DE102011085412A1

DE102011085412A1 - Fahrzeugbauteil, bei dem zwei Schichten mittels eines Schmelzstoffs verbunden sind, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102011085412A1
Application number: DE102011085412A
Authority: DE
Inventors: Ernst Thalhammer; Robert Magunia
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-29
Also published as: DE102011085412B4; US8864928B2; CN103085426B; US20130108844A1; CN103085426A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung eines Schmelzklebstoffs (30) mit zwei Basispolymeren, die einen unterschiedlichen Schmelzpunkt aufweisen zum flächigen Verbinden zweier Schichten (10, 20) eines Interieurbauteils von Fahrzeugen. Dabei wird der Schmelzklebstoff (30) im aktivierten Zustand auf eine der beiden Schichten (10) aufgebracht und geht bereits nach dem Abkühlen eine innige Verbindung ein, während die Verbindung der zwei Schichten (10, 20) bei einer niedrigen Temperatur entsprechend des niedrigeren Schmelzpunkts erfolgt und dadurch ein Entfernen des Schichtverbunds im noch warmen Zustand ermöglicht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugbauteile und insbesondere Fahrzeuginterieurbauteile, wie beispielsweise Armaturentafeln, Mittelkonsolen, Türverkleidungen, Säulen- und Himmelverkleidungen, bei denen wenigstens zwei Schichten mittels eines Schmelzklebstoffs verbunden sind. Insbesondere betrifft die Erfindung dabei solche Bauteile, bei denen ein sogenanntes Nähkleid, bevorzugt aus einem Dekormaterial mittels Schmelzklebstoff mit einem Träger verbunden ist. Neben dem Fahrzeugbauteil betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Vorrichtung zum Aufbringen des Schmelzklebstoffs auf eine der zu verbindenden Schichten.
Die Kaschierung von Trägern mit genähten Dekorschichten erfolgt im Stand der Technik derzeit meist unter Verwendung von Dispersionsklebstoff, der beidseits auf die zu verbindenden Seiten der zwei Schichten aufgetragen wird. In einem Kaschierwerkzeug mit beheizten Werkzeugen erfolgt die Verbindung der Schichten, wobei das Bauteil bereits nach dem Erreichen einer für die Materialpaarung spezifischen Temperatur in der Klebstofffuge und vor dem vollständigen Abkühlen aus dem Kaschierwerkzeug entnommen wird. Während des Entformens aus dem Kaschierwerkzeug hält der Klebstoff den Schichtverbund in Position. Nachteilig an diesem Verfahren ist einerseits der beidseitige Klebstoffauftrag auf die zu verbindenden Schichten und die damit verbundenen zwei Prozesse, welche viel Platz und Energie in Anspruch nehmen. Darüber hinaus müssen die beiden Schichten nach dem Klebstoffauftrag innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters miteinander verbunden werden. Ferner erfolgt der Klebstoffauftrag meist durch einen Sprühvorgang. Beim Klebstoffauftrag auf die sogenannte B-Seite des Dekors kann eine Verschmutzung der sogenannten A-Seite, d. h. der im fertigen Bauteil sichtbaren Seite, vorkommen und damit ein erhöhter Ausschuss entstehen.
Darüber hinaus ist im Stand der Technik, wie beispielsweise in der DE 10 2004 016 515 A1 auch ein Verfahren beschrieben, bei dem Schmelzklebstoff statt Dispersionsklebstoff eingesetzt wird. Eine ähnliche Offenbarung findet sich auch in der DE 10 2005 015 340 A1 und der DE 10 2009 043 498 A1 . Bei einem Schmelzklebstoff kann der Trocknungsprozess entfallen und somit im Vergleich zu dem oben beschriebenen Verfahren der Platzbedarf zur Lagerhaltung reduziert werden. Darüber hinaus ist es möglich, bei Verwendung eines Schmelzklebstoffs diesen nur einseitig, d. h. nur auf eine Seite der zu verbindenden Schichten aufzubringen, so dass die andere Schicht ohne Klebstoff vorgehalten werden kann, ohne dass eine zügige Verarbeitung erfolgen muss. So können beispielsweise die genähten Dekorschichten vorgehalten werden, während die jeweiligen Träger mit Schmelzklebstoff versehen und mit einem entsprechenden Dekornähkleid kaschiert werden. Dabei erfolgt ein Hochheizen in einem Kaschierwerkzeug bis zum Schmelzpunkt, z. B. 170°C, um den Schmelzklebstoff zu aktivieren. Im Anschluss erfolgt eine Abkühlphase bis der Schmelzklebstoff fest ist und den Verbund der zwei Schichten in Position hält, so dass ein Entformen aus dem Kaschierwerkzeug erst nach dem Abkühlen erfolgen kann. Durch das notwendige Kühlen wird der Kaschierprozess im Vergleich zur Verwendung von Dispersionsklebstoff jedoch erheblich verlängert und verbraucht deutlich mehr Energie.
Damit sind die Taktzeiten zur Herstellung länger und die Kosten höher.
Angesichts der obigen Ausführungen war das Ziel der vorliegenden Erfindung, die jeweiligen Vorteile der oben beschriebenen alternativen Verfahren zu vereinen. Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils, insbesondere eines Fahrzeuginterieurbauteils, zu schaffen, das zwei Schichten des Bauteils mittels Schmelzklebstoff verbindet, jedoch auf den Abkühlprozess teilweise oder ganz verzichten kann, um die Taktzeiten des Verfahrens zu verringern. Gleichermaßen bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung folglich darin, ein Fahrzeugbauteil, insbesondere ein Fahrzeuginterieurbauteil zu schaffen, bei dem wenigstens zwei Schichten mittels eines Schmelzklebstoffs dauerhaft verbunden sind und das schneller und damit kostengünstiger herstellbar ist. Schließlich bestand eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Applizieren eines Schmelzklebstoffs zu schaffen, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren realisierbar und das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil herstellbar ist.
Die obigen Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, das Fahrzeugbauteil gemäß Anspruch 12 sowie die Vorrichtung zum Applizieren eines Schmelzklebstoffs nach Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, einen neuartigen Schmelzklebstoff zu verwenden, der zwei Basispolymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten enthält, wobei beim Klebstoffauftrag bereits eine feste Verbindung des Basispolymers mit dem höheren Schmelzpunkt mit einer der Schichten realisiert wird und das Basispolymer mit dem niedrigeren Schmelzpunkt im Kaschierwerkzeug zur Verbindung mit der weiteren Schicht genutzt wird. Dadurch kann einerseits die Fügetemperatur im Kaschierwerkzeug reduziert werden, weil nur der niedrigere Schmelzpunkt des Basispolymers mit niedrigerem Schmelzpunkt erreicht werden muss und andererseits kann auf das Abkühlen teilweise oder vollständig verzichtet werden, weil beim Basispolymer mit niedrigerem Schmelzpunkt bereits eine gewisse Haftung (Anfangsfestigkeit bzw. „green strength”) des Schichtverbunds bei Erreichen des Schmelzpunkts vorhanden ist und beim Öffnen des Werkzeugs und Entformen des Bauteils kein Abschälen der zwei Schichten unter Einwirkung von Rückstellkräften auftritt.
Dementsprechend definiert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils, insbesondere eines Fahrzeuginterieurbauteils, mit mehreren Schichten.
Bei den zu verbindenden Schichten handelt es sich vorzugsweise um einen formstabilen Träger, der beispielsweise im Spritzgießverfahren oder über Strangablegeverfahren bzw. ähnliche Techniken, z. B. aus Kunststoff, hergestellt werden kann. Denkbar sind jedoch auch Materialien, die als Single-Compound oder in Form von Matten (Naturfaserverstärktes Polyurethan, Naturfaserverstärktes Polypropylen oder Naturfaserverstärkte Duroplaste) hergestellt werden können. Dabei können Träger aus unpolaren Werkstoffen oberflächenbehandelt sein, um eine ausreichende Haftung des Klebstoffs zu ermöglichen. Bei der zweiten Schicht handelt es sich vorzugsweise um eine genähte Dekorschicht, ein sogenanntes Nähkleid. Dieses kann aus Echtleder, Kunstleder z. B. auf Basis von Polyurethan, Polyvinylchlorid, thermoplastischem Polyurethan oder thermoplastischen Elastomeren auf Olefinbasis und ähnlichem bestehen. Auch sind Textilien, Teppiche und alle anderen gängigen Werkstoffe im Fahrzeuginterieurbereich denkbar. Ferner kann das Nähkleid auf seiner der Sichtseite abgewandten Seite mit einer sogenannten Haptikschicht versehen sein, wie beispielsweise Abstandsgewirke, z. B. aus Polyester, Schnittschaum, Vlies, Watte oder ähnlichem. Diesbezüglich ist es denkbar, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine solche Haptikschicht mit einem Träger zu verbinden oder drei Schichten (Dekor-, Haptikschicht und Träger) jeweils über eine Schmelzklebstoffschicht zu verbinden.
Hierfür erfolgt in einem ersten Schritt das Aufbringen des Schmelzklebstoffs auf eine Seite einer ersten Schicht der zu verbindenden zwei Schichten. Wird eine Dekorschicht mit oder ohne Haptikschicht auf einen Träger appliziert, so erfolgt der Schmelzklebstoffauftrag vorteilhafterweise auf den Träger. Ferner erfolgt der Auftrag des Schmelzklebstoffs vorteilhafterweise auf nur eine Seite einer ersten Schicht der zwei Schichten, während die zu verklebende Seite der zweiten Schicht der zwei Schichten nicht mit Schmelzklebstoff beschichtet wird. Dabei kann die Lagerzeit des beschichteten Teils bis zu mehrere Tage betragen, während die andere unbeschichtete Schicht (z. B. Dekorschicht) problemlos und ohne Zeitbeschränkung vorgehalten werden kann. Der Auftrag des Klebstoffs auf den Träger ermöglicht es dabei, die genähten Dekore mit oder ohne Haptikschicht zentral an einem Standort zu schneiden und zu nähen. Ferner können sie problemlos transportiert und an jedem Ort zwischengelagert werden. Der Zugriff erfolgt nach Auftragslage und beeinflusst dabei den Kaschierprozess in keiner Weise. Auch kann bei einem Auftrag auf den Träger keine Überspritzung beim Klebstoffauftrag auf die „A”-Seite, d. h. die Sichtseite der Dekorschicht stattfinden, so dass keine Verschmutzung der Sichtseite vorkommt, was den Ausschuss deutlich verringert. Darüber hinaus kann eine Knick- und Faltenbildung bei der Verarbeitung des genähten Dekors besser vermieden werden, da es aufgrund des fehlenden Klebstoffauftrags maximale Flexibilität besitzt. Die Verwendung eines Schmelzklebstoffs erfordert darüber hinaus keine anschließende Trocknung, wodurch der Platzbedarf und die Taktzeit des Gesamtprozesses reduziert werden können.
Erfindungsgemäß kommt als Schmelzklebstoff ein Schmelzklebstoff zum Einsatz, der ein erstes Basispolymer mit einem ersten Schmelzpunkt und ein zweites Basispolymer mit einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schmelzpunkt höheren Schmelzpunkt enthält. Beispielsweise kommt ein feuchtigkeitsreaktiver ein- oder zweikomponentiger Schmelzklebstoff auf Basis von Polyurethan-Prepolymeren zum Einsatz. Der Schmelzklebstoff zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass er im Bereich des Basispolymers mit dem niedrigeren Schmelzpunkt rheologische Eigenschaften besitzt, die sowohl eine Benetzung der Oberfläche (Seite) der zu verbindenden Schicht ohne Klebstoffauftrag bewirkt, als auch noch genügend kohäsive Anteile besitzt, die im noch warmen bzw. heißen Zustand des Bauteils beim Entformen des Bauteils aus dem Kaschierwerkzeug die Schichten zusammenhalten und ein Abschälen unter Einwirkung von Rückstellkräften verhindert.
Dabei wird erfindungsgemäß dieser Schmelzklebstoff auf eine Seite einer ersten Schicht der zwei Schichten, wie oben erwähnt, insbesondere den Träger, mit einer Temperatur aufgebracht, die größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt, d. h. dem höheren Schmelzpunkt ist. Damit wird das zweite Basispolymer des Schmelzklebstoffs bereits beim Aufbringen aktiviert und geht nach dem Abkühlen eine innige Verbindung mit der ersten Schicht, insbesondere dem Träger ein. Im Anschluss wird die zweite Schicht der zwei Schichten auf die mit dem Schmelzklebstoff versehene Seite der ersten Schicht aufgebracht. Hierbei kann ein Vorfixieren erfolgen, um die Schichten relativ zueinander provisorisch in Position zu halten. Der provisorische Verbund wird daraufhin vorteilhafterweise in ein Kaschierwerkzeug überführt. Bei dem Kaschierwerkzeug kann es sich um eine Presse mit beheizten Werkzeugen, sogenannte Gummituchanlagen, HPF-Anlagen, Vakuumkaschieranlagen, etc., handeln. In dem Kaschierwerkzeug wird unter Wärmeeintrag das erste Basispolymer des Schmelzklebstoffs zwischen der ersten und zweiten Schicht auf die gewünschte Fügetemperatur erhitzt. Dabei ist diese Temperatur größer oder gleich dem ersten Schmelzpunkt, in jedem Fall aber kleiner als der zweite Schmelzpunkt. In der Regel wird die Temperatur so gewählt werden, dass sie den ersten Schmelzpunkt des Schmelzklebstoffs geringfügig überschreitet, um das erste Basispolymer zu aktivieren. Dabei weist das erste Basispolymer vorzugsweise die Eigenschaften nicht nur eines temperaturempfindlichen, d. h. eines Schmelzklebstoffs, auf, sondern auch die Eigenschaften eines druckempfindlichen Klebstoffs. Dadurch reicht die Kohäsion zwischen den Schichten bereits bei Erreichen des ersten Schmelzpunkts aus, um die zwei Schichten zusammen zu halten und ein Abschälen unter Einwirkung von Rückstellkräften zu verhindern, so dass das Bauteil erfindungsgemäß vor dem vollständigen Abkühlen des Schmelzklebstoffs, vorteilhafterweise im Wesentlichen unmittelbar nachdem die vorgegebene Fügetemperatur erreicht ist, entformt werden kann. Unter „im Wesentlichen unmittelbar” ist dabei zu verstehen, dass nicht unmittelbar bei Erreichen der Fügetemperatur geöffnet wird, sondern vielmehr nach Erreichen der Fügetemperatur, vorgegebener Zeit und vorgegebenem Druck im Kaschierwerkzeug. Sind diese Parameter erfüllt, wird das Kaschierwerkzeug geöffnet, was ein geringfügiges kurzzeitiges Abkühlen mit umfassen kann. Es entfällt jedoch das energieaufwändige aktive Kühlen des Kaschierwerkzeugs. Nach dem Entformen kann das Bauteil vollständig auskühlen. Dadurch ist es möglich, die Taktzeiten beim Kaschierprozess deutlich zu reduzieren und die Energiekosten zu reduzieren (auf das langwierige Abkühlen im Prozeß kann verzichtet werden). Gleichzeitig können aber die oben erwähnten Vorteile eines Kaschierverfahrens unter Verwendung eines Schmelzklebstoffs realisiert werden.
Um zu ermöglichen, dass der Schmelzklebstoff beim Auftreffen auf die eine Seite der ersten Schicht noch immer eine Temperatur oberhalb des zweiten Schmelzpunkts hat, wird gemäß des Verfahrens vorteilhafterweise die Temperatur des Schmelzklebstoffs beim Verlassen einer Austrittsöffnung einer Vorrichtung zum Applizieren des Schmelzklebstoffs auf die erste Schicht geregelt. Dabei wird vorteilhafterweise die Temperatur des Schmelzklebstoffs beim Verlassen einer Austrittsöffnung gemessen und anhand des gemessenen Werts mittels einer Heizeinrichtung auf einem gewünschten Wert gehalten, erhöht oder verringert. Diese Regelung kann durch weitere Parameter, wie beispielsweise die Raumtemperatur oder den Abstand der Austrittsöffnung zur Seite (Oberfläche) der ersten Schicht mit beeinflusst werden. So kann beispielsweise bei einer komplexen Oberflächentopografie des zu beschichtenden Teils, d. h. der zu beschichtenden ersten Schicht der Abstand jeweils in Abhängigkeit der Position der Austrittsöffnung zur Oberfläche der ersten Schicht gespeichert sein und es wird anhand des Abstands, der vorherrschenden Raumtemperatur und der Temperatur, die an der Austrittsöffnung gemessen wird, die Temperatur des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung geregelt.
Um ein schnelles Abkühlen des Schmelzklebstoffs nach dem Verlassen der Austrittsöffnung weiter zu verhindern, ist es besonders bevorzugt, den Schmelzklebstoff von einer Heißluftströmung begleitet, z. B. umhüllt auf die erste Schicht aufzubringen. Um eine Verwirbelung und damit schnellere Abkühlung des Schmelzklebstoffs zu verhindern, ist es bevorzugt, dass die Heißluftströmung parallel zum Schmelzklebstoff in Richtung der ersten Schicht ausströmt und damit den Schmelzklebstoff umgibt. Um den Schmelzklebstoff auf einer Temperatur zu halten, die beim Auftreffen auf die erste Schicht noch immer oberhalb des zweiten Schmelzpunkts des zweiten Basispolymers liegt, wird die Temperatur der Heißluftströmung ebenfalls geregelt. Die Regelung wird dabei bevorzugt durch die gleichen Parameter beeinflusst, wie sie oben erwähnt wurden, nämlich Temperatur des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung, Raumtemperatur und/oder Abstand der Austrittsöffnung zur Seite der zu beschichtenden ersten Schicht.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, den Schmelzklebstoff nach Art eines Vorhangs auf die erste Seite der Schicht aufzubringen, was ebenfalls ein schnelles Abkühlen, insbesondere in Verbindung mit der umhüllenden Heißluftströmung verhindern kann. Dabei kann die Temperatur der Heißluftströmung in einem Bereich zwischen etwa 200°C und 300°C, 225°C bis 275°C bzw. 240°C bis 260°C liegen, während die Temperatur des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung in der Regel zwischen 130°C und 170°C, besonders bevorzugt 145°C bis 155°C beträgt. Der Abstand der Austrittsöffnung zur Oberfläche der ersten Seite der ersten Schicht beträgt in der Regel zwischen etwa 3 cm bis 15 cm, wobei entweder die Vorrichtung zum Applizieren des Schmelzklebstoffs, d. h. die Austrittsöffnung bzw. die Austrittsöffnungen und/oder das Bauteil bewegt werden.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der erste Schmelzpunkt in einem Bereich zwischen 35°C und 55°C liegt, beispielsweise zwischen 40°C und 50°C und rein beispielhaft bei 45°C. Der Schmelzpunkt ist gemäß der vorliegenden Anmeldung als Temperatur bei Atmosphärendruck definiert. Damit liegt der Schmelzpunkt deutlich unter dem Schmelzpunkt herkömmlicher Basispolymere, die in Schmelzklebstoffen Verwendung finden. Vorzugsweise wird dabei ein erstes Basispolymer verwendet, das dem eines druck- und wärmeempfindlichen Klebstoffs entspricht. Das bedeutet, dass der Schmelzklebstoff bereits unter Druckeinwirkung ausreichend kohäsive Anteile bildet, um die Schichten auch im noch warmen Zustand zusammen zu halten. Beim Abkühlen entstehen zusätzliche kohäsive Anteile, um im vollständig abgekühlten Zustand eine feste und ständige Verbindung zu realisieren, die insbesondere den hohen Anforderungen im Automobilbau genügt.
Der zweite Schmelzpunkt liegt in der Regel in einem Bereich zwischen 60°C und 100°C, vorzugsweise zwischen 65°C und 85°C und entspricht dem Schmelzpunkt herkömmlicher Schmelzklebstoffe bzw. der darin enthaltenen Basispolymere.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, das Verhältnis des ersten zu dem zweiten Basispolymer in Gewichtsprozent größer als 1 zu gestalten, so dass ausreichend kohäsive Anteile im noch warmen Zustand vorhanden sind, um das Abschälen im noch warmen Zustand aufgrund von Rückstellkräften zu verhindern.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, die erste und zweite Schicht vor, während und/oder nach dem Erreichen des ersten Schmelzpunkts des Basispolymers im Kaschierwerkzeug zusammen zu drücken, um dadurch die kohäsiven Anteile des ersten Basispolymers zu erzeugen und die Schichten „provisorisch” zusammen zu halten.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung, wie bereits erwähnt, auch ein mit diesem Verfahren herstellbares Fahrzeugbauteil, insbesondere Interieurbauteil mit mehreren Schichten, die über einen entsprechend wie oben erläuterten Schmelzklebstoff miteinander verbunden sind. Dabei kann der Schichtaufbau unterschiedlich sein. Wenigstens sind jedoch zwei Schichten vorhanden, von denen eine ein formstabiler Träger ist und die andere der zwei Schichten eine Dekorschicht, insbesondere in Form eines Nähkleids mit einer Sichtseite, eine in Normalrichtung elastische Haptikschicht, wie oben erläutert, oder ein Schichtverbund aus Dekorschicht und Haptikschicht. Es sind jedoch auch mehr als dreischichtige Aufbauten denkbar. Ansonsten wird auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren oben verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die Vorrichtung zum Applizieren eines Schmelzklebstoffs, die bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann, kennzeichnet sich insbesondere dadurch, dass die Temperatur des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung erfasst wird und eine Steuerung vorgesehen ist, die diese Temperatur derart regelt, dass der Schmelzklebstoff mit einer Temperatur auf die erste Schicht auftrifft, die größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt ist, um zu realisieren, dass der Basispolymer beim Auftreffen auf die Schicht aktiviert ist und nach dem Abkühlen eine innige Verbindung eingeht, wie es oben erläutert wurde.
Dies wird ferner vorzugsweise dadurch unterstützt, dass eine zweite Austrittsöffnung vorgesehen ist, aus der Heißluft, bevorzugt parallel zur Schmelzkleberströmung ausströmbar ist und diese bevorzugt umhüllt. Ferner ist diese Heißluft auch heizbar bzw. die Temperatur einstellbar und die Steuerung regelt diese Temperatur, so dass die gewünschte Schmelzklebstofftemperatur am Austritt erreicht wird und der Schmelzklebstoff mit der gewünschten Temperatur auf die erste Schicht auftritt.
Als weiterer Parameter kann die Raumtemperatur erfasst werden und/oder der Abstand der Austrittsöffnung des Schmelzklebstoffs zur Oberfläche der ersten Schicht vorgegeben sein oder erfasst werden und die Einstellung der Temperatur des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung beeinflussen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung, die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der obigen Merkmale umgesetzt werden können, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
Diese erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen
1 schematisch einen zweischichtigen Aufbau eines Fahrzeugbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 schematisch einen dreischichtigen Aufbau eines Fahrzeugbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 schematisch einen dreischichtigen Aufbau eines Fahrzeugbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei jeweils zwei Schichten mittels eines Schmelzklebstoffs verbunden sind; und
4 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Applizieren eines Schmelzklebstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 1 bis 3 sind gängige Kaschieraufbauten gezeigt, für die sich die Technologie der vorliegenden Erfindung eignet. Diese können aus einem formstabilen Träger 10, beispielsweise einem Spritzgussbauteil sowie einem genähten Dekor 20 aus den zuvor erwähnten verschiedenartigen Materialien, d. h. einem Nähkleid bestehen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und unter Verwendung des erwähnten Schmelzklebstoffs 30 miteinander verbunden werden. Alternativ und wie in 2 dargestellt, ist es auch denkbar, ein bereits mit einem Rücken, z. B. einer Haptikschicht 40, z. B. aus Textil, versehenes genähtes Dekor 20 über eine Schmelzklebstoffschicht 30 mit einem Träger 10 zu verbinden. Des Weiteren ist es auch denkbar, ein genähtes Dekor 20 über eine Schmelzklebstoffschicht 30 mit einer Haptikschicht 40, z. B. einem Abstandsgewirke, zu verbinden und die Haptikschicht 40 wiederum über eine weitere Schmelzklebstoffschicht 30 mit dem Träger 10, wie es in 3 dargestellt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der Regel zunächst eine der Schichten 10, 20, 40 vorteilhafterweise in den 1 und 2 der Träger 10 bzw. in 3 der Träger 10 und die Rückseite 21 (B-Seite) des Dekors oder bevorzugt eine Seite 41 der Haptikschicht 40 mit einem Schmelzklebstoff 30 beschichtet. Vorab ist es denkbar die einzelnen Schichten zu konditionieren, z. B. vorbehandeln, um die Haftung zu verbessern.
Das Applizieren erfolgt beispielsweise mittels einer Vorrichtung, wie sie in 4 dargestellt ist, wobei der Schmelzklebstoff nach Art eines Vorhangs auf z. B. den Träger 10 appliziert wird. Dabei bewegt sich der Träger 10 vorteilhafterweise an der bzw. den Austrittsöffnungen 50, 60 vorbei, so dass der Applikationskopf 70 nicht bewegt werden muss. Damit der Schmelzklebstoff mit einer Temperatur T_O oberhalb des zweiten Schmelzpunkts des zweiten Basispolymers auf die Schicht, z. B. die Oberseite 11 des Trägers 10 auftritt, wird die Temperatur T_I über einen Messfühler 51 an der Austrittsöffnung 50 für den Schmelzklebstoff erfasst, während der Abstand A von der Austrittsöffnung zur Trägeroberfläche gemessen wird oder in der Steuerung enthalten ist. Ferner wird mit einem weiteren Temperatursensor (nicht dargestellt) die Raumtemperatur erfasst. Darüber hinaus ist, wie ebenfalls aus der 4 ersichtlich, eine Heißluftströmung H realisierbar, die ebenfalls aus einer oder mehreren Austrittsöffnungen 60 austritt und vorzugsweise parallel zur Schmelzklebstoffströmung S verläuft und diese vorteilhafterweise umhüllt. Die Temperatur T_A der Heißluft im Bereich der Austrittsöffnung 60 kann durch einen weiteren Temperatursensor 61 erfasst werden.
Stromauf der Austrittsöffnungen 50, 60 sind zwei Heizeinrichtungen 52, 62 vorgesehen, die einerseits den Schmelzklebstoff aufheizen und andererseits die Luft. Hierfür können mehrere in Reihe geschaltete Heizpatronen 53, 63 verwendet werden. Die Steuerung regelt die Temperatur des Schmelzklebstoffs auf einen gewünschten Wert, um die Temperatur T_O des Schmelzklebstoffs beim Auftreffen auf die Oberfläche des Trägers 10 im gewünschten Bereich zu halten und steuert bzw. regelt dabei bevorzugt kontinuierlich insbesondere die zwei Heizeinrichtungen 62, 63 unter Berücksichtigung der Messwerte der Sensoren 51, 61 sowie des Raumtemperatursensors und des Abstands A.
Nach dem Applizieren des Schmelzklebstoffs 30 auf den oder die Fügepartner erfolgt ein Vorfixieren der Schichten zueinander z. B. des genähten Dekors 20 auf dem Träger 10 durch gängige Verfahren.
Im Anschluss wird das Bauteil in eine gängige Kaschiervorrichtung übertragen. Durch gezielten Eintrag von Energie in die Klebefuge erfolgt ein Anschmelzen des ersten Basispolymers des Schmelzklebstoffs an der Phasengrenzfläche. Der Energieeintrag erfolgt dabei derart, dass aber lediglich die Schmelztemperatur bzw. der Schmelzpunkt des ersten Basispolymers erreicht wird, nicht hingegen die des zweiten Basispolymers. Darüber hinaus erfolgt in diesem Bereich mittels Pressdruck (Spaltmaß, eingestellter Druck, Vakuumhochdruck, etc.) der Kontakt zum unbeschichteten Fügepartner, z. B. zum Nähkleid, wodurch bereits kohäsive Anteile im ersten Basispolymer entstehen. Nach Ablauf der abgesicherten Kaschierparameter (Druck, Zeit, Temperatur) wird das Bauteil im noch warmen/heißen Zustand der Kaschiervorrichtung entnommen und außerhalb gelagert. Die Rekonditionierung erfolgt außerhalb des Werkzeugs ohne zusätzlichen Kühlprozess. Dabei hält der Schmelzklebstoff, insbesondere die Anteile des ersten Basispolymers, die Fügepartner zusammen und verhindert ein Abschälen bzw. Delaminieren im noch warmen Zustand.
Dadurch können die Vorteile eines Kaschierverfahrens unter Verwendung eines Schmelzklebstoffs aus dem Stand der Technik realisiert werden, gleichzeitig aber das Verfahren durch die Möglichkeit des Warmentformens und das Entfallen des Abkühlprozesses deutlich beschleunigt werden, was einen erheblichen Kostenvorteil mit sich bringt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004016515 A1 [0003]
DE 102005015340 A1 [0003]
DE 102009043498 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils, insbesondere eines Fahrzeuginterieurbauteils, mit mehreren Schichten (10, 20, 40) umfassend die Schritte: Aufbringen eines Schmelzklebstoffs (30), der ein erstes Basispolymer mit einem ersten Schmelzpunkt und ein zweites Basispolymer mit einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schmelzpunkt höheren Schmelzpunkt enthält, mit einer Temperatur größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt auf eine Seite (11) einer ersten Schicht (10) der zwei Schichten; Aufbringen einer zweiten Schicht (20) der zwei Schichten auf die mit dem Schmelzklebstoff (30) versehene Seite der ersten Schicht; Erhitzen des Schmelzklebstoffs (30) zwischen der ersten (10) und zweiten (20) Schicht auf eine Temperatur größer oder gleich dem ersten Schmelzpunkt und kleiner dem zweiten Schmelzpunkt in einem Kaschierwerkzeug, Entformen des Bauteils aus dem Kaschierwerkzeug vor dem vollständigen Abkühlen des Schmelzklebstoffs.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bauteil im Wesentlichen unmittelbar nachdem die vorgegebene Temperatur größer oder gleich dem ersten Schmelzpunkt und kleiner als der zweite Schmelzpunkt erreicht ist, entformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Temperatur des Schmelzklebstoffs (30) beim Verlassen einer Austrittsöffnung (50) einer Vorrichtung zum Applizieren des Schmelzklebstoffs auf die erste Schicht (10) geregelt wird, um die Temperatur des Schmelzklebstoffs beim Auftreffen auf die erste Schicht (10) größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt des zweiten Basispolymers zu halten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schmelzklebstoff von einer Heißluftströmung (H) begleitet, insbesondere umhüllt, auf die erste Schicht (10) aufgebracht wird, die bevorzugt parallel zum Schmelzklebstoff in Richtung der ersten Schicht ausströmt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Temperatur der Heißluftströmung (H) geregelt wird, um die Temperatur des Schmelzklebstoffs beim Auftreffen auf die erste Schicht (10) größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt des zweiten Basispolymers zu halten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schmelzklebstoff nach Art eines Vorhangs auf die Seite der ersten Schicht aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der erste Schmelzpunkt in einem Bereich zwischen 35° und 55°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das erste Basispolymer dem eines druck- und wärmeempfindlichen Klebstoffs entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der zweite Schmelzpunkt in einem Bereich zwischen 60°C und 100°C, vorzugsweise zwischen 65°C und 85°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Verhältnis des ersten zu dem zweiten Basispolymer in Gewichts-% größer als eins ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die erste (10) und zweite (20) Schicht vor, während und/oder nach dem Erreichen des ersten Schmelzpunkts des ersten Basispolymers in dem Kaschierwerkzeug zusammengedrückt werden.
Fahrzeugbauteil, insbesondere Fahrzeuginterieurbauteil mit mehreren Schichten (10, 20, 40) wobei wenigstens zwei Schichten über einen Schmelzklebstoff (30) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff (30) ein erstes Basispolymer mit einem ersten Schmelzpunkt und ein zweites Basispolymer mit einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schmelzpunkt höheren Schmelzpunkt enthält.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 12, bei dem eine der zwei Schichten ein formstabiler Träger (10) ist und die andere der zwei Schichten eine Dekorschicht (20) mit einer Sichtseite, eine in Normalrichtung elastische Haptikschicht (40) oder ein Schichtverbund aus Dekorschicht (10) mit einer Sichtseite und einer in Normalrichtung elastischen Haptikschicht (40) auf der der Sichtseite abgewandten Seite der Dekorschicht ist.
Fahrzeugbauteil nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der erste Schmelzpunkt in einem Bereich zwischen 35° und 55°C liegt.
Fahrzeugbauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das erste Basispolymer einem druck- und wärmeempfindlichen Klebstoff entspricht.
Fahrzeugbauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem der zweite Schmelzpunkt in einem Bereich zwischen 60°C und 100°C, vorzugsweise zwischen 65°C und 85°C liegt.
Fahrzeugbauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem das Verhältnis des ersten zu dem zweiten Basispolymer in Gewichts-% größer als eins ist.
Vorrichtung zum Applizieren eines Schmelzklebstoffs (30), der ein erstes Basispolymer mit einem ersten Schmelzpunkt und ein zweites Basispolymer mit einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schmelzpunkt höheren Schmelzpunkt enthält, auf eine Seite einer ersten Schicht eines Fahrzeugbauteils mit der eine zweite Schicht des Fahrzeugbauteils mittels des Schmelzklebstoffs zu verbinden ist, umfassend: eine erste Austrittsöffnung (50) aus der der Schmelzklebstoff ausströmbar ist, eine erste Heizeinrichtung (52) zum Erwärmen des Schmelzklebstoffs stromauf der Austrittsöffnung einen Temperatursensor (51) zum Erfassen der Temperatur (T_I) des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung, eine Steuerung, die zur Regelung der Temperatur (T_I) des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung auf Grundlage der von dem Temperatursensor (51) erfassten Temperatur des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung (60) und durch Steuerung der ersten Heizeinrichtung (52) ausgestaltet ist, so dass der Schmelzklebstoff mit einer Temperatur auf die erste Schicht auftrifft, die größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, ferner umfassend eine zweite Austrittsöffnung (60) aus der Heißluft (H) bevorzugt parallel zur Schmelzkleberströmung (S) ausströmbar ist und eine zweite Heizeinrichtung (62) zum Erwärmen der Heißluft, wobei die Steuerung die Temperatur (T_I) des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung ferner durch Steuerung der zweiten Heizeinrichtung regelt, so dass der Schmelzklebstoff mit einer Temperatur auf die erste Schicht auftrifft, die größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, ferner umfassend einen Temperatursensor zum Erfassen der Raumtemperatur, wobei die Steuerung zur Regelung der Temperatur (T_A) des Schmelzklebstoffs an der Austrittsöffnung (50) ferner auf Grundlage der von dem Temperatursensor erfassten Raumtemperatur ausgestaltet ist, so dass der Schmelzklebstoff mit einer Temperatur auf die erste Schicht auftrifft, die größer oder gleich dem zweiten Schmelzpunkt ist.