DE102006048047A1

DE102006048047A1 - Verbundbauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102006048047A1
Application number: DE102006048047A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Stump; Joachim Melzig; Stefan Koensgen; Thorsten Dr. Pflamm-Jonas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Verbundbauteil, insbesondere Innenausstattungsteil für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine starre Tragschicht, eine elastomere Oberflächenschicht sowie eine dazwischen angeordnete kompressible Schaumschicht, wobei zwischen Oberflächenschicht und Schaumschicht ein Abstandsgewirke vorgesehen ist, sowie Verfahren zu dessen Herstellung, demzufolge bei der Herstellung der Oberflächenschicht deren Adhäsion zur Verbindung der Oberflächenschicht mit dem Abstandsgewirke genutzt wird, und Verfahren zu dessen Herstellung, demzufolge nach der Herstellung der Oberflächenschicht ein Adhärens auf die Oberflächenschicht und darauf das Abstandsgewirke aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, insbesondere ein Innenausstattungsteil für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine starre Tragschicht, eine elastomere Oberflächenschicht und eine dazwischen angeordnete kompressible Schaumschicht sowie ein Verfahren zu Herstellung eines derartigen Verbundbauteils.
Verbundbauteile, wie sie als Innenausstattungsteile in Kraftfahrzeugen verwendet werden, müssen neben ihrer mechanischen Funktionalität besondere Eigenschaften hinsichtlich Optik, Haptik und Alterungsbeständigkeit aufweisen, die maßgeblich durch die Oberflächenschicht beeinflusst werden. Diesbezüglich sehr gute Eigenschaften weist Leder auf, allerdings ist Leder sehr teuer, seine Verarbeitung ist aufwändig und es unterliegt als Naturprodukt Qualitätsschwankungen, sodass versucht wurde, Leder als Oberflächenschicht durch Kunststoffe mit vergleichbaren Eigenschaften hinsichtlich Optik, Haptik und Alterungsbeständigkeit, jedoch bei gleichzeitig geringeren Kosten, verbesserter Verarbeitbarkeit und konstant hoher Qualität zu ersetzen.
Ein Verfahren zu Herstellung eines solchen Verbundbauteils geht aus der EP 963283 A1 hervor, derzufolge die Oberflächenschicht durch eine mehrschichtige Polyurethanhaut gebildet wird, wobei die äußere Polyurethanschicht Lichtstabilität und Färbung gewährleistet und eine weitere Polyurethanschicht eine hohe Zugfestigkeit und ein hohes Formgedächtnis besitzt. Im Aufbau folgen eine Schaumschicht und eine Tragschicht. Das aus der EP 963283 A1 bekannte Verbundbauteil erfüllt zwar hohe optische Ansprüche und weist eine gute Alterungsbeständigkeit auf, jedoch besteht noch Verbesserungspotential in Bezug auf die Haptik.
Aus der EP 0 850 806 A2 ist ein Verbundbauteil als Innenausstattungsteil für ein Kraftfahrzeug bekannt, das ein Abstandsgewirke umfasst. Dabei handelt es sich um ein echtlederüberzogenes Bauteil, sodass zum einen gar nicht die Notwendigkeit besteht, eine lederähnliche Anmutung zu erzeugen und zum anderen alle oben in Bezug auf die Verwendung von Leder bei Innenausstattungsteile in Kraftfahrzeugen genannten Nachteile zutreffen. Der EP 0 850 806 A2 zufolge geht es ausschließlich darum, ein Echtlederdekor, das insbesondere bei Klimawechselbeanspruchung einer Schrumpfung unterliegt, dauerhaft ohne Ablösung, Wellenbildung oder ungleichmäßige Oberflächenerscheinung mit einem starren Tragformteil zu verbinden. Dieses Abstandsgewirke erfüllt lediglich die Aufgabe, durch das Echtlederdekor bedingte Formänderungen und Spannungen zu kompensieren und ersetzt eine sonst übliche Schaumschicht zwischen Lederdekor und Tragformteil.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verbundbauteil bereit zu stellen, das neben hohen optischen Ansprüchen und einer guten Alterungsbeständigkeit auch besondere haptische Ansprüche erfüllt. Angestrebt wird eine möglichst lederähnliche Berühr- und Druckhaptik (Schubweichheit), wobei die Nachteile von Echtlederdekoren vermieden werden sollen. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils angegeben werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verbundbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei erfindungsgemäß zwischen Oberflächenschicht und Schaumschicht ein Abstandsgewirke vorgesehen ist, sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5, demzufolge bei der Herstellung der Oberflächenschicht deren Adhäsion zur Verbindung der Oberflächenschicht mit dem Abstandsgewirke genutzt wird und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7, demzufolge nach der Herstellung der Oberflächenschicht ein Adhärens auf die Oberflächenschicht und darauf das Abstandsgewirke aufgebracht wird. Das Abstandsgwirke bedingt eine schubweiche Haptik, so dass damit ein lederbezogenes Bauteil sehr gut nachstellbar ist. Das erfindungsgemäße Bauteil weist gegenüber bekannten Bauteilen eine erheblich verbesserte Berühr- und Druckhaptik auf.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise ist ein Verbund zwischen Oberflächenschicht und Abstandsgewirke durch Adhäsion des Oberflächenschichtwerkstoffs erzielt. Damit kommt der haptische Effekt des Abstandsgewirkes besonders unverfälscht zur Geltung, gleichzeitig ist eine prozesstechnisch stark vereinfachte und sichere Herstellung möglich. Alternativ wird vorgeschlagen, ein gesondertes Adhärens zwischen Oberflächenschicht und Abstandsgewirke vorzusehen. Auf diese Weise kann eine verbesserte Einstellung der Verbindungseigenschaften und des Verbindungsprozesses erreicht werden, außerdem ist das Abstandsgewirke so auch dann noch mit der Oberflächenschicht verbindbar, wenn diese nicht oder nicht mehr adhäsiv ist. Zweckmäßigerweise ist die Oberflächenschicht eine aus einem Polyol und Isocyanate umfassenden Reaktionsgemisch hergestellte Polyurethan-Formhaut.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils zeichnet sich dadurch aus, dass zur Herstellung einer aus einer Polyurethan-Formhaut gebildeten Oberflächenschicht ein Polyol und Isocyanate umfassendes Reaktionsgemisch auf eine Formoberfläche aufgebracht wird und während der Reaktionsphase das Abstandsgewirke mit der Oberflächenschicht verbunden wird. Alternativ wird nach der Herstellung der Oberflächenschicht ein Adhärens auf die Oberflächenschicht und darauf das Abstandsgewirke aufgebracht. Auf diesen Schichtverbund wird bevorzugt in einem weiteren Schritt abstandsgewirkeseitig eine Schaumschicht aufgebracht.
Nachfolgend sind unter Bezugnahme auf Figuren besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
1 einen Ausschnitt eines Innenausstattungsteils für ein Kraftfahrzeug mit einer starren Tragschicht, einer elastomeren Oberflächenschicht sowie einer dazwischen angeordnete kompressible Schaumschicht und einem Abstandsgewirke zwischen Oberflächenschicht und Schaumschicht, wobei ein Verbund zwischen Oberflächenschicht und Abstandsgewirke durch Adhäsion des Oberflächenschichtwerkstoffs erzielt ist und
2 einen Ausschnitt eines Innenausstattungsteils für ein Kraftfahrzeug mit einer starren Tragschicht, einer elastomeren Oberflächenschicht sowie einer dazwischen angeordnete kompressible Schaumschicht und einem Abstandsgewirke zwischen Oberflächenschicht und Schaumschicht, wobei ein gesondertes Adhärens zwischen Oberflächenschicht und Abstandsgewirke vorgesehen ist.
1 zeigt einen Ausschnitt eines hier nicht näher dargestellten Innenausstattungsteils 100 für ein Kraftfahrzeug, wie Intrumententafel, Türverkleidung, oberes Fensterbrüstungsteil, Armstütze, Kopfstütze, Bodenkonsole, Kniepolster oder Handschuhkastenklappe.
Das Innenausstattungsteil 100 weist eine starre Tragschicht 108 auf, beispielsweise einen vorgeformten steifen Träger aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wie Polypropylen. Mit der Tragschicht 108 verbunden ist eine druckweiche Schicht 106, vorliegend eine kompressible Schaumschicht, wie Polyurethanschaumschicht. Die Sichtseite des Innenausstattungsteils 100 wird durch eine elastomere Oberflächenschicht 102 gebildet, beispielsweise ebenfalls aus Polyurethan, die vorliegend zur Vermittlung einer lederähnlichen Optik sichtseitig mit einer entsprechenden Narbstruktur versehen ist. Zwischen der Oberflächenschicht 102 und der druckweichen Schicht 106 ist erfindungsgemäß ein Abstandsgewirke 104 angeordnet, mit dem eine besonderes hochwertige, lederähnliche Berühr- und Druckhaptik (Schubweichheit) darstellbar ist.
Das Abstandsgewirke 104 weist eine obere und eine untere Begrenzungsfläche sowie ein dazwischen liegendes Gewirkematerial auf. Bei Krafteinwirkung auf die obere und/oder untere Begrenzungsfläche des Abstandsgewirkes 104 sind die Begrenzungsflächen gegeneinander insbesondere verschiebbar, wobei das Gewirkematerial bei Krafteinwirkung eine entsprechende elastische Verlagerung ermöglicht und bei Wegfall der Krafteinwirkung eine elastische Rückstellung gewährleistet. Das Verhalten des Abstandsgewirkes 104 hinsichtlich Verformung und Rückstellung ist entscheidend für die vermittelte Berühr- und Druckhaptik (Schubweichheit) und ist über Materialkenngrößen wunschgemäß, vorliegend zur Darstellung einer lederähnlichen Anmutung, einstellbar.
Beispielsweise ist das Abstandsgewirke 104 doppelflächig aufgebaut und umfasst eine mit einem Kammer- oder Fasersystem als Gewirkematerial miteinander verbundene Ober- und Unterschicht, wobei das Gewirkematerial textiles Gewirke, Faservlies, Kunstfaser-Monofilgarn, Schaum oder Zellen umfassen kann. Das Abstandsgewirke 104 kann flächig einheitlich oder mit bereichsweise unterschiedlichen Eigenschaften ausgestattet sein. Obere und untere Begrenzungsfläche des Abstandsgewirkes 104 sind einer einfachen Ausführung zufolge durch Flächen des Gewirkematerials selbst gebildet, wobei im Bereich der Begrenzungsflächen das Gewirkematerial unverändert oder modifiziert sein kann. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, Fluidaufnahmefähigkeit oder Rauhigkeit in Hinblick auf die Verbindung mit der Oberflächenschicht 102 respektive der druckweichen Schicht 106 gezielt anzupassen. Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, das Gewirkematerial im Bereich der Begrenzungsflächen zusätzlich mit einem Deckmaterial zu versehen. Das Gewirkematerial kann eine offenporige, eine geschlossene oder eine Faserstruktur aufweisen.
Zur Herstellung der Oberflächenschicht 102 des Innenausstattungsteils 100 wird in eine Form, beispielsweise in eine offene Formschale, ein Polyol und Isocyanate umfassendes Reaktionsgemisch eingesprüht, wobei die Forminnenfläche beispielsweise zur Erzeugung einer Lederstruktur strukturiert ist. Während des Reaktionsprozesses ist zumindest zeitweise eine erhöhte Adhäsionsfähigkeit gegeben. Während dieser Zeit, insbesondere innerhalb von drei Minuten nach dem Einsprühen in die Form, wird mit der Oberflächenschicht 102 das Abstandsgewirke 104 verbunden, indem das Abstandsgewirke 104 in die Form eingebracht und zur Anlage an der adhäsiven Oberflächenschicht 102 gebracht wird.
Im Folgenden wird der Verbund aus Oberflächenschicht 102 und Abstandsgewirke 104 aus der Form entnommen und einer weiteren Bearbeitung zur Fertigstellung eines Verbundbauteils zugefügt oder der Verbund aus Oberflächenschicht 102 und Abstandsgewirke 104 verbleibt zur Durchführung weiterer Herstellungsschritte in der Form. Jedenfalls wird mit dem Abstandsgewirke 104 eine kompressible Schaumschicht 106 verbunden, die entweder vorgefertigt ist oder direkt am Abstandsgewirke 104 erzeugt wird. Der Verbund aus Oberflächenschicht 102, Abstandsgewirke 104 und Schaumschicht 106 wird nachfolgend entweder aus der Form entnommen und einer weiteren Bearbeitung zur Fertigstellung eines Verbundbauteils zugefügt oder verbleibt zur Durchführung weiterer Herstellungsschritte in der Form. Jedenfalls wird mit der Schaumschicht 106 eine starre Tragschicht 108 verbunden, wobei der Verbund aus Oberflächenschicht 102, Abstandsgewirke 104 und Schaumschicht 106 gegebenenfalls zuvor oder danach beschnitten wird.
Bevorzugt ist es, wenn das gesamte Herstellungsverfahren oder einzelne Fertigungsschritte automatisiert durchgeführt werden.
2 zeigt einen Ausschnitt eines hier nicht näher dargestellten Innenausstattungsteils 200 für ein Kraftfahrzeug mit einer starren Tragschicht 208, einer elastomeren Oberflächenschicht 202 sowie einer dazwischen angeordnete kompressible Schaumschicht 206 und einem Abstandsgewirke 204 zwischen Oberflächenschicht 202 und Schaumschicht 206, wobei ein gesondertes Adhärens 210 zwischen Oberflächenschicht 202 und Abstandsgewirke 204 vorgesehen ist.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Verbindung zwischen Abstandsgewirke 204 und Oberflächenschicht 202, insoweit trifft die übrige Beschreibung zu 1 auch auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zu.
Zur Verbindung zwischen Abstandsgewirke 204 und Oberflächenschicht 202 ist bei dem Verbundbauteil 200 ein gesondertes Adhärens 210 vorgesehen. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Klebstoff in Folien-, Sprüh-, Granulat- oder viskoser Form, gegebenenfalls um einen wärme- oder elektromagnetisch aktivierbaren Klebstoff.
Die Herstellung des Verbundbauteils 200 gemäß 2 ist weitgehend unabhängig von der adhäsiven Eigenschaft der Oberflächenschicht 202, sodass das Abstandsgewirke 204 mittels des gesonderten Adhärens 210 auch mit einer bereits vorgefertigten Oberflächenschicht 202 verbunden werden kann. Außerdem wird eine Verbindung einer Oberflächenschicht 202 und eines Abstandsgewirkes 204 aus unterschiedlichen, inkompatiblen Materialien ermöglicht. Beispielsweise eignet sich ein wie in 2 gezeigter Aufbau für Oberflächenschichten 202, die nicht aus Polyurethan bestehen.
Bei dem in 2 dargestellten Verbundbauteil 200 kann das Abstandsgewirke 204 gegebenenfalls auch nachträglich in einer gesonderten Vorrichtung auf die Rückseite der Oberflächenschicht 202 aufgebracht, beispielsweise geklebt, werden.

Claims

Verbundbauteil (100, 200), insbesondere Innenausstattungsteil für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine starre Tragschicht (108, 208), eine elastomere Oberflächenschicht (102, 202) sowie eine dazwischen angeordnete kompressible Schaumschicht (106, 206), gekennzeichnet durch ein Abstandsgewirke (104, 204) zwischen Oberflächenschicht (102, 202) und Schaumschicht (106, 206).
Verbundbauteil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbund zwischen Oberflächenschicht (102) und Abstandsgewirke (104) durch Adhäsion des Oberflächenschichtwerkstoffs erzielt ist.
Verbundbauteil (200) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gesondertes Adhärens (210) zwischen Oberflächenschicht (202) und Abstandsgewirke (204).
Verbundbauteil (100, 200) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (102, 202) eine aus einem Polyol und Isocyanate umfassenden Reaktionsgemisch hergestellte Polyurethan-Formhaut ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung der Oberflächenschicht (102) deren Adhäsion zur Verbindung der Oberflächenschicht (102) mit dem Abstandsgewirke (104) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer aus einer Polyurethan-Formhaut gebildeten Oberflächenschicht (102) ein Polyol und Isocyanate umfassendes Reaktionsgemisch auf eine Formoberfläche aufgebracht wird und während der Reaktionsphase das Abstandsgewirke (104) mit der Oberflächenschicht (102) verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (200) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung der Oberflächenschicht (202) ein Adhärens (210) auf die Oberflächenschicht (202) und darauf das Abstandsgewirke (204) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass auf das mit der Oberflächenschicht (102, 202) verbundene Abstandsgewirke (104, 204) eine Schaumschicht (106, 206) aufgebracht wird.