Mehrschichtverbunden

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von geformten textilen Mehrschichtverbunden. Insbesondere be- trifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem ein textiler Mehrschichtverbund ge- legt und kaschiert sowie verstreckt wird und anschließend zu einer Oberware einer Bodenverkleidung im Automobilbereich geformt wird unter der Maßgabe der Materialeinsparung und Zykluszeitreduzierung.

Die im Automobilbereich eingesetzten Bodenverkleidungen erfüllen verschie- dene Funktionen, denen man bei Design und Herstellung gerecht werden muss. Zum einen bestehen gewisse ästhetische Ansprüche an die Oberflä- chenoptik sowie eine angenehme Haptik. Die Bodenverkleidung muss weiter- hin die Oberflächenkonturen der Karosserie nivellieren sowie Aussparungen, wie beispielsweise für die Fondraumheizung und für Kabelkanäle, ermöglichen. Hinzu treten akustische Funktionen, wie Dämpfung, Schallabsorption und Iso- lation. Die Anforderungen an die Nutzungseigenschaften umfassen einen ge- ringen Verschleiß, hohe Durchtritts- und Biegefestigkeit, gute Reinigungseig- nung, hohe Lichtbeständigkeit, Temperatur- und Feuchteresistenz. Die Boden- verkleidung sollte zudem das Einschäumen zusätzlicher Bauteile, die Befesti- gung von Fußmatten sowie von Teilen zur Erhöhung der Trittfestigkeit und Crasheinleger, aber auch das Aufschweißen von Trittschutz und die Befesti- gung einer Fußstütze, ermöglichen. In Bezug auf das eingesetzte Material ist die Prozesseignung beziehungsweise die Herstellbarkeit sicherzustellen. Das Material sollte sich durch extreme Tiefziehfähigkeit ohne Funktionseinbußen, Kaschierbarkeit, Durchschäumsicherheit des Materialaufbaus sowie Recycling- fähigkeit auszeichnen. In letzter Zeit hat hierbei auch das Emissionsverhalten enorm an Bedeutung gewonnen.

Der heute übliche Materialaufbau einer Bodenverkleidung im Automobilbereich umfasst eine Oberware (Nutzschicht), die typischerweise vorwiegend aus ei- nem Teppich besteht, insbesondere aus Tufting, Dilour oder Flachnadelvlies sowie seltener auch aus TPO, PVC oder Gummi, mit verschiedenen Unter- schichten. Als Unterschichten kommen häufig Akustik-/Versteifungsvliese, die in der Regel aus PET- und Mischfaservliesen mit enthaltenen BiCo-Fasern ge- bildet sind, Schwerfolien (partiell oder ganzflächig), basierend auf PE, PP oder EPDM sowie Dichtfolien/Kontaktfolien-Vliese, bestehend aus PE/PA, PE/PA/PE oder PE/PA/PE+PET, zum Einsatz. Den unteren Abschluss bildet eine Isolation aus PUR-Schaumstoff, Vlies oder Faser-Flock-Formteilen.

Bei Tufting-Teppichen werden als Garnmaterial vorwiegend PA6.6, PA6, PP, rPA(Econyl), PET und rPET sowie die bio-basierenden Polyamide (PA 5.10, PA 6.10) eingesetzt. Übliche Fasermaterialien für Dilour- und Flachnadelvlies- Teppiche umfassen PET, PET/PP, PP, PA/PET und rPET, zudem die Bindefaser- materialien PE oder vorzugsweise Mantel-Kern-Zweikomponenten- (BiCo) Fa- sern, üblicherweise coPET/PET.

Bei den Tufting-Qualitäten besteht der Tuftingträger zumeist aus PET/PP, PET/coPET oder PET/PA. Die hier angewandten Fasereinbindungen umfassen insbesondere: bei Tufting-Teppich vorwiegend EVA sowie PE und bei den Di- lour- und Flachnadelvlies- Teppichen SBR-Latex oder Acrylat; weiterhin bei Dilour- und Flachnadelvlies-Teppichen Folien, Vliese, Klebstoffe (hot melts), thermoplastische Kunststoffe (vorwiegend PE) sowie das thermo bonding (EP 1 598 476 Bl). Des Weiteren finden zunehmend Bindefasern, EVA oder thermo- plastische Dispersionen Anwendung. Die Beschichtungen, meist als Klebe- Schicht für Untervliese, aber auch zur Versteifung, umfassen vorwiegend PE oder PP.

Für die Herstellung von Bodenverkleidungen im Automobilbau, der Verformung der Oberware, bei der die Einzelschichten der Oberware als Platinen- oder Rol- lenware vorliegen, finden sogenannte Thermoverformungs-Anlagen Anwen- dung. Diese können vollautomatisch, halbautomatisch oder in einem manuel- len Verfahren betrieben werden.

Im Stand der Technik sind Thermoverformungsanlagen mit folgenden Vorrich- tungen bekannt, die jeweils in einer Durchlaufrichtung hintereinander ange- ordnet sind :

Warenspeicher > Ablagetisch > Kontaktheizfeld > Strahlerheizfeld > Verfor- mungswerkzeug

Warenspeicher > Ablagetisch > Kontaktheizfeld > Kontaktheizfeld > Verfor- mungswerkzeug

Warenspeicher > Ablagetisch > Kontaktheizfeld > Verformungswerkzeug Warenspeicher > Ablagetisch > Strahlerheizfeld > Verformungswerkzeug Der Transport des gelegten Gesamtverbunds erfolgt mittels Transport- und Greifersystemen. Zudem ist auch üblich, mittels pick-and-place, partielle Ein- zelschichten auf dem Ablagetisch zu platzieren.

In DE 10 2004 046 201 B4 und DE 10 2004 054 299 Al ist ein manuell ausge- führter Heißprägeprozess mittels beheizbarem Formwerkzeug beschrieben, bei dem der Schichtverbund in das Formwerkzeug (als loser Stapel) eingelegt wird.

Im Stand der Technik sind darüber hinaus insbesondere einzelne Vorrichtun- gen, die als Station einer Thermoverformungsanlage einsetzbar sind, be- schrieben. In DE 10 2007 023 755 Al sind Spannrahmen offenbart, wobei die Spannzan- gen zumindest anteilig als durchgehend ausgebildete Klemmschienen ausge- bildet sind. DE 10 2014 006 968 Al beschreibt eine Werkzeugstation und ein Verfahren zum Wechseln eines zweiteiligen Werkzeuges. DE 10 2011 008 955 Al offenbart eine Heizeinrichtung für eine Heizstation, wobei der Heizkörper entlang des Entfernwegs eine Bewegungskomponente aufweist, projizierbar auf die Transportrichtung und der Heizkörper parallel zur Werkstoffbahn bleibt. In DE 20 2006 020 842 U9 ist eine Vorrichtung zum Thermoformen von Kunststofffolien, insbesondere zum Kaschieren von Formkörpern mit einer Ka- schierfolie, beschreiben, bei der die Transportbänder in Bewegungsrichtung geteilt sind, diese unterschiedlich schnell angetrieben werden können sowie in Bewegungsrichtung keilförmig auseinanderlaufend angeordnet sind. DE 10 2012 101 925 B4 betrifft eine Heizplattenanordnung, insbesondere zum Ver- stellen der Arbeitsbreite der Heizplattenanordnung.

In DE 25 01 366 Al wird ein Verfahren zur Formgebung von Teppichbahnen mit thermoplastischer Beschichtung mit dem Ziel der Reduzierung der Kühlzeit beschrieben, wobei hierzu das Arbeiten mit Gummituch im Verformungswerk- zeug und das Absaugen von Heißlufteinschlüssen im Verformungswerkzeug bei gegebenenfalls gleichzeitigem florseitigen Einblasen von Luft angeführt sind.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zeichnen sich durch einen ge- ringen Optimierungsgrad in Bezug auf Materialverbrauch und Zyklusszeiten aus.

Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist die Schwierigkeit, bei kurzen Zykluszeiten Wärme in die Materialstruktur des Mehrschichtverbundes einzubringen. Hierbei ist insbesondere die heute übliche Materialstruktur und die Flächengewichte der Oberware zu berücksichtigen : Tufting Flor 260 bis 700 g/m ² ; Träger 80 bis 140 g/m ² ; Einbindung 50 bis 150 g/m ²

Dilour Flor/Faser 300 bis 700 g/m ² ; Einbindung

50 bis 160 g/m ² ; bis 25% BiCo-Faseranteil Beschichtung der Teppiche selbst 80 bis 2000 g/m ²

(Tufting/Dilour)

Akustik-/Versteifungsvlies 250 bis 1200 g/m ²

Schwerfolie (partiell oder ganz- 500 bis 8000 g/m ²

flächig)

Dichtfolien/Kontaktfolien-Vliese 40 bis 260 g/m ²

Zu beachten ist hierbei auch, dass florseitig die Temperaturbeaufschlagung durch das Faser- / das Garnmaterial begrenzt ist und insbesondere Dichtfo- lien/-schichten nicht durch die anliegende Temperatur zerstört werden dürfen.

Andererseits sollten im Schichtverbund selbst Temperaturen anliegen, die ein Dehnen / Verstrecken gut ermöglichen (ohne das zum Beispiel Einzelschichten schmelzen, reißen). Bei der Zeit-/Temperaturführung ist auch zu beachten, dass das finale Bauteil den Anforderungen der Automobilindustrie gerecht werden muss. Hier ist insbesondere der Klima-Wechsel-Test (Schrumpf) und das Verschleißverhalten zu nennen.

Der Materialverbund der Oberwaren besteht zumeist aus mehr als zwei Einzel- schichten. In die Einzelschichten, die mit dem Teppich kaschiert werden müs- sen, ist die für die Kaschierung und Verformung erforderliche Wärme einzu- bringen. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen und Verfah- ren [zum Beispiel : Warenspeicher > Ablagetisch > Kontaktheizfeld > Kon- taktheizfeld > Verformungswerkzeug; (Prozessführung nur in Durchlaufrich- tung)] ist es nicht realisierbar, die Wärme in den Mehrschichverbund einzu- bringen, wenn dieser bereits komplett auf dem Ablagetisch gelegt wird; und mittels Transportsystem die einzelnen Prozessschritte durchlaufen muss (in Durchlaufrichtung). Insbesondere dann, wenn Schwerfolien mit Flächenge- wichten größer 1,5 kg/m ² und Vliese mit Flächengewichten größer 300 g/m ² im Verbund sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von geformten textilen Mehrschichtverbunden bereitzustellen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden. Ins- besondere sollen der Materialbedarf und die Zykluszeiten verringert werden und das Einbringen der für das Kaschieren und Verformen erforderlichen Wärme auch bei kurzen Zykluszeiten ermöglicht werden.

In einer ersten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Aufgabenstellung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von geformten textilen Mehr- schichtverbunden, insbesondere Oberwaren von Bodenverkleidungen im Au- tomobilbereich, aus mindestens zwei Einzelschichten und/oder Einzelschicht- verbunden, umfassend die folgenden Schritte:

i. Erwärmen der mindestens zwei Einzelschichten und/oder Einzelschicht- verbunde

ii. Kaschieren der Einzelschichten und/oder Einzelschichtverbunde zu ei- nem Gesamtverbund

iii. Formen des Gesamtverbunds in einer Verformungspresse mit einem da- rin befindlichen Verformungswerkzeug,

dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Erwärmung der mindestens zwei Einzelschichten und/oder Einzel- schichtverbunden unabhängig voneinander erfolgt und die erwärmten Schichten vor dem Kaschieren zusammengeführt werden, und

b) der Gesamtverbund vor dem Formen in mindestens einer Richtung flä- chig verstreckt wird, insbesondere vor und/oder während des Schl ie- ßens der Verformungspresse, wobei das Ausmaß der Verstreckung über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Verstreckungsrichtung innerhalb der Verstreckungsebene (somit insbesondere längs oder quer) unter- schiedlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Einzelschichten und/oder Einzelschichtverbunde in separaten Schrit- ten erwärmt werden und vor dem Verformen erst zu einem Gesamtverbund kaschiert werden. Das Kaschieren kann beispielsweise in einer Kaschierstation erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit überraschenderweise eine effiziente Prozessführung in Bezug auf das Einbringen der Prozesstemperatur in den Mehrschichtverbund. Damit wird ein bauteilspezifischer Kaschier- und Verformungsprozess gewährleistet. Insbesondere lässt sich die erforderliche Prozesstemperatur in den Materialverbund einbringen, ohne dass Einzelschich- ten durch ver-/anbrennen, schmelzen oder reißen zerstört werden, womit eine feste und haltbare Kaschierung ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass der Gesamtverbund in mindestens einer Richtung flächig verstreckt wird, wobei das Ausmaß der Verstreckung über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Verstreckungsrichtung innerhalb der Verstreckungsebene (somit insbeson- dere längs oder quer) unterschiedlich ist. Überraschenderweise hat sich ge- zeigt, dass durch flächiges Verstrecken des Gesamtverbunds in mindestens einer Richtung, und insbesondere durch Verstrecken in unterschiedlichem Ausmaß über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Verstreckungsrichtung, deutliche Materialeinsparungen realisiert werden können.

Bei dem herzustellenden Gesamtverbund handelt es sich insbesondere um die Oberware einer Bodenverkleidung im Automobilbereich. Als Einzelschichten und/oder Einzelschichtverbunde kann prinzipiell jede aus dem Stand der Tech- nik bekannt Schicht eingesetzt werden, insbesondere die zuvor beschriebenen Schichten, wie beispielsweise Tufting-, Dilour- oder Flachnadelvliesteppiche sowie Unterschichten in Form von Akustik- und Versteifungsvliesen, Schwerfo- lien, Dichtfolien- und Kontaktfolienvliese, Gitternetzfolien und Carbonfaservlie se.

Beispielsweise können Akustik-/Versteifungsvliese und gegebenenfalls Dichtfo- lien und Kontaktfolienvliese sowie Gitternetzfolien und Carbonfaservliese zu- nächst auf Prozesstemperatur erwärmt werden. Das Erwärmen kann insbeson- dere in einer ersten Kontaktheizung (Heizstation) erfolgen.

Ein Teppich und gegebenenfalls weitere Vliese und/oder Schwerfolien können unabhängig davon erwärmt werden, beispielsweise in einem Strahlerheizfeld.

Die so erwärmten Schichten werden im Anschluss zusammengeführt und zu einem Gesamtverbund (Oberware) kaschiert, beispielsweise in einer Kaschier- station in Form eines Kontaktheizfeldes.

Die Temperatur- und Zeit-Einstellungen in den Heiz- und Kaschierstationen werden durch die Materialtypen der Einzel- und Einzelschichtverbunde, insbe- sondere bei den Teppichtypen auch durch den Fasermix -mit und ohne Man- tel-Kern-Zweikomponenten- (BiCo) Fasern, bestimmt.

Nach dem Kaschieren wird der Gesamtverbund in einer Verformungspresse mit einem Verformungswerkzeug geformt. Hierzu wird der Gesamtverbund von einer Kaschierstation zur Verformungspresse transportiert. Die Prozess- temperatur im Verformungswerkzeug liegt vorzugsweise in einem Bereich von -5 bis +25 °C. Besonders bevorzugt sind Temperaturen in einem Bereich von 0 bis 7 °C. Die Verweilzeit im Verformungswerkzeug liegt vorzugsweise in ei- nem Bereich von 25 bis 95 Sekunden, bevorzugt 35 bis 72 Sekunden.

In einer alternativen Ausführungsform können Kaschieren und Verformen in einem Arbeitsschritt durchgeführt werden. Diese Variante ist besonders bevor- zugt, wenn ein Gesamtverbund aus einem Teppich und einem einzelnen (Un- ter)Vlies hergestellt werden soll. Hierbei kann beispielsweise ein (Unter)Vlies zugeschnitten werden und auf Prozesstemperatur erwärmt werden, insbeson- dere in einem Kontaktheizfeld. Unabhängig davon wird ein zugeschnittener Teppich erwärmt, beispielsweise in einem Strahlerheizfeld. Die Schichten wer- den in Kontakt gebracht und in einem Schritt gleichzeitig kaschiert und ge- formt. Dieser Schritt kann insbesondere in einer Verformungspresse mit einem Verformungswerkzeug durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird der erwärmte Gesamtverbund vor dem Formen in min- destens einer Richtung flächig verstreckt. Erfolgt das Formen in einer Verfor- mungspresse, kann das Verstrecken vor und/oder während des Schließens der Verformungspresse stattfinden. Das Ausmaß der Verstreckung ist über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Verstreckungsrichtung innerhalb der Ver- streckungsebene unterschiedlich.

Bevorzugt wird der erwärmte Gesamtverbund während des Transports zur Verformungspresse verstreckt. Findet das Kaschieren und das Formen in ver- schiedenen Stationen statt, wird der Gesamtverbund vorzugsweise nach dem Kaschieren verstreckt. In einer alternativen Ausführungsform kann der Ge- samtverbund auch in der Verformungspresse vor und/oder während des Schließens der Verformungspresse verstreckt werden.

Bevorzugt wird der erwärmte Gesamtverbund über den Verlauf seiner Längs- seite in unterschiedlichem Ausmaß in Querrichtung verstreckt. Alternativ wird der Gesamtverbund über den Verlauf seiner Querseite in unterschiedlichem Ausmaß in Längsrichtung verstreckt. Der Gesamtverbund kann auch in mehre- re unabhängige Richtungen verstreckt werden, insbesondere sowohl in Quer- richtung als auch in Längsrichtung.

Das Ausmaß der Verstreckung beträgt vorzugsweise in Längsrichtung (Durch- laufrichtung) zwischen 5% und 20%; und in Querrichtung zwischen 5% und 35%. Das Verstrecken kann beispielsweise mithilfe von Greifern durchgeführt wer- den, die entlang einer Seite des Gesamtverbunds angeordnet werden und ein- zeln ansteuerbar sind. Auf diese Weise lässt sich das Ausmaß der Verstreckung für jeden Greifer einzeln festlegen, sodass über die Seite an der die Greifer angebracht werden in unterschiedlichem Ausmaß in eine Richtung senkrecht zu dieser Seite flächig verstreckt werden kann.

Die Greifer können beispielsweise Teil eines Transportsystems sein, mit dem der Gesamtverbund von der Kaschierstation zur Verformungspresse transpor- tier wird. Insbesondere kann der Gesamtverbund während des Transports durch Greifer am Transportsystems Querrichtung bezogen auf die Transport- richtung verstreckt werden. Das Verstrecken kann jedoch auch noch in der Kaschierstation, nach deren Öffnung oder auch in der Verformungspresse durchgeführt werden.

Die Greifer können auch Teil der Verformungspresse sein. Insbesondere kann der Gesamtverbund durch an der Verformungspresse angebrachte Greifer vor und/oder während des Schließens des Verformungswerkzugs in Längsrichtung bezogen auf die Transportrichtung verstreckt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Gesamtverbund werkzeug- konturfolgend in das sich schließende Verformungswerkzeug transportiert. Insbesondere kann der Gesamtverbund durch drehbare Greifer (Klemmzangen im Greifer) am Transportsystem und durch die Greifer in/an der Verformungs- presse geführt in das sich schließende Verformungswerkzeug transportiert werden. Das Nachfließen des Verbundes ist somit steuerbar. Dies ermöglicht das Führen des Verbundes in Korrelation zur Kontur des Verformungswerkzeu- ges (Reduzierung des Ausziehgrades, Vermeidung von Faltenbildung).

In einer weiteren Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Aufgabenstel- lung gelöst durch eine Thermoverformungsanlage zur Herstellung von ver- formten textilen Mehrschichtverbunden, insbesondere von Oberwaren von Bo- denverkleidungen im Automobilbereich, umfassend eine Heizstation 3, eine Kaschierstation 4, eine weitere Heizstation 5, eine Verformungspresse 6 mit einem Verformungswerkzeug 9 und mindestens ein Transportsystem 7, wobei das Transportsystem zum Transport von Einzelschichten und/oder Einzel- schichtverbunden zwischen den Stationen - sowie auch des Gesamtverbunds - geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Heizstation 3, die Kaschierstation 4 und die Verformungspresse 6 eine Durchlaufrichtung bilden und die weitere Heizstation 5 seitlich zu dieser Durchlaufrichtung angeordnet ist,

b) das Transportsystem 7 einseitig oder beidseitig entlang der Durchlauf- richtung mit einzeln ansteuerbaren, insbesondere drehbaren, Greifern ausgerüstet ist, und

c) die Verformungspresse 6 einseitig oder beidseitig senkrecht zur Durch- laufrichtung mit einzeln ansteuerbaren, insbesondere drehbaren, Grei- fern 8 ausgerüstet ist, wobei

die einzeln ansteuerbaren Greifer (8) geeignet sind, einen Materialverbund in Durchlaufrichtung und/oder quer zur Durchlaufrichtung zu verstrecken, wobei für mindestens eine Verstreckungsrichtung das Ausmaß der Verstreckung über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Verstreckungsrichtung innerhalb der Verstreckungsebene (somit längs und/oder quer) unterschiedlich ist.

Die erfindungsgemäße Thermoverformungsanlage ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Insbesondere eignet sich die Vor- richtung zur Herstellung von Oberware einer Bodenverkleidung im Automobil- bereich. Beispielsweise können Akustik-/Versteifungsvliese und gegebenenfalls Dichtfolien und Kontaktfolienvliese, des Weiteren Gitternetzfolien und Carbon- faservliese in der Heizstation 3 zunächst auf Prozesstemperatur erwärmt wer- den. Unabhängig davon kann ein Teppich und gegebenenfalls weitere Vlies und/oder Schwerfolien in der seitlich angeordneten weiteren Heizstation 5 er- wärmt werden. Mithilfe des Transportsystems 7 können die erwärmten Einzel- schichten und/oder Einzelschichtverbunde in die Kaschierstation 4 transpor- tiert, dort kaschiert und dann in die Verformungspresse 6 transportiert und dort geformt werden.

Die erfindungsgemäße Thermoverformungsanlage kann neben dem in Durch- laufrichtung arbeitenden Transportsystem 7 ein weiteres Transportsystem 7.1 aufweisen, welches quer zur Durchlaufrichtung arbeitet und die in der weiteren Heizstation 5 erwärmten Einzelschichten und/oder Einzelschichtverbunde zu den Stationen in Durchlaufrichtung transportiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Thermoverformungsanlage weiterhin eine Kaschierstation 4, die in Durchlaufrichtung zwischen der Heiz- station 3 und der Verformungspresse 6 angeordnet ist. Die Kaschierstation 4 umfasst insbesondere ein Kontaktheizfeld. In dieser Ausführungsform ist die weitere Heizstation 5 bevorzugt seitlich zur Kaschierstation 4 angeordnet. Die Einzelschichten und/oder Einzelschichtverbunde können wie zuvor beschrieben in der Heizstation 3 und der weiteren Heizstation 5 erwärmt werden und an- schließend in der Kaschierstation 4 kaschiert werden und mithilfe des Trans- portsystems 7 zum Formen in die Verformungspresse 6 transportiert werden. In der Verformungspresse 6 befindet sich das Verformungswerkzeug 9; sowie an der Verformungspresse 6 das Greifersystem 8.

Figur 1 und Figur 2 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Thermoverformungsanlage.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Heizstation 3 um ein Kontaktheizfeld. Bei der weiteren Heizstation 5 handelt es sich bevor- zugt um ein Strahlerheizfeld.

Erfindungsgemäß sind das Transportsystem 7 und die Verformungspresse 6 mit einzeln ansteuerbaren Greifern ausgerüstet. Insbesondere handelt es sich um drehbare Greifer. Das Transportsystem 7 kann beispielsweise einseitig o- der beidseitig entlang der Durchlaufrichtung mit einzeln ansteuerbaren Grei- fern ausgerüstet sein. Die Verformungspresse 6 kann beispielsweise einseitig oder beidseitig senkrecht (Verstreckung in Durchlaufrichtung) zur Durchlauf- richtung mit einzeln ansteuerbaren Greifern ausgerüstet sein.

Die einzeln ansteuerbaren Greifer sind geeignet, einen Materialverbund in mindestens einer Richtung zu verstrecken. Vorzugsweise ist eine flächige Ver- streckung in mindestens einer Richtung in unterschiedlichem Ausmaß über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Verstreckungsrichtung innerhalb der Ver- streckungsebene möglich. Dies wird durch die einzeln ansteuerbaren Greifer ermöglicht, die in unterschiedlichem Ausmaß eine Kraft auf den Materialver- bund ausüben können.

Beispielsweise können einseitig oder beidseitig am Transportsystem 7 entlang der Durchlaufrichtung angebrachte einzeln ansteuerbare Greifer geeignet sein, den Gesamtverbund quer zur Durchlaufrichtung zu verstrecken. Insbesondere können solche Greifer geeignet sein, die Verstreckung in unterschiedlichem Ausmaß über den Verlauf der Durchlaufrichtung zu ermöglichen.

Beispielsweise sind einseitig oder beidseitig an der Verformungspresse 6 senk- recht zur Durchlaufrichtung angebrachte einzeln ansteuerbare Greifer (8) ge- eignet, den Gesamtverbund in Durchlaufrichtung zu verstrecken. Insbesondere sind solche Greifer (8) geeignet, die Verstreckung in unterschiedlichem Aus- maß über den Verlauf einer Achse senkrecht zur Durchlaufrichtung zu ermögli- chen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Greifer (8) geeignet, den Materialverbund werkzeug-konturfolgend in das Verformungswerkzeug 9 zu führen.

Die erfindungsgemäße Thermoverformungsanlage kann weitere Vorrichtungen umfassen. Insbesondere kann sie einen oder mehrere Warenspeicher 1 für Rollen- und Platinenware, einen oder mehrere Ablagetische 2 und/oder pick- and-place Stationen umfassen. Beispielsweise kann ein Ablagetisch 2 in Durchlaufrichtung vor der Heizstation 3 angeordnet sein. Vor dem Ablagetisch 2 kann insbesondere ein Warenspeicher 1 angeordnet sein. Quer zur Durch- laufrichtung kann beispielsweise ein Warenspeicher 1 vor der weiteren Heiz- station 5 angeordnet sein.

Im Folgenden werden die einzelnen Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Thermoverformungsanlage näher charakterisiert, ohne dass die Erfindung auf diese Ausgestaltungen beschränkt wäre.

Die Heizstation 3 kann insbesondere ein Kontaktheizfeld umfassen. Beispiels- weise kann das Kontaktheizfeld über eine doppelseitig geregelte Beheizung, eine Spaltmaßeinstellung sowie eine doppelseitig geregelte Heizfeldbreite ver- fügen. Die Heizfeldbreiteneinstellung kann elektrisch (Motor mit Spindel), hyd- raulisch, pneumatisch oder per Hand (Kurbel mit Spindel) erfolgen. Über das Heizfeld kann eine Schutzfolie, insbesondere eine Teflonfolie gespannt sein. Die über das Heizfeld gespannten (Teflon-)Folien sind mittels Federsystem ge- spannt und somit in der Breite anpassbar.

Die Kaschierstation 4 kann ebenfalls ein Kontaktheizfeld umfassen, das die gleichen Eigenschaften wie das zuvor beschriebene aufweist. Die Kaschiersta- tion kann die erwärmten Einzelschichten und/oder Einzelschichtverbunde, die in Durchlaufrichtung oder seitlich zur Durchlaufrichtung zugeführt werden, aufnehmen und kaschieren.

Die weitere Heizstation 5 kann insbesondere ein Strahlerheizfeld umfassen. Das Strahlerheizfeld kann eine integrierte Schneidevorrichtung zum Zuschnei- den einer Platine, beispielsweise eines Teppichs, aufweisen. Die Heizintensität kann in Heizzonen regelbar sein und das Strahlerheizfeld zudem eine geregelte Heizfeldbreite aufweisen. Ein Mehrschichtverbund kann auch unter dem Strah- lerheizfeld gelegt werden. Mittels pick-and-place ist auch eine partielle Bestückung des Strahlerheizfelds möglich.

Die Verformungspresse 6 mit Verformungswerkzeug 9 dient der Formgebung. Insbesondere verfügt die Verformungspresse 6 über einen doppelseitig gere- gelten Hub, eine Werkzeugzentriervorrichtung, eine Werkzeugspannvorrich- tung und/oder ein Werkzeugwechselsystem.

Die Verformungspresse 6 kann mit höhen- und breitenverstellbaren Greifern ausgerüstet sein. Das Greifersystem verfügt insbesondere über einen geregel- ten Hub und lässt sich an verschiedene Werkzeugabmessungen anpassen. Ein gesteuertes Öffnen und Schließen der Greifer kann möglich sein. Bevorzugt sind die Greifer drehbar und geeignet, ein gesteuertes Nachfließen eines Mate- rialverbunds entsprechend der Werkzeugkonturen zu ermöglichen. Die Greifer sind insbesondere geeignet, einen Materialverbund vor und/oder während des Schließens des Werkzeugs in Durchlaufrichung zu verstrecken. Die Greifer können einzeln ansteuerbar sein und damit ein Verstrecken in Durchlaufrich- tung in unterschiedlichem Ausmaß über eine Achse senkrecht zur Durchlauf- richtung ermöglichen.

Das Transportsystem 7 transportiert die Einzelschichten, Einzelschichtverbun- de sowie den Gesamtverbund insbesondere in Durchlaufrichtung und kann durch ein weiteres Transportsystem 7.1 zum Transport seitlich zur Durchlauf- richtung ergänzt sein. Das Transportsystem 7 kann insbesondere ein (Unter- )Vlies-Sandwich (Einzelschicht/Einzelschichtverbund) in Durchlaufrichtung von der Heizstation 3 zur Kaschierstation 4 und/oder zur Verformungspresse 6 transportieren. Ein Gesamtverbund kann beispielsweise von der Kaschierstati- on 4 zur Verformungspresse 6 transportiert werden. Das Transportsystem 7.1 kann beispielweise einen Teppich und gegebenenfalls weitere darauf positio- nierte Einzelschichten seitlich zur Durchlaufrichtung zur Kaschierstation 4 transportieren. Beide Transportsysteme können einen geregelten Hub aufweisen und höhen- und breitenverstellbar sein, um die Anpassung an das Werkzeug zu ermögli- chen. Die Transportsysteme können Greifer mit Klemmzangen aufweisen, de- ren Öffnen und Schließen steuerbar ist. Die Greifer beziehungsweise Klemm- zangen können drehbar ausgestaltet sein. Die Transportsysteme sind insbe- sondere taktgesteuert.

Insbesondere das Transportsystem 7 in Durchlaufrichtung kann mit einzeln ansteuerbaren Greifern, insbesondere drehbaren Greifern, ausgerüstet sein. Damit kann der erwärmte, kaschierte Mehrschichtverbund in Durchlaufrichtung über die Länge in unterschiedlichem Ausmaß in Querrichtung verstreckt wer- den.

Das mit drehbaren Greifern ausgestatte Transportsystem kann insbesondere geeignet sein, ein gesteuertes Nachfließen eines Materialverbunds entspre- chend der Werkzeugkonturen in das Verformungswerkzeug 9 zu ermöglichen.

Der Warenspeicher 1 kann eine Rollen- oder Plattenware bereitstellen. Die Rol- le kann von oben oder unten bereitgestellt werden, wobei eine gewichts- oder Rollendurchmesser-abhängige Rollenbremsung erfolgen kann. Der Wa- renspeicher kann eine automatische Kantensteuerung, einen automatischen Antrieb und/oder eine spannungsabhängige Rollenbreitenverstellung aufwei- sen.

Ein Ablagetisch 2 kann geeignet sein, eine Platine eines Mehrschichtverbunds zuzuschneiden oder einen Mehrschichtverbund zu legen. Mittels pick-and- place-Stationen ist auch eine partielle Bestückung der Vorrichtung möglich. Ausführunasbeispiele:

Beispiel 1 :

Der folgende Materialverbund wurde zu einer Bodenverkleidung (Werkzeug Skoda Octavia) verformt:

Dilour-Teppich (450 g/m ² PET-Fasern + 80 g/m ² Latex-Einbindung + 80 g/m ² PE-Beschichtung); Schwerschicht (4700 g/m ² ); Akustik-/Versteifungsvlies mit 40% BiCo-Faser-Anteil / Mischfaservlies (700 g/m ² ).

Thermo-Verformungs-Anlage:

In Durchlaufrichtung : Warenspeicher 1 > Ablagetisch 2 > Kontaktheizfeld als Heizstation 3 > Kontaktheizfeld als Kaschierstation 4 > Verformungspresse 6 mit Verformungswerkzeug 9. Seitlich zur Durchlaufrichtung war ein Waren- speicher 1 und dahinter ein Strahlerheizfeld als weitere Heizstation 5 auf Höhe der Kaschierstation 4 angebracht. Die Vorrichtung entsprach der in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.

Die Heizstation 3 war beidseitig auf 220 °C temperiert, die Verweilzeit betrug 39 s, die Kaschierstation 4 war vliesseitig auf 240 °C und teppichseitig auf 90 °C temperiert, die Verweilzeit betrug hier 36 s. Das Verformungswerkzeug 9 war auf 5 °C temperiert, die Kühlzeit betrug 40 s und der Werkzeugspalt 6mm. In Durchlaufrichtung wurde das Vlies gefahren.

Seitlich wurde der Teppich mit aufgelegter Schwerfolie zugefahren; die Schwerfolie zum Strahlerheizfeld (Heizstation 5); die Intensität von 90% wur- de eingestellt, die gemessene Temperatur auf der Schwerfolie betrug 144 °C, die Verweilzeit betrug 40 s und der Abstand Teppich/Schwerfolie zum Strah- lerheizfeld war 25 mm. Nach Erwärmung des Vlieses wurde dieses mittels Transportsystem 7 in das 2. Kontaktheizfeld (Kaschierstation 4) transportiert; seitlich Teppich/Schwerfolie mit einem zweiten Transfersystem (Transportsystem 7.1) zugefahren und ka- schiert. Nach der Kaschierung im 2. Kontaktheizfeld (Kaschierstation 4) wurde der kaschierte Gesamtverbund in das Verformungwerkzeug 9 transportiert und vor dem Schließen 20% querverstreckt. Die Zykluszeit betrug 60 s.

Die so hergestellte Bodenverkleidung (Oberware) entsprach den Qualitätsan- forderungen der Automobilindustrie.

In einem zweiten Schritt wurden die Verweilzeiten wie folgt verändert:

1. Kontaktheizfeld (Heizstation 3) 35 s, 2. Kontaktheizfeld (Kaschierstation 4) 35 s und die Kühlzeit 35 s; die Zykluszeit betrug 52 s. Auch diese verformte Oberware entsprach den Qualitätsanforderungen.

Beispiel 2:

Der folgende Materialverbund wurde zu einer Bodenverkleidung (Werkzeug Skoda Octavia) verformt:

Tufting-Teppich (360 g/m ² PA6-Garn + 380 g/m ² PE-Beschichtung);

Akustik-/Versteifungsvlies (600 g/m ² PET-Fasern mit 20% BiCo-Faser-Anteil).

Thermoverformungsanlage:

In Durchlaufrichtung : Warenspeicher > Ablagetisch > Kontaktheizfeld > Ver- formungswerkzeug. Seitlich zur Durchlaufrichtung war ein Warenspeicher und dahinter ein Strahlerheizfeld auf Höhe des Kontaktheizfelds angebracht.

Zum Einsatz kam nur ein Kontaktheizfeld (Kaschierung), mit den folgenden Einstellungen : vliesseitig 240 °C und teppichseitig 85 °C, Verweilzeit 40 s. Das Verformungswerkzeug war auf 5 °C temperiert, die Kühlzeit betrug 40 s und der Werkzeugspalt 6 mm. In Durchlaufrichtung wurde das PET-Vlies gefahren. Seitlich wurde der Teppich zugefahren, die Teppichrückseite (PE-Beschichtung) zum Strahlerheizfeld; die Intensität von 95% wurde eingestellt, die gemesse- ne Temperatur auf der Teppichrückseite betrug 110 °C, die Verweilzeit betrug 20 s und der Abstand Teppichrückseite zum Strahlerheizfeld 30 mm.

Das Vlies wurde mittels Transportsystem in das Kontaktheizfeld transportiert, seitlich der Teppich mit einem zweiten Transfersystem zugefahren und ka- schiert. Nach der Kaschierung im Kontaktheizfeld wurde der kaschierte Mehr- schichtverbund in das Verformungwerkzeug transportiert und vor dem Schl ie- ßen 10% querverstreckt. Die Zykluszeit betrug 55 s. Die verformte Oberware entsprach den Qualitätsanforderungen.