DE3785751T2

DE3785751T2 - Laminierung von gewebe auf konkaver unterlage.

Info

Publication number: DE3785751T2
Application number: DE8787906001T
Authority: DE
Inventors: George Elliott; Fred Simmons
Original assignee: Astechnologies Inc
Current assignee: Astechnologies Inc
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2007-09-01
Also published as: ES2005303A6; MX169235B; EP0282535B1; DE3785751D1; EP0282535A4; AU7916187A; WO1988001935A1; AU611396B2; EP0282535A1; CA1341058C

Description

Technischer Bereich

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laminieren von Gewebe auf eine konkave, feste Unterlage. Inbesonders richtet sie sich auf ein Laminationsverfahren, das einen thermisch aktivierten Kleber verwendet, was eine bessere Verbindung in den konkaven Bereichen ergibt.

Technischer Hintergrund

Es gibt eine Vielfalt von Umständen, bei denen eine Lamination eines Gewebes auf eine feste, konkave Unterlage gewünscht ist. Ein Beispiel sind Dachverkleidungen für Autos. Diese sind oft aus konkaven Schalen aus Glasfasern, Wellpappenaufbauten, festen Schäumen aufgebaut, wobei derartige Schäume aus Polystyrol hergestellt sind, auf die ein Gewebe mit einem Weichschaumrücken auf laminiert ist. Siehe z.B. die U.S. Patente Nr. 4,119,749 für Roth und andere, Nr, 4,077,821 für Doerfling, und Nr. 3,252,732 für Squier. U.S.- Patent Nr. 4,119,749 beschreibt ein Verfahren, das sowohl den Schritt der lmprägnierung der glatten Oberfläche einer Wellkartonschicht mit einer glatten Oberfläche und auch einer Oberflächenschicht aus Kraftpappe oder anderem starken Papier, als auch einer Oberflächenschicht geschäumten Materials mit Polyurethanelastomer oder ähnlichem aufweist. Dem folgen jetzt nacheinander die Schritte der Verklebung der beschichteten Oberfläche der Pappschicht auf die Kannelierung der Wellkartonschicht, die Verklebung der unbeschichteten Oberfläche der Schaummaterialschicht auf die beschichtete Oberfläche der Wellkartonschicht, und die Verklebung der Abdeckmaterialschicht oder des Gewebes auf die beschichtete Oberfläche der Schaummaterialschicht. Dann wird die so erhaltene Verbundstruktur umgedreht und in ein Formwerkzeug eingelegt, in der durch das Schließen der Formwerkzeugabdeckung die Verdichtung der Verkleidung, zusammen mit der Formgebung und der Polymerisation des darin befindlichen Elastomers erfolgt. Ein häufiges Problem mit solchen Teilen besteht darin, daß eine Ablösung (Delamination) in den konkaven Bereichen erfolgt. Bei der Ausführung der Lamination wird das Gewebe durch ein Positivformwerkzeug oder Formteil in die konkaven Bereiche gezwungen, wobei etwas Zugspannung im Gewebe aufgebaut wird. Das Gewebe übt dann gegenüber dem Laminationskleber ein Zugspannung aus, nachdem das Formwerkzeug zurückgezogen ist. Oft wird sich dann der Schaum von der Unterlage ablösen. Dieses wird Brückenbildung genannt. Es kann unmittelbar nach dem Zurückziehen des Formwerkzeugs auftreten, oder es kann Tage, Wochen oder Monate später auftreten. Es bewirkt eine deutliche Verschlechterung im Aussehen des Produkts. Es ist eine allgemein übliche Praxis dieses Problem durch die Verwendung hoch dehnbarer Gewebe zu lösen, die weniger Zugspannung auf den Kleber ausüben, die aber im allgemeinen teuerer sind als weniger elastische Gewebe. Aber selbst dann tritt manchmal eine Ablösung auf.

Offenbarung der Erfindung

Das Verfahren dieser Erfindung laminiert Gewebe auf eine Unterlage, wobei wenig oder keine Zugspannung in dem Gewebe entsteht, und demzufolge eine wesentlich reduzierte Wahrscheinlichkeit der Brückenbildung sogar dann auftritt, wenn ein nicht elastisches Gewebe verwendet wird. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
a) Beschichten der Geweberückseite mit einem Wärmeaktivierbaren Kleber;
b) Aufbringen des Gewebes gegen die konkave Seite der Unterlage, mit der Kleberseite zur Unterlage hin;
c) Vorheizen eines Positivformwerkzeugs mit einer komplementären Form zu der der konkaven Unterlage, wobei das Formwerkzeug im wesentlichen über seine gesamte Fläche perforiert ist;
d) Pressen des vorgeheizten Formwerkzeugs gegen die Vorderseite das Gewebes, um so das Gewebe in die konkaven Bereiche der Unterlage zu drücken;
e) Ausstoßen eines Strahls mit überhitztem Dampf durch die Bohrungen im Positivformwerkzeug mit einem Druck, der ausreicht, den Dampf durch das Gewebe zu drücken, dabei den Kleber zu aktivieren, und die Bereiche des Gewebes zu entspannen, die unter Zugspannung stehen;
f) Abkühlen des Klebers unter Beibehaltung des Drucks gegen das Gewebe bis der Kleber fest ist, wobei das Gewebe auf die Unterlage laminiert wird; und
g) Freigeben des Formwerkzeugs und des sich ergebenden laminierten Werkstücks.
Sogar dann, wenn das Gewebe nicht elastisch gemacht wurde, wird es in den Bereichen, bei denen es das Formwerkzeug in die konkaven Stellen drückt, gestreckt. Durch die Verwendung des überhitzen Dampfes wird aber dann die entstehende Zugspannung vermindert, ohne daß das Gewebe auf seinen Ausgangszustand zurückschrumpft. Folglich nimmt das Gewebe eine neue Form - die der Konkavform - an und und übt später keine Zugspannung auf die Klebeverbindung aus. Dieses Verfahren ist besonders nützlich für die Herstellung einer vollständigen langlebigen Lamination, bei der die Konkavform durch das Aufeinandertreffen dreier Ebenen, wie z.B. in jeder der vier Ecken einer Autodachverkleidung, als auch bei den Verkleidungsvertiefungen für die Sonnenschutzblenden, gebildet wird.
Durch das Vorheizen des Postivformwerkzeugs und die Verwendung überhitzten Dampfes zur Aktivierung des Klebers, kann eine Dampfkondensation auf dem Gewebe vermieden werden. Das reduziert oder eliminiert die Fleckenbildung auf der dekorativen Ansichtseite des Gewebes. Wie heiß das Formwerkzeug genau sein muß, hängt von der Aktivierungstemperatur des Klebers ab. Vorzugsweise wird die Formwerkzeugtemperatur hoch genug sein, um den Kleber bis nahe an seine Aktivierungstemperatur auf zuheizen. Bei den meisten Klebern zieht man es vor, daß die Oberflächentemperatur des Formwerkzeugs unterhalb der Kleberaktivierungstemperatur, aber innerhalb ungefähr 16,7aC (30ºF) davon, z.B. zwischen 11,1 und 16,7ºC (20 bis 30ºF) unterhalb der Aktivierungstemperatur des Klebers liegt. Ein Formwerkzeugtemperatur von ungefähr 82,2 bis 93,3ºC (180 bis 200ºF) wird oft bevorzugt. Die bevorzugte Vorrichtung zum Vorheizen des Formwerkzeugs verwendet elektrische Widerstandsheizer.
Überhitzter Dampf ist Dampf der bei einer Temperatur vorliegt, die höher als die Sättigungstemperatur bezogen auf seinen Druck ist. Die Temperatur, der Druck, der Durchsatz und die Dauer der Dampfaufgabe auf das Gewebe hängen bis zu einem gewissen Grad voneinander ab. Der Druck sollte hoch genung sein, um den Dampf durch das Gewebe zu drücken. Die Kombination von Druck, Temperatur und Zeit sollte so sein, daß der Kleber im wesentlichen über die gesamte Kontaktfläche der Unterlage aktiviert, und daß die Zugspannung im Gewebe in den konkaven Bereichen abgebaut wird. Weiterhin zieht man es vor, daß die Bedingungen so sind, daß die Schaumrücken, soweit solche eingesetzt werden, in diesen Bereichen eine Temperatur erreichen, die hoch genug ist, daß sie leicht aufweichen, wodurch sie sich der Form der Unterlage ohne Zugspannung anpassen können. Üblicherweise wird der Dampf eine Temperatur in dem Bereich von ungefähr 204,4 bis 315,5ºC (400 bis 600ºF) und einen Druck von ungefähr 517 bis 586 kPA (75 bis 85 pound per sguare inch gauge (psig)). (Das ist gemessen, bevor der der Dampf die Formwerkzeugoberfläche berührt.)
Die Bohrungen im Formwerkzeug sollten relativ klein sein z.B. einen Durchmesser im Bereich von 0,0762 bis 0.203 cm (ungefähr 0,030 bis 0,080 inch) aufweisen. Es sollten genügend viele Bohrungen vorhanden sein, und sie sollten nahe genug zueinander angeordnet sein, um eine relativ gleichmäßige Aufheizung des Klebers zu gewährleisten. Je kleiner die Bohrungen sind, desto näher sollten sie beieinander liegen, Im allgemeinen sollten die Bohrungen nicht mehr als ungefähr 1,9 cm (3/4 inch) auseinander liegen.
Geeignete Vorrichtungen zum Ausführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sind in den Internationalen Anmeldungen Nr. PCT/US 86/02807 eingereicht am 30. Dezember 1986 ("Apparatus for Laminating and Shaping Foam"), ("Vorrichtung zur Lamination und Formgebung von Schaumstoff") und in Nr. PCT/US 87/01111) eingereicht am 18. Mai 1987 ("Apparatus for Laminating Process for Shaping and Covering Foam"), ("Vorrichtung und Verfahren zur Lamination und Formgebung und Belegen von Polsterschaum") offenbart.
In diesem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbare Gewebe umfassen sowohl Maschenware als auch Webware. Die Gewebe müssen jedoch gasdurchlässig sein, damit der überhitzte Dampf durch sie hindurchtreten kann. Rundmaschige Jersey-Ware, Raschelware und Trikot-Kettenware können verwendet werden. Geignete Webgewebe umfassen Twill, flache Webstoffe und Velour. Die Fasern aus denen die Gewebe hergestellt sind, können Polyester, Nylon, Rayon, Wolle, Baumwolle oder Elastomere sein, z.B. "Stretch", aus der Faser alleine oder aus verschiedenen Mischungen bestehen. Vorzugsweise wird das Gewebe mindestens um einen Faktor von 5%, z.B. um ungefähr 5- 20% dehnbar sein. Dieses bezieht sich auf den Betrag, um den das Gewebe bei Raumtemperatur ohne permanente Verformung gedehnt werden kann.
Das Gewebe kann rückseitig verstärkt oder glatt sein. Schaumverstärkte Gewebe werden oft bei solchen Produkten bevorzugt. Der Schaum ist normalerweise ein offenzelliger thermoplastischer Polsterschaum, z.B. ein Polyurethan- oder Polyolefinschaum. Sowohl auf Polyether basierende Polyurethane als auch auf Polyester basierende Polyurethane können eingesetzt werden. Bei Autodachverkleidungen weisen die auf Polyether basierenden Polyurethane ein bessere Standfestigkeit, besonders in heißen Klimazomen auf und werden deshalb mehr bevorzugt. Polyethylen ist die häufigste Form von Polyolefinschaum, der als Gewebeverstärkung benutzt wird. Polyester-basierende Polyurethanschaumstoffe haben oft Schmelzpunkte im Bereich von ungefähr 149 bis 163ºC (300 bis 325 ºF) Polyether-basierende Polyurethanschaumstof fe haben höhere Schmelzpunkte, normalerweise im Bereich von ungefähr 191 bis 232ºC (375 bis 450ºF). Polyolefinschäume haben normalerweise Schmelzpunkte im Bereich von ungefähr 165 bis 204,4ºC (325 bis 400ºF). Vorzugsweise wird der Schaum einen Schmelzpunkt aufweisen, der höher ist als die Aktivierungstemperatur des Klebers.
Die einzige Beschränkung in der Schaumdicke liegt darin, daß er dünn genug sein muß, damit der überhitzte Dampf den Schaum ausreichend durchdringen kann, um den Kleber auf der Unterlagezu aktivieren. Normalerweise wird der Schaum eine Dicke von 2,54 cm (1 inch) oder weniger, oft nicht mehr als 0,48 cm (3/16 inch) aufweisen.
Schaumverstärkte Gewebe sind in der Technik gut bekannt und können mit einer Anzahl verchiedener Verfahren hergestellt werden. Das zur Zeit vielleicht am häufigsten angewendete Verfahren ist die FIamnilamination. Dieses erfordert das Ziehen einer Schaumschicht über eine offenen Flamme, damit sie an der unteren Fläche klebrig wird, und dann das Andrücken der klebrigen Oberfläche gegen die Rückseite des Gewebes mit Hilfe von Andruckwalzen.
Der zur Lamination des Gewebes auf die Unterlage verwendete Kleber ist ein Gewebekleber, der bei einer erhöhten Temperatur, z.B. bei ungefähr 60ºC (140ºF) oder darüber aktiviert wird. Kleber die im wesentlichen bei Raumtemperatur fest sind, werden bevorzugt. Man zieht es auch vor daß der Kleber thermoplastisch ist, d. h., daß er nach einer Verfestigung noch einmal aufgeschmolzen werden kann. Die Aktivierungstemperatur des Klebers sollte niedrig genug sein, damit das Gewebe nicht beschädigt wird. < Einige Gewebe können Temperaturen in der Höhe von ungefähr 177ºC (350ºF) ohne signifikante Beschädigung widerstehen.) Unterschiedliche Kleber können für unterschiedliche Gewebe bevorzugt werden.
Meistens wird der Kleber jedoch eine Aktivierungstemperatur in dem Bereich um 88 bis 132ºC (190 bis 270ºF) aufweisen. Der Einsatz thermoplastischer Kleber, die im Bereich um 99 bis 121ºC (210 bis 250ºF) schmelzen, wird meistens vorgezogen. Thermoplastische Polyamidkleber sind ziemlich effektiv.
Ein normalerweise fester Kleber kann auf das Gewebe in Partikelform, als ein Film, oder eine Streifenstruktur aufgebracht werden. Vorzugsweise wird der er in Partikel auf das Gewebe aufgebracht, d.h., er wird auf das Gewebe aufgestreut. Dieses Aufbringungsverfahren erlaubt eine größere Gleichmäßigkeit der Kleberbeschichtung, als es z.B. der Sprühauf trag eines flüssigen KLebers erlaubt. Der Unterschied kann für den Erhalt eines glatten, gleichmäßigen Aussehens des Endprodukts wichtig sein. Ein allgemein benutztes Verfahren nach dem Stand der Technik zur Laminierung eines Gewebes auf eine Autodachverkleidungsschale verwendet das Sprühen eines flüssigen Klebers auf die feste Schale, worauf die Schale durch einen Ofen geschickt wird, um den Kleber klebrig zu machen. Die Schale wird dann in ein Negativformwerkzeug eingelegt und Gewebe wird darüber gelegt. Ein Positivformwerkzeug wird gegen das Gewebe gedrückt, aber ohne Einsatz von überhitzten Dampf. Das Formwerkzeug ist entweder ungeheizt oder durch Leitungswärme geheizt. Zusätzlich zu dem oben erwähnten Brückenbildungsproblem, ergibt dieses oft einen ungleichmäßigen Auftrag des Klebers. Wenn die Kleberschicht in einem Bereich extrem dick ist, in dem Fehlstellen wie Kerben oder Eindrücke in der Oberfläche der Unterlage bestehen, scheinen die Fehlstellen durch das Gewebe im Endprodukt durch. Durch Verwendung eines Pulverklebers, der z.B. eine Partikelgröße von 100 bis 400 um (mikron) hat, können wir die Beschichtung mit einer Genauigkeit von ungefähr ± 1,08 g/m2 (± 1 gram/square foot) aufbringen, was ein glatteres Finish beim Endprodukt ergibt.
Ein anderer Vorteil bei der Verwendung eines Pulverklebers liegt darin, daß weniger Abfall entsteht. Die Sprühaufbringung kann einen in der Größenordnung von 30% liegenden Verlust des flüssigen Klebers ergeben, da Sprühnebel neben die Kanten der Unterlage fällt und Kleber abläuft. Das Sprühen setzt außerdem mehr Dämpfe als das Aufstreuen von Pulverklebern frei. Einige dieser Dämpfe können für Menschen ungesund oder in anderer Weise gefährlich sein. Relativ hochschmelzende Kleber, die in dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können, konnten bei Laminationen nach den Stand der Technik aufgrund des Risikos der Beschädigung der Dekoroberseite des Gewebes nicht verwendet werden. Eine Leitungswärme mit einer Temperatur die hoch genug ist, um einen normal festen Klebers unterhalb eines schaumverstärkten Gewebes zu schmelzen, muß oft so heiß sein, daß sie das Aussehen oder die Festigkeit des Gewebes beinträchtigt. In dem vorliegendem Verfahren können jedoch Strahlen mit kleinen Durchmesser mit überhitzten Dampf, heiß genug zum Schmelzen des darunterliegenden Klebers, durch das Gewebe passieren ohne es zu beschädigen. Tatsächlich wird die Temperatur des Gewebes auch dann im allgemeinen niedriger bleiben als der Schmelzpunkt des Klebers, wenn in dem vorliegendem Verfahren die Temperatur des Positivformwerkzeugs unterhalb der Schmelztemperatur des Klebers gehalten wird. Je dicker das Gewebe desto größer ist der Temperaturabfall vom Kleber zum Gewebeoberfläche hin. Eine Lamination mit Hilfe von Leitungswärme erzeugt das gegenteilige Resultat. Die Frontseite des Formwerkzeugs muß normalerweise über den Aktivierungspunkt des Klebers aufgeheizt werden, da das Gewebe als Isolierung wirkt. Folglich wird das Gewebe auf eine mindestens gleich hohe Temperatur wie der Kleber und normalerweise höher aufgeheizt. Das vorliegende Verfahren erlaubt die Verwendung der erwünschteren Heißschmelzkleber, die oftmals bei einer Leitungswärmelamination nicht verwendet werden können.
Die Unterlage kann jedes beliebige feste Material sein, das nicht schmilzt oder anderweitig Schaden nimmt, wenn es der Wirkung des Klebers und Dampfs und der Wärme des Verfahrens unterworfen wird. Beispielweise kann es aus Metall, Holzprodukten, Plastik, Glasfaser oder Festschaum hergestellt sein. Man zieht es vor, daß die Unterlagen gasdurchlässig sind, um so Kühlluft durch sie durchdrücken zu können, nachdem das Gewebe gestreckt und der Kleber aktiviert wurde.
Das Verfahren ist inbesonders nützlich, um beispielsweise ein schaumverstärktes Gewebe auf eine konturierte, zusammengepreßte Lage lose verbundener Fasern, z.B. Glasfasern oder Textilabfälle (auch als "Shoddy" bekannt), zu laminieren. Der verwendete Binder ist vorzugsweise ein warmhärtendes Harz, z.B. ein Phenolharz, wie etwa ein Phenol-Formaldehyd-Kondensationsharz. Beispiele für solche Schichten und Herstellungsverfahren dafür sind in den U.S. Patenten Nr. 4,337,049 für Miller, Nr. 4,385,955 für Doerfling und andere und in Nr. 4,466,848 für Ogawa offenbart.
In einer alternativen Methode zur Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung können anstatt der Verwendung eines schaumverstärkten Gewebes als Ausgangsmaterial, getrennte Schichten aus Schaum und Gewebe gleichzeitig mit der Lamination des Schaums auf die konkave Unterlage miteinander verklebt werden. Bei dieser Dreifach-Lamination wird das Gewebe über eine Seite des Schaums mit einer ersten Lage thermisch aktivierbaren Klebers zwischen dem Gewebe und dem Schaum gelegt; dann wird die freie Seite des Schaums mit einer zweiten Lage thermisch aktivierbaren Klebers beschichtet. Im allgemeinen gelten die gleichen Anforderungen für den Kleber, der zwischen dem Gewebe und dem Schaum eingesetzt wird,wie für den, der zwischen dem Schaum und der festen Unterlage eingesetzt wird. Man zieht es jedoch vor, einen Kleber mit höherer Aktivierungstemperatur zwischen dem Gewebe und dem Schaum zu verwenden. Vorteilhafterweise liegt der Unterschied in den Aktivierungstemperaturen der zwei Kleber ungefähr bei 11,1 bis 27,8ºC (20 bis 50ºF). Das Gewebe ist vorzugsweise etwas elastisch und weist z.B. ein Streckwert von ungefähr mindestens 10% auf. Der geschichtete Aufbau des Gewebes, Klebers und Schaums wird auf die konkave Seite der Unterlage mit der zweiten Kleberlage zur Unterlage hin aufgelegt. Der Restablauf des Verfahrens ist der gleiche, wobei die Formwerkzeugtemperatur vorzugsweise innerhalb ungefähr 16,7ºC (30ºF) um die Aktivierungstemperatur des Klebers zwischen dem Gewebe und dem Schaum liegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, die dieser Spezifikation beiliegen. Fig. 1 bis 7 stellen schematisch die Herstellung einer überzogenen Autodachverkleidung dar, die das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet.

Beste Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 wird eine Lage schaumverstärkten Gewebes 10 unter einem Auf gabetrichter 11 vorbeigezogen, von dem ein pulverisierter thermoplastischer Kleber 12 gleichmäßig über die Oberfläche des Schaums 13 verteilt wird. Der Kleber wird in einer Menge von 18 Gramm pro Quadratmeter aufgetragen. Der Kleber ist ein Polyamid mit einem Schmelzpunkt von ca. 104ºC (220ºF). Der Schaum 13 ist ein Schicht offenzelligen Polyurethans auf Polyestherbasis mit einer Dicke von 3,18 mm (1/8 inch). Er ist auf ein dekoratives Deckgewebe 14 laminiert, das ein Mischgewebe aus Polyester und Lycra - Spandex ist.
In Fig. 2 wird ein schaumverstärktes Gewebe 10 unter einer Strahlungsheizung 15 vorbeigezogen, die den Pulverkleber 12 gerade soweit aufheizt, daß er klebrig genug ist, um auf dem Schaum 13 zu haften.
In Fig. 3 wird wird das schaumverstärkte Gewebe gewendet, so daß die Dekorseite des Gewebes 14 oben liegt.
In Fig. 4 wird eine feste Schale 16 für eine Autodachverkleidung in ein Negativformwerkzeug 17 abgesenkt.
Die gesamte Kontaktoberfläche 18 des Negativformwerkzeugs 17 ist mit Löchern 19 perforiert, die einen Durchmesser von 0,101 cm (0,040 inch) aufweisen und im Abstand von 1,27 cm (1/2 inch) liegen. Der eingeschlossene Hohlraum 20 hinter der Negativformoberfläche 18 ist mit einer Vorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, um ein Vakuum zu ziehen. Die konkave Form der Kontaktoberfläche 18 des Negativformwerkzeugs 17 stimmt mit der der Dachverkleidungsschale 16 überein. Die Schale 16 besteht aus leicht gepresster Glasfaser, die mit einem warmhärtenden Phenol-Formaldehydharz gebunden ist. Die poröse Schale mißt in der Breite ca 152,4 cm (60 inch) bei einer Länge von ca. 279,4 cm (110 inch) und ist ca. 1,43 cm (9/16 inch) dick, außer an den Kanten 21, wo sie sich auf eine Dicke von ca. 0,318 cm (1/8 inch) verjüngt. Schwebend über dem Negativformwerkzeug 17 und der Dachverkleidungsschale 16 ist das Positivformwerkzeug 22 angeordnet. Die gesamte Kontaktoberfläche 23 des Formwerkzeugs 22 ist ebenfalls mit Löchern 24 perforiert, die die gleiche Größe und den gleichen Abstand, wie die Löcher 19 im Negativformwerkzeug 17 aufweisen. Die Kontur des Positivformwerkzeugs 22 ist komplementär zur Kontur des Negativformwerkzeugs 17. Hinter der Kontaktoberf läche 23 des Formwerkzeugs 22 befindet sich eine geschlossene Kammer 25, die in Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Quelle für überhitzten Dampf mit einer Temperatur von ca. 232ºC (450ºF) und einem Druck von ca. 549 kPa (80 psig) verbunden ist.
In Fig. 5 wird das kleberbeschichtete Gewebe 10 (von Fig. 3) auf die Oberseite der Dachverkleidungsschale 16 gelegt. Die Außenschicht des Klebers 12 wird dabei zwischen dem Schaumrücken 13 und der Dachverkleidungsschale 16 eingeschlossen. Beide Kontaktoberflächen 18 und 23 sind durch elektrische Widerstandsheizer (nicht gezeigt) auf eine Temperatur von ungefähr 93,3ºC (200ºF) vorgeheizt.
In Fig. 6 ist das Positivformwerkzeug 22 im voll auf das Negativformwerkzeug 17 abgesenkten Zustand gezeigt, wobei das schaumverstärkte Gewebe 10 in engen Kontakt mit der konkaven Dachverkleidungsschale 16 gebracht wird. Sobald die Formwerkzeuge voll geschlossen sind, wird der überhitzte Dampf in die Kammer 25 eingelassen, aus der er durch die Bohrungen 24 des Positivformwerkzeugs 22 ausgestoßen wird. Der Dampfausstoß wird für ungefähr 15 Sekunden beibehalten. Ungefähr bei der 14-ten Sekunde wird ein Vakuum von ca. 35,4 m³/min (1250 cubic feet per minute) bei einer Wassersäule von 17,8 cm (7 inch) aus dem Negativformwerkzeug 17 abgezogen und für ungefähr 6 Sekunden beibehalten. Sobald das Vakuum an das Negativformwerkzeug 17 angelegt ist, wird Umgebungsluft durch das schaumverstärkte Gewebe 10 und die Dachverkleidungsschale 16 über den Spalt entlang der Ränder der Formwerkzeuge 17 und 22 angesaugt. Der ausgestoßene Dampf heizt den Kleber 12 bis zum Schmelzen auf; die Luftspülung unterstützt die Kühlung und Aushärtung des Klebers. In nur zwanzig Sekunden ist die Lamination vollständig abgeschlossen; dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt, das Positivformwerkzeug 22 angehoben und ermöglicht damit die Entnahme der fertiggestellten Dachverkleidung 26 aus dem Negativformwerkzeug 17. (Ein vergleichbares Verfahren nach dem Stand der Technik würde ein Preßzeit von ungefähr 45 bis 60 Sekunden erfordern.)
Fig. 8 zeigt zeigt eine vergrößerte Ansicht der fertiggestellten Dachverkleidung 26 in umkehrter Lage als die, die sie in dem Negativformwerkzeug 17 eingenommen hatte. Das ist die Lage, die die Dachverkleidung in einem Auto einnehmem wird, nämlich mit der dekorativen Gewebeseite 14 nach unten gerichtet.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht in Originalgröße in einem Teilschnitt von einer der vier Ecken der in Fig. 8 gezeigten fertiggestellten Dachverkleidung. Der elastische Schaumrücken 13 haftet fest und gleichmäßig auf der porösen Glasfaserschale 16, während die dekorative Gewebeoberseite 14 vollständig auf dem Schaum laminiert bleibt. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 9 eine Ecke einer Dachverkleidung, die nach dem Stand der Technik aus den gleichen Materialien hergestellt ist, aber unter der Verwendung von Leitungswärme und eines flüssigen Klebers anstatt des überhitzten Dampfes und des Pulverklebers. Wie man sehen kann, hat nach der Entnahme der Dachverkleidung aus dem Formwerkzeug der Kleber 12a nachgegeben und der Schaum 13a liegt lose in der Ecke der Schale 16a.
Es ist daran gedacht, daß das in Fig. 1 bis 8 dargestellte Verfahren auch in einem halbautomatischen Betrieb ausgeführt werden kann, indem eine (nicht gezeigte) Rolle schaumverstärkten Gewebes verwendet wird, das bis zum Preßschritt Fig. 6 ungeschnitten bleiben würde. Jede Seitenkante des Gewebes könnte durch eine Reihe hochstehender Stifte, die durch ein < nicht gezeigtes) Förderband geführt werden, gehalten werden. Auf diese Weise kann das Gewebe straff gehalten werden, während es in das Negativformwerkzeug gepreßt wird, um so die Wahrscheinlichkeit der Faltenbildung zu verringern
Bei der Herstellung von Autodachverkleidungen und dergleichen, ermöglicht es das Verfahren der vorliegenden Erfindung dem Gewebe der Kontur der Unterlage genauer zu folgen, sogar dann, wenn die Unterlage relativ tiefe konkave Einzüge aufweist. Dieses gibt dem Hersteller die Freiheit eine größere Palette von Designs einzusetzen, als sie mit den Verfahren nach dem Stand der Technik verwirklicht werden können.

Claims

1. Verfahren zum Laminieren eines Gewebestücks auf eine konkave, feste Unterlage, wobei das Gewebe gasdurchlässig ist, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Beschichten der Rückseite des Gewebes (10) mit einer Schicht wärmeaktivierbaren Klebers (12);

b) Aufbringen des Gewebes (l0) gegen die konkave Seite der Unterlage (16) mit dem Kleber (12) zur Unterlage hin;

c) Vorheizen eines Positivformwerkzeugs (22) mit einer zur konkaven Unterlage (16) komplementären Form, wobei das Formwerkzeug im wesentlichen über seine gesamte Kontaktoberfläche perforiert ist;

d) Pressen des vorgeheizten Formwerkzeugs (22) in die Unterlage (16), um so das kleberbeschichtete Gewebe (10) in die konkaven Bereiche der Unterlage zu drücken, wodurch das Gewebe unter Zugspannung in diese Bereiche gedrückt wird;

e) Ausstoßen eines Strahls überhitzten Dampfes durch die Bohrungen in dem Positivformwerkzeug (22) mit einem Druck, der ausreicht, den Dampf durch das Gewebe (10) zu drücken, wobei die Temperatur des Dampfs hoch genug ist, um den Kleber (12) im wesentlichen über die gesamte Kontaktoberfläche zu aktivieren und die Bereiche des Gewebes zu entspannen, die unter Zugspannung stehen;

f) Kühlen des Klebers, während der Formwerkzeugdruck gegenüber der Unterlage beibehalten wird, bis der Kleber fest geworden ist, wodurch das Gewebe auf die Unterlage (16) laminiert wird; und

g) Freigeben des Formwerkzeugs (22) und des entstandenen Laminataufbaus.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kleber bei Raumtemperatur im wesentlichen fest ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gewebe (10) eine rückseitige Verstärkung mit offenzelligen Polsterschaum (13) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei in Schritt (d) die Unterlage (16) in einem Negativformwerkzeug (17) liegt, das eine Form hat, die dem Positivformwerkzeug (22) entspricht, und wobei der Dampf eine Temperatur von ungefähr 204 bis 316ºC (400 bis 600ºF) und einen Druck von 517 bis 586 kPA (75 bis 85 pounds per sguare inch gauge) aufweist.

55. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in Schritt (f) der Kleber durch Durchleitung eines Kühlgases durch das Gewebe (10) gekühlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Kühlgas Luft ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Unterlage (16) eine konturierte Schicht loser Fasern ist, die miteinander verbunden sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Unterlage (16) eine konturierte Schicht loser Glasfasern ist, die miteinander verleimt sind.

9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Unterlage (16) eine gasdurchlässige konturierte Schicht loser Glasfasern ist, die miteinander verbunden sind.

10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Unterlage (16) eine gasdurchlässige konturierte Schicht loser Glasfasern ist, die durch ein warmhärtendes Harz miteinander verbunden sind.

ll. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Kleber (12) thermoplastisch ist und in Schritt (c) das Positivformwerkzeug (22) auf eine Temperatur über der Raumtemperatur, aber unterhalb der des Schmelzpunkts des Klebers (12) aufgeheizt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Kleber (12) thermoplastisch ist und in Schritt (c) das Positivformwerkzeug (22) auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Klebers (12) aufgeheizt ist, aber innerhalb 16,7ºC (30ºF) davon liegt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der in Schritt (a) verwendete Kleber (12) in Partikelform vorliegt und in etwa in dem Bereich von 88 bis 132ºC (190 bis 270ºF) schmilzt und wobei vor der Ausführung des Schritts (b) die Kleberbeschichtung (12) aufgeheizt wird, bis sie klebrig wird und auf dem Schaumrücken haftet.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der in Schritt (a) verwendete Kleber (12) in Partikelform vorliegt und in etwa in dem Bereich von 88 bis 132ºC (190 bis 270ºF) schmilzt und wobei vor der Ausführung des Schritts (b) die Kleberbeschichtung (12) aufgeheizt wird, bis sie klebrig wird und auf dem Schaum haftet.

15. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Negativformwerkzeug (17) im wesentlichen über seine gesamte Kontaktoberfläche perforiert ist und wobei in Schritt (f) die Luft durch das Gewebe (10) durch Ziehen eines Vakuums durch die Bohrungen im Negativformwerkzeug (17) geleitet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Negativformwerkzeug (17) im wesentlichen über seine gesamte Kontaktoberfläche perforiert ist und wobei in Schritt (f) die Luft durch das Gewebe (10) durch Ziehen eines Vakuums durch die Bohrungen im Negativformwerkzeug (17) geleitet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schaum aus einem Polyurethanharz besteht und der in Schritt (a) verwendete Kleber ein Polyamid ist, das in etwa in dem Bereich von 99 bis 121ºC (210 bis 250ºF) schmilzt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schaum aus einem Polyurethanharz besteht und der in Schritt (a) verwendete Kleber ein Polyamid ist, das in etwa in dem Bereich von 99 bis 121ºC (210 bis 250ºF) schmilzt.

19. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Gewebe ein schaumverstärktes Webgewebe ist, das einen Streckwert von mindestens 5% aufweist.

20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Gewebe ein schaumverstärktes Webgewebe ist, das einen Streckwert von mindestens 5% aufweist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Gewebe ein schaumverstärktes Webgewebe ist, das einen Streckwert von mindestens 5% aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schaum ein auf Polyether basierendes Polyurethan ist, der eine Dicke von ungefähr 0,48 cm (3/16 inch) oder weniger aufweist.

23. Verfahren zur Lamination eines gasdurchlässigen Gewebes auf eine Schicht offenzelligen Polsterschaums, während gleichzeitig der Schaum auf eine konkave, feste Unterlage laminiert wird, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Aufbringen des Gewebes (10) über eine Seite des Schaums (13) mit einer ersten Lage eines wärmeaktivierbaren Klebers zwischen dem Gewebe und dem Schaum, wobei der Kleber eine Aktivierungstemperatur aufweist, die niedriger als der Schmelzpunkt des Schaums ist;

b) Beschichten der zweiten Seite des Schaums (13) mit einer Außenschicht eines Heißschmelzklebers, wobei der Kleber eine Aktivierungstemperatur aufweist, die niedriger als der Schmelzpunkt des Schaums ist;

c) Aufbringen des geschichteten Aufbaus aus Gewebe, Kleber und Schaum gegen die konkave Seite der Unterlage (16) mit der Außenschicht des Klebers zur Unterlage hin;

d) Vorheizen eines Positivformwerkzeugs (22), das eine komplementäre Form zu dem des konkaven Gegenstücks hat, wobei das Formwerkzeug im wesentlichen über seine gesamte Kontaktoberfläche perforiert ist;

e) Pressen des vorgeheizten Formwerkzeugs (22) in die Unterlage (16), um so den Aufbau zwischen dem Formwerkzeug und der Unterlage zusammenzupressen und den Aufbau in die konkaven Bereiche der Unterlage zu drücken, wodurch das Gewebe unter Zugspannung in diese Bereiche gedrückt wird;

f) Ausstoßen eines Strahls überhitzten Dampfes durch die Bohrungen in dem Positivformwerkzeug (22) mit einem Druck, der ausreicht, den Dampf durch das Gewebe und den Schaum zu drücken, wobei die Temperatur des Dampfs hoch genug ist, um beide Kleberschichten im wesentlichen über die gesamte Kontaktoberfläche zu aktivieren und die Bereiche des Gewebes (10) zu entspannen, die unter Zugspannung stehen;

Kühlen beider Kleberschichten, während der Formwerkzeugdruck gegenüber der Unterlage (16) beibehalten wird, bis der Kleber fest geworden ist, wodurch der Schaum (13) auf die Unterlage (16) und das Gewebe (10) auf den Schaum (13) laminiert wird; und

h) Freigeben der Werkzeugform (22) und des entstandenen Laminataufbaus.

24. Verfahren zur Lamination eines gasdurchlässigen Gewebes auf eine Schicht offenzelligen Polsterschaums, während gleichzeitig der Schaum auf eine konkave, gasdurchlässige, feste Unterlage aus losen Glasfasern, die miteinander verbunden sind, laminiert wird, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Aufbringen des Gewebes (10) über eine Seite des Schaums (13) mit einer ersten Lage eines normalerweise festen thermoplastischen Klebers zwischen dem Gewebe und dem Schaum, wobei der Kleber einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger als der Schmelzpunkt des Schaums ist und in etwa in dem Bereich von 88 bis 132ºC < 190 bis 270ºF) liegt;

b) Beschichten der zweiten Seite des Schaums (13) mit einer Außenschicht eines normalerweise festen, thermoplastischen Klebers, wobei der Kleber einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger als der Schmelzpunkt des Schaums ist und in etwa in dem Bereich von 88 bis l32ºC < 190 bis 270ºF) liegt;

c) Aufheizen der Außenschicht des Klebers, bis sie klebrig wird und auf dem Schaum haftet;

d) Aufbringen des geschichteten Aufbaus aus Gewebe, Schaum und Klebern gegen die konkave Seite der Glasfaserschicht (16) mit der Außenschicht des Klebers zur Glasfaserschicht hin;

e) Vorheizen eines Positivformwerkzeugs < 22), das eine komplementäre Form zu dem der konkaven Glasfaserschicht hat, auf eine Temperatur über der Raumtemperatur, aber unterhalb der Schmelzpunkte der Kleber in den Aufbauten, wobei das Formwerkzeug im wesentlichen über seine gesamte Kontaktoberfläche perforiert ist;

f) Pressen des vorgeheizten Positivformwerkzeugs (22) in die Glasfaserschicht (16), während die Glasfaserschicht in einem Negativformwerkzeug (17) liegt, das eine zum Positivformwerkzeug (22) korrespondierende Form hat, um so den Aufbau zwischen dem Positivformwerkzeug und der Unterlage zusammenzupressen und den Aufbau in die konkaven Bereiche der Unterlage zu drücken, wodurch das Gewebe unter Zugspannung in diese Bereiche gedrückt wird und wobei das Negativformwerkzeug ebenfalls im wesentlichen über seine gesamte Fläche perforiert ist;

g) Ausstoßen eines Strahls überhitzten Dampfes mit einer Temperatur von ungefähr 204,4 bis 315,5ºC (400 bis 600ºF) und einem Druck von 517 bis 586 kPA (75 bis 85 pounds per sguare inch gauge) durch die Bohrungen in dem Positivformwerkzeug (22) für eine Zeit, die ausreicht, um beide Kleberschichten im wesentlichen über die gesamte Kontaktoberfläche zu schmelzen,und die Bereiche des Gewebes (10) zu entspannen, die unter Zugspannung stehen;

h) Ziehen von Umgebungsluft durch die Bohrungen in dem Negativformwerkzeug (17), während der Formwerkzeugdruck gegenüber der Unterlage (16) beibehalten wird, bis beide Kleberlagen wieder fest geworden sind, wodurch der Schaum (13) auf die Glasfaserschicht (16) und das Gewebe (10) auf den Schaum (13) laminiert wird; und

i) Freigeben der Formwerkzeuge (17, 22) und des entstandenen Laminataufbaus.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Fasern in der Glasfaserschicht (16) zufällig verteilt sind, der Binder der die Fasern zusammenhält ein Phenolharz ist, der Schaum ein Polyurethanschaum ist, und die erste Kleberschicht einen Schmelzpunkt um circa 11,1 bis 27,8ºC (20 bis 50ºF) höher als den der äußeren Kleberschicht aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Kleber in beiden Schichten im wesentlichen aus einem Polyamidharz besteht, der Schaum im wesentlichen aus einem Polyurethan auf Polyetherbasis besteht, und der Binder, der die Fasern zusammenhält, im wesentlichen aus einem Phenol-Formaldehydharz besteht.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Gewebe einen Streckwert von mindestens 10% aufweist.