SE452132B - Forfarande for framstellning av skummaterialforemal med olika tetheter samt derigenom framstellt foremal - Google Patents

Description

452i 132 2 Sätten att bereda dyïika kuddar e11er dynor har för det mesta innefattat _att genom kïister binda samman skiida typer av skummateria1 och/e11er skummateria1 av skiida härdheter för att biïda en ïaminerad dyna med de önskade egenskaperna. Dylika sätt är effektiva men de är tidskrävande och reiativt kostsamma.

I Ahrens amerikanska patent nr 4,l90,697 anges ett sätt att framstäïla ett skummateriaiföremåi med ett f1erta1 tätheter och ïämpat att användas som en sittdyna utan användning av k1ister. Vid det patenterade sättet iordningstäiles en dyna av skummateriai med ett fast bottenskikt av skummateria1 med hög täthet och ett toppskikt av mjukt jskummateriai med iåg täthet genom att pïacera en första sammansättning, som är i stånd att medföra ett första fast skummateriaï, i en form, varefter sammansättningen ti11åtes börja stiga och biida skum, och därefter häiis en andra fïytande sammansättning, som är i stånd att biïda ett mjukt skummateria1, genom den stigande första sammansättningen så att den första sammansättningen fïyte på den andra sammansättningen, och därefter tilïåts de båda sammansättningarna att bilda skum och börja stiga och härdas ti11 ett skummateriaïföremåï med fiera tätheter, där skummateriaiskikten med oïika täthet är bundna tiil varandra och fast förenade vid deras gemensamma gränser.

Uppfinningen i sammandrag Ett syfte med dem före1iggande uppfinningen är att ange ett förfarande för framstäiïning av föremå1 av skummateria1 med oïika tätheter och med en eftergivninsfaktor av ungefär 4,5 e11er mera och som 1ämpar sig att användas som en sittdyna för stoppade möbier, kontorsmöbïer e11er fordonssäten.

Uppfinningen kännetecknas av att en tredje sammansättning avsedd att biida en bärande kant e11er sidovägg av skummateria1 och med en täthet som ïigger meiïan tätheterna för den fasta botten och den mjuka överdeien sätts ti11 formen före mjukskumsammansättningen omkring omkretsen på bottenskumsammansätningen för att biïda den bärande sidovägen, viïket sker innan bottenskumsammansättningen tjocknar och höjer sig, varvid bottenskumsammansättningen och kantskumsammansättningen gemensamt tiiïåts tjockna och höja sig ti11 meiian ungefär 10% och upp ti11 80% av sin möjïiga höjning, varefter den 452 132 flytande mjukskumsammansättningen sätts till formen, så att den kommer 'att passera genom bottenskumsammansättningen, vilken håller på att höja sig, och bottenskumsammansättningen kommer att flyta ovanpå mjukskumsammansättningen,varefterlujukskumsammansättningenjämte de övriga skumsammansättningarna tillåts tjockna, bilda skum, höja sig och härdas till bildande av ett enhetligt skummaterialföremål med ett fast bottenskumskikt, ett mjukt toppskumskikt och en kant eller sidovägg av skum med mellanligande täthet, där skumskikten och kanten eller sidoväggen under härdningen binds och vävs samman i varandra vid sina gemensamma gränsytor.

Kort beskrivning av ritningarna _ Figur 1 är en perspektivvy, delvis i sektion, av den föredragna utföringsformen av det av tre delar bestående föremålet av skummaterial enligt den föreliggande uppfinningen; Figur 2 är en perspektivvy av en öppen form i vilken föremålet av skummaterial kan framställas; Figur 3 är en planvy av formen i figur 2 med den första sammansättningen däri; Figur 4 är en vy som liknar figur 3 och med både den första och den andra sammansättningen däri; Figur 5 är en sidosektionvy tagen efter linjen 5-5 i figur 4 och den visar skummaterialen efter det att de börjat stiga; Figur 6 är en vy som liknar figur 3, men omedelbart efter det att den tredje sammansättningen tillsatts; Figur 7 är en sidosektionsvy tagen efter linjen 77 i figur 6 och den visar skumbildningsprocessen ungefär halvvägs; och Figur 8 är en vy som liknar figur 7 men där formens lock har stängts till och skummaterialen stigit så att de fyller formen.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen I figur 1 bland ritningarna ser man ett av tre komponenter bestående föremål 10 av skummaterial och lämpat att användas som 4s2 1320 c 4 en sittdyna. Skummaterialföremålet 10 omfattar ett bottenskikt 11 av fast skummaterial, ett toppskikt 12 av mjukt skummaterial och en kant eller sidovägg 13 av skum med mellanliggande täthet. Bottneh 11, toppen 12 och kanten eller sidoväggen 13 är bundna till varandra eller förenade vid sina gemensamma gränser 14.

Det av fast skummaterial bestående bottenskiktets 11 funk- tion i en dyna är att antingen åstadkomma en dyna med goda bäregenska- per eller att åstadkomma ett energiabsorberande eller energiisole- rande skikt inuti dynan, och toppskiktet 12 av mjukt skummaterial har som funktion att åstadkomma en behaglig belastningsfördelning som ger dynan i sin helhet en mjuk och behaglig känselförnimmelse, och den av skummaterial med mellanliggande täthet bestående kantens eller sido- väggens funktion är att öka bekvämligheten hos stoppningen utöver den som kan åstadkommas med en av två delar bestående dyna. Skummaterial- komponenternna har bundits till varandra längs deras gemensamma gräns 14 under härdningsprocessen, och härigenom har behovet av klister eli- minerats.

Sättet att iordningställa skummaterialföremålet 10 skall nu beskrivas i förbindelse med fig. 2 till 8 på ritningarna.

Skummaterialföremålet 10 iordningställes i en form 15 av det slag som visas i fig. 2 eller i formar av andra lämpliga konfigura- tioner. Formen 15 inkluderar ett lock 16 och en behållare 17. Bygel- lås 18, 19 och 20 har anordnatslför att fasthålla locket 16 på behål- laren 17. Formen 15 är företrädesvis placerad på en transportlinje (icke visad) och sammansättningar i flytande form för skummaterialen hällas i formen. Sammansättningarna tillåtas därefter att höja sig och härdas i den stängda formen för att bilda skummaterialföremålet 10.

Enligt föredragen praxis ifråga om sättet enligt den före- liggande uppfinningen kommer en första flytande sammansättning 21, som skall bilda den av fast skummaterial bestående bottnen 11, att hällas i mitten på formen 15 för att delvis täcka formens golv (fig. 2 och 3).

Omedelbart innan den första sammansättningen tjocknar eller höjer sig hälles en andra flytande sammansättning 22, som kommer att bilda sido- väggen 13 av skumniaterial med den mellanliggande tätheten, att hällas omkring den första sammansättningens omkrets (fig. 4). Därefter, sedan den första och den andra sammansättningen börjat att tjockna och höja sig och fullbordat mellan ungefär 10% och upp till 80% av sina poten- s 452132 tie11a höjningar (fig. 5) häiies en tredje fiytande sammansättning 23, som kommer att biida toppen 12 av mjukt skummateriai, i formen 15 och genom den första sammansättningen 21 (fig. 6).

Den första sammansättningen 21, som höjer sig och biidar skum _vid den tidpunkt då den tredje sammansättningen 23 tiiisättes, har en densitet som är iägre än sammansättningens 23. Den tredje sammansätt- g ningen 23 går därför genom den sig höjande första sammansättningen 21 och den första sammansättningen 21 fiyter på den fiytande tredje sam- mansättningens 23 övre yta (fig. 7). Pâ ritningen har endast den första ' sammansättningen 21 visats fiytande på sammansättningens 23 yta, men den andra sammansättningen 22 kommer även att fiyta på den vätskefor- miga tredje sammansättningen 23 om tiiiräckiigt mycket av den tredje sammansättningen 23 har tiiisats. Formen 15 stängs därefter tiii med iocket 16 och innehä11et får höja sig och härdas. Den tid som behövs för härdningen iigger meiian ca 6 tiii ca 10 minuter och varierar med sammansättningens bestândsdeiar och katalysatormängden och den typ som användes. Det resuiterande skummateriaiföremåiet 10 av1ägsnas därefter ur formen och, om så önskas, krossas meiian pressvaisar för att krossa siutna ce11er och får ytteriigare härdas. Då det användes som en dyna, vändes föremåiet 10 om med 180°, så att det mjuka skummateriaiskiktet 12 befinner sig upptiii och det fasta skiktet 11 vid bottnen, såsom visas i fig. 1. _ Det fasta skiktet 11 utgöres.företrädesvis av poiyuretanskum med hög täthet och har en 25% I.L.D. ("indentations 1oad defiection" - kompressionskraft) eiier hårdhet av ca 31,8 kg eiier högre; en 65% I.L.D av ca 84,0 kg e11er högre och en eftergivningsfaktor ("sag factor") av 2,65. Det mjuka skummateriaiskiktet 12 har företrädesvis en 25% I.L.D.'av ca 9,5 kg, en 65% I.L.D. av ca 26,7 kg eiier högre och en eftergivningsfaktor av ca 2,8. Sidoväggen e11er kanten 13 är 5 företrädesvis av ett skum med meiianiiggande täthet och har en 25% I.L.D. av ca 22,7 kg och en 65% I.L.D. av 62,4 kg och en eftergivnings- faktor av 2,75. Föremâiet 10 har en total eftergivningsfaktor eiier I.L.D.-index (65/25) av meiian ca 4,5 och ca 6,5.

De föijande exempien kommer att ytteriigare beiysa den före- iiggande uppfinningens fördeiar och åstadkomma en fuiiständigare förstâeise av den föredragna processen. 6 452 132 393 gram Exempel 1 Föremå1 av skummateria1 med f1era tätheter I mitten på en form med måtten 10 x 38 x 38 cm placerades av sammansättningen nr. 1.

Sammansättning nr. 1 2 Gram Po]yetertrio1 mo1eky1vikt 4800 34,0 hydroxyitai 63,20 (NIAX Po1yo1 11-34) 5 Dietanoiamin _ 1,80 Vatten 7 2,30 Tertiär amínkataïysator 1,90 Icke hydroiyserbar ytaktiv silikonsubstans (L5309) 0,60 F1uorko1jäsmede1 8,00 kvasiförpoiymer 32% fm' Nco . 41,70 (NIAX isocyanat SF 50) _ Omedeibart därefter häiides 328 gram av sammansättningen 2 runt omkretsen av sammansättningen 1.

Sammansättning nr. 2 Gram Poiyetertrioi moïekyivikt 4800 34,0 hydroxyitai 66,92 5 (NIAX Po1yo1 11-34) Akryinitriipoïymer Poiyoi hydroxy1ta1 28 37,05 (NIAX Po1yo1 31-28) 1 Dietano1amin 1,90 Vatten , 2,43 Tertiär aminkataiysator 2,01 Icke hydroiyserbar ytaktiv siiikonsubstans (L5309) 0,63 Fi uorkoijäsmedei ' *s,47_ Kvasiförpoiymer 32% fri NCO 41,70 '(NIAX isocyanat SF 50) Sammansättningarna nr. 1 och nr. 2 tiiiäts därefter att tjockna och höja sig under30 sekunder och under denna tid hade de höjt sig direkt 1 ti11 65% av deras tota1a potentiaï.

Därefter hä11ds 589 gram av sammansättningen nr. 3 i formen mitten av och på toppen av den fortfarande stigande samman- sättningen nr. 1. 7 452 132 Sammansättning nr. 3 Gram Polyetertriol molykylvikt 4800 hydroxyltal 34,0 ' 60,00 (NIAX Paiyai 11-34) ' Akrylnitrilpolymer Polyol hydroxyltal 28,0 35,00 Etoxilerad trietanolamin hydroxyltal 635 5,00 (Thanol SF 265) Vatten ' 2,50 Tertiär aminkatalysator 1,35 Organtennkatalysator 0,03 Icke hydrolyserbar ytaktiv silikonsubstans (L5309) 1,00 Fluorkoljäsmedel ' 8,00 Modifierad polyisocyanat 40% fri NCO 35,16 (Mondur MT 40) Sammansättningen 3, som därefter tillsattes, var en vätska med högre densitet än den tjocknande och stigande sammansättningen och gick genom densamma. Såsom ett resultat flyter sammansättningen nr. 1_pâ ytan av sammansättningen nr. 3. Formens lock stängdes där- efter och lästes och innehållet tilläts att bli skum, höja sig och härdas under 10 minuter. Föremålet togs därefter ut från formen och krossades medelst pressvalsar för att sönderkrossa slutna celler och fick därefter härdas i rumstemperatur under sju dagar. 2 Det resulterande skummaterialföremålet uppvisade följande belastningsbäregenskaper: Kompressionskraft 25% nedböjning 9,5 'N 65% nedböjning W 52,2 N Eftergivningsfaktor _ 5,47 ' Beståndsdelarna i sammansättningarna nr. 1, 2 och 3 har märkesnamnet NIAX och är liksom den ytaktiva silikonsubstansen till- gängliga från Union Carbide. Etoxilerad trietanolamin (Thanol SF 265) kan erhållas från Jefferson Chemical Company och modifierad poly- isocyanat (Mondur) kan erhållas från Mobay Chemical. Produkter från andra tillverkare med likvärdiga egenskaper och med samma funktioner kan ersätta de nämnda.

Exempel 2 För jämförelseändamål framställdes skummaterialföremål under 452 132 användning av den procedur som angivits i exempel 1, med undantag av att endast' en sammansättning användes för framställningen av varje föremål. De framställda föremålen kännetecknades på följande sätt: Föremål av sammansättningen nr 1. 930 gram sampel 10 x 38 x 38 cm Kompressionskraft 25% nedböjning 31,8 1 65% nedböjning 84,0 ,N Eftergivningsfaktor 2,75 Föremål av sammansättningen nr 2. 900 gram sampel 10 x-38 x 38 cm Kompressionskraft 25% nedböjning _ 22,7 N 65" nedböjning 62,4 N Eftergivningsfaktor 2;75 Föremål av sammansättningen nr 3 800 gram sampel 10 x 38 x 38 cm Kompressionskraft' _ 25% nedböjning 9,5 N _ 65% nedböjning 26,7 N Eftergivningsfaktor 2,8 De skummaterialföremål som framställts av de individuella sammansättningarna var icke tillfredsställande som sittdynor eftersom de hade en eftergivningsfaktor som var mindre än 3,0.

De föremål som framställdes i exemplen bedömdes ifråga om föremålets utseende och dess lämplighet som sittdyna, utseendet av en tvärsektion av föremålet och eftergivningsfaktorn.

Föremålet enligt exempel 1 var godtagbart att användas som en dyna. Föremålets topp var täckt av skiktet med mjukt skum, sidoê väggen hos dynan utgjordesav skum med mellanliggande hårdhet och dy- nans botten utgjordes av ett skikt av fast, bärande skum. En tvärsek- tion av föremålet visade att det förefanns en tydlig skiktning av de tre skummaterialen med olika täthet och en kraftig föreningslinje där skummaterialen förenats.

De föremål som framställt i exempel 2 kunde icke godtagas som dynor. De hade antingen otillräckliga eftergivningsfaktorer eller innehöll icke godtagbara tomrum. 9 452 132 Sättet att bestämma kompressionskraften (I.L.D.-värdet) var det som beskrivits i ASTM D 1564-63T. Eftergivningsfaktorn eiier I.L.D index (65/25) är förhâiiandet meiian ett värde på en samman-' tryckning med 65% dividerat med 25%-värdet. Detta förhâiiande anger i viss utsträckning ett mer eiier mindre iinjärt samband meiian märk- data tagna för att biida en eiasticitetskurva. En eftergivningsfaktor av 3 ti1i_4,5 anses godtagbar för en sittdyna för en snöskoter eiier en industrieii utrustning och en eftergivningsfaktor av ungefär 4,5 tiii ungefär 6,0 anses godtagbar för ett säte i ett passagerarefordon eiier för stoppade möbier.

Ehuru i beiysande syfte specifika sammansättningar har beskrivits för sammansättningarna nr. 1 och nr. 2 och nr. 3, är det tydiigt för en fackman att viika som heist skumsammansättningar som medför skummateriai med de önskade egenskaperna, då de användas vid sättet eniigt uppfinningen, kan användas. Vaiet av bestândsdeiar kommer att bero på viiken funktion som skummateriaiskiktet skaii utföra.. När det fasta skumskiktets funktion är att åstadkomma hög bärförmåga, föredrages ett skummateriai med hög I.L.D. Om emeiiertid det fasta skumnateriaiets primära funktion är att åstadkomma ett ener- giabsorberande skikt, skaii sammansättningen utbiidas att medföra ett semifiexibeit skummateriai med en hög grad av tvärbindningar.

Sidoväggen_ utbiidas företrädesvis av ett semifiexibeit fskummateriai med meiianiiggande täthet som nedför tiiiräckiigt bärförmåga vid den avsedda användningen. Emeiiertid kan viiken som heist sammansättning som medför ett skummateriai med större fasthet än det mjuka skumskiktet och medför tiilräckiigt stöd användas. Det mjuka skumskiktet är före- trädesvis ett skum ned iâgt I.L.D och hög eiasticitet. Emeiiertid kan varje sammansättning för ett mjukt skummateriai som resulterar i ett mjukt skumskikt som fungerar som en behagiig beiastningsfördeiare och ger hela dynan en mjuk och överdådig känsia användas.

Poiyuretanskummateriai biidas genom reaktion av en poiyoi och ett poiyisocyanat i närvan> av ett jäsmedei, en kataiysator och en ytaktiv substans. Jäsmediet frambringar gas för skumbiidningen, kata- iysatorn höjer reaktionshastigheten och den ytaktiva substansen stabi- iiserar det stigande skummet och styr ceiistorieken. Genom att variera dessa beståndsdeiars art och mängd kan en fackman framstäiia uretan- skum som uppfyiler fordringarna för fasta bärande skikt och mjuka 452 152 a w behagliga skikt.

För en fackman är det tydligt att ett antal modifikationer kan ske utan- att man frångâr uppfinningens väsen och omfång. Som exempel kan nämnas att trots att för belysning av uppfinningen bered- ningen av ett föremål med en kontinuerlig sidovägg av skummaterial med I mellanliggande täthet har beskrivits, kan det finnas fall där det är önskvärt med endast en partiell sidovägg. Det är därför att förstå att den föreliggande uppfinningens omfång icke är begränsat annat än genom de följande patentkraven.

Claims (6)

452 132 ll P a t e n t k r a v

1. Förfarande för framställning av skummaterialföremål (10) bestående åtminstone av en överdel (12) av mjukt skum med ringa täthet och en fast bärande botten (11) av skum med hög täthet utan användning av limmaterial, och varvid en första sammansättning (21) som bildar ett fast-skum placeras i mitten av en form (15) så att det delvis fyller denna form för att bilda den fasta, bärande botten (11), och en andra sammansättning (23) i vätske- form, som bildar ett mjukt skum med högre densitet än den första samman- sättningen (21), och som är avsedd att bilda överdelen (12) av mjukt skum sätts till formen ovanpå den första sammansättningen (21h k ä n n e t e c k n a t av att en tredje sammansättning (22) avsedd att bilda en bärande kant eller sidovägg (13) av skummaterial och med en täthet som ligger mellan tätheterna för den fasta botten (11) och den mjuka överdelen (12) sätts till formen (15) före mjukskumsammansättningen (23) omkring omkretsen på bottemskumsammansättningen (21) för att bilda den bärande sidoväggen (13), vilket sker innan bottenskumsammansättningen (21) tjocknar och höjer sig, varvid bottenskumsammanättningen (21) och 2kantskumsammansättningen (22) gemensamt tillåts tjockna och höja sig till mellan ungefär 10% och upp till 80% av sin möjliga höjning, varefter den flytande mjukskumsammansättningen (23) sätts till formen, så att den kommer att passera genom bottenskumsammansättningen (21), vilken håller på att höja sig, och bottenskummsammansättningen (21) kommer att flyta ovanpå mjukskumsammansättningen (23), varefter mjukskumsammansättningen (23) jämte de övriga skumsammansättningarna (21, 22) tillåts tjockna, bilda skum, höja sig och härdas till bildande av ett enhetligt skummaterial- föremål (10) med ett fast bottenskummskikt (11), ett mjukt toppskumskikt (12) och en kant eller sidovägg (13) av skum med mellanliggande täthet, där skumskikten och kanten eller sidoväggen under härdningen binds och vävs samman i varandra vid sina gemensamma gränsytor. 452 152 12

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av-att bottenskumskiktet (21), kantskumskiktet (22) och toppskumskiktet (23) utgörs av polyuretanskum.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att skummaterialföremålet (10) har en eftergivningsfaktor, som liggr mellan ungefär 4,5 och 6,5. ”

4. Föremål framställt enligt något av föregående krav och lämpat för användning som sittdyna och innefattande ett toppskikt (12) av mjukt skummaterial och ett bottenskikt (11) av ett fast skummaterial, k ä n n e t e c k n a t av att föremålet även är utformat med en kant eller sidovägg (13) av ett skum med mellanliggande täthet, och där de tre skumskikten är' sammanbunda utan användning av limämnen och sammanvävda i varandra vid sina gemensamma gänsytor.

5. Föremål enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att det har en eftergivningsfaktor av mellan ungefär 4,5 och ungefär 6,5.

6. Föremål enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t av att det fasta bottenskumskiktet (11) utgörs av tvärbundet polyuretanskum.