DE1629778A1

DE1629778A1 - Verfahren zum Waermeverkleben einer aus einer nachgiebigen Polyurethanschaumlage und mindestens einer Lage eines unterschiedlichen,dielektrisch waermeklebbaren Materials bestehenden Anordnung

Info

Publication number: DE1629778A1
Application number: DE19661629778
Authority: DE
Inventors: Morey Weisman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-04-04
Filing date: 1966-04-04
Publication date: 1971-01-28

Description

Verfahren zum Wärmeverkleben einer aus einer nachgiebigen Polyurethanschaumlage und mindestens einer Lage ines unterschiedlichen, dielektrisch wärmeklebbaren Materials bestehenden Anordnung Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren zum dielektrischen Erwärmen und Prägen von aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellten Dekoration3artikeln und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines geprägten Gegenstands mit einem unterlegten oder nicht unterlegten thermoplastischen Film, der mit einer Polyurethanschaumechicht wärmeverklebt ist, sowie die nach diesem Verfahren hergestellten verbesserten Produkte.
Bei dielektrischen Heizverfahren wird das zu verarbeitende Material zwischen zwei Elektroden gepreßt, über welche eine Hochfrequenzspannung von 2 - 200 MHz angelegt wird, um innerhalb des Materials Wärme zu erzeugen, wobei die Fläche der einen Elektrode mit dem dem Material zu verleihenden Muster versehen ist. Dieses Verfahren kann beispielsweise zur Herstellung von dekorativ geprägten Automobil-Polsterstoffen angewandt werden, bei welchen ein Verkleidungsmaterial, , wie ein Vinylharzfilm bzw. -folie, über ein nachgiebiges Kunstschaumpolster mit Gewebe- oder Faserplattenunterlage aufgelegt wird. Bei Betätigung der dielektrischen Presse wird im schichtweise zusammengesetzten Gegenstan ein Prägemuster hervorgebracht, wobei daß Verkleidungematerial durch das Kunstschaumpolster hindurch mit der Unterlage verschmolzen ist, da der Kunststoff des Polsters geschmolzen und längs der Prägelinien auagehärtet worden ist, Das im geprägten Gegenstand vorhandene nachgiebige Schaumpolster bietet eine Polster- und stoßdämpfende Wirkung, wobei nach diesem Verfahren Sitzbezüge, Bodenmatten und Wandplatten verschiedener Art sowie zahlreiche andere gepolsterte und geprägte Produkte mit ansprechender Ausgestaltung hergestellt werden können. Bei der industriellen Herstellung von Gegenständen der Art, bei welcher die die Schichten miteinander verbindende Wärmeklebnaht auch vollständig die Kontur des Gegenstands festlegt, ist es auch möglich, die formgebende Elektrode so auszubilden, daß sie längs der Wärmekleblinien eine Reißlinie bildet, die ein einfaches Abtrennen von Überschuß- bzw. Abfallmaterial vom fertigen Gegenstand ermöglicht. Hierdurch wird die Notwendigkeit für ein anschließendes Zuschneiden ausgeschaltet. und am Gegenstand eine scharf begrenzte Kante gewährleistet. Die Ausbildung von Reiß-Klebenähten ist jedoch nur bei nicht unterlegten thermoplastischen Paserbahnen möglich.
Bisher wurden Produkte der vorstehend genannten Art durch Wärmeverkleben einer Bahn bzw. eines Polsters aus Vinylschaum mit einer Bahn nicht unterlegter Vinylharzfolie hergestellt, wobei die Folie als Qberflächenschicht des Verkleidungsmaterials dient. Ersichtlicherweise besitzen diese Kombinationen aus Vinylharzfolie und Vinylschaum einander ähnliche chemische und dielektrische Eigenschaften.
Bisher war es jedoch unter Verwendung herkömmlichor dielekfrischer Heizeinrichtungen industriell nicht möglich, unterschiedliche Stoffe, wie Vinylharzfolie mit einem Polymerschaum nachgiebiger Konsistenz, beispielsweise Isocyanatharz- oder Polyurethanschaum, schichtweise miteinander zu verbinden. Polyurethanschaum besitzt gegenUbr Vinylschaum und anderen nachgiebigen Schaumstoffen den Vorteil Uberlegener Isoliereigenschaften und eines gleichmäßigeren Ze gefüges. Außerdem ist Polyurethanschaum nicht nur leichter als Vinylschaum, was einen wichtigen Faktor bei Berücksichtigung der Transportkosten darstellt, sondern stellt auch ein wirtschaftlicheres Material dar.
Der Grund, weshalb es bisher schwierig war, unterschiedliche Werkstoffe durch dielektrische Erwärmung schichtartig miteinander zu verbinden, besteht darin, daß derartige unterschiedlichen Stoffe, wenn sie einem Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, nicht im selben Ausmaß auf dieses ansprechen, da die im jeweiligen Material erzeugte Wärme nicht nur von der Amplitude und der Frequenz der angelegten Spannung, sondern auch von der dielektrischen Konstante und dem Leistungsfaktor (power factor) des betreffenden Materials sowie seiner dielektrischen Festigkeit abhängt: Beim Versuch, eine Kombination aus Vinylharzfolie und gewöhnlichem Polyurethanschaum nach herkömmlichen Verfahren auf dielektrischem Weg zu prägn' führen die unterschiedlichen Eigenschaften dieser beiden Stoffe su einem Verbrennen des Vinylharzes, wenn die Spannungen auf einen zur Erwärmung des Schaumstoffs ausreichenden Wert eingestellt werden. Wenn die Spannung dagegen für die Folie richtig eingestellt ist, reicht sie nicht aus, den Schaumstoff zu erwärmen. Der Erweichungspunkt der Vinylharzfolie liegt bei etwa 930C, während derjenige von Polyurethanschaum im Bereich von 205 - 26000 liegt. Wenn die dielektrische Heizvorrichtung somit auf das Vinylharz eingestellt wird, ist sie für den Schaumstoff falsch eingestellt-und umgekehrt.
Aufgabe der Erfindung ist mithin die Schaffung eines wirksamen und billigen Verfahrens-zum dielektrischen Prägen einer aus einer Lage Polyurethanschaum und einer oder mehrere Lagen anderer Stoffe, deren dielektrische Eigenschaften sich von denjenigen des Schaumstoffs unterscheiden, bestehenden Anordnung.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine im wesentlichen schematische Schnittansicht durch eine in eine dielektrische Presse eingebrachte mehrlagige Anordnung vor dem Prägen derselben, Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Ansicht, jedoch während des dielektrischen Prägens der Anordnung, und Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten geprägten Gegenstands.
Fig. 1 zeigt eine dielektrische Heizprjesse herkömmlicher Bauart mit einer Grundplatte 10 und einer auf- und abbewegbaren oberen Platte 11. In die Presse ist eine schichtartig zusammengesetzte Verkleidungsanordnung eingelegt, die aus einer Bahn Dekorations- bzw. Verkleidungsmaterial 12 auf einer Lage bzw. Polster 13 aus nachgiebigem Kunstschaum besteht. Die Dekorationsschicht kann aus nicht unterlegter Vinylharzfolie bestehen, während das Polster aus erfindungsgemäß vorbehandeltem Polyurethanschaum besteht.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck Verkleidungsanordnung" soll jede beliebige Kombination einer Lage Polyurethanschaum mit einer dekorativen oberen Lage aus einem anderen Werkstoff verstanden werden, welche zusätzlich mit einer Grundschicht eines Unterlagematerials versehen sein kann.
Beispielsweise kann die als Dekorationsschicht bezeichnete obere Lage aus synthetischen oder natürlichen Geweben, wie aus Baumwolle, Wolle, Rayon oder Nylon, bestehen, die mit einer Polyvinylchlorid-Latexemulsion be achtet oder besprüht worden sind. Wahlweise kann die obere Lage auch aus einer Gewebebahn mit einer getrennten Unterlage aus Vinylharzfolie bestehen, die bei der dielektrischen Erwärmung das Gewebe mit dem Polyurethanschaum zu verbinden vermag. Die Grundschicht, falls eine solche vorgesehen ist, kann aus demselben biegsamen Material wie die obere Lage oder einem anderen steifen oder nachgiebigen Stoff bestehen.
Die grundsätzlichen Verfahren zur Herstellung biegsamer Polyurethan schaumstoffe sind in der USA-Patentschrift 2 764 565 beschrieben. Die meisten biegsamen Schaumstoffe sind auf der Grundlage von Diäthylenglycoladipinsäurepolyestern hergestellt. Erfindungsgemäß werden dem flUssigen Schaumstoffgemisch Unreinheiten in Form von Feinteilchen 14 von verhältnismäßig niedrigem spezifischen elektrischen Widerstand, wie Graphit, Kohlen- oder Eisenoxyd, untergemischt, die sich nicht mit dem Schaumgemisch umsetzen, sondern in diesem suspendiert werden, worauf das Gemisch ausgebreitet, aufgeschäumt und ausgehärtet wird Die Widerstandsteilchen sind dabei gleichmäßig durch den nachgiebigen Schaumstoffkörper hindurch dispergiert, so daß die einzelnen Teilchen elektrisch voneinander isoliert sind. Wahlweise kann dem flüssigen Polyurethanschaumgemisch Polyvinylchlorid zugesetzt werden, um die dielektriaschen Eigenschaften des erhaltenen nachgiebigen Schaumprodukte zu ändern. Die Teilchen müssen durch entsprechendes Rühren gründlich mit den Urethanbestandteilen vermischt werden, um ein Ansammeln der Teilchen im Schaumstoff und eine Lichtbogonbildung zu verhindern.
Die Verkleidungsanordnung wird auf die Grundplatte 10 aufgelegt. An der oberen Platte 11 ist eine Prägeform 15 aus elektrisch leitfähigem Material, wie Messing, befestigt, die mit vorstehenden Prägerippen 15a versehen ist, welche der Anordnung beim Schließen der Presse und beim Anlegen von Wärme und Druck das gewünschte Muster bzw, die gewünschte Struktur zu verleihen vermögen. Zur Hervorbringung von Reiß-Klebenähten sind die Rippenkanten der Prägeform entsprechend abgeschrägt. Ersichtlicherweise kann nahesu-iede gewünschte Konfiguration der Prägeform angewandt werden.
Das dielektrische Erwärmen erfolgt auf übliche Gleise mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators 16 mit einer Nennleistung von etwa 2 - 30 kW oder auch mehr 9 mehr, dessen Ausgang zwischen die Prägeform 15 und die Grundplatte 10 eingeschaltet ist, so daß zwischen diesen -Teilen ein die Verkleidungsanordnung durchdringendes hochfrequenzfeld erzeugt wird.
Im Betrieb wird die Prägeform gemäß Fig. 2 auf die Verkleidungsanordnung abwärts bewegt so dan sie mit dieser in Berührung gelangt und die unter den Rippen befindlichen Abschnitte zusammengedrückt werden. Der hierbei angewandte Druck liegt im Bereich von etwa 5,62 - 1-4,1 kg/cm2 wobei der unter den Rippen befindliche Schaumstoff so weit zusammengedrUckt wird, daß seine Zellen flachgedrückt sind. Der Jeweils angewandte Druck hängt von der Stärke der Anordnung und den physikalischen Eigenschaften der in der Anordnung enthaltenen Werkstoffe ab.
Nach dem Schließen der Presse wird eine Hochfrequenzspannung von vorzugsweise etwa 2000 V und in einem Frequenzbereich von etwa 2 - 200 Hz, vorzugsweise 18 - 30 Benz, angelegt. Während das elektrische Feld die Vinylharzfolie und den Schaumstoff- durchdringt, führen die in diesen Stoffen~hervorgerufenen dielektrischen Verlustelzu einer Heizwirkung, durch welche der unter Druck stehende Schaumstoff sowie die Vinylharzfolie gleichzeitig erweicht und miteinander verschmolzen werden; anschließend wird die Spannung zur Ermöglichung einer Abkühlung und Verfestigung abgeschaltet, bevor der Druck aufgehoben wird, so daß das Prägemuster dauerhaft in der Anordnung zurückbleibt.
Die fertig geprägte Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, aus welcher ersichtlich ist, daß die Dekorationsschicht sowie das darunterliegende Schaumstoffpolster längs der Prägelinien geprägt und miteinander verbunden sind. In der Praxis kann unterhalb des Schaumstoffpolsters auch eine Unterlage aus nachgiebigem Material, wie Bauswollgewebe oder Glasfasertuch, oder aus halbsteifem Material, wie mit Vinyl beschichtetem FaserplattenmaterialQ , vorgesehen sein. Wie erwähnt, kann die Dekorationsiage statt Vinyl auch aus einem biegsamen, mit Vinyl besehichteten Gewebe oder einer Folie aus anderem Material bestehen.
Das wesentlichste Merkmal der Erfindung besteht in der Zugabe eines elektrisch verlustreichen Verunreinigungsstoffs, der durch die ganze nachgiebige Schaummatrixhindurch dispergiert ist, unter dem Einfluß des Hochfrequenzfelds erwärmt wird und wirksam den Leistungsfaktor oder andere Eigenschaften des Schaumstoffs zu ändern vermag, so daß der Schaumstoff besser den Eigenschaften der Dekorationslage aus Vinyl oder dgl. in der oberen Lage oder in der Unterlage verwendeten Material angepaßt ist. Dasselbe Prinzip kann auch auf andere Verkleidungsanordnungen angewandt - werden, deren Werkstoffe anderweitig dielektrische Fehlanpassung aufweisen.
Brsichtlicherweise sind eine große Anzahl möglicher Anwendungsgebiete für die nach vorstehend beschriebenem Verfahren hergestellten nachgiebigen Polyurethanschaumprodukte gegeben. Diese Produkte können beispielsweise in der Automobilindustrie, in der Polster- und Möbelherstellung, für Handtaschen und Gepackbehälter, Verpackungen usw. verwendet werden. Der Polyurethanschaum bietet nicht nur bessere Polster-, Stoßdämpfungs- und Isoliereigenschaften als Vinylschaum, sondern gewährleistet auch bei freiliegender Oberfläche einen hohen Schiebe- bzw. Gleitwiderstand. En anderes bedeutsames Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäß hergestellten Schaumstoffprodukte liegt in der Akustik, wo die schalldämpfenden Eigenschaften der dreidimensional texturierten bzw. geprägten Polyurethanschaumgebilde höchst nützlich sind.

Claims

P a. t e n t a n s p r ü ¢ h e 1. Verfahren zum Wärmeverkleben einer aus einer nachgiebigen Polyurethanschaumlage und mindestens einer Lage eines unterschiedlichen, dielektrisch wärmeklebbaren Materials bestehenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß einem aufschäumbaren flüssigen Polyurethangemisch Unreinheiten in einer seine dielektrischen Eigenschaften derart ändernden Menge zugesetzt werden, daß der Schaumstoff und das unter schiedliche Material ähnliches dielektrisches Ansprechverhalten zeigen, danach das Gemisch unter Bildung einer nachgiebigen Schaumstofflage, in welcher die Unreinheiten dispergiert sind, aufgeschäumt und ausgehärtet wird, sodann die Anordnung unter Druck gesetzt wird und schließlich die unter Druck stehende Anordnung zur Hervorbringung der dielektrischen Wärmeverklebung einem elektrischen Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Schaumetofflage eine Dekorationsschicht gelegt und daran befestigt und unter die Schaumstofflage eine Grundschicht gelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht aus einem mit einer Polyvinylchlorid-Latesemulsion beschichteten Gewebe hergestellt worden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebebahn mit einer getrennten Unterlage aus'Vinylharzfolie versehen wird, die nach dem Aufbringen auf die Schaumstofflage dielektrisch erwärmt wird, um. sie mit der Schaumstofflage zu verbinden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet, da# die dem aufschäumbaren flüssigen ch untergemischten Unreinheiten aus Polyvinylchlorid bestehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem aufschäumbaren flüssigen Polyurethangemisch untergemischten Unreinheiten aus Kohlenstoff bestehen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem aufschäumbaren flüssigen Polyurethangemisch untergemischten Unreinheiten aus Graphit bestehen.
8. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Hochfrequenzfeld an ausgewählte Bereiche der Anordnung angelegt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische innere, dielektrisch modifizierte, die gleichmäßig darin dispergierten Unreinheiten anthaltende Schaumstofflage in voneinander getrennte Felder unterteilt wird, daß auf diese Felder äu#ere, die Vorder - und RUckseite bildende Hüllbahnen aufgebracht werden und daß an die Anordnung Wärme angelegt wird um die Bahnen an auf r.gelmäßige Abstände verteilten Stellen oder Streifen miteinander und mit den Felder zu verschwei#en.