DE102010005994A1 - Verfahren zur Hestellung eines Hybrid-Polsterelements, insbesondere eines Sitz- und Lehnenpolsterelements zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, ein Polsterelement und ein Fahrzeugsitz mit einem Polsterelement. - Google Patents

Verfahren zur Hestellung eines Hybrid-Polsterelements, insbesondere eines Sitz- und Lehnenpolsterelements zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, ein Polsterelement und ein Fahrzeugsitz mit einem Polsterelement. Download PDF

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Abstract

Es wird ein Hybrid-Polsterelement, insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements und ein Fahrzeugsitz vorgeschlagen, wobei das Polsterelement eine Vlieslage und einen Faserverbundwerkstoff aufweist, wobei zwischen der Vlieslage und dem Faserverbundwerkstoff ein Einlegematerial angeordnet ist, wobei der Faserverbundwerkstoff ein Bindemittel aufweist, wobei das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 120°C aushärtbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements bzw. einer Polsterauflage aus im Wesentlichen einem Polstermaterial, bevorzugt ein Faserverbundwerkstoff, insbesondere einer Polsterauflage für einen Kraftfahrzeugsitz. Das Polsterelement umfasst hierbei insbesondere ein Polsterelement bzw. eine Polsterauflage für ein Sitzteil und ein Polsterelement bzw. eine Polsterauflage für ein Lehnenteil, wobei das Polsterelement die Trägerstruktur des Sitzes aus Metall oder Kunststoff zur Erhöhung des Sitzkomforts überdeckt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Polsterelement und einen Fahrzeugsitz mit einem Polsterelement.
  • Über 90% der Polsterauflagen für Sitze und Lehnen im Möbel- und Automobilbereich bestehen aus Polyurethanweichschaum (PUR-Weichschaum). Der Hauptgrund für die überdurchschnittliche Präsenz von Polyurethanweichschaum in Polsterauflagen liegt im vergleichsweise geringen Preis des Endproduktes begründet. Nachteilig an diesen Polsterauflagen aus PUR-Schaum ist, dass das Sitzklima vergleichsweise schlecht ist. Bei gleicher Kontur und gleichem Aufbau ist aufgrund der Nacharbeit wie Stanzen und Schleifen bei der Verwendung von Fasern die Polsterauflage teurer. Allerdings hat das Faserbauteil stets den Vorteil des besseren Sitzklimas.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung solcher Polsterauflagen aus Faserverbundwerkstoff – beispielsweise aus Kokosfasern und Latex als Bindemittel – für einen Kraftfahrzeugsitz bekannt.
  • Beim sogenannten Gummihaarverfahren werden zuerst Flore aus Fasern und dem Bindemittel Latex gelegt. Aus den Floren werden Stanzlinge gestanzt, die nochmals mit Latex besprüht werden und anschließend manuell in Werkzeuge eingelegt bzw. eingebaut werden. Durch die Werkzeuge wird ca. 120°C heiße Luft geleitet, so dass das Latex/Fasergemisch im Werkzeug trocknet, wonach das geformte und getrocknete Polsterteil aus dem Werkzeug entnommen wird. Danach muss das Polsterteil beschnitten oder gestanzt werden. Anschließend wird der beim Schneiden oder beim Stanzen entstandene Grat durch manuelles Schleifen entfernt. Der letzte Arbeitsschritt ist das Vulkanisieren der Teile in einem Autoklav, wobei auch häufig die Vulkanisation direkt nach der Entformung der Polsterauflagen geschehen kann. Diese Prozessschritte können je nach Kontur und Geometrie des Bauteiles vertauscht werden. Üblicherweise können dann die Polsterauflagen weiterhin veredelt werden, indem bestimmte Bereiche mit Schaum oder auch mit Vlies kaschiert werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es vergleichsweise aufwendig und teuer ist.
  • Ein weiteres Serienverfahren – bekannt unter dem Begriff „FaserTec” zeichnet sich dadurch aus, dass nicht Flore mit einer Legemaschine gefertigt werden müssen, sondern die Fasern mit dem Bindemittel (z. B. Latex) direkt durch einen Streukopf in Werkzeuge gestreut werden. Durch diese Verbesserung des Verfahrens konnte der Legeprozess eingespart werden, allerdings sind alle nachgeschalteten mechanischen Eingriffe wie Schneiden, Stanzen oder Schleifen einzeln oder in Kombination nach wie vor unverzichtbar. Üblicherweise sind bei dem FaserTec Verfahren die Werkzeuge auf Rundtischen angeordnet mit 4 oder 5 Werkzeugen. Hauptprozesse dieser Anordnung sind das Streuen der Fasern und des Bindemittels in das Werkzeug und der Trocknungsvorgang. Anschließend werden die Teile geschnitten und/oder gestanzt, geschliffen und vulkanisiert wie beim klassischen Gummihaarverfahren. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es vergleichsweise aufwendig und teuer ist.
  • In Ergänzung der beschriebenen in Serie befindenden Gummihaar- und FaserTec Verfahren gibt es noch weitere Entwicklungen von Verfahren, die als Grundwerkstoff Polyesterfasern aufweisen. Hierbei handelt es sich um das sogenannte Neocurle-Verfahren, indem Polyethersulfon oder Polyethylenterephthalat Fasern (kurz: PESIPET Fasern) mit einem Bindemittel wie beispielsweise PUR benetzt und anschließend das Polsterteil in einem taumelnden Werkzeug ausreagiert. Dieses Vorfahren ist sehr aufwendig und teuer.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für Polsterelemente, die nach den zuvor genannten Verfahren hergestellt werden, geltenden Nachteile zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Polsterelement, insbesondere ein Sitz- und Lehnenpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, gelöst, wobei das Polsterelement eine Vlieslage und einen Faserverbundwerkstoff aufweist, wobei zwischen der Vlieslage und dem Faserverbundwerkstoff ein Einlegematerial angeordnet ist, wobei der Faserverbundwerkstoff ein Bindemittel aufweist, wobei das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 120°C aushärtbar ist. Diese Temperatur liegt somit deutlich unter der Aushärttemperatur eines natürlichen Latexbindemittels. Durch die geringe Trocknung wird die Verweildauer des Bauteils im Werkzeug wesentlich reduziert. Die einzelnen eingelegten Materialien sind Wärme/Hitze nicht so lange ausgesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Polsterelement hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass es möglich ist, nicht nur Fasern oder Fasermatten als zusätzliche Einlegekomponenten zu verwenden, sondern darüberhinaus auch Einleger aus anderen Materialien wie z. B. PUR Form- und Schnittschaum, technische Textilien, geruchshemmende Aktivkohlematten, fahrdynamische Module oder Hohlkörper für Kabel- und Luftführungen verwenden zu können. Es sind keine Vulkanisation und keine intensive Trocknung des Bindemittels notwendig, sodass es möglich ist, Einleger während der Herstellung einzulegen, ohne dass die eingelegten Materialien durch die hohe Temperatur und die hohe Feuchte Schaden erleiden. Bevorzugt wird als Bindemittel ein Bindemittel auf Polyurethanbasis oder auf Chloroprenbasis verwendet.
  • Weiter ist bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 100°C aushärtbar ist, weiter ist bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 80°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 60°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 40°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 30°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 25°C aushärtbar ist. weiter bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 15°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 5°C aushärtbar ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, Einleger während der Herstellung einzulegen, ohne dass die eingelegten Materialien durch die hohe Temperatur und die hohe Feuchte Schaden erleiden. Insbesondere werden durch den Wegfall der Vulkanisation bei hoher Temperatur und hohem Druck die eingelegten Materialien vergleichsweise wesentlich schonender behandelt.
  • Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt, dass das Einlegematerial ein Vliesmaterial oder eine Matte ist, wobei das Vliesmaterial oder die Matte natürliche oder synthetische Fasern aufweist. Hierdurch ist eine große Vielzahl unterschiedlicher Materialien zur Erzeugung unterschiedlicher Komfortansprüche bzw. Anwendungsfälle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzbar, beispielsweise PES/PET (Polyethylenterephthalat)/PLA (Polylactide) – Fasern.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Einlegematerial weicher als der Faserverbundwerkstoff ist. Hierdurch kann in einfacher Weise ein besonders weiches Ansitzverhalten des erfindungsgemäßen Polsterkörpers realisiert werden.
  • Erfindungsgemäß ist es ferner auch bevorzugt, dass der Faserverbundwerkstoff Fasern aufweist, wobei die Fasern insbesondere Kokosfasern sind. Hierdurch ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass das erfindungsgemäße Polsterteil besonders gut geeignet ist für eine sehr gute aktive und passive Belüftung.
  • Erfindungsgemäß ist es weiterhin auch bevorzugt, dass das Einlegematerial ein technisch hergestelltes gewebtes oder gesponnenes Vlies ist. Hierdurch kann erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise das Polsterelement besonders variabel und kostengünstig hergestellt werden.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Einlegematerial ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist als der Faserverbundwerkstoff. Hierdurch kann in besonders einfacher und kostengünstiger Weise ein besonders leichtes Polsterelement realisiert werden.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Einlegematerial ein Polyurethanmaterial umfasst. Durch die Verwendung eines PUR-Weichschaumzuschnittes ist es vorteilhaft möglich, dass ein besonders weiches Ansitzverhalten erreicht werden kann. Weiter bevorzugt umfasst das Einlegematerial ein gelochtes Polyurethanmaterial, wodurch vorteilhaft eine vergleichsweise sehr gute aktive und passive Belüftung erreicht werden. kann.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Einlegematerial eine Aktivkohlematte umfasst. Durch die Verwendung einer Aktivkohlematte sind vorteilhaft eine Geruchsreduzierung sowie eine Absorption von Schadstoffen im Autoinnenraum möglich.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Einlegematerial ein aufpumpbares Luftkissen aufweist. Durch die Verwendung eines aufpumpbaren Luftkissens ist vorteilhaft eine einfache und kostengünstige Integration von Massagemodulen, die die Muskulatur des Sitzbenutzers während des Sitzens massieren, möglich, sodass der Sitzkomfort erheblich gesteigert werden kann.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Einlegematerial einen Heizdraht aufweist. Durch die Integration eines Heizdrahtes oder bevorzugt einer Wärmedecke, die eine Vielzahl an Heizdrähten umfasst, ist es auf einfache und kostengünstige Weise vorteilhaft möglich, dass der Sitzkomfort erheblich gesteigert werden kann.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Einlegematerial lediglich über einen Teilbereich der Oberfläche des Polsterelements erstreckt vorgesehen ist bzw. dass wenigstens zwei unterschiedliche Einlegematerialien vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei unterschiedliche Einlegematerialien in unterschiedlichen Oberflächenbereichen des Polsterelements angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist es hierdurch in vorteilhafter Weise möglich, dass in dem Polsterelement nicht alle Oberflächenzonen mit dem Einlegematerial belegt sind bzw. dass verschiedene Oberflächenzonen realisiert werden können, so dass der Benutzungskomfort bei einem sehr geringen Mehraufwand nochmals erhöht werden kann.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere erfindungsgemäßen Polsterelements, wobei ein ein Einlegematerial umfassendes Vorläufermaterial in einem Formwerkzeug geformt wird. Hierdurch ist es erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, das Polsterelement besonders kostengünstig herzustellen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Sitzteil und ein Lehnenteil, wobei das Sitzteil und/oder das Lehnenteil ein erfindungsgemäßes Polsterelement aufweist.
  • Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz mit einem Sitzteil und einem Lehnenteil in Seitenansicht.
  • 2a bis 2d zeigen jeweils einen von vier Fertigungsschritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 und 4 zeigen schematisch jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polsterelements eines Fahrzeugsitzes, insbesondere entweder des Sitzteils oder des Lehnenteils, in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Die 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz 10 in einer Seitenansicht. Der Fahrzeugsitz 10 weist ein Sitzteil 5 und ein Lehnenteil 52 mit jeweils einem die Trägerstruktur des Sitz- oder Lehnenteils aus Metall oder Kunststoff überdeckenden Polsterung bzw. einem Sitzpolsterelement 21 auf, das der Erhöhung des Sitzkomforts dient.
  • 2a bis 2d zeigen schematisch, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zuerst ein Zuschnitt des Einlegematerials 18 auf das Unterwerkzeug 6 aufgelegt wird. Dieser Vorgang kann manuell oder automatisiert erfolgen (2a). Anschließend werden, wie in 2b gezeigt, mittels des Sprühkopfes 12 die bindemittelhaltige Emulsion sowie die Fasern auf das Einlegematerial 18 derart aufgetragen, dass sich auf deren Oberfläche 19 eine relativ dicke, wirre Schicht 20 von mit Bindemittel benetzten Fasern ausbildet. Die Schwenkbewegungen des Sprühkopfes 12 sind durch den Pfeil A angedeutet. Durch Schließen des Werkzeugs (2b) werden das Einlegematerial 18 und die Schicht 20 zu einem komplexen Formkörper gepresst (2c). Nicht dargestellte Schieber im Werkzeug 2 können dabei Bereiche des Formkörpers in besonderer Weise umformen oder verdichten. Dadurch können auch hinterschnittige Bauteile erzeugt werden. Die über den Luftkanal 8 im Unterwerkzeug 6 zugeführte Trocknungsluft (Pfeil B) kann sich im Einlegematerial 18 parallel zur dessen Flächenseiten verteilen (durch Pfeile B angedeutet) und im Bereich der Trennung zwischen Unter- und Oberwerkzeug 6, 7 sowie durch nicht dargestellte Entlüftungsbohrungen im Oberwerkzeug 7 nach außen entweichen (durch Pfeil D angedeutet). Dabei wird der aufgesprühten Emulsion von der Trocknungsluft soviel Wasser entzogen, dass die Schicht 20 zu einem zwar elastischen, aber formstabilen Formkörper trocknet, welcher ohne weitere Maßnahmen mit dem Einlegematerial 18 über das Bindemittel verbunden ist. Die wirren Fasern sind dabei so voneinander beabstandet, dass auch die Schicht 20 luftdurchlässig ist, auch wenn deren Strömungswiderstand (bei Strömung parallel zur Flächenseite betrachtet) deutlich grösser als innerhalb des Einlegematerials 18 ist. Wie in 2d dargestellt, kann das so entstandene Polsterelement 21 nach dem Öffnen des Werkzeugs 2 entnommen werden. Eine anschließende Vulkanisation ist nicht mehr notwendig.
  • 3 und 4 stellen schematisch jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polsterelements 21 eines Fahrzeugsitzes 10 für das Sitz- bzw. das Lehnenteil 5, 52 in einer Schnittdarstellung dar. Das Polsterelement 21 weist einen Faserverbundwerkstoff 1 sowie eine Vlieslage 4 auf. Bei der Vlieslage 4 handelt es sich beispielsweise um Faservliese auf natürlicher oder synthetischer Basis. Auf der dem Faserverbundwerkstoff 1 zugewandten Seite der Vlieslage 4 ist beim erfindungsgemäßen Polsterelement 21 ein Einlegematerial 18, 182 angeordnet.
  • Der Faserverbundwerkstoff 1 umfasst hierbei insbesondere ein Fasermaterial mit einer konturbestimmenden Festigkeit sowie ein Bindemittel. Als Fasern werden beispielsweise synthetische Fasern (PES, PET, PLA) und/oder natürliche Fasern (z. B. Kokosfasern) verwendet. Als Bindemittel wird ein Bindemittel verwendet, welches bei einer Temperatur kleiner als 120°C aushärtbar ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein Bindemittel auf Polyurethanbasis oder auf Chloroprenbasis. Die Einlegematerialien 18, 182 haben insbesondere verschiedene Eigenschaften einstellbar, wodurch verschiedenste Konfigurationen des Polsterelements 21 realisierbar sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Faserverbundwerkstoff
    2
    (Form-)Werkzeug
    4
    Vlieslage
    5
    Sitzteil
    52
    Lehnenteil
    6
    Unterwerkzeug
    7
    Oberwerkzeug
    8
    Luftkanal
    10
    Fahrzeugsitz
    11
    Arm
    12
    Sprühwerkzeug
    18
    Einlegematerial
    182
    weiteres Einlegematerial
    19
    Oberfläche des Einlegematerials
    20
    Schicht aus wirren, benetzten Fasern
    21
    Polsterelement

Claims (10)

  1. Polsterelement (21), insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei das Polsterelement (21) eine Vlieslage (4) und einen Faserverbundwerkstoff (1) aufweist, wobei zwischen der Vlieslage (4) und dem Faserverbundwerkstoff (1) ein Einlegematerial (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff (1) ein Bindemittel aufweist, wobei das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 120°C aushärtbar ist.
  2. Polsterelement (21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 100°C aushärtbar ist, bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 80°C aushärtbar ist, bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 60°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 40°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 30°C aushärtbar ist, weiter bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 25°C aushärtbar ist, bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 15°C aushärtbar ist, bevorzugt dass das Bindemittel bei einer Temperatur kleiner als 5°C aushärtbar ist.
  3. Polsterelement (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegematerial (18) ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist als der Faserverbundwerkstoff (1).
  4. Polsterelement (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegematerial (18) ein flächig angeordnetes Polyurethanmaterial umfasst.
  5. Polsterelement (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegematerial (18) ein flächig angeordnetes gelochtes Polyurethanmaterial umfasst.
  6. Polsterelement (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegematerial (18) eine Aktivkohlematte umfasst.
  7. Polsterelement (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegematerial (18) ein aufpumpbares Luftkissen aufweist.
  8. Polsterelement (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegematerial (18) einen Heizdraht aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Polsterelements (21), insbesondere ein Sitzpolsterelement zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein Einlegematerial (18) umfassendes Vorläufermaterial in einem Formwerkzeug (2) geformt wird.
  10. Fahrzeugsitz (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Sitzteil (5) und ein Lehnenteil (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzteil (5) und/oder das Lehnenteil (52) ein Polsterelement (21) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
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