DE102008035610A1

DE102008035610A1 - Polsterelement, insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements und Fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE102008035610A1
Application number: DE102008035610A
Authority: DE
Inventors: Werner Klusmeier; Michael Janz
Original assignee: Johnson Controls GmbH
Current assignee: Johnson Controls GmbH
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Es wird ein Polsterelement, insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements und ein Fahrzeugsitz vorgeschlagen, wobei das Polsterelement einen Schaumbereich aufweist und wobei das Polsterelement einen Faserbereich mit einem Fasermaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial im Faserbereich von dem Schaum des Schaumbereichs durchschäumt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Polsterelement, insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements, sowie einen Fahrzeugsitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Auf dem Gebiet der Herstellung von Polsterelementen, insbesondere für Kraftfahrzeugsitze ist bekannt, dass der überwiegende Teil der Rückenlehnen bzw. Sitzflächen von Fahrzeugsitzen aus Schaumteilen wie zum Beispiel aus Polyurethan-Weichschaum hergestellt ist und anschließend mit Bezügen aus Leder, Textilien oder dgl. bezogen ist. Zur Herstellung von Polyurethan – Weichschaumlehnen oder Kissen wird flüssiges Polyurethan in ein Werkzeug gegossen. Die Werkzeuge sind in der Regel temperiert. Durch Aufschäumen des Polyurethans wird der Hohlraum des Werkzeuges gefüllt. Nach Ausreaktion des Gemisches wird das Formteil aus dem Werkzeug entnommen.
Um unterschiedliche Härten im Formteil darzustellen, werden gewöhnlich unterschiedliche Formulierungen oder verschiedene Mischungsverhältnisse von Isocyanaten und Polyol – Formulierungen gewählt. Dieses gilt in der Regel bei Härteeinstellungen im vertikalen Bereich (beispielsweise wenn die Seiten des Polsterelements hart und das Mittelfeld des Polsterelements welch sein sollen, was auch als ein sogenannter Zwei-Zonen-Schaum bezeichnet wird). Im horizontalen Bereich, d. h. zur Erzielung einer unterschiedlichen Nachgiebigkeit (gegenüber einer im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Polsterelements wirkenden Kraft) übereinander angeordneter Schaumlagen, ist dieses in der Regel nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich, da eine Vermischung der unterschiedlichen Polyurethan-Formulierungen stattfindet und abgrenzende Härteunterschiede nicht oder nur sehr schwer erreicht werden. Insbesondere zur Erzeugung von sogenannten horizontalen Härteeinstellungen ist der Wechsel der Schaumdeckel bekannt, sodass der harte Schaum zuerst die Kavität ausfüllt und ausreagiert, anschließend nach Wechsel des Deckels der weichere Schaum in die nun verbleibende größere Kavität gegossen oder auch an den Deckel gesprüht wird. Ferner ist zur Erzielung von horizontalen Härteeinstellungen bekannt, Lehnenpolsterelemente oder auch Kissenpolsterelemente mit genauer Abgrenzung zu erreichen, indem der harte und weiche Bereich getrennt voneinander hergestellt und anschließend miteinander verklebt werden. Diese zusätzlichen Arbeitsschritte erhöhen jedoch die Herstellungskosten eine solchen Polsterelements wesentlich, besonders bei den großen Stückzahlen in der Automobilindustrie.
Bekannt ist aus der Druckschrift DE 100 16 350 A1 , dass horizontale Härten in einem Weichschaumteil eingestellt werden können indem Folien, Jute, Gaze, Vliese, Taschen oder dgl. verwendet werden, um die unterschiedlichen Schaumformulierungen voneinander zu trennen, damit keine Schaumstörungen oder Vermischungen der Schaumformulierungen auftreten. Hierbei handelt es sich um dünne Materialien, die trennenden Charakter haben, um eine Vermischung der Formulierungen zu vermeiden. Eine Durchschäumung findet nicht statt.
Weiterhin ist es – beispielsweise aus den Druckschriften DE 93 06 999 U1 , DE 196 36 814 A1 und DE 1 996 655 – bereits bekannt, für den Sitzaufbau neben einem Schaum auch ein Fasermaterial zu verwenden. Nachteilig ist jedoch, dass entweder keine gute mechanische Verbindung zwischen dem Fasermaterial und dem Schaum vorliegt – etwa weil lediglich Fasermateriallagen und Schaumlagen übereinandergelegt werden – oder aber dass aufwändige Maßnahmen zur Herbeiführung der mechanischen Verbindung des Schaums mit dem Fasermaterial vorgesehen sind – etwa mittels einer Tränkung des Fasermaterials mit einer aushärtbaren Flüssigkeit und deren Aushärtung oder auch mittels einer Umhüllung des Fasermaterials mit einem starren Material.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Polsterelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, das die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von mit Fasern versehenen Schaumpolsterelementen, insbesondere mit horizontalen wie vertikalen Härteeinstellungen, verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Polsterelement, insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, gelöst, wobei das Polsterelement einen Schaumbereich aufweist und wobei das Polsterelement einen Faserbereich mit einem Fasermaterial aufweist, wobei ferner das Fasermaterial im Faserbereich von dem Schaum des Schaumbereichs durchschäumt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders innige Verbindung zwischen dem Fasermaterial und dem Schaum, so dass ein besonders stabiles Polsterelement resultiert. Auch ist es erfindungsgemäß möglich, durch eine örtliche Änderung der Art des Fasermaterials (insbesondere der Art der Fasern) und/oder durch eine örtliche Änderung der Faserdichte des Fasermaterials eine Härteeinstellung des Polsterelements zu erzielen. Erfindungsgemäß wird insbesondere während des Herstellungsprozesses des Polsterelements ein Weichschaumvorläufermaterial (beispielsweise flüssiges Polyurethan) in die Kavität des Werkzeuges eingebracht, wobei Fasern, Floore, Faserteile, Stanzlinge, Faserformteile oder Faserzuschnitte in das Werkzeug dort platziert werden, wo das Schaumteil härter sein soll als im Rest des Formteiles. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Fasermaterial bzw. der Faserzuschnitt durchschäumt wird, sodass hier ein Verbundwerkstoff vorliegt, der in Kombination mit dem Polyurethan härter ist als reiner Polyurethanweichschaum.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass das Polsterelement eine Nutzoberfläche aufweist und dass der Faserbereich im wesentlichen von der Nutzoberfläche des Polsterelements abgewandt vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass das Polsterelement auf seiner Nutzseite (d. h. auf derjenigen Seite des Polsterelements, welche einem Benutzers des mit dem Polsterelement ausgestatteten Sitzteils oder Lehnenteils des Fahrzeugsitzes zugewandt ist) bzw. auf dem größten Teil seiner Nutzseite oder Nutzoberfläche eine vergleichsweise dicke Schaumschicht aufweist, so dass das Polsterelement besonders komfortabel gestaltet werden kann und insbesondere eine horizontale Härteeinstellung (d. h. eine unterschiedlichen Nachgiebigkeit unterschiedlicher Materialschichten gegenüber einer im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Polsterelements wirkenden Kraft) in einfacher Weise möglich ist.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Faserbereich im Wesentlichen im Seitenbereich und/oder im Mittelteil des Polsterelements vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass in den besonders belasteten Bereichen des Polsterelements eine mechanische Verstärkung durch das Fasermaterial bereitgestellt wird.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Schaumbereich des Polsterelements ein homogener Schaum aufweist und/oder ein Weichschaum aufweist. Hierdurch eignet sich in besonders vorteilhafter Weise ein Polyurethanschaum zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Polsterelement, so dass dieses besonders kostengünstig und trotzdem lebensdauerstabil hergestellt werden kann.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Fasermaterial lose Fasern oder eine Fasermatte oder einen Florstanzling umfasst bzw. dass das Fasermaterial synthetische oder natürliche Fasern, insbesondere latexierte Kokosfasern umfasst. Hierdurch können in besonders vorteilhafter Weise die mechanischen Eigenschaften des Fasermaterials bzw. des Polsterelements insgesamt eingestellt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere erfindungsgemäßen Polsterelements, insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei in einem ersten Verfahrensschritt in ein Werkzeug ein schaumbares Material und in einem ersten Raumbereich ein Fasermaterial eingebracht wird und dass in einem zweiten Verfahrensschritt das schaumbare Material das Fasermaterial durchschäumt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft möglich, einen besonders einfachen und kostengünstig durchführen Prozess zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polsterelements zu realisieren. Insbesondere bedarf es hinsichtlich des Fasermaterials (außer etwa einer Formgebung) keinerlei vorbereitende Schritte vor der Einlegung des Fasermaterials in das Werkzeug zur Formung des Polsterelements, etwa vorbereitende Schritte wie das Tränken des Fasermaterials mit einer Flüssigkeit oder dergleichen.
Bei der Durchführung des Verfahrens ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass das Werkzeug ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweist, wobei das schaumbare Material in das Unterwerkzeug eingebracht wird und wobei das Fasermaterial zumindest zeitweise am Oberwerkzeug befestigt wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das das Polsterelement auf seiner Nutzseite bzw. auf dem größten Teil seiner Nutzseite oder Nutzoberfläche eine vergleichsweise dicke Schaumschicht aufweist. Insbesondere bei der Einbringung des Fasermaterials in das Formwerkzeug mittels einer Anbringung am Oberwerkzeug ist es besonders vorteilhaft, dass das Fasermaterial beispielsweise nicht in einer Flüssigkeit getränkt ist, weil eine solche Flüssigkeit nach unten tropfen und die Schaumbildung im Bereich des Unterwerkzeugs beeinträchtigen könnte.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Sitzteil und ein Lehnenteil, wobei das Sitzteil und/oder das Lehnenteil ein erfindungsgemäßes Polsterelement aufweist.
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt schematisch einen Fahrzeugsitz mit einem Sitzteil und einem Lehnenteil in Seitenansicht.
2 und 3 zeigen schematisch jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polsterelements eines Fahrzeugsitzes, insbesondere entweder des Sitzteils oder des Lehnenteils, in einer schematischen Schnittdarstellung.
4 und 5 zeigen schematisch einen Ausschnitt aus dem Material eines erfindungsgemäßen Polsterelements mit dem Schaumbereich und dem Faserbereich.
Die 1 zeigt schematisch einen gattungsgemässen Fahrzeugsitz 10 in einer Seitenansicht. Der Fahrzeugsitz 10 weist ein Sitzteil 5 und ein Lehnenteil 6 mit jeweils einem die Trägerstruktur des Sitz- oder Lehnenteils aus Metall oder Kunststoff überdeckenden Polsterung bzw. einem Polsterelement 11 auf, die der Erhöhung des Sitzkomforts dient.
2 und 3 stellen schematisch jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polsterelements 11 eines Fahrzeugsitzes 1 für das Sitz- bzw. das Lehnenteil 5, 6 in einer Schnittdarstellung dar. Das Polsterelement 11 weist einen Schaumbereich 1 sowie einen Faserbereich 2 auf. Der Faserbereich 2 ist hierbei als ein Schaum-Faserbereich aufzufassen, der eine intensive Benetzung des Fasermaterials mit dem Schaummaterial aufweist, was zu einer hohen mechanischen Belastbarkeit führt. Die Nutzoberfläche bzw. die Nutzseite des Polsterelements 11 ist in der Darstellung der 2 und 3 unten angeordnet. Diese Darstellung entspricht den Verhältnissen in einem Formwerkzeug (nicht dargestellt) in dem in der Regel ebenfalls die Nutzseite des Polsterelements 11 dem Unterwerkzeug entspricht. Hierdurch kann in bekannter Weise zur Herstellung von Polsterelementen für Kraftfahrzeugsitze das schäumbare Vorläufermaterial für den Schaumbereich in das Unterwerkzeug eingebracht werden. Erfindungsgemäß ist am Oberwerkzeug das Fasermaterial zur Bildung des Faserbereichs 2 angebracht bzw. befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise mittels Haltestiften (etwa mit nagelartiger Form) oder auf andere Weise erfolgen.
In den 4 und 5 ist schematisch ein Ausschnitt aus dem Material des erfindungsgemäßen Polsterelements 11 mit dem Schaumbereich 1 und dem Faserbereich 2 dargestellt.
Durch die Wahl der Anordnung des Fasermaterials kann die Härteeinstellung des Polsterelements vorgenommen werden. Die Härteunterschiede können nicht nur im Mittelfeld erzeugt werden, sondern überall dort im Formteil, wo die Faserzuschnitte, Floorstanzlinge usw. platziert werden können. Der Härtegrad richtet sich nach der Schaumformulierung, der Eigenschaft der Faser (Dicke, Steifigkeit, Dichte), der Kontur des Faserstanzlinges (Größe, Offenheit der Faser), des Floorzuschnittes und der Durchschäumbarkeit des Einlegers.
Unterschiedliche Härtebereiche werden dadurch erreicht, dass die heterogene Zone Faser/Schaum (d. h. der Faserbereich) vorliegt, im Gegensatz zur weichen homogenen Schaumzone. Entscheidend ist, dass die Fasern vom Schaum durchschäumt wurden. Die durchschäumten Fasern ergeben die härtere Zone im Formteil. Die nicht durchschäumten Bereiche haben weiche Eigenschaften. Durch die Durchschäumung bzw. Durchtränkung der Fasern mit Schaum werden härtere Zonen im PUR-Weichschaumteil erzeugt als ohne die Fasern. Härtewerte und Zonen können so beliebig durch die Art der Faser, der Dichte, der Dicke und der Schaumformulierung dort erzeugt werden, wo horizontale Härtewerte bzw. vertikale Härtewerte durch besondere Komforteigenschaften erreicht werden sollen.

1: Schaumbereich
2: Faserbereich
5: Sitzteil
6: Lehnenteil
10: Fahrzeugsitz
11: Polsterelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10016350 A1 [0004]
- DE 9306999 U1 [0005]
- DE 19636814 A1 [0005]
- DE 1996655 [0005]

Claims

Polsterelement (11), insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei das Polsterelement (11) einen Schaumbereich (1) aufweist und wobei das Polsterelement (11) einen Faserbereich (2) mit einem Fasermaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial im Faserbereich (2) von dem Schaum des Schaumbereichs (1) durchschäumt ist.
Polsterelement (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polsterelement (11) eine Nutzoberfläche aufweist und dass der Faserbereich (2) im wesentlichen von der Nutzoberfläche des Polsterelements abgewandt vorgesehen ist.
Polsterelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserbereich (2) im Wesentlichen im Seitenbereich und/oder im Mittelteil des Polsterelements (11) vorgesehen ist.
Polsterelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumbereich (1) des Polsterelements (11) ein homogener Schaum aufweist und/oder ein Weichschaum aufweist.
Polsterelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial lose Fasern oder eine Fasermatte oder einen Florstanzling umfasst.
Polsterelement (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial synthetische oder natürliche Fasern, insbesondere latexierte Kokosfasern umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements (11), insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt in ein Werkzeug ein schaumbares Material und in einem ersten Raumbereich ein Fasermaterial eingebracht wird und dass in einem zweiten Verfahrensschritt das schäumbare Material das Fasermaterial durchschäumt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweist, wobei das schäumbare Material in das Unterwerkzeug eingebracht wird und wobei das Fasermaterial zumindest zeitweise am Oberwerkzeug befestigt wird.
Fahrzeugsitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Sitzteil (5) und ein Lehnenteil (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzteil (5) und/oder das Lehnenteil (6) ein Polsterelement (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.