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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Dekormaterials zur Verwendung für ein Interieurteil für Fahrzeuginnenräume, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils und ein flächiges, flexibles Dekormaterial.
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Stand der Technik
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Interieurteile für Fahrzeuge werden üblicherweise mit einer optisch ansprechenden Oberfläche versehen, etwa mit einer Dekorschicht aus Leder, Holzfurnier, Textil oder anderen Materialien. Das Dekormaterial vermittelt einen ansprechenden und wertigen Eindruck der Innenausstattung des Fahrzeugs.
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Es besteht der Wunsch, individualisierte Innenausstattungsteile herzustellen, d.h. identische Dekore auf verschiedenen Interieurteilen und insbesondere in verschiedenen Fahrzeugen zu vermeiden. Eine Individualisierung der Ausstattungsteile zieht gewöhnlich eine deutliche Erhöhung der Herstellungskosten nach sich.
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Ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung individualisierter Interieurteile wird in der gattungsbildenden
DE 10 2009 026 537 A1 beschrieben. Darin werden in einem ersten Schritt mehrere Materialstücke zu einem Materialblock verklebt. Ein solcher Materialblock ist beispielhaft in der
1 gezeigt. Der Materialblock 10 weist mehrere Materialstücke 12.1 bis 12.8 auf. Die Materialstücke 12.1 bis 12.8 können beispielsweise Schichten aus verschiedenen Leder- und/oder Kunstledermaterialien sein.
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In einem zweiten Schritt wird eine oder werden mehrere Dekormaterialien von dem Materialblock abgetrennt, d.h. es werden Dekorschichten 20, eine ist beispielhaft in der 2 gezeigt, vom Materialblock 10 abgeschnitten. Zwei bevorzugte Schnittebenen 14, 16 sind in der 1 eingezeichnet. 2 zeigt eine Dekorschicht 20, die aus dem Materialblock 10 durch Schneiden entlang der Schnittebene 14 in 1 erzeugt wurde. Die Dekorschicht 20 weist mehrere Materialstücke 22.1 bis 22.8 auf, die den Materialstücken 12.1 bis 12.8 in der 1 entsprechen.
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Einerseits kann die Art des Zusammenfügens im Sinne einer Reihenfolge und die Materialauswahl der Materialstücke, andererseits auch die Orientierung und die Form der Schnittebene, entlang der eine oder mehrere Dekormaterialien von dem Materialblock abgetrennt werden, variiert werden. So ist es möglich, aus einem Materialblock verschiedene Dekormaterialien zu schneiden, die sich jeweils voneinander unterscheiden.
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Die in der
DE 10 2009 026 537 A1 erzeugbaren Dekorstrukturen hängen davon ab, welche Materialien auf welche Art und Weise zu einem Materialblock zusammengefügt werden und wie die Schnittebene vorgesehen ist. Eine darüber hinausgehende Individualisierung von Dekorstrukturen ist wünschenswert.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Dekormaterials zur Verwendung für ein Interieurteil für Fahrzeuginnenräume und ein Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils, sowie ein flächiges, flexibles Dekormaterial mit einer stärkeren Individualisierbarkeit bereitzustellen. Die Verfahren und damit das Dekormaterial sollen dabei effizient und kostengünstig sein.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einem Verfahren gemäß Anspruch 9 und einem Dekormaterial gemäß Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, sowie der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hervor.
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Das erfindungsgemäße Dekormaterial ist zur Verwendung für ein Interieurteil für Fahrzeuginnenräume geeignet, da gerade im Fahrzeugbau eine hochwertige und individualisierte Innenausstattung gewünscht ist. In einem ersten Schritt werden mehrere Materialstücke zu einem Materialblock zusammengefügt. Die Materialstücke werden vorzugsweise miteinander verklebt, sodass ein kompakter Block, vorzugsweise quaderförmig oder zylindrisch, ausgebildet wird. Die Materialstücke können beispielsweise Materialschichten sein, die aufeinander gelegt oder aufeinander gewickelt werden. In einem zweiten Schritt wird der Materialblock zumindest teilweise verformt, indem der Materialblock beispielsweise zwischen zwei Pressbacken eingespannt und zusammengedrückt wird. Dadurch verformen sich die Fügebereiche in dem Materialblock, d.h. insbesondere die optisch ausgeprägten Grenzflächen zwischen den einzelnen Materialstücken und/oder Fügematerialien. In einem dritten Schritt wird ein oder werden mehrere Dekormaterialien vom Materialblock abgetrennt. Vorzugsweise werden lagenförmige und/oder dickenvariierende, ggf. stark und/oder mehrfach dickenvariierende, und/oder folienartige Dekorschichten vom Materialblock abgeschnitten.
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Die Umformung erfolgt dadurch, dass der Materialblock bevorzugt zumindest teilweise unter Druck- und/oder Zugspannung gesetzt wird. Durch die daraus resultierende Verformung des Materialblocks und die damit verbundene Umkonfiguration der Fügebereiche oder Grenzflächen zwischen den Materialstücken werden beim Schnitt besondere und hochgradig individuelle Strukturen des Dekormaterials erzielt. Ferner können auf diese Weise organische Strukturen und Strukturen natürlicher Maserungen auf beeindruckende Weise nachempfunden werden, wodurch auf kostengünstige und umweltschonende Weise natürlich anmutende, wertige Dekoroberflächen hergestellt werden können. Durch einen etwaigen Entspannungseffekt nach dem Abschneiden bzw. Abtrennen des Dekormaterials (die Verformung wird teilweise oder vollständig aufgehoben) stimmt die Struktur des abgetrennten Dekormaterials nicht notwendigerweise mit der der Schnittfläche zum Zeitpunkt des Abtrennens überein. Da während des Verformens unterschiedliche Materialien unterschiedlich stark verformt werden und bei Entspannung unterschiedlich stark in ihre Ausgangskonfiguration zurückkehren, bewirkt dieser Effekt in Zusammenwirkung mit den verwendeten Materialien im Materialblock eine mehr oder weniger stark ausgeprägte dreidimensionale Kontur auf der Dekoroberfläche. Eine Individualisierung entsteht somit nicht nur hinsichtlich unterschiedlicher Strukturen der Fügebereiche („Maserung“) des Dekormaterials, sondern auch hinsichtlich der Topologie und damit der haptischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Dekormaterials.
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Die Materialien, die zur Herstellung des Materialblocks verwendet werden können, sind vielfältig. Um eine erfindungsgemäße Verformung des Materialblocks zu gewährleisten, sollten diese allerdings hinreichend flexibel sein, abgesehen von etwaigen lokalen Materialeinschlüssen zwischen den Materialstücken. Besonders geeignete Materialien für die Materialstücke sind Leder, polymerbenetzte Naturfasern und/oder in Polymere eingebettete Naturfasern, Textilien, Vliesstoffe, Geflechte, Klebefugenmaterialen selbst, Naturfaserverbundmaterialien, Folien, Textilien und/oder eine Kombination davon.
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Unter „Leder“ werden in diesem Text einerseits natürliches Leder und andererseits Kunstleder, also synthetisches Leder oder lederähnliche Werkstoffe verstanden. Zu „Leder“ zählen in diesem Zusammenhang auch Lederfaserstoffe („Lefa“), die aus Lederresten der Lederindustrie, Naturlatex (Bindemittel), natürlichen Fetten und Gerbstoffen hergestellt werden, Lederpulverstoffe und Flechtleder. Darüber hinaus eignen sich viele Arten von Fasermaterialien, Faserverbundmaterialien, beispielsweise Nafacryl (enthält Naturfaser und Duroplaste), NFPP, NFPU, ferner Holz, Metall, Glas, Papier, Kunststoff, Folien, Schaummaterialien, Klebstoffmatten, Vliesstoff oder eine Kombination aus den genannten Materialien. Die Materialien können mit Füllstoffen versehen werden. Des Weiteren können die Materialien funktionale Eigenschaften aufweisen, wodurch äußere Einflüsse etwa eine Materialschwindung, eine Materialvolumenvergrößerung bewirken können, eine glänzende, matte oder strukturveränderliche Oberfläche.
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Vorzugsweise werden die Materialstücke miteinander verklebt, beispielsweise mit einem ein Polymer aufweisenden Kleber. Schaummaterialien, natürliche und synthetische Haftmittel kommen ebenso in Frage.
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Bevorzugt werden die Materialstücke flächig aufeinander zusammengefügt. Die Materialstücke können also beispielsweise durch Kleber (z.B. Hotmeltklebstoff, Dispersionsklebstoff, Klebefolie, Klebewebs, klebergetränkte Matten usw.) entlang ihrer Flächen miteinander verbunden werden. Daneben gibt es auch andere Möglichkeiten des Verbindens von Materialstücken. Wenn es sich bei den Materialstücken beispielsweise um andere Formen als Schichten einer bestimmten Dicke handelt, etwa um komplexer geformte Stücke, kann auch ein Einschluss eines entsprechenden Materialstücks in einer Umgebung von Klebstoff oder ein Einklemmen eines Materialstücks zwischen zwei umgebenden und beispielsweise durch Kleber miteinander verbundenen Materialstücken erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, Materialstücke miteinander zu verschmelzen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dekorative Strukturen erzeugt, die dreidimensional konturiert sein können, d.h. Erhebungen und Senken aufweisen. Die Strukturen sind hochgradig individualisierbar, wobei der Verlauf der Fügebereiche zwischen den Materialstücken mäanderförmig, linear, wellenartig und andersartig, d.h. geometrisch sehr frei wählbar, farblich verändernd, lichttransparent, transluzent, nicht lichttransparent oder eine Kombination davon sein kann. Bei der Verwendung eines Fügematerials, etwa eines Klebers zwischen den Materialstücken, kann auch dessen Fugendicke variieren. Daneben können im Materialblock partielle Ausnehmungen oder Materialeinschlüsse vorgesehen sein. Die Strukturbildung oder optische Veränderung kann in ihren Grundeigenschaften im Fügebereich schon bei der Erstellung des Materialblocks beeinflusst und/oder durch die Beschneidetechnologie und/oder durch nachfolgende Bearbeitungsprozesse (z.B. Pressen, Beschichten, Erwärmen, Aufquellen des Fugenmaterials) beeinflusst werden.
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Das erfindungsgemäße Dekormaterial kommt bevorzugt für Interieurteile in Fahrzeuginnenräumen infrage. Ein solches Interieurteil kann beispielsweise in eine Instrumententafel, eine Mittelkonsole, in eine Türinnenverkleidung, den Dachhimmel oder auch in eine Airbagabdeckung integriert werden. Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Dekormaterial neben PKWs auch in anderen Kraftfahrzeugen, wie etwa in Bussen und in sonstigen Verkehrsmitteln bzw. Fahrzeugen wie Schiffen, Flugzeugen, Zügen und dergleichen einsetzen.
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Gemäß einem der einfachsten Beispiele der Erfindung können mehrere flächige Lederstücke mit ihren Flächen aneinandergeklebt und zu einem quaderförmigen Materialblock verbunden werden. Ein solcher im Wesentlichen quaderförmiger Materialblock erleichtert das Herstellen von gut weiterzuverarbeitenden Dekormaterialien und trägt somit zur Effizienz des Verfahrens bei. Alternativ können mehrere Lederschichten aufeinander gewickelt werden, wodurch ein zylindrischer Materialblock entsteht. Nach dem zumindest teilweisen Verformen des Materialblocks erfolgt das Abschneiden einer Fläche entlang einer Schnittebene, die beispielsweise senkrecht zu der Ausdehnung der einzelnen Materialstücke verläuft, wodurch ein Dekormaterial erhalten wird, das entsprechend der Anzahl und Reihenfolge der zu dem Materialblock zusammengefügten Materialstücke eine Mehrzahl von Streifen aus Leder aufweist. Je nachdem wie die Dicken, Farben, Verformungseigenschaften des Materialblocks oder andere Parameter der Materialstücke variieren, lassen sich durch parallele Schnitte eine Vielzahl von Dekormaterialien herstellen, die sich voneinander unterscheiden und somit individualisiert sind. Das Verfahren lässt sich selbstverständlich für jede Art des Zusammenfügens von einzelnen Materialstücken zu einem Materialblock anwenden. Insbesondere ist es möglich, dass nicht flächige, sondern beispielsweise kugelförmige oder zufällig geformte Materialstücke zu einem Materialblock zusammengefügt werden.
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Vorzugsweise wird die zumindest teilweise Verformung des Materialblocks während des Prozesses des Abtrennens des Dekormaterials oder der Dekormaterialien verändert. Dadurch können weitere, besondere optische Strukturen erzeugt werden, die eine besondere Individualisierung des Dekormaterials ermöglichen und/oder eine ausgezeichnete Imitation natürlicher Strukturen, etwa natürlicher Maserungen darstellen.
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Die zumindest teilweise Verformung umfasst hierbei vorzugsweise ein zumindest teilweises Zusammendrücken des Materialblocks. Das Zusammendrücken des Materialblocks kann flächig erfolgen, indem dieser beispielsweise zwischen zwei Pressbacken eingespannt und zusammengedrückt wird. Eine oder mehrere der Pressbacken können dreidimensionale Strukturen aufweisen, die das Verformungsverhalten des Materialblocks beeinflussen. Beispielsweise können in einer oder mehreren der Pressbacken kammartige Vorsprünge vorgesehen sein, die sich stärker als andere Bereiche der Pressbacken in den Materialblock eindrücken und sich als Peak-artige Verformungen in den Materialblock fortpflanzen, wobei diese im Allgemeinen mit zunehmender Tiefe abnehmen. Allgemeiner gesprochen erfolgt die zumindest teilweise Verformung des Materialblocks erfindungsgemäß mittels zumindest eines Press- und/oder Zugteils, das eine strukturierte Oberfläche aufweist, die mit dem Materialblock bei der Umformung in Kontakt gerät. Die strukturierte Oberfläche des Press- und/oder Zugteils weist einen oder mehrere bevorzugt stark ausgeprägte Vorsprünge auf, die besonders bevorzugt kammartig angeordnet sind und die sich bei der Umformung so in den Materialblock eindrücken, dass der oder die Vorsprünge einen sichtbaren Einfluss auf die Umformung der Fügebereiche der Materialstücke hat. Das oder die Press- und/oder Zugteile können beispielsweise als Balken oder Platten geformt sein. Die Press- und/oder Zugteile können austauschbare Aufsätze aufweisen, sodass auf einfach Weise unterschiedliche Verformungscharakteristika erzielt werden können, indem die Aufsätze modulartig austauschbar sind.
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Die Materialstücke oder Materialschichten können selbstverständlich vor dem Zusammenfügen zum Materialblock verarbeitet oder anderweitig in Form gebracht werden, beispielsweise können sie geschärft, gespalten, schärfgespalten, geschliffen oder gebogen werden. Die definierten oder zufälligen Formen der Materialstücke können beispielsweise durch verschiedene Dicken, Konturen, Öffnungen, laterale Ausdehnungen und dergleichen erreicht werden. Es ist auch möglich, individuelle Teile, die eine im Wesentlichen zufällige Form aufweisen, direkt, d.h. ohne vorherige Bearbeitung zu dem Materialblock zusammenzufügen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Materialstücke flächige Schichten in einer Dicke von zwischen 0,15 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,4 mm und 1,4 mm auf.
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Solche flächigen Schichten lassen sich besonders effizient zu einem Materialblock zusammenfügen, indem sie beispielsweise miteinander verklebt werden. Ein durch diese Schichten erzeugter Materialblock eignet sich zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von Dekormaterialien, sodass er eine besonders effiziente Art der Herstellung eines individuellen Interieurteils in einem Kraftfahrzeug ermöglicht.
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Vorzugsweise weisen die Materialstücke zumindest bereichsweise voneinander verschiedene Formen, insbesondere verschiedene Dicken auf. Durch eine solche Ausführung der Materialstücke ist ein besonders leicht individualisierbarer Materialblock, und damit eine Vielzahl aus dem Materialblock entstehender Dekorschichten möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Materialstücke Funktionsstücke, insbesondere Funktionssichten, die zwischen benachbarten Materialstücken gefügt werden. Beispiele solcher Funktionsstücke sind transparente Schichten, Polymer, Holz, Glas, Metall, Vlies, Textil, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, TPE, TPU, Silikon, PVC, PU oder gemischte Stücke.
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Beispielsweise kann es im Fall einer transparenten Funktionsschicht möglich sein, Licht in eine Funktionsschicht zu leiten und zu kontrollieren, z.B. auch nur partiell auszustreuen, sodass beispielsweise ein beleuchteter Streifen oder beleuchtete Punkte entlang einer individualisierten Oberfläche möglich sind. Eine zumindest teilweise lichttransparente Schicht kann beispielsweise durch geeignete Materialien (gitterförmige Materialien, Abstandsgewirke, transparente Polymere usw.) realisiert werden. Daneben kann auch eine nachträgliche Bearbeitung, beispielsweise durch Laserbehandlung, Öffnungen, Perforationen usw. einbringen. Die lichttransparente Schicht kann gleichzeitig als Gas, insbesondere luftdurchlässige Schicht ausgeführt sein. Dies setzt eine geeignete Materialauswahl und/oder eine nachträgliche Bearbeitung voraus.
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Gemäß der Erfindung wird das Abtrennen eines oder mehrerer Dekormaterialen durch Schneiden entlang einer Fläche, die mehrere Materialstücke schneidet, durchgeführt. Die Fläche muss dabei keine ebene Fläche sein, sondern kann beispielsweise gebogen oder mit scharfen Knicken versehen sein. Die Fläche kann auch eine dreidimensionale Struktur, beispielsweise einen kleineren Materialblock („Tochterblock“) oder ein Relief, das gemäß dem zu bedeckenden Interieurteils verläuft, von dem Materialblock abtrennen. Daneben ist es auch möglich, beispielsweise durch Stanzen, Schneiden, Sägen oder andere Verfahren ein oder mehrere Dekormaterialien von dem Materialblock abzutrennen.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Interieurteils wird zunächst ein flexibles Dekormaterial hergestellt. In einem weiteren Schritt wird das flexible Dekormaterial mit einem Träger zur Bildung einer dekorativen Oberfläche des Interieurteils verbunden. Das Dekormaterial oder mehrere Dekormaterialien können vor und/oder beim Aufbringen auf den Träger und/oder zusammen mit dem Träger verformt werden. In einer Ausführungsform kann etwa ein vorgeformtes Dekormaterial am formstabilen Träger nachgeformt und/oder endverformt werden. Der Träger selbst kann hierbei ein Teil aus Hartplastik sein oder eine verbindende Schicht, die zusammen mit dem Dekormaterial einen Verbundkörper bildet. Dieser Verbundkörper kann dann auf ein Formteil aufgebracht werden, beispielsweise vollflächig aufkaschiert, verpresst, vernäht, verschraubt, verklebt, verrastet oder geklemmt werden. Alternativ ist es möglich, das Dekormaterial nur partiell an dem Formteil zu befestigen, also z.B. nur im Randbereich, ähnlich einem Bezugsstoff bei einem gepolsterten Möbelstück. Auch ist es denkbar, zwischen das Dekormaterial und das Formteil Zwischenschichten einzubringen, mit denen besondere, z.B. haptische Effekte erzeugt werden können. Das Dekormaterial kann nach der Herstellung weiterverarbeitet werden. Mögliche Bearbeitungsschritte zur Bearbeitung von zumindest Teilbereichen sind Beschneiden, Ausstanzen oder Ausfräsen von Teilbereichen, eventuell mit nachträglichem Auffüllen der so entstandenen Öffnungen, Schärfen, Spalten, Schärfspalten, Laserbearbeiten, Umformen, Konturlegungsanpassung an ein Formteil, Färben, Beizen, Beschichten, Bedrucken, Hinterfüllen, Hinterlegen mit haptisch und/oder optisch wirkenden Zwischenschichten und/oder Hinterleuchten. Auch Kombinationen hieraus sind denkbar, beispielsweise zunächst ein partielles Tiefeneinfärben des Dekormaterials und anschließendes Schärfen zur Erzeugung von besonderen Effekten. Auch die Verwendung des Dekormaterials zur Herstellung von weiteren Materialblöcken in Verbindung mit unterschiedlichen weiteren Materialien ist möglich.
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Unter „Schärfen“ wird in dieser Anmeldung das Abtragen eines Teils der betreffenden Schicht, beispielsweise einer Lederhaut, verstanden, die der hochwertigeren Seite der Schicht gegenüberliegt („schlechte Seite“). Der abgetrennte Teil der Schicht ist dabei im Allgemeinen nicht mehr zusammenhängend, sondern zerfällt in eine Vielzahl von Einzelteilen. Dagegen bezeichnet das „Spalten“ ein Teilen der betreffenden Schicht in zwei durchgehende Schichten, von denen eine die höherwertige Seite und die andere die geringerwertige Seite aufweist. Beim „Schärfspalten“ wird die Schicht über eine Schablone gelegt, die an definierten Stellen Erhebungen bzw. Senken aufweist. Ein zum Schärfspalten verwendetes Schnittwerkzeug wird dann in einem kleinen Abstand über die Schicht bewegt. An den Stellen, an denen die Schablone die Schicht über den Pfad des Schnittwerkzeugs hinaus vorstehen lässt, werden teilweise oder vollständig Teile der Schicht abgetragen. Die abgeschnittenen Teile können dabei wie beim Schärfen in eine Vielzahl von Einzelteilen zerfallen oder wie beim Spalten zusammenhängend bleiben. Die über Schneiden, Schärfspalten bzw. Spalten abgetrennte Dekorschicht von einem geschichteten Materialblock weist ggf. auf beiden Seiten eine hochwertige Seite auf, das heißt beide Seiten sind einzeln oder gleichzeitig als wertige Dekoroberflächen geeignet. In diesem Zusammenhang sei besonders darauf hingewiesen, dass auch durch Umlegen und/oder Falten der Dekorschicht beide Seiten abwechselnd auf einem Bauteil sichtbar gemacht werden können. Die Überschlagsbereiche des Dekors können zumindest partiell miteinander verklebt werden.
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Eine optionale Imprägnierung einzelner oder aller Materialstücke kann vor dem Zusammenfügen zu einem Materialblock erfolgen. Andererseits ist es auch möglich, dass der Materialblock als Ganzes oder ein bereits abgetrenntes Dekormaterial mit einem Imprägniermittel oder dergleichen versiegelt und gegen äußere Einflüsse geschützt wird. Bevorzugt kann nach dem Abtrennen der Dekorschicht zusätzlich eine Lackschicht und/oder Polymerschicht (z.B. Folie) vollflächig oder partiell, etwa entlang eines definierten Musters auf die Dekorschicht aufgetragen werden. Hierfür eignet sich beispielsweise eine Maskierungsschablone, mittels der die Sichtseite des Dekormaterials überlackiert werden kann.
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Es ist auch möglich, dass das Dekormaterial an ausgewählten Stellen, beispielsweise durch Laserbearbeitung, ausgedünnt wird und/oder Öffnungen eingebracht werden. Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist das Erzeugen einer definierten Risslinie bei einer Abdeckung eines Airbags.
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Weist das Dekormaterial eine dreidimensionale Kontur auf, soll diese vorzugsweise bei der Weiterverarbeitung zu einem Interieurteil erhalten oder sogar verstärkt werden. Somit wird vorzugsweise eine Stabilisierung des strukturierten 3D-Dekormaterials durchgeführt, d.h. das in einem flexiblen oder biegeelastischen Zustand vorliegende Dekormaterial wird in einen biegesteifen bzw. in einen duktilen Zustand überführt.
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Ziel ist es, die Optik des vorliegenden Dekormaterials weitgehend beizubehalten, ohne diese bei der Weiterverarbeitung zu schädigen, und/oder den Kaschierprozess leichter bzw. wirtschaftlicher zu gestalten. Mit einer duktilen Beschichtung z.B. bei Leder können z.B. weitere Dehnungen des Leders durch den Kaschierprozess selbst stabilisiert werden, d.h. eine Rückstellung des Leders wird vermieden. Dies kann beispielsweise durch eine Beschichtung auf einer oder auf beiden Seiten des Dekormaterials und/oder auf einer darunterliegenden Haptikschicht (Vlies, Textil) erfolgen.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand eines Interieurteils für ein Automobil erläutert wurde, versteht es sich, dass die Erfindung wie oben dargelegt auch in anderen Bereichen umgesetzt werden kann, z.B. in der Luftfahrt und der Schifffahrt, im Möbelbau, in der Bekleidungsindustrie, in der Haustechnik usw.. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Materialblock, der aus mehreren Materialstücken zusammengefügt ist.
- 2 zeigt ein Dekormaterial, das gemäß dem Stand der Technik aus dem Materialblock aus der 1 erzeugt wurde.
- Die 3a zeigt in einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einen Materialblock, der in eine Pressvorrichtung eingespannt ist; die 3b zeigt in einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eine abgetrennte Schicht von dem Materialblock der 3a.
- Die 4a und 4b zeigen einen alternativen Materialblock; 4c zeigt eine aus dem Materialblock der 4a und 4b geschnittene Dekorschicht.
- Die 5a bis 5d zeigen verschiedene Geometrien von Pressbalken zum Verformen des Materialblocks.
- Die 6a bis 6d zeigen den schematischen Verlauf von Fügungsbereichen einer geschnittenen Dekorschicht, insbesondere bei veränderlichen Druckverhältnissen während des Schneidens, wobei die 6a bis 6c eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform zeigen.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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1 zeigt einen Materialblock 10 aus mehreren Materialstücken 12.1 bis 12.8. Die Materialstücke 12.1 bis 12.8 sind in der in der 1 gezeigten Ausführungsform flexible Materialschichten, bevorzugt aus Leder, die entlang jeweils benachbarter Oberflächen miteinander verbunden sind. Die Materialschichten 12.1 bis 12.8 sind in der in der 1 gezeigten Ausführungsform mittels eines Klebers zusammengefügt.
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Die Gestalt des Materialblocks 10 in 1 ist würfelförmig. Eine würfelförmige Gestalt stellt als Spezialform eines Quaders eine besonders vorteilhafte Form des Materialblocks 10 dar, weil hier einfach eine Mehrzahl individueller Dekormaterialien mit einer definierten, insbesondere rechteckigen oder quadratischen und zumindest für die Mehrzahl der Dekormaterialien gleichen Größe abgetrennt werden kann. Alternativ ist ein zylindrischer Materialblock vorteilhaft, weil sich die Materialstücke auf einfach Weise zu einem Block aufwickeln lassen. Ferner ergeben sich durch das Wickeln besondere Fügestrukturen, etwa zur Imitation von Baumringen.
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In 1 sind zwei bevorzugte Schnittebenen 14, 16 eingezeichnet, entlang derer ein Dekormaterial von dem Materialblock 10 abgetrennt werden kann. Die in dieser Figur gezeigten Schnittebenen sind jedoch lediglich beispielhafter Natur und lassen sich beliebig drehen und/oder anderweitig umformen.
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In der 3a ist als nicht erfindungsgemäße Ausführungsform ein alternativer Materialblock 10 gezeigt, der Materialschichten 12.1 bis 12.4 aufweist, die jeweils mit einem Fugenmaterial 13.1 bis 13.3 miteinander verbunden sind. Das Fugenmaterial 13.1 weist eine höhere Flexibilität als das Fugenmaterial 13.2 auf. Das Fugenmaterial 13.3 weist eine höhere Flexibilität als das Fugenmaterial 13.2, aber eine geringere Flexibilität als das Fugenmaterial 13.1 auf.
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Die Strukturbildung insbesondere an den Fugen wird durch ein Zusammendrücken des Materialkörpers 10 mittels Pressbacken 50 und 51 bewirkt. Die Oberflächen 52 und 53 der Pressbacken 50 und 51, die mit dem Materialkörper 10 in Kontakt stehen, sind im vorliegenden Beispiel plane Flächen. Es sei allerdings bereits hier darauf hingewiesen, dass durch eine Strukturierung, beispielsweise eine Verrippung der Pressbacken die Strukturierung im Inneren des Materialkörpers 10 weiter beeinflusst werden kann.
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Während des Zusammendrückens des Materialkörpers 10 wird ein Schnitt entlang der in 3a gezeigten Linie S ausgeführt, wodurch ein Dekormaterial 20 hergestellt wird, das in 3b gezeigt ist. Das Dekormaterial 20 weist eine Mehrzahl von Materialstücken 22.1 bis 22.4 auf, die den Materiallagen 12.1 bis 12.4 des Materialblocks 10 entsprechen. Zwischen den Materialstücken 22.1 bis 22.4 ist das Fügematerial 23.1 bis 23.3 vorgesehen. Aufgrund der gewählten Flexibilität des Fügematerials entsteht nicht nur eine besondere optische Struktur in der Draufsicht auf das Dekormaterial 20, die nicht dargestellt ist, sondern auch im Schnitt, der in 3b gezeigt ist. Mit anderen Worten entwickelt sich aufgrund der Entspannung des Dekormaterials 20 eine dreidimensionale Kontur, wobei im vorliegenden Beispiel aufgrund der sehr großen Flexibilität des Fügematerials 23.1 eine Vertiefung im entspannten Zustand entsteht. Analog entsteht eine geringere Vertiefung beim entspannten Fügematerial 23.3 und keine oder nur eine sehr geringe Vertiefung am entspannten Fügematerial 23.3. Das geht aus der 3b hervor.
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Ein alternativer Materialblock 10 ist schematisch in der 4b und in einer Seitenansicht in der 4a gezeigt. Der Materialblock 10 umfasst eine Mehrzahl miteinander verbundener Materialstücke, auf deren Bezeichnung mittels Bezugszeichen hier der Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde. Im Unterschied zur 1 sind die Materialstücke jedoch nicht stets mit einander gegenüberliegenden Flächen plan aufeinander aufgebracht, sondern der Materialblock 10 weist in den 4a und 4b beispielsweise Ausnehmungen auf, in die ein Füllstoff eingebracht ist. Im vorliegenden Beispiel werden verschiedene Materialien kombiniert, beispielsweise verschiedene Leder- oder lederähnliche Materialien mit unterschiedlichen Flexibilitätsgraden oder Härtegraden.
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In der 4a ist der Materialblock 10 zwischen zwei Pressbacken 50 und 51 eingespannt. Die Pressbacken 50 und 51 weisen Aufsätze 50.1 und 51.1 bis 51.3 auf, die in Form von Stößeln, Balken, Kämmen usw. vorliegen und auf die entsprechenden Seiten des Materialblocks 10 drücken. Dabei können diese Aufsätze 50.1 und 51.1 bis 51.3 starr, flexibel, drehbar, verstellbar, verfahrbar, gefedert, gedämpft oder anderweitig vorgesehen sein. Die Aufsätze 50.1 und 51.1 bis 51.3 können austauschbar, insbesondere einhängbar sein. Durch den Druck der Pressbacken 50 und 51 mit den lokalen Verformungen durch die Aufsätze 50.1 und 51.1 bis 51.3 wird eine gezielte Verformung im Inneren des Materialblocks 10 bewirkt, die sich auf die Struktur und die Kontur des abgeschnittenen Dekormaterials 20 auswirkt. Die Wirkung auf ein solches abgeschnittenes Dekormaterial 20 ist schematisch in der 4c gezeigt. Darin sind mehr und weniger stark ausgeprägte Peak-artige Verformungen der Fügebereiche gezeigt, die insbesondere von der Wirkung der Aufsätze herrühren.
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Alternative Formen von Aufsätzen 51.1 bis 51.6 gehen aus den 5a bis 5d hervor. Die 5b zeigt verschiedene Aufsätze 51.4 bis 51.6, die an die obere und/oder untere Pressbacke 50, 51 anbringbar sind. Es sei bemerkt, dass die Verpressung des Materialblocks 10 nicht von oben und von unten erfolgen muss, sondern von beliebigen Seiten, insbesondere asymmetrisch, punktuell und nur teilweise auf den Materialblock 10 erfolgen kann. Auch ein teilweises oder vollständiges Klemmen und Ziehen des Materialblocks 10 ist denkbar. Darüber hinaus ist die Abmessung der Pressbacken 50, 51 variabel.
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Weiter Anordnungen zur Verformung des Materialblocks 10 gehen aus den 5c und 5d hervor. Die Press- und/oder Zugelemente 51.1, 51.2, 50.1, 50.2, 53.1 und 54.1 können beweglich bzw. verfahrbar oder stationär sein. Die Elemente setzen den Block unter Druck und/oder Zug und/oder Torsion. Die Aufsätze können darüber hinaus Klemm- oder Festhaltefunktionen haben. Ein alternatives Verformen eines zylindrischen Materialblocks 10' geht aus der 5d hervor.
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Während des Schnitts des Dekormaterials 20 können die Umformungseigenschaften des Materialblocks 10 bewusst veränderlich vorgesehen sein. Während die nicht erfindungsgemäßen 6a und 6b schematisch Maserungen bzw. Strukturen von geschnittenen Dekormaterialien 20 unter einem konstanten Pressdruck auf den Materialblock 10 zeigen, wobei die Verformung in 6b größer ist als in der 6a, wurde das Dekormaterial 20 der nicht erfindungsgemäßen 6c bei stetig steigendem Druck geschnitten. Die Druckänderung kann schrittweise oder stufenlos erfolgen. Mit steigendem Druck werden die Materialverschiebungen oder Verzerrungen stärker. Die Struktur eines Dekormaterials 20, dessen Materialblock 10 unter Zuhilfenahme einer zwei Vorsprünge aufweisenden Pressbacke verpresst wurde, geht schematisch aus der 6d hervor. Hierbei zeigen die beiden Pfeile auf der oberen Seite der Figur die Positionen an, an denen die Presselemente gewirkt haben. Es ist somit klar, dass dem fertigen Produkt, d.h. dem so hergestellten Dekormaterial anzusehen ist, dass dieses aus einem zumindest partiell verformten Materialblock hergestellt wurde.
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Im Bereich, wo auf den Materialblock Druck ausgeübt wird, beispielsweise mittels der oben beschriebenen Pressbacken und der Druckelemente (Vorsprünge), verjüngt sich der Materialblock. In diesem Bereich befinden sich die möglichen Schnittebenen, an denen die herzustellenden Dekormaterialien abgetrennt werden. Seitlich des Materialblocks kommt es ggf. partiell zu Ausbuchtungs-, Weitungs-, Biegungs-, Torsions-, und/oder Knickerscheinungen. Diese Erscheinungen können durch die Einflussgrößen Materialwahl, Schichtungsart, Dekormaterial, Fügematerial, Fügetechnik, Presstechnik, Schichtungsstruktur usw. gesteuert werden. Die Verformungserscheinungen können an den einzelnen Schichten unterschiedlich sein, da diese unterschiedliche Flexibilitätsgrade aufweisen können. Nach dem Abtrennen und Entspannen des Dekormaterials kommt es zu mehr oder weniger konkaven und/oder konvexen Bereichen, d.h. Vertiefungen und Erhöhungen, die dem Dekormaterial eine dreidimensionale Kontur verleihen.
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Die so erzeugte Dekorschicht kann auf einem Bauteil verwendet werden. Die Oberflächentopographie der beiden Seiten der Dekorschicht kann gleich oder unterschiedlich sein.
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Nicht nur die oben dargestellte Umformung des Materialblocks hat einen Einfluss auf die Struktur und Topographie des Dekormaterials, sondern auch die Schneidtechnik, das Schneidwerkzeug, die Schneidbahn usw. Hierbei wirken Anpresskräfte der Schneide an den Materialblock. Die Schneidwinkelgeometrie des Schneidwerkzeugs hat einen Einfluss, ebenso wie die Geometrie der Schneide, die Schneidbahn des Schneidwerkzeugs, der Schnittwinkel bzw. die Schnittposition relativ zum Materialblock und der Einzelschicht usw. Das Ergebnis sind jeweils unterschiedliche Dünnschichten bzw. Dekorschichten mit unterschiedlichen Strukturen und Topographien, wodurch die Individualisierung des Dekormaterials weiter vorangetrieben wird, ohne einen erheblichen Zusatzaufwand und ohne erhebliche Erhöhung der Kosten. Beim Zusammendrücken des Materialblocks entsteht im Allgemeinen ein wellenförmig, mäanderförmiger Verlauf der Fügebereiche.
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Die Einzelschichten bzw. Materialstücke weisen ggf. jeweils ein unterschiedliches Rückstellverhalten auf, was sich auf die Struktur und Topographie auswirkt. Dies kann dazu führen, dass sich das Dekormaterial nicht nur zweidimensional weitet, sondern auch dreidimensional verformt, unter anderem durch freiwerdende Kräfte an dem Dekormaterial. Die Abmessung des Dekormaterials im Vergleich zum Querschnitt des Materialblocks verändert sich dabei.
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Das so hergestellte Dekormaterial kann auf ein Bauteil, beispielsweise einen formstabilen Träger aufgebracht werden. Hierbei kann dies mit herkömmlichen Kaschierverfahren erfolgen, insbesondere Membrankaschieren, Gummituchkaschieren, Vakuumkaschieren und/oder Presskaschieren oder mittels einer Kombination davon. Hierbei ist das Membran- und Gummituchkaschierverfahren bevorzugt, da bei dem Dekor Relaxations-, Aufweitungs- und/oder Quelleffekte vorliegen. Dies ist ausdrücklich zu betonen, da diese Effekte neu sind. Die oben genannten Aufweitungs- und Relaxations- und Quelleffekte kommen bei herkömmlichen Dekoren nicht vor. Der Kaschierprozess sollte somit bevorzugt so angelegt sein, dass die Kontur der 3D-Dekorschicht beim Übertrag auf das Bauteil weitgehend beibehalten wird. Somit wird vorzugsweise eine Stabilisierung der strukturierten 3D-Dekorschicht durchgeführt, d.h. das in einem biegeelastischen Zustand vorliegende Dekormaterial wird in einen biegesteifen Zustand überführt. Ziel ist es, die Optik des vorliegenden Dekormaterials weitgehend beizubehalten, ohne diese durch bekannte Kaschiertechniken zu schädigen. Dies kann beispielsweise durch eine Beschichtung auf einer oder auf beiden Seiten des Dekormaterials erfolgen.
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Der Träger, auf den das Dekormaterial aufkaschiert wird, kann beispielsweise eine Narbenstruktur, Facettenstruktur, eine wellenartige Struktur oder eine glatte Oberfläche zur Dekorschicht hin aufweisen. Vorzugsweise befindet sich mindestens eine weitere Schicht, etwa eine Weichkomponente (beispielsweise Schaum, Vlies, Textil) zwischen dem Dekormaterial und dem formstabilen Träger. Die Dekorschicht wird mit oder ohne Weichkomponentenschicht am Träger positioniert und/oder fixiert. Die Dekorschicht kann hierbei auf der Sichtseite versiegelt und/oder beschichtet werden, vorzugsweise mit einer transparenten und/oder glasklaren Beschichtung, um den Charakter des Materials beizubehalten. Die Beschichtung kann vor oder nach dem Kaschieren erfolgen. Die Bauteilauslegung und der Kaschierungsprozess sind so gestaltet, dass die Erhöhungen und Vertiefungen, d.h. die Topologie des Dekormaterials am fertig kaschierten Bauteil weiterhin vorhanden sind. Um die Struktur weiter zu verstärken, kann der formstabile Träger und/oder eine etwaige darüber liegende Haptikschicht facettenartige oder andere topologische Strukturen aufweisen, die das „Delta“ der Höhen und Tiefen der Ausgangskontur der 3D-Dekorschicht weiter verstärken.
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Oben wurde angesprochen, dass die Schnittbewegungen einen Einfluss auf die Struktur und Topologie des hergestellten Dekormaterials haben. Als mögliche Schnittformen seien ziehende Schnitte, Wiegeschnitte, Halbwiegeschnitte oder eine Kombination davon und Rotationsschnitte genannt. Das Dekormaterial kann verschiedene Dicken aufweisen. Die Schichten verlaufen innerhalb der Dekorschicht klar definiert, nicht definiert, zufällig, wellig, mäanderförmig, facettenartig, eckig, konkav, konvex usw. Wie bereits erwähnt fördern unterschiedliche Materialdichten und Schichtaufbauten des Materialblocks den Wechsel von konkav zu konvex und umgekehrt. Die Vorrichtung zum Schneiden ist vorzugsweise flexibel aber weniger flexibel als der Materialblock, damit eine Schnittbewegung auf dem Materialblock zugelassen werden kann, wodurch ein wertiger, dekorativer Schnittling erhalten wird, der das Dekormaterial bildet. Das Schneidverfahren ist vorzugsweise spanlos. Das Ziel des Schneidens liegt bevorzugt in der Herstellung einer Dünnschicht, die eine naturbelassene, einzigartige, wertige Oberfläche aufweist. Das Messer kann dabei starr oder auch beweglich sein. Im Zusammenhang mit dem Schneiden der einzelnen Dekormaterialien sei darauf hingewiesen, dass der Schnittvorgang komplexer gestaltet werden kann, sodass beispielsweise ein Dekormaterial mit facettenartigen Flächen hergestellt wird.
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Darüber hinaus kann das Dekormaterial als Bestandteil eines Nähkleids vorgesehen sein, das als Bezugsmaterial weiterverwendet wird.
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Oben wurden in erster Linie Maßnahmen zur Verformung des Materialblocks besprochen, die über Druckelemente oder Zugelemente von außen angelegt werden. Allerdings sind auch blockinterne Maßnahmen möglich, etwa in Form von Richtungsgebern im Materialblock, oder andere Maßnahmen, um reproduzierbar z.B. ein zweidimensionales und/oder dreidimensionales Einknicken, Eindrücken, Verformen, Aufwerfen usw. zu verursachen, etwa während des Schneidprozesses.
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Die verklebenden Schichten können dazu vor der Erstellung des Materialblockers definiert werden, beispielsweise indem Materialien verwendet werden, die Bereiche mit positionierten und/oder fixierten Öffnungen, Freimachungen, Vertiefungen, Durchbrüchen, Hohlräumen, Verfestigungen, Verhärtungen, Erhöhungen, Schichterhöhungen vorgesehen sind oder Einlegeteile unterschiedlicher Härte aufweisen. Diese Maßnahmen können eine Schicht oder mehrere Schichten vor oder bei der Herstellung des Materialblocks betreffen, oder alternativ oder zusätzlich können diese Maßnahmen erst nach der Herstellung des Materialblocks verwirklicht werden. Zum Bespiel kann in den Materialblock über die Schichten hinweg eine Nut eingebracht werden. Diese Nut wird etwa mit einem weicheren Material als dem mindestens einer Schicht des Materialblockes ausgefüllt. Diese Maßnahmen sind vorrangig auf die Verformungslenkung des Blockes gerichtet, um beim Schneiden gewünschte Dünnschicht zu erzeugen.
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Die zu verklebenden Schichten können vor der Herstellung des Materialblocks an den später vorgesehenen Verformungsbereichen einseitig oder beidseitig behandelt werden, beispielsweise über Schnittschwächung, Materialschwächung, Ausdünnung, Verprägung, Verhärtung mittels diverser Substanzen. Eine derartige Behandlung erzeugt unter Druck und Schnitt eine definierte Verformung. Zusätzlich mit der Verformung etwa über einen Pressbalken kann so der gewünschte Effekt an der Dekorschicht verstärkt werden.
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Bei Verwendung von Naturfasern, Naturfaserverbundstoffen (z.B. Hanf, Kenaf , Flachs, Sisal) liegen je nach Sortenreinheit nicht nur reine Fasern der Pflanze, sondern auch grobe Bestandteile, wie Stängelanteile, Schäben, komprimierte Fasern, Rindenanteile, Pflanzenkernanteile, vor. Je nach Grad der Reinheit kann die Oberflächenbeschaffenheit anders ausfallen, etwa mehr oder weniger stark ausgeprägt sein. Beispielsweise erscheint der Fugenbereich nicht geradlinig, sondern mehr oder weniger Peak-artig ausgeprägt. Der Grund liegt unter anderem darin, dass diese (unreinen) Bestandsteile an der Schichtoberfläche hervorstehen, weil sie meist härter als die Fasern sind. Dieser Zusammenhang kann auch bei der Gestaltung des Dekormaterials genutzt werden.
