WO2013026509A1 - Spritzgiessteil, compound und fertigungsverfahren - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an injection molded part made of plastic, in particular a fitting part for the interior of a motor vehicle, wherein the plastic is attached to a fiber. Furthermore, the invention relates to a compound for producing the injection-molded part and a method for manufacturing the injection-molded part.
  • glass fibers are suitable as filler only conditionally for use in visible parts, since they are visible on the visible surface. This especially in the infusion area or at the weld lines.
  • talc is often used as filler in such cases.
  • talc-based plastics generally do not achieve such high strengths.
  • the invention has for its object to provide an injection molded part of the type mentioned, in which the fibers are not or only marginally on the surface and still has good strength.
  • an injection molded part made of plastic in particular a fitting for the interior of a motor vehicle, wherein the plastic is attached to a fiber
  • the fiber attached to the plastic is a cellulose-based natural fiber.
  • Such fibers are softer and more flexible than glass fibers and are therefore less noticeable on the surface.
  • preferably flat surfaces are produced, which are free of fiber-caused marks.
  • the reinforcing effect is better than with powdered fillers such as talc.
  • wall thicknesses can be thinner and components can be made lighter.
  • these fibers are made from renewable raw materials and can be easily disposed of thermally.
  • the wear on the injection molds and injection molding machines is lower.
  • a natural fiber is understood to mean a fiber which is produced from a natural product, here from wood.
  • the fiber added to the plastic is lyocell.
  • Lyocell is a cellulose-based regenerated fiber produced industrially by the direct solvent process.
  • a suitable fiber is, for example, the Lenzing "TENCEL®" fiber, the fibers preferably having a thickness of from 1 to 7 dtex (grams per liter)
  • Fibers with a thickness of 1.3 dtex preferably have an elongation at break of about 13% and a strength of about 37 cN / tex. With such fibers, the desired properties, namely a sufficient
  • the fibers preferably have a diameter of 10 to 30 microns and are in turn made up of a bundle of macrofibrils with diameters of 0.5 to 1 pm.
  • the macrofibrils are composed of microfibrils with diameters of 0.1 to 0.2 pm and the microfibrils are preferably made of nanofibrils with Diameters of 10 to 100 nanometers built.
  • a fiber is preferably used, which has a total of four nested structure levels. These are on the one hand the actual fibers, the macrofibrils arranged therein, the microfibrils contained therein and the nanofibrils contained therein again. These are in each case aligned in fiber extension structures.
  • plastics a variety of different compositions come into consideration. Particularly preferred is polypropylene.
  • Another aspect of the invention is the provision of a compound for making injection molded parts comprising a plastic and a cellulose-based natural fiber, especially lyocell.
  • a further aspect of the invention is to provide a method for producing an injection-molded part according to any one of the preceding claims, which is characterized in that the fibers are fed to an injection molding machine in the form of granules with a high fiber content.
  • the fibers are cellulose based fibers, especially lyocell.
  • the fibers are fed into the injection molding machine in the form of a masterbatch.

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Abstract

Einem Spritzgießteil aus Kunststoff, insbesondere ein Ausstattungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, wird eine auf Cellulose basierende Naturfaser zugefügt. Dadurch wird die Festigkeit erhöht und die Faser zeichnen sich nicht an der Oberfläche ab.

Description

Spritzgießteil, Compound und Fertigungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Spritzgießteil aus Kunststoff, insbesondere ein Ausstattungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, wobei dem Kunststoff eine Faser beigefügt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Compound zur Herstellung des Spritzgießteils sowie ein Verfahren zur Fertigung des Spritzgießteils.
Ein derartiges Spritzgießteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung ist aus der EP 0782909 B1 bekannt. Dem Kunststoff werden Glasfasern zur Verstärkung beigemischt, um dadurch eine erhöhte Festigkeit des aus Kunststoff hergestellten Spritzgießteils zu erreichen.
Glasfasern eignen sich jedoch als Füllstoff nur bedingt für den Einsatz in Sichtteilen, da sie sich an der Sichtoberfläche abzeichnen. Dies insbesondere im Aufgussbereich oder an den Bindenähten. Alternativ wird in solchen Fällen als Füllstoff oft Talkum eingesetzt. Kunststoffe mit Talkum erreichen jedoch in der Regel nicht so hohe Festigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgießteil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich die Fasern nicht oder nur unwesentlich an der Oberfläche abzeichnen und das dennoch eine gute Festigkeit aufweist. Bei einem Spritzgießteil aus Kunststoff, insbesondere einem Ausstattungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, wobei dem Kunststoff eine Faser beigefügt ist, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die dem Kunststoff beigefügte Faser eine auf Cellulose basierende Naturfaser ist. Derartige Fasern sind weicher und biegsamer als Glasfasern und zeichnen sich daher deutlich weniger an der Oberfläche ab. Dadurch sind bevorzugt ebene Oberflächen herstellbar, die frei sind von durch Fasern verursachte Abzeichnungen. Die Verstärkungswirkung ist aber besser als bei pulverförmigen Füllstoffen wie Talkum. Hierdurch können Wandstärken dünner und Bauteile leichter ausgebildet werden. Ferner bestehen diese Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen und können problemlos thermisch entsorgt werden. Darüber hinaus ist der Verschleiß an den Spritzgießwerkzeugen und Spritzgießmaschinen geringer. Unter einer Naturfaser wird eine Faser verstanden, die aus einem Naturprodukt, hier aus Holz, hergestellt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die dem Kunststoff beigefügte Faser Lyocell. Lyocell ist eine auf Cellulose basierende Regeneratfaser, die industriell nach dem Direkt-Lösemittelverfahren hergestellt ist. Eine derartige geeignete Faser ist beispielsweise die Faser„TENCEL®" der Firma Lenzing. Die Fasern haben dabei bevorzugt eine Dicke von 1 bis 7 dtex (Gramm pro
10.000 m Fadenlänge) und haben bevorzugt Schnittlängen von 15 bis 75mm.
Fasern mit einer Dicke von 1 ,3 dtex weisen bevorzugt eine Bruchdehnung von etwa 13% und eine Festigkeit von etwa 37 cN /tex auf. Mit derartigen Fasern lassen sich die gewünschten Eigenschaften, nämlich eine ausreichende
Festigkeit und gleichzeitig eine ausreichende Biegsamkeit erreichen, so dass eine Oberfläche ohne sichtbare Faserabzeichnung entsteht.
Die Fasern haben bevorzugt einen Durchmesser von 10 bis 30 pm und sind ihrerseits aus einem Bündel von Makrofibrillen mit Durchmessern von 0,5 bis 1 pm aufgebaut. Die Makrofibrillen sind aus Mikrofibrillen mit Durchmessern von 0,1 bis 0,2 pm aufgebaut und die Mikrofibrillen bevorzugt aus Nanofibrillen mit Durchmessern von 10 bis 100 Nanometern aufgebaut. Insgesamt ist daher bevorzugt eine Faser eingesetzt, die insgesamt vier ineinander geschachtelte Strukturebenen aufweist. Dies sind einerseits die eigentlichen Fasern, die darin angeordneten Makrofibrillen, die darin enthaltenen Mikrofibrillen und die darin wieder enthaltenen Nanofibrillen. Es handelt sich jeweils um in Fasererstreckung ausgerichtete Strukturen.
Als Kunststoffe kommen eine Vielzahl von verschiedenen Zusammensetzungen in Betracht. Besonders bevorzugt ist Polypropylen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Compounds zur Erstellung von Spritzgießteilen, das einen Kunststoff und eine auf Cellulose basierende Naturfaser, insbesondere Lyocell, aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Spritzgießteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das sich dadurch auszeichnet, dass die Fasern einer Spritzgießmaschine in Form eines Granulats mit hohem Faseranteil zugeführt werden. Bei den Fasern handelt es sich um auf Cellulose basierenden Fasern, insbesondere Lyocell. Die Fasern werden in Form eines Masterbatches in die Spritzgießmaschine eingespeist.

Claims

Patentansprüche Spritzgießteil aus Kunststoff, insbesondere ein Ausstattungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, wobei dem Kunststoff eine Faser beigefügt ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die dem Kunststoff beigefügte Faser eine auf Cellulose basierende Naturfaser ist. 2. Spritzgießteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießteil eine ebene, von Faserabzeichnungen freie Oberfläche aufweist.
3. Spritzgießteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kunststoff beigefügte Faser Lyocell ist.
4. Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser eine Dicke von 1 dtex bis 7 dtex haben.
5. Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlängen der Fasern 15 bis 75 mm betragen.
6. Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchdehnung der Fasern bei 1 ,3 dtex etwa 13 % und die Festigkeit etwa 37 cN / tex beträgt.
7. Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Durchmesser von 10 bis 30 μηη aufweisen.
8. Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern innere längs gerichtete Strukturen aufweisen, die wiederum innere längs gerichtete Strukturen aufweisen. 9, Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus einem Bündel von Makrofibrillen mit Durchmessern von 0,5 bis 1 pm aufgebaut sind. 1Q_, Spritzgießteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrofibrillen aus Mikrofibrillen mit Durchmessern von 0,1 bis 0,2 pm aufgebaut sind.
11. Spritzgießteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofibrillen aus Nanofibrillen mit Durchmessern von 10 bis 100 Nanometern aufgebaut sind.
12. Spritzgießteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polypropylen ist.
13. Compound zur Herstellung eines Spritzgießteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Compound einen Kunststoff und auf Zellulose basierende Fasern aufweist. 14. Compound nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Spritzgießteil beigefügte Faser Lyocell ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Spritzgießteils nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einer Spritzgießmaschine in Form eines Granulats mit hohem Faseranteil zugeführt werden.
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