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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil, das eine Dekorschicht umfasst, die perforiert ist. Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fahrzeuginnenverkleidungsteils.
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Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Dekorschichten für Fahrzeuginnenverkleidungsteile zu perforieren, um eine Verbesserung der Wasserdampfdurchlässigkeit zu erzielen. Hierzu werden beispielsweise mittels eines Lasers oder mittels eines oszillierenden Messers Perforationslöcher in die Dekorschicht eingebracht. Die nach dem Stand der Technik bekannten Perforationen zur Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit sind üblicherweise sichtbar.
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Außerdem muss bei Perforationen nach dem Stand der Technik nach dem Perforieren eine hydrophobe Beschichtung aufgebracht werden, um zu vermeiden, dass nicht nur die Wasserdampfdurchlässigkeit, sondern auch die Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und somit die Anfälligkeit für ein Verschmutzen erhöht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Dekorschichten von Fahrzeuginnenverkleidungsteilen zu erzielen, wobei eine sichtbare Veränderungen an der Dekorschicht möglichst vermieden und ein Verfahrensaufwand möglichst gering gehalten werden soll.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeuginnenverkleidungsteil umfasst, wie aus dem Stand der Technik bekannt, eine Dekorschicht, die Perforationslöcher aufweist. Erfindungsgemäß ist ein Durchmesser der Perforationslöcher kleiner als 50 μm, und die Perforationslöcher sind nicht mit einer hydrophoben Beschichtung bedeckt. Durch den geringen Durchmesser der Perforationslöcher wird vermieden, dass diese für einen Betrachter sichtbar sind. Überraschenderweise wird durch Perforationslöcher mit einem derart kleinen Durchmesser eine Durchlässigkeit der Dekorschicht für Flüssigkeit im Wesentlichen nicht erhöht. Daher wird erfindungsgemäß auf eine hydrophobe Beschichtung der Dekorschicht verzichtet. Hierdurch wird der Aufwand zur Herstellung zur Herstellung eines derartigen Fahrzeuginnenverkleidungsteils reduziert.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeuginnenverkleidungsteils dienen die Perforationslöcher nicht als Schwächung für eine Airbagabdeckung.
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Besonders bevorzugt ist unterhalb der Dekorschicht eine Schicht aus einem komprimierbaren Material, wie beispielsweise einem Schaumstoff oder einem Abstandsgewirke, angeordnet. Eine derartige Schicht verbessert die Haptik des Fahrzeuginnenverkleidungsteil. Insbesondere kann eine schubweiche Haptik erzielt werden.
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Unter dem komprimierbaren Material ist vorzugsweise ein Träger angeordnet, der dem Fahrzeuginnenverkleidungsteil seine mechanische Stabilität verleiht. Der Träger kann beispielsweise aus einem starren Kunststoffmaterial wie beispielsweise Polyethylen oder Polycarbonat bestehen bzw. ein solches Material aufweisen.
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Als Dekorschicht kann insbesondere eine Schicht aus Echtleder, Kunstleder oder einer Folie (beispielsweise Kunststofffolie) verwendet werden.
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Ein Abstand zwischen benachbarten Perforationslöchern (hiermit ist der Abstand von Lochrand zu Lochrand gemeint) kann vorzugsweise zwischen 10 und 500 μm, zwischen 20 und 100 μm oder zwischen 30 und 70 μm betragen. Durch Abstände in diesem Bereich wird einerseits ein zu starker Einfluss der Perforationslöcher auf die mechanischen Eigenschaften der Dekorschichten vermieden, während andererseits eine hinreichende Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit erreicht wird.
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Besonders bevorzugt können die Löcher in mehreren parallelen Lochreihen angeordnet sein. Die Abstände benachbarter Lochreihen können ebenso wie die Abstände benachbarter Löcher innerhalb einer Lochreihe in den oben genannten Abstandsbereichen liegen.
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Die Löcher können vorzugsweise in zufälliger Weise von einer regelmäßigen Anordnung versetzt angeordnet sein. Durch diese unregelmäßige Anordnung wird eine Wahrnehmbarkeit der Perforationslöcher verringert bzw. besonders zuverlässig ausgeschlossen.
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Besonders bevorzugt kann durch die Perforationslöcher eine Wasserdampfdurchlässigkeit der Dekorschicht um vorzugsweise mindestens 5%, besonders vorzugsweise 10% oder mindestens 20% gegenüber einer unperforierten, ansonsten identisch ausgebildeten Dekorschicht erhöht werden.
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Ein Durchmesser der Perforationslöcher kann besonders bevorzugt zwischen 20 und 30 μm betragen. Durch Perforationslöcher in diesem Durchmesserbereich wird eine Erhöhung der Durchlässigkeit für Flüssigkeiten zuverlässig vermieden, während zugleich eine Wasserdampfdurchlässigkeit effektiv erhöht wird. Ein Verhältnis des Abstands (Lochrand zu Lochrand) zum Lochdurchmesser kann zwischen 1 und 10, zwischen 1,5 und 5 und/oder zwischen 2 und 3,5 betragen.
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Um ein derartiges Fahrzeuginnenverkleidungsteil herzustellen, wird zunächst eine Dekorschicht bereitgestellt. Anschließend werden Perforationslöcher, beispielsweise mittels eines Lasers, eingebracht, wobei die Perforationslöcher einen Durchmesser von unter 50 μm aufweisen. Erfindungsgemäß weist die Dekorschicht keine hydrophobe Beschichtung auf und es wird keine hydrophobe Beschichtung auf die Dekorschicht aufgebracht.
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Zum Einbringen der Perforationslöcher wird vorzugsweise ein Laser verwendet, der eine Wellenlänge von unterhalb 800 nm ausgibt. in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge kleiner als 600 nm und bevorzugt kleiner als 360 nm verwendet. Durch die Verwendung derart kurzer Wellenlängen wird eine thermische Schädigung der Dekorschicht weiter verringert. Besonders einfach können Laserstrahlen mit einer derart niedrigen Wellenlänge durch Excimerlaser oder durch Festkörperlaser mit nachgeschaltetem photonischen Kristall zur Erzeugung von Harmonischenstrahlung der Laserstrahlung erzeugt werden. Besonders bevorzugt kann ein solcher Kristall zur Erzeugung der dritten Harmonischen ausgebildet sein. Hierfür kann als Kristall insbesondere ein KDP-Kristall verwendet werden. Es können jedoch, je nach Ausgangswellenlänge des Festkörperlasers, Kristalle auch zur Erzeugung der zweiten Harmonischen verwendet werden. Ebenso können zwei Kristalle zur Erzeugung der zweiten Harmonischen hintereinander geschaltet sein, um die vierte Harmonische der Ausgangsstrahlung zu erzeugen. In diesem Fall unterscheiden sich beide Kristalle voneinander und sind jeweils den entsprechenden Phasenanpassungsbedingungen entsprechend ausgebildet.
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Eine Leistung des Lasers (hiermit ist die ausgegebene Lichtleistung und nicht der Stromverbrauch gemeint) beträgt vorzugsweise weniger als 3 Watt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Leistung des Lasers weniger als 2 W. Besonders bevorzugt kann eine Leistung des Lasers zwischen 0,5 W und 1,5 W und insbesondere zwischen 0,8 W und 1,2 W betragen. Durch derart niedrige Laserleistungen wird eine thermische Schädigung des Dekormaterials weiter verringert.
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Eine weitere Reduzierung der thermischen Schädigung des Dekormaterials kann erzielt werden, indem ein gepulster Laser verwendet wird. Durch Einsatz eines gepulsten Lasers werden die Löcher innerhalb einer extrem kurzen Zeit eingebracht. Hierdurch wird eine Abfuhr von Abwärme in den die Perforationslöcher umgebenden Bereich des Dekormaterials weitgehend vermieden.
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Als besonders geeignet haben sich Pulswiederhohlraten zwischen 1 kHz und 20 kHz, Pulsenergien zwischen 50 μJ und 200 μJ (besonders bevorzugt zwischen 80 μJ und 120 μJ) und Pulsdauern kleiner als 40 ns und besonders bevorzugt kleiner als 30 ns erwiesen. Jedes einzelne Loch wird vorzugsweise durch Beschuss derselben Stelle des Dekormaterials mit mehreren Laserpulsen nacheinander erzeugt. Bevorzugt wird jede Lochposition mit mindestens 50 Laserpulsen hintereinander bestrahlt. Hierdurch wird bevorzugt eine vollständige Durchbohrung des Dekormaterials erzielt. Besonders bevorzugt kann jede Lochposition auch mit über 80 oder über 120 Laserpulsen bestrahlt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die mehreren Laserpulse nicht direkt nacheinander auf dieselbe Stelle des Dekormaterials eingestrahlt. Stattdessen wird nach einem Puls oder einigen Pulsen zunächst ein anderer Ort (für ein anderes Loch) der Dekorschicht bestrahlt, wobei erst zu einem späteren Zeitpunkt die zuerst bestrahlte Stelle erneut bestrahlt wird. Hierdurch kann die Dekorschicht an der Stelle zunächst abkühlen, bevor weitere Pulse auf die Stelle eingestrahlt werden.
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Besonders bevorzugt können bei in Reihe anzuordnenden Löchern, alle innerhalb dieser Reihe angeordneten Löcher (bzw. die Stellen, an denen die Löcher erzeugt werden sollen) nacheinander bestrahlt werden, wobei nach dem letzten Loch der Reihe mit dem Bestrahlen des ersten Lochs der Reihe von vorne erneut begonnen wird. Dies wird so lange widerholt, bis die Perforationslöcher vollständig erzeugt sind.
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Insbesondere kann durch die Bestrahlung mittels eines gepulsten Laserstrahls ein direktes Überführen des Materials der Dekorschicht vom festen Zustand in die Gasphase erreicht werden. Das Überführen kann beispielsweise durch Sublimation oder Pyrolyse erfolgen. Durch ein direktes Überführen des zu entfernenden Materials der Dekorschicht vom festen Zustand in die Gasphase wird ein schneller und zuverlässiger Abtransport des zu entfernenden Materials möglich. Um zu verhindern, dass sich das so in die Gasphase überführte Material auf den die Perforationslöcher umgebenden Bereichen der Dekorschicht niederschlägt, kann eine Schutzschicht auf die Dekorschicht aufgebracht (vorzugsweise aufgesprüht) werden. Die Schutzschicht kann ein Entfernen von kondensiertem Material erleichtern. Hierzu kann die Schutzschicht selbst sogar entfernbar, vorzugsweise vollständig entfernbar sein. Alternativ kann die Schutzschicht so ausgebildet sein, dass eine Haftung von kondensiertem Material auf ihr deutlich geringer ist als auf einer Oberfläche der Dekorschicht ohne die Schutzschicht. Außerdem kann die Schutzschicht ein Abbrandverhalten bzw. Verhalten bei thermischer Beanspruchung der Dekorschicht so verändern, dass eine thermische Schädigung am Rand der Löcher sowie in dem die Löcher umgebenden Bereich weiter verringert wird.
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Ein Abtransport des in die Gasphase überführten Materials der Dekorschicht kann durch eine Schutzgasatmosphäre verbessert werden. Insbesondere kann beim Einbringen der Löcher eine Gasströmung über der Oberfläche der Dekorschicht vorgesehen sein. Das Gas mit dem verdampften (und gegebenenfalls teilweise zerstäubten) Material kann abgesaugt werden.
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Alternativ oder zusätzlich zum abwechselnden Bestrahlen der Löcher wie vorangehend beschrieben, kann eine thermische Schädigung der Dekorschicht auch durch vorheriges Abkühlen der Dekorschicht verringert werden. Hierzu wird die Dekorschicht auf einen Wert unterhalb der Umgebungstemperatur herabgekühlt. Besonders bevorzugt kann die Dekorschicht auf eine Temperatur unterhalb von –50° oder –100°C gekühlt werden. Zum Kühlen kann beispielsweise flüssiger Stickstoff verwendet werden.
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Um mit dem Laserstrahl die Positionen der einzubringenden Perforationslöcher abzufahren ist es möglich, einen Strahlengang des Laserstrahls während des Bestrahlens zu verändern. Das Abfahren der Lochpositionen kann beispielsweise mittels eines beweglichen bzw. verstellbaren optischen Elements erfolgen. Ein Beispiel eines solchen optischen Elements ist ein drehbarer Spiegel. Der Vorteil eines Abfahrens durch Verändern des Strahlengangs besteht darin, dass eine einfache und kostengünstige Durchführung des Verfahrens möglich ist. Auf diese Art ist jedoch nur das Perforieren von relativ kleinen Bereichen von Dekorschichten oder das Perforieren von Dekorschichten für relativ kleine Fahrzeuginnenverkleidungsteile, wie beispielsweise Kopfstützen, möglich, da sich bei zu starker Veränderung des Strahlengangs eine Fokusposition in die zur Oberfläche der Dekorschicht orthogonale Richtung ändert.
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Ebenso ist es zum Abfahren der Positionen der einzubringenden Perforationslöcher möglich, die Dekorschicht während des Bestrahlens zu bewegen. Zwar ist ein Aufwand hierfür gegenüber einer Veränderung des Strahlengangs erhöht, jedoch können so auch relativ große Bereiche von Dekorschichten perforiert werden. Selbstverständlich kann auch eine Bewegung der Dekorschicht mit einer Veränderung des Strahlengangs kombiniert werden.
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Besonders bevorzugt werden die Perforationslöcher in eine bereits zugerichtete Dekorschicht, vorzugsweise Echtlederschicht, eingebracht, wobei nach dem Einbringen der Perforationslöcher keine weitere Zurichtung auf das Material aufgebracht wird. Zurichtungen für Leder sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 20317423 U1 , bekannt und können der Verbesserung der optischen Eigenschaften des Leders, beispielsweise des Glanzgrades oder der Farbe, dienen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils bei einem Verfahrensschritt zur Einbringung von Perforationslöchern gemäß einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Erzeugung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils,
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2 eine Darstellung des Fahrzeuginnenverkleidungsteils aus 1 während eines Verfahrensschritts gemäß einer alternative Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils,
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3 einen Schnitt durch eine Dekorschicht einer Ausführungsform eines Fahrzeuginnenverkleidungsteil,
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4 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils und
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5 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils mit der Dekorschicht aus 3.
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In 1 ist ein noch unfertiges Fahrzeuginnenverkleidungsteil während eines Schrittes eines Verfahrens zur Herstellung des Fahrzeuginnenverkleidungsteils dargestellt. In dem anhand der 1 verdeutlichten Schritt des Verfahrens wird eine zuvor bereitgestellte Dekorschicht 1 mit einem durch einen Laser 2 erzeugten Laserstrahl 3 bestrahlt. Der Laser 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Excimer-Laser ausgebildet. Der Laserstrahl 3 wird mittels eines Fokussierungselements 4 (hier eine Linse) fokussiert und mittels eines drehbaren Spiegels 5 auf die Dekorschicht 1 gelenkt. Mittels des Laserstrahls 3 werden Perforationslöcher in die Dekorschicht 1 eingebracht.
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Anhand der 2 wird eine alternative Variante dieses Verfahrensschritts beschrieben. In dieser Variante wird der durch den Laser 2 erzeugte Laserstrahl 3 mittels des fokussierenden Elements 4 direkt auf die Dekorschicht 1 fokussiert, ohne dass ein drehbarer Spiegel 5 oder ein anderes zur Änderung der Strahlrichtung geeignetes optisches Element zwischen dem Laser 2 und der Dekorschicht 1 vorgesehen ist. Stattdessen ist eine nicht dargestellte bewegliche Halterung für die Dekorschicht vorgesehen, mit der die Dekorschicht in den Richtungen 6 und 7 verschoben wird. Mittels des Lasers 2 wird eine Vielzahl von Perforationslöchern in die Dekorschicht 1 eingebracht. Um zu vermeiden, dass das übrige Material der Dekorschicht beschädigt wird, liegt die Wellenlänge des Laserstrahls 3 im ultravioletten Bereich. Die durchschnittliche Leistung des Lasers liegt bei etwa 1 Watt. Der Laser 2 wird außerdem gepulst mit einer Pulsfrequenz von 1 kHz und einer Pulsdauer von einigen Nanosekunden betrieben.
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Durch die Bestrahlung mit einem gepulsten Laserstrahl niedriger Energie und kurzer Wellenlänge wird Material der Dekorschicht durch Sublimation oder Pyrolyse direkt in die Gasphase überführt. Dies geschieht hierbei so schnell, dass nur ein sehr geringer Anteil der eingebrachten Energie durch Wärmeleitung in die Umgebung der Perforationsöffnungen geleitet wird, so dass eine Beschädigung des die Perforationsöffnung umgebene Materials vermieden wird.
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Ein Querschnitt durch eine wie anhand der 1 und 2 erläutert perforierte Dekorschicht ist in 3 dargestellt. Wie zu erkennen ist, weist die Dekorschicht 1 eine Vielzahl von Perforationsöffnungen 8 auf, die in dem dargestellten Beispiel in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind. Es ist jedoch ebenso möglich, die Perforationsöffnungen in unregelmäßigen Abständen vorzusehen. Die Perforationsöffnungen 8 weisen einen Durchmesser 9 von etwa 25 μm auf. Ein Abstand 10 benachbarter Perforationsöffnungen beträgt etwa 50 μm.
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In 4 ist eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Dekorschicht 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Perforationsöffnungen 9 unregelmäßig angeordnet. Hierzu wird zunächst von einer regelmäßigen Anordnung von Perforationsöffnungen in Zeilen und Spalten ausgegangen. Der Abstand von benachbarten Zeilen und benachbarten Spalten ist hierbei in etwa gleich. Die durch Kreuze 11 markierten Positionen gemäß einer regelmäßigen Anordnung werden nun zufällig um einen Verschiebungsvektor 14 mit einem Betrag, der deutlich kleiner ist als ein Abstand der benachbarten Perforationsöffnungen 8, verschoben. Ebenso wie die Länge der Verschiebung ist auch die Richtung der Verschiebung zufällig gewählt.
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Ein Schnitt durch ein fertiges Fahrzeuginnenverkleidungsteil ist in 5 dargestellt. Das Fahrzeuginnenverkleidungsteil weist zusätzlich zu der Dekorschicht 1 eine Zwischenschicht 12 sowie einen Träger 13 auf. Während die Dekorschicht 1 aus Echtleder besteht, ist die Zwischenschicht 12 aus einem Abstandsgewirke und der Träger 13 aus einem formsteifen Kunststoffmaterial ausgebildet. Wie in der Figur zu erkennen ist, sind die Perforationsöffnungen ausschließlich in die Dekorschicht eingebracht. Eine Kraft, die zum Aufbrechen des Fahrzeuginnenverkleidungsteils notwendig ist, wird somit durch die Perforationsöffnungen 8 nahezu nicht verringert. Die Perforationsöffnungen 8 dienen also nicht einer Schwächung des Fahrzeuginnenverkleidungsteils, sondern lediglich einer Verbesserung der Wasserdampfdurchlässigkeit. In allen dargestellten Ausführungsformen sind die Perforationslöcher nach oben hin, d. h. in Richtung der Sichtseite der Dekorschicht, also der zum Fahrzeuginnenraum weisenden Seite des Fahrzeuginnenverkleidungsteils, offen. Insbesondere sind die Perforationslöcher 8 weder teilweise noch vollständig durch eine hydrophobe Beschichtung abgedeckt. Auch neben den Perforationslöchern 8 weist die Dekorschicht 1 keine hydrophobe Beschichtung auf.
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Die Perforationslöcher 8 sind in den 3 und 5 als gerade Löcher mit über die Dicke der Dekorschicht 1 konstantem Durchmesser dargestellt. Die Perforationslöcher 8 können jedoch alternativ als sich zur Sichtseite der Dekorschicht hin verjüngende Löcher ausgebildet sein. Der Durchmesser der Perforationslöcher 8 kann sich also ausgehend von einer Rückseite der Dekorschicht zu einer Sichtseite hin (d. h. bei einer Lederschicht zu der Narbseite hin) verringern.
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Bevor die Perforationslöcher 8 wie in den 1 und 2 hergestellt werden, wird die Dekorschicht 1 mit einer Zurichtung versehen. Dadurch, dass die Zurichtung vor dem Einbringen der Perforationsöffnungen 8 aufgebracht wird, wird ein negativer Einfluss der Zurichtung auf die Wasserdampfdurchlässigkeit der Dekorschicht 1 zuverlässig vermieden.
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Eine wie vorangehend dargestellte Perforation einer Dekorschicht kann bei verschiedensten Fahrzeuginnenverkleidungsteilen Verwendung finden. Beispielsweise können Oberflächen von Instrumententafel oder Türverkleidungen hierdurch hinsichtlich ihrer Wasserdampfdurchlässigkeit verbessert werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, derartige Perforationsöffnungen in Bezügen von Fahrzeugsitzen vorzusehen, da bei diesen besonders wichtig ist, dass einerseits eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit gewährleistet wird, um einen hohen Sitzkomfort zu ermöglichen, und andererseits ein Eindringen von Flüssigkeiten wie beispielsweise Schweiß, zuverlässig vermieden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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