DE60013175T2

DE60013175T2 - Gewebeloses laminat für kraftfahrzeug-innenverkleidungsteile und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE60013175T2
Application number: DE2000613175
Authority: DE
Inventors: Asad Ali; L. Terri TAHNOOSE
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: EP1246721A1; US20020176981A1; WO2001032413A1; US6861019B2; EP1246721B1; DE60013175D1; US6444303B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gewebeloses Teil, wie beispielsweise einen Sitz oder ein Kissen, und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Die drittgrößten Kosten bei der Herstellung von Fahrzeugen sind typischerweise diejenigen für die Bestuhlung. Der größte Teil der Kosten für einen Sitz ist derjenige für das Sitzmaterial. Sie betragen typischerweise 30% bis 40% der gesamten Kosten. Unter Vermeiden des Überzugsstoffs kann man Arbeits-, Material- und Überzugskosten, die solchen Sitzen zugeordnet sind, verringern. Arbeits-, Material- und Überzugskosten können auch für andere Innenraumteile von Fahrzeugen verringert werden, die oftmals einen Stoff- oder Gewebeüberzug umfassen.
In der US-A-5 273 695 ist ein Sitz mit unterschiedlicher Härte mit zwei Seiten-Rollen, die eine oder mehr Zone(n) eines zweiten Polyurethanschaums, eingekapselt in einen ersten Polyurethanschaum, umfassen, offenbart. Der erste Schaum ist ein harter Schaum und der zweite Schaum ist ein weicher Schaum.
Die EP 0 068 820 B1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Polyurethanschaums, wobei, der entsprechende Schaumgegenstand Bereiche eines härteren und weicheren Schaums besitzt.
Die EP 0 425 240 A2 offenbart eine geformte Platte, die aus einem ersten Finish-Material, einer laminaren Polyurethanschicht und einer steifen Polyurethanschicht mit Verstärkungsfasern hergestellt ist.
Die US-4 800 984 offenbart eine akustische Barriere für Fahrzeuge mit einer Basisschicht aus einem flexiblen Schaum und einer Isolationsschicht aus einem Polyurethanelastomer, umfassend einen natürlichen Mineralfüller.
Es wird weiterhin auf die US-A-5 786 394 Bezug genommen, die allgemein zu der vorliegenden Erfindung in Bezug steht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gewebeloses Teil, wie beispielsweise ein Innenteil für ein Kraftfahrzeug, und ein Verfahren zum Herstellen desselben, zu schaffen, wobei das Innenteil für ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einen Kraftfahrzeug-Sitz, ohne Verwendung eines Gewebes hergestellt wird und dazu geeignet ist, den OEM-Spezifikationen für Kraftfahrzeuge mit hohen Stückzahlen, die kostengünstig sind, zu entsprechen. Ein solches Produkt beseitigt das Erfordernis nach einer Verkleidungsabdeckung, was die Gesamtkosten für den Sitz wesentlich verringert. Auch wird die Flexibilität für das Sitz-Design erhöht, da die Einschränkungen in Bezug auf ein Design der Verkleidungsabdeckung beseitigt werden.
Solche Innenteile für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise die Sitzpolsterung, können aus verschiedenen Farben, Texturen und Formen gebildet werden. Zum Beispiel kann Polyurethan so hergestellt werden, um eine Haut für eine Haltbarkeit und Anpassung der Innenfarbe durch eine Farbe oder einer Beschichtung beim Formen zu erzeugen. Demzufolge ist der erhaltene Fahrzeugsitz kostengünstig und ermöglicht eine Formgebung und Vielseitigkeit.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung werden der Schaumkörper, die Unterlageschicht und die Haut aus Polyurethan mit unterschiedlichen Charakteristika, wie ein flexibler Schaum, ein hoch dichter Schaum und ein Elastomer oder ein Schaum, hergestellt. Nur ein Material wird ohne irgendwelche Gewebe, enthalten in diesem Material, verwendet. Auf Grund des einen Materials ist es leicht möglich, das Innenteil mit einer unterschiedlichen Texturierung und mit unterschiedlichen Formen zu bilden, um eine Formgebung und Vielseitigkeit zu erzielen. Weiterhin ist es einfach, ein Innenteil aus solchen Materialien mit einer entsprechenden Haut mit ausreichender Haltbarkeit herzustellen. Die Gesamtkosten für das entsprechende Teil werden wesentlich verringert und irgendwelche Design-Beschränkungen werden verringert.
Das gewebelose Teil kann ein Kraftfahrzeugteil, wie beispielsweise eine Kopfstütze, eine Verkleidungsplatte, ein Instrumentenbrett, eine Türverkleidungsplatte, eine Polsterverkleidung, eine Armstütze oder ein Teil eines Kraftfahrzeugsitzes, wie beispielsweise ein Sitzkissen, sein. Auch kann das Fahrzeug-Innenteil eine Oberseitenbeschichtung aus einer Polyurethanfarbe, angebondet an die Haut, aufweisen.
Das Teil kann weiterhin eine zweite, hoch dichte Unterlageschicht aus Polyurethanschaum, angebondet an den Schaumkörper, umfassen.
Weiterhin wird zum Lösen der vorstehenden Aufgaben und anderer Aufgaben der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines gewebelosen Teils mit den Merkmalen nach Anspruch 13 geschaffen.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt eines Aufsprühens einer Beschichtung auf der den Gegenstand definierenden Oberfläche vor dem Aufsprühen des Polyurethanelastomers umfassen.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt eines Aufsprühens einer Polyurethanfarbe auf der Polyurethanelastomerhaut umfassen, um eine Oberseitenbeschichtung darauf zu bilden.
Das Verfahren kann weiterhin ein Gießen eines hoch dichten Polyurethanschaums auf den Schaumkörper, um eine zweite Unterlageschicht, angebondet an den Schaumkörper, zu bilden, umfassen.
Die Schritte eines Aufsprühens und Aufgießens können in einer automatisierten Art und Weise, wie beispielsweise durch einen industriellen Roboter, durchgeführt werden.
Die Vorteile und die Materialeigenschaften eines gewebelosen Teils der vorliegenden Erfindung sind zahlreich. Zum Beispiel,
Vorteile:

– niedrige Kosten für den Sitz;
– Wasserbeständigkeit (waschbare Sitzoberfläche);
– Vielseitigkeit beim Design und beim Styling;
– dünnes Sitzprofil;
– Flexibilität bei einem Oberflächen-Finish mit dynamischen Farben, Textur und Glanz;
– 100 % Recyclingsfähigkeit;
– ein einstufiger, kostengünstiger Herstellvorgang;
– integriertes Sitz-Heizsystem;
– beseitigen einer Sitzverkleidungsanordnung.

Material-Eigenschaft:
erfüllt physikalische Erfordernisse:

– dimensionsmäßige Stabilität;
– Luftfeuchtigkeit und Altern;
– Entflammbarkeit;
– Beschlagen;
– Kompression;
– Dehnung;
– Reiß- und Zugfestigkeit;
– Kompressionseinstellung;
– Durchbiegung.

Die vorstehende Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung des besten Modus zum Ausführen der Erfindung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNEN
1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Fahrzeugsitzes, aufgebaut gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Form, und die einen ersten Schritt zum Herstellen eines Innenteils für ein Kraftfahrzeug, aufgebaut gemäß der vorliegenden Erfindung, darstellt;
3 zeigt eine schematische Seitenansicht, die einen zweiten Schritt zum Herstellen eines Innenteils für ein Kraftfahrzeug, aufgebaut, gemäß der vorliegenden Erfindung, darstellt;
4 zeigt eine schematische Seitenansicht, die einen dritten Schritt zum Herstellen eines Innenteils für ein Kraftfahrzeug, aufgebaut, gemäß der vorliegenden Erfindung, darstellt;
5 zeigt eine schematische Seitenansicht, die ein fertig gestelltes Innenraumteil für ein Kraftfahrzeug, angeordnet in der Form, darstellt;
6 zeigt eine schematische Seitenansicht, die das erhaltene Fahrzeugteil zeigt, das mit Polyurethanfarbe besprüht wird, um eine Oberseitenbeschichtung auf dem Fahrzeugteil zu bilden; und
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Blockdiagramms der verschiedenen Stationen, verwendet in dem Verfahren der Erfindung.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Wie nun die Zeichnungs-Figuren zeigen, ist in 1 ein Fahrzeugsitz, aufgebaut gemäß der vorliegenden Erfindung, dargestellt, wobei unterschiedliche Segmente des Sit zes entsprechend dem Verfahren, das in den 2 – 6 dargestellt ist, gebildet sind. Jedes der Segmente des Fahrzeugsitzes der 1 umfasst typischerweise einen flexiblen Polyurethanschaumkörper, eine hoch dichte Polyurethanschaum-Unterlageschicht, angebondet an dem Schaumkörper, und eine Polyurethanelastomerhaut, angebondet an die Unterlageschicht. Optional kann eine Oberseitenbeschichtung aus Polyurethanfarbe auf die Polyurethanelastomerhaut aufgesprüht werden. Eine solche Farbe kann ein „weiches Anfühlen" ("soft touch") für das sich ergebende Element erzielen. Auch kann optional eine zweite, hoch dichte Polyurethanschaum-Unterlageschicht an den Schaumkörper gegenüberliegend der ersten Unterlageschicht zum Befestigen des erhaltenen Teils innerhalb eines Fahrzeuginnenraum angebondet sein.
In einer ähnlichen Weise kann das Fahrzeug-Innenraumteil eine Kissenverkleidung, eine Kopfstütze, eine Verkleidungsplatte, ein Instrumentenbrett, eine Türplatte, eine Armstütze oder ein anderes Fahrzeug-Innenraumteil für ein Kraftfahrzeug aufweisen. Auch kann die Polyurethanelastomerhaut ein „Aussehen und Empfinden" ("look and feel"), das typischerweise dem "Aussehen und Empfinden" des bestimmten Fahrzeug-Innenraumteils zugeordnet ist, das durch das Teil der Erfindung ersetzt werden soll, haben.
Zum Beispiel kann die Polyurethanelastomerhaut eine Porosität und eine Oberflächentextur so haben, dass sie atmungsaktiv ist und akustisch mit einem Beschallungssystem innerhalb des Fahrzeuginnenraums kompatibel ist. Mit anderen Worten kann die Polyurethanelastomerhaut des Teils das "Aussehen und Empfinden" von Leder, Vinyl oder einer anderen Sitz- oder Keilabdeckung haben.
In den 2 – 6 nun ist ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuginnenteils, wie beispielsweise verschiedener Segmente des Fahrzeugsitzes der 1, dargestellt. In 2 wird eine herkömmliche Form mit einem Polyurethanelastomer/-schaum durch eine automatische Gerätschaft, wie beispielsweise einen Roboter, sprühbeschichtet. Typischerweise wird die sich ergebende Haut gleichmäßig aufgesprüht und besitzt eine relativ gleichförmige Dicke von 1/2 Millimeter bis 1 Millimeter.
In 3 nun ist ein optionaler zweiter Schritt zum Herstellen des Fahrzeuginnenteils dargestellt. Typischerweise sprüht eine automatisierte Gerätschaft, wie beispielsweise ein Roboter, hoch dichten Polyurethanschaum auf die Oberseite der Polyurethanelastomer/-schaumhaut auf oder gießt sie darauf, um eine Unterlageschicht, angebondet an die Elastomerhaut, zu bilden. Typischerweise besitzt der hoch dichte Polyurethanschaum eine Dichte von ungefähr 4–5 Pound pro Kubikmeter und besitzt eine relativ gleichförmige Dikke.
In 4 nun ist der nächste Schritt zum Herstellen des Fahrzeuginnenteils durch ein Gießen, auch durch eine automatische Gerätschaft, wie beispielsweise einen Roboter, von flexiblem Polyurethanschaum auf die Unterlageschicht aus hoch dichtem Polyurethanschaum, so dass sich die Unterlageschicht mit dem Schaumkörper verbindet, darstellt. Typischerweise besitzt der flexible Polyurethanschaum eine Dichte von ungefähr 2–4 Pound pro Kubikmeter.
Dem erhaltenen Fahrzeuginnenteil wird ermöglicht, zu stehen und in der Form zu härten, wie es in der 5 dargestellt ist.
Falls erwünscht, kann das erhaltene Fahrzeuginnenteil außerhalb der Form mit einer Polyurethanfarbe besprüht werden, um eine Oberseitenbeschichtung auf dem Fahrzeuginnenteil zu bilden, wie dies in der 6 dargestellt ist.
Auch kann, falls erwünscht, das Teil eine zweite Unterlageschicht durch Gießen von hoch dichtem Polyurethanschaum auf den flexiblen Polyurethanschaum umfassen, wenn sich das Teil noch in der Form befindet. Eine solche zweite Unterlageschicht würde dabei helfen, das Teil innerhalb des Fahrzeuginneren zu befestigen.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines gewebelosen Teils der vorliegenden Erfindung verwendet sieben Stationen, wie sie in 7 dargestellt sind, an denen die folgenden Schritte durchgeführt werden:

– Präparation/Reinigung der Form;
– Aufbringen eines Formtrennmittels;
– Aufbringen einer monotonen oder Zwei-Ton-in-Form-Beschichtung (In-Mold-Coat – IMC) (zweistufig);
– Aufsprühen von Urethan (zwei parallele Stufen),
– Einbringen von Schaum (z. B. FIP) (nur Türen);
– Entformen;
– Werkzeug-Wartung-Reparatur.

Zwei getrennte Schaum-Stationen mit einer Dosiereinheit können in einer automatisierten Prozesslinie angeordnet sein. Roboter werden bevorzugt für die Schritte eines Formlösens, einer INC, eines Aufsprühen von Urethan und für FIP für ein vollständiges System bevorzugt verwendet.
Prozessbeschreibung

Station 1 (Präparation/Reinigung der Form). Ein Bediener reinigt die Form von allen Abriebteilen.
Station 2 (Form-Trennung. Ein Roboter bringt ein Formtrennmittel auf die Form vor jedem Spritzvorgang auf.
Station 3 (2-Ton-in-Form-Beschichtung). Die Zwei-Ton-IMC-Station wird in Bezug auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrolliert. Ein erster Roboter setzt eine Maske in die Form ein. Ein zweiter Roboter nimmt die geeignete Sprühpistole auf und bringt eine erste Farbe in der Form auf. Die Maske wird dann durch den ersten Roboter entfernt und die Maske wird durch einen Bediener gereinigt. Ein Träger, der die Form hält, richtet aus beziehungsweise indexiert zu einem dritten Roboter. Der dritte Roboter nimmt die geeignete Sprühpistole auf und bringt eine zweite Farbe in die Form für eine Zwei-Ton-Anwendung auf.
Station 4 (Zwei-PU-Sprüh-Urethan-Stationen). Ein vierter Roboter wird in Position bewegt und ein Sprühmuster wird erzeugt. Der vierte Roboter besprüht das Teil von einer Düse aus, die durch den Roboter getragen ist, und bewegt sich dann von dem Teil weg, das gespült werden soll. Der vierte Roboter bewegt dann eine Wand über eine sich drehende Bürste, um die Düse zu reinigen.
Station 5 (Schaum – an Ort und Stelle). Der Bediener nimmt irgendeinen Einsatz, der erwünscht ist, in das Werkzeug hinein. Die Form schließt sich und ein fünfter Roboter gibt den Schaum in die Form ab. Die Form wird entlang der Fertigungslinie bewegt, um zu härten.
Station 6 (Entformen). Ein Bediener entnimmt die Haut und die geschäumten Teile aus der Form und legt sie auf ein Gestell. Die Haut und die Teile werden zu einem Begutachtungsbereich bewegt.
Station 7 (Werkzeug-Wartung und -Reparatur). Jedes Werkzeug muss alle dreißig bis vierzig Spritzgießvorgänge gereinigt werden, da sich ein Formrückstand aufbaut. Die Formen können mit Trockeneis oder DBE gereinigt werden.

Typischerweise bildet das sich ergebende Innenraumteil eine laminierte Struktur. Allerdings sollte verständlich werden, dass der flexible Polyurethanschaum und der hoch dichte Polyurethanschaum in einem begrenzten Umfang gemischt werden können, um einen relativ glatten Materialgradienten dazwischen zu bilden, im Gegensatz dazu, eine scharfe Ebene zu bilden, wo der hoch dichte Polyurethanschaum angebondet ist, allerdings getrennt von dem flexiblen Polyurethanschaum vorliegt.
Während der beste Modus zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Design- und Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, erkennen.

Claims

Gewebeloses Teil, das aufweist: einen flexiblen Polyurethanschaumkörper; eine hoch dichte Polyurethanschaum-Unterlageschicht, die an den Schaumkörper angebondet ist, und eine Polyurethanelastomer- oder Schaumhaut, die an die Unterlageschicht angebondet ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei die Haut eine Porosität und eine Oberflächentextur besitzt derart, dass sie atmungsaktiv ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei das Teil eine Kraftfahrzeug-Säulenverkleidung ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei das Teil eine Kraftfahrzeug-Kopfstütze ist.
Teil nach Ansprach 1, wobei das Teil eine Kraftfahrzeug-Verkleidungsplatte ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei das Teil ein Kraftfahrzeug-Instrumentenbrett ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei das Teil eine Kraftfahrzeug-Türverkleidungsplatte ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei das Teil eine Kraftfahrzeug-Armstütze ist.
Teil nach Anspruch 1, wobei das Teil ein Teil eines Kraftfahrzeugsitzes ist.
Gewebeloses Teil nach Anspruch 1, das weiterhin eine Oberseitenbeschichtung aus Polyurethanfarbe, angebondet an die Haut, aufweist.
Gewebeloses Teil nach Anspruch 1, das weiterhin eine zweite, hoch dichte Polyurethanschaum-Unterlageschicht, angebondet an den Schaumkörper, aufweist.
Gewebeloses Teil nach Anspruch 1, das weiterhin eine gefärbte Beschichtung aufweist, die an die Haut angebondet ist.
Verfahren zum Herstellen eines gewebelosen Teils, wobei das Verfahren aufweist: Aufsprühen eines Polyurethanelastomers oder -schaums auf eine. einen Gegenstand definierende Oberfläche einer Form, um eine Polyurethanelastomer- oder Schaumhaut zu bilden; Abgeben eines hoch dichten Polyurethanschaums auf die Polyurethanelastomerhaut, um eine Unterlageschicht, angebondet an die Haut, zu bilden, und Gießen eines flexiblen Polyurethanschaums auf die Unterlageschicht, um einen Schaumkörper, angebondet an die Unterlageschicht, zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin ein Abgeben eines hoch dichten Polyurethanschaums auf den Schaumkörper, um eine zweite Unterlageschicht, angebondet an den Schaumkörper, zu bilden, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin ein Aufsprühen einer Beschichtung auf die den Gegenstand definierende Oberfläche vor Aufsprühen des Polyurethanelastomers aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin ein Aufsprühen einer Polyurethanfarbe auf die Polyurethanelastomer-Schaumhaut aufweist, um eine Oberseitenbeschichtung auf dem Teil zu bilden.