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Dokumentenidentifikation DE4105261C2 31.03.1994
Titel Verfahren zum Kaschieren von räumlich verformten Trägerteilen
Anmelder Lignotock GmbH, 36205 Sontra, DE
Erfinder Nicolay, Albert, Dr., 37276 Meinhard, DE
Vertreter Pfenning, J., Dipl.-Ing., 10707 Berlin; Meinig, K., Dipl.-Phys., 80336 München; Butenschön, A., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte; Bergmann, J., Dipl.-Ing., Pat.- u. Rechtsanw., 10707 Berlin; Nöth, H., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 80336 München
DE-Anmeldedatum 20.02.1991
DE-Aktenzeichen 4105261
Offenlegungstag 27.08.1992
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.03.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.1994
IPC-Hauptklasse B32B 7/10
IPC-Nebenklasse B32B 31/00   B32B 31/04   B32B 31/12   B32B 5/24   C09J 5/06   D06N 7/00   B60R 13/02   B29C 65/48   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaschieren von räumlich verformten Trägerteilen nach dem Anspruch 1.

Bei den hier interessierenden Träger- bzw. Formteilen handelt es sich um Teile vorzugsweise gleicher Wanddicke, wie sie beispielsweise aus Holzfasermatten, gefüllten oder verstärkten Kunststoffen oder Mischungen hiervon oder ähnlichen Ausgangsmaterialien hergestellt werden. Zur Oberflächenveredelung werden Folien, Gewebe, Gewirke oder Faservliese aufkaschiert. Solche Kaschierverfahren finden in großem Umfang zur Innenverkleidung von Automobilen Anwendung. Die vorliegende Erfindung stellt ab auf Kaschierwerkstoffe wie Gewebe, Gewirke und Vliese, die üblicherweise nicht im Vakuum-Tiefziehverfahren auf die Trägerteile aufkaschiert werden können, wie das beispielsweise bei Kunststoffen bzw. mit Schaumstoff hinterlegten Folien vorteilhaft der Fall ist.

Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, derartige luftdurchlässige Kaschierwerkstoffe so aufzukaschieren, daß das Trägerteil auf seiner Rückseite durch eine Stützform mit Hilfe eines der betreffenden Formkontur angepaßten Hilfsstempels gehalten wird. Das mit Kleber beschichtete Formteil wird hierbei aufgepreßt. Druck, Temperatur, Klebstoffmenge und Kleberviskosität müssen hier sehr genau aufeinander abgestimmt werden. Dadurch bedingt lassen sich luftdurchlässige Kaschierwerkstoffe im allgemeinen schlechter verarbeiten und insbesondere auch schwerer verformen als tiefziehbare Thermoplastfolien.

Die Anpassung an die Trägerteilkontur bereitet erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere bei komplizierten Formgebungen. Bei Gewebekaschierungen ergeben sich Zugspannungen, vor allem im Bereich konkaver Konturen mit kleinen Radien. Des weiteren ergibt sich bei der beschriebenen Verfahrensweise der Nachteil, daß das Einformen der Kaschierwerkstoffe zwischen Preßstempel und dem mit Kleber versehenen Formteil zu erheblichen Relativbewegungen zwischen Kaschierwerkstoff und Formteil führt. Infolge der Kleberbeschichtung liegen zwischen den Schichten sehr hohe Reibungskräfte vor, die das Einformen der Kaschierwerkstoffe zusätzlich behindern und für weitere beachtliche Eigenspannung an kritischen Stellen sorgen.

Eine Verbesserung dieser bekannten Verfahrensweise zum Kaschieren wird in der DE-PS 36 07 647 beschrieben, von der die vorliegende Erfindung ausgeht. Diese Verbesserung ist dadurch gekennzeichnet, daß luftdurchlässiges Material als Kaschierwerkstoff auf seiner dem Trägerteil zugewandten Rückseite vor dem Kaschieren luftundurchlässig beschichtet wird und das Vorformen des Kaschierwerkstoffes in den vertieften Bereich der Matrize hinein tiefer erfolgt, als es der späteren Sichtkontur des kaschierten Formteiles entspricht. Der Kaschierwerkstoff führt nach dem Vorformen im wesentlichen auf die Tiefe der Kontur des Trägerteiles zurück, und das Fixieren des Kaschierwerkstoffes erfolgt beim Kaschieren mittels Unterdruck, der das Zurückfedern der übertieften Bereiche des Kaschierwerkstoffes zuläßt. Im Verfahrensablauf wird zunächst der Kaschierwerkstoff getrennt vom Formteil in einem wenigstens teilweise dem räumlichen Oberflächenverlauf des zu kaschierenden Formteiles entsprechenden Werkzeug vorgeformt und die so erhaltene Formgebung des Kaschierwerkstoffes fixiert. Nachfolgend werden das ausgeformte Formteil und der vorgeformte Kaschierwerkstoff deckungsgleich zusammengefügt und schließlich mit dem Kleber zu einer dauerhaften Verbindung zusammenkaschiert. Die hierfür erforderliche Vorrichtung besteht im wesentlichen aus mindestens einem Gegenwerkzeugkörper, dessen Konturfläche wenigstens teilweise der Kontur der Ansichtsseite der späteren Kaschierung entspricht, aus einem Formstempel und einem Hilfsstempel sowie einem umlaufenden Spannrahmen, mit dem auf das Kaschiermaterial eine regelbare Andruckkraft vorgebbar ist. Teilkaschierungen, wie sie aus stilistischen Gründen häufig gewünscht sind, lassen sich mit diesem bekannten Verfahren nur mit verhältnismäßig hohem Materialverlust und großem Zeitaufwand durchführen, da die gewünschte Teilkaschierung in Handarbeit herausgearbeitet werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebene Verfahrensweise so zu verbessern, daß bei verkürzten Taktzeiten und vereinfachten Werkzeugen Teilkaschierungen mit verbesserter Haftfestigkeit und Haftfähigkeit in maschineller Fertigung ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.

Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, daß die formstabilisierten Kaschierungsgewebe in einem Hilfsziehwerkzeug exakt vorgeschnitten werden können, so daß Teilkaschierungen mit genau definierten Kaschierungspartien möglich werden: Verluste am Kaschierwerkstoff, wie sie bisher bei mechanisierten Fertigungsvorgängen unvermeidbar waren, werden weitgehend reduziert, da die Teilkaschierungen in einem Grobzuschnitt mit nur geringem Materialüberschuß separat gefertigt werden können, wobei der Fertigbeschnitt auf die Genaukontur mit nur geringem Materialverlust durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemäß vorgefertigten Ganz- oder Teilkaschierungen können unter Verwendung eines Kaschierungsklebers mit dem Trägerteil verbunden werden, wobei bekannte Verfahrensschritte angewendet werden können: Sowohl das Aufkaschieren mit Hilfsstempel als auch gegebenenfalls ein Vakuumkaschieren sind möglich.

Es wird eine rückseitige Beschichtung des Kaschierungsgewebes verwendet, die mit dem verwendeten Kaschierungskleber zumindest teilweise vernetzbar ist. Durch diese Maßnahme wird eine optimale Haftfähigkeit des Kaschierungsgewebes erreicht, da durch die Vernetzung eine Materialeinheitlichkeit der Klebefuge herstellbar ist. Die zumindest teilweise Vernetzung garantiert zusätzlich die Wärmebeständigkeit der Klebefuge.

Besonders günstige Eigenschaften bei der Fertigung vorgeformter transport- und lagerfähig formstabilisierter Kaschierungsgewebe wurden gefunden, wenn die Rückseite der Kaschierungsgewebe mit einer Mischung von 30 bis 70 Gew.-% selbstvernetzenden und dem zu 100 Gew.-% ergänzenden Rest thermoplastischer Acrylharze (Acrylsäureester) beschichtet wurden. Günstige Beschichtungsmengen liegen zwischen 80 bis 200 g/m² Trockengewicht. Durch eine Trocknung dieser Beschichtung bei etwa 150°C ergibt sich ein Kaschierwerkstoff, der sich gut verformen und formstabilisieren läßt, nachdem seine Beschichtung zunächst auf Erweichungstemperatur erwärmt wurde, eine Vorformung in diesem Zustand in einem gekühlten Werkzeug erfolgt und die so hergestellte Raumform durch eine entsprechende Verweilzeit im gekühlten Werkzeug vorstabilisiert wird. Der vernetzungsfähige Acrylsäureesteranteil bleibt unter diesen Bedingungen reaktionsfähig. Als Kaschierungskleber wird zweckmäßig ein an sich üblicher Polyurethan verwendet, der so eingestellt ist, daß er Isocvanat im Überschuß enthält. Werden dabei das Trägerteil und/oder die Polyurethan-Klebeschicht vor dem Aufkaschieren auf die Reaktivierungstemperatur des Polyurethanklebers erwähnt, so erfolgt das Verbinden des vorgeformten Kaschierungsgewebes mit dem Trägerteil unter Reaktion des Isocyanatüberschusses des Klebers mit den reaktiven Gruppen des Acrylsäureesters zu einer wärmebeständigen zumindest teilvernetzten Klebefuge. Der notwendige Verbindungsdruck wird vorzugsweise durch die Verwendung eines Hilfsstempels aufgebracht.

Für die Herstellung von Teilkaschierungen wird der vorgeformte formstabilisierte Grobzuschnitt des Kaschierungsgewebes vor seiner Positionierung und vor seiner Verklebung mit dem Trägerteil auf die Umrißkontur der Teilkaschierung fertig beschnitten. Dies wird zweckmäßigerweise mit einem gesonderten Werkzeug durchgeführt, so daß Beschädigungen des Trägerteiles durch Schnittmesser nicht auftreten.

Durchgehende oder teilweise Hinterlegungen des Kaschierungsgewebes mit Schaumstoffen, wie sie beim Stand der Technik üblich sind, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren problemlos dann realisieren, wenn die Trägerteile vor ihrer Beschichtung mit dem Kaschierungskleber zumindest teilweise mit einer Schaumstoffauflage versehen werden. Hierzu sind die üblichen Methoden des Standes der Technik geeignet, beispielsweise das ganzflächige oder partielle Beschäumen, das Aufbringen sog. Pads auf die Trägerteile in einem gesonderten Verfahrensschnitt.

Die Verwendung von Kaschierungsgeweben, die zwischen dem eigentlichen Gewebe und seiner rückseitigen Beschichtung beispielsweise mit einer Acrylharzmischung eine Schaumstoffschicht vorgefertigt aufweisen, ist vorteilhaft möglich. Eine solche Verfahrensvariante ist gut anwendbar bei durchgehenden Schaumstoffschichten, da dann die Gesamtkaschierung bestehend aus Gewebeschicht, Schaumstoffschicht und Rückseitenbeschichtung einfach vorgefertigt werden kann, und als Schichtanordnung für eine vollautomatische Fertigung zur Verfügung steht. Wird dabei als Schaumstoffschicht ein Schaum verwendet, der zumindest bedingt thermoplastisch verformbar ist, so ergibt sich die Möglichkeit, während der Druckbeaufschlagung beim Kaschieren zusätzliche Einprägungen vorzunehmen, die entsprechende Polstereffekte bewirken. Derartige Einprägungen lassen sich jedoch auch beim Vorformen und Formstabilisieren des Kaschierungsgewebes herstellen.

Ein besonders günstiger Verfahrensablauf ergibt sich bei Teilkaschierungen dann, wenn das Beschneiden des Grobzuschnittes, das Positionieren des Fertigbeschnittes der Teilkaschierung und das Druckverbinden des Teilkaschierungszuschnittes mit dem Trägerteil in einem fluchtend angeordneten Folgewerkzeug in einem einzigen Arbeitshub durchgeführt wird. Dabei ergibt sich eine extrem verkürzte Taktzeit mit dem daraus resultierenden Vorteil hoher Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

In zunehmendem Maße werden Kaschierungsgewebe verwendet, die nicht mehr als Teilkaschierung durch ein Hochfrequenz-Schweißverfahren, d. h. HF-Schweißung, mit den übrigen Werkstoffen der Gesamtkaschierung verbindbar sind. Es wird auf den Ersatz von PVC im Fahrzeuginnenraum Wert gelegt. Zwar wurde schon beim bisherigen Stand der Technik vorgeschlagen, unterschiedliche Kaschierungswerkstoffe in eine Schattenfuge einfügen zu lassen, um dort eine Stoßnaht vorgehen zu können, es war dann jedoch notwendig, die Kaschierungswerkstoffe dort mit Hilfe einer - gegebenenfalls als Zierleiste ausgebildeten - Klemmleiste zu fixieren. Hier bietet die vorliegende Erfindung eine weitere Möglichkeit, den Stand der Technik zu verbessern. Es wird ein vorgeformtes fertig beschnittenes Kaschierungsgewebe, das zumindest längs eines Teils seiner Umrißlinie eine formstabilisierte Abwicklung aufweist, mit der es in eine Nut, d. h. eine Schattenfuge des Trägerteiles eintaucht, in dieser Nut zusammen mit einem nach Art und gegebenenfalls Farbe verschiedenen anderen Kaschierungswerkstoff so fixiert, daß es eine optisch einwandfreie Stoßnaht bildet.

Der Aufwand für das Anformen der Nut an das Trägerteil und das Herstellen der Abwinklung am vorgeformten Kaschierungsgewebe ist genug, da die entsprechenden Werkzeuge ohnehin im Verfahrensablauf benötigt werden. Damit ergibt sich auch bei an sich HF-schweißbaren Kaschierungswerkstoffen eine wirtschaftliche und optische Verbesserung.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll das vorliegende Verfahren für eine beispielsweise Werkzeuganwendung näher beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Ablauf- und Blockschaltbild für die Verfahrensdurchführung,

Fig. 2-4 schematisierte Schnittdarstellungen für Möglichkeiten einer Teilkaschierung,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung für den Anschluß einer Teilkaschierung an einen anderen Kaschierungswerkstoff in einer Schattenfuge.

In Fig. 1 ist die Konfektionierung des Fertigteils nach dem Kaschieren nicht dargestellt. Hierzu gehört beispielsweise das Kantenumkleben, d. h. der Umbiegvorgang.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß alle Verfahrensschritte hinsichtlich der Kaschierung in einer Fertigungslinie durchgeführt werden können. Voraussetzung ist die Verwendung von vorkonfektioniertem Bahnmaterial, daß die benötigte Beschichtung auf seiner Rückseite bereits enthält.

Da eine Vorbeschichtung des Kaschierungsgewebes keine technischen Schwierigkeiten bereitet, gibt die erfindungsgemäße Vorgehensweise die Möglichkeit einer automatisierten durchlaufenden Fertigung. Wie mit den gestrichelten Pfeilführungen dargestellt, entstehen innerhalb der Fertigung lagerfähige Zwischenprodukte, so daß bei der Gestaltung des Verfahrensablaufs innerbetriebliche Gesichtspunkte ebenso berücksichtigt werden können, wie die angestrebte Losgröße. Beides erhöht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

In Fig. 2 ist die Ausgangsposition eines Folgewerkzeuges dargestellt, mit dem Teilkaschierungen durchgeführt werden können. Das Hilfswerkzeug 1, daß das Trägerteil 2 positioniert aufnimmt, ist ortsfest beispielsweise in einer Presse befestigt.

Ebenfalls ortsfest unterhalb des Hilfswerkzeuges 1 ist der Stanzring 3 angeordnet, mit dem die aus dem Grobzuschnitt gefertigte Gewebekaschierung 6 auf das Fertigmaß der Teilkaschierung (Bereich A) endbeschnitten wird. Die vorgeformte Gewebekaschierung 6 wird von dem Stanzwerkzeug 4 formschlüssig aufgenommen.

Das Stanzwerkzeug 4 ist in seiner Kontur dem zu kaschierenden Teilbereich des Trägerteiles angepaßt, so daß es gleichzeitig als Kaschierstempel verwendet werden kann.

Das Stanzwerkzeug 4 ist mit Hilfe des Stempels 4 vertikal beweglich. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung nimmt es die aus dem Grobzuschnitt vorgeformte Kaschierung 6 auf. Die Positionierung des Trägerteiles 2 und der vorgeformten Kaschierung 6 kann gegebenenfalls durch ein an sich übliches Hilfsmittel, die in den Figuren nicht mit dargestellt sind, unterstützt werden. Beispielsweise wäre hierzu eine Anwendung von Unterdruck möglich.

In Fig. 3 hat sich das Stanzwerkzeug 4 mit Hilfe des Pressenstempels 5 aufwärts bewegt und dabei den Stanzring 3 weitgehend durchlaufen. Hierbei schert der der Überstand 6 des Grobzuschnittes 6 ab, und die Teilkaschierung 6 ist fertig beschnitten.

Fig. 4 schließlich zeigt das Endstadium der Teilkaschierung: das Stanzwerkzeug 4, in dem sich noch der Fertigbeschnitt 6&min; der Teilkaschierung befindet, hat mit seiner angepaßten Kontur das Hilfswerkzeug 1 mit dem positionierten Trägerteil 2 erreicht. Durch Druckanwendung wird der vorher reaktivierte Kaschierungskleber zum Vernetzen mit den reaktiven Gruppen des entsprechenden Acrylsäureesters gebracht.

Die Reaktivierung des Kaschierungsklebers bereitet keine wesentlichen Schwierigkeiten. Wegen der im allgemeinen schlechten Wärmeleitung der Trägerteile kann die Reaktivierungstemperatur der Kleberschicht längere Zeit auch dann gehalten werden, wenn das Trägerteil in das Hilfswerkzeug 1 eingesetzt und dort positioniert ist. Dies gilt vor allem dann, wenn Trägerteile aus Holzfaserwerkstoffen verwendet werden. Aber auch Fasermaterialien anderer Art als Basis der Trägerteile oder entsprechende Kunststoffe sind hinreichend wenig wärmeleitfähig, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Die Fig. 2-4 zeigen eine beispielsweise Durchbildung des Verfahrens der Teilkaschierung, andere Geometrien sind möglich. So ist es vor allem möglich, den Stanzring 3 vertikal beweglich zu gestalten, und auf diese Weise den benötigten Gesamthub in der Presse zu verringern.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt eines teilkaschierten Formteiles. Das Trägerteil 2 ist mit der angeformten Nut 8 versehen. Die Nut folgt dem Umriß der Teilkaschierung. Die Gewebekaschierung 7 weist den abgewinkelten Teil 7&min; angeformt und formstabilisiert auf. Diese Abwinkelung taucht in die Nut 8 des Trägerteiles ein und hält hier den Tauchrand 9&min; der übrigen Kaschierung 9 in seiner Position fest. Hierdurch ergibt sich eine saubere Stoßfuge 10 von optisch ansprechender Gestaltung und guter mechanischer Stabilität, ohne ein Hochfrequenz- Verschweißen der Teilbestandteile der Gesamtkaschierung. Insbesondere wenn die Teilkaschierung 7 aus einem flauschigen in Dickenrichtung federnden Material besteht, wird die Kaschierung 9 mittels des Tauchrandes 9&min; sicher in ihrer Position gehalten. Bei geeigneter Ausbildung der Nut 8 bezüglich ihrer Breite lassen sich die Tauchränder 7&min; und 9&min; auch mit Kaschierungskleber fixieren, da entsprechende Andruckkräfte ausgeübt werden können. Auch hierbei ist die formstabile Abwinkelung 7&min; der Teilkaschierung hilfreich, sie kann gleichsam als "Eindrücklineal" für den Tauchlappen 9&min; der Restkaschierung 9 benutzt werden. Von besonderem Vorteil ist es, daß die rückseitige Beschichtung der Teilkaschierung 7 unabhängig von deren textilen Charakter ein Ausfransen der Konturränder sicher verhindert.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Kaschieren von räumlich verformten Trägerteilen zu Formteilen für die Innenverkleidung von Fahrzeugen mit luftdurchlässigen Kaschiermaterialien, wobei das Kaschiermaterial unter Verwendung eines haftvermittelnden Kaschierungsklebers vor dem Kaschieren vorgeformt wird und ein rückseitig mit einer thermoplastisch verformbare Anteile enthaltenden Beschichtung versehenes Kaschiermaterial verwendet wird, daß aus einer Mischung aus 30 bis 70 Gew.-% selbstvernetzenden und dem zu 100 Gew.-% ergänzten Rest thermoplastischer Acrylharze (Acrylsäureester) besteht, die nach erfolgter Beschichtung bei Temperaturen von 140°C bis 150°C getrocknet wird, nachfolgend ein Grobzuschnitt dieses Kaschiermaterials nach dessen vorheriger Erwärmung in einem nicht erwärmten Verformungswerkzeug zu einer der Raumform des Trägerteiles angepaßten Vorform verformt und thermisch stabilisiert wird, wobei zumindest längs eines Teiles seiner Umrißlinie eine formstabilisierte Abwinkelung entsteht, woraufhin der vorgeformte, stabilisierte Grobzuschnitt des Kaschiermaterials zur Herstellung einer Teilkaschierung fertig beschnitten wird, anschließend Aufbringen eines PUR-Kaschierungsklebers, der Isocyanat im Überschuß enthält, auf das vorgeformte Trägerteil, das eine der Abwinkelung des Kaschiermaterials entsprechende Nut nach Art einer Schattenfuge enthält, und Erwärmen dieser Kleberschicht auf Reaktivierungstemperatur, daraufhin Positionieren des Kaschierungsmaterials derart, daß seine Abwinkelung in die Nut eingeschoben wird, wobei die Abwinkelung in dieser Nut zusammen mit einem nach Art und/oder Farbe verschiedenen anderen Kaschierungswerkstoff innerhalb der Nut eine optisch einwandfreie Stoßnaht bildet und Verbinden des vorgeformten Kaschiermaterials mit dem Trägerteil unter Reaktion des Isocyanatüberschusses im Kaschierungskleber mit den reaktiven Gruppen des Acrylsäureesters zu einer wärmebeständigen, zumindest teilvernetzten Klebefuge durch Druckbeaufschlagung.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteile vor ihrer Beschichtung mit Kaschierungskleber zumindest teilweise mit einer Schaumstoffauflage versehen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kaschiermaterial, welches zwischen einer Gewebeschicht und der rückseitigen Beschichtung eine Schaumstoffschicht besitzt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschneiden des vorgeformten Grobzuschnittes, das Positionieren des Teilkaschierungszuschnittes und das Druckverbinden des Teilkaschierungszuschnittes in einem Arbeitshub durchgeführt wird.






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