DE102020106265A1

DE102020106265A1 - Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils

Info

Publication number: DE102020106265A1
Application number: DE102020106265.6A
Authority: DE
Inventors: Rosemarie Spanner-Heigl; Joachim Melzig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils (10), insbesondere eines Innenverkleidungsteils für Fahrzeuge, wobei das Innenverkleidungsteil ein Trägerteil (13), eine Dekorschicht (11) und eine zwischen dem Trägerteil (13) und der Dekorschicht (11) angeordnete Haptikschicht (12) aufweist, mit den Schritten:- Anordnen der Dekorschicht (11) in einer vorbestimmten Position;- Verkleben der Dekorschicht (11) mit der Haptikschicht (12); und- Verkleben der Haptikschicht (12) mit dem Trägerteil (13) dadurch gekennzeichnet, dass als Haptikschicht (13) ein geschäumter Kunststoff verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im heutigen Fahrzeugbau werden Oberflächen im Fahrzeuginnenraum bzw. in der Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen mit Dekoren versehen. Dekorteile, wie sie insbesondere in Innenräumen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, müssen hohen Anforderungen an ihre optische und haptische Qualität genügen. Hierzu wird eine Dekorschicht, welche das optische Erscheinungsbild prägt, auf einen Träger aufgebracht, der dem Dekorteil die erforderliche Formstabilität verleiht und zur Befestigung des Dekorteils dient. Solche Dekore sind beispielsweise in Form von Folien mit Holzoptik oder Carbonoptik ausgebildet. Darüber hinaus ist es auch bekannt als Dekorelemente Häute aus Leder oder Kunstleder zu verwenden und mit Hilfe von Presskaschierverfahren auf Trägerstrukturen zu montieren, um eine Lederoptik zu erzeugen. Es ist üblich, auf den Träger eine oder mehrere die Haptik beeinflussende Zwischenschichten aufzubringen und diesen Verbund mit einem Dekormaterial zu überziehen, welches die für den Fahrzeuginsassen sichtbare Oberfläche ausbildet. Aktuell wird für die Echtleder kaschierten Innenausstattungsbauteile von Kraftfahrzeugen als Haptik beeinflussende Schicht ein Abstandsgewirke oder Vlies verwendet.
Verfahren zur Herstellung solcher Bauteile, bei denen eine Lederschicht mit einem Faservlies hinterpolstert wird, sind beispielsweise aus der DE 296 22 843 U1 bekannt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für mehrschichtige Kunststoffbauteile anzugeben, das sich durch eine besonders hohe Prozesssicherheit auszeichnet und die Anzahl an Ausschussteilen reduziert.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils, insbesondere eines Innenverkleidungsteils für Fahrzeuge, wobei das Innenverkleidungsteil ein Trägerteil, eine Dekorschicht und eine zwischen dem Trägerteil und der Dekorschicht angeordnete Haptikschicht aufweist, mit folgenden Schritten vor:

- Anordnen der Dekorschicht in einer vorbestimmten Position;
- Verkleben der Dekorschicht mit der Haptikschicht, und
- Verkleben der Haptikschicht mit dem Trägerteil.

Als Haptikschicht kann ein geschäumter Kunststoff verwendet werden. Der geschäumte Kunststoff bietet den Vorteil, dass eine gewünschte „Hinterpolsterung“ der Dekorschicht erreicht werden kann, mit einer elastischen Nachgiebigkeit. Die vorbestimmte Position der Dekorschicht kennzeichnet sich dadurch aus, dass in dieser Position besonders einfach ein Auftrag eines Klebstoffs oder ein Verbinden der Dekorschicht mit der Haptikschicht ermöglicht wird.
Weiterhin kann der geschäumte Kunststoff aus Polypropylen (PP) ausgebildet sein. Dadurch kann ein PP-Schaumrücken unmittelbar auf der Rückseite, d. h. auf einer für den Betrachter des Kunststoffteils nicht sichbaren Seite, der Dekorschicht realisiert werden. Der Schaumrücken kann je nach Anwendungszweck und gewünschter Haptik in verschiedenen Wandstärken und Dichten ausgebildet sein. Weiterhin kann die Haptikschicht verschiedene Abschnitte aufweisen, die sich in ihren Dichten und ihren Wandstärken voneinander unterscheiden.
Weiterhin kann zum Verkleben der Dekorschicht mit der Haptikschicht eine Klebstoffschicht zumindest auf einen Teilabschnitt einer Oberfläche des Trägerteils aufgebracht werden und dann die Haptikschicht auf die mit der Klebstoffschicht versehene Oberfläche der Dekorschicht aufgebracht werden.
Das Halbzeug, bestehend aus Dekorschicht und Haptikschicht, die miteinander verklebt sind, wird beispielsweise mit einer Schärfmaschine geschärft, wobei die Nahtbereiche gezielt ausgedünnt werden. Wahlweise kann auf der Haptikschicht bereits eine Klebstoffschicht vorgesehen sein, mit der das Halbzeug nach dem Schärfen mit dem Trägerteil verklebt wird. Nach dem Schärfen können einzelne Halbzeuge zu einem Nähkleid durch Vernähen zusammengefügt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Klebstoffschicht, mit der das Halbzeug später auf das Trägerteil geklebt wird, während des Schärfens und während des Vernähens zu einem Nähkleid bereits aufgebracht.
Darüber hinaus kann zum Verkleben der Haptikschicht mit dem Trägerteil eine weitere Klebstoffschicht zumindest auf einen Teilabschnitt einer Oberfläche der Haptikschicht aufgebracht werden, und danach das Trägerteil auf die mit der weiteren Klebstoffschicht versehene Oberfläche der Haptikschicht aufgebracht werden.
In einer ersten Ausführungsform erfolgt der Schritt Verkleben der Dekorschicht mit einer Haptikschicht vor dem Schritt Verkleben der Haptikschicht mit dem Trägerteil.
In einer alternativen zweiten Ausführungsform erfolgt der Schritt Verkleben der Dekorschicht mit einer Haptikschicht gleichzeitig mit dem Schritt Verkleben der Haptikschicht mit dem Trägerteil.
Die Dekorschicht kann eine Kunststoffhaut, eine Kunstlederschicht oder eine Echtlederschicht sein. Weiterhin kann die Dekorschicht auch als eine textile Ware oder textile Struktur, insbesondere als ein Gewebe, Gestrick und/oder Gewirke, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Dekorschicht auch mehrlagig ausgebildet sein, mit einer dekorativen Oberflächenschicht, die im fertigen Bauteil eine sichtbare Oberfläche bildet.
Das Aufbringen der Klebstoffschicht kann mittels einseitigem Dispersionsauftrag auf die Oberfläche der Dekorschicht aufgetragen werden. Die Klebstoffschicht wird dabei aufgesprüht oder aufgewalzt. Auf die Oberfläche des Trägerteils wird kein Klebstoff aufgetragen.
Die Klebstoffschicht kann durch thermische Beaufschlagung aktiviert werden.
Weiterhin kann nach dem Verkleben der Dekorschicht mit der Haptikschicht in einem Nähschritt eine Naht aufgebracht werden, die auf einer der Haptikschicht gegenüberliegenden Oberfläche der Dekorschicht sichtbar ist.
Im Sinne dieser Erfindung sind Innenverkleidungsteile insbesondere Armaturentafelträger bzw. Instrumententafelträger, Verkleidungen der A-Säule, B-Säule, C-Säule, D-Säule, Verkleidungen der Mittelkonsole, Handschuhkastendeckel, Türverkleidungen, Hutablagen und dergleichen.
Zusammenfassend sollen die Vorteile der vorliegenden Erfindung genannt werden. Die Verwendung eines geschäumten Kunststoffs als Haptikschicht bietet den Vorteil einer geringen Saugfähigkeit bezüglich des zur Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung benötigten Klebstoffs. Da die Saugfähigkeit des geschäumten Kunststoffs wesentlich geringer ist als bei einer Haptikschicht aus Vlies oder Abstandsgewirke, kann eine Vielzahl unterschiedlicher Klebstoff-Materialzusammensetzungen sowie viele verschiedene Klebeverfahren eingesetzt werden. Verglichen mit Haptikschichten aus Abstandsgewirke oder aus einem Vlies weist ein geschäumter Kunststoff zudem eine wesentlich niedrigere Knickempfindlichkeit beim Nähen sowie beim Vorfixieren der Dekorschicht auf. Der Aufbau des Halbzeugs, das die Dekorschicht und die Haptikschicht umfasst, ist nähbar, so dass auf besonders einfache Weise Ziernähte oder Funktionsnähte eingebracht werden können.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert werden.
Es zeigen in schematischer Darstellung:

1 ein Trägerteil,
2a eine Dekorschicht,
2b ein Halbzeug, das eine Dekorschicht mit daran angeordneter Haptikschicht umfasst, und
2c ein Kunststoffbauteil.

1 zeigt beispielhaft einen Instrumententafelträger 20, der als Trägerstruktur 20 zur Erläuterung des Verfahrens dienen soll. Alternativ zu dem dargestellten I-Tafelträger können als Trägerstruktur 20 auch sämtliche im Interieur befindliche Verkleidungsteile dienen, wie Handschuhkasten, Mittelarmlehnen, Blenden, Armauflagen in den Türverkleidungen, Türverkleidungen, Dachhimmel, usw. Dieser Instrumententafelträger 20 weist eine Oberfläche 20o auf, die mit Hilfe einer Dekorschicht kaschiert werden soll. Diese Oberfläche kann, wie in 1 dargestellt, lediglich einen Abschnitt betreffen, wie beispielsweise die obere Oberfläche der Hutze des sogenannten Kombiinstruments. Die zu kaschierende Oberfläche 20o kann jedoch auch der Teil der Oberfläche der Trägerstruktur 20 sein, der von einem Fahrzeuginsassen im Innenraum des Fahrzeugs sichtbar wäre. Weiterhin alternativ kann die Oberfläche 20o auch die gesamte Oberfläche der Trägerstruktur 20 umfassen, wobei dann auch von einem Fahrzeuginsassen nicht sichtbare Bereiche der Trägerstruktur 20 kaschiert werden würden.
Mit Bezug zu den 2a bis 2c, soll das Herstellungsverfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils erläutert werden. Dazu wird beispielsweise das Trägerteil 20 aus 1 als Trägerteil 13 verwendet. Eine Dekorschicht 11 weist eine figürlich dargestellt untere Oberfläche 11o auf, die in einem fertigen Zustand eines Fahrzeug-Innenverkleidungsteils für einen Insassen oder allgemein für einen Betrachter nicht sichtbar sein wird. Die für den Betrachter des fertigen Bauteils 10 sichtbare Oberfläche des Innenverkleidungsteils ist eine der unteren Oberfläche 11o gegenüberliegende Oberfläche 11s.
In einem ersten Verfahrensschritt wird auf eine Oberfläche 11o der Dekorschicht 11, die dem Trägerteil 13 zugewandt ist, eine Klebstoffschicht aufgebracht und die Haptikschicht 12 mit der Dekorschicht 11 verklebt. Alternativ dazu kann die Klebstoffschicht auf eine Oberfläche der Haptikschicht 12, die der Dekorschicht 11 zugewandt ist, aufgebracht werden. Dadurch entsteht das in 2b dargestellt Halbzeug, bei dem die Dekorschicht 11 mit der darunterliegenden Haptikschicht verbunden ist.
Das so erzeugte Halbzeug wird in einem zweiten Verfahrensschritt mit dem Trägerteil 13 verklebt. Dazu wird auf eine Oberfläche 12o der Haptikschicht 12, die dem Trägerteil 13 zugewandt ist, eine Klebstoffschicht aufgebracht und das Halbzeug mit dem Trägerteil 13 verklebt. Alternativ dazu kann die Klebstoffschicht auf eine Oberfläche des Trägerteils 13, die der Haptikschicht 11 zugewandt ist, aufgebracht werden. Dadurch entsteht das in 2c dargestellte, fertige dreischichtige Kunststoffbauteil 10.
Zur Aktivierung des Klebstoffs wird thermische Energie in die jeweilige Klebstoffschicht geleitet. Für den Verbund der Schichten kommen wahlweise Einkomponenten-Klebstoffe oder Zweikomponenten-Klebstoffe zum Einsatz. Zweikomponenten-Klebstoffe bestehen aus zwei Bestandteilen, die beim Mischen in einer chemischen Reaktion aushärten. Bei sogenannten EinKomponenten-Klebstoffen wird eine schon gebrauchsfertige Klebemasse auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht. Die Klebstoffe härten anschließend durch eine Veränderung der Umgebungsbedingungen aus, wie zum Beispiel Temperaturänderungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29622843 U1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils (10), insbesondere eines Innenverkleidungsteils für Fahrzeuge, wobei das Innenverkleidungsteil ein Trägerteil (13), eine Dekorschicht (11) und eine zwischen dem Trägerteil (13) und der Dekorschicht (11) angeordnete Haptikschicht (12) aufweist, mit den Schritten: - Anordnen der Dekorschicht (11) in einer vorbestimmten Position; - Verkleben der Dekorschicht (11) mit der Haptikschicht (12); und - Verkleben der Haptikschicht (12) mit dem Trägerteil (13) dadurch gekennzeichnet, dass als Haptikschicht (13) ein geschäumter Kunststoff verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschäumte Kunststoff aus Polypropylen ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verkleben der Dekorschicht (11) mit der Haptikschicht (12) eine Klebstoffschicht zumindest auf einen Teilabschnitt einer Oberfläche (11o) des Trägerteils (10) aufgebracht wird, und die Haptikschicht (12) auf die mit der Klebstoffschicht versehene Oberfläche (11o) der Dekorschicht (11) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verkleben der Haptikschicht (12) mit dem Trägerteil (13) eine weitere Klebstoffschicht zumindest auf einen Teilabschnitt einer Oberfläche (120) der Haptikschicht (12) aufgebracht wird, und das Trägerteil (13) auf die mit der weiteren Klebstoffschicht versehene Oberfläche (120) der Haptikschicht (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Verkleben der Dekorschicht (11) mit einer Haptikschicht (12) vor dem Schritt Verkleben der Haptikschicht (12) mit dem Trägerteil (13) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (11) eine Kunststoffhaut, eine Kunst- oder Echtlederschicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht mittels einseitigem Dispersionsauftrag auf die Oberfläche (11o) der Dekorschicht (11) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht durch thermische Beaufschlagung aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verkleben der Dekorschicht (11) mit der Haptikschicht (12) in einem Nähschritt eine Naht aufgebracht wird, die auf einer der Haptikschicht (12) gegenüberliegenden Oberfläche der Dekorschicht (11) sichtbar ist.