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Die Erfindung betrifft ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung eines weichkaschierten Innenverkleidungsteils.
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Innenverkleidungsteile werden in Fahrzeugen zur Ausgestaltung des Interieurs des Fahrzeugs in vielfältigen Ausführungsformen eingesetzt.
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In zunehmenden Maße werden die Innenverkleidungsteile an ihrer Oberfläche mit Dekormaterialien optisch aufwändig ausgestaltet, um insbesondere in höherklassigen Fahrzeugsegmenten den Fahrzeuginsassen einen ästhetisch ansprechenden Eindruck des Innenraums des Fahrzeugs bereitzustellen.
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In der
DE 10 2014 005 008 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils für einen Kraftwagen beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Sandwichhalbzeug mit einem Wabenkern mit einer Vielzahl von Wabenstegen und zwei thermoplastischen Deckschichten in ein Heizwerkzeug eingebracht, in dem es auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird. Das erhitzte Sandwichhalbzeug wird anschließend in einem Umformwerkzeug umgeformt, wobei eine der beiden thermoplastischen Deckschichten durch Perforation mit einer vorbestimmten Anzahl von Durchgangsöffnungen versehen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs anzugeben, bei dem ein Innenverkleidungsteil mit vorteilhaften Eigenschaften auf einfache Weise herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ebenso wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines weichkaschierten Innenverkleidungsteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.
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Beim erfindungsgemäßen weichkaschierten Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs ist eine faserbasierende Weichkomponentenschicht auf einer Trägerschicht aufgebracht, wobei die faserbasierende Weichkomponentenschicht durch lokal unterschiedlich starke Komprimierung ihres Materials eine profilierte Oberflächenstruktur an der der Trägerschicht abgewandten Oberfläche aufweist. Auf der faserbasierenden Weichkomponentenschicht ist eine beispielsweise aus Leder oder aus Kunstleder oder aus einem Folienmaterial oder aus einem Textilmaterial bestehende Dekorschicht aufgebracht.
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Bei diesem weichkaschierten Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs ist die Dekorschicht als sichtbare Oberflächenschicht des Innenverkleidungsteils somit nicht direkt auf der Trägerschicht aufgebracht, sondern auf einer weichen Zwischenschicht, die erfindungsgemäß als faserbasierende Weichkomponentenschicht ausgebildet ist. Durch eine lokale Verprägung dieser faserbasierenden Weichkomponentenschicht mittels einer unterschiedlich starken Komprimierung des Materials der faserbasierenden Weichkomponentenschicht, wird bei der faserbasierenden Weichkomponentenschicht eine dreidimensionale profilierte Oberflächenstruktur erzeugt. Das heißt, es entstehen auf der Oberfläche der faserbasierenden Weichkomponentenschicht hierdurch Bereiche mit unterschiedlicher Höhe des Materials der faserbasierenden Weichkomponentenschicht.
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Als derartig erfindungsgemäß ausgebildete Innenverkleidungsteile eines Fahrzeugs kommen beispielsweise Türtaschen in den Seitentüren des Fahrzeugs, Lehnenspannteile an der Rückseite der Fahrzeugsitze des Fahrzeugs, der Dachhimmel des Fahrzeugs, Hutablagen des Fahrzeugs oder Mittelkonsolen des Fahrzeugs in Betracht.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die luftige faserbasierende Weichkomponentenschicht eine Binderkomponente als Schmelzkomponente mit einer ersten Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur auf sowie eine Faserkomponente als Verstärkungskomponente mit einer gegenüber der ersten Erweichungstemperatur höheren zweiten Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur. Die Faserkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht ist hierbei insbesondere als Faservliesstoff oder als Faserflor ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die faserbasierende Weichkomponentenschicht zusammen mit der Trägerschicht in ein gemeinsames Werkzeug eingebracht. Bei diesem auch als One-Shot-Verfahren bezeichneten Prozess ist somit kein separater Prozessschritt als Kaschierprozess für das Innenverkleidungsteil des Fahrzeugs erforderlich.
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Vorzugsweise bestehen die Trägerschicht und die Faserkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht aus einem einheitlichen Material und hierzu insbesondere aus einem Material auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET) beziehungsweise Polyester.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Trägerschicht bei der Verarbeitung nicht aufschmelzende Verstärkungsfasern als Verstärkungskomponente mit einer dritten Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur auf und weiterhin eine Schmelzkomponente mit einer gegenüber der dritten Erweichungstemperatur geringeren vierten Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur. Hierzu kann die Trägerschicht Bikomponentenfasern aufweisen, die aus einem Verstärkungskern mit der dritten Erweichungstemperatur und aus einem Mantel mit der geringeren vierten Erweichungstemperatur bestehen. Alternativ kann die Trägerschicht zwei unterschiedliche, bei der Verarbeitung vermischte Fasertypen aufweisen, von denen ein höherschmelzender Fasertyp als nicht aufschmelzende Verstärkungsfaser die dritte Erweichungstemperatur besitzt und ein niedrigerschmelzender Fasertyp als aufschmelzende Schmelzkomponente die geringere vierte Erweichungstemperatur besitzt.
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Optional kann die Trägerschicht auch weiterhin eine Schaumkomponente wie beispielsweise eine Schaumfolie oder einen Blockschaum aufweisen. Diese Schaumkomponente der Trägerschicht besitzt dann eine gegenüber der vierten Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur gleiche oder höhere Erweichungstemperatur.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Trägerschicht und der faserbasierenden Weichkomponentenschicht und/oder zwischen der faserbasierenden Weichkomponentenschicht und der Dekorschicht eine Adhäsionsschicht ausgebildet. Diese zusätzliche Adhäsionsschicht zur Steigerung der Anbindung zwischen der Dekorschicht und der faserbasierenden Weichkomponentenschicht und/oder zur Steigerung der Anbindung zwischen der faserbasierenden Weichkomponentenschicht und der Trägerschicht kann herzu in Form eines reaktiven oder thermoplastischen Adhäsionsmittels als Pulver oder als Folie oder durch einen Sprühprozess aufgebracht werden.
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Das erfindungsgemäße weichkaschierte Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs mit einer Trägerschicht, einer faserbasierenden Weichkomponentenschicht und einer Dekorschicht wird vorzugsweise in einem Thermoformprozess mittels Erwärmung zumindest der Trägerschicht in einer Kontaktheizpresse und anschließender Formgebung der Trägerschicht, der faserbasierenden Weichkomponentenschicht und der Dekorschicht in einer Formpresse hergestellt.
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Hierbei wird vorzugsweise die Verarbeitungstemperatur der Kontaktheizpresse höher als die vierte Erweichungstemperatur der Schmelzkomponente der Trägerschicht und höher als die erste Erweichungstemperatur der Binderkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht gewählt, so dass die genannten Materialien bei der Verarbeitung mit der Verarbeitungstemperatur der Kontaktheizpresse als jeweilige Schmelzkomponenten aufschmelzen und damit eine jeweilige Matrix in der Trägerschicht und in der faserbasierenden Weichkomponentenschicht bilden. Außerdem wird die Verarbeitungstemperatur der Kontaktheizpresse geringer als die dritte Erweichungstemperatur der Verstärkungsfasern als Verstärkungskomponente der Trägerschicht und geringer als die zweite Erweichungstemperatur der Faserkomponente als Verstärkungskomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht gewählt, so dass die genannten Materialien bei der Verarbeitung mit der Verarbeitungstemperatur der Kontaktheizpresse als jeweilige Verstärkungskomponenten nicht aufschmelzen, sich aber mit den jeweiligen aufgeschmolzenen Schmelzkomponenten der Matrix in der Trägerschicht und in der faserbasierenden Weichkomponentenschicht verbinden.
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Durch eine entsprechende Werkzeugausprägung der Formpresse und damit durch geeignete Formgebung der Formpresse lassen sich Bereiche mit unterschiedlich starker Verpressung der faserbasierenden Weichkomponente vorgeben, wodurch dann die gewünschte profilierte Oberflächenstruktur der faserbasierenden Weichkomponentenschicht realisiert werden kann.
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Das Innenverkleidungsteil kann im formgebenden Werkzeug der Formpresse bearbeitet beziehungsweise weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch Verwendung einer Tauchkante mittels Beschnitts oder durch Verwendung einer Pinchkante mittels Abzwickens oder nachgeschaltet nach dem formgebenden Werkzeug der Formpresse durch Stanzen oder durch ein Wasserstrahlverfahren.
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Mittels der vorliegenden Erfindung kann ein einfaches und prozesssicheres Herstellverfahren eines weichkaschierten Innenverkleidungsteils bereitgestellt werden. Das weichkaschierte Innenverkleidungsteil selbst hat durch die beschriebene Ausbildung der einzelnen Schichten und durch die genannte Materialzusammenstellung dieser Schichten einen einfachen Aufbau bei dennoch vorteilhaften Eigenschaften des weichkaschierten Innenverkleidungsteils.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 In einer Schnittdarstellung ausschnittsweise den schematischen Aufbau eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs.
- 2 In einer weiteren Schnittdarstellung ausschnittsweise den schematischen Aufbau eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs.
- 3 Eine schematische Ansicht der Oberflächenstruktur eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs.
- 4 Eine Übersichtsdarstellung der Komponenten für die Herstellung eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs in einer ersten Ausführungsform.
- 5 Eine Übersichtsdarstellung der Komponenten für die Herstellung eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs in einer zweiten Ausführungsform.
- 6 Eine Übersichtsdarstellung der Komponenten für die Herstellung eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs in einer dritten Ausführungsform.
- 7 Ein Temperaturdiagramm mit für den Herstellprozess eines Innenverkleidungsteils eines Fahrzeugs relevanten Temperaturen.
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Gemäß der 1 mit der Schnittdarstellung eines Teilstücks eines Innenverkleidungsteils 1, weist dieses beispielsweise als Mittelkonsole eines Fahrzeugs ausgebildete Innenverkleidungsteil 1 eine Trägerschicht 2, eine auf der Trägerschicht angeordnete faserbasierende Weichkomponentenschicht 3 sowie eine auf der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 angeordnete Dekorschicht 4 auf. Zwischen der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und der Dekorschicht 4 ist ein Adhäsionsmittel in Form einer thermoplastischen Folie ausgebildet.
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Die Trägerschicht 2 weist beispielsweise eine Schmelzkomponente als Matrixkomponente und eine Faserkomponente als Verstärkungskomponente auf sowie eine als Schaumfolie oder Blockschaum ausgebildete Schaumkomponente. Diese Sandwichstruktur der Trägerschicht 2 enthält beispielsweise einen Schaumkern aus Polyethylenterephthalat (PET) als Schmelzkomponente und verstärkende höherschmelzende Polyethylenterephthalat (PET)-Fasern eines höherschmelzenden Fasertyps als Verstärkungsfasern beziehungsweise Verstärkungskomponente, die bei der Verarbeitung nicht aufschmelzen soll sowie niedrigerschmelzende Polyethylenterephthalat (PET)-Fasern beziehungsweise Polyethylenterephthalat/Polyester-Bikomponentenfasern (PET/PES-Bikomponentenfasern) eines niedrigerschmelzenden Fasertyps als Matrixkomponente und weitere Schmelzkomponente, die bei der Verarbeitung aufschmelzen soll. Bei einer bevorzugten Variante besteht diese Monosandwichstruktur der Trägerschicht 2 aus den gleichen Materialbestandteilen mit einer PET/PET-Bikomponenten Vliesdeckschicht und einem PET-Schaumkern. Die verwendeten Verstärkungsfasern als Verstärkungskomponente der Trägerschicht 2 besitzen dabei eine Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_VT, die höher ist als die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_ST der Schmelzkomponente der Trägerschicht 2, in diesem Beispielsfall die niedrigerschmelzenden Polyethylenterephthalat (PET)-Fasern. Die Schaumkomponente der Trägerschicht 2 hat dabei eine Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur, die ebenfalls höher ist als die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_ST der Schmelzkomponente der Trägerschicht 2.
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Die faserbasierende Weichkomponentenschicht 3 weist beispielsweise eine Binderkomponente als Matrixkomponente beziehungsweise Schmelzkomponente und eine Faserkomponente als Verstärkungskomponente auf, wobei die Faserkomponente als Verstärkungskomponente beispielsweise aus einem Faservliesstoff oder einem Faserflor besteht. Die Faserkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 besteht insbesondere aus Polyethylenterephthalat oder Polyester (PET oder PES) oder besteht beispielsweise aus Polyamid oder aus Baumwolle. Die Binderkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 weist beispielsweise solitäre Schmelzfasern in einem Vliesstoff als Bikomponentenfasern auf, beispielsweise Fasern aus einem niedrigschmelzenden Polyethylenterephthalat oder Polyester (PET oder PES). Die Binderkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 hat eine Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_SW unterhalb der Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_VW der Faserkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3. Die Rückstellkraft und damit die Weichheit der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 kann insbesondere durch die Dicke der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3, durch die Wahl der Grammatur und der Dicke (Dichte) der Faserkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3, durch die Wahl der Faserkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und durch die Faserausprägung der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 hinsichtlich deren Feinheit und Geometrie beeinflusst beziehungsweise variiert werden.
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Die Dekorschicht 4 ist beispielsweise als Textil-Dekorschicht ausgebildet und als sichtbare Oberflächenschicht der Mittelkonsole als Innenverkleidungsteil 1 im Fahrzeuginnenraum für einen Fahrzeugbenutzer ästhetisch ansprechend ausgebildet.
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Wie in der 2 und der 3 zu sehen ist, können in der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 Kompressionsstellen 5 als Bereiche mit lokaler Komprimierung der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 ausgebildet werden: Hierdurch lassen sich weiche, dreidimensionale Strukturen auf der für einen Fahrzeugbenutzer sichtbaren Oberflächenschicht der Mittelkonsole als Innenverkleidungsteil 1 ausbilden. Diese Kompressionsstellen 5 können insbesondere in Abhängigkeit der Eigenschaften der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und der Dekorschicht 4 unterschiedlich ausgebildet sein, insbesondere können auch Bereiche mit unterschiedlich starker Verpressung der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und damit mit unterschiedlichen Kompressionsstellen 5 realisiert werden.
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In der 4 ist ein möglicher Prozessablauf zur Herstellung von weichkaschierten Innenverkleidungsteilen 1 in einem Thermoformprozess dargestellt. Dieser Thermoformprozess beinhaltet gemäß der Ausführungsform in der 4 zunächst die gemeinsame Erwärmung der Trägerschicht 2, der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und der Dekorschicht 4 des Innenverkleidungsteils 1 in einer Kontaktheizpresse 6 und die anschließende Formgebung der genannten Schichten des Innenverkleidungsteils 1 in einer Formpresse 7.
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In der 5 ist ein alternativer Prozessablauf für besonders sensible Dekorationsmaterialien der Dekorschicht 4 dargestellt. Hier wird die Dekorschicht 4 erst nach dem Prozessschritt der Erwärmung in der Kontaktheizpresse 6 aufgebracht und gemeinsam mit der Trägerschicht 2 und der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 in der formgebenden Formpresse 7 zum Innenverkleidungsteil 1 verarbeitet.
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In der 6 ist ein weiterer alternativer Prozessablauf für besondere Anforderungen im Aufheizprozess in der Kontaktheizpresse 6 dargestellt. Hier wird nur die Trägerschicht 2 in der Kontaktheizpresse 6 verarbeitet. Die faserbasierende Weichkomponentenschicht 3 und die Dekorschicht 4 dagegen werden anstelle der Verarbeitung in der Kontaktheizpresse 6 in einem Wärmebad 8 erwärmt. Anschließend werden die Trägerschicht 2, die faserbasierende Weichkomponentenschicht 3 und die Dekorschicht 4 in der formgebenden Formpresse 7 zum Innenverkleidungsteil 1 verarbeitet.
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In der
7 ist ein Temperaturdiagramm dargestellt, das insbesondere die Verarbeitungstemperatur TV in der Kontaktheizpresse 6 beziehungsweise dem Wärmebad 8 zeigt und damit derjenigen Temperatur, die zur Aufheizung beziehungsweise Erwärmung vor dem formgebenden Werkzeug der formgebenden Formpresse 7 notwendig ist. Diese Verarbeitungstemperatur TV ist in der
7 in Bezug auf die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_SW der Binderkomponente beziehungsweise Schmelzkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3, in Bezug auf die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_VW der Faserkomponente beziehungsweise Verstärkungskomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3, in Bezug auf die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_VT der Verstärkungskomponente der Trägerschicht 2 und in Bezug auf die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_ST der Schmelzkomponente der Trägerschicht 2 dargestellt. Die Verarbeitungstemperatur TV und die genannten Materialien der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und der Trägerschicht 2 werden dabei so gewählt, dass die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_VW der Verstärkungskomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_VT der Verstärkungskomponente der Trägerschicht 2 oberhalb der Verarbeitungstemperatur TV liegen, so dass diese Verstärkungskomponenten damit bei der Verarbeitung mit der Verarbeitungstemperatur TV nicht aufschmelzen. Weiterhin werden die Verarbeitungstemperatur TV und die genannten Materialien der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und der Trägerschicht 2 so gewählt, dass die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_SW der Schmelzkomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und die Erweichungstemperatur beziehungsweise Schmelzbeginntemperatur T_ST der Schmelzkomponente der Trägerschicht 2 unterhalb der Verarbeitungstemperatur TV liegen, so dass diese Schmelzkomponenten damit bei der Verarbeitung mit der Verarbeitungstemperatur TV aufschmelzen und damit eine Matrix für die nicht schmelzende Verstärkungskomponente der faserbasierenden Weichkomponentenschicht 3 und für die nicht schmelzende Verstärkungskomponente der Trägerschicht 2 bilden. Das heißt es gelten hinsichtlich der Verarbeitungstemperatur TV folgende Relationen:
sowie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014005008 A1 [0004]