DE10205028C1

DE10205028C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Mehrzonen-Schaumstoff-Formkörpers

Info

Publication number: DE10205028C1
Application number: DE2002105028
Authority: DE
Inventors: Adolf Bauer
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2022-02-08

Abstract

Ein aus flächig miteinander verklebten Schaumstoffzonen (2, 3) unterschiedlicher Härte bestehender Formkörper, bei welchem die Schaumstoffzonen längs einer vorgegebenen, geometrisch exakt ausgebildeten Grenzfläche scharf voneinander abgegrenzt sind, wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, dass DOLLAR A zunächst eine Formkavität zwischen einem Werkzeugunterteil (4) mit einer trennmittelbeschichteten, der Außenkontur des Formkörpers im Bereich der einen Schaumstoffzone (2) entsprechenden Formfläche und einem Formdeckel mit einer der Grenzflächengeometrie zwischen den Schaumstoffzonen entsprechenden Formfläche unter Zwischenlage einer am Schaumstoffmaterial festklebenden, an der Formfläche des Formdeckels jedoch nicht-haftenden Schutzfolie (12) über eine in das Werkzeugunterteil (4) mündende Einfüllöffnung (8) mit dem Schaumstoffsystem der einen Schaumstoffzone (2) ausgeschäumt wird und anschließend DOLLAR A der Formdeckel entfernt und auf das Werkzeugunterteil ein Werkzeugoberteil (6) mit einer der Außenkontur des Formkörpers im Bereich der anderen Schaumstoffzone entsprechenden, trennmittelbeschichteten Formfläche (9) aufgesetzt und dieses mit dem Schaumstoffsystem der anderen Schaumstoffzone (3) unter gleichzeitiger Verklebung mit der Schutzfolie (12) ausgeschäumt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Her stellen eines aus mindestens zwei flächig miteinander verklebten Schaumstoff zonen unterschiedlicher Härte bestehenden Formkörpers.

Es ist bekannt, Schaumstoff-Formkörper, die aus mehreren Schaumstoffzonen unterschiedlichen Raumgewichts und dementsprechend unterschiedlicher Stauchhärte bestehen, etwa Kraftfahrzeugsitze oder -kopfstützen, dadurch her zustellen, dass die einzelnen Schaumstoffabschnitte getrennt voneinander in entsprechenden Formwerkzeugen ausgeformt und dann an ihren korrespondie renden Grenzflächen miteinander verklebt werden. Hierbei stellt sich jedoch das Problem, dass die Formflächen der Schäumwerkzeuge jeweils vor dem Ausschäumen mit einem Trennmittel beschichtet werden müssen, um ein Fest kleben der Schaumstoffabschnitte an den Werkzeugflächen zu verhindern, und nach dem Entformen müssen die an den Grenzflächen der Schaumstoffab schnitte verbliebenen Trennmittelreste sorgfältig entfernt werden, damit eine sichere Verklebung zwischen den einzelnen Schaumstoffzonen des Formkör pers gewährleistet wird, mit der Folge, dass ein solches Herstellungsverfahren mit einem sehr hohen Fertigungsaufwand verbunden ist.

Weiterhin ist es bekannt (DE 37 39 249 A1), derartige Mehrzonen-Schaum stoffformkörper in einem einzigen Arbeitsgang und mit Hilfe eines einzigen Formwerkzeugs in der Weise anzufertigen, dass die unterschiedlichen Schaumstoffsysteme gleichzeitig oder kurz nacheinander in die Formkavität des Schäumwerkzeugs eingefüllt werden. Dabei muss jedoch ein unkontrollier tes Ineinanderfließen der verschiedenen Schaumstoffsysteme in Kauf ge nommen werden, so dass sich keine geometrisch exakte Grenzfläche zwischen den härteren und weicheren Schaumstoffzonen ergibt.

In der DE 100 16 350 A1 ist ein Schaumteil und ein Verfahren zu seiner Herstel lung beschrieben. Das Schaumteil besitzt einen ersten Bereich aus Schaum mit einer ersten Zusammensetzung und einen zweiten Bereich aus Schaum mit einer zweiten Zusammensetzung. Zwischen dem ersten und dem zweiten Be reich ist ein Netzwerk aus Polyethylen, Jute, Gaze, Vlies oder dgl. angeordnet. Zunächst wird ein Weichschaummaterial in eine Schäumform eingespritzt und durch Erwärmen aufgeschäumt. Unmittelbar nach dem Aufschäumen kann die Form geöffnet und ein Netzwerk eingespannt werden.

Die DE 35 12 244 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Schaumstoff körpers mit zwei Schaumstoffschichten verschiedener Dichte. Vor dem Schäu men der beiden Kunststoffe, wird eine Kupplungsschicht in die Fertigungsform für den Schaumstoffkörper eingebracht. Die Kupplungsschicht ist bezüglich der Fertigungsform beweglich angeordnet und trennt den Bereich des ersten Schaumstoffes von demjenigen des zweiten ab.

Das Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formkörpers unterschiedlicher Härte gemäß der DE 43 21 920 A1 verwendet in einem ersten Arbeitschritt eine dünne erste Lage aus einem Weichcoating-Material, welches gegossen wird. Danach wird an der Innenseite der ersten Lage ein Formteil aus einem zweiten Kunststoffmaterial festhaftend vorgesehen. Die Materialzufuhr erfolgt dabei je weils von oben aus.

In der US 3,431,331 ist eine atemfähige Formvorrichtung beschrieben. Dabei quillt eine Schaumasse in einer atemfähigen Form unter dem Einfluss eines Vakuums auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich Mehrzonen-Schaumstoffformkörper mit geometrisch exakt von einander abgegrenzten und fest miteinander verklebten Schaumstoffzonen auf fertigungstechnisch einfache Weise herstellen lassen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Verfahrensschritte:

a) Herstellen der ersten Formkörper-Schaumstoffzone mittels eines Werk zeugunterteils mit einer der Außenkontur des Formkörpers im Bereich der er sten Schaumstoffzone entsprechenden Formfläche und eines Werkzeugober teils mit einer der Grenzflächengeometrie zwischen den Schaumstoffzonen entsprechenden Formfläche derart, dass die Formfläche des Werkzeugunter teils mit einem Trennmittel beschichtet, zwischen die Werkzeugteile eine am Schaumstoffmaterial festklebende, an der Formfläche des Werkzeugoberteils jedoch nicht-haftende Schutzfolie eingelegt und nach dem Schließen der Werk zeugteile die Formkavität von Seiten des Werkzeugunterteils mit dem Schaum stoffsystem der ersten Schaumstoffzone befüllt wird, und
b) anschließend Aufsetzen eines weiteren, mit einer der Außenkontur des Formkörpers im Bereich der zweiten Schaumstoffzone entsprechenden, trenn mittelbeschichteten Formfläche versehenen Werkzeugoberteils auf den zuvor gefertigten Formkörperabschnitt und Ausschäumen des weiteren Werkzeug oberteils mit dem Schaumstoffmaterial der zweiten Schaumstoffzone unter gleichzeitiger Schaumstoffverklebung mit der Schutzfolie.

Das entsprechende Schäumwerkzeug ist erfindungsgemäß dreiteilig aufgebaut, nämlich aus einem Werkzeugunterteil mit einer der Außenkontur des Formkör pers im Bereich der einen Schaumstoffzone entsprechenden Formfläche, ei nem auf das Werkzeugunterteil aufsetzbaren Formdeckel mit einer der Grenz flächengeometrie zwischen den Schaumstoffzonen entsprechenden Formflä che und einem anstelle des Formdeckels auf das Werkzeugunterteil aufsetzba ren Werkzeugoberteil mit einer der Außenkontur des Formkörpers im Bereich der anderen Schaumstoffzone entsprechenden Formfläche.

Erfindungsgemäß ist es gelungen, mit einem einzigen - dreiteiligen - Schäum werkzeug in wenigen Arbeitsgängen einen Mehrzonen-Schaumstoffformkörper herzustellen, dessen einzelne, unterschiedlich harte Schaumstoffzonen integral miteinander verklebt, stoffmäßig scharf voneinander abgegrenzt und an ihren gegenseitigen Grenzflächen formgenau gestaltet sind. Dies ermöglicht eine kostengünstige, qualitativ hochwertige Serienfertigung, etwa von Kraftfahr zeugsitzen oder -kopfstützen oder ähnlichen Schaumstoff-Formteilen, die aus einem Hartschaum-Stützkörper und einem mit diesem flächig verklebten Weichschaumpolster bestehen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird zunächst die Schaumstoffzone höherer und dann die Schaumstoffzone geringerer Härte an gefertigt, um mögliche Verformungen der Grenzflächengeometrie beim zweiten Ausschäumschritt mit Sicherheit auszuschließen, und im Hinblick auf eine wei tere Fertigungsvereinfachung wird der als erstes hergestellte, folienbeschich tete Formkörperabschnitt im Werkzeugunterteil belassen und aus diesem erst nach Herstellung der zweiten Schaumstoffzone, also wenn der Formkörper als Ganzes fertiggestellt ist, entformt. Als Schutz- oder Trennfolie zwischen den Schaumstoffzonen wird vorzugsweise eine beidseitig beflammte Polyethylenfo lie verwendet, die sich einerseits leicht von der Formfläche des Formdeckels ablösen lässt, andererseits aber eine innige Bindung mit den Schaumstoffsys temen eingeht.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in stark schematisierter Darstellung:

Fig. 1 das Werkzeugunterteil und den Formdeckel eines Mehr zonen-Schäumwerkzeugs im Schnitt und im geöffneten Zustand mit einer dazwischenliegenden Schutzfolie

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Werkzeug teile im geschlossenen Zustand und nach dem Aus schäumen der Formkavität;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung des Werkzeug unter- und des anstelle des Formdeckels aufgesetzten Werkzeugoberteils nach dem zweiten Ausschäumschritt; und

Fig. 4 den fertiggestellten Mehrzonen-Formkörper vor dem Be schneiden des Folienüberstands.

Das in den Figur gezeigte Schäumwerkzeug dient zur Herstellung eines Mehrzo nen-Schaumstoffformkörpers 1, bestehend aus einer Hartschaumzone 2 und einer integral mit dieser verbundenen Weichschaumzone 3, und enthält zu die sem Zweck ein Werkzeugunterteil 4, einen Formdeckel 5 und ein Werkzeug oberteil 6. Das Werkzeugunterteil 4 besitzt eine der Außenkontur des Formkör pers 1 im Bereich der Hartschaumzone 2 entsprechende Formfläche 7, in die eine Einfüllöffnung 8 für das Hartschaumsystem mündet, während das Werk zeugoberteil 6 mit einer der Außenkontur des Formlings 1 im Bereich der Weichschaumzone 3 entsprechenden Formfläche 9 und einer in diese mün denden, von der Einfüllöffnung 8 getrennten Einfüllöffnung 10 für das Weich schaumsystem versehen ist. Die Formfläche 11 des Formdeckels 5 ent spricht der vorgegebenen Grenzflächengeometrie zwischen den Schaumstoff zonen 2, 3.

Vor Beginn des Schäumvorgangs wird die Formfläche 7 des Unterteils 4 mit einem Trennmittel belegt und zwischen das Unterteil 4 und den Formdeckel 5 eine Schutzfolie 12, z. B. eine beidseitig beflammte Polyethylenfolie, eingelegt (Fig. 1), die sich von der Formfläche 11 des Formdeckels 5 leicht ablösen lässt und eine innige Bindung mit den verwendeten Schaumstoffsystemen eingeht. Nach dem Schließen der Werkzeugteile 4, 5 wird der Formraum über die Ein füllöffnung 8 mit dem von einer (nicht gezeigten) Misch- und Dosiereinheit zu geführten Hartschaum-Komponentensystem befüllt und die Öffnung 8 nach Entlüftung verschlossen (Fig. 2). In dem Formraum bildet sich der Hartschaum abschnitt 2, der aushärtet und auf Seiten der Formfläche 11 des Formdeckels 5 fest mit der entsprechend der Grenzflächengeometrie des herzustellenden Formkörpers 1 verformten Polyethylenfolie 12 verklebt ist.

Nach dem Aushärten des Hartschaumabschnitts 2 wird der Formdeckel 5 vom Werkzeugunterteil 4 abgenommen und stattdessen das zuvor an der Formflä che 9 mit einem Trennmittel beschichtete Werkzeugoberteil 6 angedockt, wo raufhin das Weichschaumsystem über die Öffnung 10 eindosiert und diese nach der Entlüftung verschlossen wird (Fig. 3). Nun bildet sich der Weich schaumabschnitt 3, der aushärtet und sich dabei fest mit der Folie 12 verklebt.

Da die Formflächen 7 und 9 des Werkzeugunter- und -oberteils 4, 5 mit Trennmittel versehen sind, lässt sich der Formkörper 1, bestehend aus Hart schaumabschnitt 2, Folie 12 und Weichschaumabschnitt 3, nach dem Öffnen des Werkzeugs leicht entformen. Nach dem Abtrennen des Folienüberstands 14 ist der Formkörper 1 fertiggestellt.

Der auf diese Weise hergestellte Formkörper 1, z. B. eine Kraftfahrzeug-Kopf stütze, besitzt eine Weichschaumzone mit einer Dichte von beispielsweise 40 kg/m³ und eine Hartschaumzone mit einer Dichte von 800 bis 1000 kg/m³, die mit hoher Konturgenauigkeit längs einer vorgegebenen Grenzfläche (Folie 12) stoffmäßig scharf voneinander abgegrenzt und innig miteinander verklebt sind.

Im Rahmen der Erfindung lassen sich in analoger Weise natürlich auch Schaumstoffkörper mit mehr als zwei Schaumstoffzonen unterschiedlichen Raumgewichts und dementsprechend unterschiedlicher Stauchhärte herstellen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines aus mindestens zwei flächig miteinander verbundenen Schaumstoffzonen unterschiedlicher Härte bestehenden Formkörpers, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen der ersten Formkörper-Schaumstoffzone (2) mittels ei nes Werkzeugunterteils (4) mit einer der Außenkontur des Form körpers (1) im Bereich der ersten Schaumstoffzone entsprechen den Formfläche (7) und eines Werkzeugoberteils (5) mit einer der Grenzflächengeometrie zwischen den Schaumstoffzonen (2, 3) entsprechenden Formfläche (11) in der Weise, dass
die Formfläche (7) des Werkzeugunterteils mit einem Trennmittel beschichtet,
zwischen die Werkzeugteile (4, 5) eine am Schaumstoffma terial festklebende, an der Formfläche (11) des Werkzeug oberteils jedoch nicht-haftende Schutzfolie (12) eingelegt und
nach dem Schließen der Werkzeugteile (4, 5) die Formkavi tät von Seiten des Werkzeugunterteils (4) mit dem Schaumstoffmaterial der ersten Schaumstoffzone (2) befüllt wird, und
b) anschließend Aufsetzen eines weiteren, mit einer der Außenkon tur des Formkörpers im Bereich der zweiten Schaumstoffzone (3) entsprechenden, trennmittelbeschichteten Formfläche (9) verse henen Werkzeugoberteils (6) auf den zuvor gefertigten Formkör perabschnitt (2, 12) und Ausschäumen des weiteren Werkzeug oberteils (6) mit dem Schaumstoffmaterial der zweiten Schaum stoffzone (3) unter gleichzeitiger Schaumstoffverklebung mit der Schutzfolie (12).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a) die Schaumstoffzone höherer und im Verfahrens schritt b) die Schaumstoffzone geringerer Härte hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der zweiten Schaumstoffzone (3) der folienbeschichtete Formkörperabschnitt (2, 12) im Werkzeugunterteil (4) belassen und das weitere Werkzeugoberteil (6) an das Werkzeugunterteil angesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schutzfolie (12) mit einem nachträglich abgetrennten Folienüber stand (14) zwischen die Werkzeugteile (4, 5) eingelegt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass als Schutzfolie (12) eine beidseitig beflammte Polyethylenfolie verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Formfläche (11) des Formdeckels (5) trennmittelfrei gehalten wird, die Formflächen (7, 9) des Werkzeugunter- und -oberteils (4, 6) hinge gen trennmittelbeschichtet werden.

7. Vorrichtung zum Herstellen eines aus mindestens zwei flächig miteinan der verklebten Schaumstoffzonen (2, 3) unterschiedlicher Härte beste henden Formkörpers (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 mit
einem Werkzeugunterteil (4) mit einer der Außenkontur des Form körpers (1) im Bereich der einen Schaumstoffzone (2) entsprechenden Formfläche (7),
einem auf das Werkzeugunterteil aufsetzbaren Formdeckel (5) mit ei ner der Grenzflächengeometrie zwischen den Schaumstoffzonen (2, 3) entsprechenden Formfläche (11) und
einem anstelle des Formdeckels auf das Werkzeugunterteil aufsetzba ren Werkzeugoberteil (6) mit einer der Außenkontur des Formkörpers im Bereich der anderen Schaumstoffzone (3) entsprechenden Formfläche (9),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkzeugunterteil (4) zumindest eine Einfüllöffnung (8) für das Schaumstoffsystem der einen Schaumstoffzone und das Werkzeugober teil (6) zumindest eine Einfüllöffnung (10) für das Schaumstoffsystem der zweiten Schaumstoffzone (3) umfasst.