DE102024119811B3

DE102024119811B3 - Recycelbarer schaumverbundstoff

Info

Publication number: DE102024119811B3
Application number: DE102024119811.7A
Authority: DE
Inventors: Edward Thaddeus Kuczynski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2024-05-14
Filing date: 2024-07-11
Publication date: 2025-11-13
Anticipated expiration: 2044-07-12
Also published as: US20250353276A1; CN120963499A

Abstract

Eine Verbundkomponente umfasst eine Außenhaut, die aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU)-Elastomer in einer thermoformenden Form in die gewünschte Form geformt wird, eine Netzverstärkungsschicht, die aus einer Mischung aus TPU- und Polyesterfasern gebildet und an einer Innenfläche der Außenhaut angebracht wird, und eine Polsterung, die aus einem TPU-Schaumstoff gebildet und auf die Innenfläche der Außenhaut aufgebracht wird und umfassend einen von flüssigem TPU-Schaumstoff, der in die gewünschte Form der Außenhaut gegossen wird, einer Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen, die an Kontaktpunkten der Außenflächen angrenzender Perlen miteinander verschmolzen werden, oder einen von TPU-Schaumstoff, der in eine gewünschte Form geformt wird, oder TPU-Schaumstoff, der in die gewünschte Form aus einem Massenstück TPU-Schaumstoff geschnitten wird.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sitzpolster für einen Fahrzeugsitz. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Verbundkomponente aus thermoplastischem Polyurethan (TPU), wobei alle Unterkomponenten der Verbundkomponente aus TPU bestehen und somit für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Die Druckschrift DE 10 2008 050 183 A1 offenbart ein Sitzpolster für einen Fahrzeugsitz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Druckschriften WO 1994 / 020 568 A1 , DE 203 21 141 U1 , die Internet-Fundstellen „TPU-Materialien für Textile Anwendungen", https://www.kgk-rubberpoint.de/roh-zusatzstoffe/tpu-materialien-fuer-textile-anwendungen-1.html, und „Foam in Place Method", https://web.archive.org/web/20230922082216/https://www.toyotaboshoku.com/global/development/production/foam_in_place/, und der Auszug aus dem Produktkatalog „Evonik Product Story - In the car seat on the journey to monomaterials“ zeigen verwandte Sitzpolster oder Materialien und Methoden zur Herstellung eines solchen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Moderne Fahrzeugsitze bestehen im Allgemeinen aus einer Außenhaut (Verkleidung), die aus Vinyl, Stoff, Leder usw. besteht, und einem Schaumstoffpolster, das aus einem duroplastischen Polyurethan besteht, das für eine Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf nicht in der Lage ist. Für das Recycling muss daher ein solcher Sitz mechanisch in Außenhaut und nicht homologes duroplastisches Polyurethan (Schaumstoffpolster) getrennt werden.
Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Sitzpolster mit einer Verbundkomponente bereitzustellen, deren Teile aus TPU bestehen und für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
KURZDARSTELLUNG
Die vorgenannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Sitzpolster für einen Fahrzeugsitz umfasst eine Außenhaut, die aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU)-Elastomer gebildet ist, und eine Polsterung, die aus einem TPU-Schaumstoff gebildet ist, wobei die Außenhaut und die Polsterung für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Die Außenhaut umfasst eine aus TPU-Fasern gebildete Netzverstärkungsschicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfassen die TPU-Fasern der Netzverstärkungsschicht eine Mischung aus TPU-Fasern und Polyesterfasern.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Außenhaut ferner mindestens einen aus TPU hergestellten Befestigungsclip, der geeignet ist, die Außenhaut an einem Rahmen des Fahrzeugsitzes zu befestigen, wobei die Außenhaut, der mindestens eine Befestigungsclip und die Polsterung für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Sitzpolster ferner mindestens eine aus Nähten, die aus TPU-Fasern hergestellt sind und dazu geeignet sind, zwei getrennte Stücke der TPU-Haut zu verbinden, um die Außenhaut zu bilden, Nähten, die aus TPU-Fasern hergestellt sind und dazu geeignet sind, die Außenhaut an der Polsterung zu befestigen, und mindestens einen Verzurrclip, der aus TPU hergestellt ist und dazu geeignet ist, die Außenhaut an der Polsterung zu befestigen.
Die Außenhaut ist innerhalb einer thermoformbaren Form in eine gewünschte Form geformt, und die Polsterung ist auf eine Innenfläche der Außenhaut innerhalb der gewünschten Form aufgebracht.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Polsterung flüssigen TPU-Schaumstoff, der in die gewünschte Form der Außenhaut gegossen wird, wobei sich der flüssige TPU-Schaumstoff in der gewünschten Form ausdehnt und zu einer festen Schaumstoffstruktur aushärtet.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Polsterung eine Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen, die an den Kontaktpunkten der Außenflächen angrenzender Perlen miteinander verschmolzen sind, wobei die gewünschte Form der Außenhaut mit gasgefüllten TPU-Perlen gefüllt ist und Dampf auf die gasgefüllten TPU-Perlen aufgebracht wird, wodurch die Außenflächen der gasgefüllten TPU-Perlen schmelzen und angrenzende Perlen miteinander verschmelzen, wodurch beim Abkühlen eine feste Schaumstoffstruktur gebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Polsterung einen von TPU-Schaumstoff, der in eine gewünschte Form geformt wird, oder TPU-Schaumstoff, der in der gewünschten Form aus einem Massenstück TPU-Schaumstoff geschnitten wird, und wobei die Polsterung aufgebracht wird, indem der TPU-Schaumstoff der gewünschten Form innerhalb der entsprechenden gewünschten Form der geformten TPU-Außenhaut platziert wird.
Das Sitzpolster umfasst ferner eine zweite Haut, die aus einem TPU-Elastomer gebildet ist, das nach dem Anbringen der Polsterung auf die Innenfläche der Außenhaut wärmegeschweißt wird, wobei die Außenhaut und die zweite Haut eine Blase definieren, die die Polsterung darin einkapselt.
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Bilden eines Sitzpolsters für einen Fahrzeugsitz das Formen einer Außenhaut, die ein thermoplastisches Polyurethan (TPU)-Elastomer umfasst, innerhalb einer thermoformenden Form in eine gewünschte Form und das Anbringen einer Polsterung, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, auf eine Innenfläche der Außenhaut innerhalb der gewünschten Form, wobei die Außenhaut und die Polsterung für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Aufbringen einer Netzverstärkungsschicht aus TPU-Fasern auf eine Innenfläche der Außenhaut vor dem Anbringen der Polsterung.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Aufbringen einer Netzverstärkungsschicht auf eine Innenfläche der Außenhaut vor dem Anbringen der Polsterung ferner das Bilden der Netzverstärkungsschicht aus einer Mischung aus TPU-Fasern und Polyesterfasern.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Befestigen der Außenhaut an einem Rahmen des Fahrzeugsitzes mit mindestens einem Befestigungsclip aus TPU, wobei die Außenhaut, der mindestens eine Befestigungsclip und der Schaumstofffüller für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner mindestens eines aus dem Verbinden von zwei separaten TPU-Hautstücken zur Bildung der Außenhaut mit Nähten aus TPU-Fasern vor dem Anbringen der Polsterung, dem Befestigen der Außenhaut an der Polsterung mit Nähten aus TPU-Fasern nach dem Anbringen der Polsterung und dem Befestigen der Außenhaut an der Polsterung mit mindestens einem Verzurrclip aus TPU nach dem Anbringen der Polsterung.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Anbringen einer Polsterung, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, an einer Innenfläche der Außenhaut in der gewünschten Form ferner das Eingießen von flüssigem TPU-Schaumstoff in die gewünschte Form der Außenhaut und das Ausdehnenlassen des flüssigen TPU-Schaumstoffs innerhalb der gewünschten Form und das Aushärten zu einer festen Schaumstoffstruktur.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Anbringen einer Polsterung, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, auf einer Innenfläche der Außenhaut in der gewünschten Form ferner das Füllen der gewünschten Form der Außenhaut mit einer Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen, das Aufbringen von Dampf auf die Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen und das Verschmelzen der Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen miteinander an Kontaktpunkten von Außenflächen angrenzender Perlen und das Bilden einer festen Schaumstoffstruktur beim Abkühlen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren vor dem Anbringen der Polsterung eines aus dem Formen von TPU-Schaumstoff in eine gewünschte Form oder dem Schneiden von TPU-Schaumstoff in der gewünschten Form aus einem Massenstück von TPU-Schaumstoff, und wobei das Anbringen einer Polsterung, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, auf einer Innenfläche der Außenhaut in der gewünschten Form ferner das Platzieren des TPU-Schaumstoffs in der gewünschten Form innerhalb der entsprechenden gewünschten Form der geformten TPU-Außenhaut umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Anbringen einer zweiten Haut aus einem TPU-Elastomer auf der Innenfläche der Außenhaut, nachdem die Polsterung angebracht wurde, und das Wärmeschweißen der zweiten Haut auf die Innenfläche der Außenhaut, wobei die Außenhaut und die zweite Haut eine Blase definieren, die die Polsterung darin einkapselt.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur der Veranschaulichung dienen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbundkomponente gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, wobei die Verbundkomponente ein Sitzpolster für einen Fahrzeugsitz ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht des Sitzpolsters aus 1, in der ein Teil des Sitzpolsters im Schnitt dargestellt ist;
3 ist ein vergrößerter Teil von 2, wie durch den Teil von 2 angezeigt, gekennzeichnet mit „3“;
4 ist eine schematische Explosionsansicht einer Außenhaut, einer Verstärkungsschicht und einer Polsterung des Sitzpolsters aus 1 bis 3;
5 ist eine schematische Ansicht der Außenhaut mit der Verstärkungsschicht, die auf eine Innenfläche der Außenhaut geklebt ist;
6 ist eine vergrößerte Ansicht von 1, wie durch den Teil von 1 angezeigt, gekennzeichnet mit „6“;
7A ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Auftragen von flüssigem TPU-Schaumstoff auf die Innenseite der Außenhaut veranschaulicht;
7B ist eine Seitenansicht von 7A;
7C ist eine Seitenansicht der Außenhaut, nachdem der flüssige TPU-Schaumstoff sich darin ausgedehnt und ausgehärtet hat;
8A ist eine schematische Seitenansicht der Außenhaut, wobei die Polsterung eine Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen umfasst;
8B ist eine vergrößerte Ansicht von zwei gasgefüllten TPU-Perlen, die an einer Kontaktstelle miteinander verschmolzen sind;
9 ist eine schematische Darstellung, die das Anbringen einer Polsterung veranschaulicht, die einen TPU-Schaumstoffblock auf der Außenhaut umfasst;
10A ist eine schematische Darstellung, die das Anbringen einer zweiten Haut auf der Außenhaut nach dem Anbringen der Polsterung veranschaulicht;
10B ist eine schematische Darstellung, wobei die zweite Haut auf die Innenfläche der Außenhaut aufgebracht wurde;
10C ist eine schematische Darstellung, wobei die zweite Haut an der Innenfläche der Außenhaut wärmegeschweißt wurde; und
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, und einige Merkmale könnten größer oder kleiner sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. In einigen Fällen wurden bekannte Komponenten, Systeme, Materialien oder Verfahren nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Offenbarung nicht zu verschleiern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter. Es versteht sich, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf jede Hardware-, Software-, Firmware-, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtung, einzeln oder in beliebiger Kombination, einschließlich und ohne Einschränkung: anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, eines Prozessors (gemeinsam, dediziert oder Gruppe) und eines Speichers, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, einer kombinatorischen Logikschaltung und/oder anderer geeigneter Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Obwohl die hierin gezeigten Figuren ein Beispiel mit bestimmten Anordnungen von Elementen darstellen, können in tatsächlichen Ausführungsformen zusätzliche dazwischenliegende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein. Es versteht sich außerdem, dass die Figuren nur zur Veranschaulichung dienen und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind.
Der hierin verwendete Begriff „Fahrzeug“ ist nicht auf Automobile beschränkt. Obwohl die vorliegende Technologie hauptsächlich im Zusammenhang mit Automobilen beschrieben wird, ist die Technologie nicht auf Automobile beschränkt. Die Konzepte können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in Verbindung mit Flugzeugen, Wasserfahrzeugen, anderen Fahrzeugen und Unterhaltungselektronikkomponenten.
Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3, umfasst ein Sitzpolster 10 für einen Fahrzeugsitz 12 eine Außenhaut 14, die aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU)-Elastomer gebildet ist, und eine Polsterung 16, die aus einem TPU-Schaumstoff gebildet ist. Da sowohl die Außenhaut 14 als auch die Polsterung 16 aus TPU bestehen, sind sie für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet.
Beim Recycling im geschlossenen Kreislauf oder beim Primärrecycling wird gebrauchter Kunststoff endlos zu neuen Gegenständen gleicher Qualität und Art recycelt. Zum Beispiel, indem man Getränkeflaschen wieder zu Getränkeflaschen macht. Das kontinuierliche mechanische Recycling von Kunststoffen ohne Qualitätseinbußen ist aufgrund des kumulativen Polymerabbaus und des Risikos von Schadstoffansammlungen eine Herausforderung. Nur sehr wenige recycelte Materialien können in einem geschlossenen Kreislauf recycelt werden. TPU-Materialien (Elastomere, Schaumstoffe usw.) sind in einem geschlossenen Kreislauf recycelbar.
Beim Recycling im offenen Kreislauf, auch bekannt als Sekundärrecycling oder Downcycling, nimmt die Qualität des Kunststoffs mit jedem Recyclingvorgang ab, sodass das Material schließlich nicht mehr recycelbar ist. Dies ist die gängigste Art des Recyclings. Ein typisches Beispiel ist das Recycling von PET-Flaschen zu Vlies oder anderen Fasern, das den Großteil des PET-Recyclings ausmacht. Duroplastische Polymere, wie z. B. duroplastisches Polyurethan, das in der Regel für die Schaumstoffpolsterung in Fahrzeugsitzen verwendet wird, schmelzen nicht. Es wurden Technologien für das mechanische Recycling von duroplastischen Polymeren entwickelt, bei denen das Material üblicherweise in kleine Teilchen (Krümel) zerlegt wird, die dann mit einem Bindemittel gemischt werden können, um ein Verbundmaterial zu bilden. Zum Beispiel können duroplastische Polyurethane als wiederverfestigter Krümelschaum (Chipsschaum) recycelt werden. Ökobilanzen zeigen, dass Recycling ökologisch vorteilhaft ist. Durch Recycling kann die Nachfrage nach neuem Kunststoff verringert werden. Wenn es jedoch zur Herstellung von Gegenständen verwendet wird, die sonst nicht hergestellt worden wären, wie z. B. beim Recycling im offenen Kreislauf, dann verdrängt es keine Produktion und bringt nur geringe oder gar keine Vorteile für die Umwelt mit sich. Das Recycling von alternativen duroplastischen Polyurethanen kann durch Glykolyse, Hydrolyse, Aminolyse, Pyrolyse usw. erfolgen, wobei die Polyurethan-Chemieketten aufgebrochen werden und das Produkt als Rohstoffpolyol verwendet werden kann. Glykolyse ist die Behandlung von duroplastischem Polyurethan mit einem Glykol, Hydrolyse ist die Behandlung mit Estern der Phosphorsäure, bei der Aminolyse werden Alkanolamine mit geringem Gewicht verwendet. Ein Nachteil dieses Recyclingverfahrens besteht darin, dass das resultierende Polyol nur für Produkte und Anwendungen mit hoher oder mittlerer Steifigkeit geeignet ist. Ein weiteres Problem bei den Prozessen Glykolyse, Hydrolyse, Aminolyse, Pyrolyse usw. ist eine Nebenreaktion, die ein sekundäres, unerwünschtes Produkt hervorbringt: Methylendianilin (MDA), ein aromatisches und krebserregendes Amin. Außerdem müssen Gegenstände wie Fahrzeugsitze, die beispielsweise eine thermoplastische Außenhaut und ein Schaumstoffpolster aus duroplastischem Polyurethan umfassen, zerlegt werden, um ein Recycling zu ermöglichen, und selbst dann können nur einige Teile, wie z. B. die thermoplastische Außenhaut, in einem geschlossenen Kreislauf recycelt werden.
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein Kunststoff aus der Klasse der Polyurethane mit vielen Eigenschaften, einschließlich Elastizität, Transparenz und Beständigkeit gegen Öl, Fett und Abrieb. Technisch gesehen handelt es sich um thermoplastische Elastomere, die aus linearen segmentierten Blockcopolymeren bestehen, die aus harten und weichen Segmenten zusammengesetzt sind. TPU ist ein Blockcopolymer, das aus abwechselnden Sequenzen harter und weicher Segmente oder Domänen besteht, die durch die Reaktion von (1) Diisocyanaten mit kurzkettigen Diolen (sogenannten Kettenverlängerern) und (2) Diisocyanaten mit langkettigen Diolen gebildet werden. Durch die Variation des Verhältnisses, der Struktur und/oder des Molekulargewichts der reaktiven Verbindungen kann eine enorme Vielfalt verschiedener TPUs hergestellt werden. Dies ermöglicht es den Urethan-Chemikern, die Polymerstruktur auf die gewünschten Endeigenschaften des Materials abzustimmen.
Ein TPU-Harz besteht aus linearen Polymerketten in Blockstrukturen. Solche Ketten enthalten Segmente mit niedriger Polarität, die ziemlich lang sind (sogenannte weiche Segmente), die sich mit kürzeren Segmenten mit hoher Polarität (sogenannte harte Segmente) abwechseln. Beide Arten von Segmenten sind durch kovalente Bindungen miteinander verbunden, sodass sie tatsächlich Blockcopolymere bilden. Die Mischbarkeit der harten und weichen Segmente in TPU hängt von den Unterschieden in ihrer Glasübergangstemperatur (Tg) ab, die zu Beginn der mikro-Brownschen Segmentbewegung auftritt und durch dynamisch-mechanische Spektren identifiziert werden kann. Bei einem nicht mischbaren TPU zeigt das Verlustmodulspektrum in der Regel zwei Spitzenwerte, die jeweils der Tg einer Komponente zugeordnet sind. Wenn die beiden Komponenten mischbar sind, ist das TPU durch einen einzigen breiten Spitzenwert gekennzeichnet, dessen Position zwischen den beiden ursprünglichen Tg-Spitzenwerten der reinen Komponenten liegt.
Die Polarität der harten Stücke erzeugt eine starke Anziehungskraft zwischen ihnen, was zu einem hohen Grad an Aggregation und Ordnung in dieser Phase führt und kristalline oder pseudokristalline Bereiche in einer weichen und flexiblen Matrix bildet. Diese so genannte Phasentrennung zwischen den beiden Blöcken kann mehr oder weniger wichtig sein, abhängig von der Polarität und dem Molekulargewicht der flexiblen Kette, den Produktionsbedingungen usw. Die kristallinen oder pseudokristallinen Bereiche wirken als physikalische Vernetzungen, die für die hohe Elastizität von TPU verantwortlich sind, während die flexiblen Ketten dem Polymer die Dehnungseigenschaften verleihen.
Diese „Pseudo-Vernetzungen“ verschwinden jedoch unter der Einwirkung von Wärme, so dass die klassischen Verfahren der Extrusion und des Spritzgusses für diese Materialien anwendbar sind. Folglich kann TPU-Schrott wiederverwertet werden (Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf). TPU ist in vielen Bereichen anwendbar, einschließlich Armaturenbrettern in Fahrzeugen, Lenkrädern, Elektrowerkzeugen, Sportartikeln, medizinischen Vorrichtungen, Antriebsriemen, Schuhen, aufblasbaren Flößen, Feuerwehrschläuchen und einer Vielzahl von Anwendungen für extrudierte Folien, Platten und Profile. TPU ist auch ein beliebtes Material für flexible Außenhüllen von Vorrichtungen wie Mobiltelefonen und Tastaturschutz. TPU ist bekannt für seine Anwendungen in der Ummantelung von Drähten und Kabeln, Schläuchen und Rohren, in Klebstoff- und Textilbeschichtungsanwendungen und als Schlagzähmodifikator für andere Polymere. Es wird auch in Hochleistungsfolien verwendet, wie z. B. in hochschlagfesten Glasstrukturen. TPU ist das thermoplastische Elastomer, das beim 3D-Druck mit Schmelzschichtung (FFD) verwendet wird. Weil es sich nicht verzieht und keine Grundierung benötigt, ist es ein ideales Filament für 3D-Drucker, wenn Objekte flexibel und elastisch sein müssen. Da TPU ein Thermoplast ist, kann es durch das Hotend des 3D-Druckers geschmolzen, gedruckt und dann zu einem elastischen Feststoff abgekühlt werden. Die Leistung und Anpassungsfähigkeit von TPU in verschiedenen Anwendungen lässt sich größtenteils auf seine Härte zurückführen, die durch die Shore-A-Skala dargestellt wird. TPU-Pulver werden auch für andere 3D-Druckverfahren wie z. B. das selektive Lasersintern (SLS) und den 3D-Tintenstrahldruck verwendet. Es wird auch in großen vertikalen Spritzguss- oder Extrusionsformmaschinen verwendet, um direkt zu drucken, ohne den Zwischenschritt der Extrusion von Filamenten oder der Pulveraufbereitung. In jüngster Zeit wurden TPU-Schaumstoffe entwickelt, die eine breitere Anwendung für TPU bereitstellen und Systeme und Verfahren gemäß den Merkmalen der vorliegenden Offenbarung ermöglichen.
Somit stellt das Sitzpolster 10 des Fahrzeugsitzes 12, das in 1, 2 und 3 gezeigt ist, den Vorteil bereit, die Herstellung einer Verbundkomponente (Sitzpolster 10) zu ermöglichen, die eine Außenhaut 14 aus einem TPU-Elastomer, wie es in der Branche bekannt ist, und ein Schaumstoffpolster 16 aus TPU-Schaumstoff umfasst, der bis vor kurzem nicht verfügbar war. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das zusammengesetzte Sitzpolster 10, das sowohl die Außenhaut 14 als auch das Schaumstoffpolster 16 umfasst, vom Rahmen 18 des Fahrzeugsitzes 12 entfernt und als Einheit in einem geschlossenen Kreislauf recycelt werden kann. Dies stellt wirtschaftliche und ökologische Vorteile bereit, wodurch die allgemeine Wiederverwertbarkeit des Sitzpolsters 10 erhöht wird und die Vorbereitung und das Trennen, die für das Recycling herkömmlicher Sitzpolster erforderlich sind, reduziert werden.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5, umfasst bei einer beispielhaften Ausführungsform die Außenhaut 14 eine Netzverstärkungsschicht 20, die aus TPU-Fasern 20A gebildet ist. Die Netzverstärkungsschicht 20 ist an einer Innenfläche 22 der Außenhaut 14 angeklebt, wie in 5 gezeigt, wobei die Verstärkungsschicht 20 angrenzend an die Polsterung 16 positioniert ist, wenn die Polsterung 16 an der Außenhaut 14 angebracht wird. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfassen die TPU-Fasern 20A der Netzverstärkungsschicht 20 eine Mischung aus TPU-Fasern 20A und Polyesterfasern 20B. Bekannte und derzeit verwendete TPU-Außenhäute verwenden gewebte Verstärkungsfasern, die nicht in der Lage sind, in einem geschlossenen Kreislauf recycelt zu werden, und die nicht von der TPU-Außenhaut getrennt werden können, wodurch eine Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf der TPU-Außenhaut verhindert wird. Die Verstärkungsschicht 20 aus TPU- und/oder Polyesterfasern 20A, 20B kann zusammen mit der Außenhaut 14 und der Polsterung 16 als Einheit in einem geschlossenen Kreislauf recycelt werden, wodurch das Sitzpolster 10 vollständig aus wiederverwertbaren Materialien hergestellt werden kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3, umfasst bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform, die Außenhaut 14 ferner mindestens einen Befestigungsclip 24 aus TPU, der dazu angepasst ist, die Außenhaut 14 an einem Rahmen 18 des Fahrzeugsitzes 12 zu befestigen. Der mindestens eine Befestigungsclip 24 ist an einer Kante 14A der Außenhaut 14 angebracht und sichert die Außenhaut am Rahmen 18 des Fahrzeugsitzes 12. Der mindestens eine Befestigungsclip 24 kann durch Wärmeschweißen an der Kante 14A der Außenhaut 14 befestigt werden, oder der mindestens eine Befestigungsclip 24 kann mit einem aus TPU-Fasern hergestellten Faden an der Kante 14A der Außenhaut 14 vernäht werden. Wenn das Sitzpolster 10 das Ende seines Lebenszyklus erreicht, sind das gesamte Sitzpolster 10, einschließlich der Außenhaut 14, der mindestens eine Befestigungsclip 24 und das Schaumstoffpolster 16 so für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Sitzpolster 10 ferner mindestens eine aus 1) Nähten 26, die aus TPU-Fasern hergestellt sind und dazu geeignet sind, zwei getrennte Stücke der TPU-Haut 14B zu verbinden, um die Außenhaut 14 zu bilden, 2) Nähten 26, die aus TPU-Fasern hergestellt sind und dazu geeignet sind, die Außenhaut 14 an der Polsterung 16 zu befestigen, und 3) mindestens einen Verzurrclip 28, der aus TPU hergestellt ist und dazu geeignet ist, die Außenhaut 14 an der Polsterung 16 zu befestigen. Unter Bezugnahme auf 6, werden Nähte 26 aus TPU-Fasern verwendet, um zwei Stücke TPU-Elastomer 14B miteinander zu verbinden und so die Außenhaut 14 des Sitzpolsters 10 zu bilden. Zusätzlich können sich solche Nähte 26, die TPU-Fasern verwenden, bis in die Polsterung 16 hinter der Außenhaut 14 erstrecken, wodurch die Außenhaut 14 an der Polsterung 16 befestigt wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform verbinden die in 6 dargestellten Nähte 26 beide zwei getrennte Stücke der Haut aus TPU-Elastomer 14B miteinander und erstrecken sich in die Polsterung 16, um sowohl die Außenhaut 14 zu bilden als auch die Außenhaut 14 an der Polsterung 16 zu befestigen. Es versteht sich, dass solche Nähte 26 auch nur zur Befestigung der Außenhaut 14 an der Polsterung 16 verwendet werden können.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3, ist mindestens ein Verzurrclip 28 aus TPU dazu geeignet, sich durch die Außenhaut 14 und in die Polsterung 16 zu erstrecken, wobei der mindestens eine Verzurrclip 28 Merkmale umfasst, die dazu geeignet sind, mit der Außenhaut 14 und der Polsterung 16 in Eingriff zu kommen, um die Außenhaut 14 an der Polsterung 16 zu befestigen. Wie dargestellt, umfasst der mindestens eine Verzurrclip 28 einen Kopfabschnitt 30, der dazu geeignet ist, mit einer Außenfläche 32 der Außenhaut 14 in Eingriff zu kommen, einen Schaft 34 mit einem scharfen distalen Ende 36, das dazu geeignet ist, die Außenhaut 14 und die Polsterung 16 zu durchdringen, wenn der mindestens eine Verzurrclip 28 in das Sitzpolster 10 gedrückt wird, und Merkmale 38, wie z. B. Widerhaken oder Rippen, die sich radial nach außen von dem Schaft 34 erstrecken und angepasst sind, um die Polsterung 16 in Eingriff zu nehmen, sobald der mindestens eine Verzurrclip 28 in Position gedrückt wird, und den mindestens einen Verzurrclip 28 an Ort und Stelle zu sichern, wodurch die Außenhaut 14 an der Polsterung 16 befestigt wird. Es versteht sich, dass verschiedene Varianten des mindestens einen Verzurrclips 28 verwendet werden können, ohne dass dies von der Neuheit der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Die Außenhaut 14 wird in einer thermoformenden Form in eine gewünschte Form gebracht und die Polsterung 16 wird auf die Innenfläche 22 der Außenhaut 14 in der gewünschten Form aufgebracht. Thermoformen ist ein Herstellungsverfahren, mithilfe dessen thermoplastische Plattenmaterialien durch Aufbringen von Wärme und Druck/Vakuum in die gewünschten Profile/Formen gebracht werden. Verschiedene Techniken des Thermoformens umfassen: Vakuumformen, Druckformen und kombiniertes Vakuum-/Druckformen. Das Thermoformen wird bei der Herstellung von sowohl einfachen als auch relativ komplexen Einzelblattteilen eingesetzt, die in einem relativ spannungsarmen Prozess verarbeitet werden, indem scharfe Übergänge im Formprofil vermieden werden.
Das Thermoformen ist ein einfacher Prozess, bei dem eine erwärmte thermoplastische Platte über einen 3D-Profilformer gespannt und dann in enger Übereinstimmung mit diesem geformt wird. Eine thermoplastische Platte wird erwärmt, bis sie den erforderlichen zähflüssigen, gummiartigen, halbfesten Zustand erreicht, im Allgemeinen weit oben im Glasübergangsbereich. Die dafür notwendige Temperatur liegt am oberen Ende des Glasübergangsbereichs, wodurch die Zwischenkettenbindungen, die die kristalline Matrix bilden, geschwächt werden und beweglich sind, aber nicht vollständig überwunden werden.
Die erwärmte Platte wird in zwei Schritten in eine spezifische Form gebracht. Zuerst wird das Werkzeug auf einen beweglichen Tisch gehoben, der sich hebt, um die Unterseite der Platte zu treffen. Dies zwingt das erwärmte Polymer, sich über das Werkzeug zu legen und sich der Höhe, aber nicht der Gesamtform anzupassen. Dann wird eine zusätzliche Kraft durch ein Vakuum unten oder einen Druck oben oder eine Kombination aus beidem aufgebracht. Eine obere Werkzeugkomponente kann auch zur Unterstützung der Formung bestimmter Bereiche eingesetzt werden. Somit wird die erwärmte TPU-Außenhaut 14 in die gewünschte Form gebracht.
Die geformte Außenhaut 14 wird abgekühlt, um das TPU-Material wieder in den festen Zustand zu versetzen, wobei die gewünschte Form als Teil einer nun dreidimensionalen Platte beibehalten wird. Das Vakuum oder der Druck wird während des Abkühlens aufrechterhalten, um eine Relaxation der Form zu verhindern, wenn das TPU-Material zur Steifigkeit zurückkehrt. Nach Abschluss des Tiefziehverfahrens bleibt ein 3D-Profil (oder ein Vielfaches desselben Profils) zurück, das entweder eine männliche oder weibliche Netzform relativ zur Position der Platte darstellt. Dieses unvollständige Teil wird entweder von Hand oder automatisch aus der Thermoformmaschine entnommen und dann zu einem Beschneidungsschritt weitergeleitet, wobei überschüssiges Material weggeschnitten wird, um die endgültige gewünschte Form der Außenhaut 14 zu erhalten. Es versteht sich, dass die obige Beschreibung ein nicht einschränkendes Beispiel für das Thermoformen der Außenhaut 14 ist. Die Außenhaut 14 kann durch andere in der Branche bekannte Verfahren in die gewünschte Form thermogeformt werden, ohne dass von den neuartigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
Unter Bezugnahme auf 7A, 7B und 7C, umfasst die Polsterung 16 bei einer beispielhaften Ausführungsform einen flüssigen TPU-Schaumstoff 40, der in die gewünschte Form der Außenhaut 14 gegossen oder gespritzt wird, wie in 7A und 7B dargestellt. Der flüssige TPU-Schaumstoff 40 dehnt sich in der gewünschten Form aus und härtet zu einer festen Schaumstoffstruktur aus, die die Polsterung 16 definiert, wie in 7C dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 8A und 8B, umfasst die Polsterung 16 bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform eine Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen 42, die an den Kontaktpunkten der Außenflächen angrenzender Perlen miteinander verschmolzen sind. Unter Bezugnahme auf 8A, wird die gewünschte Form der Außenhaut mit gasgefüllten TPU-Perlen 42 gefüllt und Dampf wird auf die gasgefüllten TPU-Perlen 42 aufgebracht. Der Dampf schmilzt die Außenflächen der gasgefüllten TPU-Perlen 42 und lässt angrenzende Perlen 42 an den Kontaktstellen 56 miteinander verschmelzen, wie in 8B dargestellt, wodurch eine feste Schaumstoffstruktur gebildet wird, die der gewünschten Form der Außenhaut 14 entspricht und nach dem Abkühlen die Polsterung 16 definiert.
Die gasgefüllten TPU-Perlen 42 werden mit Dampf oder anderen Expansionsmitteln vorgedehnt. Die ausgedehnten TPU-Perlen 42 werden dann abgekühlt, wodurch leichtgewichtige, geschlossenzellige Perlen entstehen. Bevor die gasgefüllten TPU-Perlen 42 in die gewünschte Form der thermogeformten Außenhaut 14 eingebracht werden, können die Perlen 42 weiter vorgedehnt werden, um die gewünschte Dichte zu erreichen. Nachdem die gewünschte Form der Außenhaut 14 mit gasgefüllten TPU-Perlen 42 gefüllt ist, wie in 8A gezeigt, wird Dampf und/oder Druck auf die gasgefüllten TPU-Perlen 42 aufgebracht. Der Dampf dehnt die gasgefüllten TPU-Perlen 42 weiter aus und lässt die Perlen 42 miteinander verschmelzen, wodurch eine feste Schaumstoffform entsteht, die der gewünschten Form der Außenhaut 14 entspricht. Das Sitzpolster 10, das unter Verwendung von gasgefüllten TPU-Perlen 42 hergestellt wird, stellt aufgrund des in den gasgefüllten TPU-Perlen 42 eingefangenen Gases hervorragende Isolationseigenschaften bereit, ist leicht und bietet aufgrund der geschlossenzelligen Struktur der gasgefüllten TPU-Perlen 42 Auftrieb und Wasserfestigkeit.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst die Polsterung 16 einen Block aus TPU-Schaumstoff 44, der entweder aus TPU-Schaumstoff besteht, der in eine gewünschte Form geformt wurde, oder aus TPU-Schaumstoff, der in der gewünschten Form aus einem Massenstück TPU-Schaumstoff geschnitten wurde. Unter Bezugnahme auf 9 wird die Polsterung 16 durch Platzieren des TPU-Schaumstoffblocks 44 in der gewünschten Form innerhalb der entsprechenden gewünschten Form der thermogeformten TPU-Außenhaut 14 angebracht, wie durch Pfeile 46 angezeigt. Nach der Platzierung in der gewünschten Form der thermogeformten Außenhaut 14 kann das TPU-Schaumstoffpolster 16 durch Wärmeschweißen oder andere bekannte Verfahren an die Innenfläche 22 der thermogeformten Außenhaut 14 geklebt werden.
Bei noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Sitzpolster 10 ferner eine zweite Haut 48, die aus einem TPU-Elastomer gebildet ist und nach dem Anbringen der Polsterung 16 auf die Innenfläche 22 der Außenhaut 14 wärmegeschweißt wird. Unter Bezugnahme auf 10A, wird nach dem Anbringen der Polsterung 16 in der gewünschten Form der thermogeformten Außenhaut 14 durch eines der oben erörterten Verfahren die zweite Haut 48 auf der Innenfläche 22 der Außenhaut 14 platziert, wie durch Pfeile 50 gezeigt. Unter Bezugnahme auf 10B, nach dem Anbringen der zweiten Haut 48 auf der Innenfläche 22 der Außenhaut 14, wird die zweite Haut 48 durch Wärmeschweißen oder andere geeignete Verfahren mit der Innenfläche 22 der Außenhaut 14 verklebt, wobei unter Bezugnahme auf 10C die Außenhaut 14 und die zweite Haut 48 eine Blase 52 definieren, die die Polsterung 16 darin einkapselt.
Abhängig von der Form der Außenhaut 14 kann das Vorhandensein der Blase 52 bei Betrachtung des Sitzpolsters 10 sichtbar sein oder nicht. Ferner kann die Blase 52, deren Polsterung 16 aus komprimierbarem/expandierbarem TPU-Schaumstoff besteht, unter Verwendung einer externen Pumpe oder mechanischer Mittel eine selektive Ausdehnung der Blase 52 bereitstellen, um selektiv betätigbare Funktionen, wie z. B. ein einstellbares Stütz- oder Massagesystem, bereitzustellen. Die Blase 52 umfasst eine Entlüftungsöffnung 54, die geeignet ist, Luft aus der Blase 52 austreten und in diese eintreten zu lassen, wodurch verhindert wird, dass sich die Blase 52 wie ein abgedichteter Ballon verhält, wobei die Blase 52 unter Außendruck komprimiert werden kann, um einen Polstereffekt bereitzustellen, wenn die darin befindliche Polsterung 16 komprimiert wird, und in der Lage ist, sich wieder in ihre ursprüngliche Form auszudehnen, sobald der Außendruck entfernt wird.
Somit stellt eine Verbundkomponente, wie z. B. ein Sitzpolster 10, gemäß der vorliegenden Offenbarung komplexe Designmerkmale und Funktionen bereit, während sie gleichzeitig vollständig in einem geschlossenen Kreislauf recycelbar ist und 100 % der im Sitzpolster 10 verwendeten Materialien wiederverwertet werden können. Ferner muss eine Verbundkomponente 10 gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung vor dem Recycling nicht mechanisch getrennt werden. Beispielsweise kann das Sitzpolster 10, das die Außenhaut 14, die Polsterung 16, den mindestens einen Befestigungsclip 24, den mindestens einen Verzurrclip 28, die Nähte 26 und möglicherweise eine zweite Haut 48, die eine Blase 52 darin definiert, umfasst, vom Rahmen 18 des Fahrzeugsitzes 12 abgenommen und als Einheit recycelt werden. Das gesamte Sitzpolster 10 kann zu neuem TPU wiederverwertet werden.
Unter Bezugnahme auf 11, umfasst ein Verfahren 100 zum Bilden eines Sitzpolsters 10 für einen Fahrzeugsitz 12, beginnend bei Block 102, das Formen, innerhalb einer thermoformenden Form, einer Außenhaut 14, die ein thermoplastisches Polyurethan (TPU)-Elastomer umfasst, in eine gewünschte Form, und, sich zu Block 104 bewegend, das Anbringen einer Polsterung 16, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, auf einer Innenfläche 22 der Außenhaut 14, innerhalb der gewünschten Form, wobei die Außenhaut 14 und die Polsterung 16 für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 100 ferner, sich zu Block 106 bewegend, das Aufbringen einer Netzverstärkungsschicht 20, gebildet aus TPU-Fasern 20A, auf eine Innenfläche 22 der Außenhaut 14 vor dem Anbringen der Polsterung 16. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Aufbringen einer Netzverstärkungsschicht 20 auf eine Innenfläche 22 der Außenhaut 14 vor dem Anbringen der Polsterung 16 bei Block 106 ferner das Bilden der Netzverstärkungsschicht 20 aus einer Mischung aus TPU-Fasern 20A und Polyesterfasern 20B.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 100 ferner, sich von Block 104 zu Block 108 bewegend, das Befestigen der Außenhaut 14 an einem Rahmen 18 des Fahrzeugsitzes 12 mit mindestens einem Befestigungsclip 24 aus TPU, wobei die Außenhaut 14, der mindestens eine Befestigungsclip 24 und die Polsterung 16 für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 100, sich von Block 104 zu Block 110 bewegend, ferner mindestens eines von Verbinden von zwei getrennten Stücken der TPU-Haut 14B zur Bildung der Außenhaut 14 mit Nähten 26, die aus TPU-Fasern hergestellt sind, vor dem Anbringen der Polsterung 16, sich von Block 104 zu Block 112 bewegend, Befestigen der Außenhaut 14 an der Polsterung 16 mit Nähten 26, die aus TPU-Fasern hergestellt sind, nach dem Anbringen der Polsterung 16, und, von Block 104 zu Block 114 bewegend, Befestigen der Außenhaut 14 an der Polsterung 16 mit mindestens einem Verzurrclip 28, der aus TPU hergestellt ist, nach Anbringen der Polsterung 16.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Anbringen einer Polsterung 16, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, an einer Innenfläche 22 der Außenhaut 14 innerhalb der gewünschten Form bei Block 104 ferner, sich zu Block 116 bewegend, das Gießen von flüssigem TPU-Schaumstoff 40 in die gewünschte Form der Außenhaut 14 und, sich zu Block 118 bewegend, das Ausdehnenlassen des flüssigen TPU-Schaumstoffs 40 innerhalb der gewünschten Form und das Aushärten zu einer festen Schaumstoffstruktur.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Anbringen einer Polsterung 16, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, an einer Innenfläche 22 der Außenhaut 14 innerhalb der gewünschten Form bei Block 104 ferner, sich zu Block 120 bewegend, das Füllen der gewünschten Form der Außenhaut 14 mit einer Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen 42, sich zu Block 122 bewegend, das Aufbringen von Dampf auf die Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen 42 und, sich zu Block 124 bewegend, das Verschmelzen der Vielzahl von gasgefüllten TPU-Perlen 42 miteinander an Kontaktpunkten 56 von Außenflächen angrenzender Perlen 42 und das Bilden einer festen Schaumstoffstruktur, wenn sie abgekühlt ist.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 100 vor dem Anbringen der Polsterung bei Block 104 eines von, sich von Block 106 zu Block 126 bewegend, das Formen von TPU-Schaumstoff in eine gewünschte Form, oder, sich von Block 106 zu Block 128 bewegend, das Schneiden von TPU-Schaumstoff in der gewünschten Form aus einem Massenstück von TPU-Schaumstoff, und wobei das Anbringen einer Polsterung 16, die einen TPU-Schaumstoff umfasst, an einer Innenfläche 22 der Außenhaut 14 innerhalb der gewünschten Form bei Block 104 ferner, sich zu Block 130 bewegend, das Platzieren des TPU-Schaumstoffs der gewünschten Form innerhalb der entsprechenden gewünschten Form der thermogeformten TPU-Außenhaut 14 umfasst.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 100 ferner, sich von Block 104 zu Block 132 bewegend, das Anbringen einer zweiten Haut 48, die aus einem TPU-Elastomer gebildet ist, auf der Innenfläche 22 der Außenhaut 14, nachdem die Polsterung 16 angebracht wurde, und, sich zu Block 134 bewegend, das Wärmeschweißen der zweiten Haut 48 auf die Innenfläche 22 der Außenhaut 14, wobei die Außenhaut 14 und die zweite Haut 48 eine Blase 52 definieren, die die Polsterung 16 darin einkapselt.
Eine Verbundkomponente (Sitzpolster 10) und das Verfahren 100 der vorliegenden Offenbarung bieten mehrere Vorteile. Diese umfassen die Ermöglichung, dass eine Verbundkomponente, wie z. B. das Sitzpolster 10, komplexe Designmerkmale und Funktionen aufweist und gleichzeitig vollständig in einem geschlossenen Kreislauf recycelbar ist, wobei die im Sitzpolster 10 verwendeten Materialien zu 100 % zurückgewonnen werden können. Ferner muss eine Verbundkomponente 10 gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung vor dem Recycling nicht mechanisch getrennt werden. Beispielsweise kann das Sitzpolster 10, das die Außenhaut 14, die Polsterung 16, den mindestens einen Befestigungsclip 24, den mindestens einen Verzurrclip 28, die Nähte 26 und möglicherweise eine zweite Haut 48, die eine Blase 52 darin definiert, umfasst, vom Rahmen 18 des Fahrzeugsitzes 12 abgenommen und als Einheit recycelt werden. Das gesamte Sitzpolster 10 kann zu neuem TPU wiederverwertet werden.

Claims

Sitzpolster (10) für einen Fahrzeugsitz (12), umfassend: eine Außenhaut (14), die aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU)-Elastomer (14B) gebildet ist; und eine Polsterung (16), die aus einem TPU-Schaumstoff (40, 44) gebildet ist; wobei die Außenhaut (14) und die Polsterung (16) für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind, wobei die Außenhaut (14) eine Netzverstärkungsschicht (20) umfasst, die aus TPU-Fasern (20A) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (14) innerhalb einer thermoformenden Form in eine gewünschte Form geformt wird und die Polsterung (16) auf eine Innenfläche (22) der Außenhaut (14) innerhalb der gewünschten Form aufgebracht wird, wobei das Sitzpolster (10) ferner eine zweite Haut (48) umfasst, die aus einem TPU-Elastomer gebildet ist, das auf die Innenfläche (22) der Außenhaut (14) nach dem Anbringen der Polsterung (16) wärmegeschweißt wird, wobei die Außenhaut (14) und die zweite Haut (48) eine Blase (52) definieren, die die Polsterung (16) darin einkapselt, wobei die Blase (52) eine Entlüftungsöffnung (54) umfasst, die geeignet ist, Luft aus der Blase (52) austreten und in diese eintreten zu lassen.
Sitzpolster (10) nach Anspruch 1, wobei die TPU-Fasern (20A) der Netzverstärkungsschicht (20) eine Mischung aus TPU-Fasern (20A) und Polyesterfasern (20B) umfassen.
Sitzpolster (10) nach Anspruch 1, wobei die Außenhaut (14) ferner mindestens einen aus TPU hergestellten Befestigungsclip (24) umfasst, der geeignet ist, die Außenhaut (14) an einem Rahmen (18) des Fahrzeugsitzes (12) zu befestigen, wobei die Außenhaut (14), der mindestens eine Befestigungsclip (24) und die Polsterung (16) für eine einheitliche Wiederverwertbarkeit in geschlossenem Kreislauf mit vollständig rückgewinnbarem Inhalt geeignet sind.
Sitzpolster (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens eines von: Nähten (26), die aus TPU-Fasern bestehen und geeignet sind, zwei getrennte TPU-Hautstücke zu verbinden, um die Außenhaut (14) zu bilden; Nähten (26), die aus TPU-Fasern bestehen und geeignet sind, die Außenhaut (14) an der Polsterung (16) zu befestigen; und mindestens einen Verzurrclip (28), der aus TPU besteht und geeignet ist, die Außenhaut (14) an der Polsterung (16) zu befestigen.
Sitzpolster (10) nach Anspruch 1, wobei die Polsterung (16) flüssigen TPU-Schaumstoff (40) umfasst, der in die gewünschte Form der Außenhaut (14) gegossen wird, wobei sich der flüssige TPU-Schaumstoff (40) in der gewünschten Form ausdehnt und zu einer festen Schaumstoffstruktur aushärtet.
Sitzpolster (10) nach Anspruch 1, wobei die Polsterung (16) eine Vielzahl gasgefüllter TPU-Perlen (42) umfasst, die an Kontaktpunkten (56) der Außenflächen angrenzender Perlen miteinander verschmolzen sind, wobei die gewünschte Form der Außenhaut (14) mit gasgefüllten TPU-Perlen (42) gefüllt wird und Dampf auf die gasgefüllten TPU-Perlen (42) aufgebracht wird, wodurch die Außenflächen der gasgefüllten TPU-Perlen (42) und angrenzende Perlen (42) miteinander verschmelzen, wodurch beim Abkühlen eine feste Schaumstoffstruktur gebildet wird.
Sitzpolster (10) nach Anspruch 1, wobei die Polsterung (16) eines umfasst von: TPU-Schaumstoff (40), der in eine gewünschte Form geformt wird; oder TPU-Schaumstoff (44), der in der gewünschten Form aus einem Massenstück TPU-Schaumstoff geschnitten wird; und wobei die Polsterung (16) angebracht wird, indem der TPU-Schaumstoff (40, 44) der gewünschten Form innerhalb der entsprechenden gewünschten Form der geformten TPU-Außenhaut (14) platziert wird.