DE102005054608B3 - Verfahren zur Bearbeitung der Schmalflächen von Sandwichbauteilen in Leichtbauweise und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Bisherige Verfahren zum Bearbeiten der Schmalflächen an Leichtbauplatten in Sandwichbauweise bilden nach der Bearbeitung eine ungleichmäßige, nichtebene und oft poröse Oberfläche an der bearbeiteten Schmalfläche. Das ist nachteilig für den Auftrag von Klebstoffen, Füllstoffen, Beschichtungsmaterialien und Ähnlichem. Das neue Verfahren und die dazugehörende Vorrichtung sollen einen definierten Hohlraum an der Schmalfläche bilden. Die entstehenden Oberflächen sollen dabei glatt und eben sein. DOLLAR A Das Verfahren zum teilweisen Ausräumen der Mittellage von Sandwichwerkstoffen löst durch einen Schneidprozess die Decklagen von der Mittellage. Die Kernschicht wird durch einen sich an den Schneidprozess direkt anschließenden Kompressionsvorgang verdichtet. Dadurch wird die poröse oder auch zellartige Struktur der Mittellage soweit komprimiert, das eine ebene, glatte Oberfläche entsteht. Der durch die Kompression entstehende Hohlraum ist geometrisch bestimmt, und kann daher zur Aufnahme einer definierten Menge Füllstoff, Beschichtungsmaterial, Klebstoff und Ähnlichem dienen. DOLLAR A Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich zum Vorbereiten der Beschichtung von Schmalflächen an verschiedenen Leichtbauplatten in Sandwichbauweise. Eine besonders vorteilhafte Variante ist die Anwendung an Sandwichplatten mit Papierwabenmittellage.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Werkzeug zur Vorbereitung der Schmalflächen von Sandwichbauteilen. Diese Schmalflächen sollen anschließend mit einer Beschichtung versehen werden. Die Sandwichbauteile werden dann vorwiegend im Möbel- und Innenausbau eingesetzt. Die Beschichtung der Schmalflächen erfolgt maschinell mit speziellen Maschinen.
• Bisher werden Möbel und Innenausbauteile aus massiven Werkstoffen hergestellt. Hier gibt es industrielle Bearbeitungserfahren, um ein Fertigteil zu erzeugen. Aus Plattenwerkstoffen (zum Beispiel Mitteldichte Faserplatte (MDF) und Spanplatte) im Großformat wird dabei zunächst das Möbelteil im Grobmaß herausgetrennt. Dann erfolgt in einigen Fällen eine Beschichtung der Breitflächen. Anschließend wird die Schmalfläche beschichtet. Hier kommen verschiedene Beschichtungsmaterialien zum Einsatz. Beispielsweise finden Kunststoffkanten, Furnierkanten oder auch Schichtstoffe Verwendung. Diese werden auf die Schmalflächen geklebt. Üblicherweise werden hierfür sogenannte Kantenanleimmaschinen verschiedener Bauart eingesetzt. Die Begriffe Kante und Schmalfläche sind dabei äquivalent zu verwenden. Es gibt zwei grundlegende Arten von Kantenanleimmaschinen, die stationären und die Durchlaufmaschinen. Bei der industriellen Produktion großer Stückzahlen wird hauptsächlich die Durchlauftechnik eingesetzt. Die zu bearbeitenden Werkstücke durchlaufen die Maschine, hierbei werden sie durch ein kontinuierliches, maschinelles Vorschubsystem gefördert. In der Maschine werden die durchlaufenden Werkstücke nacheinander mit bestimmten Verfahren und Werkzeugen bearbeitet. Prinzipiell ergibt sich folgender Ablauf. Als erstes werden die Schmalflächen vorgefräst, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Dann erfolgt der Klebstoffauftrag auf die Schmalflächen oder es werden mit Klebstoff vorbeschichtete Schmalflächenbeschichtungsmaterialien eingesetzt. Anschließend wird das Schmalflächenbeschichtungsmaterial, auch als Kantenband bezeichnet, auf die Schmalfläche der durchlaufenden Werkstücke mit Hilfe von Andruckrollen oder ähnlichen Druckelementen aufgedrückt.
• Nach dem Beschichten der Schmalflächen können an dem Möbelteil noch Bearbeitungsschritte zur Befestigung von Verbindungsmitteln vorgenommen werden. Hierzu gehören Bohrungen, Fräsungen und dergleichen.
• Aufgrund von aktuellen Forderungen und Trends, Gewicht bei Möbeln einzusparen, werden derzeit immer mehr leichte Plattenwerkstoffe für die Verarbeitung in Möbeln und Innenausbauteilen angeboten. Diese bestehen zumeist aus einem Sandwichaufbau mit druck- und zugsteifen Decklagen und einer Mittel- bzw. Kernlage aus Werkstoffen geringer Dichte. Dies können beispielsweise Papierwaben und Schaumstoffe sein.
• Der beschriebene Fertigungsablauf für Möbel- und Innenausbauteile soll nun auch auf Leichtbauplatten mit Kernlagen geringer Dichte angewendet werden. Die Breitflächenbeschichtung ist ohne Probleme möglich, da hier die Decklagen als feste, belastbare Unterlage dienen. Probleme treten beim Vorgang des Beschichtens der Schmalfläche auf. Die Beschichtungswerkstoffe können mit dem Kernlagenwerkstoff nicht ausreichend fest verklebt werden, da diese aufgrund ihrer geringen Dichte oft eine poröse und unregelmäßige Oberfläche besitzen.
• Dieses Problem kann durch verschiedene Verfahren gelöst werden. Derzeit gibt es Lösungen, die durch Auffüllen der porösen Strukturen mit Kunststoffen oder das Einsetzen von Leisten aus Holz oder Holzwerkstoffen beim Herstellen der Leichtbauplatte, einen tragfähigen Untergrund zur Verklebung des Schmalflächenbeschichtungsmaterials gewährleisten sollen. Diese Verfahren werden meist bei Leichtbauplatten mit Wabenwerkstoffen als Mittellage angewendet, da diese Wabenwerkstoffe die am häufigsten eingesetzten Mittellagen sind.
• Derzeit gibt es verschiedene Verfahren, um eine Schmalflächenbeschichtung an leichten Sandwichplatten zu erzeugen.
• Es gibt Verfahren, bei denen Leisten in die Schmalfläche eingebracht werden. Hierzu wird die leichte Mittellage ausgefräst und Leisten eingeklebt. Dieses Verfahren ist nur schwer maschinell umsetzbar, da für jedes Plattenmaß entsprechende Leisten vorgefertigt sein müssen. Um dieses Problem zu lösen gibt es die Möglichkeit eine sogenannte Blind- oder Unterkante zwischen die Decklagen einzufügen. Diese kann dann so dünn sein, dass sie von der Rolle verarbeitet werden kann. Für dieses Verfahren ist es notwendig die Mittellage vorher auszufräsen. Dabei werden die Decklagen angefräst, was eine Mindestdicke der Deckschichten von ca. 3 mm erfordert. Die Blind- bzw. Unterkante wird dann hauptsächlich an den angefrästen Teilen der Decklage verankert.
• Bei relativ dicken Deckschichten ist es möglich, die Schmalfläche an den Deckschichten zu verkleben. Im Bereich der Kernlage entsteht dann keine Klebverbindung zwischen Schmalflächenbeschichtung und Kernlage.
• Die poröse Struktur der Mittellage kann auch mit Kunststoffen oder Klebstoffen ausgefüllt werden. Hier ist, bedingt durch den unterschiedlich großen Hohlraum aufgrund der Porenstruktur, das zu füllende Volumen nicht konstant. So ist eine gleichmäßige Oberfläche der Füllmasse nur zu erzielen, wenn mehr Füllstoff als benötigt eingefüllt wird, und die ausgehärtete überstehende Füllmasse dann entfernt wird.
• Aus der DE 8901950 U1 ist eine Vorrichtung zur Rand- bzw. Kantenbearbeitung von Sandwichpanelen bekannt. Die Vorrichtung bearbeitet die Sandwichpanele mittels Sägeaggregaten. Sie ist für Sandwichplatten mit Blechen als Deckschichten vorgesehen und dient nicht der Vorbereitung einer Beschichtung mit Schmalflächenbeschichtungsmaterial.
• In dem Patent DE 3328354 C2 ist eine Arbeitsplatte mit angespritzter Randeinfassung beschrieben. Es ist kein Verfahren oder Werkzeug erwähnt, mit dem eine rahmenlose Sandwichplatte mit dünnen Decklagen für eine Beschichtung der Schmalfläche vorbereitet wird.
• In der DE 20306507 U1 wird ein Verfahren zum Ummanteln der Schmalflächen von Holzwerkstoffen beschrieben. Dieses Verfahren bedingt eine tragfähige, nicht poröse Oberfläche der Schmalfläche des Holzwerkstoffes als Grundlage.
• In dem Patent DE 10124081 C1 ist ein Schneidaggregat für eine Durchlaufmaschine beschrieben. Es wird hier die Zustellung des Aggregates in der Maschine beschriebene. Ein Trennverfahren zur Bearbeitung der Schmalfläche von Werkstoffen ist nicht Inhalt des Patentes.
• Aus der Offenlegung DE 3037233 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten der Schmalflächen an Holzwerkstoffen bekannt. Dabei werden überstehende Decklagen um die Schmalfläche umgeformt und mit dieser verklebt (Postforming). Dabei wird das Deckschichtmaterial mit der Mittelschicht direkt verklebt. Dies funktioniert nur bei massiven, tragfähigen Materialien. Für poröse Mittelschichtstrukturen wie Wabenplatten oder Schaumstoffe ist das Verfahren nicht anwendbar.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine optimale Beschichtung der Schmalfläche von leichten Sandwichplatten zu ermöglichen, indem ein geometrisch bestimmter Hohlraum im Bereich der Schmalfläche erzeugt wird. Die Oberflächen der Begrenzungsflächen dieses Hohlraumes sollen keine porösen Strukturen aufweisen. Dies kann zum Beispiel durch das Anschneiden von Wabenzellen oder Hohlräumen in Schaumstoffen entstehen.
• In diesen idealen, geometrisch bestimmten Hohlraum können dann Leisten oder Blind- bzw. Unterkanten eingeklebt oder Füllstoffe eingebracht werden. Die Leisten können aufgrund der allseitig glatten Oberflächen allseitig gut verklebt werden. Die Füllstoffe können als pastöse Massen mit konstantem Volumenstrom eingebracht werden.
• Kein Spanabhebendes Verfahren erzeugt einen Freiraum in der Mittellage mit einer glatten, nicht porösen Oberfläche. Daher sind die entstehenden Hohlräume nicht volumenkonstant über die Länge der Schmalfläche. Das Volumen ändert sich ständig, da die Wabenzellen unterschiedlich weit angeschnitten werden. Die Klebstoff- oder Füllstoffmenge muss daher ständig an das zur Verfügung stehende Volumen angepasst werden. Dies ist derzeit nur durch Kompression möglich, das heißt es entsehene Bereiche unterschiedlicher Dichte. Der Volumenstrom des Füll-Klebstoffes, welcher zum Beispiel aus Düsen gefördert wird, ist weitgehend konstant, bzw. kann nicht schnell genug angepasst werden.
• Die Probleme werden durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
• Durch einen spanlosen Trennvorgang, zum Beispiel einen Schneidprozess, werden die Decklagen eines Sandwichwerkstoffes von der porösen Mittellage gelöst. Die abgelösten Bereiche der Mittellage werden von einer Verdichtungseinrichtung komprimiert.
• Durch die Kombination aus Schneidprozess und Verdichtung der Mittellage entsteht ein geometrisch bestimmter Hohlraum. In diesen Hohlraum können dann Füllstoffe eingebracht werden. Diese können fest oder flüssig sein. Des Weiteren sind auch pastöse und ähnliche Stoffe zum Ausfüllen anwendbar. Durch den über die Länge der mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und Verfahren bearbeiteten Schmalfläche einer Leichtbauplatte konstanten Querschnitt des entstehenden Hohlraumes können Klebstoffe bzw. Füllstoffe mit konstantem Volumenstrom aus geeigneten Düsenelementen oder ähnlichem in den Hohlraum eingebracht werden.
• Die Lösung der beschriebenen Probleme erfolgt durch das Prinzip des teilweisen Verdichtens der porösen Strukturen der Mittellage. Es entsteht so ein geometrisch definierter Hohlraum. Durch diese Verdichtung entstehen an den Begrenzungsflächen der Hohlräume geschlossene Oberflächen. Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung bewirken damit mehrere Effekte. Zum einen wird ein Hohlraum zur Aufnahme von Kleb- oder Füllstoff gebildet und zum anderen sind die Begrenzungsflächen dieses Hohlraumes glatt und geschlossen, also nicht mehr porös.
• Durch das Schneiden als Trennverfahren entsteht kein Materialabtrag beim Trennvorgang. Dadurch werden das Werkstück, das Werkzeug und die Umgebung nicht mit Spänen, Stäuben oder ähnlichem verunreinigt.
• Da der Hohlraum geometrisch bestimmt ist, kann die Querschnittsfläche zahlenmäßig genau bestimmt werden. Die Querschnittsfläche ist über die mit dem Verfahren bearbeitete Werkstücklänge hin annähernd konstant. Daher kann ein flüssiger oder pastöser Füllstoff maschinell, mit konstantem Volumenstrom in den Hohlraum zugeführt werden.
• Die Ausgestaltung des Werkzeuges zum Verfahren erlaubt den Einsatz auf bestehenden Maschinen zum Beschichten der Schmalflächen von Möbelwerkstoffen. Durch die Nutzung des an solchen Maschinen vorhandenen gesteuerten bzw. geregelten maschinellen Vorschubs der Werkstücke wird die Relativbewegung für den Schneidprozess und den Verdichtungsprozess erzeugt. Das Werkzeug kann an bestehenden Maschinen nachgerüstet werden.
• Eine Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung zweier Klingen im Abstand zueinander, die den Schneidprozess durchführen. An das Klingenpaar anschließend ist eine Druckzone angeordnet.
• Der Abstand der Schneidelemente kann an unterschiedliche Abstände der Deckschichten angepasst werden. Dazu ist eine Veränderung des Abstandes mittels Zwischenstücken möglich. Die Zwischenstücke können auch als Federelemente ausgeführt sein.
• Die Andruckzone ist ebenfalls an unterschiedliche Abstände der Deckschichten anpassungsfähig. Hierzu werden Zwischenstücke eingesetzt oder Federelemente verwendet.
• Die Schneidelemente zum spanlosen Trennen der Decklagen von den Kernlagen können Klingen, Rundmesser, rotierende Klingen oder ähnliches sein. Sie können feststehend oder beweglich sein.
• Die Andruckzone kann beheizbar ausgeführt werden, um die Verdichtung von Kernmaterialien zu ermöglichen, die bei Wärmezufuhr erweichen. Hierzu sind beispielsweise thermoplastische Kunststoffschäume zu zählen.
• Das Werkzeug kann mit einer Längszustellung in Richtung des Werkstückes ausgerüstet werden. Dadurch kann die Tiefe des gebildete Hohlraumes eingestellt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt 1. Durch das Werkzeug (6) wird in der Platte (1) ein definierter Hohlraum (13) erzeugt. Die Leichtbauplatte (1) bewegt sich dabei relativ zum Werkzeug (6). Die Leichtbauplatte besteht aus einer Mittellage, auch Kernlage genannt, (2) und Deckschichten (12, 14). Die Mittellage kann eine Papierwabenplatte sein. Durch die Klingen (4) werden die Decklagen von der Mittellage gelöst. Die gelösten Bereiche der Kernlage werden dann durch Andruckelemente (9) zusammengedrückt (3) und verdichtet (10). Nach dem Bearbeitungsvorgang ist der Hohlraum (13) ausgebildet, und die Rückfläche (11) hat eine ebene, glatte Oberfläche. Der im Ausführungsbeispiel entstehende Hohlraum (13) ist im Querschnitt rechteckig und sein Volumen kann somit genau zahlenmäßig berechnet werden. Die Andruckelemente (9) dienen gleichzeitig als Träger für die Schneidelemente, im Beispiel die Klingen, (4). Das Verfahren ist für verschiedene Dicken von Leichtbauplatten und verschieden dicke Decklagenschichten verwendungsfähig. Hierzu kann mittels Verstellelementen (8) und eines Anschlages (7) der Abstand zwischen den Andruckelementen (9) eingestellt werden. Da die Andruckelemente (9) gleichzeitig als Träger für die Klingen (4) dienen wird deren Abstand ebenfalls an die Dicke der Leichtbauplatte (1) angepasst. Durch eine Versteileinrichtung (5) kann die Eingriffstiefe des Werkzeuges (6) in die Leichtbauplatte (1) verändert werden. Hierdurch sind unterschiedlich tiefe Hohlräume (13) herstellbar.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bearbeitung der Schmalflächen von Sandwichbauteilen in Leichtbauweise (1) mit einer Kernlage (2) aus einem Werkstoff geringer Dichte mit poröser oder wabenartiger Struktur, wobei in einem definierten Randbereich die Kernlage von den Decklagen (12, 14) des Sandwichbauteils spanlos getrennt wird und der Werkstoff der Kernlage in diesem Randbereich verdichtet wird, so dass durch die Kombination des Trenn- und Verdichtungsvorgangs ein Hohlraum (13) und eine druckfeste, nicht poröse Grenzschicht höherer Dichte als Abtrennung zum Kernmaterial geringerer Dichte zwischen den Decklagen erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein im Querschnitt rechteckiger Hohlraum erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein im Querschnitt nicht rechteckiger Hohlraum erzeugt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das spanlose Trennen mit Schneidwerkzeugen (4) und das Verdichten der Kernlage mit Andruckelementen (9) erfolgt, die jeweils an die Höhe der Sandwichplatte durch Zwischenstücke, Federelemente oder pneumatische, hydraulische, manuelle oder elektrische Verstellelemente (8) angepasst sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schneidwerkzeuge (4) feststehende oder beweglich gelagerte Klingen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schneidwerkzeuge (4) rotierende Kreismesser sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Andruckelemente (9) beheizbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Versteileinrichtung (5) vorgesehen ist, die die Schneidwerkzeuge und die Andruckelemente quer zur Bearbeitungsrichtung des Sandwichbauteils verstellt, so dass sich eine unterschiedliche Tiefe des Hohlraums einstellen lässt.