DE4233622C2 - Preßverfahren zum Beschichten eines Werkstückes und Presse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 sowie eine Presse zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 2.

Ein derartiges Preßverfahren ist aus der DE 38 27 497 A1 bekannt, wo die zur Durchführung einer ordnungsgemäßen Beschichtung erforderliche Wärmemenge innerhalb einer Presse erzeugt und den "Beteiligten" zur Verfügung gestellt wird, nämlich der Folie, dem zu beschichtenden Werkstück und dem verwendeten Kleber.

Beim Gegenstand der DE 38 27 497 A1 wird zu diesem Zweck eine Membran aufgeheizt und über diese Membran dann die Wärmemenge durch Kontaktwärme (Spalte 4, Zeile 10 bis 13 dieser Druckschrift) übertragen. Hierzu ist eine elastische Membran 16 beträchtlicher Dicke zur Erwärmung der Folie vorgesehen, die durch unmittelbaren Wärmekontakt mit einer oberen Heizplatte ("beheizte Grundplatte 20") erhitzt wird (Spalte 5, Zeilen 14-21).

Es wird bei Betrachtung der DE 38 27 497 A1, insbesondere der Dimensionierung der Heizplatte 20 und der Membran 16, deutlich, daß die erforderlichen Wärmemengen erheblich sind.

Die hieraus sich zwangsläufig einstellende Erwärmung von "Luftmengen" wird bei dem vorbekannten Verfahren eher als störend angesehen und kann bestenfalls dazu benutzt werden, durch Umwälzung eine Konstanthaltung der Membran-Temperatur zu erreichen, was für diesen Zweck einen sehr hohen Aufwand bedeutet, ganz abgesehen von den "Kühlkanälen" 80 und 82, mit deren Hilfe die "gelegentlich" an der stark erwärmten Folie anhaftende Membran wieder abgehoben werden muß.

Aus der DE 39 12 242 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Verbindung von Werkstücken mit einer Schutzfolie mittels Wärmezufuhr zur Aktivierung eines Klebers die hierfür erforderliche Heizvorrichtung vorzugsweise als Infrarotstrahler ausgebildet ist. Infolge der entstehenden Temperaturgradienten im Bereich des Infrarotstrahlers und des von diesem zu beheizenden Werkstückes kommt es zwangsläufig zu Luftkonvektionen in Form von Warmluftturbulenzen, die auch bei diesem Verfahren ohne Bedeutung für die hier angestrebte Erwärmung sind.

Wird bei einem gattungsgemäßen Preßverfahren ein Werkstück auf einem Sockel mit Hilfe einer Bestückungseinrichtung in die Presse eingefahren, so wird das Membranaggregat, bestehend aus der oberen Heizplatte, einem Innendruckrahmen und der Membran auf das Werkstück gesenkt, nachdem das Werkstück vorher mit einem Klebstoff beschichtet wurde und eine thermoplastische Folie, Furnier oder ähnliches Beschichtungsmaterial auf das Werkstück aufgelegt wurde. Anschließend wird über ein Kanalsystem Druckluft in den Membranraum eingebracht, die je nach Verfahren vorher aufgeheizt wird oder erst im Membranraum auf entsprechende Betriebstemperatur gebracht wird. Die Druckluft bewirkt, daß sich die Membran an die Konturen des Werkstücks anpreßt und somit auch das dazwischen liegende Beschichtungsmaterial gegen die Klebstoffuge auf dem Werkstück drückt.

Es gibt jedoch auch Pressen, die ohne Membran arbeiten. Bei derartigen Pressen wird die obere Kammer nach Schließen der Presse durch die auf das Werkstück aufzubringende Folie abgeschlossen, so daß auch hier zwei Kammern entstehen, die obere Kammer und ein Werkstückraum. Bei derartigen Pressen ohne Membran, d. h. bei Ersatz der Membran durch die Folie selbst, wird letztere unmittelbar, (ohne Zwischenschaltung einer Membran) durch die Druckluft an das zu beschichtende Werkstück angepreßt. Zur Aufheizung bzw. Vorbereitung der Folie wird diese an die obere Heizplatte durch Anlegen eines Vakuums im Membranraum und gleichzeitigem Anlegen eines Überdrucks im Werkstückraum entsprechend vorbereitet.

Bei gattungsgemäßen Membranpressen wird die erforderliche Wärme zur Plastifizierung der Thermoplastfolien, zur Aktivierung des Klebstoffes und zur notwendigen Vernetzung, durch Strahler, flexible Heizmatten oder aufgeheizte Konvektionsluft von oben her aus dem Membranraum auf die Membran aufgebracht, so daß die Wärme dann von der Oberseite der Membran zu deren Unterseite wandern muß um dadurch der Folie die notwendige Wärme zuzuführen. Dabei kommt es je nach Dicke der Membran und Art des Membranwerkstoffes zu einem Temperaturabfall von 40 bis 50%.

Um bei Membranpressen eine ausreichend hohe Temperatur an die Thermoplastfolie, zur entsprechenden Plastifizierung, sowie eine ausreichend hohe Temperatur an die Klebstoffuge bzw. den aufgebrachten Klebstoff, zu dessen Aktivierung und Vernetzung zu bringen, muß die Oberseite der Membran folglich mit hohen Temperaturen beaufschlagt werden.

Da sich die Lebensdauer der Membran mit höher werdenden Temperaturen verkürzt und dadurch die zu erwartende Verdrängung der heute überwiegend verwendeten PVC-Folien durch andere Thermoplaste in Zukunft Temperaturen erfordern, die noch 20 bis 30°C über dem heutigen Niveau liegen, wird sich die Lebensdauer der Membran sich für die Zukunft noch weiter verkürzen, wenn wie zuvor geschildert die Wärmezuführung in bisheriger Weise beibehalten werden sollte.

Der Anteil der Kosten der Membranen am Maschinenstundensatz liegt heute um etwa 20%, so daß schon aus heutiger Sicht die relativ kurze Lebensdauer der Membranen wesentlich zu einer Verminderung der Wirtschaftlichkeit der Membranen beiträgt und dies um so mehr, als zu erwarten ist, daß sich die Lebensdauer der Membranen bei gesteigerten Temperaturanforderungen noch verkürzt.

Desweiteren führt die gattungsgemäße Methode die Wärme durch die Membran an die thermoplastische Folie und den Klebstoff heranzuführen, und die damit einhergehende zeitliche Verzögerung der Wärmezufuhr zu einer Erhöhung bzw. zu unnötig langen Preßzyklen, so daß die Wirtschaftlichkeit der Membranpresse eine entsprechende Verminderung erfährt.

Desweiteren, wird, wie bereits dargelegt, Druckluft verwand um Membran und Folie an die Konturen des Werkstückes zu pressen. Diese Druckluft wird über Wärmetauscher aufgeheizt oder aber die Wärme wird bei anderen Verfahren über Wärmestrahler oder Heizmatten erzeugt und am Ende des Preßzykluses abgeblasen. Dabei geht nicht nur die teure Druckluft verloren, sondern auch die in ihr enthaltene unter hohem Energieaufwand erzeugte Wärme.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Preßverfahren und eine geeignete Presse hierzu, insbesondere eine Membranpresse, zur Durchführung des Preßverfahrens zu schaffen, das/die sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit, insbesondere hohe Verminderung des Energieaufwandes, Verminderung der Störanfälligkeit und Verminderung von verschleißbedingten Ausfallzeiten auszeichnet und dies bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit, hoher Betriebssicherheit und großem Qualitätsstandard.

Diese Aufgabe wird bei einem Preßverfahren der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst. Desweiteren wird die Aufgabe durch eine Presse, insbesondere durch eine Membranpresse, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Patentanspruch 1, der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens die zur Aktivierung sowie Vernetzung des Klebstoffes und Plastifizierung der thermoplastischen Folie oder thermoplastischen Furniere oder des sonstigen thermoplastischen Materials notwendige Wärme unmittelbar durch Luftkonvektion an den Klebstoff und die Folie oder das Furnier oder das sonstige thermoplastische Material herangeführt wird und das Preßverfahren anschließend durchgeführt wird, wird der bisher zeitraubende Umweg über eine Membran vermieden, so daß die hohe Wärmebelastung der Oberseite der Membran entfällt und dadurch die Lebensdauer der Membran erheblich verlängert wird.

Bei membranlosen Pressen ist es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr erforderlich, die thermoplastische Folie mit einer Heizplatte in Kontakt zu bringen, so daß dadurch der Gefahr einer Beschädigung der Folie wirksam begegnet wird, wenn die für eine Aktivierung des Klebstoffes notwendige Wärme nicht über die Folie an den Klebstoff herangebracht werden muß, sondern direkt an den Klebstoff ohne Umweg herangebracht wird.

Dadurch daß die Wärme entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Umwege an die notwendigen Stellen herangeführt wird, werden die Preßzyklen entsprechend verkürzt, so daß die Wirtschaftlichkeit erhöht wird.

Ist eine Presse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, bei der die Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse im Werkstückraum ein wenigstens zwei separate Luftzu- und/oder Abführungen aufweisendes über Öffnungen mit dem Werkstückraum in Verbindung stehendes Kanalsystem aufweist und ist das Kanalsystem mit Luftdruckregelzylindern in Wirkungseingriff stehend gekoppelt, so wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, das erfindungsgemäße Preßverfahren mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache aber praktikable Art und Weise durchzuführen.

Es wird weiterhin eine Membranpresse bereit gestellt, mit deren Hilfe der aufzubringenden Folie und dem auf dem Werkstück befindlichen Klebstoff die erforderliche z. B. erhitzte Druckluft zugeführt werden kann, ohne daß diese nach der Beschichtung in die Umgebungsluft abgeblasen werden muß und damit die eingebrachte Energie gänzlich verloren geht und dadurch bei erneutem Preßzyklus die dann verwandte Druckluft erneut wieder aufgeheizt werden muß.

Ist das Kanalsystem wenigstens teilweise in der ersten Heizplatte angeordnet, so wird dadurch die Möglichkeit geschaffen die zuzuführende atmosphärische Luft oder Druckluft aufzuheizen ohne daß eine gesonderte Heizeinrichtung von Nöten ist sondern vielmehr die vorhandene Heizplatte die zuzuführende Luft aufheizt und gleichzeitig dadurch sicher stellt, daß schon vom Beginn der Zuführung an entsprechend aufgeheizte Luft ansteht und nicht erst zunächst einmal im Kanalsystem erkaltete Luft in den Werkstückraum eingebracht wird.

Weist die Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse in der Kammer ein wenigstens zwei seperate Luftzu- und/oder Abführungen aufweisendes über Öffnungen mit der Kammer in Verbindung stehendes Kanalsystem auf und ist das Kanalsystem mit Luftdruckregelzylindern in Wirkungseingriff stehend gekoppelt, so wird auch für die Kammer die Möglichkeit geschaffen diese mit aufgeheizter oder nicht aufgeheizter Luft oder Druckluft zu versorgen und dabei die zuvor geschilderten Vorteile zu erzielen.

Ist das Kanalsystem wenigstens teilweise in der zweiten Heizplatte angeordnet, so ermöglicht auch dies eine Aufheizung der zuzuführenden Luft, ohne das gesonderte Wärmetauscher oder sonstige Aufheizeinrichtungen vorgesehen werden müßten.

Ist die Einrichtung einen Über- und/oder Unterdruck mit heißer und/oder kalter Luft sowie die Bewegung von heißer und/oder kalter Luft erzeugbar ausgestaltet, so eröffnet sich dadurch die Möglichkeit entsprechend der Bedürfnisse der Membranpresse, diese mit nur einer Einrichtung steuern zu können, d. h. in Werkstückraum oder in der Kammer nach Bedarf einen Unter- oder Überdruck zu erzeugen oder auch nur z. B. aufgeheizte Luft bewegen zu können ohne das hierzu gesonderte Einrichtungen und mit diesen gekoppelte Kanalsystem von Nöten wären, so daß dies zum einen zu einer Vereinfachung der Anlage beiträgt und zum anderen zu einer äußerst hohen Wirtschaftlichkeit hervorgerufen durch geringe Material- und Produktionskosten.

Sind die seperaten Luftzu- und/oder Abführungen des Kanalsystems jeweils mit wenigstens einem seperatem Luftdruckregelzylinder gekoppelt, so ermöglicht dies eine gesonderte Ansteuerung der Luftzu- und/oder Abführungen, so daß z. B. eine Pendelbewegung der in den Zylindern angeordneten Kolben ermöglicht wird, und dadurch wechselseitig durch jeweils einer der Luftzu- und/oder Abführungen jeweils Warmluft in den Werkstückraum oder die Kammer abgegeben und gleichzeitig Kaltluft bzw. abgekühlte erhitzte Druckluft abgesaugt werden kann, so daß eine stets gleich bleibende Temperatur im Werkstückraum und Kammer sowie gleichbleibende Druckverhältnisse anstehen.

Sind die mit seperaten Luftzu- und/oder Abführungen des Kanalsystems gekoppelten Luftdruckzylinder synchron arbeitend ansteuerbar ausgestaltet, so wird dadurch sicher gestellt, daß z. B. ein ausreichender Überdruck in dem Werkstückraum oder in der Kammer erzeugt werden kann, ebenso wie ein gleichmäßiges und ausreichend starkes Vakuum, da bei Erzeugung eines entsprechend starken Druckes nicht lediglich ein Zylinder angelegt werden muß, um diesen Druck zu erzeugen, sondern vielmehr z. B. zwei Zylinder derart synchron arbeiten, daß ihre Kolben gleichmäßig in Richtung Kanalsystemanschluß ausgefahren werden, d. h. um das Zylinderinnenvolumen an der jeweiligen Kanalanschlußseite entsprechend zu verkleinern und so für einen vorbestimmten Druck innerhalb des Kanalsystems und damit innerhalb der damit verbundenen Kammer bzw. dem damit verbundenen Werkstückraum zu sorgen.

Gleiches gilt für ein zu erzeugendes Vakuum bzw. einen zu erzeugenden Unterdruck, bei dem durch eine Bewegung der Kolben der zwischen Kolben und Kanalsystemanschluß liegenden Zylinderinnenraum entsprechend vergrößert wird..

Dadurch, daß die mit dem seperatem Luftzu- und/oder Abführungen des Kanalsystems gekoppelten Luftdruckregelzylinder eine Relativbewegung zueinander durchführend ansteuerbar ausgestaltet sind, wird ermöglicht, daß sich die Kolben zweier einander zugeordneter Zylinder in gleichem Relativabstand zueinander innerhalb der Zylinder bewegen und es so zum einen zu einem Luftaustritt aus einen der seperaten Luftzu- und/oder Abführungen kommt, während es gleichzeitig zu einen Ansaugen von Druckluft durch den anderen der Zu- und/oder Abführungen kommt und so ein gleichmäßiger Luftdruck mit gleichmäßiger Temperatur innerhalb des Werkstückraumes oder der Kammer erzeugt werden kann, d. h. hervorgerufen durch eine sogenannte Pendelbewegung der Kolben innerhalb der entsprechenden Zylinder.

Sind das Kanalsystem und gekoppelte Luftdruckregelzylinder trennende Absperrventile vorgesehen, so wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, zusätzlich parallel geschaltete Luftdruckregelzylinder zu verwenden, d. h. bei Erzeugung eines Vakuums bzw. eines Unterdruckes zunächst einmal einen der parallel geschalteten Luftdruckregelzylinder zum Einsatz zu bringen, um dann mittels des Ventils diesen abzusperren und den zweiten Luftdruckregelzylinder einzusetzen um das gewünschte Vakuum bzw. den gewünschten Unterdruck zu erzielen ohne daß jeder einzelne der Luftdruckregelzylinder relativ klein gehalten werden kann.

Ist wenigstens ein den jeweiligen Luftdruckregelzylinder unterstützender und mit dem Kanalsystem gekoppelter Kompressor vorgesehen, so ermöglicht dies für den Fall, daß aus technischen Gründen in speziellen Einsatzfallen ein höherer Druck erforderlich ist, als der bei einer ausschließlichen Verwendung der vorgesehenen Luftdruckregelzylindern zu erzielende Druck, dieser erhöhte Druck angefahren werden kann, ohne daß hierzu große Umbauten oder Umrüstungen erforderlich sind.

Durch die Isolierung der Luftdruckregelzylinder, d. h. durch ihre Ausgestaltung als Warmluftspeicher wird die Möglichkeit geschaffen, abzusaugende Druckluft, d. h die nach dem Preßzyklus zurückzuführende Druckluft entsprechend zu speichern ohne daß es dabei zu nennenswerten Wärmeverlusten kommt, so daß die im Verlaufe des neuerlichen Preßzykluses erforderliche Druckluft nicht, wie bisher erneut in gesamter Höhe aufzuheizen ist, sondern vielmehr in einer nahezu bereits ausreichenden Wärmehöhe vorliegt.

Sind die das Kanalsystem mit dem Werkstückraum oder der Kammer verbindenden Öffnungen düsenartig ausgestaltet, so ermöglicht dies eine besonders vorteilhafte Heranführung der Druckluft.

Weist das Kanalsystem überdies Wärmetauscher auf, so wird dadurch die Möglichkeit geschaffen eine zusätzliche Beheizung der heranzuführenden Druckluft vorzunehmen, so daß der Preßzyklus falls erforderlich erneut verkürzt werden kann und zudem in speziellen Fällen erhöhte Temperaturen erreicht werden können ohne daß dazu die gesamte Heizplatte entsprechend zu erhitzen ist.

Nach dem vorliegendem erfindungsgemäßen Verfahren und der ebenfalls erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die evtl. vorhandene Membran zwar ebenfalls noch aufgeheizt, jedoch nicht wie beim Stand der Technik um über den Umweg der Membran Wärme an die Folie und Klebstoffuge in einer Höhe heranzuführen, die erforderlich ist um die Folie zu plastifizieren und den Klebstoff zu aktivieren, sondern die Membran hat lediglich noch die Aufgabe eine Gegenform zu bilden, also das Beschichtungsmaterial an die Konturen des Werkstückes zu pressen und dabei die Wärme zu halten, nicht dagegen sie zuzuführen, bzw. sie zu erhöhen. Dementsprechend bedarf es im Membranraum, d. h. in der Kammer nicht mehr der hohen Temperaturen wie bei Membranpressen nach dem Stand der Technik, sonder lediglich einer Temperatur, die ausreicht, die auf der beschriebenen Weise auf direktem Weg erreichte Temperatur an der Folie und Klebstoffuge zu halten. Die übermäßige Temperaturbelastung auf der Oberseite der Membran entfällt somit.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Membranpresse schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Membranpresse geöffnet im Schnitt,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Membranpresse geschlossen vor der eigentlichen Preßphase im Schnitt und

Fig. 3 die erfindungsgemäße Membranpresse geschlossen in der Preßphase im Schnitt

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, weist die erfindungsgemäße Membranpresse (1) ein hier schematisch dargestelltes Rahmenblech (2) auf, in das die die obere Heizplatte (4) mit Druck beaufschlagende Druckzylinder (3) eingehängt sind.

Desweiteren sind an der ebenfalls, dem Rahmenblech (2) zugewandtem Seite der oberen Heizplatte (4) Rückholzylinder (5) vorgesehen, die die obere Heizplatte (4) zum Öffnen der Membranpresse (1), in Blickrichtung Fig. 1 nach oben, bis hin zu ihrer Ausgangsposition anheben können.

Desweiteren ist eine untere Heizplatte (6) vorgesehen, die fest mit dem Rahmenblech (2) verbunden ist.

Ein umlaufender Innendruckrahmen (7), unterhalb der oberen Heizplatte (4) angeordnet, bildet gemeinsam mit der Heizplatte (4) eine Membrankammer bzw. Kammer (8), die auf der, der oberen Heizplatte (4) abgewandten Seite durch eine Membran (9) geschlossen wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Membranpresse wird die Membrankammer (8) auf der, der oberen Heizplatte (4) abgewandten Seite nicht durch eine Membran (9) geschlossen, sondern vielmehr wie bei membranlosen Pressen üblich in der Preßphase durch die Folie (14) selbst.

Als Membran (9) werden bevorzugt gummielastische Materialien verwandt, wobei, wie oben beschrieben jedoch auch die Beschichtungsfolie (14) selbst die Funktion der Membran (9) übernehmen kann.

Desweiteren ist oberhalb der unteren Heizplatte (6) eine Beschickungsvorrichtung (10) vorgesehen, mit deren Hilfe zu beschichtende Werkstücke (11) auf einen Sockel (12) in die Membranpresse (1) eingefahren werden können, so daß eine Beschichtung der Werkstücke (11) mit Hilfe des aus der oberen Heizplatte (4), dem umlaufenden Innendruckrahmen (7) und der Membran (9) bestehenden Aggregates (13) vorgenommen werden kann.

Dabei ist das Werkstück (11), wie in Fig. 1 dargestellt, auf dem Sockel (12) aufliegend mit Hilfe der Beschickungsvorrichtung (10) in die Presse (1) eingefahren und eine Folie (14) aufgelegt worden, so daß ein durch die Folie (14) und den umlaufend, an der unteren Heizplatte (6) angeordneter Gegendruckrahmen (16) definierter Werkstückraum (15) entsteht.

Der Werkstückraum (15) ist über ein wenigstens teilweise in der unteren Heizplatte (6) angeordnetem Kanalsystem (17, 18) mit, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel senkrecht zur Folie (14) gerichteten Auslaßdüsen (19), mit zwei unterhalb der unteren Heizplatte (6) angeordneten Zylindern (20) gekoppelt, die in ihrem inneren jeweils einen Luftdruckregelkolben (21) aufweisen, der jeweils über Betätigungsleitungen (22) mit einer entsprechenden, die Kolben (21) zu einer Bewegung veranlassenden Druckmittelquelle wie z. B. eine entsprechende Hydraulikquelle verbunden sind. Dabei wird zweckmäßigsterweise zur Betätigung der Kolben (21) jeweils ein doppelwirkender Hydraulikzylinder verwendet.

Weiterhin kann das Kanalsystem (17, 18) z. B wie in Fig. 1 dargestellt jeweils mit einem Wärmetauscher (23) gekoppelt sein.

Wie aus Fig. 1 desweiteren ersichtlich, ist die Membrankammer (8) ebenfalls mit einem wenigstens teilweise in der oberen Heizplatte (4) angeordnetem Kanalsystem (24, 25) mit über im hier vorliegendem Ausführungsbeispiel senkrecht auf die Membran (9) gerichteten Auslaßdüsen verbunden an zwei Zylinder (26) angeschlossen, die jeweils einen Luftdruckregelkolben (27) aufweisen, der mittels eines Betätigungsmediums wie z. B. einer Hydraulikflüssigkeit innerhalb des jeweiligen Zylinder (27) verlagerbar angeordnet ist, wobei eine Beaufschlagung der Luftdruckregelkolben (27) mittels eines entsprechenden Betätigungsmediums, wie z. B. einer Hydraulikflüssigkeit erfolgt, die über die Betätigungsleitungen (28) und einer damit gekoppelten z. B. Hydraulikquelle zu einer Bewegung veranlasst werden können.

Bei Beginn des Arbeitsvorganges befindet sich die erfindungsgemäße Membranpresse (1), wie in Fig. 1 dargestellt im geöffnetem Zustand, wobei sich die der oberen Heizplatte (4) zugeordneten Luftdruckregelkolben (27) sich in der aneinander zugewandten engsten Position befinden, so daß sowohl in den Zylindern (26, 27) als auch in den damit gekoppelten Kanalsystemen (24, 25) und damit innerhalb der Membrankammer (8) ein Unterdruck besteht, der dazu führt, daß die Membran (9) an der Heizplatte (4) anliegt.

Die auf dem Werkstück (11) und den Gegendruckrahmen bzw. Grundrahmen (16) aufliegende Folie (14) hängt zwischen Werkstück (11) und Gegendruckrahmen (16), wie in Fig. 1 dargestellt durch.

In der in Fig. 2 dargestellten Arbeitsphase befindet sich die erfindungsgemäße Presse (1) in geschlossenem Zustand, wobei der Innendruckrahmen (7) die Membrane (9) und die Folie (14) gegen den Gegendruckrahmen (16) preßt und dabei die Membrane (9) und die Folie (14) allseitig klemmend festlegt, so daß zwei luftdichte Kammern, d. h. Membrankammer (8) und Werkstückraum (15) entstehen.

Die der unteren Heizplatte (6) zugeordneten Luftdruckregelkolben (21) fahren dabei aus den in Fig. 1 dargestellten mittigen neutralen Position nun synchron entgegengesetzt auseinander, um im Luftsystem bzw. Kanalsystem (17, 18) sowie im damit über die Auslaßdüsen (19) in Verbindung stehenden Werkstückraum (15) so viel Überdruck zu erzeugen, wie erforderlich ist, um die Folie (14) leicht anzuheben, d. h. vom Werkstück (11) derart abzuheben, daß kein direkter Kontakt zwischen Folie (14) und Werkstück (11) besteht.

Die Luft im Kanalsystem (17, 18) und damit die aus den Zylindern (20) herangepreßte Luft wird durch die wenigstens teilweise Anordnung des Kanalsystems (17, 18) in der unteren Heizplatte (6) auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt, wobei zusätzlich zur schnelleren Temperaturnachregelung zwischen Luftdruckzylinder (20) und Kanalsystem (17, 18) Wärmetauscher (23) vorgesehen sind.

Durch diese Anordnung wird die Wärme direkt an die Folie (14) herangeführt, wobei um einen entsprechenden Wärmeinhalt der in Werkstückraum (15) vorhandenen Luft konstant zu gewährleisten, die Luftdruckregelkolben (21) der unteren Zylinder (20) in eine pendelnde, d. h. in einem gleichen Relativabstand zueinander, in Blickrichtung Fig. 2 von links nach rechts und rechts nach links gelagerte Bewegung versetzt werden, so daß ständig entsprechend aufgeheizte Druckluft in den Werkstückraum (15) nachgeliefert wird und gleichzeitig die Folie (14) durch leichten Überdruck im Werkstückraum (15) in einem, in Fig. 2 dargestelltem angehobenene Zustand gehalten wird.

Durch die Pendelbewegung der Luftdruckregelkolben (21) wird bei z. B. einer nach in Blickrichtung Fig. 2 rechts gerichteten Pendelbewegung durch das Kanalsystem (17), dem Werkstückraum (15) erhitzte Luft zugeführt, während über das Kanalsystem (18) abgekühlte Luft abgeführt wird, um nach erneutem Aufheizen in der Heizplatte (6) durch eine rückläufige, d. h. nach links gerichtete Bewegung der Luftdruckregelkolben (21) dem Werkstückraum (15) erneut zugeführt zu werden, während dann entsprechend abgekühlte Luft über das Kanalsystem (17) dem Werkstückraum (15) entnommen wird. Zu einer Unterstützung dieses Heizvorganges sind Wärmetauscher (23) in das Kanalsystem (17, 18) integriert, die bei Bedarf ansteuerbar ausgestaltet sind, d. h. aktiviert werden können.

Die Luftdruckregelkolben (21) werden zweckmäßiger Weise durch doppelwirkende Hydraulikzylinder betätigt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, die die erfindungsgemäße Membranpresse (1) während der Preßphase darstellt, bewegen sich die Luftdruckregelkolben (21) der Zylinder (20) in der Preßphase aufeinander zu, bis maximal in ein einander zugewandten engsten Abstand, d. h. in Blickrichtung Fig. 3, in eine jeweils unmittelbar an die Betätigungsleitung (22) anliegende maximale Position. Sie werden somit zurückgefahren auf den hinteren Anschlag und erzeugen dadurch im Werkstückraum (15) einen Unterdruck um Lufteinschlüsse zwischen Werkstück (11) und Folie (14) zu vermeiden.

Die Luftdruckregelkolben (21) sind dabei allerdings stufenlos und können somit in jeder beliebigen Position vorkommen.

Die gesamte heiße, zuvor im Werkstückraum (15) befindliche Luft ist im Zuge der aufeinander zugewandten Bewegung der Luftregelkolben (21), d. h im Zuge der Unterdruckbildung im Werkstückraum (15) zu einem Großteil in die Zylinder (20) gesaugt worden und wird hier für den nächsten Preßzyklus gespeichert, um die Wärme nicht zu verlieren.

Die Zylinder (20) und Rohrleitungen (17, 18) sind entsprechend wärmeisoliert um die vorhandene Wärme speichern zu können.

In einem besonderem Ausführungsbeispiel sind zur Unterstützung der Unterdruckerzeugung im Werkstückraum (15), in die Kanalsysteme (17, 18) Ventile eingebaut, die Kanalsysteme (17, 18) zu den Zylindern (20) absperren, um das Vakuum bzw. den Unterdruck durch einen analogen Zylindersatz oder eine Vakuumpumpe verstärken zu können.

Nachdem die Thermoplastfolie (14) durch die zuvor beschriebene Behandlung, d. h. durch unmittelbar zugeführte Heißluft plastifiziert und die auf dem Werkstück (11) befindliche Klebstoffuge aktiviert und die heiße Druckluft in der, ebenfalls zuvor beschriebenen Art und Weise abgesaugt wurde, liegt die Folie (14) in der in Fig. 3 dargestellten Art und Weise unmittelbar und direkt am Werkstück (11) an.

Die Membrankammer (8) wurde bereits, in der in Fig. 2 dargestellten Phase, d. h. in der Folien (14) Aufwärmphase durch eine Bewegung der, der oberen Heizplatte (4) über die Kanalsysteme (24, 25) zugeordneten und der damit verbundenen jeweiligen Hydraulikregelkolben (28) in aus der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition entgegengesetzte Endposition aktiviert, d. h. in ihr ein Überdruck erzeugt, in dem die in den, der oberen Heizplatte (4) zugeordneten Zylinder (26, 27) befindliche Luft über die oberen Kanalsysteme (24, 25) in die Membrankammer (8) gedrückt wird, wobei die in die Membrankammer (8) gedrückte Luft, d. h. Druckluft mittels der oberen Heizplatte (4) und der teilweise darin angeordneten Kanalsysteme (24, 25) erhitzt wird.

Auch hier führen die beiden, der oberen Heizplatte (4) zugeordneten Kolben (27) dann eine, wie bereits zuvor für die, der unteren Heizplatte (6) zugeordneten Kolben (21) beschriebene Pendelbewegung aus, so daß dem Membranraum (8) stets neu aufgeheizte Druckluft zugeführt wird und gleichzeitig hervorgerufen durch die Pendelbewegung ein konstanter Druck in der Membrankammer (8) gehalten wird.

Dadurch, daß die Membrankammer (8) mit entsprechender Druckluft beaufschlagt wird, kommt es zu dem bekanntem Anpressvorgang der Membran gegen die Folie (14) und damit zu dem ebenfalls bereits bekannten Anpressen der Folie (14) gegen das Werkstück (11).

Die Erhitzung der in der Membrankammer (8) befindlichen Druckluft dient lediglich dazu, die Temperatur an der Folie (14) und Klebstoffuge zu halten, nicht jedoch diese auf eine Betriebstemperatur zu erhitzen.

Nach Ablauf der Preßphase fahren die beiden Luftdruckregelungskolben (27) in die in Fig. 1 dargestellte Unterdruckposition, um die heiße Luft aus dem Membranraum (8), bzw. der Membrankammer (8) in den Zylindern (26) zu speichern und gleichzeitig, durch die Erzeugung eines Unterdruckes die Membran (9) in direktem Kontakt zur oberen Heizplatte (4) zu verbringen.

Auch hier ist es möglich das Kanalsystem (24, 25) bei Bedarf mit jeweils einem Wärmetauscher (23) zu versehen, um so die Möglichkeit zu schaffen, bei Anfahren der Anlage (1) eine zusätzliche Aufheizung der der Membrankammer (8) zugeführten Druckluft zu erreichen und dadurch geringere Anlaufzeiten der Anlage zu ermöglichen.

Desweiteren ist es möglich, daß, in Blickrichtung Fig. 1 bis 3 obere Zylindersystem (26, 27) durch einen Kompressor zu unterstützen, insbesondere in den Fällen, in denen bei bestimmten Einsätzen, d. h. bei Verwendung der Membranpresse (1) in Fällen, in denen mit höheren Drücken gearbeitet wird, als das System entsprechend seiner Auslegung der Zylinder (26) zu leisten vermag.

Desweiteren sind in den Innendruckrahmen (7) und/oder den Gegendruckrahmen (16) in einem besonderen Ausführungsbeispiel zusätzlich zwei Flachdüsen eingearbeitet, so daß bei Schließen der Presse (1) zwischen Membrane (9) und Folie (14) evtl. eingeschlossene Luft abgesaugt werden kann und desweiterem bei Öffnen der Presse (1) Trennluft zwischen die Membrane (9) und die Folie (16) eingeblasen werden kann, um die Membrane (9) leichter von der Folie (16) zu trennen, um die Zylindersysteme (20, 21) zu unterstützen.

Claims (19)

1. Preßverfahren zum Beschichten eines Werkstückes mit einem thermisch verformbaren Beschichtungsmaterial wie z. B. einer thermoplastischen Folie, Furnier, sonstigem thermoplastischen Material oder nichtthermoplastischem Material, unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, wobei die notwendige Wärmemenge innerhalb der Presse erzeugt und zur Erwärmung des Beschichtungsmaterials und Aktivierung des Klebstoffs zur Verfügung gestellt wird, und danach das erwärmte Beschichtungsmaterial unter Druckanwendung über die Konturen des Werkstücks gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemenge durch Luftkonvektion in einem vom Beschichtungsmaterial (14) und einer unteren Heizplatte (6) gebildeten, geschlossenen Werkstückraum (15) zur Verfügung gestellt und damit unmittelbar zwischen das Beschichtungsmaterial und den Klebstoff herangeführt wird.

2. Presse, insbesondere Membranpresse, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zwei Heizplatten (4, 6), mit einem durch das aufzubringende Beschichtungsmaterial wenigstens teilweise gebildeten und einer ersten Heizplatte (6) zugeordneten Werkstückraum (15), und einer zweiten Heizplatte (4) zugeordneten Kammer (8), mit wenigstens einer Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse im Werkstückraum (15) und wenigstens einer Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse in der Kammer (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse im Werkstückraum (15) ein wenigstens zwei separate Luftzu- und/oder Abführungen aufweisendes, über Öffnungen mit dem Werkstückraum (15) in Verbindung stehendes erstes Kanalsystem (17, 18) aufweist, und daß das Kanalsystem (17, 18) mit Luftdruckregelzylinder (20, 21) in Wirkungseingriff stehend gekoppelt ist.

3. Presse nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kanalsystem (17, 18) wenigstens teilweise in der ersten unteren Heizplatte (6) angeordnet ist.

4. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse in der Kammer (8) ein wenigstens zwei separate Luftzu- und/oder Abführungen aufweisendes, über Öffnungen mit der Kammer (8) in Verbindung stehendes zweites Kanalsystem (24, 25) aufweist und daß das zweite Kanalsystem (24, 25) mit Druckluftregelzylinder (26, 27) in Wirkungseingriff stehend gekoppelt ist.

5. Presse nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kanalsystem (24, 25) wenigstens teilweise in der zweiten, (oberen) Heizplatte (4) angeordnet ist.

6. Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Druckverhältnisse (17, 18; 20, 21; 24, 25; 26, 27) einen Über- und/oder Unterdruck mit heißer und/oder kalter Luft sowie die Bewegung von heißer und/oder kalter Luft erzeugbar ausgestaltet ist.

7. Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Luftzu- und Abführungen der Kanalsysteme (17, 18; 24, 25) jeweils mit wenigstens einen separatem Luftdruckregelzylinder (20, 21; 26, 27) gekoppelt sind.

8. Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den separatem Luftzu- und Abführungen der Kanalsysteme (17, 18; 24, 25) gekoppelten Luftdruckregelzylinder (20, 21; 26, 27) synchron arbeitend ansteuerbar ausgestaltet sind.

9. Presse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den separatem Luftzu- und Abführungen der Kanalsysteme (17, 18; 24, 25) gekoppelten Luftdruckregelzylinder (20, 21; 26, 27) eine Relativbewegung zueinander durchführend ansteuerbar ausgestaltet sind.

10. Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Absperrventile vorgesehen sind, die das Kanalsystem (17, 18; 24, 25) und die gekoppelten Luftdruckregelzylinder (20, 21; 26, 27) voneinander trennen..

11. Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kompressor vorgesehen ist, der die Luftdruckregelzylinder (20, 21; 26, 27) unterstützt und mit dem Kanalsystem (17, 18; 24, 25) gekoppelt ist.

12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor zu- und abschaltbar ausgestaltet ist.

13. Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine mit dem Kanalsystem gekoppelte Vakuumpumpe vorgesehen ist, die die Luftdruckregelzylinder unterstützt.

14. Presse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe zu- und abschaltbar ausgestaltet ist.

15. Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruckregelzylinder (20, 21; 26, 27) Warmluft speicherbar ausgestaltet sind.

16. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste Kanalsystem (17, 18) mit dem Werkstückraum (13) verbindenden Öffnungen düsenartig ausgestaltet sind.

17. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das zweite Kanalsystem (24, 25) mit der Kammer (8) verbindenden Öffnungen düsenartig ausgestaltet sind.

18. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (17, 18; 24, 25) Wärmetauscher (23) aufweist.

19. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Luftzu- und Abführungen des Kanalsystems (17, 18; 24, 25) jeweils mit in Reihe geschalteten Luftdruckregelzylindern (20, 21; 26, 27) gekoppelt sind.