CN102651987B - 座垫体以及生产座垫体的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种座垫体以及生产座垫体的方法。在生产座垫体的方法中，纤维材料插入模具中。给纤维供应热，以导致粘合纤维的热活化，从而实现热交联。生成的座垫体(1)包括弹性部分(5)，所述弹性部分由纤维形成并具有沿座垫体的主要载荷方向(2)的纤维取向。座垫体可包括由纤维形成的至少一个另外部分(6，7)，所述至少一个另外部分具有不同于弹性部分(5)的纤维取向和/或不同于弹性部分(5)的密度的纤维取向和/或密度。弹性部分(5)和至少一个另外部分(6，7)由交联纤维材料整体地形成为单体。

Description

座垫体以及生产座垫体的方法

本发明涉及一种座垫体以及一种生产座垫体的方法。本发明特别涉及一种由纤维材料形成的座垫体以及一种由纤维材料生产座垫体的方法。

诸如聚氨酯(PU)泡沫的泡沫广泛用作座椅的织物背衬，例如用于运输行业的车辆内饰材料。泡沫粘附到纺织面料的背面。这些有泡沫背衬的复合材料具有缓冲效果，能在接触区域提供舒适感或豪华感。

使用聚氨酯泡沫作为座椅的缓冲材料存在缺点。例如，有聚氨酯泡沫背衬的材料可散发出导致车辆或房屋内部“起雾”的挥发性材料，并且泡沫本身可能随着时间氧化而导致材料颜色变化。回收利用也是必须要解决的问题。

因为这些和其他原因，继续需要以相似成本提供类似于泡沫材料缓冲性能的缓冲性能的另一种材料。在此方面已受到关注的一类材料是无纺材料，例如聚酯无纺材料。这些材料可为许多面料提供适当的支持。但是，迄今为止，为了获得足够厚度的衬垫，需要便宜的材料。

生产垂直铺网、热粘合的无纺材料的垫子的方法，包括气流铺网和“Struto(垂直成网)”无纺技术，都力争提供比之前的无纺技术具有经济和重量优势的衬垫。这些技术将短纤维定向成在垂直位置中并允许增加材料厚度。但是，为了生产片材，纤维材料通常要多次加热，并且需要附加的加工过程来形成具有满足就座目的的厚度和缓冲性能的垫体。这增加了生产垫体的复杂性和成本。另外，对于通过连接多个使用Struto技术生产的预成形垫子而形成的垫体，当垫子在诸如成型或形成轮廓的下游过程中加热时，在形成垫子过程中使用的交联纤维可能由于再定向而在下游过程中产生问题。在层叠结构中，使用Struto技术生产的一个垫子结合使用Struto技术生产的另一个垫子、或结合其他片状材料，也可能引起与不同的垫子或片材之间的界面处的结构整体性相关的问题。连接的垫子的这种层叠结构可能易于进水或在它们的侧面处结构损坏。为了适应强加于垫体表面上的不同要求，由不同的材料生产分层的片材通常是不可避免的，与强加于当沿主要载荷方向施加力时提供弹性的垫体的其他部分上的要求相比，期望垫体表面为覆盖材料提供足够支持。

由于上述原因，本领域仍需要解决某些上述需求的座垫体和生产座垫体的方法。本领域特别需要一种座垫体和生产座垫体的方法，所述座垫体提供超过现有PU泡沫垫体的重量优势，所述座垫体提供良好的透气性和通风性，并且与PU泡沫垫体相比，所述座垫体获得舒适的特点。本领域还需要一种座垫体，所述座垫体能容纳由纤维材料形成的不同区域，同时减少与层叠的材料层相关的问题。本领域还需要一种方法，所述方法允许无需使预成形的垂直铺网无纺材料片彼此连接而形成这种座垫体。

这些和其他需要由独立权利要求所限定的座垫体以及生产座垫体的方法来解决。从属权利要求限定实施方式。

根据一实施方式，提供一种由热交联纤维材料形成的座垫体。纤维材料包括至少两种不同类型的纤维。座垫体具有主要载荷方向并包括由纤维形成的弹性部分。座垫体具有沿主要载荷方向的纤维取向。座垫体包括由纤维形成的至少一个另外部分，所述至少一个另外部分关于纤维取向或纤维密度中的至少一个与弹性部分区分开。弹性部分和至少一个另外部分由交联纤维材料整体地形成。

在座垫体中，弹性部分提供希望的弹性特性和柔软的手感，所述弹性部分具有沿主要载荷方向定向的纤维取向，所述主要载荷方向典型地垂直于座垫体的主面。与PU泡沫相比，可总体上减小获得希望的缓冲特性所需要的重量。另外，获得了良好的透气性和通风性。具有不同于弹性部分密度的密度和/或不同于弹性部分纤维取向的纤维取向的至少一个另外部分，例如通过在座垫体的表面处为覆盖材料提供足够的支持而允许座垫体满足强加于座垫体不同部分上的不同要求。由于弹性部分和至少一个另外部分由纤维材料整体地形成，就座垫体不必由随后连接在一起的分开的材料层形成的意义而言，提供了均匀的座垫体。从而可减少与这种结构相关的缺点。

在具有纤维取向的弹性部分中，纤维具有对应于主要载荷方向的优选方向。当然，由于统计波动、纤维形状变化和交联纤维的存在，所以不是弹性部分中的所有纤维都沿主要载荷方向定向。但是，弹性部分中的纤维的优选方向对应主要载荷方向。本文所使用的术语“密度”是指常规的质量密度。

至少一个另外部分可具有不同于弹性部分的纤维取向的其他纤维取向。其他纤维取向可基于至少一个另外部分设置在座垫体上的位置来选择。例如，对于位于座垫体表面处的另外部分，其他纤维取向可平行于表面定向。对于位于座垫体的一个主面处的另外部分，其他纤维取向可垂直于主要载荷方向定向。由此，座垫体的面可配置成为覆盖材料提供足够的支持。

座垫体可具有第一主面和与第一主面相对的第二主面，主要载荷方向从第一主面延伸到第二主面。至少一个另外部分可形成在第一主面或第二主面的至少一个上。具有不同于弹性部分的密度和/或纤维取向的密度和/或纤维取向的部分还可形成在两个主面上。由此，在座垫体使用中面向座椅使用者的主面可配置成为覆盖材料提供足够的支持，而相对的主面可配置成为将座垫体附接到座椅的结构性构件提供足够的稳定性。主面可总体上垂直于主要载荷方向延伸。

弹性部分和至少一个另外部分可相对于彼此偏置。座垫体的纤维取向可从弹性部分到至少一个另外部分逐渐变化。替代地或附加地，座垫体的密度可从弹性部分到至少一个另外部分逐渐变化。这些构造允许座垫体由松散纤维材料在一次烘焙过程中形成，这从能源成本方面来说是有利的。密度或纤维取向的逐渐变化关于耐用性和关于座垫体的舒适性都是有益的。

可存在就纤维取向或密度而言与弹性部分区分开的至少一个另外部分，所述至少一个另外部分沿主要载荷方向相对于弹性部分偏置。附加地或替代地，可存在就纤维取向或密度而言与弹性部分区分开的由纤维形成的至少一个另外部分，并且所述至少一个另外部分沿垂直于主要载荷方向的方向相对于弹性部分偏置。这允许另外部分根据对于支持覆盖材料、将座垫体附接到结构性或其他刚性构件等的需要而设置在座垫体上。

座垫体可形成为纤维从弹性部分延伸到至少一个另外部分中。由于弹性部分和至少一个另外部分由纤维整体地形成，所以可存在一些纤维，这些纤维在不同纤维取向和密度的区域之间延伸，增强座垫体的结构整体性。

至少一个另外部分可包括功能性部分，所述功能性部分由纤维形成，并具有大于弹性部分的密度的密度。功能性部分可通过在生产座垫体时压缩形成座垫体的纤维材料而形成。由此，可用于不同目的的功能性部分，例如腰部支撑部分或附接部分，可与弹性部分整体地形成。功能性部分可通过压缩座垫体特定区域中的纤维材料而形成。

功能性部分可配置为用于将座椅覆盖件附接到座垫体。功能性部分还可配置为用于将刚性构件附接到座垫体，所述刚性构件例如是使用座垫体的座椅的结构性构件、调整机构等。

纤维材料可包括填充纤维和粘合纤维。填充纤维可具有在10与100dtex之间的线质量密度。粘合纤维可具有在7与40dtex之间的线质量密度。

填充纤维可具有优选至少30mm的长度。填充纤维长度可在从12至70mm的范围内选择。

座垫体可由纤维以单一结构形成。特别地，座垫体可通过如下方式形成：将松散纤维材料填充到模具中，并给模具内的纤维材料供应热以便以单一结构形成座垫体，单一结构的座垫体不需要彼此连接的垂直铺网、热粘合的无纺材料的分离的层。

纤维材料的组分可根据在座垫体中的位置而变化。在希望高稳定性的座垫体部分中，座垫体可包括具有更高刚性的纤维。替代地或附加地，可通过实施密度变化或纤维取向变化来获得座垫体刚度的局部变化。

根据另一方面，提供一种座椅，所述座椅包括根据任一方面或实施方式的座垫体。座垫体可设置在座表面处、设置在靠背部分处和/或设置在头枕部分处。

座椅可以是车辆座椅。座椅可以是汽车座椅。座椅可以是火车座椅。座椅可以是飞机座椅。

座椅可以是办公室用或家用的座椅。

根据另一实施方式，提供生产具有主要载荷方向的座垫体的方法。将包括至少两种不同类型纤维的松散纤维材料供应到三维模具中。模具具有空腔并限定对应于座垫体主要载荷方向的方向。纤维包括可热活化的粘合纤维。使纤维定向，使得在至少一部分空腔中，纤维取向沿对应于主要载荷方向的方向定向。给填充到模具中的纤维供应热，以热活化粘合纤维。

使用所述方法，可由纤维材料形成单一座垫体。因为所述方法包括在给纤维供应热之前使纤维定向的步骤，所以座垫体可形成为，在至少一部分座垫体中，纤维具有对应于座垫体主要载荷方向的优选方向。由此，获得座垫体的希望的柔软手感和良好的透气性。

本文所使用的术语“松散纤维材料”是指不是无纺织物或织物形式的纤维材料。松散纤维材料还可包括聚结的纤维，例如纤维束。

模具可具有在空腔的相对侧上的两个主面，这两个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，纤维材料的取向和密度在模具的主面处可改变。由此，座垫体可形成为具有关于密度和/或纤维取向与弹性部分区分开的部分，弹性部分中的纤维具有对应于主要载荷方向的优选纤维取向。使模具的主面相对于彼此移动还可以有助于使纤维在一部分空腔中定向，在所述一部分空腔中希望纤维沿对应主要载荷方向的优选方向定向，以形成座垫体的弹性部分。

在供应热之前，可沿平行于主要载荷方向的方向压缩供应到模具中的松散纤维材料。由此，关于密度和/或纤维取向与弹性部分区分开的部分可形成在座垫体的主面上。形成的座垫体的主要载荷方向可总体上沿垂直于座垫体主面的方向延伸。在实施方式中，在供应热之前，可沿彼此垂直的两个方向压缩插入到模具中的纤维材料。

替代地或附加地，在供应热之前，可沿垂直于主要载荷方向的方向压缩供应到模具中的松散纤维材料。由此，关于密度与弹性部分区分开的部分可形成在座垫体的侧边上。

作为对在热活化粘合纤维之前局部压缩纤维材料的补充或替代，可在热活化粘合纤维之后局部压缩纤维材料或由纤维材料形成的座垫体。例如，可在热活化粘合纤维之后并在允许座垫体冷却到室温之前压缩座垫体的多个部分。通过在热活化粘合纤维之后，例如在座垫体的冷却过程中局部压缩座垫体的多个部分，可以减少座垫体形状与希望的最终形状的潜在偏差。

根据实施方式，纤维可在插入模具中之后定向。纤维可使用气流，特别是空气流来定向。

松散纤维材料可在气流中供应到模具中。气流的流型可控制为使模具内的纤维定向。可基于模具中纤维材料的填充水平来控制气流的流型。为此，模具可设置有用于气流的通过开口。

为了使纤维材料在插入模具中之后定向，可基于填充水平来调整气体从模具流出的一个区域或多个区域的位置和/或尺寸。气体可在模具的主面上从模具流出，模具的主面沿对应主要载荷方向的方向间隔开。气体可在模具主面的区域处从模具流出，这些区域分别低于模具中纤维材料的当前填充水平设置。

根据实施方式，纤维可在插入模具中之前定向。松散纤维可沉积在传送机上，并可以在沉积在传送机上的同时定向。可使用气流，例如空气流来实现使纤维定向。可使用用于在传送机上产生平行铺网纤维设置的其他技术。然后定向的纤维从传送机转移到模具中，使得纤维取向沿对应生成的座垫体中的主要载荷方向的方向定向。

纤维还可在插入模具中之前聚集。可使用推动器、夹持器或其他自动工具在聚集的纤维组中自动产生密度轮廓。具有在其中产生的密度轮廓的聚集纤维可转移到模具中。由此，具有不同密度或纤维取向的区域形成在座垫体中。

纤维可在插入模具中之前预加热到低于粘合纤维的热活化温度的温度。由此可减少必须在纤维插入模具中之后供应到纤维的热能的量。

可使用温暖的气体流、空气流或水蒸气流给模具中的纤维供应热。

模具中纤维材料密度的变化可通过根据位置变化供应到模具中的纤维材料的量来实现。附加地或替代地，模具中纤维材料密度的变化可使用机械手来实现。附加地或替代地，模具中纤维材料密度的变化可通过控制气流的流型，例如通过调整气体从模具流出的区域的位置或尺寸来实现。

模具中纤维材料密度的变化还可通过使用多级压缩程序来实现。可提供压缩工具，所述压缩工具具有对应于座垫体的高密度部分的形状。

例如，可以使用导气系统来控制用于给模具中的纤维供应热的加热介质流。加热介质流可控制为确保粘合纤维的热活化发生在整个座垫体。还可使用导气系统供应冷却介质。

刚性构件，例如用于座椅覆盖件的紧固构件，可在给纤维供应热之前插入模具中。纤维可插入模具中，使得刚性构件嵌入纤维中。刚性构件，例如用于座椅覆盖件的紧固构件，还可在热活化粘合纤维之后附接到座垫体。可局部加热座垫体，以使刚性构件嵌入座垫体中。用于附接座椅覆盖件的部分也可通过局部压缩座垫体的预先限定区域中的纤维材料而由纤维材料形成。

纤维材料可包括粘合纤维和填充纤维。粘合纤维可以是双组分(BiCo)纤维。例如，粘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聚酯形成。粘合纤维可具有三叶形的横截面。例如，填充纤维可由聚酰胺或聚酯形成。填充纤维具有高于粘合纤维的热活化温度的熔化温度。填充纤维可以是直的、螺旋的、波纹的等等，并可用于填充座垫体的体积。

粘合剂可以受控制的方式供应到形状中，以选择性地增加座垫体某些部分中的纤维之间的粘合密度。

在所述方法中，纤维材料可供应到模具中，使得供应的纤维材料的组分从模具内的一部分到模具内的另一部分变化，以便以空间变化的方式调整座垫体的性能，特别是刚性。

在所述方法中，可以空间变化的方式控制座垫体的性能，特别是座垫体的刚性、弹性或阻尼性能。这可通过以空间变化的方式调整纤维材料的组分、密度或纤维取向来获得。

在所述方法中，腰部支撑部分可形成在座垫体中。为此，压缩的纤维材料区域可形成在座垫体的B面上。包括腰部支撑部分的座垫体也可以多级过程生产，其中，首先由纤维材料形成腰部支撑部分，在给所述纤维材料供应热之前压缩所述纤维材料。然后，在第二步骤中，可通过将附加的纤维材料供应到模具中、使附加的纤维材料定向、并给模具中的纤维材料供应热来生产座垫体的较软部分。

还可进行如上所述的在座垫体中形成具有较高刚性的部分的过程，以提供用于其他刚性组件的附接区域或容座。这些附接区域或容座可用于附接组件，例如，通风设备、用于气动座椅调整装置的压缩机、或座垫体的机电致动器。

所述方法可包括从模具移除座垫体。当座垫体从粘合纤维热活化的高温冷却时，可使用辅助工具调整座垫体的外部形状。辅助工具可以是模具，其中，当机械压力施加到座垫体上时，允许形成的座垫体冷却，或主动冷却。

可以加热辅助工具，以平滑和/或加固座垫体的外表面。为了使希望的形状固定，可以冷却辅助工具。辅助工具可以是用于校准座垫体形状、平滑其表面或固化其表面的辅助模具。加热的辅助工具还可用来将附加构件嵌入形成的座垫体中，或选择性地改变座垫体某些部分中的纤维密度。

可应用由聚酯制成的纺织品或织物来覆盖座垫体。可在座垫体已从模具移除之后，将纺织品或织物应用到座垫体。替代地，可在将纤维材料填充到模具中之前，将由聚酯制成的纺织品或织物插入模具中。

根据不同实施方式的方法可用来生产根据一方面或实施方式的座垫体。

根据不同方面和实施方式的座垫体和生产座垫体的方法可用在不同类型的座椅中，包括用于汽车、飞机和火车的座椅，以及用于办公室或家庭坐的座椅。

将参考附图描述本发明的实施方式。

图1是一实施方式的座垫体的示意性横截面图。

图2是示出根据一实施方式的生产座垫体的方法的示意图。

图3是示出根据一实施方式的图2方法的变体的另一示意图。

图4是一实施方式的座垫体的示意性横截面图。

图5是示出根据另一实施方式的生产座垫体的方法的示意图。

现在将参考附图描述本发明的示例性实施方式。虽然将在特定应用领域的背景下描述一些实施方式，但是这些实施方式不限于此应用领域。另外，除非另有特别说明，不同实施方式的特征可互相结合。

图1是根据一实施方式的座垫体1的示意性横截面图。图1的横截面图是沿垂直于座垫体1的主面并平行于座垫体1的主要载荷方向的平面截取的。座垫体配置为当沿主要载荷方向2定向的力施加到座垫体1时提供弹性特点。

座垫体1具有两个主面3、4，两个主面3、4设置为在座垫体1上彼此相对。主面3、4可具有大致平的形状，基本上垂直于主要载荷方向2延伸。座垫体1可配置为，主要载荷方向2限定为垂直于主面3和4的平面。凸部或凹部(图1中未示出)可设置在主面上，以限定用于结构性或功能性座椅组件的附接区域。

座垫体1是由热交联纤维整体地形成的单体。形成座垫体的纤维材料可包括至少两种不同类型纤维，即粘合纤维和填充纤维。粘合纤维是可通过给其供应热而热活化的纤维。当热活化时，每个粘合纤维的至少一部分熔化，从而导致纤维矩阵形成。各种已知纤维类型可用作粘合纤维和填充纤维。形成座垫体的纤维材料可包括从回收材料获得的纤维和/或可以有效的方式回收的纤维。粘合纤维可以是双组分(BiCo)纤维。粘合纤维可具有比填充纤维的熔化温度低的热活化温度。根据示例性实施方式，粘合纤维可以是BiCo纤维，所述BiCo纤维具有聚酯或聚酰胺的芯，并具有聚酰胺或改性聚酯的涂层。BiCo纤维可具有三叶形的横截面。填充纤维可由聚酯或聚酰胺形成，并具有至少比粘合纤维的涂层的熔化温度高的熔化温度。填充纤维可具有优选在10与100dtex之间的线质量密度。粘合纤维可具有在7与40dtex之间的优选线质量密度。形成座垫体的纤维材料可包括多于一种类型的填充纤维和/或多于一种类型的粘合纤维。

座垫体1包括多个不同的部分5至7。这些部分关于特有的纤维取向和/或座垫体1的密度彼此区分开。不同部分之间没有明显的边界。相反，座垫体1在不同部分之间呈现出渐变的纤维取向或座垫体密度。其中座垫体1与通过融合预成形的垂直铺网纤维片形成的座垫体的区别在于，座垫体1不包括明显的区域边界，从而增强了耐用性和舒适性。

座垫体1具有弹性部分5。弹性部分5具有对应于座垫体的主要载荷方向2的纤维取向。即，弹性部分中的纤维的优选方向对应主要载荷方向2，并垂直于座垫体1的至少一个主面3。由于纤维矩阵的形成、纤维形状和纤维取向中的统计分布，并不是所有的纤维在弹性部分中沿主要载荷方向2定向。如果多于50％的纤维分别以与主要载荷方向2成小于45°的角定向，那么可认为弹性部分5具有沿主要载荷方向2的纤维取向。换句话说，在弹性部分5中，大部分纤维以相对于主面3的平面成大于45°的角设置。

在插图15处示意性地指出了弹性部分5中的纤维构造。如在插图15中可见，弹性部分5中的大部分纤维可以与主要载荷方向成小于45°的角定向，并且纤维间距可以足够大，以便当载荷沿主要载荷方向2定向时允许纤维偏斜。使主要平行于主要载荷方向2设置的纤维互相连接的交联纤维允许在弹性部分5中形成纤维矩阵。

座垫体1还包括分别设置在主面3和4处的另外部分6、7。另外部分6和7关于纤维取向或座垫体密度中的至少一个分别与弹性部分5区分开。在图1的座垫体1中，另外部分6和7中的纤维分别具有平行于主面的平面的优选方向，另外部分6和7设置在所述主面处。座垫体在主面3或4处的密度可大于弹性部分5中的密度。

在插图16处示意性地指出了设置在主面3处的另外部分6中的纤维构造。如在插图16中可见，面部分6中的大部分纤维可以与主面3的平面成小于45°的角定向，并且这些纤维可具有比弹性部分5中堆积密度大的堆积密度。设置在另一主面4上的另外部分7可具有关于纤维取向和座垫体密度类似于部分6的构造的构造。

如以上所指出的，座垫体1以单一的方式形成，并且在弹性部分5与另外部分6和7之间分别存在渐变的纤维取向和密度。座垫体1包括设置在弹性部分5与主面3上的另外部分6之间的过渡部分8。在过渡部分8中，纤维取向从弹性部分5的纤维取向逐渐变化到主面3上的另外部分6的纤维取向，并且垫体的密度从弹性部分的密度逐渐变化到主面3上的另外部分6的密度。在插图17处示意性地指出了弹性部分8中的纤维构造。

座垫体1包括设置在弹性部分5与主面4上的另外部分7之间的过渡部分9。在过渡部分9中，纤维取向从弹性部分5的纤维取向逐渐变化到主面4上的另外部分7的纤维取向，并且垫体的密度从弹性部分5的密度逐渐变化到主面4上的另外部分7的密度。

座垫体1由包括粘合纤维和填充纤维的纤维材料以单一的方式形成。当座垫体1具有关于纤维取向和/或座垫体密度彼此区分开的部分时，座垫体1在不同纤维取向和/或座垫体密度的部分之间不存在明显的区域边界的意义上是均匀的。因此，座垫体1形成为单体，所述单体具有可大于4cm的高度12。具有高度11的弹性部分5可设置为与主面3和4都间隔开。

纤维可在座垫体的不同部分之间延伸。例如，至少填充纤维可具有优选大于30mm的长度。还例如，至少填充纤维可具有优选小于或等于60mm的长度。至少一些纤维可从弹性部分5延伸到主面3上的另外部分6中或延伸到主面4上的另外部分7中。

在座垫体1中，具有沿主要载荷方向2的纤维取向的弹性部分5提供良好的通风性和弹性。由于座垫体1由热交联纤维以单一的方式形成，所以获得良好的耐用性和舒适性。

座垫体1的各种改型可在其他实施方式中实现。例如，虽然在图1中示出不同纤维取向和密度的部分5至7，但可以存在关于纤维密度与弹性部分5区分开的附加部分或替代部分。虽然主面3和4上的另外部分6和7分别沿主要载荷方向2从弹性部分5偏置，但纤维取向或密度不同于弹性部分5的纤维取向或密度的另外部分也可以沿垂直于主要载荷方向2的方向从弹性部分偏置。例如，密度比弹性部分5的密度大的另外部分可设置在座垫体的次要面上，这些另外部分平行于主要载荷方向2延伸。

图2是用于说明根据一实施方式的生产座垫体的方法的示意图。座垫体由热交联纤维材料形成为单体。所述方法可用来生产根据一实施方式的座垫体，例如图1的座垫体。所述方法的各阶段在31、32和33处示出。

所述方法利用生产座垫体的设备20。设备20包括具有第一模具21和第二模具22的模具。第一模具21和第二模具22可分别由穿孔的材料，例如由穿孔的金属板形成。第一模具21和第二模具22可具有对应座垫体主面形状的三维内部形状。设备20还包括用于从由第一模具21和第二模具22限定的体积引出气体的导气装置23和23′。导气装置23可包括可控制的导引组件24。可控制的导引组件24配置为，气体可在导引组件24的各个不同区域上选择性地流入导气装置23中。气体从由第一模具21和第二模具22限定的体积26流出的区域的位置和大小可经由导引组件24来控制。类似地，导气装置23′可包括可控制的导引组件24′。可控制的导引组件24′配置为，气体可在导引组件24′的各个不同区域上选择性地流入导气装置23′中。气体从由第一模具21和第二模具22限定的体积26流入导气装置23′中的区域的位置和大小可经由导引组件24′来控制。设备20还包括用于供应纤维材料的供应装置27。供应装置27可包括管，所述管可将挟带在气流中的纤维材料供应到模具21、22中。由第一模具21和第二模具22形成的模具限定方向28，第一模具21和第二模具22沿方向28分开。方向28对应使用所述方法形成的座垫体的主要载荷方向。

在31处，第一模具21和第二模具22设置在第一距离处。包括粘合纤维和填充纤维的松散纤维材料经由供应装置27供应到模具21、22中。松散纤维材料可以纤维束的形式供应。纤维材料挟带在供应到模具21、22的气流29中。当纤维材料供应到模具21、22中以覆盖模具底部时，气体可在总体上设置在模具21、22的下端部处的位置处流入导气装置23和23′中。

在32处所示的后一阶段处，纤维材料已填充到模具中，直到高度34。在此阶段处，纤维材料仍可经由供应装置27供应到模具21、22中。纤维材料可挟带在由供应装置27供应的气流中。气体可在总体上设置为低于模具的填充水平34的位置处流入导气装置23和23′中。当填充水平34升高时，气体从由模具21和22所围成的体积流出的位置可分别使用可控制的导引组件24和24′来控制。例如，导引组件24和24′可分别包括多个挡板，这些挡板至少沿竖直方向彼此间隔开，并且挡板可根据填充水平34以受控制的方式打开和关闭。使用可控制的导引组件24和24′，可以控制气流的流型35。

气流35可控制为，穿过模具的气流具有沿方向28的速度分量，方向28对应形成的座垫体的主要载荷方向。气流可控制为，至少在一部分由第一模具21和第二模具22围成的体积26中，气流35平行于方向28的速度分量远大于垂直于方向28并平行于主面延伸的速度分量(即，垂直于图2的绘图平面的速度分量)。

通过控制气流的流型而使气流以相当大的平行于方向28的速度分量穿过堆积在模具中的纤维材料，纤维可在模具中定向，使得它们具有作为优选方向的方向28。

在33处，纤维材料已填充到模具中，直到水平34，并且不再供应纤维材料。如在36处所示，第一模具21和第二模具22沿方向28相对于彼此移动。第一模具21和第二模具22可相对于实验室坐标系移动。通过使第一模具21和第二模具22相对于彼此移动，可在由第一模具21和第二模具22围成的体积26内形成密度增加的部分。使第一模具21和第二模具22相对于彼此移动还可有助于在邻近内表面的区域中建立平行于第一模具21和第二模具22的内表面的纤维取向，和/或有助于在体积26的一部分中建立平行于方向28的纤维取向，所述部分与第一模具21和第二模具22的内表面间隔开。

在第一模具和第二模具已相对于彼此移动，以在设置在模具内的纤维材料内建立希望的纤维取向或密度轮廓之后，可以给纤维材料供应热。通过供应热，可以热活化粘合纤维。可以通过粘合纤维的热活化形成热交联纤维的纤维矩阵。

可以各种方式供应用于热活化粘合纤维的热。如图2中的33处所示，热气流36可以供应到模具中。导气装置23和23′可以用来以限定的方式将热气引导到设置在模具21、22内的纤维材料部分。供应给模具21、22内不同区域的热气的量可以基于，例如相应区域中的座垫体的密度或厚度来控制。

当纤维材料插入模具中时，纤维材料可以预热到低于粘合纤维的热活化能的升高的温度。由此，可减少在模具已填充到希望的水平之后热活化粘合纤维所需的能量。

可以允许在模具21、22内形成的座垫体冷却。诸如具有室温的气体或冷却到室温之下的温度的气体的另一气流可被引导通过在模具21、22内形成的座垫体。

可以理解，当使用图2所示的方法时，仅一个加热过程就足以由松散纤维材料生产三维座垫体。这与将多个由Struto方法生产的垂直铺网纤维片层叠并彼此粘合的方法有明显区别。一般来说，需要多个加热步骤来生产使用Struto方法的垂直铺网的纤维片。

在所述方法中可进行附加的处理步骤。例如，在模具21、22中形成三维座垫体之后，座垫体可插入辅助模具中，以提供具有最终外部形状的座垫体、或进一步固化或平滑座垫体的外表面。可以在座垫体仍在高温下时将座垫体插入辅助模具中，或可以加热辅助模具。

可以在以纤维材料填充模具21、22之前或同时，将功能元件插入模具21、22中。例如，用于座椅覆盖件的附接构件可以可移动方式附接到第一模具21或第二模具22。附接构件可由金属形成。附接构件在纤维材料供应到模具中时被纤维材料覆盖，并且在热活化粘合纤维时嵌入座垫体中。

可以通过根据供应位置控制供应到模具中的纤维材料的密度、通过选择性地压缩供应到模具中的纤维材料、或通过后处理，来选择性地形成密度大于弹性部分的密度的部分。例如，在座垫体已从模具21、22移除之后，已加热的工具可用来局部地增加座垫体的密度。由此，一部分座垫体可设置有高密度，使得座椅覆盖材料可以在高密度部分处紧固到座垫体上。

图3示出图2的具有第一模具21和第二模具22的模具的俯视图。该俯视图是沿在图2中的线III-III处指出的方向截取的。

如图3所示，供应到模具中的纤维材料不仅可以沿一个方向压缩，而且可以沿若干个方向压缩。如在33处所示，第一模具21和第二模具22可以相对于彼此移动，以生产在纤维材料中具有更高密度的区域，所述更高密度的区域沿第一模具21和第二模具22的内表面设置。

随后，已插入模具中的纤维材料可以在座垫体的次要侧面上压缩。为此，可移动部分37和38可沿垂直于方向28的方向39移动，方向28对应座垫体的主要载荷方向。

在纤维材料已沿至少两个方向压缩之后，如图3所示，可以给纤维材料供应热，以导致粘合纤维的热活化。

根据其他实施方式，所述方法可包括在给纤维材料供应热之前，沿至少三个正交方向压缩插入模具中的纤维材料。

图4是根据一实施方式的座垫体41的示意性横截面图。该横截面图是沿正交于座垫体41的主要载荷方向的平面截取的。即，座垫体41的主要载荷方向垂直于图4的绘图平面。

座垫体41由包括粘合纤维和填充纤维的纤维材料形成为单体。可以如已参考图1所说明的来选择纤维材料。可以使用本文所描述的方法中的任一方法，例如图2的方法，来形成座垫体41。

座垫体41包括两个弹性部分42和43，弹性部分42和43沿垂直于主要载荷方向的方向彼此间隔开。两个弹性部分42和43可以设置为，在座垫体41的使用中，每一个弹性部分42和43支撑一条大腿。两个弹性部分42和43中的每一个都具有对应于主要载荷方向的纤维取向。即，在两个弹性部分的每一个中，纤维具有对应主要载荷方向的优选取向。例如，弹性部分42和43中多于50％的纤维可以相对于主要载荷方向成小于45°的角定向。

座垫体41还包括部分44至47，部分44至47分别具有不同于弹性部分42和43的纤维取向和/或密度的纤维取向和/或密度。例如，另外部分44至47可分别形成为具有比弹性部分42和43的密度大的密度。另外部分44至47可设置为沿座垫体的侧边延伸。另外部分44至47可配置为具有比弹性部分42和43更大的刚性，使得结构性座椅组件或功能性实体可附接到座垫体。功能性实体的示例包括致动元件、通风装置、加热或冷却组件的部件或其他部件。

座垫体41还包括设置在弹性部分42和43与另外部分44至47之间的过渡部分。在过渡部分中，密度和/或纤维取向逐渐变化。在座垫体中存在密度和/或纤维取向的逐渐过渡，而不存在与纤维取向和/或密度的突然变化相关的明显的区域边界。就座垫体41不具有纤维取向和/或密度不连续变化的区域边界的意义而言，座垫体41可以是均匀的。

根据不同实施方式，座垫体的多个部分可设置有希望的密度轮廓，以适应功能性需求。例如，如已参考图1的座垫体1所说明的，在座垫体主面(A面)处的座垫体部分可设置有大部分纤维平行于所述面延伸的纤维取向，以为座椅覆盖材料提供足够的支持。替代地或附加地，座垫体的侧面或侧面的相对主面(B面)可设置有密度增加的纤维材料部分，以允许结构性座椅构件或功能性单元附接到座垫体。

图5是用于说明根据另一实施方式的生产座垫体的方法的示意图。座垫体由热交联纤维材料形成为单体。所述方法可用来生产根据一实施方式的座垫体，例如图1的座垫体1或图4的座垫体41。仅所述方法的初始阶段在图5中的51和52处示出。设备20的组件如参考图2所描述的操作。

在51处，纤维材料在气流中供应到模具中。气体可从由第一模具21和第二模具22限定的空腔26流出。气流可在使用可控制的导引组件24′控制的位置处流入导气装置23′中。气流53定向为，气流在与第二模具22底部间隔开的位置处穿过第二模具22。由此，实现材料纤维54的局部聚集。第二模具22的内表面结合气流53有助于使纤维在局部聚集54中定向，使得纤维优选地设置为平行于第二模具22的内表面。可以在第一模具21和/或第二模具22的内表面上的不同位置重复上述过程，以便产生具有沿第一和第二模具21、22内表面的希望密度的区域的模式。由此，座垫体可设置有在其外部上的高密度区域。

在52处，纤维材料在气流中供应到模具中。气流可在一个位置处流入导气装置23′中，所述位置是使用可控制的导引组件24′来控制并与气体先前已在阶段51中从模具流出的位置处偏置的位置。由此，实现材料纤维56的局部聚集。第二模具22的内表面结合气流55有助于使纤维在局部聚集56中定向，使得纤维优选地设置为平行于第二模具22的内表面。

在54和56处聚集的纤维可使用粘合材料、或通过加热纤维材料以热活化聚集处54和/或聚集处56中的纤维而保持在位置中。

在如参考图5所描述的那样已形成具有希望的密度和/或纤维取向的部分之后，所述方法可如参考图3所描述的那样继续。附加的纤维材料可供应到模具中。这些纤维可以是已定向的。在这个过程中，气体可在低于模具中纤维材料的当前填充水平设置的位置处从由第一模具和第二模具限定的空腔流出。可以给纤维材料供应热，以热活化粘合纤维。从而形成热交联纤维的纤维矩阵。生成的三维座垫体由纤维材料形成为单体。

虽然已描述根据不同实施方式的座垫体，但可在其他实施方式中实施各种改型。例如，虽然已描述了整体地形成的座垫体，所述座垫体包括弹性部分和关于纤维取向和/或质量密度与弹性部分区分开的至少一个另外部分，但是所述至少一个另外部分也可关于形成它的纤维材料的组分与弹性部分区分开。根据这一实施方式的座垫体可呈现出形成它的纤维材料的组分的轮廓。纤维材料组分的轮廓可选择为，与弹性部分相比具有增加的刚性的部分可形成在希望的位置处。

还例如，在热活化粘合纤维之前，可将附加的材料供应到模具中。在示例性实施方式中，粘合材料可选择性地供应到模具中，使得粘合材料在由模具限定的空腔内的预先限定的位置处集中。可选择性地供应粘合材料，以局部增加纤维之间的粘合密度。

虽然已描述了允许结构性座椅组件或其他功能性组件附接到座垫体的座垫体，但是座垫体还可形成为，通常在单独的组件帮助下实现的支撑或舒适功能可集成在座垫体本身中。例如，可形成具有增加的密度的腰部支撑部分。

虽然已描述了纤维在插入模具之后定向的生产座垫体的方法，但是也可以在将纤维插入模具中之前使纤维沿优选方向定向。已定向的纤维可在传送机上形成为平行铺网的纤维。纤维可自动传输到模具中。纤维可插入模具中，使得它们的优选方向对应在模具内形成的座垫体的主要载荷方向。即，可以传输纤维，使得它们的优选方向垂直于由模具内表面限定的主面。

根据多个实施方式的座垫体可集成在多种座椅中。可以使用座垫体的示例性座椅包括汽车座椅、火车座椅、飞机座椅、家用座椅和办公室使用的座椅。根据不同实施方式的座垫体还可用在座椅的不同组件上。例如，座垫体可用在接收人的大腿部的就座部分处、用在支撑人的背部的靠背部分处、或用在靠枕部分或其他希望缓冲的组件处。

Claims (14)

1.一种座垫体，由包括至少两种不同类型纤维的热交联纤维材料(25；54，56)形成，所述座垫体(1；41)具有主要载荷方向(2)并包括：

弹性部分(5；42，43)，所述弹性部分由所述纤维形成并具有沿所述主要载荷方向(2)的纤维取向，以及

由所述纤维形成的至少一个另外部分(6，7；44-47)，所述至少一个另外部分(6，7；44-47)具有不同于所述弹性部分(5；42，43)的所述纤维取向和/或不同于所述弹性部分(5；42，43)的密度的纤维取向和/或密度，

所述弹性部分(5；42，43)和所述至少一个另外部分(6，7；44-47)由所述热交联纤维材料(25；54，56)整体地形成，

其特征在于，

所述座垫体(1；41)包括过渡部分(8，9)，所述过渡部分(8，9)设置在所述弹性部分(5；42，43)与所述至少一个另外部分(6，7；44-47)之间，其中，所述过渡部分(8，9)中的密度和/或纤维取向逐渐变化。

2.如权利要求1所述的座垫体，所述座垫体(1；41)具有第一主面(3)和与所述第一主面(3)相对的第二主面(4)，所述主要载荷方向(2)从所述第一主面(3)延伸到所述第二主面(4)，所述至少一个另外部分(6，7)形成在所述第一主面(3)或所述第二主面(4)的至少一个上。

3.如权利要求1所述的座垫体，其中，所述弹性部分(5；42，43)和所述至少一个另外部分(6，7；44-47)相对于彼此偏置，所述座垫体(1；41)的纤维取向从所述弹性部分(5；42，43)到所述至少一个另外部分(6，7；44-47)逐渐变化。

4.如权利要求1所述的座垫体，其中，所述弹性部分(5；42，43)和所述至少一个另外部分(6，7；44-47)相对于彼此偏置，所述座垫体(1；41)的密度从所述弹性部分(5；42，43)到所述至少一个另外部分(6，7；44-47)逐渐变化。

5.如权利要求1所述的座垫体，其中，纤维从所述弹性部分(5；42，43)延伸到所述至少一个另外部分(6，7；44-47)中。

6.如权利要求1所述的座垫体，其中，所述至少一个另外部分包括用于附接其他座椅组件的功能性部分(44-47)，所述功能性部分(44-47)由所述纤维形成并具有大于所述弹性部分(5；42，43)的所述密度的密度。

7.如权利要求6所述的座垫体，其中，所述功能性部分(44-47)配置为用于将座椅覆盖件或刚性构件附接到所述座垫体(1；41)。

8.如权利要求1所述的座垫体，其中，所述纤维材料(25；54，56)包括填充纤维和粘合纤维，所述填充纤维具有在10与100dtex之间的线质量密度，并且所述粘合纤维具有在7与40dtex之间的线质量密度。

9.一种生产如权利要求1所述的座垫体的方法，所述座垫体(1；41)具有主要载荷方向(2)，所述方法包括：

将包括至少两种不同类型纤维的纤维材料(25；54，56)供应到三维模具(21，22)中，所述模具具有空腔(26)并限定对应于所述座垫体(1；41)的所述主要载荷方向(2)的方向(28)，所述纤维包括热活化粘合纤维，

使纤维定向，使得在至少一部分所述空腔(26)中建立沿对应于所述主要载荷方向(2)的所述方向(28)定向的纤维取向，并且

给填充到所述模具(21，22)中的所述纤维(25)供应热(36)，以热活化所述粘合纤维，

其特征在于，

所述纤维材料(25；54，56)以松散纤维材料(25；54，56)供应到所述三维模具(21，22)中。

10.如权利要求9所述的方法，包括：在供应所述热(36)之前，沿所述方向(28)压缩供应到所述模具(21，22)中的所述松散纤维材料(25；54，56)。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：在供应所述热(36)之前，沿垂直于所述方向(28)的方向(39)压缩供应到所述模具中的所述松散纤维材料(25；54，56)。

12.如权利要求10所述的方法，其中，所述模具包括围成所述空腔(26)的第一模具(21)和第二模具(22)，所述方法包括实现所述第一模具(21)和所述第二模具(22)的相对移动，以压缩所述松散纤维材料(25；54，56)。

13.如权利要求9所述的方法，其中，在气流(29，35；53，55)中供应所述松散纤维材料(25；54，56)，所述气流(29，35；53，55)的流型控制为使所述纤维在所述模具(21，22)内定向。

14.如权利要求13所述的方法，其中，基于所述模具(21，22)中的所述纤维材料(25；54，56)的填充水平(34)来控制所述气流(29，35；53，55)的所述流型。