DE102016217189A1

DE102016217189A1 - Ausstattungsteil und Verfahren zur Herstellung eines Ausstattungsteiles

Info

Publication number: DE102016217189A1
Application number: DE102016217189.5A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Adient Luxembourg Holding SARL
Current assignee: Adient Luxembourg Holding SARL
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-08-10
Also published as: CN107031480A; DE202016008972U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ausstattungsteil (1), zu einem Formteil (2) geformt aus einem Faserverbundwerkstoff (F) aus stochastisch orientierten Fasern, welche mit einem Bindemittel (B) gebunden sind und zumindest partiell verdichtet sind, wobei im Bereich der partiellen Verdichtung (V1 bis Vm) mindestens ein Formkörper (K1 bis Kn) angeformt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausstattungsteil, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Ausstattungsteils, zum Beispiel eines Polsterelements, einer Polsterauflage oder eines Verkleidungsteils. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung des Ausstattungsteils und einen Fahrzeugsitz mit einem solchen Ausstattungsteil.
Üblicherweise bestehen Polsterauflagen für Sitze und Lehnen im Möbel- und Automobilbereich aus Polyurethanweichschaum (PUR-Weichschaum). Der Hauptgrund für die Verwendung von Polyurethanweichschaum in Polsterauflagen liegt im vergleichsweise geringen Preis des Endproduktes begründet. Nachteilig an diesen Polsterauflagen aus PUR-Schaum ist, dass das Sitzklima vergleichsweise schlecht ist.
Alternativ ist es bekannt, Polsterauflagen aus Fasermaterialien herzustellen. Bei gleicher Kontur und gleichem Aufbau ist aufgrund der Nacharbeit wie Stanzen und Schleifen bei der Verwendung von Fasern die Polsterauflage teurer. Allerdings hat das Faserbauteil stets den Vorteil des besseren Sitzklimas.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung solcher Polsterauflagen aus Faserverbundwerkstoff – beispielsweise aus Kokosfasern und Latex als Bindemittel – für einen Kraftfahrzeugsitz bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Ausstattungsteil sowie ein vereinfachtes Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem, insbesondere multifunktionalen Ausstattungsteil, welches aus einem Faserverbundwerkstoff geformt ist, wobei als Faserverbundwerkstoff stochastisch orientierte Fasern mit einem Bindemittel verbunden und zu einem Formteil geformt sind und anschließend zumindest partiell verdichtet, beispielsweise verpresst, sind, wobei an das partiell verdichtete, insbesondere partiell kalt oder warm verpresste, Formteil mindestens ein Formkörper, insbesondere ein funktionaler 3D-Formkörper, wie eine Komponente, ein Bauteil oder Funktionsteil, angeformt, insbesondere angespritzt, ist. Insbesondere ist der Formkörper im Bereich der partiellen Verdichtung an das Formteil angeformt.
In einer möglichen Ausführungsform ist das Formteil kalt verpresst. Alternativ kann das Formteil warm verpresst sein. Eine kalte oder warme Verpressung des Fasermaterials zu dem Formteil ist gegenüber herkömmlichen Spritzgussverfahren und spritzgegossenen Formteilen deutlich kostengünstiger. Insbesondere ist ein Pressformwerkzeug deutlich einfacher aufgebaut.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Formkörper ein funktionaler 3D-Formkörper. Durch Anformung, insbesondere Anspritzung eines 3D-Formkörpers an das Formteil ist das Ausstattungsteil multifunktional ausgebildet. Dabei kann beispielsweise das Formteil ein Polsterelement, insbesondere ein Sitzelement, ein Lehnenelement, eine Kopfstütze oder Armlehne, sein, an welches als funktionaler 3D-Formkörper beispielsweise ein Deckel, eine Halterung, ein Bügel, ein Clips, angespritzt ist. Dabei kann der 3D-Formkörper aus Kunststoff gebildet sein.
Bevorzugt umfasst der Faserverbundwerkstoff zumindest einen schweißbaren Thermoplast. Beispielsweise ist das Fasermaterial zumindest aus Polyethylenterephthalat gebildet.
Das Bindemittel ist insbesondere ein duroplastisches Bindemittel, insbesondere ein auf Polyurethan basiertes Bindemittel. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bindemittel ein Naturkautschuk, insbesondere Latex, oder ein Synthesekautschuk, insbesondere ein Halogenkohlenwasserstoff auf Basis eines Chloroprens, beispielsweise Chloropren-Kautschuk, Polychloropren-Kautschuk, Butadien-Kautschuk oder Chlorbutadien-Kautschuk.
Durch die partielle Verdichtung und Umformung des mit Bindemittel versehenen Faserverbundwerkstoffs, insbesondere durch Pressdruck, ist ein unkontrolliertes Fließen und Binden des Bindemittels sicher verhindert. Dabei ist das Formteil insbesondere in einem solchen Bereich und somit partiell dort verdichtet, insbesondere verpresst, an welchem der funktionale Formkörper, beispielsweise eine Halterung, eine Einhängung, ein Bügel, ein Clips, angeformt, beispielsweise angespritzt ist.
Dabei kann ein Ende oder ein Bereich des Formteils wahlweise abgestanzt oder umschäumt oder bevorzugt umspritzt sein.
Das Ausstattungsteil ist dabei in einer möglichen Ausführungsform aus einer inneren Weichkomponente, insbesondere dem Formteil aus einem weichen und gebundenen Faserverbundwerkstoff, gebildet, die von einer Hartkomponente, insbesondere einem Hartschaum, wie einem Polyurethan-Schaum, PE oder andere Kunststoffe, umspritzt ist.
Alternativ kann das Ausstattungsteil aus einer inneren Hartkomponente, insbesondere einem harten und gebundenen Faserverbundwerkstoff, gebildet sein, die von einer Weichkomponente, insbesondere einem Weichschaum, wie einem Polyrurethan-Schaum, umspritzt ist.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines Ausstattungsteils, insbesondere eines Sitzpolsterelements, einer Armauflage oder eines Kopfstützenpolsterelements, wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem als Faserverbundwerkstoff Fasern und Bindemittel in ein Formwerkzeug eingebracht werden, wobei die Fasern mit dem Bindemittel verbunden werden und ein Formteil geformt wird, das partiell verdichtet wird, insbesondere warm oder kalt verpresst wird, wobei an das Formteil, beispielsweise im verdichteten Bereich des Formteils, mindestens ein Formkörper, insbesondere ein funktionaler 3D-Formkörper, wie eine Komponente, ein Bauteil oder Funktionsteil, angespritzt wird.
Als Bindemittel wird insbesondere ein duroplastisches Bindemittel oder bevorzugt ein Bindemittel auf Natur- oder Synthesekautschuk-Basis, insbesondere Chloropren-Basis, verwendet. Durch Verwendung eines duroplastischen Bindemittels oder eines Bindemittels auf Kautschuk-Basis, welches bei Raumtemperatur fest, aber zumindest in einem Zeitfenster von 30 Minuten, 8 Stunden, 12 Stunden oder 48 Stunden verformbar ist, und die partielle Verdichtung wird der thermoplastische Anteil im Formteil kompakt verpresst und das Bindemittel wirkt wie eine kompakte und formende Abdichtung.
Die Glastemperatur (auch Glasübergangstemperatur oder kurz Tg genannt) eines Bindemittels auf Kautschuk-Basis, insbesondere Naturkautschuk oder Synthesekautschuk, liegt bei ca. –50°C. Wird das mit einem Bindemittel auf Natur- oder Synthesekautschuk-Basis versehene Formteil aus einem Faserverbundwerkstoff bei beispielsweise 50°C verformt, insbesondere druckumgeformt, so haben die Polymerketten eine gewisse Beweglichkeit und können -bei einem hohen angewendeten Umformdruck – aneinander entlang gleiten. Dies ist dadurch bedingt, dass die Umformtemperatur von beispielsweise 50°C oder 60°C in einem Bereich deutlich oberhalb der Glastemperatur, aber unterhalb des Erweichungsbereiches liegt.
Das in den Faserverbundwerkstoff eingedrungene Bindemittel, insbesondere dessen Polymer kann in gewissem Ausmaß fließen ohne zu brechen, wobei das Formteil, insbesondere dessen einzelne Fasern zusammengehalten vom Bindemittel (= dessen Substrat aus Faserverbundwerkstoff mit eingedrungenen Bindemittel) verformt, insbesondere druckumgeformt, werden bzw. wird.
Beim Druckumformen wird beispielsweise in einer Spritzpressform ein Pressdruck mit einer einstellbaren Presskraft von 10 Tonnen bis 1000 Tonnen ausgeübt. Die Presskraft hängt dabei zu einem von der Umformtemperatur und der umzuformenden Fläche ab.
Bei höheren Temperaturen, insbesondere Temperaturen über 50°C und unterhalb des Schmelzpunktes der Fasern von beispielsweise 100°C oder 220°C ist ein geringerer Druck, beispielsweise von 40 Tonnen, ausreichend.
Zudem ist die Umformung, insbesondere Verdichtung des Formteils masse- und flächenabhängig, wobei beispielsweise eine Presskraft von 500 Tonnen je 0,45 m² Fläche oder 40 Tonnen je 0,09 m² bei 50°C Umformtemperatur ausreichend ist. Dabei wird eine derart hohe Presskraft von beispielsweise 500 Tonnen oder 1000 Tonnen je 0,45 m² Fläche nur in Grenzbereichen oder zu kalibrierenden Bereichen des Formteils angewendet, um diese zu verdichten und umzuformen und nicht über das gesamte Formteil.
Wird nun der Umformdruck reduziert oder aufgehoben, so bleibt das Bindemittel in der zuvor gedrückten Form (es „fließt“ nicht mehr) und damit auch die gebundenen Fasern. Kühlt das Bindemittel auf Raumtemperatur ab, nimmt die Festigkeit weiter zu durch Kristallisation und durch Verstärkungswirkung von beispielsweise zusätzlich eingesetzten Silika-Nanopartikeln (Siliziumdioxid-Nanopartikel). Selbst bei späterer Erwärmung zum Beispiel im Fahrzeug auf circa 70°C, 80°C, 90°C oder 100°C bleibt die Geometrie formstabil.
Hierbei kann das Material zur Formung des Formkörpers, wie beispielsweise zur Formung einer Zusatzkomponente oder eines Funktionsbauteils, in einem Spritzgusswerkzeug an das Formteil angespritzt werden.
Mit anderen Worten: Die Erfindung ermöglicht ein direktes Anspritzen von spezifischen Formkörpern, wie Halterungen, Clipsen oder andere Bauteile, wie Versteifungen, Träger, Leisten, Einhängungen. Somit sind eine aufwendige Montage und eine Vielzahl von Einzelteilen vermieden. Auch sind keine gesonderten Werkzeuge, wie Bügel, oder gesonderte Entwicklungen oder Montagen beispielsweise für ein Anspritzen eines Airbagrahmens erforderlich. Darüber hinaus sind keine Abstützelemente, wie Fahrdynamik-Stützplatten, etc. erforderlich. Bei Anspritzungen von Einhängungen an das Formteil sind aufwendige Ausstanzungen oder Laschen am Lehnenrahmen vermieden.
Bedingt durch den Faserverbundwerkstoff und der anschließenden Verdichtung des aus dem Faserverbundwerkstoff gebildeten Formteils ist ein im Wesentlichen eigensteifes Ausstattungsteil gebildet, das gegebenenfalls noch separat gepolstert werden kann und einfach auf einen Rahmen oder Träger aufgesteckt werden kann.
An dem angespritzten Formkörper, insbesondere an den angespritzten Kunststoffteilen, können weitere Elemente, wie Kabel, Antriebe, Motoren und/oder andere Anbauteile montiert werden. Auch können diese Anbauteile direkt an das Formteil angespritzt werden. Beispielsweise kann ein Gehäuse für einen Lüfter als ein Formkörper direkt an das Formteil angespritzt werden.
Das erfindungsgemäße Ausstattungsteil, zum Beispiel ein Polsterelement, insbesondere ein Sitzpolsterelement oder ein Kopfstützenpolsterelement oder ein Armauflagepolsterelement, ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen.
Durch das direkte Anformen, insbesondere Anspritzen, von Formkörpern sind weitere Funktionen am Ausstattungsteil ermöglicht, so dass ein multifunktionales Ausstattungsteil gebildet ist.
Zudem betrifft die Erfindung einen Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, mit zumindest einem solchen Ausstattungsteil, bei welchem zusätzlich ein Sitzkomfort erhöht ist.
Das Ausstattungsteil umfasst in einem Ausführungsbeispiel insbesondere ein Polsterelement oder eine Polsterauflage für ein Sitzteil, für ein Lehnenteil oder eine Armauflage. Auch kann das Ausstattungsteil ein Polsterelement oder eine Polsterauflage für ein Verkleidungsteil bilden. Als Polsterelement für das Sitzteil oder Lehnenteil oder Armauflage überdeckt das Polsterelement eine Trägerstruktur beispielsweise aus Metall oder Kunststoff zur Erhöhung des Komforts, insbesondere des Sitz- oder Auflagekomforts.
In einer Ausbildung ist das Ausstattungsteil in einem einem Benutzer zugewandten Bereich angeordnet, wobei das Ausstattungsteil in einem Oberflächenbereich eines Sitz-, Lehnen-, Armlehnen-, Innenraumverkleidungs- und/oder Kopfstützenteils angeordnet ist.
Dabei kann das Ausstattungsteil als Träger oder Polster (beispielsweise sogenanntes NEOfib-Polster) ausgebildet sein. Zusätzlich kann auf das als Träger oder Polster dienendes Ausstattungsteil ein Vlies, insbesondere ein non-woven Wollvlies mit PET-Faseranteilen, ein 100%-iges PET-Vlies oder ein Wollvlies, aufgebracht sein. Insbesondere kann das Ausstattungsteil zumindest auf einer Oberflächenseite zusätzlich mit dem Vlies versehen sein. Dabei sind in das als Träger ausgebildete Ausstattungsteil Zusatzkomponenten oder Bauteile angespritzt und mit diesem form- und stoffschlüssig verbunden. Darüber hinaus kann zwischen dem Ausstattungsteil und dem Vlies mindestens ein Einleger, beispielsweise ein Komforteinleger aus Polyurethan-Schaum oder Vlies, angeordnet sein. Auch können mehrere Einleger zwischen Vlies und Ausstattungsteil angeordnet sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein multifunktionales Ausstattungsteil gebildet ist, das sowohl ein Teil eines Fahrzeugsitzes als auch ein Verkleidungsteil oder eine Armauflage in einem Fahrzeug bilden kann und darüber hinausgehend durch Anspritzung zumindest einer weiteren Komponente mit weiteren Funktionen ausgestattet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1A schematisch in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel für ein als ein multifunktionales Ausstattungsteil ausgebildetes Polsterelement mit mehreren angeformten Formkörpern,
1B schematisch einen Verfahrensablauf zur Herstellung eines Ausstattungsteils,
2 schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil mit einer angespritzten Komponente,
3 schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil mit einer angespritzten Halterung,
4 schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil mit angespritzten Rippen mit Dorn,
5 schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil mit angespritzter Einhängung für einen Bezug,
6, 7 schematisch in vergrößerter Darstellung Ausführungsbeispiele für ein Ausstattungsteil mit angespritztem Rahmenteil, und
8 bis 11 schematisch in vergrößerter Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Ausstattungsteil mit angespritzten Träger- und Versteifungskomponenten.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1A zeigt schematisch in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel für ein als ein multifunktionales Ausstattungsteil 1 ausgebildetes Polsterelement aus einem gebundenen Fasermaterial (Faserverbundwerkstoff) mit bereichsweiser Verdichtung und mit mehreren angeformten Formkörpern K1–Kn.
Die Formkörper K1 bis Kn sind vorgegebene Funktionsbauteile oder Komponenten mit vorgegebenen Funktionen und daraus resultierend mit einer vorgegebenen Kontur und einem vorgegebenen Aufbau. Im Weiteren werden die Formköper K1 bis Kn als Komponenten K1 bis Kn bezeichnet.
1A zeigt im Detail ein als Sitzlehnenträgerteil ausgebildetes Ausstattungsteil 1. Dabei kann das Ausstattungsteil 1 je nach Form und Aufbau auch als ein Sitzlehnenpolsterteil ausgebildet sein. Im Endzustand einer nicht dargestellten Sitzlehne kann das Ausstattungsteil 1 mit einem Bezugsstoff überzogen sein.
Das Ausstattungsteil 1 bildet insbesondere einen Teil eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes. Das Teil des Sitzes kann alternativ zu der dargestellten Sitzlehne insbesondere eine Kopfstütze, eine Armlehne, ein Sitzteil und/oder ein Innenraumverkleidungsteil in einem Fahrzeug sein.
Der Sitz, insbesondere der Fahrzeugsitz, weist üblicherweise eine Trägerstruktur des Sitz- oder Lehnenteils aus Metall oder Kunststoff auf, die von einer Polsterung, wie dem Ausstattungsteil 1, überdeckt ist, so dass der Sitzkomfort erhöht ist. Durch das als ein Thermoplast ausgebildete Ausstattungsteil 1 wird der Sitzkomfort nochmals verbessert. Dabei ist das Ausstattungsteil 1 insbesondere im Bereich des zu formenden Teils des Sitzes, der dem Benutzer des Sitzes zugewandt ist, und somit im Oberflächenbereich des Sitz-, Lehnen- und/oder Kopfstützenteils ausgebildet. Hinsichtlich des Innenraumverkleidungsteils ist das Ausstattungsteil 1 in Richtung des Fahrzeuginnenraums angeordnet und mit einem Bezugsteil überzogen.
Die nachfolgende Beschreibung ist allgemein auf ein Ausstattungsteil 1 bezogen unabhängig von dessen Verwendung und Ausbildung als Sitz-, Lehnen-, Kopfstützen-, Armlehnen- und/oder Innenraumverkleidungsteil.
Je nach Form und Aufbau des Ausstattungsteil 1 kann dieses auch selbst den Träger und das Polster und somit ein Sitzteil, Lehnenteil, Kopfstützenteil oder eine Armauflage bilden, die jeweils einteilig ausgebildet sind.
Das Ausstattungsteil 1 ist alternativ zu einem bekannten Vlies oder Polster, insbesondere einem Wollwatte-Vlies oder Naturfaser-Polster, aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Der Faserverbundwerkstoff umfasst zumindest einen modifizierten und schweißbaren Thermoplast, der aus einem dreidimensionalen stochastisch orientierten Fasermaterial (einzelnen Fasern), beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, gebildet ist.
Das Fasermaterial ist mittels eines Bindemittels, beispielsweise eines duroplastischen Bindemittels oder eines Bindemittels auf Kautschuk-Basis, insbesondere Naturkautschuk, beispielsweise Latex, oder Synthese-Kautschuk, beispielsweise Chloropren-Kautschuk, oder eines auf PU oder PUR basierenden Binders, gebunden. Bevorzugt wird ein Bindemittel auf Kautschuk-Basis eingesetzt.
Gemäß einer Weiterbildung wird das synthetische Fasermaterial derart verarbeitet, dass es veränderte Eigenschaften im Endprodukt aufweisen kann, wie eine hohe Eigensteifigkeit und Festigkeit.
Hierzu wird das Fasermaterial beispielsweise aus Polyethylenterephthalat wärmevorbehandelt und durch Hinzufügen des Bindemittels gebunden und gegebenenfalls wärmenachbehandelt. Dabei wird das Fasermaterial aus einem Granulat aus Kunststoff, zum Beispiel Polyethylenterephthalat, insbesondere sogenannte PET-Fäden oder -Fasern, gebildet und beispielsweise wärmevorbehandelt, sodass das Fasermaterial zumindest einmal oder mehrmals erwärmt, zu Fasern gestreckt, verreckt und getrocknet wird. Insbesondere wird das erwärmte, gestreckte und verreckte Fasermaterial heiß getrocknet.
Durch die Verwendung von stochastisch orientiertem, modifiziertem Thermoplast als Fasermaterial gebunden mit einem Bindemittel zu einem Faserverbundwerkstoff wird gegenüber herkömmlichen Fasermatten oder Polstern, beispielsweise aus Wollwatte, bedingt durch die besseren Materialeigenschaften, insbesondere höhere Wärmeformbeständigkeit des thermisch fixierten Thermoplast eine verbesserte Formbeständigkeit im Herstellungsprozess und damit eine Volumenvergrößerung bei gleichem Materialeinsatz bewirkt.
Bedingt durch die Wärmevorbehandlung und Streckung und Verreckung der Fasern kommt es zu einer elektrostatischen Aufladung und infolgedessen zu einer hohen Oberflächenspannung der Fasern, wodurch das hinzugefügte Bindemittel besser anhaftet und eine verbesserte Bindung von Thermoplast und beispielsweise Duroplast bei einem duroplastischen Bindemittel bewirkt ist.
Darüber hinaus kann als Zusatz dem Fasermaterial und/oder dem Bindemittel ein Flammschutzmittel, insbesondere Exolit oder Aktivkohle, zugefügt sein. Hierdurch ist das Ausstattungsteil 1 schwer entflammbar ausgeführt.
Zusätzlich kann das synthetische Fasermaterial (= Ausgangsmaterial), insbesondere die Fasern, beispielsweise mit einem Hilfs-, Umhüll- und/oder Füllstoff, insbesondere Kreide, Silikate, Zink- oder Kalziumoxid, versehen sein. Mittels des Füllstoffs kann die Oberfläche der Fasern zusätzlich aufgeraut werden.
Bedingt durch die erfolgte Aufrauhung der Faseroberflächen kann es dann beim Hinzufügen des Bindemittels im Herstellungsprozess zu einer weiteren verbesserten Bindung dieser mit den Fasern kommen.
Zusätzlich zu den thermoplastischen Fasern, wie den PET-Fasern, können als Fasermaterial leichte Fäden, wie duroplastische oder gummiartige Fäden, hinzugefügt werden.
Ein Ausstattungsteil 1 aus einem solchen schweißbaren Thermoplast ermöglicht, dass dieses bereits im Werkzeug, beispielsweise einem Formgebungswerkzeug, zusätzlich durch eine Hilfskomponente, wie einen heißen Draht, eine gefräste heiße Leiste und/oder durch Ultraschall- oder Vibrationsschweißen, in eine gesonderte Form, insbesondere in eine Endform, gebracht wird, insbesondere geschnitten wird, und/oder durch Lösen seitlichen Abfalls und/oder von Abfallen von Löchern in die gesonderte Form gebracht wird.
Ein solches Ausstattungsteil 1 weist ein softes Ansitzverhalten und für einen Thermoplast eine gute Wärmeformbeständigkeit und Festigkeit auf. Zudem ist das Ausstattungsteil 1 besonders leicht.
Durch eine anschließende Verdichtung, insbesondere ein bereichsweises oder partielles Verdichten des Ausstattungsteils 1 wird ein unkontrolliertes Fließen des Spritzguss oder PUP Hart- oder Weichschaum und Binden verhindert. Zudem weist das Ausstattungsteil 1 eine hohe Eigensteifigkeit und partiell eine entsprechende Festigkeit auf.
In einer möglichen Ausführungsform ist das Ausstattungsteil 1 beispielsweise vollständig aus einem synthetischen Fasermaterial, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (kurz auch PET genannt), oder auch Naturfasern gebildet oder nur oberflächenseitig aus einer Lage eines solchen synthetischen Fasermaterials gebildet. Insbesondere kann das Ausstattungsteil 1 aus recyceltem PET oder aus Kokosfasern gebildet sein.
Alternativ kann das Ausstattungsteil 1 in nicht näher dargestellter Art und Weise als ein Hybrid-Teil ausgebildet sein, wobei ein Kern oder Träger, insbesondere ein Komforteinleger, aus Naturfasern, wie Kokosfasern, oder Kunststoffschaum, wie PUR-Schaum, gebildet ist und an oder mit diesem das schweißbare Thermoplast angeformt, insbesondere angespritzt oder angeschweißt, ist.
Das Ausstattungsteil 1 kann auf zumindest einer der Oberflächenseiten mit einem oder mehreren Einlegern versehen sein, die schichtweise angeformt, insbesondere angespritzt oder angeschweißt sind. Auf der gegenüberliegenden Oberflächenseite kann ein Vlies, insbesondere ein Wollvlies oder PET-Vlies, angeordnet, insbesondere angeschweißt sein.
Das in 1A gezeigte Ausstattungsteil 1 weist mehrere angeformte Formkörper K1 bis Kn auf, die funktionale Komponenten bilden. Im Weiteren werden die Formkörper K1 bis Kn Komponenten K1 bis Kn genannt.
Zur Herstellung eines solchen Ausstattungsteils 1 mit angeformten Komponenten K1 bis Kn werden, wie in 1B gezeigt, als Faserverbundwerkstoff F Fasern und Bindemittel B in ein Formwerkzeug FW eingebracht, wobei die Fasern des Faserverbundwerkstoffs F mit dem Bindemittel B verbunden werden und ein Formteil 2 (auch Faserkörper genannt) geformt wird. Anschließend wird das Formteil 2 zumindest partiell verdichtet.
Beispielsweise wird das Formteil 2 warm oder kalt verpresst. Dabei wird das Formteil 2 durch entsprechenden partiellen Druck mit oder ohne Wärmeeinleitung partiell stärker verpresst und damit stärker verdichtet, so dass ein oder mehrere Bereiche mit partieller Verdichtung V1 bis Vm gebildet sind (auch verdichtete Bereiche des Formteils 2 genannt).
Zur Herstellung eines multifunktionalen Ausstattungsteils 1 wird anschließend beispielsweise in einem Spritzgusswerkzeug SW an das Formteil 2, beispielsweise zumindest in einem oder mehreren verdichteten Bereichen (= partielle Verdichtungen V1 bis Vm) des Formteils 2, mindestens eine der Komponenten K1 bis Kn angespritzt. Bei den Komponenten K1 bis Kn kann es sich beispielsweise um ein Bauteil oder Funktionsteil handeln. Dabei wird die jeweilige Komponente K1 bis Kn entsprechend ihrer Funktion mit einer vorgegebenen mehrdimensionalen Form und Kontur an das Formteil 2 angeformt, insbesondere angespritzt.
Je nach Komplexität und Aufbau der Komponente K1 bis Kn kann diese im verdichteten Bereich des Formteils 2 oder in einem anderen Bereich des Formteils 2 an dieses angeformt, insbesondere angespritzt sein.
Die Komponente K1 ist beispielsweise ein Spiegel. Die Komponente K2 ist beispielsweise eine Kunststoffleiste. Die Komponente K3 ist beispielsweise ein elastisches Element (wie eine Federmatte, insbesondere eine Kunststofffeder oder eine Sitzfederung aus einer Drahtmatte mit oder ohne Flügeln/Federn). Die Komponente K4 ist beispielsweise ein Spritzgussclip und die Komponente K5 ist beispielsweise ein Rahmenteil.
Im Detail wird beispielsweise der stark verdichtete Bereich des Formteils 2 im Bereich einer Ausstanzung für einen Spiegel (= Komponente K1) im Spritzgusswerkzeug SW durch einen Stanzgang entkoppelt und die Schnittkante mit einer Leiste (= Komponente K2 oder K5) umspritzt.
Da das Formteil 2 partiell verdichtet ist und in diesen Bereichen das verdichtete Material eine hohe Festigkeit aufweist, ist es möglich Komponenten K3 und K4, wie eine Unterfederungsmatte K3 oder Spritzgussclipse K4, an das Formteil 2 anzuformen und stoffschlüssig mit diesem zu verbinden.
Im Fall einer Integration einer Unterfederungsmatte K3 werden die Federn in die angespritzte Leiste am Lehnenspiegel eingehängt. Dazu weist die angespritzte Leiste K2 entsprechende Einhängungsöffnungen O auf. Die Leiste K2 verteilt die Kraft auf die Längsseiten des Lehnenspiegels und die Federwirkung der Unterfederungsmatte K3 sorgt für das Durchfedern. Die Durchfederung wird durch die Federkraft einstellbar und gegebenenfalls stufenweise möglich sein (unterschiedliche Windungen).
Richtig ausgelegt könnte dieses Verfahren die heutigen Stanzen eliminieren. Das Ausstattungsteil 1 kann mit vielen unterschiedlichen Spritzgussteilen versehen werden. Dabei kann das Ausstattungsteil 1 als ein Hybridteil ausgebildet sein, das aus Weichkomponenten und Hartkomponenten gebildet ist.
Hierdurch ist das Ausstattungsteil 1 vielseitig verwendbar. So kann das Ausstattungsteil 1 als Interieurteil oder als Polsterteil ausgebildet sein und nicht nur im Automobilbereich, sondern auch in anderen Bereichen, wie Möbelbereich, Anwendung finden.
2 zeigt schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil 1 mit einer an ein Formteil 2 angespritzten Komponente K6, beispielsweise einen angespritzten Kunststoff. Diese Komponente K6 ist beispielsweise eine angespritzte Kunststoffleiste, insbesondere eine Zierleiste oder eine Einhängeleiste (wie die Leiste K2 für die Unterfederungsmatte K3).
3 zeigt schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil 1 mit einer an einem Formteil 2 angespritzten Halterung 3. Die Halterung 3 ist dabei aus einem Material, das härter ist als der partiell verdichtete Faserverbundwerkstoff F des Formteils 2, gebildet. Die Halterung 3 ist insbesondere aus einem Metallteil, wie einem Metallclip, oder einem harten Kunststoffteil gebildet.
4 zeigt schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil 1 mit an ein Formteil 2 angespritzten Rippen 4 mit Dorn 5.
5 zeigt schematisch in vergrößerter Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Ausstattungsteil 1 mit am Formteil 2 angespritzter Komponente K6, insbesondere mit einer angespritzten Kunststoffleiste mit Einhängungselement 6 für einen Bezug.
6 und 7 zeigen schematisch in vergrößerter Darstellung Ausführungsbeispiele für ein Ausstattungsteil 1 mit an ein Formteil 2 angespritzten Rahmenteilen 7. Dabei ist das Rahmenteil 7 nach 6 ein Versteifungsrahmen und nach 7 ein Seitenrahmen.
8 bis 11 zeigen schematisch in vergrößerter Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Ausstattungsteil 1 mit an ein Formteil 2 angespritzten unterschiedlichen Trägerkomponenten 9 mit Halterungen 10. Dabei können die Trägerkomponenten 9 auch mit Versteifungen 8, insbesondere Versteifungsrippen, ausgebildet sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ausstattungsteils 1 als ein schweißbarer Thermoplast mit partiellen Verdichtungen V1 bis Vm können als zusätzliche Komponenten K1 bis Kn, insbesondere Kunststoff- oder Metallteile, wie Sitzanbauteile, ein Clip oder eine Leiste zur Befestigung von Bezügen oder Auflagen und/oder Klettbänder für Bezüge in konkaven Flächen des Ausstattungsteils 1, Klimaschläuche, Abstandsgewirke, Massagematten, Auflagen, Lordosematten/-elemente, direkt stoffschlüssig angeformt oder angebunden werden, beispielsweise durch Anspritzen oder alternativ durch Heißnieten und/oder Heißstempeln, Schweißen, Löten etc.
Hierdurch entfällt das übliche Verschrauben oder Einhängen oder Verclipsen der bereits angeformten Komponenten K1 bis Kn. Somit ist oder sind die Komponenten K1 bis Kn in das Ausstattungsteil 1 integriert. Dabei kann oder können die Komponente/n K1 bis Kn während der Herstellung des Ausstattungsteils 1 oder nachträglich an dieses angeformt und mit diesem stoffschlüssig befestigt werden.
Des Weiteren können in das Fasermaterial des Ausstattungsteils 1 bereichsweise Zusatzmittel, insbesondere ein Anteil leitender Drähte, die als Sitzheizung und/oder Stromführung dienen, und/oder andere, insbesondere leuchtende Kunststofffasern beim Herstellen des Ausstattungsteils 1 beigefügt werden. Dabei können diese Zusatzmittel zusätzlich oder alternativ zur bereichsweisen Einbringung lage- und/oder schichtweise in das Fasermaterial bei der Herstellung des Ausstattungsteils 1 beigefügt werden. Insbesondere kann das eingebrachte Zusatzmittel eine Beschichtung, insbesondere eine metallische Beschichtung, und/oder einen Kern oder einen Komforteinleger des Ausstattungsteils 1 bilden.
Bezugszeichenliste

1: Ausstattungsteil
2: Formteil
3: Halterung
4: Rippe
5: Dorn
6: Einhängungselement
7: Rahmenteil
8: Versteifung
9: Trägerkomponente
10: Halterung
B: Bindemittel
F: Faserverbundwerkstoff
FW: Formwerkzeug
K1–Kn: Komponenten
SW: Spritzgusswerkzeug
V1–Vm: partielle Verdichtung

Claims

Ausstattungsteil (1), zu einem Formteil (2) geformt aus einem Faserverbundwerkstoff (F) aus stochastisch orientierten Fasern, welche mit einem Bindemittel (B) gebunden und zumindest partiell verdichtet sind, wobei im Bereich zumindest einer partiellen Verdichtung (V1 bis Vm) mindestens ein Formkörper (K1 bis Kn) angeformt ist.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (2) partiell kalt verpresst ist.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (2) partiell warm verpresst ist.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Formkörper (K1 bis Kn) ein funktionaler 3D-Formkörper ist.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Formkörper (K1 bis Kn) an das Formteil (2) angespritzt ist.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff (F) zumindest einen schweißbaren Thermoplast umfasst.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (B) ein Bindemittel auf Kautschuk-Basis ist.
Ausstattungsteil (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (K1 bis Kn) eine Halterung (3, 10), ein Einhängungselement (6), ein Dorn (5), eine Rippe (4), ein Bügel und/oder ein Clip (K4) ist.
Verfahren zur Herstellung eines Ausstattungsteils (1), insbesondere eines Sitzpolsterelements, einer Armauflage oder eines Kopfstützenpolsterelements, wobei als Faserverbundwerkstoff (F) Fasern und Bindemittel (B) in ein Formwerkzeug (FW) eingebracht werden und die Fasern mit dem Bindemittel (B) verbunden werden und ein Formteil (2) geformt wird, das partiell verdichtet wird, wobei an das Formteil (2) im Bereich zumindest einer partiellen Verdichtung (V1 bis Vm) des Formteils (2) mindestens ein Formkörper (K1 bis Kn) angeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Formteil (2) erwärmt und in ein Spritzgusswerkzeug (SW) angeordnet, insbesondere eingespannt, wird, in welchem der mindestens eine Formkörper (K1 bis Kn) angespritzt wird.