DE4431716C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbund-Badewannen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbadewannen bestehend aus einer Innenschale aus Kunststoff und einer Außenschale aus Stahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 4 sowie Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Verbundbadewannen ist beispielsweise aus der DE 26 18 070 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren findet sich nur die Angabe, daß der Zwischenraum zwischen Innenschale und Außenschale ausgeschäumt wird. Es wird jedoch nicht beschrieben, wie man eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffs in dem Zwischenraum zwischen den beiden Schalen erzielt. Nähere Einzelheiten über die bei einer industriellen Serienfertigung von Verbundbadewannen nach einem solchen Verfahren zu treffenden Maßnahmen sind in der genannten Druckschrift ebenfalls nicht offenbart.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbadewannen, bestehend aus einer Innenschale aus Kunststoff und einer Außenschale aus Stahl, bei dem eine Außenschale aus Stahl durch Tiefziehen geformt wird, im unteren Bereich dieser Außenschale eine Anzahl kleinerer Bohrungen angebracht wird, eine thermoplastische Acrylplatte auf den Stahlrohling gelegt und dort verspannt wird und danach der Raum unterhalb des Stahlrohlings evakuiert und die verformbare Acrylplatte in den Stahlrohling hineingezogen und der Wannenkontur angepaßt wird, wobei der Verbund zwischen Außenschale aus Stahl und Innenschale aus Acryl hergestellt wird.

Ein solches Verfahren, bei dem die Verbundbadewannen aus zwei miteinander verbundenen Schalen, nämlich einer Innenschale aus Kunststoff und einer Außenschale aus Stahl bestehen, ist in der obengenannten DE 36 01 325 A1 beschrieben. Es handelt sich um ein Verfahren für die Renovierung einzelner eingebauter Stahlwannen vor Ort mit den bereits genannten Nachteilen.

Die DE 36 01 325 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überziehen von fest in Gebäuden eingebauten Badewannen mit einer Kunststoffschicht, bei dem eine Kunststoffplatte an einer Stahlwanne am Wannenrand befestigt und dann durch Absaugen der Luft im Zwischenraum durch die Ablauföffnung der Wanne tiefgezogen wird, so daß man eine Beschichtung der ursprünglichen Wanne erhält. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich jedoch um eine Art Sanierungsverfahren für eingebaute Wannen, das recht improvisiert wirkt und sich allenfalls für die Kunststoffbeschichtung einzelner Wannen vor Ort eignen dürfte. Es fehlen auch nähere Angaben über die Art der Befestigung der in die Wanne hinein tiefzuziehenden Kunststoffplatte an der Stahlwanne.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbadewannen der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das für eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffs zwischen beiden Wannenschalen und einen guten Verbund beider Wannen sorgt und das für eine serienmäßige industrielle Fertigung neuer Verbundwannen der genannten Art geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbadewannen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Anspruch 2 beschreibt eine Vorrichtung, die zur Durchführung des obengenannten erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist. Unteranspruch 3 hat eine weitere bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Inhalt.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst die Kunststoffschale einerseits und die Stahlschale andererseits in herkömmlicher Weise in einer der Badewanne entsprechenden Form durch Tiefziehen hergestellt, wobei sich die weiteren erforderlichen Arbeitsgänge wie Beizen, Emaillieren usw. anschließen. Um die Verbindung herzustellen wird zunächst die Kunststoffschale umgekehrt, d. h. mit dem Wannenrand nach unten mit ihrem Rand auf die Grundplatte eines Spannwerkzeuges aufgelegt, wobei sie durch ein Stützgestell positioniert wird. Die vorbereitete Stahlwanne wird dann aufgestülpt und justiert. Abstandshalter gewährleisten einen gleichmäßigen Zwischenraum zwischen den beiden Schalen der im Bereich von 3 mm etwa liegt. Die beiden Wannen werden alsdann ringsum durch ein Spannwerkzeug eingespannt. Dabei ist ein Dichtungsrahmen dieses Werkzeugs so ausgebildet, daß sich der Zwischenraum zwischen den beiden Schalen ringsum neben dem Kragen der Kunststoffschale in Form eines umlaufenden und abgedichteten Ringraumes fortsetzt, der an dem Zwischenraum anschließt. Der Füllstoff, vorzugsweise Polyurethan wird in die Abflußöffnung der Stahlschale injiziert. Gleichzeitig wird dabei der umlaufende Ringraum neben dem Kragen der Kunststoffwanne an ein Vakuum angeschlossen. Durch das Vakuum wird der punktuell eingeführte flüssige Kunststoff unverzüglich zum Rand hin gezogen, so daß er sich gleichmäßig über die gesamte Wannenfläche verteilt. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nach der Erfindung ergibt sich nicht nur durch die Qualität des Erzeugnisses, sondern auch durch den geringen Zeitaufwand des eigentlichen Verfahrens und der Rüstzeiten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, ein Verfahren für zweischalige Verbundbadewannen der vorgenannten Art zu schaffen, das für einen guten Verbund zwischen beiden Wannenschalen sorgt und ebenfalls für eine industrielle Serienfertigung solcher Verbundbadewannen geeignet ist. Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbadewannen bestehend aus einer Innenschale aus Kunststoff und einer Außenschale aus Stahl, der genannten Art, mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Die Unteransprüche 5 bis 7 haben weitere bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens zum Inhalt. Unteranspruch 8 betrifft eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Auch bei diesem Verfahren wird zunächst auf herkömmliche Art die Außenschale aus Stahl durch Tiefziehen geformt. In diesen Stahlrohling werden im unteren Bereich kleine Bohrungen angebracht. Dann wird dieser Stahlrohling in einen Verformungs-Ziehtisch eingelegt, der einen Raum unterhalb des Stahlrohlings aufweist, der über eine Vakuumpumpe evakuiert werden kann. Auf den Ziehtisch wird dann eine thermoplastische Acrylplatte aufgelegt und dort mittels eines Rahmens, der aus einem unteren Rahmen und einem oberen Rahmen bestehen kann und der außerdem schwenkbar sein kann, verspannt. Bei Anlegen eines Vakuums kann man nun die verformbare Acrylplatte in den Stahlrohling hineinziehen und der Wannenkontur anpassen, wobei vorher auf den Stahlrohling ein Klebstoff aufgebracht wurde, so daß die Innenschale aus Acryl mit der Außenschale aus Stahl verklebt und ein guter Verbund hergestellt wird.

Dabei verwendet man vorzugsweise einen Reaktionskleber als Klebstoff, der z. B. aufgesprüht werden kann und der dann durch in der Acrylplatte enthaltene Wärme aktiviert wird, wenn die Acrylplatte mit dem Stahlrohling in Berührung kommt.

Vorzugsweise verwendet man einen Verformungs-Ziehtisch, der hydraulisch anhebbar bzw. absenkbar ist, so daß man durch eine Relativbewegung des Verformungs-Ziehtischs gegenüber dem Rahmen, mittels dessen die Acrylplatte eingespannt ist, den Wannenrand in die plastische Acrylplatte formen kann.

Bei Anlegen des Vakuums kann die Luft im Wannenraum durch die vorher in dem Stahlrohling angebrachten Bohrungen und den Wannenabfluß abgesaugt werden, wobei die Bohrungen relativ klein sein sollten, z. B. mit einem Durchmesser in der Größenordnung vom etwa 1 mm. Das vorgenannte alternative Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht eine besonders einfache Herstellung einer Verbundbadewanne aus zwei Werkstoffschichten, nämlich einer Innenschale aus Kunststoff und einer Außenschale aus Stahl, wobei insbesondere bei Verwendung eines Reaktionsklebers eine gute Haftung erzielt wird. Unteranspruch 8 hat eine Vorrichtung zum Inhalt, die bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens gemäß dieser Alternative der Erfindung eingesetzt wird.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt im Prinzip einen Längsschnitt durch eine Verbundbadewanne

Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Bereichs II von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Einspannwerkzeug, wie es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren angewandt werben kann;

Fig. 4 zeigt im Prinzip einen Längsschnitt durch eine Verbundbadewanne gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 zeigt einen Schnitt des Bereichs V von Fig. 4 in vergrößertem Maßstab;
Zunächst wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen.

Die fertiggestellte Verbundbadewanne gemäß Fig. 1 und 2 besteht innen aus einer Innenschale 1 aus Kunststoff, beispielsweise Acryl und außen aus einer Außenschale 2 aus Stahl. Der Zwischenraum zwischen Innenschale und Außenschale, der etwa im 3 mm Bereich liegt, ist mit einem Füllstoff 3, vorzugsweise aus Polyurethan ausgefüllt.

Bei der Innenschale 1 schließt sich an den horizontalen Rand ein lotrechter Kragen 1a an, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Der Füllstoff 3 setzt sich in diesem Bereich ebenfalls durch einen Kragen 3a fort. Bei der Außenschale 2 indessen, fehlt ein solcher Kragen. Sowohl an der Innenschale, als auch an der Außenschale sind Abflußöffnungen 1b bzw. 2a gebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung werden sowohl Innenschale als auch Außenschale als Rohlinge in der auf Fig. 1 und 2 dargestellten Form durch Tiefziehen hergestellt.

Im folgenden wird anhand von Fig. 3 das Herstellungsverfahren erläutert. Es ist dabei ein Spannwerkzeug vorgesehen, bestehend aus einer Grundplatte 10 mit einem Stützgestell 11, einem Blockrahmen 12, umlaufend entsprechend der Grundrißform der Wanne und einem im Schnitt rechtwinkligen, ebenfalls umlaufenden Dichtungsrahmen 13.

Das Verfahren beginnt damit, daß die tiefgezogene, auf fertige Höhe gefräste und gereinigte Innenschale 1 aus Kunststoff mit ihrem Rand auf die Grundplatte 10 aufgelegt wird, wobei das angepaßte Stützgestell 11 zur Positionierung dient. Der Kragen 1a der Innenschale liegt dabei unmittelbar neben dem umlaufenden Blockrahmen 12.

Der nächste Verfahrenschritt besteht darin, daß die tiefgezogene, gebeizte und rückseitig grundemailierte Außenschale 2 aus Stahl, wie dargestellt aufgestülpt wird. Sie wird derart justiert, daß mit Hilfe von Abstandshaltern zwischen den beiden Schalen ein gleichmäßiger Zwischenraum im 3 mm Bereich bleibt.

Beide Schalen werden dann ringsum mit Hilfe eines Dichtungsrahmens 13 mit einem horizontalen Schenkel 13a und einem vertikalen Schenkel 13b eingespannt. Der horizontale Schenkel 13a stützt sich dabei auf zwei Dichtungsschnüre 17 ab, die ihrerseits auf dem Blockrahmen 12 liegen, wobei zwischen den Dichtungsschnüren eine Vakuumkammer 16 gebildet ist. Der vertikale Schenkel 13b übt über eine weitere Dichtungsschnur 15 auf die beiden Schalen 1 und 2 einen Druck aus. Zwischen dem vertikalen Schenkel 13b und dem Kragen 1a der Innenschale ist ein umlaufender und abgedichteter Ringraum 14 gebildet, der an den Zwischenraum zwischen den beiden Schalen anschließt. Der Ringraum 14 ist umlaufendend mit Vakuum-Anschlüssen 14a versehen.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, daß Polyurethan als Gießharz in die Abflußöffnung der Stahlwanne 2b injiziert wird, wobei gleichzeitig über Leitungen 14a im Ringraum zwischen dem horizontalen Schenkel 13a und dem Kragen 1a ein Vakuum erzeugt wird. Die injizierte Masse verteilt sich dadurch schnell und gleichmäßig im Zwischenraum zwischen den beiden Schalen. Sie gelangt ebenso in den Ringraum 14 neben den Kragen 3a der Innenwanne.

Nachfolgend wird auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen und ein weiteres alternatives Verfahren gemäß der Erfindung erläutert.

Der Stahlrohling 23 wird wie bisher tiefgezogen, der Abfluß 27 wird durchgedrückt und gebohrt aber ohne Überlaufbohrung. Danach wird in dem Radius-Boden-Wand, mittig z. B. durch Laser-Technik etwa alle 5 cm eine 1 mm ⌀ große Bohrung 22 durchgeführt. Danach wird der Stahlrohling 23 gebeizt und passiviert. Reaktionskleber wird gleichmäßig und sauber auf die gesamte Innenfläche der Stahlwanne 23 aufgesprüht. Nach dem Abdunsten der Lösungsmittel wird dann der Rohling in einen Verformungs-Ziehtisch 28 eingelegt. Dieser kann hydraulisch bewegt werden. Alle Bohrungen 22 einschließlich der Ablaufbohrung 27 liegen in einem paßgenau zum Ziehtisch 28 gehörenden offenen Vakuumkanal 21. Zum eingesetzten Wannenkörper wird dieser Kanal durch eine Neopren-Dichtung oder dergleichen abgedichtet. Nun wird aus einer dazu geeigneten Apparatur, z. B. einem Umluftofen oder Quarzstrahler kommend eine thermoplastische Acrylplatte 24 auf den Ziehtisch 28 gelegt, unmittelbar über den eingesetzten Stahlrohling 23. Durch einen oberen schwenkbaren Rahmen 25 und einen unteren Rahmen 26, der als passende Maske zum Rohling ausgebildet ist, wird die plastische Acrylplatte 24 hydraulisch oder pneumatisch festgespannt. Danach wird der Ziehtisch 28 gegenüber dem Rahmen 25, 26 etwa 50 mm angehoben. Durch die Abwärtsbewegung wird der Wannenrand in die eingespannte plastische Acrylplatte geformt.

Eine am Wannenrand installierte Vakuumpumpe evakuiert nun unmittelbar danach die im Wannenkörper eingeschlossene Luft über die Bohrungen 22. Dadurch wird die weiche Acrylplatte 24 in den Körper des Stahlrohlings 23 hineingezogen und paßt sich genau der Wannenkontur an. Der Reaktionskleber 30 wird nun durch die noch im Acryl vorhandene Wärme aktiviert. Er verbindet sich mit der Acryl-Kontaktfläche, polymerisiert und stellt dadurch einen optimalen Verbund Stahl-Acryl her. Bei der nun im Stahlrohling tiefgezogenen Acrylwanne setzt während der Abkühlphase der Schrumpf ein. D.h. die Acrylwanne nimmt in der Länge und Breite um ca. 0,5% ab. Diese "Verkleinerung" der Wanne wird durch einen hydraulisch bewegten "Wannenrandschieber" ermöglicht, der ca. 1 Minute nach Verformungsbeginn aus dem Werkzeug (Stahlrohling plus hydraulisch bewegten Wannenschieber) schräg nach unten herausgefahren wird. Der Schrumpf hat nun freie Bewegung. In einer zweiten Version, vorzugsweise bei runden Wannen, kann dieser Schrumpf auch zur Erhöhung der Verbundfestigkeit genutzt werden. Eine allseits gleichmäßige Abkühlung ist wichtig und in der Praxis nicht ganz einfach erreichbar.

Die Außenschale 23 aus Stahl wird vorzugsweise außen mit einer Rostschutzschicht 31 versehen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Verbund-Badewannen, bestehend aus einer Innenschale aus Kunststoff, einer Außenschale aus Stahl und einem dazwischenliegenden Füllstoff, bei dem eine vorgeformte Stahlschale über die geformte Innenschale aus Kunststoff gestülpt und in den verbleibenden Zwischenraum zwischen den Schalen der Füllstoff injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß,

• - die durch Tiefziehen geformte Innenschale (1) aus Kunststoff mit ihrem Rand zunächst auf eine Grundplatte (10) eines Spannwerkzeugs aufgelegt wird, das ein der Innenschale (1) angepaßtes Stützgestell (11) sowie einen der Grundrißform der Innenschale angepaßten Blockrahmen (12) aufweist,
• - die vorgeformte Stahlschale (2) übergestülpt und justiert wird, so daß zwischen den Schalen ein Zwischenraum bleibt,
• - die beiden Schalen werden umlaufend am Randbereich mittels eines dem Blockrahmen (12) zugeordneten Dichtungsrahmens (13) eingespannt, der mit einem vertikalen Schenkel (13b) über eine Dichtungsschnur (15) die Innenschale und die Außenschale zusammendrückt, wobei neben dem Kragen (1a) der Innenschale umlaufend ein abgedichteter Ringraum (14) gebildet wird, der mit dem Zwischenraum zwischen den beiden Schalen in Verbindung steht,
• - Füllstoff wird in die Abflußöffnung (2a) der Schalen injiziert und über, ringsum an ein Vakuum angeschlossene Anschlüsse (14a) des Ringraums (14) gleichmäßig zwischen den Schalen verteilt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend genannten Merkmale

• - Ein Spannwerkzeug weist eine Grundplatte (10) auf, mit einem der Innenschale angepaßten Stützgestell (11) sowie mit einem der Grundrißform der Innenschale angepaßten Blockrahmen (12).
• - Dem Blockrahmen ist ein Dichtungsrahmen (13) zugeordnet, der mit einem vertikalen Schenkel (13b) über eine Dichtungsschnur (15) die Innenschale und die Außenschale zusammendrückt, wobei gegenüber dem Kragen (1a) der Innenschale ein abgedichteter Ringraum (14) gebildet ist, der mit dem Zwischenraum zwischen den beiden Schalen in Verbindung steht,
• - der Ringraum ist ringsum mit Vakuum-Anschlüssen (14a) versehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler Schenkel (13a) des Dichtungsrahmens auf zwei Dichtschnüren (17) liegt, die sich auf dem Blockrahmen (12) abstützen, wobei zwischen den Dichtungsschnüren eine Vakuumkammer (16) gebildet ist.

4. Verfahren zur Herstellung von Verbund-Badewannen, bestehend aus einer Innenschale aus Kunststoff und einer Außenschale aus Stahl, bei dem eine Außenschale aus Stahl durch Tiefziehen geformt wird, im unteren Bereich dieser Außenschale eine Anzahl kleinerer Bohrungen angebracht wird, eine thermoplastische Acrylplatte auf den Stahlrohling gelegt und dort verspannt wird und danach der Raum unterhalb des Stahlrohlings evakuiert und die verformbare Acrylplatte in den Stahlrohling hineingezogen und der Wannenkontur angepaßt wird, wobei der Verbund zwischen Außenschale aus Stahl und Innenschale aus Acryl hergestellt wird,
gekennzeichnet durch die nachfolgend genannten Verfahrensschritte

• - der tiefgezogene Stahlrohling (Außenschale 23) wird in einen Verformungsziehtisch (28) eingelegt;
• - auf die Innenfläche der Außenschale (23) aus Stahl wird eine Klebstoffschicht aufgebracht;
• - eine thermoplastische Acrylplatte (24) wird oberhalb des Stahlrohlings auf den Ziehtisch (28) gelegt und dort mittels eines schwenkbaren oberen Rahmens (25, 26) einspannt;
• - nach dem Tiefziehen der verformbaren Acrylplatte (24) in den Stahlrohling (23) wird durch eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des hydraulisch anhebbaren bzw. absenkbaren Verformungs-Ziehtischs (28) der Wannenrand in die thermoplastische Acrylplatte (24) geformt.

5. Verfahren zur Herstellung von Verbund-Badewannen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Klebstoff einen Reaktionskleber verwendet, der, durch die in der Acrylplatte (24) vorhandene Wärme, aktiviert wird.

6. Verfahren zur Herstellung von Verbund-Badewannen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionskleber auf die Innenfläche der Stahlwanne (23) aufgesprüht wird.

7. Verfahren zur Herstellung von Verbund-Badewannen nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Stahlrohling eingebrachten Bohrungen in einem Abstand von jeweils einigen Zentimeter eingebracht werden und diese Bohrungen jeweils einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 1 mm aufweisen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch die nachfolgend genannten Merkmale

• - Es ist ein Verformungs-Ziehtisch (28) vorgesehen, in den der Stahlrohling (23) eingelegt wird, mit einem schwenkbaren oberen Rahmen (25, 26) für die Einspannung der Acrylplatte (24);
• - der Verformungs-Ziehtisch ist hydraulisch oder pneumatisch anhebbar bzw. absenkbar;
• - der Verformungs-Ziehtisch (28) weist im Bereich unterhalb des Stahlrohlings (23) einen gegenüber diesem abdichtbaren Vakuumkanal (21) mit Vakuumanschluß (29) auf, so daß der Raum (21) unterhalb des Wannenkörpers über eine Vakuumpumpe evakuierbar ist.