CN204687485U - 汽车内饰件载体和汽车内饰件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种汽车内饰件载体(1)和汽车内饰件,其中所述汽车内饰件载体(1)包括:至少一种热塑性材料,至少一个第一层(8),所述第一层由被挤压的纤维垫子形成并且具有随机方向的纤维,和至少一个第二层(9),所述第二层具有对齐的纤维(11、13,25、26)。

Description

汽车内饰件载体和汽车内饰件
技术领域
本实用新型涉及一种汽车内饰件载体和汽车内饰件。
背景技术
现有技术中已知有不同的汽车内饰件载体。由于塑料提供了良好的力学特性与相对轻的重量,汽车内饰件载体主要由塑料形成。通常以纤维增强的方式设计该载体,以提高力学特性。为此,载体可以含有由载体的塑料浸渍的例如纤维非织物(羊毛)。
尽管由此已经可以生产出充分稳定的载体,但是考虑到纤维非织物的适当大的厚度,为此需要相对厚的并且重的非织物。这样就不期望地增加了载体的表面重量并且还产生更高的材料成本。然而,汽车重量的减少是期望的,尤其是关于机动车辆的燃料消耗的越来越显著的减少。
此外,从飞机技术的领域可以得知包括织物增强材料的载体。尽管如果使用编织织物增强载体代替非织物增强的载体可以减少重量,然而编织织物作为起始原料太昂贵了,这样用于陆上交通工具的汽车内饰件的载体的增强材料没有任何意义。编织织物增强的载体仅用于飞机是有优势的,因为对于飞机来说,重量对燃料消耗和飞机上其余吸收力的组件的设计的影响被认为是重要得多的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于开发一种汽车内饰件载体,其具有减小的表面重量。
该目的是由根据权利要求1所述的载体,以及由根据独立权利要求的汽车内饰件和方法实现的。从属权利要求中指出了进一步的有利的开发和设计。
根据本实用新型,所述载体包括第一层、第二层以及热塑性材料。
该第一层是由被挤压的纤维垫子形成,其包括随机取向的纤维。“随机 取向”要理解为,在该第一层的平面内纤维以随机的方向延伸。每个单独的纤维的方向(或位于该第一层的平面中的方向分量)是随机的,并且不同纤维的方向彼此不相关,即位于该第一层的表面平面的纤维的方向向量的一部分,整体上对于第一层的所有纤维是统计分布的。该纤维也可以沿具有正交于所述表面平面的方向分量的方向延伸,但这个方向分量基本上是相对小的。
第二层包括定向纤维,即该纤维在一个或多个优选的方向上延伸。热塑性材料尤其可以渗透第一和第二层,并且将这些层彼此连接并连接到另一层中的纤维。
第一层的表面重量可以占第二层的表面重量的至少50%。这意味着第一层本身显著地有助于增强。特别地,由此第一层至少非独占地用于防止以多辅层形式形成的第二层中的一些辅层相对于彼此滑动。
该载体的表面重量可以小于1400g/m2。在一些实施例中,该载体的表面重量小于1200g/m2或甚至小于1000g/m2。传统的仅由非织物增强的载体无法在实现这种低的表面重量的同时,满足汽车内饰的最低标准设置的力学特性。
该载体的厚度(即,其沿正交于所述层的表面平面的方向的延展)可以为,例如小于2mm。在一些实施例中,该厚度甚至小于1.5mm,小于1.2mm或小于1mm。
该载体能够承受而不被损坏的最大拉伸应力可以为,例如至少10N/mm2。优选地,该最大拉伸应力为至少20N/mm2或至少30N/mm2。在发生不可逆变形(即损坏)之前达到的该载体的最大延展优选为大于0.5%或甚至大于1.2%。载体的拉伸模量可以为,例如大于1000MPa或甚至大于3500MPa。最大延展、最大拉伸应力和拉伸模量可以根据DIN EN ISO 527-4确定,并且每个都涉及作用在载体表面方向内的力的作用。
聚丙烯可以用作热塑性材料,其价格低廉并具有足够高的强度。当然,用于载体的并且由现有技术已知的大多数其他热塑性塑料可以用作载体的热塑性材料。不同热塑性塑料之间的混合物也可以用作载体的热塑性材料。热塑性材料和/或第一和/或第二层的纤维可以以不透明的方式设计。因此,载体整体上可以为对可见光不透明。
第一层的纤维可以优选地形成非织物。针刺非织物(needled non-wovens)由于其稳定性较高而被认为特别适合。尤其是,非织物可以包括第一层的所 有纤维。根据实施例,第一层例如可以具有40g/m2与500g/m2之间的纤维,其中这些值仅统计了非热塑性纤维。制造载体时可能尚未完全熔化的热塑性材料的纤维因而不统计在内。第一层的热塑性材料可以占第一层的总重量的40wt%至85wt%之间,其中第一层的天然纤维和热塑性材料的总和结果为100wt%。这使得第一层面积重量在80g/m2与2500g/m2之间。优选地,在第一层中,热塑性材料和天然纤维之间的分布在70:30与45:55之间(热塑性材料:天然纤维)。在本申请中术语“wt%”通常是指表面重量,即50wt%是指该材料构成表面重量的50%。本申请中大多数百分比“%”所指代的是重量,除非明显地指延展、伸长率、凹陷、或面积或长度。
第二层的纤维可以形成编织织物。在一些实施例中,具有成直角或几乎成直角交叉的至少两个线系统的产品被表示为编织织物。根据一个实施例的编织可以包括第二层的所有纤维。然而,多辅层第二层也是可以想到的,其中第二层的仅一个辅层形成编织织物。根据一个实施例的编织织物可以有超过50%的重叠度,即编织织物纤维之间可能的孔占小于50%的表面。根据实施例,重叠度甚至可以达到70%以上或90%以上。在一些实施例中,重叠度超过95%,即在这样的实施例中编织织物纤维之间可能的孔占小于5%的表面。
所述第二层还可以包括针织织物(即,纺织产品,利用该纺织产品通过线形成的线圈交织在另一个线圈中)或特定的针织织物,而不是编织织物。第二层同样可以由至少一个编织织物和/或至少一个针织织物和/或至少一个特定的针织织物构成。所述第二层可以包括至少一个具有单向纤维的辅层。所述第二层还可以包括至少两个具有单向纤维的辅层,其中,两个辅层中的所述单向纤维分别与相应的另一辅层的所述单向纤维成角度延伸。
第二层的纤维同样可以至少部分地形成一层单向延伸的纤维。具体地,第二层可以包括至少两个都由单向纤维形成的辅层。第一辅层的纤维可以与第二辅层的纤维成一个角度,特别是直角。即使该层包括不仅两个辅层,而是任何自然数n个辅层,相邻辅层可以各自包括以360°/n或X·360°/n的角度旋转到彼此的单向纤维(其中X是<n的自然数)。通过这样可以实现与负载方向无关的纤维的特别均匀的负载。
根据实施例,第二层可以具有50g/m2与600g/m2之间的纤维,与纤维的 布置无关,其中仅非热塑性纤维被统计为这些值。制造载体时可能尚未完全熔化的热塑性材料的纤维因而不统计在内。优选地,第二层的天然纤维占第二层的40wt%至100wt%之间,并且剩余重量包括热塑性材料或由热塑性材料构成。
第一和/或第二层的纤维尤其可以由天然纤维形成。已经发现的是,诸如亚麻、黄麻、大麻、竹子、纸莎草或红麻纤维的韧皮纤维特别适合。诸如椰子纤维或剑麻的硬质纤维同样可以用作第一和/或第二层的纤维。同样可以使用诸如棉的种子纤维。第一和/或第二层的至少一部分纤维由天然纤维形成,所述天然纤维包括韧皮纤维、硬质纤维和种子纤维中的一种,所述韧皮纤维包括亚麻、黄麻、大麻、竹子、纸莎草、或红麻纤维中的一种,所述硬质纤维包括剑麻纤维或椰子纤维,所述种子纤维包括棉纤维。
根据实施例,热塑性材料可以占载体20%至80%的重量。已经发现的是,如果热塑性材料占30%至70%或占40%至60%的重量则特别适合。热塑性材料可以对于载体例如占50%的重量。纤维同样可以对于载体例如占50%的重量。
热塑性材料对于载体所占比例可以关于载体基本上不变。可选地,第一层的热塑性材料的重量比例可以不同于第二层的热塑性材料的重量比例。尤其是,第二层(即具有对齐纤维的层)可以有比第一层低的热塑性材料重量比例。
在一个实施例中,载体基本上仅由热塑性材料和纤维(尤其是仅由热塑性材料和天然纤维)构成。因此,纤维和材料的总和可以大于95%、大于98%或大于99%。尤其是,重量比例可以约为100%,即根据这些实施例,仅踪迹中存在的杂质是作为剩余成分存在的。在另一实施例中,天然纤维和热塑性材料的重量占比总计为大于95wt%、大于98%或约100%的载体重量。
除了至少一个第一层和至少一个第二层外,载体可以包括增强结构,例如,注塑成的(整体地注入)并由热塑性材料(例如聚丙烯)构成的肋。可以有选择地将这些注入到第一或第二层,并具体地注入到各自远离另一层的一侧。同样,载体可以包括一个或多个注入的功能性元件,例如支架和/或破碎锥。功能性元件可以部分或完全由热塑性材料构成,并且有选择地注入到第一或第二层。载体可以具有至少一个增强结构和/或至少一个功能性元件, 所述增强结构和/或所述功能性元件至少部分由至少一种热塑性材料或另一热塑性材料形成。
本实用新型还涉及汽车内饰件,其包括设计为如上所述的载体。该汽车内饰件还包括至少一个装饰层,该装饰层形成了该汽车内饰件的可视侧并且完全覆盖所述载体。根据实施例,该装饰层可以设计为单个部分或多部分的方式,并且可以由根据现有技术已知的用于汽车内饰件的任何装饰材料构成。该装饰层可以例如由皮革、人造革或塑料模具外壳形成。中间层可以在区域或整个表面上布置在载体和装饰层之间,而该中间层,尤其是作为触觉层,可用于产生柔软的触觉。特别地,该中间层可以由针织织物或泡沫层构成。
除了载体和汽车内饰件之外,本实用新型还涉及一种用于制造载体的方法。
根据该方法的第一步,首先,将第一垫子和第二垫子布置在工具中或工具上。第一垫子包括随机取向的纤维,其中术语“随机取向”的含义已经在载体的内容中解释了。第二垫子包括空间上对齐的纤维,即纤维主要是在一个或多个(例如一个或两个)方向上延伸。这两个垫子都具有至少一些由非热塑性材料构成的纤维。此外,两个垫子中的至少一个包括热塑性材料或存在额外的一层热塑性材料。第一垫子的表面重量可以为,例如第二垫子的表面重量的至少50%。
在随后的方法步骤中,通过工具将垫子彼此挤压,其中热量也并入到第一和/或第二垫子中。热塑性材料由于热量而融化。垫子通过压力被压缩并且熔融的热塑性材料被压入非热塑性纤维之间的剩余腔中,也就是说填充了这些腔。在此步骤中,垫子固定地彼此连接。当然,垫子可以预先已经被固定,例如为了防止在挤压前垫子彼此之间滑动。
第一垫子的表面重量可以为,例如第二垫子的表面重量的80%以上、100%以上或甚至120%以上。如果第一垫子的表面重量相比第二垫子的表面重量较大,那么必要的是仅第二垫子具有相对较低的表面重量。由于第二垫子包括对齐的纤维并且对于相同重量更昂贵,因此这是有利的。
在挤压步骤前,垫子的总厚度可以为,例如5mm与30mm之间。根据一个实施例示例,总厚度在10mm与20mm之间。
根据一个实施例,在垫子彼此挤压之前,热塑性材料至少部分地作为纤维或纤维成分存在于一个或两个垫子中。然而,同样,一个或两个垫子还可以浸渍有热塑性材料。同样,垫子中的一个还可以包括热塑性纤维,而另一个垫子用热塑性塑料浸渍。还可以设想一个或两个垫子含有热塑性纤维并浸渍有热塑性塑料(其中由于将热塑性塑料并入垫子中增加了工作量,这个变形很少被应用)。
根据另一实施例,在垫子彼此挤压之前,热塑性材料作为布置在第一与第二垫子之间的至少一个热塑性箔存在于第一垫子的远离第二垫子的一侧和/或第二垫子的远离第一垫子的一侧。同样,热塑性箔的应用也可以与第一和/或第二垫子中的热塑性纤维的使用相结合,和/或与一个或多个浸渍有热塑性塑料的垫子的使用相结合。
以下关于垫子的说明涉及挤压前的垫子。随后说明的表面重量包括在不同情况中包含于各个垫子中的热塑性材料的重量,因此不同于以上所述的载体中的纤维的表面重量。在此要注意到,垫子不需要以一致的方式设计。相反地,第一和/或第二垫子也同样可以由几个不彼此固定的单独的层构成。在这种情况下,以下描述的细节涉及由几层构成的完整的垫子。当然,在每种情况中垫子还可以以单层的方式设计,并且下面所述的关于垫子的所有细节都是如在单层垫子的情况中也明确公开的一样有效的。
例如,第一垫子的表面重量可以为200g/m2与1000g/m2之间。在一些实施例中,第一垫子的表面重量在400g/m2与800g/m2之间。例如,第一层可以包含50%与80%之间的热塑性材料和50%与20%之间的非热塑性纤维。
例如,第二垫子的表面重量可以为100g/m2与600g/m2之间。在一些实施例中,第二垫子的表面重量是200与450g/m2之间。例如,第二垫子可以包含0与50%之间的热塑性材料和100%与50%之间的非热塑性纤维。
附图说明
下面更详细地解释本实用新型的实施例示例。如下图中所示:
图1a至1c为用于制造载体的工具在载体制造方法的不同点的截面图;
图2a为第一实施例的载体的截面图;
图2b为图2a的载体的第二层表面平面内的截面图;
图2c为第二实施例的载体的截面图;
图2d和图2e为图2c的载体的第二层的第一和第二辅层的截面图;
图3a为对于根据本实用新型的不同载体和根据现有技术设计的载体,用于表示载体的表面重量和载体的最大拉伸应力的读数对的图表;
图3b为对于根据本实用新型的不同载体和根据现有技术设计的载体,用于表示载体的表面重量和载体的最大拉伸延展的读数对的图表;
图3c为对于根据本实用新型的不同载体和根据现有技术设计的载体,用于表示载体的表面重量和载体的弹性模量的读数对的图表;
图4为汽车内饰件的一个实施例示例。
附图标记
1   载体
2   工具
3   下部
4   上部
5   腔
6   第一垫子
7   第二垫子
8   第一层
9   第二层
10  第一方向
11  第一线区
12  第二方向
13  第二线区
14  第一层
15  第二层
16  图2a的载体的测量点
17  根据本实用新型的载体的可选实施例的测量点
18  由非织物增强的传统载体的测量点
19  利用特别高质量的非织物增强的载体的测量点
20  由含有聚合物纤维的编织织物形成的载体的测量点
21  由浸渍有聚合物的编织织物形成的载体的测量点
22  汽车内饰件
23  装饰层
24  中间层
25  第一层14的纤维
26  第二层15的纤维
27  用于表示图2b中示出的细节的虚线
具体实施方式
图1a至1c中示出了用于制造载体1的工具2。在示出的本方法的实施例示例中的工具包括围绕腔5一起构成边界的下部3和上部4,通过将上部4移位可以减小腔5的大小。在第一步骤中,第一垫子6和第二垫子7被布置在腔5中。
本实施例示例中第一垫子6被设计为聚丙烯纤维占50%重量、亚麻纤维占50%重量的非织物,并且具有600g/m2的表面重量。第二垫子7被设计为经聚丙烯浸渍的亚麻纤维编织织物。由此,亚麻纤维占第二垫子7重量的50%。聚丙烯同样占第二垫子7重量的50%。第二垫子7的表面重量为400g/m2。在第二步骤中,将上部工具部分4施加到第二垫子7上。垫子6,7随后彼此挤压并从而被压缩。同时,利用工具2加热垫子6,7,使得包含在垫子6,7中的聚丙烯熔化(这对于其它热塑性材料也同样有效,只要该热塑性材料的熔点低于相对于亚麻纤维的最大兼容温度)。在图1a所示出的情况中,作为一个整体具有15mm厚度的垫子6,7以这种方式被压缩成总厚度约1mm。由此,熔化的聚丙烯填充了纤维之间的剩余腔并且还将两个垫子6,7连接起来。
在此要注意到的是,除其他外,该工具仅以示意的方式表示。根据现有技术的、适合成型的、以及可以用来压缩并加热纤维垫子的任何工具都可以用于该方法。该工具可以包括根据现有技术本身已知的多种其他特征,例如抽气口(用于抽取最初在垫子上方的空气)或用于注入塑料肋的注入口。
整体上,如图2中所示出的载体是由前述方法形成的。该载体包括第一 层8和第二层9,其中第一层8由第一垫子6产生并且第二层9由第二垫子7产生。第一层8被设计为压缩的针刺非织物,它的腔基本上完全填满了聚丙烯。第二层9被设计为编织纺织物层,其中编织织物的腔同样填充了聚丙烯。此外,载体还包括注入到第一层8底面上的增强肋。载体整体上具有约1100g/m2的表面重量。载体的最大拉伸应力大约是54N/mm2。最大延展(maximal extension)约为4.2%并且弹性模量约为3900MPa。在本实施例中,第一垫子可以是,例如具有50wt%的天然纤维和50wt%的热塑性材料的非织物。第二垫子可以是,例如全天然纤维织物或单向天然纤维垫或织造天然纤维材料,其中天然纤维经热塑性材料浸渍,例如聚丙烯(PP)。可选地,第二垫子可以包括混杂的天然纤维,例如亚麻和热塑性纤维。第二垫子的天然纤维与热塑性材料的比例可以为,例如重量上50:50。
如果考虑在第二层9的表面平面内的载体的截面视图(参见图2b),则可以观察到这仍具有其织物结构,第一线区11沿第一方向10延伸并且第二线区13沿第二方向12延伸。图2b中仅示出了这种截面视图的一个细节,其中该区域在图2a的细节中是由虚线27表示的。
图2c至2e中示出了载体1’的第二实施例,并且该载体1’不同于图2a中的载体1,尤其是第二层9’以双辅层方式形成,具有第一辅层14和第二辅层15。图2c中的载体以正交于载体表面的方向的截面来表示。图2d示出了第一辅层14的表面平面内的截面。图2e示出了第二辅层15的表面平面内的截面。辅层14,15二者各自具有单向的亚麻纤维,其中第一辅层14的纤维25正交于第二辅层15的纤维26延伸。
载体以类似的方式由两个垫子制成。在本实施例示例中的第一垫子形成为表面重量750g/m2、聚丙烯占70%和天然纤维占30%的非织物。挤压前的第二垫子由彼此分离的两个辅层/层组成,每个层由单向亚麻纤维构成并且每个层的表面重量为125g/m2(即第二垫子的表面重量为250g/m2)。第二垫子不含热塑性材料。两个辅层被布置为彼此叠合并具体地以一种方式使得两个辅层的亚麻纤维的纤维方向彼此正交地排列。除此之外,该方法以与图1所述方式同样的方式正常进行。在另一个示例中,第一垫子是非织物垫子,其由诸如大麻、剑麻或棉花的天然纤维和聚丙烯以50:50的重量比组成。第一垫子的表面重量选定为600g/m2。第二垫子可以为,例如仅由天然纤维制成的 编织垫子。例如,第二垫子可以为表面重量在125g/m2与250g/m2之间的编织垫子(例如,大麻垫子)。当形成载体时,第一垫子的热塑性材料也可以渗透第二垫子。作为对全天然纤维织物的第二垫子的替代,所述第二垫子可以包括天然纤维和热塑性材料二者,二者的比例从99:1至40:60的区间中选定,优选为60:40至40:60。在这些情况下,第一和第二垫子的热塑性材料有助于连结两个垫子。通过用其浸渍天然纤维并且编织浸渍的天然纤维,热塑性材料可以成为第二垫子的一部分,或者,将天然纤维与热塑性纤维编织入纤维中。天然纤维可以被布置为使得热塑性纤维将两个或更多的天然纤维分隔开。第二垫子的另一个示例是由表面重量为100g/m2的单向天然纤维构成的垫子。可选地,天然纤维可以穿插有热塑性纤维。天然纤维与热塑性材料之间的比例可以从99:1至40:60的区间中选定,优选为60:40至40:60。在本申请的其他组合当中,这些组合相比现有技术材料、在破损和裂开的方面具有改进的特性,所述现有技术材料为例如仅包括非织物的载体或由木制复合材料制成的载体,这二者都具有比所描述的组合高得多的表面重量。
图2c至2e中示出的这样形成的载体的表面重量约为1000g/m2。最大拉伸应力超过35N/mm2
在每种情况下,图3a至3c中水平轴上绘制了单位为g/m2的表面重量。在垂直轴上绘制了单位为N/mm2的最大拉伸应力(图3a)、单位为%最大拉伸延展(图3b)和单位为MPa的弹性模量(图3c)。在图表中标记了分别表示根据本实用新型的载体实施例的值对(见点16和17)或现有技术的载体的值对(见点18至21)的点。在16处表示的点标记了图2a的载体的值对。在17处表示的点标记了不同于图2a载体的载体的值对,其使用了更轻的第二垫子,所述第二垫子浸渍有热塑性材料而不是具有热塑性纤维。
点18表示含有热塑性塑料的被挤压的纤维非织物的传统载体。连接点18的线表示与实际测量点之间的近似。点19表示以类似的方式被挤压的纤维非织物的值对,特别地,该纤维非织物是高质量的、细纤维的并且包含热塑性塑料。可以认识到的是,由于载体仅由非织物制成,力学特性不是很好(即最大拉伸应力在高表面重量处仅大于35N/mm2)。
点20和21涉及分别含有热塑性纤维或浸渍有热塑性塑料的编织垫子,所述垫子已经以同样的方式被挤压并加热。要认识到的是,力学特性,尤其 是最大拉伸应力是令人满意的。然而,由于所述垫子无论如何都完全由编织材料构成,因此这种载体的价格是不能接受地高的。
图4中示出了包括图2a中的载体1的汽车内饰件22。此外,汽车内饰件22还包括皮革装饰层23以及泡沫中间层24。装饰层形成了汽车内饰件的可视侧并且完全覆盖了载体1。在所示的实施例示例中,载体1的第二层9面对中间层24。然而载体1还可以以相反方式布置为使得第一层8面对中间层并且第二层9被布置在载体1的远离中间层24的一侧。

Claims (10)

1.一种汽车内饰件载体(1),其特征在于:包括:
至少一种热塑性材料;
至少一个第一层(8),所述第一层由被挤压的纤维垫子形成并且具有随机取向的纤维;和
至少一个第二层(9),所述第二层具有对齐的纤维(11、13,25、26)。
2.根据权利要求1所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:所述第一层(8)的表面重量至少为所述第二层(9)的表面重量的50%。
3.根据权利要求1或2所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:所述载体的表面重量小于1400g/m2
4.根据权利要求1或2所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:所述第二层(9)包括至少一个具有单向纤维(25、26)的辅层。
5.根据权利要求4所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:所述第二层(9)包括至少两个具有单向纤维(25、26)的辅层,其中,所述两个辅层中的所述单向纤维(25、26)分别与相应的另一辅层的所述单向纤维(25、26)成角度延伸。
6.根据权利要求1或2所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:所述第一和/或第二层(9)的至少一部分纤维由天然纤维形成,所述天然纤维包括韧皮纤维、硬质纤维和种子纤维中的一种,所述韧皮纤维包括亚麻、黄麻、大麻、竹子、纸莎草、或红麻纤维中的一种,所述硬质纤维包括剑麻纤维或椰子纤维,所述种子纤维包括棉纤维。
7.根据权利要求1或2所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:对于所述载体,所述热塑性材料占20%至80%的重量。
8.根据权利要求1或2所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:所述载体整体上至少95wt%由天然纤维和热塑性材料构成。
9.根据权利要求1或2所述的汽车内饰件载体(1),其特征在于:具有至少一个增强结构和/或至少一个功能性元件,所述增强结构和/或所述功能性元件至少部分由所述至少一种热塑性材料或另一热塑性材料形成。
10.一种汽车内饰件,其特征在于:包括:根据权利要求1至8任一项所述的汽车内饰件载体(1),和装饰层(23),其中所述装饰层(23)形成了 所述汽车内饰件的可视侧并且完全覆盖所述载体(1)。
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