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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Verkleidungsformteilen
aus Leder für
die Fahrzeuginnenraumverkleidung.
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In
der Praxis wird für
eine hochwertige Innenraumverkleidung eines Fahrzeuges häufig Leder
eingesetzt. Dabei werden nicht nur die Fahrzeugsitze, sondern insbesondere
auch Innenraumformteile aus Kunststoff, wie z. B. Türinnenverkleidungsformteile, Instrumententafeln,
Handschuhfachdeckel oder Mittelkonsolen mit Leder kaschiert. Dazu
wird in der Regel in recht aufwendigen Herstellungsverfahren Spezialleder
angefertigt, wobei zunächst
gegerbtes Leder als Grundmaterial in einer Vielzahl von Verarbeitungsschritten
speziell zugerichtet wird. Das gegerbte und vorgefärbte Leder
wird im Wege der Zurichtung insbesondere gestreckt, anschließend gewalkt und
mit einer Oberflächenfarbbeschichtung
versehen. Das auf diese Weise zugerichtete Spezialleder wird dann
zugeschnitten und auf die Fahrzeugformteile kaschiert. Besonders
aufwendig kann dabei das Kaschieren von dreidimensionalen Kunststoff-Formteilen
sein, welche in der Regel mit einer Mehrzahl von Lederzuschnitten
kaschiert werden müssen,
wobei die einzelnen Lederzuschnitte unter Bildung einer dreidimensionalen
Struktur dann miteinander vernäht werden.
Aus diesem Grunde werden dreidimensionale Formteile in der Praxis
lediglich bei hochwertig ausgestatteten Fahrzeugen mit einem erheblichen Kostenaufwand
vollständig
mit Leder kaschiert. Bei kostengünstigeren
Innenraumausstattungen wird bei dreidimensionalen Kunststoff-Formteilen in der
Regel auf eine Lederausstattung verzichtet. Dort werden dann häufig Kunststoffoberflächen in
Ledernachbildung gefertigt.
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Ausgehend
von diesem aus der Praxis bekannten Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Verkleidungsformteilen
aus Leder für
die Fahrzeuginnenraumverkleidung zu schaffen, welches auf wirtschaftliche
Weise eine optisch und funktionell einwandfreie Verkleidung von
dreidimensionalen Fahrzeugformteilen ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen
von Verkleidungsformteilen aus Leder für die Fahrzeuginnenraumverkleidung,
dass zunächst
ein flächiges
(d. h. zweidimensionales) Ledervorprodukt aus einem gegerbten Leder,
vorzugsweise nicht oder nicht vollständig zugerichteten Leder, z.
B. Crustleder, zugeschnitten wird und dass das flächige Ledervorprodukt in
einem Formwerkzeug unter Anwendung von zumindest Druck sowie ggf.
außerdem
Wärme zu
einem nahtfreien dreidimensionalen Lederformteil bzw. Verkleidungsformteil
geformt wird.
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Die
Erfindung geht dabei zunächst
einmal von der Erkenntnis aus, dass das Kaschieren bzw. Beschichten
von dreidimensional ausgebildeten (Kunststoff-)Formteilen in einem
Fahrzeuginnenraum mit Leder erheblich vereinfacht werden kann, wenn für diesen
Prozess ”fertige” dreidimensional
ausgebildete Lederformteile als Verkleidungsformteile zur Verfügung gestellt
werden, welche nahtfrei und folglich einstückig ausgebildet sind und ”als Ganzes” mit dem
zu verkleidenden Fahrzeugformteil, z. B. Kunststoff-Formteil verbunden
werden. Diese dreidimensionalen Lederformteile werden erfindungsgemäß durch
Formgebung in einem Formwerkzeug aus einem Ledervorprodukt hergestellt,
wobei im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt als Ledervorprodukt
ein flächiges
Ledervorprodukt verwendet wird, welches aus einem gegerbten, nicht
zugerichteten Leder zugeschnitten wird. Dabei geht die Erfindung von
der Erkenntnis aus, dass es vorteilhaft ist, in dem Formwerkzeug
ein möglichst
einfaches Ledervorprodukt zu verarbeiten, welches für diesen
Verfahrensschritt kostengünstig
zu fertigen ist. Es ist zunächst lediglich
erforderlich, das gegerbte Leder vor dem Zuschneiden und vor dem
Einlegen in das Formwerkzeug zu trocknen. Diese Trocknung dient
insbesondere der Vereinfachung des Zuschneidens. Außerdem ist
es zweckmäßig, wenn
das gegerbte Leder vor dem Zuschneiden in an sich bekannter Weise vorgefärbt wird.
Eine solche Vorfärbung
wird auch bei der Herstellung von Spezialleder vorgenommen. Die Vorfärbung kann
in einigen wenigen ”Grundfarben”, z. B.
Schwarz, Braun, Rot erfolgen, um das spätere Färben der Oberflächen in
dem gewünschten
Farbton zu erleichtern. Vorzugsweise ist diese Vorfärbung jedoch
bereits an die später
aufzubringende Endfarbe angepasst. Im Rahmen der Erfindung wird
nun jedoch bevorzugt vor der Formgebung auf eine hochwertige Oberflächenfärbung des
Ledervorproduktes vollständig
verzichtet, d. h. es erfolgt vorzugsweise nur eine Vorfärbung des
Ledergrundmaterials, wobei eine solche Vorfärbung in der Regel in einem
Färbebehälter, z.
B. einem Färbefass
oder dergleichen erfolgt. Die endgültige Farbgebung durch Oberflächenfärbung erfolgt
vorzugsweise – wie
im weiteren noch erläutert
wird – erst
im Zuge einer abschließenden Bearbeitung
des bereits dreidimensional geformten Lederformteils. Die Erfindung
umfasst jedoch grundsätzlich
auch Ausführungsformen,
bei denen vor der Formgebung tatsächlich bereits eine ”vollständige” Färbung in
der Endfarbe erfolgt.
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Das
Verzichten auf ein Zurichten oder vollständiges Zurichten des gegerbten
Grundmaterials vor dem Einlegen des Ledervorproduktes in das Formwerkzeug
meint besonders bevorzugt, dass das Grundmaterial bzw. das Leder
vor dem Einlegen in das Formwerkzeug keiner Streckbearbeitung mit bleibender
Dehnung unterzogen wird. Dadurch wird gewährleistet, dass eine einwandfreie
dreidimensionale Formgebung in dem Formwerkzeug möglich wird.
Das Grundmaterial bleibt ausreichend dehnbar und weist eine ausreichende
Dicke für
den anschließenden
Formprozess auf.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das zunächst getrocknete
und dann zugeschnittene Ledervorprodukt vor dem Einlegen in das Formwerkzeug
und/oder in dem Formwerkzeug befeuchtet, z. B. mit Wasser.
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Die
Befeuchtung des Ledervorproduktes bzw. Zuschnitts in dem Formwerkzeug
kann z. B. mittels Wasserdampf während
des Pressvorgangs erfolgen. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass
das Ledervorprodukt bzw. der Zuschnitt vor dem Einlegen mit Wasser
separat befeuchtet wird. Dazu kann das Leder z. B. durch ein Wasserbecken hindurchgeführt werden,
z. B. auf bzw. an einem Transportband. Die Temperatur des Wassers
zum Befeuchten kann z. B. 20°C
bis 50°C,
vorzugsweise 30°C
bis 40°C,
z. B. etwa 35°C
betragen. Ggf. kann es zweckmäßig sein,
das befeuchtete Leder vor dem Einbringen in das Formwerkzeug noch
einmal etwas zu trocknen, z. B. mittels einer oder mehrerer Trockenwalzen.
Dabei kann dem befeuchteten Leder ein gewisser Anteil der Feuchte
entzogen werden, so dass es bei einer bestimmten Restfeuchte von
z. B. etwa 50% bleibt.
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Das
befeuchtete Leder wird dann in das Formwerkzeug eingebracht. Dazu
kann es zweckmäßig sein,
das Leder in einen Halterahmen bzw. Spannrahmen einzulegen bzw.
einzuspannen. Mit Hilfe dieses Halterahmens bzw. Spannrahmens wird das
Leder dann in das Formwerkzeug eingebracht. Ein solcher Halterahmen
erlaubt eine einfache Handhabung des Leders. Der Halterahmen kann
als Spannrahmen ausgebildet sein, wobei das Leder in den Spannrahmen
eingespannt wird. Spannen meint dabei jedoch lediglich eine Fixierung
des Leders in dem Spannrahmen, ohne dass es dabei zu einer bleibenden
Dehnung des Leders kommt. Denn wie bereits erläutert wird besonders bevorzugt
auf ein Strecken mit bleibender Dehnung des Leders vor der Formgebung
verzichtet.
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Nachdem
das Ledervorprodukt in Formwerkzeug eingelegt wurde, wird es in
dem geschlossenen Formwerkzeug durch Pressen zu dem dreidimensionalen
Lederformteil geformt. Vorzugsweise wird dabei nicht nur Druck,
sondern auch Wärme
in das Leder eingebracht. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass die
Formgebung in der Presse vorzugsweise bei Temperaturen von 50°C bis 100 °C, z. B.
60°C bis 90°C erfolgt.
Diese Temperatur kann z. B. durch beheizte Presswerkzeuge, z. B.
ein beheiztes Oberwerkzeug und/oder ein beheiztes Unterwerkzeug
erfolgen. Es besteht jedoch alternativ oder ergänzend auch die Möglichkeit,
die Presswärme
durch Wasserdampf einzubringen. Das Ledervorprodukt wird dabei in
dem Formwerkzeug vorzugsweise mit einem Pressdruck von 100 bar bis
200 bar, z. B. 150 bar bis 200 bar verformt. Die Presszeit kann
1 sek. bis 20 sek., z. B. 2 sek. bis 10 sek., bevorzugt 3 sek. bis
7 sek., z. B. in etwa 5 sek. betragen. Jedenfalls wird im Rahmen
der Erfindung gewährleistet,
dass anschließend
aus dem Formwerkzeug ein stabiles, dreidimensional ausgebildetes,
nahtfreies und folglich einstückig
gefertigtes Lederformteil entnommen werden kann. Die Erfindung umfasst
grundsätzlich
ab er auch Ausführungsformen,
bei denen auf einen Wärmeeintrag
während
des Pressens verzichtet wird. Das Leder kann folglich grundsätzlich auch ”kalt” verformt werden,
wobei dann in der Regel ein höherer
Pressdruck erforderlich ist.
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Für eine Vielzahl
von Anwendungen im Kraftfahrzeuginnenbereich ist eine Prägung des
Leders bzw. eine Oberflächenprägung gewünscht. Es
liegt nun im Rahmen der Erfindung, dass eine solche Prägung direkt
während
der Formgebung innerhalb des Formwerkzeuges in die Oberfläche eingebracht
wird. Dazu kann es zweckmäßig sein,
für die
Prägung
ein Formwerkzeug mit zumindest einer zumindest bereichsweise strukturierten
Formfläche
als Prägefläche zu verwenden.
Je nach Ausgestaltung des Formwerkzeuges können das Oberwerkzeug und/oder das
Unterwerkzeug mit einer strukturierten Formfläche als Prägefläche ausgestaltet sein. Es liegt
im Übrigen
alternativ auch im Rahmen der Erfindung, wenn die Formgebung ohne
Prägung
erfolgt, so dass es dann zweckmäßig ist,
dass dreidimensional geformte Lederformteil anschließend in
einem separaten Fertigungsschritt mit der gewünschten Prägung zu versehen.
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Es
wurde bereits erläutert,
dass im Rahmen der Erfindung bevorzugt auf eine Oberflächenfärbung des
Leders vor der Formgebung verzichtet wird. Die Erfindung schlägt daher
nach einer bevorzugten Weiterbildung vor, dass dann auf das dreidimensional
geformte Lederformteil nach der Formgebung und folglich nach dem
Entnehmen aus dem Formwerkzeug eine Oberflächenfärbung aufgebracht wird. Es
wurde bereits erläutert,
dass vor der Formgebung ggf. eine Vorfärbung erfolgte, welche vorzugsweise an
die gewünschte
Endfarbe, welche durch die Oberflächenfärbung bestimmt wird, angepasst
ist. Je besser die Anpassung der Vorfärbung an die für die Oberflächenfärbung verwendete
Endfarbe ist, desto weniger Oberflächenfarbe ist erforderlich.
Dieses ist nicht nur aus Gründen
der Kostenersparnis vorteilhaft, sondern die Verwendung von geringen
Schichtdicken für
die Oberflächenfärbung führt auch
dazu, dass der natürliche
Ledereffekt hinreichend erhalten bleibt. Die Haltbarkeit einer solchen
Oberflächenfärbung kann
weiter erhöht
werden, wenn anschließend eine
transparente Schutzbeschichtung aufgebracht wird, z. B. ein Klarlack.
Dabei ist es zweckmäßig, die Oberflächenfärbung und/oder
die Schutzbeschichtung durch Sprühauftrag
aufzubringen. Unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass es sich in der Regel um verhältnismäßig kompliziert geformte dreidimensionale
Formteile handelt, schlägt
die Erfindung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
vor, für den
Sprühauftrag
eine programmierbare Sprühvorrichtung,
z. B. einen Sprühroboter
zu verwenden. Dieses ermöglicht
ein flexibles und gezieltes Aufbringen einer Oberflächenfärbung selbst
bei kompliziert geformten dreidimensionalen Formteilen. Die Erfindung
umfasst aber auch andere Verfahren zur Oberflächenfärbung. Im Übrigen umfasst die Erfindung grundsätzlich auch
solche Verfahren, bei denen die endgültige Färbung, z. B. Oberflächenfärbung, und/oder
das Aufbringen einer Schutzbeschichtung vor der Formgebung erfolgt,
wenngleich die nachträgliche
Färbung
eine bevorzugte Variante darstellt.
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Prägung und/oder
Oberflächenfärbung werden
vorzugsweise auf die Außenseite
des Lederformteils aufgebracht. Außenseite meint die Seite, die
im Zuge der späteren
Verwendung die Sichtfläche bildet
und folglich bei der Weiterverarbeitung der zu beschichtenden Kunststofffläche abgewandt
ist. Es handelt sich in der Regel um die Narbenseite.
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Insgesamt
entsteht ein dreidimensional gefertigtes Leder-Fertigformteil mit
der gewünschten Oberflächenqualität (Prägung/Färbung),
welches nahtfrei und folglich einstückig ausgebildet ist und auf einfache
Weise mit einem Formteil, z. B. Kunststoff-Formteil für die Fahrzeuginnenraumverkleidung verbunden
werden kann, ohne dass eine Vielzahl von einzelnen Lederzuschnitten
aufwendig kaschiert werden müssen.
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Es
liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass zunächst ein Kunststoff-Formteil
fertig gestellt wird und dass anschließend das Lederformteil auf das
fertige Kunststoffformteil aufgebracht wird, z. B. kaschiert wird.
Es besteht jedoch optional auch die Möglichkeit, dass das dreidimensionale
Lederformteil unmittelbar im Zuge der Fertigung des Kunststoff-Formteils
mit dem Kunststoff-Formteil
verbunden wird, ohne dass ein nachträglicher Fügeprozess erforderlich ist.
Dazu kann das vorgefertigte Lederformteil in ein Formwerkzeug für die Kunststoffformgebung
eingelegt werden, bevor das Kunststoffmaterial in das Formwerkzeug
eingebracht wird. Dieser Fertigungsprozess ist nicht Gegenstand
der Erfindung. In diesem Zusammenhang ist es jedoch zweckmäßig, wenn
das dabei zu verwendende dreidimensionale Lederformteil zumindest
bereichsweise mit einer (inneren) Trennbeschichtung versehen wird,
wobei diese Trennbeschichtung im Zuge der Herstellung des Kunststoff-Formteils mit dem
Kunststoffmaterial in Kontakt kommt und ein eindringendes Kunststoffmaterial
in das Leder verhindert. Die Trennbeschichtung soll folglich nicht
den Verbund zwischen Leder und Kunststoff verhindern, sondern nur
das (tiefe) Eindringen des Kunststoffs und damit die Beschädigung des
Leders verhindern. Die erfindungsgemäßen Verkleidungsformteile aus
Leder eignen sich folglich besonders gut für die Weiterverarbeitung und
folglich für
die Herstellung von komplexen Verkleidungsbauteilen für die Fahrzeuginnenraumverkleidung.
Die Herstellung dieser fertigen Innenraumverkleidungsbauteile ist
nicht Gegenstand dieser Erfindung.
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Bei
dem als Ausgangspunkt verwendeten Leder kann es sich vorzugsweise
um ein Rindsleder handeln. Grundsätzlich sind aber auch andere
Lederarten verwendbar.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 ein
vereinfachtes Verfahrensdiagramm für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verkleidungsformteile
und
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2 eine
Vorrichtung zur Herstellung der Verkleidungsformteile in einer stark
vereinfachten schematischen Darstellung.
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Im
Rahmen der Erfindung wird aus einem gegerbten Leder als Grundmaterial
A zunächst
ein flächiges
und folglich zweidimensionales Ledervorprodukt B hergestellt, welches
dann zu einem dreidimensionalen Lederformteil C geformt wird. Die
einzelnen Verfahrensschritte werden beispielhaft anhand des Verfahrensschemas
in 1 erläutert.
Dabei ist erkennbar, dass das Ledervorprodukt B im Ausführungsbeispiel
aus einem gegerbten und nicht zugerichteten Leder A zugeschnitten
wird. Ausgehend von dem gegerbten Grundmaterial erfolgt hier lediglich
ein Vorfärben 1,
ein Trocknen 2 und ein Zuschneiden 3. insbesondere
wird im Zuge der Herstellung dieses einfachen Ledervorproduktes
auf ein Strecken bzw. Dehnen des Grundmaterials verzichtet. Auch
eine Oberflächenfarbbeschichtung
wird in diesem Ausführungsbeispiel
(noch) nicht aufgebracht.
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Das
auf diese Weise hergestellte Ledervorprodukt B aus dem nicht zugerichteten
gegerbten Leder wird dann zu dem fertigen Lederformteil C geformt,
und zwar in einem Formwerkzeug 10, welches gemäß 2 aus
Oberwerkzeug 10a und Unterwerkzeug 10b bestehen
kann. Folgende Verfahrensschritte sind dabei in 1 dargestellt:
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- 4
- Befeuchten
vor Einlegen in die Form
- 5
- Einlegen
in Spannrahmen und Einfahren in Form
- 4'
- (Optionales)
Befeuchten in der Form
- 6
- Schließen des
Formwerkzeugs/Pressen
- 7
- Prägen
- 8
- Oberflächenfärben
- 9
- Lackieren.
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Zum
Befeuchten 4 kann der Zuschnitt z. B. mittels eines Transportbandes
einem Wasserbecken zugeführt
werden bzw. durch ein Wasserbecken hindurchgeführt werden. Ggf. kann es dann
zweckmäßig sein,
den auf diese Weise befeuchteten Zuschnitt noch einmal etwas zu
trocknen, bevor er dann in die Form eingebracht wird. Zum Einbringen
des Zuschnitts bzw. Ledervorproduktes B in die Form wird der Zuschnitt
im Ausführungsbeispiel
in einen Spannrahmen 11 eingespannt und dieser Spannrahmen 11 wird
dann in die Form eingefahren.
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Von
besonderer Bedeutung ist dann die Formgebung in dem Formwerkzeug 10 unter
Anwendung von Druck und vorzugsweise Wärme. Im Ausführungsbeispiel
wird das Ledervorprodukt B bei einer Temperatur von 60 bis 90°C und einem
Druck von 150 bis 200 bar zu dem Lederformteil C geformt bzw. verpresst,
und zwar mit einer Presszeit von z. B. 5 Sek. In dem Verfahrensschema
gemäß 1 ist
angedeutet, dass das Ledervorprodukt B optional vor dem Einlegen
in die Form befeuchtet werden kann oder auch in der Form, z. B.
während
des Pressens befeuchtet werden kann, z. B. mittels Wasserdampf.
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Ebenfalls
ist in 1 angedeutet, dass die gewünschte Oberflächenprägung in
dem Formwerkzeug 10 während
der Formgebung eingebracht werden kann, in dem z. B. ein Formwerkzeug 10 mit
einer strukturierten Oberfläche
bzw. Prägeoberfläche verwendet
wird. Optional kann die Prägung
auch anschließend
außerhalb
des Formwerkzeuges 10 in einen separaten Verfahrensschritt 7 eingebracht
werden.
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Die
Oberflächenfärbung, die
auch als Zurichtung bezeichnet wird, wird in der Regel außerhalb des
Formwerkzeugs 10 in einem separaten Verfahrensschritt,
z. B. durch Sprühauftrag
mit einem Sprühroboter
aufgebracht. Ergänzend
wird dann eine Lackierung als Schutzschicht aufgebracht.
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Der
Aufbau des Formwerkzeuges 10 ergibt sich anhand von 2.
Beispielhaft ist eine Ausführungsform
dargestellt, bei welcher dem Oberwerkzeug 10a die Außenfläche des
fertigen Lederformteils zugeordnet ist, während dem Unterwerkzeug 10b die
Innenfläche
zugeordnet ist. Es besteht jedoch in abgewandelter Ausführungsform
auch die Möglichkeit,
dass dem Unterwerkzeug die Außenfläche des
Lederformteils zugeordnet ist. Auch Mischformen sind möglich. Im Übrigen ist
in 2 angedeutet, dass das Oberwerkzeug 10a im
Ausführungsbeispiel
mehrteilig ausgebildet ist, um eine vollständige Prägung auf der Außenseite
und folglich Narbenseite des Leders zu ermöglichen. Es sind seitliche Werkzeugteile
als gleichsam Prägenarben 12 erkennbar,
welche seitlich ein- und ausfahrbar sind. So kann zunächst das
Oberwerkzeug 10 abgesenkt werden, während die Prägenarben 12 noch
seitlich ausgefahren bleiben. Bei abgesenktem Oberwerkzeug 10a bzw.
ange hobenem Unterwerkzeug 10b können dann die Prägenarben 12 seitlich
eingefahren und das Formwerkzeug folglich endgültig geschlossen werden. Es
versteht sich, dass die Ausgestaltung eines solchen mehrteiligen
Oberwerkzeuges und/oder eines mehrteiligen Unterwerkzeuges von der
Kontur bzw. Form des herzustellenden dreidimensionalen Lederformteils
abhängt.
Insbesondere bestimmt der dreidimensionale Aufbau, ob und in welcher
Form einzeln verfahrbare Werkzeugteile, z. B. Prägenarben erforderlich sind.
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Nicht
dargestellt ist in den Figuren die Möglichkeit, die Innenfläche des
Lederformteils und folglich die dem Kunststoff-Formteil zugewandte
Rückseite
mit einer Trennschicht oder Versiegelung zu versehen, welche im
Zuge der weiteren Verarbeitung verhindern soll, dass das Kunststoffmaterial
des zu beschichtenden Kunststoff-Formteils in die Lederschicht eindringt.
Dieser optionale Verfahrensschritt erfolgt in der Regel in einem
separaten Formwerkzeug.
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Optional
oder ergänzend
kann die Innenfläche
des Lederformteils vollständig
oder zumindest bereichsweise mit einem Kunststoffschaum beschichtet
werden. Bei einem solchen Kunststoffschaum kann es sich z. B. um
einen Polyurethanschaum (PU) handeln. Die Erfindung umfasst jedoch auch
die Verwendung anderer Kunststoffschäume. Ein derartig innenseitig
beschichtetes Lederformteil kann dann wie oben beschrieben weiterverarbeitet werden,
z. B. indem es auf ein fertiges Kunststoff-Formteil aufgebracht
wird oder indem es in ein Formwerkzeug für die Herstellung eines zu
beschichtenden Kunststoffbauteils eingelegt wird.