专利名称：马桶座圈和座盖组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马桶的座圈和座盖组件，尤其涉及这样一种座圈和座盖，它们包括注射模制的增强塑料插入件，插入件覆盖模制有提供座圈和座盖所需的表面特性的化学相容材料。
背景技术：
本发明涉及马桶座圈和座盖的触觉和舒适感的改进，提供一种舒适的温暖的不会滑动的就座表面。这是采用现代热塑材料和高压注射模制技术来实现的。尽管不作如此的限定，但还是就其应用于马桶座圈和座盖来描述本发明。应予以理解的是，本发明的基本内容可应用于没有座盖的马桶座圈和其它类型的座圈。
在已有技术中，技术人员设计了许多种马桶座圈和座盖，以提高其舒适感、外观和方便性。至今为止，用诸如木材或塑料的刚性材料构成马桶座圈和座盖，或用装饰在泡沫垫料和/或乙烯树脂覆盖层中的固体芯子来制成。一般的刚性塑料或木制座圈碰到时相当冷和光滑。不管有否垫料，装饰的座圈和座盖尤其不耐用，易于割破和破裂。此外，一些人发现，加垫料的乙烯烃基座圈和座盖的触觉不理想。在已有技术中，技术人员试图用复杂的高成本的模制方法、采用诸如尿烷的被催化材料来制造一种被垫料的弹性类座圈。用被催化的低压材料来模制座圈在混合和浇注时很费时，导致不能满足要求，制品成本高。
基于此发明了本发明，即能克服上述问题的一座圈和座盖组件，它包括添加或不添加合适的发泡剂的增强热塑材料的插入件，插入件还具有能确定座圈和座盖外表面特性的覆盖模制的热塑材料。当使用一种热塑弹性体(TPE)的覆盖模制材料，能使座圈和座盖具有软的、舒适的和耐用的表面，这样的表面不会破裂，没有滑动特性，然而，在使用座圈时允许有适度的移动性能。与传统的座圈和垫料座圈相比，弹性体提供了完全不同的和可论证的优良触觉。本发明的座圈不加垫料，坐在上面时不会变形。该表面还提供了一种审美情趣的令人喜欢的涂层，这种涂层容易清洁，可具有多种颜色。
本发明的一个目的是提供一种注射模制的马桶座圈和座盖，与传统的硬的座圈和座盖相比，触摸时的感觉是软的，并相当温暖，又不会滑动。
本发明的一个目的是提供一种具有上述特征的马桶座圈和座盖，它们既坚固又耐用。
本发明的一个目的是提供一种具有上述特征的马桶座圈和座盖，它们容易清洗。
本发明的一个目的是提供一种比目前的设计和传统的构造工艺更舒适的不会滑动的马桶座圈和座盖组件。
本发明的一个目的是提供一种具有抗菌性能的马桶座圈和座盖。
本发明的最后一个目的是提供一种触摸柔软的注射模制的马桶座圈，其形状做成能与使用者舒服地配合。
发明概要根据本发明，提供一结实、耐用、舒适的马桶座圈和座盖组件，它不滑，容易清洁。该组件包括用增强的热塑材料模制的刚性插入件，材料中可添加或不添加发泡剂。插入件覆盖模制有使它们具有所需的表面特性的热塑材料。
精确制作插入件的尺寸，使它们要覆盖模制的区域比成品座圈小。插入件设置成使座圈和座盖具有最大的强度，其形状做成能有助于覆盖模制材料的流动，使下面将要描述的流动接合或流动焊接的问题降到最低。每一插入件被设计成使其收缩、膨胀或变形最小，为此，设置有巧妙定位的凸肋和被适当挖去的中心区域。
当插入件的热塑材料和覆盖模制的材料弹性体具有相同的化学基时，覆盖模制部分将与插入件机械地和化学地结合，并使座圈和座盖具有柔软、舒适、不滑的表面。该表面可以是平坦的或有纹理，以提高座圈的触觉和外观。
附图简要说明
图1是本发明座盖插入件的内部正视图。
图2是本发明一座圈插入件的俯视图。
图3是本发明一覆盖模制座盖的内部正视图。
图4是沿图3的线4-4截取的折断的横剖面图。
图5是本发明一覆盖模制座圈的俯视图。
图6是沿图5的线6-6截取的折断的横剖面图。
图7是图3和5的座盖和座圈的侧视图。
图8是图7的座盖的上表面和图7座圈的底表面的正视图。
图9是沿图8的线9-9截取的剖视图。
图10是沿图8的线10-10截取的剖视图。
图11是本发明具有铰链构件的覆盖模制座圈的立体图，其中座圈通过铰链构件连接于抽水马桶。
图12是一分解图，它示出了本发明座盖的外侧表面和本发明座圈的底部表面。
图13是本发明的设置有纹理区域或部分的座圈的俯视图。
图14是本发明的设置有纹理区域或部分的座盖的俯视图。
图15是具有通过覆盖模制形成的雕刻图案的座盖的俯视图。
图16是本发明设置有铰链构件的座盖和座圈的分解图，其中铰链构件嵌入座盖和座圈的插入件中。
图17是设置有一容纳加热构件的槽的本发明座圈的仰视图。
图18是设置有被覆盖模制材料覆盖的一槽和加热构件的本发明座圈的剖视图。
发明的详细说明本领域的技术人员要理解的是，对于本发明所采用的每一类或每一样式的座圈和座盖，都必须根据本发明的公开内容来适当地设计最终的座圈和座盖、插入件和模制件。
举例的座圈和座盖都是由两个主件(一个插入件和一个覆盖模制部分)分两步制成的。在某些实施例中，还使用诸如埋入或模制成插入件的一部分的铰链的附加零件，这将在下面说明。在举例的实施例中，第一步是注射模制插入件。这些插入件如图1和2所示，总的用1a和1b表示。插入件1a和1b基本上构成了成品座圈和座盖的大部分，用作图3和5的覆盖模制座圈2b和座盖2a的骨架。图2的座圈部分插入件1b包括一形成座圈形状的基本为椭圆形的结构，其大小能配上所设计的特定马桶。座圈可以有任何合适的形状，包括众所周知的“C”形的前面敞开的结构。座盖插入件1a的形状基本上是接近成品座盖2a形状的椭圆形。座盖插入件1a和座圈插入件1b的朝后部分具有模制成如图1和2所示的插入件的一部分的铰链3和3a或埋入的或用其它方法适当地连接于如图16所示的插入件的铰链。
座盖插入件1a的内表面设置有四个一体的支座，该四个支座构成了插入件1a的整件的一部分，分别用1c、1d、1e和1f表示。同样，座圈插入件1b的底部表面设置有四个一体的支座，该四个支座构成了插入件1b的整件的一部分，分别用1g、1h、1i和1j表示。
插入件1a和1b最好是用坚强的、增强的合成材料模制而成。任何一种合适的合成材料都可使用，只要它的化学性能能与覆盖模制材料兼容即可。当使用下面将要描述的较佳的热塑弹性体的覆盖模制部分时，插入件必须是烯烃基热塑性材料，因为在这些情况下，覆盖模制材料将与插入件材料化学结合。例如，当插入件是由玻璃纤维增强的聚丙烯模制而成时，能获得极好的效果。这种材料的一个例子由美国的印第安那州的Evansville的DSM工程塑料有限公司制造，并以商标FIBERFIL和型号J-60/30/E出售。
增强的合成材料最好与吸热发泡剂结合。发泡剂能够模制插入件的厚的重量轻的部分，这样没有可见的“下沉”部分、显著翘曲或类似部分。此外，发泡剂有助于将“粘结”和“焊接”问题降到最小，或消除这些问题。例如，当沿不同的方向移动的熔化的塑料的诸部分集合在模具中并凝固时，就会发生焊接。必须将插入件模具设计成能克服这个问题，使座或站在座圈上的人的重量不会引起损坏。克服流动粘结或接合或流动焊接或将其降到最低限度的较佳方法是，如果可能的话，将材料从材料供应源经一个入口引入模具中。另一方面，根据传统的模制工艺，座圈的净尺寸规定了要提供多个模制材料源和多个入口，以保证全部的填充。但是，多源和多入口会潜在地引起焊接和接合。在图1和2所示的插入件实施例中，使用上述的吸热发泡剂来克服接合和焊接的问题，当发泡剂被激活时，会变成溶剂状，由此在插入件1和1a的注射模制过程中降低了聚合体粘性。由于降低了熔融粘性，可制造用于座盖和座圈插入件的模制件，每一个模制件具有一个入口，从而生产出没有聚合体焊接的座盖和座圈插入件。对于其它的座圈设计和构造，可能需要或要求多个入口。
发泡剂通过在插入件本身内基本形成蜂房结构，还能强化插入件的整个强度。美国新泽西州的Keyport的Reed国际公司出售的商标为SAFOAM、型号为PE-50的发泡剂能够达到极好的结果。发泡剂由合成材料-发泡剂混合物的1％至2％构成。
插入件设计成能使成品座圈和座盖组件具有最大的强度。此外，插入件的主要厚的部分的中心可被挖去，以减少插入件的翘曲、过分的膨胀或其它变形。
如上所述，每一插入件的整个尺寸要精确做到其被覆盖模制的部分小于成品座圈。选择尺寸，使插入件的翘曲最小，并使适当的覆盖模制材料流动和粘结。
一旦插入件1a和1b被模制，下一步是将插入件安装在最终的模具中，然后在其上注射模制(在热压下覆盖模制)热塑弹性体。如上所述，热塑弹性体最好与模制插入件的材料化学兼容，从而在插入件的增强合成材料与覆盖模制的热塑弹性体之间出现化学粘结。例如，用美国密苏里州、圣路易斯的Advvanced Elastomer Systems提供的商标为SANTOPRENE热塑弹性体获得了极好的效果。
抗菌添加剂混合有Stantoprene，使座圈表面具有内在的抗菌特性。用麻萨诸塞州、波士顿的Morton国际公司提供的型号为SB-30的抗菌添加剂能获得极好的效果。
图3的内侧正视图示出了总的用2a表示的覆盖模制座盖插入件。图5是一总的用2b表示的覆盖模制座圈插入件的俯视图。图4是是沿图3的剖面线4-4截取的覆盖模制座盖2a的折断的横剖面图。图6是沿图5的剖面线6-6截取的折断的剖面图。图7是是一侧视图，图8是组合的覆盖模制座盖2a和覆盖模制座圈2b的示图，它示出了覆盖模制座盖2a的顶表面和覆盖模制座圈2b的底部表面。在这些附图中，热塑橡胶覆盖模制部分总的用10表示。如图3、5和10所清楚地示出的，座盖和座圈插入件的最朝后端除了铰链接触点之外是被覆盖模制的。总的来讲，插入件1a和1b的外表面被覆盖模制，尽管在某些设计中，某些插入件表面是要暴露在外的。例如，在较佳实施例中，座圈的凸肋11a、11b、11c和11d没有被覆盖模制(见图8)。此外，各座盖支座1c、1d、1e和1f以及各座圈支座1g、1h、1i和1j有一形成在其上的覆盖模制材料中的孔12。这些在图3和8中已清楚地示出。这些孔12是在覆盖模制过程中用模具形成的，该过程使用座盖2a和座圈2b的支座作为模制工件的接触点，这些接触点支承在覆盖模制模具中的插入件1a和1b。图9是一沿图8的剖面线9-9截取的剖视图。剖面线穿过支座1g，并清楚地示出了孔12。图10是沿图8的剖面线10-10截取的剖视图。图10清楚地示出了铰链接触点是不被覆盖模制的。
下面参阅图10和11。这些图示出了座圈2b的铰链构件3a。这两附图还示出了用于各铰链构件3a的附加铰链构件3b，座圈和座盖通过附加铰链构件3b连接于抽水马桶。两铰链构件3b的每一个具有一基部3c和一直立铰接部3d。每个基部3c有一形成在其中的穿孔3e，该孔能够使它用螺栓固定到抽水马桶。铰链构件3b能够包括除它们的铰链接触表面之外的覆盖模制构件。它们还简单地包括金属或塑料模制的部分。在图11中可清楚地看到，座圈2b的铰接构件3a正好在铰链构件3d的内侧。尽管图11未示出座盖2a和其铰链构件3，但从图5中也能清楚地看出，座盖铰链构件3正好位于铰链构件3d的外侧。三个3、3d和3a为一组的每一组的铰链构件具有容纳铰接销的同轴穿孔。
要知道的是，由于收缩、翘曲、外力等等引起的变形对于各覆盖模制座圈是独特的。先模制插入件1a和1b，在某一点可能出现最小的收缩或翘曲，此后，插入件构件变得稳定。其次，在覆盖模制时将新的热塑材料放置在已经稳定的插入件上，引起的应力不会出现在单一阶段被模制的零件中。当以合适的热量和压力将覆盖模制材料施加到插入件上，然后让其冷却和稳定时，热塑橡胶的收缩将会使座盖和座圈的某些部分翘曲。
如图12所示，可用巧妙放置的凸肋11b、11c、11d和11e可使这种变形降到最小或消失。由于插入件的热塑材料和热塑橡胶是兼容的，这些材料在注射模制过程中的热量和压力之下将化学结合。
还需要防止在覆盖模制材料中出现难看的焊接和粘结线。在图3和5的示意性的实施例中，可以将覆盖模制材料通过靠近17的一个入口导入模具。图12的的凸肋11b、11c、11d、11e和13a、13b和13c以及图2的凸肋14a、14b、14c和14d(各座圈和座盖都是独特的)被设计和定位成使热塑橡胶流的扰动最小。同时，橡胶在模具中的流道必须被小心地设计成能提供最有效的橡胶与插入件的结合。
插入件1b还要被设计成能够在热塑橡胶与插入件之间的任何可能的地方提供机械结合。在最有可能出现分层的区域，诸如插入件的薄的水平(fleeting)边缘，插入件要构造成使热塑橡胶包住其周围，形成永久性的熔融密封。这样的永久性的熔融密封在图6中用15表示。
由于本发明采用两步注射模制工艺，要进行专门的流变学分析，以确保两工艺之间的兼容性，提供关键数据，诸如纵向和横向的收缩比，以及发泡剂对座圈组件的结构强度、收缩和翘曲的影响。
在插入件1a注射模制过程中，混合有发泡剂的增强合成材料在图1中总的用16表示的位置导入模具中。当然，这样形成了必须去掉的注入口。在覆盖模制过程中，插入件1a先借助插入图3中用12表示的孔中的销子而支承在第二模具中，也用肋11b、11c、11d和11e支承座圈。然后，使用一个位于图3中用17表示的位置的入口。再形成一注入口，然后去掉。
为覆盖模制的热塑弹性体表面的某些部位提供提高外观的纹理也在本发明的范围之内。这些纹理可以是任何合适的和众所周知之类的。在图13和14中，所示的座圈的上座落部分和整个座盖分别设置有有纹理的区域18和19。有纹理的表面是那种能提高外观的精细那一类。同时，有纹理的表面18和19最好当使用者座下时能使使用者具有足够的移动性能，并具有容易清洗的特性。要知道的是，有纹理的区域可用于整个座圈和座盖表面或根据需要选择。为了装饰目的，有些座圈和座盖还可模制有雕刻表面。雕刻表面可以是任何合适的结构。在图15中，所示的座盖2a的顶表面设置有20所示的一个雕刻区域。
如上所述，一些座圈和座盖具有被制成插入件一部分的铰链，一些座圈和座盖使用分开的由例如金属或塑料制成的装饰性铰链。图16用20示出了一示意性的金属铰链。
当本发明的一座圈组件设置有金属铰链诸如配合使用的铰链构件20a和20b(见图16)时，铰接构件设置有模制在插入件中的打孔凸缘21a和21b，以确保每一铰链构件与其各自的座圈或座盖插入件的机械结合。覆盖模制还可合并铰链的若干部分。图16示出了本发明的设置有分开模制在铰链构件20a和20b中的座圈组件22a和22b。铰链构件20a和20b可由金属、硬塑料或任何其它合适的刚性材料制成。
为了进一步加强在制造特定座圈时的适应性和利用独特的模制工艺的优点，图17和18示出了能够用在增强的热塑座圈插入件1b中的通道23，从而能够安装低瓦特的一个或多个加热构件24。然后，在具有加热构件的插入件上用全部封闭加热构件的热塑弹性体进行覆盖模制。进行这样的覆盖模制，在模制过程中，使电线引出模具。在成品座圈上，电线从座圈的后面出来，使它能插入一方便的电源出口。
在不脱离本发明的基本精神的范围的情况下，本发明还可进行种种变异。例如，本发明的公开内容也用于没有座盖的马桶座圈。
权利要求
1．一种用于马桶的座圈和座盖组件，它包括结实、刚性的、重量轻、用增强的合成材料和发泡剂注射模制而成的座圈和座盖插入件，所述座圈和座盖插入件具有一包括所述座圈和座盖外表面的注射覆盖模制部分。
2．一种用于马桶的座圈，它包括一结实、刚性的、重量轻、用增强的合成材料和发泡剂注射模制而成的座圈插入件，所述插入件具有一包括所述座圈外表面的注射覆盖模制部分。
3．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述增强合成材料包括一用玻璃纤维增强的、烯烃基热塑材料。
4．如权利要求1所述的座圈和座盖组件,其特征在于，所述增强合成材料包括一玻璃纤维增强的聚丙烯。
5．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述覆盖模制材料包括热塑弹性体。
6．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述覆盖模制部分包括一可与所述插入件结合的热塑弹性体。
7．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述覆盖模制部分包括一烯烃基热塑弹性体。
8．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述覆盖模制部分包括一抗菌添加剂。
9．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述增强的合成材料包括含有约从1％至约2％发泡剂的玻璃纤维增强的聚丙烯，所述覆盖模制部分包括一可与所述插入件结合的烯烃基热塑弹性体，所述覆盖模制材料包括抗菌添加剂。
10．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，提高外观的纹理至少设置在所述座圈和座盖的选定部分。
11．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，还包括用于所述座圈和座盖的诸铰链构件，所述铰链构件包括所述插入件整体的一部分。
12．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，还包括用于所述座圈和座盖的诸铰链构件，所述铰链构件埋入所述座圈和座盖插入件中。
13．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，还包括至少一个加热构件，它位于所述座圈插入件的一槽中并被所述覆盖模制部分所覆盖。
14．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，用于所述插入件的所述增强合成材料包括玻璃纤维增强的烯烃基热塑材料，所述覆盖模制材料包括与所述插入件化学结合的烯烃基热塑弹性体。
15．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述增强合成材料包括玻璃纤维增强的聚丙烯，所述覆盖模制部分包括与所述插入件化学结合的烯烃基热塑弹性体。
16．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，所述覆盖模制部分与所述座圈插入件化学结合。
17．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，用于所述插入件的所述增强合成材料包括玻璃纤维增强的烯烃基热塑材料，所述覆盖模制材料包括与所述插入件化学结合的烯烃基热塑弹性体。
18．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，所述增强合成材料包括玻璃纤维增强的聚丙烯，所述覆盖模制部分包括与所述插入件化学结合的烯烃基热塑弹性体。
19．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，所述覆盖模制部分包括一抗菌添加剂。
20．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，所述增强的合成材料包括含有约从1％至约2％发泡剂的玻璃纤维增强的聚丙烯，所述覆盖模制部分包括一可与所述插入件结合的烯烃基热塑弹性体，所述覆盖模制材料包括一种抗菌添加剂。
21．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，提高外观的纹理至少设置在所述座圈的选定部分。
22．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，还包括至少一个加热构件，它位于所述座圈插入件的一槽中并被所述覆盖模制部分所覆盖。
23．一种制造座圈组件的方法，它包括如下的步骤用含有发泡剂的增强的合成材料注射模制一刚性的插入件，通过注射模制，用一种材料覆盖模制所述插入件，这种材料能提供座圈的表面特性，包括柔软、耐用、优良的触觉、容易清洁和不滑的特性。
24．如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述覆盖模制材料包括一种热塑弹性体。
25．如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述覆盖模制材料包括可与所述插入件结合的热塑弹性体。
26．如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述增强合成材料包括玻璃纤维增强的烯烃基热塑材料，所述覆盖模制材料包括烯烃基热塑弹性体。
27．如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述增强合成材料包括玻璃纤维增强的聚丙烯，所述覆盖模制部分包括烯烃基弹性体，还包括如下的步骤，以一定的温度和压力用所述覆盖模制材料注射覆盖模制所述插入件，使所述覆盖模制材料与所述插入件化学结合。
28．如权利要求1所述的座圈和座盖组件，其特征在于，所述插入件可与所述覆盖模制部分结合。
29．如权利要求2所述的座圈组件，其特征在于，所述插入件可与所述覆盖模制部分结合。
30．如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述插入件可与所述覆盖模制部分结合。
全文摘要
一种马桶座圈和座盖,包括一用增强的热塑材料注射模制成的刚性插入件。然后用热塑弹性材料经注射模制覆盖模制各插入件,为它们提供外表面。插入件,相对其覆盖模制表面的尺寸要比成品的座圈和座盖小,并设计成使座圈和座盖具有最大强度。插入件的形状有助于覆盖模制材料的流动,使插入件的收缩、膨胀或变形最小。弹性材料最好与插入件化学兼容,从而能化学和机械结合。覆盖模制材料为座圈和座盖提供了柔软、不滑和接触温暖的外表特性。
文档编号A47K13/30GK1303245SQ99806891
公开日2001年7月11日 申请日期1999年1月6日 优先权日1998年6月2日
发明者爱伦·G·侯格 申请人:爱伦·G·侯格