DE102008043441B4

DE102008043441B4 - Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102008043441B4
Application number: DE102008043441.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Schlemmer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: DE102008043441A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils in Fahrzeugen, mit den Schritten: a) Vorbereiten einer Dekorschicht (1) umfassend Leder, Kunstleder oder lederähnliche Materialien; b) Ausbilden von Öffnungen (10) in der Dekorschicht (1); c) Einbringen eines Polymermaterials (20) in wenigstens einige der Öffnungen (10) zur Herstellung eines Dekorverbunds; d) Umformen des Dekorverbunds zur Herstellung eines formbehaltenden, dreidimensional ausgeformten Dekorverbunds; und e) Montieren des umgeformten Dekorverbunds auf ein steifes Trägerteil.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils in Fahrzeugen mit einer Dekorschicht.
STAND DER TECHNIK
Bei der Verwendung von Dekorelementen im Automobilbau besteht das Erfordernis, Dekorschichten zu flexibilisieren, d. h. dreidimensional umformbar zu machen, um gekrümmte und gewinkelte Oberflächen mit einem Dekormaterial abzubilden.
Für eine Reihe von Dekormaterialien ist es bisher nicht in ausreichendem Maße gelungen, die Dekormaterialien so zu bearbeiten, dass diese flexibel umformbar sind und nach einem Umformprozess eigensteif bleiben und ihre Form beibehalten.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2006 011 724 U1 beschreibt die Bearbeitung von Leder für einen Fahrzeugsitz. Das Leder wird mit einer Zurichtung versehen, beispielsweise mit einer mit dem Leder verbundenen Ausgleichsschicht. Teile des mit einer solchen Zurichtung versehenen Leders können stabil verformt werden, wobei diese Teile nach ihrer Verformung die vorgegebene Gestalt beibehalten. Des Weiteren wird darin beschrieben, den Verbund mit einer Perforation zu versehen, wodurch die Wasserdampfdurchlässigkeit erhöht wird. Die Bearbeitung des Leders gemäß der DE 20 2006 011 724 U1 erfordert die Beschichtung des Leders.
Des Weiteren ist aus der US 3,089,781 A ein Dekorverbund umfassend eine Dekorschicht aus Leder bekannt, wobei in die Dekorschicht Öffnungen eingebracht sind. Ferner wird eine Folie, die aus Polyamid gebildet sein kann, so auf eine Seite der Dekorschicht aufgebracht, dass sie sich auch in die erzeugten Öffnungen legt. Eine Umformung dieses Dekorverbundes ist aus der US 3,089,781 A ebenso wenig bekannt wie das Aufbringen des Dekorverbundes auf ein Trägerteil. Eine ähnliche Offenbarung findet sich in der DE 20 2008 002 503 U1 , wobei hier auf eine mit Öffnungen versehene Dekorschicht umfassend eine Polyurethan beschichtete Lederschicht eine Finish-Schicht mit Silikonteilchen im Nanobereich aufgebracht wird, die auch in die Öffnungen eindringt. Auch hier wird keine Umformung dieses so erzeugten Dekorverbunds vor einem Aufbringen auf ein Trägerteil offenbart.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils in Fahrzeugen mit einem Dekorverbund, dessen Verarbeitbarkeit gegenüber dem unbearbeiteten Dekormaterial verbessert ist, bereit zu stellen.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Der Dekorverbund umfasst eine Dekorschicht, die mit Öffnungen, insbesondere Durchgangsöffnungen oder Sacklöchern, welche die Dekorschicht nicht vollständig durchdringen, versehen ist. Durch das Einbringen von Öffnungen wird die Dekorschicht flexibilisiert, wodurch sie einfacher umformbar ist. Neben der dreidimensionalen Umformbarkeit wird durch die Flexibilisierung das Zugverhalten der Dekorschicht beeinflusst, also eine Flexibilisierung in Richtungen in der Ebene der Dekorschicht erzielt. Durch die Ausgestaltung der Öffnungen (Öffnungsdurchmesser, Abstand, Geometrie des Öffnungsfeldes, usw.) lassen sich die Zug- und Umformungseigenschaften der Dekorschicht – auch lokal – steuern. Ferner können durch die Öffnungen diverse Schriftzüge oder Symbole eingebracht werden. Zur Verbesserung der Formhaltbarkeit der Dekorschicht wird in wenigstens einige der Öffnungen ein Polymermaterial eingebracht. Der auf diese Weise hergestellte Dekorverbund ist verformbar und Form behaltend. Das Einbringen von Öffnungen und das Befüllen mit einem Polymermaterial ist für eine Reihe von Dekormaterialien mit sehr unterschiedlichen Materialeigenschaften möglich. Auf diese Weise können die ursprünglich sehr unterschiedlichen Verarbeitungsverhalten unterschiedlicher Dekormaterialien einander angeglichen werden. Dieser Vorteil ist insbesondere im Hinblick auf die Verbesserung der Produktivität bei der Herstellung von Interieurteilen im Fahrzeugbau von Bedeutung.
Weitere Vorteile des Dekorverbunds betreffen verbesserte. Funktionseigenschaften, eine einfache Montage, geringe Herstellungskosten, ein geringes Gewicht, eine Vereinfachung der Fertigungsprozesse, beispielsweise einen Wegfall von Näh- und Kaschierarbeitsgängen, und eine damit verbundene Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.
Vorzugsweise durchdringen zumindest ein Teil der Öffnungen oder alle Öffnungen die Dekorschicht vollständig, um zu vermeiden, dass eine Restwandstärke der Dekorschicht die Verarbeitbarkeit des Dekorverbunds verschlechtert.
Vorzugsweise liegen die Durchmesser der Öffnungen im Bereich von 0,005 mm bis 0,1 mm, damit die Öffnungen im Wesentlichen unsichtbar sind. Es sind aber auch größere Lochdurchmesser (bis zu 3 mm) möglich, wenn es auf die Unsichtbarkeit der Öffnungen nicht ankommt. Eine Steuerung der Verarbeitbarkeit des Dekorverbunds lässt sich mit einer Anpassung der Öffnungsdurchmesser und Öffnungsabstände erzielen. Dazu müssen die Öffnungen bzw. die Verteilung der Öffnungen nicht homogen sein. Es können Bereiche höherer und geringerer Öffnungsdichte auf der Dekorschicht vorgesehen sein, um die Verarbeitbarkeit des Dekorverbunds lokal zu steuern. Insbesondere kann es sinnvoll sein, eine höhere Öffnungsdichte in Bereichen kleiner Umformungsradien vorzusehen.
Vorzugsweise entspricht daher die Anordnung und Dichte der Öffnungen bei einem umgeformten Dekorverbund der dreidimensionalen Form des Dekorverbunds.
Vorzugsweise umfasst der Dekorverbund eine Beschichtung aus Polymermaterial. Die Schicht aus Polymermaterial kann die Umformbarkeit bzw. Flexibilität und/oder die Formhaltbarkeit des Dekorverbunds weiter verbessern. Ferner kann die Beschichtung aus Polymermaterial als Schutzschicht dienen, um die Dekorschicht vor äußeren Einflüssen zu schützen, welche die durch Öffnungen und Befüllung angepassten Materialeigenschaften der Dekorschicht negativ beeinflussen können. Dazu weist die Beschichtung vorzugsweise eine Dicke von 0,01 bis 0,2 mm auf.
Vorzugsweise ist das Polymermaterial aushärtbar, besonders bevorzugt ist es ein Thermoplast. Dadurch lässt sich die Umformbarkeit des Polymermaterials und damit des Dekorverbunds thermisch aktivieren und thermisch steuern. Nach erfolgter Umformung behält der Dekorverbund nach Aushärten des Thermoplasts seine Form bei.
Vorzugsweise weist das Polymermaterial als weitere Funktion Klebeeigenschaften auf. Durch die Klebeeigenschaften des Polymermaterials kann die Weiterverarbeitung des Dekorverbunds, beispielsweise die Verbindung mit dem Trägermaterial, vereinfacht werden. Aus dem gleichen Grund kann der Dekorverbund zusätzlich oder stattdessen eine Klebefolie umfassen.
Erfindungsgemäß umfasst die Dekorschicht Leder oder lederähnliche Materialien, wie beispielsweise Kunstleder. Zwar sind Leder oder lederähnliche Materialien von Natur aus verhältnismäßig einfach umformbar, dennoch können durch die Öffnungen die Umformungseigenschaften, beispielsweise durch Steuerung des Zugverhaltens, beeinflusst werden. Ferner kann durch die Befüllung der Öffnungen mit einem Polymermaterial die Eigensteifigkeit der Dekorschicht erfindungsgemäß verbessert werden, ohne dass der Dekorverbund durch weitere Schichten dicker wird. Die Erfindung ist daher für eine Dekorschicht aus einem auf eine Restwandstärke von bis zu 0,1 mm spaltgeschärften Ledermaterial anwendbar. Bei Anwendung der Erfindung für ein Ledermaterial, können geformte Lederhäute ohne Nähte hergestellt werden.
Die Herstellung eines Interieurteils für ein Fahrzeug umfasst die Schritte:

a) Vorbereiten einer Dekorschicht umfassend Leder, Kunstleder oder lederähnliche Materialien;
b) Ausbilden von Öffnungen in der Dekorschicht;
c) Einbringen eines Polymermaterials in die Öffnungen zur Herstellung eines Dekorverbunds;
d) Umformen des Dekorverbunds zur Herstellung eines Form haltenden, dreidimensional ausgeformten Dekorverbunds; und
e) Montieren des umgeformten Dekorverbunds auf ein steifes Trägerteil.

Der Schritt d) wird vorzugsweise nach dem Schritt c) durchgeführt. Es ist allerdings denkbar, die Öffnungen nach erfolgter Umformung zur Stabilisierung zu befüllen.
Neben den oben erwähnten Vorteilen und technischen Wirkungen des Dekorverbunds, insbesondere die Flexibilisierung und Formhaltbarkeit, wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, das verhältnismäßig einfach durchführbar und universell anwendbar ist. Durch das obige Verfahren kann die Herstellung von Interieurteilen vereinfacht werden, da die Herstellung einer umgeformten Dekorschicht nunmehr von anderen Verfahrensschritten bei der Herstellung von Interieurteilen losgelöst werden kann.
Neben der Erzeugung von Dehnungsöffnungen können nach der Verformung funktionale Öffnungen, z. B. zur Erzeugung einer Symbolik, eingebracht werden. Die funktionalen Öffnungen können ferner in das Feld der Dehnungsöffnungen eingebracht werden.
Vorzugsweise werden die Öffnungen mittels Laser- und/oder Wasserstrahlen erzeugt.
Neben den Öffnungen kann in die Dekorschicht oder in den Dekorverbund eine partielle Schwächung durch den Laser eingebracht werden, um eine bessere Verformbarkeit an stark beanspruchten Stellen zu erzielen. Durch die gezielte Materialschwächung kann eine Faltenbildung bei der Umformung reduziert werden. Die Öffnungen und die Schwächung können durch Laserbearbeitung, mechanische Bearbeitung (Nadelwalzen), thermische Verfahren sowie durch Wasserstrahl erfolgen. Die Öffnungen und die Schwächung können am flächigen Zustand sowie am bereits umgeformten Bauteil erfolgen und sind auf alle Herstellungsprozesse und Zierteile anwendbar.
Vorzugsweise ist der Dekorverbund thermisch umformbar.
Bei der Verwendung von Leder oder lederähnlichen Materialien umfasst die Vorbereitung der Dekorschicht vorzugsweise ein Spaltschärfen und/oder ein Narbungsverfahren, wodurch zumindest eine Oberfläche der Dekorschicht strukturiert wird. Neben der optischen Verbesserung kann die Struktur funktionale Aufgaben, wie beispielsweise die Verbesserung der Verbindbarkeit der Dekorschicht mit weiteren Schichten, umfassen. Das Einbringen einer Narbung kann auch während des Umformprozesses erfolgen, z. B. durch ein sog. In-Mould-Graining-Verfahren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1G zeigen Querschnitte von mit Öffnungen versehenen Dekorschichten mit verschiedenen Öffnungsgeometrien.
2A und 2B zeigen Öffnungsmuster bzw. Öffnungsanordnungen.
3A und 3B zeigen den Einsatz von lokalen Öffnungsbereichen zur Beeinflussung der lokalen Verformbarkeit eines Dekormaterials, abgewickelt und im Kontext eines späteren Interieurteils.
4 zeigt den Querschnitt eines mit Öffnungen versehenen Dekorverbunds mit Polymermaterial.
5A bis 5D zeigen Dekorverbunde mit Öffnungen, Polymermaterial und zusätzlichen Schichten.
6A bis 6C betreffen das dreidimensionale Umformen eines Dekorverbunds.
BESTE WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Neben der Vorbereitung der Dekorschicht, die wesentlich vom verwendeten Dekormaterial abhängt, stellt das Einbringen von Öffnungen in die Dekorschicht, einen ersten wesentlichen Arbeitsschritt zur Ausführung der Erfindung dar. Mit dem Einbringen der Öffnungen wird die Flexibilität verbessert und das Zug- und Umformverhalten der Dekorschicht gesteuert. Im Folgenden werden beispielhaft verschiedene Öffnungen vorgestellt.
Die 1A bis 1G zeigen den Querschnitt einer Dekorschicht 1. Die Dekorschicht 1 ist aus Leder bzw. lederähnlichen Materialien gefertigt. In die Dekorschicht 1 sind in den 1A bis 1G Öffnungen 10 eingebracht. 1A zeigt verschiedene Öffnungsquerschnitte. Damit soll verdeutlicht werden, dass neben allgemeinen Parametern wie Öffnungsdurchmesser, Öffnungstiefe usw. auch die Geometrie der Öffnungen 10 das Verhalten der Dekorschicht 1 bei der Umformung beeinflusst. Je nach Dekormaterial können die Öffnungsdurchmesser 0,005 bis etwa 3 mm betragen. Wenn eine im Wesentlichen optische Unsichtbarkeit der Öffnungen gefordert ist, sollten die Öffnungsdurchmesser an der sichtbaren Oberfläche nicht größer als 0,1 mm sein. Eine Überlappung der Öffnungen 10 ist möglich, um dadurch Schlitze und Konturen auszubilden. Dadurch kann die Zugfähigkeit der Dekorschicht 1 zusätzlich erhöht werden. Ferner ist eine Kombination aus Sacklöchern und Durchgangsöffnungen denkbar.
Neben der Geometrie der einzelnen Öffnungen 10 spielt für die Verarbeitbarkeit der Dekorschicht 1 ferner die relative Anordnung der Öffnungen 10 zueinander eine Rolle. Die 2A und 2B zeigen dazu verschiedene Anordnungen und Öffnungsquerschnitte in einer Draufsicht. Eine lokal hohe Öffnungsdichte erhöht die Dehnungsfähigkeit und Zugfähigkeit des Dekormaterials im Bereich der hohen Öffnungsdichte. Ferner kann durch die Anordnung der Öffnungen 10 die Dehn- bzw. Zugfähigkeit entlang von Vorzugsrichtungen gesteuert werden. Bei den in 2B dargestellten Öffnungsanordnung handelt es sich um eine Kombination aus Sackloch- und Durchgangsbohrungen. Die Linien stellen miteinander verbundene Sacklochbohrungen dar. Während oder nach der Erzeugung der Sacklochlinien werden an den gewünschten Stellen noch Durchgangslöcher 10 eingebracht. Sowohl die Sacklochlinien als auch die Durchgangslöcher werden mit Polymermaterial ausgefüllt, so dass sich eine besonders stabile Anordnung ergibt.
Am Beispiel eines Schalthebels und einer Kappe, die mit einem Dekorverbund zu versehen sind, zeigen die 3A und 3B den Zusammenhang einer partiellen Einbringung von Öffnungen in einer Dekorschicht 1 im abgewickelten Zustand (unten) und in der späteren dreidimensionalen Form (oben). Die Bereiche, die mit P gekennzeichnet sind, sind Bereiche hoher Öffnungsdichte. Die Bereiche, die mit S gekennzeichnet sind, bezeichnen verschiedene Streckungsgrade der Dekorschicht 1 nach der Umformung.
Zur Verbesserung bzw. Erzielung der Formhaltbarkeit des Dekormaterials werden die Öffnungen 10 zumindest teilweise mit einem Polymermaterial gefüllt.
4 zeigt dazu den Querschnitt eines Dekormaterials 1 mit Durchgangsöffnungen 10, die mit einem Polymermaterial 20 gefüllt sind, um dadurch einen Dekorverbund auszubilden. Das Polymermaterial 20 kann ein Thermoplast sein, der thermisch aktivierbar ist, d. h. bei einer bestimmten Temperatur einfach verformbar ist, und bei einer zweiten Temperatur reversibel aushärtet, um die Formsteifigkeit des Verbundmaterials aus Dekorschicht 1 und Polymermaterial 20 zu gewährleisten. Durch das Einbringen des Polymermaterials 20 in die Öffnungen 10 verändern sich die Verformungseigenschaften des Dekormaterials. Die Auswahl des Polymermaterials 20 und die Verteilung des Polymermaterials 20 bilden damit weitere Freiheitsgrade zur Steuerung der Umformungs- und Verarbeitungseigenschaften des Dekorverbunds.
Zusätzlich zur Einbringung eines Polymermaterials 20 in Öffnungen 10 kann der Dekorverbund mit Beschichtungen vorgesehen sein. Beispielhaft zeigen die 5A bis 5D Dekorverbunde mit einer mit Öffnungen versehenen Dekorschicht 1 einer ersten Polymerbeschichtung 2, einer Haptikschicht 3, einer zweiten Polymerbeschichtung 4 und einer dritten Polymerbeschichtung 5. Falls notwendig, können eine oder mehrere zusätzliche Klebefolien mit Innenschichtverbund integriert werden. Durch das teilweise oder vollständige Aufbringen von Zusatzschichten kann die Verarbeitbarkeit des Dekorverbunds weiter angepasst werden. Ferner können die Schichten Schutzfunktionen und optische Funktionen aufweisen. Mit einer Haptikschicht können die haptischen Eigenschaften des Dekorverbunds beeinflusst werden. Das ist insbesondere für Interieurteile interessant, über die primäre oder sekundäre Fahrzeugfunktionen vom Fahrer bedient werden, wie beispielsweise Schaltwählhebel, Schalter, Lenkrad usw.
Eine Mehrfachbeschichtung auf einer Seite bzw. auf beiden Seiten des Dekorverbunds, wie es in den 5A bis 5D gezeigt ist, ist für Leder vorteilhaft. Da Leder sehr wärme- und hitzeempfindlich ist, ist eine sanfte Beschichtung mit sehr geringen Beschichtungsdicken geeignet (0,01 bis 0,1 mm). Durch eine Mehrfachbeschichtung wird eine geringe Temperatur- bzw. Wärmebelastung des Leders durch einen geringen Massenanteil der Beschichtung gewährleistet. Um das Leder wärmeresistenter zu machen, kann es vorimprägniert werden. Die Schichten können beispielsweise aufgesprüht oder aufgewalzt werden. Es ist ferner denkbar, dass nach dem Umformen und Aushärten des Dekorverbunds zur Erhöhung der Eigensteifigkeit nach dem Thermoumformen weitere Schichten aufgetragen werden.
Das durch die Öffnungen und das Polymermaterial 20 und die optionalen Zusatzschichten bearbeitete Dekormaterial kann in einem weiteren Verarbeitungsschritt dreidimensional umgeformt werden. Hierzu zeigt die 6A den Querschnitt eines Werkzeugs 50 und eines Dekorverbunds 40, der über dem Werkzeug 50 angeordnet ist. In einer Ausführungsvariante ist der Dekorverbund 40 vakuumfähig und kann beispielsweise mittels eines HPF-Verfahrens (high pressure forming) oder Vakuumverfahrens auf das Werkzeug 50 aufgebracht werden. Der thermoformbare Dekorverbund 40 nimmt dabei die Kontur des Werkzeugs 50 an. Nach erfolgter Umformung und Aushärtung des Dekorverbunds 40 behält der Verbund die Form, wie es in 6B angedeutet ist.
Die Formgebung mittels Vakuum ist in 6C gezeigt. Das Werkzeug 50 ist hier als Vakuumglocke ausgebildet, in der ein Vakuum erzeugt werden kann. Durch das Vakuum wird der Dekorverbund 40 in die Vakuumglocke eingezogen und dadurch dreidimensional umgeformt. Wenn der Dekorverbund nicht vakuumfähig ist, kann über dem Dekorverbund 40 eine Opferfolie 50' vorgesehen sein, die nach erfolgter Umformung entfernt wird.
Nach erfolgter Umformung wird der Verbund auf ein Trägermaterial aufgebracht.
Bei dem Polymermaterial bzw. der Polymerbeschichtung kann es sich um ein lichtdurchlässiges Material handeln, es sind jedoch auch deckende Ausführungsformen, auch in unterschiedlichen Farben, denkbar. Die Polymerbeschichtung kann vollflächig oder auch nur partiell aufgebracht werden. Insbesondere ist es bei einem partiellen Aufbringen möglich, nach dem Thermoformen eine Faltung der Dekorschicht zu erzeugen, weil die Bereiche, in denen keine Beschichtung aufgebracht ist, flexibel bleiben.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils in Fahrzeugen, mit den Schritten: a) Vorbereiten einer Dekorschicht (1) umfassend Leder, Kunstleder oder lederähnliche Materialien; b) Ausbilden von Öffnungen (10) in der Dekorschicht (1); c) Einbringen eines Polymermaterials (20) in wenigstens einige der Öffnungen (10) zur Herstellung eines Dekorverbunds; d) Umformen des Dekorverbunds zur Herstellung eines formbehaltenden, dreidimensional ausgeformten Dekorverbunds; und e) Montieren des umgeformten Dekorverbunds auf ein steifes Trägerteil.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dekorverbund in Schritt d) thermisch umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) nach dem Schritt c) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen mittels Laser und/oder Wasserstrahlen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbereitung der Dekorschicht (1) ein Spaltschärfen und/oder ein Narbungsverfahren umfasst.