Bei der Produktion von Automobil-Innenraumkomponenten wird zwischen die Dekorhaut und den Träger ein Polyurethan-Schaumsystem eingebracht. Ein aktueller Trend ist der zunehmende Einsatz echter Ziernähte im Cockpit. Diese müssen abgedichtet werden, damit der PU-Schaum nicht durchtritt.
Ein von Frimo, Lotte, entwickelter Prozess bietet neue Möglichkeiten beim Abdichten von Ziernähten und ist ein gutes Beispiel dafür, eine innovative Anwendung in einen etablierten Herstellprozess zu integrieren.
Echte Ziernähte sind längst nicht mehr nur auf Echtleder-Anwendungen beschränkt, sondern zieren zunehmend auch andere Arten von Oberflächen wie TPO Häute oder PVC-Slushhäute. Dieser Trend bringt jedoch auch neue Herausforderungen an den Herstellungsprozess für die Bauteile mit sich, denn die prozessbedingten Einstichlöcher beim Nähen müssen vor dem Hinterschäumen wieder abgedichtet werden. Genau dieser Aufgabe haben sich die FRIMO-Spezialisten gestellt und eine neue Lösung entwickelt. Die Ziernahtversiegelung ist eine Prozesskombination, basierend auf den Kerntechnologien PUR-Sprühen, Schäumen und Automation. Diese Kombination bildet die Grundlage für einen integrierten Gesamtprozess.
Schematische Darstellung des Prozesses. (Abb.: Frimo)
Problemstellung und Stand der Technik
Das Einbringen echter Ziernähte erfolgt in der Regel mit handelsüblichen Industrienähmaschinen, sei es in einem manuellen Nähprozess oder einem vollautomatisierten, robotergeführten Verfahren. In jedem Fall hinterlassen die Nähnadeln prozessbedingt Einstichlöcher, deren Größe und Form je nach eingesetzten Nadeltypen variiert. Dies hat sehr unterschiedliche Auswirkungen darauf, in welcher Form das Hautgefüge geschädigt wird, was wiederum einen Einfluss darauf hat, wie effektiv gegen den expandierenden Schaum im Hinterschäumprozess abgedichtet werden kann.
Die mit Ziernähten versehenen und fertiggestellten Dekorhäute müssen also vor dem Hinterschäumen abgedichtet werden. Bislang wird dies in der Regel von Hand ausgeführt, wobei ein thermoplastisches Tape auf die Naht aufgebracht wird. Hier erweisen sich stärker konturierte Bereiche als kritisch in Bezug auf Ausschuss, da hier eine erhöhte Spannung im Material zum Ablösen des Tapes führen kann. Erst nach dem anschließenden Schäumvorgang ist ersichtlich, ob eine einwandfreie Abdichtung erreicht wurde. Dabei befinden sich häufig Problemstellen mit sichtbaren Durchschäumern in den genannten konturierten Bereichen.
Nass-in-Nass-Technologie
Die neue Entwicklung von Frimo über die Nass-in-Nass Technologie ermöglicht den Abdicht- und Hinterschäumprozess automatisiert in einem Schritt, z.B. als vollintegrierten Prozess im Takt einer Produktion auf einem Rundtisch.
Dabei wird die Ziernaht für den Abdichtprozess mit einem Dünnschichtsprühauftrag eines speziellen Polyurethansystems versiegelt. Die genähte Haut wird zunächst im Schäumwerkzeug positioniert und mit Hilfe eines leichten Vakuums an Ort und Stelle fixiert. Ein Sprühroboter fährt anschließend den Nahtverlauf ab und bringt ein schnellvernetzendes Polyurethansystem auf. Dann trägt ein Schäumroboter den Schaum ein, woraufhin das Werkzeug für den Aushärteprozess geschlossen wird. Die Herausforderungen bei dieser Kombinationstechnologie liegen in der zeitlichen Aneinanderreihung der einzelnen Prozessschritte. Diese müssen auf einem Rundtisch exakt abgestimmt sein, um die Taktzeit nicht zu gefährden. So kann der Schäumroboter auf einem abgestimmten Weg bereits eingefahren werden, während der Sprühroboter in die Ausgangsposition zurückfährt.
Ein weiterer essenzieller Schritt ist die Abstimmung und Einstellung des Sprühmaterials und der Prozessparameter. Dazu gehört die aufgetragene Sprühhautdicke und die Auftragsbreite. Die Vernetzungsreaktion des Sprühmaterials muss schnell innerhalb von maximal 25 Sekunden erfolgen, bevor der Schaum eingetragen wird. Ebenso ist die Verträglichkeit und die Haftung zwischen PUR Sprühmaterial und unterschiedlichen PVC-Typen, TPO- oder PUR-Sprühhäuten ist ebenfalls sicherzustellen.
Die Verfahrens-Vorteile
Fehlerhafte und fehlerfreie Naht. (Abb.: Frimo)
Außerdem sind auch hinterschnittige Bereiche ohne Zwangsformung der Haut erreichbar. So behält das Material eine gleichbleibende Qualität. Bei getrennten Nahtbereichen kann der Sprühvorgang problemlos während der Versiegelung unterbrochen und neu gestartet werden, ohne dass es zu Aufdickungen oder Mischungsproblemen kommt. Dabei bleibt das Vakuum für eine feste Positionierung der Haut über den gesamten Prozess im Werkzeug erhalten. Das schnellaushärtende PUR-Sprühmaterial ermöglicht eine Prozesskombination zwischen Dünnschichtsprühen und Hinterschäumen im Takt eines Rundtisches.
Die entwickelte Prozesskombination ist grundsätzlich für jegliche Art von komplexen Interieurteilen mit Ziernaht einsetzbar. Dazu gehören neben Instrumententafeln auch Armauflagen und Mittelkonsolen bis hin zu Kniepads und Handschuhkastendeckeln. Aber auch außerhalb des Automobilbereichs gibt es vielversprechende Produktanwendungen bei technischen Produkten oder im Consumer-Bereich. Als Beispiele sind Motoradsitzbänke zu nennen, oder die Möbel- und Textilindustrie, wo es vergleichbare Anforderungen zum Abdichten gibt.
