Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch beheizbares Formschaumelement, insbesondere Sitzelement einer Fahrzeuginnenausstattung.

Ein elektrisch beheizbares Formschaumelement wie beispielsweise ein Sitzelement einer Fahrzeuginnenausstattung soll mit geringem Heizstrom auskommen, das Heizelement soll also möglichst nah an der Oberfläche des Formschaumelements angeordnet sein. Andererseits soll insbesondere bei einem Sitzelement das Heizelement unter dem Bezugsstoff nicht fühlbar sein und eine möglichst gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche des Formschaumelements verteilte Heizwirkung aufweisen. Diese Anforderungen lassen sich optimal durch die Verwendung von textilen Heizelementen, insbesondere mit Heizleitern aus dünnen, mono- oder multifilamentösen Carbonfasern erfüllen. Die Carbonfasern können hierbei zu einer litzenartigen und/oder textilen Struktur verdrillt und/oder verwebt sein („Carbotex").

Elektrisch beheizbare Formschaumelemente wie beispielsweise Sitzelemente für Fahrzeuginnenausstattungen werden in der Regel schrittweise gefertigt, indem ein Formschaumelement und ein flächiges, meist auf textiles Trägermaterial aufgebrachtes Heizelement zunächst getrennt voneinander hergestellt werden, und diese anschließend in einem weiteren Arbeitsgang miteinander verbunden, beispielsweise partiell oder ganzflächig verklebt, werden.

Die DE 37 25 408 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines beheizbaren Fahrzeugsitzes, bei dem eine Auflage, die in Schaumstoff eingebettete Heizleiter aufweist, auf einen Schaumstoffsitz aufgeklebt und anschließend mit einem Bezugsstoff überzogen wird.

In der WO 01/19220 A1 ist ein Verfahren zur Aufbringung von Heizleitern auf eine Oberfläche, beispielsweise eine Oberfläche eines Fahrzeugsitzes, mittels einer temporären Trägerschicht und einer Klebeschicht offenbart. Die Trägerschicht wird nach dem Verkleben der Heizleiter mit der Oberfläche entfernt. Auch bei diesem Verfahren wird der Fahrzeugsitz unabhängig vom Heizelement gefertigt.

Grundsätzlich wird ein Formschaumelement durch Einschäumen eines aufschäumbaren Kunststoffes, beispielsweise Polyurethan (PUR), in eine mit einer Verkleidungsschicht, beispielsweise einem Stoffbezug, ausgestattete Negativform hergestellt. Heizelemente lassen sich bereits in diesem Arbeitsschritt in das Formschaumelement einbringen, indem sie auf die Innenfläche der Negativform bzw. der Verkleidungsschicht, beispielsweise des Stoffbezugs, aufgebracht und anschließend mit dem Schaumstoff hinterschäumt werden. Ein derartiges Einbringen der Heizelemente führt zu einer deutlichen Vereinfachung des Herstellungsprozesses von beheizbaren Formschaumelementen.

Die Verwendung eines litzenartigen und/oder textilen Carbonfaser-Heizelementes in dem beschriebenen Fertigungsablauf ist nach aktuellem Stand der Technik nicht möglich. Die direkte Hinterschäumung von multifilamentösen Carbonfasern führt zu ihrer Versprödung, da der Schaumstoff durch Kapillarwirkung in die von ihnen gebildete Struktur eindringt, die Einzelstränge der Fasern umschließt, und in dieser Lage aushärtet. Die Elastizität von multifilamentösen Heizleitern wird dadurch erheblich beeinträchtigt, so dass eine mechanische Dauerbelastbarkeit des Heizelementes, die insbesondere in Fahrzeugsitzen von größter Bedeutung ist, bei dieser Art der Herstellung nicht erreichbar ist. In der Einschäumtechnik findet das Material „Carbotex" daher noch keine Verwendung.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektrisch beheizbares Formschaumelement, insbesondere ein Sitzelement einer Fahrzeuginnenausstattung zur Verfügung zu stellen, bei dem ein litzenartiges und/oder textiles Heizelement, insbesondere aus multifilamentösen Carbonfasern, mit Schaumstoff hinterschäumt wird, so dass die Herstellung des Schaumstoffkörpers und die Einbringung des litzenartigen und/oder textilen Heizelementes in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgt, und gleichzeitig die Struktur des Heizelementes vollständig erhalten bleibt.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein elektrisch beheizbares Formschaumelement einer Fahrzeuginnenausstattung gemäß Anspruch 1 weist einen zumindest teilweise elastischen Schaumstoffkörper auf, der an einer Oberfläche mit einer Verkleidungsschicht versehen ist.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Formschaumelement jedes denkbare Interieurteil im Fahrzeug sein, das mit einer Heizeinrichtung versehen werden kann. Der Formschaumkörper muss nicht unbedingt eine elastische Struktur aufweisen, sondern kann auch relativ formsteif sein. Als derartige elektrisch beheizbare Formschaumelemente kommen insbesondere Sitzpolster von Fahrzeugsitzen in Frage. Die Elemente können jedoch auch Lehnenpolster oder Wangenpolster von Fahrzeugsitzen sein.

Die Verkleidungsschicht kann insbesondere ein textiler Stoffbezug sein, jedoch können auch andere Materialien wie Mikrofaser, Leder, perforiertes Leder, etc. Verwendung finden.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Oberfläche des Formschaumkörpers und der Verkleidungsschicht ein elektrisches, litzenartiges und/oder textiles, multifilamentöses Heizelement angeordnet. Dieses Heizelement ist flächig ausgebildet und besteht insbesondere aus einem Gewebe aus dünnen, elektrischen Heizleitern, bevorzugt aus Carbonfasern („Carbotex").

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Heizelement auf der von der Verkleidungsschicht abgewandten Seite mit einer Trennschicht versehen, die eine Kapillarwirkung der Heizleiterstruktursuf das Schaummaterial unterbindet und daher ein Eindringen des Schaumstoffs in die Heizleiterstruktur verhindert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Trennschicht ganz oder zumindest teilweise aus einem Schmelzklebstoff, beispielsweise auf Polyurethan-(PUR-)Basis.

Die Schmelzklebstoffschicht kann jeweils die einzelnen, multifilamentösen Heizleiterfasern umschließen. Alternativ kann eine Schmelzklebstoff aufweisende, flächige Schicht mit netzartiger, textiler oder vliesartiger Struktur auf die Heizleiterschicht aufgebracht sein. Erfindungsgemäß kann eine flächige Beschichtung als Trägerschicht dienen, indem sie die elektrischen Heizleiterfasern, insbesondere multifilamentöse Carbonfäden, in ihrer Lage fixiert und damit ihren Transport und die Verarbeitung vereinfacht. Zudem erlaubt sie die Fixierung des Heizelements in der Negativform bzw. an der sich in der Negativform befindlichen Verkleidungsschicht, beispielsweise einem Stoffbezug, vor dem Einschäumen des Schaumstoffs. Hierdurch wird eine exakte Positionierung des Heizelementes im Formschaumelement ermöglicht. Außerdem kann die Gewebeschicht aus bzw. mit Schmelzklebstoff der Ausbildung einer Klebeverbindung zwischen dem Heizelement und dem Formschaumelement dienen. Hierzu wird die Schmelzklebstoffschicht während oder nach dem Einschäumprozess thermisch aufgeschmolzen, beispielsweise durch eine hohe Temperatur des Schaumstoffs während des Schäumungsvorgangs oder durch nachträgliches Anlegen einer genügend hohen Spannung an dem Heizelement. Während des anschließenden Abkühlens wird die Klebeverbindung hergestellt. Die Schmelzklebstoffschicht kann im fertig gestellten Formschaumelement nicht mehr sichtbar und/oder nachweisbar sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die beschriebene Schicht aus Schmelzklebstoff als Schutzschicht dienen, indem sie ein Eindringen der Schaummasse in das Carbonfasergewebe während des Einschäumprozesses verhindert. Somit kann das Schaumstoffmaterial die einzelnen Carbonfasern nicht umhüllen und auch nicht zwischen Einzelfäden aushärten, so dass es nicht zum Sprödbruch der Fasern kommt. Die Elastizität des Carbonfasergewebes bleibt weitgehend erhalten, so dass auch die mechanische Belastbarkeit des Heizelements auf Dauer sichergestellt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Trennschicht aus Folienmaterial, beispielsweise aus Polyurethan (PUR) oder auf PUR-Basis, bestehen. Die Folie kann alleine als einzige Trennschicht, oder zusätzlich zu einer beschriebenen Trennschicht aus Schmelzkleber, um deren Schutzwirkung zu erhöhen, in den Heizelementaufbau eingebracht sein. Die Folie kann perforiert oder gelocht sein, um Luftdurchlässigkeit zu bewahren und die Eigenschaften des Formschaumelements nicht negativ zu beeinflussen. Die Perforation bzw. Lochung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie für die Schaummasse vollständig undurchlässig ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Folienmaterial derart beschaffen, dass es sich während oder nach dem Einschäumprozess, beispielsweise während des Aushärtens der Schaummasse, zersetzt und somit keine negativen Auswirkungen auf das fertige elektrisch beheizbare Formschaumelement zeigen kann. Die Luftdurchlässigkeit des Formschaumelements bliebe damit absolut unbeeinträchtigt, insbesondere im Falle eines Fahrzeugsitzes bliebe ein gutes Sitzklima erhalten. Auch die Steifheit oder die Geräuscheigenschaften, die Folienmaterialien aufweisen, wären im fertigen Formschaumelement nicht mehr vorhanden, so dass insbesondere in einem Fahrzeugsitz ein allgemein angenehmes Sitzgefühl geschaffen wird.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Carbonfasern oder alternativ das gesamte Heizelement in ein Gel eingegossen sein oder es kann eine Schicht aus Gel entweder alleine oder zusammen mit einer Schicht aus Schmelzklebstoff und/oder Folie auf die dem Schaumkörper zugewandte Seite der litzenartigen und/oder textilen Heizleiterschicht aufgebracht sein. Dieses Gel besteht bevorzugt aus Polyurethan („Technogel"). Neben der Abschirmung der Carbonfasern vom Schaumstoffmaterial während des Hinterschäumungsvorgangs kann die Gelschicht dem Korrosionsschutz und somit ebenfalls einer langen Haltbarkeit des Heizelements dienen.

Bei der Verwendung einer Schmelzklebstoffschicht in Verbindung mit einer oder mehreren weiteren Trennschichten zur Abschirmung des litzenartigen und/oder textilen Heizelementes von der Schaummasse ist es erfindungsgemäß von Vorteil, die Schmelzklebstoffschicht auf der dem Körper des Formschaumelements zugewandten Seite der Heizleiterschicht und in direktem Kontakt zu den Heizleitern anzubringen. In dieser Position kann die Schmelzklebstoffschicht zusätzlich als Trägerschicht fungieren, die die Heizleiterstruktur für den Transport und/oder ihre Verarbeitung fixiert, und außerdem die Heizelementfasern auf der Verkleidungsschicht, beispielsweise dem Stoffbezug, positionieren und fixieren.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines elektrisch beheizbaren Formschaumelements sieht vor, dass eine Negativform zunächst mit einer Verkleidungsschicht, beispielsweise einem Bezug aus Textilmaterial, Mikrofaser, Leder, perforiertem Leder oder ähnlichem Material, ausgekleidet wird. Auf diese wird dann ein litzenartiges und/oder textiles Heizelement, beispielsweise aus Carbonfasern („Carbotex"), eingelegt, bzw., falls dieses auf eine Schmelzkleber-Trägerschicht aufgebracht ist, eingeklebt. Alternativ kann zunächst eine Schicht aus Gelmaterial, insbesondere aus PUR-Gel („Technogel"), eingebracht werden, auf der dann die Heizelementstruktur positioniert und fixiert werden kann. Weitere Trennschichten, beispielsweise aus Folienmaterial, insbesondere PUR-Folie, oder Gelmaterial, insbesondere PUR-Gel, werden ebenfalls in die Negativform und auf die Verkleidungs- und Gelschicht und/oder Heizleiterschicht aufgebracht. Wenn sich alle Schichten in der Negativform befinden, wird ein Schaumkunststoff, beispielsweise PUR-Schaum, in die Negativform eingeschäumt, der anschließend in der Form aushärtet und somit dauerhaft einen dreidimensionalen Schaumstoffkörper bildet. Ein eingebrachtes Folienmaterial kann so beschaffen sein, dass es sich während oder nach dem Einschäumvorgang zersetzt. Eine Schmelzklebstoffschicht kann entweder durch die Temperatur während des Einschäumprozesses selbst oder durch das Anlegen einer Heizspannung an das Heizelement nach dem Einschäumvorgang, entweder vor oder nach dem Aushärten des Schaumstoffmaterials, eine Klebeverbindung zwischen dem Heizelement und dem Schaumstoffkörper herstellen. Die Klebeverbindung wird vorzugsweise nach dem Zersetzen der Folie hergestellt. Die Schmelzklebstoffschicht kann im fertig gestellten Formschaumelement nicht mehr sichtbar und/oder nachweisbar sein.

Ein elektrisch beheizbares Formschaumelement wie beispielsweise ein Sitzelement einer Fahrzeuginnenausstattung gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Heizelement, beispielsweise aus Carbonfasergewebe, aufweist, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Einschäumprozesses in das Formschaumelement eingebracht wird, besitzt eine optimale Schichtung der Hauptelemente: Zwischen der Verkleidungsschicht bzw. dem Bezug des Formschaumelements und dem Heizelement befindet sich keine weitere Schicht, die die Wärmeübertragung behindern könnte. Die Elektrodenbahnen verlaufen gleichmäßig verteilt und in engem Abstand zueinander über die gesamte zu beheizende Fläche hinweg, so dass eine gleichmäßige Beheizung der Oberfläche stattfindet (Eigenschaft von „Carbotex"). Die guten Eigenschaften, auch bezüglich Elastizität und mechanischer Dauerbelastbarkeit, der Heizleiterstruktur bleiben erhalten. Luftdurchlässigkeit und Elastizität des fertigen, elektrisch beheizbaren Formschaumelements sind gewährleistet.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Einsatz von litzenartigen und/oder textilen Heizelementen, beispielsweise aus multifilamentösen Heizleitern, insbesondere aus Carbon, in der Einschäumtechnik und führt damit zu einer erheblichen Vereinfachung und Verbesserung von elektrisch beheizbaren Formschaumelementen von Fahrzeuginnenausstattungen und deren Herstellung. Dies entspricht einer enormen Markterweiterung für „Carbotex" oder Materialien mit ähnlicher Struktur, die durch das Eindringen der Schaummasse gestört werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrisch beheizbaren Oberfläche eines Fahrzeugsitzes aus Schaumstoff in einer einfachen Ausführungsform während des Herstellungsprozesses in der Negativform und

2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrisch beheizbaren Oberfläche eines Fahrzeugsitzes aus Schaumstoff in einer alternativen Ausführungsform, ebenfalls während des Herstellungsprozesses in der Negativform.

In 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen elektrisch beheizbaren Formschaumelements am Beispiel eines Sitzelementes einer Fahrzeuginnenausstattung 8 dargestellt. Die Schnittdarstellung zeigt die Schichtung eines derartigen Elements: An der im fertigen Sitzelement 8 nach außen weisenden Oberfläche des Elements befindet sich ein Stoffbezug 10, der direkt an der Innenseite der Negativform 18 anliegt. Direkt darunter liegt eine textile Heizleiterschicht 12, die aus einem Carbonfasergewebe („Carbotex") besteht. Auf der dem Schaumkörper 16 zugewandten Seite der Heizleiterschicht 12 befindet sich eine textile oder vliesartige Trenn- und Trägerschicht aus Schmelzklebstoff 14, die als Schutzschicht dient, indem sie ein Eindringen des Schaumstoffs in das Heizleitergewebe bzw. zwischen die Einzelstränge der multifilamentösen Heizleiterfasern 12 während des Einschäumvorgangs verhindert. Der Körper des Formschaumelements 16 besteht aus einem Schaumkunststoff, beispielsweise Pulyurethan. Dieser wird in eine mit dem Bezugsstoff 10, dem Heizelement 12 und einer Schmelzklebstoffschicht 14 ausgelegte Negativform 18 eingeschäumt und dadurch in Form gebracht. Die Abbildung bezieht sich auf den Zeitpunkt direkt nach dem Einschäumprozess, zu dem alle Schichten noch sichtbar vorhanden sind.

2 zeigt den Querschnitt einer alternativen, komplexeren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des hier dargestellten elektrisch beheizbaren Formschaumelements 8 besteht von außen nach innen aus folgenden Schichten: Einem Stoffbezug 10; einer textilen Heizleiterschicht 12 aus einem Carbonfasergewebe („Carbotex"); einer textilen oder vliesartigen Trenn- und Trägerschicht aus Schmelzklebstoff 14, die als Schutzschicht dient, indem sie ein Eindringen des Schaumstoffs in das Heizleitergewebe 12 während des Einschäumvorgangs verhindert; einer Folienschicht aus Polyurethanfolie 20, die einen zusätzlichen Schutz vor einem Eindringen von Schaummaterial in das „Carbotex"-Gewebe bietet; einer Gelschicht aus Polyurethan („Technogel") 22, die neben der Abschirmung des Schaumstoffmaterials 16 von der Heizleiterstruktur 12 auch einen Korrosionsschutz darstellt und die Lebensdauer des Sitzelements 8 erhöht. Der Körper 16 des Formschaumelements 8 besteht aus einem Schaumkunststoff, beispielsweise Pulyurethan. Dieser wird in eine Negativform 18 eingeschäumt, in die zuvor ein Bezugsstoff 10, ein Heizelement 12, eine textile oder vliesartige Schmelzklebstoffschicht 14, eine PUR-Folie 20 und ein PUR-Gel 22 eingebracht wurde. Die Heizleiterschicht 12 kann mittels Schmelzkleberschicht 14 exakt am Bezugsstoff 10 positioniert werden und auch die PUR-Folie 20 fixieren. Nach dem Einschäumvorgang bzw. während des Aushärtens des Kunstschaumstoffes kann sich die Folienschicht 20 zersetzen, so dass sie keine negativen Auswirkungen auf die Eigenschaften des fertigen, elektrisch beheizbaren Formschaumelements 8, wie beispielsweise Luftundurchlässigkeit oder Starrheit, hat. Die Abbildung bezieht sich auf den Zeitpunkt direkt nach dem Einschäumprozess, zu dem alle Schichten noch sichtbar vorhanden sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.