专利名称：模制纤维混合物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及由纤维混合物模制缓冲元件的方法和装置，该纤维混合物是合成的母体纤维与分散在母体纤维中的粘结剂纤维(其熔点低于母体纤维的熔点)的混合物(此后称为“纤维混合物”)，其中的纤维混合物被装入模腔并在那里被加热。更具体的说，本发明涉及一种由纤维混合物模制缓冲元件的方法和装置，该方法包括如下步骤在输送气流的作用下将纤维混合物装入由透气性模具形成的模腔中，最后将用于加热和/或冷却的模制气流通入充满的纤维混合物中。
一般来说，低成本的聚氨酯泡沫塑料可广泛的用于形成汽车或飞机上具有复杂结构的座垫缓冲元件。可是，聚氨酯泡沫塑料有其缺点，在燃烧过程中会产生有毒的气体并且回收也很困难，因此，长期以来人们一直在渴望找到一种替代物。
为了解决上述问题，最近人们已注意到使用上述纤维混合物作为聚氨酯泡沫塑料的替代物的缓冲元件。这种缓冲元件是通过将纤维混合物填入模腔中并加热该纤维混合物以熔融含在纤维混合物中的粘结剂纤维从而将组成纤维混合物的各纤维彼此连接在一起形成。
此外，例如在日本未审专利公开号为Nos.2-95838和7-324266中还提出过一种用纤维混合物生产缓冲元件的方法，其中纤维混合物伴随着输送气流填入由透气性材料构成的模具中并且使热空气和冷空气流过填充在模腔中的纤维混合物以模制缓冲元件。这种方法的优点在于，因为热空气和冷空气流过纤维混合物，所以使得快速和均匀地的对缓冲元件进行热处理成为可能。
可是，根据上述模制方法也存在一个问题，如果缓冲元件具有如
图1所示的复杂构型，例如图1是一个汽车座的靠背，在其上部具有一个袋形结构F并在对应两侧具有一竖直壁D，那么就不能得到高质量的缓冲元件。这是因为在输送气流作用下将纤维混合物填入模腔的加工过程中，输送气流所需要的条件不同于将热空气和/或冷空气通过纤维混合物(在这方面，“热空气和/或冷空气”以及“模制气流”在本发明中具有相同的含义)的加工过程中，模制气流所需要的条件。这将在下面作详细地描述。
在将纤维混合物填入模腔的加工过程中，要求在模腔中不产生因缺少纤维混合物而形成的空穴并且纤维混合物以预定的体积密度进行填充。因此就必须修改模具以便用于纤维混合物的输送气流更容易进入在模腔中易于产生空穴的部分。为实现这一目的，在模腔中易于产生空穴的那部分模腔的透气性必须高于模腔其它部分的透气性。
相反，在将模制气流通过填充在模腔中的纤维混合物的热处理过程中，需要将模制气流均匀地通过填充有纤维混合物的模具以便在所形成的缓冲元件中没有模制不均匀性发生。
从上面的描述显然可以看出，在模腔中气流的作用在填充过程和热处理过程之间是很不同的，其中，在填充过程中纤维混合物是逐渐地充入模腔的而在热处理过程中纤维混合物已充满了模腔。
此外，在填充过程中的模腔的形状通常不同于在热处理过程中模腔的形状除非成型条件特别的独特。这是因为当纤维混合物在填充时由于其体积密度较低，所以就必须在压缩方向上移动模具以挤压纤维混合物从而得到预定的体积密度，而这自然就会造成在填充过程和热处理过程之间模腔结构上的不同。
如上所述，在填充过程和热处理过程中，所需模腔中气流的作用在其模腔的结构，气流通过纤维混合物的流动阻力，气流流动的路径或其它方面是大不同的。也就是说，需要用于输送纤维混合物的输送气流的作用与需要用于将纤维混合物转变成缓冲元件的模制气流的作用之间具有不同的性能。因此，要得到高质量的缓冲元件而同时又可避免用传统模制方法所产生的填充不均匀性和/或热处理的不匀性是非常困难的，在传统的模制方法中，模具的透气性在填充过程和热处理过程中是不变的尽管在两者之间所要求的性能差距很大。
这种情况会在缓冲元件的大量生产过程中带来一个严重的问题，因为需要较长的时间(例如30分钟)来缓慢增加和降低纤维混合物的温度以避免在热处理过程中的不匀性，因而导致了模制时间过长从而降低了批量生产的速度，增加了生产成本。
为了解决上述问题，有一种方案是将大量的模制气流通过纤维混合物以提高从模制气流到纤维混合物的热传递效率。可是这种方法需要模制气流具有较大的流动速率而同时就会伴随有气压的升高。因此，经加热的纤维混合物在一定程度上会丧失其弹性，这样就会使纤维混合物在较大气压的影响下容易变形，于是，所得到产品的厚度要比所要求的厚度要薄从而降低了缓冲元件的质量。
为了避免这一问题的发生，加速热空气的流动速率直到粘结剂纤维的温度达到软化点，然后在软化后减低流动的速度也是人们能想到的。在冷却过程中，当纤维混合物处于熔融或软化状态(这时易发生变形)时使用低速流动的冷空气，当几乎不发生变形时立刻加速冷空气的流动。尽管这种方法在某种程度上对于缩短加工时间是有效的，但不可能显著地降低加热/冷却的热处理时间。因此，很难缩短缓冲元件的模制时间，例如缩短到5分钟或更少；并且也不可能在保持高质量的同时降低大量生产的成本。
对于模制复杂结构的缓冲元件的模具，例如模制图1所示靠背的模具，用来填充纤维混合物的模腔也必须相应地具有复杂的构型。因此，当纤维混合物均伴随着输送气流填充入模腔中时，输送气流在模腔中的行为很难控制。因而很难在填充纤维混合物时防止空穴产生。因此很难控制要填充到模腔中的纤维，使其处于理想的状态。
为了解决在现有技术中的上述问题，本发明的一个目的是提供一种由纤维混合物模制缓冲元件的方法，即使缓冲元件具有复杂的结构，该方法也可避免填充过程中的不均匀性以及热处理过程中的不匀性并且能减少模制时间，还可得到良好的生产效率和质量。
作为实现本发明目的的手段，现提供一种模制方法，其中的气流在填充过程和热处理过程中是分别控制的，该方法是通过将模腔中填充有纤维混合物的模具接触面(模具壁)分成多个接触面并改变通过各接触面(模具壁)的气流流动速率和/或压力而与预定的条件相一致。此外，还提供了一种用于实现上述模制方法的装置。
该控制是以这样一种方式实现的将通过各接触面(模具壁)的气流吹入或排出以控制经过各接触面的气流的流速和/或压力以符合预定的条件或控制通过接触面(该接触面形成一模腔)的输送气流的流速，在纤维混合物难于填充到的地方其气流的流速要大于经过其它接触面的气流的流速。
另外，接触面(模具壁)的部分或全部要适合于在挤压填充于模腔中的纤维混合物的方向上可单独地移动，即向上/向下，向左/向右或向前/向后移动，以便填充在模腔中的纤维混合物的体积密度依据所需要的性能调整到所要求的状态。因此，虽然各接触面(模具壁)仅在一维的方向上移动，但是填充在模腔中的纤维混合物可在两维或三维的方向上受到挤压。另外这种挤压不仅可以对填充在模腔中的全部纤维混合物进行而且可以对部分纤维混合物进行。
在这样一种方式中，甚至在用于模制例如车座靠背等具有复杂结构的缓冲元件的模腔中，随意地控制输送气流和/或通过接触面(模具壁)的模制气流的流量是可能的。而且，局部地控制填充在模腔中纤维混合物的体积密度达到所希望的值也是可能的。因此，将纤维混合物填充到模腔中而不产生填充不均匀是可能做到的，而当纤维混合物通过热处理转变成缓冲元件时，热处理的不匀性也可以得到消除。因此，本发明所提出的模制方法以及用于实现该方法的装置可减少模制的时间并使最终由纤维混合物制成的缓冲元件具有良好的生产效率和质量。
图1A，1B和1C是缓冲元件20的示意性说明，该缓冲元件20具有复杂的结构并在其上部具有一个袋形结构F，在其相应的两侧具有竖直壁D(例如汽车座的靠垫)，其中图1A是缓冲元件20的前视图，图1B是缓冲元件20的后视图，图1C是缓冲元件20的侧面图。
图2A，2B和2C分别是根据本发明模制纤维混合物的处于吹入型式的装置的前视图，其中图2A是在将纤维混合物吹入模腔之前的一个瞬间状态，图2B是在输送气流的作用下将纤维混合物填入的初始阶段，图2C说明的是将纤维混合物转变成缓冲元件的模制气流的状态。
图3A和3B分别是用于模制具有竖直壁结构的缓冲元件的现有技术装置的侧视图，其中，图3A说明了纤维混合物吹入模腔完成后的状态，图3B说明了对纤维混合物挤压完成后的状态。
图4是用如图3A和3B所示的现有技术获得的缓冲元件的立体图。
图5A和5B分别是本发明装置的侧面图，该装置是通过侧向挤压的方式由纤维混合物模制具有竖直壁结构的缓冲元件。
图6A，6B和6C分别是装置的前视图，该装置模制诸如车座靠背具有复杂结构由纤维混合物组成的缓冲元件，其中，图6A说明了纤维混合物填入模腔的填充过程，图6B和6C说明的是热处理过程，其中吹入模腔的模制气流的方向在两幅图中是相反的。
图7A和7B分别是现有技术的挤压系统在模制具有复杂构型的缓冲元件期间用于控制纤维混合物的体积密度的示意性前视图，其中图7A是挤压前模腔的状态，图7B是挤压后模腔的状态。
图8A，8B和8C分别是用于控制纤维混合物的体积密度的本发明的挤压系统的示意性前视图，其中图8A是在模腔中填充纤维混合物的第一步，图8B是在第一步完成并且进行了局部地挤压之后在模腔中填充纤维混合物的第二步，图8C是最后一步，在那里所有的填充步骤均已完成，挤压的纤维混合物基本上具有了想要得到的体积密度。
图9A，9B和9C分别是在输送气流的作用下在模腔中均匀填充纤维混合物的三个系统的示意性前视图，其中图9A是具有多个纤维混合物入口的情况，图9B是另外一种情况，它的纤维混合物的入口在箭头的方向上是可移动的，图9C是又一种情况，其中纤维混合物的入口在箭头的方向上是可改变方向的。
对构成本发明“纤维混合物”的母体纤维的合成纤维材料没有什么限制，它可以包括诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸己二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸1，4-环己二甲酯，聚特戊内酯的短纤维或其共聚物酯，短纤维的混合物或由两种或多种上述提及的聚合物成分组成的复合纤维(组合纤维)的短纤维。另外，短纤维的截面形状可以是圆形的，扁平的，非圆形的或中空的。合成的短纤维优选要有卷曲，特别是明显的卷曲。明显的卷曲可通过诸如卷曲机等机械方法在纺纱过程中进行不均匀的冷却来形成或通过对例如并列型或偏心皮芯复合纤维的热处理来形成。
另一方面，可以使用聚氨酯型或聚酯型弹性体纤维作为粘结剂纤维。特别优选使用在复合纤维表面上暴露有这些弹性体的复合纤维。在这方面，粘结剂纤维当然要以一定的比例分散和混合在上面提到的母体纤维中而与最终模制产品所要求的性能相一致。
本发明优选的实施方案将结合其操作并参考附图在下面作详细的描述。
图2A到2C是实现本发明方法的装置的前剖视图，也就是通过吹气系统由纤维混合物模制缓冲元件的装置。
在这些图中，参考数字1表示的是纤维混合物；2是运输带；3是开纤工具；4是鼓风机；5是输送管。通过这样一种布置就能将纤维混合物1在输送气流的作用下吹入纤维混合物1的模腔C中。也就是说，纤维混合物1供给到运输带2上，在通过开纤3对纤维混合物1进行分散后，经输送管5并同时在由鼓风机4所产生的输送气流的伴随下进一步供给到模腔C中。
模腔C是由上模6，下模7和侧模8围成的内表面限定成的。在这方面，上模6和下模7是由例如穿孔板，金属网或烧结金属的多孔板等透气性材料形成的。上模6和下模7可单独地移动并同时在由类似于前者的透气性材料′形成的侧模8的内壁面上滑动。参考数字9或11表示的是排气机；10是鼓风机；12是排气管；14或15是配置在上部或下部的一对可打开的调节风门；其中，通过各接触面(模具壁)W1～W5的气流的情况可通过这些设备进行控制。
上模6和下模7分别在致动装置16和17的作用下在挤压填充于模腔C中的纤维混合物的方向(在图2A～2C所示的实施方案中为向上和向下)上独立地和/或相关地移动。在这方面，致动装置16或17优选是使用油压，液压或气压的流体压力缸，但也可以是传统的电动直线运动装置。简言之，致动装置要具有能在挤压纤维混合物1的方向上移动上模6和下模7的功能是很重要的。
本发明的特征在于模具6和7(其中有填充在模腔中的纤维混合物1)的接触表面分成多个接触面W1～W5，通过各接触面的气流的流速和/或压力(动态压力和静态压力)调整到预定的条件，于是，在模腔C中的气流基本上被控制。为此目的，在图2中所示的上模6上有三个接触面W1～W3同时在下模7和侧模8上分别有两个接触面W4和W5。
在这方面，各接触面W1～W5是与纤维混合物1接触的模具壁。在如图2所示的实施方案中，下模7和侧模8中的每一个分别仅有一个接触面W4或W5。在这种方式中，可以象下模7一样仅具有一个接触面W4或象上模6一样具有三个接触面W1～W3的多个接触面。在这点上，形成多个接触面的情况与仅形成一个接触面的情况相比较，能更精细地控制通过接触面的气流的性能，以便使模制条件确定得更加准确。
因此，接触面W1～W5是这样分割的，即作为每个模具中的一个组(即如图2所示的实施方案中，上模6中为W1～W3，下模7中为W4)要适合于在挤压纤维混合物1的方向上移动。可是，如在后面所描述的实施方案中，接触面W1～W5可单独地移动。
参照如图2A和2B所示的装置，根据本发明的方法和装置将在下面作更加详细地描述，同时将其分成填充过程和热处理过程。首先，图2A说明了在纤维混合物吹入模腔之前的一个瞬间状态。在此状态中，模腔C的内部面积要大于如图2C所示的模制缓冲元件20的状态。模腔C的内部面积初始增大的原因是当纤维混合物1在输送气流的作用下通过将其吹入模腔而完全地转变成缓冲元件20时不能得到所需要的体积密度(填充密度)。为了得′到所需要的体积密度，就需要挤压通过吹气方式而填充在模腔C中的纤维混合物1。
其次，图2B说明了通过吹气方式在将纤维混合物1填充的过程中输送气流的促进作用，其中输送气流受控沿箭头的方向流动。在该图中，形成在上部和下部的调节风门14，15是关闭的。如果排气机9和11在此状态下运转的话，那么输送气流就会沿箭头方向进行受控流动。
在此情况下，分别在模具6～8中的各接触面W1～W5的透气性彼此间可以是不同的。参照图2A，也就是说，相当于模腔C部分的接触面W1和W3的透气性要大于相当于模腔C部分的接触面W2，W4和W5的透气性，其中，输送气流难于穿过W1和W3而易于穿过W2，W4和W5。因此，在纤维混合物1难于进入模腔C的部位中填充纤维混合物1成为可能，于是就避免了空穴的产生。
在这方面，模具的透气性例如可通过改变开在模具中的孔的数量和/或大小来自由地确定。
在填充过程中输送气流的作用将参照附图2B在下面作更加详细的描述。
纤维混合物1不能充分地填充到具有接触面W1和W3的模腔C的较深部位处，其中的纤维混合物1与上模6相接触。因此，为了实现能充分地将纤维混合物1供给到那些部位的目的，就必须增加通过接触面W1和W3的流速(排气速率)以便作用于纤维混合物1的输送气流能充分地从接触面W1和W3排出。
为实现上述目的，就必须控制输送气流的流速和/或压力(动态压力和静态压力)达到预定的条件以便输送气流沿图2B中箭头的方向流动。这一控制可通过关闭如图2B所示的调节风门14和15并开动在此状态下的排气机11从上模6向上排出输送气流。这时保持上下调节风门14和15处于关闭的状态以避免输送气流过多的从接触面W5排出是很重要的，其中侧模8与纤维混合物1接触，因此，在各接触面压力(静态压力和动态压力)的变化以及输送气流流速的增加或降低都是为了使纤维混合物1能充分地填充到由接触面W1和W3限定形成的模腔的较深部位处。
当纤维混合物1已充分地填充在由接触面W1和W3所限定形成的模腔的较深部位处时，与输送管5(处于打开状态)的位置相对的排气机9开始运转，从而纤维混合物1由由更靠近排气机9的部位连续地填入模腔C中。于是就完成了纤维混合物填充到模腔C中的过程。以这样一种方式控制输送气流达到一最佳的状态以便在模腔C中不产生纤维混合物1填充的不均匀性。
在上面所描述的填充过程中，输送气流的流速和/或压力(动态压力和静态压力)不仅可通过调节风门14和15的关闭/打开而且可通过排气机9和11排气速率或排气压力的调整以控制到预定的条件。此外，上模6在接触面W1～W3中的透气性，下模7在接触面W4中的透气性以及接触面W5中的侧模8的透气性优选地在改变如前面所述的模具的孔隙度的同时要调整到相应的条件下。
如上所述完全填充于模腔C中的纤维混合物1然后通过上模6和下模7以如图2C所示的方式进行挤压从而得到缓冲元件20所需要的体积密度。在图2C中，上模6可在挤压纤维混合物1的方向上单独移动，当然，通过下模7的移动完成挤压也是可能的。
最后，纤维混合物1通过热处理转变成缓冲元件20。图2C说明了在热处理过程中通过挤压的纤维混合物1的模制气流的促进作用。
在这方面，上模6可由多个相当于接触面W1～W3的部件构成，当挤压是通过上模6的移动来实现时，各接触面W1～W3可单独地向下移动。通过使用这种分开式模具，就能通过改变各接触面的挤压度使纤维混合物1的不同部位具有不同的体积密度。此外，也必须解决在热成型过程中的收缩问题，因为所得到的缓冲元件20由于在热处理过程中的收缩不会得到预定的尺寸。为此目的，纤维混合物1的挤压不仅可在热处理过程开始之前而且可在热处理过程中或之后多个阶段中进行。这种多阶段挤压热处理对于得到缓冲元件20使其具有优异的尺寸稳定性是非常有效的。
如上所述，纤维混合物1挤压到预定的体积密度后进行热处理加工，它包括加热步骤和冷却步骤。加热步骤是将热空气通入纤维混合物1中并熔融纤维混合物1中的粘结剂纤维，通过熔融的粘结剂纤维(它起着粘合剂的作用)将纤维混合物1的纤维彼此粘结在一起。冷却步骤是将冷空气通入纤维混合物1中并固化熔融的粘结剂纤维从而将纤维彼此牢固地连接在一起。经过这两步，纤维混合物1转变成缓冲元件20，该缓冲元件20是由具有精确结构的模具成型的。
根据本发明的方法和装置，在热处理过程中控制通过纤维混合物1的模制气流是可能做到的，其中模制气流所起的作用不同于在这之前所反复叙述的输送气流的作用。当然为了实现这一控制，优选用于控制输送气流和模制气流的流动状态的自由度要尽可能的大。因此，为了得到充分的自由度，在交叉方向上进行控制是很便利的，在填充过程中将纤维混合物1吹入模腔C的输送气流的方向一般垂直于在热处理过程中将模制气流吹入模腔C的方向。
如图2C所示，在热处理过程中，与堆积在模腔C的中心区域的剩余部分相比沿侧模8的侧壁在侧面区域内即模腔C的侧表面上部分纤维混合物1堆积成有较大的高度和较小的宽度。因此，当模制气流向上/向下流过纤维混合物1时，就会由于在侧面区域与中心区域之间具有不同的过流阻力而使其从侧面区域脱离而趋于中心区域，因此，与堆积在中心区域的部分纤维混合物1相比较，模制气流不能充分地通过堆积在模腔C侧面区域上的那部分纤维混合物1。特别是由于模制气流不能通过接触面W5而使得存在于接触面W5(在那里，侧模8与纤维混合物1接触)上的纤维混合物1的热处理不那么充分。
如果模制气流不仅能适合流过接触面W1～W3而且适合于流过接触面W5(在那里侧模8与纤维混合物1接触)的话，那么该问题就能得到解决。也就是说，提供用于控制模制气流流速的装置以便模制气流流过整个接触面W1～W5。根据本发明的方法和装置，如图2C所示，为实现此目的，上部的调节风门14是打开的而下部的调节风门15是关闭的。于是，受控的模制气流沿如图2C所示的箭头方向流动。在此情况下，通过热交换器(未示)控制模制气流到预定的温度，通过鼓风机10将模制气流从下至上穿过纤维混合物1。在此时，由于上部的调节风门14是打开的而下部的调节风门15是关闭的，所以通过排气机11，模制气流不仅可从接触面W1～W3(在那里上模6与纤维混合物1接触)排出而且可从接触面W5(在那里侧模8与纤维混合物1接触)排出。
可使用计算机作为控制气流的其它装置，为了控制流过接触面W1～W5的模制气流的流速达到预期的值，将起初通过试验得到的流速的最佳条件存储到计算机中。基于此，在一优选的情况下，鼓风机10和排气机11的流速可经过一合适的控制装置例如转换器，通过改变鼓风机10和排气机11的电机的旋转速度来控制以便控制输送气流和模制气流。气流控制装置例如流速控制阀或调节风门可安置在排气管12内和鼓风机的管道13内以控制模制气流的流速达到预期的值。
在上面所提到的实施方案中，当上部调节风门14打开而下部的调节风门15关闭时，上部的调节风门14可以是关闭的，而与之相反，下面的调节风门15可以是打开的(如图2C中虚线所示)以使模制气流通过接触面W5(在那里侧模8与纤维混合物1接触)。可是，在此情况下，模制气流与前述实施方案中的模制气流(其中模制气流从接触面W4排出)的方向相反，并且从接触面W4流到纤维混合物1中。
根据本发明的另一方面，模具被分割成多个部件，相应于各接触面W1～W5，每个接触面都形成有一个用于调整模制气流(分别与吹气/排气管相连)的腔室，以便在腔室中气流的流速和压力是可控制的并与各吹气/排气管相一致。连接可上/下移动的接触面W1～W3的输送管必须是易弯曲的管例如收缩/拉伸的波纹管或伸缩管。
经加热和冷却步骤以这样一种方式得到的缓冲元件20通过向下移动致动装置16和17从侧模8中取出，通过将其向上移动从上模6脱模后，该缓冲元件20就从模腔中抽出。
图3A和3B分别是模具的侧剖面图，它大略地说明了现有技术挤压纤维混合物1以得到具有如图4所示具有竖直壁结构D的缓冲元件20的方法。
在现有技术的方法中，准确的控制纤维混合物1的体积密度以符合各部分的要求是很困难的。特别是将纤维混合物1均匀地填充在如图4所示的具有狭长竖直壁部分D的模腔C(该区域由上模6，下模7和侧模8围成)中又不会在竖直壁部位D处缺少纤维混合物1是很难的。为了解决这一问题，就需要使用上面所提及的本发明的方法和装置。
依据现有技术的方法，其中上模6向下移动在上/下方向上挤压填满的纤维混合物1，即使纤维混合物1能填充到竖直壁部分D中又不会缺少纤维混合物，从整体上控制体积密度到所要求的值还是很困难的，因为竖直壁部分D的挤压相对于其它部分来说是很不充分的。因此，如图4所示，在热成型完成之后所得到的缓冲元件20的竖直壁结构D，相当于模腔C的部位D(图中的阴影区域)，具有预定的硬度是不可能的。
为了解决现有技术方法中的缺陷，就需要使用如图5A和5B中所示的本发明的装置和方法。与图2A～2C中的方式相同，参考数字6指的是上模；7是下模；8a～8c分别是侧模8，其中侧模8包括主体8a，左侧元件8b和右侧元件8c。由双点画线(虚线)所表示的参考数字E指的是吹气入口。在这点上图5有一个前提即纤维混合物已填充在模腔C中，为使图面清楚删除了纤维混合物的轮廓。
侧模8本身还由放置在前面和后面的侧模构成(可在垂直于图5A和5B平面的方向上见到)。模腔C由上模6，下模7和侧模8围成的区域限定形成。此外，上模6和/或下模7可上下移动从而能挤压填充在模腔C中的纤维混合物。左侧元件8b与右侧元件8c分别可左右移动从而能在左右方向上挤压填充在模腔C中的纤维混合物。W6～W8指的是接触面，在那里模具就象如图2中的一样与纤维混合物接触。
小团的纤维混合物在由鼓风机或或其它装置(未示)所产生的输送气流(该输送气流经过双点画线所表示的吹气入口E)的伴随作用下填入模腔中。
在已说明的实施例中，吹气入口E形成在侧模主体8a的前面或后面与主体8a相通。模腔C的部位D相应于缓冲元件20的竖直结构D分别通过左侧元件8b和右侧元件8c的左右移动加宽到一定程度。
因此，与现有技术方法中模腔C具有如图3A和3B所示的具有狭长的竖直壁部位D相反，本发明的方法和装置能保证输送气流具有较宽的通路。此外，如图5A和5B所示，提供一个与模腔C的整个宽度一样宽的吹气入口E也是可能的，与使用在侧向上不能移动的侧模不同的是该模腔C可通过侧模的侧向移动而变宽。由于这些原因，输送气流能充分地引入模腔C的部位D处从而在模腔C的部位D处充分地填充纤维混合物又不会形成空穴。
当纤维混合物以这样一种方式填充到模腔C中的时候，纤维混合物被挤压成如图2A～2C所示的形状，以便在纤维混合物中得到预定的体积密度。本发明的方法和装置的特征在于，在挤压过程中，填充的纤维混合物不仅可在上/下方向上进行挤压而且可在侧向方向(前/后和/或左/右)上进行挤压。也就是说，填充在模腔C中的纤维混合物1可在两维或三维方向上进行挤压。根据上述方法和装置，在前后方向以及左右方向上首次控制纤维混合物的体积密度到预定的值是可能的。即，替代现有技术在一维方向上挤压填充在模腔C中的纤维混合物1的方法，依据本发明的方法将纤维混合物1在两维或者三维的方向上进行挤压，于是纤维混合物的体积密度真正的控制到所期望的值。因此，甚至在上下方向上具有细长的部位D的模腔C中，仅通过在上下方向上进行挤压根本实现不了的体积密度可通过增加侧向挤压控制而成为可能。
当考虑到缓冲元件20的各部位所需要的硬度/软度，透气性或其它方面时，在扩大状态下模腔C的结构是模腔C结构中最佳的结构，这时就得到了最终的缓冲元件20。
最后，本发明特征之一的细节将参照附图6A～6C；附图8A和8B以及附图9A～9C作详细地描述，这时适合的袋形结构F形成在图1A～1C所示的上部。在这些附图中，除了图6A～6C中的参考数字10和11不同于图2A～2C中的数字而表示模制气流的鼓风机/排气机外，使用相同的参考数字来表示与图2A～2C相同或相似的部分。
在图6A～6C中，模腔C是由侧模8，上模6和下模7围成的空间限定形成。也就是说，在图6A～9C中，模腔C是由用于填充纤维混合物的填充空间C1，C1′，C2和C2组成。在这方面，填充空间C1或C1′，或者C2或C2形成在吹入纤维混合物方向上延伸的填充空间单元。
如图6A，7A，8A和9A所示，下面所描述的本发明的特征在于，填充空间单元C1，C1′，C2和/或C2′一般安排在垂直于吹气方向上并以多层的方式彼此相互平行。通常本发明适用于如图1A～1C所示具有上部袋形结构F的缓冲元件20。在此情况下，两个填充空间由C1或C1′和C2或C2′组成，这一点前面已说明。参照图5A和5B，所述这两个填充空间单元和在模腔C的两边一对竖直壁部分D彼此结合在缓冲元件20的上部形成袋形结构F。
如图6A所说明的那样，由模具6～8与纤维混合物1接触限定形成的接触面W1～W4在垂直于吹气的方向上单独或成组的移动。因此，填充在各填充空间单元的纤维混合物1分别通过自由移动的接触面W1～W4的作用以所希望的压缩比进行挤压。
此外，一种优选的情况是吹入模腔中的模制气流与图6B和6C中箭头所示的方向相反以便在热处理过程中消除不匀性。这是因为与模制气流仅在一个方向流动来消除由于热处理引起的不匀性的情况相比，填充在模腔C中的纤维混合物1从两侧被有效地加热或冷却。
通过从图6B所示状态转换到图6C所示的状态来切换模制气流的流动方向，在图6B所示状态下，模制气流有吹气机/排气机10产生并从吹气机/排气机11排出，在图6C所示状态，模制气流由吹气机/排气机11产生并从吹气机/排气机10排出。以这样一种方式，模制气流通过模腔C的方向从图6B箭头所示向上的方向切换成了图6C箭头所示向下的方向。在此，纤维混合物中模制气流流动路径上入口和出口基本上相反。
在下面将简要的解释为什么本发明使用如图6A～6C所示的方法和装置来模制具有复杂结构的缓冲元件20。在图7A和7B所示现有技术的方法中，当填充于图7A所示的纤维混合物1挤压到图7B所示的状态时，在上/下方向上挤压填充空间单元C1成填充空间单元C1便成为可能。可是，填充空间单元C2′显然不能被挤压。这意味着不可能在填充空间单元C2′中自由地控制纤维混合物1的体积密度。这也意味着如果制品有复杂的结构，例如具有袋形结构的缓冲元件，就不能得到高质量的模制品，因为其体积密度是不可调整的。
为解决上述问题，根据本发明的第一个实施方案，纤维混合物1优选填充在如图8A所示的填充空间单元C1中。纤维混合物1的吹气入口E必须位于能选择性的将纤维混合物1供给到填充空间单元C1的位置是很重要的。这是因为在输送气流的伴随作用下通过吹气入口E将纤维混合物1填充到各填充空间单元中是可能的。在这方面应注意，图8A中的填充空间单元C2′在此时仍不能供应有纤维混合物1。
如上所述，在填充空间单元C1已完全填充有纤维混合物1后，上模6a如图8B所示向下移动从而在挤压纤维混合物1的方向上移动接触面W3或W4。于是，填充空间单元C1被压缩成如图8B所示的填充空间单元C1′。在不考虑填充空间单元C2而只考虑填充空间单元C1的情况下，控制装填在填充空间单元C1内的纤维混合物1的体积密度到所期望的值是可能的。当然，压缩比应根据最终制品所希望的性能进行合理地选择。
紧接着，如图8B所示，随着上模6a的移动，吹气入口E自动的位于变宽的填充空间单元C2的中心。于是，在填充空间单元C2中填充混合物1就成为可能。在那时，填充空间单元C1′与吹气入口E的联系就被断开。结果，纤维混合物1就不能供应到填充空间单元C1′内。而填充空间单元C2随上模6a的移动而出现，该填充空间单元C2有一用于调节纤维混合物1的体积密度到所期望值的容积。这时小心不要发生上模6b的移动是很重要的，否则接触面W1就要移动。纤维混合物1从吹气入口E供给到在此状态下形成的填充空间单元C2中并填满该填充空间单元C2。
之后，如图8C所示，移动上模6b将填充空间单元C2挤压成C2′以便在空间C2′中的纤维混合物1的体积密度控制到期望的值。在此状态下，纤维混合物1热模制成具有袋形结构的缓冲元件20。
除了上面提到的方法外，通过图9A～9C所示的方法可实现将纤维混合物1填充到填充空间单元中，该方法将在下面作详细地描述。
在图9A中，形成的多个吹气入口E1和E2分别与填充空间单元C1和C2相对应，这一点是不同于图8A～8C所示的系统的。由于在该实施方案中采用这一结构，其好处在于纤维混合物1能同时供给到多个填充空间单元C1和C2。
在图9B中，侧模8在垂直于吹入纤维混合物1的方向的箭头方向上移动以便吹气入口E能面临填充空间单元C1和C2中的每一个。因此，通过吹气入口E连续地装填各填充空间单元C1和C2是可能的。
最后在图9C中，依据偏转板18在箭头方向上的换向运动，通过改变吹气入口E的吹气方向，纤维混合物1就连续地填入填充空间单元C1和C2。
根据上面所描述的本发明，轻松地改变经过分割接触面的气流作用以分别适合填充过程和热处理过程是可能的。其中，在填充过程中，纤维混合物通过输送气流进行输送，而在热处理过程中，就需要通过模制气流快速、均匀地与纤维混合物进行热交换。分割的接触面在挤压纤维混合物的方向上移动，因此在具有复杂的三维结构例如袋形结构的缓冲元件中没有填充的不匀性产生并且能缩短模制时间。即使缩短了模制时间也不会发生热处理的不均匀性，于是就能通过工业生产得到缓冲元件，它在成批生产的生产率，节约成本以及产品质量上均是非常出色的。
权利要求
1.一种通过填充过程和热处理过程由纤维混合物模制缓冲元件的方法，该填充过程包括将由合成的母体纤维和分散在其中的粘结剂纤维组成的纤维混合物通过输送气流的作用填入透气性模具的模腔中，该热处理过程包括将加热和/或冷却填在模腔中的纤维混合物的模制气流通过纤维混合物，其中与纤维混合物接触的模具表面被分成多个接触面，通过每个接触面的气流的流速和/或压力调整到预定的条件以便模腔中的气流在填充过程和热处理过程中得到不同的控制。
2.根据权利要求1由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，通过接触面的气流通过吸气和排气来控制以便通过接触面的气流的流速和/或压力符合预定的条件。
3.根据权利要求1或2由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，输送气流在填充过程中进行控制以便通过纤维混合物难于填充到的那部分模腔接触面的气流流速要选择性的大于其它接触面的流速。
4.根据权利要求1或2由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，模制气流的流速在热处理过程中进行控制以便模制气流基本上通过全部接触面。
5.根据权利要求1由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，在填充过程中用于将纤维混合物供给到模腔中的输送气流的方向通常垂直于在热处理过程中吹入模腔的模制气流的方向。
6.根据权利要求1或5由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，吹入模腔中的模制气流的方向在热处理过程中是相反的。
7.根据权利要求1由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，设置在填于模腔中的纤维混合物侧边上的接触面在侧向方向上移动以从侧边挤压填充的纤维混合物以便使纤维混合物得到预定的体积密度。
8.根据权利要求1或7由纤维混合物模制缓冲元件的方法，其特征在于，多个填充空间单元以多层的方式彼此平行排列形成模腔；填充空间单元可填充纤维混合物并可在供应纤维混合物的方向上延展；其中接触面一般在垂直于将纤维混合物供给到模腔的方向上移动以便填充在各填充空间单元中的纤维混合物的体积密度可单独控制。
9.一种由纤维混合物模制缓冲元件的装置，该纤维混合物是由合成的母体纤维和分散在其中的粘结剂纤维组成，该装置包括一个模具，该模具在输送气流的输送作用下充满纤维混合物，其中模具的接触面与填充在其中的纤维混合物相接触；接触表面分割成多个模具壁，在模具壁内设置一个装置用于控制通过模具壁的气流的流速和/或压力到预定的条件。
10.根据权利要求9由纤维混合物模制缓冲元件的装置，其特征在于，在填充过程中用于将纤维混合物供给到模腔的输送气流的方向一般垂直于在热处理过程中吹入模腔的模制气流的方向。
11.根据权利要求9或10由纤维混合物模制缓冲元件的装置，其特征在于，模具壁在挤压纤维混合物的方向上可单独或成组的移动。
12.根据权利要求11由纤维混合物模制缓冲元件的装置，其特征在于，每一个可移动模具壁可单独的在一维方向，上/下方向，前/后方向或左/右方向上移动。
全文摘要
一种通过填充过程和热处理过程由纤维混合物模制缓冲元件的方法和装置,该填充过程包括将由合成的母体纤维和分散在其中的粘结剂纤维组成的纤维混合物通过输送气流的作用填入透气性模具的模腔中,该热处理过程包括将加热和/或冷却填在模腔中的纤维混合物的模制气流通过纤维混合物,其中与纤维混合物接触的模具表面被分成多个接触面,通过每个接触面的气流的流速和/或压力调整到预定的条件以便在模腔中的气流在填充过程和热处理过程中得到不同的控制。
文档编号B68G11/02GK1258598SQ9812712
公开日2000年7月5日 申请日期1998年12月28日 优先权日1998年12月28日
发明者片冈慎宪, 山口正直, 森高康 申请人:帝人株式会社, 亚乐克株式会社