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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Markierung eines Überzugs
als Abdeckung eines Airbags, insbesondere eines geschwächten Überzugs.
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Airbags
sind heutzutage in Kraftfahrzeugen an verschiedenen Stellen, zum
Beispiel in Lenkrädern,
Armaturenbrettern, Türen,
Sitzen, Dachverkleidungen usw., integriert. Für eine zuverlässige Funktionsweise
des Airbags ist es notwendig, dass der Kunststoffträger in allen
seinen Schichten eine bzw. mehrere Materialschwächungen, sog. Sollbruchstellen,
aufweist, die den Schusskanal des Airbags definieren.
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Im
Bereich der Abdeckungen eines Airbags ist es – vor allem beim Werkstoff
Leder – üblich, die Abdeckung
des Airbags im Bereich der Airbagklappe mit einer sogenannten Airbagdokumentationsnaht
zu versehen, so dass sich diese bei einem Aufprall ungehindert öffnen und
der Airbag sich entfalten kann.
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Lederbezüge mit Dokumentationsnaht
werden auf dem automotiven Träger
mittels mechanischer Hilfen positioniert/ausgerichtet, da man die
Dokumentationsnaht selbst und damit die Airbagöffnung klar erkennen und identifizieren
kann.
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Aus
optischen Gründen
beziehungsweise wegen des Designs fordern jedoch die Kraftfahrzeughersteller
zunehmend, dass beispielsweise der Beifahrerairbag, der im Armaturenbrett
integriert ist, auf der dem Insassen zugewandten Seite hin unsichtbar gestaltet
ist. Dazu wird das Armaturenbrett mit der darin integrierten Airbagklappe
mit einem Überzug ohne
Airbagdokumentationsnaht versehen. Dieser Überzug muss allerdings im Bereich
der Berandung der Airbagklappe ebenfalls eine Materialschwächung aufweisen,
so dass die sichere Öffnung
der Airbagklappe und die Entfaltung des Airbags bei einem Aufprall
gewährleistet
bleiben.
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Solche
Airbagabdeckungsüberzüge sind
aus unterschiedlichen Materialien bekannt, beispielsweise aus Kunststofffolien,
Bezugsstoffen, Textilien, Slush, Kunstleder oder aus Leder. Gerade
bei gehobenen Fahrzeugausstattungen werden die Überzüge immer häufiger aus Leder hergestellt.
Leder weist keine homogenen Materialeigenschaften auf und besitzt
in seiner gewachsenen dreidimensionalen Faserstruktur eine außerordentlich
hohe Festigkeit, so dass bei Leder eine besonders starke Materialschwächung erforderlich
ist, um überhaupt
eine ungehinderte Entfaltung des Airbags zu ermöglichen.
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Diese
funktionellen Anforderungen unter gleichzeitiger Einhaltung der
Designvorgabe „Unsichtbarkeit" stellen eine große technische
Herausforderung dar, die speziell bei dem Werkstoff Leder als technisch
sehr anspruchsvoll einzustufen ist.
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Die
Schwächung
findet bei diesen Abdeckungen für „unsichtbare
Airbags" ausschließlich auf dem Überzug,
insbesondere Lederüberzug,
statt. Der dazu gehörige
Rohling weist eine separate Schwächung
auf, die nach eigener Methodik eingebracht wird.
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Seitens
der Anmelderin wurde zwischenzeitlich eine Airbagabdeckung mit einer
unsichtbaren Schwächung
entwickelt, die in der PCT-Anmeldung
WO 2006/111212 A1 beschrieben
ist. Hierzu weist der Überzug
zur Abdeckung des Airbags im Bereich der der Berandung einer Airbagklappe
zugewandten Innenseite hintereinander angeordnete, voneinander beabstandete
Perforationen auf, die das Material durchdringen, wobei die Perforationen
eine im Wesentlichen linienförmige
Form aufweisen und die Länge
einer Perforation höchstens
0,8 mm beträgt. Durch
diese Perforationen ist das Material hinreichend geschwächt, so
dass ein zuverlässiges
Reißverhalten
gewährleistet
ist, auch unter wechselnden Klimaeinflüssen. Gleichzeitig sind die
Perforationen im Leder nicht sichtbar.
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Die
gewünschte
und erzielte Unsichtbarkeit der Perforationen im Leder führt jedoch
dazu, dass die Lage der Schwächung
in dem Leder nicht mehr optisch zu erkennen ist. Die Nichterkennbarkeit
der Schwächung
geht bei diesen Perforationen so weit, dass – im Gegensatz zu der im Stand
der Technik bislang beschriebenen Restwandschwächung – selbst auf der Lederrückseite
(Fleischseite), die von der Perforationsklinge zunächst durchdrungen
wird, die Schwächung
nahezu unsichtbar ist. Dies führt
dazu, dass der partiell geschwächte
Lederzuschnitt auf dem automotiven Träger/Rohling nicht mehr optisch positioniert
und die exakte Lage erkannt, überprüft und dokumentiert
werden kann.
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Um
eine exakte Positionierung des geschwächten Leders auf dem automotiven
Träger
zu ermöglichen
ist es somit erforderlich, eine die Position der Schwächung anzeigende
Markierung vorzusehen.
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Als
Naturstruktur hat Leder eine sehr faserige und damit unruhige Oberfläche. Dementsprechend
muss eine eingebrachte Veränderung/Markierung
auf der Lederfleischseite sehr deutlich und sichtbar ausfal len,
um von einem optoelektronischen System (Kamera o. ä.) erkannt
zu werden. Führt
man die eingebrachte Veränderung/Markierung
nun entsprechend stark aus, so steigt die Gefahr der Sichtbarkeit nach
durchgeführter
Klimasimulation rapide an.
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Bei
solchen Klimasimulationen wird das gesamte Endprodukte (Kunststoffträger (beschäumt oder
nicht beschäumt),
eventuell mit Zwischenschicht (Abstandsgewirke bzw. Schnittschaum)
und Bezug (Leder, Kunstleder, Textil o. ä.) in Einbaulage auf eine vorgeschriebene
Temperatur erwärmt
und nach einer festgelegten Zeitspanne auf eine definierte Temperatur
abgekühlt.
Speziell im Bereich der Instrumententafeln müssen Klimasimulationen mit
einer Temperatur von bis zu 120°C
erfolgreich absolviert werden.
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Bei
diesen hohen Temperaturen weist Leder einen sehr hohen Schrumpf
auf. Die einzelnen Faserschichten im Leder arbeiten unter Temperatureinfluss sehr
stark, bewegen sich und verändern
ihre Form.
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Markierungen
der Lederzuschnitte mittels Farben auf der Lederrückseite
führten
jedoch bei dem Naturmaterial Leder spätestens nach der in der Automobilindustrie
geforderten Klimasimulation zu Änderungen
in der Farbe, Haptik und Optik des Leders.
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Aus
dem Stand der Technik ist zudem bekannt (z. B.
DE 199 10 141 A1 ), den
Rohling und den Lederüberzug
im Verbund zu schwächen,
nämlich dadurch,
dass eine Aufreißlinie
mittels einer Schneide von innen in die Abdeckung geschnitten wird.
In der Praxis kann auf diese Weise jedoch kein unsichtbarer Airbag
erhalten werden, da beim Naturmaterial Leder die Unsichtbarkeit
nicht erreicht wird und die eingebrachte Schwächung spätestens nach dem Klimawechseltest
sichtbar wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Markierung von geschwächtem
Leder als Überzug
für einen
Airbag anzugeben, bei dem die Markierung selbst nach dem Klimawechseltest
auf der Sichtseite nicht sichtbar ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Markierung auf dem geschwächten Leder auf dessen Rückseite
(Fleischseite) drucklos, als chemische und/oder physikalische Veränderung
im Bereich der oberen Faserschichten und Faserenden des Leders erfolgt.
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Durch
eine sich nur auf die obersten Faserschichten und Faserenden beschränkende Veränderung
des Leders erfolgt kein Eingriff in die „Tiefe" des Leders (wie beispielsweise bei
der Restwandschwächung),
der sich in der Folge im Klimawechseltests an der Sichtseite abbilden
würde.
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Unter
dem Bereich der obersten Faserschichten und Faserenden wird im Sinne
der vorliegenden Erfindung der Bereich der Retikularschicht verstanden.
Bei einer durchschnittlichen Lederdicke von 0,4 bis 1,5 mm beträgt die Dicke
des drucklos chemisch oder physikalisch veränderten Bereiches der obersten
Faserschicht und Faserende auf der Fleischseite maximal 0,7 mm,
vorzugsweise 0,05 mm bis 0,5 mm und besonders bevorzugt unter 0,3
mm.
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Nicht
physikalisch oder chemisch verändert wird
dort die Papillarschicht des Leders.
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Auf
jeden Fall sollte die Dicke des Bereichs der chemischen oder physikalisch
veränderten
Faserschichten und Faserenden auf der Fleischseite höchstens
20%, vorzugsweise weniger als 10% und besonders bevorzugt höchstens
5%, der Gesamtdicke des Leders betragen.
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Durch
die drucklose Veränderung
der Lederrückseite
wird verhindert, dass die einzelnen Lederfasern durch den Druck
komprimiert werden und sich die komprimierten Bereiche als Glanzsstelle
auf der Sichtseite des Leders abbildet. Drucklos ist die Veränderung
beispielsweise, wenn sie durch Absorption von elektromagnetischer
Strahlung, Energie, Quanten etc. erfolgt.
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Vorzugsweise
wird die drucklose Veränderung
der Lederfasern auf der Rückseite
durch Bestrahlung (photochemisch), insbesondere mittels eines Lasers,
vorgenommen. Das Laserlicht trifft auf die Lederrückseite auf;
hervorstehende Lederfasern absorbieren das Laserlicht, und die Fasern
verändern
ihre Form und/oder ihre Struktur und/oder ihre Anordnung und/oder
Eigenschaften. Diese (geringfügige)
Veränderung
auf der Lederrückseite
kann nun mittels optoelektronischer Systeme (Kamera etc.) erkannt
werden.
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Vorzugsweise
erfolgt die Bestrahlung der Lederrückseite mittels eines Lasers
im fernen Infrarot, beispielsweise eines CO2-Lasers.
Hierbei haben sich Wellenlängen
im Bereich zwischen 5 und 15 μm,
insbesondere von 10,6 μm,
bewährt
bei einer Leistung von bis zu 20 Watt. Dennoch können Laser auch mit anderen
Einstellungen betrieben werden, solange mittels der Bestrahlung
nur in der obersten Schicht auf der Fleischseite eine Veränderung
erzielt wird. Als besonders bevorzugt hat sich der Einsatz eines CO2-Lasers, insbesondere eines stark abgepulsten CO2-Lasers mit einer Leistung von 10 Watt,
reguliert auf 8 bis 9 Watt, bei einer Wellenlänge von 10,6 μm bewährt.
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Durch
die relativ energiearme Laserstrahlung im fernen Infrarot wird eine
Veränderung
der Struktur des Leders bewirkt, ein weitgehendes Abdampfen/Abbrennen
von Fasern, das zu einer Verhärtung
und zur Sichtbarkeit führen
würde,
wird vermieden.
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In
Bezug auf die einzubringende Markierung ist wesentlich, dass diese
von dem optoelektronischen System (Kamera) positions- und wiederholungsgenau
in dem Naturmaterial Leder erkannt werden kann. Die Geometrie der
Markierung muss dabei so gewählt
werden, dass eine Verwechslung mit eventuell auftretenden Lederstrukturen
(Adern, Narben etc.) ausgeschlossen werden kann.
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Die
einzubringende Markierung kann beispielsweise in Form von zwei sich
kreuzenden Markierungslinien erfolgen. Besonders bevorzugt ist,
die Markierung als kreisförmige
Linie mit sich darin kreuzenden Linien auszubilden, da eine solche
Struktur als eventuell auftretende Lederstruktur nahezu ausgeschlossen
ist. Ebenfalls ist möglich,
als Markierung ein Quadrat oder Rechteck mit sich darin befindlichen kreuzenden
Linien vorzusehen.
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Eine
Markierungslinie ist vorzugsweise zwischen 0,3 und 2,0 mm, und insbesondere
zwischen 0,5 und 1,0 mm, breit.
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Erfolgt
das Einbringen der Schwächung (Perforationen)
in das Leder und die Markierung der Lederrückseite in einem Verfahrensschritt
ohne Bewegung des Lederzuschnitts, so definiert die Markierung der
Lederrückseite
die Lage der Schwächung und
ermöglicht
somit eine exakte Positionierung des partiell geschwächten Lederzuschnitts
auf dem automotiven Träger/Rohling.
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Die
erfindungsgemäße Markierung
hat keinerlei Auswirkung auf das Aufreißverhalten.
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Erstaunlicherweise
ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich,
eine partielle Material-/Faserveränderung der Lederfasern nur
auf der Lederfleischseite/Lederrückseite
zu erreichen, denn es werden nur die obersten Faserschichten/Faserenden
des Leders in ihrer Struktur und Anordnung verändert. Eine zu tiefe Veränderung
oder eine zu starke Veränderung
der Eigenschaften, zum Beispiel durch Verbrennen, würde hingegen
sofort zur Sichtbarkeit der Markierung nach der Klimasimulation
führen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Markierung bereitgestellt,
das an die speziellen Eigenschaften des Werkstoffes Leder angepasst
ist und die hohen Anforderungen der Automobilindustrie erfüllt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
kreuzförmige
Markierung mittels eines CO2-Lasers in der Lederrückseite,
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2 die
Erkennung der kreuzförmigen Markierung
mittels eines optoelektronischen Systems,
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3a–c drei
weitere Beispiele für
die Form der erfindungsgemäßen Markierung
im Leder.
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1 zeigt
Leder mit einer kreuzförmigen Markierung,
die mittels eines CO2-Lasers in die oberste
Schicht auf der Fleischseite des Leders eingebracht wurde.
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2 zeigt
die Erkennung dieser kreuzförmigen
Markierung gemäß 1 mittels
eines optoelektronischen Systems. Hierzu wird die Projektion der kreuzförmigen Markierung
in dem optoelektronischen System mit der Lage der Markierung auf
der Fleischseite des Leders in 1 zur Deckung
gebracht, um die Lage der Markierung positionsgenau zu erkennen.
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Die
Verwechslung der Markierung mit zufällig auftretenden Lederstrukturen
können
gegenüber der
kreuzförmigen
Markierung in 1 weiter durch eine zusätzliche
beispielsweise kreisförmige
Umrandung der kreuzförmigen
Markierung gemäß 3a erreicht
werden, denn das zufällige
Auftreten einer solchen Struktur in Leder ist noch weniger wahrscheinlicher.
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Ebenfalls
ist gemäß 3b möglich, eine quadratische
oder rechteckige Markierung vorzusehen oder gemäß 3c ein
Kreuz in einer quadratischen Markierung.
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Es
versteht sich von selbst, dass es neben diesen Beispielen auch eine
Vielzahl weiterer geeigneter Markierungsformen im Leder gibt.
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Das
Markierungsverfahren wird nachfolgend im Detail näher beschrieben:
Das
Leder wurde zunächst
in der Perforationsvorrichtung positioniert und entlang der gewünschten Schwächungslinie
die linienförmige
Perforation eingebracht. Ohne die Lage des Leders zu verändern erfolgte
anschließend
die Markierung des Leders von der Fleischseite her mit einem CO2-Laser
(Wellenlänge
10,6 μm)
wie folgt:
- a) Ein 10-Watt-Laser wurde auf 8
bis 9 Watt reguliert. Es wurden Linienbreiten von 0,5 mm, 0,75 mm
und 1 mm eingestellt bei Linienabständen von 0,1 mm, 0,25 mm und
0,4 mm.
Die Geschwindigkeit wurde von 300 bis 900 m/s variiert.
Die
Markierung des auf diese Weise auf der Fleischseite markierten Leders
war mittels eines optoelektronischen Systems auf der Fleischseite erkennbar.
Auf der Sichtseite des Leders konnte die eingebrachte Markierung
jedoch auch nach einem Klimawechseltest nicht erkannt werden.
- b) Eine weitere Verbesserung der Ergebnisse konnte mit folgenden
Einstellungen des Lasers erzielt werden:
10-Watt-Laser reguliert
auf 8/9 Watt bei einer Linienbreite von 0,5 mm, einer Geschwindigkeit
von 500 m/s und einem Linienabstand von 0,1 mm.
Das mit dieser
Einstellung markierte Leder zeichnete sich selbst nach Klimatests
durch Unsichtbarkeit auf der Sichtseite und eine sehr gute Detektierbarkeit
unmittelbar des optischen Systems aus.