CN105121118B - 形成用于交通工具的椅背框架的方法 - Google Patents
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Abstract
用于交通工具的椅背(14)框架(16)包括第一聚合物材料(26)和增强复合材料层(22)，其包括第二聚合物材料(28)和浸渍在第二聚合物材料(28)中的多个纤维(30)。形成框架(16)的方法包括以下步骤：将该增强复合材料层(22)支撑在模具(56)中的可移动的部件(64)上。该可移动的部件(64)延伸到模具(56)中的延伸的位置。引入熔融状态的第一聚合物材料(26)以接触增强复合材料层(22)。在可移动的部件(64)在延伸的位置时，通过将熔融状态的第一聚合物材料(26)引入该可移动的部件(64)和该增强复合材料层(22)之间，使该增强复合材料层(22)位移离开该可移动的部件(64)。使第一聚合物材料(26)在模具(56)中凝固，将可移动的部件(64)从第一聚合物材料(26)撤回，从而将框架(16)从模具(56)释放。
Description
相关申请的交叉引用
本发明要求2013年3月15日提交的共同未决美国临时专利申请序列号61/791,819的优先权。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及形成用于交通工具的椅背框架的方法。尤其是，本发明涉及由第一聚合物材料和增强复合材料层形成用于交通工具的椅背框架的方法，该增强复合材料层包括第二聚合物材料和浸渍在第二聚合物材料中的多个纤维。
2.相关领域的说明
交通工具(例如汽车)椅背的框架传统上由金属，例如钢。一般选用钢作为椅背框架的材料，不仅是因为钢的强度和刚性，而且还因为易于制造，即容易提供的加工钢的制造方法。
近年来，探索了替代材料用于形成椅背框架。这些替代材料经常由于它们相对于钢来说更轻的重量而采用，这最终提高了交通工具的燃料经济性。然而，形成这样的框架采用与传统上用于形成钢框架不同的制造方法。
为了在交通工具中使用这样的椅背框架，这些替代材料必须提供足够的刚性以及耐失效性。例如，汽车椅背必须通过在美国由国家高速公路交通和安全管理局(NHTSA)以及在其它国家由类似行政管理机关制定的测试。因此，有利地是开发一种由除了钢以外的材料形成用于交通工具的椅背框架的方法，其中该方法得到的框架提供合适的刚性以及耐失效性，从而通过标准化行政规定测试。
发明概述
因此，本发明为形成用于交通工具的椅背框架的方法，该框架包含第一聚合物材料和增强复合材料层，该增强复合材料层包括第二聚合物材料和浸渍在第二聚合物材料中的多个纤维。该方法包括以下步骤：将该增强复合材料层支撑在模具中可移动的部件上，将该可移动的部件相对于该模具延伸到该模具中延伸的位置，和将熔融状态的第一聚合物材料引入该模具并与该增强复合材料层接触。该方法还包括以下步骤：通过在该可移动的部件在该延伸的位置时将熔融状态的第一聚合物材料引入该可移动的部件和该增强复合材料层之间，使该增强复合材料层位移离开该可移动的部件，使第一聚合物材料在该模具中凝固，和从第一聚合物材料撤回该可移动的部件。
本发明的一个优点在于，该方法提供了在第一聚合物材料引入模具时相对于第一聚合物材料的该增强复合材料层合适的放置。该增强复合材料层的这样的合适的放置为完成的框架提供足够的刚性和耐失效性。具体来说，该框架具有足够的刚性和耐失效性，从而能标准化行政规定测试，例如由NHTSA和其它行政规定机构要求的那些。此外，由第一聚合物材料和该增强复合材料层形成的框架重量轻，例如，典型地轻于相当的钢框架。由第一聚合物材料和该增强复合材料层形成的框架典型地还比相当的钢框架更紧凑，这降低了包装的限制。由第一聚合物材料和该增强复合材料层形成的框架还比传统钢框架更容易回收再利用。
在结合附图来阅读下述说明后，本发明的其它特征和优点将更容易领会并被更好的理解。
附图简述
图1是根据本发明的座椅组件的一种实施方案透视图。
图2是图1座椅组件的根据本发明的椅背的一种实施方案的剖视图。
图3是图2椅背的根据本发明的框架前部的透视图。
图4是图3的框架的背部的透视图。
图5是图3的框架的增强复合材料层的透视图。
图6是图3的框架一部的截面图，该框架包含一个靠枕和一部分面板。
图7A是形成图5的增强复合材料层的多个片材的剖视图。
图7B是根据本发明的图7A的多个片材的另一实施方案的剖视图。
图7C是根据本发明的图7A的多个片材的再另一实施方案的剖视图。
图8是形成图5的增强复合材料层的模具的透视图。
图9是用于由第一聚合物材料和该增强复合材料层形成图3和4的框架的模具的剖视图。
图10是图9模具的截面图，其中在引入第一聚合物材料前增强复合材料层在模具中。
图11是图10的模具的截面图，其中第一聚合物材料引入了模具。
优选实施方案的说明
参考附图，其中在所有若干视图中，相同附图标记表示相同部件，总体示出了根据本发明的座椅组件10的一个实施方案。参考图1，座椅组件10包括大体上水平延伸座椅底部12，和根据本发明的一种实施方案从座椅底部12大体上竖直延伸的用于支撑乘员(未视出)的椅背14(未视出)。应理解的是，座椅组件10位于交通工具(未视出)例如汽车、飞机、火车、轮船等中。
如图2中所示，根据本发明的一种实施方案，椅背14包括框架16。衬垫18可安装于框架16的前侧，并且框架16的后侧典型地是不覆盖的，如下所述。框架16连接到附接到座椅底部12的安装架50上。
参考图2-4，框架16包括本体20和至少一个增强复合材料层22。例如，框架16包括两个增强复合材料层22，即增强复合材料层22和与该增强复合材料层22间隔的第二增强复合材料层22。应理解的是，图2显示了该增强复合材料层22从本体20剖切，仅仅为了显示组件之间的物理关系以及一旦本体20形成后，该增强复合材料层22固定到本体20并且不能从其移除，如以下进一步讨论的。
框架16包括彼此间隔的两个靠枕24和从一个靠枕24延伸到另一个靠枕24的面板54。本体20限定该面板。本体20和该增强复合材料层22限定一个靠枕24，并且本体20和第二增强复合材料层22限定另一个靠枕24。靠枕24从座椅底部12在竖直方向上向上延伸。应理解的是，面板54相对于靠枕24凹进以在靠枕24之间支撑乘员的躯干。
该增强复合材料层22增强靠枕24。在图2-4中所示的实施方案中，该增强复合材料层22和第二增强复合材料层22在竖直方向上沿靠枕24分别拉伸以增强靠枕24。应理解的是，框架16可以包括与框架16的其它部分(例如，面板54)集成的另外的增强复合材料层(未视出)。
本体20由聚合物材料形成，聚合物材料为指代的目的下文称为第一聚合物材料26。典型地，第一聚合物材料26为热塑性材料，并且在任何情况下可以被加热到柔韧的或熔融状态以进行成型。例如，第一聚合物材料26能够模塑，使得第一聚合物材料26可被模塑成多种构型和形状。不论是模塑还是其他方式，如下进一步给出的，将第一聚合物材料26外模塑到该增强复合材料层22上以将第一聚合物材料26与该增强复合材料层22集成。换句话说，该增强复合材料层22通过例如熔体接合固定到第一聚合物材料26，并且不能从其移除。换句话说，将该增强复合材料层22一体化成型以形成一件式框架16。
在第一聚合物材料26模塑的实施方案中，第一聚合物材料26典型地为这样的类型，该类型由注塑产生网状产品，即当从模具取出时就是完成的。换句话说，框架16的第一聚合物材料26在从模具取出后不需要二次精加工操作。
第一聚合物材料26可以为例如尼龙，其其在下文为了指代的目的被称为第一尼龙。作为一个实例，第一尼龙为纤维增强的尼龙，这种纤维增强的尼龙的一个实例为玻璃纤维增强的尼龙，其可以商品名TG7S PA6购自Florham Park，NJ的BASFCorporation。应理解的是，框架16可由任何类型合适的聚合物材料形成，包括增强的或没有增强的(都没有背离本发明的本质)，例如，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。
参考图7A-C，该增强复合材料层22由聚合物材料形成，该聚合物材料下文为了指代的目的称为第二聚合物材料28，并且多个纤维30，即丝束浸渍在第二聚合物材料28中。典型地，该增强复合材料层22的第一聚合物材料26和第二聚合物材料28是相容的，从而该增强复合材料层22的第一聚合物材料26和第二聚合物材料28熔融到一起并彼此形成一体，如下所述。
该增强复合材料层22可以包括多个片材32，如图7A-C中所示。应理解的是，图7A-C中显示的片材32在与第一聚合物材料26形成一体前以图5中显示的该增强复合材料层22的形状形成。
该增强复合材料层22的一个实例为连续纤维增强的热塑性，其可以商品名CFRT购自加拿大安大略省Burlington的Baycomp Canada。或者，例如，多个纤维30和第二聚合物材料28同时与第一聚合物材料26成为一体。该增强复合材料层22的各种实施方案以下参考图7A-C进一步描述。该增强复合材料层22可例如预成型，然后与第一聚合物材料26成为一体，如下参考图8进一步给出的。换一种方式，或除了片材32之外，该增强复合材料层22可以包括胶带、预浸料等，该增强复合材料层22可以通过任何类型的复合材料制造方法形成，这都没有背离本发明的本质。
该增强复合材料层22的第二聚合物材料28可以与第一聚合物材料26相同的材料或不同的材料。作为一个实例，在第一聚合物材料26为热塑性材料的实施方案中，该增强复合材料层22的第二聚合物材料28可以为与该热塑性材料不同的热塑性材料。应理解的是，在这样的实施方案中，该热塑性材料和该增强复合材料层22的该热塑性材料可以为任何类型热塑性材料。作为一个实例，该增强复合材料层22的第二聚合物材料28为与第一尼龙不同的第二尼龙。
或者，该增强复合材料层22的第二聚合物材料28可以为与第一聚合物材料26相同的材料。作为这种构型的一个实例，该增强复合材料层22的第一尼龙和第二尼龙可以为相同类型的尼龙。应理解的是，该增强复合材料层22的第二聚合物材料28可或者为热固性材料，这没有背离本发明的本质。
如在图7A-C中最佳显示的，典型地，纤维30进一步限定为连续纤维30即长纤维，与不连续纤维即短纤维相对。或者，应领会的是，多个纤维是不连续的，即短纤维(未视出)。在纤维30是连续的实施方案中，纤维30是伸长的，即相对来说长和薄，并且彼此大体上平行定向，从而该增强复合材料层22上的应力从第二聚合物材料28传到到纤维30上，使得纤维30增强第二聚合物材料28。换句话说，应力被转移到纤维30上，从而当该增强复合材料层22受到载荷时限制和/或控制第二聚合物材料28的形变。更具体来说，虽然载荷被转移到该增强复合材料层22，但发生了一定量的形变。
纤维30用第二聚合物材料28浸渍和涂覆。在连续纤维30的情况下，纤维30均例如在大体上相同的方向上延伸，并且沿着该增强复合材料层22的长度延伸。在该增强复合材料层22的纤维30是连续纤维30的配置中，该增强复合材料层22本身在沿着连续纤维30延伸的轴周围是柔性的，并且当受到载荷时发生扣搭。第一聚合物材料26支撑该增强复合材料层22以防止围绕该轴弯曲并当受到载荷时防止扣搭。在纤维30是不连续的配置中，第二聚合物材料28围绕纤维30形变，很小的应力从第二聚合物材料28转移到纤维30上。
不论是连续的，不连续的，或是其它情况，各个增强层的纤维30典型地大体上在相同方向上延伸。或者，各个片材32的纤维30可在不同的方向上延伸或可编织，即彼此交织。该增强复合材料层22的多个纤维30优选为玻璃纤维30。或者，每个多个纤维30为碳纤维；然而，应理解的是，该纤维可为本领域技术人员已知的任何类型。
如上所述，并参考图7A-C，该增强复合材料层22可以包括多个片材32。在这样的配置中，片材32彼此一体化堆叠，形成单一堆叠体。该增强复合材料层22的韧性、强度和抗冲强度随着添加每一个片材32而提高。每个片材32相对于框架16的总体厚度和相对于第一聚合物材料26的厚度是薄的。每个片材32可为大约0.1mm到大约0.5mm厚。形成单一堆叠体的多个片材32的总厚度可为大约1mm到大约2mm。然而，应理解的是，该增强复合材料层22可以具有任何厚度，这没有背离本发明的本质。还应领会的是，该增强复合材料层22可以具有均匀厚度或可以具有变化的厚度。
多个片材32可包括具有连续或不连续纤维30的片材32的任何组合。例如，多个片材32可包括具有连续纤维30的片材32，多个具有编织纤维30的片材32，或至少一个具有连续纤维30的片材和至少具有编织纤维30的片材的组合。
在该增强复合材料层22包括多个片材32的配置中，每个片材的纤维30的材料可与每个另一个片材32的纤维30相同或不同。例如，每个片材32的纤维30可为玻璃纤维30，每个片材32的纤维30可为碳纤维30，或者多个片材32可包括一个或多个具有玻璃纤维30的片材32和一个或多个具有碳纤维30的片材32的组合。
继续参考图7A-C，在每个片材32的纤维30是连续纤维30的配置中，典型地至少第一片材与在第一方向D上延伸的连续纤维30定向，至少第二片材与相对于第一方向D呈角度延伸的连续纤维30定向。换句话说，可布置多个片材32，从而至少一个片材的纤维30相对于其它片材32的纤维30呈角度地延伸。应领会的是，片材32可以定向，从而一个片材的纤维30可以以相对于另一片材的纤维30任何角度延伸。或者，可布置多个片材32，从而每个片材的连续纤维30与另一个片材32的纤维30平行延伸。
多个片材32的几个构型显示于图7A-C中。具体来说，图7A显示了多个片材32配置一种实施方案的剖视图，多个片材32包括六个片材32，均具有连续纤维30。在图7A中所示的配置中从底部向上移动，一个片材具有在第一方向D上延伸的纤维30，下一个片材具有相对于第一方向D大体上90°延伸的纤维30，下一两个片材32每个具有大体上沿第一方向D延伸的纤维30，下一个片材具有相对于第一方向D大体上90°延伸的纤维30，下一个片材具有沿第一方向D延伸的纤维30。
图7B显示了多个片材32的配置的另一实施方案的剖视图，多个片材32包含六个片材32，每个具有为连续纤维30的纤维30。在图7B中所示的配置中从底部向上移动，两个片材32每个具有在第一方向D上延伸的纤维30，下两个片材32每个具有相对于第一方向D大体上90°延伸的纤维30，下两个片材32每个具有大体上在第一方向D延伸的纤维30。
图7C显示了多个片材32的配置的再另一实施方案的剖视图，多个片材32包含七个片材32，每个具有为连续纤维30的纤维30。在图7C中所示的配置中从底部向上移动，三个片材32每个具有在第一方向D上延伸的纤维30，下一个片材具有相对于第一方向D的90°延伸的纤维30，下三个片材32每个具有在第一方向D上延伸的纤维30。
参考图5，该增强复合材料层22包括第一腿部34，与第一腿部34间隔的第二腿部36，和在第一腿部34和第二腿部36之间延伸的底座38。该增强复合材料层22使用模具40成型，显示于图8。具体来说，在片材32合并后，片材32用模具40成型。
参考图6，本体20的第一聚合物材料26熔体接合到该增强复合材料层22的第二聚合物材料28。这样的熔体接合将第一聚合物材料26与第二聚合物材料28集成以形成单一集成组件，如上所述。
第一聚合物材料26和增强复合材料层22的集成产生了有利的组合。具体来说，第一聚合物材料26本身当受到载荷时可能断裂，该增强复合材料层22本身当受到载荷时可能搭扣和/或断裂。当第一聚合物材料26与该增强复合材料层22集成时，第一聚合物材料26支撑该增强复合材料层22以防止该增强复合材料层22的扣搭和/或断裂，即提供扭转韧性。该增强复合材料层22增强第一聚合物材料26以防止第一聚合物材料26在载荷下断裂。换句话说，该增强复合材料层22为框架16提供了提高的韧性和抗冲强度。
该增强复合材料层22可以以多种方式与第一聚合物材料26集成。在一种配置中，框架16包括置于本体20的第一聚合物材料26和该增强复合材料层22的第二聚合物材料28之间的粘接剂层(未视出)。在这样的配置中，粘接剂层选择为具有合适度，使得粘接剂层是传导性的，从而与第一聚合物材料26和第二聚合物材料28都熔体接合。这样的配置增加了第一聚合物材料26和第二聚合物材料28可选择的材料的范围，因为在这样的配置中，第一聚合物材料26和第二聚合物材料28不需要彼此熔体接合，而是可以熔体接合到粘接剂层。粘接剂层的一个实例为聚氨酯层。然而，应理解的是，粘接剂层可以为任何类型的材料，都没有背离本发明的本质。
参考图6，本体20和该增强复合材料层22提供了抵靠表面42。该增强复合材料层22的第二聚合物材料28与本体20的第一聚合物材料26沿抵靠表面42集成，从而将该增强复合材料层22附接到本体20。本体20和该增强复合材料层22沿抵靠表面42的集成典型地沿着相对来说长的不间断界面延伸。这样的不间断界面提高了本体20和该增强复合材料层22之间的集成的强度。
继续参考图6，该增强复合材料层22位于本体20的第一聚合物材料26之间。换句话说，本体20的第一聚合物材料26夹心该增强复合材料层22。该增强复合材料层22包括侧面44，第一聚合物材料26与两个侧面44都接触。该增强复合材料层22提供侧面44之间的边缘46，第一聚合物材料26接触边缘46。
本体20的第一聚合物材料26和该增强复合材料层22的第二聚合物材料28沿抵靠表面42彼此熔体接合。例如，该增强复合材料层22的第二聚合物材料28可以具有熔融温度，这里称为第二熔融温度，低于第一聚合物材料26的熔融温度，这里称为第一熔融温度。例如，第一熔融温度为560-600°F，第二熔融温度为400-560°F。然而，应理解的是，第二聚合物材料28可以具有与第一聚合物材料26相同的熔融温度，都没有背离本发明的本质。
在熔体接合的另一种方式或除此之外，本体20可以与该增强复合材料层22以机械方式互锁。例如，该增强复合材料层22可以限定孔(未视出)或突起(未视出)，本体20通过该孔和/或咬合该突起而延伸通过并咬合该增强复合材料层22。
参考图2，框架16包括用于咬合安装架50的安装元件48。参考图2，例如，彼此间隔的两个安装元件48附接到每个靠枕24。安装元件48锚定到本体20并配合到座椅底部12，以将框架16连接到座椅底部12。安装元件48由与本体20的第一聚合物材料26不同的第二材料形成。典型地，安装元件48的第二材料进一步限定为金属，例如，钢。
安装架50包括用于将其它组件附接到安装架50和用于将安装架50附接到座椅底部12的机构。应理解的是，紧固件例如可以将安装架50连接到安装元件48。
安装架50可以配置成在框架16和该座椅底部12之间建立平卧相互作用，即使得椅背14可以相对于座椅底部12向后选择地旋转和/或可以相对于座椅底部12向前选择地旋转。或者，安装架50可以配置为使得椅背14保持固定在竖立位置。
安装元件48由本体20的第一聚合物材料26外模制。换句话说，第一聚合物材料26在安装元件48的机构周围形成，从而聚合物材料以机械方式咬合安装元件48。典型地，第一聚合物材料26以机械方式与安装元件48配合，在本体20的第一聚合物材料26和安装元件48的第二材料之间没有任何熔体接合。安装元件48可以形成与第一聚合物材料26配合的互锁配置(未视出)。例如，安装元件48的互锁配置可以包括孔，从而以机械方式咬合本体20的第一聚合物材料26。或者或除孔之外，互锁配置可以包括其它从安装元件48突起的机构，例如螺柱、钩子等。
如上所述，本体20可以通过加热第一聚合物材料26至柔韧的或熔融状态，例如，通过注塑来形成，在这样的状态中，第一聚合物材料26可以在安装元件48周围模制。在这样的实施方案中，柔韧的或熔融状态的本体20的第一聚合物材料26接触互锁配置，例如，流入孔中，使得在第一聚合物材料26凝固后，第一聚合物材料26和该安装元件48以机械方式彼此咬合。
参考图4，本体20的第一聚合物材料26提供未覆盖的美观显示表面52，即通过工业美观标准的且不需要用例如皮革、泡沫体等覆盖的表面。未覆盖的美观显示表面52在工业中可以被称为“A级表面”。或者，或此外，本体20可以限定用于咬合覆盖物以将覆盖物固定到框架16的机构。
未覆盖的美观显示表面52可以例如从第一靠枕24跨越面板54延伸到第二靠枕24，如图4中所示。从第一靠枕24跨越面板54延伸到第二靠枕24的未覆盖的美观显示表面52不需要在椅背14的面板54上的覆盖物，从而减少了与制造椅背14相关的材料和劳动成本。
应理解的是，本体20和/或该增强复合材料层22可以限定椅背14的机构。例如，参考图2-4，本体20的第一聚合物材料26限定用于接收头枕的头枕导向架。或者或此外，本体20和该增强复合材料层22可以形成，背部面板，侧衬枕，调节附件，泡沫支撑，背部支撑，扶手卡口，腰椎支撑，气囊卡口和/或外壳，背部悬挂卡口等，和它们的任何组合。还应领会的是，椅背机构可进一步限定未覆盖的美观显示表面。例如，在框架16由塑料注塑形成的情况下，椅背机构可以通过塑料注塑沿着框架16形成。
根据本发明的一种实施方案，本发明进一步包括形成用于交通工具的椅背14的框架16的方法。框架16使用图9所示的模具56形成。模具56包括空腔58，形心60，和至少一个配置成相对于空腔58和/或形心60打开的滑块62。如中所示图9，例如，模具56包括两个滑块62，它们在模制过程期间形成靠枕24。应理解的是，图9中模具56内部的形状是大体上显示的，并且不包括框架16的所有细节，其显示于附图中仅为了简便起见。虽然在图9中未视出，模具56包括的内部配置成形成显示于附图中的框架16的形状和轮廓。
空腔58、形心60、和滑块62在模制和模制后取出框架16前在用于使塑料注射如模具56关闭位置，和用于引入该增强复合材料层22的位置之间是相对于彼此可移动的。空腔58典型地保持静止，形心60和该滑块62在打开和关闭位置之间可移动。箭头A显示于图10-11以显示形心60和该滑块62的移动。
可移动的部件64是通过模具56可移动地支撑的。该可移动的部件64是通过模具56可滑动地支撑的并且再配置成在延伸的和撤回的位置之间移动。例如，该可移动的部件64显示于图10中的延伸的位置和图11中的撤回的位置。
空腔58和形心60至少之一支撑可移动的部件64的第一组66。例如，如图9-11所示，空腔58支撑可移动的部件64的第一组66。滑块62支撑可移动的部件64的第二组68。
该方法包括将该增强复合材料层22引入模具56的步骤。当形心60和该滑块62在打开位置时，该增强复合材料层22分别置于滑块62上。具体来说，该方法包括将该增强复合材料层22置于滑块上，然后移动滑块和形心60至关闭位置以将该增强复合材料层22关闭在模具56中，如图10中所示。
该方法包括将安装元件48引入模具56的步骤。典型地，将安装元件48引入与该增强复合材料层22相邻的模具56，然后将滑块62移动到关闭位置。该增强复合材料层22和该安装元件48在模具56中可以彼此抵靠或可以彼此间隔。
参考图10，该方法包括在模具56中将该增强复合材料层22支撑在该可移动的部件64上的步骤。该增强复合材料层22的一个侧面44接触该可移动的部件64，然后将第一聚合物材料26引入模具56。具体来说，该方法包括相对于该模具56将该可移动的部件64延伸到模具56中的延伸的位置。典型地，该可移动的部件64移动到该延伸的位置，然后将该增强复合材料层22放置在滑块62上。或者，在该增强复合材料层22置于滑块62上之后，将滑块62移动到延伸的位置。典型地，滑块62的第一组66和滑块62的第二组68在延伸的和撤回的位置之间同时移动。
支撑该增强复合材料层22的步骤包括用可移动的部件64的第一组66支撑该增强复合材料层22的第一腿部34，和用可移动的部件64的第二组68支撑第二腿部36，如图10中所示。具体来说，可移动的部件64的第一组66和可移动的部件64的第二组68移动到延伸的位置以分别支撑第一腿部34和第二腿部36。
继续参考图10，该方法包括将与模具56间隔的该增强复合材料层22悬停在延伸的位置上的该可移动的部件64，然后将第一聚合物材料26引入模具56的步骤。换句话说，该可移动的部件64移动到延伸的位置以将该增强复合材料层22悬停在模具56中，即使该增强复合材料层22与模具56间隔。
该方法包括将熔融状态的第一聚合物材料26引入模具56并与该增强复合材料层22接触的步骤。具体来说，该方法包括将用于本体20的第一聚合物材料26注射入模具56的步骤，从而本体20通过第一聚合物材料26形成并与该增强复合材料层22集成，即外模制。换句话说，该方法包括使与熔融状态的第一聚合物材料26接触的一部分该增强复合材料层22的第二聚合物材料28熔融，从而在第一聚合物材料26凝固后，将该增强复合材料层22接合到第一聚合物材料26。
典型地将第一聚合物材料26加热，然后引入模具56，即注塑。在这样的配置中，将第一聚合物材料26引入模具56的步骤包括将第一聚合物材料26在压力下注入模具56。
该方法包括，在该可移动的部件64在延伸的位置时，通过将熔融状态的第一聚合物材料26引入该可移动的部件64和该增强复合材料层22之间，使该增强复合材料层22位移离开该可移动的部件64的步骤。换句话说，当模具56关闭并且该可移动的部件64处于延伸的位置时，熔融状态的第一聚合物材料26的引入迫使该增强复合材料层22离开该可移动的部件64，即第一聚合物材料26使该增强复合材料层22从该可移动的部件64提升。熔融状态的第一聚合物材料26填充了延伸的位置上的该增强复合材料层22和该可移动的部件64之间的空间，如图11中所示。
该可移动的部件64定位该增强复合材料层22。位移该增强复合材料层22的步骤使该可移动的部件64之间的空间填充有熔融状态的第一聚合物材料26。
位移该增强复合材料层22的步骤包括通过使熔融状态的第一聚合物材料26流到相对侧面之一来使该增强复合材料层22抵靠模具56。换句话说，当熔融状态的第一聚合物材料26迫使该增强复合材料层22抵靠模具56。这将该增强复合材料层22相对于第一聚合物材料26适当定位，从而提供该增强复合材料层22和本体20的期望的相对定位。
该方法包括将该增强复合材料层22插入熔融状态的第一聚合物材料26，使得第一聚合物材料26接触该增强复合材料层22的两个侧面的步骤。形心60和滑块62配置成将该增强复合材料层22插入第一聚合物材料26之间，如图11中所示。该增强复合材料层22的位置抵靠模具56，例如，使一部分该增强复合材料层22悬在空腔58和该滑块62之间，使得该增强复合材料层22插入第一聚合物材料26之间，如图11中所示。
该方法包括使熔融状态的第一聚合物材料26成型到从该增强复合材料层22延伸到第二增强复合材料层22的框架16的面板54中的的步骤。具体来说，该方法包括定位该增强复合材料层22在一个滑块62上并定位第二增强复合材料层22在另一个滑块62上的步骤。该方法包括引入第一聚合物材料26至该增强复合材料层22和第二增强复合材料层22之间并与这两者都接触从而形成面板54的步骤。
在第一聚合物材料26引入模具56后，该方法包括使模具56中的第一聚合物材料26凝固以形成本体20的步骤。一旦第一聚合物材料26形成，该方法包括从第一聚合物材料26撤回该可移动的部件64的步骤。当形心60和滑块62在打开位置且可移动的部件64在撤回的位置时，将框架16从模具56取出。
该方法可以包括促进本体20的第一聚合物材料26和该增强复合材料层22的第二聚合物材料28之间的相互作用以集成本体20和该增强复合材料层22的步骤。促进第一聚合物材料26和第二聚合物材料28之间的相互作用的步骤促进了本体20和增强复合材料层22组合成单一集成单元。换句话说，当引入熔融状态的第一聚合物材料26接触该增强复合材料层22时，第一聚合物材料26和该增强复合材料层22的第二聚合物材料28彼此相互作用，从而在冷却后，本体20和该增强复合材料层22彼此集成，即成为一件式。
如上所述，促进相互作用的步骤进一步限定为将第一聚合物材料26和第二聚合物材料28熔体接合。具体来说，该方法包括使与熔融状态的第一聚合物材料26接触的至少一部分该增强复合材料层22的第二聚合物材料28熔融，从而在冷却后将该增强复合材料层22和第一聚合物材料26熔体接合的步骤。当熔融状态的第一聚合物材料26与第二聚合物材料28相互作用且第二聚合物材料28为受热软化状态或熔融状态时发生熔融接合。第一聚合物材料26和第二聚合物材料28彼此相互作用，从而在冷却后，第一聚合物材料26和第二聚合物材料28接合到一起。具体来说，热可从熔融状态的第一聚合物材料26传递到第二聚合物材料28。热将第二聚合物材料28软化或熔融，该软化或熔融的聚合物材料与熔融状态的第一聚合物材料26相互作用。
在第一聚合物材料26的第一熔融温度大于第二聚合物材料28的第二熔融温度的配置中，引入第一聚合物材料26的步骤包括使处于第一熔融温度的第一聚合物材料26设定为与该增强复合材料层22接触，从而在接触以与第二聚合物材料28熔体接合期间达到第二熔融温度。当将处于第一熔融温度的第一聚合物材料26引入与增强复合材料层22接触时，热从第一聚合物材料26传递到第二聚合物材料28，从而第二聚合物材料28的温度提高到第一熔融温度，从而至少软化、以及典型地熔融第二聚合物材料28。
除了来自第一聚合物材料26的热传递，第二聚合物材料28的熔融可通过多种方式促进。例如，熔融第二聚合物材料28的步骤进一步限定为加热模具56以传导加热该增强复合材料层22。加热该增强复合材料层22，从而需要较少来自熔融状态的第一聚合物材料26的热能来将第二聚合物材料28升至第二熔融温度。
该方法可包括加热该增强复合材料层22，然后使熔融状态的第一聚合物材料26与该增强复合材料层22接触的步骤。例如，该方法可包括加热该增强复合材料层22，然后将该增强复合材料层22置于模具56中的的步骤。或者或此外，该方法可包括加热该增强复合材料层22的同时将该增强复合材料层22置于模具56中的步骤。
该方法可，例如，包括在第一聚合物材料26和该增强复合材料层22的界面附近使模具56绝热的步骤。具体来说，在将第一聚合物材料26引入模具56进一步限定为速率注塑的配置中，塑料注塑过程加热模具56，使模具56绝热的步骤保持模具56中的热量。当第一聚合物材料26注入模具56时，模具56的热软化第二聚合物材料28以实现第一聚合物材料26和第二聚合物材料28之间的熔体接合。
该方法可包括加热在第一聚合物材料26和该增强复合材料层22之间的界面附近的模具56的步骤。例如，模具56可包括承载热油的热油导管(未视出)。热量从油传导到模具56从而加热模具56。当引入第一聚合物材料26与第二聚合物材料28接触时，通过油导管传递到模具56的热软化第二聚合物材料28以实现第一聚合物材料26和第二聚合物材料28之间的熔体接合。
该方法可包括将热空气吹送到该增强复合材料层22以加热该增强复合材料层22的步骤。例如，模具56可包括空气囊(未视出)，当该增强复合材料层22位于模具56中时，热空气从空气囊吹送到该增强复合材料层22。可引导热空气以在第一聚合物材料26和增强复合材料层22的界面吹送到该增强复合材料层22上，然后将第一聚合物材料26引入界面。当引入第一聚合物材料26以接触该增强复合材料层22时，热空气使第二聚合物材料28软化，从而实现第一聚合物材料26和该增强复合材料层22之间的熔体接合。
该方法可包括等离子处理或火焰处理该增强复合材料层22以释放该增强复合材料层22的表面张力的步骤。将等离子处理或火焰处理(未视出)在第一聚合物材料26和增强复合材料层22的界面施加到该增强复合材料层22，然后将第一聚合物材料26引入到该界面。该增强复合材料层22的等离子处理或火焰处理降低表面张力，促进了第一聚合物材料26和增强复合材料层22之间的熔体接合。
该方法可包括使该增强复合材料层22与等离子处理插入物(未视出)接触以加热该增强复合材料层22的步骤。使等离子处理插入物在第一聚合物材料26和增强复合材料层22的界面与该增强复合材料层22接触，然后将第一聚合物材料26引入到该界面。将等离子处理插入物从该增强复合材料层22取出，然后将第一聚合物材料26引入到该界面。当引入第一聚合物材料26以接触该增强复合材料层22时，等离子处理插入物软化该增强复合材料层22，从而实现第一聚合物材料26和该增强复合材料层22之间的熔体接合。
或者或此外，促进相互作用的步骤进一步限定为以机械方式互锁本体20和该增强复合材料层22。具体来说，该步骤进一步限定为引入熔融状态的本体20和第一聚合物材料26通过表面机构，例如，孔，螺柱、钩子、表面轮廓等(未视出)，从而在第一聚合物材料26冷却后，以机械方式咬合本体20和该增强复合材料层22。冷却后，第一聚合物材料26以机械方式与该增强复合材料层22互锁。应理解的是，本体20和该增强复合材料层22这样的机械咬合可以是本体20和该增强复合材料层22之间的熔体接合之外的方式或其代替方式。第一聚合物材料26可以与该增强复合材料层22以机械方式咬合，在第一聚合物材料26和增强复合材料层22的聚合物不容易熔体接合，例如，不相容材料例如不同的热塑性材料或热固性材料，不相容的熔体接合温度等的情况下，代替熔体接合。
或者，或除了熔体接合和机械互锁之外，促进相互作用的步骤进一步限定为牺牲该增强复合材料层22的抵靠表面，然后引入熔融状态的第一聚合物材料26以接触抵靠表面。换句话说，将该增强复合材料层22的抵靠表面粗糙化，从而促进该增强复合材料层22在抵靠表面处的熔融。
促进相互作用的步骤进一步限定为将粘接促进剂(未视出)施加到增强复合材料层22上，然后使熔融状态的第一聚合物材料26接触增强复合材料层22。例如，粘接促进剂通过喷涂、刷涂和/或沐浴施加到该增强复合材料层22。粘接促进剂促进第一聚合物材料26和增强复合材料层22的第二聚合物材料28之间的熔体接合。这种粘接促进剂的一个实例为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，例如以商品名Z-6011硅烷购自Midland，Michigan的DowCorning的。这种粘接促进剂的另一实例为亚甲基二苯基双六氢氮杂卓甲酰胺，例如以商品名Grilbond IL-6购自Sumter，South Carolina的EMS-Primid的。
该方法还可以包括将该增强复合材料层22预成型成预定形状，然后将该增强复合材料层22置于模具56中的步骤，如上关于图8所述。预成型步骤进一步限定为热成型。或者，预成型步骤进一步限定为压缩模制。如上所述，该增强复合材料层22可以通过任何复合材料制造方法形成，都没有背离本发明的本质。在包含多个片材32的配置中，将各个片材通过压缩热成型或压缩模制组合成为单一堆叠体。还应领会的是，可以配置模具56，从而当置于模具56时，将该增强复合材料层22弯曲或形变，使得该增强复合材料层22保留在模具56中。在这样的配置中，在第一聚合物材料26与增强复合材料层22集成后，增强复合材料层22保持这样的弯曲或形变。
参考图8，该增强复合材料层22典型地使用预成型模具56预成型。预成型模具56包括具有对应于预定形状预成型空腔58的阴预成型模具56半边和对应于预成型空腔58的阳预成型模具56半边。在该增强复合材料层22通过热成型来预成型的配置中，将该增强复合材料层22加热并置于预成型空腔58中，从而阳预成型模具56半边施加力到该增强复合材料层22上以使该增强复合材料层22在预成型空腔58中永久形变。在该增强复合材料层22通过压缩模制来预成型的配置中，将该增强复合材料层22置于预成型空腔58中，该阳预成型模具56半边施加力到该增强复合材料层22上以使该增强复合材料层22在预成型空腔58中永久形变。
该方法进一步包括将片材32合并到单一堆叠体的步骤。合并多个片材32的步骤包括将多个片材32至少之一与连续的且在第一方向D上延伸的纤维30定位，和将多个片材32的至少另一个与连续的且沿相对第一方向D成角度延伸的纤维30定位。
已经以示例方式描述了本发明。应理解，所使用的术语意图为词语说明的意思，而非限定。
根据以上较低，本发明的许多改型和变化是可行的。因此，本发明可以除具体描述以外的方式实践。
Claims (9)
1.形成交通工具椅背(14)的框架(16)的方法，所述框架(16)包含第一聚合物材料(26)和增强复合材料层(22)，该增强复合材料层(22)包括第二聚合物材料(28)和浸渍在第二聚合物材料(28)中的多个纤维(30)，所述方法包括以下步骤：
将该增强复合材料层(22)支撑在模具(56)中可移动的部件(64)上；
将该可移动的部件(64)相对于该模具(56)延伸到该模具(56)中延伸的位置；
将熔融状态的第一聚合物材料(26)引入该模具(56)并与该增强复合材料层(22)接触；
通过在该可移动的部件(64)在延伸的位置时将熔融状态的第一聚合物材料(26)引入该可移动的部件(64)和该增强复合材料层(22)之间，使该增强复合材料层(22)位移离开该可移动的部件(64)；
将该增强复合材料层(22)插入熔融状态的第一聚合物材料(26)以使第一聚合物材料(26)与该增强复合材料层(22)的两侧接触；
使第一聚合物材料(26)在该模具(56)中凝固；和
将该可移动的部件(64)从第一聚合物材料(26)撤回。
2.根据权利要求1所述的方法，包括在将第一聚合物材料(26)引入模具(56)前，将该增强复合材料层(22)从该模具(56)悬停在延伸的位置处的该可移动的部件(64)上的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在将第一聚合物材料(26)引入模具(56)前，该增强复合材料层(22)的所述两侧之一与该可移动的部件(64)接触。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述位移该增强复合材料层(22)的步骤包括通过使熔融状态的第一聚合物材料(26)流到相对的侧面之一来使该增强复合材料层(22)抵靠该模具(56)。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中该增强复合材料层(22)包括第一腿部，与第一腿部间隔的第二腿部，和在第一腿部和第二腿部之间延伸的底座，其中所述支撑该增强复合材料层(22)的步骤包括用第一组该可移动的部件(64)支撑该增强复合材料层的第一腿部和用第二组该可移动的部件(64)支撑第二腿部。
6.根据权利要求5所述的方法，其中该模具(56)包含空腔(58)，形心(60)，和至少一个滑块(62)，该滑块(62)配置成相对于空腔(58)和/或形心(60)打开，其中空腔(58)和形心(60)的至少之一支撑第一组可移动的部件(64)并且滑块(62)支撑第二组可移动的部件(64)。
7.根据权利要求1或6所述的方法，包含进一步包括以下的步骤：使该增强复合材料层(22)的一部分第二聚合物材料(28)与熔融状态的第一聚合物材料(26)接触以在第一聚合物材料(26)凝固后将该增强复合材料层(22)接合到第一聚合物材料(26)。
8.根据权利要求1或6所述的方法，其中所述位移该增强复合材料层(22)的步骤包括通过使熔融状态的第一聚合物材料(26)流到该可移动的部件(64)和该增强复合材料层(22)之间的该增强复合材料层(27)以使该增强复合材料层(22)移向该模具(56)，使该增强复合材料层(22)抵靠该模具(56)。
9.根据权利要求1或6所述的方法，包括以下步骤：将第二增强复合材料层(22)支撑在与该增强复合材料层(22)间隔的该模具(56)中的可移动的部件(64)的一些上，将第一聚合物材料(26)引入以与第二增强复合材料层(22)接触，同时该可移动的部件(64)一些支撑第二增强复合材料层(22)，和通过使熔融状态的第一聚合物材料(26)流过该可移动的部件(64)和第二增强复合材料层(22)之间使第二增强复合材料层(22)与该可移动的部件(64)分离。
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