-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionsstoffes für Fahrzeuge.
-
Die konventionell vorherrschenden Interieurmaterialien beziehungsweise Bezugsmaterialien Leder und Kunstleder weisen aufgrund ihres tierischen beziehungsweise petrochemischen Ursprungs folgende materialspezifische Nachteile auf, die im Besonderen einen negativen Einfluss auf die ökologische Bilanz des Werkstoffes haben. Vor allem in der Verarbeitung des Rohleders zum Endprodukt entsteht eine erhöhte Umweltbelastung durch die in der Gerbung eingesetzten Chemikalien. Kunstleder hingegen weist die herkömmlich eingesetzten Kunststoffe auf, welche eine petrochemische Basis umfassen. Dabei handelt es sich somit nicht um einen nachwachsenden Rohstoff, sondern vielmehr um eine endliche Ressource. Zudem wirken sich die eingesetzten Weichmacher negativ auf die menschliche Gesundheit aus. Insofern besteht aktuell ein Bedarf an alternativen Materialien, welche die zuvor genannten Nachteile zumindest teilweise vermeiden beziehungsweise nicht aufweisen. Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Lösungen als bekannt zu entnehmen. Nachfolgend wird ein Beispiel aus dem Stand der Technik näher vorgestellt.
-
So ist aus der Druckschrift
DE 102 43 936 B4 ein Polsterteil und ein Sitz als bekannt zu entnehmen. Insbesondere wird ein Polsterteil, vorzugsweise ein Unterpolstermaterial für Sitze oder Sitzbezugsstoff, offenbart, welches aus wenigstens zwei flächig miteinander verbundenen Schichten mit einer Oberseite und einer Unterseite besteht, umfassend eine Schicht mit einem druckelastischen Wirkvliesstoff aus Fasern und eine mit Sorptionsmitteln ausgerüstete wenigstens teilweise luft- und feuchtigkeitsdurchlässige Schicht. Das Sorptionsmittel ist dabei pulver- oder granulatartig und ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Zeolithen, Silikagelen, Aktivkohle und Mischungen davon besteht.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Funktionsstoffes für Fahrzeuge bereitzustellen, welches sowohl robust als auch umweltfreundlich ist.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionsstoffes für Fahrzeuge bereitgestellt wird. Solch ein Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Ausgangsmaterials, welches zumindest Naturfasern umfasst, Aufbereiten des Ausgangsmaterials, mechanisches Verfestigen des Ausgangsmaterials, sodass ein vorbereitetes Ausgangsmaterial resultiert. Das Verfahren weist zudem noch den folgenden weiteren Schritt auf: Anordnen von zumindest bereichsweise jeweils wenigstens einer synthetischen Polymerschicht an einer Oberseite und einer Unterseite des vorbereiteten Ausgangsmaterials, sodass ein Funktionsstoff hervorgebracht wird. Auf diese Weise ist es möglich ein Verfahren bereitzustellen, welches einen Funktionsstoff hervorbringt, welcher sowohl robust als auch umweltfreundlich ist. Insbesondere ist der mittels des vorgestellten Verfahrens hervorgebrachte Funktionsstoff robust, da die künstlichen Fasern beziehungsweise der Polymeranteil in einem Außenbereich vorgesehen sind und somit die innenliegenden empfindlicheren Naturfasern beispielsweise vor einer Zerstörung mittels Reibung beziehungsweise allgemein mechanischer Belastung schützen. Zugleich kann mittels des vorgestellten Verfahrens der Anteil der künstlichen Fasern, welche auf einem endlichen Rohstoff basieren, so gering wie möglich gehalten werden. Insofern ist das vorgestellte Verfahren auch umweltfreundlich, da es den Anteil von nachwachsenden Rohstoffen in den Fokus des Herstellungsverfahrens legt. Die Naturfasern können zudem unter dem Fokus des Einsatzes regionaler Rohstoffe ausgewählt werden, sodass eine damit einhergehende Umweltbelastung weiter verringert werden kann. Beispielsweise kann für den deutschen Markt dabei etwa auf Flachs oder Hanf zurückgegriffen werden und für den asiatischen Markt entsprechend auf Ananasfasern oder Ramiefasern oder dergleichen. Letztlich kann jegliche Naturfaser oder ein Mix verschiedener Naturfasern zum Einsatz kommen. Im Vergleich zum Einsatz von PLA (PLA = polylactic acid = Polymilchsäure) weist die Verwendung von synthetischer Polymerschicht zudem verbesserte physikalische und chemische Eigenschaften des mittels des vorgestellten Verfahrens hergestellten Naturfaser-Kunststoffverbunds auf. Der mittels des vorgestellten Verfahrens hergestellte Funktionsstoff kann auch als Naturfaser-Kunststoffverbund-Vlies oder als Naturfaser-TPU-Vlies bezeichnet werden. Der Begriff Schicht bezieht sich in den vorliegenden Ausführungen vor allem auf den Umstand, dass ein gewisses Material im Wesentlichen in einer bestimmten Ebene angeordnet wird. Entsprechend ist demnach eine benachbarte Schicht auf einer benachbarten Ebene angeordnet. Die einzelnen Schichten können dabei jeweils durchgehend oder mit einzelnen Unterbrechungen vorgesehenen sein, wobei sie dabei dann dennoch zusammenhängend vorgesehen werden. Eine Dicke solch einer Schicht kann, je nachdem für welche Art von Herstellungsprozess das vorgestellte Verfahren eingesetzt werden soll, beliebig variieren. Der Funktionsstoff kann alternativ auch als Hybridtextil oder Naturfaser-Hybridtextil bezeichnet werden.
-
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Verwendung des Funktionsstoffes hergestellt mittels des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 bis 9 vorgesehen wird. Insbesondere wird dabei eine Verwendung des Funktionsstoffes für ein Interieurbauteil von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Sitzbezug für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Verkleidungsbauteil von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, ein Dachhimmelbauteil von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, ein Bestandteil von einem Lenkrad von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, ein Bestandteil von einem Armaturenbrett von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, zumindest ein Bestandteil von einem Bekleidungsstück, zumindest ein Bestandteil von einem Möbelstück vorgesehen. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für die vorgestellten Verwendungen.
-
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
-
So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Aufbereiten des Ausgangsmaterials wenigstens ein zumindest teilweise homogenes Aufschließen von Fasern des Ausgangsmaterials bis hin zur Einzelfaser umfasst. Dieser Vorgang kann beispielsweise zumindest teilweise einen Kardierschritt, welcher auch als Krempen bezeichnet werden kann, umfassen. Die Naturfasern werden somit nicht nur entsprechend vorbereitet und zumindest teilweise gereinigt, sondern werden auch für eine Verarbeitungsweise vorbereitet, welche dann zu einem besonders robusten Endprodukt führen.
-
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das mechanische Verfestigen insbesondere einen mechanischen Vernadelungsprozess oder einen Wasserstrahlverfestigungsprozess umfasst. Auf diese Weise kann eine mechanische Stabilität hervorgebracht werden, welche in einem besonders robusten Endprodukt beziehungsweise Funktionsstoff mündet.
-
Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Anordnungsschritt ausgewählt ist aus: Folienbeschichtung, Spray-Beschichtung, Hot-Melt-Beschichtung, sodass an der Oberseite und an der Unterseite des vorbereiteten Ausgangsmaterials eine möglichst homogen geschlossene Oberfläche erhalten wird. Somit kann aufgrund der homogen geschlossenen Oberfläche ein besonders robuster Funktionsstoff hergestellt werden, welcher gleichzeitig eine überschaubare Menge an nicht nachwachsenden Rohstoffen aufweist. Eine derartige Anordnung der synthetischen Polymerschicht bietet zudem den Vorteil, dass der so hergestellte Naturfaser-Kunststoffverbund effektiv recycelbar ist, da eine leichte Trennung der Kunststoffoberfläche gewährleistbar ist.
-
Des Weiteren ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Ausgangsmaterial Naturfasern und Polymerfasern, insbesondere thermoplastische Polyurethan-Fasern, umfasst, wobei an wenigstens einer Oberflächenseite des Ausgangsmaterials mehr Polymerfasern, insbesondere mehr thermoplastische Polyurethan-Fasern, als Naturfasern vorgesehen werden, und wobei der Anordnungsschritt mittels eines Thermobondierungsschritts realisiert wird, sodass die polymeren Anteile eine Matrix ausbilden. Mit anderen Worten werden die Naturfasern und Polymerfasern derart gepresst und dabei erhitzt, sodass die Polymerfasern aufschmelzen und sich somit jeweils eine angeordnete synthetische Polymerschicht an einer Oberseite und einer Unterseite des vorbereiteten Ausgangsmaterials einstellt, sodass ein Funktionsstoff hervorgebracht wird. Anders gesagt schmelzen die Polymerfasern, insbesondere die thermoplastischen Polyurethan-Fasern, derart auf, sodass sie eine Matrix bilden, welche die Naturfasern zumindest teilweise umgibt, sodass sich eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche bildet. Solch eine Schicht kann auch Unterbrechungen aufweisen und dennoch zusammenhängend vorgesehen werden. Somit kann aufgrund der sich bildenden Oberfläche ein besonders robuster Funktionsstoff hergestellt werden, welcher gleichzeitig eine überschaubare Menge an nicht nachwachsenden Rohstoffen aufweist.
-
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Mischungsverhältnis zwischen Naturfasern und Polymerfasern, insbesondere thermoplastischen Polyurethan-Fasern, 95 % zu 5 %, insbesondere 90 % zu 10 %, insbesondere 85 % zu 15 %, insbesondere 80 % zu 20 %, insbesondere 70 % zu 30 % beträgt. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser zu erreichen.
-
Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Naturfasern und die Polymerfasern, insbesondere die thermoplastischen Polyurethan-Fasern, derart vermischt und/oder angeordnet werden, sodass an wenigstens einer Oberflächenseite des Ausgangsmaterials mehr Polymerfasern, insbesondere mehr thermoplastische Polyurethan-Fasern, als Naturfasern vorgesehen werden. Dabei kann der Mischvorgang bereits derart vorgesehen sein, sodass sich die gewünschte Anordnung von Natur- zu Kunstfasern einstellt. Auch kann dabei vorgesehen sein, dass die Oberflächenseite, welche mehr Polymerfasern, insbesondere mehr thermoplastische Polyurethan-Fasern, als Naturfasern aufweist, später die einer Anwendung zugewandte Seite ist.
-
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Naturfasern vorzugsweise Flachs- und/oder Ananasfasern und/oder Hanffaser und/oder Ramiefaser umfassen. Je nachdem, in welcher Region das vorgestellte Verfahren angewendet wird, kann somit eine regionale Naturfaser gewählt werden. Dabei kann die Naturfaser auch eine gewisse Fragilität aufweisen, da sie ohnehin in einem finalen Schritt durch eine robustere Kunstfaserschicht beziehungsweise Polymerschicht geschützt wird. Mit anderen Worten, selbst wenn einzelne Ananasfasern an der Oberfläche vorliegen und somit eine gewisse Schwachstelle im Oberflächengefüge gegenüber mechanischen Belastungen bilden, kann mittels der schützenden Kunstfaserschichten dieser Nachteil mittels des vorgestellten Verfahrens ausgeglichen werden, sodass ein Funktionsstoff herstellbar ist, welcher nicht besonders sensibel und/oder anfällig gegenüber Abrieb ist.
-
Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass anschließend an den Anordnungsschritt zumindest ein Prägeschritt an wenigstens einer Oberflächenseite des erstellten Funktionsstoffes durchgeführt wird. Dieser Schritt kann dabei besonders gut sichtbar realisiert werden, da mittels des vorgestellten Verfahrens jeweils robuste äußere Schichten in dem herzustellenden Funktionsstoff vorgesehen werden, sodass dieser Prägeschritt auch bei komplexeren Geometrien und größeren Prägekräften aufgrund der Robustheit des hergestellten Funktionsstoffes durchführbar ist.
-
Das vorgestellte Verfahren kann beispielsweise angewendet werden, um robuste und umweltfreundliche Funktionsstoffe für den Einsatz in der Fahrzeugindustrie herzustellen.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsstoffes für Fahrzeuge;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsstoffes für Fahrzeuge;
- 3 ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsstoffes für Fahrzeuge;
- 4 eine schematische Darstellung von einem Interieurbauteil von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsstoffes 10 für Fahrzeuge. Bezogen auf die Bildebene werden dabei folgende Verfahrensschritte von links nach rechts schematisch dargestellt. Zunächst werden Naturfasern 12 bereitgestellt. Diese Naturfasern 12 können dabei bereits zumindest teilweise in aufbereiteter Form vorliegen. Anschließend werden diese Naturfasern 12 homogen bis zur Einzelfaser aufgeschlossen. Dieser Vorgang kann beispielsweise wie in der 1 schematisch dargestellt in Form eines Krempenprozesses 14 vorgesehen sein. Anschließend erfolgt ein mechanisches Verfestigen des Ausgangsmaterials, sodass ein vorbereitetes Ausgangsmaterial resultiert. In der 1 ist dieses in Form eines Vernadelns 16 der Naturfasern 12 dargestellt. Dabei verhaken sich die Naturfasern 12 ineinander und geben den sich bildenden Stoff beziehungsweise dem Vlies eine gewünschte und nötige Stabilität. In einem letzten Schritt werden dann die Naturfasern 12 beziehungsweise das hergestellte Vlies nach dem Vernadeln mit jeweiligen synthetischen Polymerschichten 18 an einer Oberseite und einer Unterseite versehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist dabei eine (bezogen auf die Bildebene) oberseitige synthetische Polymerschicht 18 dicker ausgeprägt als eine unterseitige synthetische Polymerschicht 18.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsstoffes 10 für Fahrzeuge. Bezogen auf die Bildebene werden dabei folgende Verfahrensschritte von links nach rechts schematisch dargestellt. Zunächst werden Naturfasern 12 und Polymerfasern 20 bereitgestellt. Die Polymerfasern 20 können beispielsweise thermoplastische Polyurethan-Fasern sein. Anschließend werden diese Naturfasern 12 und die Polymerfasern 20 homogen bis zur Einzelfaser aufgeschlossen. Dieser Vorgang kann beispielsweise wie in der 2 schematisch dargestellt in Form eines Krempenprozesses 14 vorgesehen sein. Dabei können die Naturfasern 12 und Polymerfasern 20 so vermischt werden, sodass sich an einer jeweiligen Außenoberflächenseite, also einer Oberseite und einer Unterseite, überwiegend Polymerfasern 20 ansammeln. Anschließend erfolgt ein mechanisches Verfestigen des Ausgangsmaterials, welches in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Gemisch von Naturfasern 12 und Polymerfasern 20 besteht, sodass ein vorbereitetes Ausgangsmaterial resultiert. In der 2 ist dieses in Form eines Vernadelns 16 der Naturfasern 12 und der Polymerfasern 20 dargestellt. Dabei verhaken sich die Naturfasern 12 und die Polymerfasern 20 ineinander und geben den sich bildenden Stoff beziehungsweise dem Vlies eine gewünschte und nötige Stabilität. Abschließend kann dieses Gemisch beziehungsweise der vorbereitete Ausgangsstoff unter erhöhter Temperatur verpresst werden. Dieser Thermobondierungsschritt 22 ist in dieser 2 mittels einem Werkzeug 24 dargestellt, welches mit einer oberen Werkzeughälfte 26 und einer unteren Werkzeughälfte 28 dargestellt ist. Diese beiden Werkzeughälften 26, 28 werden dabei so aufeinander geführt, sodass jeweilige Heizelemente 30 aufeinander zu bewegt werden. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante kann dieser Thermobondierungsschritt 22 auch als ein im Wesentlichen kontinuierlicher Prozess, zum Beispiel im Sinne eines Flachbettkaschierungsprozesses beziehungsweise zumindest teilweise als Flachbettkaschierungsprozess, vorgesehen sein. Auch kann das Material dabei beispielsweise von der Rolle zugeführt werden. Dabei schmelzen die polymeren Anteile, sprich die oberflächlich angeordneten Polymerfasern 20 auf und bilden eine Matrix, wobei eine geschlossene Oberfläche erhalten wird.
-
3 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm 100 eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsstoffes 10 für ein Fahrzeug. In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird ein Ausgangsmaterial, welches Naturfasern 12 umfasst, bereitgestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt 120 wird das Ausgangsmaterial aufbereitet. In einem dritten Verfahrensschritt 130 wird das Ausgangsmaterial mechanisch verfestigt, sodass ein vorbereitetes Ausgangsmaterial resultiert. In einem vierten Verfahrensschritt 140 werden zumindest bereichsweise jeweils wenigstens eine synthetische Polymerschicht 18 an einer Oberseite und einer Unterseite des vorbereiteten Ausgangsmaterials angeordnet, sodass ein Funktionsstoff 10 hervorgebracht wird.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung von einem Interieurbauteil 32 von einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug. Dieses Interieurbauteil 32 umfasst dabei zumindest teilweise einen nicht näher dargestellten Funktionsstoff 10, welcher mittels des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 bis 9 hergestellt ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Funktionsstoff
- 12
- Naturfaser
- 14
- Krempenprozess
- 16
- Vernadeln
- 18
- Polymerschicht
- 20
- Polymerfaser
- 22
- Thermobondierungsschritt
- 24
- Werkzeug
- 26
- obere Werkzeughälfte
- 28
- untere Werkzeughälfte
- 30
- Heizelement
- 32
- Interieurbauteil
- 100
- Verfahrensablaufdiagramm
- 110
- erster Verfahrensschritt
- 120
- zweiter Verfahrensschritt
- 130
- dritter Verfahrensschritt
- 140
- vierter Verfahrensschritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
