DE2951347C2 - Verfahren zum Herstellen von durch Hochfrequenz verschweißbaren Platten oder Bahnen aus Schaumkunststoff - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von durch Hochfrequenz verschweißbaren Platten oder Bahnen aus SchaumkunststoffInfo
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Description
Hie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von durch Hochfrequenz verschweißbare Platten oder
Bahnen aus offenporigem Schaumkunststoff, vorzugsweise aus Polyurethanweichschaum nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Es besteht bereits seitlangem ein großes Bedürfnis nach durch Hochfrequenz verschweißbaren Platten und
Bahnen aus Kunststoffschäumen, insbesondere solchen aus Polyurethanschaum, welche insbesondere zu Polsterungszwecken
einsetzbar sind und dazu auch eine größere Dicke aufweisen sollen. Beispielsweise hat man
versucht, bereits bei der Schaumstoffherstellung modifizierte Polyole einzusetzen, um die Schaumstoffe direkt
schweißbar zu machen. Auch der Zusatz von durch Hochfrequenz verschweißbaren Kunststoffen wie PVC,
PA, Polyacetal und Polyacetaten bei der Schaumstoffherstellung hat nicht zu den gewünschten Ergebnissen
geführt. Das nachträgliche Tränken oder Besprühen der Schaumstoffe mit Kunststoffdispersionen beispielsweise
von PVC, PVAC und PA führt ebenfalls nicht zu den gewünschten Ergebnissen. Man hat auch versucht.
Schaumstoffe nachträglich mit faserförnvgen Kunststoffen zu benadeln, um sie dadurch durch Hochfrequenz
verschweißbar zu machen. Alle nach dem Stand der Technik bisher benutzten Produkte führen nicht zu
voll befriedigenden Ergebnissen Insbesondere war die Einsatzfähigkeit beim Hochfrequenzverschweißen auf
mehr oder weniger spezielle Bedingungen beschränkt. Typische Sonderlösungen sind in den deutschen Patentschriften
19 03 667.19 13 209 und 19 29 352 beschrieben.
Aus der DE-PS 21 16 092 ist bekannt, Polyurethanschaumstoffbahnen
dadurch hochfrequenzverschweißbar zu machen, daß man den Schaumstoff mechanisch
verformt und das Schwcißhilfsmittel spätestens im verformten Zustand des Schaumstoffes auf den Schaumstoff
aufbringt. Durch das dort beschriebene Verfahren gelingt es, durch hochfrequenzverschweißbare Kunststoffpulver
an der Oberfläche sowie den an die Oberfläche angrenzenden Poren des Schaumstoffes einzubringen.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist eine spezielle Vorrichtung notwendig, die mechanisch aufwendig
die gleichmäßige Verteilung des Pulvers an der Oberfläche des Schaumstoffes gewährleisten soll.
Aus der US-PS 31 71 820 sind retikulierte Schäume und Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. Es
ίο handelt sich um Schäume, bei denen die Zellwände
praktisch vollständig entfernt sind, so daß sie nur noch aus dem netzartigen Skelett bzw. Stegsystem bestehen.
Sie können aus Schaumstoffen durch mechanische, chemische oder thermische Behandlung gewonnen werden.
Die Anwendung retikulierter Schäume war bisher auf Sondergebiete, wie die Behandlung strömender Medien,
die Veränderung mechanischer, akustischer·.·,-«! elektrischer
Wellen und Sonderverpackungen, beschränkt Aus der US-PS 31 71 820geht zwar hervor.daß derartig
retikulierte Schäume prinzipiell auch für Polsterzwecke.. Matratzen, Kissen etc. verwendet werden können, jedoch
wurden sie hierfür bisher in der Praxis nie eingesetzt, da hierfür auch normale offenporige Schäume eingesetzt
werden können, die einfacher und preiswerter herzustellen sind.
Die DE-OS 20 22 208 beschreibt Schaumstoffe, insbesondere Polyurethanschaumstoffe mii verbesserter HF-Verschweißbarkeit
und einem Gehalt an thermoplastischen Harzen als Schweißhilfsmittel, welche als thermoplastisches
Schweißhilfsmittel Polyvinylalkohol und/ oder Polyvinylacetat, ggf. in Mischung mit anderen die
Verschweißbarkeit fördernden Thermoplasten enthalten. Diese Schweißhilfsmittel werden entweder von
vornherein dem zu schäumenden Gemisch zugefügt oder aber nachträglich aufgebracht. Beim nachträglichen
Auftragen werden sie entweder als Lösung oder als Dispersion aufgetragen oder einfach aufgestreut.
Die DE-OS 17 04781 beschreibt ein Verfahren zum
Schweißbarmachen von Schaumstoffen mit offenen ZeI-len
durch Behandlung mit einem Thermoplast in Pulverform, wobei man den pulverförmigen Thermoplast in
den Schaumstoff so eindringen läßt, daß er über eine Tiefe von mindestens 2 mm mit diesem imprägniert ist.
Hierzu ist es nötig, das Thermoplastpulver einer be-
•»5 stimmten feinkörnigen Siebfraktion entweder zu fluidisieren
oder elektrostatisch aufzubringen. Diese Methoden sind nicht nur technisch sehr aufwendig, sondern
obendrein ungeeignet, dickere Schaumstoffe verschweißbar zu machen.
Die DE-AS 17 69 819 beschreibt die Verwendung von
Polyvinylidenchlorid und/oder dessen Copolymeren mit Vinylderivaten mit bestimmten Siegeltemperaturen in
offenporigen, einschließlich weicheiastischen Polyätherpolyurethanschaumstoffen
zur Verbesserung der Ver-Schweißbarkeit. Auch diese Schweißhilfsmittel werden vorzugsweise in Form einer wäßrigen Dispersion auf
den offenporigen Schaumstorf aufgebracht, wonach anschließend das Lösungsmittel bzw. Dispergiermittel
verdunsten muß.
Die DE-OS 15 29 655 beschreibt poröse Gebilde, die
eine zusammenhängende Außenbeschichtung aus einem organischen Kunstharz und einem zentralen Kern
eines Materials, welcher selbsttragend ist, enthalten, wobei das organische Kunstharz vorzugsweise ein thermoplastisches
oder wärmeaushärtendes Harz ist und das ursprüngliche zentrale Stützgerüst vollständig überziehen
und verbessern soll. Als zentrales Kernmaterial wird u. a. auch retikulierter Kunststoffschaum (netz-
Vy
fei
fei
strukturierter Polyurethanschaum) verwendet
Ziel dieser Maßnahmen ist eine Verstärkung und Versteifung des StQtzgerüstes, das dadurch seine Elastizität
verliert, sofern das Stützgerüst zuvor klebrig gemacht wurde, geschah dies auch durch Eintauchen oder Besprühen mit einer Flüssigkeit Überschüssiges Pulver
wurde durch Drehen und Klopfen entfernt
Aus der US-PS 40 96 014 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kissen und Polstermaterial bekannt bei
welchem ein feinpulvriges schweißbares Material aufgewirbelt und in Form einer Pulverwolke durch offenporigen
Schaumstoff hindurchgeblasen wird Das so erhaltene Material muß unverzüglich anschließend geschweißt
werden, da andernfalls das Pulvermaterial wieder herausfallen würde und zu einem späteren Zeitpunkt
für das Verschweißen nicht mehr zur Verfugung stehen würde. In Spalte 7, Zeilen 26 bis 35, ist erwähnt,
daß das eingestäubte Material erwärmt werden kann, so daß es ausreichend am Schaumstoff hängen bleibt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Hochfrequenz verschweißbare Platten und Bahnen aus
Schaumkunststoff zu entwickeln, welche in beliebigen Stärken einsetzbar sind und leicht handhabbar praktisch
universell eingesetzt werden können. Insbesondere sollen solche Hochfrequenz verschweißbaren Schaumstoffe,
vorzugsweise aus Polyurethanweichschäumen entstehen, die für Polsterzwecke einsetzbar sind und bei
der Fertigung mit beliebigen anderen beim Polstern eingesetzten Materialien zuverlässig verschweißt werden
können.
Zur Lösung dicer Aufgabe sind in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchsoberbegriffs die Merkmale
des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
Um die Platten und Bahnen transport- und lagerfähig zu machen und die gleichmäßige Verteilung nachträglich
nicht wieder zu gefährden, ist es erforderlich, die Teilchen des verschweißbaren Kunststoffpulvers an den
Stegen des Schaumstoffes zu fixieren. Dies geschieht erfindungsgemäß mittels eines feinkörnigen Pulvers mit
schmelzklebenden Eigenschaften. Dieses feinkörnige Pulver kann entweder vor dem Einbringen des H F-verschweißbaren
Kunststoffpulver in den Schaumstoff eingebracht werden, oder aber in einem Arbeitsgang zusammen
mit dem Kunststoffpulver eingetragen werden, indem man das Kunststoffpulver vorher mit dem feinkörnigen
Pulver einstäubt. Diese gewissermaßen »panierten« Kunststoffpulver werden bereits durch einfaches
Erwärmen an den Stegen des retikulierten Schaumes fixiert, ohne dessen mechanische Eigenschaften und
dessen Aussehen zu verändern. Die so erhaltenen Platten und Bahnen können nun in beliebiger Weise mit
herkömmlichen Hochfrequenzschweißgeräten verschweißt werden, wobei in einem Arbeitsgang auch die
verschiedensten Materialien miteinander verschweißt werden können. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen
Produkte ist daß sie ohne Schwierigkeiten auch in den Stärken von über 5 mm hergestellt und
verarbeitet werden können. Es können Schaumstoffplatten und -bahnen in Stärken von 10 bis 20 mm verschweißbar
gemacht werden.
Als retikulierte Schaumstoffe kommen prinzipiell alle Schaumstoffe infrage, in der Praxis werden jedoch Polyurethanweichschäume,
insbesondere auf Basis von Polyestern und Polyäthern bevorzugt. Als durch Hochfrequenz
verschweißbare Kunststoffpulver werden Polyamide, PVC, PVDC, PVAC, Copolymerisate una Gemische
derselben eingesetzt. Die Korngrößen können 100
bis 500 μπι betragen, Korngrößen von 100 bis 300 μπι
werden bevorzugt Hierbei ist zu beachten, daß die Korngrößen unterhalb der Porengrößen der retikulierten
Schäume liegen müssen, da sonst ein Eindringen und Durchrieseln nicht mehr möglich ist Die retikulierten
Schäume weisen 5 bis 30 Zellen pro cm auf, wobei 14 bis
22 Zellen pro cm bevorzugt werden.
Das Raumgewicht dieser Schäume beträgt 15 bis 60, vorzugsweise 25 bis 45 g/l. Die durch Hochfrt luenz
verschweißbaren Kunststoffpulver liegen in dem fertigen Produkt in Mengen von 20 bis 200 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht des Schaumes vor. Vorzugsweise werden Mengen von 50 bis 150 Gew.-% eingesetzt Zur
Fixierung der durch Hochfrequenz verschweißbaren Kjnststoffpulver werden feinkörnige Pulver mit
schmelzklebenden Eigenschaften eingesetzt Diese Pulver bestehen aus PE, EVA, PA, PVC, PVDC und PVAC,
Copolymerisaten und Gemischen derselben. Die Teilchengröße sollte zwischen einem und 100, vorzugsweise
5 bis 60 μπι bestehen, wobei jedoch gegenüber der Korngröße der verschweiSbaren Kunststoffpulver ein
deutlicher Größenunterschied von etwa einer Zehnerpotens bestehen muß. Der Schmelzpunkt der feinkörnigen
Pulver mit schmelzklebenden Eigenschaften liegt zwischen 40 und 1200C, vorzugsweise zwischen 60 und
80° C. Diese Pulver werden in Mengen von 1 bis 30, vorzugsweise 5 bis lvGew.-°/o bezogen auf das Gewicht
der durch Hochfrequenz verschweißbaren Kunststoffpulver eingesetzt. Um eine ausreichende Fixierung
der durch Hochfrequenz verschweißbaren Kunststoffpulver an dem Steggerüst der retikuüerten Schäume zu
gewährleisten, kann man entweder von vorgewärmtem Schaum ausgehen oder aber jeweils nach dem Einbringen
der pulverförmigen Substanzen erwärmen. Die Erwärmung kann beispielsweise durch Infrarot, Heißluft,
Gase, Dampf, aber auch Hochfrequenz erzeugt werden, sofern auch das feinkörnige Pulver mit schmelzklebenden
Eigenschaften durch Hochfrequenz anregbar ist Eine bevorzugte Ausführungsform bestrbt darin, daß man
das durch Hochfrequenz verschweißbare Kunststoffpulver mit dem feinkörnigen Pulver mit schmelzklebenden
Eigenschaften einstäubt und in dieser gewissermaßen »panierten« Form gleichmäßig in den retikulierten
Schaum einbringt. Durch das Erwärmen wird das durch Hochfrequenz verschweißbare Kunststoffpulver nur
oberflächlich an den Stegen angesintert. Im Gegensatz zu Klebestoffen, Lösungsmitteln, Dispersionen etc. werden
jedoch keine den Schweißvorgang oder die Qualität des Endprodukts beeinflussenden Fremdstoffe in den
Schaumstoff eingebracht.
Die erfindungsgemäßen Schaumstoffplatten und Bahner können ohne Schwierigkeiten mit einer großen Anzahl
von anderen Materialien verarbeitet werden. Beispielsweise kann man ein- oder mehrlagig Flächen kaschieren
und sowohl Kunststoffolien als auch Textilien mit dem Schaumstoff bzw. ggf. weiteren Beilagen durch
Wunsch miteinander verschweißen. Die so erhaltenen Produkte können vorzugsweise zur Polsterung eingesetzt
werden, beispielsweise bei der Herstellung von Polstermöbeln, Kraftfahrzeugsitzen sowie der Kraftfahrzeuginnenausstattung.
Sie sind aber auch für die Herstellung von Matratzen und Auflagekissen geeignet und können beispielsweise zusammen mit Kunstleder
und Textilien zu hochwertigen Endprodukten verarbeitet werden.
Bei der Herstellung von kaschierten Produkten läßt sich die Herstellung dadurch vereinfachen und besonders
praktisch durchführen, daß man in den bereits ein-
ieitig kaschierten Schaumstoff beispielsweise unter eiiem
vibrierenden Streuaggregat durchzieht, dabei gleichmäßig mit feinkörnigem Pulver eingestäubtes
<.unststoffpulver aufstreut und hierbei nach Möglichceit
so dosiert, daß die aufgestreute Menge gerade zur \bdeckung der Schaumstoffstege ausreicht, jedoch sich
ceine oder nur geringfügige überschüssige Menge an ler kaschierten Unterseite ansammeln. Nach diesem
\uftrag mit dem »panierten« Pulver wird das Material jrwärmt, wobei das Kunststoffpulver an den Stegen ficiert
wird. Die Erwärmung kann in besonders einfacher Weise durch Infrarotlicht erfolgen. Anschließend kann
jcwünschtenfallls auch die zweite Oberfläche des Schaumstoffes mit einem Gewebe kaschiert werden.
Das so erhaltene Produkt ist ausgezeichnet geeignet zur Polsterung von Möbeln und Autositzen.
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Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen von durch Hochfrequenz verschweißbaren Platten oder Bahnen aus offenporigem
Schaumkunststoff, bei dem auf den Schaumkunststoff ein durch Hochfrequenz verschweißbares
Pulver aus PA, PVC, PVDC PVAC deren Copolymeriszten oder aus deren Gemischen
gleichmäßig aufgebracht und durch Wärmeeinwirkung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß ein retikulierter Schaumkunststoff verwendet wird, der 5 bis 30 Zellen/cm und ein Raumgewicht
von 15 bis 60 g/l aufweist, und zum Fixieren ein feinkörniges,
bei 40 bis 1200C schmelzendes Pulver aus
PE-EVA, PVC, PVDC PVAC, deren Copolymerisaten oder aus deren Gemischen, dessen Pulverkörnung
um eine Zehnerpotenz niedriger liegt als die des verschweißbaren Pulvers, vorgesehen wird, mit
dem die Stege des Sciiaumkunststofies vor dem Aufbringen
des verschweißbaren Pulvers eingestäubt werden, oder
mit dem das verschweißbare Pulver vor dem Aufbringen eingestäubt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der retikulierte Schaum vorgewärmt
wird.
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