DE102005052344A1

DE102005052344A1 - Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneel mit einer aufgesprühten expandierten Polyurethanschicht, sowie Verfahren und System zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102005052344A1
Application number: DE102005052344A
Authority: DE
Inventors: Andrew P. Owosso Mellentine; Joseph T. Howell Donatti; Jerome J. Sroka; Ian S. Howell Williams
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: International Automotive Components Group North America Inc
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2006-05-11
Also published as: US20060091574A1; GB2419840A; GB0521811D0; GB2419840B

Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung umfassen ein Fahrzeuginnenverkleidungs-Paneel, das eine gesprühte expandierte Polyurethanlage hat, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben. In zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren des Herstellens des Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneels das Anordnen einer Hautschicht auf einem Sprühwerkzeug, das Bereitstellen einer Quelle für Polyol, und das Bereitstellen einer Quelle für Isocyanat, wobei zumindest eine dieser Quellen eine kernreiche Komponente enthält. Das Verfahren dieser Ausführungsform umfasst ferner das Zusammenbringen des Polyols und des Isocyanats aus den jeweiligen Quellen, um eine expansionsfähige Polyurethan-Reaktionskomponente zu bilden, das Aufsprühen der expansionsfähigen Polyurethan-Reaktionskomponente auf die Hautschicht, zum Bilden einer nachgiebigen Lage, und das Anbringen eines starren Substrats an der nachgiebigen Lage, um den Fahrzeuginnenraumverkleidungs-Teil zu bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneel mit einer aufgesprühten expandierten Polyurethanschicht, und auf ein Verfahren und ein System zum Herstellen solcher Teile.

Ein Beispiel eines relativ typischen Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneels umfasst ein relativ starres Substrat, das zumindest auf einem nach innen weisenden Bereich einer Oberfläche des Substrats eine relativ flexible dünne Kunststoffhaut aufweist. Für einige Paneele, für welche ein weicherer Griff gewünscht wird, ist zwischen dem Substrat und der Haut noch ein Schaum vorgesehen. Für diese Paneeltypen wird zum Einbringen des Schaums häufig das Aufschäumen an Ort und Stelle eingesetzt. Bei diesem Verfahren werden die Haut und das Substrat in einem Formwerkzeug voneinander beabstandet positioniert, während dazwischen Schaum eingeformt wird. Nachdem der Schaum ausgeformt ist, erstreckt sich der Schaum zwischen der Haut und dem Substrat, um die Haut und das Substrat aneinander festzulegen.

Es gibt Einsatzbedingungen, für welche Verkleidungspaneele mit einem weichen Griff gewünscht werden, die jedoch aufgrund von Designbeschränkungen nicht einfach herzustellen sind. Ein Beispiel ist das eines Türpaneels, das oberhalb der Gürtellinie einen weichen Griff haben soll, um zum Erscheinungsbild und Griff des Armaturenbrett-Paneels zu passen. Ein anderes Beispiel ist das eines Auskleidungspaneels, wie eines Türpaneels oder eines Instrumentenpaneels, das Hinterschnitte, scharte Radien, oder andere Ausbildungskonfigurationen hat, die in relativ kleinen oder signifikant unebenen Spalten zwischen der Haut und dem Substrat resultiert. In diesen und in anderen Ausbildungsfällen kann an Ort und Stelle gebildeter Schaum Nachteile haben, die verhindern, dass eine solche Verfahrenstechnik eine zweckmäßige Option ist.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneels angegeben. In zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfah ren das Bereitstellen einer Hautschicht auf einem Sprühwerkzeug, das Bereitstellen einer Polyolquelle, und das Bereitstellen einer Isocyanatquelle, wobei zumindest eine der Quellen eine kernreiche bzw. schaumkernreiche Komponente enthält. Das Verfahren umfasst bei dieser Ausführungsform weiterhin das Zusammenbringen des Polyols und des Isocyanats aus deren Quellen zum Bilden einer reaktiven, expansionsfähigen Polyurethankomponente, das Aufsprühen der expansionsfähigen Polyurethan-Reaktionskompo-nente auf die Hautschicht zum Bilden einer nachgiebigen Lage, und das Anbringen eines starren Substrats an der nachgiebigen Lage zum Ausbilden des Fahrzeuginnenauskleidungs-Teils.

In zumindest einer Ausführungsform der Erfindung hat die nachgiebige Lage eine Dichte von etwa 0,1 bis 0,75 g/cm³. In zumindest einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die kernreiche Komponente kernreiches Polyol mit einer spezifischen Gravität von etwa 0,7 bis 0,95. In zumindest einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die nachgiebige Lage 35–90 % geschlossener Zellstrukturen.

Die vorliegende Erfindung schlägt auch ein System zum Herstellen eines Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneels zur Verwendung in einem Motorfahrzeug vor. In zumindest einer Ausführungsform umfasst das System ein Sprühwerkzeug zum Aufnehmen und Bilden einer Hautschicht, eine Quelle für Polyol, und eine Quelle für Isocyanat, wobei zumindest eine der Quellen eine kernreiche Komponente enthält und jede Quelle so ausgebildet ist, dass sie einen Strom des Materials liefert, der zusammenbringbar ist mit dem anderen Strom, zum Formen einer expansionsfähigen Polyurethan-Reaktionskomponente. Das System dieser Ausführungsform umfasst ferner eine Sprüheinrichtung zum Sprühen der expansionsfähigen Polyurethan-Reaktionskomponente auf die Hautschicht zum Ausbilden einer nachgiebigen Lage, und eine Vorrichtung zum Anbringen eines starren Substrats an der nachgiebigen Lage zum Ausbilden des Fahrzeuginnenauskleidungs-Teils.

In zumindest einer Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Fahrzeuginnen-Paneel für ein Fahrzeuginneres, das hergestellt ist in Übereinstimmung mit zumindest einem von dem Verfahren und/oder dem System der vorliegenden Erfindung.

Obwohl erfindungsgemäß nur beispielsweise Ausführungsformen illustriert und offenbart sind, sollte diese Offenbarung nicht als Beschränkung für die Patentansprüche ausgelegt werden. Es wird vorausgesetzt, dass verschiedene Modifikationen und alternative Ausbildungen möglich sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht eines Fahrzeuginnenauskleidungs-Instrumentenpaneels in Übereinstimmung mit zumindest einem Aspekt der Erfindung und zur Verwendung in einem Motorfahrzeug;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Türpaneels entlang der Schnittlinie 2-2 in 1;
3 ist eine schematische Ansicht eines Sprühwerkzeugs und einer Sprüheinrichtung zur Verwendung beim Ausbilden eines Paneels, wobei die Sprüheinrichtung so gezeigt wird, dass sie Material auf das Werkzeug aufbringt zum Ausbilden einer Beschichtung;
4 ist eine schematische Ansicht des Werkzeugs und zeigt die Anbringung zusätzlichen Materials auf die Beschichtung, um eine Hautschicht zu bilden;
5 ist eine schematische Ansicht des Werkzeugs bei der Aufbringung expansionsfähigen Materials auf die Hautschicht zum Ausbilden einer nachgiebigen Lage; und
6 ist ähnlich 5 und zeigt einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend werden, wie erforderlich, detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es ist jedoch anzumerken, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung ausschließlich beispielsweise zu verstehen sind, und dass die Erfin dung in verschiedenen alternativen Formen verwirklicht werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, sondern es können einzelne Merkmale übertrieben oder verkleinert sein, um Details spezieller Komponenten zu zeigen. Deshalb sind nachstehend offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als beschränkend zu interpretieren, sondern nur als eine repräsentative Basis für die Patentansprüche und/oder als eine repräsentative Basis für die Lehre, die einem Durchschnittsfachmann vermittelt wird, um die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weisen durchführen zu können.
Weiterhin, ausgenommen wo dies nachdrücklich angezeigt wird, sind alle numerischen Mengen in dieser Beschreibung und in den Patentansprüchen, die Mengen von Materialien oder Konditionen von Reaktionen und/oder einer Verwendung anzeigen, so zu verstehen, dass sie modifiziert sind durch das Wort "etwa", um den breitesten Schutzbereich dieser Erfindung zu beschreiben. Die Ausführung der Erfindung innerhalb des angegebenen numerischen Bereichs wird allgemein bevorzugt. Ferner, und falls nicht ausdrücklich gegenteilig festgestellt, sind Prozente, "Teile von" und Verhältniswerte gewichtsbezogen und kann die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien als zweckmäßig oder bevorzugt für einen gegebenen Zweck in Verbindung mit der Erfindung implizieren, dass Mischungen von irgendwelchen zwei oder mehr Mitgliedern der Gruppe oder Klasse gleich passend oder bevorzugt sein können.
Die 1 und 2 zeigen eine Fahrzeuginnenauskleidungs-Komponente, wie ein Instrumentenpaneel 10 in Übereinstimmung mit zumindest einem Aspekt der Erfindung und zur Verwendung in einem Motorfahrzeug 12. Bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit diesem Instrumentenpaneel 10 beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass andere Innenauskleidungsprodukte, wie Türpaneele, Türabdeckungen, Konsolenabdeckungen, Karosseriesäulenabdeckungspaneele, Fächer, Verkleidungsabdeckungen und dgl. ebenfalls die Vorteile der vorliegenden Erfindung nutzen können.
Wein den 1 und 2 gezeigt, umfasst zumindest in einer Ausführungsform das Instrumentenpaneel 10 ein starres Substrat 20, eine nachgiebige expandierte Polyurethanlage 22, die an dem Substrat 20 angehaftet ist, eine Hautschicht 24, die an der nachgie bigen Lage 22 angebracht ist, und eine optionale Beschichtung 26, welche die Hautschicht 24 abdeckt und eine äußere Erscheinungsoberfläche bereitstellt.
Das Substrat 20 ist ein strukturelles Glied, das eine Abstützung für den Rest des Instrumentenpaneels 10 schafft, und kann jegliches passendes Material umfassen. Zum Beispiel kann das Substrat 20 aus Kunststoff oder verstärktem Kunststoff ausgebildet sein, wie aus glasfaserverstärktem Polyurethan (GRU). Zusätzliche Beispiele zweckmäßiger Kunststoffe neben Polyurethan umfassen Polyproplylen, Polyethylen, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Polycarbonat (PC), und ABS/PC-Verschnitte. In zumindest einer Ausführungsform kann das Substrat 20 eine durchschnittliche Dicke zwischen etwa 0,5 bis 5,0 mm haben, in einem anderen Ausführungsbeispiel 1,0 bis 3,5 mm, und in einem noch anderem Ausführungsbeispiel 2,0 bis 3,0 mm.
In zumindest einer Ausführungsform ist die nachgiebige Lage 22 an das Substrat 20 angehaftet, und kann die Hautschicht 24 konfiguriert sein, um dazu beizutragen, dass das Instrumentenpaneel 10 einen weichen Griff erhält. Die nachgiebige Lage 22 kann jegliches passende, gesprühte expandierte Polyurethanmaterial umffasen. Zum Beispiel kann die nachgiebige Lage 22 ein expandiertes aromatisches Polyurethanelastomer umfassen. In zumindest einer Ausführungsform kann die Dichte der nachgiebigen Lage 22 in dem Bereich von etwa 0,10 bis 0,75 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) betragen, und in einem anderen Ausführungsbeispiel zwischen etwa 0,15 bis 0,5 g/cm³, und in einem noch anderem Ausführungsbeispiel etwa 0,2 bis 0,3 g/cm³. In zumindest einer Ausführungsform kann die nachgiebige Lage 22 eine Shore A-Härte von etwa 30 bis 50 haben.
In zumindest einer Ausführungsform kann die nachgiebige Lage 22 primär zumindest ein wenig durchlässiges Material mit relativ geschlossenen Zellen umfassen. In zumindest einer Ausführungsform kann die nachgiebige Lage 22 35 bis 90 % geschlossener Zellstrukturen umfassen, in einem weiteren Ausführungsbeispiel 40 bis 75 % geschlossener Zellstrukturen, und in wenigstens noch einem weiteren Ausführungsbeispiel 45 bis 60 % geschlossener Zellstrukturen, basierend auf der gesamten nachgiebigen Lage 22.
In zumindest einer Ausführungsform kann die nachgiebige Lage 22 in Durchgangsrichtung eine variierende Dichte hinsichtlich der Geschlossenzelligkeit haben. In zumindest einer Ausführungsform können der Oberbereich (der Bereich näher bei der Hautschicht 24) und der Unterbereich (der Bereich näher bei dem Substrat 20) unabhängig voneinander zumindest 85 % geschlossener Zellstrukturen umfassen, in anderen Ausführungsformen zwischen 90 bis 100 % geschlossener Zellstrukturen, und in noch anderen Ausführungsformen zwischen 95 und 100 % geschlossener Zellstrukturen. In zumindest einer Ausführungsform können die Oberbereiche und Unterbereiche unabhängig voneinander zwischen 2,5 bis 25 %, in anderen Ausführungsformen zwischen 5 bis 20 %, und in noch anderen Ausführungsformen zwischen 10 bis 15 % der Gesamtdicke t der nachgiebigen Lage 22 ausmachen. Der verbleibende Zwischenbereich (der Bereich zwischen dem Oberbereich und dem Unterbereich) der nachgiebigen Lage 22 kann zwischen nur 40 bis 95 % geschlossener Zellstrukturen umfassen, in wenigstens einem anderen Ausführungsbeispiel zwischen 50 bis 90 % geschlossener Zellstrukturen, und in einem noch anderem Ausführungsbeispiel zwischen 60 bis 85 % geschlossener Zellstrukturen. In zumindest einer Ausführungsform kann die durchschnittliche Zellstrukturengröße variieren zwischen 0,05 mm bis 3,0 mm, und in einer noch anderen Ausführungsform zwischen 0,5 mm bis 1,0 mm.
Die Hautschicht 24 ist an die nachgiebige Lage 22 angehaftet und auch an die gegebenenfalls vorgesehene, optionale Beschichtung 26. Darüber hinaus ist die Hautschicht 24 so konfiguriert, dass sie über der gesamten nachgiebigen Lage 22 eine Abdeckung schafft, und dabei jegliches ausreichend dichtes Material umfasst. Zum Beispiel kann die Hautschicht 24 eine solide Lage sein, die eine aromatische oder aliphatische Komponente enthält. Als ein spezifischeres Beispiel kann die Hautschicht 24 aus einem Elastomer hergestellt sein, der Polyurethan sein kann. Weiterhin kann die Hautschicht 24 jegliche passende Dicke und Dichte besitzen. Zum Beispiel kann die Hautschicht 24 eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,4 bis 2,0 mm, und eine Dichte in dem Bereich von 0,85 bis 1,2 g/cm³ haben. In einer Ausführungsform der Erfindung hat die Hautschicht 24 eine Dicke in dem Bereich von 0,5 bis 1,2 mm, und eine Dichte in dem Bereich von 0,95 bis 1,1 g/cm³.
Die optionale Beschichtung 26 kann verwendet werden, um die Hautschicht 24 zu schützen und/oder eine dekorative Oberfläche für den oberen Türbereich 14 im Fahrzeug bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Beschichtung 26 verwendet werden, um zu verhindern, dass Sonnenlicht und/oder anderes ultraviolettes Licht zur Hautschicht 24 eindringt. Als ein anderes Beispiel kann die Beschichtung 26 eine Farbe sein, um eine gewünschte Farbe und/oder Textur in dem oberen Türbereich 14 zu erzielen. Obwohl die Beschichtung 26 jegliches passendes Material umfassen kann, ist in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung die Beschichtung 26 eine aliphatische Polyurethanzusammensetzung. Weiterhin kann die Beschichtung 26 jegliche passende Dicke haben, beispielsweise wie eine Dicke von ca. 0,5 bis 1,0 mil (0,01 bis 0,2 mm).
Alternativ kann die Beschichtung 26, falls nicht erforderlich, in einem speziellen Einsatzfall auch weggelassen werden. Beispielsweise kann die Hautschicht 24 so konfiguriert sein, dass sie eine ausreichend haltbare und attraktive Oberfläche darbietet, so dass die Beschichtung 26 gar nicht gebraucht wird.
Bezugnehmend auf die 3 bis 6 wird nun ein Verfahren zum Herstellen des Instrumentenpaneels 10 beschrieben. Das Verfahren kann beginnen durch Besprühen einer optionalen Form mit einem Formtrennmittel. Dann wird die optionale Beschichtung 26 unter Verwendung jeglicher passender Vorrichtung auf ein Sprühformwerkzeug 30 aufgebracht. Dabei kann als passende Vorrichtung eine Roboter-Sprüheinrichtung 32 für niedrigen Druck (wie z.B. 10 bis 40 psi; 0,7 bis 2,8 kg/cm²) eingesetzt werden, die eine oder mehrere bewegliche Sprühdüsen besitzt. Das Werkzeug 30 kann auf jede zweckmäßige Temperatur aufgeheizt werden, falls gewünscht, allgemein jedoch in einem Bereich von etwa 150°C bis 165°C.
Als nächstes sieht unter Bezug auf 4 das Verfahren das Aufsprühen eines die Hautschicht bildenden Materials auf die Beschichtung 26 vor, um die Hautschicht 24 zu bilden, welche an der Beschichtung 26 haftet. Das die Hautschicht bildende Material kann jedes zweckmäßige, versprühbare und Polyurethan bildende Material (d.h. eine Zusammensetzung) sein, und kann unter Verwendung jeglicher passender Vorrichtung aufgebracht werden. Zum Beispiel kann das Material mit einem hohen Druck versprüht werden (wie mit 400 bis 2.000 psi; 28 bis 140 kg/cm²), und zwar mit einer Roboter-Sprüheinrich tung 34 mit einer oder mehreren beweglichen Sprühdüsen. In zumindest einer Ausführungsform umfasst das das Polyurethan formende Material Komponenten wie Polyol, das von einer Quelle 40 für Polyol kommt, und Isocyanat, das von einer Quelle 42 für Isocyanat kommt. In zumindest einer Ausführungsform sind die das Polyurethan formende Materialien aromatischer Natur, so dass sie eine aromatische Polyurethanhautschicht 24 bilden können. Das Polyol und das Isocyanat, und jegliche andere notwendige Komponenten oder Bestandteile zum Ausbilden von Polyurethan können in zumindest einer Ausführungsform in der Sprüheinrichtung 34 vermischt werden, ehe sie als das das Polyurethan bildende Material auf die Beschichtung 26 aufgesprüht werden. Eine CPU kann zum Steuern dieser Operation vorgesehen sein.
Wie oben erwähnt, kann an dem oberen Türbereich 14 die Beschichtung 26 weggelassen werden. In einem solchen Fall kann das die Hautschicht bildende Material direkt auf das Werkzeug 30 aufgesprüht werden, oder auf ein Formtrennmittel, das zuvor auf das Werkzeug 30 aufgebracht wurde, um die Hautschicht 24 zu bilden. In dieser Ausführungsform ist die Polyurethan-Hautschicht 24 vorzugsweise aliphatisch.
Bezugnehmend auf 5 involviert das Verfahren das Aufsprühen expansionsfähigen Polyurethanmaterials auf die Hautschicht 24, um die nachgiebige Lage 22 zu bilden, welche an der Hautschicht 24 haftet. Das expansionsfähige Polyurethanmaterial kann jegliches passende versprühbare expansionsfähige Polyurethanmaterial (eine Zusammensetzung) sein, das eine kernreiche oder schaumkernreiche Komponente umfasst (oder daraus besteht) und das in jeglicher passender Weise versprüht werden kann.
Wie es in dieser Technik wohl bekannt ist, sind die primären Komponenten von Polyurethan Polyol und Isocyanat. Als solches ist hervorzuheben, dass die kernreiche Komponente sowohl kernreiches Polyol oder kernreiches Isocyanat, oder beides in kernreicher Einstellung sein könnte. Ein "kernreiches Material" ist so zu verstehen, dass damit ein "aufschäumendes oder aufgeschäumtes Material" zu verstehen ist, oder ein Material, das eine niedrigere Dichte aufweist im Vergleich zu demselben nicht aufschäumenden oder nicht aufgeschäumten Material, und zwar hervorgerufen zumindest zum Teil durch mechanisches Zumischen eines flüssigen und/oder gasförmigen gas/blasen-generierenden Mittels mit niedrigem Siedepunkt zu dem Ausgangsmaterial (wie z.B. Kohlendioxyd).
In zumindest einer bevorzugten Ausführungsform ist das kernreiche Komponentenmaterial kernreiches Polyol. Als solches wird im verbleibenden Teil dieser Beschreibung die kernreiche Komponente in nicht beschränkender Weise als kernreiches Polyol bezeichnet, wobei jedoch anzumerken ist, dass die kernreiche Komponente auch etwas anderes sein könnte als dieses Polyol, wie beispielsweise kernreiches Isocyanat, wie oben beschrieben, oder beides. In zumindest einer Ausführungsform umfasst das expansionsfähige Polyurethanmaterial kernreiches Polyol aus der Quelle 40 für kernreiches Polyol, Isocyanat aus der Quelle 42 für das Isocyanat, und irgendwelche andere notwendige Komponenten zur Ausbildung des Polyurethans.
In zumindest einer Ausführungsform ist kernreiches Polyol ein Polyol, das ausgehend vom Ausgangsmaterial eine Reduktion um etwa 5 bis 25 % in der spezifischen Gravität erfahren hat. In bestimmten Ausführungsformen kann das kernreiche Polyol eine spezifische Gravität von 0,70 bis 0,95 haben, und in anderen Ausführungsformen sogar von 0,75 bis 0,85.
Wie in 5 gezeigt, ist eine Quelle 48 für kernreiches Polyol vorgesehen. Eine Überwachungseinrichtung 44, eine Quelle 46 zur Bildung von Kristallisations- oder Schaumkernen, und eine Quelle 40 für Polyol können in Kommunikation sein mit der Quelle 48 für das kernreiche Polyol, um das Niveau der Bildung von Kristallisations- oder Schaumkernen in der Quelle 48 für das kernreiche Polyol wie gebraucht zu überwachen und einzustellen. In zumindest einer Ausführungsform kann die Quelle 46 für ein die Bildung von Kernen verursachendes Fluid ein Kernbildungsfluid zur Blasenbildung umfassen, wie flüssiges und/oder gasförmiges Kohlendioxyd (CO₂), Stickstoff (N₂), Freon 141b, Freon R-22, Cyclopenthan, oder andere zweckmäßige blasenbildende Mittel mit niedrigem Siedepunkt. In zumindest einer Ausführungsform verdampft (oder verdampft weiter) und expandiert das Fluid 46 für die Kernbildung, sobald es in die Sprüheinrichtung 36 und/oder die Atmosphäre beim Sprühen eingeführt wird. Die Überwachungseinrichtung 44 kann einen passenden Strommesser zum Überwachen der spezifischen Gravität bzw. des spezifischen Gewichtes des kernreichen Polyols in der Quelle 40 für das kernreiche Polyol aufweisen. Beispiele zweckmäßiger Überwachungseinrichtungen und anderer Komponenten, die für die Erfindung vorteilhaft sind, umfassen Komponenten und/oder Systeme von dem Multi Easy Froth^TM-System, das von der Firma Cannon USA aus Pittsburgh, Pennsylvania, erhältlich ist.
In zumindest einer Ausführungsform kann das expansionsfähige Polyurethanmaterial mit dem gleichen Typ der Roboter-Sprüheinrichtung 36 versprüht werden, wie sie in 4 verwendet wird, und kann es dem Material gestattet werden, frei aufzusteigen, um die gewünschte Dichte zu erreichen. Alternativ könnte dieselbe Sprüheinrichtung 34 in 4 verwendet werden, um das expansionsfähige Polyurethanmaterial zu versprühen. Weiterhin könnte die Quelle 40 für das Polyol in 4 dieselbe sein wie die Quelle 40 für das Polyol in 5. In anderen Warten, können in den Schritten, die in den 4 und 5 gezeigt sind, dieselbe Quelle 40 für das Polyol und/oder dieselbe Sprüheinrichtung 34 verwendet werden.
Es ist anzumerken, dass das expansionsfähige Polyurethanmaterial so versprüht werden kann, dass irgendeine gewünschte Dicke t an jeder Stelle des Produkts erzielt wird, und auch so, dass die Dicke der nachgiebigen Lage 22 variiert. D.h. es kann das expansionsfähige Polyurethanmaterial in bestimmten Bereichen etwas weniger stark aufgebracht werden, wie dort, wo es einen kleineren Spalt zwischen dem Substrat 20 und der Haut 24 gibt, hingegen etwas stärker aufgebracht werden in Bereichen, in denen es einen größeren Spalt zwischen dem Substrat 20 und der Haut 24 gibt. Bei einem optionalen Ausführungsbeispiel wird eine Lage (nicht gezeigt) aus konventionellem, am Ort aufgeschäumtem Schaum zwischen der nachgiebigen Lage 22 und dem Substrat 20 vorgesehen.
Unter Bezugnahme auf 6 werden ein gegenüber 5 alternatives System und ein Verfahren zum Versprühen expandierten Polyurethanmaterials erläutert. Die Quelle 40 für das Polyol, die Quelle 42 für das Isocyanat, die Quelle 46 zur Kernbildung, die Sprüheinrichtung 36, und die Form 30 sind gleich, wie die bei dem Verfahren und System von 5. Die Quelle 40 für das Polyol enthält Polyol, das nicht kernreich gemacht worden ist. Dieses Polyol hat ein spezifisches Gewicht von 1,0 bis 1,10. Ein mechanischer Emulsionsbildner 52 ist zwischen der Quelle 40 für das Polyol und der Sprüheinrichtung 36 vorgesehen. Die Quelle 40 für das Polyol liefert Polyol nach Bedarf oder wie es gebraucht wird an die Sprüheinrichtung 36, und zwar durch den mechanischen Emul sionsbildner. Der mechanische Emulsionsbildner 52 kombiniert das Polyol aus der Quelle 40 für das Polyol mit dem Kembildungsfluid aus der Quelle 46, um ein kernreiches Polyol zu bilden. Das kernreiche Polyol ist ähnlich dem kernreichen Polyol in der Quelle 40 für das kernreiche Polyol in 5. Das kernreiche Polyol wird dann von diesem mechanischen Emulsionsbildner 52 an die Sprüheinrichtung 36 zur Vermischung mit dem Isocyanat geliefert, um das expansionsfähige Polyurethanmaterial zu Bilden, das auf die Hautschicht 24 zum Bilden der nachgiebigen Lage 22 gesprüht werden kann.
In zumindest einer Ausführungsform kann das expansionsfähige Polyurethanmaterial mit demselben Typ einer Roboter-Sprüheinrichtung 36, wie in 4 verwendet, versprüht werden, und dem Material kann es gestattet werden, beim Aufschäumen frei aufzusteigen, um die gewünschte Dichte zu erzielen. Alternativ kann dieselbe Sprüheinrichtung 34 wie in 4 verwendet werden, um das expansionsfähige Polyurethanmaterial in 6 zu versprühen. Weiterhin kann die Quelle 40 für das Polyol in 4 dieselbe Polyolquelle in 6 sein. In anderen Worten, können in den in den 4 und 6 gezeigten Schritten benutzten Quelle 40 für das Polyol und/oder die Sprüheinrichtung 34 dieselben sein.
In einer noch anderen Ausführungsform könnten das Kernbildungsfluid, das Polyol und das Isocyanat erst in einer Sprüheinrichtung miteinander vermischt werden (nicht gezeigt), um ein expansionsfähiges Polyurethanmaterial zu bilden, das zum Ausformen der nachgiebigen Lage 22 auf die Hautschicht 24 gesprüht werden kann.
Als nächstes umfasst das Verfahren das Anbringen des Substrates 20 an der expandierten Polyurethanlage 22. In einer Ausführungsform kann dies durchgeführt werden durch Entfernen der Beschichtung 26, der Hautschicht 24 und der nachgiebigen expandierten Polyurethanlage 22 aus dem Werkzeug 30 und durch Positionieren dieser Schichten 22, 24 und 26 in einer an deren Form, die erste und zweite Formbereiche besitzt. Die Formbereiche können dann zusammengefügt werden, wobei in den Formhohlraum durch eine oder mehrere Einspritzpassagen (nicht gezeigt) Material injiziert wird, um das Substrat 20 zu bilden, welches dann an der nachgiebigen Schicht 22 haftet. Alternativ kann das Material auch in den Formhohlraum eingegossen werden, und die Formbereiche können danach zusammengefügt werden.
Während das Substratmaterial jede passende Substanz oder auch mehrere passende Substanzen aufweisen kann, umfasst dieses Material bei einer Ausführungsform Polyol und Isocyanat derart, dass das Substrat 20 aus Polyurethan gebildet ist. Andere zweckmäßige Materialien umfassen: Polypropylen, Polyethylen, ABS, PC, ABS/PC-Verschnitte, GRU und RRIM.
Unabhängig davon, ob das Material in den Formhohlraum injiziert oder eingegossen wird, kann ein solcher Prozess als Reaktionsspritzgießen (RIM) bezeichnet werden. Verstärkungsmaterial, wie gemahlenes Glas oder Glasfasern können bei dem RIM-Prozess auch hinzugefügt werden, um in dem Substrat 20 eine Verstärkung zu erzielen. Als ein anderes Beispiel kann eine Verstärkungsmatte oder ein Prepreg, wie ein Glasfaserprepreg, vor dem RIM-Prozess in der Form positioniert werden. Dieser Prozess kann dann bezeichnet werden als strukturelles Reaktionspritzgießen (SRIM). RRIM ist ein Verfahren, bei welchem gemahlenes Glas mit dem Polyol vermischt wird, ehe das Polyol mit dem Isocyanat reagieren gelassen wird.
In zumindest einer Ausführungsform könnte das Substrat 20 auch ein vorgeformtes Substrat sein, das an der Lage 22 durch passende Mittel, wie mit einem Kleber, befestigt wird.
Beispiele anderer Fahrzeugteile, die mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden können, umfassen Instrumentenpaneele, Türpaneele, Türabdeckungen, Staufächer, Karosseriesäulenverkleidungspaneele, Verkleidungsabdeckungen und Konsolenabdeckungen.
Während Ausführungsformen der Erfindung illustriert und beschrieben worden sind, ist damit nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindungen illustrieren und beschreiben sollen. Vielmehr sind die in der Beschreibung von benutzten Ausdrücke eher beschreibender als beschränkender Natur, und ist anzumerken, dass unterschiedliche Abänderungen durchgeführt werden können, ohne den Sinngehalt und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuginnenverkleidungs-Paneels (10), gekennzeichnet durch: Bereitstellung einer Hautschicht (24) auf einem Sprühwerkzeug (30); Bereitstellen einer Quelle (40) mit Polyol; Bereitstellen einer Quelle (42) mit Isocyanat, wobei zumindest eine der Quellen eine kernreiche Komponente enthält; Zusammenbringen des Polyols aus der Polyolquelle mit dem Isocyanat aus der Isocyanatquelle zum Bilden einer expansionsfähigen Polyurethan-Reaktionskomponente; Aufsprühen der expansionsfähigen Polyurethan-Reaktionskomponente auf die Hautschicht (24) zur Bildung einer nachgiebigen Lage (22); und Befestigen eines starren Substrates (20) an der nachgiebigen Lage (22) zum Ausbilden des Fahrzeuginnenauskleidungs-Teils.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Lage (22) eine Dichte von 0,1 bis 0,75 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein substantieller Bereich der nachgiebigen Lage (22) eine Dicke von 0,1 bis 8,0 mm und eine Shore A-Härte von 30 bis 50 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolquelle kernreiches Polyol enthält, und dass die kernreiche Komponente das kernreiche Polyol aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das kernreiche Polyol eine spezifische Gravität von 0,70 bis 0,95 hat.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bereitstellung einer Quelle mit kernreichem Polyol das Bereitstellen eines Behälters umfasst, der kernreiches Polyol enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bereitstellens einer Quelle mit kernreichem Polyol das Durchführen einer Polyolquelle und eines Schaumkernbildungsfluides durch einen mechanischen Emulsionsbildner (52) umfasst, um kernreiches Polyol zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in Strömungsverbindung mit einer Kernbildungsquelle steht, die aktivierbar ist, um das Niveau der Kernbildung in der Quelle des kernreichen Polyols in Abhängigkeit von einem Überwachungsableseresultat zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hautschicht (24) Polyurethan aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Schicht (22) 35 bis 90 % an geschlossenen Zellstrukturen umfasst.
System zum Herstellen eines Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneels (10), wobei das System gekennzeichnet ist durch: ein Sprühwerkzeug (30) zum Bilden einer Hautschicht (24) aus aufgesprühtem Material; eine Polyolquelle (40); eine Isocyanatquelle (42), wobei zumindest eine der Quellen eine kernreiche Komponente enthält und die Polyolquelle und die Isocyanatquelle jeweils so ausgebildet sind, dass sie ein Material liefern, das kombinierbar ist mit dem anderen Material zur Bildung einer expansionsfähigen Polyurethan-Reaktivkomponente; eine Sprüheinrichtung (36) zum Versprühen der expansionsfähigen Polyurethan-Reaktivkomponente auf die Hautschicht (24) zum Bilden einer nachgiebigen Lage (22); und eine Vorrichtung zum Festlegen eines starren Substrats (20) an der nachgiebigen Lage (22) zur Ausbildung des Fahrzeuginnenauskleidungs-Teils.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Lage (22) eine Dichte von 0,1 bis 0,75 g/cm³ hat.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein substantieller Bereich der nachgiebigen Lage (22) eine Dicke von 0,1 bis 8,0 mm und eine Shore A-Härte von 30 bis 50 hat.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolquelle (40) kernreiches Polyol enthält, und dass die kernreiche Komponente das kernreiche Polyol umfasst.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das kernreiche Polyol eine spezifische Gravität von 0,70 bis 0,95 aufweist.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle des kernreichen Polyols einen Behälter aufweist, der kernreiches Polyol enthält.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle für kernreiches Polyol es umfasst, Polyol und ein Kernbildungsfluid wahlweise durch einen mechanischen Emulsionsbildner (52) zu leiten, um kernreiches Polyol zu bilden.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in Strömungsverbindung ist mit einer Überwachungseinrichtung zum Überwachen des Kembildungsniveaus in dem kernreichen Polyol.
System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in Strömungsverbindung ist mit einer Kernbildungsquelle, die aktivierbar ist zum Erhöhen des Niveaus der Kernbildung im kernreichen Polyol in Abhängigkeit von dem Leseresultat in der Überwachungseinrichtung.
Fahrzeuginnenauskleidungs-Paneel (10) zur Verwendung mit einem Motorfahrzeug (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungspaneel (10) nach dem Verfahren von Anspruch 1 hergestellt worden ist.