装备部件和用于制造装备部件的方法与流程

本发明涉及一种装备部件(ausstattungsteil)，尤其用于使用在车辆中，本发明还涉及一种用于制造装备部件例如用于制造衬垫(polster)元件、衬垫支承件或装饰部件的方法。

背景技术：

通常，在家具和汽车领域中，用于座椅和靠背的衬垫支承件由聚氨酯软泡沫(pur软泡沫)制成。在衬垫支承件中使用聚氨酯软泡沫的主要原因在于最终产品的相对较低的价格。这种由pur泡沫制成的衬垫支承件的缺点在于座椅通风较差。

替代地已知的是，由纤维材料制造衬垫支承件。在轮廓相同并且结构相同的情况下会由于使用纤维时的再加工如冲压和磨削而使衬垫支承件更贵。但这种纤维构件始终具有座椅通风更好的优点。

由现有技术已知不同的用于制造机动车所用的这种由纤维复合材料(例如由椰壳纤维和使用胶乳作为粘接剂)制成的衬垫支承件的方法。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供与现有技术相比有所改进的装备部件以及提供一种用于制造该装备部件的更简化的方法。

根据本发明，该任务通过尤其为多功能的装备部件解决，该装备部件由纤维复合材料成形，其中，将随机取向的纤维以粘接剂连接作为纤维复合材料并且成形为成形件，紧接着至少局部压实(verdichten)、例如挤压，其中，在被局部压实的、尤其是被局部冷挤压或热挤压的成形件上成型尤其是注射成型至少一个成形体，尤其是功能性的3d成形体，例如零部件、构件或功能部件。所述成形体尤其在局部压实的区域中成型到成形件上。

在一种可能的实施方式中，所述成形件被冷挤压。替代地，所述成形件可被热挤压。将纤维材料冷挤压或热挤压为所述成形件相对于传统的注塑方法和注塑成的成形件而言显著地成本更有利。尤其是挤压模具可显著更简单地构造。

在另一实施方式中，所述至少一个成形体是功能性的3d成形体。通过将3d成形体成型、尤其是注射成型到所述成形件上，所述装备部件被构造成多功能的。在此，所述成形件例如可为衬垫元件，尤其是座椅元件、靠背元件、头枕或扶手，例如盖、保持件、弓形架、夹子作为功能性的3d成形体被注射成型到所述衬垫元件上。在此，所述3d成形体可由塑料制成。

优选，所述纤维复合材料包括至少一种可焊接的热塑性塑料。所述纤维材料例如至少由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。

所述粘接剂尤其是热固性粘接剂，特别是基于聚氨酯的粘接剂。在优选实施方式中，所述粘接剂是天然橡胶、尤其是胶乳；或是合成橡胶，尤其是基于氯丁二烯的卤代烃，例如氯丁橡胶、聚氯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶或氯丁二烯橡胶。

通过局部地压实和成型设有粘接剂的纤维复合材料(尤其是通过挤压压力)可靠地防止了粘接剂的不受控制的流动和粘接。在此，所述成形件尤其在以下区域并从而局部地在那里被压实、尤其是被挤压，在该区域处成型有、例如注射成型有功能性的成形体，例如保持件、悬挂件、弓形架、夹子。

在此，所述成形件的一个端部或一个区域可以选择性地被冲压或被用泡沫包围或优选被注塑包封。

在可能的实施方式中，所述装备部件在此由内部的软零部件(尤其是由以软的并且被粘接的纤维复合材料构成的成形件)构成，该内部的软零部件被硬零部件，尤其是硬泡沫，如聚氨酯泡沫、pe或其他塑料，注塑包封。

替代地，所述装备部件可由内部的硬零部件、尤其是硬的并且被粘接的纤维复合材料构成，所述内部的硬零部件被软零部件，尤其软泡沫，如聚氨酯泡沫，注塑包封。

在用于制造装备部件的方法，尤其是用于制造座椅衬垫元件、扶手或头枕衬垫元件的方法的方面，根据本发明，所述任务以下述方式解决：将纤维和粘接剂作为纤维复合材料置于模具中，其中，通过粘接剂将纤维连接并且成型为成形件，该成形件被局部压实(尤其热挤压或冷挤压)，其中，将至少一个成形体，尤其是功能性的3d成形体，如零部件、构件或功能部件，例如在该成形件的被压实的区域中注射成型到所述成形件上。

作为粘接剂尤其使用热固性粘接剂或优选使用基于天然橡胶或合成橡胶的、尤其是基于氯丁二烯的粘接剂。通过使用热固性粘接剂或基于橡胶的粘接剂(所述粘接剂在室温下是固态的，但是至少在30分钟，8小时，12小时或48小时的时间间隔中可变形)以及通过局部压实将所述成形件中的热塑性成分紧凑地挤压，而所述粘接剂像紧凑的并且起成形作用的密封件一样起作用。尤其在室温情况下至少在从20秒至180秒的时间范围内与面积和/或压力有关地成型所述成形件。例如在室温情况下长达20，40，60，80，100，120，140，160或180秒地在局部与压力有关地成型所述成形件。

基于橡胶、尤其是天然橡胶或合成橡胶的粘接剂的玻璃化温度(也称为玻璃化转变温度或简称为tg)为约50℃。如果设有基于天然橡胶或合成橡胶的粘接剂的成形件由纤维复合材料在例如50℃的情况下成型、尤其是压力成型，则聚合物链具有一定的运动性并且可——在使用高成型压力的情况下——沿着彼此滑动。这基于：例如50℃或60℃的成型温度处于显著地高于玻璃化温度的范围内但低于软化温度范围。尤其使所述成形件在室温以上例如在从30℃至100℃的温度范围内局部压力成型。

侵入到纤维复合材料中的粘接剂、尤其是其聚合物能在不中断的情况下以一定的程度流动，其中，所述成形件、尤其该成形件的由粘接剂保持在一起的各个纤维(＝其由侵入的粘接剂与纤维复合材料构成的基质)被变形，尤其是被压力成型。

在压力成型的情况下，例如在压铸模具中施加挤压压力，该挤压压力具有在从10吨至1000吨范围内可调的挤压力。所述挤压力在此取决于成型温度和待成型的面积。

在较高温度的情况下，尤其在超过50℃并且低于纤维熔点(例如100℃或220℃)的温度的情况下，较小的压力例如40吨就已足够。

此外，所述成形件的成型、尤其压实是与质量和面积有关的，其中，例如在50℃的成型温度的情况下每0.45m²面积500吨的挤压力或每0.09m²面积40吨的挤压力是足够的。在此，这样高的挤压力(例如每0.45m²的面积500吨或1000吨)仅应用在成形件的边界区域或待校准的区域中，以便将其压实并且成型并且不在整个成形件上进行。

如果仅减小或取消成型压力，则粘接剂留在之前被挤压的形状中(粘接剂不再流动)并从而被粘接的纤维也留在其中。如果粘接剂被冷却到室温，则强度由于结晶以及由于例如附加使用的二氧化硅纳米颗粒(siliziumdioxid-nanopartikel)带来的增强作用而进一步增大。即使在之后的加热中，例如在车辆加热到约70℃，80℃，90℃或100℃的情况下，所述几何结构保持形状稳定。

在此，用于成形所述成形体的、例如用于成形附加零部件或功能构件的材料可以在注塑工具中注射成型到所述成形件上。

换言之：本发明使得能够直接注射成型特定的成形体，例如保持件、夹子或其他构件，如加强部、承载件、板条、悬挂件。因此避免费事的装配和大量的零件。也不需要特殊工具，如弓形架，或例如用于注射成型气囊框架的特殊研发或装配。此外也不需要支撑元件，如行车动态性支撑板等。在将悬挂件注射成型到所述成形件上时避免了靠背框架上的费事的冲压部或凸舌。

基于所述纤维复合材料和紧接着的对由所述纤维复合材料制成的成形件的压实而造成基本上自身刚性的装备部件，该装备部件必要时还可独立地被加垫并且简单地插套到框架或承载件上。

在注射成型的所述成形体上，尤其在注射成型的塑料部件上，可装配其他元件，例如线缆、驱动装置、马达和/或其他安装部件。所述安装部件也可直接注射成型到所述成形件上。例如可将用于通风装置的壳体作为成形体直接注射成型到所述成形件上。

根据本发明的装备部件，例如衬垫元件，尤其是座椅衬垫元件或头枕衬垫元件或扶手衬垫元件，设置用于使用在机动车中。

通过直接成型、尤其注射成型所述成形体使得能实现所述装备部件的其他功能，从而形成多功能的装备部件。

本发明还涉及一种座椅，尤其车辆座椅，所述座椅具有至少一个这样的装备部件，在该装备部件的情况下附加地提高乘坐舒适性。

所述装备部件在一个实施例中尤其包括用于座椅部件、用于靠背部件或用于扶手部件的衬垫元件或衬垫支承件。所述装备部件也可构成用于装饰部件的衬垫元件或衬垫支承件。作为用于座椅部件或靠背部件或扶手部件的衬垫元件，所述衬垫元件覆盖例如由金属或塑料制成的承载结构，以提高舒适性、尤其是乘坐或支承舒适性。

在一种构造中，所述装备部件布置在面向使用者的区域中，其中，所述装备部件布置在座椅部件、靠背部件、扶手部件、内部装饰部件和/或头枕部件的表面区域中。

在此，所述装备部件可构造为承载件或衬垫(例如所谓的neofib-polster)。附加地可将纤维毡(vlies)、尤其是具有pet纤维成分的无纺羊毛纤维毡，100％的pet纤维毡，或羊毛纤维毡施加到用作承载件或衬垫的装备部件上。所述装备部件尤其可至少在表面侧附加地设有纤维毡。在此，附加零部件或构件注射成型到构造为承载件的装备部件中并且与其形状锁合并且材料锁合地连接。此外可在所述装备部件和所述纤维毡之间布置至少一个置入件，例如由聚氨酯泡沫或纤维毡制成的舒适性置入件。在纤维毡和装备部件之间也可布置多个置入件。

以该发明实现的优点尤其在于，形成多功能的装备部件，该装备部件既可形成车辆座椅的一个部件也可形成车辆中的装饰部件或扶手并且从此出发通过注射成型至少一个另外的零部件来装备其他功能。

附图说明

根据附图详细解释本发明的实施例。在此示出:

图1a以俯视图示意性地示出构造为多功能装备部件的衬垫元件的实施例，该衬垫元件具有多个成形上去的成形体，

图1b示意性地示出用于制造装备部件的方法流程，

图2以放大图示意性地示出具有注射成型的零部件的装备部件的实施例，

图3以放大图示意性地示出具有注射成型的保持件的装备部件的实施例，

图4以放大图示意性地示出具有注射成型的肋的装备部件的实施例，该肋具有芯棒，

图5以放大图示意性地示出具有注射成型的用于套子的悬挂件的装备部件的实施例，

图6，7以放大图示意性地示出具有注射成型的框架件的装备部件的实施例，以及

图8至11以放大图示意性地示出具有注射成型的承载零部件和加强零部件的装备部件的实施例。

在所有的附图中，彼此相应的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1a以俯视图示意性地示出构造为多功能装备部件1的衬垫元件，该衬垫元件由粘接的纤维材料(纤维复合材料)制成，具有局部压实部并且具有多个成形上去的成形体k1-kn。

这些成形体k1至kn是预给定的功能构件或是具有预给定功能的零部件并从而具有预给定的轮廓和预给定的构造。此外，这些成形体k1至kn被称为零部件k1至kn。

图1a详细地示出构造为座椅靠背承载部件的装备部件1。在此，所述装备部件1视形状和构造而定也可构造为座椅靠背衬垫部件l。在未示出的座椅靠背的最终状态中，所述装备部件1可包套以包覆材料。

所述装备部件1尤其构成座椅的、尤其是车辆座椅的一个部件。所述座椅的所述部件替代于示出的座椅靠背尤其可为车辆中的头枕，扶手，座椅部件和/或内饰部件。

座椅、尤其是车辆座椅的座椅部件或靠背部件通常具有由金属或塑料制成的承载结构，该承载结构被衬垫部、如被装备部件1覆盖，使得提高了乘坐舒适性。通过构造为热塑性塑料件的装备部件1进一步提高乘坐舒适性。在此，所述装备部件1尤其构造在座椅的面向座椅使用者的待成形部分的区域中并从而构造在座椅部件、靠背部件和/或头枕部件的表面区域中。在所述内饰部件方面，所述装备部件1朝车辆驾驶舱内部的方向布置并且被包套以包覆部件。

后面的描述一般性地涉及装备部件1，而与其作为座椅部件、靠背部件、头枕部件、扶手部件和/或内饰部件的应用和构造无关。

视所述装备部件1的形状和构造而定，其自身也可构成承载件和衬垫并从而构成座椅部件、靠背部件、头枕部件或扶手部件，所述这些部件各自一体地构造。

装备部件1替代于已知的纤维毡或衬垫，尤其羊毛絮纤维毡或天然纤维衬垫，由纤维复合材料制成。所述纤维复合材料包括至少一种改性的并且可焊接的热塑性塑料，该热塑性塑料由三维的随机取向纤维材料(各个纤维)，例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯，制成。

所述纤维材料借助粘接剂——例如热固性粘接剂；或基于橡胶的，尤其天然橡胶、例如胶乳，或合成橡胶、例如氯丁二烯橡胶的粘接剂；或基于pu或pur的粘合剂——来粘接。优选使用基于橡胶的粘接剂。

根据一种扩展方案，这样处理合成纤维材料，使得该合成纤维材料在最终产品中具有改变过的特性，例如高的固有刚度和强度。

为此，将例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的纤维材料预先热处理并且通过添加粘接剂来粘接并且在必要时进行事后热处理。在此，由塑料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)颗粒制成所述纤维材料、尤其是所谓的pet丝线或pet纤维并且例如对其进行预先热处理，使得所述纤维材料被加热至少一次或多次，被伸展成纤维、被拉长以及被干燥。尤其将被加热、被伸展以及被拉长的纤维材料热干燥。

相对于例如由羊毛絮制成的传统纤维垫或衬垫，通过使用随机取向的改性热塑性塑料作为纤维材料来以粘接剂粘接成纤维复合材料的方式，基于更好的材料特性、尤其是热固定的热塑性塑料的更高的耐热变形能力而在制造过程中获得更好的形状稳定性并从而在使用相同材料的情况下引起体积增大。

基于对所述纤维的预先热处理和伸展以及拉长，会出现静电加载并从而出现高的纤维表面应力，由此，所添加的粘接剂更好地粘附并且引起对热塑性塑料的并且在热固性粘接剂的情况下例如为热固性塑料的更好的粘接。

此外可将防火剂——尤其是exolit或活性炭——作为添加剂添加到所述纤维材料和/或所述粘接剂中。由此，使所述装备部件1难以着火。

附加地，所述合成纤维材料(＝原材料)、尤其是纤维例如可设有辅助材料、包裹材料和/或填充材料，尤其是白垩、硅酸盐、氧化锌或氧化钙。借助所述填充材料可附加地使所述纤维的表面变粗糙。

由于实现了使纤维表面变粗糙，所以在制造过程中在添加粘接剂时会出现粘接剂与纤维的进一步改进的粘接。

除了热塑性纤维、如pet纤维之外，可附加地添加轻丝线——例如热固性的或胶状的丝线——作为纤维材料。

由这种可焊接的热塑性塑料制成的装备部件1使得：所述装备部件在工具、例如成型工具中就已附加地通过辅助零部件——如热的金属丝、被铣削的热板条——和/或通过超声焊或振动焊而被置于尤其被切割成特定形状，尤其是最终形状；和/或通过去除侧面的废料和/或孔的废料而被置于特定形状中。

这种装备部件1具有柔和的乘坐特性并且对于热塑性塑料具有良好的耐热变形能力和强度。此外，所述装备部件1特别轻。

通过紧接着对所述装备部件1进行压实、尤其是区域地或局部地压实，防止注塑材料的或pup硬或软泡沫的不受控制的流动和粘接。此外，所述装备部件1具有高的固有刚度并且在局部具有相应的强度。

在一种可能的实施方式中，所述装备部件1例如完全由合成纤维材料，例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(也简称为pet)制成，或也可由天然纤维制成或仅表面侧由一层这种合成纤维材料制成。所述装备部件1尤其可由回收的pet或由椰壳纤维制成。

替代地，装备部件1能以未示出的方式构造为混合部件，其中，由天然纤维例如椰壳纤维或由塑料泡沫如pur泡沫制成芯或承载件，尤其舒适性置入件，并且可焊接的热塑性塑料被成形到、尤其注射成型到所述芯或承载件上或与其焊接。

所述装备部件1可在表面侧的至少一个中设有一个或多个置入件，所述置入件逐层地成型，尤其注射成型或焊接。在相对置的表面侧上可布置上、尤其焊接上纤维毡，尤其羊毛纤维毡或pet纤维毡。

图1a所示的装备部件1具有多个成型上去的成形体k1至kn，这些成形体构成功能零部件。此外，将这些成形体k1至kn称为零部件k1至kn。

为了制造这种具有成型上去的零部件k1至kn的装备部件1，如图1b所示地作为纤维复合材料f将纤维和粘接剂b置于模具fw中，其中，将所述纤维复合材料f的纤维通过粘接剂b连接并且成形为成形件2(也称为纤维体)。紧接着，至少在局部压实该成形件2。

例如热挤压或冷挤压成形件2。在此，通过相应的局部压力在具有热导入或没有热导入的情况下在局部更强地挤压并从而更强地压实成形件2，使得形成一个或多个具有局部压实部v1至vm的区域(也称为成形件2的压实区域)。

为了制造多功能的装备部件1，紧接着例如在注塑工具sw中将所述零部件k1至kn中的至少一个例如至少在该成形件2的一个或多个压实区域(＝局部压实部v1至vm)中注射成型到所述成形件2上。所述零部件k1至kn例如可涉及构件或功能部件。在此，对应的零部件k1至kn相应于它们的功能具有预给定的多维形状和轮廓地成型到、尤其是注射成型到所述成形件2上。

视这些零部件k1至kn的复杂度和构造而定，这些零部件可在成形件2的压实区域中或在成形件2的其他区域中成型到、尤其是注射成型到该成形件上。

零部件k1例如是镜子。零部件k2例如是塑料板条。零部件k3例如是弹性元件(如弹簧垫，尤其是塑料弹簧或具有或没有侧翼/弹簧的由金属丝垫构成的座椅弹簧部)。零部件k4例如是注塑夹而零部件k5例如是框架部件。

详细而言，例如，成形件2的被强烈地压实的区域在用于镜(＝零部件k1)的冲切区域中在注塑工具sw中通过冲压过程去耦合并且以板条(＝零部件k2或k5)注塑包封切割棱边。

因为成形件2被局部压实并且在这些区域中被压实的材料具有高的强度，所以能够将零部件k3和k4例如下弹簧垫k3或注塑夹k4成型到所述成形件2上并且材料锁合地与该成形件连接。

在集成下弹簧垫k3的情况下将弹簧悬挂到靠背镜上的注射成型的板条中。为此，注射成型的板条k2具有相应的悬挂开口o。板条k2将力分布到靠背镜的纵向侧上而下弹簧垫k3的弹簧作用用于回弹(durchfedern)。所述回弹可通过弹簧力调整并且必要时可以是分级的(不同的匝数)。

准确地说，所述方法可取消当前的冲压。所述装备部件1可设有多个不同的注塑部件。在此，所述装备部件1可构造为由软零部件和硬零部件构成的混合部件。

由此，装备部件1可在多方面使用。因此，装备部件1可构造为内部部件或构造为衬垫部件并且不仅可用在汽车领域中也可用在其他领域例如家具领域中。

图2以放大图示意性地示出装备部件1的实施例，该装备部件具有注射成型到成形件2上的零部件k6，例如注射成型的塑料件。该零部件k6例如是注射成型的塑料板条，尤其是装饰板条或悬挂板条(如用于下弹簧垫k3的板条k2)。

图3以放大图示意性地示出装备部件1的实施例，该装备部件具有注射成型在成形件2上的保持件3。该保持件3在此由比成形件2的被局部压实的纤维复合材料f硬的材料制成。该保持件3尤其由金属部件如金属夹，或硬塑料部件构成。

图4以放大图示意性地示出装备部件1的实施例，该装备部件具有注射成型到成形件2上的肋4，所述肋具有芯棒5。

图5以放大图示意性地示出装备部件1的实施例，该装备部件具有注射成型在成形件2上的零部件k6，尤其是具有注射成型的塑料板条，该塑料板条具有用于套子(bezug)的悬挂元件6。

图6和7以放大图示意性地示出装备部件1的实施例，该装备部件1具有注射成型到成形件2上的框架部件7。在此，所述框架部件7根据图6是加强框架而根据图7是侧框架。

图8至11以放大图示意性地示出装备部件1的不同的实施例，该装备部件具有注射成型到成形件2上的不同的承载零部件9，所述承载零部件具有保持件10。在此，所述承载零部件9也可构造有加强部8，尤其是加强肋。

通过将装备部件1根据本发明地构型为具有局部压实部v1至vm的可焊接的热塑性塑料，作为附加零部件k1至kn，尤其是塑料部件或金属部件，如座椅安装部件，可将夹子或用于固定套子或支承件的板条和/或用于套子的粘接带直接材料锁合地成形或连接——例如通过注射成型或替代地通过热铆接和/或热压印，熔焊，钎焊等——在装备部件1的凹形面、空调软管、间隔机织物、按摩垫、支承件、脊柱前凸垫/元件上。

由此取消通常对已经成型上去的零部件k1至kn的拧紧或悬挂或夹紧。因此，所述零部件k1至kn集成到所述装备部件1中。在此，所述零部件k1至kn可以在制造装备部件1期间或在事后成型到该装备部件上并且与该装备部件形状锁合地固定。

此外，在制造装备部件1时可在局部将附加器件尤其是用作座椅加热器和/或电流引导件的传导金属丝的一部分和/或其他的、尤其是发光的塑料纤维添加到装备部件1的纤维材料中。在此，在制造装备部件1时，附加于或替代于局部置入地可将所述附加器件逐个层部地和/或逐层地添加到纤维材料中。所置入的附加器件尤其可构成装备部件1的涂层尤其是金属涂层和/或构成芯或舒适性置入件。

附图标记列表

1装备部件

2成形件

3保持件

4肋

5芯棒

6悬挂元件

7框架部件

8加强部

9承载零部件

10保持件

b粘接剂

f纤维复合材料

fw模具

k1-kn零部件

sw注塑工具

v1-vm局部压实部