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Formstabilisierte Schaumstoffe sowie Verfahren und Vorrichtung eu
deren Herstellung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf formatablisierte Schaumstoffe.
insbesondere in Form von Gebrauchsgegsnständen bzw. Formkörpern, sowie auf ein Verfahren
zu deren Herstellung. die erfindungsgemäßen formstabilisierten Schaumstoffe können
beispielsweise in Form von Polsterkörpern z.3. für Autositze, als elastische Unterlagen,
matrazen, usw. Verwendung finden. Sie können jedoch auch, insbesondere wenn es sich
um unelastische Schaumstoffe handelt, für Verpackungszwecke verwendet werden.
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Die Verwendung von SChaumstoffen aus natürlichem oder synthetischen
Kautschuk sowie aus schäumbaren Kunststoffen, wie z.B. Polyvinylchlorid, Polyestern
u .dgl., zur Herstellung von elastischen cder unelastischen Schaumstoffen ist bereits
bekannt. Derawrtigen Schaumkörpern haftet, wenn sie
aus elastischen
Materialien, wie z.B. Natur- oder Kunatkautschuk oder anderen Kusntharzen hergestellt
sind, der wesentliche Nachteil an, daß daraus hergestellte Polsterkörper, insbesondere
wenn diese eine größere Höhe bzw.
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Dicke aufweisen, sehr leicht zum asogenannten Schwimmen, d.h. zum
seitlichen Nachgeben neigen, was sowohl ein unangenehmea Gefühl der darauf sitzenden
Person als auch insbesondere dann, wenn derartige Polsterkörper in Fahrzeugen angebracht
werden, sogar u.U. eine Gefährdung durch Hervorrufung eines Unsicherheitsgefühls
des Fahrers hervorrufen können.
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Um diesem Ubelstand abzuhelfen, wurde bereits versucht, Schaumgummi
sowie auch Polyäther oder Polyesterschaum-Stoffe stabilisierend zu verformen. Dabei
wurde versucht, die Stabilisierung durch eine besondere unordnung von Hohlräumen
in dem Schaumstoffkörper zu erreichen. Derart hergeetellte Schaumstoffkörper konnten
Jedoch noch immer nicht in ihren Eigenschaften völlig befriedigen. ts ist weiterhin
bereits seit langem bekannt, aus imprägnierten Fasermaterialien, sogenanntem Gummi-
oder Erollhaar, elastische Formkörper herzustellen, die eine ausgezeichnete Formstabilität
aufweisen, Jedoch in der Herstellung relativ teuer kommen. Bei derartigen Faserkörpern
sind die einzelnen Fasern von einer dünnen Guni- oder Kunstharzschicht
überzogen
und durch diese dünne Schicht an ihren Berührungspunkten mit andern Fasern festhaftend
verbunden, Bo daß daraus ein einheitlicher Körper mit ausgezeichneten elastischen
Eigenschaften resultiert.
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Es ist schließlich ebenfalls bereits bekannt, Schaumstoffkörper herzustellen,
welohe durch Fasermterialien verc stärkt sind; bei Herstellung derartiger Schaumstoffkörper
wird beispielsweise da Fasermaterial, wie beispielsweise Bar, Kokosnußfaser, Asbest-
oder Zellubsefaser, in einen Behälter gebracht und eine schäumbare Dispersion in
diesen Behälter unter dem Einfluß einer Druckherabsetzung aufschäunen gelaeoen,
wobei ein schaumartiges Gebilde aus Katschuk oder kautschukartigem Material, das
durch Fasern verstärkt ist, erhalten wird. Derartigen Körpern haftet Jedoch vor
allem der Naohteil an, daß die verstärkenden Fasern im fertigen Produkt nicht gleichmäßig
verteilt sind, sondern durch du Schäumen des Schaumstoffes in RDrper ungleichmäßig
Sn geordnet werden. Eine gleichmäßige Verteilung der Pasermaterialien könnte höchstens
dadurch gan. dichte Packung des Haarmawterials in der Form erreicht werden, wodurch
Jedoch einerseits das Produkt wieder gewaltig verteuert wird und anderseits die
Möglichkeit besteht. daß bei einer derart dichten Packung der Schaumstoff nicht
gleichmäßig über das ganse Formgebilde wrteilt wird.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man formstabilisierte
Schaumstoffe erhalten kann, in welchen Schausmtoffen haariges bzw. faseriges Material
völlig gleichmäßig als elastische Verstärkung eingeschlossen ist, wenn man in einen
Formkörper tierische, pflanzliche oder synthetische WirrfAsern, wie sie z.B. als
Gummi- oder Krollhaar bekannt sind, die mit einem im trockenen Zustand elastischen
Blndemittel, vorzugsweise Kautschuk. wenigstens an den gegenzeitigen Berühbrungsstellen
überzogen sind und dadurch in mehr oder weniger sperrigem lockerem Gefüge zusammengehalten
werden, gegebenenfalls unter geringftlgiger Kompression in eine Form bringt und
diese Form nach Verschließen mit einem vorzugsweise elastischen Schaumstoff, z.3.
Polyurethanstoff, ausschäumt. Es können hierfür alle treibfähigen Mischungen, welche
sich zur Herstellung voll Schaumkörpern an sich eignen, Verwendung finden; das Ausschäumen
selbst findet vorzugsweise unter Druck statt.
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Erfindungsgenäß werden somit aioh formstabiliaierte Schaumstoffe
vorgesehen, welche ein Gerüst aus tierischen, pflanzlichen oder synthetischen Wirrfasern
aufweisen, die wenigstens an ihren gegenseitigen 3erührungsstellen mit einem in
trockenem Zustand elastischen Blndemittel, vorzugsweise Kautschuk, überzogen und
somit miteinander verbunden sind und wobei der freie Raum innerhalb des gebundenen
Woirrfasergebildes durch einen vorzugsweise elastischen Schaumstoffkörper auagefüllt
ist.
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Bei Herstellung der erfindungsgemäßen Schaumstoffe in @@@@ @@@@@edener
Mörper kann es sich als zwockmäßig erweisen, den Faserkörper so in den Formkusten
einzubringen, daß en einer dler mohreren Seiten des Ffaserkörpers zwischen diesen
und der Wand des Formkörpers ein freier Raumf verbleibt, der dann bini ausschäumen
des Formkastens mit unverstärktem Schaumstoff gefüllt wird.
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Es wurde weiterhin gofuiiden, daß das Ausschäumen der formstabilisierten
Schaumstoffe insbesodnere dann, wenn plattenartige Schaumstoffkörper wie beispielsweise
IStratzen od.dgl. hergestellt werden sollen, vorteilhafterweise kontinuierlich durchgeführt
werden kann. Dabe wird ein Formkörper aus tierischen, pflanzlichen oder synthetischen
Wirrfazern i:!o z.B. Gummi- oder Krollhaar, die mit einem im treskenen Zueand elantischen
Bindenittel, vorzugsweise t;£i£'hui:, werit.nn den .,%.:,.gr;,%%-i>: -ti.igsstellen
übergzogen sind und dadurch in mehr oder weniger sperrigem lockerem Gefüge zusawmmengehalten
werden, kontinuierlich mit einer schäumharan Masse imprägniert und @@mittelbawr
darauf, gegebenenfalls unter mäßiger Längs- und/oder querspannung und unte rNormaldruck
ausgeschäumt wird.
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Die Erfindung bezicht sich weiterkin auch auf eine Vorrichtung zur
Durchführung des eben beschriebenen Verfahrens.
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Eine derartige Anlage ist beispielsweise in den Zeichnungen erläutert.
Hierin bedeuten Fig. 1 eine Drautsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungagemäen Verfahrens, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, Fig. 3 einen Quer
und Fig. 4 einen Ltingssohnitt durch eine entsprechende Vorrichtung; die Fig. 5
- 7 stellen weitere Ausführungsformen dar.
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In Fig. 1 sind Querspannungseinrichtungen 1 und 1a ersichtlich, die
beispielsweise aus Kluppenketten od.dgl. bestehen können; der zulaufende kontinuierliche
Faserkörper 2 wird zunächst von den Spanneinrichtungen 1a unter leichte Querspannung
gesetzt und durch die Spanneinichtungen 1 in dieser Spannung während der Behandlungsstrecke
gehalten.
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Während der Körper unter Quer- und/oder Längsspannung steht, wird
durch den Mischkopf 3, welcher, wie in der Zeichnung angedeutet, eine dauernde oszillierende
Bewegung quer über den unter ihm durchlaufenden Faserkörper 2 vollführt, eine Schaumstoffgrundmischung
5 in noch ungeschämtem Zustand aufgebracht. Diese Schaumstoffgrundmischung durchdringt
den Faserkörper 2 und beginnt eine kurze Strecke nach dem Mischkopf zu schäumen.
Dor Schäumungsvorgang läuft etwa so lange, bis sich der Faserkörper, nunmehr mit
Schaumstoff umgeben, am Ende der Querspannvorrichtung 1 befindet, so daß er nunmehr
in seinen Längs- und Querdimensionen stabilisiert und eine weitere Spannung nicht
mehr notwendig ist.
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Nach Verlassen der Querspannugnsstrscke kann der fertige kontinuierliche
Schaumstoffkörper dadurch entsprechende Vorrichtungen beispielsweise parallel zur
Oberfläche zu den Seitenflächen od.dgl. nach Wunsch beschnitton iuid weiterhin wenn
gewünscht, in Einzelstticke quergeteilt werden.
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Die erfidnungsgemäße Vorrichtung ist in den Fig. 2, 3 und 4 mit den
entsprechenden Bezugszeichen ebenfalls dargestellt; in Fig. 2 ist ersichtlich, daß
unterhalb und seitlich des Faserkörpers zweckmäßig Papier- od.dgl. BAhnen 6 bzw.
7 mitlaufen gelassen werden, um ein Austreten der noch ausgeschäumten Mischung und
ein Verechmutzen der maschine zu vermeiden; in Fig. 3 ist die Querspannung des Faserkörpers
1 durch Kluppen 8 der Spannvorichtung 1 wtihrend der Behandlung schematisch dargestellt,
während aus Fig. 4 daß Auftragen der schäumbaren Mischung 5 mit dem nachfolgenden
Ausschäumen bzw. du endgültige Beschneiden der fertig ausgeschäumten Bahn 9 durch
die Schneidvorrichtung 4 schematisch dargestellt ist.
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In fig. 5 ist Be weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchftihrung
des erfindungsgemaßen Verfahrens perspektivisch dargestellt; mit dieser Vorrichtung
ist es möglich, das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren auch unter Druck
durchzuführen.
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Ebenso wie in den bisherigen Figuren wird der Baserkdrper 2 ebenfalls
auf eine in Längsrichtung bewegliche Unterlage, beispielsweise ein Transportband
6, aufgebracht und über einen Mischkopf 3 mit einer Schaumstoffgrundmischung versetzt.
Unmittelbar hierauf läuft der mit der Sahaumßtoffgrundmischung versetzte Faserkörper
in einen Kanal, der vorzugsweise aue in längsrichtung bewegten Wandstücken, beispielsweise
weiteren seitlichen Trnsportbändern 7 und einem oberen Transportband 10 besteht.
Diese Transportbänder können gegebenenfalls durch Rollen II, 12 oder anAloge Einrichtungen,
wie beispielsweise Gleitflächen od.dgl. geführt werden; der Kanal kann auch an einer
oder mereren Seiten aus Gleitflächen gebildet eein, insbesondere wenn der fertige
Schaum-Faserkörper mittels geeigneter Einrichtungen durch diesen Kanal gezogen wird.
In diesen Kanal, der vorzugsweise durch bewgliche Wände begrenzt iet, findet das
Durchschäumen des Schaumstoffkörpers statt, wobei durch entsprechende Einstellung
der Kanaldimensionen bzw. Auswahl der Stäkre des su durchschäumenden Faeerkdrpere
auf dieeen ein Druck aus. geübt warden kann; diese Mäöglichkeit ist sch@mtisch in
Fig. 7 dargestellt. Die Vorrichtung kann Jedoch ebenso auch zur drucklosen Durchführung
des Verfahrens verwendet werden.
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Bei dierer Vorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß ein Beschneiden
des fertigen Faserkörpers parallel zur Längsrichtung nicht mehr notwendig ist.
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Um zu vormeiden, daß zwischen den Transportbändern, welche vorzugsweis@
die beweglichen Wände des Eanals bilden, Schaumstoffmasse herausquillt, können beispielsweise
die jeweils gegenüberliegenden Bänder mit Sunchlagleisten od.dgl., z.B. aue elastischem
Stoff, versehen sein wodurch erreicht wird, daß Jeweils das angrenzende Band an
diesen Anschlagleisten durch die Schaumstoffentwicklung angepreßt und so ein Durchtreten
desSchaumstoffs sicher vermieden wird (Fig. 6). Selbstverständlich iet es auch möglich,
diese Vorrichtung durch Vorsehen von mehr oder entsprechend geformten beweglichen
Bändern zur Herstellung von anderen als im Querschnitt rechteckig geformten Schaumfaserkörpern
anzuwenden.
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Bei allen in den Figuren dargestellten Ausfübrungsformen ist es zweckmäßig,
die die ganz oder teilweise geschlossene Form bildenden Begrenzungswände als Trennschicht
auszubilden oder nit Trennschichten zu versehen. Dies kann beispielsweise dadurch
erreicht werden, daß die Begrenzungswände, beispielsweise Transportbänder, an der
Oberfläche mit einem an der Wand festhaftenden Trennüberzug, beispielsweise aus
Silikon oder ähnlichen am Schaumstoff nichthaftenden Materialien versehen werden;
es kann Jedoch auch an diesen Begrenzungswänden eine Folie mitlaufen gelassen werden,
die entweder, beispielsweise wenn sie aus einem Polyolefin, einer
silikonisierten
Metallfolie tod. dgl besteht, von fertigen Formsttick wieder abgezogen werden kann
oder, falls als derartige Folie beispielsweise Kraftpapier od.dgl. verwendet wird,
an fertigen Schaumkörper verbleibt. Obwohl letztere Ausführungsform bei der Herstellung
von nicht verstäkrten Schaumkörpern an sich bevorzugt wird, um diesen Schaunkörpern
bis zur vollsttndigen Aushärtung einen gewissen Halt zu verleihen, ist dies beim
erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr notwendig, da die im Schaumkörper angeordnete
Verstärkung eine hinreichende Formstablität gewährleistet.
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Zweckmäßig wird eine derartige Vorrichtung rmmittelbar nach einer
Vorrichtung zur Herstellung des Faserkörpers angeordnet, da dabei ein völlig kontinuierliches
Arbeiten möglich ist; anderseits können auch die Faserkörper in langen Bahnen zunächst
zu Rollen aufgewickelt und dann von den Rollen abgezogen und erfindungsgemäß behandelt
werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann entweder waagrecht oderschräg
oder überhaupt in einer bel iebigen Lage angeordnet werden, bei welcher das Verfahren
in zufriedenstellender Weise durchführbar ist. Insbesondere bei der in den Fig.
5, 6 und 7 dargestellten Vorrichtung ist es weiterhin möglich, Schaumstoff-Faserkörper
in beliebiger Dicke hersustellen, indem zwei oder mehrere Faserkörperbahnen getrennt
mit Schaumgrundstoff imprägniert
und unmittelbar darauf bei glecihzeitigem
Ausschäumen unter Druck aufeuinander gepreßt werden. Dieses Verfahren ist in Fig.
7 schematisch dargestellt, wobei einfachheitshalber lediglich der letzte Mischkopf,
der die Schaumstoffgrundmasse auf die Faserbahn 2b aufbringt, dargestellt istt die
Bahn 2a länft in bereits imprägniertem Zustand in die Vorrichtung ein.
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BEISPIEL 1 Eine Gummikokosbehn itt einer Dichte von 15 und einer Stärke
tau oa. 15 om wird kontinuierlich in einer in den Fig. 1 - 4 dargestellten Vorrichtung
mit einem Schaumgrundstoff folgender Zusammensetzung in einer Mange von etwaw 3
kg/m2 versehen : Polyol e 56 ICI 100 felle Wasser 2,9 " Aktivator: Stannum- d.Fa.
Albrigt & 0,1 Teil oktoat Wilson Ltd.
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DABCO d.Fa. Houdry 0,2 Teile Process Co.
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Silikonöl X 520 Unon Carbide 1 Teil toluylendiisocyanatmischuing:
2,4 : 2,6 = 39,8 - 40 Teile 80 : 20 Der Schaumgrundstoff wird unmittelbar darauf
geschäumt. Es entsteht eine Schaumstoff-Faserbahn mit einer Dichte von etwa 35 kgfom3,
die parallel zu ihren Längsflächen beeohnitten und in einzelne Stücke zerteilt wird.
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Verarbeitet man die gleichen ISterialien wie oben angegeben in einer
Vorrichtung gemäß den Pig. 5 - 7 erhält man direkt ohne Beschneidung der Längsflächen
eine Schaum-Faserkörperbahn, die nur noch Je nach dem gewünschten Verwendungszweck
in einzelne Stücke quer geteilt werden braucht.
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Wie im folgenden Beispiel gezeigt, können die erfindungsgemäßen formstabilisierten
Schausmtoffkörper auch diskontinuierlich hergestellt werden.
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BEISPIEL 2 In eine ar Herstellung von Schaumkörpern verwendete Form
mit einer Größe von 90 x 60 s 10 cm wird ein entsprechendes Formstück aus mittels
Kautschuk lose gebundenem Krollhaar, ein sogenannter Gummihaarkörper, eingebracht
und die Form wird nach Verschließen mit etwa 2 kg eines Polyäther-Isocyanat-Reaktionsgemiches
ausgeschäumt. Nach Öffnen der Form wird ein formstabilisierter Schaumstoffkörper
erhalten, der in keiner Weiee zum Schwimmen neigt und eine Dichte von etwa 40 kg/m3
besitzt.
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Nach dem erfindungsgenäßen Verfahren lassen sich die mengenverhältnisse
von Faserkörper zu Schaumstoff innerhalb praktisch beliebiger Grenzen variieren,
ohne daß dabei die Gleichmäßigkeit des erhaltenen Formkörpers leiden wurde. Es lassen
sich dabei formst@bilisierte Schaumkörper geringerer
oder höherer
Härte bzw. Dichte in praktisch Jedem gewünschten VErhältnis von VErstärkungsfasern
zu Schaumstoff herstellen. Es ist nach dem erfindungsgemäßen yerfahren u.a. auch
möglich, für diesea Verfahren beispielsweise Krollhaar mit höheren Mengen an elastischen
Eindemitteln zu versehen, as es bisher möglich war.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich beispielsweise elastische
Polsterkörper, aber auch unelastische Verpackungsmaterialien ohne Jeglichen Abfall
und ohne daß die elastischen Polsterkörper zum Schwimmen neigen, sehr rationell
und billig herstellen.