专利名称：注射成型行李箱壳体的制作方法和由此制作的行李箱的制作方法
发明的背景
背景技术：
现已知可以主要利用模塑成型的层板制作行李箱，层板由交联聚乙烯泡沫层或内芯构成，并在内侧带有一个纺织物层，而在外侧带有一个纺织物或薄塑料层板。这样的例子见于转让给Superior S.A.的英国专利No.2002282中。该专利中提出，边框可以通过胶结或穿刺紧固件而连接在一个由这种层板制成的内凹行李箱壳体上。一个相关专利，即同样转让给Superior S.A.的加拿大专利1,203,514中示出了有关这种行李箱的一项更详细的提议。该行李箱包括两个由这种热成型泡沫纺织物层板制成的壳体，壳体周边内侧分别紧固着一个形状稳定边框。该边框由多块注射成型塑料构成。两个壳体通过一个外围滑动紧固件或拉链保持在一起。该专利中未指出如何利用相对坚硬的匹配边框制作蛤壳式打开的行李箱。专利中也没有提示如何将由聚乙烯交联泡沫或其他任何适宜材料制成的面板定位在注射模具中，以使至少泡沫与纺织品面板的边缘部分能够自动粘着在形成于注射模具中的注射成型塑料上。另一个专利，即转让给Etablissements M.Duret&Fils的欧洲专利No.0309325中示出了一种制作车座的方法，其包括提供由泡沫层、纺织物层和金属弹簧层组成的用于构成车座主表面的面板，并将面板边缘夹持在注射模具中。然而，该专利未在任何地方提出该方法可以用于制作行李箱。
本发明概述为此，本发明的一个目的是提供一种制作行李箱壳体的方法，其能够消除提供穿刺紧固件的步骤或通过胶结而将纺织物或纺织物与泡沫面板连接到周围塑料边框上的步骤，从而降低与这种组装步骤相关的成本或者成本和重量。
发明的另一个目的是提供一种行李箱，其主要包括外围注射成型边框，该边框具有用于形成壳体壁的直立侧壁；以及壳体底座，其由纺织品或纺织品与泡沫制成的面板构成，以将面板边缘熔接结合在环绕着的外围边框上。所谓熔接，指的是利用面板中的原有材料和注射成型过程中的材料形成结合部，而不需要附加的粘结剂或紧固件。
接下来，本发明包括一种利用纺织品网膜或面板成型行李箱壳体的方法。面板优选由泡沫面板和纺织品覆层构成并具有一个边缘部分，而行李箱还包括一个注射成型边框。这种方法包括以下步骤将面板的外围边缘部分抵靠着用于成型边框的注射模具的内侧表面定位，以及在保持外围边缘部分抵靠着模具内表面的同时将液态塑料注射到模具中。
本发明的主题还包括一种具有至少一个外壳体的行李箱。壳体又具有一个由纺织品膜片制成的大致宽阔表面。改进之处包括一个基本上环绕着纺织品膜片整个边缘的注射成型边框和一个熔接形成在边框与纺织品膜片之间的结合部。
这样形成的行李箱相对较轻，并且相对于其结构中所用材料量而言非常坚固，这种结果部分地源于面板边缘与注射成型边框之间的强力熔接结合。由于熔接结合可以直接导致材料和加工费用的节约，因此这种注射成型边框与面板的组合结构的成本非常低。
附图简述
图1中示出了一个行李箱壳体与它的匹配壳体，二者一起构成行李箱的外结构。
图2中示出了根据本发明的主题成型出的用在图1所示行李箱中的壳体。
图3是穿过一对行李箱壳体的匹配边框的横断面图，示出了匹配在边框与结合区域之间的搭接舌槽，该结合区域位于边框的内边缘与面板的边缘区域之间。
图4中示出了一种在柔性面板与注射成型边框之间形成熔接结合部的可行模塑成型方法。
图5a和5b是穿过边框和面板的一部分的横断面图，以显示熔接结合区域的最优选结构。
图6中示出了该最优选结构的一种略微改型的类似视图。
图7中示出了一种类似于图3中所示的行李箱壳体，但显示了面板与边框之间的另一种替代性结合部或接头。
图8a中示出了边框和面板在用于成型壳体边框部分的注射模具的一个部分中的简化横断面图。
图8b中示出了一个侧视图，其中示意性显示了注射模具中的熔态热塑性塑料在注射成型边框的边缘部分处的典型填充路径。
优选实施例详细描述参看附图，行李箱1包括一个用于构成行李箱外结构的壳体。壳体2具有一个大致宽阔的表面3，宽阔表面由膜片或面板4构成，它可以是一层薄柔性聚合物板材，或者甚至可以是单层网膜或纺织品，但最优选为纺织品与泡沫层板，如后文详细描述。单层纺织品网膜可以是滑动紧固件或“拉链”路径上的条带或边缘，其上可以通过配合的拉索而紧固一张完整的纺织品或类似物。面板4的周围是一个注射成型边框5，其基本上环绕着柔性膜片的整个周边。边框5和匹配边框5＇上包含搭接边缘，这些边缘利用公知的舌槽互补边缘形状而构成一个蛤壳式罩盖(图3)。行李箱还包括支架件9，其承载着至少一个携带手柄6或一对锁闩7，锁闩用于选择性地将边框5和6保持在一起，以容纳旅行者的行李。行李箱包括一个铰链装置8，其由与现有类型的相应边框整体成型在一起的铰链关节构成。在每个边框与面板的会合处有一个位于边框与纺织品膜片之间的熔接成型的结合部10。
具体地讲，注射成型边框包含一系列从宽阔表面或面板突起的直立壁，其中包括后壁11、前壁12和延伸在前后壁之间的侧壁13。
面板与注射成型边框之间的接头或结合部在图3中以横断面示出。柔性面板优选由组合材料制成。组合材料中包括一个由交联聚乙烯泡沫11构成的大致平坦板材，其上粘结着一层或多层优选为纺织品的装饰和加强纤维12、13。这种材料在所属技术领域中是众所周知的，它的外形可以根据例如美国专利No.4,591,606而由硅烷交联聚乙烯制成，在这一方面，该专利与本说明书一致，因而结合在此作为参考。材料可以具有与转让给Superior S.A.的上述专利中所描述的相同的特性和替代性覆层纺织品。所要说的仅是，柔性面板薄膜或纺织品与泡沫层板最好通过公知的热压成型方法预成型为大致拱形或装饰性形态。这样成型出的面板可以保持其大致成型形状。特别是，如果面板的边缘部分由泡沫与纺织品层板制成，则它可以被挤压而缩扁，以形成相对坚硬的薄边缘部分14，如图3所示。该边缘部分可以通过公知的方式而被安置得伸入注射成型模腔中，而模腔中被充入熔态热塑性塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、和这些烯族热塑性塑料的变型如TPO(热塑性烯烃)或TPE(热塑性弹性体)。在任何情况下，外围边框均提供出一个坚硬部分，以稳定面板的大致柔性本质并提供所需的支承强度，特别是沿着侧壁的支承强度，以获得如前面所提出的足够稳固的蛤壳式罩盖。反过来，面板又提供了一个位于边框的相邻和对置壁之间的拉伸件或腹板，以使总体结构具有相对较高的抗拉强度(相对于重量而言)。与传统的单件式注射成型壳体不同，面板还可以包含一个滑动紧固件15，通过它可以进入额外功能开口或口袋。紧固件可以通过传统的缝合技术而容易地连接在面板上，最好是在将边框注射成型在面板外围边缘上之前缝合。当然，也可以在面板上添加其他入口和结构部件，它们通常可以见于由普通柔软纺织品构造的行李箱中。这种部件包括缝合在面板表面内侧和外侧的一个或多个纺织品口袋。装有这种部件的面板可以具有一个外围拉链路径(未示出)，以将一根拉链粘结在边框上，如前所述。通过这种方式，可以构造出相当复杂和装有结构部件的面板，但如果成型过程失误，只会增加粘结式拉链路径而非整个面板的成本。一张用于展示公司徽标的板17或类似物适宜地安置在与接头10相邻或相接的边框上。这样还可以附加用于覆盖因成型壳体时的热塑性树脂注射浇口而形成的痕迹。这一点将在后文中详细描述。
现在返回到面板与边框之间的结合部或接头，优选将切口边缘16隐藏住而不被消费者看到。这一点可以这样实现，即面板的边缘部分被定位在注射模具的中心，以使处于熔化状态的塑料环绕着该切口或毛边流动，从而隐藏该边缘并赋予接头处更精确和美学动人的效果。这种俘获作用还能够隐藏或防止纺织品覆层的切口部分的线头磨损。图4中示出了一种能够确保这种协调定位的方法。该方法包括在注射模具20的每个半体上分别设置一系列突出销21，图中示意显示的销位于模具的一部分上，模具已经从面板外围边缘部分的最终熔接结合部中脱出。这些销将面板边缘部分咬合并保持在注射成型壳体的壁中的精确位置上。然而，这种特定的系统虽然能够满足功能要求，但会留下明显的美学问题。定位销留下的孔22将作为缺点而被觉察到，或许会提示最终的边框上带有能够导致污物和潮气进入旅行者物品中的穿孔。
一种最优选的结构包括在面板的坚硬边缘部分上设置一个明显的转弯或曲线23(图5)，该曲线在横断面上具有“J”形外形。具体地讲，边缘部分包括第一向外突出的唇缘，接下来是一个终止于毛边或切口边缘16处的平缓弯曲尾部25。与图4中所示的销定位方法不同，该面板边缘部分的目的是抵靠着注射模具的一个内表面26(在本例中为内边框限定壁)定位。毗邻该“J”形部分，模具壁形成了一个放大的外围模腔30，该模腔必然会成型出边框上的较厚边缘段31。模具部分20＇可以优选采用可拆型芯的形式。对于确定的壳体形状，这种可拆型芯是理想的，因为这样可以在塑料适当固化后将模具的这个部分从最终的壳体中脱出。这种结构特别适用于大尺寸的最终行李箱，这种行李箱中适于包含向内伸出的凸缘，以便强化这种大壳体的最外侧边缘。可拆型芯模具是一种公知的适合成型复杂形状的便利方法。这种技术不直接涉及这里提出的发明思想。
该边缘部分形成了一个“厚”段，在注射成型过程中，该段将在模具完全充满塑料之前被充入塑料。现已发现，这个格外厚的部分在保持面板边缘部分抵靠着这个区域的模具内表面并且远离美学要求更高的最终边框外表面等方面具有显著的效果，从而能够导致强力结合，并获得非常一致和理想的美学外观。边缘部分的向外弯曲部位导致切口边缘直接向内面对但不是必然嵌入注射成型塑料团块中。因此，图5中的结构具有能够隐藏切口边缘的优点，但没有要求使用前面讨论的定位销的的缺点。
紧邻该结合边缘部分是注射成型边框的放大边缘部分31。它是一个光滑弯曲部分，其终止于前面所述“J”形边缘部分的接头处和一个紧邻面板边缘部分绕着边框内侧延伸的连续槽或凹坑32。该凹坑不但提供了如后文所述的直接美学优点，而且还允许高温注射成型外围边框与尺寸相对稳定的泡沫面板之间出现相对不同的收缩，以使二者在冷却过程中彼此适应。这种情况显示于图5b中。这里，注射成型的边框已经被基本冷却并且在各个尺寸方向均有收缩，但在周边尺寸上的收缩特别显著。凹坑可以容纳这种收缩。凹坑产生了一个在抵抗因边框冷(并因此而向内收缩)却而产生的压缩力方面相对薄弱的部分。因此，该凹坑会像手风琴风箱那样叠并。这样可以允许泡沫面板的其余部分在边框热收缩时保持相对不变形。因此，泡沫面板几乎不需要或仅需非常小的二次成型(即面板和边框被放在大型稳定化模具中，以便重新变形为理想的弯曲形状)。
图6中示出了这种热收缩容纳结构的一种扩展结构。这里示出了第二凹坑33，其在泡沫面板上形成了另一个叠并或相对薄弱部分。
图5a、b或图6中的结构均能够实现注射成型边框与面板之间的紧密和光滑的结合，同时又能够保证面板外表面与弯曲形状平齐，从而构成边框壁弯曲形状的延伸段。注射成型塑料将渗入面板的表面中，或与此相反导致这个区域的交联泡沫形成位于纺织品层与注射成型塑料层之间的粘结性结合部。无论如何，现已证实该结合部是非常坚韧的，其适合于抵抗在这样制作的行李箱被过度装填时产生的爆裂压力。
图7中示出了另一种用于将面板连接在外围注射成型边框上的替代性方法。这种方法也要使用厚段，以将纺织品边缘抵靠着注射成型模具的一侧定位。然而，这里纺织品是抵靠着模具中的用于形成注射成型边框外表面而非注射成型边框内表面的部分定位的。这种结构的优选性略差，因为虽然面板切口边缘被嵌入或至少牢固粘结在注射成型塑料团块上，但同图5a和b以及图6中所示的结构相比更容易在旅行遭受障碍或其他困难。请注意，在图7中显示的厚段中包括一个空腔34。这就展示了采用气体注射的可能性，这种注射方法是广泛采用且通用的便利方法，用以减少存留在注射成型部件厚段中的熔态塑料量。然而，应当理解，为了获得优异面板边缘部分而采用的气体注射方法并不构成本发明的优选实施例中的重要部分。
图8a中示出了一个穿过注射模具边缘部分的剖面，具体地讲，该剖面位于徽标17被安置在行李箱1的最终组件上的位置上。请注意，形成在模具板体之间的模腔提供出一个用于形成注射成型边框大部分的薄腹板部分35和位于边框成型模具内侧边缘的厚段成型模腔30。面板上的除J形部分之外的所有部分保留在注射模具之外。这个区域的叠并泡沫面板形成了合模后的模具半体的相邻唇缘之间的密封。塑料优选通过槽32而沿着外围模腔30注射到某个位置。请注意，槽的出口直接面对着J形部分23。现已发现，引入这个厚段中的熔态热塑性塑料沿外围填充厚段的速度势必高于填充薄腹板部分的速度。图8b中包括一系列轮廓线。这些轮廓线示意性表示了在注射成型过程的各个时刻T1至T4时的熔态热塑性塑料的前侧或前波40。T1显示了从注射成型位置开始经过了任意时段后的特定时刻。请注意，腹板中充入塑料的部分相对较小。然而，由于厚段中的背压降低，因此厚段中会有更大的体积被快速充入塑料。在逐渐的后续时刻T2、T3和T4，将持续这种首先填充厚段然后再填充腹板段的填充模式。显然，由于背压较低，因此热塑性塑料将首先填充到厚段中，然后再主要从充满了的厚段流入腹板段中。柔性面板的切口边缘和J形部分抵靠着厚段的一个壁安置在厚段中，在这种情况下，壁将成型出最终壳体的内表面。熔态热塑性塑料的前波或前侧通过占据这个厚段的大部分空间而首先将纺织品牢固推压在模具壁上。只有在随后的阶段，熔态塑料才会流入边框的薄壁或腹板段中。在这个过程中，厚段中的热塑性塑料团块将防止纺织品材料从注射模具的相邻壁处移开。在热塑性塑料的前侧完全充入注射模腔的时刻，内压会急剧上升以完全“填充”模腔。然而，在这个时刻，厚段中的塑料已经变得足够粘稠，因而能够防止从模具唇缘36之间挤出。这种方法可以确保注射成型塑料与面板之间形成更一致和精确的过渡，而不需要使用伸入模腔中的定位销。此外，这种方法还允许适当量的纺织品材料伸入模腔中，而不必担心切口边缘穿过固化塑料暴露出来。因此，可以确保面板与注射模具之间具有相对较强的附着力，而又不会损伤接头区域的理想美学性能。
为了避免厚段出现收缩痕迹，并且为了减少热塑性塑料量和因此而降低最终行李箱的重量，同时为了缩短冷却时间，希望利用一个注汽口提供空气，以补偿收缩量，并使空气伴随着熔态塑料前波流入厚段中。这种方法曾在前面通过图7所示结构作过解释，当然这种利用空气提供出来的“空芯”或中空段50也同样可以用在图5a和b以及图6中所示的结构中。还可以使用除空气之外的其他流体支承该厚段，例如使用液体例如水，当然该流体应当能够被去除以降低最终制品的重量。发泡剂或发泡塑料也可以用作第二流体，不论哪一种均能够在完全充满模腔之前辅助填充厚段，同时减少熔态塑料消耗量并缩短成型周期时间。
通过前面解释的方法中的行李箱结构，还可以获得许多附加益处。重量减少、因加工步骤简化而导致的成本下降以及因面板与注射成型边框之间的紧密和连续的熔接结合而导致的强度提高等优点已经讨论过了。除了这些超过现有技术的优点以外，在利用注射成型批量加工行李箱时简化结构和降低成本也是众所周知的优点。另一方面，本发明的结构还能够降低内部成型压力，这种压力通常与相对较大的单件注射成型的典型行李箱壳体相伴。其次，公开的方法允许使用其他通常被认为不适合用于制作行李箱的可注射成型材料。作为示例，粘度更高的注射成型材料，例如填充了加强材料的注射成型材料可以用于成型边框，加强材料可以是例如碎玻璃纤维、尼龙或诸如碳和硼纤维等更精致的工程材料。这是因为不需要这些具有阻流性能的材料流入行李箱的面板部分中。显然，行李箱的面板部分已经预先由柔性面板提供出来。虽然优选实施例中使用了溶态热塑性材料，但反应式注射成型(RIM)材料也可以注射到注射模具中。厚段的优点也同样可以体现在这种材料中，就像前面解释的方法一样。
本发明还设想了面板的替代性材料。优选采用的材料包括交联聚乙烯泡沫内芯，该内芯的内表面上覆盖着一层精致的美学动人的纺织品，并在外表面上覆盖着纺织或编织的高强度材料或纺织品。除此之外，也可以使用压延或层板挤出TPO/TPE网膜，或是完全交联的聚合物或橡胶。有时采用单层强力纺织品就足够了，只要面板具有这样的特征即可，即面板上能够预成型出某种优选用在行李箱中的浅形状，而且具有一个如前所述的“J”形边缘。任何这样的材料均足以胜任，尽管泡沫与纺织品层板具有相对于其重量而言的极高的强度和弹性等优点。尽管优选采用非交联热塑性泡沫，因为这种材料在回收面板或面板与边框组件方面具有更好的机会，但也可以使用交联聚乙烯泡沫或其他类似的泡沫。最优选采用的材料是在加工和回收方面均与边框制作材料相容的泡沫。目前，制作边框的最佳材料是聚丙烯，因此最佳泡沫是非交联聚烯烃，特别是聚丙烯。
尽管在图示的优选实施例中有一个外围边框环绕着单一的柔性面板，但本发明还预期可以用于边框环绕着多于一张这样的面板的情况，或者在替代性实施例中，边框可以包括十字交叉的杆或部件，以将单一面板分隔成两个或多个相对平坦的宽阔表面。这种结构对于特大型行李箱而言是最有益的，其中一个由注射成型边框材料制成的加固杆可以提供出附加的尺寸稳定度，还可以提供出新的美学外观。
权利要求
1.一种行李箱，其具有至少一个外侧壳体，该壳体又具有一个大致宽阔的表面，该宽阔表面由一张纺织品面板构成，其特征在于，包括一个连接在纺织品面板边缘上的注射成型边框和一个熔接形成在边框与纺织品面板之间的结合部。
2.如权利要求1所述的行李箱，其特征在于，壳体具有一系列从宽阔表面直立出来的壁，注射成型边框整体式形成一系列直立壁。
3.如权利要求2所述的行李箱，其特征在于，一系列直立壁包括一个后壁、一个前壁和延伸在前壁与后壁之间的侧壁。
4.如权利要求3所述的行李箱，其特征在于，后壁包括整体形成的铰链关节，用以将壳体铰接在行李箱的其余部分上。
5.如权利要求2所述的行李箱，其特征在于，前壁包括至少一个锁闩装置，用以将壳体选择性地保持在行李箱的其余部分上。
6.如权利要求1所述的行李箱，其特征在于，面板还包括一层纺织品和一层用于加强纺织品层的泡沫聚合物。
7.如权利要求1所述的行李箱，其特征在于，边框与纺织品面板之间的结合部基本上环绕着面板的整个周边延伸。
8.如权利要求6所述的行李箱，其特征在于，纺织品与泡沫层彼此层压在一起而形成一张层压面板，面板的周边具有一个从面板的主要尺寸轮廓上直立出来的外围边缘部分，边缘部分的末端边缘具有一个切口边缘，该切口边缘隐藏在附着在其上的注射成型边框上。
9.如权利要求7所述的行李箱，其特征在于，面板具有一个垂直于主要尺寸并且基本上等于纺织品与泡沫层厚度的厚度尺寸，但面板末端边缘的厚度显著小于该厚度尺寸。
10.如权利要求2所述的行李箱，其特征在于，壳体还包括一个毗邻一系列壁的厚段，厚段包括熔接结合部。
11.一种利用层压面板和注射成型边框成型行李箱壳体的方法，面板具有一个外围边缘部分并且由一个泡沫面板层和一个纺织品覆层构成，该方法包括以下步骤将外围边缘部分定位在一个用于成型边框的注射模具中；以及将塑料注射到模具中以便在塑料与边缘部分之间形成熔接结合部。
12.如权利要求11所述的行李箱壳体成型方法，其特征在于，定位步骤包括将边缘部分保持抵靠在用于成型边框的注射模具的一个内表面上；以及在保持外围边缘部分抵靠着模具内表面的同时将塑料注射到模具中。
13.如权利要求12所述的行李箱壳体成型方法，其特征在于，模具内表面是一个用于形成最终壳体内表面的表面。
14.如权利要求12所述的行李箱壳体成型方法，还包括在塑料基本上充满模具之前将塑料引导至模具中的一个毗邻外围边缘部分的部分中，从而使得毗邻外围边缘部分的塑料有助于将外围边缘部分抵靠在模具内表面上。
15.如权利要求14所述的行李箱壳体成型方法，还包括提供一个模腔，模腔具有这样一个部分，该部分的尺寸使之能够产生边框的相对较薄腹板段，模腔还具有一个紧邻外围边缘部分的厚段；以及在厚段中将塑料引入模腔中，从而使塑料在充满模腔其余部分之前优先充满厚段。
16.如权利要求15所述的行李箱壳体成型方法，还包括将第二流体与塑料一起引入厚段中的步骤，从而在完成后的壳体的厚段内形成一个中空段。
17.如权利要求16所述的行李箱壳体成型方法，其特征在于，第二流体是空气。
18.如权利要求16所述的行李箱壳体成型方法，其特征在于，第二流体是发泡剂。
全文摘要
由纺织品面板缝制出的行李箱已经过时了。它们要求采用许多手工程序,因而加工麻烦。更为先进的行李箱利用形状保持泡沫与纺织品层板形成行李箱的主要部分。这种现有行李箱仍然需要手工步骤,以便向成型出的泡沫壳体的内侧施加形状稳定边框件,并环绕着壳体的周边附加滑动紧固件型的罩盖。本发明公开了一种成型蛤壳式行李箱(1)的方法,行李箱具有一个注射成型边框(5,5′)和一个用于构成宽阔表面(3)的纺织品面板。纺织品面板的边缘通过在注射过程中形成在面板边缘与塑料边框之间的熔接结合部而连接在注射成型边框上。
文档编号A45C3/00GK1336804SQ00802833
公开日2002年2月20日 申请日期2000年10月18日 优先权日1999年10月19日
发明者维利·范霍耶, 马丁·比达姆, 卡雷尔·德梅德特斯 申请人:萨姆索爱特集团公司