DE1704333A1

DE1704333A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von durch Waerme verschweissten mehrschichtigen Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1704333A1
Application number: DE19671704333
Authority: DE
Inventors: Raffaelli Sen Milo L; Scholl Carl W
Original assignee: Scholl Manufacturing Co Inc
Current assignee: Scholl Manufacturing Co Inc
Priority date: 1967-01-04
Filing date: 1967-12-28
Publication date: 1971-05-13
Also published as: US3520755A; GB1210283A

Description

PATENTANWÄLTE

Dr. W. SCHALK· Dipl.-Ing. P. WlRTH · Dipl.-Ing. G. DANNENBERG Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · Dr. P. WEINHOLD

4.12.67

The Scholl Mfg. Co., Inc.

211-213 West Schiller Street

Chicago, 111. 60610/ USA.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung ^

von durch Wärme verschweißten mehrschichtigen Gegenständen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorriohtungen zur Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen, die beispielsweise als Einlegesohlen für Schuhwerk oder als Möbel- oder Wandverkleidungen oder als Hocker- und Stuhlsitze sowie Rückenbeläge oder auch für Innenverkleidungen von Kraftfahrzeugen und viele andere Zweoke verwendet werden * können, und zwar besteht der jeweils erhaltene Gegenstand aus einer biegsamen thermoplastischen Deckschicht, die elektronisch durch Wärme mit einer festeren Unterlage- oder Rückeneohieht derart verschweißt worden ist, daß die Oberseite der Unterlage- oder Rüokenschioht sowie deren Seitenfläche vollkommen abgedeckt sind, die Wärmeschweißnaht über die Seitenfläche oder Randkante der Unterlage verläuft und die Deckschicht mit der Seitenkante der Unterlage fest verbunden let.

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Die Herstellung des Gegenstandes erfolgt hierbei durch ein einmaliges Absenken der Form- oder Stanzvorrichtung, da durch diese eine Wärmeschweiß- und Reißnaht erhalten wird, welche ein leichtes Entfernen des Abfallmaterials ermöglicht. In den meisten Fällen wird hierbei zwischen der Deckschicht und der unterlage auch eine Zwischenschicht aus einem Polsterstoff mitbenutzt.

Für die Herstellung ähnlicher mehrschichtiger Gegenstände sind zwar schon Vorrichtungen und Verfahren benutzt worden, durch die mittels elektronischer Wärmeverschweißung ein thermoplastischer Deckstoff mit einer kräftigeren Unterlage verbunden wird. Unter Verwendung dieser vorbekannten Vorrichtungen und Verfahren wurde jedoch die Deckschicht nur mit der Oberseite der Unterlage durch Wärme verschweißt, und an der Wärmeschweiß- und Reißnaht hinterblieb dann nach dem Entfernen des Abfallmaterials rund um die Randkante der abgedeckten Fläche der Unterlage eine unansehnliche Schweißnaht, während die Seitenfläche der Unterlage völlig unabgedeckt blieb. In vielen Fällen war es daher erforderlich, die offene Seitenfläche oder Randkante der Unterlage anzufärben, um sie der Farbe der Deckschicht anzupassen, aber trotz der Bemühungen, die hierfür angewendet wurden, war es jedoch praktisch unmöglich, eine genaue Farbübereinstimmung zu erzielen. Trotz Anfärbung der Rand- oder Seitenfläche der Unterlage war diese, wie beispielsweise bei Verwendung des hergestellten Gegenstandes als Einlegesohle für Schuhwerk:, jedoch noch immer dem schädlichen Einfluß

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von Feuchtigkeit, wie natürlicher Feuchtigkeit oder Schweiß u.dgl., ausgesetzt, so daß der hergestellte Gegenstand sogar häufig nach verhältnismäßig kurzer Zeit durch Trennung der Schichten sowie Ansammlung von Schmutz u.dgl. unbrauchbar wird. Durch die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen läßt sich somit keine Verbindung der Deckschicht mit der Unterlage in einer Weise herstellen, durch welche die Unterlage bei Benutzung gegen Sicht abgedeckt und einschließlich ihrer Seitenfläche gegen die nachteiligen Einwirkungen von Feuchtigkeit und Staub geschützt wird.

Gemäß vorliegender Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, durch deren Verwendung ein mehrschichtiger Gegenstand hergestellt werden kann, bei welchem eine thermoplastische Deckschicht durch Wärme mit der Randkante der einen Fläche einer kräftigeren Unterlage und auch mit der Seitenfläche oder Seitenkante der Unterlage durch Wärme verschweißt wird, so daß die Unterlage mit Ausnahme ihrer unteren oder Rückseite, durch welche der mehrschichtige Gegenstand dann beispielsweise durch Verkleben mit der abzudeckenden Fläche verbunden wird, vollkommen abgedeckt und umgriffen wird. Duroh die vorliegende Erfindung wird somit das Problem gelöst, das nach den bisher bekannten Verfahren nicht gelöst werden konnte. Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung werden auch mehrschichtige Gegenstände erhalten, die ein sohöneres Aussehen besitzen als die nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Gegenstände und bei denen

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die Unterlage vollkommen abgedeckt und wirksam geschützt und das Anfärben der Rand- oder Seitenfläche der Unterlage, um deren Farbe mit der der Deckschicht in Übereinstimmung BU bringen, hinfällig wird. Ferner wird die Seitenfläche der Unterlage vorzugsweise mit einer Abschrägung versehen, und die zur Herstellung der Gegenstände benutzte obere Stanzform hat auf der Innenseite ebenfalls eine der Abschrägung der Unterlage entsprechende Abschrägung, damit beim Durchgang des elektrischen Stromes durch die Stanzform eine Wärmeverschweißung sowohl nach unten als auch nach der Seite erhalten und hierduroh die Deckschicht vollkommen mit der Seitenfläche der Unterlage verbunden wird, ohne das eine häßliche Schweißnaht erzeugt wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung veranschaulicht:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine vorgeformte Unterlage, die gleichzeitig euch die Form des hergestellten Gegenstandes zeigt;

Fig. 2 eine teilweise senkrechte Schnittansicht durch die Wärme-Schweißvorrichtung mit der in sie eingesetzten Rücken- und Deckschicht des herzustellenden Gegenstandes, und zwar in einer Stellung kurz vor der Wärmeversohweißung;

.Fig. 3 eine Schnittaneloht in vergrößertem Maßstabe des linken Teiles der Schweiß- und Stanzvorrichtung der Fig. 2 in der Wärme-Schweißstellung;

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Jig. 4 eine Sohnittansicht in stark vergrößertem Maßstabe durch, einen Teil des fertiggestellten Gegenstanden, und

Pig. 5 eine Draufsieht eines fertiggestellten Gegenstandes einer anderen Gestalt, der jedoch ebenfalls unter Verwendung des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung hergestellt worden ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in ihrer Form so aus- m geführt sein, daß unter ihrer Verwendung Gegenstände praktisch jeder gewünschten Größe und jeder gewünschten Kontur, die von der Verwendung des hergestellten mehrschichtigen Gegenstandes abhängig sind, hergestellt werden können. Das Herstellungsverfahren ist jedoch, ohne Rücksicht auf die Größe und Kontur des herzustellenden Gegenstandes das gleiche.

Beispielsweise werden die neue Vorrichtung und das neue Verfahren in Zusammenhang mit der Herstellung eines mehr- M sohlchtigen Gegenstandes in Form einer Halbsohle für den linsatz in Schuhwerk beschrieben. Der erhaltene Gegenstand hat die gleiche Kontur wie die Unterlage 1 der Fig. 1· Diese Unterlage oder Rückensohicht 1 kann aus irgendeinem geeigneten Stoff hergestellt werden, der von der Verwendung des jeweiligen Gegenstandes abhängig ist. Für die Herstellung von Einlegesohlen für Schuhwerk kann die Unterlage beispielsweise aus Leder od. dgl. bestehen; ein hierfür geeignetes Material ist auch Faserstoffpappe, die, um sie so elastisch

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zu machen, daß die Unterlage während ihrer Verwendung sich nicht wölbt, erhärtet, brioht oder ihre Form verliert, mit Latex oder einem anderen geeigneten Stoff imprägniert worden ist. Für die Herstellung von Wand- oder Möbelverkleidungen u.dgl. kann ale Unterlage gegebenenfalls'auch Holz benutzt werden.

Die Unterlage 1 wird zunäohst mit dem gewünschten Umriß vorgeformt oder ausgeschnitten und auch mit einer schräg von oben nach unten und auewärts verlaufenden Seitenfläche 2 versehen, die beispielsweise etwa 24° von der Vertikalen abweicht. Ferner wird die Randkante der Unterlage mit einem Aufstrich aus Vinylacetat oder irgendeinem anderen geeigneten Stoff versehen, der auf elektronische Wärmeversohweißung mit einem anderen thermoplastischen Stoff anspricht, und für welchen Zweok eine Vinylpaste sehr brauchbar ist. Der genannte Haftstreifen 3 verläuft von der Oberseite der Unterlage nach abwärts über die abgeschrägte Seitenfläche 2 und gegebenenfalls z.T. auch über den Rand der Rückseite der Unterlage, wobei der letztere Teil jedoch nicht unbedingt erforderlich ist, sondern nur vorgesehen wird, um zu erreichen, daß die genannte Abschrägung vollkommen abgedeckt wird. Dieser Streifen 3 kann durch Aufstreichen, Spritzen, Tauchen oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise aufgetragen werden und ist dann nach dem Trocknen nahezu unsichtbar. Der Streifen ist auch so dünn, daß er die richtige Befestigung der Unterlage auf der mit dem erhaltenen Gegenstand zu bedeckenden Fläche nicht atört, und er erfordert auch bei seinem Auftragen

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keine besondere Sorgfalt, da nur wesentlich ist, daß derartiges Material auf einem Eeil der Ober- odtr Außenseite der Unterlage vorhanden, aber die abgeschrägte Seitenfläche mit diesem völlig abgedeckt ist« Ein Überschuß an diesem Bindemittel ist in dem hergestellten Gegenstand ohne jede Bedeutung. Bei der Vorformling der Unterlage 1 wird diese auch mit zwei in Abstand zueinander angeordneten Üoehungen 4-4 versehen, so daß sie auf dem Stanztisoh richtig befestigt werden kann. Die einander gegenüberliegenden flächen der Unterlage sind vorzugsweise flach und parallel. (|

Die Wärme-Schweißvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem unteren Stanztisch 5, vorzugsweise in Form einer flachen elektrisch leitfähigen Platte. Auf dieser Platte sind zwei nach oben gerichtete Stifte 6 aus einem nicht-leitfähigen Material befestigt, deren Größe so bemessen ist, daß sie in die in der vorgeformten Unterlage vorgesehenen Loohungen 4-4 eingreifen. Obgleich nicht in allen Fällen erforderlich, so wird zweckmäßig doch auf der Oberseite des Stanztisehes 5 a auch eine Puffer-Folie oder Puffer-Platte 7 benutzt, um ^ede Möglichkeit zu verhindern, daß geschmolzenes verschweißtes Material auf der Oberfläche der Stanzunterlage anklebt. Die genannte Pufferplatte besteht aus einem dielektrischen Stoff, und ein geeignetes Material für diese Platte ist Polytetrafluoräthylen.

Die Vorrichtung enthält auch eine obere Stanz- oder Prägeform aus einem elektrisch leitfähigen Material, und diese Form

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besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 8, an der ein nach unten gerichtetes Rohrstück oder eine Schürze 9 befestigt ist, deren Außenkontur der gewünschten Kontur des herzustellenden Gegenstandes entspricht. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat die genannte Schürze somit eine solche Form, daß sie die Unterlage oder Rückensohicht 1 genau umfaßt. Auch ist die Schürze auf der Innenseite mit einer Abschrägung 10 versehen, die das Gegenstück der Abeahrägung 2 an der Unterlage 1 darstellt und die an ihrem unteren Ende in eine Sohneidkante 11 ausmündet.

Die beiden Formteile werden in eine Presse bekannter Ausführungsform eingesetzt, die mit Yorrichtungen versehen 1st, durch welche ein elektrischer Stromstoß sehr hoher Frequenz von der einen Form der anderen Form zwecks Bildung einer Schweißnaht zugeführt werden kann, und durch das normalerweise angewendete Absenken der oberen Form unter Druck in Richtung auf die untere Form wird dann durch die Schneidkante 11 eine Wärmesohweiß- und Reißnaht erhalten, so daß das Abfallmaterial leicht von dem hergestellten Gegenstand entfernt werden kann

Nach dem veranschaulichten Beispiel enthält der hergestellte Gegenstand eine Deckschicht 12 aus einer verhältnismäßig dünnen Folie aus einem thermoplastischen Stoff, der auf elektronische Wärmeverechweißung mit einem anderen verträglichen Stoff anspricht. Für diesen Zweck ist eine Vinylfolie sehr brauchbar, und für die Herstellung einer Einlegesohle

für Schuhwerk wird wegen ihres echönen körnigen Aussehens, ihrer großen Haltbarkeit und der Tatsache, daß sie dem Fuß des Benutzers ein angenehmes Gefühl verleiht, vorzugsweise eine gestreckte Vinylfolie benutzt. In vielen fällen wird zwischen der Deckschicht und der Unterlage zweckmäßig auch eine diokere Schicht 13 aus einem Poleterstoff "benutzt. Diese Schicht 13 braucht nioht unbedingt aus einem durch Warme versohweißbaren Material zu bestehen, aber thermoplastische Schaumstoffe, die durch Wärme versohweiöbar sind, Jj ergeben ein ausgezeichnetes Polstermaterial. Derartige Schaumstoffe sind beispielsweise Vinylschaumstoffe, Urethansohaumstoffe oder auch ein Schaumstoff aus einem Urethan-Skelett, das mit Vinylverbindungen imprägniert worden ist, und auch andere Stoffe. Die Deckschicht 12 und die Polster- " schicht 13 können auch in Form eines Laminats benutzt werden, in welchem die Deckschicht und die Polstersohioht fläohenmäßig miteinander verbunden sind, oder es können auch einzelne nioht miteinander verbundene Schichten benutzt werden, bis die Wärmeflchweißnaht hergestellt worden ist. *

Jede Arbeitsweise hat, je nach den Umständen, ihre "Vorteile. So läßt sich beispielsweise das Laminat leichter verarbeiten, und insbesondere, wenn ein großer Auftrag für gleiche Gegenstände der gleichen Farbe vorliegt. Liegen besondere Aufträge vor, nach denen die Gegenstände verschiedene Farben aufweisen »ollen, so wird es zweckmäßig sein, getrennte Schichten zu verwenden, so daß dann zwar der Schaumstoff

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in der gleichen Farbe benutzt werden kann, aber die verschiedenen gewünschten Farbtönungen nur durch die besonderen Deckschichten erzeugt werden. Auf dieee Weise wird dann aber Lagerraum eingespart und die Betriebskosten werden verringert. In jedem Falle werden jedoch für die Herstellung der Gegenstände sowohl für die Deckschicht als auch die Schaumstoff schicht vorzugsweise Bahnen unbestimmter Größe benutzt, aus denen dann eine große Anzahl von Gegenständen hergestellt werden kann.

Zur Herstellung des mehrschichtigen Gegenstandes wird die zu verarbeitende Unterlage in der gewünschten Form auf die auf dem Auflagetisch 5 ausgebreitete Pufferplatte 7 (falls eine solche verwendet wird) aufgelegt und auf die Stifte 6 des Auflagetisches aufgesetzt, so daß die Unterlage mit Bezug auf die obere Stanzform genau ausgerichtet wird. Auf die Unterlage 1 werden dann übereinander die Schaumstoffschicht 13 und die Deckschicht 12 aufgelegt, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist. Hierauf wird die obere Stanzform unter Druck gesenkt, bis die an der Sohürze 9 der oberen Stanzform vorhandene Schneidkante 11 auf die Pufferplatte 7 auf dem Stanztisch 5 auftrifft. Die Abwärtsbewegung der oberen Stanzform kann in Pressen bekannter Art leicht so durchgeführt werden, daß die genannte Stanzform in ihrer Abwärtsbewegung in der gewünschten Stellung aufgehalten wird. Durch das Absenken der oberen Stanzform werden die Schnmstoffschicht und die Deckschicht über die Seitenkante und

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die Seitenfläche der Unterlage umgebogen und die Schaumstoffschicht, bedingt durch das innige Zusammenspiel zwischen der Schürze der oberen Stanzform und der Unterlage, allmählich nach der Unterseite der Unterlage hin verdichtet und zusammengedrückt. Sobald die obere Stanzform die in Eig. 3 veranschaulichte Stellung erreicht, wird ein Stromstoß sehr hoher Frequenz durch die Schürze der oberen Stanzform hindurchgeschickt, und dieser Strom läuft dann in die untere Stanzform 5» wobei ein Teil der Schaumstoffschicht, falls diese aus einem durch Wärme verBChweißbaren Material besteht, sowohl mit der Deckschicht als auch mit dem auf dem Randstreifen der Unterlage vorgesehenen Aufstrich 3 aus dem durch Wärme verschweißbaren Material verschmolzen wird, und wobei der Teil des Schaumstoffes, durch welchen die Wärmesohweißnaht bewirkt wird, in der Dicke nach der Unterseite der Unterlage hin allmählich verringert wird. Durch den elektrischen Stromstoß, der nur eine sehr kurze Zelt erforderlich ist, verschmelzen die Deckschicht, möglicherweise auch die Schaumstoffsohicht und der Aufstrich 3 auf der Unterlage zu einer Wärmeschweißnaht, die z.T. auch auf der Oberseite der

Unterlage auftreten kann, wie es in Pig. 4 durch das Bezugsweiter;

zeichen 14 angedeutet 1st, und diiPuoer die ganze Seitenfläche der Unterlage verläuft, wie es bei 15 angedeutet ist. Wenn der Wärmeßohweißßaum hergestellt worden ist, so umfaßt die Deckschicht vollkommen die Unterseite der Unterlage, wie es in Fig. 4 durch das Bezugszeichen 16 angegeben ist, und sie kann beim Funkt 16 auch eine Kleinigkeit verdiokt sein.

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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird aber auch, wie es bei 17 angedeutet ist, eine leichte Krümmung oder Abrundung der Deckschicht 12 von der oberen Seite dee durch Wärme-Versehweißung hergestellten Gegenstandes nach der Rückseite der Unterlage erhalten, so daß nirgends eine häßliche Wärmeschweißnaht sichtbar wird, und die Unterlage iet durch die Deckschicht vollkommen abgedeckt, so daß das bisher erforderlich gewesene Anfärben der Seitenfläche der Unterlage, um diese der Farbe der Deckschicht anzugleichen, hinfällig wird. Der erhaltene Gegenstand hat auch ein sehr gefälliges Aussehen, ist haltbarer, und die Unterlage wird wirksam geschützt.

In Fig. 5 ist ein mehrschichtiger Gegenstand 18 veranschaulicht, der nach der beschriebenen Arbeitsweise hergestellt worden ist, aber in diesem Falle hat der Gegenstand die Form eines Stuhl- oder Hockersitzes, um zu veranschaulichen, daß die vorliegende Erfindung vielseitig anwendbar ist.

Dieser Stuhl- oder Hookersitz, bei welchem die Deckschicht und möglicherweise auch die Polsterschicht um die Seitenfläche der Unterlage herum verschweißt worden sind, hat, bedingt durch die seitliche Abrundung 17 ein sehr gefälliges Aussehen.

Bei der Herstellung der Wärmeschweißnähte bzw. Wärmeschweißfläche ist die Temperatur, die in den betreffenden Teilen erzeugt wird, nicht nur in vertikaler Richtung, sondern auch etwas in horizontaler Richtung wirksam, und die Leichtigkeit, mit der die Verschweißung über die ganze Seitenfläche der

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Unterlag« erBeugt werden kann, wird duroh die Absobräguag Z an der Unterlage und die entsprechende Itiohrägung 10 der Schürze der oberen Stanaform erhöht. _;

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Wärmevers chweißung eines thermoplastischen Deckstoffes mit einer vorgeschnittenen- oder vorgeformten festeren Unterlage, bestehend u.a. aus einem unteren flaohen Stanztisch, auf welchen die zu verarbeitende Unterlage aufgelegt wird, gekenrieeichnet durch eine obere Stanzform (δ), an der eine Schürze (9) mit einer auf der Innenseite abgeschrägten Seitenfläche (10) angeordnet 1st, duroh welche der Deokstoff (12,13) um die Seitenfläche (2) der Unterlage (1) umgefaltet und mit dieser über ihre gesamte Höhe verschweißt wird.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Unterlage (1) mit abgeschrägter Seitenfläche (2) die genannte Abschrägung (10) der oberen Stanzform (8,9) der Abschrägung der Seitenfläche der Unterlage entspricht.
3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abeohrägung (2) der Unterlage und die Absohrägung (10) der Innenseite der oberen Stanzform (8,9) um je etwa 24° von der Senkrechten abweichen.
4) Vorrichtung nach Anepruoh 1-3, daduroh gekennzeichnet, daß auf der unteren Btanafora (5) nach oben gerichtete

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dielektrische Stifte (6) angeordnet sind, auf die die mit entsprechenden Öffnungen (4) versehene Unterlage (1) für ihre richtige Anordnung aufgesetzt wird.
5) Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Gegenstandes, bestehend aus einer Unterlage oder Rückensohicht und einer thermoplastischen, zweckmäßig mit einer Polsterschicht unterlegten Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche der Unterlage und gegebenenfalls auch deren Randkante _ mit einem thermoplastischen Stoff, der mit dem Stoff der Deckschicht verträglich ist, überzogen und die genannte Deckschicht elektronisch mit der genannten beschichteten Seitenfläche verschweißt wird.
6) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage eine solche benutzt wird, deren Seitenfläche mit einer von oben nach unten und nach auswärts verlaufenden AbBohrägung versehen ist.

Der Patentanwalt

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