EP2956291A1 - Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven verbinden - Google Patents

Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven verbinden

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EP2956291A1
EP2956291A1 EP14703597.6A EP14703597A EP2956291A1 EP 2956291 A1 EP2956291 A1 EP 2956291A1 EP 14703597 A EP14703597 A EP 14703597A EP 2956291 A1 EP2956291 A1 EP 2956291A1
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EP
European Patent Office
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layer
base body
edge
layers
multilayer arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14703597.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Streichardt
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Printec GmbH
Original Assignee
Printec GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
    • B29C66/7316—Surface properties
    • B29C66/73161—Roughness or rugosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2250/03—3 layers
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    • B32B2317/00—Animal or vegetable based
    • B32B2317/16—Wood, e.g. woodboard, fibreboard, woodchips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
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    • B32B2323/00—Polyalkenes
    • B32B2323/10—Polypropylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2479/00—Furniture

Definitions

  • the invention relates to a method for the media-free, temperature-based adhesive bonding of polypropylene (PP) -based molded parts, profiles, tapes and / or films to form a mechanically processable multilayer arrangement on a base body of different geometric shape.
  • PP polypropylene
  • Polypropylene (PP) plastics are extremely versatile and are used e.g. in the interior fittings of vehicles, for plastic housings, safety devices, sheathings in electrical engineering, for valves and pipes in construction, but also in the field of ventilation and air conditioning.
  • the energy required for welding is generated by ultrasonic vibrations.
  • the ultrasonic vibrations put the polypropylene material in the appropriate places in a molecular movement with the result of friction, which in turn to
  • laser beam welding the laser radiation is focused by means of suitable optics, wherein the abutting edges of the workpieces to be welded are in the focus of the optics. Due to the optics used, laser beam welding produces a very high concentration of energy in a minimal amount of time in a minimal amount of space, which is the desired
  • plastics In order to weld plastics by means of a laser beam, these must be thermoplastic materials. Typically, plastics are added in an overlapping process using different welding partners. An upper welding partner is usually chosen so that the laser radiation passes through this welding partner substantially unhindered, thereby heating it only insignificantly. The underlying welding partner, on the other hand, absorbs the laser radiation, i. Energy is absorbed and the softening temperature of the welding partner is reached. The weld is created by the merging of the heated welding partners.
  • Plasticizing plastics for the purposes of welding is also possible by the selective application of hot air, in which case variable variables are temperature and the amount of air supplied.
  • one of the absorption layers is exposed to a first laser whose radiation is focused onto the absorption layer.
  • the power of this laser is chosen so that thereby the absorption layer heated and so the two of the absorption layer adjacent workpieces are connected together.
  • the above-mentioned process step is repeated with further absorption layers, on each of which the laser radiation is focused.
  • a workpiece remains uncoated, through which the laser radiation is guided from the laser to the absorption layer.
  • the specially applied absorption layer can be patterned by laser ablation using a second laser to optimize the welding process.
  • edge bands can be bonded to the wood material with the aid of hot melt adhesive as well as softened, plasticized or melted by laser radiation, that with appropriate application of pressure and subsequent cooling an adhesive bond between the corresponding edge band and the furniture material is given.
  • a further sub-task of the invention is to use for the actual connection method a technique which can be applied both for the connection to the base body and in the formation of the successive layers in the same way, so that a continuous process control becomes possible without costly retooling ,
  • an edge band is produced on the basis of the multilayer arrangement presented here, which in turn is produced by the method according to the invention.
  • a first molding, profile, tape or film layer is applied to the base body by locally applying energy to the layer side facing the base body until it melts on the underside and then fixing it directly to the base body under pressure
  • a second layer is supplied to the base body provided with the first layer and there is a bottom melting exclusively of the second layer by local energization and direct contacting of the second layer with the surface of the first layer and pressure-assisted connecting the first with the second Layer.
  • a third layer can be led to the base body provided with the second layer and there is a bottom melting exclusively of the third layer by local energization and direct contacting of the third layer with the surface of the second layer and a pressure-assisted
  • step c) is repeated with a fourth to nth layer until the desired total layer thickness of the multilayer arrangement has been reached.
  • step d) is repeated with a fourth to nth layer until the desired total layer thickness of the multilayer arrangement has been reached.
  • the surface of the first to (n-1) -th layer may be subjected to a roughening treatment before the second to n-th layer is applied.
  • This treatment may be a plasma treatment, an ion etching, a grinding process, a cutting process or a microsphere treatment or the like.
  • the respective layer to be applied is continuously, e.g. fed from the roll, melted on the underside and connected to the underlying layer.
  • the base body may consist of a polypropylene material, a polypropylene containing material, a wood material or a composite material.
  • a roller or a roller group can be used according to the invention, which follows the respective contour of the base body on the movement side.
  • a hydraulically deformable body instead of a roller, can also be used to form the required pressure forces or it can take place an admission by targeted application of compressed air. This compressed air can be used simultaneously to control the cooling process of the respective layer.
  • the respective thicknesses of the individual layers are in the range of ⁇ 4 mm, wherein a total layer thickness can be up to a range of 1 cm to several cm.
  • At least one of the layers is colored, structured and / or printed.
  • the base body may have a plate shape with circumferential, also contoured narrow sides, the layer sequence being applied successively to at least one of the narrow sides.
  • the base body can also be made of a lightweight board comprising a top plate and a bottom plate and an intermediate structure, e.g. in honeycomb shape, and includes a lateral support edge.
  • the layer sequence can then successively in the edge area both on the exposed areas of top and bottom plate and the support edge, connecting all parts, are brought up.
  • the respective bottom-side melting process of the corresponding layer can be monitored pyrometrically and regulated accordingly.
  • the underside melting is carried out immediately before contacting the respective layers, so that a desired thermal energy transfer from the molten layer to the underlying layer is ensured with the purpose of optimum bonding.
  • the finished multilayer arrangement can be formed by milling, cutting, grinding or the like mechanical machining to form an independent molded body.
  • This shaped article may e.g. a grip element, a latching nose, a latching groove, an inclined surface, a decorative contour, a tooth configuration or the like.
  • the invention is further, in the case of layers of different colors, to further develop the multilayer arrangement by targeted removal of layer regions to form a design element.
  • edge bands on wood materials wherein the multilayer arrangement is used instead of conventional edge bands.
  • an edge band on the basis of the multilayer arrangement presented here produced by a method as described above.
  • a furniture panel is described with such edge band, wherein the edge band is connected in sections or over the entire surface with the edge of the furniture panel cohesively.
  • the material of the furniture panel made of wood, wood materials, wood substitutes, plastic, metal, glass, stone, ceramic or combination thereof.
  • Fig. 1 is a schematic diagram relating to the method for adhesive
  • Fig. 2 shows the formation of the multilayer arrangement on a base body
  • Fig. 3 is a view similar to that of Fig. 2, but as a result of post-processing of the multilayer assembly by a milling operation to obtain a three-dimensional narrow-side configuration;
  • FIG. 4 is a perspective view of a base body with a multilayer arrangement and structure obtained by milling grooves;
  • Figure 5 shows an embodiment of a base body with starting from an upper edge laterally projecting multilayer arrangement, which receives the shape of a grip edge by subsequent milling.
  • Fig. 6 is a perspective view of a base body with multilayer arrangement, which is subjected after its application a mechanical machining process in such a way that the individual layers are visible, which in particular at
  • Fig. 7 is a sectional view of a composite panel with top plate and bottom plate and intervening layer structure together with support body and multilayer arrangement in the form of a lateral cover edge.
  • a multilayer arrangement is formed on the basis of a multiple layer sequence of PP materials, which is produced without the use of adhesive pretreatment by adhesive bonding.
  • the joining of the bands or profiles can take place successively, in whole or in part, over several layers, in order, for example, to obtain an offset structure in the sense of a staircase configuration.
  • the so-connected, virtually welded, PP-based strips or profiles or molded parts can be machined to form a two- or three-dimensional contour subsequently, for example by machining.
  • the multilayer arrangement can fall back on colored, in particular multi-colored bands or profiles, wherein the respective first band or
  • Profile layer e.g. is applied to a wood or polymer material, which can be realized by means of methods of the prior art, but can also be carried out analogously to the presented inventive method.
  • the multilayer arrangement with the desired surface formation can also be applied to a lightweight building board provided with a PP-based support edge
  • All embodiments have in common that only one joining surface is thermally activated, i. melted on the underside.
  • the melting can be realized by laser, plasma treatment, hot air and / or ultrasonic action.
  • Fig. 1 one of e.g. plate-shaped base body 1, which is to be provided on the upper narrow side with a multilayer arrangement based on several PP layers.
  • three layers 2 are already applied and a fourth layer 3 is to be applied.
  • the fourth layer 3 is e.g. supplied from a roller (not shown) and brought via a pressure roller 4 in contact with the underlying layer.
  • the underside of the layer 3 is melted by means of the power generating device 5.
  • the melted area is provided with the reference numeral 6.
  • the multilayer arrangement 8 at the top follows an arcuate contour 9 of the base body.
  • the likewise arcuate contour 10 of the multilayer arrangement can, as shown in FIG. 3 in the result, e.g. be structured groove-like by milling.
  • the resulting groove structure is symbolized by the reference numeral 11.
  • a rounding edge 12 can also be obtained in the edge region by appropriate milling.
  • a plate-shaped base body 1 is provided with a multilayer arrangement 20 which projects laterally relative to the surface 21 of the base body 1.
  • the lateral projection is then machined by milling, in such a way that a grip edge 22 results with recessed grip 23.
  • the plate-shaped base body 1 of FIG. 6 also has a
  • Narrow side of a multilayer assembly 8 which has been machined arcuately. Through this mechanical processing can be targeted
  • Layer sections are exposed, resulting in particular in different colored layers to an interesting design element design.
  • FIG. 7 shows a partial section through a lightweight board with upper plate 30 and lower plate 31 and intermediate lightweight honeycomb structure 32.
  • a support edge 33 is inserted.
  • This support edge may already be a layer of the multilayer structure.
  • This supporting edge 33 is covered by the multilayer arrangement 8 according to the invention, wherein the multilayer arrangement 8 not only contacts the support edge 33 over a large area, but also the corresponding area 34 of the top plate 30 or
  • Sub-plate 31 to obtain a solid, inherently stable and aesthetically pleasing composite.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven Verbinden von Polypropylen (PP) -basierenden Formteilen, Profilen, Bändern und/oder Folien zur Ausbildung einer mechanisch bearbeitbaren Multilayer-Anordnung auf einem Basiskörper unterschiedlicher geometrischer Gestalt. Erfindungsgemäß erfolgt zunächst ein Aufbringen einer ersten Formteil-, Profil-, Band- oder Folienschicht (2) auf den Basiskörper (1), indem die zum Basiskörper weisende Schichtseite bis zum unterseitigen Aufschmelzen örtlich mit einer Energie beaufschlagt und unmittelbar im Anschluss unter Druckeinwirkung am Basiskörper (1) fixiert wird. Im Anschluss wird ein Zuführen einer zweiten Schicht (2) zum mit der ersten Schicht versehenen Basiskörper vorgenommen, wobei ein unterseitiges Aufschmelzen ausschließlich der zweiten Schicht durch örtliche Energiebeaufschlagung sowie unmittelbares Inkontaktbringen der zweiten Schicht mit der Oberfläche der ersten Schicht und ein druckunterstütztes Verbinden der ersten und der zweiten Schicht realisiert ist. Im Anschluss kann ein Zuführen einer dritten Schicht zum mit der zweiten Schicht versehenen Basiskörper erfolgen, ein unterseitiges Aufschmelzen ausschließlich der dritten Schicht durch örtliche Energiebeaufschlagung sowie unmittelbares Inkontaktbringen der dritten Schicht mit der Oberfläche der zweiten Schicht und druckunterstütztes Verbinden der zweiten und der dritten Schicht. Die letztgenannte Schrittfolge wird mit einer vierten Schicht bis zur n-ten Schicht bis zum Erreichen der gewünschten Gesamtschichtdicke der Multilayer-Anordnung wiederholt.

Description

Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven Verbinden
Beschreibung
Erfindung betrifft ein Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven Verbinden von Polypropylen (PP)-basierenden Formteilen, Profilen, Bändern und/oder Folien zur Ausbildung einer mechanisch bearbeitbaren Multilayer-Anordnung auf einem Basiskörper unterschiedlicher geometrischer Gestalt.
Kunststoffe aus Polypropylen (PP) werden außerordentlich vielseitig eingesetzt und finden Anwendung z.B. bei Innenausstattungen von Fahrzeugen, für Kunststoffgehäuse, Sicherheitseinrichtungen, Ummantelungen in der Elektrotechnik, für Armaturen und Rohre im Bauwesen, aber auch im Bereich der Lüftungs- und Klimatechnik.
Es ist bekannt, Polypropylen auf der Basis eines Heizelementschweißverfahrens, mittels Ultraschallschweißen oder auf Laserbasis stoffschlüssig zu verbinden. Prinzipiell werden bei den vorgenannten Schweißverfahren die jeweiligen Schweißzonen durch Wärmezufuhr von außen in einen plastifizierten Zustand überführt, wobei im Anschluss an die Erwärmung das Verbinden durch Inkontaktbringen erfolgt. Zum Verschweißen müssen die Verbindungsstellen der Kunststoffteile so lange erwärmt werden, bis diese die Schmelztemperatur an der Verbindungsstelle erreichen. Anschließend werden die Verbindungsstellen zueinander bewegt und bis zum vollständigen Erkalten zusammen- gepresst.
Bei einem Ultraschallschweißvorgang wird die zum Schweißen benötigte Energie durch Ultraschallschwingungen erzeugt. Die Ultraschallschwingungen versetzen das Polypropylen-Material an den entsprechenden Stellen in eine Molekularbewegung mit der Folge einer Reibung, die wiederum zum
Aufschmelzen des Kunststoffs führt.
Beim Laserstrahlschweißen erfolgt eine Fokussierung der Laserstrahlung mittels geeigneter Optiken, wobei sich die Stoßkanten der zu verschweißenden Werkstücke im Fokus der Optik befinden. Durch die eingesetzten Optiken entsteht beim Laserstrahlschweißen innerhalb kurzer Zeit eine sehr hohe Energiekonzentration auf minimalem Raum, was zum gewünschten
Aufschmelzen führt.
Um Kunststoffe mittels Laserstrahl zu verschweißen, muss es sich hierbei um thermoplastische Materialien handeln. Üblicherweise werden Kunststoffe in einem Überlappungsverfahren unter Verwendung unterschiedlicher Schweißpartner gefügt. Ein oberer Schweißpartner wird üblicherweise so gewählt, dass die Laserstrahlung im Wesentlichen ungehindert durch diesen Schweißpartner hindurchstrahlt und ihn dabei nur unwesentlich erhitzt. Der darunter liegende Schweißpartner hingegen absorbiert die Laserstrahlung, d.h. es wird hier Energie aufgenommen und die Erweichungstemperatur des Schweißpartners erreicht. Die Schweißnaht entsteht durch das Ineinanderfließen der erwärmten Schweißpartner.
Ein Plastifizieren von Kunststoffen zum Zweck des Verschweißens ist auch über das gezielte Anwenden von Heißluft möglich, wobei diesbezüglich variable Größen Temperatur und zugeführte Luftmenge sind.
Aus der DE 102004030619 AI ist ein Verfahren zum Verbinden von
Werkstücken aus Kunststoff vorbekannt. Diesbezüglich wird zunächst darauf verwiesen, dass es erforderlich ist, auf die zu verbindenden Werkstücke jeweils eine Absorptionsschicht aufzubringen, die eine Dicke zwischen 1 nm und 100 nm, bevorzugt 5 nm und 15 nm aufweist. Im Nachgang werden die Werkstücke mit einem definierten Anpressdruck zusammengedrückt, wobei die Absorptionsschichten jeweils zwischen zwei Werkstücken anzuordnen sind.
Dann wird eine der Absorptionsschichten mit einem ersten Laser beaufschlagt, dessen Strahlung auf die Absorptionsschicht fokussiert wird. Die Leistung dieses Lasers ist so gewählt, dass sich hierdurch die Absorptionsschicht erwärmt und so die beiden der Absorptionsschicht benachbarten Werkstücke miteinander verbunden werden.
Falls mehrere polymere Werkstücke miteinander verbunden werden sollen, so wird der vorstehend erwähnte Verfahrensschritt mit weiteren Absorptionsschichten, auf die jeweils die Laserstrahlung fokussiert wird, wiederholt. Bei einer besonderen Ausgestaltung bleibt ein Werkstück unbeschichtet, durch das die Laserstrahlung aus dem Laser hindurch auf die Absorptionsschicht geführt wird. Die speziell aufgebrachte Absorptionsschicht kann durch Laserablation mittels eines zweiten Lasers strukturiert werden, um den Schweißprozess zu optimieren.
Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, kalandrierte oder extrudierte, polypropylen-basierende Bänder, Profile oder Formteile auf Möbelplatten, insbesondere Kanten von Möbelplatten, aufzubringen, um einen optisch ansprechenden Plattenabschluss zu gewährleisten und gleichzeitig die Holzwerkstoffmaterialien der Platten vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit zu schützen. Derartige Kantenbänder können sowohl mit Hilfe von Schmelzklebstoff stoffschlüssig mit dem Holzwerkstoff verbunden werden als auch mittels Laserstrahlung derart erweicht, plastifiziert bzw. aufgeschmolzen werden, dass bei entsprechender Anwendung von Druck und anschließendem Erkalten eine adhäsive Verbindung zwischen dem entsprechenden Kantenband und dem Möbelwerkstoff gegeben ist.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere bei konturierten Möbelplatten mit engen, d.h. kleinen Radien die Dicke diesbezüglich aufzubringender Kantenbänder außerordentlich beschränkt ist, da ansonsten die Gefahr von Oberflächenrissbildung oder des Ablösens des Kantenbands im Radiusbereich besteht.
In vielen Fällen besteht der Wunsch, Kantenbänder, insbesondere auch aus gestalterischen Gründen zu profilieren und auch an stark konturierten Platten mit engen Radien zu fixieren, was nach dem Stand der Technik nicht möglich ist. Insbesondere für spezielle Profilierungen, ausgeführt durch anschließende spanabhebende Verfahren, bedarf es einer Mindeststärke der Kunststoff- Kantenbänder, die mit den einschlägigen Materialien, insbesondere bezüglich enger Verlegeradien nicht erreicht wurde. Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven Verbinden von Polypropylen-basierenden Formteilen, Profilen, Bändern und/oder Folien zur Ausbildung einer mechanisch bearbeitbaren Multilayer- Anordnung auf einem Basiskörper unterschiedlicher geometrischer Gestalt anzugeben, das eine feste Verbindung zum Basiskörper sicherstellt und darüber hinaus für die Anwendung auch mit engen Konturen und Radien versehener Basiskörper geeignet ist.
Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung besteht darin, für das eigentliche Verbindungsverfahren auf eine Technik zurückzugreifen, die sowohl für die Verbindung zum Basiskörper hin als auch bei der Ausbildung der aufeinanderfolgenden Schichten in derselben Weise angewandt werden kann, so dass eine kontinuierliche Prozessführung ohne aufwendige Umrüstarbeiten möglich wird.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Lehre nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Erfindungsgemäß ist darüber hinaus ein Kantenband auf der Basis der hier vorgestellten Multilayer-Anordnung, diese wiederum hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Es wird demnach von einem Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven Verbinden von Polypropylen (PP)-basierenden Formteilen, Profilen, Bändern und/oder Folien zur Ausbildung einer mechanisch bearbeitbaren Multilayer-Anordnung auf einem Basiskörper unterschiedlicher geometrischer Gestalt ausgegangen.
Erfindungsgemäß erfolgt in einem ersten Schritt a) das Aufbringen einer ersten Formteil-, Profil-, Band- oder Folienschicht auf den Basiskörper, indem die zum Basiskörper weisende Schichtseite bis zum unterseitigen Aufschmelzen örtlich mit Energie beaufschlagt und unmittelbar im Anschluss unter Druckeinwirkung am Basiskörper fixiert wird. Im nächstfolgenden Schritt b) wird eine zweite Schicht zum mit der ersten Schicht versehenen Basiskörper zugeführt und es erfolgt ein unterseitiges Aufschmelzen ausschließlich der zweiten Schicht durch örtliche Energiebeaufschlagung sowie unmittelbares Inkontaktbringen der zweiten Schicht mit der Oberfläche der ersten Schicht und druckkraftunterstütztes Verbinden der ersten mit der zweiten Schicht.
In einem Schritt c) kann eine dritte Schicht zum mit der zweiten Schicht versehenen Basiskörper geführt werden und es erfolgt ein unterseitiges Aufschmelzen ausschließlich der dritten Schicht durch örtliche Energiebeaufschlagung sowie unmittelbares Inkontaktbringen der dritten Schicht mit der Oberfläche der zweiten Schicht sowie ein druckkraftunterstütztes
Verbinden der zweiten und der dritten Schicht.
Erfindungsgemäß wird der Schritt c) mit einer vierten bis n-ten Schicht bis zum Erreichen der gewünschten Gesamtschichtdicke der Multilayer-Anordnung wiederholt. Vorstehendes ist anspruchsseitig mit dem Schritt d) beschrieben.
Ausgestaltend kann die Oberfläche der ersten bis (n-l)-ten Schicht vor dem Aufbringen der zweiten bis n-ten Schicht einer Behandlung zur Erhöhung der Rauhigkeit unterzogen werden. Diese Behandlung kann eine Plasmabehandlung, ein Ionenätzen, ein Schleifvorgang, ein spanabhebendes Verfahren oder ein gezieltes Behandeln mit Mikrokugeln oder dergleichen sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die jeweilig aufzubringende Schicht kontinuierlich, z.B. von der Rolle zugeführt, unterseitig aufgeschmolzen und mit der darunter liegenden Schicht verbunden.
Der Basiskörper kann aus einem Polypropylen-Material, einem Polypropylenenthaltenden Material, einem Holzwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen.
Zur Druckerzeugung kann erfindungsgemäß eine Walze oder eine Walzengruppe eingesetzt werden, welche bewegungsseitig der jeweiligen Kontur des Basiskörpers folgt. Bei besonders komplizierten Strukturen des Basiskörpers kann anstelle einer Walze auch ein hydraulisch verformbarer Körper zum Ausbilden der erforderlichen Druckkräfte eingesetzt werden oder es erfolgt eine Beaufschlagung durch gezielte Anwendung von Druckluft. Diese Druckluft kann gleichzeitig zum Steuern des Abkühlvorgangs der jeweiligen Schicht genutzt werden.
Die jeweiligen Dicken der Einzelschichten liegen im Bereich von < 4 mm, wobei eine Gesamtschichtdicke bis hin in einen Bereich von 1 cm bis mehreren cm betragen kann.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine der Schichten farbig, strukturiert und/oder bedruckt ausgebildet.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steht die geschaffene Multilayer-Anordnung über vorgegebene Abschnitte des
Basiskörpers über oder reicht diesbezüglich hinaus.
Der Basiskörper kann bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Plattenform mit umlaufenden, auch konturierten Schmalseiten aufweisen, wobei die Schichtenfolge sukzessive auf mindestens eine der Schmalseiten aufgebracht wird.
Alternativ kann der Basiskörper auch aus einer Leichtbauplatte bestehen, die eine Oberplatte und eine Unterplatte sowie eine Zwischenstruktur, z.B. in Wabenform, sowie eine seitliche Stützkante umfasst. Die Schichtenfolge kann dann sukzessiv im Kantenbereich sowohl auf die freiliegenden Bereiche von Ober- und Unterplatte als auch der Stützkante, sämtliche Teile verbindend, aufbracht werden.
Der jeweilige unterseitige Aufschmelzvorgang der entsprechenden Schicht kann pyrometrisch überwacht und entsprechend geregelt werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird das unterseitige Aufschmelzen unmittelbar vor dem Inkontaktkommen der jeweiligen Schichten ausgeführt, so dass ein gewünschter thermischer Energieübertrag von der aufgeschmolzenen Schicht zur darunterliegenden Schicht mit dem Zweck eines optimalen Verbindens gewährleistet ist. Die fertige Multilayer-Anordnung kann durch Fräsen, Schneiden, Schleifen oder dergleichen mechanische Bearbeitung zu einem eigenständigen Formkörper ausgebildet werden.
Dieser Formkörper kann z.B. ein Griffelement, eine Rastnase, eine Rastnut, eine Schrägfläche, eine Zierkontur, eine Zahnkonfiguration oder dergleichen umfassen.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin, bei verschiedenfarbigen Schichten die Multilayer-Anordnung durch gezieltes Abtragen von Schichtbereichen zu einem Designelement weiterzubilden.
Eine erfindungsgemäße Verwendung des Verfahrens findet statt beim
Aufbringen von Kantenbändern auf Holzwerkstoffen, wobei die Multilayer- Anordnung anstelle üblicher Kantenbänder eingesetzt wird.
Erfindungsgemäß ist eine Multilayer-Anordnung, die nach dem
erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren hergestellt ist, insbesondere eine Möbelplatte mit einem Kantenband, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt ist.
Erfindungsgemäß ist unter diesem Aspekt ein Kantenband auf der Basis der hier vorgestellten Multilayer-Anordnung, hergestellt nach einem Verfahren wie oben beschrieben.
Darüber hinaus ist auch eine Möbelplatte mit einem Solchen Kantenband beschrieben, wobei das Kantenband abschnittsweise oder vollflächig mit der Kante der Möbelplatte stoffschlüssig verbunden ist. Vorzugsweise besteht der Werkstoff der Möbelplatte aus Holz, Holzwerkstoffen, Holzersatzstoffen, Kunststoff, Metall, Glas, Stein, Keramik oder Kombination davon.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung bezüglich des Verfahrens zum adhäsiven
Verbinden am Beispiel einer Platte mit auf einer Längsschmalseite zu erstellender Multi layer-Anordnung;
Fig. 2 die Ausbildung der Multilayer-Anordnung auf einem Basiskörper mit
Krümmungskontur vor mechanischer Bearbeitung;
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 2, jedoch im Ergebnis einer nachträglichen Bearbeitung der Multilayer-Anordnung durch einen Fräsvorgang zum Erhalt einer dreidimensionalen Schmalseitenkonfiguration;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Basiskörpers mit Multilayer- Anordnung und durch Einfräsen von Nuten erhaltener Struktur;
Fig. 5 eine Ausführungsform eines Basiskörpers mit ausgehend von einer oberen Kante seitlich überstehender Multilayer-Anordnung, die durch nachträgliches Fräsbearbeiten die Form einer Griffkante erhält;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Basiskörpers mit Multilayer- Anordnung, welche im Anschluss nach ihrem Aufbringen einem mechanischen Bearbeitungsprozess derart unterzogen wird, dass die einzelnen Schichten sichtbar werden, was insbesondere bei
verschiedenfarbigen Schichten zu einem besonderen gestalterischen Effekt führt, und
Fig. 7 eine Schnittansicht einer Verbundplatte mit Oberplatte und Unterplatte sowie dazwischen liegender Schichtstruktur nebst Stützkörper und Multilayer-Anordnung in Form einer seitlichen Abdeckkante.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Multilayer-Anordnung auf der Basis einer Vielfach-Schichtenfolge von PP-Materialien ausgebildet, die ohne Einsatz einer Haftmittlervorbehandlung durch adhäsives Verbinden entsteht. Das Verbinden der Bänder oder Profile kann in mehreren Lagen nacheinander, ganz-, aber auch teilflächig erfolgen, um z.B. eine versetzte Struktur im Sinn einer Treppenkonfiguration zu erhalten. Die so verbundenen, quasi verschweißten, PP-basierenden Bänder oder Profile bzw. Formteile können zur Ausbildung einer zwei- oder dreidimensionalen Kontur im Anschluss mechanisch, z.B. spanabhebend, bearbeitet werden.
Die Multilayer-Anordnung kann auf farbige, insbesondere auf mehrfarbige Bänder oder Profile zurückgreifen, wobei die jeweils erste Band- oder
Profilschicht z.B. auf einem Holz- oder Polymerwerkstoff aufgebracht wird, was mit Hilfe von Verfahren des Standes der Technik realisierbar ist, aber auch analog dem vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen kann.
Bei einer Ausführungsvariante wurden mehrfach aufeinander quasi verschweißte Bänder mit einer Dicke von jeweils ca. 2 mm auf die Schmalflächen konturierter Platten mit kleinen Radienausformungen mit Radien von < 20 mm realisiert. Es konnten diesbezüglich auch auf konturierten Platten mit sehr kleinen Radien Bekantungen hoher Dicke ausgeführt werden, die mit
konventionellen Kantenbändern nicht möglich sind. In einer Ausführungsform wie im Ergebnis auf der Basis der Schnittdarstellung nach Fig. 7 gezeigt, kann die Multilayer-Anordnung mit gewünschter Oberflächenausbildung auch auf eine mit einer PP-basierenden Stützkante versehenen Leichtbauplatte
angebracht werden. Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass jeweils nur eine Fügefläche thermisch aktiviert, d.h. unterseitig aufgeschmolzen wird. Das Aufschmelzen kann durch Laser, Plasmabehandlung, Warmluft und/oder Ultraschalleinwirkung realisiert werden.
Gemäß Fig. 1 wird von einem z.B. plattenförmigen Basiskörper 1 ausgegangen, der auf der oberen Schmalseite mit einer Multilayer-Anordnung auf der Basis mehrerer PP-Schichten zu versehen ist. Beim gezeigten Beispiel gemäß Fig. 1 sind bereits drei Schichten 2 aufgebracht und es soll eine vierte Schicht 3 aufgebracht werden. Die vierte Schicht 3 wird z.B. von einer Rolle (nicht gezeigt) zugeführt und über eine Andruckwalze 4 in Kontakt mit der darunterliegenden Schicht gebracht.
Die Unterseite der Schicht 3 wird mit Hilfe der Energieerzeugungsvorrichtung 5 aufgeschmolzen. Der aufgeschmolzene Bereich ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen.
Unmittelbar nach dem Aufschmelzen wird die aufgeschmolzene Seite mit der darunterliegenden Schicht unter Einwirkung der Druckkraft mit Hilfe der Walze 4 in Kontakt gebracht und es folgt eine Relativbewegung zwischen den
Komponenten Energieerzeugungseinheit 5 mit Walze 4 zum Basiskörper 1.
Die Fig. 2 zeigt die beispielhafte Ausbildung eines Basiskörpers 1 mit
Multilayer-Anordnung 7 an der Unterseite sowie 8 an der Oberseite.
Die Multilayer-Anordnung 8 an der Oberseite folgt einer bogenförmigen Kontur 9 des Basiskörpers.
Die ebenfalls bogenförmige Kontur 10 der Multilayer-Anordnung kann, wie in der Fig. 3 im Ergebnis darstellt, z.B. durch Fräsen nutartig strukturiert werden. Die erhaltene Nutstruktur ist mit dem Bezugszeichen 11 symbolisiert.
Neben der Nutstruktur kann im Randbereich auch eine Rundungskante 12 durch entsprechendes Fräsen erhalten werden.
Eine ähnliche durch Fräsen erzielbare Struktur zeigt die perspektivische
Darstellung nach Fig. 4.
Gemäß der perspektivischen Darstellung nach Fig. 5 wird ein plattenförmiger Basiskörper 1 mit einer Multilayer-Anordnung 20 versehen, welche bezogen auf die Oberfläche 21 des Basiskörpers 1 seitlich übersteht.
Der seitliche Überstand wird dann durch Fräsen bearbeitet, und zwar derart, dass sich eine Griffkante 22 mit Griffmulde 23 ergibt.
Der plattenförmige Basiskörper 1 nach Fig. 6 weist ebenfalls auf einer
Schmalseite eine Multilayer-Anordnung 8 auf, die bogenförmig mechanisch bearbeitet wurde. Durch diese mechanische Bearbeitung können gezielt
Schichtabschnitte freigelegt werden, was insbesondere bei verschiedenfarbigen Schichten zu einem interessanten gestalterischen Designelement führt.
Die Fig. 7 zeigt einen Teilschnitt durch eine Leichtbauplatte mit Oberplatte 30 und Unterplatte 31 sowie dazwischenliegender Leichtbauwabenstruktur 32.
An einem stirnseitigen Ende ist eine Stützkante 33 eingesetzt. Diese Stützkante kann bereits eine Schicht des Multilayer-Aufbaues sein. Diese Stützkante 33 wird von der erfindungsgemäßen Multilayer-Anordnung 8 überdeckt, wobei die Multilayer-Anordnung 8 nicht nur die Stützkante 33 großflächig kontaktiert, sondern auch den entsprechenden Bereich 34 von Oberplatte 30 bzw.
Unterplatte 31 zum Erhalt eines festen, in sich stabilen und gestalterisch ansprechenden Verbundes.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum medienfreien, temperaturgestützten adhäsiven Verbinden von Polypropylen (PP)-basierenden Formteilen, Profilen, Bändern und/oder Folien zur Ausbildung einer mechanisch bearbeitbaren Multilayer-Anordnung auf einem Basiskörper unterschiedlichster geometrischer Gestalt mit folgenden Schritten: a) Aufbringen einer ersten Formteil-, Profil-, Band- oder Folienschicht auf den Basiskörper, indem die zum Basiskörper weisende Schichtseite bis zum unterseitigen Aufschmelzen örtlich mit einer Energie beaufschlagt wird und unmittelbar im Anschluss unter Druckeinwirkung am Basiskörper fixiert wird,
b) Zuführen einer zweiten Schicht zum mit der ersten Schicht versehenen Basiskörper, unterseitiges Aufschmelzen ausschließlich der zweiten Schicht durch örtliche Energiebeaufschlagung sowie unmittelbares Inkontakt- bringen der zweiten Schicht mit der Oberfläche der ersten Schicht und druckunterstütztes Verbinden der ersten und der zweiten Schicht, c) fakultatives Zuführen einer dritten Schicht zum mit der zweiten Schicht versehenen Basiskörper, unterseitiges Aufschmelzen ausschließlich der dritten Schicht durch örtliche Energiebeaufschlagung sowie unmittelbares Inkontaktbringen der dritten Schicht mit der Oberfläche der zweiten Schicht und druckunterstütztes Verbinden der zweiten und der dritten Schicht sowie
d) Wiederholen des Schritts c) der vierten Schicht bis n-ten Schicht bis zum Erreichen der gewünschten Gesamtschichtdicke der Multilayer-Anordnung.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die PP-Materialzusammensetzung vorzugsweise auf einem leicht fließenden Polypropylen-Homopolymerisat mit einem Schmelzeflußindex von 0,5 bis 200 g/10 min basiert und mit einem Kopplungsreagenz, vorzugsweise auf Basis Maleinsäureanhydrid, Silane und weiteren Additiven zur Optimierung der Energieabsorbtion sowie Verarbeitungsadditiven und Pigmenten zur
Farbgestaltung versehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche der ersten bis (n-l)-ten Schicht vor dem Aufbringen der zweiten bis n-ten Schicht einer Behandlung zur Erhöhung der Rauhigkeit unterzogen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilig aufzubringende Schicht kontinuierlich zugeführt, unterseitig aufgeschmolzen und mit der darunterliegenden Schicht verbunden wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Basiskörper aus einem Polypropylen-Material, einem Holzwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff besteht.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Druckerzeugung eine Walze eingesetzt wird, welche bewegungsseitig der jeweiligen Kontur des Basiskörpers folgt.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Dicken der Schichten im Bereich von < 4 mm vorzugsweise <_ 2 mm liegen.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Schichten farbig, strukturiert und/oder bedruckt ist.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die geschaffene Multilayer-Anordnung über vorgegebene Abschnitte des Basiskörpers hinaus reicht oder übersteht.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Basiskörper eine Plattenform mit umlaufenden, auch konturierten
Schmalseiten aufweist, wobei die Schichtenfolge sukzessiv auf mindestens einer der Schmalseiten aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Basiskörper aus einer Leichtbauplatte mit Oberplatte, Unterplatte,
Zwischenstruktur und seitlicher Stützkante besteht, wobei die Schichtenfolge sukzessiv im Kantenbereich sowohl auf die freiliegenden Bereiche von Ober- und Unterplatte als auch auf die Stützkante aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der unterseitige Aufschmelzvorgang pyrometrisch überwacht wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das unterseitige Aufschmelzen unmittelbar vor dem Inkontaktkommen der jeweiligen Schichten ausgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Multilayer-Anordnung durch Fräsen, Schneiden, Schleifen oder dergleichen mechanische Bearbeitung zu einem mehrdimensionalen Formkörper ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Formkörper als ein Griffelement, eine Rastnase, eine Rastnut, eine
Schrägfläche, eine Zierkontur, eine Zahnkonfiguration oder dergleichen ausgeführt ist.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei verschiedenfarbigen Schichten die Multilayer-Anordnung durch gezieltes Abtragen von Schichtbereichen ein Designelement bildet.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
dessen Verwendung beim Aufbringen von Kantenbändern auf Holzwerkstoffen, wobei die Multilayer-Anordnung anstelle üblicher Kantenbänder eingesetzt wird.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei nach Aufbringung von n- Schichten einer Multilayer- Anordnung durch gezieltes Abtragen von Schichtbereichen Einlegeteile einbringbar sind, wobei die Einlegegeile insbesondere metallische Leiterbahnen oder Leuchtmittel, die in einem nachfolgenden Schritt mit einer teilweise transparenten Abschlusskante versehen werden und so ein funktionales Designelement bilden, sind.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
die schichtbildenden Bänder in Längsrichtung aus Hart-Weich-Abschnitten bestehen, wobei die beiden Abschnitte z.B. zur nachträglichen Durchführung von elektrischen Anschlussbuchsen oder dergleichen dienen.
20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die schichtbildenden Bänder mit großem einseitigen Überstand auf einer Platte angefahren werden, wobei der Überstand eine umlaufende Brüstung ergibt.
21. Multilayer-Anordnung, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20.
22. Multilayer-Anordnung gemäß Anspruch 21 in Form einer Möbelplatte mit einem Kantenband, wobei das Kantenband abschnittsweise oder vollflächig mit der Kante der Möbelplatte stoffschlüssig verbunden ist.
23. Möbel platte mit Kantenband gemäß Anspruch 22,
dadu rch gekennzeichnet, dass
der Werkstoff der Möbel platte aus Holz, Holzwerkstoffen, Holzersatzstoffen, Kunststoff, Metall, Glas, Stein, Keramik oder Kombination davon besteht.
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