EP2998052A1 - Verfahren und vorrichtung zur schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen halbzeugen oder werkstücken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen halbzeugen oder werkstücken Download PDF

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EP2998052A1
EP2998052A1 EP15186320.6A EP15186320A EP2998052A1 EP 2998052 A1 EP2998052 A1 EP 2998052A1 EP 15186320 A EP15186320 A EP 15186320A EP 2998052 A1 EP2998052 A1 EP 2998052A1
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EP
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carbon dioxide
plate
air
narrow
shaped semi
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EP15186320.6A
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EP2998052B1 (de
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Roland Geitel
Steffen Nitschke
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Geitel Roland
Nitschke Steffen
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Geitel Roland
Nitschke Steffen
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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
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/003—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood securing a veneer strip to a panel edge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/006—Trimming, chamfering or bevelling edgings, e.g. lists

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for narrow-surface coating of plate-shaped semi-finished products or workpieces.
  • Plate-shaped semi-finished products made of wood or wood-based materials, such as chipboard or medium-density fiberboard, are used in industry u. a. used for the production of inexpensive furniture panels for living and kitchen furniture.
  • the plate-shaped semi-finished products have a thickness between 16 mm and 100 mm depending on the mechanical load of the future furniture panel.
  • the two top surfaces of the plate-shaped wood material are coated with a top layer of small thickness of wood material, veneer, foil, plastic or metal. The conclusion of the narrow surfaces on the outer end-side circumference of the provided with cover layers wood materials is carried out regularly by a narrow-surface coating.
  • a “narrow-surface coating” or an “edge material” is understood to mean a rod-shaped or band-shaped coating material made of plastic, paper, wood, wood veneer or other suitable materials, which is the form-fitting veneering of the frontal narrow-surface region between the two outer layers of a coated one Wooden board serves.
  • Common narrow-surface coatings consist of PVC, ABS, PP, melamine, paper, aluminum, wood veneer or solid wood and are generally used in thicknesses of 0.25 mm to 4 mm.
  • the application of the narrow surface coating on the frontal narrow surface of the plate-shaped wood material is usually by gluing with a fast-curing binder, such as a hot melt adhesive, which produces a material connection between the, not visible after bonding underside of the narrow surface band and the surface of the front side of the plate-shaped wood material ,
  • Kantenanleimmaschinen or processing systems are used depending on the number / lot size and the dimensions of the plates to be processed, in which already coated with two cover layers wood board passes through several workstations in which the surface of the plate formatted and is coated. Initially, the still uncoated narrow surface of the already coated with the two cover layers plate is machined by cutting tools, such as cutters or saws to the desired shape and size.
  • the adhesive As a hot melt, applied to the narrow surface of the plate to be coated. Preference is given to using hot melt adhesives based on polyurethane. For narrow surface bands with already applied hotmelt adhesive, the adhesive is activated by hot air nozzles or plasma lasers.
  • the supply of the applied narrow-surface material which is usually stored as a belt / Keul or magazine.
  • the front edge of the edge material is joined together at the front edge of the wood-based panel provided with the cover layers and formatted.
  • the edge materials are adapted to the workpiece thickness of the plate.
  • the width of the narrow surface band is regularly selected larger than the desired thickness of the coated material plate. In general, a two-sided supernatant of about 2 to 3 mm is selected, which is removed in a later stage, together with excess adhesive, by cutting. This is to a uniform and tight completion of the joint connection can be realized.
  • the narrow-surface material is separated at the end of the plate. This is usually done with a small protrusion on the front and rear edges of the plate.
  • the tape After application of the narrow band, the tape is pressed by a plurality of pressure-loaded pressing elements, such. B. pressure rollers or pressure shoes, pressed onto the narrow surface of the plate.
  • a plurality of pressure-loaded pressing elements such. B. pressure rollers or pressure shoes, pressed onto the narrow surface of the plate.
  • the hot melt adhesive between edge material and the narrow surface of the plate is compacted.
  • the viscosity of the adhesive used is very low in this phase, so that it comes regularly despite the use of cooled pressure elements to leakage of the hot melt adhesive on the surfaces of the plate.
  • a liquid separating or cooling agent is sprayed onto the surface of the narrow-area material, whereby the hot-melt adhesive solidifies faster.
  • the liquid separating or cooling agent is intended to prevent the chips from adhering to the workpiece as a result of the electrostatic charging during the subsequent cutting processes.
  • Such liquid coolant are from the DE 100 42 431 C1 known.
  • the supernatant of an edge band is milled off by means of an edge band milling cutter.
  • the electrostatic charge of the wetted areas and / or the milling chips preventing release agent applied. This should be achieved that the resulting chips are better removed, so that the further processing is simplified after Kantenbandanleimen.
  • the resulting milling chips can be better removed by suction because they no longer adhere to the plate surface or the edge band.
  • the agent used consists of a mixture of water, alcohol and surfactant.
  • the hot melt adhesive is applied to the uncoated edge region of the plate element and the, held on a roll edged edge strip with a slight excess with its adhesive side pressed against the adhesive-coated edge region of the plate member.
  • the, emerging from the adhesive joint during the setting process as a result of the applied pressure adhesive and the excess of the edge strip of the edge portions of the plate member at the top and / or bottom is removed by machining.
  • a substance is applied to the edge areas of the top and / or bottom of the plate member prior to the setting process of the adhesive, which disables the, exiting from the glue joint excess adhesive residues in their adhesion, so that form non-sticking adhesive particles, the removal of the protruding edge strip from the edge area to be removed.
  • the substance is applied in strips on the edge areas of the top and bottom.
  • the substance used consists of a water-dispersed, polymeric fluid.
  • liquid separating or cooling agent is from the DE 10 2007 014 832 B3 a method for the narrow-surface coating of plates with a core layer of low density, in which the binder (hot melt adhesive) is cooled by blowing air onto the already bonded edge band or by a running metal rail.
  • a disadvantage of the air cooling is the low efficiency, which does not allow sufficient cooling at high working and feed speeds of the plates to be processed at the maximum allowable flow velocity at the plants. The same applies to the alternative use of known air-cooled rails.
  • edge banding machines or processing systems are increasingly being used, which enable feed rates of the plate-shaped semi-finished products of up to 300 m / min.
  • the quality (appearance, feel, function) of the plates provided with these narrow-surface coatings must meet the demands of the market.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a method and apparatus for narrow-surface coating of a plate-shaped semifinished product or workpiece in mass production and mass production, the quality of processing narrow-area materials, in particular small thickness, with respect to the State of the art allow significantly higher feed rates.
  • the process should be able to be used at comparable unit costs on known Kantenanleimmaschinen or processing systems without significant changes in the technological process must be made.
  • the cost-intensive and quality-endangering use of liquid coolants should be completely eliminated.
  • the prepared narrow surface by means of a hot melt adhesive, which directly or indirectly heated and with the applied thin surface material is connected under the action of pressure and temperature and the narrow surface and the adjacent cover layers of the plate-shaped semi-finished machined, before and / or after and / or after a machining at least the machined or machined areas of the plate-shaped semifinished product by a flow of liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air cooled.
  • connection of the narrow surface with the narrow-surface material by means of the hot-melt adhesive is realized by means of known methods.
  • the hot melt adhesive can be cold on the prepared narrow surface and then heated or hot applied to the prepared narrow surface and possibly reheated.
  • the hotmelt adhesive may also be applied hot or cold to the narrow-area material or may already be integrated in the narrow-area belt, wherein at least the cold hot-melt adhesive is still heated to produce a connection with the narrow area. It is also possible to introduce hot melt adhesive into the material of the plate-shaped semifinished product or workpiece, which then melts upon heating of the semifinished product in the area of the narrow surface and realizes an adhesive connection with the narrow-area material.
  • a flow of liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of liquid and / or gaseous Exposed to carbon dioxide and air is preferably realized by the conversion of liquid carbon dioxide into gaseous carbon dioxide.
  • other areas of the semifinished product and the tools used or parts thereof by the same flow of liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of liquid and / or gaseous carbon dioxide and air or by a flow of the fully converted by phase conversion of carbon dioxide or a mixture of gaseous carbon dioxide and air are cooled.
  • the liquid carbon dioxide is preferably introduced in a line directly to the area to be cooled of the semifinished product or tool, the carbon dioxide a Pressure between 5.6 MPa to 8 MPa (56 bar to 80 bar) at an ambient temperature between 20 ° C and 40 ° C.
  • the liquid carbon dioxide preferably exits from a punctiform or area-effect nozzle into the immediate surrounding area of the area of the semifinished product or tool which, for example, has normal pressure, so that the liquid carbon dioxide is converted into gaseous carbon dioxide and expanded. Both physical effects overlap and lead to the strong cooling effect.
  • the cooling capacity is determined mainly by the amount of carbon dioxide exiting, ie by the volume flow of the liquid carbon dioxide. If only a small cooling capacity, but a high volume flow of fluid impinging on the semifinished product is needed, the liquid carbon dioxide can be mixed with an additional gas, for example. Air or gaseous carbon dioxide.
  • the additional gas can be admixed in a closed mixing chamber, ie, before the liquid carbon dioxide exits into the surrounding region of the region of the semifinished product to be cooled, or directly into the surrounding region of the region of the semifinished product to be cooled.
  • the additional gas preferably has the same pressure as the liquid carbon dioxide, but may also be applied with a different pressure.
  • the pressure of the additional gas and its temperature are preferably selected so that the phase transformation of the liquid carbon dioxide into gaseous carbon dioxide does not take place or not yet completely in the closed mixing chamber.
  • a complete phase transformation of the liquid carbon dioxide into gaseous carbon dioxide in the closed mixing chamber is also possible.
  • the mixing ratio of liquid carbon dioxide and additional gas is determined by the volume flow and temperature of the mixed fluid required in the area to be cooled of the semifinished product and can be between 1: 600 to 1: 6000, the first number being the volume of the liquid carbon dioxide in liters and the second number indicates the volume of additional gas in liters.
  • any or all workstations at which by the machining or by other, heat generating tools or machine elements, a significant heat input into the joint zone of Narrow surface material and the plate-shaped semifinished product or workpiece takes place to cool temporarily and locally targeted.
  • volume flow and / or its Temperature of the temperature profile in the joining zone to the physical and chemical properties of the adhesive used as well as to the technological processing conditions of the production (feed rate of edgebander, speed of the cutting tools, etc.) can be adjusted.
  • a laminar flow of gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air is used for the cooling of individual or all relevant workstations.
  • the temperature profile in the joining zone and in particular in the adhesive layer can be discretely influenced temporarily and locally.
  • a turbulent, in particular a pulse-like flow of gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air is used for cooling individual or all relevant workstations.
  • a significant advantage of liquid or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air as a coolant is the high availability of carbon dioxide on the one hand in the air, from which the carbon dioxide is removed and liquefied and in which it can be released after use (balanced carbon dioxide). Balance sheet), and on the other hand as a waste product of the chemical industry and the resulting low operating costs.
  • carbon dioxide acts flame-retardant, so that it can be used preferably and safely even in places with a fire hazard (use of lasers to heat the joint zone).
  • a fire hazard use of lasers to heat the joint zone.
  • Another advantage of using liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air as a coolant is the chemical inactivity, so that there is no adverse effect on the plate-shaped semifinished product, the hot melt adhesive or the narrow surface coating.
  • the method can preferably also be used in edge banding machines and processing systems in which the activation of the hot melt adhesive takes place by laser or hot air nozzles.
  • the present after the phase transformation gaseous carbon dioxide or the mixture of gaseous carbon dioxide and air has - depending on the mixing ratio - a, compared to the ambient temperature, low temperature in the range of -78 ° C to + 30 ° C and can thus for the cooling Further areas of the semifinished product, for example.
  • the top surfaces of the plate-shaped semifinished product, the tools and workstations or the environment of the workstations are used.
  • the thermal loads on the tools and workstations and the effects of fluctuations in the environmental conditions of the workstations can be minimized to the processing of the semifinished product.
  • the mixture of carbon dioxide and air which is present after the cooling of the narrow surface areas of the semifinished product, for. B. sucked by a suction device of the workstation and used to cool the engine or other, thermally loaded device of the workstation.
  • the inventive device for narrow-surface coating of plate-shaped semi-finished products or workpieces made of wood materials with a Kantenanleimaschine or a processing system in which applied to the prepared narrow surface a hot melt adhesive and heated directly or indirectly, the applied narrow-surface material with the narrow surface of the formatted plate-shaped semi-finished product under the influence of pressure and Temperature connected and the narrow surface and the adjacent cover layers of the plate-shaped semi-finished machined, has means which are suitable before and / or during and / or after a machining at least the machined or machined areas of the joined plate-shaped semi-finished by a Flow of liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air to cool.
  • the device comprises means for the passage and supply of the liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air, which means as media lines with a point or area acting nozzle, a perforated pinch roller, a pressure shoe, an air shower or an air curtain formed are.
  • a tool preferably a cutting tool
  • the processing area of the tool can be cooled particularly intensively for cooling of areas of the semifinished product
  • the device preferably has means which are suitable for controlling or regulating the volume flow and / or the flow velocity and / or the temperature of the flow. Furthermore, the device is preferably housed and has means for extracting the gaseous carbon dioxide or the mixture of carbon dioxide and air. This extraction can be realized by means already existing for chip extraction from areas in which the semifinished product is machined. However, separate means for suction are possible.
  • the apparatus advantageously comprises means for recycling and reusing the gaseous carbon dioxide or the mixture of carbon dioxide and air.
  • the method according to the invention and a device for narrow-surface coating of a plate-shaped semifinished product or workpiece are described in more detail below with reference to an embodiment and in which FIGS. 1 and 2 shown.
  • the show FIG. 3 a device in which individual areas of a narrow surface are selectively cooled
  • the FIG. 4 a milling machine as an example of a workstation in which the generated mixture of gaseous carbon dioxide and air is used to cool the workstation.
  • FIG. 1 shows in the lower part in a highly schematic representation of the workstations of a conventional edge banding machine for narrow-surface coating of a plate-shaped semi-finished, are made with the furniture panels in a three-layer manufacturing process according to the prior art.
  • the graph above shows the temperature profile (dash-dotted line) in the joining zone above the working area in this prior art edge banding machine.
  • the vertical axis of the diagram shows the temperature (T) in degrees Celsius
  • the horizontal axis represents the length L in meters (m) of the edge banding machine.
  • the diagram shows the softening temperature E (in degrees Celsius) and the heat resistance W of the hotmelt adhesive EVA / KS 350 used by means of two further, horizontally extending auxiliary lines.
  • softening temperature E is understood to mean the temperature at which a polymer deforms, eg. B. in the ring and ball method under the weight of the ball (DIN EN 1238). Since with many hotmelt adhesives no exactly defined softening temperature, but only a temperature range can be specified, the heat resistance W indicates the temperature at which the adhesive layer can withstand a temperature stress without deformation over long periods of time (Habenicht, G .: Glueing , Applications Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2008).
  • the softening temperature E was about 125 ° C and the thermal stability W at 90 ° C.
  • the thermal resistance W is exceeded, the hot melt adhesive regularly comes out of the joint and, as a consequence, sticks to the tools and contaminates the surface of the board.
  • FIG. 2 shows in the lower part in a highly schematic representation of the work stations an edge banding machine for narrow-surface coating of a plate-shaped semifinished product, are made with the furniture panels in a three-layer manufacturing process by the novel process.
  • Fig. 1 For better comparability with the known edge banding machine Fig. 1 were used (as far as possible) the same reference numbers 1 ... 17 of the individual workstations.
  • the prior art edge banding machine ( Fig. 1 ) allows, depending on the size of the workpieces to be machined, the narrow surface coating of about 3000 workpieces per hour.
  • the machine achieves a feed rate v of the traversing plates P of up to 110m / min.
  • the edge banding machine formats and glues PVC, ABS, PP, melamine, paper, veneer edging or solid wood edge banding in thicknesses from 0.25 mm to 4 mm with 4 mm or larger edgebandings.
  • the plate-shaped semifinished product (P) to be processed is produced in a known edge banding machine according to the prior art ( Fig. 1 ) applied with a release agent application nozzle a fluid in the form of dispersed polymer, alcohol, surfactants on the surfaces of the plate-shaped semifinished product to be processed in order to prevent the subsequent adhesion of adhesive residues.
  • the formatting of the narrow surface is carried out to the desired shape.
  • the required geometry (straight course, groove, soft form, woodcut) of the narrow surface is produced with known cutting tools (milling cutter, grooving saw).
  • surface cooling K with liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air takes place depending on the adhesive used and the technological manufacturing parameters, in particular the feed rate of the edge banding machine and the cutting speed of the cutting tools before, during and after machining, to prevent the formation of built-up edges on the cutter and the melting of the polymer in the chipboard.
  • the workstation (3) is designed as a gluing station, in which the hot melt adhesive used is applied by means of rollers on the two narrow surfaces of the future furniture panel to be coated.
  • the temperature of the hot melt adhesive is 210 ° C when wetting the rollers.
  • plasma lasers, diode lasers or hot air nozzles are used to melt the adhesive.
  • glue rollers, surface application nozzles, infrared radiators or hot air showers are used to activate the adhesive.
  • the lateral supply of the edge material or the solid wood edging takes place.
  • the edge material is advanced synchronously with the plate at the speed of the conveyor belt of the edge banding machine.
  • the edge magazine can consist of several individual magazines. The beginning of the edge material is joined together at the front edge of the formatted plate.
  • the edgeband materials are adapted to the board thickness and have a two-sided overhang of approx. 2 mm.
  • the edge material is cut off at the end of the plate by a Kappmesser. This usually happens with a small protrusion at the trailing edge of the workpiece.
  • the workstation (6) comprises the pressure zone, which consists of the pressure roller and other pressure elements, which with a contact pressure of 2 - 4 bar the hot melt adhesive compact between edge material and plate.
  • the viscosity of the hotmelt adhesive used is still very low when the pressure zone is reached at a temperature of 180 ° C., so that in the case of devices according to the known prior art ( Fig. 1 ) comes to a leakage of the adhesive to the surfaces of the plate.
  • the cooling is done by known air showers, vortex tubes, air curtains or cooled pressure shoes.
  • the cooling takes place via a plurality of punctiform and flat-acting nozzles, through which the gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air flows before, during and after the pressing on the joining zone and the adjacent plate areas and by the pressure elements used.
  • the cooling flow of the carbon dioxide is preferably used with a temperature of max. -78 ° C finely dosed used for cooling the adhesive joint. This makes it possible to optimally temper the adhesive zone depending on the hot melt adhesive used and its parameters.
  • the pressure zone can be shortened.
  • the length of the machine tool can advantageously be shortened in the case of the new production of generic edge banding machines with at least the same productivity. This results in lower procurement and maintenance costs for the machine tool and less space required in production.
  • the shortening of the pressure zone is in Fig. 2 symbolized by two broken lines.
  • the saved length of the pressure zone is shown as distance X.
  • the adhesive eye cooled down by means of vortex tubes, air showers, air curtains or cooling bars.
  • the average air consumption of these cooling methods according to the prior art is up to 10 m 3 / min, larger systems up to max. 50 m 3 / min.
  • Fig. 2 In the method according to the invention ( Fig. 2 ) can because of the significantly higher cooling capacity on the workstation (7) according to Fig. 1 completely dispensed with. As a result, the length of the machine tool can be shortened for the same productivity in the new production of generic edge banding machines. This results in lower manufacturing and maintenance costs for the machine tool and a smaller footprint in manufacturing.
  • the possible shortening of the length L of the edge banding machine is in Fig. 2 symbolized by two broken lines. The saved length of the machine tool is shown as distance X.
  • the edge material In the work station (8) are cut off by two chop saws the protruding surfaces of the edge material at the leading edge or trailing edge of the plate.
  • the Fig. 2 shown cooling with gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air, depending on the used narrow-area materials and adhesives before, behind and / or at the workstation for cooling the cutting tools and the edge material.
  • the pre-milling of the edge material which protrudes at the top and bottom of the plate takes place.
  • unwanted reactivation of the hot-melt adhesive, heating of the edge and, as a consequence, contamination of the tools, the machine tool and the workpiece surfaces occur.
  • the cutting tool, the plate surface and the edge before and after milling locally or partially by the carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air. Due to the equally preferred cooling of the tools used, for. B. by the flow of liquid or gaseous carbon dioxide through the hollow shaft of a cutting tool, the formation of built-up edges can be prevented and the tool life can be significantly increased.
  • the protruding edges of the edge material are milled flush with the plate surface by two cutters, so that it comes through the use of high-speed milling tools to a new unwanted reactivation of the hot melt adhesive.
  • the main and secondary cutting edges of the milling tools, the narrow surface band and the adjoining surface of the plate are cooled by gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air before, during and after milling by means of a plurality of areal as well as punctiform nozzles. Fig. 2 ).
  • the thin edges of the edge material are (optionally) milled by two form cutters.
  • the cooling with gaseous carbon dioxide takes place locally via nozzles directed from outside onto the tool, the plate surface and the edge material ( Fig. 2 ).
  • the cooling of the cutting tools optionally additionally takes place directly through the coolant guided through the hollow tool shank.
  • the front and rear edges of the edge material are profiled with one or two corner rounding devices. Due to the small time window available, the high feed rates in the vertical direction cause high temperatures at the cutting edges of the milling tools. As a result, this process heat causes the leading and trailing edges of the edge material to melt and the edge material to be thermally stressed too high.
  • inventively see. Fig.
  • the cutting tools by means of several, locally acting nozzles the tools, the edge material and the adjacent plate surface before, during and after milling by a, adapted to the technological process parameters (cutting speed, feed rate, adhesive) volume flow cooled with gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air ,
  • the cooling of the cutting tools is preferably carried out by the, guided through the hollow tool shank coolant.
  • one or two profiled scraper units are optionally used for processing the surface of the edge when processing plastic edges.
  • a thin chip (0.08 mm to 0.15 mm) is removed, which is to remove the previously formed milling burrs. This creates a uniform surface.
  • the frictional heat generated by the single-edged tools without the previous one Cooling with carbon dioxide at high feed or cutting speeds extremely high temperatures at the main cutting edge, which lead to a critical increase in temperature in the joining zone.
  • the tool, the plastic edge and the plate surface are cooled by a plurality of nozzles with carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air ( Fig. 2 ).
  • customary application of release agents to prevent smearing by adhesive residues can be advantageously dispensed with.
  • the tool, the edge material and the plate surface are cooled with gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air by a plurality of nozzles from the outside ( Fig. 2 ).
  • release agents cf. Fig. 1
  • the surfaces of the plate-shaped workpiece are polished and cleaned by sisal, cloth or Fibreusionn by paired Schwabbelaggregate.
  • the buffing wheels work in synchronism or counter-rotation to prevent the hot melt adhesive in the joining zone from being reactivated. As a result, the efficiency of the discs is significantly reduced.
  • the tool, the edge material and the plate surface are cooled by gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air through a plurality of areal nozzles. Due to the fact that the actual temperature in the working zone has been significantly reduced compared with the prior art (see curves of the actual temperature in FIG Fig. 2 , top illustration) can be dispensed with in the inventive solution entirely or on a large part of the buffing wheels, since the outlet of hot melt adhesive in the upstream workstations is no longer to be feared. This results in lower manufacturing and maintenance costs and a reduced space requirement (symbolized by two broken lines and the distance Y, which corresponds to the saved length of the buffing station) of the present invention Edgebander. Again, the usual application of separating or cooling agents (see. Fig. 1 ) to prevent smearing caused by adhesive residues
  • the edges of the narrow surface are finally ground by two grinding units, so that again a significant heat input into the workpiece and a reactivation of the hot melt adhesive occurs.
  • several sanding belts with different grain sizes (coarse and fine sanding) must be used due to the process. Among other things, this leads to the strips sticking together with aluminum and solid wood particles. This causes extreme smearing of the aluminum in the belts.
  • rapeseed oil or other liquids of equivalent action are used as coolants, which lead to severe contamination of the plate surfaces.
  • the grinding tools, the edge material and the plate surface are cooled by a plurality of areal nozzles with gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air ( Fig. 2 ).
  • gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air Fig. 2
  • optional grooved units can be used. Due to the use of binders in the plates, the process of milling the grooves also causes process contamination of the tool cutting edges. The local cooling of the tool cutting edges, the plate and the edge with gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air before and during milling, the process temperature can be significantly reduced in this work area (see curves of the actual temperature in Fig. 2 , upper illustration).
  • FIG. 3 shows a device in which individual areas of a narrow surface are selectively cooled. This is particularly advantageous in profiled or undercut narrow areas.
  • Fig. 3 is a plate (P), which moves in a direction (R) in the plane of drawing, shown in cross-section.
  • the plate (P) has a first cover surface (100) and a second cover surface (110) and a profiled narrow surface (120).
  • the narrow-surface material (20) by a plurality along the transport direction (R) of the plate (P) and along the width of the narrow surface (120) staggered to each other pressing elements or by an over the profile of Narrow surface (120) moving away pressure element over the profile of the narrow surface (120) across the first cover surface (100) to the second top surface (110) of the plate and pressed.
  • a second region (122) of the narrow surface (20) adjacent to the first region (121) is positioned closer to the second top surface (110) of the plate (P) , heated and the narrow-surface material (20) pressed in this area.
  • the first region (121) of the narrow surface (120) can be cooled by a targeted application of the flow of liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air through a first cooling unit (31) so that a detachment of the narrow-area material (20) from the narrow surface (120) due to restoring forces in the narrow-area material (20) in the first region (121) is prevented.
  • FIG. 3 schematically shown are six areas (121 to 126) of the narrow surface (120) and six each of a specific area (121 to 126) associated cooling units (31 to 36) along the transport direction (R) of the plate (P) at least partially offset from each other are arranged.
  • FIG. 4 shows a milling machine (40) as an example of a workstation in which the generated mixture of gaseous carbon dioxide and air is used to cool the workstation itself and to create defined environmental conditions for the workstation.
  • Shown schematically are a plate (P) and the milling machine (40), which processes the narrow surface (120) of the plate (P) with a milling tool (41).
  • the narrow surface (120) according to the invention is cooled by a flow of liquid and / or gaseous carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air. This is in the area of the milling tool (41) before a carbon dioxide-air mixture with a low, specially set temperature.
  • the milling tool (41) is connected via a tool holder (42) with an engine block (43) and housed with a housing (45).
  • a fan (44) is arranged, which generates an air flow from the milling tool (41) facing side of the engine block (43) to the rear of the engine block (43) and thus cools the engine.
  • the air or the air mixture present there sucked which with the arrows in there Fig. 4 is shown. Since the housing (45) forms a closed space around the milling tool (41) and the tool holder (42), the carbon dioxide-air mixture drawn in by the fan wheel (44) between the milling tool (41) and the narrow surface (120) can the plate (P) is present, the engine block (43) are effectively cooled.
  • the carbon dioxide-air mixture is discharged or sucked by the fan wheel (44) to the environment, which is indicated by the arrows in Fig. 4 is shown. If the entire milling machine (40) or the environment of the workstation of a housing (50) is housed, which includes, for example. Also, the top surfaces of the plate (P) with, from the engine block (43) exiting air mixture for adjustment defined environmental conditions are used in the environment of the workstation.

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Abstract

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen Halbzeugen unter Verwendung von Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssystemen werden auf die formatierten Schmalflächen der, bereits mit zwei Decklagen beschichteten plattenförmigen Halbzeuge, Schmelzkleber aufgebracht und direkt oder indirekt erwärmt. Das jeweils aufzubringende Schmalflächenmaterial wird mit der Schmalfläche des formatierten plattenförmigen Halbzeuges unter Einwirkung von Druck und Temperatur verbunden und die Schmalfläche und die angrenzenden Decklagen des plattenförmigen Halbzeuges nachfolgend spanend bearbeitet. Zur Steuerung des Temperaturregimes des verwendeten Schmelzklebers werden vor, während oder nach einer spanenden Bearbeitung zumindest die zu bearbeitenden oder die bereits bearbeiteten Bereiche des gefügten plattenförmigen Halbzeuges durch eine Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt. Die Temperatur des Kühlmediums wird optimal dem vom Klebstoff vorgegebenen wirtschaftlichen (schnellsten) Temperaturverlauf temporär und lokal angepasst. Die Kühlwirkung wird bevorzugt durch die Umwandlung von flüssigem Kohlenstoffdioxid in gasförmiges Kohlenstoffdioxid realisiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen Halbzeugen oder Werkstücken.
  • Plattenförmige Halbzeuge aus Holz oder Holzwerkstoffen, wie Spanplatten oder mitteldichte Faserplatten, werden in der Industrie u. a. zur Herstellung von preiswerten Möbelplatten für Wohn- und Küchenmöbel verwendet. Die plattenförmigen Halbzeuge weisen dabei in Abhängigkeit von der mechanischen Belastung der künftigen Möbelplatte eine Dicke zwischen 16 mm und 100 mm auf. Zum Schutz der Oberfläche und aus dekorativen Gründen sind die beiden Deckflächen des plattenförmigen Holzwerkstoffes mit einer Deckschicht geringer Dicke aus Holzwerkstoff, Furnier, Folie, Kunststoff oder Metall beschichtet. Der Abschluss der Schmalflächen am äußeren stirnseitigen Umfang der mit Decklagen versehenen Holzwerkstoffe erfolgt regelmäßig durch eine Schmalflächenbeschichtung.
  • Unter einer "Schmalflächenbeschichtung" oder einem "Kantenmaterial" wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein stab- oder bandförmiges Beschichtungsmaterial aus Kunststoff, Papier, Holz, Holzfurnier oder anderen geeigneten Werkstoffen verstanden, das der möglichst formschlüssigen Verblendung des stirnseitigen Schmalflächenbereiches zwischen den beiden Deckschichten einer beschichteten Holzwerkstoffplatte dient. Gebräuchliche Schmalflächenbeschichtungen bestehen aus PVC, ABS, PP, Melamin, Papier, Aluminium, Holzfurnier oder Massivholz und werden in der Regel in Stärken von 0,25 mm bis 4 mm eingesetzt.
  • Für besondere Anwendungsfälle, wie z. B. in Feuchträumen oder bei Küchenmöbeln, besteht zudem die Forderung, dass die Abdichtung zwischen der Schmalfläche und den angrenzenden Decklagen der beschichteten Holzwerkstoffplatte quasi fugenlos zu gestalten ist, um das Eindringen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten, wie z. B. Reinigungsmitteln, in den Bereich der Fügeverbindung zwischen der Schmalfläche und den angrenzenden Deckflächen zu verhindern.
  • Das Aufbringen der Schmalflächenbeschichtung auf die stirnseitige Schmalfläche des plattenförmigen Holzwerkstoffes erfolgt in der Regel durch Verkleben mit einem schnellhärtenden Bindemittel, wie einem Schmelzklebstoff, der eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der, nach dem Verkleben nicht sichtbaren Unterseite des Schmalflächenbandes und der Oberfläche der Stirnseite des plattenförmigen Holzwerkstoffes herstellt.
  • Zum Fügen des Schmalflächenbandes auf die stirnseitigen Schmalflächen werden je nach Stückzahl/Losgröße und den Abmessungen der zu bearbeitenden Platten bekannte Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssysteme eingesetzt, bei denen die bereits mit zwei Decklagen beschichtete Holzwerkstoffplatte im Durchlauf mehrere Arbeitsstationen passiert, in denen die Oberfläche der Platte formatiert und beschichtet wird. Dabei wird zunächst die noch unbeschichtete Schmalfläche der bereits mit den beiden Decklagen beschichteten Platte durch spanabhebende Werkzeuge, wie Fräser oder Sägen, auf die gewünschte Form und Größe bearbeitet.
  • Nachfolgend wird mit bekannten Mitteln, wie einer Rolle oder einer Flächenauftragsdüse, der Kleber, z. B. ein Schmelzkleber, auf die zu beschichtende Schmalfläche der Platte aufgebracht. Bevorzugt werden dabei Schmelzkleber auf Basis von Polyurethan verwendet. Bei Schmalflächenbändern mit schon aufgebrachtem Schmelzkleber wird der Kleber über Heißluftdüsen oder Plasmalaser aktiviert.
  • Dann erfolgt die Zufuhr des aufzubringenden Schmalflächenmaterials, das in der Regel als Band/Keul oder Magazin bevorratet wird. Dabei wird die Vorderkante des Kantenmaterials an der Vorderkante der, mit den Deckschichten versehenen und formatierten Holzwerkstoffplatte zusammengefügt. Dazu sind die Kantenmaterialien an die Werkstückstärke der Platte angepasst. Die Breite des Schmalflächenbandes wird regelmäßig größer gewählt als die Sollstärke der beschichteten Werkstoffplatte. In der Regel wird dabei ein beidseitiger Überstand von etwa 2 bis 3 mm gewählt, der in einer späteren Arbeitsstufe, gemeinsam mit überschüssigen Klebstoff, spanend entfernt wird. Dadurch soll ein gleichmäßiger und dichter Abschluss der Fügeverbindung realisiert werden. Anschließend wird das Schmalflächenmaterial am Plattenende abgetrennt. Dies geschieht in der Regel mit einem kleinen Überstand an der Vorder- und der Hinterkante der Platte.
  • Nach dem Aufbringen des Schmalflächenbandes wird das Band durch mehrere druckbelastete Andruckelemente, wie z. B. Druckrollen oder Druckschuhe, auf die Schmalfläche der Platte gepresst. In dieser Andruckzone wird der Schmelzkleber zwischen Kantenmaterial und der Schmalfläche der Platte verdichtet. Die Viskosität des verwendeten Klebers ist in dieser Phase sehr gering, so dass es trotz der Verwendung gekühlter Andruckelemente regelmäßig zu einem Austreten des Schmelzklebers an den Oberflächen der Platte kommt.
  • Beim nachfolgenden Bündigfräsen wird der beidseitige Überstand des Schmalflächenmaterials gemeinsam mit dem ausgetretenen Klebstoff spanend entfernt. Um trotz der hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Werkstücke eine geringe Rauheit der Schnittfläche zu realisieren, werden dazu mehrschneidige Fräswerkzeuge eingesetzt, die mit Drehzahlen von 10.000 U/min bis 16.000 U/min arbeiten. Infolge der auftretenden Reibungswärme kommt es nach der bereits eingeleiteten Erstarrung zu einer ungewollten Reaktivierung des verwendeten Schmelzklebers. Dabei tritt wiederum dünnflüssiger Schmelzkleber aus der Klebefuge aus, der zu Verschmutzungen der Fräs- und Schleifwerkzeuge, der Führungseinrichtungen der Maschine und der Werkstückoberflächen führt. Diese Verschmutzungen müssen nachfolgend aufwändig und zum Teil manuell beseitigt werden.
  • Daher wird nach dem Anpressen des Schmalflächenmaterials in vielen Fällen ein flüssiges Trenn- bzw. Kühlmittel auf die Oberfläche des Schmalflächenmaterials aufgesprüht, wodurch der Schmelzklebstoff schneller erstarrt. Gleichzeitig soll das flüssige Trenn- oder Kühlmittel dazu dienen, bei den nachfolgenden spanenden Prozessen das Anhaften der Späne am Werkstück infolge der elektrostatischen Aufladung zu verhindern.
  • Derartige flüssige Kühlmittel sind aus der DE 100 42 431 C1 bekannt. In dem beschriebenen Verfahren wird der Überstand eines Kantenbandes mittels eines Kantenbandfräsers abgefräst. Dabei wird vor dem Abfräsen auf das Kantenband und/oder die Platte ein, die elektrostatische Aufladung der benetzten Bereiche und/oder der Frässpäne verhinderndes Trennmittel aufgetragen. Dadurch soll erreicht werden, dass die anfallenden Späne besser abgetragen werden, so dass die weitere Bearbeitung nach dem Kantenbandanleimen vereinfacht wird. So können die entstandenen Frässpäne durch Absaugung, da sie nicht mehr an der Plattenoberfläche bzw. dem Kantenband anhaften, besser abgetragen werden. Das verwendete Mittel besteht dabei aus einer Mischung von Wasser, Alkohol und Tensid.
  • Daneben ist aus der EP 2 522 476 A2 ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Plattenelementes aus Holzwerkstoff mit einem Kantenstreifen bekannt. Dabei wird der Schmelzkleber auf den unbeschichteten Kantenbereich des Plattenelementes aufgetragen und der, auf einer Rolle vorgehaltene Kantenstreifen mit einem geringen Übermaß mit seiner Klebeseite an den mit Kleber beschichteten Kantenbereich des Plattenelementes angedrückt. Dabei wird der, aus der Klebefuge während des Abbindeprozesses in Folge des aufgebrachten Drucks austretende Kleber sowie das Übermaß des Kantenstreifens von den Kantenbereichen des Plattenelementes an der Oberseite und/oder Unterseite spanend entfernt. Zur besseren Bearbeitung wird auf die Kantenbereiche von Oberseite und/oder Unterseite des Plattenelementes vor dem Abbindeprozess des Klebers eine Substanz aufgetragen, die die, aus der Klebefuge austretenden überschüssigen Kleberreste in ihrer Haftungswirkung deaktiviert, so dass sich nicht haftende Klebepartikel bilden, die beim Entfernen des überstehenden Kantenstreifens vom Kantenbereich mit entfernt werden. Vorteilhaft wird die Substanz in Streifen auf die Kantenbereiche von Oberseite und Unterseite aufgetragen. Die verwendete Substanz besteht aus einem in Wasser dispergierten, polymeren Fluid.
  • Nachteilig an der Verwendung der bekannten flüssigen Trenn- bzw. Kühlmittel ist, dass nicht verhindert werden kann, dass diese Flüssigkeiten durch die beim Aufsprühen noch nicht erstarrte Klebefuge in den Zwischenraum zwischen dem Schmalflächenmaterial und der Schmalfläche des plattenförmigen Halbzeuges eindringt und dort das Haften des Klebers an der Schmalfläche be- bzw. verhindert wird. Dadurch kommt es regelmäßig zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere bei der bestimmungsmäßigen Nutzung des Möbels, zu Verwerfungen und zu Ablösungserscheinungen des Schmalflächenmaterials und damit zum Verlust des Gebrauchswertes.
  • Alternativ zum Einsatz flüssiger Trenn- bzw. Kühlmittel ist aus der DE 10 2007 014 832 B3 ein Verfahren zur Schmalflächenbeschichtung von Platten mit einer Kernlage geringer Dichte bekannt, bei der das Bindemittel (Schmelzklebstoff) durch Aufblasen von Luft auf das bereits geklebte Kantenband oder durch eine mitlaufende Metallschiene gekühlt wird. Nachteilig an der Luftkühlung ist der geringe Wirkungsgrad, der bei der maximal zulässigen Strömungsgeschwindigkeit an den Anlagen keine ausreichende Abkühlung bei hohen Arbeits- und Vorschubgeschwindigkeiten der zu bearbeitenden Platten erlaubt. Gleiches gilt für den alternativen Einsatz bekannter luftgekühlter Schienen.
  • In anderen Technikgebieten ist auch der Einsatz von unter erhöhtem Druck stehenden Fluiden (Gasen oder Flüssigkeiten) bekannt, die sich durch die Entspannung (Reduzierung des Drucks) abkühlen und damit als Kühlmittel dienen.
    So wird in der US 3,568,377 A eine Kühlvorrichtung für eine Schleifscheibe beschrieben, bei der unter Druck stehendes Gas, z. B. Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid, durch Düsen auf die Schleifscheibe aufgebracht wird und zur Kühlung beiträgt. In der EP 0483561 A1 wird unter Druck stehendes flüssiges Kohlenstoffdioxid zur Kühlung eines spezifischen Schmiermittels, dessen Viskosität mit fallender Temperatur zunimmt, eingesetzt.
  • Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach preisgünstigen Möbelplatten und des steigenden Wettbewerbsdrucks durch Importe gehen die Hersteller zunehmend dazu über, extrem preiswerte Materialien für die Schmalflächenbeschichtung einzusetzen. So werden z. B. im Low-Budget-Bereich beschichtete Papiere mit einer flächenbezogenen Masse (Grammatur) von nur 24g/m2 eingesetzt.
  • Um in der Massenfertigung die Fertigungskosten weiter zu reduzieren, werden zunehmend Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssysteme eingesetzt, die Vorschubgeschwindigkeiten der plattenförmigen Halbzeuge von bis zu 300 m/min ermöglichen.
    Trotz dieser signifikanten Steigerung der Produktivität muss die Qualität (Aussehen, Haptik, Funktion) der mit diesen Schmalflächenbeschichtungen versehenen Platten den Forderungen des Marktes gerecht werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmalflächenbeschichtung eines plattenförmigen Halbzeuges oder Werkstücks in der Großserien- und Massenfertigung zu schaffen, die eine qualitätsgerechte Verarbeitung von Schmalflächenmaterialien, insbesondere geringer Dicke, bei gegenüber dem Stand der Technik deutlich höheren Vorschubgeschwindigkeiten ermöglichen.
    Dabei soll das Verfahren bei vergleichbaren Stückkosten auf bekannten Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssystemen eingesetzt werden können, ohne dass signifikante Veränderungen des technologischen Ablaufs vorgenommen werden müssen. Auf den kostenintensiven und die Qualität gefährdenden Einsatz von flüssigen Kühlmitteln soll vollständig verzichtet werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 5. Vorzugsweise Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen Halbzeugen oder Werkstücken aus Holz oder Holzwerkstoffen, bei dem die bereits mit zwei Decklagen beschichteten plattenförmigen Halbzeuge im Durchlauf mehrere Arbeitsstationen passieren, wobei die vorbereitete Schmalfläche mittels eines Schmelzklebers, der direkt oder indirekt erwärmt und mit dem aufzubringenden Schmalflächenmaterial unter Einwirkung von Druck und Temperatur verbunden wird und die Schmalfläche und die angrenzenden Decklagen des plattenförmigen Halbzeuges spanend bearbeitet werden, werden vor und/oder während und/oder nach einer spanenden Bearbeitung mindestens die zu bearbeitenden oder bearbeiteten Bereiche des plattenförmigen Halbzeuges durch eine Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt.
    Die Verbindung der Schmalfläche mit dem Schmalflächenmaterial mittels des Schmelzklebers wird mittels bekannter Verfahren realisiert. Dabei kann der Schmelzkleber kalt auf die vorbereitete Schmalfläche aufgebracht und anschließend erhitzt oder heiß auf die vorbereitete Schmalfläche aufgebracht und ggf. nochmals erhitzt werden.
    Alternativ kann der Schmelzkleber auch heiß oder kalt auf das Schmalflächenmaterial aufgebracht werden oder bereits im Schmalflächenband integriert sein, wobei zumindest der kalte Schmelzkleber zur Herstellung einer Verbindung mit der Schmalfläche noch erhitzt wird.
    Möglich ist auch das Einbringen von Schmelzkleber in das Material des plattenförmigen Halbzeugs oder Werkstücks, der bei einem Erhitzen des Halbzeugs im Bereich der Schmalfläche dann schmilzt und eine klebende Verbindung mit dem Schmalflächenmaterial realisiert.
  • Um das unerwünschte Austreten der verwendeten Kleber aus der Fügezone des Schmalflächenmaterials und des plattenförmigen Halbzeuges oder Werkstücks zu verhindern, wird somit nach dem Anpressen des Schmalflächenmaterials mindestens die Fügezone erfindungsgemäß einer Strömung von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid und Luft ausgesetzt. Die Kühlwirkung wird dabei bevorzugt durch die Umwandlung von flüssigem Kohlenstoffdioxid in gasförmiges Kohlenstoffdioxid realisiert. Zusätzlich können auch weitere Bereiche des Halbzeugs sowie die verwendeten Werkzeuge oder Teile davon durch dieselbe Strömung von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid und Luft oder durch eine Strömung des durch Phasenumwandlung vollständig gasförmigen Kohlenstoffdioxids oder eines Gemisches aus gasförmigem Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt werden.
  • Für die Kühlung mit einer Strömung aus flüssigem Kohlendioxid oder einem Gemisch aus flüssigem und gasförmigen Kohlendioxid oder einem Gemisch aus flüssigem Kohlenstoffdioxid und Luft wird das flüssige Kohlenstoffdioxid in einer Leitung vorzugsweise bis unmittelbar an den zu kühlenden Bereich des Halbzeugs oder Werkzeugs herangeführt, wobei das Kohlenstoffdioxid einen Druck zwischen 5,6 MPa bis 8 MPa (56 bar bis 80 bar) bei einer Umgebungstemperatur zwischen 20°C und 40°C aufweist. Mit diesem Druck tritt das flüssige Kohlenstoffdioxid vorzugsweise aus einer punktförmig oder flächig wirkenden Düse in den unmittelbaren Umgebungsbereich des zu kühlenden Bereiches des Halbzeugs oder des Werkzeugs, der bspw. Normaldruck aufweist, aus, so dass sich das flüssige Kohlenstoffdioxid in gasförmiges Kohlenstoffdioxid umwandelt und entspannt. Beide physikalische Effekte überlagern sich und führen zu der starken Kühlwirkung.
  • Es wurde festgestellt, dass mit einem Volumenstrom von 0,01 l/min - 0,02 l/min Kohlenstoffdioxid (1 Liter Flüssiggas entspricht ca. 640 Liter Luft) eine bessere Kühlwirkung erzielt wird, als beim bisherigen Einsatz von 6 m3 bis 10 m3 Druckluft/min nach dem Stand der Technik.
    Kohlenstoffdioxid hat eine große volumetrische Kälteleistung und damit eine höhere Effizienz bei gegebenem Volumen im Vergleich zu atmosphärischer Druckluft. Damit ist es möglich, den Temperaturverlauf in der Fügezone und insbesondere die Temperatur der aufgebrachten Klebstoffschicht gezielt zu beeinflussen.
  • Die Kühlleistung wird hauptsächlich durch die Menge des austretenden Kohlenstoffdioxids, d. h. durch den Volumenstrom des flüssigen Kohlenstoffdioxids, bestimmt. Falls nur eine geringe Kühlleistung, jedoch ein hoher Volumenstrom des auf das Halbzeug auftreffenden Fluids benötigt wird, so kann das flüssige Kohlenstoffdioxid mit einem zusätzlichen Gas, bspw. Luft oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid gemischt werden. Dabei kann das zusätzliche Gas in einer abgeschlossenen Mischkammer, d. h. vor Austritt des flüssigen Kohlenstoffdioxids in den Umgebungsbereich des zu kühlenden Bereichs des Halbzeugs, oder direkt in den Umgebungsbereich des zu kühlenden Bereichs des Halbzeugs zugemischt werden. Das zusätzliche Gas weist vorzugsweise denselben Druck wie das flüssige Kohlenstoffdioxid auf, kann jedoch auch mit einem anderen Druck beaufschlagt sein. Insbesondere bei Zumischung in einer abgeschlossenen Mischkammer sind der Druck des zusätzlichen Gases sowie seine Temperatur vorzugsweise so gewählt, dass die Phasenumwandlung des flüssigen Kohlenstoffdioxids in gasförmiges Kohlenstoffdioxid nicht oder noch nicht vollständig in der abgeschlossenen Mischkammer stattfindet.

    Auch eine vollständige Phasenumwandlung des flüssigen Kohlenstoffdioxids in gasförmiges Kohlenstoffdioxid in der abgeschlossenen Mischkammer ist möglich.
    Das Mischungsverhältnis von flüssigem Kohlenstoffdioxid und zusätzlichem Gas wird von den im zu kühlenden Bereich des Halbzeugs benötigten Größen Volumenstrom und Temperatur des gemischten Fluids bestimmt und kann zwischen 1:600 bis 1:6000 betragen, wobei die erste Zahl das Volumen des flüssigen Kohlenstoffdioxids in Litern und die zweite Zahl das Volumen des zusätzlichen Gases in Litern angibt.
    Da moderne bedienerlose Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssysteme aus technologischen und arbeitsschutztechnischen Gründen in der Regel vollständig eingehaust sind, besteht die Möglichkeit, einzelne oder alle Arbeitsstationen, an denen durch die spanende Bearbeitung oder durch andere, Reibungswärme erzeugende Werkzeuge oder Maschinenelemente, ein signifikanter Wärmeeintrag in die Fügezone von Schmalflächenmaterial und dem plattenförmigen Halbzeug oder Werkstück erfolgt, temporär und lokal gezielt zu kühlen. Vorteilhaft kann durch eine Steuerung oder Regelung des Volumenstroms und/oder seiner Temperatur der Temperaturverlauf in der Fügezone an die physikalischen und chemischen Eigenschaften des verwendeten Klebers sowie an die technologischen Bearbeitungsbedingungen der Fertigung (Vorschubgeschwindigkeit der Kantenanleimmaschine, Drehzahl der Schneidwerkzeuge, etc.) angepasst werden.
  • Insbesondere ist es bei profilierten und hinterschnittenen Schmalflächen, wie sie bspw. bei Türfalzen, Griffleisten von Küchenschranktüren oder ähnlichem vorliegen, beim Schritt des Verbindens des Schmalflächenmaterials mit der Schmalfläche möglich, die einzelnen Profilbereiche sofort nach dem Verbinden gezielt zu kühlen, so dass die Haftung des Kantenmaterials verbessert wird.
  • Bevorzugt wird eine laminare Strömung von gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft für die Kühlung einzelner oder aller relevanten Arbeitsstationen verwendet. Dadurch kann der Temperaturverlauf in der Fügezone und insbesondere in der Klebstoffschicht diskret temporär und lokal beeinflusst werden.
  • In einer gleichfalls bevorzugten Verfahrensvariante wird eine turbulente, insbesondere eine impulsartige Strömung von gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft für die Kühlung einzelner oder aller relevanten Arbeitsstationen genutzt. Dadurch kann der Temperaturverlauf bei stochastischen Erscheinungen (unerwartet hoher Temperaturanstieg in der Fügezone infolge inhomogener Werkstoffeigenschaften der Fügepartner) prozessnah angepasst werden.
  • Bei der Verwendung größerer Volumenströme ist es erstmals möglich, die Vorschubgeschwindigkeiten der zu bearbeitenden Platten in den Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssystemen zu erhöhen, ohne dass es aufgrund der auftretenden Reibungs- und Reaktionswärme bei der spanenden Bearbeitung der Schmalflächen zu dem unerwünschten Austreten von verflüssigtem oder niedrigviskosem Kleber bzw. zu dessen Reaktivierung kommt.
  • Ein wesentlicher Vorteil von flüssigem oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft als Kühlmittel besteht in der hohen Verfügbarkeit des Kohlenstoffdioxids einerseits in der Luft, aus der das Kohlenstoffdioxid entnommen und verflüssigt und in die es nach Gebrauch wieder abgegeben werden kann (ausgeglichene Kohlenstoffdioxid-Bilanz), und andererseits als Abfallprodukt der chemischen Industrie und den daraus resultierenden geringen Betriebskosten.
  • Zudem wirkt Kohlenstoffdioxid flammhemmend, so dass es bevorzugt und gefahrlos auch an Stellen mit Brandgefahr (Einsatz von Lasern zur Erwärmung der Fügezone) eingesetzt werden kann.
    Zur Vermeidung gesundheitlicher Belastungen des Überwachungspersonals oder der Maschinenbediener- und -einrichter und zur Reduzierung der Fertigungsprozesskosten besteht bei den eingehausten Anlagen vorteilhaft die Möglichkeit der Rückgewinnung, bei der das gasförmige Kühlmittel unter Flur abgesaugt und nach einem Reinigungs- und Aufbereitungsprozess wieder verwendet werden kann.
  • Ein weiterer technologischer Vorteil des Einsatzes von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft als Kühlmittel besteht darin, dass auf der Oberfläche des Werkstückes, der Bearbeitungswerkzeuge und der Werkzeugmaschine keine Rückstände, wie beim Einsatz bekannter flüssiger Kühl- oder Trennmittel, verbleiben, die aufwändig entfernt werden müssten.
  • Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft als Kühlmittel ist die chemische Inaktivität, so dass es zu keiner nachteiligen Beeinflussung des plattenförmigen Halbzeuges, des Schmelzklebers oder der Schmalflächenbeschichtung kommt.
  • Vorteilhaft ist ebenso die entzündungs- und brandhemmende Wirkung des flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid, so dass das Verfahren bevorzugt auch bei Kantenanleimmaschinen und Bearbeitungssystemen eingesetzt werden kann, bei denen die Aktivierung des Schmelzklebers durch Laser oder Heißluftdüsen erfolgt.
  • Das nach der Phasenumwandlung vorliegende gasförmige Kohlenstoffdioxid bzw. das Gemisch aus gasförmigem Kohlenstoffdioxid und Luft weist - je nach Mischungsverhältnis - eine, im Vergleich zur Umgebungstemperatur, niedrige Temperatur im Bereich von -78°C bis +30°C auf und kann damit für die Kühlung weiterer Bereiche des Halbzeugs, bspw. der Deckflächen des plattenförmigen Halbzeugs, der Werkzeuge und Arbeitsstationen oder der Umgebung der Arbeitsstationen, eingesetzt werden. Damit können die thermischen Belastungen der Werkzeuge und Arbeitsstationen und die Auswirkungen der Schwankungen der Umgebungsbedingungen der Arbeitsstationen auf die Bearbeitung des Halbzeugs minimiert werden. So kann das Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft, das nach der Kühlung der Schmalflächenbereiche des Halbzeugs vorliegt, z. B. durch eine Absaugvorrichtung der Arbeitsstation abgesaugt und zur Kühlung des Motors oder einer anderen, thermisch belasteten Einrichtung der Arbeitsstation eingesetzt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen Halbzeugen oder Werkstücken aus Holzwerkstoffen mit einer Kantenanleimmaschine oder einem Bearbeitungssystem, bei denen auf die vorbereitete Schmalfläche ein Schmelzkleber aufgebracht und direkt oder indirekt erwärmt wird, das aufzubringende Schmalflächenmaterial mit der Schmalfläche des formatierten plattenförmigen Halbzeuges unter Einwirkung von Druck und Temperatur verbunden und die Schmalfläche und die angrenzenden Decklagen des plattenförmigen Halbzeuges spanend bearbeitet werden, weist Mittel auf, die geeignet sind, um vor und/oder während und/oder nach einer spanenden Bearbeitung mindestens die zu bearbeitenden oder bearbeiteten Bereiche des gefügten plattenförmigen Halbzeuges durch eine Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft zu kühlen.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung Mittel zur Durchleitung und Zufuhr des flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder eines Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft, wobei diese Mittel als Medienleitungen mit einer punktförmig oder flächig wirkenden Düse, einer perforierten Andruckrolle, einem Druckschuh, einer Luftdusche oder einem Luftvorhang ausgebildet sind.
  • Vorteilhaft erfolgt die Durchleitung des flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder eines Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft durch den hohlen Schaft eines Werkzeuges, bevorzugt eines Schneidwerkzeuges, bis in die Arbeitszone oder unmittelbar bis an den Bearbeitungsbereich des Werkszeugs, insbesondere die Schneiden. Damit kann gleichzeitig zur Kühlung von Bereichen des Halbzeugs auch der Bearbeitungsbereich des Werkzeugs besonders intensiv gekühlt werden
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung Mittel auf, die zur Steuerung oder Regelung des Volumenstroms und/oder der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Temperatur der Strömung geeignet sind.
    Weiterhin ist die Vorrichtung vorzugsweise eingehaust und weist Mittel zur Absaugung des gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder des Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft auf. Diese Absaugung kann durch bereits vorhandene Mittel zur Spanabsaugung aus Bereichen, in denen das Halbzeug spanend bearbeitet wird, realisiert werden. Jedoch sind auch gesonderte Mittel zur Absaugung möglich.
  • Darüber hinaus weist die Vorrichtung vorteilhaft Mittel zur Wiederaufbereitung und Wiederverwendung des gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder des Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft auf.
    Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmalflächenbeschichtung eines plattenförmigen Halbzeuges oder Werkstücks werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Darüber hinaus zeigen die Figur 3 eine Vorrichtung, bei der einzelne Bereiche einer Schmalfläche gezielt gekühlt werden, und die Figur 4 eine Fräsmaschine als Beispiel für eine Arbeitsstation, bei der das erzeugte Gemisch aus gasförmigem Kohlendioxid und Luft zur Kühlung der Arbeitsstation verwendet wird.
  • Figur 1 zeigt im unteren Teil in einer stark schematisierten Darstellung die Arbeitsstationen einer üblichen Kantenanleimmaschine zur Schmalflächenbeschichtung eines plattenförmigen Halbzeuges, mit der Möbelplatten in einem dreischichtig arbeitenden Fertigungsprozess nach dem Stand der Technik hergestellt werden.
  • In der darüber liegenden Grafik ist der Temperaturverlauf (Strich-Punkt-Linie) in der Fügezone über dem Arbeitsbereich bei dieser, nach dem Stand der Technik arbeitenden Kantenanleimmaschine dargestellt.
  • Die senkrechte Achse des Diagramms zeigt die Temperatur (T) in Grad Celsius, die waagerechte Achse gibt die Länge L in Metern (m) der Kantenanleimmaschine wieder.
    Im Diagramm sind durch zwei weitere, waagerecht verlaufende Hilfslinien die Erweichungstemperatur E (in Grad Celsius) und die Wärmestandsfestigkeit W des verwendeten Schmelzklebers EVA/KS 350 dargestellt.
  • Unter Erweichungstemperatur E wird im Sinne dieser Anmeldung die Temperatur verstanden, bei der sich ein Polymer verformt, z. B. bei der Ring- und Kugelmethode unter dem Gewicht der Kugel (DIN EN 1238).
    Da bei vielen Schmelzklebstoffen keine exakt definierte Erweichungstemperatur, sondern nur ein Temperaturbereich angegeben werden kann, gibt die Wärmestandsfestigkeit W die Temperatur an, bei der die Klebstoffschicht einer Temperaturbeanspruchung ohne Deformation über längere Zeiträume zu widerstehen vermag (Habenicht, G.: Kleben. Grundlagen, Technologie, Anwendungen. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2008).
  • Bei dem, im Ausführungsbeispiel eingesetzten Klebstoff EVA/KS 350 (vgl. auch Fig. 1 und 2) lag die Erweichungstemperatur E bei ca. 125°C und die Wärmestandsfestigkeit W bei 90°C. Beim Überschreiten der Wärmestandsfestigkeit W kommt es regelmäßig zum Austreten des Schmelzklebstoffes aus der Fuge und in der Folge zu einem Verkleben der Werkzeuge und zu Verunreinigungen der Plattenoberfläche.
  • Figur 2 zeigt im unteren Teil in einer stark schematisierten Darstellung die Arbeitsstationen einer Kantenanleimmaschine zur Schmalflächenbeschichtung eines plattenförmigen Halbzeuges, mit der Möbelplatten in einem dreischichtig arbeitenden Fertigungsprozess nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
    Zur besseren Vergleichbarkeit mit der bekannten Kantenanleimmaschine nach Fig. 1 wurden (soweit möglich) die gleichen Bezugsziffern 1...17 der einzelnen Arbeitsstationen verwendet.
  • In der darüber liegenden Darstellung von Fig. 2 ist wiederum der Temperaturverlauf in der Fügezone bei einer Kantenanleimmaschine nach dem Stand der Technik (gestrichelter Verlauf) und zum direkten Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren (durchgehende Linie) dargestellt. Die mit "X" und "Y" gekennzeichneten Bereiche bei der Maschinenlänge L stellen eine, durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens mögliche Verkürzung der Maschine dar, deren Größe prozessabhängig ist.
  • Die dem Stand der Technik entsprechende Kantenanleimmaschine (Fig. 1) ermöglicht, in Abhängigkeit von der Größe der zu bearbeitenden Werkstücke, die Schmalflächenbeschichtung von ca. 3000 Werkstücken pro Stunde. Dabei erreicht die Maschine eine Vorschubgeschwindigkeit v der durchlaufenden Platten P von bis zu 110m/min. Die Kantenanleimmaschine formatiert und verklebt Kantenmaterial aus PVC, ABS, PP, Melamin, Papier, Furnierkanten oder aus Massivholzanleimern in den Stärken von 0,25 mm bis 4 mm bei Umleimern von 4 mm und stärker.
  • In der eingehausten Grundmaschine sind alle Arbeitsstationen eingebaut. Für die gleichzeitige beidseitige Bearbeitung zweier Schmalflächen der durchlaufenden Möbelplatten sind die Arbeitsstationen doppelt ausgeführt. Zur besseren Darstellung ist die Einhausung der Kantenanleimmaschine nicht dargestellt.
  • In der Arbeitsstation (1) wird das zu bearbeitende plattenförmige Halbzeug (P) bei einer bekannten Kantenanleimmaschine nach dem Stand der Technik (Fig. 1) mit einer Trennmittelauftragsdüse ein Fluid in Form von dispergiertem Polymeren, Alkohol, Tensiden auf die Oberflächen des zu bearbeitenden plattenförmigen Halbzeugs aufgetragen, um das nachfolgende Anhaften von Klebstoffresten zu verhindern.
  • Dieser technologische Hilfsprozess und die, zu seiner Durchführung verwendete Vorrichtung kann bei dem innovativen Verfahren entfallen (vgl. Fig. 2).
  • In der Arbeitsstation (2) erfolgt die Formatierung der Schmalfläche auf die gewünschte Form. Hier wird in Abhängigkeit vom verwendeten Schmalflächenmaterial die erforderliche Geometrie (gerader Verlauf, Nut, Softform, Holschnitt) der Schmalfläche mit bekannten Schneidwerkzeugen (Fräser, Nutsäge) hergestellt.
    Die in Fig. 2 schematisch dargestellte gezielte, flächige Kühlung K mit flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft erfolgt in Abhängigkeit vom verwendeten Klebstoff und den technologischen Fertigungsparametern, insbesondere der Vorschubgeschwindigkeit der Kantenanleimmaschine und der Schnittgeschwindigkeit der Schneidwerkzeuge vor, während und nach dem Zerspanen, um die Bildung von Aufbauschneiden am Fräser und das Aufschmelzen des Polymers in der Spanplatte zu verhindern.
  • Die Arbeitsstation (3) ist als Klebestation ausgeführt, in der der verwendete Schmelzkleber mittels Rollen auf die beiden zu beschichtenden Schmalflächen der künftigen Möbelplatte aufgetragen wird. Die Temperatur des Schmelzklebers beträgt beim Benetzen der Rollen 210°C. Beim Verkleben von speziellen Kanten werden Plasmalaser, Diodenlaser oder Heißluftdüsen für das Aufschmelzen des Klebers verwendet. Für Standardkanten werden Leimrollen, Flächenauftragsdüsen, Infrarotstrahler oder Heißluftduschen für das Aktivieren des Klebers eingesetzt.
  • In der Arbeitsstation (4) erfolgt die seitliche Zuführung des Kantenmaterials oder der Massivholzanleimer. Beim Zusammentreffen wird das Kantenmaterial synchron mit der Platte mit der Geschwindigkeit des Förderbandes der Kantenanleimmaschine vorgeschoben. Das Kantenmagazin kann aus mehreren Einzelmagazinen bestehen. Der Anfang des Kantenmaterials wird dabei an der Vorderkante der formatierten Platte zusammengefügt. Die Kantenmaterialien sind der Plattenstärke angepasst und weisen einen beidseitigen Überstand von ca. 2 mm auf.
  • In der Arbeitsstation (5) wird durch ein Kappmesser das Kantenmaterial am Ende der Platte abgetrennt. Dies geschieht in der Regel mit einem kleinen Überstand an der Hinterkante des Werkstücks.
  • Die Arbeitsstation (6) umfasst die Andruckzone, die aus der Andruckrolle und weiteren Druckelementen besteht, die mit einem Anpressdruck von 2 - 4 bar den Schmelzkleber zwischen Kantenmaterial und Platte verdichten. Die Viskosität des verwendeten Schmelzklebers ist bei Erreichen der Andruckzone bei einer Temperatur von 180°C noch sehr gering, so dass es bei Vorrichtungen nach dem bekannten Stand der Technik (Fig. 1) zu einem Austreten des Klebstoffes an den Oberflächen der Platte kommt.
  • Bei der Kantenanleimmaschine gemäß Fig. 1 erfolgt die Kühlung durch bekannte Luftduschen, Wirbelrohre, Luftvorhänge oder gekühlte Druckschuhe.
  • Bei der Kantenanleimmaschine gemäß Fig. 2 erfolgt die Kühlung über mehrere punktförmig und flächig wirkende Düsen, durch die das gasförmige Kohlenstoffdioxid oder ein Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft bereits vor, während und nach dem Anpressen auf die Fügezone und die angrenzenden Plattenbereiche und durch die verwendeten Andruckelemente strömt. Dabei wird der Kühlstrom des bevorzugt verwendeten Kohlenstoffdioxid mit einer Temperatur von max. -78°C feindosiert zur Kühlung der Klebefuge verwendet. Dadurch ist es möglich, die Klebezone optimal in Abhängigkeit vom verwendeten Schmelzklebers und dessen Parametern zu temperieren.
  • Durch den deutlich höheren Wirkungsgrad des innovativen Kühlverfahrens kann die Andruckzone verkürzt werden. Dadurch kann bei der Neufertigung gattungsgemäßer Kantenanleimmaschinen die Länge der Werzeugmaschine bei zumindest gleicher Produktivität vorteilhaft verkürzt werden. Daraus resultieren geringere Beschaffungs- und Wartungskosten bei der Werkzeugmaschine und ein geringerer Platzbedarf in der Fertigung.
  • Die Verkürzung der Andruckzone ist in Fig. 2 durch zwei ausgebrochene Linien symbolisiert. Die eingesparte Länge der Andruckzone ist als Strecke X dargestellt.
    In der Arbeitsstation (7) wird nach dem Stand der Technik (Fig. 1) unmittelbar nach dem Anpressen des Kantenmaterials die Klebstoffuge mittels Wirbelrohren, Luftduschen, Luftvorhängen oder Kühlleisten heruntergekühlt. Der durchschnittliche Luftverbrauch dieser Kühlverfahren nach dem Stand der Technik beträgt bis zu 10 m3/min, bei größeren Anlagen bis zu max. 50 m3/min.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (Fig. 2) kann wegen der deutlich höheren Kühlleistung auf die Arbeitsstation (7) gemäß Fig. 1 vollständig verzichtet werden.
    Dadurch kann bei der Neufertigung gattungsgemäßer Kantenanleimmaschinen die Länge der Werkzeugmaschine bei gleicher Produktivität verkürzt werden. Daraus resultieren geringere Herstellungs- und Wartungskosten bei der Werkzeugmaschine und ein geringerer Platzbedarf in der Fertigung. Die mögliche Verkürzung der Länge L der Kantenanleimmaschine ist in Fig. 2 durch zwei ausgebrochene Linien symbolisiert. Die eingesparte Länge der Werkzeugmaschine ist als Strecke X dargestellt.
  • In der Arbeitsstation (8) werden durch zwei Kappsägen die überstehenden Flächen des Kantenmaterials an der Vorderkante oder Hinterkante der Platte abgetrennt.
    Die in Fig. 2 dargestellte Kühlung mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft erfolgt in Abhängigkeit von den verwendeten Schmalflächenwerkstoffen und Klebern vor, hinter und/oder an der Arbeitsstation zum Kühlen der Schneidwerkzeuge und des Kantenmaterials.
  • In der Arbeitsstation (9) erfolgt das Vorfräsen des Kantenmaterials, das an der Ober- und Unterseite der Platte übersteht.
    Bei bekannten Anlagen nach dem Stand der Technik kommt es bei der Fräsbearbeitung zu einer ungewollten Reaktivierung des Schmelzklebers, einer Erwärmung der Kante und in der Folge zu Verschmutzungen der Werkzeuge, der Werkzeugmaschine und der Werkstückoberflächen.
    Hier werden (wie in Fig. 2 gezeigt) erfindungsgemäß durch eine oder mehrere Düsen das Schneidwerkzeug, die Plattenoberfläche und die Kante vor und nach dem Fräsen lokal oder bereichsweise durch das Kohlenstoffdioxid oder ein Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt. Durch die gleichfalls bevorzugte Kühlung der eingesetzten Werkzeuge, z. B. durch das Durchströmen des flüssigen oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid durch den hohlen Schaft eines Schneidwerkzeuges, kann die Bildung von Aufbauschneiden verhindert und die Werkzeugstandzeit signifikant erhöht werden.
  • Im Ergebnis wird nach dem Wäremeeintrag beim Zerspanen die Temperatur in der Fügezone zeitnah abgesenkt, so dass - im Gegensatz zum Stand der Technik - die technologisch kritische Grenze der Wärmestandsfestigkeit W deutlich unterschritten wird (vgl. Kurvenverläufe der Ist-Temperatur in Fig. 2, obere Darstellung).
  • In der Arbeitsstation (10) werden durch zwei Fräser die überstehenden Kanten des Kantenmaterials bündig mit der Plattenoberfläche gefräst, so dass es durch den Einsatz der mit hohen Drehzahlen arbeitenden Fräswerkzeuge zu einer erneuten unerwünschten Reaktivierung des Schmelzklebers kommt.
    Hier werden erfindungsgemäß durch mehrere flächig sowie punktuell wirkende Düsen die Haupt- und Nebenschneiden der Fräswerkzeuge, das Schmalflächenband und die angrenzende Oberfläche der Platte vor, während und nach dem Fräsen mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt (Fig. 2). Dadurch wird eine Reaktivierung des Klebers wirksam verhindert und der Zerspanungsprozeß positiv beeinflusst.
  • In der Arbeitsstation (11) werden (optional) durch zwei Formfräser die Dünnkanten des Kantenmaterials überfräst. Beim Einsatz von Dickkanten werden z. T. verschiedene Radien gefräst, so dass es durch den wiederholten Einsatz der mit hohen Drehzahlen arbeitenden Fräswerkzeuge zu einer erneuten, unerwünschten Reaktivierung des Schmelzklebers kommt. Hier erfolgt erfindungsgemäß die Kühlung mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid lokal über von außen auf das Werkzeug, die Plattenoberfläche und das Kantenmaterial gerichtete Düsen (Fig. 2). In Abhängigkeit von den Prozeßparametern erfolgt die Kühlung der Schneidwerkzeuge optional zusätzlich direkt durch das, durch den hohlen Werkzeugschaft geleitete Kühlmittel.
  • In der Arbeitsstation (12) werden mit ein oder zwei Eckenrundungsgeräten die Vorder- und Hinterkante des Kantenmaterials profiliert. Dabei entstehen infolge des kleinen, zur Verfügung stehenden Zeitfensters durch die hohen Vorschubgeschwindigkeiten in vertikaler Richtung hohe Temperaturen an den Schneiden der Fräswerkzeuge. In der Folge führt diese Prozesswärme dazu, dass die Vorder- und Hinterkante des Kantenmaterials aufschmelzen und das Kantenmaterial thermisch zu hoch belastet wird.
    Hier werden erfindungsgemäß (vgl. Fig. 2) durch mehrere, lokal wirkende Düsen die Werkzeuge, das Kantenmaterial und die angrenzende Plattenoberfläche vor, während und nach dem Fräsen durch einen, an die technologischen Prozeßparameter (Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Klebstoff) angepassten Volumenstrom mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt. In Abhängigkeit von den Prozeßparametern erfolgt die Kühlung der Schneidwerkzeuge bevorzugt durch das, durch den hohlen Werkzeugschaft geleitete Kühlmittel.
    Im Ergebnis wird nach dem wiederholten Wäremeeintrag beim Zerspanen die Temperatur in der Bearbeitungszone erneut reduziert, so dass - im Vergleich zum Verlauf der Ist-Temperatur im Stand der Technik - die technologisch kritische Grenze der Wärmestandsfestigkeit W deutlich unterschritten wird (vgl. Kurvenverläufe der Ist-Temperatur in Fig. 2, obere Darstellung).
  • In der Arbeitsstation (13) werden optional bei der Verarbeitung von Kunststoffkanten ein oder zwei Profilziehklingenaggregate für die Bearbeitung der Oberfläche der Kante eingesetzt. Dabei wird ein dünner Span abgezogen (0,08 mm bis 0,15 mm), der die zuvor entstandenen Frässchläge entfernen soll. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Oberfläche. Durch die Reibungswärme an den einschneidigen Werkzeugen entstehen ohne die vorangegangene Kühlung mit Kohlenstoffdioxid bei den hohen Vorschub- bzw. Schnittgeschwindigkeiten extrem hohe Temperaturen an der Hauptschneide, die zu einem kritischen Temperaturanstieg in der Fügezone führen. Hier werden erfindungsgemäß durch mehrere Düsen das Werkzeug, die Kunststoffkante und die Plattenoberfläche mit Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt (Fig. 2).
    Auf das im Stand der Technik (vgl. Fig. 1) übliche Auftragen von Trennmitteln zum Verhindern von Verschmierungen durch Klebstoffreste kann vorteilhaft verzichtet werden.
  • In der Arbeitsstation (14) werden durch Flachziehklingen eventuelle Klebstoffreste an den Oberflächen der Platte entfernt. Auch hier entstehen hohe Temperaturen an den Schneiden, die ohne die innovative Gaskühlung mit Kohlenstoffdioxid bei der geringen Viskosität des Schmelzklebers zu einem Verschmieren der Schneiden der Flachziehklingen führen, so dass die Werkzeuge in kürzeren Zyklen gewechselt und gereinigt werden müssen und es zu Unterbrechungen des Fertigungsprozesses kommt.
    Hier werden erfindungsgemäß durch mehrere Düsen von außen das Werkzeug, das Kantenmaterial und die Plattenoberfläche mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt (Fig. 2).
    Auf das auch hier bislang übliche Auftragen von Trennmitteln (vgl. Fig. 1) zum Verhindern von Verschmierungen durch Klebstoffreste kann vorteilhaft verzichtet werden.
  • In der Arbeitsstation (15) werden durch paarweise angeordete Schwabbelaggregate die Oberflächen des plattenförmigen Werkstücks mittels Sisal, Tuch oder Fibrescheiben poliert und gereinigt. Die Schwabbelscheiben arbeiten im Gleichlauf oder Gegenlauf, um zu verhindern, dass der Schmelzkleber in der Fügezone erneut reaktiviert wird. Dadurch ist die Effizienz der Scheiben signifikant reduziert.
  • Hier werden erfindungsgemäß durch mehrere flächig wirkende Düsen das Werkzeug, das Kantenmaterial und die Plattenoberfläche mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt.
    Aufgrund der bei dieser Prozeßstufe erreichten, gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduzierten Ist-Temperatur in der Arbeitszone (vgl. Kurvenverläufe der Ist-Temperatur in Fig. 2, obere Darstellung) kann bei der erfindungsgemäßen Lösung gänzlich oder auf einen Großteil der Schwabbelscheiben verzichtet werden, da der Austritt von Schmelzkleber in den vorgelagerten Arbeitsstationen nicht mehr zu befürchten ist. Daraus resultieren geringere Herstellungs- und Wartungskosten und ein verringerter Platzbedarf (symbolisiert durch zwei durchbrochene Linien und die Strecke Y, die der eingesparten Länge der Schwabbelstation entspricht) der erfindungsgemäß arbeitenden Kantenanleimmaschine.
    Auch hier kann auf das übliche Auftragen von Trenn- oder Kühlmitteln (vgl. Fig. 1) zum Verhindern von Verschmierungen durch Klebstoffreste verzichtet werden
  • In der Arbeitsstation (16) werden durch zwei Schleifaggregate die Kanten der Schmalfläche abschließend geschliffen, so dass es erneut zu einem signifikanten Wärmeeintrag in das Werkstück und zu einer Reaktivierung des Schmelzklebers kommt. Beim Schleifen von Aluminiumkanten müssen prozessbedingt mehrere Schleifbänder mit verschiedener Körnung (Grob- und Feinschliff) verwendet werden. Dies führt unter anderem dazu, dass die Bänder mit Aluminium- und Massivholzpartikeln verkleben. Dadurch kommt es zu extremen Verschmierungen des Aluminiums in den Bändern. Bei diesen Prozessen wird nach dem Stand der Technik als Kühlmittel Rapsöl oder andere, gleichwirkende Flüssigkeiten eingesetzt, die zu einer starken Verschmutzung der Plattenoberflächen führen.
  • Erfindungsgemäß werden durch mehrere, flächig wirkende Düsen die Schleifwerkzeuge, das Kantenmaterial und die Plattenoberfläche mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt (Fig. 2). Durch den Einsatz von Kohlenstoffdioxid verbleiben zudem keine Kühlmittelrückstände auf dem Werkstück.
  • In der Arbeitsstation (17) können optional Nutaggregate eingesetzt werden.
    Durch den Einsatz von Bindemitteln in den Platten kommt es hier auch prozessbedingt beim Fräsen der Nuten zu Verschmutzungen der Werkzeugschneiden.
    Durch die lokale Kühlung der Werkzeugschneiden, der Platte und der Kante mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft vor und während des Fräsens kann die Prozeßtemperatur auch in diesem Arbeitsbereich signifikant reduziert werden (vgl. Kurvenverläufe der Ist-Temperatur in Fig. 2, obere Darstellung).
  • Figur 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der einzelne Bereiche einer Schmalfläche gezielt gekühlt werden. Dies ist besonders bei profilierten oder hinterschnittenen Schmalflächen vorteilhaft. In Fig. 3 ist eine Platte (P), die sich in eine Richtung (R) in die Zeichenebene hinein bewegt, im Querschnitt dargestellt. Die Platte (P) weist eine erste Deckfläche (100) und eine zweite Deckfläche (110) sowie eine profilierte Schmalfläche (120) auf. Bei einer derartigen profilierten oder hinterschnittenen Schmalfläche (120) wird das Schmalflächenmaterial (20) durch mehrere, entlang der Transportrichtung (R) der Platte (P) und entlang der Breite der Schmalfläche (120) versetzt zueinander angeordnete Andrückelemente oder durch ein über das Profil der Schmalfläche (120) sich hinwegbewegendes Andrückelement über das Profil der Schmalfläche (120) hinweg von der ersten Deckfläche (100) zur zweiten Deckfläche (110) der Platte geführt und angedrückt. Dabei wird zunächst ein erster Bereich (121) der Schmalfläche (120) nahe der ersten Deckfläche (100) erhitzt und das Schmalflächenmaterial (20) in diesem Bereich angedrückt.
    In Transportrichtung (R) der Platte (P) danach wird ein zweiter Bereich (122) der Schmalfläche (20), der an den ersten Bereich (121) angrenzt, jedoch näher an der zweiten Deckfläche (110) der Platte (P) angeordnet ist, erhitzt und das Schmalflächenmaterial (20) in diesem Bereich angedrückt.
    Bereits an dieser Bearbeitungsstelle der Platte (P) kann der erste Bereich (121) der Schmalfläche (120) durch ein gezieltes Aufbringen der Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft durch eine erste Kühleinheit (31) gekühlt werden, so dass ein Ablösen des Schmalflächenmaterials (20) von der Schmalfläche (120) aufgrund von Rückstellkräften im Schmalflächenmaterial (20) im ersten Bereich (121) verhindert wird. Dieses örtlich entlang der Schmalflächenbreite, d.h. entlang des Verlaufs der Schmalfläche (120) zwischen der ersten Deckseite (100) und der zweiten Deckseite (110), versetzte Andrücken und Kühlen wird nun solange für weitere Bereiche der Schmalfläche (120) fortgesetzt, bis die Schmalfläche (120) vollständig mit dem Schmalflächenmaterial (20) bedeckt ist. In Fig. 3 sind schematisch sechs Bereiche (121 bis 126) der Schmalfläche (120) sowie sechs jeweils einem spezifischen Bereich (121 bis 126) zugeordnete Kühleinheiten (31 bis 36) dargestellt, die entlang der Transportrichtung (R) der Platte (P) zumindest teilweise versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Figur 4 zeigt eine Fräsmaschine (40) als Beispiel für eine Arbeitsstation, bei der das erzeugte Gemisch aus gasförmigem Kohlendioxid und Luft zur Kühlung der Arbeitsstation selbst sowie zur Schaffung definierter Umgebungsbedingungen für die Arbeitsstation verwendet wird.
    Es sind schematisch eine Platte (P) sowie die Fräsmaschine (40) dargestellt, die die Schmalfläche (120) der Platte (P) mit einem Fräswerkzeug (41) bearbeitet. Die Schmalfläche (120) wird erfindungsgemäß durch eine Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt. Damit liegt im Bereich des Fräswerkzeugs (41) ein Kohlenstoffdioxid-Luft-Gemisch mit einer niedrigen, speziell eingestellten Temperatur vor.
    Das Fräswerkzeug (41) ist über eine Werkzeugaufnahme (42) mit einem Motorblock (43) verbunden und mit einer Umhausung (45) eingehaust. Im Motorblock (43) ist zur Kühlung des Motors ein Lüfterrad (44) angeordnet, welches eine Luftströmung von der dem Fräswerkzeug (41) zugewandten Seite des Motorblocks (43) zur Rückseite des Motorblocks (43) erzeugt und damit den Motor kühlt. Dazu wird auf der dem Fräswerkzeug (41) zugewandten Seite des Motorblocks (43) die Luft bzw. das dort vorliegende Luft-Gemisch angesaugt, was mit den dort eingezeichneten Pfeilen in Fig. 4 dargestellt ist.
    Da die Umhausung (45) einen geschlossenen Raum um das Fräswerkzeug (41) und die Werkzeugaufnahme (42) bildet, kann das, durch das Lüfterrad (44) angesaugte Kohlenstoffdioxid-Luft-Gemisch, das zwischen Fräswerkzeug (41) und Schmalfläche (120) der Platte (P) vorliegt, der Motorblock (43) effektiv gekühlt werden. Über Öffnungen auf der Rückseite des Motorblocks (43) wird das Kohlenstoffdioxid-Luft-Gemisch durch das Lüfterrad (44) an die Umgebung abgegeben oder abgesaugt werden, was durch die dort eingezeichneten Pfeile in Fig. 4 dargestellt ist.
    Wenn die gesamte Fräsmaschine (40) bzw. die Umgebung der Arbeitsstation von einer Umhausung (50) eingehaust ist, die bspw. auch die Deckflächen der Platte (P) mit einschliesst, kann das aus dem Motorblock (43) austretende Luft-Gemisch zur Einstellung definierter Umgebungsbedingungen in der Umgebung der Arbeitsstation genutzt werden.
    • Übersicht verwendeter Bezugszeichen
    • E
    Erweichungstemperatur
    K
    Kühlung (mittels flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft)
    L
    Länge (der Kantenanleimmaschine)
    P
    Platte (plattenförmiges Halbzeug oder Werkstück)
    T
    Temperatur
    v
    Vorschubgeschwindigkeit (der Kantenanleimmaschine/des Bearbeitungssystems)
    X
    reduzierte Länge der Kantenanleimmaschine (durch Wegfall der konventionellen Kühleinrichtung)
    Y
    reduzierte Länge der Kantenanleimmaschine (durch Wegfall von Schwabbelaggregaten)
    1-17
    Arbeitsstationen
    20
    Schmalflächenmaterial
    31-36
    erste bis vierte Kühleinheit
    40
    Fräsmaschine
    41
    Fräswerkzeug
    42
    Werkzeugaufnahme
    43
    Motorblock
    44
    Lüfterrad
    45
    Umhausung der Fräsmaschine
    50
    Umhausung der Umgebung
    100
    erste Deckseite
    110
    zweite Deckseite
    120
    Schmalfläche
    121-126
    erster bis vierter Bereich der Schmalfläche

Claims (11)

  1. Verfahren zur Schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen Halbzeugen oder Werkstücken aus Holz oder Holzwerkstoffen, wie Spanplatten oder mitteldichte Faserplatten, unter Verwendung von Kantenanleimmaschinen oder Bearbeitungssystemen, bei denen die bereits mit zwei Decklagen beschichteten plattenförmigen Halbzeuge im Durchlauf mehrere Arbeitsstationen passieren, wobei die vorbereitete Schmalfläche mittels eines Schmelzklebers, der direkt oder indirekt erwärmt wird, mit dem aufzubringenden Schmalflächenmaterial unter Einwirkung von Druck und Temperatur verbunden wird und die Schmalfläche und die angrenzenden Decklagen des plattenförmigen Halbzeuges spanend bearbeitet werden, wobei vor und/oder während und/oder nach einer spanenden Bearbeitung mindestens die zu bearbeitenden oder bearbeiteten Bereiche des plattenförmigen Halbzeuges durch eine Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigem Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft gekühlt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine laminare Strömung von Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft für die Kühlung einer oder mehrerer Bereiche des gefügten plattenförmigen Halbzeuges verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine turbulente oder pulsierende Strömung von Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft für die Kühlung einer oder mehrerer Bereiche des gefügten plattenförmigen Halbzeuges verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom und/oder die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur der Strömung an die optimale Temperatur oder den optimalen Temperaturverlauf des Schmelzklebers in der Fügezone oder in den zu bearbeitenden oder bearbeiteten Bereichen des gefügten plattenförmigen Halbzeuges angepasst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Kühlung der Bereiche des plattenförmigen Halbzeugs in der Nähe dieser Bereiche des plattenförmigen Halbzeugs vorliegende gasförmige Kohlenstoffdioxid oder Kohlenstoffdioxid-Luft-Gemisch abgesaugt und/oder zur Kühlung der jeweiligen Arbeitsstation und/oder ihrer Umgebung verwendet wird.
  6. Vorrichtung zur Schmalflächenbeschichtung von plattenförmigen Halbzeugen oder Werkstücken aus Holzwerkstoffen, wie Spanplatten oder mitteldichte Faserplatten mit einer Kantenanleimmaschine oder einem Bearbeitungssystem, bei denen die bereits mit zwei Decklagen beschichteten plattenförmigen Halbzeuge im Durchlauf mehrere Arbeitsstationen passieren, wobei die vorbereitete Schmalfläche mittels eines Schmelzklebers, der direkt oder indirekt erwärmt wird, mit dem aufzubringenden Schmalflächenmaterial unter Einwirkung von Druck und Temperatur verbunden wird und die Schmalfläche und die angrenzenden Decklagen des plattenförmigen Halbzeuges spanend bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die geeignet sind, um vor und/oder während und/oder nach einer spanenden Bearbeitung mindestens die zu bearbeitenden oder bearbeiteten Bereiche des gefügten plattenförmigen Halbzeuges durch eine Strömung aus flüssigem und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder einem Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Luft zu kühlen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Durchleitung des flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder eines Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft als punktförmig oder flächig wirkende Düse, als perforierte Andruckrolle, Druckschuh, Luftdusche oder Luftvorhang ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchleitung des flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder eines Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft durch den hohlen Schaft eines Werkzeuges, bevorzugt eines Schneidwerkzeuges, bis in die Arbeitszone oder unmittelbar bis an die Schneiden erfolgt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die zur Steuerung oder Regelung des Volumenstroms und/oder der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Temperatur der Strömung geeignet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eingehaust ist und Mittel zur Absaugung des gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder des Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eingehaust ist und Mittel zur Absaugung und zur Wiederaufbereitung und Wiederverwendung des gasförmigen Kohlenstoffdioxid oder des Gemisches aus Kohlenstoffdioxid und Luft aufweist.
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