DE19636814A1 - Reinforced foam moulding for e.g. car seats, arms or back cushions - Google Patents
Reinforced foam moulding for e.g. car seats, arms or back cushionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstofformteils mit einer Ar mierung durch einen Schäumprozeß in einem Schäum werkzeug, sowie ein armiertes Schaumstofformteil.The invention relates to a method for Production of a foam molded part with an ar mation by a foaming process in a foam tool, as well as a reinforced foam molding.
Schaumstofformteile, insbesondere für Fahrzeug sitze, weisen in der Regel einen integrierten Rah men auf, der der Stabilisierung des Elementes sowie der Armierung des Schaumstoffes dient. Als Polster verwendete Schaumstofformteile enthalten zudem häu fig weitere Armierungen, insbesondere Drähte, an denen sich beispielsweise Bezüge festlegen lassen. Die Rahmen bestehen meist aus Metallrohren oder sind Spritzgußteile aus Metall oder Kunststoff, die sich auch in komplizierten Formen herstellen las sen. Die Fertigung des Schaumstofformteiles erfolgt in der Weise, daß der Rahmen bzw. seine Teile in ein Schäumwerkzeug eingelegt werden, welches in ei nem nachfolgenden Schäumprozeß durch den Schaum stoff, vorzugsweise Polyurethan, ausgefüllt wird. Auf diese Weise wird die Armierung vom Schaumstoff umschlossen, während eine mechanisch belastbare Verbindung durch Haftung zwischen beiden nicht ent steht.Foam moldings, in particular for vehicles seats, usually have an integrated frame men on the stabilization of the element as well serves to reinforce the foam. As a cushion Foam moldings used also contain skin fig additional reinforcements, especially wires which can be defined, for example. The frames mostly consist of metal tubes or are injection molded parts made of metal or plastic could also be made in complicated shapes sen. The foam molded part is manufactured in such a way that the frame or its parts in a foaming tool can be inserted, which in egg nem subsequent foaming process through the foam fabric, preferably polyurethane, is filled. In this way the reinforcement is made of foam enclosed while a mechanically resilient Connection through liability between both ent stands.
Neben einer ungenügenden Festigkeit der Verbindung zwischen Armierung und Schaumstoff besteht bei der artig hergestellten Formteilen der Nachteil hoher Herstellungskosten, da die mechanische Bearbeitung des Rahmens vergleichsweise aufwendig ist. Bei ei nem Einsatz im Fahrzeugbau erweist sich zudem das hohe Gewicht des Rahmens, insbesondere im Hinblick auf den Treibstoffverbrauch, als problematisch. Schließlich erschweren die unterschiedlichen Mate rialien des Formteils seine Entsorgung und Wieder verwertung.In addition to insufficient strength of the connection there is between the reinforcement and foam well-made molded parts the disadvantage of high Manufacturing costs because of mechanical processing the frame is comparatively complex. With egg This also proves when used in vehicle construction high weight of the frame, especially with regard on fuel consumption, as problematic. Finally, the different mate complicate rialien the molding its disposal and re recovery.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein armiertes Schaumstofformteil sowie Verfahren zu seiner Herstellung zu entwic keln, das sich durch eine verbesserte Verbindung zwischen Armierung und Schaumstoff bei reduziertem Gesamtgewicht und eine einfache Herstellung aus zeichnet.Against this background, the invention has become Task, a reinforced foam molded part and to develop processes for its manufacture which is characterized by an improved connection between reinforcement and foam with reduced Overall weight and easy manufacture draws.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Armierung ein Faserwerkstoff ist und der Faserwerkstoff vor oder während des Schäumprozesses mit einer Substanz beaufschlagt wird, deren Mole küle eine oder mehrere funktionelle chemische Grup pen aufweisen, welche an der Reaktion der Monomere während des Schäumprozesses beteiligt ist.According to the invention, this object is achieved by that the reinforcement is a fiber material and the Fiber material before or during the foaming process is loaded with a substance whose mole cool one or more functional chemical groups have pen which participate in the reaction of the monomers is involved during the foaming process.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht in der Ver wendung eines flexiblen Faserwerkstoffes zur Armie rung des Schaumstoffes. Im Verlauf des Schäumpro zesses reagieren die eingebrachten Monomere der Ausgangskomponenten des Schaumstoffes an definier ten funktionellen chemischen Gruppen zu Polymeren. Beispielsweise verbinden sich bei der Herstellung eines Polyurethans die Hydroxylgruppen (-OH) von Polyolen mit Isocyanatgruppen. Die zur Beaufschla gung des Faserwerkstoffes verwendete Substanz weist funktionelle Gruppen auf, die an der Monomerreak tion während des Schäumprozesses beteiligt sind. Daher verbinden sich die Monomere nicht nur unter einander zu den Polymeren des Schaumstoffes sondern gehen auch kovalente chemische Bindungen zur Beauf schlagungssubstanz ein. Wenn letzteres den Faser werkstoff umschließt oder an ihm haftet, entsteht eine mechanische Verbindung hoher Festigkeit, die eine erhebliche Vergrößerung der Belastbarkeit des Formteils bewirkt.The main idea of the invention lies in the Ver application of a flexible fiber material to armies tion of the foam. In the course of the foaming pro the introduced monomers react Initial components of the foam at defin functional chemical groups to form polymers. For example, connect in manufacturing of a polyurethane the hydroxyl groups (-OH) of Polyols with isocyanate groups. The Beaufschla tion of the fiber material used functional groups based on the monomer freak tion during the foaming process. Therefore, the monomers do not just combine under each other to the polymers of the foam but covalent chemical bonds are also used impact substance. If the latter the fiber material encloses or adheres to it a mechanical connection of high strength, the a significant increase in the resilience of the Molded effects.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß der Faserwerkstoff ein erheb lich geringeres spezifisches Gewicht aufweist, als die durch ihn ersetzten Metallteile. Somit wird auch das gefertigte Formteil wesentlich leichter und ist daher zum Einsatz im Fahrzeugbau bevorzugt. Da sich der flexible Faserwerkstoff ohne Kraftauf wand und spanende Bearbeitungsvorgänge in die ge wünschte Form bringen läßt, vermindern sich die Herstellungskosten deutlich. Schließlich verein facht sich auch die Entsorgung und Wiederverwer tung, da insbesondere ein Schreddern des Formteils problemlos möglich ist.Further advantages of the method according to the invention consist in the fact that the fiber material is a significant increase Lich lower specific weight than the metal parts replaced by him. Thus the molded part is also much lighter and is therefore preferred for use in vehicle construction. Because the flexible fiber material wall and machining operations in the ge can bring desired shape, the Manufacturing costs significantly. Finally united disposal and recycling are also increasing tion, in particular shredding of the molded part is easily possible.
Vorzugsweise erfolgt die Beaufschlagung des Faser werkstoffes mit einer aushärtbaren Flüssigkeit, welche die Substanz enthält. Der Werkstoff wird mit der Flüssigkeit getränkt und in die gewünschte Ge stalt gebracht, was aufgrund seiner Verformbarkeit in nahezu beliebiger Weise möglich ist. Denkbar ist auch, die Tränkung erst nach der Formung vorzuneh men. Anschließend folgt eine Aushärtung des Rah mens, beispielsweise durch Trocknung oder chemische Reaktion, die gegebenenfalls durch Erwärmung be schleunigt werden können. Soll lediglich eine Ar mierung des Formteils im Randbereich erfolgen, ist im einfachsten Fall eine lose Schüttung des Faser werkstoffes denkbar. Bei Rahmen aufwendigerer Ge stalt, etwa solchen mit Quertraversen, ist es auch möglich, den Werkstoff stückweise abzulängen und die Teile miteinander zu vernähen. Der ausgehärtete Rahmen oder seine Teile werden in das Schäumwerk zeug eingelegt. Anschließend erfolgt die Durchfüh rung des Schäumprozesses auf bekannte Weise. Dabei gewährleistet die Formstabilität des Rahmens die Beibehaltung der gewünschten Gestalt während des Schäumprozesses.The fiber is preferably acted upon material with a curable liquid, which contains the substance. The material comes with soaked in the liquid and into the desired ge brought what is due to its deformability is possible in almost any way. Is conceivable also, to impregnate only after shaping men. The Rah is then hardened mens, for example by drying or chemical Reaction that may be caused by heating can be accelerated. Should only be an ar mation of the molded part in the edge area is in the simplest case, a loose fill of the fiber possible material. With frames more complex Ge stalt, such as those with cross beams, it is possible to cut the material piece by piece and sew the parts together. The hardened Frame or its parts are in the foaming unit stuffed. Then the execution takes place tion of the foaming process in a known manner. Here ensures the dimensional stability of the frame Maintaining the desired shape during the Foaming process.
Bei einer alternativen Ausbildung des Verfahrens wird die Substanz vor dem Schäumprozeß als Pulver auf den Faserwerkstoff aufgebracht. Vorzugsweise dringt das Pulver, etwa unter Zuhilfenahme eines Rüttelprozesses, auch in Zwischenräume der Fasern ein, wozu sich speziell feinkörnige, staubartige Pulver eignen. Eine intensive Haftung an der Ober fläche des Faserwerkstoffes entsteht beispiels weise, wenn die Substanz infolge der erhöhten Tem peratur während des Schäumprozesses aufschmilzt oder sich im noch flüssigen Schaumstoff oder einem seiner Edukte löst und somit die Oberfläche der Fa sern intensiv benetzt. Die Verwendung einer pulver förmigen Substanz hat den Vorteil, daß Kapillaref fekte vermieden werden, wie sie bei einem flüssigen Tränkungsmittel entstehen. Daher dringt eine pul verförmige Substanz wesentlich gleichmäßiger in Zwischenräume des Faserwerkstoffs ein und vermeidet Konzentrationsgradienten zu seiner Oberfläche hin. Weiterhin vermag der Schaumstoff in die freien Zwi schenräume der Fasern während des Schäumprozesses einzudringen, so daß eine sehr intensive Verbindung entsteht und Lufteinschlüsse im Faserwerkstoff ver mieden werden.With an alternative training of the procedure the substance becomes a powder before the foaming process applied to the fiber material. Preferably penetrates the powder, for example with the help of a Shaking process, also in the spaces between the fibers a, which is especially fine-grained, dust-like Powder are suitable. Intense adherence to the upper surface of the fiber material is created, for example wise if the substance due to the increased tem temperature melts during the foaming process or in the still liquid foam or one its educts dissolves and thus the surface of the company intensively wetted. The use of a powder shaped substance has the advantage that capillary effects are avoided, as with a liquid Impregnants arise. Therefore, a pul deformed substance much more evenly in Gaps between the fiber material and avoids Concentration gradient to its surface. The foam is also able to enter the free spaces spaces of the fibers during the foaming process penetrate so that a very intense connection arises and air pockets in the fiber material ver be avoided.
Eine dritte Möglichkeit zum Einbringen der Substanz in den Faserwerkstoff ist ihr Zusatz zu einem Edukt des Schäumprozesses. Zweckmäßig dient dabei dasje nige Edukt als Lösungsmittel, welches die gleichen funktionellen Gruppen wie die Substanz enthält. In der vorteilhaften Folge dringt die Substanz mit dem Schaumstoff in sämtliche Zwischenräume des Faser werkstoffes ein und benetzt seine Oberfläche inten siv, so daß eine hervorragende Haftung entsteht.A third way of introducing the substance in the fiber material is their addition to an educt of the foaming process. This is useful for this some educt as solvent, which are the same functional groups such as the substance contains. In the beneficial consequence penetrates the substance with the Foam in all spaces between the fibers material and wets its surface internally siv, so that an excellent adhesion arises.
Grundsätzlich lassen sich beliebige Faserwerkstoffe zur Armierung verwenden, beispielsweise Kunstfa sern, sofern sie geeignete mechanische Eigenschaf ten aufweisen und ggf. durch das Tränkungsmittel gut benetzbar sind. In einer vorteilhaften Weiter bildung der Erfindung kommen Faserwerkstoffe zum Einsatz, die ganz oder teilweise aus Zellulose be stehen, insbesondere Naturfasern wie Jute oder Hanf; denkbar sind auch Papier oder Viskosefasern. Auf diese Weise entstehen Formteile, bei denen eine problemlose Entsorgung möglich ist. Wird als Schaumstoff Polyurethan eingesetzt, welches sich insbesondere für die Fertigung von Polstern im Fahrzeugbau bewährt hat, so können die Hydroxyl gruppen der Zellulose auch unmittelbar, das heißt ohne Substanz bzw. Tränkungsmittel, Bindungen mit dem Polymer des Schaumstoffes eingehen. Somit wird die gegenseitige Haftung auch dann verbessert, wenn lediglich eine unvollständige Beaufschlagung er folgt ist.In principle, any fiber materials can be use for reinforcement, for example Kunstfa if they have suitable mechanical properties ten and possibly by the impregnating agent are well wettable. In an advantageous further Education of the invention come to fiber materials Use made entirely or in part of cellulose stand, especially natural fibers such as jute or Hemp; Paper or viscose fibers are also conceivable. In this way, molded parts are created in which one easy disposal is possible. Is considered Foam polyurethane used, which is especially for the production of upholstery in Has proven vehicle construction, so can the hydroxyl groups of cellulose also directly, that is without substance or impregnating agent, bonds with the polymer of the foam. Thus mutual liability also improves when only an incomplete application follows.
Um eine hohe mechanische Belastbarkeit der Armie rung zu gewährleisten, wird der Faserwerkstoff zweckmäßig in verarbeiteter Form, zum Beispiel als Gewebe, Gewirke oder Vlies verwendet. Bevorzugt wird das Material in Gestalt von Gurten oder Bän dern eingesetzt, aus denen etwa durch Tränkung und Aushärtung profilförmige Rahmenteile fertigbar sind.For a high mechanical strength of the arm the fiber material expediently in processed form, for example as Woven, knitted or fleece used. Prefers the material is in the form of belts or belts used from which, for example, by impregnation and Curing profile-shaped frame parts can be manufactured are.
Speziell bei Faserwerkstoffen mit, gegebenenfalls auf mikroskopischer Ebene, stark strukturierten Oberflächen oder aus Faserbündeln bestehenden Werk stoffen entsteht bereits durch oberflächliches An haften in Verbindung mit der Kapillarwirkung beim Eindringen in die Vertiefungen und zwischen die Fa sern eine intensive und mechanisch belastbare Ver bindung zur Substanz, speziell einem Tränkungsmit tel. Von Vorteil sind jedoch solche Substanzen, die auch zum Faserwerkstoff eine chemische, speziell kovalente Bindung eingehen, so daß sich in der Folge die Belastbarkeit des armierten Formteils weiter erhöht.Especially with fiber materials with, if necessary at the microscopic level, highly structured Surfaces or work consisting of fiber bundles substances already arise from superficial build-up stick in connection with the capillary effect at Penetration into the wells and between the company intensive and mechanically resilient Ver binding to the substance, especially an impregnating agent tel. However, such substances are advantageous also a chemical, especially for the fiber material enter into a covalent bond, so that in the Follow the resilience of the reinforced part further increased.
Erfolgt die Polymerbildung über Hydroxylgruppen, etwa bei Polyurethanen, so hat sich als vorteilhaf tes und preiswertes Tränkungsmittel eine wäßrige Zuckerlösung als zweckmäßig erwiesen. Eine ge eignete Konzentration des Zuckers, beispielsweise Saccharose, beträgt 30% oder mehr. Die Aushärtung des Rahmens nach seiner Modellierung erfolgt vor zugsweise durch einen Trocknungsprozeß bei einer Temperatur von ca. 70°C. Um eine Karamelisierung der Zuckermoleküle, die ab etwa 200°C einsetzt, beim nachfolgenden Schäumprozeß zu vermeiden, ist eine Begrenzung der Prozeßtemperatur auf Werte un terhalb dieses Bereiches erforderlich. Denkbar ist auch, den Faserwerkstoff mit Zucker in Pulverform zu beaufschlagen oder ihn einem Edukt des Schaum stoffes, inbesondere dem Polyol im Fall eines Po lyurethans zuzusetzen.If the polymer is formed via hydroxyl groups, for example with polyurethanes, has been found to be advantageous tes and inexpensive impregnating agent an aqueous Proven sugar solution. A ge suitable concentration of sugar, for example Sucrose, is 30% or more. The curing of the frame after its modeling is done before preferably by a drying process at a Temperature of approx. 70 ° C. A caramelization the sugar molecules that start at around 200 ° C, is to be avoided in the subsequent foaming process a limitation of the process temperature to values un required within this range. Is conceivable also, the fiber material with powdered sugar to act upon him or an educt of the foam substance, especially the polyol in the case of a butt add lyurethans.
Eine alternative Substanz sind Haftvermittler, die zur Verbesserung der Haftung von Kunststoffen auf anorganischen Materialien, wie Glas oder Metall, sowie unpolarer Kunststoffe, z. B. Polypropylen, auf polaren Oberflächen, beispielsweise Zellulose, gebräuchlich sind. Bewährt haben sich speziell Si landerivate, insbesondere isocyanatfunktionali sierte Silane bei Polyurethan als Schaumstoff und aminofunktionalisierte Silane für amingehärtete Epoxidharze. Als Tränkungsmittel kann eine Lösung der funktionalisierten Silane in einem Alkohol die nen.An alternative substance are adhesion promoters that to improve the adhesion of plastics inorganic materials, such as glass or metal, as well as non-polar plastics, e.g. B. polypropylene, on polar surfaces, for example cellulose, are in use. Si have proven particularly useful Country derivatives, especially isocyanate functional based silanes in polyurethane as foam and amino functionalized silanes for amine hardened Epoxy resins. A solution can be used as a soaking agent of the functionalized silanes in an alcohol nen.
Ein vorteilhaftes Schaumstofformteil weist eine Ar mierung aus einem flexiblen Faserwerkstoff auf, der von einem starren Material umgeben ist. Die Mole küle des Materials sind mit funktionellen chemi schen Gruppen versehen, die kovalent an die Mole küle des Schaumstoffs gebunden sind. Die Fertigung des Formteils erfolgt bevorzugt nach einem der vor beschriebenen Verfahren und unter Verwendung der aufgeführten Werkstoffe. Einsatzbereiche der Schaumstofformteile sind insbesondere Sitze oder Lehnen, etwa Arm- oder Rückenlehnen oder Kopfstüt zen.An advantageous foam molding has an Ar on a flexible fiber material that is surrounded by a rigid material. The mole Coolers of the material are made with functional chemi groups that covalently attach to the moles coolers of the foam are bound. Production the molded part is preferably made according to one of the before described methods and using the listed materials. Areas of application of the Foam moldings are in particular seats or Backrests, such as armrests or backrests or headrests Zen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er findung lassen sich dem nachfolgendem Beschrei bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in prinzipienhafter Darstellung den Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaumstof formteil.Further details, features and advantages of the Er can be found in the following description Take part of the exercise, in the drawing an embodiment is explained in more detail. The Drawing shows in a principle representation Cross section through a foam according to the invention molding.
Das Formteil (1), im Beispiel ein Element eines Kraftfahrzeugsitzes, besteht aus einem Schaumstoff (2), in den Profile (3) oder Gurteinlagen einge schäumt sind. Die Profile (3) bestehen aus einem flexiblen Faserwerkstoff (4), der durch ein ausge härtetes Tränkungsmittel (5) stabilisiert wird. Auf diese Weise bilden sie einen starren Rahmen, der die mechanische Belastbarkeit des Formteils (1) we sentlich erhöht. Die Profile (3) sind durch boden seitige Aussparungen (6) des Formteils (1) zugäng lich, so daß sie zur Verbindung mit anderen Elemen ten des Sitzes, beispielsweise einem Unterbau oder Bezug, dienen können.The molded part ( 1 ), in the example an element of a motor vehicle seat, consists of a foam ( 2 ), in which profiles ( 3 ) or belt inserts are foamed. The profiles ( 3 ) consist of a flexible fiber material ( 4 ) which is stabilized by a hardened impregnating agent ( 5 ). In this way, they form a rigid frame, which we significantly increases the mechanical strength of the molded part ( 1 ). The profiles ( 3 ) are accessible through floor-side recesses ( 6 ) of the molded part ( 1 ) so that they can be used to connect with other elements of the seat, for example a substructure or cover.
Im Ergebnis entsteht auf diese Weise ein Schaumstof formteil, daß sich wesentlich preiswerter herstel len läßt, mechanisch hoch belastbar ist und sich durch ein verringertes Eigengewicht auszeichnet.The result is a foam molded part that is much cheaper to manufacture len, is mechanically highly resilient and characterized by a reduced weight.
Claims (14)
- - die Armierung ein Faserwerkstoff (4) ist
- - und der Faserwerkstoff (4) vor oder während des Schäumprozesses mit einer Substanz beaufschlagt wird, deren Moleküle eine oder mehrere funktionelle chemische Gruppen aufweisen, welche an der Reaktion der Monomere während des Schäumprozesses beteiligt sind.
- - The reinforcement is a fiber material ( 4 )
- - And the fiber material ( 4 ) is acted upon before or during the foaming process with a substance whose molecules have one or more functional chemical groups which are involved in the reaction of the monomers during the foaming process.
- - Tränkung des flexiblen Faserwerkstoffes (4) mit einer aushärtbaren Flüssigkeit, welche die Substanz enthält,
- - Formung der Armierung aus dem Faserwerkstoff (4),
- - Aushärtung des Tränkungsmittels (5),
- - Einbringen der Armierung in das Schäumwerkzeug und Durchführung des Schäumprozesses auf be kannte Weise.
- Impregnation of the flexible fiber material ( 4 ) with a curable liquid which contains the substance,
- - Forming the reinforcement from the fiber material ( 4 ),
- - hardening of the impregnating agent ( 5 ),
- - Introducing the reinforcement into the foaming tool and carrying out the foaming process in a known manner.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1101589A1 (en) * | 1999-11-17 | 2001-05-23 | Johnson Controls GmbH | Cushion element especially for a car seat as well as tool and method for its production |
DE102008035610A1 (en) | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Johnson Controls Gmbh | Cushion element for seat of motor vehicle, has foam area and fiber area provided with fiber material, where fiber material in fiber area is foamed by foam e.g. homogeneous foam and/or soft foam of foam area |
WO2017191263A1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Adient Luxembourg Holding S.À R.L. | Component and method for the production thereof |
WO2018104520A1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Bf17 Gmbh | Booster seat and method for producing a booster seat |
-
1996
- 1996-09-11 DE DE1996136814 patent/DE19636814A1/en not_active Withdrawn
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US11160379B2 (en) | 2016-12-09 | 2021-11-02 | Bf17 Gmbh | Booster seat and method for producing a booster seat |
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