DE1704980A1 - Waermeverformbarer Verbundkoerper - Google Patents

Description

Wärmeverformbar er Verbundkörper

Die Erfindung betrifft einen wärmeverformbaren Verbundkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bisher schuf man gewisses Schaustellungs- und Verpackungsmaterial, beispielsweise formangepasste Behältereinlagen für ,TTüllf eder-Bleistiftsätze aus Papier oder blattförmigern Kunststoff durch Wärmeverformung, wobei bei letzterem oftmals Unterdruck angewendet werden mußte. '

;Um dem Ausfütberungsmaterial mehr Eleganz im Aussehen und Griff zu verleihen und den Anforderungen spezieller Anwendimgsarben, z,B, bei der Innenausstattung von Musik— instrumentenkoffern,- zu genügen, hab man häufig die mit dem Verpackungsgub in Berührung kommende tfutterseite be~ flockb oder mit einer zusätzlichen Weichmaterialschicht, z*B, Filz, bedeckt, Bei bereits ausgeformten Einlagen macht ein solches Überziehen ersichtlicherweise Schwierrickeiten und hat den Hersteller bisher tatsächlich vor zahlreiche l'roblema gestellb.

Bei einer £ijlchon fertigen Ausfütberung kommt es besonders auf Glöic.hCörniigkö'i't von Aussehen und Kissenwirkimg an* (τierLchi'BcmiKOS Aussehen laßb sich schwer erreichen, weil holm i-ii.-'i'luokon -lev bnreits verformt-jci Oberfläohö die B'afjGrfloi-k-oii οifeiaiii unobvn und unregelmäßig anhafban, Die iVriUtöfün fiyt.hoden. Lü/teu -i'örna't'hiii an dem !fachteil, daß aie Yiiiv .iii'zeüunisB'-s min- luigeixücender Kissenwirkung iia~ fertön,- weil einersei.bs die Faserlängen des Baflockungs— mater.iuls nicht «rpß'iienuf; gemacht werden und andererseits

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die Fasern selbst nicht ausreichende- Weichheit, und Polsterwirkung liefern konnten.

Diese Schwierigkeiten traten besonders in den Fällen hervor, wo es sich um die Ausfütberung von Tragbehältern für Musikinstrumente handelt, da hier Polster- und !Schutzwirkung, sov/ie gleichförmi£es Aussehen ganz besonders wichtig sind.

gewöhnlich führt man die Oberflächenbeflockung in der Weise aus, indem man Fasermaterial beliebig bevorzugter Art und Länge in ungeregelter Verteilung auf einer zuvor.auf die Unterlage aufgebrachten Bindemitbelschicht ablagert. Die Dichte der so entstehenden Deckschicht hängt dabei überwiegend von der Beladung mit dem Fasermaterial ab, manchmal kann aber auch durch Faserorientierung senkrecht zur Unterlage, wie sie in bekannter Weise durch ein elektrisches oder elektrostatisches Feld oder mechanisches Rütteln erzielt wird, eine höhere Schichtdicke erreicht v/erden, da hierbei die Einzelfasern nur an einem "Ende angehaftet werden.

Unter diesen üblichen Umsbänden muß aber die Bindemit— telschicht vergleichsweise dick sein, damit ausreichender Faserkontakt erzielb wird, wodurch eine undurchlässige Membran geschaffen wird, die nicht nur die Uriter™ lagenelemente verbindet, sondern auch messbar liaclvie— bigkeit und natürliches D'ormanpasEun^sverniögen der Unterlage herabsetzt, ti an hat zin-.r bereits versucht, die:;.. Mängel durch Modifizierung der bestehenden oder -,Schaffung; neuartiger T'inlemibtel au beseitigen, erreichte aber in den meisten Ballon nicht dieses Ziel,

Die Erfindung schafft nuuraehr einen wärmeverformbaren

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Verbundkörper, dessen Eigenschaft darin besteht, daß er aus einer Unterlage bestellt, die auf mindestens einer Seite eine mit ihr verbundene Deckschicht aus biegsamem und streckbarem Polyurethanschaumstoff trägt und selbst aus einem thermoplastischen Material besteht, das materiell und zeitlich gemeinsam mit dem Schaumstoff durch Hitze- und Druckeinwirkung in vorbestimmte !Form gebracht werden kann und diese nach Aufhebung dieser Einwirkung beizubehalten vermag*

Die Erfindung liefert somit einen wärmeverformbaren Verbundkörper, der eine tiefenmäßig verstärkte Kis— senwirkung und gleichzeitig eine elegant aussehende und gleichförmig ausgebildete Oberfläche darbietet. Dieses Material zeichnet sich dabei dadurch einzigartig aus, daß es in praktisch kontinuierlicher Massenproduktion in Plattenform hergestellt und anschliessend nach bekannten Wärmeverformungsverfahren in die gewünschte i'orm oder Gestalt gebracht werden kann. Man kann es also beispielsweise sehr zufriedenstellend unter Wärmeeinwirkung entweder mit Vakuum allein oder nach bekannten Verfahren durch gleichzeitige Druck undVakuumanwendung verformen. Dabei behält das Material infolge seiner einzigartigen Verbundstruktur nach Ausformung und Wärmeentzug die gewünschte Form bei und liefert infolgedessen einen Gegenstand von gleichförmiger äußerer Erscheinung und stark verbesserten Polst ereigenschaften„

Der zur Erfindungskennzeichnung benutzte Ausdruck "wärmeverformbar" umfaßt dabei alle Verfahren, bei denen ein thermoplastisches Material bis zur Plastifizierung erhitzt und dann einer - normalerweise durch Luftdruckunterschied hervorgerufenen - Kraft unterwor—

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fen wird, sodaß es sich dem Profil einer Starrform anpaßt.

Die Erfindung wird nachstehend und an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:.

Pig. 1 einen maßstäblich vergrößerten Teilquerschnitt durch den erfindungsgemäßen, wärmeverformbaren Verbundkörper,

Fig. 2 einen ähnlichen Querschnitt durch eine abgewandelteAusführungsform eines solchen,

Fig. 3 einen noch stärker vergrößerten Teilauschnitt aus dem Körper gemäß Fig. 2, um die Flocken— befestigung zu zeigen,

Fig. 4 und 5 stark vergrößerte Darstellungen eines Zel— lenelementes einer nicht netzstrukturierten bzw. netzstrukturierten Schaumstoffschicht,

Fig.= 6 eine schaubildliche Darstellung eines typischen Gegenstandes mit den Erfindungsmerkmalen gemäß Fig. 2 und

Fig. 7 einen maßstäblich vergrößerten Querschnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6.

In Fig. 1 besteht der allgemein mit 10 bezeichnete Verbundkörper aus der Unterlage 11 mit daran befestiger Schicht 12 aus zellförmigem Material, nämlich netzstrukturiertem Polyurethanschaurastoff. Die Unterlage 11 besteht aus wärmeverformbarem Material thermoplastischer Natur, das durch Hitze- und Druckeinwirkung in die ge—

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wünschte Form gebracht werden kann unddiese nach Auf—

hebung dieser Einwirkung beizubehalten vermag.

Das in Fig. 1 dargestellte Material 1 kann nach bekannten Fabrikationsprinzipienj also z.B. mittels Vakuum, zu vorgegebener Gestalt, wie profilierten Stütz— gliedern, Behältern oder dergleichen, wärmeverformt werden«, Dia Zellmaterialschicht 12 schafft dabei eine federnde Bolsterlage, die zusammen mit der Unterlage- IL in die gewünschte Form gebracht wird und im allgemeinen mit dem zu schützenden oder aufzubewahrenden Gegenstand, in Berührung kommt.

Fig. 2: zeigt eina abgewandelte., allgemein mit 13 bezeichnete Ausführungsform des YerbundkÖrpers IQ gemäß Fig. 1., der unterschiedlich au ihm außer der Unterlage IU-ähnlich Unterlage 11 und Zellmaterialschicht 15 ähnlich Schicht 12 noch eine oben auf die Schicht 15 mittels biegsamen Bindemittels angeklebta Faserflockenschicht aufweist. Wie insbesondere Fig. J deutlich zeigt, sind die Einzelfasern 1? dabei im allgemeinen senkrecht zur Oberfläche einer Eolyurethanschaumstoffschicht 18 ange-ordnet und mittels verstreuten Bindemittelmengen 19 angeheftet. Die verbesserte Art der Flockenbefestigung ausseht sich dabei als wichtiges Merkmal dadurch, daß die Fasern 17 am Schaumstoff 18 in verschiedener Höhe und zum Teil mehrpunktig verankert sind. Man kann also zum Teil bestimmen, bis zu welcher Tiefe die Fasern 1? irr der Zellschicht 15 befestigt sein sollen, indem man Boren -*- oder Zellengröße einregelt und dabei natürlich die Eimzelfasernlängen und dia Art der Bindemittelanbringuiiig berücksichtigt.

Die Formgebung des Verbundkörpers kann nach üblicher

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Fabrikationsverformung, beispielsweise durch Vakuumtiefziehung, erfolgen. Man unterwirft die Schicht 14 der Hitze- und Druckeinwirkung und zieht sie in die gewünschte !Form, wobei sich die Schichten 15 und 16 entsprechend mitverformen. Der fertige, wärmeverformte Gegenstand besteht dann aus einem stabilen Grundkörper 14 mit einer Oberseite, die sich nachgiebig anfühlt und infolge der Beflockung plüschartig aussieht, und zeigt hervorragende Kissenwirkung.

Wie die Schaumstoffschicht 12 gemäß Fig. 1 oder 15 gemäß Fig. 2 beschaffen ist, erkennt man am besten aus den Figuren 4 und 5» die in starker Vergrößerung ein Zellelement üblicher Polyurethanschaumstoffe zei— gen.- Jede Zelle besteht aus einem dreidimensionalen Netzwerk untereinander verbundener Rippen 20 als den Verbindungselementen zwischen ihren Flächen oder Wänden, Bei den meisten sogenannten "offenzelligen" Polyurethanen ähnlich Fig. 4 sind diese Flächen mit"einem dünnen, membranartigen Materialhäutchen besetzt, das bei einer gewissen Anzahl von Flächen, wie bei 21 angedeutet, völlig geschlossen und bei anderen Flächen,, wie bei 22 angedeutet, beim Aufschäumvorgang aufgebrochen ist.

Bekanntlich, entsteht ein Polyurethanharz oder -polymer durch Umsetzung zwischen einem Diisocyanat und einem Polyol und wird je nach dessen Natur als Polyäther- oder Polyester-Polyureiian eingeordnet. Außerdem gibt es noch andere, je nach der Polymerkoraponente benannte Typen, Einen Eolyurethanschaumstoff/ andererseits stellt man bekanntlich in der Weise her, daß man bei der Verfestigung des zunächstflüssigen Schäumstoffansätzas durch Vernetzen oder sonstige Molekulargewichtserhöhung in dem

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Reaktionsgemisch, ein Gas, und zwar entweder durch Isocyanat-Wasserreaktion Kohlensäure oder durch die Reaktionswärme Dampf eines flüchtigen Ansatzbestandteils, erzeugt. Diese Gas- oder Dampfentwicklung schafft etwa kugelförmige Gasblasen, die bei ihrer Ausdehnung Zeil— gebilde "von mehr oder weniger ausgeprägter geometrischer Ausgestaltung schaffen. Die günstigste Kugelpackung ist die, bei der jede Einzelkugel von zwölf weiteren umgeben ist, und tatsächlich hat man bei offenzelligen Schaumstoffen niedriger Dichte, die durch Blasenausdeh- φ nung bis zu gegenseitiger Berührung gewonnen werden, festgestellt, daß ihre Zellen im allgemeinen Zwölfflächner mit fünfeckigen Flächenseiten darstellen. Neben dieser allgemeinen Grundform findet man bei manchen Schaumstoff Sorten auch noch Zellen andersartiger geometrischer Ausgestaltung. An den Flächenstoßkanten befinden sich stärkere Materialrippen, während die Flächen, wie bereits gesagt, mit dünnen, zum Teil aufgerissenen Membranen besetzt sind.

Um den in Fig. 2 als Zwischenschicht 15 benutzten, netzstruktürierten Eolyurethanschaumstoff herzustellen, gibt : * es zwar verschiedene Verfahren. Vorzugsweise arbeitet ™

man aber in der in der amerikanischen Patentschrift 3 171 820 beschriebenen Weise, bei der praktisch alle gemäß Fig. 4 vorhandene Wandmembran-Material 21 entfernt und das in Fig. 5 dargestellte System aus einer. Vielzahl von skelettartig begrenzten, käfigartigen Hohlräumen zurückgelassen wird, das praktisch nur aus HiP-pen 20 besteht..

Für viele Anwendungszwecke benutzt man für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbiindgebilde vorzugsweise die vorerwähnten offenzelligen Polyurethanschaum-

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stoffe, weil sie elastischer und stärker druckbelastbar sind. Wahrscheinlich beruht dies hauptsächlich darauf, daß die nicht aufgebrochenen Zellflächen, -wände oder -membranen strukturverfestigend wirken und den Schaumstoff auch bei höherer Belastung strukturell stützen, was bei Membranbeseitigung z.B. mittels Netzstrukturierung nicht der Fall wäre.

In den Fällen jedoch, bei denen es weniger auf Druck— belastbarkeit als auf Weichheit, Biegsamkeit und Ela— stizität des Gebildes nebst gleichförmigem Aussehen ankommt, benutzt man lieber ein netzstrukturiertes Polymergebilde gemäß Fig. 5» bei dem praktisch alle Zellwände eines üblichen offenzelligen Schaumstoffs durch eine Nachbehandlung entfernt und nur das Rippennetzwerk 20 übriggelassen wurde. Nachträglich gibt eine solche netzstrukturierte Schaumstoffschicht unter Druck— belastung stärker nach. Näheres über Art und Herstellung der Netzstruktur gemäß Fig. 5 ist aus der bereits erwähnten amerikanischen Patentschrift 5 171 820 zu entnehmen.

Beide Schichten 12 und 15 können aus beliebigem, biegsamem und rückstellendem Zellmaterial geringer Dichte bestehen, das bei der jeweils benutzten Wärmeverformungsweise unbeschädigt bleibt_o Es kommt also darauf an, daß es derart streckbar und nachgiebig ist, daß es zusammen mit der Unterlage 11 bzw. 14 zu übereinstimmender Form gezogen werden kann. Wenn es also nicht, wie bevorzugt, biegsamer, sondern starrer Natur ist, muß es sich ohne Strukturzerstörung warmverformen lassen. Polyurethanschaumstoff offenzelliger als auch netζstruktur!erer Art in Blattform hat sich als für diesen Zweck ganz hervorragend erwiesen. Die Schaumlage kann beliebig

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stark, muß jedoch so dünn sein, daß man ß±e mit Hilfe des jeweils bentzten Ziehverfahrens in die richtige Form bringen kann. Eolyurethanschaumplatten von etwa 1,6 bis 9»5 mm Stärke und 24 bis 48 Poren je laufendem Zentimeter ließen sich erfolgreich verwenden.

Auch die Beflockung kann nach Größe, Gewicht, Färbung und Zusammensetzung beliebig variieren und je nach gewünschtem Polsterungsvermögen und Produktaussehen in ^ Mengen von etwa 1? bis etwa 340 g je Quadratmeter auf- ™ gebracht werden. Als Beflockungsmaterial eignen sich erfahrungsgemäß etwa 0,5 bis 10 mm lange, stranggepreßte, oder gesponnene Fäden aus Polyamid-, Acetatoder Acrylharz, aber auch Rayonfasern sind ebensogut verwendbar.

Neben sonstigen Bindemitteln verwendet man vorzugsweise solche von elastischer Natur, z.B. solche aus Kautschuklatex-oder synthetischen oder harzartigen Elastomeren, die man zunächst in gelöster oder emulgierter Form entsprechend dick durch Sprühung aufträgt oder streifenweise, aufdruckt und anschließend aus- A

trocknet und aushärtet. Derartige natürliche und synthetische Elastomere sind Handelsware und einzeln oder im Gemisch verwendbar. Zu ihnen gehören beispielsweise Butadien-Acrylnitrilcopqlymere sowie die Polyvinyl—, Polyphenolformaldehyd-, Aminoplast- und Polyurethan-Harze mit KlebCharakter. Man kann auch die Klebfähig— keit durch Quellungs- oder Lösungsmittel verschiedener : Art hervorrufen, die man späterhin durch Verdampfen ; wieder entfernt. * -

Da bei den vorerwähnten Schaumstoffen bekanntlich die Oberfläche nicht glatt sondern mit einer Reihe von

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Hohlräumen besetzt ist und von deren Begrenzungsgliedem oder Rippen gebildet wird, tritt der Klebstoff beim Aufsprühen der angewandten Menge entsprechend mehr oder weniger tief in den Schaumstoffkörper ein. Infolgedessen kann man auch beim anschließenden Beflockungsvorgang die Einzelfasern geregelt tief in den Schaumstoff hineinzwingen und ihre Haftung an ihm durch mehrfache Verankerung faserlänge verbessern. Außerdem schafft auch die Biegsamkeit der Schäumstofflage einen Polstereffekt, der viel von den Kräften aufnimmt, die die Haftbindung der Beflockungsfasern zu zerstören suchen.

Die Vereinigung von Unterlage 11 bzw. 14- und Zellschicht 12 bzw. 15 kann durch thermisches Anschweissen zumindest des einen Materials an das andere oder auch dadurch erfolgen, daß man dem einen Material mittels geeignetem Quellungs— oder Lösungsmittel oberflächlich" Klebeigen— schaft ;gibt und danach das Lösungsmittel verdampft.

In Fig. 6 ist schaubildlich ein Handelsgegenstand in Form eines profilierten Einsatzes für ein Füllhalter— Bleistift-Etui dargestellt, der durch Wärme- und Druckbehandlung eines erfindungsgemäßen Verbundkörpers entstanden ist· Aus Pig. 7 erkennt man des Näheren, wie dieser Gegenstand konstruiert ist und sowohl als Polster als auch als Hohllager dient. In ähnlicher Weise kann man Einlagen für Musikinstrumentekoffer schaffen, in denen die Instrumente gegen Stoß und Abrieb geschützt sind.

Ersichtlicherweise schafft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen

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Gegenstände und Materialien, die besser als. solche sind, welche nach bekannten Verfahren durch direkten Auftrag von Polstermaterial auf eine vorgeformte Unterlage hergestellt werden. Diese bekannten Verfahren müssen, wie erwähnt, im wesentlichen von Hand ausgeführt werden und sind daher langsam, ungenau sowie teuer. Die Erfindung schafft somit ein neues und verbessertes Mittel zur Herstellung eines nachgiebigen Btützmittels und liefert ein Produktionsverfahren für verbesserte.Materialien dieser Verwendungsartv

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   1». Verfahren zur Herstellung eines tiefkonturierten Stützglie^ds von vorgegebener Profilgestalt aus einem Lagen- bzw. Bahnmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermoplastische Bahn mindestens einseitig mit einer Lage aus biegsamem Polyurethan-Schaumstoff vereinigt und auf die freie Schaumstoff-Oberfläche ein Klebmittel aufgetragen wird, danach auf das Klebmittel praktisch senkrecht ein Pasergeflocke in der V/eise aufgebracht wird, daß sich dessen Fasern in v/ahlloser Verteilung mit der Schaum— stoffschicht verbinden, und schließlich diebeflokte Verbundbahn mit von der verwendeten Form abgewandter beflockter Oberfläche in tiefgezogene Konfiguration geformt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß ein netzstrukturierter Polyurethan-Schaumstoff verwendet wird, der an seiner Oberfläche käfigartige Hohlräume aufweist und daß die Fasern des Flockenmaterials in vorbestimmter Tiefenerstreckung in diesen Hohlräumen befestigt werden, damit zumindest einige Fasern an mehr als einem Punkt am netzstrukturierten Schaumstoff befestigt sind und bessere Faserbefestigung und tieferen Polstereffekt gewährleisten.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die entstandene Verbundbahn. unter Wärme- und Druckeinwirkung einem industriellen Wärmeziehverfahren unterworfen wird, um sie in tiefgezogene Konfiguration zu bringen.

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4. 4. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter wärmeverformbarer, unter Wärme- und Druckeinwirkung in tiefgezogene Konfiguration verformbarer Verbundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Außenschicht aus einer Bahn -ausgehärteten bzw. vernetzten thermoplastischen Materials, einer Zwischenschicht aus einem mit der einen Seite der thermoplastischen Bahn verbundenen nachgiebigen Polyurethan Schaümstoff und einer aus einem Fasergeflocke gebildeten Schicht besteht, dessen Hocken durch Verkleben in im wesentlichen senkrechter Lage an den freiliegenden Flächen der Polyurethan-Schaumstoffschicht befestigt sind.
5. 5· Verbundkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Zwischenschicht netzstruk— turiert ist und an ihrer Oberfläche käfigartige Hohlräume aufweist.
6. 6. Verbundkörper nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken des Fasergeflockes in im wesentlichen senkrechter Lage in den Hohlräumen der freiliegenden Flächen des netzstrukturierten Polyurethan— Schaumstoffs befestigt sind.
7. 7. Tieficonturiertes Stützglied aus einer, einstückigen Bahn eines wärmeverformbaren Verbundkörpers nach einen} der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß es nach Aufhebung der Wärme- und Druckeinwirkung seine. Form beibehält*

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