CN104781064A - 座椅构件及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种座椅构件(1)及其生产方法。初步的注射成型制品(6)在注射成型模内进行注射成型，随后在同一注射成型模内为其设置纤维层，所述纤维层在端部填充有反应性组分。所述反应性组分就在注射入所述注射成型模内之前在混合室内混合，而形成反应性基料，所述注射在所述反应性基料的反应之前发生。

Description

座椅构件及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种座椅构件及其生产方法。
背景技术
热塑性纤维增强的组件构造技术状况是用于结构应用的GMT(玻璃纤维毡热塑性)方法，其中在传递模压法中玻璃纤维增强的塑料板被层叠、加热和模压。这样，可以产生例如用于后座的肋状构件。更新近的工艺是在热成型工艺中或与模内涂敷工艺结合中称作有机板(organosheets)的使用。这可以相继实施或在一个步骤里实施。在这种情况下，有机板包括纤维性织物，该织物已经在上游工艺中设有了热塑性基料(例如，PA6：尼龙-6)，且加工成板材。GMT的优点是由于使用织物形式的连续纤维，而使结构重量更小。另一选择是使用包括热塑性和增强纤维的混合织物，其中所述纤维可以在挤压工艺中进行加工。同样已知的是D-LFT挤压方法(长纤维增强塑料)，其中长玻璃纤维球(pellets)在压出机里与基料混合，并作为材料束放入挤压模里。在这里可以是各种方法的结合。关于RIM(反应性注射成型)方法，为了获得相应的表面构型，注射成型模充满反应性聚亚安酯组分。然而，这不具有任何增强特性。
发明内容
本发明的目的是提出一种改进的座椅构件及其改进的生产方法。
该目的是根据本发明通过如权利要求1所述的一种方法和如权利要求13中所述的一种座椅构件实现的。
有益的研发进展是从属权利要求的主题。
在本发明的一种用于制造座椅构件的方法中，将预成型部件在注射成型模内进行注射成型，然后在同一注射成型模内为其设置纤维层，所述纤维层随后填充有反应性组分，其中所述反应性组分就在注射入所述注射成型模内之前在混合室内混合，而形成反应性基料，其中所述注射是在所述反应性基料的任何反应已经结束之前实施的。
本发明的方法是称作热塑性增强反应性注射成型(TR-RIM)的方法。
为此，使用称作原位注射成型法的方法，其中干燥的半成品纤维制品在封闭的模具内反应性地浸渍基料。
所述座椅构件的组件分成两个部件：预成型部件和增强层。在这种情况下，将所述预成型部件以常规方式进行注射成型，然后例如在同一系统内的双组件工艺中为其设置纤维层，所述纤维层随后填充有反应性组分。在从这些组分混合时开始的反应中，所述增强层粘合到所述预成型部件上而形成一个组件。就在将它们注入所述系统之前在混合室内混合时，所述组分的反应以这样的方式开始，即仅在所述纤维层已经完全浸渍之后，所述反应进行到所述反应性基料的粘性增加和/或发生结晶的程度。
在本发明的一个实施例中，所述预成型部件可以用作所述反应性基料的封挡，例如，通过为所述预成型部件设置朝向所述纤维层成角度的突出区域，作为所述反应性基料的封挡。
这种技术也可以与注射成型填充聚亚安酯结合使用，以进行表面构型。
为了获得均匀的纤维浸渍，所述纤维层可以另外在边缘压花，从而形成相应的背压，这可以防止所述基料移动过远。这消除了增强层的随后修整。所述压力区可以调节，以使得所有纤维被基料围绕。作为选择，另外可施加真空，以便优化填充工艺。
通过该方法，可以低廉地将具有不同纤维角度和层数的干燥的半成品纤维制品粘合到预成型部件上，所述预成型部件可包括例如肋状构件。在这种情况下，反应性工艺产生了包括比可比较的注射成型材料更高分子量的基料。
在本发明的一个实施例中，所述反应性组分包括至少一种单体组分，例如，ε-己内酰胺。
而且，所述反应性组分可包括催化剂和/或活化剂。
所述原材料(单体、玻璃纤维)的使用省却了事先大代价的加工步骤。特有的封挡技术同样可以省却下游的修整过程。注射成型技术与连续纤维增强表面的结合可以在一个工艺中使新组分的功能整合。因为在纤维构件的填充中需要的压力由于单体组分的低粘性而降低，所以可以确切地减小用于生产的车间规模。这促进了经济上可行的制造。
热塑性连续纤维增强的座椅构件在没有使用已经预制的有机板和没有后续修整的情况下生产出来。
与由钢制成的常规座椅构件相比，通过本发明的方法可以在自动化工业生产工艺中在较短的周期内，例如，少于300s，以低成本制造相当轻的，例如，至少轻30％，但机械稳定的座椅构件。当座椅构件用于机动车辆的座椅上时，例如前座或后座，这样节省的重量可以使燃油效率改善，并降低CO2排放。
为了通过注射成型技术浸渍纤维，例如玻璃或碳纤维，使用热塑性基料的单体组分，例如PA6(ε-己内酰胺)。当就在它们注入系统之前在混合室内混合时，该组分开始反应，但仅在铸模内的纤维层注射和充分浸渍之后，反应进行到反应性基料的粘性增加和/或热塑性基料发生结晶的程度。一旦反应结束，该部件可以从铸模中取出使用。
由于热塑性基料的单体组分及其非常低的粘性(例如4mPas)，可以使用于铸模内纤维浸渍的原位聚合反应成为可能。这可以使得在反应结束之前组分注射和纤维预成型部件浸渍成为可能。所使用的热塑性基料是，例如，基于ε-己内酰胺单体的尼龙-6(PA6)。尼龙-6是由己内酰胺单体的水解开环聚合反应制成的。由于所述单体组分的低粘性，可以实现所有纤维嵌入热塑性基料中，即使使用碳纤维时。同样可以产生细微的构件，例如肋和底切口。相反，由于完成的热塑性基料的高粘性，待聚合的热塑性基料的注射和纤维的与之浸渍几乎不可能实现。
所述纤维可以采用由各种材料例如，玻璃纤维、碳纤维、聚酰胺纤维或天然纤维制成的纺织纤维、平纹纤维织品(laid scrims)(NCF：非卷曲织物，即单向的、双向的或多轴向的平纹结构)或纺织品编织物的形式，
在本发明的一个实施例中，所述注射成型模的铸模在所述反应性组分进入之前进行加热。
本发明的座椅构件已经通过本发明的方法生产，包括粘结于用反应性基料填充和浸渍了的纤维增强层上的预成型部件。
在这种情况下，所述预成型部件可包括朝向所述增强层向内成角度的突出区域，用于封挡反应性基料。
此外，所述纤维可以在所述预成型部件一个边缘处的区域进行压缩和/或压花。
所述座椅构件可以是机动车辆座椅的部件，例如前座或后座。
参照所附的示意图详细说明本发明。
附图说明
图1是根据现有技术由钢制成的座椅构件的透视图，
图2是根据现有技术由玻璃纤维增强的热塑性基料制成的座椅构件的透视图，
图3是用于生产座椅构件的预成型部件的透视图，
图4是带有增强层的预成型部件细节的剖面图，
图5是带有增强层的预成型部件的透视图。
在所有附图中，相应的部件给以相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的座椅构件1的透视图，该座椅构件具有例如由厚度为0.6毫米的钢板制成的后壁2，该后壁被由例如厚度1.0至1.2毫米的钢材制成的轮廓3限定边界。该座椅构件具有较高的机械稳定性，但比较重，例如12.8kg。
图2示出了根据现有技术由玻璃纤维增强的热塑性基料制成的座椅构件1的透视图。该座椅构件1包括由玻璃纤维增强的热塑性基料制成的有机板4，所述热塑性基料例如包括PA6，且厚度为1.5毫米。还设有由含30％-40％的玻璃纤维的PA6制成的增强肋5。半成品制品的突出使用使座椅构件1比图1所示的更轻，但是也使生产成本更高。
图3示出了通过本发明的方法用于生产座椅构件1的预成型部件6的透视图。
该预成型部件6是在注射成型系统中采用常规方式注射成型的，然后在同一系统内为其设置增强层7，该增强层7包括纤维，该纤维随后填充和浸渍反应性组分，例如己内酰胺单体+催化剂+活化剂。在当这些组分混合时开始的聚合反应中，增强层7粘结到预成型部件6上，而形成组件，座椅构件1。就在将它们注入注射成型系统之前在混合室内混合时，这些组分的反应开始，使得仅在增强层已经完全浸渍之后，该反应进行到反应性基料的粘性增加和/或发生结晶的程度。
预成型部件6可以用作反应性基料的封挡。对于纤维和液态基料的封挡是通过朝向纤维层向内成角度的预成型部件6的突出区域9实现的，通过这种方式，使纤维安全地隐藏在热塑性材料边缘之后。预成型部件6已经在其生产过程中设置有突出区域9。
在预成型部件6边缘的封挡区域8，纤维可以被压缩和/或压花，从而形成相应的背压，这防止基料移动过远，且可以获得均匀的纤维浸渍。
纤维可以采用由各种材料例如，玻璃纤维、碳纤维、聚酰胺纤维或天然纤维制成的织物(网)、平纹纤维织品(例如，NCF：非卷曲织物，即单向的、双向的或多轴向的平纹结构)或纺织品编织物的形式。
图4示出了座椅构件1细节的剖面图，包括带有增强层7的预成型部件6。
图5示出了座椅构件1的透视图，包括带有增强层7的预成型部件6。
TR-RIM技术(热塑性增强反应性注射成型)的使用可以省却半成品制品，因为在铸模内的材料以类似于树脂传递模塑成型(RTM)的方式呈现。这样，连续纤维增强的塑料部件的成本可以降低例如15％。
座椅构件1可以在注射成型设备中生产，其中形成聚合物的组分导入到加热的铸模内。
附图标记列表：
1  座椅构件
2  后壁
3  轮廓
4  有机板
5  增强肋
6  预成型部件
7  增强层
8  封挡区域
9  突出区域

Claims (16)

1.一种用于生产座椅构件(1)的方法，其中，将预成型部件(6)在注射成型模内进行注射成型，然后在同一注射成型模内为所述预成型部件设置纤维层，所述纤维层随后填充有反应性组分，所述反应性组分就在注射入所述注射成型模内之前在混合室内混合以提供反应性基料，所述注射是在所述反应性基料的任何反应已经结束之前实施的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预成型部件(6)用作所述反应性基料的封挡。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预成型部件(6)已经设置有朝向所述纤维层成角度的突出区域(9)，作为所述反应性基料的封挡。
4.根据权利要求2和3任一所述的方法，其特征在于，所述纤维层在一个边缘处被压缩和/或压花。
5.根据权利要求2至4任一所述的方法，其特征在于，给所述注射成型模施加真空。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所使用的纤维是玻璃纤维、碳纤维、聚酰胺纤维或天然纤维。
7.根据权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，纤维为各种材料制成的织物、平纹纤维织品或纺织品编织物形式。
8.根据权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述反应性组分包括单体组分。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用的所述单体组分是ε-己内酰胺。
10.根据权利要求8和9任一所述的方法，其特征在于，所述反应性组分包括催化剂。
11.根据权利要求8至10任一所述的方法，其特征在于，所述反应性组分包括活化剂。
12.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述注射成型模的铸模在导入所述反应性组分之前被加热。
13.一种通过前述权利要求任一所述的方法生产的座椅构件(1)，包括预成型部件(6)，所述预成型部件(6)粘结于由填充和浸渍了反应性基料的纤维形成的增强层(7)上。
14.根据权利要求13所述的座椅构件(1)，其特征在于，所述预成型部件(6)包括朝向所述增强层(7)向内成角度的突出区域(9)，用于封挡所述反应性基料。
15.根据权利要求13和14任一所述的座椅构件(1)，其特征在于，所述纤维已经在所述预成型部件(6)的一个边缘处的封挡区域(8)被压缩和/或压花。
16.一种车辆座椅，包括根据权利要求13至15任一所述的座椅构件(1)。
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