DE7238735U - Vielfach verwendbare Wanderform zur Herstellung von Polsterkorpern in einem Mikrowellenfeld - Google Patents

Description

Gegenstand der Neuerung sind v£eifaeh. "verwendbare Formen zur Herstellung von Polsterkörpern aus Weichschaumstoff oder Gummihaar oder- kunstharzgebundenen Chemiefasern.

Polßterkörper aus natürlichem Latexschaum oder synthetischem Weichschaumstoff bzw. Gummihaar-werden in bekannter Weise in Formen produziert. Beim Latexschaum wird eine aufgeschäumte Latexmilchmasse in Metallformen drucklos eingefüllt, koaguliert und vulkanisiert. Dieser Prozeß dauert normalerweise -- sofern auf kontinuierlich laufenden . Bändern gearbeitet wird -- zwischen 3o und 45 Minuten. Es sind also außerordentlich viele Formen notwendig, will man von einer bestimmten Ausführung eine Vielzahl von Polsterkörpern erzeugen. Die Formen sind sehr teuer und die Vulkanisationsanlage muß schon eine beachtliche Länge aufweisen, wenn man wirtschaftlich produzieren will. Dabei erfordert die Vulkanisation der Schaummassen einen erheblichen Kallo.rien-Aufwand, da erst die Masse der Formen aufgeheizt -werden muß, bevor die Schaummasse hinreichend erhitzt ist.

svnthet _T/ Die Herstellung von Polsterkörpern aus' Warm- oder KaIt schauin verläuft ähnlich, wenn es auch in den letzten Jahren gelungen ist,' durch bestimmte Aktivatoren bzw. Kunetharzmischungen den Schäum- und Aushärteprozeß auf jο«!2 Minuten zu reduzieren. Aber auch diese Zeit verlangt alrio Vielzahl teurer Metallformen, soll die Produktion größerer Serien in einem wirtschaftlich vertretbaren Zyklus erfolgen. Beim Warmschaum reicht die exotherme

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Literatur-Verzeichnis

Folgende	1	Schriften si	471
DT-PS	1	9ol	3oo
DT-PS	1	5o4	233
DT-PS	1	142	148
DT-AS	2	944	932
DT-AS	1	669	599
DT-AS	7	019	o49
OS	2	6y4	055
Gbm	2	o24	845
US-PS	425	272
US-PS	733

»Neues aus Technik" Nr. "i/k vom 1.4.1962, S.

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Wärme der Chemikalien-Reaktion nicht aus, in der angegebenen Zeit eine hinreichende Aushärtung zu erzielen. Es müssen auch hierbei die Metallformen auf mehr als 125° aufgeheizt werden, bevor der Schaum eine bleibende Form annimmt. Strömende Heißluft von l65 - l8o° muß längere Zeit (8-Io Minuten) auf die Formen einwirken, um im Schaum-Innern ca. 12o° zu erzielen, da der Schaum einen hohen Isolationswert besitzt.

Beim sogenannten Kaltschaum sind die chemischen Reagenzien so zusammengesetzt, daß eine höhere exotherme Wärme entsteht, so daß eine zusätzliche Wärme-Einwirkung nicht notwendig ist. Es ist jedoch bekannt, daß auch hier eine äußere Wärmezufuhr die Qualität erheblich verbessert und die Aushärtung beschleunigt.

Bei Formkörpern aus Gummihaar ist eine doppelte Wärmebehandlung üblich:

a) das Trocknen des Latex-Filmes (mit dem die Fasern ■ umgeben sind) bis zur Formbeständigkeit,

b) das Vulkanisieren zur endgültigen Stabilisierung in Autoklaven.

Auch hier muß erst die Metallform durch sehr schnell strömende Heißluft' erhitzt werden, wobei etwa k - 5% der Heißluft durch das Lochblech der Form in das Formeninnere eindringen und die bindende Latejcmilch bis auf 7o% trocknen. Die restlichen 3o%' werden bei der Vulkanisation bis auf einen Rest von 4-6% getrocknet. Auch hier ist also die Zufuhr von Wärmeeinheiten außerordentlich hoch, besonders da die weitaus meiste Wärme auch bei den besten Anlagen ungenutzt an den Formen vorbeistreicht. Ein großer Teil der Wärme wird trotz bester Isolation in din Produktionsräume geleitet, wo sie eine erhebliche Arbeitserschwerung bewirkt. -

In allen genannten Produktionsmethoden müssen zudem die

Formen nach der Entnahme des Formlinge wieder abgekühlt werden auf 25 - 3o .

Diese tnorme Verschwendung von Wärme einzudämmen auf ein

eine der/

effektiv notwendiges Maß, ist daher'Aufgabelnder Neuerung

Die Lösung besteht in der Anwendung von Mikrowellen, die nur die Aufheizung flüssiger Bestandteile der Reagenzien

dje j bewirken sollen, während sowohl die Form als auch' Fasern nur indirekt -- durch die Abgabe von Wärme der aufgeheizten Flüssigkeiten -- eine geringe Erwärmung erfahren. Ein Wärmeaustritt in die Produktionsräume wird dabei völlig vermieden.

Obgleich der Wirkungsgrad bzw. Nutzleistung der eingespeißten Energie bei den bekannten Mikrowellengeräten relativ schlecht ist, wird im Vergleich zu dem bisherigen Wärmeaufwand im vorliegenden Verwendungstnreich eine große Einsparung erreicht, abgesehen von anderen Vorteilen.

Die Anwendung von Mikrowellen zum Trocknen von feuchten Gegenständen oder Produkten, wie beispielsweise Tapeten, Textilien usw. oder zum Aufheizen von Lebensmitteln ist allgemein bekannt.

Es ist auch durch die AS 1 5ok 3oo bekannt geworden, isolierende Polyurethanschäume in deλ Zwischenwänden von Kühlschränken unter Einwirkung von Mikrowellen herzustellen. Hierbei handelt es sich aber nicht um die Gewinnung von geformten Polsterkörpern, sondern um das Ausfüllen von Hohlräumen zum Zwecke der Isolation, deren Wandungen bleibende und Hauptbestandteile des angestrebten Körpers, nämlich dia Kühlschranks, sind. Es wird hier nirgendwo die Lehre vermittelt., auf diese Weise-auch lose, für sich exsistente Körper zu erzeugen.

Die Erzeugung von Polsterkörpern aus Gummihaar, Chemiefasern oder Schaumstoff durch eine Mikrowellen-Aufheizung

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bedingt völlig andere geartete Formen als sie bisher üblich waren, weil die Wärme ja ausschließlich auf die in den Reagenzien befindlichen Flüssigkeiten einwirken und das Formenmaterial möglichst wenig Wärme aufnehmen soll.

Es werden zwei verschiedene Wege mit gleichem Ziel eingeschlagen:

1) Das Ausheizen der Reagenzien im Durchlauftunnel,

2) das Ausheizen ohne Rücksicht auf Größe (Volumen) des Polsterteils und seiner Form

durch direktem Beschüß der

flüssigen Reagenzien durch vorübergehenden Ausschluß der.jeweiligen Form an einen flexiblen Mikrowellenkanal mit genau dosierter Energie.

Im ersten Verfahren werden Formen ganz aus dielektrischen Kunststoff benutzt, die kontinuierlich durch das Magnet» feld wandern und/die Elektroden dem jeweiligen Energiebedarf angepaßt werden müssen, während beim zweitenVerfahren Formen mit Metallmantel benutzt werden, die innen eine Ausfüllung aus dielektrischem Kunststoff aufweisen,und die eine dem zu fertigen Polsterkörper angepaßte Aussparung haben und deren Metallmantel einen Durchbruch aufweist, durch den die Mikrowellen über einen vorübergehend angeschlossenen Wellenhohlleiter in das Formeninnere wandern können.

Im ersten Fall ist der Durchlauftunnel, im zweiten der metallene Formenmantel als Strahlenschutzkäfig ausgebildet.

Zum besseren Verständnis dieser Unterschiede wird auf beifolgende schematische Zeichnungen verwiesen.

Fig. 1 zeigt den Schnitt einer Form für einen Sitzrücken eines Fahrzeugsitzes ganz aus dielektrischem Kunststoff zur Verwendung in einem Magnetfeld-Tunnel. Die Boden-

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form 1 wetat in we«entlichen die Aussparung 2 auf, die dem zu formenden Polsterkörper entspricht. Der Deckel ist geteilt in eine Kernform 3 und einen. De ekel formt eil 4. Die Deckelteile sind durch Kunststoff»Scharniere 3a bzw. 4a mit der Bodenform beweglich verbunden· Der Verschluß wird gebildet durch über den ganzen Deckel ragende Kunststoff -U-Profile, von denen das Profil 5 am Deckelteil 4, , das Profil 6 an der Kernform fest angeordnet ist. während

5+0 das U»Profil 7 durch die Profile hindurchdringt und alt

Verschlußelement beide Deckelteile verriegelt.

Fig. 2 zeigt die gleiche Form, jedoch mit einer anderen Verriegelung, um zu demonstrieren, daß die Verriegelung auf vielfache Weise möglich und-kein Kriterium der Erfindung ist. Hierbei ist die Kernform 3 wesentlich schwächer gehalten, ohne daß die Funktion beeinträchtigt wäre. I

Solche Formen sind am einfachsten so herzustellen, daß man Kunststoff-Platten in die Form von äußeren Mantelformen 42 \ bringt, eine Hartschaummasse 43

eingießt und ein Modell, welches dem angestrebten Polsterkörper entspricht, in bekannter Weise vorübergehend einformt. Nach dem Erstarren des Hartschaumes wird das Modell entnommen und die Innenwand der entstandenen Aussparung 2 notfalls (glättet. Die übrigen Formteile werden auf die gleiche Weise, notfalls unterVerwendung von Hilfsformen, hergestellt, eingepaßt und

Kunststoff/ V4-4a/ Kunststoff" 5,6.7/ mit/ Scharnieren/und /VerschluXJelementenf versehen. Statt der Kunststoff-Platten kann man auch sehr vorteilhaft kunststoffgebundene Schichtholzplatten verwenden, die eine hohe Druck- und Zugfestigkeit aufweisen. Um den Feuchtigkeitsdampf entweichen zu lassen, werden an den Nahtstellen bzw. in den Deckelteilen entsprechende Kanäle in an sich bekannter Weise angebracht.

In Fig. 3 wird der gleiche Polsterkörper in einer dielektrischen Hohlform dargestellt. Die Formteile 31,32,33

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eind tiefgezogene Kunststoff-Platten, die durch tiefgezogene HilffVkörper 34 gestützt werden. Die Außenwände können wie in Fig. 1 und 2 stärkere Kunststoff- oder kunststoffgebundene Holzplatten sein. Statt der Hilfskörper 34 können die Formteile 31, 32 und 33 auch hinterfüttert sein mit kunstharzgebundenen Polystyrolkugeln.

Die Mikrowellen können derartig gefertigte Formen ungehindert durchdringen und die Reagenzien in sehr' kurzer Zeit aufheizen, auehärten bzw. vulkanisieren, ohne daß die Form mehr Wärme aufnimmt, als die Chemikalien-Reaktion an die Wandungen abgibt.

In gleicher Weise können auch die Formen für das direkte Beschußverfahren ausgebildet sein, nur daß hierbei der Außenmantel und die Beschläge aur Metall gefertigt sind. Die Mikrowellen werden jedoch durch einen speziellen Anschlußstutsen 46 in das Forminnere eingeleitet. Dieser Anschluß ist in der Praxis nur 6o-9o Sekunden erforderlich. Er ist also entweder als Steck- oder Bajcnett-Anschluß ausgebildet, vorzugsweise mit einem Schalter, der das MikrovelJLengerät' in Tätigkeit setzt im Augenblick der Verbindung bis zur Lösung.. Verbindung und Lösung können manuell erfolgen, werden aber am Fließband mechanisch durchgeführt.

In Fig. 4 ist schematisch eine solche Form dargestellt. 46 ist der Anschlußstutzen für den Hohlleiterkanal 4 7 des Umformers 49. Im Hohlleiterkant.1 4 7 ist ein von einem Motor 47.I in Rotation versetzter Wellenverteiler 4 7-2 angeordnet, der die Wellenlängen forgesetzt ändert, so daß alle in der Formhöhlung befindlichen Flüssigkeitsteilchen wechselweise bestrahlt werden.ohne Rücksicht auf die Wellenlänge.

In Fig. 5 ist echematisch eine Form eines Fahrzeugsitzes dargestellt, bei der auch die innere Formwandung 4l, also die Aushöhlung zur Aufnahme der Reagenzien aus Metall besteht. Hier muß der Wellenkanal durch die äußere Wand

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und durch die Stützschicht 43 in die innare Form g werden. De.r Vorteil dieser Formausbildung besteht darin,

(ff/ daß die auf die metallene Formwandung/auftreffenden Wellen vielfach reflektiert werden, so daß eine noch bessere Wellenverteilung erzielt wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Form hat darüber hinaus noch einen dreiteiligen Einspannrahmen 51, 52, 61 zum Tiefziehen einer vakuumdichten Folie 11, um den zu formenden Polsterkörper 13 gleichzeitig mit einer Polsterstoff-Hüllo 11/12 zu versehen, se daß ein einbaufertiger Polsterkörper in einem Arbeitsgang gefertigt -werden kann. Um diese Hülle in die Aushöhlung ziehen zu können, ist die innere Fermwandung 4l perforiert und die Hint er fütterung 43 luftdurchlässig gestaltete Formaussparung und Hinterfütterung sind über ein Ventil 48 mit einem Vakuum-Erzeuger 49 indirekt verbunden. Das Ventil 48 kann gleichzeitig umgesteuert werden auf Druckluft, so daß nach dem Aushärten bzw. nach der Vulkanisation des Formlinge dieser durch Druckluft komprimiert und gleichzeitig abgekühlt werden kann. Durch die Kompression werden die Zellwände des Schaumes geöffnet.

Fig. 5a zeigt die gleiche Foru wie Fig. 51 jedoch mit geöffnetem Spannrahmen 51/52 und Deckel 61.

Der Formling 13besteht in diesem Fall aus mehreren Schichten Fasermaterial 13-1» 13·2 usw., welches durch Latex miteinander verbunden und vulkanisiert worden ist. Die Polsterhül'lc 11/12 ist samt der Hinterschneidung 14 und einem gelochten Befestigungselement 15 mit dem Faserkörper fest verbunden.

Statt einer vakuumverformten Polsterhülle 11/12 kann auch eine durch Nähen oder Schweißen vorkonfekticnierte Hülle in die Form eingelegt, durch Vakuum gehalten und mit Schaum oder Fasern ausgefüllt werden-

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Gerade an den Formen nach Fig. 5 und 5a zeigt sich die besondere Überlegenheit der Mikrowellenausheizung gegenüber der herkömmlichen.

Würde man eine Tiefziehform mit Dampf ausheizen wollen, würde der Vakuumraum 43 zwischen den beiden Wandungen 4l und 42 unüberwindlich sein. Die Wärme könnte nur entlang der Metallwandungen fließen, was eine unvertretbar lange Zeit in Anspruch nehmen würde.

Natürlich könnte man nach früheren Gewohnheiten den Vakuumraum auf die Innenwand beschränken und diese Wand über Rohre mit dem Vakuumerzeuger verbinden. Das aber hat immer zu großen Störungen geführt, weil die angeschweißten Vakuumröhre sehr empfindlich waren. Nach der hier vorgeschlagenen Methode kann die Form billig und narrensicher hergestellt und das Produkt in einem Bruchteil der bisherigen Zeit ausgehärtet bzw. vulkanisiert ■werden. Das ist die* zweite Aufgabe der Erfindung.

Es ist auq/h möglich, Stabilisierungselemente für die Polster, wie Drahtgerüste, oder Befestigungselemente, wie Metall-, Holz- oder Kunststoffrahmön in die Aussparung 2 einzubringen und einzuschäumen, so daß einbaufertige Polsterkörper entstehen, wenn man gleichzeitig auch die äußere Polsterhülle vakuumverformt oder manuell zusammenfügt und ausschäumt.(Fig. 6)

Diese form nach der schematischen Fig. 6 ist wie die Form nach Fig. 5 und ^a aufgebaut aus einem Metallmantel 42 und einem inneren perforierten Formmantcl 4i. Zwischen beiden ist dir Ausfüttcrung 42 aus lose gebundenen Polystyrol· körnern als luftdurchlässige Stützschicht angeordnet, dio über das Ventil 48 zeitweilig sowohl,mit Vakuum als auch mit Preßluft verbunden worden kann. Der Polsterkörper 13 ist in eine vakuumverformte Polsterhülle 11/12 eingesehäunit, wobei zwischen dem Polstcrstoff dos Sitzspiegcls

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und dem Weichschaumstoff ein hochporöses Faservlies 13·¹ eingefügt ist.

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Polsterkörpern enthält dieser ein stützendes, federndes Drahtgerüst 13-6 und einen metallenen Boden 13-7, die beide in dem. Schaum eingeschäumt sind. Außerdem -weist der Polsterkörper auf der Unterseite eine Aussparung 13«8 auf, die durch die Hilfsbodenform 61.5 aus Kunststoff, die an den Metallboden 6l befestigt ist, erzeugt wird. Die Hilfabodenform kann mit Luft oder besser mit dielektrischem Kunststoff gefüllt sein. Eine solche Hilfsform wird immer dann benutzt, wenn die Wellen durch eine starke Materialminderung gehindert werden, den ganzen Hohlraum der Form durchwandern zu können. Durch die Hilfsform i-st aer freie Wellenraum so .groß wie der Polsterkörper ohne die Aussparung 13.8.

Sobald die Reaktionsflüssigkeit in feste Form übergeführt ist, schaltet sich das Mikrowellengerät durch Rückkopplung automatisch ab, falls die genau bemessene Taktzeit einmal durch irgendeine Störung überschritten werden sollte. Eine Überhitzung des Polsterkörpers wird sicher vermieden.

Der tief ziehf aiii ge Polsterstoff und die Form zu seiner Verarbeitung · sind Gegenstand besonderer,

nebenlaufender Anmeldungen.

Zur Durchführung des Verfahrens werden vorteilhaftcrwoise Masnetron- oder Klystron-Oszillat^oren bekannter Bauart benutzt, die ein elektromagnetisches Fold bei einer Frequenz von mindestens 15*10.8 Hertz erzeugen und deren Energie während der Reaktion durch Regelung der Frequenz oder Feldstärke sowie der Bestrahlungszeit durch an der Form angebrachte Kurvenschoibon oder andere Steuerorsano den jeweiligen optimalen Bedürfnissen angepaßt werden. Da diode Größen von Form zu Form vorschieden sind, sind die Regclorgane wichtige Bestandteile der orfindungsgemfcßen Formen. Statt der Kurvenscheiben können auch in den

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Aussparungen 2 Fühler angebracht werden, die das Maß der Aussohäumung bzw. des Härtezustandes abtasten und an ein außerhalb der Form befindliches Steuergerät übertragen.. Am einfachsten und sichersten ist die Energiesteuerung über die Aufnahme-Energie-Messung und eine automatische Korrektur der Sollzahlcn durchzuführen. Die Sollzahlen müssen empirisch für jede Form crmitteliAierden. Mit dom gleichen Meßgerät wird auch die Bestrahlungszeit gesteuert, wobei dieser Faktor beim Durchiauftunnel die Vorschubgeschwindigkeit und Elektrodenhöhe beeinflußt, während bei dem Direktanschluß des Magnotrons an die Form das Magnotron selbst abgeschaltet wird, wenn die optimale Beschußzeit abgelaufen ist. Der Zeitfaktor ist dabei nur als Sicherheitsfaktor eingebaut.*

Als weitere Sicherheit ist in jede Form wenigstens ein, vorzugsweise aber mehrere Kohlestäbo oder Wasserbecken ^3.1 angeordnet, die iiberkapazitäten absorbieren.

Es ist durch dieses Verfahren eine Produktion von Polstor-

1
körpern aller Art — soweit ihr _NRohstoff durch Mikrowellen aufheizbar ist -- möglich geworden, die bei hoher Energieoinsparung in wesentlich kürzerer Zeit als nach bisherigen Methoden ohne Wärmebelästigung einen hohen Produktionsausstoß ermöglicht. ;

Claims (8)

• · Schutzansprüche

1. Vielfach verwendbare Form zur Herstellung von beliebig geformter Polsterkörper aus Weichschaumstoff oder latizierten oder chemisch gebundenen natürlichen Haaren oder natürlichen oder synthetischen Pasern dadurch gekennzeichnet, daß sie ganz aus dielektrischem !Material, vorzugsweise aus Kunststoff besteht.

2. Vielfach verwendbare Form nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (k2) aus einer Kunststoffplatte oder kunststoff-gebundenen Holzfolien besteht und die. die eigentliche Form enthaltende Aussparung (2) Schicht aus dielektrischem Hartschaumstoff gegossen ist. '

3· Vielfach verwendbare Form nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der, äußere Mantel {k.2.) aus Kunststoffplatten bzw. kunststoffgebundenen Holzfolien besteht und die die eigentliche Form bildende Aussparung (2) aus tiefgezogenen Kunststoff-Platten (3 Ό evtl. mit Stützplatten (3'0 geformt ist.

k. Vielfach verwendbare Form nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfüllung zwischen der eigentlichen Formaussparung (2) und dom äußeren Mantel aus gebundenen Polystyrolkugeln besteht.

5. Vielfach verwendbare Form zur Herstellung von Polstcrkb'rper nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß ihr äußerer Mantel Ci2) und gegebenenfalls nuch der innere Formmantel CiI) aus Metall besteht und dnß zwischen beiden sich ein leerer Luftraum (Ί3) oder eine Ausfüllung von dielektrischem Kunststoff angeordnet ist, wobei ein die Motallwändc ClI + /i2) und die Kunststoff aus füllung durchdringender Metallkanal (Ί6) für don Wellen-Durchfluß angeordnet ist.

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6. Violfach verwendbare Form nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß nur der äußere Mantel (^yi2) nus Metall, der innere formgebonde (·'« 1 ) aus Kunststoff besteht und der Wcllenanschluß (k6) nur den äußeren Mantel durchbricht.

7. Vielfach verwendbare Form nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß dio innere Form ClI) und die Auskleidung Ct3) luftdurchlässig sind und zwischen Formdeckel (6l) und oberen Formteilen ein zweiteiliger Spannrahmen (51 und 52) zum Einspannen eines vakuumverformbaren Polsterstoffes (11/12) angeordnet ist und daß der äußere Mantel Ci2) von einem Ventil (48) durchbrochen wird, das an Vakuum und Druckluft angeschlossen werden kann.

8. Vielfach verwendbare Form nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (6l) Haltevorrichtungen angebracht sind zur vorübergehenden Aufnahme und Fixierung von Stütz- und Befest igungse lementen (15 bzw. 13·6).

9· Vielfach verwendbare Form nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Regelelementen für die Frequenz, Energie und Zeit ausgestattet ist.