DE2126587A1

DE2126587A1 - Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen aus Schaumkunststoff

Info

Publication number: DE2126587A1
Application number: DE19712126587
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Willington Warwick Crompton (Großbritannien)
Original assignee: CROMTON PLASTIC Ltd
Current assignee: CROMTON PLASTIC Ltd
Priority date: 1970-06-06
Filing date: 1971-05-28
Publication date: 1971-12-16
Also published as: NL7107755A; AU2961471A; BE768097A; FR2094092A1

Description

Dipl.-Ing. W. Ernesti Crompton Plastics Limited

Patentanwälte <-n · , η. /tr · -ι -ι ·

. Shipston-on-Stour / Warwickshire

463 Bochum

Großbritannien

Fernsprecher 415 SO, 4 23 27 Telegrammadresse: Radtpalent Bochum

71 145 EEF/US

Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen aus Schaumkunststoff

Die Erfindung "bezieht sich auf die Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen, die wenigstens teilweise oder im wesentlichen aus Schaumkunststoff "bestehen.

Die Oberfläche von Gegenständen aus festem Schaumkunststoff, beispielsweise aus Polyurethan, besteht bekanntlich entweder aus der natürlichen Außenhaut der Oberfläche des aufgeschäumten Polyurethans oder aus einer gesonderten Folie aus einem geeigneten Material, die nachträglich auf den Schaumstoff geklebt wird. Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen aus einem aufgeschäumten Kunststoff mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem anderen Material.

Die Erfindung besteht darin, daß ein aufgeschäumter oder aufschäumbarer Kunststoff gegen eine Folie oder eine Umhüllung aus einem anderen, von dem Schaumkunststoff verschiedenen Material expandiert wird und daß der Folie oder der Umhüllung ihre Gestalt mittels einer diese außen umgebenden Form, einem Setzkasten, einem Formgebungswerkzeug, oder anderen, die Form verändernden Elementen aufgegeben wird.

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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor," daß die Folie oder Umhüllung aus thermoplastischem Material in eine !Form eingelegt und gegen eine Oberfläche der Form deformiert wird und daß der Schaumstoff in die gleiche Form eingebracht wird, um den Formhohlraum auszufüllen, einen Druck auf die Folie auszuüben und sich mit ihr . zu verbinden.

Auf diese Weise ist es möglich, einen aus mehreren Schichten bestehenden Gegenstand in einer Form herzustellen, wobei der gesamte Arbeitsgang einschließlich der Formgebung f der Folie und der Verformung des Schaumstoffes gleichzeitig in einem verhältnismäßig schnell ablaufenden Prozeß durchgeführt wird und das verformte Erzeugnis, wenn es aus der Form herausgenommen wird, praktisch nicht mehr nachbearbeitet zu werden braucht.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Verformung der Folie praktisch gleichzeitig mit dem Einfüllen des aufgeschäumten oder aufschäumbaren Materials in die Form erfolgt. Der Druck, der zur Verformung der thermoplastisehen Folie erforderlich ist, kann auf verschiedene Weise

aufgebracht werden. Eine Möglichkeit, die die Erfindung ^ vorsieht, besteht darin, daß der Schaumstoff einen Druck auf die Folie ausübt, um die Deformierung der Folie hervorzurufen oder zu unterstützen. Alternativ oder zusätzlieh kann erfindungsgemäß an einer Seite der Folie auch ein Vakuum angelegt werden, um die Deformierung mittels einer bekannten Vakuumverformung hervorzurufen oder zu unterstützen.

Vorzugsweise soll der Schaumstoff in der Form einer exothermen Reaktion unterliegen. Die Reaktionswärme kann so groß sein, daß eine zusätzliche Erhitzung zur Verformung des thermoplastischen Materials nicht notwendig

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ist. Sollte sie notwendig sein, sieht die Erfindung vor, die Folie vorzuerhitzen oder ßie in der Form zu erwärmen, Ms sie genügend erweicht ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, y eine zweite Folie aus thermoplastischem Material, die entweder von der ersten Folie getrennt ist oder mit dieser verbunden ist, in die Form einzulegen und sie gegen einen anderen Teil der Oberfläche der Form zu verformen, wobei der Schaumstoff zwischen den beiden Folien eingegeben wird. Auf diese Weiee ist es möglich, ein mehrschichtiges Endprodukt herzustellen, dessen sich gegenüberliegende Oberflächen mit der thermoplastischen Folie beschichtet sind. Die beiden Folien können aus dem gleichen oder voneinander verschiedenem Material bestehen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen verformten rohrförmigen Gegenstandes, bei dem ein aulgescb oimter oder aufschäumbarer Stoff in ein Rohr aus thermoplastischem Material eingeführt wird, das es praktisch ausfüllt und mit dem es sich verbindet, wobei das Rohr mit Hilfe einer äußeren Form oder einem anderen, eine Einsclinürung hervorrufenden Werkstück verformt wird.

Das thermoplastische Material, aus dem die Folie besteht, soll folgende Eigenschaften ganz oder teilweise haben: Es soll an dem Schaumstoff gut haften, zur Vakuuinverforixaiig geeignet sein, wenn es durch Wärmeeinwirkung leicht erweicht wird, widerstände fällig gegen Abrieb und schlagfest sein und die Fähigkeit haben, Farben, vorzugsweise als integrierenden Bestandteil aufzunehmen. Bevor-

^Q sugt geeignet ist Acrylnitrilbutanäienstyrol oder- plastifiziertes Polyvinylchlorid. Als Schaumstoff dient vcrzuesi.-eise ein Material, das ;:er±ügencL exotherme Wärme erzeugt,

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um die Folie zu erweichen und das in der lage ist, ausreichend an dem Schaumstoff zu haften. Auch der Schaumstoff soll vorzugsweise in dem Endprodukt fest vorliegen. In "besonderer Weise ist Polyurethan geeignet.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figuren schematische Querschnitte, durch eine Form "bei

i bis -5

k ^J drei aufeinanderfolgenden Stufen des Her

stellungsverfahrens ,

Figur 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Möbelstückes,

Figuren schematische Schnitte durch eine Form für ein , b und. _a-]3g_ewan^_ei^_es Herstellungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung in drei aufeinanderfolgen

den Stufen,

Figur 8 eine Draufsicht auf einen geschweißten Kunst-

Stoffbeutel, der bei dem Verfahren entsprechend den Figuren 5 his 7 benutzt wird,

Figur 9 eine perspektivische Darstellung eines nach der auf den Figuren 5 "bis 7 dargestellten Methode gefertigen Gegenstandes und

Figur 10 die perspektivische Darstellung eines anderen, nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Gegenstandes.

Bei der auf den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungs form der Erfindung wird eine aus zwei Hälften 10 und 11

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■bestehende Form "benutzt; die "beiden Teile der Form sind so ausgebildet, daß, wenn sie aufeinanderliegen, ein Hohlraum 12 vorhanden ist, dessen Oberflächen auf beiden Seiten unregelmäßig ausgebildet sind. Die Formhälften 10, 11 erfordern keine große Festigkeit, da der innen auftretende Druck verhältnismäßig gering ist. Die Formhälften können daher aus Kunststoff bestehen, beispielsweise einem Epoxyharz. Die untere Formhälfte 10 enthält mehrere Bohrungen 13 mit kleinem Querschnitt, die über

Ί0 die gesamte Oberfläche verteilt angebracht und mit einer nicht dargestellten Vakuumquelle verbunden sind. Die obere Formhälfte 11 hat eine Öffnung 14, durch die das zu verformende Material eingefüllt werden kann; die Einrichtung enthält ferner einen Klemmring 15 und eine oberhalb der Form angeordnete bewegliche Heizeinrichtung 16.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung wird eine Folie 17 aus einem geeigneten thermoplastischen biegsamen Material, z.B. aus Acrylnitrilbutadienstyrol über die Kanten der unteren Formhälfte 10 gelegt und mittels des Klemmringes 15 gehalten. Die Heizeinrichtung 16 wird dann, um die Folie zu erweichen, in ihre Stellung oberhalb der Form gebracht. Wenn die Folie 17 weich genug ist, wird die Heizeinrichtung entfernt, und diü obere Formhälfte 11 wird auf die untere Formhälfte aufgelegt, d.h. die Form, wie auf Figur 2 dargestellt, geschlossen. Die obere Formhälfte ist mit einer Ausnehmung an den Seitenkanten versehen, um den Klemmring 15 aufzunehmen und einen dichten Abschluß an den Kanten der beiden Formhälxtyn zu gewährleisten. An den Bohrungen 13 wird

^f, dann ein Unterdruck angelegt, so daß die Folie 17 infolge 'tos Vakuums verforwt wird und dicht an der gesamten inneren Oberfläche der unteren Formhälfte 10 anliegt. Gleichzeitig mit der Vakuumverformung oder unmittelbar do-u.-ioh wird auf g j schäumt es Polyurethan über eine Düse 20

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durch die Öffnung 14 in der oberen Formhälfte eingedrückt, das den Formhohlraum 12 oberhalb der Folie ausfüllt. Die Düse 20 wird dann zurückgezogen und die Öffnung 14 mittels eines Stopfens (Figur 3) verschlossen. Bei der exothermen Reaktion des Polyurethan-Schaumstoffgemisches entsteht Wärme, so daß sich der Schaumstoff ausdehnt, und dadurch ein zusätzlicher Druck auf die Folie 17 ausgeübt wird. Wenn der verformte Gegenstand ausgehärtet ist, was in etwa 3 bis 5 Minuten der Fall ist, wird die Form geöffnet und der Gegenstand herausgenommen. Die Folie 17 ist dann W fest mit einer Oberfläche verbunden und hat genau die

Form des Profils der unteren Formhälfte 10, während die Gestalt der gegenüberliegenden Oberfläche der Kontur der oberen Formhälfte 11 entspricht. Die einzige Bearbeitung ^c des Gegenstandes, die dann noch erforderlich ist, besteht darin, die überstehenden Kanten der Folie abzuschneiden.

Bei einer möglichen Variante des auf den Figuren 1 bis dargestellten Verfahrens wird vor der Verformung eine zweite Folie, die aus dem gleichen Material besteht, wie die Folie 17, über die Kanten der oberen Formhälfte gelegt und daran festgeklemmt, bevor die beiden Formhälften k aufeinandergelegt werden. Das Schaumstoffgemisch wird in diesem Fall mittels einer nicht dargestellten Spezialdüse so eingeführt, daß es zwischen die beiden Folie gelangt. Bei der Expansion des Schaumstoffes werden dann beide Folien gegen die sich gegenüberliegenden Oberflächen der Form gedrückt, und das fertige Erzeugnis hat auf beiden Oberflächen eine aus den Folien bestehende Beschichtung. Anstelle von zwei Folien aus dem gleichen Material ist es auch möglich, zwei aus verschiedenem Material bestehende Folien zu benutzen, beispielsweise können die beiden Folien eine unterschiedliche Farbe oder Härte oder eine voneinander verschiedene Oberflächenstruktur haben.

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Auf Figur 4 ist ein Schrank dargestellt, der nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung hergestellt werden kann. Er besteht aus einem unteren Kasten 30, einem Oberteil 32 und einer Tür 31. Das Oberteil 32 ist aus / einem Stück geformt und so ausgebildet, daß es oben auf den Kasten 30 unter Bildung eines waagerechten Hohlraumes ' 35 aufgesetzt werden kann, in dem eine Schublade untergebracht werden kann, die auf einem Paar Schienen 36, 37 % läuft, die an dem Kasten 30 ausgebildet sind. Das Ober- f teil 32 wird als mehrschichtiger Gegenstand nach dem Verfahren, das im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 ! beschrieben wurde, hergestellt, wobei die ebene Oberfläche 38 und die äußeren Seitenflächen der Seitenwände 39, 40 mit einer Folie beschichtet sind. Die Tür 31 wird in der gleichen Weise ebenfalls als mehrschichtiger Gegenstand gefertigt; die Folie befindet sich dabei durchgehend auf beiden sich gegenüberliegenden Oberflächen.

Auf den Figuren 5 "bis 8 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die dabei benutzte Form besteht ebenfalls aus den beiden Hälften 50 und 51, die so »# ausgebildet sind, daß sie, wenn sie aufeinanderliegen, einen Hohlraum mit der gewünschten Gestalt bilden. Anstelle von ein oder zwei Folien wird in diesem Fall ein Beutel 52 aus Acrylnitrilbutadienstyrol verwendet (Figur 8), der in der Weise hergestellt wird, daß zwei - übereinanderliegende Folien an den Kanten 53, 54 und ^ miteinander verschweißt werden. Die dritte Kante kann offengelassen werden oder man kann ihr die auf Figur 8 dargestellte Form geben und sie verschweißen, so daß ein Ei ηfüllhals 56 gebildet wird. Bevor der Hals verschweißt wird, legt man eine ringartige Metallverstärkung 57 in den Beutel, die so geformt ist, daß sie dem Profil des Formhohlraumes entspricht urid dem fertigen Gegenstand die ' größstmogliche Festigkeit verleiht.

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Der Beutel 52 mit eier HetallverStärkung wird dann zwischen die "beiden Formhälften gelegt, wie es in Figur '} dargestellt ist, wobei die verschweißten Kanten' 55, 54, 55 über den Kanten der Formhälfte 50 liegen und der Hals 56 über die Kante der Form hinausragt. Die Formhälfte 50 ist bei 60 ausgespart, um den Kais 5G aufzunehmen, die übrigen Kanten der Formhälfte 50 liegen jedoch dicht gegen die Kanten der Formhälfte 51 an, wie es in Figur 6 gezeigt ist. Der Polyurethan-Schaumstoff wird dann über den Haiε

ΊΟ 56 in den Beutel gedruckt, so daß der Beutel "aufgeblasen" wird und sich die Folien auf entgegengesetzten Seiten an die Oberflächen der beiden Formhälften andrücken, wie es euf Figur 7 dargestellt' ist. Falls erforderlich, kennen in einer oder auch in beiden Formhälften Säugöffnungen angebracht werden, um die Verformung durch Anlegen von Vakuum in der in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis J beschriebenen Weise zu unterstützen. Wenn der Beutel gefüllt ist, wird in den Hals 5S ein Stöpsel 61 geschoben (Figur 7)» worauf man den Gegenstand für eine kurze Ziit stehen läßt, damit der Schaum sich ausdehnen und aushärten kann. Die Form wird dann geöffnet, der Gegenstand. herausgenommen und der Hals 5^ und die verschweißten Kanten des Beutels werden abgeschnitten; Lian erh&lt einen mehrschichtigen verformten und verstärkten Gegenstand, wie er auf Figur 9 dargestellt ist, dessen äußere Oberflächen die gewünschte Gestalt haben und vollständig von dem Bescliichtungsmaterial umgeben sind.

Die Erfindung kann auch in ähnlicher Weise bei einem Verfahren verwendet v/erden, bei dem ein vorgeformter ZQ Beutel oder ein Rohr aus Acrylnitrilbut&dienstyrol benutzt wird. Bei Verwendung eines langgestreckten Rohres 62 gemäß iigur 10 genügt es beispielsweise, ein Ende desRohres mittels einer Klemme oder eines Spundes 64 " zu verschließen, das Schaumstoffgemisch in das andere Ende 55 des Rohres einzuführen und dann das Rohr auf einem

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einfachen Gestell zu dem gewünschten Profil zu verbiegen, beispielsweise zu einem Stuhlrahmen, wie er in Figur 10 dargestellt ist. Dabei wird das mit Schaumstoff gefüllte Rohr 62 einfach umgebogen und zeitweise auf einem Rahmen aus Holzstäben 65 angeordnet, bis der Schaumstoff sich erhärtet hat. In ähnlicher Weise kann ein mit Schaumstoff gefülltes Rohr aus Kunststoff kontinuierlich zwischen Verformungswalzen durchgeführt werden, wobei die Durch-laufgeschwindigkeit so eingestellt wird, daß das Schaumstoffmaterial fest wird, während das Rohr zwischen den Walzen ist. Dieses Verfahren kann zur Herstellung eines beschichteten Artikels aus Schaumstoff verwendet werden, der einen gleichförmigen Querschnitt über die Gesamtlänge hat. Durch Ausiirahl geeigneter Formen für die Verformungswalzen kann der Querschnitt über die Länge des Gegenstandes verändert werden.

Anstelle von Acrylnitrilbutadienstyrol können plastifiziertes PVC, beständige Melaminharze, Acrylpolymere oder Stoffgemische, beispielsweise aus PVO und einem Gewebe benutzt werden. Das Beschichtungsmaterial kann vorbehandelt werden, um die Bindung mit dem Schaumstoff zu verbessern. Beispielsweise kann die Folie mit einem Lösungsmittel, beispielsweise Dichlormethan, beschichtet oder mechanisch mittels einer Drahtbürste aufgerauht werden. Wenn die sich gegenüberliegenden Oberflächen der Folie eine unterschiedliche Struktur haben, ist es zweckmäßig, die rauhere Oberfläche nach innen zu legen, um die Haftung zu verbessern.

Die Erfindung kann zur Herstellung einer Vielzahl von Gegenständen benutzt werden, beispielsweise zur Her-

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stellung von Möbeln, Booten, Wohnwagen, Fahrzeuggehäusen, Kinderwagen, Wandverkleidungen und Dächern. Eine besondere Bedeutung kommt der Erfindung bei der Herstellung von solchen Gegenständsn zu, die eine unregelmäßige Gestalt auf beiden Oberflächen haben.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren Schichten bestehenden Gegenstandes aus einem Grundkörper aus aufgeschäumtem Kunststoff und einer Oberflächenbeschichtung aus einem davon verschiedenen Material, dadurch ^ljf gekennzeichnet, daß ein aufschäumbarer oder aufgeschäumter Kunststoff gegen eine Folie oder eine Umhüllung aus einem anderen, von dem Schaumkunststoff verschiedenen Material expandiert wird, und daß der Folie oder der Umhüllung ihre Gestalt mittels einer diese außen 1ü umgebenden Form, einem Setzkasten, einem Formgebungswerkzeug oder anderen, die Form verändernden Elementen aufgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Umhüllung aus thermoplastischem Material in eine Form eingelegt und gegen eine Oberfläche der Form deformiert wird und daß der Schaumstoff in die gleiche Form eingebracht wird, um den Formhohlraum auszufüllen, einen Druck auf die Folie auszuüben und sich mit ihr au verbinden.

3- Verfaliren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Umhüllung praktisch gleichzeitig beim Auffüllen der Form mit dem Schaumstoff deformiert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch ge-

• kennzeichnet, daß der Schaumstoff auf die Folie oder Umhüllung einen Druck ausübt, während sie in plastischem Zustand ist, um die Verformung der Folie zu bewirken oder zu unterstützen.

5. Verf airren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seite der Folie oder Umhüllung über entsprechende Bohrungen ein Unterdruck angelegt wird,

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112 die Verformung su bewirken oder zu unterstützen»

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß derSchaumstoff einer e^iot-hermen Reaktion unterliegt»

7» Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Umhüllung mittels einer Heiaeinrichtung erwärmt wird, bevor der Schaumstoff eingeführt wird.

P c. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7? dadurch gekennzeichnet 5 daß eine weitere Folie aus ■cherEioplastischem Material in die Form eingelegt und gegen einen anderen Teil der Oberfläche der Form gedrückt wird, wobei der Schaumstoff zwischen den beiden Folien eingeführt wird.

-·. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß) die zweite Folie mit der ersten Folie vorzugsweise an den Seitenkanten unter Bildung eines Beutels verbunden wird.

1G. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

in k daß der Schaumstoff/ein Rohr aus thermoplastischem

20· Material eingeführt wird, bis er das Rohr praktisch ausfüllt und daran haftet, und daß das Rohr durch eine außen anliegende Form, einen Setzkasten oder ein anderes, eine Einschnürung hervorrufendes Element verfemt; wird.

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