DE3424968A1

DE3424968A1 - Verfahren zur herstellung eines polsterkoerpers aus einem kunstharz

Info

Publication number: DE3424968A1
Application number: DE19843424968
Authority: DE
Inventors: Muneharu Akishima Tokio/Tokyo Urai
Original assignee: Tachikawa Spring Co Ltd
Current assignee: Tachi S Co Ltd
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE3424968C2

Description

Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus
einem Kunstharz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Polyurethan oder anderen Kunstharzen.
Solche Polsterkörper werden in grossem Masse als Sitzpolster oder als Verkleidung im Innenraum von Automobilen verwendet.
Fig. 1 bis 4 zeigen Beispiele des Standes der Technik aus Polsterkörpern aus synthetischen Harzen.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Polsterkörper aus einem synthetischen Harz aus einer Oberflächenschicht 1, z.B. aus Kunstleder, und einer Polstereinlage aus geschäumtem Polyurethan 2. Wie ersichtlich, sind die Oberflächenschicht und die darunterliegende Polsterfüllung an bestimmten Positionen 2a (im vorliegenden Beispiel an fünf Stellen) miteinander verschmolzen. Ein Füllpolster kann aus dünnhäutigem Polyurethan oder hautfreiem Polyurethan bestehen. Das erstere ist ein Polyurethan, das mit einem Formtrennmittel beschichtet ist, wie man es üblicherweise beim Schäumen des Materials verwendet, während das letztere ein Polyurethan ist, das bei verhältnismässig niedriger Temperatur verformt wurde, so dass sich keine Uberzugshaut ausbildete.
Fig. 2 zeigt die Art und Weise, in welcher die Oberflächenschicht 1 und die Polsterfüllung 2 lokal miteinander verbunden werden. Hierzu wird die Oberflächenschicht 1 auf den Polsterfüllkörper 2 gelegt und dieser zweischichtige Körper wird dann in Sandwichweise zwischen zwei gegenüberliegenden Platten 13 und 14 dielektrisch erwärmt. Es wird gezeigt, dass die untere dielektrische Heizplatte 13 eine Mehrzahl von Projektionen der gleichen Weite t aber unterschiedlicher Höhe aufweist, während die obere dielektrische Heizplatte 14 keine solche Projektionen hat (Fig. 2 zeigt die dielektrischen Heizplatten und das in Sandwichform dazwischen befindliche Laminat in umgekehrter Beziehung zu der tatsächlichen Position beim dielektrischen Erhitzen).
Beim dielektrischen Erhitzen wird der zweischichtige Körper zwischen der oberen und der unteren Platte zusammengepresst und der dabei entstehende elastische Körper ermöglicht es, dass die Projektionen aus der unteren Platte 13 in den elastischen Körper eindringen. Ein elektrisches Hochenergiefeld wird durch die Dicke des dielektrischen Körpers angelegt, um dadurch Wärme an den diskreten Verschmelzungsteilen 2a zu erzeugen und dadurch schmilzt das geschäumte Material an den ausgewählten Kanälen jeweils in einer Breite von t. Anschliessend neigen die Teile des elastischen Körpers, die an den ausgewählten Kanälen anliegen, dazu, ihre ursprüngliche spannungsfreie Form anzunehmen, wodurch das geschäumte Material sich von den gegenüberliegenden Seiten (Scherseiten) 2b des jeweiligen Schweisskanals abtrennt. Der zweischichtige Körper ist deshalb, nach Entfernung von den dielektrischen Heizplatten, häufig längs der jeweiligen Schweisskanäle eingeschnitten. Aus diesem Grund ist ein dielektrisches Erhitzen dann nicht angezeigt, wenn man eine Oberflächenschicht an eine darunterliegende Polstereinlage anschweissen möchte.
Um eine solche Scherwirkung bei einer Polstereinlage zu vermeiden, hat man bereits vorgeschlagen, die Polstereinlage 2 mit einem Verschweissungsmittel in den ausgewählten Kanälen längs der Dicke der Polstereinlage zu imprägnieren. Das Verschweissungsmittel hat einen Schmelzpunkt unterhalb der Schmelztemperatur von Polyurethan. Eine Oberflächenschicht 1 wird auf die obere Oberfläche der so imprägnierten Polstereinlage 2 gelegt und die-rückseitige Schicht 3 wird auf die untere Oberfläche der Polstereinlage# gelegt. Dann wird dieser dreischichtige Körper dielektrisch erhitzt, so dass die Polstereinlage 2 in der Wärme sowohl an die darüberliegende als auch die darunterliegende Schicht an den ausgewählten Verschweissungsteilen 2a der Polstereinlage verschweisst wird, wie dies in Fig.
3 gezeigt wird. In diesem Fall ist die Polstereini lage 2 an diskreten Verschweissungsstellen 2a in entgegengesetzter Richtung komprimiert. Die dabei gebildete Dicke "h" des dreischichtigen Körpers ist kleiner im Vergleich zu der Dicke "H" eines zweischichtigen Körpers gemäss Fig. 1. Infolgedessen ist der Polsterkörper etwas steifer und verliert sein angenehmes voluminöses Aussehen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Herstellungskosten aufgrund der Extra-Imprägnierstufe ansteigen.
Fig. 4 zeigt einen zweischichtigen Körper aus einer Oberflächenschicht 1 und einer Polstereinlage 2, die an die Oberflächenschncht 1 an diskreten Teilen 2a verschmolzen ist. Dieser Polsterkörper hat keine untere Schicht 3 und deshalb kann die Oberflächenschicht 1 nicht so tief geriffelt oder gefaltet werden wie bei dem Polsterkörper gemäss Fig. 3.
Dies ist aber nicht angezeigt, wenn man der Oberfläche des Polsterkörpers ein angenehmes Aussehen verleihen möchte. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die dünne Haut der Polstereinlage 2, die in der Wärme mit der Oberflächenschicht verschmolzen oder an diese angeklebt ist, dazu neigt, sich von dem Einlagepolster 2 abzuschälen, so dass die Oberflächenschicht von der Polstereinlage abgetrennt wird.
Das Befestigen einer Polstereinlage an der darüberliegenden Oberflächenschicht mit Hilfe eines Verschweissungsmittels, das imprägniert oder in anderer Weise auf das Einlagepolster aufgebracht wurde oder mit Hilfe eines Klebers, der auf das Einlagepolster oder die Oberflächenschicht aufgebracht wurde, erhöht in unerwünschter Weise die Anzahl der Produktionsstufen und damit die Herstellungskosten.
Darüber hinaus hat ein so hergestellter Polsterkörper ein weniger ansprechendes Aussehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers mit einem angenehmen Aussehen, der mit Sicherheit nicht die vorerwähnten Nachteile aufweist, zur Verfügung zustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus einem Kunstharz erfindungsgemäss unter Verwindung von Ultraschallerwärmen und einem Schweissarm (welding holder) zum Verschweissen einer Polstereinlage in der Wärme mit einer darüberliegenden Oberflächenschicht, während man den Schichtkörper zur fertigen dekorativen Form presst, gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die abliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin bedeuten: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt von Polsterkörpern des Standes der Technik, Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines Polsterkörpers gemäss dem Stand der Technik, der zwischen gegenüberliegenden dielektrischen He#izplatten in Sandwichform eingebracht ist, Fig. 3 einen schematischen Querschnitt eines anderen Polsterkörpers des Standes der Technik, Fig. 4 einen ähnlichen Querschnitt eines weiteren Polsterkörpers des Standes der Technik, Fig. 5a und 5b schematische Querschnitte eines ersten Beispiels eines Polsterkörpers mit oder ohne Wattierung zwischen einer Oberflächenschicht und einem Einlegekörper, hergestellt gemäss der Erfindung, Fig. 6a und 6b sind schematische Querschnitte eines zweiten Beispiels für einen Polsterkörper mit oder ohne eine Wattierung zwischen einer Oberflächenschicht und einer Polstereinlage, hergestellt gemäss der Erfindung, Fig. 7a und 7b sind schematische Querschnitte eines dritten Beispiels für einen Polsterkörper mit oder ohne Wattierung zwischen einer Oberflächenschicht und einem Einlegepolster, hergestellt gemäss der Erfindung, Fig. 8 ist ein schematischer Querschnitt für ein viertes Beispiel eines erfindungsgemäss hergestellten Polsterkörpers, Fig. 9a und 9b sind schematische Querschnitte von getufteten Teilen eines fünften Beispiels eines Polsterkörpers mit oder ohne Wattierung zwischen einer Oberflächenschicht und einer Polstereinlage, hergestellt gemäss der Erfindung, Fig. 10a und 10b sind schematische Querschnitte von Teilen eines sechsten Beispiels für einen Polsterkörper mit oder ohne Wattierung zwischen einer Oberflächenschicht und einer Polstereinlage, hergestellt gemäss der Erfindung, und Fig. 11a und llb sind schematische Querschnitte für ein siebtes Beispiel eines Polsterkörpers mit oder ohne Wattierung zwischen einer Oberflächenschicht und einer Polstereinlage, hergestellt gemäss der Erfindung.
Bezugnehmend auf die Fig. 5 bis 11 werden eine Reihe von Polsterkörpern, die erfindungsgemäss hergestellt wurden, beschrieben.
Insbesondere zeigt Fig. 5a ein Sitzpolster aus einer Oberflächenschicht 1, einer Polstereinlage 2 und einer Rückenschicht 3 in der genannten Reihenfolge.
Die Oberflächenschicht 1 st geriffelt oder gewellt und ultraschallerhitzt und an die darunterliegende Polstereinlage 2 geschweisst. Der Polsterkörper hat keine Scherkanäle 2b, die auftreten würden, wenn der Schichtkörper einem dielektrischen Erhitzen, wie im Falle von Fig. 1, unterworfen worden wäre Die Seiten längs der Schweissäume 2a sind so tief, dass die Schweissäume 2a unsichtbar sind und insgesamt ein angenehmes voluminöses Aussehen vorliegt. Die tiefen Schweissäume 2a verursachen, dass die Oberfl#.-chenschicht 1 einen erhöhten Druck auf den darunterliegenden Polsterkörper 2 ausübt und dadurch wird der Polsterkörper 2 an den ausgewählten Flächen versteift. Dies ergibt beim Sitzen darauf ein angenehmes Sitzgefühl.
Fig. 5b zeigt einen Polsterkörper mit einer Oberflächenschicht 1, einer Wattierung 4, einer Polstereinlage 2 und einer Rückenschicht 3 in der genannten Reihenfolge. Die Wattierung 4 wird ultraschallerhitzt und an die darüberliegende Oberflächenschicht 1 längs der Schweissäume 4a geschweisst, während die Polstereinlage 2 an die darüberliegende Wattierung 4 längs der Schweissäume 4b ultraschallerhitzt und verschweisst ist. Der Polsterkörper hat keine Scherkanäle 2b, die anderenfalls in der Polstereinlage und der Wattierung vorliegen würden. Die stärkere Tiefe der Falten längs der Schweissnähte verursacht, dass die Oberflächenschicht 1 einen erhöhten Druck auf die darunterliegende Wattierung 4 und die Polstereinlage 2 ausübt und dadurch wird der Polsterkörper an den ausgewählten Stellen verstärkt und ergibt ein angenehmes volumlöses Aussehen und eine angenehme Steifigkeit beim Sitzen darauf. Diese vorteilhafte Wirkung liegt auch bei den weiteren Beispielen von erfindungsgemässen Polsterkörpern vor.
Die rückseitige Schicht 3 kann an den Boden der Polstereinlage 4 geklebt sein oder sie kann beim Schäumen des Polsereinlagematerials ausgebildet sein.
Es ist auch festzustellen, dass die Ultraschallverschweissung an dem Teil des geschäumten Polyurethankörpers beginnt, an welchem der Arm des Ultraschall-Schweissgerätes unter Druck einwirkt und tief in die Dicke des geschäumten Polyurethans eindringt.
Fig. 6a zeigt einen zweischichtigen Polsterkörper aus einer Oberflächenschicht 1 und einer darunterliegenden Polstereinlage 2, die in der Wärme an die darüberliegende Oberflächenschicht 1 an bestimmten Schweissstellen 2a durch Ultraschall verschweisst ist. Es wird gezeigt, dass die Oberflächenschicht 1 in gleicher Weise gewellt oder gefaltet ist, wie der Polsterkörper von Fig. 3 und der Polsterkörper von Fig. 6a entspricht der oberen Hälfte des Polsterkörpers längs der Linie A-A in Fig. 3, so dass man das Material für die untere Hälfte einspart.
Ein dreischichtiger Polsterkörper liegt in Fig. 6b vor, wobei zwar eine Extrawattierung 4 zwischen der Oberflächenschicht 1 und der Polstereinlage 2 vorgesehen ist und dieser Polsterkörper der oberen Hälfte des Polsterkörpers längs der Linie A-A in Fig. 3 entspricht, wodurch man das Material für die untere Hälfte spart.
Die Polsterkörper der Fig. 6a und 6b haben keine rückseitige Schicht3,wie im Falle des Polsterkörpers von Fig. 3, jedoch haben die Polsterkörper der Fig. 6a und 6b eine gefaltete Oberflächenschicht 1, so dass ein angenehmes Aussehen gewahrt bleibt.
Fig. 7a und 7b zeigen erhaben ausgearbeitete Polsterkörper. Falls tiefe Einschnitte 2d an der Oberfläche des Polsterkörpers aus dekorativen Zwecken verlangt werden, so kann man solche Vertiefungen in der Polyurethanform bereits vorformen. Anderenfalls wird das Ultraschallerhitzen und Verschweissen an einem Schichtkörper an ausgewählten Stellen vorgenommen, so dass tiefe Einschnitte 2d entstehen. Die Form eines jeden Einschnittes entspricht dann der des Ultraschall-Schweissarms.
Fig. 8 zeigt einen vierschichten Polsterkörper aus einer Oberflächenschicht 1, einer Wattierung 4, einer Polstereinlage 2 und einer Rückenschicht 3 in der genannten Reihenfolge. Die Oberflächenschicht 1 ist ultraschallerwärmt und an die darunterliegende Wattierung 4 an diskreten Schweisstellen 4a angeschmolzen und die Wattierung 4 ist ultraschallerhitzt und an die darunterliegende Polstereinlage 2 an diskreten Schweissstellen 4b angeschweisst. Die Wattierung 4 ist die gleiche, wie man sie auch bei üblichen Polstersitzen, die mit Stoff überzogen sind, anwendet. Der Polsterkörper gemäss Fig. 8 kann anstelle eines üblichen Stoffpolsters verwendet werden, wobei er weniger teuer ist und ein schöneres und angenehmeres Aussehen hat.
Dank der Wattierung 4 muss die Oberfläche der Polstereinlage 2 nicht so glatt sein wie die Oberfläche der Polstereinlage 2, die in den Sitzkissen gemäss Fig. 5a verwendet wird und ausserdem ergibt sich dadurch eine gute Elastizität. Die üblichen Polsterkörper aus Stoff benötigen Bänder, um das Polster an den Sitzrahmen binden, während das Polster gemäss Fig. 8 solche Bänder nicht benötigt.
Scheiben aus Polyurethan können zwischen die Oberflächenschicht 1 und die Wattierung eingebracht werden, wenn dies zweckmässig ist.
Fig 9a zeigt in einer Teilansicht ein geprägtes Sitzpolster aus einer Oberflächenschicht 1, einer Polstereinlage 2 und einer rückseitigen Schicht 3.
Die Oberflächenschicht 1 ist ultraschallerhitzt und mit der darunterliegenden Polstereinlage 2 um jede Scheibe oder jeden Knopf 3 unter der Oberflächenschicht 1 verschweisst, wie dies bei 2a angezeigt wird. Das verwendete Ultraschall-Schweissgerät hat einen Ringarm mit einem Durchmesser, der etwas grösser ist als der der Scheibe. Die gestrichelte Linie in Fig. 9a zeigt die Oberflächenschicht 1 an, wie sie verlaufen würde, wenn die umgekehrten Kegelstumpfausnehmungen nicht in dem Polsterkörper vorlägen.
In Fig. 9b ist die Oberflächenschicht 1 um jede der darunterliegenden Scheiben 5 mit dem Ringarm eines Ultraschall-Schweissgerätes herabgedrückt und die Oberflächenschicht 1 ist unter dem Einfluss der Wärme mit der darunterliegenden Wattierung 4 und 4a verschweisst und gleichzeitig wird die Wattierung 4 mit dem darunterliegenden Polsterkörper 2 bei 4b verschmolzen.
Fig. 10a und 10b zeigen Sitzpolster, die jeweils mit einem Bindestreifen 6 an der der Oberflächenschicht 1 gegenüberliegenden Seite ausgerüstet sind, um die Sitzpolster an dem Sitzrahmen oder der Federung zu befestigen. Der Bindestreifen 6 wird mittels Ultraschall an dem Boden der Polstereinlage 2 angeschweisst.
Bei einem Polsterkörper gemäss Fig. 11a besteht die Oberfläche 1 aus einem grösseren oder Zentralteil 1a und einem kleineren oder restlichen Teil 1b. Wie gezeigt wird, überlappen sich der grössere Zentralteil und der kleinere Randteil längs der Kanten des Zentralteils und eine Bordel 7 ist auf diese überlappenden Kanten aufgesetzt. Dann erfolgt eine Ultraschallerhitzung und Verschweissung wie bei 2a.
Fig. 11b zeigt einen ähnlichen Polsterkörper, jedoch mit einer Wattierung, die sowohl an der darüberliegenden Oberflächenschicht 1 als auch der darunterliegenden Polstereinlage 2 bei 4a und 4b verschweisst ist. Unterschiedlich gefärbte oder gemusterte Zentral-und Randteile können so miteinander verbunden werden, dass ein für das Auge angenehmer Kontrast entsteht. Falls die Polstereinlage 2 einen erhöhten Rand 2c aufweist, ist es vorteilhaft, den Randteil vor der Ultraschallverschweissung an die Form des erhöhten Randes 2c anzupassen. Wenn jedoch der Rand 2c keine verhältnismässig grösse Höhe aufweist, muss man den Randteil 1b nicht verwenden und man kommt mit einer einzigen Oberflächenschicht aus.
Die in den Fig. 5 bis 11 beschriebenen Polsterkörper sind als vorgeformte voluminöse Stücke aus Polyurethan beschrieben worden. Geschäumte Polyurethanplatten können aber auch übereinandergelegt werden, unter Ausbildung eines Schaums in der gewünschten Form als Laminierung und können dann als Polstereinlage verwendet werden.
Auch andere Polstermaterialien als Polyurethan können verwendet werden, sofern diese Materialien unter dem Einfluss von Ultraschallwellen verschweissbar sind.
Anstelle der rückseitigen Schicht 3 bei den Polsterkörpern in Fig. 5, 8, 9 und 11 kann man beispielsweise auch eine harte Platte an dem Boden der Polstereinlage anbringen und der mit der harten Platte verstärkte Polsterkörper kann dann im Innenraum eines Autos, z.B. an der Tür, als dekorative Verkleidung angewendet werden.
Eine Oberflächenschicht kann an einer Wattierung oder ein Polstereinlagematerial angeschweisst oder angeklebt werden und dann sird das mit dem Oberflächenüberzug beschichtete Material in die gewünschte Form unter dem Einfluss von Ultraschallwellen gebracht.
Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, kann man einen dünnen Polsterkörper herstellen; indem man eine dünne Polstereinlage zwischen eine Oberflächenschicht und eine Verstärkungsschicht in Sandwichform einbringt und dann die Verstärkungsschicht nahezu direkt an die Oberflächenschicht verschweisst.
Verwendet man eine Polstereinlage mit einer Polyurethanhaut, so wird der dünne Hautüberzug auf der Polstereinlage unter dem Einfluss von Ultraschallwellen zerstört und das Polyurethan wird direkt an die darüberliegende Oberflächenschicht geschweisst. Man kann auch eine laminierte Polyurethanplatte als Oberflächenschicht verwenden.
Die Tiefe der Verschweissung der Oberflächenschicht in das darunterliegende Material hängt von der Kraft ab, mit welcher der Ultraschall-Schweissarm gegen die Oberflächenschicht gedrückt wird, sowie auch von der Länge der Zeit, während der man die Ultraschallbehandlung durchführt, sowie auch von anderen Betriebsgrössen.
Selbst wenn die Oberflächenschicht aus einem Material besteht, das nur schwierig durch dielektrisches Erhitzen verschweisst werden kann oder das leicht durch die Funken aufgrund eines elektrischen Hochfrequenzstromes zerstört wird, kann man solche Oberflächen dank der Anwendung der Ultraschweissmethode einsetzen.
Darüber hinaus ist das Verschweissen von Kunstharzen mit Ultraschall vorteilhaft, weil die Produktionskosten gesenkt werden können und man erfindungsgemäss Produkte mit einer gleichbleibenden Qualität und einem gefälligen Aussehen erhält.
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Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus einem Kunstharz PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus einem Kunstharz, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man folgende Stufen durchführt: (a) Aufeinanderlegen wenigstens einer Oberflächenschicht und einer vorgeformten Polstereinlage, (b) Zusammenpressen des laminierten Aufbaus an ausgewählten Stellen, (c) Einwirken von Ultraschallwärme zum Verschmelzen der ausgewählten Stellen des laminierten Aufbaus, unter Ausbildung eines laminierten Aufbaus in der gewünschten Form.
2. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Kunstharz gemäss Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die Stufe (a) umfasst: Übereinanderlegen einer Oberflächenschicht, einer Wattierung und einer vorgeformten Polstereinlage in der genannten Reihenfolge.
3. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Kunstharz gemäss Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Stufe (a) die Zugabe einer Verstärkungsschicht am Boden der vorgeformten Polstereinlage einschliesst.
4. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Kunstharz gemäss Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die Stufe (a) die Zugabe von Bindestreifen zu der Verstärkungsschicht einschliesst.
5. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Kunstharz gemäss einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass Stufe (a) das Auflegen von Scheiben zwischen die Oberflächenschicht und die darunterliegende Schicht einschliesst und dass die Stufe (c) das Eindrücken eines Ringarms eines Ultraschall-Schweissgerätes auf die Oberflächenschicht um jede der Scheibenflächen einschliesst.
6. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Kunstharz gemäss einem der Ansprüche i, 2, 3, 4 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Oberflächenschicht aus einem grösseren Zentralteil und kleineren Randteilen besteht, und dass die Stufe (a) das Überlappen des grösseren und der kleineren Teile und das Auflegen -einer Umbördelung auf den überlappenden Teil einschliesst, und dass die Stufe (c) das Eindrücken des Ultraschall-Schweissgerätes gegen die Umbördelung und den überlappenden Teil unter Verschweissung derselben einschliesst.
7. Verfahren zur Herstellung eines Polsterkörpers aus Kunstharz gemäss einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Polstereinlage aus geschäumten Polyurethan mit oder clrne einer darauf ausgebildeten Haut besteht.