DE4112607A1 - Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von profilierten oberflaechen plattenfoermiger werkstuecke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer profilierten Oberfläche eines plattenförmigen Werkstücks mit einem flexiblen, flächigen Beschichtungsmaterial, wie einem Furnier, einem Dekorpapier oder dgl.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 zur Beschichtung von profilierten Oberflächen plattenförmiger Werkstücke mit einem flexiblen, flächigen Beschichtungsmaterial, wie einem Furnier, einem Dekorpapier, oder dgl., unter Druck und Temperatur.

In der älteren nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 39 35 562 ist eine derartige Vorrichtung zur Beschichtung von profilierten Oberflächen plattenförmiger Werkstücke beschrieben. Mit einer solchen Vorrichtung können vornehmlich Werkstücke mit dreidimensional geformter Oberfläche aus Holzwerkstoffen, aber auch Werkstücke aus Metall oder Kunststoff beschichtet werden. Als Beschichtungsmaterialien kommen Furniere, Dekorpapiere oder tiefziehfähige Materialien 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 Temperatur so hoch sein muß, daß eine zwischen dem Beschichtungsmaterial und dem Werkstück befindliche Leimschicht aktiviert wird. Als Leime können, abhängig vom Beschichtungsmaterial, Harnstoffsysteme, PVAC-Dispersions oder PUR-Dispersionsleime eingesetzt werden. Bei einer derartigen Vorrichtung, auch Membran-Formpresse genannt, wird der zur Beschichtung erforderliche hohe Preßdruck über eine einige Millimeter dicke Preßmembran aus sehr dehnungsfähigem Material, beispielsweise auf Latexbasis, bzw. Silikon-Gummi, auf das Beschichtungsmaterial bzw. auf das Werkstück aufgebracht. Aufgrund der hohen Dehnungsfähigkeit der Preßmembran schmiegt sich diese der dreidimensionalen Kontur des Preßgutes sehr gut an. Hierbei wird der für eine sichere und dauerhafte Verleimung notwendige Anpreßdruck durch Druckluft erzeugt, mit der eine hinter der Preßmembran angeordnete Druckkammer beaufschlagt wird. Dieser Anpreßdruck wird durch ein Vakuum unterstützt, das über die untere Preßplatte am Werkstück angelegt wird.

Beim Beschichten von Werkstücken in einer derartigen Membran-Formpresse tritt insbesondere bei Verwendung von Furnieren, Dekorpapieren und dgl. das Problem auf, daß bei kompliziert profilierten Werkstücken mit engen Radien, Hohlkehlen, Nuten usw. das Beschichtungsmaterial an diesen Stellen entweder reißt, oder daß diese Nuten und Hohlkehlen etc. mit dem Beschichtungsmaterial überspannt werden, d. h. es findet keine konturengenaue Verleimung mit dem Werkstück statt. Demzufolge war bisher das Beschichten von profilierten Oberflächen nur an einfach geformten, mit großen Radien versehenen Werkstücken möglich. Das obengenannte Problem wird insbesondere dadurch hervorgerufen, daß bei einem profilierten Werkstück die erhabenen Profilstellen im Gegensatz zu den tiefer gelegenen Profilstellen zuerst Kontakt mit der heißen Preßmembran bekommen, weshalb an diesen erhabenen Profilstellen eine frühzeitige Kleber- bzw. Leimreaktion eintritt, die ein Verformen in die tiefer gelegenen Profilbereiche verhindert, bzw. erschwert.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine konturengenaue Beschichtung von Werkstücken mit engen Radien insbesondere mit Furnieren, Dekorpapieren oder dgl. ermöglicht ist, ohne daß ein Reißen des Beschichtungsmaterials oder ein Überspannen tiefer liegender Bereiche auftritt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte umfaßt: Auflegen des Werkstückes auf eine Preßplatte, wobei sich über dem Werkstück das Beschichtungsmaterial und zwischen Werkstück und Beschichtungsmaterial eine Leimschicht befindet; anschließendes Absenken einer unbeheizten, elastisch dehnbaren Vorformmembran auf das Beschichtungsmaterial; Evakuieren des Raumes zwischen der Vorformmembran und der Preßplatte, Absenken einer beheizten, elastisch dehnbaren Preßmembran auf die Vorformmembran und Beaufschlagen der Preßmembran mit Druck.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Beschichtungsmaterial in einer ersten Phase mit der unbeheizten Vorformmembran an die Konturen des Werkstückes angelegt. Da die Vorformmembran unbeheizt ist, erfolgt in dieser Phase noch keine Aktivierung der Kleber- bzw. Leimschicht, wodurch sich das Beschichtungsmaterial noch ungehindert nach allen Seiten verschieben und auch an tiefer liegende Bereiche des Werkstückes mit engen Radien anpassen kann, ohne daß ein Reißen oder Überspannen auftritt. Dieser Vorgang wird hierbei durch die zwischen Werkstück und Beschichtungsmaterial befindliche Leimschicht unterstützt, die wie ein Gleitfilm wirkt, der das Beschichtungsmaterial spannungsfrei auch an komplizierte Profilformen anlegen läßt. Nach dem Evakuieren des Raumes zwischen der Vorformmembran und der unteren Preßplatte liegt das Beschichtungsmaterial dann konturengenau an dem Werkstück an. Anschließend wird in einer zweiten Phase die beheizte Preßmembran auf die Vorformmembran abgesenkt und das Beschichtungsmaterial wird unter Druck und Temperatur auf das Werkstück aufgepreßt. Hierbei wirkt sich ein vorzeitiges Aktivieren bestimmter Werkstückbereiche nicht nachteilig auf den Beschichtungsvorgang aus, da das Beschichtungsmaterial bereits in der ersten Phase durch die Vorformmembran konturengenau an das Werkstück angepreßt worden ist.

Die Verleimung wird dadurch erzielt, daß nach Absenken der Preßmembran auf die Vorformmembran erstere mit Druck beaufschlagt wird. Hierdurch erfolgt ein Anpressen der Beschichtung an das Werkstück. Je nach Ausführungsform kann hierbei eine direkte oder indirekte Beheizung der Preßmembran vorteilhaft sein.

Ferner wird die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 gelöst, bei der eine weitere an einem absenkbaren zweiten Druckrahmen befestigte, elastisch dehnbare Vorformmembran zwischen der Preßmembran und der unteren Preßplatte vorgesehen ist, sowie eine Einrichtung zum Evakuieren des Raumes, der sich zwischen der abgesenkten Vorformmembran und der unteren Preßplatte befindet. Mit einer derartigen Vorrichtung kann das eingangs beschriebene Verfahren besonders schnell und sicher durchgeführt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weisen der erste und der zweite Druckrahmen in etwa die gleiche Größe auf, wodurch der erste Druckrahmen in abgesenktem Zustand auf dem zweiten Druckrahmen aufliegt. Hierdurch wird eine gute Abdichtung sowohl der Druckkammer wie auch des Bereiches erzielt, der sich zwischen der abgesenkten Vorformmembran und der unteren Preßplatte befindet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Preßmembran derart an dem ersten Druckraum befestigt, daß diese in abgesenktem Zustand die Auflagefläche zwischen dem ersten Druckrahmen und dem zweiten Druckrahmen abdichtet. Ferner kann auch die Vorformmembran derart an dem zweiten Druckrahmen befestigt sein, daß diese in abgesenktem Zustand die Auflagefläche zwischen dem zweiten Druckrahmen und der unteren Preßplatte abdichtet. Hierdurch erfolgt eine besonders gute Abdichtung der jeweiligen Druck- bzw. Unterdruckräume.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Membran-Heizung eine flexible Heizmatte, die an der oberen Preßplatte aufgehängt ist und auf der Innenseite der Preßmembran lose aufliegt. Hierdurch wird die Wärme unmittelbar an der Stelle erzeugt, an der sie benötigt wird, nämlich direkt auf der Preßmembran. Die Wärmeübertragung zwischen der Heizmatte und der Preßmembran erfolgt somit nahezu verlustfrei durch unmittelbaren körperlichen Kontakt. Hierdurch kann die Aufheizung der Preßmembran auf die erforderliche Verarbeitungstemperatur sehr schnell erfolgen, was kurze Preßzeiten ermöglicht und zu verringerten Energiekosten führt.

Nach einer weiteren Ausbildung kann die Vorformmembran in nicht abgesenktem Zustand in so ausreichendem Abstand von der beheizten Preßmembran angeordnet sein, daß die Vorformmembran nicht erwärmt wird. Darüber hinaus kann die Vorformmembran auch gekühlt werden. Durch eine derartige Ausbildung ist sichergestellt, daß während des Vorformvorgangs an keiner Stelle der Oberfläche des Werkstücks eine frühzeitige Aktivierung der Leimschicht erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Ansicht einer Membran-Formpresse;

Fig. 2 eine vertikal geschnittene vergrößerte Teilansicht der Formpresse von Fig. 1, wobei sich die Presse in geöffnetem Zustand befindet;

Fig. 3 die Formpresse von Fig. 2 während des Vorformvorgangs; und

Fig. 4 die Formpresse von Fig. 2 während des eigentlichen Preßvorgangs.

Die in Fig. 1 dargestellte Membran-Formpresse hat ein Gestell 1, in dem sich eine untere Preßplatte 2 befindet. Diese untere Preßplatte 2 besteht aus einer Basis-Preßplatte 21, die eine Isolierplatte 3 und darüber eine Heizplatte 4 trägt. Auf der Heizplatte 4 lagert eine Vakuumplatte 5 auf. Ein Werkstück 26, über dem sich tiefziehfähiges Beschichtungsmaterial 28 befindet, wird zur Beschichtung auf die untere Preßplatte 2 aufgelegt, wobei sowohl das Werkstück wie auch das Beschichtungsmaterial mit einer Leimschicht versehen sind.

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, beispielsweise aus Silikon-Gummi, an zwei gegenüberliegenden Längsseiten befestigt ist. Die Unterseite der oberen Preßplatte 6, der Druckrahmen 7 und die Preßmembran 8 schließen in abgesenkter Stellung der oberen Preßplatte 6 eine Druckkammer 9 druckdicht ab, die mit Druckluft beaufschlagbar ist. Die hierfür erforderliche Druckluft wird von einem im Unterteil des Gestells 1 angeordneten Kompressor (nicht dargestellt) erzeugt und in einem Druckluftspeicher 11 zwischengespeichert. Die durch die Druckluft in der Druckkammer 9 erzeugte Preßkraft wird durch ein Vakuum unterstützt, das von einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) erzeugt und über einen Anschluß 10 sowie nicht dargestellte Leitungen durch die Vakuumplatte 5 hindurch am Werkstück angelegt wird.

Im oberen Teil des Gestells 1 sind zwei oder mehrere hydraulische Preßzylinder 12 und dazwischen ein oder mehrere Rückholzylinder 13 angeordnet, deren jeweils nach unten ausfahrende Kolben mit der oberen Preßplatte 6 verbunden sind.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, hängt die elastische 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 Inneren der Druckkammer 9 eine flexible Heizmatte 14 aufgehängt.

Die Heizmatte 14 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus mehreren Lagen eines dünnen Glasfaser-Silikon-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 dargestellte) Temperaturfühler. Dem elektrischen Anschluß der Heizmatte 14 dient eine Durchführung 20, die im Druckrahmen 7 angeordnet und druckdicht ausgebildet ist.

Zwischen der an dem ersten Druckrahmen 7 befestigten Preßmembran 8 und der unteren Preßplatte 2 ist eine elastisch dehnbare Vorformmembran 24 an einem pneumatisch gesteuerten zweiten Druckrahmen befestigt. Diese Vorformmembran 24 besteht (vorzugsweise) aus 1,5 mm dickem wärmestabilisiertem Kautschukgummi.

Zu Beginn eines Beschichtungsvorgangs wird ein zu beschichtendes plattenförmiges Werkstück 26 mit profilierter Oberfläche bei geöffneter Presse auf die Vakuumplatte 5 der unteren Preßplatte 2 aufgelegt. Anschließend wird das Beschichtungsmaterial 28 auf das Werkstück 26 aufgelegt, wobei sich sowohl an dem Beschichtungsmaterial wie auch an dem Werkstück eine Leimschicht befindet. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Zum Einleiten des in Fig. 3 dargestellten Vorformvorgangs wird der zweite Druckrahmen 22 zusammen mit dem ersten Druckrahmen in die in Fig. 3 gezeigte Stellung abgesenkt und der zweite Druckrahmen 22 wird gegen die untere Preßplatte 2 gepreßt. Gleichzeitig wird die nicht dargestellte Vakuumeinrichtung der Presse eingeschaltet, die über den Anschluß 10 und die nicht dargestellten Kanäle in der Vakuumplatte 5 den Raum zwischen der Vorformmembran 24 und der unteren Preßplatte 2 evakuiert. Hierbei dichtet eine Dichtschnur aus Silikongummi den zweiten Druckrahmen 22 zur Vakuumplatte hin ab, so daß unter der Vorformmembran die Evakuierung erfolgen kann. Mit zunehmendem Evakuierungsgrad legt sich die Vorformmembran stärker an die Profilkontur des Werkstückes an, wobei dieser Vorgang wesentlich durch die Leimschicht zwischen dem Werkstück und dem Beschichtungsmaterial unterstützt wird, da sich hierdurch ein Gleitfilm bildet, der eine Verschiebung des Beschichtungsmaterials gegenüber dem Werkstück zuläßt und dadurch eine spannungsfreie Anlage an das Werkstück gewährleistet. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 dargestellt.

Nach Beenden des Vorformvorgangs, dessen Zeitdauer beispielsweise durch ein Zeitrelais beliebig gewählt werden kann, wird der eigentliche Beschichtungsvorgang durch weiteres Absenken der oberen Preßplatte 6 in Richtung der unteren Preßplatte 2 eingeleitet, wobei sich die Preßmembran 8 an die Vorformmembran 24 anschmiegt.

Die zur Aktivierung der Leim- bzw. Klebeschicht erforderliche Wärme wird über die Heizmatte 14, die lose auf der Innenseite der Preßmembran 8 aufliegt, zugeführt. Das Preßgut bzw. Beschichtungsmaterial wird während dem Druckaufbau, d. h. dem Anlegen der Preßmembran an das Werkstück, erwärmt. Dadurch wird die Leim- bzw. Kleberschicht reaktiviert und der Verleimvorgang läuft ab. Hierbei wird die zuvor vom Kompressor erzeugte Druckluft über den Anschluß 30 vom Druckluft-Speicher 11 in die Druckkammer 9 gegeben. Zusätzlich wird Druck auf die obere Preßplatte 6 mittels der Preßzylinder 12 (Fig. 1) ausgeübt.

Anschließend wird die Presse wieder geöffnet, indem die obere Preßplatte 6 mittels des Rückholzylinders 13 und der zweite Druckrahmen mittels nicht dargestellter Zylinder in die in Fig. 2 gezeigte Stellung angehoben werden. Sobald die obere Preßplatte 6 und der zweite Druckrahmen 22 ihre obere Endstellung wieder erreicht haben, kann das beschichtete Werkstück aus der Presse entnommen werden. Hierbei kann es vorteilhaft sein, den Vakuumanschluß 10 mit Druckluft zu beaufschlagen, um das Anheben der Vorformmembran 24 zu erleichtern.

Claims (11)

1. Verfahren zur Beschichtung einer profilierten Oberfläche eines plattenförmigen Werkstücks mit einem flexiblen, flächigen Beschichtungsmaterial, wie einem Furnier, einem Dekorpapier oder dgl., umfassend die folgenden Schritte:

• - Auflegen des Werkstückes auf eine Preßplatte, wobei sich über dem Werkstück das Beschichtungsmaterial und an dem Werkstück und/oder dem Beschichtungsmaterial eine Leimschicht befindet;
• - Absenken einer unbeheizten, elastisch dehnbaren Vorformmembran auf das Beschichtungsmaterial;
• - Evakuieren des Raumes zwischen der Vorformmembran und der Preßplatte;
• - Absenken einer beheizten, elastisch dehnbaren Preßmembran auf die Vorformmembran;
• - Beaufschlagen der Preßmembran mit Druck.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmembran direkt beheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmembran indirekt beheizt wird.

4. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Beschichtung von profilierten Oberflächen plattenförmiger Werkstücke mit einem flexiblen, flächigen Beschichtungsmaterial, wie einem Furnier, einem Dekorpapier oder dgl., unter Druck und Temperatur, mit

• - einem Gestell (1);
• - einer in dem Gestell (1) festgelagerten unteren Preßplatte (2);
• - einer absenkbaren oberen Preßplatte (6);
• - einem an der Unterseite der oberen Preßplatte (6) angeordneten ersten Druckrahmen (7);
• - einer elastisch dehnbaren Preßmembran (8), die an der oberen Preßplatte (6) aufgehängt ist;
• - einer mit Druckluft beaufschlagbaren Druckkammer (9), die nach oben hin von der oberen Preßplatte (6), seitlich vom ersten Druckrahmen (7) und nach unten hin von der Preßmembran (8) abgeschlossen wird;
• - einer in der Druckkammer (9) vorgesehenen Membran-Heizung zum Aufheizen der Preßmembran (8) auf die erforderliche Beschichtungstemperatur;

gekennzeichnet durch
eine weitere an einem absenkbaren zweiten Druckrahmen (22) befestigte, elastisch dehnbare Vorformmembran 24), die zwischen der Preßmembran (8) und der unteren Preßplatte (2) angeordnet ist;
und eine Einrichtung zum Evakuieren des Raumes, der sich zwischen der abgesenkten Vorformmembran (24) und der unteren Preßplatte (2) befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Druckrahmen (7, 22) in etwa die gleiche Größe aufweisen, wodurch der erste Druckrahmen (7) in abgesenktem Zustand auf dem zweiten Druckrahmen (22) aufliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmembran (8) derart an dem ersten Druckrahmen (7) befestigt ist, daß diese in abgesenktem Zustand die Auflagefläche zwischen dem ersten Druckrahmen (7) und dem zweiten Druckrahmen (22) abdichtet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformmembran (24) derart an dem zweiten Druckrahmen (22) befestigt ist, daß diese in abgesenktem Zustand die Auflagefläche zwischen dem zweiten Druckrahmen (22) und der unteren Preßplatte (2) abdichtet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Heizung eine flexible Heizmatte (14) ist, die an der oberen Preßplatte (6) aufgehängt ist und auf der Innenseite der Preßmembran (8) lose aufliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorformmembran (24) in nicht abgesenktem Zustand in so ausreichendem Abstand von der beheizten Preßmembran (8) befindet, daß die Vorformmembran nicht erwärmt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformmembran (24) gekühlt wird.