DE102022200198A1

DE102022200198A1 - Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement

Info

Publication number: DE102022200198A1
Application number: DE102022200198.2A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Käppeler
Original assignee: Eissmann Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Eissmann Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug, wie eine Armlehne, eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole oder dergleichen. Das Element besteht aus einem Trägersubstrat (22), das eine Sandwichstruktur aus einer Schnittschaumschicht (12) und einer auf der Rückseite des Schnittschaums angeordneten Heizschicht (14, 16) trägt, wobei auf der Rückseite der Schnittschaumschicht (12) eine Polyurethan(PUR)-Schaumschicht (20) aufgeschäumt ist, die die Heizschicht (14, 16) abdeckt.

Description

1. Das Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geschäumtes und beheiztes Innenraumelement für ein Fahrzeug, wie z.B. eine Armlehne, eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole oder ähnliches sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Elements.
2. Technischer Hintergrund
In modernen Personenkraftwagen verlangen die Kunden immer mehr Komfortmerkmale, um das Fahrerlebnis zu verbessern und auch die Fahrsicherheit zu erhöhen, da Komfortmerkmale in der Regel dazu beitragen, die Müdigkeit des Fahrers zu verringern und es ihm zu ermöglichen, sich länger auf das Fahren zu konzentrieren. Ein bewährtes Komfortmerkmal sind beheizte Sitze. Beheizte Sitze enthalten in der Regel eine Heizschicht mit isolierten Heizleitern, die auf der Oberseite des Sitzpolsters angeordnet sind.
Beispielsweise betreffen die Dokumente DE 37 039 39 A1 und DE 40 141 78 A1 flache Heizelemente zum Einbau in einen Fahrzeugsitz. In der DE 37039 39 wird vorgeschlagen, ein flaches Heizelement und das Sitzbezugsmaterial in eine Negativform für einen Fahrzeugsitz einzusetzen und die Form mit In-situ-Schaum zu füllen. DE 40 141 78 schlägt vor, einen Zuschnitt aus geschäumtem Material in den Sitzkörper einzulegen und den elektrischen Heizleiter direkt an dem Zuschnitt so zu befestigen, dass er direkt auf der Oberfläche des Sitzkörpers aufliegt.
Während die im Stand der Technik offenbarten Verfahren für beheizte Sitze gut funktionieren, besteht der Bedarf, zusätzliche beheizte Flächen im Fahrzeuginnenraum bereitzustellen. Insbesondere besteht ein Bedarf an beheizten Innenraumkomponenten, die typischerweise mit den Armen und Händen der Insassen in Berührung kommen, wie z. B. Armlehnen, Türverkleidungen, Mittelkonsolen und Ähnliches.
Diese Innenraumelemente bestehen typischerweise aus einem Trägersubstrat, das mit einer weichen Polsterung für ein angenehmes haptisches Feedback versehen ist. Im Gegensatz zur Polsterung eines Fahrzeugsitzes, die typischerweise eine Dicke von mehreren Zentimetern aufweist, haben die genannten Innenraumelemente jedoch nur eine Polsterung im Bereich von wenigen Millimetern. Dies erschwert die Integration von Heizschichten aufgrund des begrenzten Platzangebots erheblich. Darüber hinaus müssen die dekorativen Oberflächen der Innenraumelemente sehr glatt und hochwertig sein. So ist die Außenfläche solcher Elemente oft mit echtem Leder überzogen, und selbst kleinste Unregelmäßigkeiten oder Vorsprünge der Bauteile, an denen das Leder befestigt ist, können zu einer unregelmäßigen Oberfläche des Lederbezugs führen. Es ist daher sehr wichtig, dass die Oberfläche der Bauteile, auf die die Dekorschicht aufgebracht wird, sehr glatt ist.
Die Polsterung wird im Stand der Technik regelmäßig mit Polyurethanschaum realisiert, der auf das Trägersubstrat aufgeschäumt wird. Während dies zu sehr glatten Oberflächen führt, wenn keine Heizelemente vorhanden sind, wird die Oberfläche mit Heizelementen unregelmäßig, da die Heizelemente ein ordnungsgemäßes Aufschäumen behindern oder verhindern.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein verbessertes geschäumtes und beheiztes Innenraumelement bereitzustellen. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein solches Innenraumelement bereitzustellen, das mit einer dekorativen Oberfläche, wie z.B. aus Leder oder dergleichen, versehen werden kann, die keine sichtbaren Unregelmäßigkeiten aufweist. Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
Die Aufgaben werden zumindest teilweise gelöst durch ein geschäumtes und beheiztes Innenraumelement nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Elements nach Anspruch 11.
3. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Vorzugsweise werden die obigen Probleme durch ein geschäumtes und beheiztes Innenraumelement für ein Fahrzeug, wie z.B. eine Armlehne, eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole oder ähnliches, gelöst, das ein Trägersubstrat umfasst, das eine Sandwichstruktur trägt, die aus einer Schnittschaumschicht besteht, die eine Vorderseite hat, die dem Innenraum des Fahrzeugs im eingebauten Zustand zugewandt ist, und eine Rückseite, die dem Trägersubstrat zugewandt ist, wobei eine Heizschicht auf der Rückseite angeordnet ist und eine Polyurethan(PUR)-Schaumschicht auf die Rückseite der Schnittschaumschicht geschäumt ist, die die Heizschicht abdeckt. Weiterhin ist zwischen der Heizschicht und der Schnittschaumschicht und/oder auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht eine Sperrschicht vorgesehen. Der Begriff Schnittschaum bezeichnet in diesem Zusammenhang eine flache Schaumstoffplatte, die im Gegensatz zur Polyurethanschaumschicht, die auf die Rückseite der Schnittschaumschicht aufgeschäumt wird, vorproduziert ist. Die Heizschicht wird beispielsweise auf die Rückseite geklebt, bevor die Polyurethanschicht aufgeschäumt wird. Die Polyurethanschaumschicht dient als Polsterschicht, um den Fahrzeuginsassen eine angenehme haptische Rückmeldung zu geben und die verschiedenen Komponenten des Innenraumelements miteinander zu verbinden. Sie dient insbesondere dazu, die geschnittene Schaumstoffschicht (Schnittschaumschicht) und die Heizschicht mit dem Trägersubstrat zu verkleben. Das Trägersubstrat ist typischerweise ein spritzgegossenes Kunststoffteil und bildet die Hauptstruktur des Innenraumelements.
Die Sperrschicht kann grundsätzlich in zwei Positionen angeordnet werden. Die erste Position ist die bevorzugte und befindet sich auf der Vorderseite der geschnittenen Schaumstoffschicht. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ist dadurch eine sehr glatte Außenfläche gegeben, auf die Dekorschichten, wie z.B. Leder, aufgebracht werden können. Die zweite Position ist ebenfalls vorteilhaft. In der zweiten Position ist die Sperrschicht zwischen der Heizschicht und der geschnittenen Schaumschicht vorgesehen. Auch diese Position bietet gewisse Vorteile, wie noch näher erläutert werden wird.
Vorzugsweise ist die Sperrschicht eine Barriere gegen den Polyurethanschaum (PUR). Die typischen Schaumstoffe, die für die Schnittschaumschicht verwendet werden, sind porös und der Polyurethanschaum dringt bis zu einem gewissen Grad in die Schnittschaumschicht ein. Dies ist zwar für eine gute Haftung der verschiedenen Komponenten wünschenswert, aber insofern problematisch, als der Schaum teilweise vollständig durch die Dicke des Schnittschaums dringt, so dass an der Vorderseite des Schnittschaums kleine Blasen oder Vorsprünge entstehen. Diese Blasen oder Vorsprünge machen eine glatte Außenfläche unmöglich und sind selbst bei Aufbringen einer Dekorschicht deutlich sichtbar. Selbst relativ dickes Ledermaterial reicht nicht aus, um diese Unregelmäßigkeiten auf der Vorderseite des geschnittenen Schaums zu verbergen. Durch die Verwendung einer Sperrschicht, die den Polyurethanschaum blockiert, kann verhindert werden, dass der Polyurethanschaum überhaupt in die Schnittschaumschicht eindringt, wenn die Sperrschicht auf der Rückseite der Schnittschaumschicht vorgesehen ist. Allerdings ist in diesem Fall die Haftung - obwohl ausreichend - nicht so stark wie in dem Fall, in dem der Polyurethanschaum teilweise in den geschnittenen Schaumstoff eindringt. Daher ist eine bessere Haftung zu erreichen, wenn die Sperrschicht vor dem Aufschäumen des Polyurethanschaums auf der Vorderseite des geschnittenen Schaums angeordnet wird.
Der Polyurethanschaum kann in diesem Fall von der Rückseite in den Schnittschaum eindringen, aber die Sperrschicht verhindert, dass der Polyurethanschaum an der Vorderseite aus dem Schnittschaum austritt. Die Bildung von Blasen oder Überständen bzw. Vorsprüngen aus Polyurethanschaum an der Vorderseite des geschnittenen Schaums kann daher effektiv ausgeschlossen werden.
Ein geeignetes Material für die Sperrschicht ist beispielsweise eine thermoplastische Polyurethanfolie mit einer Dicke von 10 bis 50 µm, vorzugsweise 20 bis 30 µm, die vor dem Aufschäumen der Polyurethanschicht auf die Vorder- und/oder Rückseite des geschnittenen Schaumstoffs geklebt wird.
Dementsprechend ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Sperrschicht direkt auf der Vorderseite der geschnittenen Schaumstoffschicht angebracht, so dass kein Polyurethan (PUR)-Schaum über die Vorderseite hinausragt.
Weiter bevorzugt besteht die Heizschicht aus Heizdrähten, die in einer Gitterstruktur verwoben sind. Eine solche Anordnung hat eine sehr flache Struktur und lässt sich gut auf der Rückseite des geschnittenen Schaumstoffs anbringen. Sie ist außerdem leicht zu handhaben und sehr robust.
Vorzugsweise wird die Sperrschicht direkt auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht angebracht, bevor der Polyurethanschaum (PUR) auf der Rückseite der Schnittschaumschicht aufgeschäumt wird. Wie oben erläutert, wird dadurch verhindert, dass beim Aufschäumen ein Teil des Polyurethanschaums an der Vorderseite austritt und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche entstehen. Wird die Sperrschicht beispielsweise vor dem Aufschäumen auf die Vorderseite des geschnittenen Schaums geklebt, hat dies den zusätzlichen Vorteil, dass die beiden Schichten leicht zu handhaben sind und der Herstellungsprozess effektiver wird. In der Tat ist es im Allgemeinen vorzuziehen, die Heizschicht, die geschnittene Schaumstoffschicht und die Barriereschicht vor der Anordnung der Schichten im Formwerkzeug zusammenzufügen.
Wie oben erläutert, ist es vorteilhaft, wenn der Polyurethan (PUR)-Schaum die geschnittene Schaumschicht zumindest teilweise von der Rückseite bis zur Vorderseite durchdringt. Diese zumindest teilweise Durchdringung sorgt für eine sehr gute Verklebung der verschiedenen Komponenten des Innenraumelements.
In der Regel wird bevorzugt eine zusätzliche Dekorschicht, insbesondere aus Leder, als äußerste Schicht auf der Vorderseite des Schnittschaums angeordnet. Echtes Leder ist in Fahrzeugen der Oberklasse aufgrund seiner optischen und haptischen Eigenschaften sehr beliebt. Es sind aber auch andere Dekormaterialien denkbar, wie z.B. Kunstleder, das aus Umweltgründen immer beliebter wird.
Vorzugsweise hat der geschnittene Schaumstoff eine Dicke zwischen 0,30 und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,20 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,70 und 0,90 mm. Der Schnittschaum kann zum Beispiel ein verdichteter Polyurethanschaum sein, der sich leicht in die gewünschte Form schneiden lässt. Da die Innenraumelemente oft komplexe, dreidimensionale Formen haben, ist es notwendig, dass der Schnittschaum relativ dünn ist, aber dennoch robust genug, um als Träger für die Heizschicht und auch für eventuelle Dekorschichten, die auf die Vorderseite des Schnittschaums geklebt werden, zu dienen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der Polyurethanschaum eine Dicke zwischen 3,0 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 4,0 und 25 mm und besonders bevorzugt zwischen 5,0 und 20 mm. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Polyurethanschaum zwischen der Oberfläche des Trägersubstrats und der Rückseite des Schnittschaums bzw. der auf der Rückseite des Schnittschaums angeordneten Heizschicht. Der Polyurethanschaum dient zum einen als zusätzliche Polsterung des Trägersubstrats und zum anderen zur Verbindung der verschiedenen Komponenten untereinander, insbesondere zur Verklebung des Aufbaus aus Heizschicht, Schnittschaum und Sperrschicht auf dem Trägersubstrat. Dementsprechend wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Polyurethan(PUR)-Schaumschicht auf das Trägersubstrat aufgeschäumt, so dass die Sandwichstruktur mit dem Substrat verklebt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements für ein Fahrzeug, wie z.B. eine Armlehne, eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole oder ähnliches. Es umfasst die Schritte des Anordnens eines Trägersubstrats in einem Formwerkzeug, des Anordnens einer Schicht aus geschnittenem Schaumstoff mit einer Vorderseite und einer Rückseite in dem Formwerkzeug, so dass die Rückseite dem Trägersubstrat zugewandt ist, und des Bereitstellens einer Heizschicht; wobei die Heizschicht auf der Rückseite der geschnittenen Schaumstoffschicht bereitgestellt wird. In einem weiteren Schritt wird nach dem Schließen des Werkzeugs eine Polyurethan(PUR)-Schaumschicht aufgeschäumt, so dass sich der Polyurethan(PUR)-Schaum zwischen der Rückseite der Schnittschaumschicht und dem Trägersubstrat ausdehnt. Weiterhin wird erfindungsgemäß vor dem Aufschäumen der PUR-Schicht eine Sperrschicht zwischen der Heizschicht und der Schnittschaumschicht und/oder auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht vorgesehen. Es sollte dem Fachmann klar sein, dass die Bereitstellung der Heizschicht gleichzeitig mit der Bereitstellung der Schnittschaumschicht erfolgen kann. Insbesondere ist es möglich, die Heizschicht auf die geschnittene Schaumstoffschicht vorzumontieren, bevor diese im Formwerkzeug angeordnet wird.
Das Formwerkzeug ist beispielsweise so konstruiert, dass es in einer Hälfte das Trägersubstrat und in der anderen Hälfte eine Sandwich-Struktur, z. B. aus einer Barriereschicht, einem Schaumstoffzuschnitt und einer Heizschicht, aufnimmt, so dass sich die Heizschicht auf der dem Trägersubstrat zugewandten Außenseite befindet, wenn die beiden Formhälften des Formwerkzeugs geschlossen sind. Der Polyurethanschaum wird zwischen dem Trägersubstrat und der Sandwichstruktur eingebracht und zum Verbinden der verschiedenen Komponenten aufgeschäumt. Dieser Vorgang wird weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert.
Vorzugsweise ist die Sperrschicht aus den oben bei der Beschreibung des Innenraumelements genannten Gründen eine Barriere gegen den Polyurethan(PUR)-Schaum. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sperrschicht z.B. vor dem Einlegen in das Formwerkzeug mit der zugeschnittenen Schaumstoffschicht verklebt wird. Aus denselben Gründen ist es bevorzugt, dass die Sperrschicht direkt auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht angebracht wird, so dass kein Polyurethan (PUR)-Schaum aus der Vorderseitenfläche herausragt. Dadurch kann eine sehr glatte Außen- oder Vorderseite des geschnittenen Schaums erreicht werden, so dass jede auf der Vorderseite aufgebrachte Dekorschicht ein sehr glattes und hochwertiges Aussehen hat.
Vorzugsweise wird die Sperrschicht direkt auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht angebracht, bevor der Polyurethanschaum (PUR) auf der Rückseite der Schnittschaumschicht aufgeschäumt wird. Auf diese Weise kann sicher verhindert werden, dass Teile des Polyurethanschaums aus der äußeren Oberfläche der Schnittschaumschicht herausragen, wenn der Polyurethanschaum den Schnittschaum durchdringt. Bei der Sperrschicht kann es sich z.B. um eine thermoplastische Polyurethanfolie mit einer Dicke von 25 µm handeln, die entweder durch Wärmeeinwirkung während des Schäumprozesses aufgebracht oder mittels Heißkleber auf den Schnittschaum geklebt wird.
Außerdem wird der Polyurethanschaum (PUR) vorzugsweise so aufgeschäumt, dass er die Schnittschaumschicht zumindest teilweise von der Rückseite bis zur Vorderseite durchdringt. Dies lässt sich am besten durch die Wahl eines Schnittschaums mit einer geeigneten Porosität erreichen. Beim Aufschäumen des Polyurethanschaums dringt der Schaum teilweise in den porösen Schnittschaum ein und es wird eine sehr gute Haftung zwischen den verschiedenen Komponenten erreicht.
Vorzugsweise wird die geschnittene Schaumstoffschicht mit Hilfe eines Vakuums im Formwerkzeug fixiert, um eine Bewegung des geschnittenen Schaumstoffs während des Schäumens zu verhindern. Wie bereits erwähnt, ist die geschnittene Schaumstoffschicht relativ dünn und hat bspw. eine Dicke von weniger als 1 mm. Um eine sehr glatte und hochwertige Oberfläche für die Anbringung der Dekorschicht zu erhalten, ist es notwendig, dass die verschiedenen Teile oder Komponenten des Innenraumelements präzise im Formwerkzeug angeordnet sind. Die geschnittene Schaumstoffschicht lässt sich aufgrund ihrer Plattenform leicht im Formwerkzeug verschieben, insbesondere wenn das Werkzeug geschlossen und das Polyurethan aufgeschäumt wird. Es ist daher wünschenswert, den Teil des Werkzeugs, der den geschnittenen Schaumstoff aufnimmt, mit einer Art von Öffnungen zu versehen, die in Fluidverbindung mit einer Vakuumerzeugungsvorrichtung stehen. Dadurch kann die geschnittene Schaumstoffschicht in der Form fixiert und sorgfältig gesichert werden, so dass der geschnittene Schaumstoff an seinem Platz bleibt und im Werkzeug nicht beschädigt wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Polyurethan(PUR)-Schaumschicht auf das Trägersubstrat aufgeschäumt, wodurch die verschiedenen Komponenten, wie Schnittschaum und Heizschicht, mit dem Substrat verbunden werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Schnittschaumschicht im Formwerkzeug in einem Abstand zum Trägersubstrat angeordnet, so dass ein Spalt zwischen Trägersubstrat und Schnittschaum entsteht, und der Polyurethan(PUR)-Schaum wird aufgeschäumt, um sich in diesem Spalt auszudehnen. Auf diese Weise erstreckt sich der Polyurethanschaum im Wesentlichen vollständig zwischen der Oberfläche des Trägersubstrats, die durch den Schnittschaum und das Heizelement abgedeckt werden muss, und sorgt für eine zusätzliche Polsterung des Innenraumelements und gleichzeitig für eine feste und vollständige Verbindung von Schnittschaum/Heizelement mit dem Trägersubstrat.
Figurenliste
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Innenraumelements für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt das Element aus 1 mit einer alternativen Anordnung der erfindungsgemäßen Sperrschicht;
3 zeigt schematisch, wie aufgeschäumter Polyurethanschaum durch eine Schicht aus geschnittenem Schaumstoff dringt;
4 zeigt das gleiche Konzept wie 3, jedoch mit einer zusätzlichen Barriereschicht auf dem geschnittenen Schaumstoff;
5 zeigt das gleiche Konzept wie 3, jedoch mit einer zusätzlichen Barriereschicht, die auf den geschnittenen Schaumstoff aufgebracht ist; und
6 zeigt ein Formwerkzeug in einer schematischen Darstellung beim Einlegen;
7 zeigt das gleiche Werkzeug wie 6 nach dem Schäumungsprozess;
8 zeigt eine Hälfte des Formwerkzeugs, bevor der geschnittene Schaumstoff hineingelegt wird; und
9 zeigt die Hälfte des Formwerkzeugs von 8 nach dem Einlegen einer Schicht aus geschnittenem Schaumstoff und einer Heizschicht.

5. detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugelements 1. Die Bezugszahl 22 bezeichnet ein Trägersubstrat, beispielsweise ein spritzgegossenes Kunststoffteil zum Einbau in den Fahrzeuginnenraum, wie beispielsweise die Grundstruktur einer Armlehne. Eine Heizschicht 15 ist in Form eines Gewebes 14 vorgesehen, das mit elektrischen Heizleitungen 16 verwoben ist. Die Heizschicht 15 aus Gewebe 14 und Leitungen 16 ist mittels einer Klebeschicht 24 auf die Rückseite 13 einer zugeschnittenen Schaumstoffschicht 12 geklebt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Schnittschaumschicht, d. h. auf der Vorderseite 11 der Schnittschaumschicht 12, die im eingebauten Zustand dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist, ist eine Sperrschicht 10 angeordnet. Der gesamte Aufbau ist mit einer Dekorschicht 26 abgedeckt, die mittels einer Klebeschicht 24 auf die Vorderseite 11 der Schnittschaumschicht 12 geklebt ist.
Auf der Rückseite 13 der Schnittschaumschicht 12 wird eine Schicht aus Polyurethanschaum 20 aufgeschäumt, die die Heizschicht 15 abdeckt. Die geschäumte Polyurethanschicht 20 verbindet die verschiedenen Komponenten mit dem Trägersubstrat 22. Sowohl das Gewebe 14 als auch die Schnittschaumschicht 12 sind porös. Beim Aufschäumen der Polyurethanschicht 20 dringt das Polyurethan in das Gewebe 14 und die Schnittschaumschicht 12 ein, und typischerweise dringt der Polyurethanschaum zumindest teilweise bis zur Vorderseite der Schnittschaumschicht 12 vor. Hier verhindert oder blockiert die Sperrschicht 10, dass der Polyurethanschaum die Vorderseite der Schaumstoffschicht 12 verlässt. Auf diese Weise wird eine sehr glatte Außenfläche der Schnittschaumschicht 12 erzielt.
2 zeigt im Wesentlichen die gleiche Anordnung, jedoch mit einer anderen Position der Sperrschicht 10. In der alternativen Ausführungsform von 2 ist die Sperrschicht 10 zwischen der Heizschicht 15 und der Rückseite der Schnittschaumschicht 12 angeordnet. Beim Aufschäumen des Polyurethanschaums 20 verhindert die Sperrschicht 10, dass der Polyurethanschaum in die poröse Schnittschaumschicht 12 eindringt oder sie durchdringt. Da der Polyurethanschaum am Eindringen in die Schnittschaumschicht gehindert wird, kann kein Polyurethanschaum aus der vorderen Oberfläche der Schnittschaumschicht 12 herausragen, so dass eine sehr glatte Außenfläche der Schnittschaumschicht 12 gewährleistet ist.
Die 3 bis 5 zeigen, wie der Polyurethanschaum in die Schnittschaumschicht eindringt bzw. wie er durch eine Sperrschicht 10 am Eindringen in die Schnittschaumschicht gehindert wird (5). Der Fachmann wird erkennen, dass das Eindringen in die Schnittschaumschicht mit einem Mikroskop leicht sichtbar ist und dass ein Bauteil, bei dem der Polyurethanschaum in den Schnittschaum eingedrungen ist, sich strukturell von einem Bauteil unterscheidet, bei dem das Polyurethan nicht in den Schnittschaum eingedrungen ist. Der Fachmann kann daher z. B. leicht erkennen, ob das Polyurethan auf den geschnittenen Schaumstoff aufgeschäumt wurde oder nicht. In 3 ist der Schnittschaum 12 von seiner Rückseite bis zu seiner Vorderseite vom Polyurethanschaum durchdrungen. Ein Teil des Polyurethanschaums tritt an der Vorderseite aus und bildet Blasen und/oder Vorsprünge, so dass die äußere Oberfläche oder die Vorderseite der Schnittschaumschicht 12 uneben ist und Unregelmäßigkeiten aufweist. Wird auf eine solche unregelmäßige Oberfläche eine dekorative Schicht, wie z. B. eine Lederschicht, aufgebracht, weist das Endprodukt sichtbare Unregelmäßigkeiten wie kleine Punkte und Vorsprünge auf, wodurch das Produkt für seinen Zweck ungeeignet ist.
4 zeigt dasselbe Verfahren, jedoch mit einer Sperrschicht 10, die vor dem Aufschäumen der Polyurethanschicht 20 auf die Vorderseite der Schnittschaumschicht 12 aufgebracht wird. Auch in diesem Fall dringt die Polyurethanschicht 20 beim Aufschäumen teilweise von der Rückseite 13 in die Schnittschaumschicht 12 ein, und zumindest ein Teil des Polyurethanschaums dringt durch die gesamte Dicke der Schnittschaumschicht 12, bis er die Sperrschicht 10 erreicht. Die Sperrschicht 10 verhindert, dass der eindringende Polyurethanschaum aus der Vorderseite der Schnittschaumschicht 12 austritt oder herausragt, so dass eine sehr glatte Oberfläche entsteht, die sich hervorragend für das Aufbringen der Dekorschicht eignet.
5 zeigt die alternative Anordnung der Sperrschicht 10. In der Ausführungsform von 5 ist die Sperrschicht 10 auf der Rückseite der Schnittschaumschicht 12 angeordnet. Beim Aufschäumen des Polyurethanschaums 20 blockiert oder verhindert die Sperrschicht 10, dass der Polyurethanschaum in die Schnittschaumschicht 12 eindringt. Dementsprechend wird kein Polyurethanschaum aus der Vorderseite der geschnittenen Schaumstoffschicht 12 herausragen oder austreten, so dass eine sehr glatte Außenfläche entsteht.
6 zeigt ein Formwerkzeug 30 in geöffnetem Zustand. Das Formwerkzeug besteht aus zwei Werkzeughälften 31 und 32. In der zweiten Hälfte 32 ist ein Trägersubstrat 22 angeordnet, das in der dargestellten Ausführungsform das Strukturteil einer Mittelarmlehne für einen Personenkraftwagen ist. Die erste Hälfte 31 nimmt die Heizschicht 15 auf, die aus einem Gewebe 14 mit eingewebten elektrischen Leitungen 16 besteht. Unterhalb der Heizschicht 15 ist eine Schnittschaumschicht 12 mit einer Sperrschicht 10 vorgesehen, die jedoch nicht sichtbar ist, da die Schicht 15 sie in der dargestellten Perspektive verdeckt. Auf die Heizschicht 15 wird flüssiges Polyurethan 20' gegossen. Nach dem Schließen der Form wird das Polyurethan 20' aufgeschäumt und bildet die in den 1 und 2 schematisch dargestellte Polyurethanschicht 20.
7 zeigt die Anordnung aus 6 nach dem Schäumungsprozess. Die verschiedenen Komponenten, nämlich die Heizschicht 15, die Schnittschaumschicht 12 und die Sperrschicht 10, sind mit dem Trägersubstrat 22 verklebt.
8 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Werkzeughälfte 31, die zur Aufnahme der erfindungsgemäßen geschnittenen Schaumstoffschicht und Heizschicht geeignet ist. Die Werkzeughälfte 31 weist zwei Öffnungen 33 auf, durch die ein Unterdruck erzeugt werden kann, der die verschiedenen Schichten fest aber schonend in der Werkzeughälfte hält. Dies ist beispielhaft in 9 dargestellt, die zeigt, wie die Heizschicht 15 im Inneren der Werkzeughälfte 31 angeordnet ist und durch das mittels der Öffnungen 33 erzeugte Vakuum festgehalten wird.
Bezugszeichenliste

10: Barriereschicht
11: Vorderseite / Stirnseite
12: Schnittschaumschicht
13: Rückseite / Rückwand
14: Gewebe (der Heizschicht)
15: Heizschicht
16: Elektroheizleitungen (der Heizschicht)
20: aufgeschäumter Polyurethan (PUR)-Schaum
20': flüssiges Polyurethan (noch nicht aufgeschäumt)
22: Trägersubstrat
24: Klebeschicht(en)
26: Dekorationsschicht
30: Formwerkzeug
31: erste Werkzeughälfte
32: zweite Werkzeughälfte
33: Öffnungen für die Vakuumerzeugung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3703939 A1 [0003]
DE 4014178 [0003]

Claims

Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug, wie z.B. eine Armlehne, eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole oder ähnliches, umfassend: ein Trägersubstrat (22), das eine Sandwich-Struktur trägt, umfassend: eine Schnittschaumschicht (12) mit einer im eingebauten Zustand dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Vorderseite (11) und einer dem Trägersubstrat (22) zugewandten Rückseite (13), wobei auf der Rückseite eine Heizschicht (14, 16) angeordnet ist und auf der Rückseite der Schnittschaumschicht (12) eine Polyurethan (PUR)-Schaumschicht (20) aufgeschäumt ist, welche die Heizschicht (14, 16) abdeckt, und wobei eine Sperrschicht (10) zwischen der Heizschicht (14, 16) und der Schnittschaumschicht (12) und/oder auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht (12) vorgesehen ist.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Sperrschicht (10) eine Barriere gegen den Polyurethanschaum (PUR) ist.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sperrschicht (10) direkt auf der Vorderseite (11) der Schnittschaumschicht (12) angebracht ist, so dass kein Polyurethanschaum (PUR) über die Oberfläche der Vorderseite (11) hinausragt.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizschicht (15) Heizdrähte (26) umfasst, die in einer Gitterstruktur (24) verwoben sind.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sperrschicht (10) direkt auf der Vorderseite (11) der Schnittschaumschicht (12) angebracht wird, bevor der Polyurethan(PUR)-Schaum (20) auf der Rückseite (13) der Schnittschaumschicht aufgeschäumt wird.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Polyurethan (PUR)-Schaum (20) die Schnittschaumschicht (12) zumindest teilweise von der Rückseite (13) bis zur Vorderseite (11) durchdringt.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Vorderseite (11) der Schnittschaumschicht (12) eine zusätzliche Dekorschicht (26) aus insbesondere Leder als äußerste Schicht angeordnet ist.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittschaumschicht (12) eine Dicke zwischen 0,30 und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,20 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,70 und 0,90 mm aufweist.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyurethanschaumschicht (20) eine Dicke zwischen 3,0 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 4,0 und 25 mm und besonders bevorzugt zwischen 5,0 und 20 mm aufweist.
Geschäumtes und beheiztes Innenraumelement (1) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyurethan (PUR)-Schaumschicht (20) auf das Trägersubstrat (22) aufgeschäumt wird, wodurch die Sandwichstruktur mit dem Substrat verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelementes (1) für ein Fahrzeug, wie z.B. eine Armlehne, eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole oder ähnliches, umfassend die folgenden Schritte: Anordnen eines Trägersubstrats (22) in einem Formwerkzeug (30), Anordnen einer Schnittschaumschicht (12) mit einer Vorderseite (11) und einer Rückseite (13) in dem Formwerkzeug (30), so dass die Rückseite dem Trägersubstrat zugewandt ist, Bereitstellen einer Heizschicht (15), wobei die Heizschicht auf der Rückseite (13) der Schnittschaumschicht (12) vorgesehen ist; und Aufschäumen einer Polyurethan (PUR)-Schaumschicht (20) nach dem Schließen des Werkzeugs, so dass sich der Polyurethan (PUR)-Schaum zwischen der Rückseite (13) der Schnittschaumschicht und dem Trägersubstrat (22) ausdehnt, und wobei vor dem Aufschäumen der PUR-Schicht eine Sperrschicht (10) zwischen der Heizschicht (15) und der Schnittschaumschicht (12) und/oder auf der Vorderseite (11) der Schnittschaumschicht (12) vorgesehen wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei die Sperrschicht (10) eine Barriere gegen den Polyurethan(PUR)-Schaum ist.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Sperrschicht (10) direkt auf der Vorderseite der geschnittenen Schaumschicht angebracht wird, so dass kein Polyurethan (PUR)-Schaum aus der Vorderseitenfläche herausragt.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Heizschicht an der Schnittschaumschicht angebracht wird, bevor die Schnittschaumschicht im Formwerkzeug angeordnet wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Sperrschicht direkt auf der Vorderseite der Schnittschaumschicht angebracht wird, bevor der Polyurethan (PUR)-Schaum auf der Rückseite der Schnittschaumschicht aufgeschäumt wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Polyurethan(PUR)-Schaum so geschäumt wird, dass er die Schnittschaumschicht zumindest teilweise von der Rückseite bis zur Vorderseite durchdringt.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Schnittschaumschicht im Formwerkzeug mittels eines Vakuums fixiert wird, um eine Bewegung der Schnittschaumschicht während des Schäumens zu verhindern.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Polyurethan(PUR)-Schaumschicht auf das Trägersubstrat aufgeschäumt wird, so dass die Schnittschaumschicht und die Heizschicht mit dem Substrat verklebt werden.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten und beheizten Innenraumelements (1) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem die Schnittschaumschicht im Formwerkzeug mit Abstand zum Trägersubstrat angeordnet wird, so dass ein Spalt zwischen Trägersubstrat und Schnittschaum entsteht, und der Polyurethan(PUR)-Schaum in diesem Spalt aufgeschäumt wird.
Fahrzeug mit einem geschäumten und beheizten Innenraumelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19.