专利名称：成形纤维弹性体的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来成形一纤维弹性体的方法和装置，所述的纤维弹性体可以用于例如座椅靠背垫、座椅减震垫，或者用于汽车座椅的垫子等等。
模制的聚氨酯泡沫材料已普遍被用作例如汽车座椅的座椅靠背垫、座椅减震垫等。但是，近年来，由于纤维弹性体具有优良的回收利用性能，它比回收利用性能较低的成形聚氨酯泡沫体得到了更多地使用。这种纤维弹性体是利用一种将在下文中描述的层压成形技术或吹送成形技术来成形的。
首先，将描述层压成形技术。在描述该技术之前，将结合
图15(a)至图15(e)对用于层压成形技术的垫状纤维材料的成形技术进行描述。在图15(a)中，准备好基质型纤维和粘结用纤维，基质型纤维由聚酯纤维构成，所述粘结用纤维是由其熔点低于所述基质型纤维熔点的聚酯纤维构成的。接下来，在图15(b)中，将基质型纤维和粘结用纤维进行混和。接下来，在图15(c)中，将混和的纤维原纤化(或者开松，从而获得一种原纤化的纤维材料100。然后，在图15(d)中，将原纤化的纤维材料100制成垫状，从而获得一种具有一定厚度和一定密度的垫状纤维材料101。接下来，在图15(e)中，将垫状纤维材料101切割成预定形状，从而获得一种被切割的纤维材料(“纤维垫材料”)102。平均的说，用于一座椅靠背垫的切断件的数量是6至8个。
下面，将结合示出了所述成形工艺的图14(a)至图14(d)，对层压式成形用的成形模进行描述。一成形模130包括都近似呈箱形的一下模131和一上模135。在图14(a)中，略去了上模135。下模131和上模135分别具有成形表面131a和135a，当将成形模合拢时，这些成形表面可以形成一预定的形状，即，一座椅靠背垫的型腔。下模131和上模135的成形表面131a、135a都是利用一种可高度呼吸的冲压金属形成的，所述冲压金属包括很多个孔。下模131的成形表面131a形成座椅靠背垫的前表面部分。上模135的成形表面135a形成座椅靠背垫的后表面部分。一供气狭槽133形成在下模131的底面外。另一方面，一排放狭槽136形成在上模135的顶面外。
为了能借助层压式方法、利用以上描述的成形模30来成形一座椅靠背垫，在图14(a)中，将前文描述的、呈一薄层的纤维垫材料102设置在处于打开状态的下模131的成形表面131a内部。接下来，在图14(b)中，将上模135合在下模131上，由此夹紧纤维垫材料102。在这种状态下，通过下模131的供气狭槽133将热空气压力输送在下模131内部。在被吹送得通过纤维垫材料102之后，热空气通过上模135的排放狭槽136排放到外部。用热空气进行加热，使得含在纤维垫材料102内的粘结用纤维熔化，由此将基质型纤维成形得具有一座椅靠背垫的形状。随后，在图14(c)中，不用热空气，而将冷空气吹送得通过纤维垫材料102，以冷却纤维垫材料102。这样就使得熔化的粘结用纤维固化。接下来，在图14(d)中，将所述成形模打开，并将其内含物取出来，由此就得到了一座椅靠背垫110。
下面，将结合图16，对吹送成形技术进行描述。在这种成形方式中所使用的成形模40与以上描述的层压成形技术中所使用的成形模是几乎相同的，因此，将使用相同的标号来表示相同或相应的部分。多余的描述将予以省略，将对不同的部分进行描述。当下模131和上模135处于打开状态时，它们被一冲压金属形成的一限位箱141所包围。下模131包括通向一内空间的一材料吹送狭槽132，所述内空间形成在处于打开状态的下模131和上模135之间。与层压式法不同，吹送式方法使用的是在纤维垫材料102的成形过程中获得的原纤化材料100(参见图15(c))，而不是使用纤维垫材料102。
为了能借助吹送式方法、利用如上所述的成形模140来成形一座椅靠背垫，在图16中，在一气压输送力下，藉助输送空气，用原纤化纤维材料100来充填下模131和上模135之间的内空间，即，通过下模131的材料吹送狭槽132来吹送空气。随后，使上模135与下模131相配合夹紧原纤化材料100。接下来，经过与层压式方法的各成形步骤相同的各步骤(参见图14(b)至图14(d))，可以获得所述座椅靠背垫110。
要求根据需要将纤维垫材料102设置在成形模130内部的、以上所述的层压成形技术保证了具有这样一个优点可以成形一种包括一垂直壁部、一袋形部等在内的、形状复杂的材料，而不会因密度缺陷或充填缺陷而产生明显有缺陷的成形件。另一优点是可以将行将连接于座椅减震垫10的后表面的非织造织物、悬垂金属丝等随纤维垫材料102一起设置在成形模130内，并可以对它们进行同时成形。
但是，在层压成形技术中，为了能够抑制在纤维垫材料102是重叠设置的连接部分处密度发生变化，如前文所描述的那样，大约需要6至8个切断件。因此，必须切割垫状纤维材料101，并由此形成大约6至8块纤维垫材料102，并将切断的纤维垫材料102一个接一个地设置于下模131。这样就使得生产率极低。
同时，根据吹送成形技术，由于不必象层压成形技术所要求的那样，切割垫状纤维材料101并将纤维垫材料102设置于下模131，因此可以解决低生产率的问题。此外，如果待成形的制品具有简单的形状，诸如立方体形状，长方体形状，由于吹送成形技术很少因密度缺陷和充填缺陷会产生一有缺陷的成形件，因此，吹送出现技术是较适当的。但是，当待成形的制品具有一复杂的形状，包括一垂直的壁部、一袋形部分等，那么，吹送成形技术就会因将在下文中描述的密度缺陷或充填缺陷产生一有缺陷的成形件。
下面，将结合图17(a)和图17(b)，对密度缺陷进行描述。在图17(a)中，原纤化材料的纤维密度是近似恒定的，所述的原纤化材料是藉助吹送入下模131和上模135之间的内空间内来进行充填的。
在该阶段，假定座椅靠背垫的基本部分的厚度B1是3，左手侧、右手侧上的垂直壁部(即，包括座椅靠背垫的一侧支承部分和一边缘部分的各部分)的厚度A1是5，以及各部分的纤维密度都是1。假定成形模关闭时，夹紧所述纤维材料时的夹紧容积C是2，那么，垂直壁部的厚度A就是A=(A1-C)/A1=3/5因此，纤维密度变化到5/3。同时，基本部分的厚度B是B=(B1-C)/B1=1/3从而，纤维密度变化到3。因此，垂直壁部的纤维密度D1就低到基本部分纤维密度D2的5/9，从而因密度缺陷而产生一有缺陷的成形件。由于这个原因，采用吹送成形技术难以增大侧支承部分的刚度，侧支承部分因需要与侧支承能力或其它有关的性能，要求具有比基本部分的刚度更高的刚度。
接下来，将结合图18(a)、图18(b)和图18(c)，对充填缺陷进行描述。其中，图18(a)是示出了原纤化材料100被充填在成形模140内的一个状态的剖视图，图18(b)是图18(a)所示的成形模140处于闭合状态时的剖视图，图18(c)是成形模140的另一例子的剖视图。在成形模140处于图18(b)所示状态的情况中，即，所述成形模140包括一下方部分134，在该下方部分处，下模131相对于分型面PL处于一种凹入状态，由于藉助吹送方法进行充填的原纤化材料100不容易到达下模131的下方部分134，因此，就会出现纤维材料100的充填缺陷。所以，即使将成形模合上并夹紧原纤化材料100，如图18(b)所示的那样，也不能避免下模131的下方部分134内的密度降低，而密度的降低又将产生一有缺陷的成形件。同时，当将分型面PL设置在一与座椅靠背的的最外位置相对应的位置，并且下方部分134被排挤为如图18(c)所示的那样时，在座椅靠背垫的设计表面内就很容易出现分型线PL的痕迹。于是就需要对这些分型面痕迹进行后加工，这样会增加成本，是不希望有的。
下面将结合图19(a)和图19(b)来说明充填缺陷的另一个例子。在这两个示意图中，图19(a)是一剖视图，示出了纤维材料被填入成形模140的状态，而图19(b)是一剖视图，示出了图19(a)的成形模闭合时的状态。在图19(a)中，当上模135包括一与形成在座位靠背垫上方的袋形靠背衬板顶部(或“袋形部分”)相对应的凹部137时，从下模131的材料吹送狭槽132吹入而充填的原纤化纤维材料100不能很容易地进入凹部137，从而导致纤维材料100的充填缺陷。因此，即使当模具闭合并且原纤化纤维材料100被夹紧时，也不能避免凹部137内的密度降低，从而产生一有缺陷的成形件。
因此，本发明的一个目的在于，提供一种用来成形一纤维弹性体的方法和装置，它可以高生产率地形成一目标成形件，同时还可以避免因密度缺陷、充填缺陷或其它缺陷产生一有缺陷的成形件。
本发明的一实施例旨在提供一种用来成形一纤维弹性体的方法和装置。
本发明的方法首先需要将一纤维材料充填到一预成形模内，以成形一具有待成形目标制品的初始形状的预成形零件。所述纤维材料含有一能热熔化的粘结用纤维。
本发明的装置包括一用来成形这样一种预成形零件的预成形模。
本发明的方法要求将预成形零件装填到一最终成形模内，加热并夹紧预成形零件，以成形所述目标制品。因此，可以将一纤维弹性体成形呈一最终的产品。至于本文所使用的术语，粘结用纤维指的是一种被加热时能在预定温度下熔化的纤维。已熔化的粘结用纤维具有使纤维材料渗入并固定成形零件的形状的作用。
本发明的装置包括一用来成形这样一种最终产品的最终成形模。
根据本发明的一较佳实施例，在预成形零件的成形过程中，预成形零件的初始形状是这样一种形状，它与展开的目标制品相对应。也就是，预先成形出目标制品的展开形状，并利用最终成形模将所述展开形状成形成目标制品。
根据本发明的另一较佳实施例，在预成形零件的成形过程中，使粘结用纤维半熔化。
至于本文所使用的术语，半熔化状态是这样一种状态，即，所述粘结用纤维没有被彻底熔化，而只有一部分的粘结用纤维，诸如外表面熔化，而其它部分仍保持固态。
根据本发明的又一较佳实施例，在将预成形零件充填到最终成形模内的过程中，将诸如背垫条、前层垫和插入金属丝之类的零件随预成形零件一起充填。这样就可以在最终成形过程中，同时地对所述各部件和所述预成形零件进行成形，由此获得目标制品。
根据本发明，首先，将用来成形目标制品所需量的纤维材料充填到预成形模内，因此以适当比例的纤维材料来成形预成形零件，所以，充填缺陷不会发生在利用最终成形模成形目标制品的过程中。结果，可以高生产率地成形所述目标制品，同时还可以避免因密度缺陷、充填缺陷等产生有缺陷的成形件。
从以下结合附图或权利要求书对本发明的几个较佳实施例的具体描述中，可以更好地理解本发明。
图1(a)至图1(f)是第一较佳实施例的说明性示意图；图2(a)至图2(d)是一座椅靠背垫的说明性示意图；图3(a)至图3(d)是一预成形零件的说明性示意图；图4(a)和图4(b)是一预成形模的说明性示意图；图5是所述预成形模的下模的平面图；图6(a)和图6(b)是处于夹紧状态的所述预成形模的说明性示意图；图7(a)和图7(d)是一最终成形模的说明性示意图；图8(a)和图8(b)是正被夹紧的所述最终成形模的说明性示意图；图9(a)和图9(b)是在加热下正被夹紧的所述最终成形模的说明性示意图；图10(a)至图10(f)是一第二较佳实施例的说明性示意图；图11(a)至图11(d)是一预成形零件的说明性示意图；图12(a)至图12(d)是一种预成形工艺的说明性示意图；图13是示出这样一种状态的说明性示意图，其中，所述预成形零件被装入所述最终成形模内；图14(a)至图14(d)是采用传统的层压式方法的成形工艺的说明性示意图；图15(a)至图15(d)是采用成形无光泽纤维材料的传统成形工艺的说明性示意图；图16是采用传统的吹制式方法的充填工艺的的说明性示意图；图17(a)和图17(b)是用来描述密度缺陷的说明性示意图；图18(a)至图18(c)是用来描述充填缺陷的说明性示意图；图19(a)和图19(b)是用来描述充填缺陷的另一例子的说明性示意图；图20(a)和图20(b)是示出这样一种状态的说明性示意图所述预成形零件和各部件都已被装入所述最终成形模内；以及图21(a)至图21(c)是预成形工艺的另一例子的说明性示意图。
<本发明的第一较佳实施例>
下面，将结合图1(a)至图9(b)，对本发明的第一实施例的、用来成形一纤维弹性体的方法和装置进行描述。首先，将结合图2(a)至图2(d)的说明性示意图，对第一较佳实施例中的、作为待成形的目标物件的汽车座椅靠背垫进行描述。图2(a)是一前视立体图，图2(b)是一后视立体图，图2(c)是一侧视剖视图，图2(d)是一剖视图。一座椅靠背垫1由一种例如聚酯纤维弹性体之类的纤维弹性体形成，并包括一位于其表面上的基本部分2，该基本部分形成一靠背表面2a、形成在基本部分2的左手侧和右手侧上的诸个垂直壁部3(或者“侧部”)，以及一形成在基本部分2上方的袋形靠背衬板顶部(或者“一袋形部分”)4。每一垂直壁部3均包括一侧面支承部分3a和一边缘部分3b。
作为在成形座椅靠背垫1的一最终成形工艺之前的一预处理步骤，座椅靠背垫1的一种成形技术包括对预成形零件10进行成形的预成形工艺，如图3(a)至图3(d)中所示的那样。图3(a)是一前视立体图，图3(b)是一后视立体图，图3(c)是一侧视剖视图，图3(d)是一剖视图。预成形零件10具有一种经简化的总体形状，以图2(a)所示座椅靠背垫1的展开形状为基础。也就是说，预成形零件10包括一主要部分12，所述主要部分将变成图2(a)所示的座椅靠背垫1的基本部分2；当它们被展开成为主要部分12的左手侧和右手侧时与垂直壁部3相对应的、左手侧和右手侧的展开侧部13；以及一展开顶部14，当它被展开在主要部分12的上方时与靠背衬板顶部4相对应，并具有一比基本部分2厚的、近似平板的形状。各展开的侧部13都形成得具有一展开长度，所述展开长度在左手方向和右手方向分别是那些相对应的垂直壁部3的展开长度的近似两倍。
首先，将描述用来成形所述预成形零件10的预成形工艺。正如前文所描述的传统吹制式技术中的那样，原纤化纤维材料100是一种在该工艺中待使用的纤维材料。原纤化纤维材料100是一种热熔型纤维材料，它使用了一种由1.8至27分特(2至30旦)的聚酯纤维形成并用作一主架的基质型纤维，以及由1.8至9分特(2至10旦)的聚酯纤维形成的粘合用纤维，所述的粘合用纤维具有较低的熔点并能以例如10至50％的混合比来粘结所述基质型纤维。至于基质型纤维，它采用了一种卷曲纤维，从而使基质型纤维具有弹性。至于原纤化的纤维材料100，可以使用例如从Teijin Ltd.购得的ELK(商品名)。
下面，将结合图4(a)的前视剖视图和图4(b)的侧视剖视图，对用来预成形的预成形模20进行描述。图4(a)和图4(b)示出了处于打开状态的预成形模20，它包括一下模21和一上模25，它们都近似呈箱形的形状。下模21和上模25分别具有成形表面21a和25a，当将成形模闭合时，所述的成形表面将形成预成形零件10的一型腔。下模21和上模25的各成形表面21a和25a是由一可高度呼吸的冲压金属形成的，所述冲压金属包括很多例如以大约2至40％的比例分布的孔。下模21的成形表面21a形成预成形零件10的前表面部分。上模25的成形表面25a形成预成形零件10的后表面部分。一材料吹送狭槽22形成在下模21的一侧面处，一供气狭槽23形成在下模21的底面处。另一方面，一排放狭槽26形成在上模25的顶面处。而且，在示出了下模21的平面图的图5中，下模21的成形表面21a包括一形成预成形零件10的主要部分12的主要部分形成部分21A；形成展开的侧部13的左手侧和右手侧的侧部形成部分21B，以及一形成展开的顶部14的顶部形成部分21C。
为了能采用以上所描述的预成形模20来形成所述预成形零件10，在图4(a)和图4(b)中，当下模21和上模25处于打开状态时，在所述上。下模之间会形成一内空间，在一气压输送力下，藉助输送空气，即，通过下模21的材料吹送狭槽22来吹送空气，用原纤化纤维材料100来充填所述内空间。在该阶段，由于预成形零件10具有一种近似于长方体的平行六面体的简单形状，因此，可以以恒定的密度分布来进行充填，同时还可以避免密度缺陷或充填缺陷，否则，所述的密度缺陷和充填缺陷将在将原纤化纤维材料100充填入预成形模20的过程中出现。将原纤化纤维材料100充填入预成形模20内时所用的密度(体积密度)最好是例如大约0.005至0.02克/立方厘米。而且，作为在一压力输送力下进行输送空气的替代方式，可以藉助以一抽吸力抽吸型腔内部的空气进行输送空气来完成充填，也就是，利用下模21的供气狭槽23和上模25的排放狭槽26来抽吸空气。
接下来，如图6(a)的前视剖视图和图6(b)的侧视剖视图所示的那样，将上模25闭合在下模21上，以夹紧纤维材料100。对上模25的夹紧将一直持续到纤维材料100的密度变为例如大约0.02克/立方厘米为止。此后，在上面所描述的夹紧状态下，在压力状态下通过下模21的供气狭槽23将热空气输送到下模21的内部。在被吹送得通过纤维材料100之后，在穿过上模25的排放狭槽26处将热空气排放到外部。热空气被设定至例如180℃的适当温度，该温度可以将纤维材料100的粘结用纤维半熔化，它比例如200℃的粘结用纤维的熔化度低了15至20℃。由于被热空气加热，含在纤维材料100内的粘结用纤维就半熔化，从而将基质型纤维预成形得具有预成形零件的形状。至于本文所使用的术语，半熔化是指这样一种状态，在该状态下，一部分粘结用纤维，诸如一外表面熔化，但是，其它粘结用纤维仍保持坚固，而不是被彻底熔化。
作为热空气的替代形式，可以将蒸汽用作热媒质。
接下来，作为热空气的替代形式，吹送冷空气通过现已具有预成形零件形状的纤维材料100，从而将纤维材料100冷却至例如100℃。这样就使得半熔化的粘结用纤维固化。随后打开成形模，将其内含物从所述成形模中取出来，由此就可以获得如图3(a)至图3(d)所示的预成形零件10。在将模打开的过程中，如图6(a)和图6(b)所示，利用通过上模25的排放狭槽26而提供的抽吸空气作用力，将预成形零件10抽吸到上模25的成形表面25a，并将所述成形模打开。将上模25和预成形零件10传送到下一步骤，即最终成形步骤，它可以方便对预成形零件10进行处理。
现在对最终成形步骤进行描述。下面将结合图7(a)的前视剖视图和图7(b)的侧视剖视图，对一用于最终成形的最终成形模30进行描述。在图7(a)和图7(b)中，所示的最终成形模30处于打开状态，它包括一下模31、都呈近似箱形形状的第一上模35和第二上模37。下模31、第一上模35和第二上模37分别包括一成形表面31a、一成形表面35a和一成形表面37a，将所述成形模闭合，这些成形表面将形成待成形的座椅靠背垫1的型腔。类似于上文所描述的预成形模20的成形表面的、下模31、第一上模35和第二上模37的成形表面31a。成形表面35a和成形表面37a是由一可高度呼吸的冲压金属来形成的。下模31的成形表面31a形成座椅靠背垫1的一前表面部分。第一上模35的成形表面35a形成座椅靠背垫1的一后表面部分。第二上模37的成形表面37a形成座椅靠背垫1的靠背衬板顶部4的一前表面部分。下模31在其底面包括一供气狭槽32。同时，一排放狭槽36和一排放狭槽38分别形成在第一上模35和第二上模37的顶面处。
为了能利用最终成形模30来成形座椅靠背垫1，在图7(a)和图7(b)中，在预成形步骤(见图3(a)至图3(d))中成形的预成形零件10被装填在处于打开状态的下模31的成形表面31a内。预成形零件10的装填可以由一操纵者、一机器人的手等等来完成，在该步骤中，如图7(a)所示，在下模31的成形表面31内部，将预成形零件10的展开顶部14弯曲呈近似字母L的形状，同时，如图7(b)所示，在下模31的成形表面31a内部，将预成形零件10的左手侧和右手侧的展开侧部13向后弯曲，并进行装填。
接下来，如图8(a)的前视剖视图和图8(b)的侧视剖视图所示的那样，将第一上模35闭合在下模31上，以夹紧预成形零件10。第一上模35的夹紧将一直持续到纤维材料100的密度变为例如约0.02至0.03克/立方厘米为止。使预成形零件10的展开顶部14向后弯曲在第一上模35的相应部分上。
接下来，如图9(a)的前视剖视图和图9(b)的侧视剖视图所示的那样，将第二上模37闭合在下模31上，以夹紧第一上模35内的预成形零件10的展开顶部14，与此同时，可以在一个步骤中藉助第一上模35来进一步夹紧展开顶部14。第一上模35的夹紧将一直持续到纤维材料100的密度变为例如约0.03至0.05克/立方厘米为止。利用第二上模37的夹紧将一直持续到纤维材料100的密度变为例如约0.03至0.05克/立方厘米为止。
接下来，在以上所描述的夹紧状态下，在压力状态下，通过下模31的供气狭槽32将热空气输送到下模31的内部。在被吹送得通过预成形零件10之后，在穿过第一上模35和第二上模37的排放狭槽36和38处将热空气排放到外部。热空气被设定至这样一个高温，即，它使预成形零件10的粘结用纤维充分熔化，但是却不能损坏基质型纤维，例如，该温度可以比粘结用纤维的熔点高20至30℃。例如，如果聚酯粘结用纤维的熔点是175℃，那么，热空气的温度就近似为200℃。由于被热空气加热，含在预成形零件10内的粘结用纤维就熔化，并渗透在预成形零件10内。作为热空气的替代形式，可以将蒸汽用作热媒质。
接下来，不用热空气，而是吹送冷空气通过现已具有座椅靠背垫形状的预成形零件10，从而将预成形零件10冷却至例如80℃。这样就固化了熔化的粘结用纤维。因此，所述座椅靠背的形状就被固定住，并可以获得一最终的产品。此后，将成形模打开，将其内含物从所述成形模中取出来，由此就可以获得如图2(a)所示的座椅靠背垫1。
图1(a)至图1(f)示出了以上所描述的成形步骤的示意图。更具体地说，图1(a)至图1(c)示出了预成形步骤，其中，图1(a)示出了充填纤维材料100的步骤，图1(b)示出了热夹紧和冷却纤维材料100的步骤，图1(c)示出了在将预成形零件10从成形模中取出来之后的预成形零件10。另一方面，图1(d)至图1(f)示出了所述最终成形步骤，其中，图1(d)示出了充填预成形零件10的步骤，图1(e)示出了热夹紧和冷却预成形零件10的步骤，图1(f)示出了在将座椅靠背垫1从成形模中取出来之后的座椅靠背垫。
根据藉助上述纤维弹性体所形成的座椅靠背垫1的成形技术，可以以一种合理的材料比例并以这样一种状态，将原纤化纤维材料100充填到预成形模20内，即，便于充填必需量的原纤化纤维材料100，所述的必需量是对作为待成形目标制品的座椅靠背垫1进行成形所需要的量，从而预成形原纤化纤维材料10。这样就可以很方便地、不会有任何充填缺陷地将预成形零件10充填到最终成形模30内并充填成最终的形状。因此，可以高生产率地对座椅靠背垫1进行成形，同时还可以避免因密度缺陷、充填缺陷等产生一有缺陷的成形件。
具体地描述，第一较佳实施例的成形技术不需要切割纤维材料或者将纤维垫材料设置到下模内，而这些在迄今为止的传统层压成形技术中是需要的，因此，可以提高生产率。而且，可以避免因密度降低产生一有缺陷的成形件和袋形部分4内的密度不足产生的一有缺陷的成形件，所述的密度降低是由于用于夹紧原纤化纤维材料的夹紧体积上的差异而产生的。例如，虽然，根据传统技术(参见图16至图17(b))，当基本部分2的密度是0.040克/立方厘米时，0.030克/立方厘米是垂直壁部3的极限密度，但是，根据第一较佳实施例，可以形成密度为0.02至0.08克/立方厘米的垂直壁部3，因此，可以避免因密度降低而产生一有缺陷的成形件。此外，由于成形模结构(参见图8(a)至图8(c))的约束，诸如迄今为止都作为问题提出的分型线PL，即使下模31相对分型面处于凹进状态，但仍可以避免因密度降低或其它因素产生一有缺陷的成形件，因此，可以自由地将分型面PL设置在任一部位。而且，与对应于座椅靠背垫1的袋形部分4的成形模凹部相比较，可以解决纤维材料充填缺陷(参见图19(a)和图19(b))的问题，并且可以避免因袋形部分4的密度不足产生一有缺陷的成形件。
此外，由于纤维材料是原纤化的纤维材料100，因此可以很方便地、以一抽吸力或一压力输送力将原纤化的纤维材料100充填到预成形模20内。这样就可以使得生产效率能象采用吹送成形技术所获得的生成效率那样高，该问题是传统层压成形技术需要解决的问题。例如，如果采用层压成形技术的加工费用比率是1，那么，采用吹制成形技术的加工费用比率就是0.5，而根据第一较佳实施例的加工费用比率是0.6。而且，作为原纤化纤维材料100的替代材料，可以采用一种具有低容积密度的垫状纤维材料。
而且，由于在预成形过程中，粘结用纤维是半熔化和预成形的，因此，可以增强预成形零件10的形状保持能力，并且由此还能防止预成形零件10在运输期间失去它的形状。仅有压力夹紧的地方不会使得预成形零件10失去它的形状，可以省掉预成形零件10的半熔化步骤。至于本文中所使用的术语，预成形指的是略微成形，即，处理到不会引起形状损失的程度。
而且，由于预成形零件10形状简单，它被简化得以座椅靠背垫1的展开形状为基础，因此，可以将预成形零件10的形状简化成近似平板形的形状。
而且，由于当预成形零件10被部分弯折时，可以将它装填到最终成形模30内以将预成形零件10制造得部分致密，因此，可以在最终成形过程中，可以很方便地形成座椅靠背垫1的高密度部分。
而且，可以将待连接于座椅靠背垫1的后表面的、诸如非织造织物和悬置金属丝之类的部件随预成形零件10一起装填到最终成形模30内，并随它们同时成形，就象传统层压技术那样。下面，将结合图20(a)和图20(b)对这样一种成形方法进行描述。图20(a)和图20(b)是同时成形各部件的充填状态的例子的说明性示意图，其中，图20(a)是处于打开状态的最终成形模30的上模35的侧视剖视图，图20(b)是下模31的、相类似的侧视剖视图。首先，在将行将成为该垫材料前层的预放置垫63设置在下模31内部之后，将预成形零件10设置在预放置垫63上。随后，将悬置金属丝62设置在预成形零件10的后表面上的预定位置。而且，如果需要，设置一待连接于预成形零件10的后表面的非织造织物61。然后，闭合成形模，并进行最终成形，由此立即成形各部件。非织造织物61与本发明中称之为背带的相对应，悬垂金属丝62与本发明中称之为插入金属丝的相对应，预放置垫63与本发明中称之为前层垫的相对应。
如以上所述的那样，由于诸如非织造织物61和悬垂金属丝61之类的各部件被同时成形且彼此相互成为一整体，含在纤维材料内的粘结用纤维的附着力可以准确且有效地将各部件与座椅靠背垫1制成一体。
而且，能同时成形以上所描述的各部件的地方不能在座椅靠背垫1和各部件之间提供足够的粘结强度，当将预成形零件10设置在下模31内时，将一含有诸如粘结用纤维之类的构件的薄层网插设在预成形零件10和各部件之间。在此状态下进行最终成形时，所述网熔化并粘结，从而可以呈现出其附着力，因此，可以大大提高预成形零件10和各部件之间的粘结强度。薄层网与本发明中的粘结剂相对应。或者，作为薄层网的替代形式，所述粘结剂可以是一待施加于预成形零件10和各部件之间的热熔型粘结剂，或者是一种待插设在预成形零件10和各部件之间的普通液体或一胶状粘结剂，由此可以产生一种类似于上文的效果。
而且，可以近似地成形为除了预成形过程中的局部形状之外的最终目标物体的形状，并可以成形预成形零件10的局部形状，在最终成形过程中，所述预成形零件被局部地预成形为最终目标物体的形状。下面，将结合图21(a)至图21(c)对这样一种成形技术进行描述。图21(a)至图21(c)是同时成形各部件的充填状态的另一例子的说明性示意图，其中，图21(a)是处于打开状态的预成形模的侧视剖视图，图21(b)是处于闭合状态的预成形模的侧视剖视图，图21(c)是预成形零件10的剖视图。如图21(a)所示，采用预成形模20的上模25和下模21以形成一与最终的目标物体形状相同的型腔，将纤维材料100吹送进入上模25和下模21之间的内部空间来进行充填。接下来，如图21(b)所示，在充填完了纤维材料100之后，将上模25向下移动，并夹紧纤维材料100。在该状态下，将热空气吹送通过预成形零件10，从而使纤维材料100的粘结用纤维熔化。随后，在冷却并由此固化了粘结用纤维之后，将成形模打开，并将所含物从所述成形模中取出来，由此可以获得如图21(c)所示的预成形零件10。结果，座椅靠背垫1的复杂设计表面和后表面是在预成形过程中成形。由于在最终成形过程中必须弯折预成形零件10的左手侧支架部分和右手侧框架部分(即，图21(c)的左手侧和右手侧端部)，弯部10a被成形得大于最终的目标物体形状，留下宽度以供压缩。在最终成形过程中，将预成形零件10的框架部分部分地成形为最终目标物体的形状。
如上所述，由于可以近似地成形为除了预成形过程中的局部形状之外的最终目标物体的形状，并且被预成形的预成形零件10的局部形状在最终成形过程中被局部地预成形为最终目标物体的形状，因此，可以在最终成形过程中，方便且准确地将预成形零件10设置进入最终成形模内。而且，可以利用最终成形模将成形抑制到某一局部范围。因此，不必对整个最终成形模进行加热。
<本发明的第二较佳实施例>
下面将结合图10(a)至图13，对本发明第二实施例的、用来成形一纤维弹性体的方法和装置进行描述。第二较佳实施例包括一将如图12所示的预成形模50用作预成形模的上模、用来成形如图11(a)至图11(d)所示一预成形零件40的预成形步骤，该步骤是一个在成形座椅靠背垫1的最终成形步骤之前的步骤。图11(a)是前视立体图，图11(b)是后视立体图，图11(c)是侧视剖视图，图11(d)是平面剖视图。预成形零件40包括一将变为座椅靠背垫1的基本部分2的主要部分42；位于主要部分42的左手侧和右手侧上的侧部43；以及一展开的顶部44，当它在主要部分42上方展开时与袋形部分4相对应，并具有一比基本部分2厚的、近似平板形的形状。预成形零件40的左手、右手侧部分43不同于本发明第一较佳实施例的预成形零件10(参见图3(a)至图3(d))，它是用一比在基本部分2和靠背衬板顶部4上的容积更大的夹紧容积来局部夹紧的，从而可以被局部制造得致密。
下面，将结合图12(a)所示的侧视剖视图和图12(b)所示的侧视剖视图，对第二较佳实施例的预成形用的预成形模50进行描述，图12(a)示出了处于打开状态的成形模，图12(b)示出了处于闭合状态的成形模。在图12(a)中，预成形模50包括一近似箱形的下模51；一中心上模55；以及左手侧和右手侧的彼此分开的上模57。下模51、中心上模55和左手侧和右手侧、彼此分开的上模57分别包括一成形表面51a、成形表面55a和成形表面57a，当将成形模闭合时，这些成形表面将形成待成形的预成形零件40的型腔。下模51、中心上模55和彼此分开的左手、右手侧上模57的各成形表面51a、成形表面55a和57a，将如前文所描述的预成形模20的成形表面21a和25a那样，由一可高度呼吸的冲压金属形成，所述冲压金属包括很多个孔。下模51的成形表面51a形成预成形零件40的前表面部分。中心上模55的成形表面55a形成预成形零件40的中心后表面部分。分开的左手、右手侧上模57的成形表面57a形成预成形零件40的左手、右手侧部分43的后表面部分。下模51包括一位于其底面内的供气狭槽52。同时，一排放狭槽56和一排放狭槽58分别形成在中心上模55和分开的左手侧、右手侧上模57的顶面处。
为了能采用以上所描述的预成形模50来形成所述预成形零件40，在图12(a)中，以一种类似于第一较佳实施例的方式，藉助以一气压输送力或一抽吸力来输送空气，将原纤化的纤维材料100充填进入处于打开状态的各上模55、57和下模51之间的内部空间内。在该阶段，分开的左手侧、右手侧上模57位于比中心上模55更高的位置，如在第一较佳实施例中那样，在这种情况中，由于预成形零件40具有一种近似于长方平行六面体的简单形状，可以以恒定的密度分布来进行充填，同时还可以避免密度缺陷或充填缺陷，否则所述的密度缺陷和充填缺陷将在将原纤化纤维材料100充填入预成形模50的过程中出现。
接下来，在图12(b)中，将中心上模55和分开的左手侧、右手侧上模57闭合在下模51上，并将纤维材料100夹紧。在该阶段，由于中心上模55和分开的左手侧、右手侧上模57的各成形表面55a和57a被夹紧以便最终能到达近似同一平面，因此，分开的左手侧、右手侧上模57被夹紧得比中心上模55更紧。对中心上模55的夹紧将一直持续到纤维材料100的密度变为例如大约0.03克/立方厘米为止。同时，对分开的左手侧、右手侧上模57的夹紧将一直持续到纤维材料100的密度变为例如大约0.04至0.05克/立方厘米为止。接下来，如第一较佳实施例中的那样，在上面所描述的夹紧状态下，以加压状态下通过下模51的供气狭槽52将热空气输送到下模51的内部。在被吹送得通过纤维材料100之后，在穿过中心上模55和分开的左手侧、右手侧上模57的各自的排放狭槽56和58处将热空气排放到外部。由于被热空气加热，含在纤维材料100内的粘结用纤维就半熔化，从而将基质型纤维预成形为所述预成形零件的形状。
接下来，不用热空气，而是吹送冷空气通过现已具有预成形零件形状的纤维材料100，从而将纤维材料100冷却至例如100℃至大约100℃。这样就使得半熔化的粘结用纤维固化。随后打开成形模，将其内的成形零件从所述成形模中取出来，由此就可以获得如图11(a)所示的预成形零件40。
如本发明的第一较佳实施例中的那样，利用最终成形模30将预成形零件40最终成形为座椅靠背垫1(参见图2(a)至图2(d))。在最终成形过程中，如图13的剖视图所示，将预成形模零件40充填得好象被压入最终成形模30的下模31的成形表面31a内，而不会使左手侧、右手侧的侧部43抵住成形表面31a弯折。
图10(a)至图10(f)中是以上所描述的成形步骤的示意图。更具体地说，图10(a)至图10(c)示出了所述预成形步骤，其中图10(a)示出了充填纤维材料100的步骤，图10(b)示出了纤维材料100的热夹紧和冷却步骤，图10(c)示出了在将预成形零件40从所述成形模中取出来之后的预成形零件40。另一方面，图10(d)至图10(f)示出了最终成形步骤，其中，图10(d)示出了充填预成形零件40的步骤，图10(e)示出了预成形零件40的热夹紧和冷却步骤，图10(f)示出了将座椅靠背垫1从成形模中取出来之后的座椅靠背垫1。
藉助以上用来成形由上述纤维弹性体形成的类似座椅靠背垫1的方法，可以获得与第一较佳实施例类似的座椅靠背垫1。此外，由于在预成形过程中纤维材料100是用一局部不同的夹紧容积来夹紧的，就可以成形局部制造得致密的预成形零件40，因此，可以将预成形零件40充填到最终成形模30内，而不会弯折预成形零件40，并且可以以一种方便的方式来形成座椅靠背垫1的高密度部分。
本发明的用来成形一纤维弹性体的方法和装置并不限于以上所描述的几个较佳实施例，相反，还可以有种种不背离本发明保护范围的改进和变化。例如，本发明不限于座椅靠背垫1，它可以应用于其它一般生产的形状，诸如一座椅减震垫，它们是由其它纤维弹性体形成。而且，作为聚酯纤维的替代形式，纤维材料可以是其它的化学纤维，诸如聚酰胺纤维，聚丙烯腈系纤维，聚丙烯纤维等等。
采用本发明的、用来成形一纤维弹性体的方法和装置，可以高生产率地成形一目标制品，同时还可以避免因密度缺陷、充填缺陷等产生一有缺陷的成形件。
权利要求
1．一种用来成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，将一种纤维材料充填到一预成形模内，以成形一具有一目标制品的初始形状的预成形零件；所述纤维材料含有一种在加热时熔化的粘结用纤维；将所述预成形零件充填到一最终成形模内、进行加热并夹紧，由此将所述预成形零件成形为所述目标制品。
2．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，所述纤维材料是原纤化的。
3．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，在成形所述预成形零件的过程中，使所述粘结用纤维半熔化，以成形所述预成形零件。
4．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，所述预成形零件的初始形状是所述目标制品的展开形状。
5．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，将所述预成形零件充填到所述最终成形模内，并使所述预成形零件部分弯折，以使所述目标制品局部致密。
6．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，在预成形过程中，用一局部不同的夹紧容积来夹紧所述纤维材料。
7．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，在预成形过程中将所述纤维材料部分地成形呈一最终目标制品的形状，而将其它所述纤维材料成形呈所述初始形状；在最终成形过程中，将已成形呈所述初始形状的部分成形呈所述最终的目标制品的形状。
8．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，当将所述预成形零件充填在所述最终成形模内的时候，将诸如背垫条、前层垫、插入金属丝之类的部件也充填在所述成形模内，并在最终成形过程中，将所述各部件和所述预成形零件成形得彼此成一体。
9．如权利要求1所述的成形一纤维弹性体的方法，其特征在于，当将所述预成形零件充填在所述最终成形模内的时候，将诸如背垫条、前层垫、插入金属丝之类的部件也充填在所述成形模内，并在最终成形过程中，将所述各部件和所述预成形零件成形得彼此成一体；将所述预成形零件和所述各部件充填在所述最终成形模内，并且使粘结剂插设在所述预成形零件和所述的各部件之间。
10．一种用来成形一纤维弹性体的装置，它包括一将一种纤维材料充填到其内以成形一预成形零件的预成形模，它具有一目标制品的初始形状，所述纤维材料含有一在加热时熔化的粘结用纤维；一最终成形模，将所述预成形零件充填在所述最终成形模内，加热并夹紧，从而将所述预成形零件成形为所述目标制品。
11．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，一种原纤化的纤维材料充填入所述预成形模内。
12．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，所述预成形模具有一用来半熔化所述粘结用纤维并用来成形所述预成形零件的结构。
13．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，所述预成形模具有一用来成形所述预成形零件的结构，所述的预成形零件具有所述目标制品的展开形状。
14．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，所述最终成形模具有一用来当所述预成形零件部分弯折时充填所述预成形零件的结构，从而可以将所述目标制品制造得局部致密。
15．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，所述预成形模具有一用来用一局部不同的夹紧容积来夹紧所述纤维材料的结构。
16．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，所述预成形模具有一结构，所述结构用来将所述预成形零件部分地成形呈一最终目标制品的形状，其它部分成形呈所述初始形状；以及所述最终成形模具有一结构，所述结构用来将所述具有所述初始形状的预成形零件的一部分成形呈所述最终的目标制品的形状。
17．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，所述最终成形模具有一结构，所述结构用来将诸如一背垫条、一前层垫、一插入金属丝等之类的部件随所述预成形零件一起充填；以及所述最终成形模具有一结构，所述结构用来同时成形所述各部件和所述预成形零件，从而使所述的各部件和所述预成形零件彼此结合成为一体。
18．如权利要求10所述的用来成形一纤维弹性体的装置，其特征在于，所述最终成形模具有一结构，所述结构用一设置在所述预成形零件和所述各部件之间的粘结剂，将诸如一背垫条、一前层垫、一插入金属丝等之类的部件随所述预成形零件一起充填；以及所述最终成形模具有一结构，所述结构用来同时成形所述各部件和所述预成形零件，从而使所述的各部件和所述预成形零件彼此结合成为一体。
全文摘要
本发明涉及用来成形纤维弹性体的方法和装置。本发明的方法首先需要将一纤维材料充填到一预成型模内,以成形一预成形零件,它具有一待成形目的制品的初始形状。纤维材料含有能热熔化的粘结用纤维。本发明的装置包括一用来成形一预成形零件的预成形模。本发明的方法要求将预成形零件充填到一最终成形模内,并加热和夹紧预成形零件,以制成所述目的制品的形状。本发明的装置包括一用来成形这样一种最终产品的最终成形模。
文档编号B29K105/00GK1210065SQ9811624
公开日1999年3月10日 申请日期1998年8月5日 优先权日1997年8月5日
发明者森高康, 野村真文, 山口正直 申请人:亚乐克株式会社, 帝人株式会社