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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausstatten eines mehrschichtigen Formkörpers mit einer Ziehrnaht. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen mehrschichtigen Formkörper, welcher durch das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Ziehrnaht ausstattbar ist.
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Neben dem Design einer Fahrzeugkarosserie, welches zumeist als erstes in das Auge des Betrachters fällt, ist die Gestaltung des Fahrzeuginnenraumes ein wesentlicher Faktor der modernen Fahrzeugentwicklung. Hierbei wird nicht nur auf die Optik der einzelnen Elemente Wert gelegt; vielmehr spielt auch die Haptik und das Zusammenspiel zwischen Material, Form und Farben der Innenausstattung eine entscheidende Rolle. Hochwertige Fahrzeuginnenräume überzeugen vor allem durch ihr Design und erstklassig verarbeitete Materialien.
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Bei Innenausstattungsteilen ist es daher üblich, Formkörper aus einem zumeist geschäumten Kernteil und einem Überzugsteil aufzubauen, wobei das Kernteil in einer gewünschten Form herstellbar ist und für die notwendige mechanische Stabilität des Formkörpers sorgt, wohingegen das Überzugsteil, auch als Haut bezeichnet, einen optisch und haptisch hochwertigen Eindruck vermitteln sollen.
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Neben echtem Leder als derartiges Überzugsmaterial finden auch Kunstlederoberflächen bei derartigen Formkörpern Verwendung. Diese bieten herstellungstechnisch den Vorteil, dass ein Kernteil für einen zu bildenden Formkörper in der Regel auf einfachere Weise mit einem derartigen Kunststoff-Überzugsteil versehen werden kann, als dies mit einem Überzugsteil aus echtem Leder der Fall wäre. Überzugsteile aus echtem Leder, welches einen nur im begrenzten Maße beliebig verarbeitbaren Naturstoff darstellt, zeichnen sich optisch durch entsprechende Nähte der einzelnen verbundenen Abschnitte des jeweiligen Überzugsteils aus, was von einem qualitätsbewussten Verbraucher durchaus erwünscht ist.
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Auch bei Überzugsteilen aus einem Kunststoff wie beispielsweise Kunstleder ist es bei herkömmlichen Formkörpern aus einem Kernteil und einem Überzugsteil zum Ausbilden einer derartigen dann nur der Zierde dienenden Naht vorgesehen, diese vor dem Einbringen des Schaumes, welcher nach dem Aushärten das Kernteil bildet, in dem Überzugsteil auszubilden.
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Hierdurch ergibt sich jedoch das Problem, dass das Überzugsteil beim Ausbilden einer derartigen Naht durchlöchert wird, was eine Abdichtung der Naht erforderlich macht, damit beim anschließenden Ausschäumen das geschäumte Kunststoffmaterial des Kernteils nicht durch die Nähte des Bezugsmaterials hindurchdringt. Ein derartiges Abdichten der Nähte des Überzugsteils ist jedoch ein Verfahren mit besonders hohem Arbeitsaufwand, was die Handhabung kompliziert macht und zudem nur teilweise automatisierbar ist.
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Auf der Grundlage der genannten Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausstatten eines mehrschichtigen Formkörpers mit einer Ziernaht anzugeben, bei welchem die Herstellung gegenüber den herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen vereinfacht ist und kostengünstiger durchführbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ausstatten eines mehrschichtigen Formkörpers mit einer Ziernaht, wobei der Formkörper zumindest ein Kernteil und ein Überzugsteil aufweist, wobei das Verfahren den Verfahrensschritt des zumindest teilweisen Einbringens des Wirkbereichs eines Werkzeugs durch das Überzugsteil hindurch in das Kernteil, wobei in dem Wirkbereich ein Nahtbereich des Garnmaterials angeordnet ist, den Verfahrensschritt des Ausbringens des Wirkbereichs des Werkzeugs aus dem Formkörper derart, dass der Nahtbereich im Kernteil verbleibt und den Verfahrensschritt des Aktivierens einer Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Nahtbereich, sodass ein Positionshalten des Nahtbereichs im Kernteil gewährleistet ist, aufweist.
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Im Einzelnen sieht das Verfahren vor, dass ein Formkörper bereitgestellt wird, welcher zumindest ein Kernteil und ein Überzugsteil aufweist. Ein derartiges Überzugsteil, also beispielsweise eine Kunstlederhaut oder dergleichen, wurde hierbei in einem Formwerkzeug mit einem Kunststoff hinterschäumt, wobei das Überzugsteil vor diesem Ausschäumen nicht mir einer Naht oder dergleichen versehen wurde, welche die Dichtigkeitseigenschaften für den Ausschäumvorgang beeinträchtigen könnte. Nach dem Aushärten des Schaumes, welcher das Kernteil bildet, liegt also zunächst ein Formkörper mit einer festen Verbindung zwischen Kernteil und Überzugsteil vor, welcher zwar die gewünschten Oberflächeneigenschaften des Überzugsteils aufweist, jedoch zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit einer Naht versehen ist.
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Die dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun vorgesehen, dass ein Wirkbereich eines Werkzeugs zumindest teilweise durch das Überzugsteil hindurch in das Kernteil eingebracht wird. An diesem Wirkbereich des Werkzeugs ist ein Garnmaterial, in der Regel ein Faden, mit der für die Naht gewünschten Farbe angeordnet. Genauer gesagt ist ein Nahtbereich des Garnmaterials in dem Wirkbereich angeordnet, d. h. ein Bereich des Garns, welcher nach diesem Einbringen in dem Kernteil verbleiben soll, mithin also kein Teil der sichtbaren Ziernaht ist.
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Anschließend wird der Wirkbereich des Werkzeugs aus dem Formkörper ausgebracht, beispielsweise herausgezogen, und zwar derart, dass der Nahtbereich im Kernteil verbleibt.
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Nach diesem Ausbringen des Werkzeugs wird eine Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Nahtbereich aktiviert. Dadurch ist ein Positionshalten des Nahtbereichs im Kernteil gewährleistet, und zwar zumindest gegenüber begrenzten mechanischen Zugbelastungen an dem außenliegenden Teil der Ziernaht, d. h. gegenüber Zugbelastungen an dem Teil des Garnmaterials, welches entlang der Ziernaht auf der Oberfläche des Überzugsteils entlang verläuft.
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Eine derartige Zugbelastung kann beispielsweise auftreten beim Montieren des Formteils im Fahrzeug oder auch später beim Gebrauch des Formteils, beispielsweise wenn das Formteil ein Kunstledersitz oder dergleichen ist und ein Benutzer diesen Kunstledersitz normal benutzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass keine Nähte vor dem Schäumprozess des Kernteils vorhanden sind, welche abgedichtet werden müssten, aber trotzdem ein Formkörper erhalten wird, welcher optisch und haptisch vorteilhaft mit einer Ziernaht ausgestattet ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere ein automatisches Einbringen der Naht möglich, wobei zudem in vorteilhafter Weise die Farbe der Naht, die Stichweite, die Kontur der Naht und dergleichen frei wählbar ist was die Flexibilität erhöht.
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Es ergeben sich also „echte“ Nähte auf einer Kunststoffhaut, was optisch vorteilhaft ist. Durch die vollständige Automatisierbarkeit des Verfahrens ist keine aufwendige Handarbeit nötig, insbesondere keine Nahtabdichtung oder dergleichen, da die Naht erst nach dem Schäumen eingebracht wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist so z. B. vorgesehen, dass das Garnmaterial einen thermisch aktivierbaren Verbindungsanteil enthält. Insbesondere ist ein derartiger thermisch aktivierbarer Verbindungsanteil ein thermisch aktivierbarer Schmelzklebstoff („Hotmelt“). Das Aktivieren der Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Nahtbereich erfolgt in diesem Fall durch eine Erwärmung, und zwar zumindest des Kernteils. In der Regel wird ein Erwärmen des gesamten Formkörpers vorgesehen sein. Es ist jedoch auch denkbar, auch ein selektives Erwärmen vorzusehen, beispielsweise mittels Mikrowellen.
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In diesem Fall bringt das verwendete Garnmaterial für die auszubildende Ziernaht die für eine sichere und stabile Verbindung der Ziernaht mit dem Formkörper notwendigen Mittel quasi selbst mit, d. h. es ist kein aufwendiges Einbringen eines geeigneten Verbindungsmittels in einem weiteren mechanischen Verarbeitungsschritt notwendig.
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Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der thermisch aktivierbare Schmelzklebstoff ein nicht-reaktiver, farblich UV-stabiler Schmelzklebstoff ist. Durch die UV-Beständigkeit wird das Erscheinungsbild der ausgebildeten Ziernaht selbst dann nicht beeinträchtigt, beispielsweise durch ungewünschte Verfärbungen des Schmelzklebstoffes, wenn der mehrschichtige Formkörper längere Zeit der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Dadurch, dass ein nicht-reaktiver Schmelzklebstoff zum Einsatz kommt, ist eine Kompatibilität mit verschiedenen Kernmaterialien gegeben.
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Genauso gut kann es auch vorgesehen sein, dass der thermisch aktivierbare Klebstoff ein reaktiver, farblich UV-stabiler Schmelzklebstoff ist. Mittels eines reaktiven Schmelzklebstoffs kann bei geeignetem Material die Stabilität der Verbindung zwischen Nahtbereich und Kernteil verbessert werden.
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Genauso gut ist es auch denkbar, dass auf spezifische Weise der thermische aktivierbare Verbindungsanteil als Beschichtung auf dem Garmaterial vorliegt. Das Herstellen eines derartigen beschichteten Garmaterials ist besonders einfach, was die Kosten reduziert.
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Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der thermisch aktivierbare Verbindungsanteil als Faser in das Garnmaterial eingewoben ist. Hierdurch ist eine besonders gleichmäßige Verteilung des thermisch aktivierbaren Verbindungsanteils in dem Garnmaterial möglich.
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In allen genannten Fällen wird beim vollständigen Erhitzen des gesamten Formkörpers eine Verbindung des Schmelzklebstoffs sowohl mit dem Kernmaterial, als auch mit dem Überzugsteil erzielt. Das eingebrachte Garn verbindet sich also sowohl mit dem Schaum des Kernkörpers, als auch mit der Haut des Überzugsteils, was die Stabilität der so erzeugten Ziernaht erhöht.
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Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das Aktivieren der Verbindung zwischen dem Kernteil und dem Nahtbereich das Einbringen eines Klebstoffs in das Kernteil und ein anschließendes zumindest teilweises Aushärten des Klebstoffs aufweist. Mit anderen Worten: Es ist denkbar, dass ein Klebstoff in den Schaum des Kernteils injiziert wird, und zwar in der Regel, bevor das Garn mittels des Werkzeugs in das Kernteil eingebracht wird. In diesem Fall wurden die für das Einbringen des Nahtbereichs des Garnmaterials in das Kernteil erforderlichen Löcher in einem separaten Arbeitsschritt ausgebildet, beispielsweise durch Vorstanzen.
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Insbesondere dann, wenn jedoch das Garnmaterial selbst das zum Herstellen der Verbindung notwendige Mittel aufweist, wie es oben beschrieben ist, kann es in vorteilhafter Weise auch vorgesehen sein, dass das zumindest teilweise Einbringen des Wirkbereichs des Werkzeugs ein Durchstechen des Überzugsteils aufweist. Mit anderen Worten: In diesem Fall werden die zum Einbringen des Garnmaterials in das Kernteil notwendigen Löcher nicht in einem separaten Verfahrensschritt erzeugt, sondern zusammen mit dem Verfahrensschritt des Einbringens. Hierdurch kann die Effizienz des Verfahrens verbessert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorgesehen, dass die Verfahrensschritte des zumindest teilweisen Einbringens des Wirkbereichs eines Werkzeugs durch das Überzugsteil hindurch in das Kernteil, wobei in dem Wirkbereich ein Nahtbereich des Kernmaterials angeordnet ist, sowie des Ausbringens des Wirkbereichs des Werkzeugs aus dem Formkörper derart, dass der Nahtbereich im Kernteil verbleibt, wiederholt durchgeführt werden. Hierbei wird vor jeder Wiederholung das Werkzeug in Bezug auf den Formkörper neu positioniert, sodass eine durchgehende Naht ausgebildet wird. Mit anderen Worten: In der Regel wird das Werkzeug um eine vorgegebene oder vorgebbare Schrittweite (Nahtweite) entlang einer Trajektorie auf den Formkörper vorwärts transportiert. Unter einer durchgehenden Naht ist hierbei eine solche Ziernaht zu verstehen, bei welcher Nahtpunkte aufeinander folgen, wobei das Garnmaterial nicht getrennt wird. Mit anderen Worten: Im Ergebnis entsteht eine Naht, welche sich von einer „echten“ Naht des Überzugsteils optisch nicht unterscheiden lässt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug eine Stopfnadel ist, welche in ihrem Wirkbereich eine Farbenführung und einen in Stichrichtung geöffneten Faden-Austrittskanal aufweist. In besonders vorteilhafter Weise kann hierbei vorgesehen sein, dass der Faden-Austrittskanal in einem spitzen Winkel zur Stichrichtung verläuft. Bei einer derartigen hakenartigen Ausbildung des Wirkbereichs der Nadel ist es möglich, das Garnmaterial mit dem Nahtbereich tief in das Schaummaterial des Kernteils einzubringen. Beim Herausziehen der Nadel verbleibt der Faden dann im Schaum, weil er durch den Schaum des Kernmaterials und die Haut des Überzugsteils von der Nadel beim Herausziehen abgestreift wird. Nachdem die Nadel dann um eine Stichweite versetzt wurde, wird der Faden automatisch in das nächste mittels der Stoffnadel erzeugte Loch gestopft. Im Ergebnis ergibt sich eine optische erzeugte Naht mit dem Garnmaterial.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausstatten eines mehrschichtigen Formkörpers mit einer Ziernaht wird im Folgenden anhand einer in den Figuren dargestellten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht durch einen teilweise mit einer Ziernaht ausgestatteten Formkörper und eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
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2a und 2b: schematische Darstellungen spezifischer Ausbildungen von Stopfnadeln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der Ausführungsform.
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In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Teilausschnitt eines mehrschichtigen Formkörpers 100 dargestellt, welcher durch Ausschäumen eines Überzugsteils 20 aus einem Kunststoffmaterial mit einem Schaummaterial gebildet wurde, wobei das ausgehärtete Schaummaterial ein Kernteil 10 bildet. Das Schaummaterial ist hierbei beispielsweise PUR-Schaum, und das Überzugsteil 20 ist mit einer strukturierten, lederartigen Oberfläche versehen.
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In 1 dargestellt ist eine teilweise ausgebildete Ziernaht 110, wobei einzelne Segmente aufgebrachten Garnmaterials 30 auf der Oberfläche des Überzugsteils 20 entlang einer Linie verlaufen und in im gleichmäßigen Abstand angeordneten Löchern 21 mit einer Abfolge von Nahtbereichen 31 durch das Überzugsteil 20 hindurch tief in den ausgehärteten Schaum des Kernteils 10 eingebracht sind.
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Das Garnmaterial ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein farbiges Garnmaterial, dessen Farbe sich von der Oberflächenfarbe des Überzugsteils 20 unterscheidet, um eine optisch deutlich sichtbare Ziernaht auszubilden. Das Garnmaterial 30 ist zudem mit einem thermisch aktivierbaren Klebstoff beschichtet („Hotmelt“), welcher reaktiv oder nicht reaktiv, jedoch farblich UV-stabil ausgeführt ist. Zusätzlich ist derselbe thermisch aktivierbare Klebstoff als Faser in das Garnmaterial 30 eingeflochten.
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In 1 links neben der bereits teilweise ausgebildeten Ziernaht 110 dargestellt ist ein gemäß dem Ausführungsbeispiel als Stopfnadel ausgebildetes Werkzeug 50, welches untenstehend unter Bezugnahme auf die 2a und 2b noch näher erläutert wird. In einer Fadenführung 56 ist das Garnmaterial 30 derart eingefädelt, dass es beim Eintreiben der Stopfnadel, d. h. des Werkzeugs 50, in das als nächstes auszubildende und strichpunktiert dargestellte nächste Loch 21 entlang der Schrittweite der Ziernaht 110 tief in das Schaummaterial des Kernteils 10 eingebracht wird und beim Herausziehen der Stopfnadel mit einem Nahtbereich 31 in diesem so ausgebildeten Kanal verbleibt. Nach einem derartigen Austreiben (Herausziehen) der Stopfnadel aus dem Formkörper 100 wird dann die Stopfnadel in Richtung der im Ausführungsbeispiel gemäß 1 linienförmig auszubildenden Ziernaht 110 im gleichmäßigen Schrittabstand oberhalb des nächsten auszubildenden Loches 21 positioniert und wiederum an dieser Stelle in den mehrschichtigen Formkörper 100 eingetrieben.
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Nachdem das Garnmaterial im Anschluss an ein derartiges wiederholt durchgeführtes teilweises Einbringen des Werkzeugs 50 mit dessen Wirkbereich 55 und ein anschließendes Ausbringen des Werkzeugs derart, dass der Nahtbereich 31 im Kernteil 10 verbleibt, ist dann das Setzen der Naht abgeschlossen. Durch eine anschließende thermische Aktivierung des auf der Oberfläche des Kernmaterials und in dieses eingewobene „Hotmelt“ wird dann eine Klebverbindung (adhäsive Verbindung) zwischen dem Kernteil 10 und dem Nahtbereich 31 ausgebildet. Bereits hierdurch ist ein Positionshalten des Nahtbereichs 31 im Kernteil 10 soweit gewährleistet, dass die so ausgebildete Ziernaht 110 auf Zug belastet werden kann, d. h. gegenüber begrenzten mechanischen Zugbelastungen in Bezug auf ihre Position an den Formkörper 100 stabil ist. Da das gesamte Garnmaterial 30 mit dem thermisch aktivierbaren Klebstoff versehen ist und ein Erhitzen des gesamten Formkörpers 100 in dem Ausführungsbeispiel erfolgt, verbindet sich das Garnmaterial zudem mit dem Oberfläche des Überzugsteils 20, sodass eine besonders stabile Ziernaht 110 erhalten wird.
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Wie in 2a dargestellt, ist an dem als Stopnadel ausgebildeten Werkzeug 50 ein in einem spitzen Winkel zur Einstichrichtung verlaufender Faden-Austrittskanal 57 vorgesehen, welcher in einer Fadenführung 56 endet. Hierdurch ist ein besonders einfaches automatisierbares Stopfen des Garnmaterials 30 möglich, wobei der Faden zuverlässig im Schaummaterial des Kernteils 10 verbleibt, wenn die Stopfnadel wieder herausgezogen wird, weil das Garnmaterial 30 durch den Schaum des Kernteils 10 und die Haut des Überzugsteils 20 von der Nadel abgestreift wird.
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Genauso gut ist es jedoch auch möglich, die Stopfnadel (das Werkzeug 50) mit einem im Wesentlichen in Stichrichtung verlaufenden Faden-Austrittskanal 57 zu versehen, wie er in 2b dargestellt ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten exemplarischen Ausführungsformen beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kernteil
- 20
- Überzugsteil
- 21
- Loch
- 30
- Garnmaterial
- 31
- Nahtbereich
- 35
- Klebstoff
- 50
- Werkzeug
- 55
- Wirkbereich des Werkzeugs
- 56
- Fadenführung
- 57
- Faden-Austrittskanal
- 100
- mehrschichtiger Formkörper
- 110
- Ziernaht
