EP1392481B1 - Verfahren zur herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren flächenelementes - Google Patents

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EP1392481B1
EP1392481B1 EP02747171A EP02747171A EP1392481B1 EP 1392481 B1 EP1392481 B1 EP 1392481B1 EP 02747171 A EP02747171 A EP 02747171A EP 02747171 A EP02747171 A EP 02747171A EP 1392481 B1 EP1392481 B1 EP 1392481B1
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Achim Möller
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D1/00—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring
    • B27D1/04—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring to produce plywood or articles made therefrom; Plywood sheets
    • B27D1/08—Manufacture of shaped articles; Presses specially designed therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27H—BENDING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COOPERAGE; MAKING WHEELS FROM WOOD OR SIMILAR MATERIAL
    • B27H1/00—Bending wood stock, e.g. boards

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes aus Holz oder Holzverbundwerkstoff (3D-Flächenelement), welches zur Herstellung von geschichteten, dreidimensional geformten, vorzugsweise schalenförmigen Teilen oder zum Beschichten von anderen, dreidimensional geformten Bauelementen aus verschiedenen Werkstoffen geeignet ist.
Die Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes wird in DD 271 670 B5 beschrieben. Danach wird ein Flächenelement, wie z. B. ein Holzfurnier durch ein Ritzmesser-Gatter geleitet und dabei über die gesamte Dicke des Furnieres in Streifen geschnitten, um deren für eine dreidimensionale Verformung erforderliche Verschiebbarkeit in der Fläche zu ermöglichen. Bei diesem Schnitt entstehen sehr hohe Schnittkräfte, die das Holzfurnier beim Hindurchziehen durch das Gatter schnell zerreißen lassen. Diese Bruchgefahr wird extrem hoch, wenn die Holzfasern nicht genau parallel zur Streifenrichtung verlaufen. Somit ist dieses Verfahren unzuverlässig. Nach einer weiteren Variante wird ein Flächenelement mittels Stanzschnitt oder Rollenschnitt in Streifen geschnitten, wobei jedoch vergleichbare Probleme wie beim Schneiden mittels Ritzmesssergattern entstehen.
Nach einer Variante werden zwei Flächenelemente kreuzweise miteinander verklebt und danach mittels Rollenmessern jeweils von beiden Außenseiten in Streifen geschnitten, wobei das so entstandene Flächenelement dreidimensional verformbar ist. Das Schneiden führt zwar nicht zum Brechen der Streifen während der Bearbeitungsphase, da die Streifen durch das darunter liegende Flächenelement gestützt werden, jedoch ist diese Art des Schnittes auf das Doppeln von zwei Flächenelementen angewiesen, was nur in bestimmten Fällen der Verarbeitung von dreidimensional verformbaren Flächenelementen gewünscht wird. Die beim Schnitt entstehenden V-förmigen Nuten sind nach der Außenseite hin offen und markieren sich dadurch, was für daraus hergestellt Formteile unerwünscht ist. Schließlich führt das Schneiden mit dicht nebeneinander angeordneten Rollenmessern wie auch beim o.g. Ritzmesser-gatter zu extremen Schnittkräften.
Eine weitere Variante in DD 271 670 sieht das Abmessern von Flächenelementen von einem aus übereinandergelegten Furnieren bestehenden Furnierblock vor. Hierbei entstehen zwar keine der genannten Zuverlässigkeitsprobleme, das Flächenelement hat jedoch kein übliches und für Sichtflächen meist gewünschtes Holzbild, sondern zeigt eine Schichtstruktur. Außerdem ist die Breite des hergestellten Flächenelementes verfahrensbedingt eng begrenzt.
In DE 32 09 300 A1 wird das Einbringen von Kerbschnitten mittels spezieller Sägen in eine Furnierkante beschrieben. Aufgabe ist hier lediglich die Verbesserung der 2D-Biegefähigkeit (Abwinkelbarkeit) quer zum Kerbschnitt und nicht die Verschiebbarkeit von Teilen des Furniers, welche auf diese Weise auch nicht möglich wäre. Ebenso werden in DE 31 18 996 A1 solche Kerbschnitte, ggf. in Zusammenwirken mit einer nicht mit gekerbten Trägerschicht vorgeschlagen, wodurch das Falten des Furnieres erleichtert werden soll.
Zum Stabilisieren von Furnieren, die auf ein Trägermaterial aufgepresst werden sollen, wird eine Reihe von Lösungen angeboten, bei denen Folien oder Lackschichten auf das Furnier aufgetragen werden. Als Beispiel sei DE 27 43 231 A1 genannt, wo eine Stützschicht hoher Zugfestigkeit auf das Furnier aufgetragen wird. Aufgabe ist jedoch bei allen Lösungsvorschlägen die Stabilisierung der durchgängigen Furnierfläche und nicht die gleichzeitige Gewährleistung einer Schubverformungsfähigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes aus Holz oder Holzverbundwerkstoff zur Herstellung von geschichteten, dreidimensionalen Formteilen oder zu Beschichten von dreidimensionalen Formteilen, bei dem das Flächenelement während und nach seiner Herstellung und Weiterverarbeitung unempfindlich gegenüber der Gefahr der Beschädigung oder Zerstörung auf Grund von begrenzten Werkstoffeigenschaften (Bruchgefahr, Rissneigung) ist. insbesondere sollen die technologischen Zuverlässigkeitsprobleme bei der Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes aus Holz oder Holzverbundwerkstoff gemäß DD 271 670 B5 beseitigt und bei gleichzeitiger einwandfreier Qualität des Produktes eine hohe Effektivität der Fertigung sichergestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorzugsweise Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der rückbezogenen Ansprüche.
Das Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächen-elementes aus Holz oder Holzverbundwerkstoff wird in folgenden Schritten realisiert:
Ausgangsmaterial ist ein Werkstück, das aus Holz, geschichtetem Holz (Lagenholz) oder einem Verbund aus Holz und einem oder mehreren weiteren Flächenmaterialien besteht und dieses Werkstück mindestens 5% dicker als das herzustellende 3D-Flächenelement ist.
In dieses Werkstück werden vorzugsweise längs zur Holzfaserrichtung im Abstand von 0,1 bis 10mm, in besonderen Fällen bis 100 mm, schmale Nuten eingebracht. Die Nuttiefe ist jeweils größer oder gleich der Dicke des 3D-Flächenelementes und kleiner als die Dicke des Werkstückes.
Nachfolgend wird der Anteil des Werkstückes, der über die Dicke des herzustellenden 3D-Flächenelementes hinausgeht, von dem somit verbleibenden 3D-Flächenelement abgetrennt oder so behandelt, dass zumindest zeitweise kein fester Zusammenhalt der durch Nuten getrennten Bereiche (Streifen des künftigen 3D-Flächenelementes) mehr vorhanden ist.
Die durch Nuten voneinander geteilten Bereiche des Werkstückes werden nachfolgend und vorzugsweise vor dem Abtrennen des 3D-Flächenelementes durch einen Querverbund zusammengeklebt.
Durch die Nuten wird das 3D-Flächenelement in Streifen einer Breite von 0,1 bis 10mm (100mm) aufgeteilt und ist somit gemäß DD 271 670 B5 nach der Lockerung des reversierbaren Querverbundes 3D-verformbar.
Die erfindungsgemäßen Nuten sind vorzugsweise V-förmig ausgebildet und weisen einen Öffnungswinkel α von bis zu 15 Grad auf und werden mittels vorzugsweise längs zur Faserrichtung bewegten Ritzmessern oder Rollenmessern eingebracht. Dabei ist die Relativbewegung Messer - Werkstück maßgebend. Die aus Stabilitätsgründen in der Dicke nach unten begrenzten Messer sind zum Erreichen der geringen Nutabstände in zwei oder mehreren Reihen hintereinander versetzt angeordnet. Dieser Versatz bringt außerdem den Vorteil, dass die Verdrängung des zu bearbeitenden Materials beim Eintauchen der Messer über jeweils die mehrfache Nutbreite verteilt werden kann, wodurch sich die Schnittkräfte der Messer verringern.
Anstatt Ritz- oder Rollenmesser können auch quer zur Fläche des Werkstückes bewegte Stanzmesser verwendet werden, die zum Einbringen einer Anzahl Nuten zeitlich und/oder örtlich versetzt in das Material eintauchen.
Alternativ können die Nuten ab einem Winkel von α = 5 Grad auch mittels entsprechender Sägen bzw. Fräswerkzeuge spanend eingearbeitet werden. Dies ist besonders bei brüchigen Materialien vorteilhaft, da hier die Schnittkräfte geringer als beim oben beschriebenen spanlosen Schnitt sind. Die Nuten können auch ein von der V-Form abweichendes Profil aufweisen.
Zum Einbringen der Nuten sind auch Trennverfahren wie der Laser- oder Wasserstrahlschnitt möglich. Die besonderen Vorteile sind hier die hohe Arbeitsgeschwindigkeit sowie der Wegfall von Nachschärfarbeiten an Schneidwerkzeugen.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Nutens im Vergleich zu dem nach DD 271 670 beschriebenen durchgängigen Trennen der Streifen liegt in der durch den verbleibenden Zusammenhalt der Streifen erreichten Stabilität des Werkstückes insbesondere in der Phase des Streifenschnittes, so dass auch schrägfasriges Holzproblemlos verarbeitet werden kann.
Nachdem die Nuten in das Werkstück eingearbeitet sind, vorzugsweise jedoch vor dem Abtrennen des Materials, welches über die Dicke des herzustellenden 3D-Flächenelementes hinausgeht, erfolgt die Herstellung des Querverbundes der genuteten Bereiche.
Besonders vorteilhaft ist das Einpressen eines füllenden und ggf. mit weiteren Stoffen wie feuerhemmenden oder UV-stabilisierenden Substanzen versetzten Klebstoffes in die V-förmigen Nuten, der nach der teilweisen oder vollständigen, jedoch reversiblen Verfestigung den Werkstoffzusammenhalt im Nutbereich bis zur weiteren Verarbeitung gewährleistet. Der Querverbund kann auch vorzugsweise vor dem Abtrennen des Materials durch Auftragen eines schubverformungsfähigen und/oder reversibel verfestigenden Stoffes wie einzelne Fäden, ein Gewebe, ein Vlies, eine Folie oder eine Klebstoffschicht hergestellt werden, entweder anstatt des eingepressten Klebstoffes oder zusätzlich, wie z.B. als eine partielle Verstärkung des 3D-Flächenelementes an während der späteren 3D-Verformung extrem belasteten Bereichen.
Die genannten Varianten des Querverbundes können auch nach dem Abtrennen des beschriebenen Materials realisiert werden, wobei zwischen der Phase des Abtrennens und der Aufbringung des Querverbundes eine flächenerhaltende Führung der Streifen erfolgen muss.
Der Querverbund durch Klebstoff in den V-Nuten erlaubt beim 3D-Element während der Phase der späteren 3D-Verformung eine Schubverformung der Streifen, ohne dass sich dabei die Fugen zwischen den Streifen öffnen. Diese Schubverformbarkeit wird erzielt durch bei Normbedingungen entsprechend elastisch-plastisch eingestellte Bindemittel, durch Wiedererweichung (Reaktivierung) infolge gezielter Einwirkungen oder durch zeitlich so abgestimmte 3D-Verformung, dass sich der Querverbund erst nach dieser Verformung durch eine entsprechende Reaktion des Bindemittels endgültig verfestigt.
Ein Querverbund mittels eines aufgetragenen Stoffes ermöglicht die Schubverformung der Streifen durch dessen materialbedingte Schubverformbarkeit und/oder die Verformbarkeit der Klebschicht.
Besteht das Werkstück aus geschichtetem Holz, so wird die Stabilität der Streifen des abgetrennten 3D-Flächenelementes neben dem beschriebenen Querverbund durch die Absperrwirkung der Schichten so erhöht, dass selbst extrem schrägfasriges oder brüchiges Ausgangsmaterial wie Mahagoni oder Maserholz sicher zu einem 3D-Flächenelement verarbeitet werden kann. Diese Absperrwirkung entsteht bei gezielt quer zueinander geschichteten Holzlagen (Furnieren), aber auch bei bezüglich der Holzfaserrichtung parallelen geschichteten Lagen, da praktisch immer eine Abweichung von der angenommenen Faserrichtung und damit eine gewisse Überkreuzung auftritt.
Die gleiche Absperrwirkung entsteht bei Verwendung eines weiteren zur Schichtung verwendeten Flächenmaterials wie einer Plastfolie oder eines Vlieses.
Die Herstellung des 3D-Flächenelementes durch Trennen vom übrigen Material erfolgt, falls das Ausgangs-Werkstück nur wenig dicker als das 3D-Flächenelement (z.B. ein Furnierstück) ist, vorzugsweise durch Abschleifen des übrigen Materials. Dadurch werden die Nuten durchgängig, und die gewünschte 3D-Verformbarkeit ist erreicht. Ein Schleifen der Oberfläche ist bei 3D-Flächenelementen aus Messer- oder Schälfurnier bei Verwendung als Decklage in einem Formteil ohnehin erforderlich, so dass dieser Arbeitsgang keinen zusätzlichen Aufwand bedeutet. Anstatt des Schleifens sind auch andere abtragende und dabei glättende Verfahren, wie z.B. das Hobeln mittels Ziehklingen oder das Längsmessern (Finieren) möglich. Der bereits hergestellte Querverbund zwischen den Streifen stabilisiert das Werkstück während des Abtrennens und ermöglicht es, das fertige 3D-Flächenelement so wie übliches Holzfurnier zu handhaben.
Beim Verfüllen der Nuten mit Klebstoff ergibt sich ein Versiegelungseffekt, wodurch die Gefahr des Leimdurchschlages beim späteren Lagenverkleben sowie des kapillaren Eindringens von flüssigen Oberflächen-Vergütungsmaterialien wie Lacken und Beizen in die nach der 3D-Verformung verfestigten Fugen am fertigen Formteil vermieden wird. Dadurch wird die unerwünschte optische Hervorhebung der Fugen ausgeschlossen. Die verfestigten Fugen erhöhen außerdem die Festigkeit und insbesondere die Drillsteifigkeit des fertigen Formteils.
Ist das Werkstück wesentlich dicker als das herzustellende 3D-Flächenelement (z.B. eine Massivholzkantel), so ist das Abtrennen des übrigen Materials als Block vorgesehen. Zum besseren Verständnis sollte man hier vom Abtrennen des 3D-Flächenelementes vom Block sprechen, das Wirkprinzip bleibt das gleiche. Dies kann durch herkömmliche Trennverfahren wie Sägen, vorteilhaft aber durch spanloses Abtrennen wie z.B. durch Längs-Messern in der Art der Furnierherstellung, z.B. mit einer Finiermaschine erfolgen. Das Abtrennen von 3D-Flächenelementen von diesem Block kann bei jeweiligem erneuten Nuten solange wiederholt werden, bis der Block aufgearbeitet ist. Beim wiederholten Nuten ist darauf zu achten, dass die Nutwerkzeuge deckungsgleich zum jeweils vorangegangenen Arbeitsgang in die Teile der Nut eingreifen, die außerhalb des 3D-Flächenelementes liegen. Da beim Finieren eine sehr glatte Oberfläche entsteht, ist hier ein Schleifen nicht mehr erforderlich. Der Querverbund der Streifen bringt hier die gleichen Vorteile wie beim Abtrennen durch Schleifen.
Das Abtrennen des über die Dicke des 3D-Flächenelementes hinausgehenden Materials kann auch durch Abreißen einer dafür vorgesehenen, nur mit einer Haftklebung befestigten Schicht erfolgen. Eine solche Schicht besteht vorzugsweise aus Kunststoff und kann ggf. nach einer entsprechenden Aufarbeitung mehrfach wiederverwendet werden. Sie kann aber auch als schützende Folie während des anschließenden Transportes und der Lagerung bis zur weiteren Verarbeitung auf dem 3D-Flächenelement verbleiben, was bei besonders wertvollen Materialien wie Maserfurnier vorteilhaft ist.
Anstatt des Abtrennens des über die Dicke des 3D-Flächenelementes hinausgehenden Materials, z.B. einer Kunststofffolie, kann auch dessen Erweichung durch z.B. Schmelzen vorgenommen werden, was ebenfalls zu einer gewünschten Verschiebbarkeit der Streifen führt. Diese Erweichung wird parallel zum Reversieren des ggf. zusätzlich verwendeten Querverbundes vorgenommen. Der besondere Vorteil liegt hier in der Möglichkeit, diese Kunststofffolie gleich zur Verklebung des 3D-Flächenelementes mit z.B. einem Trägerformteil oder zur Oberflächenvergütung an der späteren Aussenfläche des Formteils benutzen zu können.
Als vorteilhaft hat sich die Einstellung der Holzfeuchtigkeit des Werkstoffes bzw. des 3D-Flächenelement erwiesen. So kann das 3D-Flächenelement vorzugsweise vor seiner erfindungsgemässen Herstellung, auf eine Holzfeuchtigkeit von über 10%, bevorzugt auf etwa 15% - 22% gebracht, wobei zusätzlich zu dem nicht im Feuchtigkeits-Gleichgewicht liegenden Wasseranteil ein pilzhemmender Stoff, wie z.B. Formaldehyd, eingebracht wird. In diesem Zustand ist das 3D-Flächenelement lagerfähig, ohne von Pilzen befallen zu werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das 3D-Flächenelement so wesentlich besser 3D-verformbar ist, da die einzelnen Streifen in kleineren Radien biegbar sind als bei normaler Ausgleichsfeuchte. Dieser Effekt kann weiter gesteigert werden, wenn vor der 3D-Umformung zusätzlich eine Erwärmung stattfindet.
Der hohe Wasseranteil wird während einer folgenden Heißverpressung zum 3D-Formteil auf das übliche Maß reduziert. Ebenso wird dabei der Formaldehydanteil auf ein zulässiges Maß verringert. Durch die so erreichte verbesserte Fliessfähigkeit des 3D-Flächenelementes werden während des Pressvorganges ggf. auftretende Risse, Fugen echt. geschlossen.
Besteht die erhöhte Holzfeuchtigkeit bereits vor der Herstellung des 3D-Flächenelementes, reduzieren sich die dafür erforderlichen Schnittkräfte, verbunden mit einem verringerter Maschinenverschleiß.
Nach einer weiteren, vorteilhaften Variante wird dem zusätzlich eingebrachten Wasser ein brandhemmender Stoff beigefügt.
Anstatt der erhöhten Holzfeuchtigkeit kann das 3D-Flächenelement auch mit holzplastifizierenden Stoffen wie Ammoniak vorbehandelt sein. Dadurch ergeben sich vergleichbare Vorteile wie bei der beschriebenen Feuchtebehandlung.
Für ausgewählte Anwendungsgebiete ist das 3D-Flächenelement mit einem bekannten Imprägnierharz behandelt. Ein solches Harz dringt in das Innere des Holzgefüges ein, benetzt aber auch die Oberfläche der Streifen des 3D-Flächenelementes. Das Harz ist so eingestellt, dass es sich bei der vor der 3D-Umformung zu erfolgenden Erwärmung verflüssigt und damit die Verschiebung der Streifen des 3D-Flächenelementes ermöglicht. Neben der für imprägniertes Holz bekannten Verbesserung der Wasserbeständigkeit ist die mit der Imprägnierung erfolgende, reversible Verklebung der Streifen des 3D-Flächenelementes vorteilhaft.
Erfindungsgemäße Flächenelemente, die aus genutetem und abgeschliffenem Furnier hergestellt wurden, finden vorzugsweise als dekoratives Decklagenfurnier bei der Herstellung von Lagenholzformteilen für Stühle, Sesselschalen, Innenausbauten für Caravans oder Schiffen, Etuis, Behältnissen wie Koffer, Taschen oder Dosen, Musikinstrumente, Gehäuse für z.B. elektronische Geräte wie Lautsprecher oder Fernsehgeräte, Spielzeug, Sportgeräte. Solche Flächenelemente sind ebenso als Beschichtungsmaterial von Formteilen aus anderen Materialien für die genannten Anwendungsbereiche geeignet. Darüber hinaus ergeben sich weitere Einsatzmöglichkeiten zur Beschichtung von Möbelfrontteilen aus z.B. Span- oder Faserplatten wie 3D-Türen oder umlaufende Tischplattenprofile (3D-"Kanten"), von Auto-Innenverkleidungen oder Bedienteilen wie Lenkrädern aus Plast- oder Metallteilen oder von Flugzeug-Innenverkleidungen aus Plast-Leichtbauelementen. Für besonders brandgefährdete Bereiche im Fahrzeugbau, insbesondere im Schiffs-und Flugzeugbau, ist die Anwendung von feuerhemmenden Stoffen im Querverbund-Klebstoff oder auch in einer zur Schichtung verwendeten Plastfolie vorteilhaft. Flächenelemente mit einer abreißbaren oder auch einer als Klebstoff verwendbaren Folie sind außerdem für die gelegentliche Verarbeitung insbesondere im Handwerk günstig einsetzbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele näher erläutert und in den zugehörigen Zeichnungen illustriert.
Es zeigen:
Fig. 1:
Eine Anordnung zur Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes aus Buchen-Furnier
Fig. 2:
Eine Anordnung gem. Fig. 1 in einer vereinfachten Draufsicht ohne Darstellung der Funktionselemente oberhalb des Flächenelementes
Fig. 3:
Ein 3D-verformtes Flächenelement zur Herstellung eines Musikinstru menten-Formteils
Fig. 4:
Eine Anordnung zur teilweisen Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes aus einer Kantel
Fig. 5:
Einen Ausschnitt einer Finiermaschine zur Weiterverarbeitung einer nach Fig. 3 bearbeiteten Kantel
Fig. 6:
Ein 3D-Flächenelement aus Lagenholz mit Glasfaser-Schmelzfaden-Verstärkung
Ausführungsbeispiel 1 (Fig. 1 - 3):
Ein Buchen-Furnier der Dicke 1,2 mm (1) durchläuft ein Ritzmesser-Gatter, dessen Messer (2) 1 mm weit aus dem Messerträger (3) hervorstehen. Position (4) ist der seitliche Messerabstand mit 1,0 mm, Position (5) der Messerversatz in Arbeitsrichtung von 6 mm. Dabei werden 1 mm tiefe Nuten (6) im Abstand von 1 mm in das Furnier (1) geschnitten. Die verbleibenden 0,2 mm bilden die zeitweilige Verbindung (7) der genuteten Bereiche. Weicht die Faserrichtung des Furniers (1) von der Nutrichtung ab, so wirken die damit schräg zu den Nuten (6) verlaufenden Holzfasern der Verbindung (7) für das gesamte Werkstück (1) verfestigend, so dass ein Bruch der schrägfasrig angeschnittenen Bereiche zwischen den Nuten (8), der späteren Streifen, durch die Einwirkung der doch hohen Schnittkräfte vermieden wird.
Der Messerversatz (5) bewirkt, dass die in das Werkstück (1) eingetauchten Messer (2) seitlich jeweils 2 mm voneinander entfernt sind und damit genügend Material vom Werkstück (1) vorhanden ist, um das von den Messern (2) verdrängte Volumen durch Verdichtung aufzunehmen.
Anschließend durchläuft das nun genutete Furnier eine Wärmezone (9), wo es auf eine Temperatur von 95°C gebracht wird und danach eine Leimwalze (10), die einen Schmelzklebstoff (11) mit einer Temperatur von 160°C in die Nuten (6) einpresst. Während des Durchlaufens einer Kühlzone (12) erstarrt der Schmelzklebstoff (11).
Danach wird die o. g. zeitweilige Verbindung (7) einschließlich einer Sicherheitszugabe von 0,1 mm mittels einer Schleifwalze (13) abgeschliffen, und es verbleibt ein 0,9 mm dickes, dreidimensional biegeverformbares Flächenelement (14), dessen Streifen (15) durch den Schmelzklebstoff zusammengehalten werden. Der Schmelzklebstoff (11) erlaubt nach seiner Reaktivierung (Erwärmung) die Verschiebung (16) der Streifen (15) und damit die 3D-Verformung des gesamten Flächenelementes (17). Der Schmelzklebstoff versiegelt nach seiner Verfestigung die Fugen zwischen den Streifen beim aus dem 3D-Flächenelement hergestellten Formteil und verhindert damit das Eindringen von flüssigem Oberflächenmaterial, wodurch das optische Hervorheben der Fugen vermieden wird. Weiterhin wird so die Festigkeit und Steifigkeit des Formteils erhöht.
Das 3D-Flächenelement wird zur Herstellung eines Musikinstrumenten-Formteiles verwendet.
Ausführungsbeispiel 2 (Fig. 4 und 5):
Eine Kantel aus Kirschbaum-Holz (18) mit den Abmessungen 100 x 250 x 1500mm3 durchläuft vier Rollenmesserwellen, welche jeweils Rollenmesser (19) im Abstand von 1,2 mm enthalten, wobei die Rollenmesser jeweils um 0,3 mm seitlich versetzt sind, so dass die damit erzeugten Nuten (20) einen Abstand von 0,3 mm aufweisen. Die Rollenmesser tauchen 0,4 mm tief ein, damit werden 0,4 mm tiefe Nuten in die Kantel geschnitten. Anschließend erfolgt das Einpressen von PU-Klebstoffdispersion (21) in die Nuten (20), die sich auf Grund des geringen Klebstoffvolumens in den Nuten schnell verfestigt. Danach durchläuft die Kantel eine Finiermaschine (22), in der von der genuteten Seite ein 0,3 mm dickes, dreidimensional verformbares Flächenelement (23) abgemessert wird. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die Kantel aufgearbeitet ist. Ein seitliches Anschlaglineal sowie Andrückrollen auf der Gegenseite sorgen beim wiederholten Abmessern dafür, dass die Nuten jeweils deckungsgleich verlaufen.
Das 3D-Flächenelement wird zur Herstellung eines stark dreidimensional verformten Etuis weiterverarbeitet.
Ausführungsbeispiel 3 (Fig. 6):
Ein Nußbaum-Maserfurnier (24) der Dicke 0,6 mm wird mittels eines Polyurethan-Klebstoffes auf ein Buchen-Schälfurnier (25) der Dicke 0,6 mm aufgeklebt. Die weitere Verarbeitung des so entstandenen 1,2 mm dicken Lagenholzes erfolgt analog Beispiel 1, wobei aber statt des Ritzmessergatters eine Vielblatt-Kreissäge mit 1 mm dicken und in einem Winkel von 7° angeschliffenen Kreissägeblättern zum Einbringen der Nuten (27) in den im Beispiel 1 genannten sonstigen Abmessungen verwendet wird. Die Sägen belasten das Lagenholz wenig, so dass eine Zerstörung des Maserfurniers während des Schnittes vermieden wird. Außerdem stabilisiert das Buchenfurnier das sonst sehr brüchige Maserfurnier auch während und nach der weiteren Bearbeitung wie beim das Einpressen des Schmelzklebstoffes und dem das Schleifen auf eine Dicke von 0,9 mm. Schließlich werden im Mittelbereich des so entstandenen 3D-Flächenelementes bekannte Glasfaser-Schmelzfäden (28) im Abstand von 20 mm quer zur Streifenrichtung auf das Buchenfurnier aufgeklebt. Diese verhindern beim späteren dreidimensionalen Verformen ein eventuelles Aufreißen der Fugen zwischen den Streifen im Bereich von verformungsbedingt extremen Querzugspannungen. Weitere Vorteile entsprechen denen von Beispiel 1.
Das Flächenelement wird zur Herstellung eines stark profilierten Frontbauteils eines Behältnismöbels verwendet.
Ausführungsbeispiel 4:
Ein Verbundwerkstoff besteht aus einem 0,5 mm dicken Birken-Maserfurnier, auf dessen Oberseite eine 0,5 mm dicke Weich-PVC-Folie mittels Acrylat-Haftklebstoff aufgeklebten ist. Auf die Unterseite des Birken-Maserfurniers ist eine 0,4 mm dicke Polyacrylatfolie mittels eines vollständig ausgehärteten Polyurethanklebstoffes aufgeklebt. Dieser Verbundwerkstoff wird von der Unterseite aus analog Beispiel 1 mittels Ritzmessern 1 mm tief und im Abstand von 0,8 mm genutet. Analog Beispiel 3 sperrt die Polyacrylatfolie das Birken-Maserfurnier ab und stabilisiert es damit. Wie bei Beispiel 1 werden die Nuten anschließend mittels Schmelzklebstoff gefüllt. Danach wird die PVC-Folie von dem Verbund abgezogen. Der Kontaktklebstoff ist so eingestellt, dass er lediglich eine Heft-Klebung bewirkt, die mit mäßiger Kraft gelöst werden kann, wobei sich der Kontaktklebstoff vollständig vom Furnier löst. Somit ist ein dreidimensional verformbares Flächenelement entstanden. Zwischen dem Nuten und dem Abziehen der PVC-Folie können die Flächenelemente optional gelagert werden. Dabei übernimmt die PVC-Folie die Funktion einer Schutzfolie. Die PVC-Folie kann bedarfsweise vom Klebstoff gesäubert und wiederverwendet werden.

Claims (28)

  1. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional biegeverformbaren Flächenelementes (14) (3D-Flächenelement) aus Holz oder Holzverbundwerkstoff zur Herstellung von geschichteten, dreidimensionalen Formteilen oder zum Beschichten von dreidimensionalen Formteilen,
    bei dem ein werkstück (1) aus Holz, geschichtetem Holz (24, 25) oder einem Verbund aus Holz und einem oder mehreren weiteren Flächenmaterialien verwendet wird, dadurch gekennzeichnet dass dessen Dicke mindestens 5% größer als die Dicke des herzustellenden 3D-Flächenelement ist,
    wobei in das Werkstück (1) zueinander beabstandete, schmale Nuten (6) eingebracht werden, wobei die Nuttiefe jeweils größer oder gleich der Dicke des 3D-Flächenelementes und kleiner als die Dicke des Werkstückes ist,
    dass nachfolgend der Anteil (7) des Werkstückes, der über die Dicke des herzustellenden 3D-Flächenelementes hinausgeht, von dem verbleibenden 3D-Flächenelement abgetrennt oder so behandelt wird, dass zumindest zeitweise kein fester Zusammenhalt der durch Nuten (6) getrennten Bereiche vorhanden ist,
    und dass die durch Nuten voneinander geteilten Bereiche (8) des Werkstückes vor, während oder nach dem Abtrennen vom Werkstück durch einen Querverbund untereinander und/oder auf einem Träger fixiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten längs zur Holzfaserrichtung eingebracht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten im Abstand von 0,1 bis 100 mm eingebracht werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten V-förmig eingebracht werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel der eingebrachten V-förmigen Nuten 0° < α <= 15° beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten mit längs zur Faserrichtung bewegten Ritzmessern oder Rollenmessern eingebracht werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten mit quer zur Fläche des Werkstückes bewegten Stanzmessern eingebracht werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Nuten mit einem Öffnungswinkel von 5° <= α <= 15° mittels Kreissäge oder Scheibenfräser oder Formfräser eingearbeitet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten mittels einer Laser- oder Wasserstrahlschneideinrichtung eingearbeitet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Nuten voneinander geteilten Bereiche des Werkstückes vor dem Abtrennen des 3D-Flächenelementes durch einen Querverbund fixiert werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querverbund durch Auftragen eines schubverformungsfähigen und/oder reversibel verfestigenden Stoffes wie einzelne Fäden, ein Gewebe, ein Vlies, eine Folie oder eine Klebstoffschicht hergestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff ein wärmereaktiver Klebstoff (Schmelzklebstoff) verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein lichtresistenter Klebestoff verwendet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein feuerhemmender Klebstoff verwendet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen des Anteils des Werkstückes, der über die Dicke des herzustellenden 3D-Flächenelementes hinausgeht, durch Abschleifen, Hobeln oder Finieren des übrigen Materials erfolgt.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen des Anteils des Werkstückes, der über die Dicke des herzustellenden 3D-Flächenelementes hinausgeht, durch Abreißen oder Erweichen (Aufschmelzen) einer mit einer Haftklebung versehenen Trägerschicht erfolgt.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine wiederverwendbare reißfeste Trägerschicht eingesetzt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als aufschmelzbare Trägerschicht eine Kunststofffolie verwendet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die aus genutetem und abgeschliffenem Furnier dreidimensional biegeverformbare Flächenelemente als dekoratives Decklagenfurnier bei der Herstellung von Lagenholzformteilen für Stühle, Sesselschalen, Innenausbauten für Fahrzeuge, Etuis, Behältnissen wie Koffer, Taschen oder Dosen, Musikinstrumente, Gehäuse für elektronische Geräte, Lautsprecher, Spielzeug oder Sportgeräte verwendet werden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensional biegeverformbaren Flächenelemente zur Beschichtung von Möbelfrontteilen aus Span- oder Faserplatten oder umlaufenden Tischplattenprofilen, von Auto-Innenverkleidungen oder Bedienteilen wie Lenkrädern aus Plast- oder Metallteilen oder von Flugzeug-Innenverkleidungen aus Plast-Leichtbauelementen verwendet werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzfeuchtigkeit des Werkstoffes oder des 3D-Flächenelement vor seiner Herstellung auf eine Holzfeuchtigkeit von über 10% eingestellt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzfeuchtigkeit auf etwa 15% - 22% eingestellt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Befeuchtung des Werkstoffes oder des 3D-Flächenelementes ein pilzhemmender Stoff aufgebracht wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Flächenelement vor der 3D-Umformung erwärmt wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Befeuchtung des Werkstoffes oder des 3D-Flächenelementes ein brandhemmender Stoff eingebracht wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Flächenelement vor seiner Herstellung mit holzplastifizierenden Stoffen vorbehandelt wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass als holzplastifizierender Stoff Ammoniak verwendet wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Flächenelement mit einem Imprägnierharz behandelt wird.
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