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DE102007029468A1 - Fiber-reinforced plastic component for manufacturing e.g. textile, has fiber layer embedded into matrix material and provided with d,cor, and decor interlayer arranged on fiber layer, where fiber layer is fixed on supporting layer - Google Patents

Fiber-reinforced plastic component for manufacturing e.g. textile, has fiber layer embedded into matrix material and provided with d,cor, and decor interlayer arranged on fiber layer, where fiber layer is fixed on supporting layer Download PDF

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DE102007029468A1
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Abstract

The component has a fiber layer embedded into a matrix material and provided with a decor (3). A decor interlayer is arranged on the fiber layer, where the fiber layer is fixed on a supporting layer. A surface of the fiber-reinforced component is formed on a region of the decor in a raised manner. The fiber layer is embroidered or printed, where the decor is not optically visible, and is haptically tangible. An independent claim is also included for a method for manufacturing a fiber-reinforced plastic component.

Description

Die Erfindung betrifft ein faserverstärktes Kunststoffbauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to a fiber-reinforced plastic component as well a method for its production.

Die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen ist aus vielen Bereichen der Technik bekannt. Zu deren Herstellung werden Fasern, die in einer beliebigen Form, beispielsweise als Gewebe, Geflechte, als Einzelfasern in geordneter Form (Gelege) sowie auch als Fasermatten in ungeordneter Form (Matten, Vliese) in eine Kunststoffmatrix eingebettet und diese anschließend ausgehärtet. Durch den Einsatz von (Verstärkungs-)Fasern mit guten mechanischen Kennwerten, insbesondere Glas- und Kohlenstofffasern, können Kunststoffbauteile mit einer nahezu beliebigen Geometrie und – im Verhältnis zu ihrem Bauteilgewicht – herausragenden mechanischen Kennwerten geschaffen werden.The Use of fiber reinforced Plastic components are known from many fields of technology. For their production, fibers, in any shape, For example, as tissue, braids, as individual fibers in orderly Form (scrim) as well as fiber mats in disordered form (mats, Fleeces) embedded in a plastic matrix and then cured. By the Use of (reinforcing) fibers with good mechanical characteristics, in particular glass and carbon fibers, can Plastic components with almost any geometry and - in relation to their component weight - outstanding mechanical characteristics are created.

Aufgrund der hohen Herstellungskosten, hervorgerufen insbesondere durch einen relativ großen manuellen Arbeitsaufwand, jedoch auch durch die Kosten für die Verstärkungsfasern selbst, werden faserverstärkte Kunststoffe und hier insbesondere kohlenfaserverstärkte Kunststoffe nahezu ausschließlich bei qualitativ hochwertigen und teuren Produkten verwendet.by virtue of the high production costs, caused in particular by a relatively large manual labor, but also by the cost of the reinforcing fibers itself, become fiber reinforced Plastics and in particular carbon fiber reinforced plastics almost exclusively used in high quality and expensive products.

Wegen der guten mechanischen Kennwerte und der dadurch begründeten Verwendung in qualitativ hochwertigen und entsprechend teueren Produkten weist gerade kohlenfaserverstärkter Kunststoff (CfK) ein hervorragendes Image auf. Aus diesem Grund wird vielfach angestrebt, die Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff oder anderen Materialien in einen durchsichtigen Matrixwerkstoff einzubetten, so dass diese sichtbar bleiben und das Bauteil bereits auf den ersten Blick als faserverstärktes Kunststoffbauteil zu erkennen ist. Auch für Karosserien von Kraftfahrzeugen werden Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen und insbesondere aus CfK verwendet. Um diese besonders hervorzuheben, werden sie häufig als einzige Elemente der Fahrzeugkarosserie nicht oder nur mit Klarlack lackiert. Weiterhin ist der Einsatz von CfK-Bauteilen im Kraftfahrzeuginnenraum weit verbreitet. Auch dort wird das Design von CfK-Bauteilen mit durchsichtigem Matrix-Werkstoff als Design-Element geschätzt. Eine weitere Individualisierung derartiger Bauteile ist im allgemeinen jedoch nicht verbreitet. Allenfalls in Einzelfällen werden die Bauteile nach der Herstellung noch mit einem Dekor bedruckt, lackiert oder graviert. Hierbei wird das Dekor auf oder in den Matrix-Werkstoff auf- bzw. eingebracht. Das Ergebnis ist hierbei häufig optisch nicht überzeugend. Weiterhin ist es regelmäßig noch erforderlich, ein nachträglich auf- oder eingebrachtes Dekor zu beschichten, um dieses ausreichend verschleißfest zu machen.Because of the good mechanical characteristics and the resulting use in high quality and correspondingly expensive products just carbon fiber reinforced Plastic (CfK) an excellent image. For this reason is often sought, the reinforcing fibers of carbon or other materials in a transparent matrix material embed so that they remain visible and the component already on the first view as fiber reinforced Plastic component can be seen. Also for bodywork of motor vehicles components are made of fiber-reinforced Plastics and used in particular from CfK. To this particular they are becoming common as the only elements of the vehicle body not or only with clear coat painted. Furthermore, the use of CfK components in the vehicle interior widespread. This is where the design of CfK components comes along transparent matrix material is valued as a design element. A further individualization of such components is in general but not common. At best, in some cases, the components after the production is still printed with a decor, painted or engraved. Here, the decor on or in the matrix material on or brought in. The result is often not visually convincing. Furthermore, it is still regularly necessary an afterthought to coat applied or introduced decor to this sufficient wear close.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Möglichkeit anzugeben, faserverstärkte Kunststoffe mit einem Dekor zu versehen. Insbesondere soll eine Möglichkeit angegeben werden, ein faserverstärktes Kunststoffbauteil mit einem Dekor zu versehen, dessen Integration optisch überzeugend ist und das eine ausreichende Beständigkeit aufweist, ohne dass ein zusätzlicher Versiegelungsvorgang erforderlich ist.outgoing From this prior art, the invention is therefore the task Underlying, a new possibility specify fiber-reinforced To provide plastics with a decor. In particular, should a possibility be given, a fiber-reinforced Plastic component to provide a decor, its integration visually convincing and that has sufficient durability without that an additional one Sealing process is required.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.These The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. advantageous embodiments are the subject of the respective dependent claims.

Der Kern der Erfindung sieht vor, bei der Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils die Faserlage, die nachfolgend in einen Matrixwerkstoff eingebettet wird, vor dem Aushärten des Matrixwerkstoffs mit einem Dekor zu versehen. Das Dekor wird vorzugsweise zusammen mit der Faserlage in den Matrixwerkstoff eingebettet und dieser danach ausgehärtet. Das Dekor ist folglich – ebenso wie die Faserlage selbst – durch den vorzugsweise durchsichtigen Matrixwerkstoff sichtbar. Dadurch wird eine optisch ansprechende Integration erzielt. Zudem wird das eingebettete Dekor von dem Matrixwerkstoff geschützt, so dass eine zusätzliche Versiegelung zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit entfallen kann.Of the Core of the invention provides, in the production of a fiber-reinforced plastic component the fiber layer, which is subsequently embedded in a matrix material is, before curing of the matrix material with a decor. The decor is preferably embedded in the matrix material together with the fiber layer and this hardened afterwards. The decor is therefore - as well like the fiber layer itself - through the preferably transparent matrix material visible. Thereby a visually appealing integration is achieved. In addition, that will embedded decor protected by the matrix material, giving an extra Seal to increase the wear resistance can be omitted.

Es ist ebensomöglich eine vorimprägnierte Faserlage (d. h. eine Faserlage, die bereits mit noch nicht ausgehärtetem Matrixmaterial getränkt ist) erfindungsgemäß mit einem Dekor zu versehen. Dies kann beispielsweise durch Besticken erfolgen. In diesem Fall kann erreicht werden, dass auch die Fäden des Stickdekors von dem Matrixmaterial getränkt werden, so dass nach einem Aushärten ebenfalls ein durch das Matrixmaterial geschütztes, gegebenenfalls optisch und haptisch erkennbares Dekor entsteht.It is just as possible a preimpregnated fiber layer (i.e., a fiber layer already filled with uncured matrix material soaked is) according to the invention with a Decor to provide. This can be done for example by embroidery. In this case it can be achieved that the threads of the Stickdekors be soaked by the matrix material, so after a Harden also a protected by the matrix material, optionally optically and haptic recognizable decor arises.

Unter Faserlage wird erfindungsgemäß jede beliebige, schichtartige Anordnung von Faser verstanden. Die Fasern können insbesondere in einer geordneten Form, z. B. als Gewebe, Gelege, Gesticke und/oder Geflechte vorgesehen werden. Ebenso kann das Fasergewebe erfindungsgemäß auch als ungeordnete Faseranordnung, insbesondere als Matten oder Vlies, vorliegen. Aus optischen und auch aus Gründen der Bauteilfestigkeit ist jedoch häufig die Anordnung der Fasern in einer geordneten Form vorzuziehen.Under Fiber layer according to the invention is any, Layered arrangement of fiber understood. In particular, the fibers can in an orderly form, e.g. As tissue, scrims, embroidery and / or Braids are provided. Likewise, the fiber fabric according to the invention can also be described as disordered Fiber arrangement, in particular as mats or fleece present. Out optical and also for reasons However, the component strength is often the arrangement of the fibers in an orderly form preferable.

Als Matrixwerkstoff können alle geeigneten Werkstoffe eingesetzt werden. In der Regel wird es sich hierbei um Kunststoffe und insbesondere thermoplastische oder auch duroplastische Kunststoffe (beispielsweise Epoxidharz) handeln. Um eine Sichtbarkeit zumindest des Dekors zu gewährleisten, sollte der Matrixwerkstoff vorzugsweise durchsichtig sein.As matrix material, all suitable materials can be used. In general, these will be plastics and in particular thermoplastic or thermosetting plastics (for example epoxy resin). To get a view To ensure at least the decor, the matrix material should preferably be transparent.

Eine bevorzugte Möglichkeit zum Versehen der Faserlage mit einem Dekor kann darin bestehen, dieses zu besticken. Hierzu können teilweise handelsübliche Stickmaschinen verwendet werden, so dass der zusätzliche Arbeitsaufwand und auch die zusätzlichen Investitionskosten gering gehalten werden können.A preferred option to provide the fiber layer with a decor may consist of this to embroider. You can do this partly commercial Embroidery machines are used, so the extra work and effort also the additional ones Investment costs can be kept low.

Die Art des Dekors kann beliebig gewählt sein. Insbesondere kann es sich hierbei um Bildzeichen, Schriftzeichen oder sonstige Muster handeln. Diese können zudem farbig oder einfarbig sein. Erfindungsgemäß sind bei der Auswahl des Musters keine Grenzen gesetzt.The Type of decor can be chosen arbitrarily. In particular, these may be icons, characters or other patterns. These can also be colored or monochrome be. According to the invention are at the selection of the pattern has no limits.

Eine Alternative zum Besticken kann darin bestehen, das Fasergewebe vor dem Einbetten in den Matrixwerkstoff zu bedrucken. Das Bedrucken ist generell mit einem geringen Zeit- und Kostenaufwand verbunden, so dass der Zusatzaufwand, der durch das erfindungsgemäße Versehen des faserverstärkten Kunststoffbauteils mit einem Dekor verbunden ist, äußerst gering sein kann.A Alternative to embroidery may be to pre-fabric the fiber the embedding in the matrix material to print. The printing is generally associated with a small time and cost, so that the additional expense caused by the mistake of the invention fiber reinforced Plastic component is connected to a decor, extremely low can be.

Eine weitere Alternative kann darin bestehen, eine Dekorzwischenschicht auf der Faserlage vor dem Einbetten in den Matrixwerkstoff anzuordnen. Um ein Verrutschen der Dekorschicht während des nachfolgenden Einbettens und Aushärtens des Matrixwerkstoffs zu verhindern, wird die Dekorschicht dabei vorzugsweise auf der Faserlage fixiert. Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines Klebstoffs erfolgen.A Another alternative may be a decorative interlayer on the fiber layer prior to embedding in the matrix material. To prevent the decorative layer from slipping during subsequent embedding and curing To prevent the matrix material, the decorative layer is thereby preferably fixed on the fiber layer. This can be, for example done using an adhesive.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Faserlage auf einer Stützschicht fixiert, bevor diese mit dem Dekor versehen wird. Dadurch kann verhindert werden, dass die einzelnen Fasern bei der Bearbeitung verrutschen, was in der Regel aus optischen und auch aus Festigkeitsgründen vermieden werden soll. Besonders bevorzugt kann das Fasergewebe auf eine textile Unterlage geklebt werden. Die Stützschicht befindet sich vorzugsweise auf der Seite der Faserlage, die der späteren Sichtseite des faserverstärkten Kunststoffbauteils abgewandt ist.In a preferred embodiment According to the present invention, the fiber layer is supported on a support layer fixed before it is provided with the decor. This can be prevented be that the individual fibers slip during processing, which usually avoided for optical and also for reasons of strength shall be. Particularly preferably, the fiber fabric can be applied to a textile Pad are glued. The support layer is preferably on the side of the fiber layer, the later visible side fiber reinforced Facing away plastic component.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Oberfläche des Kunststoffbauteils im Bereich des Dekors reliefartig auszubilden. Dadurch kann neben der besonders hochwertig wirkenden Optik erreicht werden, dass das Dekor auch fühlbar ist. Besonders bevorzugt wird das Dekor durch die reliefartigen Struktur der Oberfläche möglichst exakt nachgebildet. Da faserverstärkte Kunststoffbauteile in der Regel in einem Formwerkzeug herstellt werden, besteht eine Möglichkeit zur Herstellung einer reliefartigen Oberfläche darin, die Oberfläche des Formwerkzeugs mit entsprechenden Vertiefungen oder Erhebungen zu versehen.In a further preferred embodiment can be provided, the surface of the plastic component in the area of the decor in relief form. This can be achieved in addition to the particularly high-quality appearance Be that decor too palpable is. Particularly preferred is the decor by the relief-like Structure of the surface preferably exactly replicated. As fiber reinforced plastic components in usually made in a mold, there is a possibility for producing a relief-like surface therein, the surface of the Mold with corresponding recesses or elevations too Mistake.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings embodiment explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

1: ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines mit einem Dekor versehenen faserverstärkten Kunststoffbauteils in fünf Teilschritten, 1 a method according to the invention for producing a decorative fiber-reinforced plastic component in five sub-steps,

2: ein erfindungsgemäßes, mit einem Dekor versehenes, faserverstärktes Kunststoffbauteil in einer Draufsicht und 2 : An inventive, provided with a decor, fiber-reinforced plastic component in a plan view and

3: das faserverstärkte Kunststoffbauteil der 2 in einer Schnittdarstellung gemäß der Line A-A. 3 : the fiber reinforced plastic component of the 2 in a sectional view according to the line AA.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines mit einem Dekor versehenen, faserverstärkten Kunststoffbauteils. 1 shows a method according to the invention for producing a decorated, fiber-reinforced plastic component.

In einem ersten Schritt (Schritt a)) wird ein Gewebe 1 aus Kohlenstofffasern auf eine textile Stützschicht 2 geklebt. Diese Einheit aus Fasergewebe und Stützschicht wird in einem nachfolgenden Schritt (Schritt b)) mit einem beliebigen Muster 3, vorliegend der Buchstabenkombination IN mittels einer herkömmlichen Stickmaschine (nicht dargestellt) bestickt. Daraufhin wird die bestickte Einheit aus Stützschicht und Fasergewebe in ein Formwerkzeug 4 eingelegt und das Formwerkzeug 4 geschlossen. Daraufhin wird durch eine Zuführung 5 in der unteren Werkzeughälfte 6 eine fließfähige Kunststoffmasse in die Kavität, die von der oberen und unteren Werkzeughälfte 7, 6 gebildet wird und in der die Einheit aus Gewebelage 1 und Stützschicht 2 positioniert ist, unter hohem Druck eingebracht. Die Kunststoffmasse füllt die gesamte Kavität aus, wobei sowohl das Fasergewebe 1 als auch die textile Stützschicht 2 von dem Kunststoff durchsetzt werden. Unter Zufuhr von Wärme wird die Kunststoffmasse daraufhin ausgehärtet. Nach dem Aushärten kann das Formwerkzeug 4 wieder geöffnet und das faserverstärkte Kunststoffbauteil 8 entnommen werden (Schritt e)).In a first step (step a)) becomes a tissue 1 made of carbon fibers on a textile backing 2 glued. This unit of fibrous tissue and support layer is in a subsequent step (step b)) with an arbitrary pattern 3 , here the letter combination IN embroidered by means of a conventional embroidery machine (not shown). Then the embroidered unit of support layer and fiber fabric in a mold 4 inserted and the mold 4 closed. Thereupon, by a feeder 5 in the lower half of the mold 6 a flowable plastic mass into the cavity, from the upper and lower mold halves 7 . 6 is formed and in the unit of fabric layer 1 and support layer 2 is positioned, introduced under high pressure. The plastic compound fills the entire cavity, with both the fiber fabric 1 as well as the textile backing layer 2 be penetrated by the plastic. Under the supply of heat, the plastic composition is then cured. After curing, the mold can 4 reopened and the fiber reinforced plastic component 8th are removed (step e)).

Die 2 und 3 zeigen ein Kunststoffbauteil 8', das mittels des Verfahrens, wie es in 1 dargestellt ist, hergestellt wurde. Als Besonderheit weist das Bauteil 8' in den 2 und 3 an einer Seite eine reliefartige Struktur mit Erhebungen auf, die das Dekor 3', mit dem das Fasergewebe 1' versehen wurde, nachbilden. Dadurch wird das Dekor nicht nur optisch sichtbar, sondern auch haptisch fühlbar.The 2 and 3 show a plastic component 8th' which, by means of the procedure, as it is in 1 shown was produced. A special feature of the component 8th' in the 2 and 3 on one side a relief-like structure with elevations on which the decor 3 ' with which the fibrous tissue 1' was provided, emulate. As a result, the decor is not only optically visible, but also tactile to the touch.

Claims (11)

Faserverstärktes Kunststoffbauteil (8, 8') mit einer in einen Matrixwerkstoff eingebetteten Faserlage (1, 1'), dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') mit einem Dekor (3, 3') versehen ist.Fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) with a fiber layer embedded in a matrix material ( 1 . 1' ), characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) with a decor ( 3 . 3 ' ) is provided. Faserverstärktes Kunststoffbauteil (8, 8') gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') bestickt ist.Fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) according to claim 1, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) is embroidered. Faserverstärktes Kunststoffbauteil (8, 8') gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') bedruckt ist.Fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) is printed. Faserverstärktes Kunststoffbauteil (8, 8') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf der Faserlage (1, 1') angeordnete Dekorzwischenschicht.Fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) according to one of the preceding claims, characterized by a layer on the fiber layer ( 1 . 1' ) arranged decorative intermediate layer. Faserverstärktes Kunststoffbauteil (8, 8') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') auf einer Stützschicht (2) fixiert ist.Fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) on a supporting layer ( 2 ) is fixed. Faserverstärktes Kunststoffbauteil (8, 8') gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffbauteils (8, 8') im Bereich des Dekors (3, 3') reliefartig ausgebildet ist.Fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ) in the area of the decor ( 3 . 3 ' ) is formed in relief. Verfahren zur Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (8, 8'), wobei eine Faserlage (1, 1') in einen Matrixwerkstoff eingebettet wird und der Matrixwerkstoff ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') vor dem Aushärten des Matrixwerkstoffs mit einem Dekor (3, 3') versehen wird.Method for producing a fiber-reinforced plastic component ( 8th . 8th' ), wherein a fiber layer ( 1 . 1' ) is embedded in a matrix material and the matrix material is cured, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) before curing the matrix material with a decor ( 3 . 3 ' ). Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') bestickt wird.Method according to claim 7, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) is embroidered. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') bedruckt wird.Method according to claim 8, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) is printed. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dekorzwischenschicht eingebracht wird.Method according to claim 9, characterized in that a decorative intermediate layer introduced becomes. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlage (1, 1') vor dem Versehen mit dem Dekor (3, 3') auf einer Stützschicht (2) fixiert wird.Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the fiber layer ( 1 . 1' ) before being provided with the decor ( 3 . 3 ' ) on a supporting layer ( 2 ) is fixed.
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