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Die Erfindung betrifft ein Tiefziehteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehteils.
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Tiefziehteile sind aus der Praxis bekannt und werden unter anderem als Gehäuse, Verkleidungsteile aller Art, Verpackungen und andere schichtförmige Funktionselemente eingesetzt.
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In vielen Anwendungen soll das Tiefziehteil selbst nicht die sichtbare Oberfläche bilden, wozu dann nachträglich eine Deckschicht oder auch zunächst nur eine Zwischenschicht aufkaschiert wird. So ist es beispielsweise bei der Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen üblich, dass tiefgezogene Teile an dem Dachhimmel, den Verkleidungen der Türen, an dem Armaturenbrett oder auch an den Säulen des Fahrzeugs mit einer hochwertigen Deckschicht, beispielsweise einem textilen Material oder Leder versehen wird. Um eine besonders angenehme und hochwertige Haptik zu erzeugen, wird häufig auch eine weiche, nachgiebige Zwischenschicht vorgesehen, wozu beispielsweise ein Abstandsventil, insbesondere ein Abstandsgewirke oder eine Schaumstofflage eingesetzt werden kann.
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Das Kaschieren mehrerer verschiedener Materialien stellt sich in der Praxis aufwendig dar, so dass entsprechend ein Bedürfnis nach einer Vereinfachung der Herstellungsverfahren sowie einer Reduzierung der Kosten besteht.
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Aus der
EP 0 103 129 B1 ist ein flexibles aber in einem gewisse Maße in seiner Form angepasstes Abstandsgewirke bekannt. Um ein Miederwarenteil, insbesondere die Schale eines Büstenhalters zu bilden, wird ein Abstandsgewirke in einer entsprechenden Form unter Temperatureinwirkung schalenförmig ausgeformt, wobei das Material zwar eine vorgegebene Struktur aufweist, jedoch insgesamt relativ weich und elastisch bleibt, so dass sich für einen Benutzer auch ein hoher Tragekomfort ergibt. Ein solches umgeformtes Abstandsgewirke für Bekleidungsteile ist auch aus der
DD 129 155 bekannt.
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Um ein trägerloses Interieurteil zu bilden, wird gemäß der
DE 10 2011 075 720 A1 eine Haptikschicht aus Textil, insbesondere einem Abstandstextil mit einem zusätzlichen Versteifungsmaterial versehen, welches in einem separaten Verfahrensschritt in das Textil eingebracht wird. Auch dabei ergibt sich eine relativ aufwendige Verfahrensführung. Ein entsprechender Ansatz wird auch gemäß der
DE 10 2013 213 681 A1 verfolgt, wonach als zusätzliches Material ein Kunststoffschaum eingebracht wird.
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Ein Versteifen eines Abstandsgewirkes durch ein Aushärten mittels Harz ist aus der
DE 3 813 741 C1 bekannt, wobei dem gesamten Abstandsgewirke eine hohe Steifheit und Formstabilität verliehen wird. Die weichen, elastischen Eigenschaften des Abstandsgewirkes gehen dabei vollständig verloren.
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Aus der
EP 1 910 597 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines formangepassten Abstandsgewirkes bekannt, bei dem das Abstandsgewirke in einem zu verformenden Bereich erwärmt und in einem nicht zu verformenden Bereich gekühlt wird. Durch das Erwärmen und Kühlen können die Grenzen der verformten Abschnitte bezogen auf die Fläche des Abstandsgewirkes voneinander klar getrennt werden. In dem zu verformenden Bereichen wird das Abstandsgewirke als Ganzes verformt, wie es bereits von der Herstellung von Bekleidungsteilen und insbesondere Miederwaren aus der oben genannten
EP 0 103 129 B1 bzw. der
DD 129 155 bekannt ist.
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Die
DE 10 2013 102 813 A1 offenbart ein Abstandsgewirke mit einer ersten und einer zweiten flächigen Gewirkelage, die durch eingewirkte Abstandsfäden miteinander verbunden sind. Die Fäden eines die erste Gewirkelage bildenden Fadensystems sind nur durch eine gegenseitige Verschlingung miteinander verbunden, während Fäden eines die zweite Gewirkelage bildenden Fadensystems durch eine Verschlingung sowie durch eine zumindest teilweise Verschmelzung miteinander verbunden sind. Das Abstandgewirke ist als Materialbahn für übliche Anwendungen vorgesehen, wobei je nach Bedarf Zuschnitte in beliebiger Größe gebildet werden können. Die Versteifung der entsprechenden Gewirkelage ist dabei konkret dazu vorgesehen, bei der Weiterverarbeitung eine leichtere Handhabung zu ermöglichen und insbesondere eine Reduzierung der Dehnbarkeit in Längs- und Querrichtung zu bewirken.
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Die
DE 10 2014 103 861 A1 beschäftigt sich ebenfalls damit, eine leichtere Handhabung zu ermöglichen und insbesondere eine Reduzierung der Dehnbarkeit in Längs- und Querrichtung zu bewirken. Der aus der
DE 10 2013 192 813 A1 bekannte Ansatz wird dabei derart weitergebildet, dass die versteifte Gewirkelage maschenbildende Maschenfäden aus thermoplastischem Kunststoff und nicht maschenbildende Zusatzfäden aus thermoplastischem Kunststoff aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass dieser Gewirkelage lediglich die Zusatzfäden zumindest teilweise aufgeschmolzen sind und durch das zumindest teilweise Aufschmelzen eine Versteifung der ersten Gewirkelage bewirken, wobei auch Maschenfäden durch die zumindest teilweise aufgeschmolzenen Zusatzfäden miteinander verklebt sein können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, ein Tiefziehteil anzugeben, welches sich durch gute mechanische Eigenschaften auszeichnet und leicht hergestellt werden kann. Insbesondere soll das Tiefziehteil auf besonders einfache Weise mit einer weichen Haptikschicht ausgerüstet sein. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tiefziehteils angegeben werden.
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Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe sind ein Tiefziehteil gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehteils gemäß Patentanspruch 8.
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Gegenstand der Erfindung ist damit also zunächst ein Tiefziehteil, welches vorzugsweise vollständig aus einem Abstandstextil, insbesondere einem Abstandsgewirke gebildet ist. Das Tiefziehteil umfasst eine flexible, aus Fäden gebildete Textillage, insbesondere Gewirkelage als weiche Haptikschicht, eine im Vergleich zu der flexiblen Textillage steife Trägerschicht, die durch ein zumindest teilweises Aufschmelzen einer zweiten Textillage, insbesondere Gewirkelage gebildet ist, und Abstandsfäden zwischen der Textillage und der Trägerschicht, wobei die Abstandsfäden mit der flexiblen Textillage bevorzugt wirktechnisch verbunden und in der Trägerschicht stoffschlüssig eingebunden sind.
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Erfindungsgemäß kann das Tiefziehteil vollständig aus einem entsprechend angepassten Abstandstextil gebildet werden, wobei der Tiefziehprozess derart durchgeführt wird und das Abstandstextil so ausgeführt ist, dass zur Bildung einer stark asymmetrischen Struktur die steife Trägerschicht auf der einen Seite erzeugt wird, während auf der anderen Seite die dort angeordnete erste Textillage ihre weichen und flexiblen Eigenschaften behält. Durch die Trägerschicht hält das Tiefziehteil seine dreidimensionale Form, während die Abstandsfäden und die flexible Textillage eine besonders angenehme weiche und nachgiebige, der Trägerschicht gegenüberliegende Oberfläche bilden. Bei dem Einsatz als Verkleidungsteil ist also ein Kaschieren mit einer elastischen, nachgiebigen Zwischenschicht nicht mehr notwendig.
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Bei dem Tiefziehteil ist ohne weiteres zu erkennen, dass die steife Trägerschicht durch ein zumindest teilweises Aufschmelzen einer zweiten Textillage, insbesondere Gewirkelage gebildet ist. Der Verlauf der Abstandsfäden entspricht auch an der Trägerschicht der üblichen Struktur in einem herkömmlichen Abstandstextil, wobei jedoch die ursprünglich vorhandene Fadenstruktur der zunächst die entsprechenden Textillage bildenden Fäden zumindest teilweise aufgehoben ist, so dass die Abstandsfäden ohne das Hinzufügen eines weiteren Harzes oder eines zusätzlichen Versteifungsmaterials stoffschlüssig befestigt sind.
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Gewissermaßen wird bei der Herstellung des Tiefziehteils die zunächst weiche und flexible zweite Textillage durch das zumindest teilweise Aufschmelzen in eine steife Schicht umgewandelt, welche dazu in der Lage ist, dem Tiefziehteil dauerhaft eine dreidimensionale Form zu verleihen.
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Die vorliegende Erfindung beruht in diesem Zusammenhang auf der Erkenntnis, dass zwischen der ersten Textillage und der zweiten Textillage, aus der bei dem Tiefziehen die Trägerschicht gebildet wird, eine Asymmetrie hinsichtlich der Materialien und/oder der Einwirkung von Druck und Temperatur bei dem Tiefziehen vorhanden sein muss.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass bei gleichen oder vergleichbaren Materialien der ersten Textillage und der zweiten Textillage durch einen entsprechenden Kontakt in einer Tiefziehform die zweite Textillage zur Bildung der Trägerschicht stärker aufgeheizt und dadurch zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, während die erste Textillage weich und flexibel bleibt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Trägerschicht aus einem Polymer gebildet ist oder zumindest ein Polymer enthält, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Fäden der flexiblen Textillage aufweist. Eine unterschiedliche Temperierung von Formhälften einer Tiefziehform ist dann nicht zwingend notwendig, kann aber auch im Rahmen einer solchen Ausgestaltung optional vorgesehen sein.
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Um die Trägerschicht bei dem Tiefziehen zu bilden, kann die entsprechende Textillage beispielsweise aus einem Schmelzfaden gebildet sein oder zumindest bei einem Mehrfaden-System einen Schmelzfaden aufweisen, der dann bei einer entsprechenden Temperatureinwirkung zumindest teilweise aufschmilzt.
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Vorzugsweise ist die Trägerschicht zumindest teilweise aus Multikomponenten-Fasern und/oder Multifilamentgarn mit unterschiedlichen Filamenten gebildet. Multikomponentenfasern können zwei unterschiedliche Abschnitte oder auch mehr Abschnitte aufweisen. Bei zwei unterschiedlichen Abschnitten ergeben sich Bikomponentenfasern, wobei die Abschnitte nebeneinander angeordnet sein können. Besonders bevorzugt ist eine Kern-Mantel-Struktur, wobei der Mantel aus niedrigschmelzendem Polymer gebildet ist und der Kern eine höhere Schmelztemperatur aufweist.
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Ein ähnliches Konzept kann bei einem Multifilamentgarn mit unterschiedlichen Filamenten vorgesehen sein. Ein Teil der Filamente ist dann niedrigschmelzend, während andere Filamente eine höhere Schmelztemperatur aufweisen.
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Durch die beschriebenen Maßnahmen kann erreicht werden, dass die Textillage, welche durch ein zumindest teilweises Aufschmelzen die Trägerschicht bildet, nicht völlig aufschmilzt und so die Gefahr besteht, dass sich die Abstandsfäden aus der Schmelze lösen können. Die erst bei einer hohen Temperatur aufschmelzenden Bestandteile der Multikomponenten-Fasern bzw. des Multifilamentgarns bleiben dann in der ursprünglich vorgesehenen Struktur (bei einem Gewirke der Legestruktur) der Textillage erhalten, während sich die zumindest eine weitere niedrigschmelzende Komponente zur Bildung einer einheitlichen Schicht verteilen kann.
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Im Rahmen der Erfindung soll ein Tiefziehteil gebildet werden, welches sich an der Trägerschicht durch eine hohe Festigkeit und Stabilität auszeichnet, so dass dieses beispielsweise für Innenverkleidungen, Gehäuse, Verkleidungen der A-, B- oder C-Säule eines Kraftfahrzeuges oder auch zur Bildung einer Sitzschale geeignet ist. Weitere denkbare Anwendungen sind beispielsweise Möbel, insbesondere Gartenmöbel, Protektoren für Motorradbekleidung, Arbeitskleidung oder Sportbekleidung, Wandelemente von Funktionsteilen wie Kinderwagen, Kindersitzen oder dergleichen.
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Eine entsprechende Stabilität kann einerseits durch ein entsprechendes Flächengewicht der Trägerschicht erreicht werden. So kann die Trägerschicht beispielsweise ein Flächengewicht zwischen 10 g/m2 und 1.000 g/m2 aufweisen.
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Zusätzlich oder alternativ können neben niedrigschmelzenden Fäden auch besonders stabile Fäden vorgesehen sein, die eine Versteifung bzw. Verstärkung bewirken.
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Wenn wie zuvor beschrieben Multikomponenten-Fasern und/oder Multifilamentgarnen mit unterschiedlichen Filamenten eingesetzt werden, können auch bei den Multikomponenten-Fasern Stränge bzw. bei dem Multifilmanentgarn mit unterschiedlichen Filamenten Filamente vorgesehen sein, welche aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe Aramidfaser, Carbonfaser, Basaltfaser und Glasfaser bestehen. Darüber hinaus sind auch andere Verstärkungsfasern geeignet. Bei einem zuvor beschriebenen Mehrfadensystem für die bei dem Tiefziehen die Trägerschicht bildende Textillage können auch entsprechende Fasertypen eingesetzt werden. Bei einem Aufschmelzen der niedrigschmelzenden Komponente bilden dann diese zusätzlichen Fäden, Stränge oder Filamente ein besonders stabiles, festes Gitter, wodurch das Tiefziehteil einerseits hochbelastbar und widerstandsfähig ist und andererseits auch mit einer hohen Maßhaltigkeit die durch das Tiefziehen vorgegebene Form beibehält.
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Um den Anteil der niedrigschmelzenden Komponente zu erhöhen, können auch weitere Fäden beispielsweise als Steh- oder Schussfäden eingearbeitete werden, die sich ggf. auch vor dem Aufschmelzen unterhalb der entsprechenden Oberfläche befinden.
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Die Gesamtdicke des Tiefziehteils bzw. des dafür eingesetzten Abstandstextil liegt typischerweise zwischen 1 mm und 60 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm bis 30 mm und insbesondere zwischen 2 mm bis 15 mm.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Trägerschicht mit einem Flächenanteil von zumindest 50 %, weiter bevorzugt 70 % und besonders bevorzugt vollständig geschlossen. Die durch das Aufschmelzen der entsprechenden Textillage gebildete Trägerschicht weist dann eine besonders dichte, folienartige Struktur auf, wobei jedoch die Abstandsfäden sicher eingebunden sind. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann für die Trägerschicht jedoch auch eine Lochstruktur vorgesehen sein, wenn die entsprechende Textillage zuvor mit einer entsprechenden Lochstruktur bereitgestellt wird.
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Die gegenüberliegende, auch bei dem Tiefziehteil noch flexible und die Haptikschicht bildende Textillage ist hinsichtlich ihrer Ausgestaltung nicht eingeschränkt und kann entweder eine im Wesentlichen geschlossene Maschenstruktur oder eine Maschenstruktur mit Öffnungen aufweisen, die sich in Produktionsrichtung und quer zur Produktionsrichtung über mehrere Maschen erstrecken.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Tiefziehteils. Das Verfahren umfasst die Schritte Bilden, insbesondere Wirken eines Abstandstextils mit einer ersten Textillage, einer zweiten Textillage und Abstandsfäden zwischen den Textillagen, Einbringen des Abstandstextils in eine Tiefziehform, Tiefziehen des Abstandstextils in der Tiefziehform unter Temperatureinwirkung derart, dass lediglich die zweite Textillage zumindest teilweise aufgeschmolzen wird und eine Trägerschicht bildet.
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Optional kann das Abstandstextil vor dem Einbringen in die Tiefziehform auf einem Spannrahmen thermofixiert werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die erste und die zweite Textillage nicht aufgeschmolzen werden, damit danach noch das Tiefziehen in die gewünschte Form erfolgen kann und das Abstandstextil zunächst noch leicht gehandhabt werden kann. Bei einem Thermofixieren wird das Abstandstextil derart erwärmt, dass der Kunststoff der Fäden lediglich weich wird ohne schmelzflüssig zu werden. Durch den Wirkprozess und das Abwinkeln der Fäden resultierende Spannungen an den Knickstellen der Fäden werden durch ein solches Thermofixieren beseitigt, weil die Polymerketten durch eine gewisse Beweglichkeit unter Erwärmung zäh fließen können, um die von außen aufgebrachten Spannungen auszugleichen. Ein Aufschmelzen bzw. Verschmelzen der einzelnen Fäden ist dabei durch eine geeignete Temperatursteuerung zu vermeiden.
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Alternativ kann das Abstandstextil auch ohne ein Thermofixieren verarbeitet werden, wobei die Fixierung des Artikels dann erst bei dem Tiefziehen erfolgt. Dazu kann es zweckmäßig sein, eine Tiefziehform auch an ihrer der flexiblen, die Haptikschicht bildenden Textillage zugewandten Seite zu beheizen, damit ohne ein Aufschmelzen dieser Textillage die beschriebene Thermofixierung erfolgen kann.
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Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, das Abstandstextil vor dem Tiefziehen vorzuwärmen, so dass der für den Umformprozess und die Bildung der Trägerschicht notwendige Wärmeeintrag reduziert wird.
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Das Abstandstextil wird vorzugsweise in einer Tiefziehform mit zwei Formhälften tiefgezogen, wobei ein in der Schließstellung zwischen den Formhälften verbleibender Spalt zweckmäßiger größer ist als die Dicke des Abstandsgewirkes im komprimierten Zustand. Dadurch wird vermieden, dass bei einem Aufschmelzen einer der Textillagen zur Bildung der Trägerschicht auch die andere, als Haptikschicht vorgesehene Textillage mitverklebt bzw. von dem schmelzflüssigen Kunststoff benetzt wird. Üblicherweise ist der zwischen den Formhälften verbleibende Spalt zumindest 1 mm, besonders bevorzugt zumindest 2 mm größer als die Dicke des Abstandsgewirkes in einem vollständig komprimierten Zustand.
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Im Rahmen der Erfindung können also feste, stabile Tiefziehteile gebildet werden, die als integralen Bestandteil eine weiche, durch Abstandsfäden abgestützte Haptikschicht aufweisen. Ein aufwendiges, nachträgliches Kaschieren ist nicht notwendig, wobei aber die Haptikschicht selbstverständlich auch mit einer weiteren Deckschicht, beispielsweise Leder, Kunstleder, Stoff oder dergleichen versehen werden kann.
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Zumindest im Hinblick auf die Trägerschicht und die integral damit gefertigte, über die Abstandsfäden abgestützte Textillage als Haptikschicht besteht auch - anders als bei einem Kaschieren - nicht die Gefahr einer Delaminierung.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Abstandsgewirke zur Bildung eines Tiefziehteils,
- 2 ein aus dem Abstandsgewirke gemäß der 1 gebildetes Tiefziehteil,
- 3a eine schematische Seitenansicht des in der 1 dargestellten Abstandsgewirkes,
- 3b eine schematische Seitenansicht des daraus gebildeten Tiefziehteils gemäß der 2.
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Die 1 zeigt ein als Abstandsgewirke 1 ausgeführtes Abstandstextil, welches gemäß dem üblichen Aufbau eine erste Gewirkelage 2, eine zweite Gewirkelage 3 sowie Abstandfäden 4 zwischen den beiden Gewirkelagen 2, 3 aufweist. Die Gewirkelagen 2, 3 sind aus lediglich schematisch angedeuteten Maschen gebildet, wobei im Rahmen der Erfindung unterschiedlichste Legemuster für die beiden Gewirkelagen 2, 3 in Betracht kommen.
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Die erste Gewirkelage 2 und die zweite Gewirkelage 3 sind aus unterschiedlichen polymeren Materialien für die jeweiligen Fäden gebildet. Die zweite Gewirkelage 3 ist so ausgeführt, dass diese bei einer Temperatureinwirkung bei einer niedrigeren Temperatur zumindest teilweise aufschmilzt.
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Insbesondere kann die zweite Gewirkelage 3 teilweise aus Mulitkomponenten-Fasern und/oder Multifilamentgarnen mit unterschiedlichen Filamente gebildet sein, wobei bei Multikomponentenfasern Stränge bzw. bei Multifilamentgarnen mit unterschiedlichen Filamenten Filamente vorgesehen sind, welche aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe Aramidfaser, Carbonfaser, Basaltfaser und Glasfaser bestehen.
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Alternativ können für die zweite Gewirkelage auch zumindest zwei unterschiedliche Fadensysteme eingesetzt werden.
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Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung jedoch, dass bei einem Tiefziehen in einer Tiefziehform lediglich die zweite Gewirkelage 3 zumindest teilweise aufgeschmolzen wird und dann eine vergleichsweise steife, folienartige Trägerschicht 3` bildet. Das Flächengewicht der Trägerschicht 3' kann ohne die darin eingebundenen Abstandsfäden 4 beispielsweise zwischen 10 g/m2 und 1.000 g/m2 betragen.
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Ein entsprechendes Tiefziehteil ist exemplarisch in der 2 dargestellt. Erfindungsgemäß ist die Trägerschicht 3' für die Maßhaltigkeit und Stabilität des Tiefziehteils verantwortlich, während die erste, über die Abstandsfäden 4 auf der Trägerschicht 3' abgestützte Gewirkelage 2 eine weiche Haptikschicht bildet. Es wird also aus einem einzigen Abstandsgewirke 1 ohne das Hinzuführen weiterer Materialien ein starres, stabiles Tiefziehteil gebildet, welches gleichzeitig jedoch integral mit einer Polsterwirkung durch die erste Gewirkelage 2 als Haptikschicht versehen ist.
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Im Gegensatz zu Ausgestaltungen gemäß dem Stand der Technik ist also eine Kaschierung eines Tiefziehteils mit einer zusätzlichen elastischen Schicht in Form eines Abstandsgewirkes oder eines Schaumstoffmaterials nicht mehr notwendig, wodurch sich erhebliche Verfahrenserleichterungen und geringere Kosten ergeben.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trägerschicht 3' vollständig geschlossen und bildet eine ebene Folienstruktur, wobei jedoch die Abstandsfäden 4 sicher in der Trägerschicht 3' verankert sind.
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Die Struktur des Abstandsgewirkes vor dem Tiefziehen ist exemplarisch in 3a dargestellt, während 3b die durch das Aufschmelzen der zweiten Gewirkelage 3 gebildete Trägerschicht 3' zeigt.
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Alternativ kann die Trägerschicht 3' jedoch auch Poren oder auch größere Öffnungen aufweisen.
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Die Gesamtdicke des Tiefziehteils gemäß der 2 bzw. des Abstandsgewirkes 1 gemäß der 1 liegt typischerweise zwischen 1 mm und 60 mm.
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Das Tiefziehteil ist für unterschiedlichste Anwendungsfälle geeignet. Beispielsweise können daraus besonders kostengünstig Verkleidungsteile, Sitzschalen, Wandelemente, Protektoren, Verstärkungselemente oder dergleichen gebildet werden.
