DE4307816A1

DE4307816A1 - Apparatus for covering three-dimensional bodies

Info

Publication number: DE4307816A1
Application number: DE19934307816
Authority: DE
Inventors: Hans Bohn; Karl Kappler; Reinhard Huber
Original assignee: Robert Buerkle GmbH
Current assignee: Robert Buerkle GmbH
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-15
Anticipated expiration: 2013-03-13
Also published as: DE4307816C2

Abstract

In an apparatus for covering the surface of bodies with a film, the film blank is heated by a heating plate, of which at least the surface facing the film blank is provided with a black coating. As a result, the advantages of radiation heat (continuous heating) and contact heat (uniform heating over relatively large areas) are combined with one another in a favourable way and uniform, high-grade reproducible covering qualities are achieved even in the case of difficult workpieces.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 0 379 844 bekannt. Zur Beschichtung von dreidimensionalen Körpern sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. So zeigt beispielsweise die DE- PS 11 83 353 ein Verfahren zur Überziehung gepolsteter Werkstücke mit einem Überzugsstoff, wobei eine erwärmte Membran auf diesen, auf das Werkstück aufgelegten Überzugsstoff aufgedrückt um das Werkstück gespannt wird, wozu das Volumen zwischen Membran und Werkstückunterlagen mit Vakuum beaufschlagt wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß der Bezugsstoff auch den seitlichen Konturen des zu beziehenden Werkstückes weitgehend folgt und an den Rändern festgeklebt werden kann, die beheizbare Membran dient dabei hierzu, um den dafür erforderlichen Klebstoff an der Unterseite des Werkstückes zum Haften zu bringen.Such a device is known from EP 0 379 844. For Coating three-dimensional bodies are different Methods and devices known. For example, the DE- PS 11 83 353 a method for covering upholstered workpieces with a coating, with a heated membrane on top of it the workpiece placed on the coating material pressed around the workpiece What is the volume between the membrane and Workpiece underlays are subjected to vacuum. This will ensures that the cover fabric also conforms to the lateral contours of the workpiece largely follows and on the edges can be glued, the heated membrane serves to to the necessary adhesive on the bottom of the Bring workpiece to stick.

Die DE-OS 38 27 497 beschreibt ein ähnliches Verfahren, wobei ebenfalls ein Druckkissen mit einer Membran eingesetzt wird, die mit Hilfe eines Druckmediums gegen die zu beschichtende Platte angedrückt wird. Die Beheizung der Folie erfolgt hierbei über die Membran, die mit Hilfe eines Vakuums an der Unterseite einer beheizten Grundplatte anliegt und somit auf deren Temperatur erwärmt wird. Die derart erwärmte Membran wird durch Anlegung einer Druckdifferenz zwischen ihrer Ober- und Unterseite dann über die Folie gelegt, wobei sie die in ihr gespeicherte Wärme während eines Zeitraums von einigen Minuten an die Folie abgibt, so daß diese dem Oberflächenverlauf der zu beschichtenden Platte folgen kann und mit der Oberfläche dieser Platte verklebt wird.DE-OS 38 27 497 describes a similar process, wherein also a pressure pad with a membrane is used, which with Using a print medium against the plate to be coated is pressed. The film is heated via the Membrane created with the help of a vacuum at the bottom of a heated base plate rests and thus warmed to its temperature becomes. The membrane heated in this way is created by applying a Pressure difference between their top and bottom then over the Foil placed, the heat stored in it during a Period of a few minutes to the film, so that the Surface course of the plate to be coated can follow and with the surface of this plate is glued.

Während dieses Prozesses wird der Membran durch ein Luftumwälz prinzip weiter Wärme zugeführt, um die auftretenden Wärmeverluste nach Entfernung von der beheizten Grundplatte auszugleichen und eine Auskühlung zu verhindern. Nach der Verklebung der Platte wird die Druckdifferenz dann umgekehrt, so daß die Membran wieder in ihre Grundposition an der Unterseite der beheizten Grundplatte zurückkehrt und wieder auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden kann.During this process, the membrane is circulated through an air principle further heat is added to the heat losses that occur after removal from the heated base plate and balance one To prevent cooling down. After the plate has been glued, the Pressure difference then reversed so that the membrane is back in its Basic position on the underside of the heated base plate returns and warmed up to the desired temperature can.

Bei den beiden vorbekannten Vorrichtungen dient folglich die Membran zur "Druckübermittlung" auf die um das Werkstück herum zu legende Folie bzw. den Bezugsstoff. Wenn es sich bei der zu beschichtenden Folie um eine Kunststoffolie handelt, muß diese zwangsläufig vorgewärmt werden, wobei die Temperatur über die ganze Flächenfolie möglichst gleichmäßig verteilt sein soll.The membrane thus serves in the two previously known devices for "pressure transmission" on the one to be placed around the workpiece Foil or the cover fabric. If it is the one to be coated Foil is a plastic film, it must inevitably be preheated, keeping the temperature all over the sheet should be distributed as evenly as possible.

Die Verwendung einer Membranpresse gemäß der DE-OS 38 27 497, wo die Erwärmung der Folie über den Kontakt mit der vorgeheizten Membrane erfolgt, hat jedoch wesentliche Nachteile:The use of a membrane press according to DE-OS 38 27 497, where the Heating of the film through contact with the preheated membrane but has major disadvantages:

Je nach Art der verwendeten Folie kann diese unter Umständen an der Membran anhaften und von dieser beim Abheben der Membran beispielsweise an nicht vollständig überdeckten Klebebereichen wieder vom Werkstück abgezogen werden. Eventuelle zusätzliche Vorkehrungen, um dies zu vermeiden, verlängern den Beschichtungszyklus und verteuern den Prozeß. Depending on the type of film used, this may be due to the Stick membrane and from this when lifting the membrane for example on adhesive areas that are not completely covered be pulled off the workpiece again. Any additional Precautions to avoid this extend the Coating cycle and make the process more expensive.

Die Membran ist darüber hinaus ein teures Verschleißteil, insbesondere bei der Beschichtung relativ scharfkantiger Werkstücke verschleißt die Membran schnell, muß ausgetauscht werden und führt folglich ebenfalls zu einer Verteuerung der Produktion. Bei scharfkantigen Gegenständen sind auch Einschränkungen in der Beschichtungsqualität zu erwarten, da die, wenn auch geringe Eigensteifigkeit der Membran diese nicht in der Lage versetzt, sich auch bei scharfkantigen Ecken, Kanten oder Nutgründen exakt dem Querschnittsverlauf des zu beschichtenden Werkstückes anzupassen, so daß sich folglich dort auch unzulängliche Beschichtungsergebnisse mit unzureichenden Verklebungen einstellen können.The membrane is also an expensive wear part, especially when coating relatively sharp-edged workpieces the membrane wears out quickly, must be replaced and guides consequently also an increase in production. At sharp-edged objects are also limitations in the Coating quality to be expected, since the, albeit low The membrane's inherent rigidity does not enable it to even with sharp-edged corners, edges or groove bases Adjust cross-sectional profile of the workpiece to be coated, see above that consequently there are also insufficient coating results with inadequate bonds.

Die indirekte Erwärmung der Folie über die Membran hat weiterhin den Nachteil, daß die Temperaturführung der Folie bestenfalls angenähert den optimalen Bereich homogen über die Folienoberfläche überspannt, da die Membran eine Isolierschicht darstellt, mit der Folge, daß ihre Temperatur auf der Folienseite nicht exakt der Temperatur der Heizplatte und damit der Temperatur der Membranoberseite entspricht. Der Temperaturgradient durch die Membran hindurch muß ermittelt und bei der Aufheizung der Membran berücksichtigt werden, in jedem Fall ist somit lediglich eine "indirekte" Temperaturwahl möglich. Dies bedeutet aber auch, daß eine exakte Reproduzierbarkeit der Folienerwärmung bei aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen nur ungefähr möglich sein wird, mit der Folge einer ungleichmäßigen Serienfertigung, d. h., mit Produkten mit schwankender Beschichtungsqualität.The indirect heating of the film over the membrane still has the Disadvantage that the temperature control of the film is at best approximate spanning the optimal area homogeneously across the film surface, since the membrane is an insulating layer, with the result that their temperature on the film side is not exactly the temperature of the Heating plate and thus the temperature of the top of the membrane. The temperature gradient through the membrane must be determined and be taken into account when heating the membrane, in any case only an "indirect" temperature selection is possible. This but also means that an exact reproducibility of the Foil heating in successive coating processes only approximately will be possible, with the consequence of an uneven Series production, d. i.e., with products with fluctuating Coating quality.

Bei der DE-OS 38 27 497 hat man diese Probleme offensichtlich erkannt und versucht die schwer beherrschbaren Temperaturverhält nisse mit den oben beschriebenen Nachteilen für die Fertigungs qualität dadurch zu reduzieren, indem man einen Kreislauf mit beheizter Luft vorsieht, der die Membranoberfläche (also die der Heizplatte zugewandte Oberfläche der Membran) mehr oder weniger notdürftig offenbar auf etwa der gleichen Temperatur halten soll, wie dies von der beheizten Grundplatte durchgeführt wurde. Es versteht sich von selbst, daß dies nur eine Notlösung sein kann, die zudem einen erheblichen apparativen Zusatzaufwand bedingt, der wiederum die Produktionskosten erhöht.In DE-OS 38 27 497 these problems are obvious recognized and tried the difficult to control temperature ratio nisse with the disadvantages for manufacturing described above to reduce quality by using a cycle heated air that provides the membrane surface (i.e. that of Surface of the membrane facing the heating plate) more or less makeshift apparently at about the same temperature, how this was done from the heated base plate. It goes without saying that this can only be a temporary solution, the also requires considerable additional equipment, which in turn increases production costs.

Die Lösung gemäß der DE-OS 38 27 497 ist daher insgesamt gesehen technisch sehr aufwendig und erreicht das Ziel einer gleichmäßigen, qualitätiv hochwertigen Folienbeschichtung bestenfalls näherungsweise.The solution according to DE-OS 38 27 497 is therefore seen overall technically very complex and achieves the goal of a uniform, high quality film coating at best approximately.

Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen die Folie selbst in einen Spannrahmen gespannt und durch Wärmestrahlung (Heizstrahler) oder Kontaktwärme (Heizplatte) (EP 0 379 844) erwärmt wird; bei letzterem wird durch das Absaugen der Luft zwischen Werkstück und Folie die Folie von dem darüber lastenden Atmosphärendruck an das Werkstück gepreßt und um dieses geformt. Dieses in der EP 0 379 844 vorge schlagene Verfahren hat jedoch folgenden Nachteil: Die praktisch abrupte Einwirkung der Heizplatte, die in der Regel aus blankem Stahl besteht, hat zur Folge, daß die aus Abdichtungsgründen bereits randseitig eingespannte Folie plötzlich aufgeheizt wird. Infolge ihres hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten führt diese Erwärmung daher zu einer Ausdehnung, die infolge der seitlichen Einspannung notwendigerweise zur Faltenbildung führt.Solutions are also known in which the film itself is in one Tensioning frame stretched and by heat radiation (radiant heater) or Contact heat (heating plate) (EP 0 379 844) is heated; in the latter the air is sucked out between the workpiece and the film Foil from the atmospheric pressure on the workpiece pressed and molded around this. This is featured in EP 0 379 844 However, the proposed method has the following disadvantage: the practical abrupt exposure to the heating plate, which is usually bare Steel exists, has the consequence that already for sealing reasons film clamped on the edge is suddenly heated. As a result This heating leads to its high coefficient of thermal expansion hence an expansion due to the lateral restraint necessarily leads to wrinkling.

Die Beheizung der Folie durch einen Heizstrahler ermöglicht anderer seits keine gleichmäßige Temperaturführung über die gesamte Folien fläche, eine genaue Temperaturvorgabe im Sinne eines Sollwertes ist damit kaum möglich. Damit treten jedoch im Endeffekt die gleichen Qualitätsprobleme auf, wie sie oben im Zusammenhang mit der DE-OS 38 27 497 geschildert wurden.The heating of the film by a radiant heater enables others on the one hand, no uniform temperature control over the entire film area, is an exact temperature specification in the sense of a setpoint hardly possible with it. Ultimately, however, the same will occur Quality problems as described above in connection with DE-OS 38 27 497 were described.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß mit günstigem apparativen Aufwand eine gleichmäßige, qualitativ hochwertige und über die Dauer einer Serienfertigung eindeutig reproduzierbare Beschichtungsqualität auch bei schwierigen Werkstücken gewährleistet ist. The object of the invention is therefore the generic device to improve so that a cheap equipment uniform, high quality and over the duration of one Series production of clearly reproducible coating quality too is guaranteed for difficult workpieces.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the device according to the characterizing part of claim 1 solved.

Der Erfindungsgedanke besteht also im wesentlichen darin, die bekannten physikalischen Eigenschaften der Strahlung des "schwarzen Körpers" auszunutzen, und dadurch die Vorteile von Strahlungswärme (kontinuierliche Erwärmung) und Kontaktwärme (gleichmäßige Erwärmung über größere Flächen) zu erreichen, ohne die Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, die bei einer einseitigen Bevorzugung einer dieser Wärmeübertragungsmöglichkeiten bei bekannten Vorrichtungen aufge treten sind.The idea of the invention is therefore essentially that known physical properties of the radiation of the "black Body "and thereby take advantage of radiant heat (continuous heating) and contact heat (uniform heating over larger areas) without the disadvantages of buying to have to take one in favor of one of these Heat transfer options in known devices are kicking.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:An embodiment of the device according to the invention will explained in more detail with reference to drawings, which show:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Presse im geöffneten Zustand, Fig. 1 shows a cross section through the press in the open state,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Presse der Fig. 1 beim Ansaugen bzw. beim Hochblasen der Folie, und Fig. 2 shows a cross section through the press of Fig. 1 when sucking or blowing up the film, and

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Presse beim Aufdrücken der Folie auf das Werkstück. Fig. 3 shows a cross section through the press when pressing the film onto the workpiece.

Die Vorrichtung umfaßt eine Flachpresse mit einem festen unteren Preßtisch 32, einem unteren Rahmen 30, mit einem Werkstuckträger 31 für das zu beschichtende Werkstück 11 und aus einem oberen Rahmen 21 und einer damit verbundenen Heizplatte 20 mit schwarzer Eloxal schicht 20A. Der untere Rahmen 30 ist hierbei nach Art einer Palette ausgebildet, die zusammen mit dem Werkstück als Einheit in die Presse eingelegt bzw. nach der Durchführung des Folienauf bringvorganges wieder entfernt werden kann, was eine sehr rationelle Arbeitsweise mit sich bringt.The device comprises a flat press with a fixed lower press table 32 , a lower frame 30 , with a workpiece carrier 31 for the workpiece 11 to be coated and an upper frame 21 and an associated heating plate 20 with black anodized layer 20 A. The lower frame 30 is designed in the manner of a pallet, which can be placed together with the workpiece as a unit in the press or can be removed again after carrying out the film application process, which entails a very efficient method of working.

Die Randbereiche der Palette 30, also der untere Rahmen ist so dimensioniert, daß er mit dem oberen Rahmen 21 der Heizplatte 20 in dem Sinne zusammenwirkt, daß mit Hilfe von entsprechenden umlaufenden Dichtungen die zur Beschichtung verwendete Folie 10 zwischen diesen beiden Bauteilen eingespannt und festgehalten wird. Im nicht druckbelasteten Zustand liegt die Folie 10 daher bei geschlossener Presse horizontal über dem Werkstück 11 und unterteilt den Presseninnenraum in ein oberes Teilvolumen V1 und ein unteres Teilvolumen V2.The edge areas of the pallet 30 , that is, the lower frame, is dimensioned such that it interacts with the upper frame 21 of the heating plate 20 in the sense that the film 10 used for coating is clamped and held between these two components with the aid of corresponding circumferential seals . In the non-pressure-loaded state, the film 10 therefore lies horizontally over the workpiece 11 when the press is closed and divides the press interior into an upper partial volume V1 and a lower partial volume V2.

Zur Erzeugung von Unterdruck bzw. Überdruck sind im oberen Rahmen Luftkanäle 22, im unteren Rahmen (Palette 30) Luftkanäle 33 vorgesehen, die mehrere Öffnungen zu dem ihnen jeweils zugeordneten Teilvolumen aufweisen, um Luft zuzuführen oder abzusaugen.To generate underpressure or overpressure, air channels 22 are provided in the upper frame and air channels 33 in the lower frame (pallet 30 ), which have a plurality of openings to the partial volume assigned to them in order to supply or extract air.

Die Arbeitsweise dieser Presse ist wie folgt:
In den Zwischenraum zwischen dem oberen Rahmen und dem Tisch 32 wird bei geöffneter Presse eine Palette 30 geschoben, auf der das oder die zu beschichtenden Werkstücke 11 auf einem oder mehreren Werkstückträgern 31 angeordnet sind, überdeckt mit der zur Beschichtung vorgesehenen Folie 10. Die bereits vorher einge schaltete Heizplatte 20 sorgt mit ihrem hohen Strahlungswärmeanteil für eine Vorheizung der Folie 10 und damit für deren thermische Ausdehnung. Nachdem diese derart vorbereitete Palette 30 in ihrer Arbeitsposition innerhalb der Presse ist und erst nachdem die Folie 10 sich ungehindert ausdehnen konnte, wird die Presse geschlossen (Fig. 2). Im geschlossenen Zustand der Presse sind durch die Folie somit die beiden Teilvolumina V1 und V2 erzeugt worden; durch die Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen oberen und unteren Teilvolumen, wobei das untere Teilvolumen V2 den höheren Druck aufweist, wird die Folie 10 nach oben an die Heizplatte 20 gezogen, was in Fig. 2 durch die vertikalen Pfeile symbolisiert ist (die horizontalen Pfeile deuten die Evakuierung des oberen Teilvolumens V1 und die Druckbeaufschlagung des unteren Teilvolumens V2 an). Bei diesem Vorgang verringert sich somit das obere Teilvolumen V1 bis auf Null und die Folie 10 wird nunmehr von der Heizplatte 20 mittels Kontaktwärme gleichmäßig auf die vorgewählte optimale Verformtemperatur gebracht, diese Resterwärmung führt zu keiner nennenswerten Ausdehnung und somit keiner wesentlichen Faltenbildung der eingespannten Folie mehr.This press works as follows:
When the press is open, a pallet 30 is pushed into the space between the upper frame and the table 32 , on which the workpiece 11 to be coated is arranged on one or more workpiece carriers 31 , covered with the film 10 provided for coating. The previously switched on heating plate 20 ensures with its high radiant heat content for preheating the film 10 and thus for its thermal expansion. After this pallet 30 prepared in this way is in its working position within the press and only after the film 10 has been able to expand unhindered, the press is closed ( FIG. 2). In the closed state of the press, the two partial volumes V1 and V2 have thus been generated by the film; by generating a pressure difference between the upper and lower partial volumes, the lower partial volume V2 having the higher pressure, the film 10 is drawn upwards to the heating plate 20 , which is symbolized in FIG. 2 by the vertical arrows (the horizontal arrows indicate that Evacuation of the upper sub-volume V1 and the pressurization of the lower sub-volume V2). In this process, the upper partial volume V1 is reduced to zero and the film 10 is now brought from the heating plate 20 evenly to the preselected optimal forming temperature by means of contact heat, this residual heating does not lead to any significant expansion and thus no significant wrinkling of the clamped film.

Wenn die Folie diese optimale Formtemperatur erreicht hat, wird die Druckdifferenz "umgekehrt", beispielsweise indem (Fig. 3) das obere Teilvolumen V1 mit Druckluft beschickt wird und das untere Teilvolumen V2 evakuiert wird, was in Fig. 3 durch die vertikal nach unten zeigenden Pfeile dargestellt ist (die vier horizontalen Pfeile deuten die Druckluftzufuhr bzw. Evakuierung der beiden Teilvolumen an).When the film has reached this optimum mold temperature, the pressure difference is "reversed", for example by ( Fig. 3) charging the upper partial volume V1 with compressed air and evacuating the lower partial volume V2, which is shown in FIG. 3 by the vertically pointing downward Arrows is shown (the four horizontal arrows indicate the compressed air supply or evacuation of the two partial volumes).

Dadurch legt sich die plastifizierte Folie exakt und konturgetreu um das zu beschichtende Werkstück 11, wozu in der Regel geringe Druckdifferenzen zwischen den beiden Teilvolumina ausreichen, da die üblicherweise verwendeten Folien sehr dünn und somit leicht in ihrer Formgebung zu "steuern" sind.As a result, the plasticized film is placed precisely and true to the contour around the workpiece 11 to be coated, for which small pressure differences between the two partial volumes are generally sufficient, since the films usually used are very thin and therefore easy to "control" in their shape.

Durch die weiterhin wirkende Wärmestrahlung der Heizplatte 20 wird die Folie 10 auch bei diesem Verfahrensschritt geheizt. Infolge der lang andauernden Wärmeeinwirkung auch auf das Werkstück und die gesamte Peripherie (Palette 30) steht hier auch ein ausreichendes Wärmereservoir zur Verfügung, d. h., daß das Werkstück der Folie keine wesentliche Wärmemenge mehr entzieht. Auch dies trägt zur Vermeidung von Falten bei und fördert eine gleichmäßig hohe Beschichtungsqualität.Due to the thermal radiation of the heating plate 20 which continues to act, the film 10 is also heated in this process step. As a result of the long-lasting exposure to heat on the workpiece and the entire periphery (pallet 30 ), there is also an adequate heat reservoir available, ie the workpiece no longer extracts a significant amount of heat from the film. This also helps to avoid wrinkles and promotes a consistently high coating quality.

Nach Beendigung des Formvorganges kann sofort nach dem Entspannen der Luft im oberen Teilvolumen V1 die Presse geöffnet werden und die Palette 30 mit dem fertig beschichteten Werkstück 11 aus der Presse entfernt und eine neue, vorbereitete Palette (siehe oben) eingelegt werden.After completion of the molding process, the press can be opened immediately after the air in the upper partial volume V1 has been released, the pallet 30 with the finished coated workpiece 11 removed from the press and a new, prepared pallet (see above) inserted.

Claims

1.Device for the surface coating of bodies with a film, with a workpiece carrier for receiving at least one body to be coated and, if appropriate, with further components (clamping devices, vacuum devices), such that the film blank provided for coating, heated by a heating plate, extends onto the surface of the the body to be coated and possibly placed around its edges, characterized in that at least the surface of the heating plate ( 20 ) facing the film blank ( 10 ) is provided with a black coating ( 20 A).

2. Device according to claim 1, characterized in that the coating ( 20 A) is an anodized coating.

3. The method for operating the device according to claim 1, characterized by a preheating and a post-heating phase, in which the heating plate ( 20 ) opposite the film blank ( 10 ) and its surroundings spaced apart and this is acted upon by radiant heat.