Verfahren zum Formschäumen von Schaumstoffkörpern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formschäumen von Schaumstoffkörpern aus mehreren Schaumschichten unterschiedlicher Härte einstellung.
Man kennt Weichschäume, Halbhartschäume, Hartschäume usw..
Zum Herstellen eines Sitzmöbels z. B. schäumt man mehrere Schaumstoffschichten unterschiedlicher Härte in einer Form übereinander. Die tragenden Elemente des Sitzmöbels werden aus Hartschaum gebildet; Zwischenschichten aus Halbhartschaum und an der Oberfläche liegende Schichten, an die sich die in dem Sitzmöbel liegende Person unmittelbar anlehnt, werden aus Weichschaum geschäumt.
Zum Herstellen eines solchen mehrschichtigen Schaumstoffkörpers verwendet man eine Form aus einem Formboden, einem Kern und einer Formhaube.
Mit einer solchen Form wird stufenweise geschäumt.
In der ersten Stufe wird der Schaumrohstoff für die erste Schicht in die Form eingegeben und dort zur Härte gebracht. In der nächsten Stufe wird eine Formhaube und/oder ein Formboden grösserer Abmessungen verwendet. In den dabei entstehenden Hohlraum wird der Schaumrohstoff für die nächste Schaumstoffschicht eingegeben. Auf diese Weise geht man stufenweise weiter, bis man die gewünschte Anzahl von Schaumstoffschichten mit der gewünschten Härteeinstellung durch Übereinanderschäumen oder Überschäumen erhalten hat.
Der Schaumrohstoff hat die nachteilige Eigenschaft, dass er an den Innenwänden der Form anhaftet, so dass er nach der Erstarrung nicht mehr ohne weiteres aus der Form herausgenommen werden kann.
Um dieses Anhaften zu vermeiden, ist es bekannt, die Form vor dem Eingeben des Schaumrohstoffes mit einem flüssigen oder pastösen Trennmittel auf chemischer Basis zu behandeln. Dieses Trennmittel verhindert das Anbacken oder Anhaften des Schaumstoffes an den Formwänden.
Der unmittelbar nach dem Einfüllen des Schaumrohstoffes in die Form stattfindende Schäumvorgang läuft mit verhältnismässig hoher Reaktionsgeschwindigkeit, unter Erwärmung und auch mit einem beträchtlichen Innendruck ab. Dieser Innendruck entsteht beim Aufschäumen und bei der Blasenbildung des Schaumrohstoffes, wenn dieser sein Volumen vergrössert und dabei in die letzten Aushöhlungen in der Form hineinläuft und diese ausfüllt. Insbesondere diese Reaktionswärme und der Innendruck des Schäumvorganges führen dazu, dass das Trennmittel nicht an den Formwänden haften bleibt, sondern mehr oder weniger in die Oberflächenschichten der sich bildenden Schaumstoffschicht hineinwandert.
Dies setzt die Qualität der sich bildenden Schaumstoffschicht herab. Weiter bildet sich auf der Schaumstoffschicht auch eine Haut aus. Für den weiteren Verlauf des Verfahrens bringt diese Haut zwei Nachteile. Der eine Nachteil liegt darin, dass die Haut eine glatte Oberfläche hat. Dies ergibt sich daraus, dass die sich beim Aufschäumen in den Oberflächenschichten der Schaumstoffschicht bildenden Zellen dem Innendruck besonders stark ausgesetzt sind, da sie an die Formwand anstossen und somit dem Druck nicht ausweichen können. Die sich in den Oberflächenschichten bildenden Zellen werden daher so weit zusammengedrückt, dass sie ihre hohle Struktur verlieren und zu massiven Körpern werden. An der Oberfläche der Schaumstoffschicht befinden sich somit keine hohlen Zellen, sondern massive Gebilde, die zu der glatten Oberfläche führen.
Diese glatte Oberfläche vermindert eine innige Verbindung mit der als nächstes aufzuschäumenden Schaumstoffschicht, die keine Haftoder Verankerungsfläche vorfindet. Der zweite Nachteil liegt darin, dass die Haut verhältnismässig hart ist. Die Härte der Haut erklärt sich daraus, dass die die Haut bildenden Zellen nicht eine hohle Struktur haben, sondern massive Körper sind, wie dies weiter oben erläutert wurde. Mehrere übereinandergeschäumte Schaumstoffschichten werden somit von verhältnismässig harten Häuten durchzogen, wodurch die Gesamtelastizität und -weichheit stark herabgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Ausbildung eines Verfahrens zugrunde, mit dem diese Nachteile beseitigt werden, die sich durch die Verwendung des Trennmittels ergeben.
Die nachteilige Beeinflussung der Qualität der Schaumstoffschichten durch das in sie hineingewanderte Trennmittel soll beseitigt werden.
Weiter soll die sich durch die Haut ergebende Verhärtung und Verminderung der Gesamtelastizität verhindert werden.
Schliesslich soll auch dafür gesorgt werden, dass diejenigen Flächen einer Schaumstoffschicht, auf die eine weitere Schaumstoffschicht aufgeschäumt wird, rauh sind, so dass sich eine gute Haft- und Verankerungsfläche für die nächste Schaumstoffschicht ergibt.
Die gestellte Aufgabe lässt sich unter gleichzeitigem Erreichen der eben genannten Vorteile dadurch lösen, dass der Formboden oder die Formhaube und gegebenenfalls der Formkern vor jedem Schäumvorgang an denjenigen Flächen der sich bildenden Schaumstoffschicht, auf die die nächste Schaumstoffschicht aufgeschäumt wird, mit einer Folie abgedeckt und diese Folie nach vollständiger Beendigung des Schäumvorganges und nach Öffnen der Form von der Schaumstoffschicht entfernt wird, wobei sich eine aufgerauhte Verankerungsfläche für die nächste aufzuschäumende Schaumstoffschicht bildet.
Die Formvorgänge, wie das Zusammensetzen der Form aus Formboden, Kern und Formhaube sowie das Einfüllen der Schaumrohstoffe in die Form geht auf bekannte Weise vor sich. Gemäss der Erfindung werden jedoch diejenigen Stellen von Formboden, Formhaube undioder Kern, an denen die nächste Schaumstoffschicht aufgeschäumt werden soll, mit der Folie abgedeckt. Nach dem Einfüllen, Aufschäumen und Erhärten des Schaumrohstoffes zu der endgültigen Schaumstoffschicht wird die Form auf übliche Weise geöffnet. Die Folie hat ein Anhaften des Schaumstoffes an den Forminnenwänden verhindert, so dass Formhaube und Formboden sowie gegebenenfalls auch der Formkern mühelos voneinander getrennt werden können. Die Folie haftet an der Schaumstoffschicht an.
Sie wird von dieser entfernt, wobei die an ihr anhaftenden Schaumstoffzellen von der Oberfläche der Schaumstoffschicht abgerissen werden. Die in der Schaumstoffschicht in einer gewissen Entfernung von der Oberfläche liegenden und offenen Zellen werden aufgerissen und ergeben eine insgesamt rauhe Oberfläche, in der sich die nächste Schaumstoffschicht verankern kann.
Insbesondere bei komplizierten Formen mit sehr stark unebenen Forminnenwänden kann der Fall eintreten, dass der Schaumstoff beim Aufschäumen in geringem Umfang in den Zwischenraum zwischen Forminnenwand und Folie eindringt. Dies würde dazu führen, dass die Folie z. B. infolge des beim Aufschäumen entstehenden Druckes und der gleichzeitig entstehenden Hitze an der Forminnenwand anhaftet und sich damit nach dem öffnen der Form einem Herausnehmen widersetzt. In solchen Fällen werden die Forminnenwände vor dem Auflegen der Folie in bekannter Weise mit dem Trennmittel behandelt, das nun ein leichtes Lösen der Folie von den Forminnenwänden gestattet.
Ein erfindungsgemäss hergestellter aus mehreren Schaumstoffschichten bestehender Schaumstoff-Formkörper weist nicht mehr die harten Häute zwischen seinen einzelnen Schichten auf, so dass ein durch und durch elastischer, weicher Körper entsteht, der sich nur aus den Schichten der gewünschten Härte und Einstellung zusammensetzt.
Weiter wird die Qualitätsverminderung vermieden, die sich durch die Einwandernng des Trennmittels in die Oberflächenschichten des Schaumstoffes ergibt.
Die Wahl der Schaumrohstoffe wird durch die erfindungsgemässe Verwendung der Folie nicht beeinflusst. Das erfindungsgemässe Verfahren ist bei sämtlichen Schaumrohstoffen anwendbar, wie z. B. bei Polyurethanen, Polymerisationsprodukten, Polyestern, Elastomeren, Polyäthern, auch in Verbindung mit Isocyanaten und Phenolen.
Process for the foam molding of foam bodies
The invention relates to a method for foam molding of foam bodies from several foam layers of different hardness setting.
Soft foams, semi-rigid foams, hard foams, etc. are known.
To produce a chair z. B. one foams several layers of foam of different hardness in one form on top of each other. The load-bearing elements of the chair are made of rigid foam; Intermediate layers made of semi-rigid foam and layers lying on the surface, on which the person lying in the seating furniture leans directly, are foamed from soft foam.
To produce such a multi-layer foam body, a mold composed of a mold base, a core and a mold hood is used.
With such a mold, foaming is carried out in stages.
In the first stage, the foam raw material for the first layer is put into the mold and hardened there. In the next stage, a mold hood and / or a mold base of larger dimensions is used. The foam raw material for the next foam layer is entered into the cavity that is created. This is done in stages until the desired number of foam layers with the desired hardness setting has been obtained by foaming over one another or over-foaming.
The foam raw material has the disadvantageous property that it adheres to the inner walls of the mold, so that it can no longer be easily removed from the mold after it has solidified.
In order to avoid this sticking, it is known to treat the mold with a liquid or pasty release agent on a chemical basis before adding the foam raw material. This release agent prevents the foam from sticking or sticking to the mold walls.
The foaming process, which takes place immediately after the foam raw material has been filled into the mold, takes place with a relatively high reaction rate, with heating and also with considerable internal pressure. This internal pressure arises during the foaming and bubble formation of the foam raw material, when it increases its volume and thereby runs into the last cavities in the mold and fills them. In particular, this heat of reaction and the internal pressure of the foaming process mean that the release agent does not stick to the mold walls, but rather migrates more or less into the surface layers of the foam layer being formed.
This reduces the quality of the foam layer that forms. A skin is also formed on the foam layer. This skin brings two disadvantages for the further course of the procedure. One disadvantage is that the skin has a smooth surface. This results from the fact that the cells which form in the surface layers of the foam layer during foaming are particularly exposed to the internal pressure, since they hit the mold wall and thus cannot evade the pressure. The cells that form in the surface layers are therefore compressed to such an extent that they lose their hollow structure and become massive bodies. There are therefore no hollow cells on the surface of the foam layer, but rather massive structures that lead to the smooth surface.
This smooth surface reduces an intimate connection with the foam layer to be foamed next, which has no adhesive or anchorage surface. The second disadvantage is that the skin is relatively hard. The hardness of the skin is explained by the fact that the cells that make up the skin do not have a hollow structure, but are massive bodies, as explained above. A number of foam layers foamed on top of one another are thus traversed by relatively hard skins, which greatly reduces the overall elasticity and softness.
The invention is based on the development of a method with which these disadvantages are eliminated, which result from the use of the release agent.
The detrimental effect on the quality of the foam layers by the release agent that has migrated into them is to be eliminated.
Furthermore, the hardening and reduction of the overall elasticity resulting from the skin should be prevented.
Finally, care should also be taken to ensure that those surfaces of a foam layer onto which a further foam layer is foamed are rough, so that there is a good adhesive and anchoring surface for the next foam layer.
The object set can be achieved while simultaneously achieving the advantages just mentioned by covering the mold base or the mold hood and, if necessary, the mold core with a film on those surfaces of the foam layer that is being formed, onto which the next foam layer is foamed, before each foaming process, and then covering them The foil is removed from the foam layer after the foaming process is complete and after the mold has been opened, forming a roughened anchoring surface for the next foam layer to be foamed.
The molding processes, such as the assembly of the mold from the mold base, core and mold hood, and the filling of the foam raw materials into the mold, take place in a known manner. According to the invention, however, those points of the mold base, mold hood and / or core at which the next foam layer is to be foamed are covered with the film. After the foam raw material has been filled, foamed and hardened to form the final foam layer, the mold is opened in the usual way. The film prevented the foam from sticking to the inner walls of the mold, so that the mold hood and mold base and, if necessary, the mold core can be separated from one another without difficulty. The film adheres to the foam layer.
It is removed from this, the foam cells adhering to it being torn from the surface of the foam layer. The open cells in the foam layer at a certain distance from the surface are torn open and result in an overall rough surface in which the next foam layer can anchor itself.
Particularly in the case of complicated shapes with very uneven inner walls, the case may arise that the foam penetrates to a small extent into the space between the inner wall of the mold and the film during foaming. This would lead to the fact that the film z. B. adheres to the inner wall of the mold as a result of the pressure generated during foaming and the heat generated at the same time, thus resisting removal after opening the mold. In such cases, the inner walls of the mold are treated in a known manner with the release agent before the film is applied, which then allows the film to be easily detached from the inner walls of the mold.
A molded foam body made according to the invention and made up of several foam layers no longer has the hard skins between its individual layers, so that a thoroughly elastic, soft body is created which is composed only of the layers of the desired hardness and setting.
Furthermore, the reduction in quality is avoided, which results from the migration of the release agent into the surface layers of the foam.
The choice of foam raw materials is not influenced by the use of the film according to the invention. The inventive method is applicable to all foam raw materials, such. B. in polyurethanes, polymerization products, polyesters, elastomers, polyethers, also in connection with isocyanates and phenols.