WO2005049261A1 - Verfahren zum einbringen einer schwächelinie in ein fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einer dekorschicht aus leder - Google Patents

Verfahren zum einbringen einer schwächelinie in ein fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einer dekorschicht aus leder Download PDF

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leather
line
weakness
laser
trim part
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Frank Steinhäuser
Walter Lutze
Martin Griebel
Norbert Preuss
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Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh
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    • Y10T156/1056—Perforating lamina
    • Y10T156/1057—Subsequent to assembly of laminae

Definitions

  • the leather is weakened by cutting or 20 peeling with a knife from the bottom.
  • leather is a general term for tanned hides, the original fiber structure of which is largely preserved. Unless there are crevices or parts of the skin that were cut off before tanning and are generally not used as automotive leather, it consists of an epidermis and a leather skin.
  • the epidermis although it only makes up a fraction of the total thickness of the leather, is essentially decisive for the tensile strength. Due to the fluctuations in the thickness of the leather and the relatively small thickness of the epidermis, a depth of cut is selected when cutting with a knife, at which the epidermis remains uninjured. This has the disadvantage that the tear resistance of the leather is only reduced by about half, even if the leather skin is completely severed.
  • the object of the known methods is basically to control or regulate the removal of material in such a way that the surface of the vehicle interior trim part visible from the passenger compartment does not allow the line of weakness to be seen with the naked eye and the tensile strength along the line of weakness is defined and as low as possible.
  • EP 0 711 627 A2 discusses the difficulties in creating such lines of weakness using different technologies. It is mentioned that the groove depth of the line of weakness must be carefully controlled in order to reliably break the outer cover layer (decorative layer) at exactly the right time. On the one hand, the groove depth should not be too small, so the resistance to be overcome when opening is not too great; on the other hand, enough material should remain so that the line of weakness is not externally visible. It is also mentioned that in the case of cover layers which have an irregular inner surface, the groove depth must be controlled so that the remaining wall thickness is constant.
  • EP 0 71 1 627 A2 proposes notching a continuous groove by means of a laser beam, the laser beam being controlled in order to achieve a constant thickness of the material remaining below the groove or a constant groove depth.
  • the groove with different depth should be created in a part consisting of a carrier layer, a foam layer and a decorative layer.
  • the carrier layer is completely severed and at least part of the foam layer is penetrated, up to the point where the foam layer is completely penetrated into the decorative layer.
  • the remaining wall thickness below the groove cannot be minimized indefinitely, otherwise the groove will become visible when the residual material sinks into the groove. If the foam layer is to be at least partially retained as a support layer for the decorative layer, the decorative layer cannot be weakened.
  • the residual material in the form of a groove must be so strong that it does not sink into the groove and is therefore visible. This sinking in will The concatenation of blind holes, even with smaller residual wall thicknesses, is prevented by the webs remaining between the blind holes, which act as a support. A constant tensile strength over the entire perforation line can also be achieved if the blind holes have different residual wall thicknesses that are repeated periodically.
  • blind holes of different residual wall thickness is based on the idea that small residual wall thicknesses and narrow webs can lead to strong thermal stress, which, like material slackening as a result of aging, cause the residual material to sink into the blind holes and the line of weakness to become visible.
  • the material is removed periodically at different depths into the decorative layer. At shallower depths, significantly larger web widths are retained in the foam layer and the decorative layer is subjected to less thermal stress. If the tear strength is only slightly increased, the risk of the resulting visibility is better avoided.
  • the distance between the blind holes penetrating the decorative layer must be chosen to be very large so that a web made of foam is actually retained.
  • the radiation energy necessary for the removal of the carrier layer and decorative layer is so high that the foam layer burns extensively around the blind hole.
  • the large distance between the blind holes leads, in particular in the case of firmer materials in the decorative layer, to the fact that the opening force required is too high.
  • the solutions shown are compromise solutions between the smallest possible residual wall thickness or a small web width, on the one hand, in order to make the opening resistance of the line of weakness low and a sufficiently large residual wall thickness and large web width, on the other hand, so that the line of weakness is not visible to the occupant.
  • DE 195 40 563 A1 shows an instrument panel for motor vehicles covered with a film and having an integrated airbag flap.
  • the film decorative layer
  • the idea of the invention in this solution is that the visual perceptibility of the line of weakness is reduced by the line of weakness being covered by a laser-treated track.
  • DE 196 36 428 A1 proposes to produce a line of weakness alternating around the actual predetermined breaking line, which line is similar to the surface structure of the decorative layer.
  • the solutions shown are all not suitable for producing a predetermined breaking line not visible to the naked eye in a decorative layer consisting of natural leather, in particular automotive leather or a vehicle interior trim part with such a decorative layer.
  • the tests have shown that the leather forms a visible appearance under the influence of the laser radiation along the predetermined breaking line. This phenomenon can essentially be explained by burning with laser radiation and the associated contraction of the collagen fibers as a result of the thermal stress. This can be raised by a subsequent smoothing process, e.g. B. almost eliminate by rubbing, rolling or brushing, but this is particularly difficult and not permanent if the leather is already bonded with the other layers of material of the vehicle interior trim part.
  • airbag covers usually have a vinyl layer as a decorative layer, which is notched along the tear line and is therefore weakened.
  • leather would be desirable as a more luxurious alternative to vinyl as a decorative layer for an airbag cover, it cannot be used for this purpose because it is not sensitive to notches. Its soft and flexible nature is not suitable for deliberately tearing, even if the leather is notched appropriately.
  • embrittle the leather along the intended tear line by partially impregnating it with a hardener.
  • An example of the hardener is lacquer, which becomes brittle when hardened. According to the invention, the hardened strip is notched and is therefore weakened by a reduced thickness and the notch sensitivity of the hardened leather strip.
  • Notch sensitivity is a technical term known to the applicant, which is used for the tendency of a material to develop cracks at notched areas, sharp edges or abrupt changes in wall thickness, that is to say at locations with stress concentration.
  • the notched impact strength can be measured on a notched sample.
  • Impact strength is a measure of the material's ability to absorb impact energy and impact energy without breaking.
  • notch sensitivity was used in the sense described in US Pat. No. 5,651,564, which was filed in 1993. From the description it can be seen that the notch is understood to mean cutting, the cut penetrating, for example, into the middle of the leather thickness. A peeling could also be inferred from the drawing, in which the material is not only separated but also removed, creating a groove. The notching process should probably be a mechanical process. As explained in US Pat. No. 5,61,564, the notch is not sufficient to tear the leather along this notch.
  • laser perforation is from the aspect of an aesthetic result, i. H. that the line of weakness remains invisible from the visible side of the leather, can be applied to leather, as visible poses arise during laser perforation.
  • the invention is based on the object of introducing a weakening line by means of a laser into a decorative layer made of leather, in particular automotive leather or a vehicle interior trim part with such a decorative layer, which has a low defined tear strength and is not visible to the naked eye for the vehicle occupant.
  • This object is achieved for a method for producing a vehicle interior trim part with a decorative layer made of leather according to claim 1.
  • the fiber structure of the leather (in particular consisting of collagen fibers) is fixed at least along the desired line of weakness before treatment with a laser. This can be done by strong hypothermia or by applying a fixative. Since the method according to the invention can also be used advantageously for split leather or polished leather, which only consists of the leather skin, the bottom 3 and the decor side 4 of the leather should be mentioned for the following explanations.
  • the free surface of the dermis 2 is the underside 3 and the free visible side of the Epidermis 1 the decorative side 4.
  • the fibers are fixed in the leather, so that the leather remains unchanged outside the immediate effective zone of the laser and consequently avoiding any accruing along the line of weakness become.
  • fixing agents which do not cause any chemical changes in the leather.
  • the fixatives should either essentially not change the flexibility of the leather, such as breathable coatings, or as they are already used when dressing the leather, or their effect should be reversible if they stiffen the leather.
  • Fig. 1 shows a cross section through the processed leather
  • a line of weakness is to be introduced separately into a single leather layer.
  • This can e.g. B. then be advantageous if a prefabricated dashboard, in which an outlet opening is provided for an airbag or a vehicle interior trim part with body edges protruding into the passenger compartment, is to be covered with leather.
  • the finished leather is treated with a fixing agent before the actual processing with laser radiation, as is known in principle from the prior art.
  • the fixative is preferably applied over the entire surface to the underside 3 of the leather by suitable methods, such as. B. applied by brushing or spraying, so that any noticeable changes in the leather have no effect on the homogeneous overall impression. To save fixative, it can only be applied along the desired line of weakness.
  • Fixing agents are advantageous, the effect of which is limited in time and thus does not influence the long-term properties of the leather.
  • the desired effects were already achieved by applying a commercially available hair lacquer or spray.
  • the application of a fixative before laser processing has not only a positive effect when processing leather but also of other fibrous materials, such as. B. Flow.
  • the fixing agent penetrates the leather along the desired line of weakness and fixes the fibers in the leather after it has set, which counteracts a change in the fiber structure in the vicinity of the immediate area of action of the laser radiation as a result of the heat input.
  • a drying phase as recommended by the manufacturer for the fixative used, the actual laser treatment can begin.
  • a drying phase of 2-15 minutes has proven to be sufficient.
  • Fig. 1 shows a cross section through a leather, consisting of the skin 1, with a decorative side 4 and the leather skin 2, with an underside 3.
  • the fixing agent 5 applied to the underside 3 has partially penetrated the leather (in the drawing as darkened Area shown).
  • the line of weakness introduced by means of laser radiation consists of a large number of perforation holes 6.
  • the laser parameters such as pulse duration and power are selected in coordination with the feed rate so that the perforation holes 6 are so small in diameter on the visible surface of the leather that they are of the same size as the pores in the leather and are therefore not perceptible to the naked eye are.
  • the material removal in the skin 1 of the leather leads to a significant reduction in the tensile strength.
  • material removal in the dermis results in only a slight reduction in the tensile strength along the line of weakness.
  • the least possible material removal in the dermis and thus a low thermal load on the dermis is advantageous for permanent invisibility of the line of weakness.
  • the tensile strength along the predetermined breaking line and thus the necessary tear force is essentially determined by the distance between the perforation holes 6 and the tensile strength of the leather as such.
  • the fluctuation range of the breaking strength along the predetermined breaking line is also significantly smaller. It corresponds to the requirement for a defined tear force.
  • the method according to the invention is not only suitable for producing predetermined breaking lines in leather, but also for producing buckling lines. It is not the low defined tear force that is important here, but rather the material removal in the dermis.
  • the person skilled in the art knows how to choose the process parameters in order, for. B. to generate a continuous depth removal (groove).
  • the method according to the invention is also suitable for producing visible hole patterns in the leather for informative or decorative purposes.
  • the process parameters are selected so that clearly visible holes are created in a predetermined pattern.
  • the leather can also only together with other layers forming a vehicle interior trim part, such as. B. described in EP 711 627, connected and exposed to the laser treatment in combination.
  • the first layers can be processed quickly with a continuously controlled laser, while the leather is applied with ultra-short pulses as described. It is clear to the person skilled in the art that the other layer structure and in particular the material of the layer connected to the leather is not essential to the invention. So the leather z. B. directly on a plastic carrier, the z. B. forms a steering wheel cap, a synthetic spacer fabric, a foam layer, a textile layer or a film can be applied.
  • the fixing agent can also penetrate into the leather during the gluing onto the layer underneath.
  • a fixing agent is added to the adhesive and applied either to the leather or to the layer to which the leather is applied. It is also possible to establish the adhesive bond between the leather and the layer underneath by means of a two-component adhesive, one component each being applied to the leather and one component to the layer underneath, and when the components are connected a fixing agent is released which is incorporated into the leather penetrates.
  • the fiber structure can also be fixed by subcooling the leather immediately before laser processing or by shrinking the leather.
  • the supercooling, pre-shrinking or application of a fixing agent 5 before the laser treatment prevents the leather from being thrown up during the laser treatment.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils mit einer Dekorschicht aus Leder, bei dem vor dem Einbringen einer Schwächelinie mittels Laser wenigstens entlang der gewünschten Schwächelinie und für die Dauer der Laserbearbeitung die Faserstruktur des Leders durch Unterkühlen oder ein Fixiermittel (5) fixiert wird. Das Leder besteht aus einer Lederhaut (2) mit einer Unterseite (3) und einer Oberhaut (1) mit einer Dekorseite. Die Schwächelinie wird vorzugsweise von einer Reihe von Perforationslöchern (6) gebildet.

Description

VERFAHREN ZUM EINBRINGEN EINER SCHWACHELINIE MITTELS LASER IN EIN FAHRZEUGINNΞN- VERKLEIDUNGSTEIL MIT EINER DΞKORSCHICHT AUS LEDER
5 In hochwertigen Kraftfahrzeugen werden heute nicht nur gepolsterte Fahrzeugausstattungen wie Sitzkissen, Rückenlehnen, Kopfstützen und Armlehnen mit Automobilleder (Leder) überzogen, sondern es werden auch steife Fahrzeuginnenverkleidungsteile, wie Armaturentafeln, Konsolen, Lenkradkappen, Sonnenblenden und Türinnenverkleidungen mit einer dem Fahrgastraum 10 zugewandten Dekorschicht aus Leder gefertigt. Damit das Leder straff über die Körperkanten dieser Fahrzeuginnenverkleidungsteile angelegt werden kann (Knicklinien) bzw. damit es entlang einer im Fahrzeuginnenverkleidungsteil vorgesehenen Sollbruchlinie, z. B. in einer Airbag- Abdeckung, eine geringere Reißkraft aufweist (Sollbruchlinie), wird das Leder entlang 15 der gewünschten Knick- bzw. Sollbruchlinie geschwächt oder aufgetrennt und mit Funktionsfäden wieder vernäht. Letzteres ist häufig aus designerischen Gründen unerwünscht.
In der Praxis erfolgt das Schwächen des Leders durch ein Einschneiden bzw. 20 Ausschälen mittels Messer von der Unterseite her.
Leder ist eine allgemeine Bezeichnung für gegerbte Häute, deren ursprüngliche Faserstruktur im Wesentlichen erhalten bleibt. Sofern es sich nicht um Spalte oder Teile der Haut handelt, die vor dem Gerben abgetrennt wurden und grundsätzlich 25 nicht als Automobilleder eingesetzt werden, besteht es aus einer Oberhaut und einer Lederhaut. Die Oberhaut, obwohl sie nur einen Bruchteil der Gesamtdicke des Leders ausmacht, ist im Wesentlichen bestimmend für die Reißfestigkeit. Aufgrund der Dickeschwankungen des Leders und der verhältnismäßig geringen Dicke der Oberhaut wird beim Einschneiden mittels Messer eine Schnitttiefe gewählt, 30 bei der die Oberhaut unverletzt bleibt. Dies hat den Nachteil, dass die Reißfestigkeit des Leders, selbst bei vollständigem Durchtrennen der Lederhaut, nur um ca. die Hälfte reduziert wird. Die natürlichen Dickenschwankungen der unverletzten Oberhaut führen außerdem zu einer starken Schwankungsbreite der Reißfestigkeit. Insbesondere an eine Sollbruchlinie in einer Airbagabdeckung werden in der Regel sehr hohe Anforderungen nach einer geringen, reproduzierbaren und definierten Reißfestigkeit gestellt, die mit einem mechanischen Einschneiden nicht erfüllt werden.
Für Knicklinien bringt ein Einschnitt dann nahezu keinen Effekt, wenn die beiden angrenzenden Außenflächen einen Winkel von größer 180° einschließen, weil dann das Leder im Bereich der Unterseite zusammengeschoben wird und zur Aufwerfung der Oberseite führt. Es ist naheliegend, dass dieser Nachteil behoben werden kann, wenn anstelle einer bloßen Materialauftrennung ein Materialabtrag entlang der Sollknicklinie erfolgt.
Insbesondere aus der Vielzahl von Veröffentlichungen, die ein Verfahren zur Herstellung von integrierten Airbagabdeckungen in ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil betreffen, ist dem Fachmann bekannt, einen Materialabtrag zwecks Schwächung entlang einer Linie mittels Laser zu erzeugen.
Die Aufgabe der bekannten Verfahren besteht grundsätzlich darin, den Materialabtrag so zu steuern oder zu regeln, dass die vom Fahrgastraum her sichtbare Oberfläche des Fahrzeuginnenverkleidungsteils die Schwächelinie mit bloßem Auge nicht erkennen lässt und die Reißfestigkeit entlang der Schwächelinie definiert und möglichst gering ist. Es gibt Lösungen, bei denen Nuten konstanter Tiefe oder konstanter Restwandstärke erzeugt werden, Lösungen bei denen Reihen von durchgehenden oder nicht durchgehenden Perforationslöchern mit konstanter oder variierter Tiefe bzw. Restwandstärke die Sollbruchlinie bilden sowie Nuten und Perforationen kombinierende Lösungen.
In der EP 0 711 627 A2 werden die Schwierigkeiten beim Erzeugen derartiger Schwächelinien mit unterschiedlichen Technologien diskutiert. Es wird erwähnt, dass die Nuttiefe der Schwächelinie sorgfältig gesteuert werden muss, um einen zuverlässigen Bruch der äußeren Deckschicht (Dekorschicht) zum genau richtigen Zeitpunkt zu bewirken. Einerseits sollte die Nuttiefe dabei nicht zu gering sein, damit der zu überwindende Widerstand beim Öffnen nicht zu groß ist, andererseits sollte genügend Material stehen bleiben, damit die Schwächelinie nicht äußerlich sichtbar wird. Es wird auch erwähnt, dass bei Deckschichten, die eine unregelmäßige Innenfläche aufweisen, die Nuttiefe so gesteuert werden muss, dass die verbleibende Restwandstärke konstant ist. Zur Lösung dieser Probleme wird in der EP 0 71 1 627 A2 vorgeschlagen, eine durchgehende Nut mittels eines Laserstrahles einzukerben, wobei der Laserstrahl gesteuert wird, um eine konstante Dicke des unterhalb der Nut verbleibenden Materials bzw. eine konstante Nuttiefe zu erreichen. Um Schwächelinien mit unterschiedlichem Öffnungswiderstand zu erzeugen, soll die Nut mit unterschiedlicher Tiefe in einen aus einer Trägerschicht, einer Schaumstoffschicht und einer Dekorschicht bestehenden Teil erzeugt werden. Bei allen beispielhaft genannten Tiefen wird die Trägerschicht vollständig durchtrennt und wenigstens ein Teil der Schaumstoffschicht durchdrungen, bis hin zur vollständigen Durchdringung der Schaumstoffschicht in die Dekorschicht hinein. Die unterhalb der Nut verbleibende Restwandstärke kann nicht unbegrenzt minimiert werden, da sonst die Nut durch Einsinken des Restmaterials in die Nut sichtbar wird. Sofern die Schaumstoffschicht als Stützschicht für die Dekorschicht wenigstens teilweise erhalten bleiben soll, kann somit keine Schwächung der Dekorschicht erfolgen.
Die Schaumstoffschicht als Stützschicht für die Dekorfolie im Bereich der Schwächelinie wenigstens teilweise zu erhalten und die Dekorfolie dennoch zu schwächen, ist ein Grundgedanke, der zur Schwächelinie gebildet von Sacklöchern führt. In der DE 196 36 429 C1 werden die Vorteile einer Schwächelinie durch Abtrag in Form von Sacklöchern wie folgt beschrieben:
Während bei der Schaffung einer Schwächelinie gemäß EP 0 71 1 627 A2 nur die Restwandstärke unter der entstehenden Nut als geometrische Größe zur Beeinflussung des Öffnungswiderstandes (Reißfestigkeit) variierbar ist, kann bei einer Aneinanderreihung von Sacklöchern (Perforationslinie) auch die Stegbreite zwischen den Sacklöchern wirksam variiert werden.
Das Restmaterial muss beim Abtragen in Form einer Nut so stark sein, dass es nicht in die Nut einsinkt und somit sichtbar wird. Dieses Einsinken wird bei einer Aneinanderreihung von Sacklöchern auch bei geringeren Restwandstärken durch die zwischen den Sacklöchern verbleibenden Stege, die als Stütze wirken, verhindert. Eine über die gesamte Perforationslinie konstante Reißfestigkeit lässt sich auch erzielen, wenn die Sacklöcher unterschiedliche Restwandstärken aufweisen, die sich periodisch wiederholen.
Der Erzeugung von Sacklöchern unterschiedlicher Restwandstärke liegt der Gedanke zugrunde, dass geringe Restwandstärken und schmale Stege zu einer starken thermischen Belastung führen können, die ebenso wie Materialerschlaffungen infolge von Alterung dazu führen, dass das Restmaterial in die Sacklöcher einsinkt und so die Schwächelinie sichtbar wird. Um dies zu vermeiden, erfolgt ein Abtrag im periodischen Wechsel auf verschiedene Tiefen in die Dekorschicht hinein. Bei geringeren Tiefen bleiben in der Schaumstoffschicht deutlich größere Stegbreiten erhalten und die Dekorschicht wird thermisch geringer belastet. Bei einer nur geringen Erhöhung der Reißfestigkeit wird die Gefahr der entstehenden Sichtbarkeit besser vermieden.
Wie praktische Versuche jedoch gezeigt haben, muss der Abstand der in die Dekorschicht eindringenden Sacklöcher sehr groß gewählt werden, damit tatsächlich ein Steg aus Schaumstoff erhalten bleibt. Die für den Abtrag der Trägerschicht und Dekorschicht notwendige Strahlungsenergie ist so hoch, dass die Schaumstoffschicht großräumig um das Sackloch verbrennt. Der große Abstand der Sacklöcher führt jedoch insbesondere bei festeren Materialien der Dekorschicht dazu, dass die notwendige Öffnungskraft zu hoch wird.
Die aufgezeigten Lösungen sind Kompromisslösungen zwischen einer möglichst geringen Restwandstärke bzw. einer geringen Stegbreite einerseits, um den Öffnungswiderstand der Schwächelinie gering zu gestalten und einer ausreichend großen Restwandstärke und großen Stegbreite andererseits, damit die Schwächelinie seitens des Insassen nicht sichtbar wird.
In der DE 195 40 563 A1 ist eine mit einer Folie überzogene Instrumententafel für Kraftfahrzeuge mit einer integrierten Airbagklappe gezeigt. Die Folie (Dekorschicht) weist eine Schwächelinie, gebildet aus einer Aneinanderreihung, das Material vollständig durchdringende Perforationslöcher, auf. Der Erfindungsgedanke besteht bei dieser Lösung darin, dass die visuelle Wahrnehmbarkeit der Schwächelinie dadurch verringert wird, dass die Schwächelinie von einer laserbehandelten Spur überdeckt wird.
Ebenfalls mit dem Ziel, eine visuell nicht wahrnehmbare Schwächelinie zu erzeugen, wird in der DE 196 36 428 A1 vorgeschlagen, eine um die eigentliche Sollbruchlinie alternierende Schwächelinie zu erzeugen, die der Oberflächenstruktur der Dekorschicht ähnlich ist.
Die aufgezeigten Lösungen sind sämtlich nicht geeignet, in eine Dekorschicht bestehend aus einem natürlichen Leder, insbesondere einem Automobilleder oder ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einer solchen Dekorschicht eine mit bloßem Auge nicht sichtbare Sollbruchlinie zu erzeugen. Die Versuche haben gezeigt, dass das Leder unter Einwirkung der Laserstrahlung entlang der Sollbruchlinie eine sichtbare Aufwerfung bildet. Diese Erscheinung lässt sich im Wesentlichen durch das Verbrennen mit Laserstrahlung und das damit verbundene Zusammenziehen der Collagenfasern in Folge der thermischen Belastung erklären. Zwar lässt sich diese Aufwerfung durch einen anschließenden Glättprozess, z. B. durch Reiben, Walzen oder Bürsten nahezu beseitigen, dies stellt sich jedoch insbesondere dann als schwierig und nicht dauerhaft dar, wenn das Leder bereits im Verbund mit den anderen Materialschichten des Fahrzeuginnenverkleidungsteils steht.
In der US 5,611 ,564 sind eine Airbagabdeckung mit einer Dekorschicht aus Leder und ein Verfahren zur Behandlung einer Dekorschicht aus Leder für eine Airbagabdeckung offenbart.
Es wird erläutert, dass Airbagabdeckungen üblicherweise als Dekorschicht eine Vinylschicht aufweisen, die entlang der Aufreißlinie eingekerbt und damit geschwächt ist. Obwohl Leder als eine luxeriösere Alternative zu Vinyl als Dekorschicht für eine Airbagabdeckung wünschenswert wäre, sei es nicht für diesen Zweck verwendbar, da es nicht kerbempfindlich ist. Seine weiche und flexible Natur sei nicht geeignet, gezielt zu zerreißen, selbst wenn das Leder angemessen gekerbt ist. Um dieses Problem zu überwinden, wird vorgeschlagen, das Leder entlang der beabsichtigten Aufreißlinie durch eine partielle Tränkung mit einem Härtemittel zu verspröden. Als Beispiel für das Härtemittel wird Lack genannt, der mit dem Aushärten brüchig wird. Erfindungsgemäß wird der verhärtete Streifen gekerbt und ist so durch eine reduzierte Dicke und die Kerbempfindlichkeit des verhärteten Lederstreifens geschwächt.
Die Kerbempfindlichkeit ist ein der Anmelderin bekannter Fachbegriff, der für die Neigung eines Materials zur Rissweiterbildung an gekerbten Stellen, scharfen Kanten oder abrupten Wandstärkesprüngen, also an Stellen mit Spannungskonzentration verwendet wird.
Zur Bestimmung der Kerbempfindlichkeit kann die Kerbschlagzähigkeit an einer gekerbten Probe gemessen werden. Die Kerbschlagzähigkeit ist gegenüber der Schlagzähigkeit (ISO 180) um so geringer, je höher die Kerbempfindlichkeit ist. Die Schlagzähigkeit ist ein Maß für die Fähigkeit des Werkstoffes, Stoßenergie und Schlagenergie zu absorbieren, ohne zu brechen.
Es scheint zweifelsfrei, dass der Begriff Kerbempfindlichkeit in der 1993 angemeldeten US 5,61 1 ,564 im beschriebenen Sinne verwendet wurde. Aus der Beschreibung lässt sich entnehmen, dass unter dem Kerben ein Schneiden verstanden wird, wobei der Schnitt beispielhaft bis in die Mitte der Lederdicke eindringt. Aus der Zeichnung könnte man auch ein Schälen schließen, bei dem das Material nicht nur getrennt, sondern entfernt wird, wodurch eine Nut entsteht. Vermutlich sollte das Verfahren des Kerbens ein mechanisches Verfahren sein. Wie in der US 5,61 1 ,564 erklärt, ist die Kerbung nicht ausreichend, um das Leder entlang dieser Kerbung aufzureißen.
Im Unterschied zu 1993 ist es inzwischen Stand der Technik, Schwächelinien insbesondere auch in Airbagabdeckungen oder in Dekorschichten für Airbagabdeckungen mittels Laser zu perforieren. Eine Perforationslinie, die aus mit bloßem Auge nicht wahrnehmbaren Perforationslöchern besteht, die das Leder und damit auch die feste Oberschicht des Leders vollständig oder nahezu vollständig durchdringen, schwächt das Leder entlang dieser Linie hinreichend, um das Leder mit einer definierten, angemessenen Kraft aufreißen zu können. Der Bedarf des Versprödens des Leders entlang der Schwächelinie besteht für eine so geschaffene Schwächelinie nicht.
Wie allerdings bereits erläutet wurde, ist das Laser-Perforieren unter dem Aspekt eines ästhetischen Ergebnisses, d. h. dass die Schwächelinie dauerhaft von der Sichtseite des Leders unsichtbar bleibt, auf Leder anwendbar, da sichtbare Aufwerfungen noch während des Laserperforierens entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, in eine Dekorschicht aus Leder, insbesondere Automobilleder oder ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einer solchen Dekorschicht, eine Schwächelinie mittels Laser einzubringen, die eine geringe definierte Reißfestigkeit aufweist und für den Fahrzeuginsassen mit bloßem Auge nicht sichtbar ist.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils mit einer Dekorschicht aus Leder gemäß Anspruch 1 gelöst.
Es ist erfindungswesentlich, dass die Faserstruktur des Leders (insbesondere bestehend aus Collagenfasern) vor der Behandlung mit einem Laser wenigstens entlang der gewünschten Schwächelinie fixiert wird. Dies kann durch starke Unterkühlung oder durch das Auftragen eines Fixiermittels erfolgen. Da das erfindungsgemäße Verfahren auch vorteilhaft anwendbar ist für Spaltleder oder geschliffenes Leder, das nur aus der Lederhaut besteht, soll für nachfolgende Erläuterungen von der Unterseite 3 und der Dekorseite 4 des Leders gesprochen werden. Bei einem Leder bestehend aus Oberhaut 1 und Lederhaut 2 ist somit die freie Oberfläche der Lederhaut 2 die Unterseite 3 und die freie sichtbare Seite der Oberhaut 1 die Dekorseite 4. Durch das Unterkühlen bzw. Auftragen eines Fixiermittels auf die Unterseite 3 entlang der gewünschten Schwächelinie werden die Fasern im Leder fixiert, so dass das Leder außerhalb der unmittelbaren Wirkungszone des Lasers unverändert bleibt und folglich ansonsten entstehende Aufwerfungen entlang der Schwächelinie vermieden werden. Um die Gebrauchseigenschaften des Leders zu erhalten, sollen vorzugsweise solche Fixiermittel verwendet werden, die keine chemische Veränderungen des Leders bewirken. Die Fixiermittel sollten entweder die Flexibilität des Leders im Wesentlichen nicht verändern, wie z.B. atmungsaktive Beschichtungen, oder wie sie bereits beim Zurichten des Leders Verwendung finden oder ihre Wirkung sollte reversible sein, wenn sie das Leder versteifen.
Die Erfindung soll nachfolgend mittels einer Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Hierzu zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch das bearbeitete Leder
In einem ersten Ausführungsbeispiel soll eine Schwächelinie separat in eine einzelne Lederschicht eingebracht werden. Dies kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn eine vorgefertigte Armaturentafel, in der eine Austrittsöffnung für einen Airbag vorgesehen ist oder ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil mit in den Fahrgastraum hineinragenden Körperkanten, mit einem Leder überzogen werden soll. Das zugerichtete Leder wird vor der eigentlichen Bearbeitung mit Laserstrahlung, wie sie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit einem Fixiermittel behandelt. Das Fixiermittel wird bevorzugt ganzflächig auf die Unterseite 3 des Leders durch geeignete Verfahren, wie z. B. durch Aufstreichen oder Aufsprühen, aufgetragen, damit eventuelle wahrnehmbare Veränderungen des Leders keine Auswirkung auf den homogenen Gesamteindruck haben. Um Fixiermittel zu sparen, kann es auch nur entlang der gewünschten Schwächelinie aufgetragen werden. Vorteilhaft sind Fixiermittel, deren Wirkung zeitlich begrenzt ist und somit die Langzeiteigenschaften des Leders nicht beeinflusst. Bereits durch Auftragen eines handelsüblichen Haarlacks oder -sprays wurden die gewünschten Effekte erzielt. Wie sich gezeigt hat, hat das Auftragen eines Fixiermittels vor der Laserbearbeitung nicht nur einen positiven Effekt bei der Bearbeitung von Leder sondern auch von anderen fasrigen Materialien, wie z. B. Fließ.
Das Fixiermittel dringt in das Leder entlang der gewünschten Schwächelinie ein, und fixiert nach dessen Abbinden die Fasern im Leder, was einer Veränderung der Faserstruktur im Umfeld des unmittelbaren Wirkungsbereichs der Laserstrahlung in Folge des Wärmeeintrags entgegenwirkt. Nach einer Trockenphase, wie sie für das jeweils verwendete Fixiermittel vom Hersteller empfohlen wird, kann die eigentliche Laserbehandlung beginnen. Bei der Verwendung eines handelsüblichen Haarlacks hat sich eine Trockenphase von 2 - 15 Minuten als ausreichend erwiesen. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Leder, bestehend aus der Oberhaut 1 , mit einer Dekorseite 4 und der Lederhaut 2, mit einer Unterseite 3. Das auf die Unterseite 3 aufgetragene Fixiermittel 5 ist teilweise in das Leder eingedrungen (in der Zeichnung als abgedunkelter Bereich dargestellt). Die mittels Laserstrahlung eingebrachte Schwächelinie besteht aus einer Vielzahl von Perforationslöchern 6. Theoretisch sind nach der erfindungsgemäßen Vorbehandlung entlang der gewünschten Schwächelinie alle in der Beschreibungseinleitung erwähnten Laserbearbeitungsverfahren anwendbar, ohne dass eine Aufwerfung entsteht.
Praktisch hat sich jedoch das Durchperforieren als besonders vorteilhaft herausgestellt. Dazu werden die Laserparameter wie Pulsdauer und Leistung in Abstimmung mit der Vorschubgeschwindigkeit so gewählt, dass die Perforationslöcher 6 in ihrem Durchmesser auf der sichtbaren Oberfläche des Leders so klein sind, dass sie in der Größenordnung der Poren im Leder sind und somit mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar sind. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere der Materialabtrag in der Oberhaut 1 des Leders zu einer deutlichen Reduzierung der Reißfestigkeit führt. Hingegen hat ein Materialabtrag in der Lederhaut nur eine geringe Reduzierung der Reißfestigkeit entlang der Schwächelinie zur Folge. Im Gegenteil es zeigt sich, dass ein möglichst geringer Materialabtrag in der Lederhaut und damit eine geringe Wärmebelastung der Lederhaut für eine dauerhafte Unsichtbarkeit der Schwächelinie von Vorteil ist. Eine nur geringe Wärmebelastung und besonders kleine Durchmesser der Perforationslöcher 6 werden erzielt, wenn die Bearbeitung mit kurzen und ultrakurzen Laserimpulsen mit entsprechenden Pausen erfolgt. Auch hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Stickstoff als Schneidgas mit einem nur geringen Druck, z. B. 0,5 - 1 Bar, einer Aufwerfung des Leders entgegenwirkt und zu einer Reduzierung der Verbrennungsrückstände beiträgt.
Die Reißfestigkeit entlang der Sollbruchlinie und damit die notwendige Aufreißkraft wird im Wesentlichen durch den Abstand der Perforationslöcher 6 und der Reißfestigkeit des Leders als solches bestimmt. Neben der geringer erzielbaren Reißfestigkeit der Sollbruchlinie gegenüber einer mechanisch geschnittenen Sollbruchlinie ist auch die Schwankungsbreite der Reißfestigkeit entlang der Sollbruchlinie deutlich geringer. Sie entspricht der Forderung nach einer definierten Aufreißkraft.
Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Erzeugung von Sollbruchlinien in Leder, sondern auch zur Erzeugung von Knicklinen geeignet. Hier kommt es nicht auf die geringe definierte Aufreißkraft an, sondern vielmehr um den Materialabtrag in der Lederhaut. Der Fachmann weiß, wie er die Verfahrensparameter zu wählen hat, um z. B. einen kontinuierlichen Tiefenabtrag (Nut) zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch geeignet, um zu informativen oder dekorativen Zwecken sichtbare Lochmuster in das Leder zu erzeugen. Die Verfahrensparameter werden so ausgewählt, dass deutlich sichtbare Löcher in einem vorgegebenen Muster entstehen.
Anstelle der unmittelbaren Laserbehandlung des Leders nach Auftragen des Fixiermittels 5 kann das Leder auch erst mit anderen gemeinsam ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil bildenden Schichten, wie z. B. in der EP 711 627 beschrieben, verbunden werden und im Verbund der Laserbehandlung ausgesetzt werden. Die ersten Schichten können hier mit einem kontinuierlich angesteuerten Laser schnell bearbeitet werden, während das Leder wie beschrieben mit ultrakurzen Impulsen beaufschlagt wird. Es ist dem Fachmann klar, dass der sonstige Schichtaufbau und hierbei insbesondere das Material der mit dem Leder in Verbindung stehenden Schicht nicht erfindungswesentlich ist. So kann das Leder z. B. direkt auf einen Kunststoffträger, der z. B. eine Lenkradkappe bildet, ein synthetisches Abstandsgewirk, eine Schaumschicht, eine Textilschicht oder eine Folie aufgebracht werden.
Neben dem Aufsprühen oder dem Aufstreichen, kann das Fixiermittel auch während des Aufklebens auf die darunter liegende Schicht in das Leder eindringen. Dazu wird dem Klebstoff ein Fixiermittel zugesetzt und entweder auf das Leder oder die Schicht, auf die das Leder aufgebracht wird, aufgetragen. Es ist auch möglich, die Klebeverbindung zwischen dem Leder und der darunter liegenden Schicht durch einen Zweikomponentenkleber herzustellen, wobei jeweils eine Komponente auf dem Leder und eine Komponente auf der darunterliegenden Schicht aufgetragen ist und beim Verbinden der Komponenten ein Fixiermittel freigesetzt wird, welches in das Leder eindringt.
Das Fixieren der Faserstruktur kann auch durch eine Unterkühlung des Leders unmittelbar vor der Laserbearbeitung oder durch ein Vorschrumpfen des Leders erfolgen.
In jedem Fall der konkreten Verfahrensausführung verhindert das Unterkühlen, Vorschrumpfen oder Auftragen eines Fixiermittels 5 vor der Laserbehandlung ein Aufwerfen des Leders während der Laserbehandlung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils mit einer Dekorschicht aus Leder mit einer Unterseite (3) und einer Dekorseite (4), bei dem mittels Laserstrahlung eine Schwächelinie seitens der Unterseite (3) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bearbeitung mit Laserstrahlung die Faserstruktur des Leders wenigstens entlang der gewünschten Schwächelinie und für die Dauer der Laserbearbeitung fixiert wird, um das Ausbilden von sichtbaren Aufwerfungen entlang der Schwächelinie zu vermeiden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf die Unterseite (3) des Leders ein Fixiermittel (5) ganzflächig aufgetragen wird, das in das Leder eindringt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) ein Lack ist, der aufgestrichen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) ein Lack ist, der aufgesprüht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leder nach Auftragen des Fixiermittels (5) mit weiteren das Fahrzeuginnenverkleidungsteil bildenden Schichten verbunden wird und im Verbund mit der Laserstrahlung behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leder nach Auftragen des Fixiermittels (5) der Laserbehandlung ausgesetzt wird und abschließend auf das ansonsten vorgefertigte Fahrzeuginnenverkleidungsteil aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Leder unmittelbar vor der Laserbearbeitung wenigstens entlang der gewünschten Schwächelinie unterkühlt wird.
8. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächelinie eine Sollbruchlinie ist, die die Kontur einer Airbagöffnung in einem Fahrzeuginnenverkleidungsteil definiert.
9. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächelinie eine Knicklinie ist.
10. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächelinie von der Dekorseite her ein sichtbares Lochmuster bildet.
1 1. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) einem Klebstoff zugesetzt ist, der auf das Leder aufgetragen wird, bevor dieses mit weiteren, das Fahrzeuginnenverkleidungsteil bildenden Schichten, verbunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) einem Klebstoff zugesetzt ist, der auf die Schicht eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils aufgetragen wird, auf den das Leder aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Leder vor der Laserbearbeitung vorgeschrumpft wird.
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