DE3935562A1 - Membran-formpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran-Formpresse zur Be­ schichtung der profilierten Oberfläche eines plattenförmi­ gen Werkstücks mit Furnier oder einem tiefziehfähigen Beschichtungsmaterial, insbesondere Kunststoff-Folie, unter Druck und Temperatur gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Mit einer derartigen Membran-Formpresse können vornehmlich aus Holzwerkstoffen, aber auch aus Metall oder Kunststoff gefertigte Werkstücke mit dreidimensional geformter Ober­ fläche beschichtet werden. Als Beschichtungsmaterialien kommen Furniere oder tiefziehfähige Materialien, wie Kunststoff-Folien oder dergleichen, zum Einsatz. Das in Form einer ebenen, dünnen Platte oder Folie vorliegende Beschichtungsmaterial wird unter Druck und Temperatur auf die Oberfläche des Werkstücks aufgepreßt, wobei die Tempe­ ratur so hoch sein muß, daß eine auf der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks befindliche Leimschicht schmilzt und dadurch aktiviert wird. Als Leime werden, abhängig vom Beschichtungsmaterial, Harnstoffsysteme, PVAC-Disper­ sions- oder PU-R-Dispersionsleime eingesetzt.

Der zur Beschichtung erforderliche hohe Preßdruck wird über eine einige Millimeter dicke Preßmembran aus sehr dehnungsfähigem Material, beispielsweise Silikongummi, auf das Beschichtungsmaterial bzw. das Werkstück aufgebracht. Aufgrund ihrer hohen Dehnungsfähigkeit schmiegt sich diese Preßmembran der dreidimensionalen Kontur des Preßgutes an. Der für eine sichere und dauerhafte Verleimung notwendige Anpreßdruck wird durch Druckluft erzeugt, mit der eine hinter der Preßmembran angeordnete Druckkammer beauf­ schlagt wird. Dieser Anpreßdruck wird durch ein Vakuum unterstützt, das über die untere Preßplatte am Werkstück angelegt wird.

Über die Preßmembran muß gleichzeitig die erforderliche Wärme in die Reaktionszone zwischen Werkstück und Be­ schichtungsmaterial zugeführt werden. Die Schnelligkeit, mit der die Preßmembran nach jedem Beschichtungsvorgang wieder auf die erforderliche Betriebstemperatur gebracht wird, ist maßgebend für die Preßzeit und damit die Verar­ beitungsgeschwindigkeit der Maschine. Eine weitere Forde­ rung besteht darin, Verlustwärme möglichst zu vermeiden.

Es sind verschiedene Systeme zur Beheizung der Preßmembran bei Membran-Formpressen bekannt:

Beispielsweise können in der oberen Preßplatte Heizpatro­ nen, die elektrische Widerstandsheizungen enthalten, vor­ gesehen sein. Nachteilig hierbei ist der schlechte Wärme­ fluß zur Preßmembran durch das dazwischenliegende Druck­ luftpolster.

Bei einer wesentlich wirkungsvolleren Membran-Heizung sind innerhalb der Druckkammer an der Unterseite der Preßplatte Infrarotstrahler vorgesehen, deren Wärmestrahlung von der Rückseite der Membran absorbiert wird. Solche Infrarot­ strahler sind jedoch teuer und bruchempfindlich; ferner nimmt ihr Wirkungsgrad mit zunehmender Nutzungsdauer ab und ein Austausch ist mit erheblichem Montageaufwand ver­ bunden.

Es wurde auch vorgeschlagen, zusätzlich zu einer elektri­ schen Beheizung der oberen Preßplatte oder einer Infra­ rot-Heizung den Druckraum mit Heißluft zu beaufschlagen. Aufgrund der relativ geringen Wärmekapazität von Luft sind bei dieser Methode jedoch der Erhöhung der Temperatur der Preßmembran enge Grenzen gesetzt.

Angesichts der aufgezeigten Nachteile im Stand der Technik ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Membran-Form­ presse mit einer verbesserten Membran-Heizung zu schaffen, welche kürzere Preßzeiten und/oder eine höhere Verarbei­ tungstemperatur zuläßt und sich durch verringerte Wärme­ verluste auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer Mem­ bran-Formpresse der eingangs erwähnten Art. Die erfin­ dungsgemäße Lösung besteht darin, daß als Membran-Heizung eine flexible Heizmatte eingesetzt wird, die an der oberen Preßplatte aufgehängt ist und die auf der Innenseite der Preßmembran lose aufliegt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine direkte Beheizung der Preßmembran mit einer integrierten Heizung nicht möglich ist, da die Membran zwecks Anpassung an die profilierte Oberfläche des Werkstücks extrem dehnbar sein muß. Somit ist die Anordnung von Heizkanälen zur Führung eines Heizmediums oder die Anordnung von Heizdrähten für eine elektrische Widerstandsheizung wegen der vernachläs­ sigbar geringen Dehnungsfähigkeit und der begrenzten Ela­ stizität der Heizkanäle oder Heizdrähte gegenüber Biege- und Dehnungsbeanspruchung in der Preßmembran nicht praktikabel. Die erfindungsgemäße Membranheizung löst die­ sen Konflikt nun dadurch, daß durch die unmittelbare Auf­ lagerung der Heizmatte auf der Preßmembran zwar ein direk­ ter Wärmekontakt zwischen der Heizmatte und der elasti­ schen Membran hergestellt wird, gleichzeitig aber, infolge der Einbettung der Heizkanäle bzw. Heizdrähte in die nur lose aufliegende Heizmatte, eine mechanische Ent­ koppelung erreicht wird.

Während des Preßvorgangs, also bei abgesenkter oberer Preßplatte, ist die Dehnungsfähigkeit der Preßmembran nicht beeinträchtigt. Bei geöffneter Presse liegt die Heizmatte mit ihrer gesamten Fläche lose auf der Innensei­ te der Preßmembran auf. Dabei paßt sich die Heizmatte infolge ihrer Flexibilität der gekrümmten, nach unten durchhängenden Form der Preßmembran an, so daß ein best­ möglicher Wärmekontakt gewährleistet ist.

Gegenüber den vorbekannten Heizsystemen weist die erfin­ dungsgemäß ausgestaltete Membran-Heizung eine Reihe von Vorteilen auf:

Die Wärme wird unmittelbar an der Stelle erzeugt, an der sie benötigt wird, nämlich direkt oberhalb der Preßmem­ bran. Die Wärmeübertragung zwischen der Heizmatte und der Preßmembran erfolgt somit nahezu verlustfrei durch unmit­ telbaren körperlichen Kontakt. Die Aufheizung der Preßmem­ bran auf die erforderliche Verarbeitungstemperatur kann somit wesentlich schneller erfolgen, was erheblich kürzere Preßzeiten ermöglicht und zu verringerten Energiekosten führt.

Die mechanische Beanspruchung der Heizmatte ist minimal, so daß sie eine lange Lebensdauer hat. Die unabhängige Aufhängung ermöglicht einen leichten Austausch einer de­ fekt gewordenen Heizmatte mit geringem Montageaufwand.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Auf­ hängung der flexiblen Heizmatte an der oberen Preßplatte konstruktiv dadurch gelöst, daß die Heizmatte an ihrem Rand Ösen aufweist, daß die obere Preßplatte an ihrer Unterseite Befestigungsaugen trägt, und daß durch je eine Öse und ein korrespondierendes Befestigungsauge ein Befe­ stigungsring verläuft. Bei dieser Aufhängung handelt es sich bewußt um eine sogenannte "schlaffe Aufhängung", die ein loses Aufliegen der Heizmatte auf der Innenseite der Preßmembran auch dann gewährleistet, wenn beim Preßvorgang die Preßmembran vom profilierten Werkstück stark verformt wird.

Bei einer Membran-Formpresse mit rechteckig ausgebildetem Druckrahmen ist die Heizmatte zweckmäßig ebenfalls recht­ eckig ausgebildet, wobei zur Aufhängung vier, jeweils an den Ecken angeordnete Ösen vorzusehen sind.

Bewährt haben sich insbesondere flexible Befestigungs­ ringe, die jeweils aus einem Stück Stahlseil gebildet sind, dessen Enden mit einem geeigneten lösbaren Verbin­ dungselement zusammengefügt sind.

Die Beheizung der Heizmatte kann in verschiedenster Weise erfolgen. So können beispielsweise Kanäle in der Heizmatte angeordnet sein, die von einem Wärmemedium, wie beispiels­ weise heißem Öl oder dergleichen, durchflossen sind. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Heizmatte elektrisch beheizt wird. Zu diesem Zweck kann die Heizmatte mit einer elektrischen Heizwendel ausgestattet sein.

Je nach Anwendungszweck kann eine derartige Heizmatte einen oder mehrere Heizbereiche aufweisen. Sofern an un­ terschiedlichen Stellen der Heizmatte verschiedene Tempe­ raturen oder Wärmemengen benötigt werden, kann die Heiz­ matte in unterschiedlich beheizbare Heizfelder unterteilt sein.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer elektrisch beheizten Heizmatte besteht diese aus mindestens zwei Lagen eines dünnen Polyester-Gewebes und wenigstens einer dazwischenliegenden abgedeckten Lage von Widerstandsdräh­ ten. Diese Lagen sind vorzugsweise in eine dünne Silikon­ schicht eingebettet. Die Einbettung der Widerstandsdrähte in das Polyester-Gewebe bietet einen guten Schutz gegen mechanische Beanspruchung beim Öffnen bzw. Schließen der Presse.

Zur genauen Regelung der Temperatur an der Oberfläche der Preßmembran sind, in bevorzugter Ausführung der Erfindung, ein oder mehrere Temperaturfühler direkt in die Heizmatte integriert.

Für den elektrischen Anschluß der Heizmatte ist zweckmäßi­ gerweise eine Durchführung im Druckrahmen vorzusehen, welche druckdicht ausgeführt sein muß, um Druckverluste in der Druckkammer zu vermeiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Membran-Formpresse, in einer stark verein­ fachten Seitenansicht;

Fig. 2 die Formpresse von Fig. 1, in einer Ansicht von vorne;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die obere Preßplatte mit Druckrahmen, Preßmembran und Heizmatte der Formpresse von Fig. 2, in größerem Maßstab;

Fig. 4 die Heizmatte von Fig. 3, in einer Ansicht von unten;

Fig. 5 die Aufhängung der Heizmatte von Fig. 3, in noch­ mals größerem Maßstab.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Membran-Formpresse hat ein Gestell 1, in dem eine untere Preßplatte fest gelagert ist. Diese untere Preßplatte 2 trägt eine Heiz­ platte 3, auf der eine Vakuumplatte 4 auflagert. Zur Be­ schichtung mit einem tiefziehfähigen Beschichtungsmaterial wird ein (nicht dargestelltes) Werkstück aufgelegt.

Eine obere Preßplatte 6 läßt sich von oben nach unten in Richtung der unteren Preßplatte 2 hydraulisch absenken. Die obere Preßplatte 6 trägt an ihrer Unterseite einen rechteckig ausgebildeten Druckrahmen 7, an dem eine extrem dehnbare Preßmembran 8 aus Silikon-Gummi an zwei gegen­ überliegenden Längsseiten aufgehängt ist. Die Unterseite der oberen Preßplatte 6, der Druckrahmen 7 und die Preß­ membran 8 schließen in abgesenkter Stellung der oberen Preßplatte 6 eine Druckkammer 9 druckdicht ab, welche mit Druckluft beaufschlagbar ist. Die hierfür erforderliche Druckluft wird von einem im Unterteil des Gestells 1 ange­ ordneten Kompressor 10 erzeugt und in einem Druckluft­ speicher 11 zwischengespeichert. Die durch die Druckluft in der Druckkammer 9 erzeugte Preßkraft wird durch ein Vakuum unterstützt, das von einer Vakuumpumpe 5 erzeugt und über nicht dargestellte Leitungen durch die untere Preßplatte 2 hindurch am Werkstück angelegt wird.

Im oberen Teil des Gestells 1 sind zwei hydraulische Preß­ zylinder 12 und dazwischen ein Rückholzylinder 13 angeord­ net, deren jeweils nach unten ausfahrende Kolben mit der oberen Preßplatte 6 verbunden sind.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, hängt die elasti­ sche Preßmembran 8 in Ruhestellung, d. h. bei angehobener oberer Preßplatte 6, aufgrund ihres Eigengewichts leicht gekrümmt nach unten durch. Zur Beheizung der Preßmembran 8 ist im Innern der Druckkammer 9 eine flexible Heizmatte 14 aufgehängt. Hierzu sind an den vier Ecken jeweils Ösen 15 in die Heizmatte 14 eingearbeitet (vgl. Fig. 4). Die obere Preßplatte 6 trägt an ihrer Unterseite den Ösen 15 gegen­ überliegende Befestigungsaugen 16. Durch je eine Öse 15 und ein korrespondierendes Befestigungsauge 16 verläuft ein Befestigungsring 17, der aus einem kurzen Stück eines flexiblen Stahlseils 18 gebildet ist. Das Verbindungsele­ ment 19 verbindet die beiden Enden des Stahlseils 18 zum Befestigungsring 17.

Die Heizmatte 14 besteht im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel aus mehreren Lagen eines dünnen Polyester-Gewebes, in die eine elektrische Heizwendel in Form einer Lage von Widerstandsdrähten eingebettet ist. Ebenfalls integriert in die Heizmatte 14 sind ein oder mehrere (nicht darge­ stellte) Temperaturfühler. Dem elektrischen Anschluß der Heizmatte 14 dient eine Durchführung 20, die im Druckrah­ men 7 angeordnet und druckdicht ausgebildet ist.

In Fig. 2 sind sowohl die obere Preßplatte 6 in ihrer oberen Endstellung (gestrichelt) als auch in auf die unte­ re Preßplatte 2 abgesenkter unteren Endstellung darge­ stellt. Ein zu beschichtendes plattenförmiges Werkstück mit profilierter Oberfläche wird, bei geöffneter Presse, auf die Vakuumplatte 4 aufgelegt. Anschließend wird das Beschichtungsmaterial, beispielsweise eine Kunststoff- Folie, aufgelegt.

Der Beschichtungsvorgang wird eingeleitet durch Absenken der oberen Preßplatte 6 in Richtung der unteren Preßplatte 2, bis die Preßmembran 8 in Kontakt mit dem Werkstück bzw. dem auf diesem aufliegenden Beschichtungsmaterial kommt. Die erforderliche Beschichtungswärme wird über die Heiz­ matte 14, die lose auf der Innenseite der Preßmembran 8 aufliegt, zugeführt. Das Preßgut bzw. Beschichtungsmate­ rial wird so lange aufgeheizt, bis eine dünne, auf der Oberfläche des Preßguts befindliche Leimschicht aufge­ schmolzen und damit reaktiviert ist.

Im nächsten Verfahrensschritt wird zuvor vom Kompressor 10 erzeugte Druckluft vom Druckluft-Speicher 11 in die Druck­ kammer 9 gegeben, wodurch sich die Preßmembran 8 elastisch verformt und der Oberflächenkontur des Werkstücks an­ schmiegt. Dieses Anschmiegen bzw. Anpressen wird durch Anlegen des durch die Vakuumpumpe 5 erzeugten Vakuums unterstützt. Zusätzlich wird Druck auf die obere Preßplat­ te 6 mittels der Preßzylinder 12 ausgeübt.

Anschließend wird die Presse wieder geöffnet, indem die obere Preßplatte 6 mittels des Rückholzylinders 13 angeho­ ben wird. Sobald die obere Preßplatte 6 ihre obere End­ stellung (vgl. Fig. 2) wieder erreicht hat, kann das be­ schichtete Werkstück aus der Presse entnommen werden.

Claims (9)

1. Membran-Formpresse zur Beschichtung der profilierten Oberfläche eines plattenförmigen Werkstücks mit Fur­ nier oder einem tiefziehfähigen Beschichtungsmate­ rial, insbesondere Kunststoff-Folie, unter Druck und Temperatur, mit

• - einem Gestell (1);
• - einer in dem Gestell (1) fest gelagerten unteren Preßplatte (2);
• - einer absenkbaren oberen Preßplatte (6);
• - einem an der Unterseite der oberen Preßplatte (6) angeordneten Druckrahmen (7);
• - einer elastisch dehnbaren Preßmembran (8), die an der oberen Preßplatte (6) aufgehängt ist;
• - einer mit Druckluft beaufschlagten Druckkammer (9), die nach oben hin von der oberen Preßplatte (6) , seitlich vom Druckrahmen (9) und nach unten hin von der Preßmembran (8) abgeschlossen wird;
• - einer in der Druckkammer (9) vorgesehenen Mem­ bran-Heizung zum Aufheizen der Preßmembran (8) auf die erforderliche Beschichtungstemperatur; dadurch gekennzeichnet, daß die Mem­ bran-Heizung eine flexible Heizmatte (14) ist, die
• - an der oberen Preßplatte (6) aufgehängt ist und
• - auf der Innenseite der Preßmembran (8) lose auf­ liegt.

2. Membran-Formpresse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - die Heizmatte (14) an ihrem Rand Ösen (15) auf­ weist;
• - die obere Preßplatte (6) an ihrer Unterseite Befe­ stigungsaugen (16) trägt;
• - durch je eine Öse (15) und ein korrespondierendes Befestigungsauge (16) ein Befestigungsring (17) verläuft.

3. Membran-Formpresse nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - die Heizmatte (14) der Form des Druckrahmens (7) angepaßt rechteckig ausgebildet ist und
• - zur Aufhängung vier, jeweils an den Ecken angeord­ nete Ösen (15) vorgesehen sind.

4. Membran-Formpresse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmatte (14) eine elektri­ sche Heizwendel enthält.

5. Membran-Formpresse nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Befestigungsring (17) aus einem Stück Stahlseil (18) gebildet ist.

6. Membran-Formpresse nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizmatte (14) aus mindestens zwei Lagen eines dünnen Polyester-Gewebes und wenigstens einer abgedeckten Lage von Widerstandsdrähten be­ steht, und daß die Lagen in einer dünnen Silikon­ schicht eingebettet sind.

7. Membran-Formpresse nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Heizmatte (14) ein oder mehrere Temperaturfühler integriert sind.

8. Membran-Formpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmatte (14) mehre­ re, unterschiedlich beheizbare Heizfelder aufweist.

9. Membran-Formpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckrahmen (7) eine druckdichte Durchführung (20) für den elektrischen Anschluß der Heizmatte (14) vorgesehen ist.