DE102013020647A1

DE102013020647A1 - Dekorschicht für ein Ausstattungsteil

Info

Publication number: DE102013020647A1
Application number: DE102013020647.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Schlemmer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dekorschicht (1) für ein Innenausstattungsteil eines Fahrzeuges, mit einem sichtbaren Dekorteil, das aus mindestens einer Lage eines Fasermaterials (3) besteht, das eine Polymermatrix (4) beinhaltet, wobei das sichtbare Dekorteil (2) mindestens eine Aussparung (5) aufweist und mindestens einem Zierelement (6, 7), das zumindest teilweise in der Aussparung (5) des Dekorteils (2) angeordnet ist, wobei das Zierelement (6, 7) mit der Polymermatrix (4) des Fasermaterials (3) des sichtbaren Dekorteils (2) stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zu deren Herstellung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dekorschicht aus mindestens einem sichtbaren Dekorteil und einem Zierelement für die Verzierung von Innenausstattungsteilen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Dekorschicht.
Stand der Technik
In der heutigen Zeit spielt neben der Funktionalität von Fahrzeugen auch das Erscheinungsbild, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, eine immer größere Rolle. Die Innenausstattungsteile des Fahrzeuginnenraums werden daher mit Dekoren ausgestattet, die die optische und haptische Anmutung steigern und den Individualisierungsgrad des gesamten Fahrzeuginnenraums erhöhen sollen. Vor allem in Fahrzeugen des oberen Preissegments werden als Dekormaterialien meist Lederstoffe oder lederähnliche Materialien verwendet. Ein Nachteil bei diesen Materialien besteht darin, dass insbesondere die Lederstoffe sehr kostenintensiv in der Herstellung und Verarbeitung sind.
Durch äußere Umweltfaktoren, wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, sind die Innenausstattungsteile sehr starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Da sich insbesondere Lederstoffe bei Temperaturschwankungen sehr stark ausdehnen und zusammenziehen, müssen diese aufwendig vorbehandelt werden, um Beschädigungen der Dekorschicht zu vermeiden. Vor allem bei Innenausstattungsteilen mit sehr komplexen Geometrien und schaftkantigen Bereichen muss die Dekorschicht aus mehreren Lederstücken zusammengesetzt werden, um eine ansprechende und gleichzeitig widerstandsfähige Dekorschicht bereitzustellen. Hierzu müssen diese Lederstücke meist durch ein aufwändiges textiles Fügen miteinander verbunden werden.
Beim textilen Fügen sind zum einen die Verbindungsstellen stets sichtbar und zum anderen ist das Maß an wirtschaftlich realisierbaren Individualisierungsmöglichkeiten reduziert, da mit der Anzahl der Fügestellen verschiedener Materialien die Kosten um ein Vielfaches steigen.
Beschreibung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dekorschicht bereit zu stellen, die mit geringerem Aufwand hergestellt werden kann und ein hohes Maß an Individualisierungsmöglichkeiten in Bezug auf deren Ausgestaltung ermöglicht. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dekorschicht bereitgestellt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Dekorschicht und einem Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt.
Eine erfindungsgemäße Dekorschicht für ein Innenausstattungsteil eines Fahrzeuges, bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, weist mindestens ein sichtbares Dekorteil auf. Das Dekorteil besteht hierbei mindestens aus einer Lage eines Fasermaterials, das eine Polymermatrix enthält. Das Fasermaterial kann hierbei aus einer einzelnen Faserart oder einem Gemisch verschiedener Faserarten bestehen. Das Dekorteil kann jedoch ebenso aus mehreren Lagen Fasermaterial ausgebildet sein. Das Dekorteil weist des Weiteren mindestens eine Aussparung auf. Die Aussparung kann entweder senkrecht oder parallel zur sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht eingebracht sein. Weiterhin kann die Aussparung entweder auf der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht sichtbar oder alternativ auch unterhalb der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht angeordnet sein. Bevorzugt weist die Aussparung eine Form auf, die einem gestalterischen oder ästhetischen Effekt dient. Die Aussparung kann durch einen Prozessschritt in das Dekorteil eingebracht oder alternativ durch die im Fasermaterial natürlich vorliegenden Hohlräume ausgebildet sein. Die Dekorschicht beinhaltet mindestens ein Zierelement, dass zumindest teilweise in der Aussparung des sichtbaren Dekorteils angeordnet ist. Das Zierelement kann hierbei gänzlich in der Aussparung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Zierelement nur zu einem gewissen Teil in der Aussparung angeordnet ist. In jedem Fall ist das Zierelement soweit in die Aussparung eingebracht, das keine das Dekorteil gänzlich durchlaufende Öffnung vorliegt. Über die Polymermatrix des Fasermaterials wird eine feste stoff- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den Zierelement und dem Dekorteil realisiert.
Unter ”stoff- und/oder formschlüssige Verbindung” wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Verbindung zwischen Zierelement und Dekorteil realisiert wird, indem ein Teil der Polymermatrix des Fasermaterials an der Oberfläche des Zierelements angelagert oder bei einem porösen Zierelement teilweise einlagert ist. Somit entsteht ein Formschluss zwischen Dekorteil und Zierelement und das Zierelement wird in der Aussparung fixiert. Es ist jedoch auch möglich, dass das Zierelement selbst eine Polymermatrix aufweist, so dass ein Stoffschluss zwischen der Polymermatrix des Zierelements und der Polymermatrix des Dekorteils besteht. Hierzu kann die Polymermatrix des Zierelements in das Fasermaterial des Dekorteils eingelagert sein, so dass diese in Kontakt mit der Polymermatrix des Dekorteils tritt. Durch die stoff- bzw. formschlüssige Verbindung zwischen Zierelement und der im sichtbaren Dekorteil enthaltenen Polymermatrix kann somit ohne das Verwenden von zusätzlichen Klebstoffen eine geschlossene Dekorschicht bereitgestellt werden, die gleichzeitig ein hohes Maß an Indivivalisierungsmöglichenkeiten liefert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchdringt die Aussparung das Dekorteil nicht vollständig. Somit ist eine bessere Verbindung zwischen Zierelement und Dekorteil sichergestellt, da eine größere Oberfläche zur Verfügung steht in der Zierelement und Dekorteil in Kontakt treten, über die eine stoff- und/oder formschlüssige Verbindung beider Bauteile hergestellt werden kann. Weiterhin sind zusätzliche Individualisierungsmöglichkeiten gegeben, da es beispielsweise möglich ist, die Aussparung auf der der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht gegenüberliegenden Seite anzuordnen. Das in der Aussparung angeordnete Zierelement ist somit nicht sichtbar, da die sichtbare Oberfläche der Dekorschicht gänzlich geschlossen ist. Erst durch das Anordnen einer Lichtquelle unterhalb der Dekorschicht im Bereich der Aussparung kann somit durch eine Hinterleuchtung das Zierelement sichtbar gemacht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Fasermaterial des Dekorteils eine durchschnittliche Dicke von 0,1 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 mm auf. Es hat sich gezeigt, dass das Fasermaterial auch bei derart geringen Dicken noch eine stabile und flexible Oberfläche ausbildet, die ein äußerst geringes Eigengewicht aufweist. Weiterhin kann durch die im Fasermaterial enthaltene Polymermatrix, eine besonders glatte Oberfläche des Dekormaterials realisiert werden, die die empfundene Wertigkeit der Dekorschicht zusätzlich steigert.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb der Aussparrung zwischen dem Zierelement und der Aussparrung eine perforierte Trennschicht angeordnet. Durch die perforierte Sperrschicht werden das Zierelement und das Dekorteil räumlich voneinander getrennt. Die Sperrschicht kann beispielsweise aus einem Textil, Vlies oder einer Folie gebildet sein. Die stoff- und/oder formschlüssige Verbindung erfolgt hierbei lediglich in den Bereichen, in denen die Sperrschicht perforiert ist und somit ein direkter Kontakt zwischen den Zierelement und dem Dekorteil gegeben ist. Durch die Sperrschicht lassen sich somit die Verbindungsstellen zwischen Zierelement und Dekorteil gezielt definieren. Durch die Ausbildung von definierten Verbindungsbereichen zwischen Zierelement und Dekorteil kann somit der Individualisierungsgrad der Dekorschicht weiter erhöht werden, da insbesondere bei einer farbigen Polymermatrix des Fasermaterials optische Effekte an den Verbindungsstellen zwischen Dekorteil und Zierelement auftreten. Weiterhin kann die Sperrschicht selbst einen optischen Effekt erzeugen, indem die Sperrschicht im Randbereich der Aussparung an der sichtbaren Oberfläche des Dekorteils sichtbar ist. Die perforierte Sperrschicht kann beispielsweise eine Folie darstellen oder in die Aussparung eingesprüht sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zierelement eine Ausnehmung auf, die zumindest teilweise vom Fasermaterial des Dekorteils ausgefüllt ist. Die Ausnehmung durchdringt das Zierelement vorzugsweise vollständig. Durch die Ausnehmung des Zierelements, in die das Fasermaterial eingelagert ist, kann eine sehr stabile formschlüssige Verbindung realisiert werden, insbesondere, wenn das Zierelement aus einem Material besteht, dass eine nur geringe Porosität und/oder Oberflächenrauigkeit aufweist wie beispielsweise Metall oder Glas.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zierelement ebenfalls eine Polymermatrix auf.
Vorzugsweise besteht die Polymermatrix des Zierelements aus dem gleichen Material wie die Polymermatrix des Fasermaterials. Somit wird die Verbindung zwischen Zierelement und Dekorteil weiterhin verbessert, da sich die Materialien stofflich miteinander verbinden. Besonders bevorzugt besteht das Zierelement aus einem Fasermaterial mit Polymermatrix. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das gesamte Zierelement aus einem thermoplastischen Polymer besteht, der die Polymermatrix bildet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Zierelement aus einem intransparenten und/oder opaken Material. Insbesondere bei einem Dekor, das durch eine Lichtquelle hinterleuchtet werden soll, die auf der der sichtbaren Oberfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, lassen sich somit Zierelemente bereit stellen, die im Fall der Hinterleuchtung hervorgehoben werden. Vorzugsweise weist das Dekorteil in diesem Fall eine höhere Transparenz und oder Transluzenz als das Zierelement auf. Sofern die Zierelemente gänzlich unterhalb der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht angeordnet sind, lassen sich somit Symbole oder Muster erzeugen, die nur bei eingeschalteter Lichtquelle für den Betrachter sichtbar werden.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dekorschicht wird mindestens eine Lage eines Fasermaterials bereitgestellt, das eine Polymermatrix beinhaltet. Die Lage des Fasermaterials bildet ein Dekorteil aus, das zumindest teilweise eine sichtbare Oberfläche der Dekorschicht ausbildet. In das Fasermaterial wird anschließend mindestens eine Aussparung eingebracht. Die Aussparung kann hierbei entweder senkrecht oder waagerecht zur sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht eingebracht werden. Die Aussparung wird beispielsweise durch Lasern, Fräsen, Schneiden, Prägen oder Stanzen erzeugt. Nach dem Einbringen der Aussparung in das Dekorteil wird im Bereich der Aussparung des Dekorteils ein Zierelement angeordnet. Unter der Bezeichnung ”im Bereich” wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass das Zierelement entweder ganz oder teilweise in die Aussparung angeordnet wird, oder direkt auf die Aussparung des Dekorteils gelegt wird, so dass das Zierelement durch einen nachgeschalteten Verfahrensschritt in die Aussparung eingebracht werden kann. Nach dem Anordnen des Zierelements im Bereich der Aussparung des Dekorteils wird das Zierelement stoff- und/oder formschlüssig mit der Polymermatrix des Dekorteils verbunden. Die Verbindung zwischen Zierelement und Dekorteil erfolgt, indem das Dekorteil soweit aufgeheizt wird, dass die Polymermatrix aufschmilzt und sich verflüssigt. Sofern das Zierelement selbst eine Polymermatrix aufweist verflüssigt sich vorzugsweise auch diese. Anschließend wird der vorzugsweise erwärmte Verbund aus Dekorteil und Zierelement warm oder kalt verpresst. Durch den Pressvorgang wird das in dem Fasermaterial befindliche Polymer in die Aussparung des Dekorteils eingepresst und lagert sich dort am oder im Zierelement ab. Ein anschließendes Abkühlen lässt die Polymermatrix wieder verfestigen, sodass eine feste formschlüssige Verbindung zwischen dem Polymer und dem Zierelement besteht. Sofern das Zierelement selbst eine Polymermatrix aufweist, die insbesondere aus dem gleichen Material, wie die Polymermatrix des Fasermaterials besteht, kann eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung zwischen beiden Polymermatrizen geschlossen werden. Durch das aufschmelzen und in Kontaktkommen beider Matrizen können sich die Molekülketten beider Polymere miteinander verbinden.
Vorzugsweise wird die Lage des Fasermaterials vor dem Einbringen der Aussparung vorverpresst. Durch das Vorverpressen, wird das Hohlraumvolumen des Fasermaterials reduziert und die Faserlagen verdichtet. Dies erleichtert beispielsweise die Weiterverarbeitung und insbesondere das Einbringen der Aussparung. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Presskräfte in verschiedenen Bereichen der Lage des Fasermaterials voneinander. So können beispielsweise die Bereiche in denen die Aussparungen vorgesehen sind mit einer anderen Presskraft versehen sein als die übrigen Bereiche des Dekorteils. Somit können beispielsweise die Bereiche, die an die Aussparung angrenzen, weniger stark vorverpresst werden, um ein Einlagern von Polymermatrix des Zierelements während des Verbindeprozesses zu begünstigen.
Zur Einbringung der Aussparung in das Dekorteil werden in einer bevorzugten Ausführungsform Teile des Fasermaterials aus dem Dekorteil entfernt. Dies kann beispielsweise durch Fräsen, Lasern oder Stanzen durchgeführt werden. Es hat sich gezeigt, dass Material entfernende Verfahren besonders vorteilhaft sind für die Erzeugung von Aussparungen, die das Dekorteil vollständig durchdringen. Dies begründet sich darin, dass das Material des Dekorteils im unmittelbaren Randbereich zur Aussparung weitgehend unverändert in seiner Dicke und Zusammensetzung bleibt, so dass keine Unebenheiten in der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht entstehen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Aussparung durch einen Verdichtungsprozess, insbesondere Prägen oder Pressen erzeugt. Hierbei wird das Fasermaterial so stark verdichtet, dass die Aussparung in der gewünschten Tiefe ausgebildet wird. Vorzugsweise weist das Werkzeug, das die Aussparung in das Dekorteil durch Verdichten einbringt, bereits die Negativ-Form der gewünschten Aussparung auf. Dies erspart weitere Nachbearbeitungsschritte zur Erzeugung der Aussparung. Da Fasermaterialien meist ein sehr hohes Rückstellverhalten aufweisen wird die Polymermatrix im verdichteten Bereich vorzugsweise kurz aufgeschmolzen und noch während des Verdichtungsvorgangs wieder abgekühlt. Die Polymermatrix haftet sich somit an die eng aneinander gepressten Fasern an und hält diese nach Abkühlen zusammen. Das Rückstellverhalten kann somit auf ein Mindestmaß reduziert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Aussparung über einen kombinierten Prozess aus Verdichtung und Materialabtrag einzubringen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Dekorteil zusammen mit dem im Bereich der Aussparung angeordneten Zierelement vor dem stoff- und/oder formschlüssigen Verbinden vorzugsweise auf eine Temperatur von 150 bis 230 Grad Celsius vorgewärmt. Durch das Vorwärmen liegt die Polymermatrix des Fasermaterials bereits in einem aufgeschmolzenen Zustand vor. Die anschließende Verbindung zwischen Dekorteil und Zierelement erfolgt hierbei zum einen schneller und ist zum anderen kostengünstiger, da das Werkzeug mit dem der Verbund aus Dekorteil und Zierelement verpresst wird, nicht zusätzlich aufgeheizt werden muss.
Der Pressvorgang, bei dem das Dekorteil und das Zierelement miteinander verbunden werden, erfolgt vorzugsweise mit einer Presskraft von 100 bis 1000 kN, besonders bevorzugt 250 bis 750 kN. In diesen Bereichen ist sichergestellt, dass der Verbund aus Dekorteil und Zierelement stark genug verpresst wird, damit sich die Polymermatrix des Fasermaterials der Dekorschicht mit dem Zierelement verbindet, ohne dass die Gefahr besteht, dass durch eine zu hohe Presskraft das Dekorteil oder das Zierelement beschädigt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Dekorteil zusammen mit dem Zierelement, das zumindest teilweise in der Aussparung des Dekorteils angeordnet ist, während des Verbindens auf eine gemeinsame Dicke gepresst. Vorzugsweise werden hierbei das Dekorteil und das Zierelement auf eine homogene Gesamtdicke von 0,1 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt auf 0,2 bis 0,5 mm gepresst. Es hat sich gezeigt, dass bei einem derartig starken Verpressen die Oberflächen des Dekorteils eine besonders geringe Oberflächenrauheit aufweisen. Dies begründet sich darin, dass zum einen die für Fasermaterialien typischen Hohlräume zusammengepresst und geschlossen werden. Zum anderen wird die im Fasermaterial enthaltene Polymermatrix an die Oberflächen gepresst und lagert sich in den Unebenheiten der Oberfläche ein. Dies erzeugt eine besonders glatte und geschlossene Oberfläche der gesamten Dekorschicht.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Lage des Fasermaterials eine ursprüngliche Dicke von 3 bis 10 mm auf.
Es hat sich gezeigt, dass eine Polymermatrix aus Kunststofffasern, wie beispielsweise Polypropylenfasern, besonders gut geeignet ist. Darüber hinaus liegt das Mischungsverhältnis zwischen Polymermatrix und Fasermaterial bevorzugt bei 50 Prozent.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Pressvorgang des Verbundes aus Dekorteil und Zierelement zur Dekorschicht, der Verbund auf einen Formteilträger aufgepresst. Hierzu besteht der Formteilträger vorzugsweise aus einem Fasermaterial. Somit kann eine Verbindung zwischen Dekorschicht und Formteilträger ebenfalls über das Einlagern der Polymermatrix des Dekorteils in den Formteilträger erzeugt werden. Der Formteilträger kann hierbei vorzugsweise vorverpresst sein und erst im Zuge des Verpressens mit der Dekorschicht auf Endwandstärke verpresst werden. Durch das direkte Aufpressen ist es möglich ein Formträgerteil beispielsweise für die Innenausstattung eines Fahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Dekorschicht auszustatten, ohne das weitere Verfahrensschritte zum Aufbringen der Dekorschicht auf das Formträgerteil notwendig sind.
Wenngleich die Erfindung anhand des Anwendungsfalls eines Innenausstattungsteils für ein Kraftfahrzeug erläutert wurde, versteht es sich, dass die Erfindung auch in anderen Bereichen umgesetzt werden kann, beispielsweise im Transportbereich allgemein, insbesondere der Luftfahrt und Schifffahrt, oder auch im Möbelbau. Allerdings ist die vorliegende Erfindung für Kraftfahrzeuginnenräume ganz besonders geeignet.
Kurze Figurenbeschreibung
1 bis 3 zeigen ein erfindungsgemäßes sichtbares Dekorteil und Zierelement jeweils in einer Einzeldarstellung sowie im Verbund zu einer Dekorschicht.
4 zeigt eine schematische Darstellung des Verbindeprozesses zwischen Dekorteil und Zierelement.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verbindeprozesses zwischen Dekorteil und Zierelement.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform des die Dekorschicht ausbildenden Dekorteils und Zierelements vor dem Verbindungsprozess.
7 zeigt den schematischen Ablauf der Herstellung einer Dekorschicht nach 6.
In 1 ist ein sichtbares Dekorteil 2 eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Dekorschicht dargestellt. Das Dekorteil 2 besteht hierbei aus mehreren aneinander gefügten Lagen eines Fasermaterials 3. Die einzelnen Lagen Fasermaterial 3 bestehen aus einem Faserverbundwerkstoff. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde hierbei als Faserstoff Kenaf verwendet. Das Fasermaterial kann jedoch ebenfalls aus Flachs, Jute, Hanf, Brennnessel oder Sisal oder aus Synthetikfasern, wie Kohlenstoff-, Aramid- oder Glasfasern, oder aus einer Kombination der genannten Fasermaterialien bestehen. Eine im Faserverbundwerkstoff enthaltene Polymermatrix besteht aus einem transparenten Polypropylen. Die Polymermatrix kann alternativ jedoch ebenso aus Polyphenylensulfid, Polykarbonat oder einem vergleichbaren thermoplastischen Kunststoff bestehen. Weiterhin unterscheiden sich die einzelnen Lagen Fasermaterial 3 in ihren Hohlraumvolumen und ihrer Dicke. Unter Dicke ist in diesem Zusammenhang das Raummaß zu verstehen, dass sowohl senkrecht zur Breite als auch zu Länge der Lage des Fasermaterials 3 verläuft. Zur Verbindung der Lagen des Fasermaterials 3 werden diese aneinander angeordnet und auf eine Temperatur von 180 Grad Celsius aufgeheizt. Da das Polypropylen eine Schmelztemperatur von ca. 160 Grad Celsius besitzt, wird dieses entsprechend verflüssigt. Anschließend werden die Lagen aus Fasermaterial 3 leicht vorverpresst, sodass sich das Polypropylen der einzelnen Lagen miteinander verbindet. In das sichtbare Dekorteil 2 sind des Weiteren Aussparungen 5 eingebracht. Die Aussparungen 5 werden durch einen Fräsprozess in das sichtbare Dekorteil 2 eingebracht und dienen als Aufnahme für ein Zierelement 6. Die Aussparungen 5 weisen hierbei bereits eine Form auf, die der Negativform des einzulegenden Zierelements 6 entspricht. Hierbei variieren die Aussparungen 5 sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Tiefe im Bezug auf die Dicke der Fasermaterialien 3. Dies erleichtert zum einen das Einbringen des Zierelements 6 und zum anderen ist sichergestellt, dass nach dem Einbringen des Zierelements 6 eine geschlossene Dekorschicht bereitgestellt werden kann. Die Aussparungen 5 verlaufen hierbei nicht nur innerhalb einer Lage Fasermaterials 3 sondern ebenso über mehrere Lagen Fasermaterialien 3 hinweg.
Da das Dekorteil 2 vor dem Einbringen der Aussparungen 5 durch das vorangeschaltete Vorverpressen auf 180 Grad Celsius vorgewärmt wird, ist nicht nur eine Verbindung zwischen den einzelnen Lagen Fasermaterial gegeben. Darüber hinaus haftet sich das Polypropylen an die umliegenden Kenaf-Fasern an. Ein anschließendes Abkühlen lässt das Polypropylen wieder verfestigen. Die Kenaf-Fasern werden so fest miteinander verbunden und ein Ausfasern des Faserverbunds wird verhindert. Durch diese Vorbehandlung lassen sich Aussparungen 5 einbringen, die besonders scharfe Abgrenzungen gegenüber dem Fasermaterial 3 besitzen.
2 stellt zwei Zierelemente 6, 7 dar, die an die in 1 dargestellte Aussparungen angepasst sind. Die Zierelemente 6, 7 bestehen aus Polypropylen 8. Das Polypropylen 8 enthält einen Anteil Ruß, so dass es in einer schwarzen opaken Optik wahrgenommen wird. Die Zierelemente 6, 7 werden im Zuge eines Spritzguss-Prozesses hergestellt. Um die Anzahl der notwendigen Zierelemente 6, 7 gering zu halten, werden die einzelnen Formen über Stege miteinander verbunden. Somit lassen sich die Zierelemente 6, 7 kostengünstig und prozesssicher herstellen. Ein erstes Zierelement 7 ist in der vorliegenden Ausführung in einer Form ausgestaltet, die zur Steigerung des ästhetischen Eindrucks der Dekorschicht dient. In die gestalterische Form des Zierelements 6 sind Ausnehmungen 9 integriert. Durch die Ausnehmung 9 werden zusätzliche Grenzflächen geschaffen, an denen sich das Zierelement 7 mit dem Dekorteil verbinden kann, ohne die ästhetische Erscheinung der Dekorschicht zu stören. Ein zweites Zierelement 6 stellt durch die Formgebung hingegen Symbole dar, die in das Dekorteil integriert werden können. Obgleich in der gezeigten Figur Buchstaben dargestellt sind, sei angemerkt das dies eine reine exemplarische Darstellung ist. Es ist ebenso möglich Zahlen oder fahrzeugrelevante Symbole in die Form des Zierelements 6 zu integrieren.
In 3 sind die Zierelemente 6, 7 aus 2 in das Dekorteil 2 aus 1 eingefügt. Das Zierelement 6 bildet zusammen mit dem Dekorteil 2 die erfindungsgemäße Dekorschicht 1 aus. Zur Erzeugung der gezeigten Dekorschicht 1 werden die Zierelemente 6, 7 in die Aussparungen des Dekorteils 2 eingelegt. Anschließend wird das Dekorteil 2 zusammen mit den eingelegten Zierelementen 6, 7 in einem nicht dargestellten Verfahren auf ca. 180 Grad Celsius aufgeheizt und anschließend auf eine homogene Dicke von 0,5 mm verpresst. Durch das Aufheizen des Verbundes aus Dekorteil 2 und Zierelementen 6, 7 wird das Polypropylen in den Zierelementen 6, 7 und im Fasermaterial 3 aufgeschmolzen, so dass die Viskosität sinkt und sich das Polypropylen aufschmilzt. Durch den anschließenden Pressvorgang auf 0,5 mm wird die Dekorschicht 1 zum einen in ihrer Dicke homogenisiert und zum anderen wird das Polypropylen der Zierelemente 6, 7 in die natürlichen Hohlräume des Fasermaterials 3 gepresst. Gleichzeitig wird das im Fasermaterial 3 enthaltene Polypropylen aus dem Faserverbund herausgepresst und lagert sich an den Zierelementen 6, 7 an. Je nachdem, wie die Dichte des Fasermaterials 3 ausgelegt ist wird mehr Polypropylen der Zierelemente 6, 7 aufgenommen oder mehr Polypropylen aus dem Faserverbund in den Zwischenraum zwischen Zierelement 6, 7 und Dekorteil 2 gepresst. So weist beispielsweise das Fasermaterial, in das die Aussparung für das zweite Zierelement 6 eingebracht ist eine sehr hohe Dichte auf. Das Fasermaterial weist folglich nur sehr wenige Hohlräume auf, die beim Pressvorgang gänzlich vom im Fasermaterial 3 enthaltenen Polypropylen ausgefüllt werden. Die zusätzliche Einlagerung von Polypropylen des Zierelements 6 ist somit nicht möglich. Eine Verbindung zwischen dem Dekorteil 2 und dem Zierelement 6 wird hierbei erzeugt, indem sich das aus dem Faserverbund teilweise herausgepresste Polypropylen an dem Zierelement anlagert und eine stoffliche Verbindung mit dem im Zierelement enthaltenen Polypropylen eingeht. Bei der Verwendung von Fasermaterialien 3 mit einer sehr hohen Dichte lassen sich somit Zierelemente 6, 7 integrieren, die auch nach dem Verpressen sehr klare Abgrenzungen gegenüber dem sichtbaren Dekorteil 2 besitzen. Die Aussparungen für das zweite Zierelement 6 wurden hierbei rückseitig in das Dekorteil 2 eingebracht, so dass die Aussparungen beziehungsweise das eingelagerte Zierelement 6 auf der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht 1 nur an den Stellen sichtbar sind, an denen die Aussparungen bzw. das eingelagerte Zierelement das Fasermaterial vollständig durchdringen.
Dies ist dann vorteilhaft, wenn gewisse Teile des Zierelements 6 nur sichtbar sein sollen, wenn die Dekorschicht 1 von einer Lichtquelle hinterleuchtet wird.
Das erste Zierelement 7 wurde dagegen in Fasermaterialien 3 mit einer geringen Dichte eingepresst. Somit kann das Polypropylen des Zierelements 7 besser in die Hohlräume des Fasermaterials 3 eindringen. Die Folge sind fließende Übergänge zwischen den Zierelement 6 und den angrenzenden Dekorteil 2.
4 zeigt in zwei Darstellungen einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Dekorschicht 1 mit sichtbaren Dekorteil 2 und Zierelement 6, sowohl vor als auch nach dem Verbindungsprozess beider Bauteile. Das Zierelement 6 ist innerhalb einer Aussparung 5 im Dekorteil 2 angeordnet und entspricht in seiner räumlichen Ausgestaltung der Form der Aussparung. Das Zierelement 6 ist jedoch etwas kleiner ausgestaltet, so dass ein umlaufender Spalt 10 zwischen Dekorteil 2 und Zierelement 6 erhalten bleibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Fasermaterial 3 des Dekorteils 2 aus einem Kenaf-Polypropylen-Verbund, wobei das Polypropylen 4 einen Farbstoff enthält. Das Zierelement 6 besteht aus einem porösen Metallschaum. Zur Verbindung beider Bauteile wird der Verbund aus Dekorteil 2 und Zierelement 6 vorgeheizt und anschließend auf eine homogene Dicke von 0,4 mm verpresst. Durch die Verpressung tritt das Polypropylen 4 des Naturfaserverbundes aus dem Fasermaterial 3 aus und füllt den Spalt 10 aus und erzeugt durch den enthaltenen Farbstoff einen zusätzlichen optischen Effekt. Zusätzlich lagert sich das Polypropylen 4 am Zierelement 6 an und dringt teilweise in die Poren des Metallschaums ein. Da das Polypropylen 4 über das gesamte Dekorteil 2 an die Oberfläche gepresst wird, lagert sich dieses ebenso in den Unebenheiten der faserigen Oberfläche des Dekorteils 2 ab. Somit wird die Rauheit des Dekorteils 2 deutlich herabgesenkt und die Dekorschicht 1 erhält eine glatte Haptik. Damit der poröse Metallschaum durch den Pressvorgang nicht beschädigt oder gar zerstört wird, weist das Zierelement 6 eine Dicke von 0,2 mm auf.
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Verbindungsprozesses zwischen dem Zierelement 6 und dem Dekorteil 2 zu einer Dekorschicht 1 in einer Querschnittansicht. Bei der gezeigten Ausführungsform des Prozesses ist das Zierelement 6 in seinen räumlichen Abmaßen größer ausgestaltet als die im Dekorteil 2 vorgesehene Aussparung 5. Zur Verbindung beider Bauteile wird im ersten Schritt sowohl das Dekorteil 2 als auch das Zierelement 6 nur von einer Seite mit einer Wärmestrahlung 11 von 180 Grad Celsius beaufschlagt. Hierzu wird über den Verbund aus Dekorteil 2 und Zierelement 6 ein Heizstrahler 12 angeordnet. Durch die einseitige Erwärmung heizen sich die Seiten des Dekorteils 2 und des Zierelements 6, die dem Heizstrahler 12 zugewandt sind, deutlich schneller auf, als die Seiten, die dem Heizstrahler 12 abgewandt sind. Das Zierelement 6 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Polypropylen, so dass dieses aufschmilzt. Noch bevor die dem Heizstrahler 12 abgewandten Seiten des Dekorteils 2 und des Zierelements 6 vollständig aufgeschmolzen sind, wird der Verbund in eine nicht gezeigte Presse eingelegt und auf ein homogenes Maß von 0,3 mm verpresst. Durch das einseitige Aufheizen des Verbundes liegt das Polypropylen des Zierelements 6 in verschiedenen Viskositäten vor. Dieser Effekt kann unterstützt werden, indem das Zierelement 6 bzw. das Dekorteil 2 mit über die Heizfläche mit unterschiedlichen Temperaturen beheizt werden. Die stärker aufgeheizte Seite des Zierteils weist eine deutlich geringere Viskosität auf, als die schwächer aufgeheizten Seiten. Somit lässt sich steuern, wie stark die Polymermatrix im Fasermaterial 3 und im Zierelement 6 während des Pressvorgangs verfließt. Das Zierelement 6 verfließt daher auf der stark aufgeheizten Seite viel stärker als auf anderen Seite. Das Polypropylen lagert sich daher großflächiger im Fasermaterial 3 des Dekorteils 2 ein. Die gegenüberliegende Seite des Zierelements 6 verfließt jedoch nur geringfügig während des Einpressens, sodass an der sichtbaren Oberfläche der Dekorschicht 1 das Zierelement 6 sehr scharfe Abgrenzungen gegenüber dem Dekorteil 2 aufweist. Somit wird eine Dekorschicht 1 bereitgestellt, die an ihrer sichtbaren Oberfläche 16 klar abgegrenzte Zierelemente 6 gegenüber dem sichtbaren Dekorteil 2 besitzt. Gleichzeitig ist das Zierelement 6 rückseitig in das Dekorteil 2 eingelagert, so dass eine feste Verbindung zwischen Zierelement 6 und Dekorteil 2 vorliegt. Zusätzlich wurde das Zierelement 6 nicht vollständig in die Aussparung 5 eingepresst, so dass auf der sichtbaren Oberfläche 16 der Dekorschicht 1 ein Absatz zwischen Zierelement 6 Dekorteil entsteht. Je nach gewünschter ästhetischer Erscheinung kann jedoch auch die stärker verflossene Seite des Zierelements 6 auf der sichtbaren Oberfläche 16 der Dekorschicht 1 liegen.
6 zeigt eine Alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dekorschicht 1 in einer dreidimensionalen Ansicht. In der gezeigten Darstellung ist das Zierelement 6 noch nicht mit dem Dekorteil 2 verbunden. Die Öffnung der Aussparung 5 verläuft hierbei nicht parallel zur sichtbaren Oberfläche 16, sondern senkrecht. Das Zierelement 6 besitzt einen Verbindungsbereich 15, der in die Aussparung 5 des Dekorteils 2 eingeschoben werden kann. Das Zierelement 6 besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus Leder. Die Verbindung beider Bauteile erfolgt durch einen Pressvorgang nachdem das Zierelement 6 mit dem Verbindungsbereich 15 in die Aussparung 5 des Dekorteils 2 eingebracht wurde. Das Zierelement 6 besitzt des Weiteren Ausnehmungen 9, die innerhalb des Verbindungsbereichs 15 angeordnet sind, so dass während des Pressvorgangs Teile des Fasermaterials 3 in die Ausnehmungen 9 gelangen und einen Formschluss zwischen Dekorteil 2 und Zierelement 6 erzeugen. Dies ermöglicht den Einsatz von Zierelementen 6 aus Materialien, die nicht über eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Fasermaterial 3 des Dekorteils 2 verbunden werden können und darüber hinaus über eine sehr glatte Oberfläche verfügen. Beispielhaft können hier weitere Materialien wie Keramik, Glas oder Metall genannt werden.
7 zeigt den schematischen Ablauf zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dekorschicht nach 6. Im ersten Schritt wird ein Dekorteil 2 aus einem vorverpressten Fasermaterial 3 bereit gestellt. Das Fasermaterial 3 wird hierbei in einem inneren Bereich 17 bereits auf die gewünschte Endwandstärke der Dekorschicht 1 vorverpresst. In einem Randbereich 18, in dem die Aussparung eingebracht werden soll, wird das Fasermaterial 3 jedoch nur leicht vorverpresst, so dass die Wandstärke in diesem Bereich deutlich höher ist. Das Fasermaterial 3 wurde in der vorliegenden Ausführungsform von einer ursprünglichen Dicke von 8 mm im inneren Bereich 17 auf eine Wandstärke von 0,5 mm und im Randbereich 18 auf eine Wandstärke von 4 mm vorverpresst. Der Randbereich 18 ist somit verdichtet, so dass eine Aussparung 5 mit scharfen Konturen in das Dekorteil 2 eingebracht werden kann. Durch den auf Endwandstärke gepressten inneren Bereich 17 weist die Dekorschicht 2 bereits ein ausreichendes Maß an Stabilität auf. Das Dekorteil 2 wird zur Einbringung der Aussparung 5 in einer nicht gezeigten Vorrichtung fixiert. Anschließend wird die Aussparung 5 über eine Fräse in das Dekorteil 2 eingebracht. Hierzu wird Fasermaterial 3 aus dem Randbereich 18 heraus gefräst. Das Zierelement 6 mit dem Verbindungsbereich 15 in der Aussparung 5 angeordnet und füllt diese vollständig aus. Anschließend wird das Dekorteil 2 im Randbereich 18 erhitzt, so dass der im Fasermaterial 3 enthaltene Kunststoff aufschmilzt. Sobald der Kunststoff sich vollständig verflüssigt hat, wird das Dekorteil 2 im Randbereich 18 verpresst, so dass das Fasermaterial 3 des Dekorteils 2 in die Ausnehmungen 9 des Zierelements 6 hindurch gepresst wird. Der im Fasermaterial 3 enthaltene Kunststoff tritt mit den umliegenden Fasern des Fasermaterials 3 in Kontakt. Durch ein anschließendes Abkühlen erstarrt der Kunststoff und verbindet somit die Fasern fest miteinander. Die Folge ist ein formschlüssiger Verbund zwischen Dekorteil 2 und Zierelement 6, die die Dekorschicht 1 ausbilden. Um die Dekorschicht 1 vor Einflüssen wie beispielsweise Beschädigungen, Schimmelbefall und Feuchtigkeit zu schützen, wird im letzten Schritt eine transparente Schutzschicht 19 auf die Dekorschicht 1 aufgetragen. Durch die Schutzschicht 19 kann beispielsweise die UV-Stabilität, die Medienbeständigkeit und die Kratzfestigkeit des Fasermaterials beeinflusst werden.

Claims

Dekorschicht (1) für ein Innenausstattungsteil eines Fahrzeuges, mit: einem sichtbaren Dekorteil (2), – das aus mindestens einer Lage eines Fasermaterials (3) besteht, das eine Polymermatrix (4) beinhaltet, – wobei das sichtbare Dekorteil (2) mindestens eine Aussparung (5) aufweist, und mindestens einem Zierelement (6, 7), – das zumindest teilweise in der Aussparung (5) des Dekorteils (2) angeordnet ist, wobei das Zierelement (6, 7) mit der Polymermatrix (4) des Fasermaterials (3) des sichtbaren Dekorteils (2) stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist.
Dekorschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (5) das sichtbare Dekorteil (2) nicht vollständig durchdringt.
Dekorschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (3) eine Dicke von 0,1 bis 1,2 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 mm, aufweist.
Dekorschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Aussparung (5) zwischen dem Fasermaterial (3) und dem Zierelement (6) eine perforierte Sperrschicht angeordnet ist.
Dekorschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zierelement (6, 7) zumindest eine Ausnehmung (9) aufweist, die zumindest teilweise vom Fasermaterial (3) des sichtbaren Dekorteils (2) ausgefüllt ist.
Dekorschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Zierelement (6) eine Polymermatrix (8) aufweist.
Dekorschicht (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zierelement (6, 7) zumindest bereichsweise sichtbar ist.
Dekorschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zierelement (6, 7) aus einem intransparenten und/oder opaken Material besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Dekorschicht (1) mit einem sichtbaren Dekorteil (2), das aus mindestens einer Lage eines Fasermaterials (3) besteht, das eine Polymermatrix (4) beinhaltet, wobei das sichtbare Dekorteil (2) mindestens eine Aussparung (5) aufweist, und mindestens einen Zierelement (6, 7), das zumindest teilweise in der Aussparung (5) des sichtbaren Dekorteils (2) angeordnet ist, wobei das Zierelement (6, 7) mit der Polymermatrix (4) des Fasermaterials (3) des sichtbaren Dekorteils (2) stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist, umfassend folgende Schritte: a) Bereitstellen einer Lage aus einem Fasermaterial (3), dass eine Polymermatrix (4) enthält, zur Ausbildung eines sichtbaren Dekorteils (2), b) Einbringen von mindestens einer Aussparung (5) in das Fasermaterial (3), c) Anordnen von mindestens eines Zierelements (6, 7) im Bereich der Aussparung (5) des Fasermaterials (3), d) stoff- und/oder formschlüssiges Verbinden der Polymermatrix (4) des Fasermaterials (3) mit dem Zierelement (6, 7).
Verfahren nach den Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (3) vor Schritt b) vorverpresst wird.
Verfahren nach den Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (3) im Bereich der Aussparung (5) mit geringer verdichtet wird, als in den übrigen Bereichen.
Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (5) erzeugt wird, indem Material aus dem Fasermaterial (3) lokal entfernt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (5) erzeugt wird, indem das Fasermaterial (3) lokal verdichtet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (3) und das Zierelement (6, 7) nach Schritt c) und vor Schritt d) auf eine Temperatur von 150 bis 230 Grad Celsius vorgewärmt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass das stoff- und/oder formschlüssige Verbinden durch einen Pressvorgang mit einer Presskraft von 100 bis 1000 Kilo-Newton, besonders bevorzugt 250 bis 700 Kilo-Newton durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass das sichtbare Dekorteil (2) zusammen mit dem Zierelement (6, 7) auf eine Dicke von 0,2 bis 1 mm verpresst wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (3) eine ursprüngliche Dicke von 3 bis 10 mm aufweist.