处理纤维缓冲垫体的方法

文档序号:4468413阅读:325来源:国知局
处理纤维缓冲垫体的方法
【专利摘要】使用超声波能量处理纤维缓冲垫体(1),所述纤维缓冲垫体(1)由交联的纤维材料形成,且当沿主负载方向(2)施加负载时是可弹性变形的。例如使用超声波发生器(20)来移动所述纤维缓冲垫体(1)的部分(21),且向所述纤维缓冲垫体(1)施加超声波振动,以将所述纤维缓冲垫体(1)自第一形状重塑成与所述第一形状不同的第二形状。
【专利说明】处理纤维缓冲垫体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种处理纤维缓冲垫体的方法。特别地,本发明涉及一种可用于模塑的纤维缓冲垫体的后处理的方法。
【背景技术】
[0002]泡沫,例如聚氨酯(PU)泡沫广泛用作用于座椅、例如用于运输业的车辆内部材料的织物背衬。将泡沫粘着到纺织面料的背面。这些泡沫背衬的复合材料具有可提供接触区域的舒适性或奢华感的缓冲作用。
[0003]使用聚氨酯泡沫作为用于座椅的缓冲材料存在缺点。例如,聚氨酯泡沫背衬的材料可散发挥发性物质,这导致车辆或住房内部的“起雾”,且泡沫自身可随时间而氧化,从而导致材料变色。可回收性也是必须解决的问题。
[0004]由于这些和其它原因,仍需要另一种可以用相似的成本提供与泡沫材料的缓冲性质类似的缓冲性质的材料。在此方面已受到关注的一类材料是非织造材料,例如聚酯非织造材料。这些材料可向许多面料提供合适的背衬,并解决一些利用常规PU泡沫缓冲垫难以解决的需求。
[0005]包括气流成网和“Struto”非织造材料技术的制造垂直成网且热结合的非织造材料的垫子的方法,已尽量提供相对于先前非织造材料技术具有经济和重量优势的缓冲垫。许多这些技术将短纤维定向至二维层中的垂直位置。通过连接多个这类预成型垫子,可形成纤维缓冲垫体。
[0006]用于制造三维纤维缓冲垫体的另一技术包括将松散的纤维材料插入到三维模具中并向插入到模具中的纤维供热以引起热交联。在向模具供热之前至少部分纤维可定向为主要与预定方向对准。该技术具有如下优势:通过分别使用适当模具,可形成多种的三维形状。然而,产生模具所需要的工作时间且和由此产生的成本可对可获得的不同模具几何形状的数量施加限制,并因此对可在模塑工艺中制造的三维纤维缓冲垫几何形状的数量施加限制。
[0007]当使用模具将纤维缓冲垫体形成为单独主体时,可将刚性固定元件整合到纤维缓冲垫体中。该固定元件可用于将纤维缓冲垫体附接到结构部件或将装置附接到纤维缓冲垫体。在向模具供热用于结合纤维的热活化之前,可将固定元件插入到模具中。尽管可将固定元件可靠地整合到纤维缓冲垫体中,但使用该单独的固定元件可使得回收过程成本更高。

【发明内容】

[0008]考虑到上文,本领域仍需要一种提供解决一些上述需求的纤维缓冲垫体的方法。特别地,本领域需要一种使得能够在不需要针对每一几何形状的专用模具的情况下实现多种多样的缓冲垫体几何形状的提供纤维缓冲垫体的方法。本领域还需要一种当提供固定元件时使得回收过程能够更容易实施的方法。
[0009]这些和其它需求通过如独立权利要求所限定的处理纤维缓冲垫体的方法以及通过相应的纤维缓冲垫体来解决。从属权利要求限定实施方案。
[0010]根据实施方案,在已经形成纤维缓冲垫体后的后加工步骤中,向纤维缓冲垫体施加超声波能量,以改变纤维缓冲垫体的几何形状。这使得几何形状的改变能够根据纤维缓冲垫体的具体用途的需要来进行,而不需要提供最终产物的所有几何形状特征的专用模具。此外,使用超声波能量来改变纤维缓冲垫体的几何形状,也可以产生具有增加的密度的压缩区域。该区域可用作由与缓冲垫体的本体相同的纤维材料形成的整合的固定元件。这提供关于可回收性的优势。
[0011]根据一个方面,提供一种处理纤维缓冲垫体的方法。由交联的纤维材料形成纤维缓冲垫体。至少部分纤维材料是可热活化的。在处理之前,纤维缓冲垫体具有第一形状。移动部分纤维缓冲垫体,且向纤维缓冲垫体施加超声波振动,以将纤维缓冲垫体自第一形状重塑成与第一形状不同的第二形状。
[0012]在此方法中,使用超声波技术对纤维缓冲垫体进行后加工。由此,可在已经模塑纤维缓冲垫体后对纤维缓冲垫体进行几何形状的改变。这使得从在后处理之前具有相同第一形状的纤维缓冲垫体出发能够实现各种三维形状。可使用超声波焊接操作以精确的方式实现复杂的几何形状。
[0013]当沿主负载方向施加负载时,纤维缓冲垫体是可弹性变形的。如本文中所使用的,术语“第一形状”和“第二形状”分别是指处于其中不将负载施加到纤维缓冲垫体上的息止状态的纤维缓冲垫体的形状。
[0014]纤维缓冲垫体可以是整体模塑的纤维缓冲垫体。这种整体模塑的纤维缓冲垫体可通过将纤维材料插入到模具中并向其供热以引起结合纤维的热活化来形成。所得纤维缓冲垫体为不需要单独的纤维缓冲垫子彼此连接的整体三维体。通过使用超声波能量处理这种整体模塑纤维缓冲垫体,可进一步增强结构稳定性。在施加热的情况下于模具中由松散的纤维材料形成、而非由之后彼此连接的立状纤维的单独层形成的整体模塑纤维缓冲垫体没有尖锐的区域边界。该尖锐的区域边界会是潜在的机械破裂线。使用超声波能量进行后加工的整体模塑纤维缓冲垫体减轻破裂问题。
[0015]纤维缓冲垫体可以是呈现纤维密度和/或定向平滑变化、而非在区域边界处的急剧过渡的整体纤维缓冲垫体。至少在处理后,纤维缓冲垫体可包括在密度和/或纤维定向方面不同的区域。密度和/或纤维定向在配置于具有不同密度和/或纤维定向的区域之间的过渡区域中平滑地变化。
[0016]使用所述方法,使用适当形状的超声波发生器可在纤维缓冲垫体中产生一个或多个修整槽。可通过超声波焊接在修整槽中将修整材料直接焊接到纤维缓冲垫体。
[0017]使用所述方法,可产生待附接到纤维缓冲垫体的元件的固定点。
[0018]可向纤维缓冲垫体局部施加超声波振动。为了说明,可移动纤维缓冲垫体的部分以在纤维缓冲垫体中形成凹部,且可向纤维缓冲垫体局部施加超声波振动以引起在凹部区域中的可热活化纤维材料的热活化。由此,凹部可形成为容纳与纤维缓冲垫体不同的部件。
[0019]可使用也用于局部施加超声波振动的超声波发生器来移动所述部分。
[0020]可在纤维缓冲垫体中产生压缩区域,即具有增加的密度的区域。当纤维缓冲垫体具有第一形状时,纤维缓冲垫体可在所述部分处具有第一密度。可进行超声波振动的移动和施加,以使得在已经施加超声波振动后纤维缓冲垫体在凹部的面处具有第二密度,第二密度大于第一密度。由此,形成由与纤维缓冲垫体的本体相同的材料制得的固定区域。固定区域具有增加的刚性用于将部件与其附接,但不需要将与纤维缓冲垫体的本体材料不同的材料烧制到纤维缓冲垫体中。由压缩的纤维材料形成的固定区域可固持连接器,例如螺纹栓或树连接器,或可通过提供增加的纤维结构强度以另一方式起作用。
[0021]所述方法可包括将柔性材料、特别是柔性织造材料附接到凹部的面。柔性材料可以是修整材料。由此,凹部的面可用作修整材料的固定点。
[0022]柔性材料可以是可热活化的。柔性材料可以是来自聚酯纤维的修整材料。可向柔性材料和纤维缓冲垫体施加超声波振动,以通过超声波焊接将柔性材料附接到纤维缓冲垫体。由此,可减少附接柔性材料所需要的组件数量。可将超声波焊接线隐藏在可通过向纤维缓冲垫体施加超声波振动所形成的修整槽中。
[0023]所述方法可包括将刚性部件附接到凹部的面。由此,凹部的面可用作刚性体的固定点。刚性体可以是环境系统的组件,例如用于加热或冷却车辆座椅的加热或冷却系统。刚性体可以是座椅调节系统的组件,例如动力致动器。
[0024]可使连接器与凹部的面直接适配以将刚性部件附接到凹部的面。由于所述面具有增加的密度,不必提供模塑到纤维缓冲垫体中的单独的固定元件来与连接器适配。
[0025]凹部可形成为具有沿着从纤维缓冲垫体表面朝纤维缓冲垫体内部的方向展开的区段。
[0026]纤维缓冲垫体可具有主负载方向。在纤维缓冲垫体的至少一个区域中,纤维可主要沿主负载方向定向。在所述区域中,50%以上的纤维可具有与主负载方向成小于45°的角度的定向。由此,可获得良好的弹性特性。
[0027]纤维缓冲垫体可具有垂直于主负载方向延伸的主面。经移动的部分可包括主面的区段。主面的所述区段可沿与主负载方向平行的方向移动以产生凹部。由此,凹部可形成于纤维缓冲垫体例如与机动车座椅的B面相对应的面上。该面特别适合于容纳较大组件。
[0028]纤维缓冲垫体可具有与主负载方向平行延伸的次面。经移动的部分可包括次面的区段。次面的所述区段可沿垂直于主负载方向的方向移动以产生凹部。由此,凹部可形成于适合于容纳结构元件的位置处。
[0029]可通过超声波发生器向纤维缓冲垫体施加超声波振动,同时通过超声波发生器移动所述部分。由此,可在凹部的侧面和底面处产生增加的密度的区域。在整个所述部分的移动中,可连续施加超声波振动。可在开始移动之前或在开始移动时开始施加超声波振动。
[0030]可在所述部分已经移动后开始向纤维缓冲垫体施加超声波振动。由此,可以产生具有增加的密度的区域以占据较小的表面积,和/或可以调节凹部的侧壁的特性。
[0031]经处理的纤维缓冲垫体可用于车辆座椅。经处理的纤维缓冲垫体可用于机动车座椅、航空座椅、火车座椅或公共交通运输座椅。经处理的纤维缓冲垫体可用于供家庭就座或办公就座的座椅。所述方法可包括将经处理的纤维缓冲垫体安装于这种座椅中。
[0032]根据另一实施方案,提供一种制造纤维缓冲垫体的方法。在所述方法中,向模具供给包括可热活化的结合纤维的松散的纤维材料。向填充到模具中的纤维供热以热活化结合纤维,来形成模塑的纤维缓冲垫体。使用任一方面或实施方案的处理方法处理模塑的纤维缓冲垫体。
[0033]在所述方法中,模塑纤维缓冲垫体。这使得纤维缓冲垫体能够以整体主体的形式制造,而不需要待彼此连接的立状纤维的单独的垫子。如本文中所使用的术语“松散的纤维材料”是指不是非织造材料或织造材料织物形式的纤维材料。松散的纤维材料还可包括纤维的聚集体,例如纤维束。
[0034]纤维材料可包括填充纤维和结合纤维。填充纤维可具有介于10分特与100分特之间的线性质量密度。结合纤维可具有介于7分特与40分特之间的线性质量密度。填充纤维可具有至少80_的长度。或者,填充纤维长度可选择为在12mm到70_的范围内。
[0035]纤维可在供热之前定向。由此,可形成纤维缓冲垫体,其中在所述纤维缓冲垫体的至少一个区域中,纤维具有与所述纤维缓冲垫体的主负载方向相对应的优先方向。可获得纤维缓冲垫体的希望的柔软触感和良好的透气性。
[0036]模具可具有在凹部的相对侧的两个主面,所述凹部限定于其间,所述主面可相对于彼此移动。通过使模具的主面相对于彼此移动,可在模具的主面处改变纤维材料的定向和密度。由此,模塑的纤维缓冲垫体可形成为具有密度和/或纤维定向与弹性区域不同的表面区域,在所述弹性区域中纤维具有与主负载方向相对应的优先纤维定向。使模具的主面相对于彼此移动还有助于定向模具凹部区域中的纤维,在所述区域中希望纤维沿与主负载方向相对应的优先方向定向,以形成纤维缓冲垫体的弹性区域。
[0037]供给到模具中的松散的纤维材料可在供热之前沿与主负载方向平行的方向压缩。由此,密度和/或纤维定向与弹性区域不同的区域可形成于纤维缓冲垫体的主面上。所形成的纤维缓冲垫体的主负载方向通常可沿与纤维缓冲垫体的主面垂直的方向延伸。在实施方案中,插入到模具中的纤维材料可在供热之前沿两个彼此垂直的方向压缩。
[0038]可替代地或另外地,供给到模具中的松散的纤维材料可在供热之前沿与主负载方向垂直的方向压缩。由此,密度与弹性区域不同的区域可形成于纤维缓冲垫体的侧面上。
[0039]在结合纤维的热活化之前局部压缩纤维材料的替代方案或另外的方案,可在结合纤维的热活化之后局部压缩纤维材料或由其形成的纤维缓冲垫体。通过在结合纤维的热活化之后、例如在纤维缓冲垫体的冷却过程中局部压缩纤维缓冲垫体的部分,可减少纤维缓冲垫体形状与希望的最终形状的潜在偏差。
[0040]根据实施方案,纤维可在插入到模具中之后定向。纤维可使用气流、特别是空气流定向。
[0041]可在气流中向模具供给松散的纤维材料。可控制气流的流型以对模具内的纤维进行定向。可基于模具中纤维材料的填充水平控制气流的流型。为此,模具可具有用于气流的贯穿开口。
[0042]为在插入到模具中之后对纤维材料进行定向,可基于填充水平调节自模具抽取气体的一个或更多个区域的位置和/或大小。可在模具的主面上自模具抽取气体,所述模具的主面沿与主负载方向相对应的方向间隔开。可在模具的主面的区域处自模具抽取气体,所述区域分别设置得低于模具中纤维材料的当前填充水平。
[0043]纤维可在插入到模具中之前定向。松散的纤维可沉积于输送器上,且可在沉积于输送器上的同时定向。可使用气流,例如空气流实现对纤维进行定向。可使用用于在输送器上产生平行成网纤维布置的其它技术。然后可将定向的纤维自输送器转移到模具中,以使得纤维定向沿与所得纤维缓冲垫体中的主负载方向相对应的方向定向。
[0044]可在插入到模具中之前将纤维预热到低于结合纤维的热活化温度的温度。由此,可以降低在将纤维插入到模具之后必须向纤维供给的热能的量。
[0045]可使用温暖气体、空气或水蒸气的气流向模具中的纤维供热。
[0046]纤维材料可包括结合纤维和填充纤维。结合纤维可以是双组份(BiCo)纤维。为了说明,结合纤维可具有芯和涂层。芯可由聚酯或聚酰胺形成。涂层可由聚酰胺或改性的聚酯形成。结合纤维可具有三叶形横截面。例如,填充纤维可由聚酰胺或聚酯形成。填充纤维具有高于结合纤维的热活化温度的熔融温度。填充纤维可以是直的、螺旋形的、具波纹的等,且可用于填充纤维缓冲垫体的体积。
[0047]可以以空间变化的方式控制纤维缓冲垫体的性能,特别是纤维缓冲垫体的刚性、弹性或阻尼行为。这可通过以空间变化的方式来调节纤维材料的组成、密度或纤维定向来实现。
[0048]可在使用超声波能量处理模塑的纤维缓冲垫体之前从模具移除所述模塑的纤维缓冲垫体。
[0049]根据另一个方面,提供利用一个方面或一个实施方案的方法制造的纤维缓冲垫体。
[0050]根据另一个方面,提供包括利用一个方面或一个实施方案的方法制造的纤维缓冲垫体的座椅。
[0051 ] 将参照附图描述本发明的实施方案。
【专利附图】

【附图说明】
[0052]图1是纤维缓冲垫体的示意性横截面图。
[0053]图2到4显示在处理纤维缓冲垫体的方法的各个阶段中的图1的纤维缓冲垫体。
[0054]图5是经处理的纤维缓冲垫体的示意性横截面图。
[0055]图6是另一经处理的纤维缓冲垫体的示意性横截面图。
[0056]图7和8图解说明在经处理的纤维缓冲垫体中形成的凹部。
[0057]图9是用于图解说明在制造纤维缓冲垫体的方法中模塑纤维缓冲垫体的示意图。
[0058]现在将参照附图描述本发明的实例性实施方案。尽管一些实施方案将在具体应用领域的背景下描述,但所述实施方案并不限于此应用领域。此外,除非另有明确说明,否则各个实施方案的特征可彼此组合。
[0059]将参照图1到4解释处理纤维缓冲垫体的方法。图1是在处理纤维缓冲垫体I之前纤维缓冲垫体I的示意性横截面图。图2到4显示在处理方法期间或在其之后纤维缓冲垫体I的横截面图。横截面图分别沿与纤维缓冲垫体I的主面垂直并与纤维缓冲垫体I的主负载方向2平行的平面截取。
[0060]参照图1,待处理的纤维缓冲垫体I可配置用作座垫。纤维缓冲垫体配置为当将沿主负载方向2指向的力施加到纤维缓冲垫体I上时提供弹性特性。
[0061]纤维缓冲垫体I具有两个主面3、4,其布置为在纤维缓冲垫体I上彼此相反。主面3、4可具有近似平面的形状,基本上垂直于主负载方向2延伸。纤维缓冲垫体I可配置为使得主负载方向2限定主面3和4的平面的法线。
[0062]纤维缓冲垫体I可以是由热交联纤维整体形成的单独主体。形成纤维缓冲垫体的纤维材料可包括至少两种不同类型的纤维,即结合纤维和填充纤维。结合纤维为可通过向其供热来热活化的纤维。在热活化后,各结合纤维的至少一部分熔融,从而导致形成纤维矩阵。各种已知的纤维类型可用作结合和填充纤维。形成纤维缓冲垫体的纤维材料可包括能由回收材料获得和/或能以高效方式回收的纤维。结合纤维可以是双组份(BiCo)纤维。结合纤维可具有低于填充纤维的熔融温度的热活化温度。根据实例性实施方案,结合纤维可以是具有聚酯或聚酰胺的芯且具有聚酰胺或改性聚酯的涂层的BiCo纤维。BiCo纤维可具有三叶形横截面。填充纤维可由聚酯或聚酰胺形成,且具有至少高于结合纤维的涂层的熔融温度的熔融温度。填充纤维可具有介于10分特与100分特之间的线性质量密度。结合纤维可具有介于7分特与40分特之间的线性质量密度。形成纤维缓冲垫体的纤维材料可包括一种以上类型的填充纤维和/或一种以上类型的结合纤维。
[0063]可使用任何其它适宜的技术来形成待处理的纤维缓冲垫体。为了说明,可使通过连接垂直成网纤维的垫子形成的纤维缓冲垫体进行下文所述的处理。
[0064]纤维缓冲垫体I包括多个不同的区域5到7。所述区域在纤维缓冲垫体I的特征纤维定向和/或密度方面彼此不同。在不同区域之间没有尖锐边界。纤维缓冲垫体I而是呈现出纤维定向或纤维缓冲垫体密度在不同部分之间的逐渐过渡。
[0065]纤维缓冲垫体I具有弹性区域5。弹性区域5具有与纤维缓冲垫体的主负载方向2相对应的纤维定向。即弹性区域中的纤维的优先方向与主负载方向2相对应,且与纤维缓冲垫体I的至少一个主面3垂直。由于纤维矩阵的形成、纤维形状和纤维定向的统计学分布,并非所有纤维纤维均会沿弹性部分中的主负载方向2指向。如果50%以上的纤维分别以相对于主负载方向2小于45°的角度定向,则弹性区域5可视为具有沿主负载方向2的纤维定向。换句话说,在弹性区域5中,大部分纤维是以相对于主面3的平面大于45°的角度设置。
[0066]弹性部分5中的纤维配置示意性地示于插图15中。如插图15中所见,弹性区域5中的大部分纤维可以以相对于主负载方向小于45°的角度定向,且纤维间隔可足够大,以使得当将沿主负载方向2指向的负载施加到纤维缓冲垫体上时纤维能够转向。使主要与主负载方向2平行设置的纤维相互连接的交联纤维使得能够在弹性区域5中形成纤维矩阵。
[0067]纤维缓冲垫体I还包括分别设置于主面3和4处的其它区域6、7。其它区域6和7分别在纤维定向或纤维缓冲垫体密度中的至少一个方面与弹性区域5不同。在图1的纤维缓冲垫体I中,其它区域6和7中的纤维分别具有与设置其的主面的平面平行的优先方向。纤维缓冲垫体在主面3或4处的密度可大于弹性区域5中的密度。或者,该增加的密度也可在使用超声波能量的处理中产生。
[0068]设置于主面3处的其它区域6中的纤维配置示意性地示于插图16处。如插图16中所见,区域6中的大部分纤维可以相对于主面3的平面小于45°的角度定向,且纤维可具有大于弹性部分5的堆积密度。设置于另一主面4上的其它区域7可具有在纤维定向和纤维缓冲垫体密度方面与区域6中的配置相似的配置。
[0069]纤维缓冲垫体I可以以单独的方式形成,且纤维定向和密度可以分别在弹性区域5与其它区域6和7 (分别)之间逐渐过渡。纤维缓冲垫体I包括设置于弹性区域5与主面3上的其它区域6之间的过渡区域8。在过渡区域8中,纤维定向从弹性区域5的纤维定向逐渐变化到主面3上的其它区域6的纤维定向,且缓冲垫体的密度从弹性区域的密度逐渐变化到主面3上的其它区域6的密度。[0070]纤维缓冲垫体I包括设置于弹性区域5与主面4上的其它区域7之间的过渡区域
9。在过渡区域9中,纤维定向从弹性区域5的纤维定向逐渐变化到主面4上的其它区域7的纤维定向,且缓冲垫体的密度从弹性区域5的密度逐渐变化到主面4上的其它区7的密度。
[0071]由此形成为单独三维体的纤维缓冲垫体I具有可大于4cm的高度12。弹性区域5具有闻度11,且设置为与主面3和4间隔开。
[0072]在纤维缓冲垫体I中,具有沿主负载方向2的纤维定向的弹性区域5提供良好的通风和弹性。在以单独的方式由热交联纤维形成纤维缓冲垫体I的情况下,获得良好的耐久性和舒适性。将通过接下来会描述的使用超声波振动的处理保留参照图1对纤维缓冲垫体所描述的这些各种特征。
[0073]为了改变纤维缓冲垫体I的几何形状,移动纤维缓冲垫体I的部分21,且在该区域中向纤维缓冲垫体I局部施加超声波振动。由此,实现结合纤维的热活化,引起交联。当纤维缓冲垫体I再次冷却时,固定纤维缓冲垫体的经改变的形状。由此,纤维缓冲垫体可自在处理之前不向纤维缓冲垫体施加负载时的纤维缓冲垫体的第一形状重塑为在处理之后不向纤维缓冲垫体施加负载时的第二形状。
[0074]图2显示当经移动最初位于主面3的平面中的部分21时的纤维缓冲垫体I。通过超声波发生器20使部分21移动。仅示意性显示于图2中的超声波发生器20可具有任何适宜的几何形状。超声波发生器20的几何形状可基于要对纤维缓冲垫体I进行的形状改变来选择。为了说明,如果要形成凹入到纤维缓冲垫体中的修整槽,则可以使用具有较窄横截面积的超声波发生器以有助于插入到纤维缓冲垫体I中。如果要在纤维缓冲垫体的较大区域上形成凹部,则可以使用具有较大横截面积的超声波发生器。
[0075]超声波发生器20振动,并将超声波振动施加到其所邻接的纤维缓冲垫体I上的部分上。局部供给的超声波能量热活化结合纤维,从而有助于纤维缓冲垫体I自图1中所示的第一形状变形成第二形状。当在使超声波发生器20停止工作后冷却纤维材料时,固定交联结构。由此固定纤维缓冲垫体的经改变的形状。
[0076]超声波发生器20可向纤维缓冲垫体I连续施加超声波振动,同时将其下压到纤维缓冲垫体I中。或者,超声波发生器20的激活可以延期,直到在部分21已经移动之后。根据激活超声波发生器20的时间,可产生具有不同特性的凹部。
[0077]通过使纤维缓冲垫体I的部分21朝向纤维缓冲垫体I的内部移动来局部压缩纤维材料。通过供给超声波能量结合将超声波发生器20进一步下压到纤维缓冲垫体I中,局部熔融最初的交联纤维网络,且在纤维缓冲垫体中所形成的凹部的面处形成具有增加的密度的区域,当停止施加超声波能量时通过交联纤维固定所述区域。
[0078]图3显示当纤维缓冲垫体具有第二形状时的纤维缓冲垫体。
[0079]通过移动部分21并施加超声波振动,纤维缓冲垫体I的形状自如图1中所示在处理之前的第一形状10改变成第二形状30。在纤维缓冲垫体的部分已经移动且已局部施加超声波振动后,在纤维缓冲垫体I的面中形成凹部23。
[0080]由于该处理,在纤维缓冲垫体I中毗邻凹部处形成具有增加的纤维密度的区域
24。虚线示意性表示其中纤维缓冲垫体的密度比弹性区域5中的本体密度大至少给定因数的特征区域。对于由纤维材料模塑为整体主体的纤维缓冲垫体,密度和/或纤维定向自具有增加的密度的区域24连续变化到弹性区域5。
[0081]插图26图解说明凹部25的底面25处的纤维定向和密度。面25处的纤维缓冲垫体的密度大于15处所示的弹性区域9中纤维缓冲垫体的密度。面25处的纤维缓冲垫体的密度还大于在处理纤维缓冲垫体I之前部分21处的密度,如由图1中的插图16所指示的。
[0082]通过使用超声波振动处理纤维缓冲垫体,可选择性地压缩缓冲垫体的区域。结合纤维的热活化引起热互连,当纤维缓冲垫体I能够冷却时所述热互连固定增加的密度的区域。
[0083]图4显示当具有增加的密度的区域24用作固定元件时的纤维缓冲垫体。部件27容纳于凹部23中。用于部件27的连接器29与纤维缓冲垫体的区域24直接适配。区域24从而充当用于部件27的固定元件。区域24整合到纤维缓冲垫体I中,并由与纤维缓冲垫体I的其它区域相同的纤维材料形成。不需要将由与纤维缓冲垫体I的纤维材料不同的材料形成的固定元件,例如金属固定元件整合到纤维缓冲垫体中。
[0084]部件27可以是刚性部件。部件27可以是用于加热和/或冷却其中待安装纤维缓冲垫体I的座椅的环境系统的组件。部件27可以是致动器组合件,例如动力致动器的组件,用于调节其中待安装纤维缓冲垫体I的座椅的组件。
[0085]可对纤维缓冲垫体I的几何形状进行其它改变。可基于纤维缓冲垫体I的希望的形状改变来选择超声波发生器20的形状。为了说明,如果要在纤维缓冲垫体中形成与其长度相比宽度较小的沟槽,则可以使用宽度与沟槽的宽度相当的超声波发生器。
[0086]不同于刚性部件27的部件也可以附接到具有增加的密度的区域24。为了说明,可使用压缩纤维材料的区域24来附接修整材料。在此情形下,凹部24可形成为沿纤维缓冲垫体I的一个或几个侧面延伸的修整槽,以使得修整材料能够附接到纤维缓冲垫体。修整材料附接到纤维缓冲垫体的位置可凹入修整槽中,所述修整槽通过使用超声波发生器在施加超声波振动的同时沿向内方向推送纤维材料来形成,从而形成具有至少一个具有增加的纤维材料密度的面的凹部。
[0087]如果修整材料由热塑性纤维形成或包括热塑性纤维,则修整材料可使用超声波焊接附接到纤维缓冲垫体。焊接线可布置于如参照图2和3所描述形成的修整槽中。可与使纤维缓冲垫体变形以在其中形成修整槽平行地将修整材料超声波焊接到纤维缓冲垫体I。即可通过超声波发生器施加超声波振动,以引起纤维缓冲垫体的结合纤维的热活化用于固定具有增加的密度的区域24,并使修整材料与纤维缓冲垫体I融合。
[0088]可使用根据一个实施方案的处理方法在纤维缓冲垫体中形成多种多样的凹部。这使得能够在纤维缓冲垫体I的后加工操作中产生多种多样的纤维缓冲垫几何形状,而不需要针对这些几何形状中的每一种的专用模具。
[0089]图5显示已经使用超声波发生器将超声波振动施加到纤维缓冲垫体上来进行后加工的另一纤维缓冲垫体31的横截面图。纤维缓冲垫体31的主面32包括多个凹部33到
35。凹部33到35可形成为具有不同形状。凹部33到35中的每一个都可以通过将超声波发生器压到纤维缓冲垫体中来形成,随着超声波发生器将超声波振动局部施加到纤维缓冲垫体31上。凹部33到35可从其中面32基本上平滑的纤维缓冲垫体的第一形状开始形成。
[0090]凹部33可具有长方体形状。其中压缩纤维材料以提供较高刚性的区域38形成于凹部33的面处。可使连接器41,例如螺纹栓与区域38螺纹适配。凹部33的侧面处的这类增加的密度的区域可通过向纤维缓冲垫体供给超声波能量同时将超声波发生器下压到纤维缓冲垫体中来形成。
[0091]另一凹部34可具有三角形横截面。可使用具有相应三角形横截面的超声波发生器来形成凹部34。其中压缩纤维材料以提供较高刚性的区域39形成于凹部34的面处。可使连接器42,例如外径大于凹部34的内径的树连接器与区域39适配。
[0092]连接器41、42可具有各种功能中的任一种,例如将纤维缓冲垫体31连接到结构元件或将覆盖材料紧固到纤维缓冲垫体31。
[0093]另一凹部35可形成为修整槽。凹部35可具有延伸到纤维缓冲垫体31的面32的第一部分36和更远离面32设置的第二部分37。在垂直于修整槽的纵轴的平面中,第二部分37比第一部分36宽。即修整槽包括沿自面32朝纤维缓冲垫体31的内部的方向展开的区段。其中压缩纤维材料以提供较高刚性的区域40形成于凹部35的较低面处。修整材料43附接到在凹部35内的纤维缓冲垫体31。修整材料43可使用设置于凹部35内的适宜附接结构来附接。为了说明,可使用线44和将线44粘附到凹部35的底面的连接器45。
[0094]凹部35在自第一部分36到第二部分37的过渡处沿朝纤维缓冲垫体的内部的方向展开。这种凹部配置可通过切下纤维缓冲垫体的表面处的纤维材料以形成第一部分36,然后使用超声波发生器形成第二部分47来实现。第一部分36也可使用超声波发生器来形成。
[0095]图6显示已经使用超声波发生器将超声波振动施加到纤维缓冲垫体上来进行后加工的另一纤维缓冲垫体51的横截面图。纤维缓冲垫体51的主面52包括多个凹部53和
54。凹部53、54可形成为具有不同形状。凹部53、54中的每一个都可通过将超声波发生器压到纤维缓冲垫体中来形成,随着超声波发生器将超声波振动局部施加到纤维缓冲垫体51上。凹部53、54可从其中面52基本上平滑的纤维缓冲垫体的第一形状开始形成。
[0096]凹部53可具有长方体形状。其中压缩纤维材料以提供较高刚性的区域57形成于凹部53的面处。刚性部件61容纳于凹部53内。刚性部件使用与具有增加的密度的区域57直接适配的连接器62来粘附到纤维缓冲垫体51。刚性部件61可以是环境系统例如用于加热和/或冷却的环境系统的组件、或用于致动其中安装纤维缓冲垫体51的座椅的组件的致动器组合件的组件。
[0097]另一凹部54可形成为修整槽。凹部54可具有第一部分55和沿自面32朝纤维缓冲垫体51的内部的方向展开的第二部分56。凹部54可如参照图5的凹部35所解释来形成。修整覆盖物43通过连接器63与于凹部54的较低面处形成的压缩的纤维材料的区58直接适配来附接到纤维缓冲垫体52。
[0098]纤维缓冲垫体中形成的凹部和压缩的纤维材料的区域的形状和特性可受超声波发生器的适当定时激活的影响。为了说明,可根据是否在将超声波发生器压向纤维缓冲垫体时就激活超声波发生器以施加超声波振动,或是否仅在其已移动部分纤维材料后、即在已将其下压到纤维缓冲垫体中后激活超声波发生器以施加超声波振动,来获得纤维缓冲垫体的外部形状的不同表面轮廓。类似地,可根据超声波发生器激活和超声波发生器移动的时间,获得于凹部处形成的压缩区域的不同空间分布。
[0099]图7图解说明当先在不施加超声波振动情况下首先将超声波发生器下压到纤维缓冲垫体中并在之后的时间激活时可形成的纤维缓冲垫体的横截面图。假设所述超声波发生器具有长方体形状,在纤维缓冲垫体的表面中形成的凹部64的侧面65倾斜得较缓,而非垂直于其中形成凹部64的纤维缓冲垫体的面定向。压缩的纤维材料的区域66集中于凹部64的底面附近。
[0100]图8图解说明当在将超声波发生器下压到纤维缓冲垫体中的同时将其激活并施加超声波振动时可形成的纤维缓冲垫体的横截面图。假设超声波发生器具有长方体形状,在纤维缓冲垫体的表面中形成的凹部67的侧面68与将超声波发生器下压到纤维缓冲垫体中的方向基本上平行地定向。压缩的纤维材料的区域69在凹部67周围延伸。
[0101]可使用任何能够提供弹性纤维缓冲垫体的技术形成进行后处理的纤维缓冲垫体。为了说明,可如参照图1到8所描述对通过连接多个垂直成网层形成的纤维缓冲垫体进行后加工。所述后加工可特别有利地施加到纤维缓冲垫体,所述纤维缓冲垫体为在需要彼此连接的层之间没有尖锐的区域边界的整体模塑体。对于这种整体模塑的三维纤维缓冲垫体,使用超声波能量的重塑和整合的固定元件的制造可保留纤维缓冲垫体的结构完整性。甚至在后处理之后,纤维缓冲垫体可呈现其中密度和/或纤维定向自纤维缓冲垫体内的一个值连续变化到另一个值的过渡区。
[0102]制造根据一个实施方案的纤维缓冲垫体的方法包括使用模具由松散的纤维材料形成纤维缓冲垫体并进行使用超声波振动的处理。将参照图9解释用于由松散的纤维材料形成纤维缓冲垫体的技术。由此形成的纤维缓冲垫体可进行本文中所述的任一方面或实施方案的后处理。
[0103]图9是用于解释制造根据一个实施方案的纤维缓冲垫体的方法的示意图。纤维缓冲垫体由热交联的纤维材料形成为单独主体。在81、82和83处图解说明所述方法的各个阶段。
[0104]所述方法利用用于制造纤维缓冲垫体的设备70。设备70包括模具,所述模具具有第一模具71和第二模具72。第一模具71和第二模具72可分别由穿孔材料、例如由穿孔金属片形成。第一模具71和第二模具72可具有与在进行使用超声波能量的后处理之前的纤维缓冲垫体的主面的形状相对应的三维内部形状。
[0105]设备70进一步包括用于从由第一模具71和第二模具72限定的体积抽取气体的气体引导装置73和73’。气体引导装置73可包括可控引导组合件74。可控引导组合件74配置为使得可在引导组合件74的各个不同区域上选择性地将气体抽取到气体引导装置73中。可通过引导组合件74控制从由第一模具71和第二模具72限定的体积76抽取气体的区域的位置和大小。类似地,气体引导装置73’可包括可控引导组合件74’。可控引导组合件74’配置为使得可在引导组合件74’的各个不同区域上选择性地将气体抽取到气体引导装置73’中。可通过引导组合件74’控制从由第一模具71和第二模具72限定的体积76将气体抽取到气体引导装置73’中的区域的位置和大小。
[0106]设备70还包括供给纤维材料的供给装置77。供给装置77可包括管,所述管可将气流中所携带的纤维材料供给到模具71、72中。由第一模具71和第二模具72形成的模具限定方向78,第一模具71和第二模具72沿所述方向78间隔开。方向78与使用所述方法形成的纤维缓冲垫体的主负载方向相对应。
[0107]在81处,第一模具71和第二模具72设置于第一距离处。通过供给装置77将包括结合纤维和填充纤维的松散的纤维材料供给到模具71、72中。松散的纤维材料可以以纤维束的形式供给。在供给到模具71、72中的气流79中携带纤维材料。当将纤维材料供给到模具71、72中以覆盖模具底部时,可在通常设置于模具71、72的下端处的位置处将气体抽取到气体引导装置73和73’中。
[0108]在82处图解说明的稍后阶段,纤维材料已经填充到模具中达到水平84。在此阶段,仍可通过供给装置77将纤维材料供给到模具71、72中。可在由供给装置77供给的气流中携带纤维材料。可在通常设置在模具的填充水平84以下的位置处将气体抽取到气体引导装置73和73’中。随着填充水平84升高,可分别使用可控引导组合件74和74’控制从由模具71和72围绕的体积抽取气体的位置。为了说明,引导组合件74和74’可分别包括至少沿垂直方向彼此间隔开的多个翻板阀,且翻板阀可以根据填充水平84以受控方式打开和关闭。使用可控引导组合件74和74’,可控制气流的流型85。
[0109]可以控制气流85以使得穿过模具的气流具有沿方向78的速度分量,所述方向78与所形成的纤维缓冲垫体的主负载方向相对应。可以控制气流,以使得至少在由第一模具71和第二模具72围绕的体积76的一部分中,气流85与方向78平行的速度分量远大于与方向78垂直且平行于主面延伸的速度分量(即与图9的绘制平面垂直的速度分量)。
[0110]通过控制气流的流型使得其以与方向78平行的显著速度分量穿过沉积于模具中的纤维材料,纤维可于模具中定向以使得其具有方向78作为优先方向。
[0111]在83处,纤维材料已经填充到模具中达到水平84,且不再供给纤维材料。第一模具71和第二模具72沿方向78相对于彼此移动,如86处所图解说明的。第一模具71和第二模具72可相对于实验室参照系移动。通过使第一模具71和第二模具72相对于彼此移动,具有增强的密度的部分可形成于由第一模具71和第二模具72围绕的体积76内。使第一模具71和第二模具72相对于彼此移动还可有助于在与第一模具71和第二模具72的内表面相邻的区域中确立与所述内表面平行的纤维定向,和/或有助于在与第一模具71和第二模具72的内表面间隔开的体积76的一部分中确立与方向78平行的纤维定向。
[0112]在第一模具和第二模具已经相对彼此移动后,为确立设置于模具内的纤维材料内的纤维定向或密度的希望的模式,可以向纤维材料供热。通过供热,可以热活化结合纤维。可通过结合纤维的热活化形成热交联纤维的纤维矩阵。
[0113]可以各种方式供给用于结合纤维的热活化的热。如图9中的83处所图解说明的,可以将热气体流86供给到模具中。气体引导装置73和73’可用于以确定的方式将热气体引导到设置于模具71、72内的纤维材料的部分。可基于例如各自区域中的纤维缓冲垫体的密度或厚度来控制供给到模具71、72内的各个区域的热气体的量。
[0114]当将纤维材料插入到模具中时,可以将纤维材料预热到低于结合纤维的热活化能量的高温。由此,可以减少在已经将模具填充达到希望的水平后热活化结合纤维所需要的能量的量。
[0115]可以使在模具71、72内形成的纤维缓冲垫体冷却。可以引导另一气流,例如具有室温的气体或冷却到低于室温的温度的气体穿过在模具71、72内形成的纤维缓冲垫体。
[0116]当使用图9中所图解说明的方法时,一个加热过程足以由松散的纤维材料产生三维纤维缓冲垫体。这与其中将多个垂直成网纤维片堆叠并彼此结合的方法形成对比。通常,需要多个加热步骤来制造垂直成网纤维的片并使其结合以形成缓冲垫。
[0117]可以在所述方法中进行其它加工步骤。为了说明,在于模具71、72中形成三维纤维缓冲垫体后,可将纤维缓冲垫体插入到辅助模具中,以改变纤维缓冲垫体的几何形状,或进一步使其外部表面固化或平滑。可以将纤维缓冲垫体插入到辅助模具中,同时其仍处在高温下或可以加热辅助模具。
[0118]可以通过如下方式选择性形成密度大于弹性部分的密度的部分:根据供给位置控制供给到模具中的纤维材料的密度,选择性压缩供给到模具中的纤维材料,或后加工。为了说明,加热工具可用于在将纤维缓冲垫体从模具71、72移除后局部增加其密度。由此,纤维缓冲垫体的一部分可具有高密度,以使得可以在高密度部分处将座椅覆盖材料紧固于纤维缓冲垫体上。
[0119]可以不只沿一个方向而是沿几个方向压缩供给到模具中的纤维材料。如83处所显示,第一模具71和第二模具72可以相对彼此移动以在纤维材料中产生具有较高密度的区域,所述较高密度的区域沿第一模具71和第二模具72的内表面设置。
[0120]之后,可以在纤维缓冲垫体的次要侧面上压缩已经插入到模具中的纤维材料。为此,可移动的推动器可以沿与方向78垂直的方向移动,所述方向78与纤维缓冲垫体的主负载方向相对应。
[0121]在已经沿至少两个方向压缩纤维材料后,可以向纤维材料供热以引起结合纤维的热活化。
[0122]所述方法还可包括在向纤维材料供热之前沿至少三个正交方向压缩插入到模具中的纤维材料。
[0123]在从模具移除纤维缓冲垫体后,使用超声波能量对其进行后加工,如参照图1到8所述的。
[0124]尽管已经描述了根据各个实施方案的方法,但在其它实施方案中可以进行改变。为了说明,尽管已经描述了模塑的纤维缓冲垫体的后加工,但可利用任何其它技术,例如通过热融合先前已经使用Struto-或辅助成网技术形成的立状纤维层形成待进行后加工的纤维缓冲垫体。
[0125]为了进一步说明,纤维缓冲垫体不必仅仅由热交联纤维构成。在实例性实施方案中,当形成纤维缓冲垫体时,可以选择性地将粘着材料供给到模具中,以使得粘着材料集中于由模具限定的腔内的预定位置处。可以选择性地供给粘着材料,以局部提高纤维之间的
结合密度。[0126]尽管已经描述了制造纤维缓冲垫体的方法,所述纤维缓冲垫体之后使用超声波能量进行处理,其中纤维在插入到模具中后定向,但是还可以在将纤维插入到模具中之前形成沿优先方向定向的纤维。
[0127]根据实施方案的方法可以用于制造可整合到多种多样的座椅中的纤维缓冲垫体。其中可以使用纤维缓冲垫体的实例性座椅包括机动车座椅、火车座椅、航空器座椅、家庭使用的座椅和办公使用的座椅。还可以在座椅的各种组件上使用纤维缓冲垫体。为了说明,可以在接纳人的大腿的座位部分、支撑人的背部的靠背部分、头枕部分或需要缓冲的其它组件处使用纤维缓冲垫体。
【权利要求】
1.一种处理纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)的方法,所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)由交联的纤维材料形成,所述纤维材料的至少一部分为可热活化的,当沿主负载方向(2)施加负载时,所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)为可弹性变形的,所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)在被处理之前具有第一形状(10), 其中移动所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)的部分(21),并向所述纤维缓冲垫体(I ;30;31 ;51)施加超声波振动,以将所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)自所述第一形状(10)重塑成与所述第一形状(10)不同的第二形状(30)。
2.权利要求1所述的方法, 其中移动所述部分(21),以在所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)中形成凹部(23 ;33到35 ;53、54 ;64 ;65),且 其中向所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)局部施加所述超声波振动,以引起所述可热活化的纤维材料的热活化。
3.权利要求2所述的方法, 其中当所述纤维缓冲垫体(I ;30;31 ;51)具有所述第一形状(10)时,所述部分(21)具有第一密度,且 其中在已施加所述超声波振动后,所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)在所述凹部(23 ;33到35 ;53、54 ;64 ;65)的面(25 ;68)处具有第二密度,所述第二密度大于所述第一密度。
4.权利要求3所述的方法,其进一步包括 将柔性材料(43)附接到所述凹部(23 ;33到35 ;53、54 ;64 ;65)的所述面(25 ;68)。
5.权利要求4所述的方法, 其中所述柔性材料(43)为柔性的织造材料。
6.权利要求4或权利要求5所述的方法, 其中所述柔性材料(43)为可热活化的,且 其中向所述柔性材料(43)和所述纤维缓冲垫体(31 ;51)施加所述超声波振动,以通过超声波焊接附接所述柔性材料(43 )。
7.权利要求3到6中任一项所述的方法,其进一步包括 将刚性部件(27 ;61)附接到所述凹部(23 ;53)的所述面。
8.权利要求7所述的方法, 其中使连接器(29 ;62)与所述凹部(23 ;53)的所述面(25)直接适配,以将所述刚性部件(27 ;61)附接到所述凹部(23 ;53)的所述面(25)。
9.权利要求2到8中任一项所述的方法, 其中所述凹部(35 ;54)形成为具有朝所述纤维缓冲垫体(31 ;51)的内部展开的区段。
10.权利要求2到9中任一项所述的方法, 其中所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)的至少一个区域(9)中的纤维主要沿所述主负载方向(2)定向。
11.权利要求10所述的方法, 其中所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)具有垂直于所述主负载方向(2)延伸的主面(3 ;32 ;52), 其中经移动的所述部分(21)包括所述主面(3 ;32 ;52)的区段,所述主面(3 ;32 ;52)的所述区段沿与所述主负载方向(2)平行的方向移动以形成所述凹部(23 ;33到35 ;53、54 ;.64 ;65)。
12.权利要求10所述的方法, 其中所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)具有与所述主负载方向(2)平行延伸的次面, 其中经移动的所述部分包括所述次面的区段,所述次面的所述区段沿垂直于所述主负载方向的方向移动以产生所述凹部。
13.前述权利要求中任一项所述的方法, 其中通过超声波发生器(20)向所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)施加所述超声波振动,同时通过所述超声波发生器(20 )移动所述部分(21)。
14.权利要求1到12中任一项所述的方法, 其中在已经移动所述部分(21)后,向所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)施加所述超声波振动。
15.前述权利要求中任一项所述的方法, 其中所述纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)为座垫。
16.权利要求15所述的方法,其进一步包括: 将所述经处理的纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)安装于车辆座椅中。
17.一种制造纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51)的方法,其包括: 将包括至少两种不同类型纤维的松散纤维材料供给到三维模具(71、72)中,所述纤维包括可热活化的结合纤维, 向填充到所述模具(71、72)中的所述纤维供热以热活化所述结合纤维,来形成模塑的纤维缓冲垫体(I ;30 ;31 ;51),和 使用根据前述权利要求中任一项所述的方法处理所述模塑的纤维缓冲垫体(I ;30 ;.31;51)。
18.权利要求17所述的方法, 其中在气流(79、85)中供给所述松散的纤维材料,控制所述气流(79、85)的流型以使所述模具(71、72)内的所述纤维进行定向。
【文档编号】B29C65/00GK103596739SQ201280027575
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月11日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】简·佩策尔 申请人:舒克拉机械制造有限公司
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