DE3146105C2

DE3146105C2 - Vorrichtung zum Herstellen eines Polstermaterials

Info

Publication number: DE3146105C2
Application number: DE3146105A
Authority: DE
Inventors: Tadafumi Abe; Youichirou Haraguchi; Koji Hayashi; Shigeki Tokyo Kon
Original assignee: TACHIKAWA SPRING CO Ltd AKISHIMA TOKYO JP
Current assignee: TACHIKAWA SPRING CO Ltd AKISHIMA TOKYO JP
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1981-11-20
Publication date: 1984-02-23
Also published as: FR2494627B1; AU7758481A; GB2087794A; FR2494627A1; DE3146105A1; AU532381B2; GB2087794B; IT8125290A0; IT1139850B

Abstract

In einem Verfahren zum Herstellen von Polstermaterial werden unter Wärmezufuhr eine erste Schicht (1) und eine angrenzende zweite Schicht (2) an notwendigen Stellen der letzteren unter Verwendung einer Schweißvorrichtung (5), die zahlreiche, druckzuführende Vorsprünge (5a) besitzt, verschweißt. Das Material der zweiten Schicht (2) wird deformiert und geschmolzen und fließt bei Temperaturen, die höher als die entsprechenden Temperaturen der ersten Schicht sind. Bei dem Verfahren werden die durch das Schweißelement (5) nicht berührten Oberflächenbereiche der ersten Schicht (1), die an das Schweißelement (5) unmittelbar angrenzen und/oder das Schweißelement (5) selbst mit einem Kühlgas gekühlt, so daß die erste und die zweite Schicht (1, 2) miteinander verschweißt werden können, ohne daß an der Oberfläche der ersten Schicht (1) wesentliche thermische Veränderungen auftreten mit Ausnahme der Bereiche, an denen das Schweißelement (5) unmittelbar angreift.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Polstermaterials nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das zum Überziehen der Oberflächen von Sitzen und anderen Innenteilen von Automobilen und Häusern, von Möbeln, Pfeilern und Säulen und dergleichen verwendet werden kann. Dieses Polstermaterial hat beispielsweise einen Schichtaufbau, dessen erste Schicht uin Vinyl-überzogenes Gewebe oder dergleichen Oberflächenmaterial ist, das über einen so Kern aus gewöhnlichem geschäumten Polyurethan als zweite Schicht ausgebreitet ist, während eine dritte Schicht die Rückseite bilden kann und diese drei Schichten durch Hochfrequenz miteinander verschweißt sind.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 50486 bekannt Wenn beim Herstellen eines solchen dreischichtigen Poistermateriais mittels Hochfrequenzschweißung der Schmelzpunkt des üblicherweise verwendeten geschäumten Polyurethans, das als Füllmatte verwendet wird, höher ist als der des Vinyl-beschichteten Gewebes der ersten Schicht, kann das Vinyl-beschichtete Gewebe, das die Oberflächenmaterialschicht bildet, beim Verschweißen der drei Schichten, wobei Wärme zugeführt wird, übermäßig stark angeschmolzen werden, was häufig zu Fehlern führt, indem diese Stellen einen unerwünschten Glanz oder ein narbenartiges Aussehen bekommen oder von der

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60 zweiten Schicht losbrechen.

Übliches oder gewöhnlich geschäumtes Polyurethan (nachfolgend als gewöhnliches Polyurethan bezeichnet) hat üblicherweise die Eigenschaft, dall es, wenn es zusammengedrückt wird, während es auf etwa 130°C erhitzt wird, sich zu verformen beginnt und daß es bei etwa 18O°C endgültig schmilzt. Vinyl-beschichtetes Gewebe verformt sich bei etwa 110°C und schmilzt schließlich bei 14O⁰C.

In Anbetracht der oben genannten Mängel wurde niedrig schmelzendes Polyurethan anstelle von gewöhnlichem Polyurethan verwendet. Das niedrig schmelzende Polyurethan ist jedocn um ein Zweifaches oder mehr teuerer als gewöhnliches Polyurethan, und seine physikalischen Eigenschaften sind wesentlich schlechter als die des gewöhnlichen Polyurethans. Es wurde deshalb ein Verfahren ausgearbeitet, nach welchem ein schmelzendes Material wie Nylon-Pulver zugeführt wurde, um Bereiche des gewöhnlichen Polyurethans zu verschweißen, und das gewöhnliche Polyurethan wurde 'ilann auf etwa 110^cC erhitzt, bei dem es nicht zum ^Schmelzen kommt, sehr wohl jedoch das Nylon-Pulver "schmilzt, wodurch der Polyurethan-Kern mit dem JÖberflächen-Schichtmaterial mit Hilfe des geschmolzenen Nylon-Pulvers verschweißt wird, wodurch die gewünschte Verformung des Kerns aus gewöhnlichem Polyurethan erhalten wird. Aber auch dieses Verfahren hat im Hinblick auf die Materialkosten des Schweißmaterials und den zusätzlichen Schritt des Zuführens des Schweißmaterials Mangel.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung in der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß an den an die Schweißzonen angrenzenden Bereiche bei Verwendung eines hochschmelzenden Materials eine Wärmebeeinträchtigung der Materialschicht vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß während des Schweißens der Schichten mit Hilfe eines Hoehfrequenz-Schweißelementes die Bereiche der Oberfläche der ersten Schicht näher an das Schweißelement herankommen als die übrigen Bereiche, es aber nicht berühren, und/oder daß das Schweißelement selbst durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird, so daß die erste mit der zweiten Schicht ohne wesentliche thermische Veränderung der Oberflächenbereiche der ersten Schicht außer in den unmittelbar vom Schweißelement berührten Zonen verschweißt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung braucht kein zusätzliches Schweißmaterial wie Nylon-Pulver zugeführt zu werden, was den Herstellungsvorgang vereinfacht und den Ausschuß-Anfall verringert, so daß das Polstermaterial mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden kann. Außerdem kann als Füllniatte preiswertes, gewöhnliches Polyurethan verwendet werden. Die Anzahl der Herstellungsschritte können zur Senkung des Kostenaufwandes reduziert werden. Durch die Kühlung während des Schweißprozesses wird verhindert, daß das Oberflächenmaterial in den Schweißzonen übermäßig stark schmilzt und fließt, so daß die Schweißzonen genau zu den gewünschten dekorativen Bereichen ausgebildet werden können. Die Oberfläche des Polstermaterials besitzt im fertigen Zustand ein zufriedenstellendes Aussehen, wobei die Ausschußrate gering ist

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand

von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines Polste,-),,3leria)s;

Fig.2 einen Vertikalschnitt durch eine Hochfrequenz-Schweißapparatur herkömmlicher Bauart;

Fig.3 eine Ausschnittsvergrößerung eines Schnittes durch die druckzuführenden Vorsprünge und den angrenzenden Bereich des Polstermaterials als Ausschnitt aus F ig. 2;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Schweiß- und Kühlapparatur,

F i g. 5 eine schematisierte Ausschnittsdarstelliing einer Kühleinrichtung als Modifikation in der Schweiß-Apparatur nach F i g. 4;

F i g. 6 eine Schema-Schnittdarstellung einer abgewandelten Apparatur zum Verschweißen und Kühlen bei der Polstermaterialherstellung;

Fig.7, 8 und 9 Schnittansichten, die andere Möglichkeiten des Kühlens zeigen;
. Fig. 10 eine Schnittdarstellung, die eine Art und Weise der Zufuhr und des Abriegeins von Kühlgas bei ^ einer weiteren Ausführungsform zeigt

In der F i g. 1 ist ein schematischer Schnitt durch ein dreischichtig aufgebautes Polstermaterial gezeigt, daß r ein Vinyl-beschichteles Oberflächenmaterial (erste Schicht) 1, einen Kern oder eine Füllmasse aus gewöhnlichem Polyurethan (zweite Schicht) 2 und ein Rückseitenmateria! (dritte Schicht) 3 aufweist. Das ■Polstermaterial hat Schweißzonen 4, die mit Hufe eines {mit Druck arbeitenden Schweißgerätes hergestellt |werden. Das Herstellungsverfahren dieses Polstermate · Aials w;> d nun in Verbindung mit der F i g. 2 erläutert.
Diese Fig.2 zeigt eine der bisher angewendeten Schweißvorrichtungen, die die drei Schichten des Polstermaterials miteinander verschweißt Ein fest auf «einer Unterplatte 9 einer Hochfrequenz-Schweißvor- «Tichtung angebrachtes Schweißelement 5 besitzt zahlreiche, den Druck ausübende Vorsprünge 5a, deren Anzahl der Zahl der zu verschweißenden Bereiche 4 des Polstermaterials gleich ist Das Oberflächenmaterial 1, das gewöhnliche Polyurethan 2 und das Rückseitenmaterial 3 weiden in dieser Reihenfolge über die druckausübenden Vorsprünge 5a des Schweißelementes 5 gebreitet, und darüber wird eine Isolierpapierschicht 6 fgelegt Anschließend wird eine Oberplatte 8 des Hochfrequenz-Schweißapparates, auf deren Unterseite eine Heizeinheit 7 befestigt ist, abgesenkt, so daß die Schweißbereiche 4 der Schichtung aus Oberflächenmaterial 1, gewöhnlichem Polyurethan 2 und Rückseitenmaterial 3 zwischen der Heizeinheit 7 und den druckausübenden Vorsprüngen 5a eingeklemmt ist. wobei die Schweißbereiche 4 von der Hekreinheit 7 erhitzt werden; gleichzeitig Hochfrequenz-Heizstrom ¥> zugeführt, damit die drei Schichten in den Schweißbereichen 4 gemäß Darstellung der F i g. 1 miteinander yerschweißt werden.

F i g. 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines Ausschnittes der drei Schichten, die von einem ω druckausübenden Vorsprung 5a des Schweißelementes 5 aus F i g. 2 miteinander verschweißt werden. In diesem Fall wird ein Vinyl-beschichtetes Gewebe als Oberflächenmaterial 1 verwendet. Aus der F i g. 3 wird deutlich, daß die Zone des Oberflächenmaterials 1, in der das obere Ende des druckzuführenden Vorsprungs 5a angreift, schmilzt und um die Kanten des Vorsprunges herumfließt, wodurch sich ein verformter Oberflächenabschnitt la bildet, der wie eine Narbe aussieht, oder wie das Ergebnis eines übermäßig starken Schmelzvorganges, so daß sogar das GewebebtiHzmaterial des Vinyl-beschichteteri Gewebes 1 freigelegt werden kann oder ein unerwünschter Glanz auftritt, der das, ansonsten gute Aussehen der gesamten Oberfläche stört. Auch kann ein Teil des Schwiißbereiches 4, der durch den druckzuführenden Vorsprung 5a verschweißt wird, herausfließen, was zu einer geringeren mechanischen Festigkeit an der Schweißstelle führt.

Damit in der Oberfläche die deformierten Abschnitte la, die in der Fig. 3 gezeigt sind, nicht auftreten, wird dieser Bereich des Oberflächenmaterials 1, an dem die Ränder des oberen Endes der druckzuführenden Vorsprünge 5a des Schweißeiementes 5 angreifen, gekühlt, so daß der Abschnitt des Vinyl-beschichteten Gewebes (das Oberflächenmaterial 1) nicht schmilzt unij unter den druckzuführenden Vorsprüngen 5a herausgedrückt wird.

Gemäß Fig. 4 verläuft zwischen benachbarten druckzuführenden Vorsprüngen 5a des Schweißelemen-%s ein Kühlrohr 10, in dem ein Kühlgas, z. B. Luft, fließt, das von einer äußeren Quelle zugeführt wird. Eine geeignete Zahl von Kühlgasdüsen 10a ist in die Kühlrohre 10 so eingebohrt, daß aus den Düsen 10a das Kühlgas in Richtung der in der Figur eingezeichneten Pfeile gegen die oberen Enden der druckzuführenden Vorsprünge 5a und die angrenzenden Bereiche des Oberflächenmatiricis 1 abgeben, damit in den Oberflächenzonen la nicht die in F i g. 3 gezeigten Verformungen auftreten. Wie oben beschrieben, liegt das Kühlrohr 10 vorzugsweise im Raum zwischen benachbarten druckzuführenden Abschnitten 5a. Wenn jedoch dieser Abstand zu gering ist, als daß ein solches Kühlrohr 10 dazwischen angeordnet werden kann, kann die Kühlluft auch unmittelbar in diesem engen Raum zum Kühlen der angrenzenden Bereiche des Oberflächenmaterials 1 eingeblasen werden, wenngleich diese Form auch nicht dargestellt ist Dieses Verfahren ist auch in der Weise wirksam, daß es das Schmelzen des Oberflächcnmaterials durch Kühlen der druckzuführenden Vorsprünge 5a selbst unterbindet wie später noch in Verbindung mit der F i g. 7 beschrieben.

F1 g. 5 zeigt für den Fall, daß der Abstand zwischen den druckzuführenden Vorsprüngen 5a für das Einlegen eines Kühlrohres 10 zu eng ist eine Lösung. Eine Abdeckung 1! mit zahlreichen Kühlluftdüsenbohrungen 11a verläuft zwischen den druckzuführenden Vorsprüngen 5a und bildet so einen Raum, dem Kühlluft zugeführt wird, und durch die Düsenbohrungen 11a wird diese Kühlluft dann gegen das Oberflächenmaterial 1 geblasen, wodurch verhindert wird, daß dieses schmilzt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist der Abstand zwischen den druckzuführenden Vorsprüngen 5a größer als beim Fall gemäß F i g. 4, so daß zwischen den Vorsprüngen 5a zwei Kühlrohre 10 angebracht werden müssen. Das Oberflächenmaterial wird durch aus Düsenbohrungen 10a der Kühlrohre 10 ausströmende Kühlluftstrahlen gekühlt wie es auch bei Fig.4 geschieht

Fig.7 zeigt daß zwei Luftkanäle 5b im oberen Abschnitt der druckzuführenden Vorsprünge 5a angebracht sind. Einer der Luftkanäfe 5b läßt Kühlluft von den Kühlluftdüsenbohrungen 10a des Kühlrohres 10 auf der einen Seite des Vorsprungs 5a hindurchlreten, während der andere Luftkanal 5b Kühlluft durch den Vorsprung 5a hindurchtreten läßt, die aus Kühlluftdüsenbohrungen 10a des Kühlrohres 10 auf der anderen

Seite ausströmt, so daß diese Luftkanäle 5b die gegenüberliegenden Bereiche des Oberflächenmaterials 1 und zugleich auch die oberen Abschnitte der druckzuführenden Vorsprünge 5a kühlen, wodurch die Temperatur dieser Vorsprünge 5a selbst herabgesetzt wird, was ein Überhitzen des Oberflächenmaterials 1 verhindert. Die Kühlkanäle 5b sind mit wechselnder Richtung schräg aufwärts verlaufend angeordnet, so daß sie gewissermaßen angebracht sind.

Fi g. 8 zeigt einen Luftkanal 5c, der dem Kühlrohr 10 entspricht, und eine Vielzahl von LuftaustriUsöffnunger. 5d aufweist, die aus dem Luftkanal 5c herausführen, im Vorderteil des druckzuführenden Vorsprungs 5a, so daß dieser selbst gekühlt wird und auch Kühlluft gegen das Oberflächenmaterial 1 aus den Düsenbohrungen 5d gerichtet wird. Zweck und Auswirkungen dieser Anordnung entspricht der anhand der F i g. 7 beschriebenen.

F i g. 9 zeigt, daß zu beiden Seiten im oberen Bereich der druckzuführenden Vorsprünge 5a Röhrenkörper 14 befestigt sind, die Kühlrohre darstellen mit vielen Kühlluftdüsenbohrungen 14a. Es versteht sich, daß Vorteile und Wirkungsweise dieser Ausführungsform ähnlich wie bei Fig.8 sind. Die Röhrenelemente 14 können verschiedenen Querschnitt haben, z. B. kreisförmig, halbkreisförmig, rechteckig oder quadratisch sein.

F i g. 10 zeigt eine Ausführungsform für eine Hochfrequenz-Schweißapparatur mit beweglichem Arbeitstisch, der beispielsweise zwei Schweißelemente 5 auf der linken und zwei Schweißelemente auf der rechten Seite haben kann, wenngleich in der Zeichnung nur eines dieser Schweißelemente dargestellt ist Das Oberflächenmaterial 1, die Füllmatte 2 aus gewöhnlichem Polyurethan und das Rückseitenmaterial 3 werden im Schweißelement 5, wenngleich der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt, auf die druckzuführenden Vorsprünge 5a aufgelegt Die Kühlrohre 10, die sich zwischen den Vorsprüngen 5a befinden, sind mit einer gemeinsamen Hauptkühlluftleitung 12 verbunden, die automatisch an eine äußere Kühlluftzuführleitung 13 angeschlossen wird, urn den einzelnen Kühlrohre«. 10 die Kühlluft zuzuleiten, wenn die untere Platte 9 nach oben gegen die obere Platte 8 gefahren wird. Eine Bewegung der unteren Platte 9 nach unten weg von der oberen Platte 8 läßt die Verbindung zwischen der Hauptkühlleitung 12 und der äußeren Luftzuführleitung 13 unterbrechen. In diesem letzten Fall wird ein in der Mutieren Luftzuführleitung 13 angeordnetes automatisches Ventil selbsttätig geschlossen. Dieses automatische Ventil wird bei der Aufwärtsbewegung der unteren Platte 9 auch selbsttätig geöffnet Während der einzelnen Schritte der Druckzufuhr zu den erhitzen Materialien, der Stromzufuhr für das Hochfrequenz-Schweißen, des Abkühlens des verschweißten Materials und der Druckwegnahme wird kontinuierlich Kühlluft zugeführt
Wenngleich im Vorhergehenden nicht dargestellt, unterscheidet sich die Kühlluftzufuhr abhängig von dem Typ der Hochfrequenz-Schweißvorrichtüng. Die Art der Kühlhiftzufuhr zum Kühlrohr 10 wird nun für die verschiedenen Hochfrequenz-Schweißungen beschrieb2n.

Bei der Hochfrequenz-Schweißvorrichtung von der Art, bei der nur ein Schweißelement 5 vorhanden ist und die untere Platte oder die obere Platte auf- und abbewegt werden können, ist das Schweißelement 5 auch so angebracht, daß es Bewegungen aufwärts und abwärts machen kann. Bei dieser Art Hochfrequenz-Schweißvorrichtung können die Hauptkühlleitung 12 und die äußere Luftzuführleitung 13 ständig miteinander verbunden sein. Auch für den Fall, daß die Hochfrequenz-Schweißvorrichtung von der Art, wie in Fig. 10 gezeigt, ist bei der nur ein Schweißelement 5 vorhanden ist und dieses mit der unteren Platte 9 zusammen seitlich verschiebbar ist können die Hauptkühlluftleitung 12 und die äußere Zuführleitung 13 miteinander in Verbindung bleiben, und die äußere Luftzuführleitung 13 kann als flexibler Schlauch ausgebildet sein, der die Luft dauernd zuführt während er sich zusammen mit dem Schweißelement 5 bewegt.

Für den Fall, daß die Hochfrequenz-Schweißvorrichtung drehbar ist, können mehrere Abzweigrohre, die von der Drehachse des Drehtisches ausgehen, mit den einzelnen Schweißelementen 5 verbunden sein. Es können aber auch Rohrverbindungen in die Schweißelemente 5 vom Außenrand des Drehtisches her eingeformt sein, damit über sie während des Schweißvorganges die Kühlluft zugeführt werden kann. In allen diesen Ausgestaltungen v/ird nur während der Prozeßschritte, bei denen Kühlung benötigt wird, Kühlluft automatisch zugeführt

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Schweißapparat wird für die Zufuhr von Wärme eine Heizeinheit 7 eingesetzt. Ein Material mit einer großen dielektrischen Konstante wie Ferrit erzeugt eine Wärmemenge und eine Temperatur, die höher als die des verschweißten Materials sind, das einem Hochfrequenz-Heizvorgang durch Hochfrequenzstrom unterworfen wird. So kann beispielsweise eine Folie aus einer Mischung von Ferrit-Pulver und Silikonharz anstelle der Heizeinheit 7 verwendet und letztere weggelassen werden.

Bei den beschriebenen Einrichtungen wurde Luft als Kühlgas verwendet Statt dessen können auch andere Kühlgase oder Flüssigkeiten Einsatz finden.

Das für die Oberflächenschicht verwendete Material muß nicht unbedingt Vinyl-beschichtetes Gewebe sein, sondern kann auch irgendein anderer Kunstharzstoff, gewebter oder nichtgewebter Stoff sein, sofern seine Deformations-, Schmelz- und Fließtemperaturen unter Einfluß von Wärme niedriger als die der zweiten Schicht aus beispielsweise gewöhnlichem Polyurethan oder thermisch schmelzverklebtern Gewebe unter Einfluß von Wärme ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Polstermaterials aus Kunststoff durch Verschweißen mindestens einer ersten Materialschicht mit einer angrenzenden zweiten Materialschicht an zahlreichen Schweißzonen, mit einer oberen Platte und einer Vorsprünge aufweisenden unteren Platte, die Bestandteile einer Hochfrequenzheizeinrichtung sind, zwischen sich die zu verschweißenden Schichten aufnehmen und zur Druckbeaufschlagung der an den Schweißzonen zu verschweißenden Schichten aufeinandet zu bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Vorsprünge (5a) Kühlmittelleitungen (10; Ii; 5c; 14) vorgesehen sind, in denen sich Ausströmöffnungen (10a; lla; 5d; Ua) oefinden, die zumindest auf die unmittelbar in die Schweißzonen angrenzenden Bereiche der Materialschicht gerichtet und/oder daß die Vorsprünge gekühlt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Vorsprüngen (5a) als , Kühlmitielleitung mindestens ein Kühlrohr (10) mit Ausströmöffnung (1OaJ vorgesehen ist, die schräg gegen jedes Ende der Vorsprünge (5a) gerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühlmittelkanal (5b) schräg durch jedes Ende der Vorsprünge (5a) verläuft, wobei das Kühlmittel aus den Ausströmöffnungen (Wa) auf die Kühlmittelkanäle (5b) und die Enden der Vorsprünge (5a) richtbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittelleitung ein parallel zu den Schweißzonen (4) durch die Enden der Vorsprünge (5a) verlaufender Kühlmittelkanal (5c) und/oder mindestens ein an jedem Vorsprung (5a) befestigtes Kühlrohr (14) vorgesehen ist, die mit Austrittsöffnungen (5d; Ha) versehen sind.