DE69504987T2

DE69504987T2 - Verfahren zum formen von faseraggregaten

Info

Publication number: DE69504987T2
Application number: DE69504987T
Authority: DE
Inventors: Thomas A. Wilmington De 19803-3918 Curran; Michael Stephen Hockessin De 19707 Frankosky; William G. Rochester Hills Mi 48306-3107 Johanson; Nathan W. New Castle De 19720 Ladley; O'dell Sicklerville Nj 08081 Scarborough
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2015-07-11
Also published as: US5942175A; WO1996002693A1; JP3571724B2; CA2192945A1; CA2192945C; EP0770154B1; MX9700357A; EP0770154A1; DE69504987D1; ES2122662T3; JPH10504067A

Description

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Polster oder Sitze für Möbelstücke, wie Sessel. Stühle, Autositze und ähnliches, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schaffung von verschweißten Polyester-Formartikeln aus Faseragglomeraten der Polyesterfaser, die mit Bindefasern versetzt sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Kraftfahrzeughersteller sind mit der Notwendigkeit konfrontiert, leichtere Autos herzustellen, da die Regierungsstellen für neue Autos höhere Standards hinsichtlich der zurückgelegten Kilometerzahl je Liter anstreben. Die Hersteller sind auch an Materialien interessiert, die wiederverwendet oder wiederverwertet werden können, um sie als Komponenten innerhalb des Autos einzusetzen.
Thermisch verschweißte Polyesterfaser-Strukturen für den Einsatz in Möbeln, wie Matratzen, Stühlen und Autositzen, bei denen eine hohe Stützung und Haltbarkeit verlangt werden, sind allgemein bekannt. Siehe beispielsweise US-PS Nr. 4668562 und 4753693. Ein Vorteil des Einsatzes von derartigen Polyesterfaser-Strukturen besteht darin, daß sie zur Wiederverwendung nach bekannten Verfahren, wie die Methanolyse, in die Grundmonomere depolymerisiert werden können. Polyesterfasern können auch als Rohstoffe für neue Teile direkt wiederverwendet werden.
Ein typisches Fahrzeug für fünf Personen enthält 7,46 kg (zwanzig Pounds) Polyurethanschaumstoff für Sitze, während geformte Sitze unter Anwendung der vorliegenden Erfindung 5,23 kg (14 Pounds) wiegen, eine Einsparung von dreißig Prozent bei äquivalenter Wirksamkeit.
Bisher wurden diskontinuierliche Verfahren, wie das in US-PS Nr. 5294392 offengelegte, angewendet, um Polster zur Verwendung als Autositz zu formen. In der Fahrzeugindustrie aber sind die Produktionsabläufe kontinuierlich und umfassend. Die Verfahren müssen kosteneffektiv sein und einen minimalen Aufwand an Arbeit und Zeit je Teil aufweisen, Frühere Erfindungen haben sich auf Methoden zum effektiven Füllen einer Form konzentriert. Es gibt jedoch kein Verfahren, bei dem der Prozeß der Herstellung von wiederverwertbaren Sitzpolstern für Fahrzeuge auf eine kosteneffektive und zeiteffiziente Weise vollständig automatisiert ist.
US-PS Nr. 5294392 legt ein Verfahren zum Formpressen von Polstern offen, das die folgenden Schritte umfaßt: Einführen einer durchgängigen Bahn von Faseragglomeraten in eine Form. Einbringen der Form in einen Ofen. Einbringen der Form in eine Kühlkammer und Entnahme eines geformten Polsters aus der Form. In Verbindung mit dem in US-PS Nr. 5294392 offengelegten Verfahren treten verschiedene Probleme auf. Erstens müssen die Faseragglomerate die Form einer durchgängigen Bahn haben, was die zeitraubenden Schritte des Zurichtens und der Wiederverwertung des Abfalls bedingt. Die durchgängige Bahn macht es außerdem schwierig, die Dichte des Polsters längs einer asymmetrischen Achse zu variieren. Zweitens muß die gesamte Form in einen Ofen gebracht werden, um die Faseragglomerate zu verschweißen, was einen größeren Ofen und damit erhöhte Investitions- und Betriebskosten bedingt. Drittens muß die gesamte Form in eine Kühlkammer gebracht werden, was wiederum eine überdimensionierte Kühlanlage bedingt, was zu höheren Investitionskosten und zur Vergeudung von Energie führt.
Die Anmelder legen hier ein verbessertes Verfahren zum Formpressen von losen Faseragglomeraten offen und beanspruchen dieses, bei dem erhitzte Luft von einem Ofen zu der Form geführt wird, derartig, daß die Bindefasern geschmolzen werden, ohne daß die Form in den Ofen gebracht wird. Die Abluft wird aus der Form zurückgewonnen und wieder dem Ofen zugeführt. Dann wird der Form Kühlluft zugeführt, um das Polster zu kühlen. Die Abluft wird wiederum aus der Form zurückgewonnen und zum Ofen zurückgeführt. Das Verfahren der Anmelder ist energieeffizient und läßt sich leicht automatisieren, was Vorteile bei den Kosten und der Zykluszeit gegenüber alternativen Verfahren zum Formpressen von Sitzpolstern ergibt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formpressen von wiederverwertbaren Polstern aus Faseragglomeraten, die aus Polyesterfasern mit thermisch verschweißbaren Bindefasern bestehen, bereitgestellt. Das Verfahren der Formung solcher Polster schließt die folgenden Schritte ein: Positionierung einer Form an einer Füllstation, Einfüllen von Faseragglomeraten in die Form, Vorrücken der Form zu einer Heizstation, wo erhitzte Luft zwangsweise durch die Form geführt wird, um die Bindefasern innerhalb der Baugruppe aus Agglomeraten zu aktivieren, Vorrücken der Form zu einer Kühlstation, wo Kühlluft zwangsweise durch die Form geführt wird, und Entnahme des geformten Artikels, wenn dieser abgekühlt ist.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel können eine Gazefolie oder ein Kleber verwendet werden, um die Faseragglomerate zu umschließen, bevor die Form geschlossen wird und die Fasern erhitzt werden. Anstelle einer Gazefolie oder eines Gazebeutels können auch Sprühfasern als Umhüllungsmittel verwendet werden. Die Fasern werden vor dem Schließen der Form aufgesprüht.
Bei einer anderen Alternative können die Faseragglomerate in einzelnen Gazebeuteln eingeschlossen werden, bevor sie in die Form eingebracht werden. Auf die einzelnen Beutel wird Klebstoff aufgebracht, bevor die Form geschlossen wird, um einen guten Kontakt der Stoffe beim Formpressen zu gewährleisten.
Bei einer anderen Alternative kann das geformte Kissen aus Faseragglomeraten im Anschluß an das Formen des Polsters innerhalb eines wärmeschrumpfbaren Polyester-"Beutels" eingeschlossen werden. In diesem Fall würde sich der Beutel nach dem Erhitzen außerhalb einer Form der äußeren Form des Kissens anpassen und solche Vorzüge wie Haltbarkeit und gutes Aussehen bieten.
Die vorstehende Zusammenfassung der Erfindung wird klarer verständlich durch die folgende detaillierte Beschreibung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Drehtischs und von Arbeitsstationen.
Fig. 2 ist eine Ansicht eines Unterteils und eines Deckels einer porösen Form, die eine unregelmäßige Form hat.
Fig. 3 ist eine Ansicht eines Wirbelakkumulators.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Füllmittels.
Fig. 5a und 5b sind Ansichten von feststehenden Schläuchen zum Füllen der Form.
Fig. 6a und 6b sind Seitenansichten von gerichteten Einlässen mit einem dazugehörigen Druckkolben zum Füllen der Form.
Fig. 7a und 7b sind Ansichten einer thermogravimetrischen Vorrichtung und eines dazugehörigen Druckkolbens zum Füllen der Form.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Deckelaufsetzstation.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Heizstation.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht der Kühlstation.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Faseragglomerate sind Polyesterfasern, die willkürlich angeordnet und verwirrt sind, um eine dreidimensionale, nominell sphärische Form zu bilden, wobei vorzugsweise nur ein Minimum an Fasern von der Oberfläche vorsteht, so daß diese mittels Luft transportierbar sind. Eine solche Form trägt zur Lastaufnahme und Druckbeständigkeit in einem geformten Teil bei.
Es wird ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung geschaffen, das mit einem Drehtisch 10 arbeitet, um eine Form, die mit Agglomeraten von Polyesterfasern gefüllt ist, durch eine Reihe von Arbeitsstationen zu führen, um ein kontinuierliches Verfahren zu schaffen, wie das in Fig. 1 gezeigt wird. Arm 9 von Fig. 4, der am Tisch 10 von Fig. 1 befestigt ist, trägt den unteren Teil der Form 12 von Fig. 2, während diese zu den einzelnen aufeinanderfolgenden Stationen geführt wird. Ein Drehtisch hat den Vorteil, daß der für das Verfahren benötigte Raum auf ein Minimum reduziert wird. Als Alternative könnte das Verfahren auf lineare Weise ausgeführt werden, wobei die Arbeitsstationen in Reihe angeordnet sind. Eine weitere Alternative besteht darin, die Form stationär zu halten und die Arbeitsstationen an die Form heranzuführen.
Die Form 12 wird aus Lochmetall hergestellt, wie das in Fig. 2 gezeigt wird. Verwendet werden kann jedes Material, das den Formpreßdrücken standhalten kann, die dem Formpreßvorgang eigen sind, im typischen Fall 6,89-13,79 kPa (1-2 Pounds/Quadratzoll). Beispielsweise können die Formen aus Aluminium, Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl hergestellt werden. Der Luftstrom durch die Form ist auf Grund der offenen Fläche des Lochmetallblechs möglich. Häufig ist das formzupressende Faseragglomeratmaterial stärker restriktiv gegenüber dem Luftstrom als das Lochmetallblech. Wenn das geformte Teil Bereiche hat, die eine höhere Konzentration an Faseragglomeraten haben und die daher stärker oder dichter sind, strömt die Luft nicht so leicht durch diese hindurch, und diese Bereiche werden nicht so leicht und schnell verschweißt. In diesen Fällen wird der Luftstrom weiter durch die Verwendung von Ablenkplatten oder Lenkblechen gesteuert, die angrenzend an die Form, die Heizkammer oder beide angeordnet sind. Form-Lenkbleche sind an der Außenseite des Oberteils der Form, des Bodens oder beider angeordnet. Wenn die Lenkbleche über den Bereichen angeordnet sind, die normalerweise gut verschweißt würden, wird die erhitzte Luft zu den Bereichen umgeleitet, die schwer zu verschweißen sind. Da die Verwendung von Lenkblechen dazu dient, den Luftstrom einzuschränken, ist es überraschend, daß der gesamte Verschweißungsvorgang im Vergleich zur Arbeit ohne Lenkbleche in einer kürzeren Zeit abgeschlossen ist.
Als Alternative zu Lochmetallen für den Bau der Form können auch Materialien eingesetzt werden, die eine poröse Struktur haben, z. B. DUOCEL®-Aluminiumschaumstoff oder vernetzter glasartiger Kohlenstoff, die beide von der Energy Research and Generation, Inc., Oakland, CA, erhältlich sind. Formen können auch unter Verwendung von festen oder herausnehmbaren porösen Einsätzen hergestellt werden. Die Form 12 wird in zwei oder mehr Teilen hergestellt, wobei das Unterteil 14 und der Deckel 16 so konstruiert sind, wie das erforderlich ist, um die gewünschte abschließende Form des formgepreßten Polsters zu erhalten. Getrennte Teile der Form können durch Scharnier verbunden werden, um die Formen leichter schließen und öffnen zu können.
Ein Beispiel für Faseragglomerate, die eingesetzt werden können, wird ebenso wie deren Herstellung und Verbindung in US-PS 4794038 offengelegt. Die Agglomerate werden im typischen Fall in dicht gepackten Behältern transportiert. Folglich müssen die Faseragglomerate vor dem Formen "geöffnet" werden. d. h., in der Dichte auf 16,02-32,04 kg/cm³ (1-2 Pounds/Kubikfuß) reduziert werden. Eine solche Auflockerung kann durch Ausladen und Öffnen der Agglomerate von Hand und die Einbringung der Agglomerate in die Form erreicht werden.
Bei typischen Vorrichtungen zum Öffnen von Faseragglomeraten, wie mechanischen Stiftbändern und Walzen, besteht die Tendenz, die Agglomerate zu beschädigen. Stattdessen kann mit einem Turbogebläse gearbeitet werden, um die Agglomerate zu öffnen, bevor sie in die Form eingebracht werden, um ein Ermüden der Bedienkraft zu vermeiden und die Zeiteinsparungen zu erhöhen. Ein Gebläse führt die Agglomerate in die Form ein, nachdem diese durch ein Füllrohr aus einem Transportbehälter gezogen worden sind. Als Alternative können die Agglomerate unter Verwendung eines Wirbelakkumulators 22 von Fig. 3 geöffnet werden. Die Agglomerate werden von einer Zufuhrquelle 21 durch ein Gebläse 23 geführt, das deren Dichte verringert und sie aus dem Auslaßkanal 24 in den Einlaß 25 des Wirbelakkumulators 22 treibt. Ein Wirbelluftstrom wirft die Agglomerate im Akkumulator durcheinander. Eine Menge der Agglomerate kann in dem Akkumulator gehalten und jederzeit durch die Abgabeöffnung des Akkumulators abgegeben werden, um die Form zu füllen. Der Luftstrom, der die Agglomerate innerhalb des Wirbelakkumulators trägt, zirkuliert und wird dann durch eine Entlüftungsöffnung nach außen abgeführt, die so konstruiert ist, daß eine Abgabe der Agglomerate verhindert wird. Um die Agglomerate abzugeben, wird das Entlüftungsventil geschlossen, und das Abgabeventil wird geöffnet, damit der Luftstrom die Agglomerate durch die Abgabeöffnung 26 in einem gleichmäßigen Strom nach außen zur Füllstation führen kann.
Der Wirbelakkumulator 22 kann entweder in einer senkrechten oder einer waagerechten Ausrichtung positioniert werden. Bevorzugt wird eine waagerechte Position, da die Agglomerate dazu tendieren können, durch die Schwerkraft am tiefsten Punkt eines senkrecht ausgerichteten Akkumulators eingeschlossen zu werden.
Wünschenswert ist es, ein Faserpolster durch eine äußere Umhüllung aus Gewebe, d. h., durch eine Gaze, zu schützen. Dadurch wird die Haltbarkeit bei der Handhabung des Polsters vor der abschließenden Einbringung in den abschließenden Überzug gewährleistet. Die Gaze gewährleistet die Integrität, um das Abschälen oder Abblättern von einzelnen Agglomeraten auf ein Minimum zu reduzieren. Verwendet werden kann eine leichte, spungebundene Polyesterfolie, wie DuPont SONTARA®, mit einer feinen Schicht Polyesterklebstoff, die auf die Seite aufgebracht wird, die mit den Agglomeraten in Kontakt kommt, um die Gazefolie an die Agglomerate anzuheften. Das Material kann vorgeschnitten und/oder vorgeheftet werden, bevor es in die Form eingebracht wird. Die Agglomerate werden dann oben auf diese Gazefolie aufgebracht. Eine zweite Gazefolie kann wahlweise vor dem Formvorgang über den Agglomeraten angeordnet werden, um die Agglomerate vollständig einzuschließen.
Als Alternative kann anstelle einer Gazefolie ein Polyestersprühkleber verwendet werden. Ein solcher Kleber würde nach der Entnahme des Artikels aus der Form 12 auf diesen aufgesprüht. Der Kleber würde die Außenschichten der Agglomerate des Polsters härten und fest machen. Aufgesprühte Fasern innerhalb eines Klebesprühmittels können auch anstelle einer Gazefolie oder eines Gazebeutels als Einschließungsmittel verwendet werden.
In der Fahrzeugindustrie ist es wünschenswert, daß die Sitzpolster in sich eine variable Festigkeit haben. Die Seiten oder Randpolster des Sitzes müssen ausreichend haltbar sein, um der übermäßigen Beanspruchung während des Ein- und Aussteigens standzuhalten. Eine zusätzliche Seitenfestigkeit ist auch während des Kurvenfahrens wünschenswert, wenn die seitliche Beschleunigung während des Fahrens bewirkt, daß der Insasse gegen die Außenseite des Polsters gedrückt wird. Dagegen ist in der Mitte des Polsters eine geringere Dichte wünschenswert, um eine bequeme Auflage für den Insassen zu gewährleisten. Um diese variable Dichte innerhalb des Polsters zu erreichen, wird die Menge der Agglomerate, die innerhalb der einzelnen Abschnitte der Form eingebracht wird, variiert.
An der ersten Station, der Füllstation 30 von Fig. 1, werden Agglomerate in die Form 12 von Fig. 2 eingeführt. Die Einbringung der Faseragglomerate in die Form 12 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Wie oben erwähnt wurde, können die Agglomerate von Hand aus einem Vorratsbehälter entnommen und in die Form eingebracht werden. Vorzugsweise werden die Agglomerate automatisch in die Form eingeführt. Um die Form mit variablen Mengen an Agglomeraten zu füllen, werden eine programmierbare Positionierungsvorrichtung, wie ein programmierbarer Roboter 32 von Fig. 1, oder eine motorisch betriebene x-y-z- Positionierungsvorrichtung, nicht gezeigt, eingesetzt, um einen Formfüllschlauch zu manipulieren, durch den die Agglomerate in einem Luftstrom transportiert werden. Der Luftschlauch wird so manipuliert, daß er für eine bestimmte Zeitspanne über verschiedenen Zonen der Form positioniert ist. Die Zeit in einer Position wäre vom Ausmaß der Festigkeit abhängig, die für diese bestimmte Zone des Polsters gewünscht wird. Durch die Verwendung eines programmierbaren Roboters oder einer motorisch betriebenen Positionierungsvorrichtung würde es möglich, mit verschiedenen Polsterprofilen zu arbeiten, die einzigartige Dichteanforderungen haben. Außerdem würde das große Einsparungen an Arbeitskraft ermöglichen sowie Beständigkeit bei einem bestimmten Sitzprofil schaffen.
Durch den Transport von losen Agglomeraten zur Form 12 mittels eines Luftstroms wird am Abgabeauslaß des Füllschlauchs 38 von Fig. 4 ein turbulenter Luftstrom erzeugt, der die gewünschte Einbringung der Agglomerate stört. Um die Agglomerate so in der Form zu halten, wie sie in die Form aufgenommen werden, wird an der Unterseite der Form 12 mit Hilfe des Gebläses 34 von Fig. 4 durch die Vakuumleitung 35 ein Unterdruck gesogen. Als Alternative kann die Form unter Verwendung von feststehenden Schläuchen gefüllt werden, die über der Form angeordnet sind, um die speziellen Zonen von Fig. 5a und Fig. 5b zu speisen. Die Faseragglomerate werden in jeden Schlauch eingespeist und durch Manipulation des Schiebers 36 an jedem Schlauch in die Form 12 abgegeben. Luftrohre 37 ermöglichen es, mit einem Luftstrom zu arbeiten, um die Agglomerate aus dem Schlauch heraus oder in den nächsten mit Schieber versehenen Abschnitt zu bewegen. Jedem Schlauch ist eine individuelle Wäge- und Weiterleitungsapparatur zugeordnet, oder diese könnte in Verbindung mit einem Gesamtzuführungssystem in Reihe genutzt werden.
Noch eine weitere Alternative zum variablen Füllen der Form besteht darin, senkrechte Stifte einzusetzen, die durch die Bodenfläche der gelochten Form bis zu unterschiedlichen Höhen im Formhohlraum vorstehen. Durch diese dichte Packung von Stifthöhen wird eine Oberfläche programmiert, die es den Agglomeraten erlaubt, in und um diese Oberfläche zu fallen. Je größer die Zahl der Stifte innerhalb eines Bereichs ist, desto geringer ist die Menge der Agglomerate, die zum Füllen dieser Zone gebraucht wird. Nachdem die Agglomerate in die Form eingebracht worden sind, wird die Stiftvorrichtung aus der gelochten Form zurückgezogen, und man läßt die Agglomerate sich vor dem Formungsvorgang absetzen.
Ein alternatives Verfahren zum Absperren innerhalb der Form besteht darin, mit zurückziehbaren Absperrstäben zu arbeiten, die durch die seitlichen Oberflächen der gelochten Form vorstehen. Diese Absperrstäbe definieren Füllzonen innerhalb der Form. Absperrstäbe haben den Vorteil, daß sie die Bewegung der Faseragglomerate zwischen den Füllzonen verhindern, es aber den Faseragglomeraten in den verschiedenen Füllzonen ermöglichen, miteinander in Verbindung zu treten und sich zu vermengen, wodurch Querkraftlinien zwischen den verschiedenen Abschnitten des Formartikels ausgeschlossen werden. Durch Variieren der Menge an Agglomeraten, die den verschiedenen Füllzonen zugeführt wird, kann ein Artikel von variabler Dichte erzeugt werden. Beispielsweise kann ein Sitzpolster hergestellt werden, das eine Sitzfläche von verhältnismäßig geringer Dichte und einen Randpolsterbereich von verhältnismäßig hoher Dichte hat, wodurch ein weicher Sitz mit einer festen seitlichen Auflage geschaffen wird. Durch die Arbeit mit Füllzonen entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Schritte, um die Gleichmäßigkeit der Füllung zu erreichen, und Füllzonen können mit jedem der oben oder nachfolgend beschriebenen Verfahren der Einbringung der Faseragglomerate in die Form kombiniert werden.
Eine andere Alternative besteht darin, mit einem Füllvorgang bei geschlossener Form zu arbeiten, wobei mehrere Agglomeratstromeinlässe vorhanden sind, welche die Agglomerate zu einer Zone innerhalb der Form lenken, wie das in Fig. 6a und Fig. 6b gezeigt wird. Die Agglomerate werden durch einen Luftstrom oder nach einem anderen Verfahren zu den Einlässen des Stromeinlasses 42 geführt. Wenn mit einem Luftstrom gearbeitet wird, kann mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der Agglomerate gearbeitet werden, um unterschiedliche Fülldichten innerhalb der Form zu erreichen. Nach dem Einfüllen wird der Druckkolben 43 auf die Agglomerate abgesenkt, um die Agglomerate innerhalb der Form 12 vor dem Erhitzen auf die abschließende Geometrie zusammenzudrücken. Durch die Anwendung des Füllvorgangs bei geschlossener Form werden die störenden Wirkungen des turbulenten Luftstroms ausgeschlossen, die bei der Anwendung eines Luftstroms zum Transport der Agglomerate in die Form auftreten.
Eine weitere Alternative ist der Einsatz einer thermogravimetrischen Materialzuführung. Fig. 7a und Fig. 7b, diese würde die Agglomerate in den Mengen an die einzelnen Füllrohre 44, die mit der Form 12 verbunden sind, verteilen, die für die gewünschte abschließende Festigkeit der besonderen Zone gebraucht werden. Nachdem das Rohr 44 gefüllt ist, schiebt der Druckkolben 45 die Agglomerate aus dem Füllrohr 44 und packt die Agglomerate in die Form 12. Eine solche Vorrichtung schließt den turbulenten Luftstrom aus, der in Zusammenhang mit der Anwendung eines Luftstroms zum Transport der Agglomerate in die Form auftritt.
Eine andere Alternative ist die Verwendung von vorgehefteten einzelnen Beuteln von vorher abgewogenen Agglomeraten, die in die Form eingebracht werden. Da jeder Beutel mit einer variierenden Menge an Agglomeraten gefüllt werden kann, kann mit unterschiedlichen Dichten gearbeitet werden, um an verschiedenen Stellen innerhalb des Polsters die gewünschte Festigkeit zu erreichen. Auf der Außenfläche der Beutel sowie auf der Innenseite muß eine Kleberschicht vorhanden sein, um sicherzustellen, daß die Beutel aneinander haften und aus den einzelnen Beuteln ein einheitliches Polster gebildet wird.
Wahlweise können innerhalb der Form Drähte angebracht werden, um als Verankerungspunkte für einen Polsterbezug oder als Verstärkung für solche Bereiche wie die Randpolster zu dienen. Die Drähte sind üblicherweise ferromagnetisch, um ihre Positionierung in der Form durch Magneten zu erleichtern, es könnte aber auch nicht- ferromagnetischer Draht eingesetzt werden, wenn andere Positionierungsmittel verfügbar sind. Um die Bindung zwischen den Agglomeraten und dem Draht, vor allem den für Verankerungspunkte verwendeten Draht, zu verbessern, kann der Draht mit einem Polymer beschichtet werden, das einen Schmelzpunkt unter der Bindungstemperatur der Faseragglomerate hat und das bei Bindungstemperatur ausreichend viskos ist, um als Überzug auf dem Draht zu bleiben. Während des Formpressens der Agglomerate schmilzt das Polymer, und die Agglomerate werden in die Schmelze eingebettet. Besonders vorteilhaft für die Beschichtung des Drahtes sind Olefine. Der Zusammenhalt zwischen dem beschichteten Draht und den verschweißten Agglomeraten ist stärker als die typische Draht- Polyurethanschaumstoff-Bindung bei den gegenwärtigen Fahrzeugsitzen. Als Alternative kann der Olefindraht in ein Polymergeflecht eingebettet werden, um eine Einheit aus Verankerungsdraht und Geflecht zu bilden. Das Polymergeflecht besteht vorzugsweise aus Polyethylen. Wie der olefinbeschichtete Draht kann die Einheit aus Verankerungsdraht und Geflecht vor dem Verschweißen der Agglomerate in die Form eingebracht werden und stellt folglich eine zusätzliche Verankerungsauflage dar.
Nachdem die Form 12 mit den Agglomeraten gefüllt worden ist, wird die Form 12 zur Deckelaufsetzstation 40 gedreht, wie sie in Fig. 1 und 8 gezeigt wird. Wahlweise wird vor dem Schließen der Form 12 eine zweite Gazefolie auf die Einheit aus Agglomeraten aufgebracht. Unter der Form 12 wird ein Hydraulikzylinder 51 von Fig. 8 mit einer großen Stützplatte 52 aktiviert, um das Formunterteil 14 von Fig. 2 zu tragen und den Druck auf die Drehtischeinheit zu verringern. Der Formdeckel 16 wird oben auf das Formunterteil 14 aufgesetzt. Ein Hydraulikzylinder 53 mit einer großen Verteilerplatte 55 wird über der Form 12 aktiviert und übt einen ausreichenden Druck aus, um die Form 12 zu schließen und zu verriegeln. Der obere und der untere Hydraulikzylinder 51 und 53 ziehen ihre jeweiligen Stützplatten 52 und 55 zurück, und die Form 12 wird zur Heizstation 50 gedreht, wie das in Fig. 1 gezeigt wird.
An der Heizstation 50 von Fig. 9 werden Hydraulikzylinder 61 und 62 aktiviert, um Luftrohre 63 und 64 mit der Form 12 in Kontakt zu bringen, um eine Bahn der Luftzirkulation zwischen der Form und der Wärmequelle zu schaffen. Der Form 12 wird heiße Umwälzluft zwischen 150 und 245ºC zugeführt. Die erhitzte Luft aktiviert die Bindefasern innerhalb der Faseragglomerate, die den Kleber bereitstellen, um dem formgepreßten Teil Form zu verleihen. Die Luft wird unter Einsatz eines handelsüblichen Ofens 66 erhitzt, der dahingehend modifiziert wurde, daß er hydraulisch betätigte Kanäle zur Führung des Luftstroms einschließt. Vorzugsweise tritt die heiße Luft vom Boden her in den Formhohlraum ein und tritt an der Oberseite der Form aus. Als Alternative kann erhitzte Luft durch die obere Fläche der Form zugeführt oder kann abwechselnd durch die obere und untere Formoberfläche geführt werden. Um Energie zu sparen, kann die heiße Luft aufgefangen, wieder auf Arbeitstemperatur erhitzt und wiederverwendet werden. Der Heizzyklus ist von zahlreichen Faktoren abhängig, einschließlich der Dichte der Faseragglomeratmasse, der Lufttemperatur und des Widerstands der gelochten Formoberfläche gegenüber dem Luftstrom. Aus ökonomischen Gründen ist es vorteilhaft, mit einem hohen Luftstrom zu arbeiten und so die Dauer des Heizzyklusses auf ein Minimum zu senken. Faseragglomerate sind jedoch thermoplastisch und werden weniger widerstandsfähig gegenüber den Druckkräften der die Bindung herbeiführenden Luft, wenn die Bindungstemperatur erreicht ist. Um die Formpreßzeit zu verkürzen, ist es wünschenswert, die Luftströmungsgeschwindigkeit während eines Verschweißungszyklusses zu verringern, um so die Druckkraft der Umwälzluft unter der Druckfestigkeit der erhitzten Agglomerate zu halten. Der Luftdruck auf die geformte Oberfläche wird durch ein elektrisch gesteuertes, regelbares Gebläse gesteuert. Der Druckabfall über dem geformten Teil wird unter Nutzung eines druckanzeigenden oder -aufzeichnenden Geräts, beispielsweise eines Manometers, nicht gezeigt, überwacht.
Nachdem die Form 12 auf die erforderliche Temperatur und über die erforderliche Zeit erhitzt worden ist, werden die Hydraulikzylinder 61 und 62 aktiviert, um ihren Kontakt mit der Form 12 zu lösen. Die Form 12 wird zu einer Kühlstation 70 gedreht, wie sie in Fig. 1 und 10 gezeigt wird. Hydraulikzylinder 71 und 72 werden aktiviert, um Luftkanäle 73 und 74 in Kontakt mit der Form 12 zu positionieren, um eine Bahn der Luftzirkulation zwischen der Form und der Quelle für Kühlluft zu schaffen. Kühlluft wird unter Nutzung eines elektrisch gesteuerten, regelbaren Gebläses 75, wie es in Fig. 10 gezeigt wird, zwangsweise durch die Form 12 geführt. Der Luftstrom kann wiederum durch den Boden der Form 12, durch das Oberteil der Form 12 oder durch eine Kombination beider Richtungen geführt werden. Ein wesentlicher Teil der Energie kann in der Kühlzone zurückgewonnen und dazu genutzt werden, die Luftaufnahme des Heizsystems zu erhitzen, wozu die Kühlluft unter Nutzung des Luftkanals 62 von der Form 12 zum Ofen 66 geführt wird. Als Alternative kann dieser Luftstrom zu einer Vorwärmstation 80 von Fig. 1 geführt werden, in der die vorgewärmte Luft vor dem vollen Heizzyklus zwangsweise in die Form 12 eingeführt wird. Durch dieses "Vorwärmen" wird die Formpreßzeit an der Heizstation verkürzt.
Nachdem das Teil ausreichend abgekühlt ist, werden die Hydraulikzylinder 71 und 72 aktiviert, um ihren Kontakt mit der Form 12 zu lösen, und die Form 12 wird aus der Kühlstation weg gedreht. Das geformte Teil wird aus der Form 12 herausgenommen. Die Entnahme kann von Hand oder durch automatische Mittel erfolgen. Um die Entnahme des Polsters aus der Form zu erleichtern, sollte der Boden der Form 12 vorzugsweise eine bewegliche Basis haben, die nach oben geschoben werden kann, um das Formstück freizugeben.
Wahlweise kann das Formteil nach dem Formpressen in einem wärmeschrumpfbaren Polyester-"Beutel" eingeschlossen werden. Der Umhüllungsbeutel paßt sich nach dem Erhitzen der Form des Formteils an und gewährleistet die Haltbarkeit und ein verbessertes Aussehen des Teils.
Als Alternative zur Umhüllung mit einer Gazefolie oder zur Einbettung von Polsterbezugsverankerungsdraht in das Formerzeugnis kann ein abschließender Nutzungsüberzug direkt auf das Erzeugnis aufgeformt werden. Insbesondere kann ein Fahrzeugsitzpolster, das einen gewünschten abschließenden Überzug aus Stoff, Polsterbezug oder Leder hat, integral mit einem Sitzpolster formgepreßt werden, das aus Faseragglomeraten hergestellt wird. In der Vergangenheit wurden poröse Gewebe nach Methoden auf Schaumstoffe geklebt, bei denen überhitzter Dampf eingesetzt wurde, um eine Polymerklebeschicht zu schmelzen, um so den Sitzüberzug an den Schaumstoffsitz zu kleben. Ein Dampfverfahren ist jedoch insofern eingeschränkt, als es nicht beim Formpressen von nicht-porösen Materialien, wie Leder, angewendet werden kann, und es hat auch den Nachteil, daß teurer, überhitzter Dampf eingesetzt wird und das Kondensat entfernt werden muß. Bei der Vorbereitung auf das integrale Formpressen mit Faseragglomeraten wird der gewünschte abschließende Sitzbezug, beispielsweise Leder, so zugeschnitten, daß er auf die Form der Preßform abgestimmt ist. Ebenso wird ein thermoplastischer Klebefilm, wie er beispielsweise durch Bemis Associates. Shirley, MA, hergestellt wird, so zugeschnitten, daß er auf die Form der Preßform abgestimmt ist. Dann wird der Lederüberzug in die Form eingebracht, und anschließend wird der thermoplastische Klebefilm oben auf den Lederüberzug in die Form eingebracht. Die Form wird mit Faseragglomeraten gefüllt, geschlossen und erhitzt, wie das oben ausgeführt worden ist. Der Erhitzungszeit kann durch Überwachung des Luftstroms durch die Form bestimmt werden. Ein Druckabfall zeigt an, daß der thermoplastische Klebefilm geschmolzen ist. Nach dem Abkühlen und der Entnahme erhält man ein Sitzkissen mit dem abschließenden Überzug. Der Wert dieses integralen Sitzkissenherstellungs- und Überzugsprozesses ist angesichts der Ausschaltung der anschließenden und kostspieligen zusätzlichen Schritte, die zum Überziehen der Sitzkissen erforderlich sind, offensichtlich.

Claims

1. Automatisiertes Verfahren zum Formpressen von wiederverwertbaren Polstern auslosen Faseragglomeraten, die Polyesterfasern und thermisch verschweißbare Bindefasern umfassen, bei dem das bekannte Verfahren das Einbringen einer kontinuierlichen Bahn aus Faseragglomeraten in eine Form, das Einbringen der Form in einen Ofen, das Einbringen der Form in eine Kühlkammer und die Entnahme des geformten Polsters aus der Form umfaßt, und bei dem die Verbesserung folgendes umfaßt:

a) Einfüllen von losen Faseragglomeraten in die Form,

b) Führen von erhitzter Luft von einem Ofen zu der Form, derartig, daß die thermisch verschweißbaren Bindefasern geschmolzen werden, ohne daß die Form in den Ofen gebracht wird, Rückgewinnen der Abluft aus der Form und Rückführung der Abluft zum Ofen, und

c) Führen von Kühlluft zu der Form, um das Polster zu kühlen, Rückgewinnen der Abluft aus der Form und Rückführung der Abluft zu einem Luftkühler, zum Ofen oder zu einer Vorwärmstation.

2. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem das Ziehen eines Unterdrucks an der Unterseite der Form umfaßt, derartig, daß die losen Faseragglomerate innerhalb der Form aufgenommen und gehalten werden.

3. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem vor dem Einfüllen der losen Faseragglomerate das Einbringen eines Sitzüberzug-materials in die Form und das Einbringen eines thermoplastischen Klebers oben auf das Sitzüberzugmaterial umfaßt.

4. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Sitzüberzugmaterial nicht porös ist.

5. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Sitzüberzugmaterial Leder ist.

6. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Umhüllung der losen Faseragglomerate innerhalb der Form umfaßt.

7. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt der Umhüllung außerdem die Auskleidung eines Teils der Form mit einer Gazefolie umfaßt.

8. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt der Umhüllung außerdem die Auskleidung eines Teils der Form mit einem Umhüllungsklebstoff umfaßt.

9. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt der Umhüllung außerdem das Sprühen von Umhüllungsfasern in die Form umfaßt.

10. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt der Umhüllung außerdem das Einbringen der Faseragglomerate innerhalb einzelner Gazebeutel umfaßt.

11. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Form eine Vielzahl von Füllzonen hat.

12. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem das Variieren der Menge der losen Faseragglomerate umfaßt, die in die verschiedenen Füllzonen der Form eingeführt werden, derartig, daß ein Artikel mit variabler Dichte hergestellt wird.

13. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem die automatische Einführung der losen Faseragglomerate in die Form unter Verwendung einer programmierbaren Positionierungsvorrichtung umfaßt.

14. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem die Verwendung von stationären Schläuchen umfaßt, die über der Form angeordnet sind, um bestimmte Füllzonen zu beschicken.

15. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem den Einsatz senkrechter Stifte umfaßt, die durch eine Bodenfläche der Form zu unterschiedlichen Höhen im Formhohlraum vorstehen, um dadurch die Füllzonen weiter zu definieren und abzutrennen.

16. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem den Einsatz einer Vielzahl von Absperrstäben umfaßt, die durch eine Seitenfläche der Form vorstehen, um dadurch die Füllzonen weiter zu definieren und abzutrennen.

17. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem das Schließen der Form und das anschließende Füllen der Form über eine Vielzahl von Einlässen für den Strom von Faseragglomeraten umfaßt, die zu den verschiedenen Füllzonen innerhalb der Form führen.

18. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Einfüllens außerdem das Einbringen einer Vielzahl von einzelnen Beuteln von vorher abgewogenen Faseragglomeraten in die Form umfaßt.

19. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem den Schritt der Einhüllung des geformten Polsters umfaßt.

20. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem den Schritt der Einbringung eines Verankerungsdrahtes in die Form vor dem Erhitzen umfaßt.

21. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 20, das außerdem den Schritt der Beschichtung des Verankerungsdrahtes mit einem Polymer umfaßt, das einen Schmelzpunkt unter der Verschweißungstemperatur für die Faseragglomerate hat.

22. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 21, das außerdem den Schritt der Einbettung des beschichteten Drahtes in ein Polymergeflecht umfaßt.

23. Automatisiertes Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem folgende Schritte umfaßt:

(a) Aufsetzen eines Unterteils einer Form auf eine Halteplatte, die mit einem Arm einer Drehtischeinheit verbunden ist;

(b) Öffnen der gepackten Faseragglomerate aus einem verdichteten Zustand zu einem losen Zustand von geringerer Dichte;

(c) Aufbringen einer Umhüllungsfolie auf das Formunterteil vor dem Einfüllen der Faseragglomerate, wobei die Umhüllungsfolie auf der Innenfläche einen Kleber hat;

(d) Einfüllen von losen Faseragglomeraten, die Polyesterfasern und thermisch verschweißbare Bindefasern umfassen, auf die Umhüllungsfolie im Formunterteil, um eine Baugruppe aus Faseragglomeraten zu bilden;

(e) Drehen des Formunterteils zu einer Deckelaufsetzstation, in der ein Formdeckel auf die Form aufgesetzt wird, um eine geschlossene Form zu bilden;

(f) Drehen der geschlossenen Form zu einer Heizstation, in der heiße Luft von einem Ofen zugeführt und zwangsweise durch die Baugruppe aus Faseragglomeraten in der Form geführt wird, derartig, daß die thermisch verschweißbaren Bindefasern geschmolzen werden;

(g) Drehen der geschlossenen Form zu einer Kühlstation, in der Kühlluft zwangsweise durch die Baugruppe aus Faseragglomeraten in der Form geführt wird, und

(h) Entnahme des geformten Polsters aus der Form.