WO2014076227A2 - Sitzstruktur und ein verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Sitzstruktur und ein verfahren zu deren herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2014076227A2
WO2014076227A2 PCT/EP2013/073919 EP2013073919W WO2014076227A2 WO 2014076227 A2 WO2014076227 A2 WO 2014076227A2 EP 2013073919 W EP2013073919 W EP 2013073919W WO 2014076227 A2 WO2014076227 A2 WO 2014076227A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reactive
fibers
seat structure
matrix
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/073919
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014076227A3 (de
Inventor
Axel Koever
Gerhard Bäck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Controls GmbH
Original Assignee
Johnson Controls GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls GmbH filed Critical Johnson Controls GmbH
Priority to US14/442,893 priority Critical patent/US9469058B2/en
Priority to CN201380059541.5A priority patent/CN104781064B/zh
Priority to EP13789826.8A priority patent/EP2919968B1/de
Publication of WO2014076227A2 publication Critical patent/WO2014076227A2/de
Publication of WO2014076227A3 publication Critical patent/WO2014076227A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14811—Multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/06—Making preforms by moulding the material
    • B29B11/08—Injection moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0005—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fibre reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14786—Fibrous material or fibre containing material, e.g. fibre mats or fibre reinforced material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
    • B29C67/246—Moulding high reactive monomers or prepolymers, e.g. by reaction injection moulding [RIM], liquid injection moulding [LIM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/68—Seat frames
    • B60N2/686—Panel like structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/58—Upholstery or cushions, e.g. vehicle upholstery or interior padding

Definitions

  • the invention relates to a seat structure and a method for their
  • thermoplastic, fiber-reinforced components The state of the art for producing thermoplastic, fiber-reinforced components is the GMT used for structural applications
  • Plastic plates are stacked, heated and deformed in a flow molding process. This makes it possible to represent ribbed structures, e.g. in the rear seat area are in use. A newer procedure represents the
  • the organic sheets consist of a fiber fabric, which is already provided in an upstream process with a thermoplastic matrix (for example, PA6: polyamide 6) and assembled into sheets.
  • a thermoplastic matrix for example, PA6: polyamide 6
  • the advantage over GMT is the significantly lower structural weight due to the use of continuous fibers in fabric form.
  • Another possibility is through the use of blended fabrics consisting of thermoplastic and reinforcing fibers, which can be processed in a pressing process. Likewise, a D-LFT pressing process
  • the object of the present invention is to specify an improved seat structure and an improved method for the production thereof.
  • a preform is injected in an injection mold and then provided with fiber layers in the same injection mold, which are subsequently filled with reactive components, the reactive components in a mixing chamber becoming reactive immediately before being injected into the injection mold Matrix are mixed, wherein the injection takes place before a reaction of the reactive matrix is completed.
  • the process of the invention is what is known as Thermoplastic Reinforced Reactive Injection Molding (TR-RIM).
  • the so-called in-situ injection molding technique in which a dry semi-finished fiber product is soaked in a closed mold with a matrix reactive.
  • the seat structure component is divided into two parts: a pre-molded part and a reinforcing layer.
  • the preform is sprayed in a conventional manner and then provided, for example in a 2K process (two components) in the same system with the fiber layers, which are subsequently filled with reactive components.
  • the reinforcing layer connects cohesively with the pre-molded part to form a component. The reaction of the components begins when they are mixed in one
  • the pre-molded part can be used as a seal for the reactive matrix, for example by the
  • Preimpact is provided with a projecting to the fiber layer, protruding portion as a seal for the reactive matrix.
  • This technique can also be associated with the flooding of
  • Injection molded parts with polyurethane can be used for surface design.
  • Fiber layers are additionally embossed on the edge, leaving a
  • the Verlessnessgungszone can be tuned so that all fibers are enclosed by the matrix.
  • a vacuum may additionally be applied to optimize the filling process.
  • dry semi-finished fiber products having different fiber angles and layers can be inexpensively connected to a pre-molded part, which may for example comprise a ribbed structure.
  • a pre-molded part which may for example comprise a ribbed structure.
  • the reactive process creates a matrix, the higher one
  • Molecular weights include than comparable injection molding materials.
  • the reactive ones include
  • Components at least one monomer component, for example ⁇ -caprolactam. Further, the reactive components may comprise a catalyst and / or an activator.
  • thermoplastic continuous fiber reinforced seat structure is without the use of pre-assembled organo sheets and without
  • the reaction of the components begins when they are mixed in the mixing chamber immediately before injection into the system, but proceeds only after the injection and the complete impregnation of the fiber layers within the casting tool so far that the viscosity of the reactive matrix increases and / or crystallization of the thermoplastic matrix takes place. After the reaction is over, the part of the
  • thermoplastic matrix used is, for example, polyamide 6 (PA6) based on ⁇ -caprolactam monomer.
  • PA6 polyamide 6
  • the fibers can be used as tissue, scrims (NCF: non crimp fabrics, ie unidirectional, bidirectional or multiaxial scrim constructions) or be formed as a textile knit of various materials, such as glass, carbon, polyamide or natural fibers.
  • NCF non crimp fabrics, ie unidirectional, bidirectional or multiaxial scrim constructions
  • Injection mold heated before introducing the reactive components.
  • a seat structure according to the invention is produced by means of the method according to the invention and comprises a pre-molded part, which is materially bonded to a reinforcing layer of fibers filled and impregnated with a reactive matrix.
  • the pre-molded part may comprise an inwardly angled towards the reinforcing layer, projecting region for sealing the reactive matrix.
  • the fibers may be in a region at one edge of the
  • the seat structure may be part of a vehicle seat, such as a front seat or a rear seat.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a steel seat structure according to the prior art, in a perspective view of a seat structure of a glass fiber reinforced thermoplastic matrix according to the prior art, in a perspective view a preform for producing a seat structure, in a sectional view a detail of the preform with a reinforcing layer, and in a perspective view of the preform with the reinforcing layer.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a seat structure 1 with a rear wall 2 of, for example, 0.6 mm thick steel sheet, which is bordered by profiles 3, for example, 1, 0 mm to 1, 2 mm thick steel, according to the prior art.
  • the seat structure has a high
  • FIG. 2 shows, in a perspective view, a seat structure 1 made of a glass-fiber-reinforced thermoplastic matrix according to the prior art.
  • the seat structure 1 comprises organo sheets 4 of a
  • FIG. 3 shows a perspective view of a preform 6 for producing a seat structure 1 by means of a method according to the invention.
  • the pre-molded part 6 is injected in an injection molding in a conventional manner and then in the same system with a
  • Reinforcing layer 7 made of fibers, which in connection with reactive components, such as caprolactam monomer + catalyst +
  • the reinforcing layer 7 integrally bonds with the pre-molded part 6 to form a component, the seat structure 1.
  • the reaction of the components begins with their
  • the preform 6 can be used as a seal for the reactive matrix.
  • the seal against the fibers which remain safely hidden by this measure behind the thermoplastic edge and against the liquid matrix, takes over an inwardly toward the fiber layer angled, protruding portion 9 of the pre-molded part 6.
  • the pre-molded part 6 is already in its protruding portion 9 at the Provided manufacturing.
  • the fibers can be compressed and / or embossed, so that a corresponding back pressure is created, whereby a lead of the matrix prevented and a uniform fiber impregnation can be achieved.
  • the fibers may be woven or knitted (for example NCF: non crimp fabrics, ie unidirectional, bidirectional or multiaxial scrim constructions) or as textile knits be formed of different materials, such as glass, carbon, polyamide or natural fibers.
  • NCF non crimp fabrics, ie unidirectional, bidirectional or multiaxial scrim constructions
  • textile knits be formed of different materials, such as glass, carbon, polyamide or natural fibers.
  • FIG. 4 shows in a sectional view a detail of the seat structure 1 comprising the pre-molded part 6 with the reinforcing layer 7.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the seat structure 1 comprising the pre-molded part 6 with the reinforcing layer 7.
  • TR-RIM technology Thermoplastic Reinforced
  • Reactive Injection Molding eliminates the need for semi-finished products as the material is created inside the mold, similar to Resin Transfer Molding (RTM). In this way, the cost of the
  • continuous fiber reinforced plastic parts can be reduced by, for example, 15%.
  • the seat structure 1 can be manufactured in an injection molding apparatus, wherein the components for forming the polymer in a heated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sitzstruktur (1) und ein Verfahren zur Herstellung einer Sitzstruktur (1), wobei ein Vorspritzling (6) in einem Spritzwerkzeug gespritzt und anschließend im gleichen Spritzwerkzeug mit Faserlagen versehen wird, welche im Anschluss mit reaktiven Komponenten gefüllt werden, wobei die reaktiven Komponenten in einer Mischkammer unmittelbar vor dem Einspritzen in das Spritzwerkzeug zu einer reaktiven Matrix gemischt werden, wobei das Einspritzen erfolgt, bevor eine Reaktion der reaktiven Matrix abgeschlossen ist.

Description

Sitzstruktur und ein Verfahren zu deren Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Sitzstruktur und ein Verfahren zu deren
Herstellung.
Stand der Technik zur Erstellung von thermoplastischen, faserverstärkten Bauteilen ist das für strukturelle Anwendungen eingesetzte GMT
(Glasfasermatten-Thermoplast) Verfahren, wobei glasfaserverstärkte
Kunststoffplatten gestapelt, erhitzt und in einem Fliespressverfahren verformt werden. Hierdurch lassen sich verrippte Strukturen darstellen, die z.B. im Rücksitzbereich im Einsatz sind. Ein neueres Verfahren stellt die
Verwendung von sogenannten Organoblechen im Thermoformprozess oder in Kombination mit einem Hinterspritzprozess dar. Dieser kann nachträglich oder in einem Schritt erfolgen. Hierbei bestehen die Organobleche aus einem Fasergewebe, welches bereits in einem vorgeschalteten Prozess mit einer thermoplastischen Matrix (z.B. PA6: Polyamid 6) versehen und zu Platten konfektioniert wird. Der Vorteil gegenüber GMT ist das deutlich geringere Strukturgewicht durch den Einsatz von Endlosfasern in Gewebeform. Eine weitere Möglichkeit besteht durch den Einsatz von Mischgeweben bestehend aus Thermoplast und Verstärkungsfasern, welche in einem Pressprozess verarbeitet werden können. Ebenso ist ein D-LFT Pressverfahren
(langfaserverstärkte Thermoplaste) bekannt, bei denen
Langglasfasergranulate in einem Extruder mit der Matrix compoundiert werden und als Materialstrang in ein Presswerkzeug eingelegt werden. Eine Kombination von verschiedenen Verfahren ist hierbei möglich. Im Bezug auf RIM-Technologie (reaction injection molding) werden Spritzgussteile mit einer reaktiven Polyurethankomponente überflutet, um eine entsprechende Oberflächengestaltung zu erreichen. Diese hat allerdings keinen
verstärkenden Charakter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Sitzstruktur und ein verbessertes Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mit einer Sitzstruktur nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Sitzstruktur wird ein Vorspritzling in einem Spritzwerkzeug gespritzt und anschließend im gleichen Spritzwerkzeug mit Faserlagen versehen, welche im Anschluss mit reaktiven Komponenten gefüllt werden, wobei die reaktiven Komponenten in einer Mischkammer unmittelbar vor dem Einspritzen in das Spritzwerkzeug zu einer reaktiven Matrix gemischt werden, wobei das Einspritzen erfolgt, bevor eine Reaktion der reaktiven Matrix abgeschlossen ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um so genanntes Thermoplastic Reinforced Reactive Injection Molding (TR-RIM).
Hierzu wird die sogenannte In-Situ-Spritzgusstechnik verwendet, bei der ein trockenes Faserhalbzeug in einem geschlossenen Werkzeug mit einer Matrix reaktiv getränkt wird.
Das Sitzstrukturbauteil wird in zwei Teile unterteilt: einen Vorspritzling und eine Verstärkungslage. Hierbei wird der Vorspritzling auf konventionelle Weise gespritzt und anschließend beispielsweise in einem 2K-Prozess (Zwei Komponenten) in der gleichen Anlage mit den Faserlagen versehen, welche im Anschluss mit reaktiven Komponenten gefüllt werden. In einer bei der Vermischung dieser Komponenten startenden Reaktion verbindet sich die Verstärkungslage stoffschlüssig mit dem Vorspritzling zu einem Bauteil. Die Reaktion der Komponenten beginnt bei deren Vermischung in einer
Mischkammer unmittelbar vor dem Einspritzen in die Anlage, so dass die Reaktion zeitlich erst nach der vollständigen Imprägnierung der Faserlagen soweit fortschreitet, dass die Viskosität der reaktiven Matrix ansteigt und/oder eine Kristallisierung stattfindet.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Vorspritzling als Dichtung für die reaktive Matrix verwendet werden, beispielsweise indem der
Vorspritzling mit einem zur Faserlage hin abgewinkelten, überstehenden Bereich als Dichtung für die reaktive Matrix versehen wird.
Diese Technik kann auch im Zusammenhang mit dem Überfluten von
Spritzgussteilen mit Polyurethan zur Oberflächengestaltung verwendet werden.
Um eine gleichmäßige Faserdurchtränkung zu erreichen, können die
Faserlagen zusätzlich am Rand verprägt werden, so dass ein
entsprechender Gegendruck entsteht, wodurch ein Voreilen der Matrix verhindert werden kann. Hierdurch wird ein nachträglicher Beschnitt der Verstärkungslage eliminiert. Die Verprägungszone kann so abgestimmt sein, dass alle Fasern von der Matrix umschlossen werden. Alternativ kann ein Vakuum zusätzlich angelegt werden, um den Füllprozess zu optimieren.
Durch das Verfahren können trockene Faserhalbzeuge mit unterschiedlichen Faserwinkeln und Lagen mit einem Vorspritzling, der beispielsweise eine Rippenstruktur beinhalten kann, kostengünstig verbunden werden. Hierbei entsteht durch den reaktiven Prozess eine Matrix, die höhere
Molekulargewichte beinhaltet als vergleichbare Spritzgussmaterialien. In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die reaktiven
Komponenten mindestens eine Monomerkomponente, beispielsweise ε-Caprolactam. Weiter können die reaktiven Komponenten einen Katalysator und/oder einen Aktivator umfassen.
Durch den Einsatz der Rohmaterialien (Monomer, Glasfaser) entfallen kostenaufwendige Verarbeitungsschritte im Vorfeld. Durch die spezielle Abdichtungstechnik kann ebenfalls ein nachgeschalteter Besch nittprozess entfallen. Durch die Kombination der Spritzgusstechnologie mit
endlosfaserverstärkten Oberflächen können neue Bauteilfunktionen in einem Prozess integriert werden. Durch den infolge der geringen Viskosität der Monomerkomponente geringen erforderlichen Druck bei der Füllung der Faserstruktur kann die Größe einer zur Herstellung verwendeten Anlage deutlich reduziert werden. Hierdurch wird eine wirtschaftliche Fertigung unterstützt.
Die thermoplastische endlosfaserverstärkte Sitzstruktur wird dabei ohne den Einsatz von bereits vorkonfektionierten Organoblechen und ohne
nachträglichen Beschnitt hergestellt.
Im Vergleich mit herkömmlichen Sitzstrukturen aus Stahl können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erheblich leichtere, beispielsweise mindestens 30 % leichtere, jedoch mechanisch stabile Sitzstrukturen bei geringen Kosten in einem automatisierten, industriellen Herstellungsprozess innerhalb kurzer Taktzeiten von beispielsweise weniger als 300 s hergestellt werden. Die so erzielte Gewichtseinsparung kann bei Verwendung der Sitzstruktur in einem Fahrzeugsitz, beispielsweise einem Frontsitz oder einem Rücksitz, zu verbesserter Kraftstoffeffizienz und verringerten CO2- Emissionen führen. Die Monomerkomponenten der thermoplastischen Matrix, beispielsweise PA6 (ε-Caprolactam), werden verwendet, um Fasern, beispielsweise Glasoder Carbon-Fasern mittels Spritzgusstechnik zu imprägnieren. Die Reaktion der Komponenten beginnt bei deren Vermischung in der Mischkammer unmittelbar vor dem Einspritzen in die Anlage, schreitet aber erst nach dem Einspritzen und der vollständigen Imprägnierung der Faserlagen innerhalb des Gusswerkzeugs soweit fort, dass die Viskosität der reaktiven Matrix ansteigt und/oder eine Kristallisierung der thermoplastischen Matrix stattfindet. Nachdem die Reaktion beendet ist, kann das Teil aus dem
Gusswerkzeug entnommen und verwendet werden.
Die In-Situ-Polymerisation zum Imprägnieren der Fasern innerhalb der Gussform wird durch die Monomerkomponente der thermoplastischen Matrix und ihre extrem niedrige Viskosität (beispielsweise 4 mPas) ermöglicht. Dies ermöglicht das Einspritzen der Komponenten und das Imprägnieren der Faser- Vorform, bevor die Reaktion abgeschlossen ist. Als thermoplastische Matrix wird beispielsweise Polyamid 6 (PA6) auf Basis von ε-Caprolactam- Monomer verwendet. Polyamid 6 wird durch hydrolytische
Ringöffnungspolymerisation von Caprolactam-Monomer gebildet. Durch die geringe Viskosität der Monomerkomponente kann das Einbetten aller Fasern in die thermoplastische Matrix, auch bei Verwendung von Karbonfasern erreicht werden. Ebenso ist die Darstellung feiner Strukturen, beispielsweise Rippen und Hinterschneidungen, möglich. Hingegen sind das Einspritzen der fertig polymerisierten thermoplastischen Matrix und das Imprägnieren der Fasern damit aufgrund der hohen Viskosität der fertigen thermoplastischen Matrix kaum möglich.
Die Fasern können als Gewebe, Gelege (NCF: non crimp fabrics, das heißt unidirektionale, bidirektionale oder multiaxiale Gelegekonstruktionen) oder als textiles Gewirk aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Glas, Karbon, Polyamid oder Naturfasern ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Gussform des
Spritzwerkzeugs vor dem Einbringen der reaktiven Komponenten erwärmt.
Eine erfindungsgemäße Sitzstruktur ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt und umfasst einen Vorspritzling, der stoffschlüssig mit einer Verstärkungslage aus mit einer reaktiven Matrix gefüllten und imprägnierten Fasern verbunden ist.
Dabei kann der Vorspritzling einen nach innen zur Verstärkungslage hin abgewinkelten, überstehenden Bereich zur Abdichtung der reaktiven Matrix umfassen.
Weiterhin können die Fasern in einem Bereich an einem Rand des
Vorspritzlings komprimiert und/oder verprägt sein.
Die Sitzstruktur kann Teil eines Fahrzeugsitzes sein, beispielsweise eines Frontsitzes oder eines Rücksitzes.
Anhand der beigefügten schematischen Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Sitzstruktur aus Stahl gemäß dem Stand der Technik, in einer perspektivischen Ansicht eine Sitzstruktur aus einer glasfaserverstärkten thermoplastischen Matrix gemäß dem Stand der Technik, in einer perspektivischen Ansicht einen Vorspritzling zur Herstellung einer Sitzstruktur, in einer Schnittansicht ein Detail des Vorspritzlings mit einer Verstärkungslage, und in einer perspektivischen Ansicht den Vorspritzling mit der Verstärkungslage.
Einander entsprechende Teile sind in allen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Sitzstruktur 1 mit einer Rückwand 2 aus beispielsweise 0,6 mm dickem Stahlblech, die von Profilen 3 aus beispielsweise 1 ,0 mm bis 1 ,2 mm dickem Stahl eingefasst ist, gemäß dem Stand der Technik. Die Sitzstruktur weist eine hohe
mechanische Stabilität auf, ist jedoch relativ schwer, beispielsweise 12,8 kg.
Die Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Sitzstruktur 1 aus einer glasfaserverstärkten thermoplastischen Matrix gemäß dem Stand der Technik. Die Sitzstruktur 1 umfasst Organobleche 4 aus einer
glasfaserverstärkten thermoplastischen Matrix, beispielsweise umfassend PA6 und 1 ,5 mm dick. Weiter sind Verstärkungsrippen 5 aus PA6 mit 30%- 40% Glasfasern vorgesehen. Durch die überwiegende Verwendung von Halbzeugen ist die Sitzstruktur 1 zwar leichter als die in Figur 1 gezeigte, verursacht jedoch auch höhere Herstellungskosten. Die Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Vorspritzling 6 zur Herstellung einer Sitzstruktur 1 mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Vorspritzling 6 wird in einer Spritzgussanlage auf konventionelle Weise gespritzt und anschließend in der gleichen Anlage mit einer
Verstärkungslage 7 aus Fasern versehen, welche im Anschluss mit reaktiven Komponenten, beispielsweise Caprolactam-Monomer + Katalysator +
Aktivator gefüllt und imprägniert werden. In einer bei der Vermischung dieser Komponenten startenden Polymerisations-Reaktion verbindet sich die Verstärkungslage 7 stoffschlüssig mit dem Vorspritzling 6 zu einem Bauteil, der Sitzstruktur 1 . Die Reaktion der Komponenten beginnt bei deren
Vermischung in einer Mischkammer unmittelbar vor dem Einspritzen in die Spritzgussanlage, so dass die Reaktion zeitlich erst nach der vollständigen Imprägnierung der Verstärkungslage soweit fortschreitet, dass die Viskosität der reaktiven Matrix ansteigt und/oder eine Kristallisierung stattfindet.
Der Vorspritzling 6 kann als Dichtung für die reaktive Matrix verwendet werden. Die Abdichtung gegen die Fasern, die durch diese Maßnahme sicher hinter dem Thermoplastrand verborgen bleiben und gegen die flüssige Matrix, übernimmt ein nach innen zur Faserlage hin abgewinkelter, überstehender Bereich 9 des Vorspritzlings 6. Der Vorspritzling 6 wird mit dem überstehenden Bereich 9 bereits bei seiner Herstellung versehen.
In einem Dichtbereich 8 am Rand des Vorspritzlings 6 können die Fasern komprimiert und/oder verprägt ausgebildet sein, so dass ein entsprechender Gegendruck entsteht, wodurch ein Voreilen der Matrix verhindert und eine gleichmäßige Faserdurchtränkung erreicht werden kann.
Die Fasern können als Gewebe (als Flies) oder als Gelege ( beispielsweise NCF: non crimp fabrics, das heißt unidirektionale, bidirektionale oder multiaxiale Gelegekonstruktionen) oder als textiles Gewirk aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Glas, Karbon, Polyamid oder Naturfasern ausgebildet sein.
Die Figur 4 zeigt in einer Schnittansicht ein Detail der Sitzstruktur 1 , umfassend den Vorspritzling 6 mit der Verstärkungslage 7.
Die Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Sitzstruktur 1 , umfassend den Vorspritzling 6 mit der Verstärkungslage 7. Die Verwendung der TR-RIM-Technologie (Thermoplastic Reinforced
Reactive Injection Molding) ermöglicht den Verzicht auf Halbzeuge, da das Material innerhalb der Gussform entsteht, ähnlich wie bei Resin-Transfer- Moulding (RTM). Auf diese Weise können die Kosten der
endlosfaserverstärkten Plastikteile um beispielsweise 15% verringert werden.
Die Sitzstruktur 1 kann in einer Spritzgussvorrichtung hergestellt werden, wobei die Komponenten zur Bildung des Polymers in eine erwärmte
Gussform eingebracht werden.
Bezugszeichenliste
1 Sitzstruktur
2 Rückwand
3 Profile
4 Organoblech
5 Verstärkungsrippe
6 Vorspritzling
7 Verstärkungslage
8 Dichtbereich
9 Überstehender Bereich

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung einer Sitzstruktur (1 ), wobei ein Vorspritzling (6) in einem Spritzwerkzeug gespritzt und anschließend im gleichen Spritzwerkzeug mit Faserlagen versehen wird, welche im Anschluss mit reaktiven Komponenten gefüllt werden, wobei die reaktiven Komponenten in einer Mischkammer unmittelbar vor dem Einspritzen in das Spritzwerkzeug zu einer reaktiven Matrix gemischt werden, wobei das Einspritzen erfolgt, bevor eine Reaktion der reaktiven Matrix abgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorspritzling (6) als Dichtung für die reaktive Matrix verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Vorspritzling (6) mit einem zur Faserlage hin abgewinkelten, überstehenden Bereich (9) als Dichtung für die reaktive Matrix versehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Faserlagen an einem Rand komprimiert und/oder verprägt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Vakuum an das Spritzwerkzeug angelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass als Fasern Glasfasern, Karbonfasern,
Polyamidfasern oder Naturfasern verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fasern als Gewebe, Gelege oder textiles Gewirk aus verschiedenen Materialien ausgebildet sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die reaktiven Komponenten eine
Monomerkomponente umfassen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als
Monomerkomponente ε-Caprolactam verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die reaktiven Komponenten einen Katalysator umfassen.
1 1 .Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die reaktiven Komponenten einen Aktivator umfassen.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Gussform des Spritzwerkzeugs vor dem Einbringen der reaktiven Komponenten erwärmt wird.
13. Sitzstruktur (1 ), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Vorspritzling (6), der stoffschlüssig mit einer Verstärkungslage (7) aus mit einer reaktiven Matrix gefüllten und imprägnierten Fasern verbunden ist.
14. Sitzstruktur (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (6) einen nach innen zur Verstärkungslage (7) hin abgewinkelten, überstehenden Bereich (9) zur Abdichtung der reaktiven Matrix umfasst.
15. Sitzstruktur (1 ) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in einem Dichtbereich (8) an einem Rand des Vorspritzlings (6) komprimiert und/oder verprägt sind.
16. Fahrzeugsitz, umfassend eine Sitzstruktur (1 ) nach einem der
Ansprüche 13 bis 15.
PCT/EP2013/073919 2012-11-15 2013-11-15 Sitzstruktur und ein verfahren zu deren herstellung Ceased WO2014076227A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/442,893 US9469058B2 (en) 2012-11-15 2013-11-15 Seat structure and method for the production thereof
CN201380059541.5A CN104781064B (zh) 2012-11-15 2013-11-15 座椅构件及其生产方法
EP13789826.8A EP2919968B1 (de) 2012-11-15 2013-11-15 Sitzstruktur und ein verfahren zu deren herstellung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012220854 2012-11-15
DE102012220854.2 2012-11-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014076227A2 true WO2014076227A2 (de) 2014-05-22
WO2014076227A3 WO2014076227A3 (de) 2014-07-10

Family

ID=49582766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/073919 Ceased WO2014076227A2 (de) 2012-11-15 2013-11-15 Sitzstruktur und ein verfahren zu deren herstellung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9469058B2 (de)
EP (1) EP2919968B1 (de)
CN (1) CN104781064B (de)
WO (1) WO2014076227A2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014112493A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Jan Haluszka Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils und Faserkunststoffverbundbauteil
DE102015113507A1 (de) 2015-08-17 2017-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Faser-Kunststoff-Verbundbauteils
EP3024638B1 (de) 2013-07-26 2017-07-12 KraussMaffei Technologies GmbH Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013021692A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Kraftfahrzeugsitzelement
JP6181563B2 (ja) * 2014-01-22 2017-08-16 テイ・エス テック株式会社 乗物用シート
DE102017218720A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Funktionalisierung von Profilen mittels thermoplastischem Injektions- oder Gussverfahren
CN113787946A (zh) * 2021-10-25 2021-12-14 长春富维安道拓汽车饰件系统有限公司 一种后排座椅塑料骨架及其制作方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998008705A1 (en) * 1996-08-29 1998-03-05 Lear Corporation Vehicle seat assembly
DE19650854C1 (de) * 1996-11-27 1998-03-12 Petri Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Mehrschicht-Kunststoffteils
SE515907C2 (sv) * 2000-06-16 2001-10-29 Abb Ab Förfarande samt verktyg för tillverkning av fiberförstärkta produkter med integrerade insatsdelar
US20050140168A1 (en) * 2003-12-30 2005-06-30 Emerling David M. Door trim panel assembly having integrated soft-touch aesthetic feature and method of manufacturing same
CN1925968B (zh) * 2004-01-03 2011-04-20 约翰逊控制技术公司 车辆部件和用于制造车辆部件的方法
US20060261508A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Arnold Lustiger Fiber reinforced polypropylene composite headliner substrate panel
EP1724098A1 (de) * 2005-05-20 2006-11-22 Carbo Tech Composites GmbH Verfahren zur Herstellung eines laminierten Verbundwerkstoffprodukts und durch den Laminierungsverfahren hergestellter Verbundwerkstoff
US20070077374A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Lear Corporation Two-shot decorative trim panel
WO2008053911A1 (en) * 2006-11-01 2008-05-08 Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation Pellet blend of polyamide resin composition, molded article, and process for producing pellet blend
DE102008047564A1 (de) * 2008-09-16 2010-03-25 Kraussmaffei Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprodukten mit integrierter Verstärkungsstruktur
DE102009040901B4 (de) 2009-09-11 2022-02-24 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Verfahren zum Herstellen von Tragstrukturen in Kraftfahrzeugen
US9254770B2 (en) 2009-09-22 2016-02-09 Johnson Controls Gmbh Method for producing a rear wall of a seat backrest
US20110135934A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Bayer Materialscience Ag Process For The Production Of Polyurethane Composite Components
US20110244743A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Basf Se Process for producing fiber-reinforced composite materials using polyamides as binders
JP5146699B2 (ja) 2010-06-03 2013-02-20 トヨタ自動車株式会社 繊維強化複合材製の部品の構造
DE102011004249A1 (de) 2011-02-16 2012-08-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverbund-Bauteil, das eine Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug bildet, und Verfahren zur Herstellung des Faserverbund-Bauteils

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3024638B1 (de) 2013-07-26 2017-07-12 KraussMaffei Technologies GmbH Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile
EP3024638B2 (de) † 2013-07-26 2020-11-18 KraussMaffei Technologies GmbH Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile
DE102014112493A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Jan Haluszka Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils und Faserkunststoffverbundbauteil
DE102014112493B4 (de) 2014-08-29 2019-01-24 Jan Haluszka Verfahren zur Herstellung eines Faserkunststoffverbundbauteils und Faserkunststoffverbundbauteil
DE102015113507A1 (de) 2015-08-17 2017-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Faser-Kunststoff-Verbundbauteils

Also Published As

Publication number Publication date
US20150328811A1 (en) 2015-11-19
WO2014076227A3 (de) 2014-07-10
CN104781064B (zh) 2017-04-19
US9469058B2 (en) 2016-10-18
CN104781064A (zh) 2015-07-15
EP2919968A2 (de) 2015-09-23
EP2919968B1 (de) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2919968B1 (de) Sitzstruktur und ein verfahren zu deren herstellung
EP3024638B2 (de) Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile
EP2489499B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Bauteils
EP2516137A1 (de) Verfahren zur herstellung von endlosfaserverstärkten formteilen aus thermoplastischem kunststoff sowie kraftfahrzeugformteil
EP2822762B1 (de) Verfahren zum herstellen von bauteilen aus faserverstärktem verbundwerkstoff
WO2013030103A1 (de) Verfahren zur herstellung von formteilen
DE102011012900A1 (de) Faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil und dessen Herstellung
EP3414069B1 (de) Verfahren zur herstellung thermoplastischer preforms
DE102012018801B4 (de) Beplankungsbauteil für einen Kraftwagen und Verfahren zum Herstellen eines Beplankungsbauteils
DE102011017007A1 (de) Kraftfahrzeugstrukturbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102011079525A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunstststoffhalbzeugs
DE102012204136A1 (de) Vakuumgestütztes Verpressen
EP2748235B1 (de) Verfahren zur herstellung von formteilen
DE102015005504B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102014106998A1 (de) Kunststoffformteil und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102015208945A1 (de) IMD-Kunststoffbauteil und Verfahren zur Herstellung eines IMD-Kunststoffbauteils
EP4049821B1 (de) Verbundbauteil und verfahren zur herstellung eines verbundbauteils
DE102015108573A1 (de) Herstellungsverfahren, Herstellungsvorrichtung und versteiftes dünnwandiges Faser-Verbundmaterialprodukt
EP2919970B1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauteils aus einem faserverbundwerkstoff, pressformling dafür sowie bauteil
DE102013222014B4 (de) Verfahren sowie Werkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoff-Fahrzeuganbauteils
DE102011114676A1 (de) FVK-Bauteil, Faser-Matrix-Halbzeug und Herstellungsverfahren
EP3224031B1 (de) Verfahren zur herstellung einer strukturbauteilgruppe sowie strukturbauteilgruppe
DE102013111388A1 (de) Halbzeug zur Herstellung eines Hybridbauteils
DE102015010305A1 (de) Verfahren zur Herstellug eines Faser-Matrix-Verbundes
DE102015012514A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines kurzfaserverstärkten Kunststoffsprizguss-Bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013789826

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013789826

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14442893

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13789826

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2