7 der oberen Platte 1 hindurch weitgehend mit seiner formgebenden Oberfläche in die dieser zumindest in etwa entsprechenden Oberfläche der Matrize 3 eingefahren worden, wobei der Spannrahmen 4 in seiner Funktion als Niederhalter den gemäß eingezeichneter Pfeilrichtung erforderlichen Nachzug des Kaschierwerkstoffs 8 in die Matrize 3 hinein ermöglicht. Der Kaschierwerkstoff 8 besteht hier aus einer Gewebeschicht, deren spätere sichtbare Oberfläche mit der formgebenden Oberfläche der Matrize 3 in Anlage gebracht wird, und einer darüber geschichteten Folie, die fest mit dieser verbunden beim Ausformvorgang der Kaschierung in Anlage mit der formgebenden Oberfläche der Patrize 9 gelangt. Die Endstellung des Formvorganges für den Kaschierwerkstoff 8 mittels der Patrize 9 ist in Fig. 3 wiedergegeben, die darüber hinaus zeigt, daß die dort gegen die Schneidleiste 5 offenen Beschnittmesser 6 den Randbeschnitt 8′ bereits abgeschnitten haben.

Unmittelbar mit Erreichen der in Fig. 3 gezeigten Endstellung für die Formung des Kaschierwerkstoffs 8 wird durch die Bohrung 15, von der eine Mehrzahl hier jedoch nicht dargestellter weiterer Parallelbohrungen durch die Matrize 3 hindurchgeführt sind, ein Unterdruck auf die Gewebeseite des Kaschierwerkstoffs 8 ausgeübt und dieses somit innerhalb der Matrize 3 in der vorgeformten Position fixiert. Der in den Zeichnungen nicht dargestellte, nachfolgende Hubvorgang der Patrize 9 verändert somit die Lage des vorgeformten Kaschierwerkstoffs 8 innerhalb der Matrize 3 nicht. Durch Steuerung der Unterdruckbeaufschlagung des ausgeformten Kaschiermaterials innerhalb der Matrize 3 wird ein gewolltes Zurückfedern zugelassen, beispielsweise die am tiefsten ausgeformten Bereiche des Kaschiermaterials federn mehr oder weniger zurück, so daß durch den Formvorgang entstandene mögliche Flächenspannungen vollständig ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Der auf diese Weise mögliche Abbau der Zugspannungen ist in Fig. 4 bis 6 durch die dort eingezeichneten entstandenen Hohlräume 17 zwischen dem Kaschierwerkstoff 8 und der inneren Oberfläche der Matrize 3 angedeutet. Nachdem die Patrize 9 für die Formung des Kaschierwerkstoffs 8 vollständig aus der Matrize 3 entfernt worden ist, tritt an deren Stelle ein Hilfsstempel 11, dessen formgebende Oberfläche ein Formteil 12 hält, wobei die Fixierung des Formteiles 12 durch Unterdruck gewährleistet ist. Mit dem Hilfsstempel 11 wird, wie die Fig. 5 bis 7 zeigen, der eigentliche Kaschiervorgang durchgeführt. Durch Niederfahren des Hilfsstempels 11 durch die Öffnung 7 der Platte 1 hindurch wird das Formteil 12 in unmittelbare Anlage mit dem wenigstens annähernd formidentischen vorgeformten Kaschierwerkstoff 8 gebracht, wobei die eingefahrene Endstellung des Hilfsstempels 11 durch Fig. 6 schematisch wiedergegeben ist. Das Formteil 12 ist entlang derjenigen Oberfläche, die mit der Folienbeschichtung der Gewebekaschierung in Anlage gelangt, kleberbeschichtet, und der durch den Hilfsstempel 11 über das Formteil 12 auf den Kaschierungsformling ausübbare Druck ist so steuerbar, daß eine dauerhafte, feste Verbindung zwischen der genannten Schichtanordnung sichergestellt wird. Wie aus der schematischen Darstellung ersichtlich, wird in den meisten Formteilbereichen der für die Verklebung notwendige Gegendruck durch die Matrize 3 aufgebracht, während dort, wo zunächst überzogene Ausformbereiche geschaffen worden sind, um Spannungen innerhalb des Gewebes oder dergleichen auf ein nicht interessierendes Minimum zu reduzieren, die dem vorgeformten Kaschierwerkstoff 8 innewohnende Festigkeit für den Klebekontakt ausreicht. Nachdem eine ausreichend dauerhafte Verbindung zwischen dem tragenden Formteil 12 und dem in der Matrize 3 vorgeformten Kaschierwerkstoff 8 hergestellt worden ist, wird der über die Bohrung 15 aufgebrachte Unterdruck aufgehoben und damit auch die Fixierung auf der formgebenden Fläche der Matrize 3. Nach Anheben des Hilfsstempels 11 und damit Öffnen der Werkzeugform (Fig. 7), kann das oberflächenkaschierte Formteil 12 entnommen werden und der Hilfsstempel 11 aus der zu der Matrize 3 fluchtenden Anordnung ausgefahren und erneut durch die Patrize 9 ersetzt werden, woraufhin ein neuer Arbeitszyklus, beginnnend mit der Vorformung des Kaschierwerkstoffes 8, eingeleitet werden kann.

Der sich dann anschließende Verfahrensschritt des Umbugens des aus Fig. 7 ersichtlichen Überstandes des Kaschierwerkstoffs 8 über die Umfangskante des Formteiles 12 hinaus schließt die Bearbeitung des Formteils 12 ab.

Claims (14)

1. Verfahren zum Kaschieren eines beispielsweise aus einer Holzfasermatte hergestellten, räumliche Oberflächenkonturen aufweisenden Formteils, z. B. Automobil- Innenverkleidungen, mit einem Kaschierwerkstoff, bei dem zunächst der Kaschierwerkstoff getrennt vom Formteil in einem wenigstens teilweise die Oberflächenkontur des Formteils aufweisenden Kaschierwerkzeug vorgeformt wird, bei dem anschließend die erhaltene Formgebung des luftdichten Kaschierwerktoffes fixiert wird, und bei dem daraufhin das Formteil und der vorgeformte Kaschierwerkstoff deckungsgleich zusammengefügt und dauerhaft miteinander innerhalb eines eine Matrize und eine Patrize aufweisenden druckübertragenden Kaschierwerkzeuges verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kaschierwerkstoff ein luftdurchlässiges Material verwendet wird, das auf seiner dem Formteil zugewandten Rückseite vor dem Kaschieren luftundurchlässig beschichtet wird, daß das Vorformen des Kaschierwerkstoffes in die vertieften Bereiche der Matrize tiefer erfolgt, als es der späteren Sichtkontur des kaschierten Formteils entspricht, wobei der Kaschierwerkstoff nach dem Vorformen im wesentlichen auf die Tiefe der Kontur des Formteils zurückfedert, und daß das Fixieren des Kaschierwerkstoffes beim Kaschieren mittels eines Unterdruckes erfolgt, der das Zurückfedern der übertieften Bereiche des Kaschierwerkstoffes zuläßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten des Kaschierwerkstoffes mittels einer Folie erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden des Kaschierwerkstoffes mit der Folie mittels eines vernetzbaren, duroplastischen Klebstoffes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vorformen dem Kaschierwerkstoff als konturfixierende Komponente ein thermisch und/oder chemisch verfestigbarer Zusatzstoff zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kaschierwerkstoff und der Folie ganz- oder teilflächig eine Schaumstoffschicht angeordnet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Matrize und mit einer Patrize, deren Formkontur wenigstens teilweise der Oberflächenkontur des Formteils entspricht, gekennzeichnet durch einen Hilfsstempel (11), wobei der Hilfsstempel (11) und die Partrize (9) in aufeinanderfolgenden Arbeitshüben mit der Matrize (3) in Eingriff bringbar sind, durch einen den Kaschierwerkstoff (8) mit regelbarer Andruckkraft haltenden Spannrahmen (4) und durch mindestens eine in der Matrize (3) angeordnete Bohrung (15) zum Aufbringen des Unterdruckes.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (9) mindestens mit einem Beschnittmesser (6) zusammenwirkt, dessen Schneide eine innerhalb der Kontur der Matrize (3) liegende Teilfläche umrandet, wobei dem Beschnittmesser (6) in der Matrize (3) eine Schneideleiste (5) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrize (3) zwei Platten (1, 2) zugeordnet sind, zwischen denen die die Kontur enthaltende Matrize (3) federnd geführt ist, wobei das umlaufende Beschittmesser (6) an der unteren Platte (2) und der Spannrahmen (4) mit der Schneidleiste (5) an der oberen Platte (1) befestigt ist, und daß die obere Platte (1) eine Öffnung (7) hat, die bei den jeweiligen Arbeitshüben abwechselnd von der Patrize (9) und dem Hilfsstempel (11) durchgriffen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (9) und der Hilfsstempel (11) als Querstransport-Werkzeuge zum Einbau in eine Presse ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebselemente für die Arbeitshübe der Patrize (9) und des Hilfsstempels (11) in Form von hydraulischen und/oder pneumatischen Zylindern integriert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 2) und die Matrize (3) ortsfest angeordnet sind, und die Patrize (9) und der Hilfsstempel (11) jeweils zur Matrize (3) hin verfahrbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 2) verfahrbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (9) und/oder die Matrize (3) wenigstens in Teilbereichen kühl- oder heizbar ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Matrizen (3) mit zugeordneten Platten (1, 2) besitzt, von denen jeweils alternierend die eine mit dem Kaschierwerkstoff (8) beschickt wird, während im anderen zeitgleich kaschiert wird.