CN107000352B - 用于用纤维材料生产产品的方法、工具和系统 - Google Patents

Abstract

纤维材料(3)被填充到工具(2)的腔(26)中以用该纤维材料生产产品。工具(2)包括在其中限定腔(26)的模具(23)和支撑模具(23)的固定器(20)。使固定器(20)移位以将模具(23)移动到至少一个热处理台(15)。在至少一个热处理台(15)处，在模具(23)中对纤维材料(3)进行热处理。

Description

用于用纤维材料生产产品的方法、工具和系统

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于生产产品的方法、工具和系统。本发明的实施例尤其涉及一种用于用纤维材料生产具有回弹特性的产品的方法、工具和系统，所述产品可以是垫体。

背景技术

诸如聚氨酯(PU)泡沫之类的泡沫被广泛用作用于座椅的织物背衬，比如用于交通运输行业中的汽车内饰材料。泡沫粘附于纺织面料的背面。这些泡沫背衬的复合物具有能够在接触区域中提供舒适感或奢华感的缓冲效果。

将聚氨酯泡沫用作用于座椅的缓冲材料存在缺点。例如，聚氨酯泡沫背衬的材料可能释放促使车辆或住宅内部“起雾”的挥发性物质，并且泡沫本身可能随时间而氧化，导致材料的颜色改变。可循环性也是需要解决的问题。

由于这些和其他的原因，对于能够以类似的费用提供类似于泡沫材料那样的缓冲性能的另一种材料存在持续的需求。在这方面已受到关注的一类材料是无纺布，例如聚酯无纺布。这些材料可以为许多面料织物提供合适的背衬。

用于用纤维材料生产比如座垫体的产品的技术可以包括热处理。模体或松散纤维材料可以被供应到工具中，并且可以在工具中受到热处理。用于在同一位置处执行将纤维材料插入工具的动作和热处理的常规技术可能具有各种缺点。为了进行说明，这样的常规技术可能遭受灵活性和效率的降低，因为只有当工具中的热处理已经完成时，才能执行新的填充步骤。由于工具的热质量，能量消耗可能很高。而且，对整个工具的加热和冷却可能增加加工时间。

发明内容

鉴于以上，本领域中存在对解决上述需求的、用纤维材料生产产品的工具、设备、系统和方法的持续需求。本领域中尤其需要用于以良好的能源效率来生产座垫体或其他产品的装置、系统和方法。

这些和其他需要由根据实施例的装置、系统和方法来解决。根据示例性实施例，工具可以包括模具和固定模具的固定器。由于可能暴露于对模具中的纤维材料进行加热或冷却的气流中的只是模具而非固定器，因此该工具的这种复合结构允许提高能源效率。

固定器可以用于将模具定位在系统的填充台或热处理台中。固定器还可以用于将包括模具的工具从填充台输送到至少一个热处理台，或用于将包括模具的工具从一个热处理台输送到另一个热处理台。

根据实施例的生产产品的方法包括将纤维材料填充到工具的腔中，该工具包括在其中限定腔的模具和支撑模具的固定器。该方法包括使固定器移位以将模具移动到至少一个热处理台。该方法包括在至少一个热处理台处对模具中的纤维材料进行热处理。

纤维材料可以作为松散纤维材料供应到该腔中。

该方法可以包括切割至少一根纱线以生产松散纤维材料。

模具的热容可以小于固定器的热容。为此，模具可以具有比固定器的质量小的质量。

该工具可以包括介于模具和固定器之间的热解耦构件。

热解耦构件可以包括在模具和固定器之间延伸的互连件，互连件具有小于模具的表面积的横截面。互连件可以具有远小于模具的表面积的横截面。

互连件可以包括彼此间隔开的多个杆。

至少一个热处理台可以包括配置为耦接到模具以对纤维材料进行热处理的适配器。

适配器可以包括将气流引导到模具中的挡板。该挡板可以防止气流撞击到固定器上。

至少一个热处理台可以在气流被引导到模具中之前加热或冷却气流。

至少一个热处理台可以包括加热台和冷却台，该加热台包括配置为耦接到模具的加热台适配器，该冷却台包括配置为耦接到模具的冷却台适配器。

加热台适配器可以包括当该工具被定位在加热台时在模具和固定器之间延伸的挡板。

冷却台适配器可以包括当该工具被定位在冷却台时在模具和固定器之间延伸的挡板。

该方法可以包括使固定器移位以将模具从加热台移动到冷却台。

模具可以依次耦接到加热台适配器和冷却台适配器。

纤维材料可以在与至少一个热处理台间隔开的填充台处被填充到该腔中。

固定器可以通过自动输送机构从填充台自动地移位到至少一个热处理台。

填充台可以包括耦接到模具的填充台适配器。填充台适配器可以包括使模具的至少两部分相对于彼此移位的致动器。

填充台适配器可以包括当该工具被定位在填充台时在模具和固定器之间延伸的挡板。

所述产品可以包括纤维垫体。

填充台可以配置为沿纤维垫体的负载方向来引导插入到模具中的纤维。

根据实施例的用于生产产品的工具包括限定用于在其中容纳纤维材料的腔的模具。该工具包括固定器，其支撑模具并且能够移位以将模具从用于将纤维材料填充到模具中的填充台移动到至少一个热处理台。

模具的热容可以小于固定器的热容。

该工具还可以包括介于模具和固定器之间的热解耦构件。

热解耦构件可以包括在模具和固定器之间延伸的互连件，该互连件具有小于模具的表面积的横截面。该互连件可以具有远小于模具的表面积的横截面。

该互连件可以包括彼此间隔开的多个杆。所述多个杆可以在模具和固定器之间延伸。

模具可以包括能够相对彼此移位的多个段。

该多个模具段可以包括允许气体进入或离开模具的至少一个穿孔面。

该工具可以配置用于生产纤维垫体。

根据另一实施例，提供了一种用于生产产品的处理台。处理台可以包括配置为耦接到根据实施例的工具的模具的适配器。

该适配器可以包括引导气体进出模具同时防止气体撞击到固定器上的挡板。

加工台可以是填充台。适配器可以是配置为使模具的若干个段中的至少一个相对于模具的若干个段中的至少另一个来移位的填充台适配器。

填充台可以配置为沿纤维垫体的负载方向来定向纤维。

加工台可以是热处理台。热处理台可以配置为在经由适配器将气流引导到模具中之前加热或冷却该气流。

根据实施例的用于生产产品的系统包括根据实施例的工具。

该系统可以包括用于将纤维材料填充到模具的腔中的填充台。该系统可以包括用于对模具中的纤维材料进行热处理的至少一个热处理台。

该至少一个热处理台可以包括配置为耦接到模具以对纤维材料进行热处理的适配器。

该适配器可以配置为将气流引导到模具中并且防止气流撞击到固定器上。

热处理台可以配置为在将气流引导到模具中之前加热或冷却气流。

填充台可以包括填充台适配器。填充台适配器可以包括引导气体进出模具同时防止气体撞击到固定器上的挡板。

填充台适配器可以配置为将模具的若干个段中的至少一个相对于模具的若干个段中的至少另一个来移位。

该系统还可以包括用于使固定器移位到至少一个热处理台的输送机构。

固定器可以包括与输送机构接合的接合特征部。

根据各种方面和实施例的用于用纤维材料生产产品的装置、系统和方法提供了包括各种部件的工具，从而减轻与加热整个工具相关的能源效率问题。

根据各种方面和实施例的装置、系统和方法可以用来生产用于各种类型的座椅的座垫体，包括用于汽车、飞机和火车的座椅以及用于办公室或家庭就坐的座椅。

附图说明

将参照所附附图来描述本发明的实施例，在附图中，相同的参考标记表示相同的元件。

图1是根据实施例的系统的示意图。

图2是当工具已被在不同加工台之间移位时的图1的系统的示意图。

图3是根据实施例的工具的立体图。

图4是图3的工具的另一立体图。

图5是根据实施例的系统的立体图。

图6是当加工台的适配器耦接到模具时的图5的系统的立体图。

图7是当加工台的适配器耦接到模具时的图5的系统的立体图。

图8是根据实施例的系统的示意图。

图9是包括根据实施例的加工台和工具的系统的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的示例性实施例。尽管一些实施例将在具体应用领域的语境下进行描述，但这些实施例并不限于该应用领域。而且，除非另外特别声明，否则各种实施例的特征可以彼此组合。

虽然将在作为纤维座垫体的产品的语境下描述一些实施例，但是根据实施例的工具、系统和方法也可以用于形成纤维材料的其他产品。

图1是用于生产可以是座垫体的产品的系统1的示意图。系统1包括工具2。系统1可以包括加工台。为了说明，系统1可以包括填充台10，在该填充台中纤维材料被供应到工具2的腔中。系统1可以包括一个或若干个热处理台15，用于对工具2的腔中接收的纤维材料进行热处理。

如将以下将更详细地描述的，工具2包括固定器20和由固定器20支撑的模具23。所述工具的这种配置——其中工具2被划分成限定腔的模具23和固定器20——提供了改善的能源效率。特别地，加热和/或冷却操作可以以这样的方式实施，使得用于加热或冷却纤维材料的气体分别通过模具23的至少一个面，但是不显著地加热或冷却固定器20。

固定器20和模具23可以通过一个或若干个互连件27相互连接。一个或若干个互连件27可以通过限制从模具23到固定器20的热传递来提供固定器20和模具23之间的热解耦。为此，一个或若干个互连件27可以具有小于并且可以远小于模具23的总表面积的横截面。可替地或另外地，一个或若干个互连件27可以由具有比固定器27的热导率小的热导率的材料形成。

模具23可以具有比固定器20的热容小的热容。为此，模具23可以形成为具有比固定器20的质量小的质量。由此，在对纤维材料进行热处理时，只有具有较小的热容的模具23必须被加热或冷却。生产过程的能源效率得到提高。

模具23可以在其中限定腔26。模具23可以包括多个段(segment)24、25。多个段24、25中的一个或若干个可以包括用于使气体能够在填充台10和/或至少一个热处理台15中通过的通道。多个段24、25可以是能够相对于彼此移位的。为了说明，包括气体通道的一个段24可以是能够相对于包括另外的气体通道的另一段25移位的。段24、25的移位可以由致动器实现，该致动器可以整合到模具23中或可以整合到填充台10或另一加工台15的适配器中。

固定器20可以包括用于与系统1的输送机构4接合的接合部21。输送机构4可以配置为自动地将工具2从一个加工台移位到另一个加工台。为了说明，输送机构4可以配置为通过作用在固定器20的接合部21上来使工具2移位。输送机构4可以配置为使得其在输送工具2时不直接附接到模具23。

输送机构4可以包括用于导引工具2的移位的导引构件6。导引构件2可以包括导杆、传送带、至少一根链条、或在系统1的加工台之间延伸的另一部件。

输送机构4可以包括实现工具2从一个加工台到至少一个其他加工台的移位的致动器5。为了说明，致动器5可以驱动传送带、链条或其他可驱动部件，以使工具2从填充台10移位到至少一个热处理台15。

填充台10可以包括耦接到模具23的填充台适配器11。填充台适配器11可以配置为引导模具23和至少一个气体管道之间的气流。填充台适配器11可以配置为防止气流撞击到固定器20上。填充台适配器11可以包括挡板，当工具2定位于填充台10中并且填充台适配器11接合模具23时，该挡板在固定器20和模具23之间延伸。

填充台10可以包括纤维供应装置12。纤维供应装置12可以配置为将纤维材料3以松散纤维或纤维束的形式提供到模具23中。在一些实施方式中，纤维供应装置12可以包括切割机装置，以将至少一根纱线切割成段以形成纤维材料3。

纤维材料3可以包括粘合纤维和基质纤维。在模具23中，当工具2定位于热处理台15中时，至少可以热活化粘合纤维。所述产品，例如纤维垫体，可以形成为交联纤维的整体。交联可以通过粘合纤维的热活化来获得。座垫体可以形成为使得座垫体的至少一部分中的纤维主要沿座垫体的主负载方向来定向。

为了在产品中定向纤维，填充台10可以包括气流控制器13。气流控制器13可以产生气流，所述气流穿过模具23并且将模具23中的纤维定向为使得在产品的至少一部分中，纤维主要沿主负载方向定向。

形成座垫体的纤维材料可以包括能够由再循环材料获得和/或能够以有效的方式再循环的纤维。粘合纤维可以是双组分(BiCo)纤维。粘合纤维可以具有比填充纤维的熔化温度低的热活化温度。

根据示例性实施例，粘合纤维可以是具有聚酯或聚酰胺的芯并且具有聚酰胺或改性聚酯涂层的BiCo纤维。BiCo纤维可以具有三叶形的横截面。填充纤维可以由聚酯或聚酰胺形成，并且具有至少比粘合纤维的涂层的熔化温度高的熔化温度。填充纤维可以具有10到100dtex之间的线性质量密度。粘合纤维可以具有7到40dtex之间的线性质量密度。形成座垫体的纤维材料可以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。

其中容纳有纤维材料的模具23可以从填充台10移位，以对粘合纤维进行热活化。系统1可以使填充台适配器11从模具23脱离。填充台适配器11可以从模具23中排出，以允许在模具23中容纳有纤维材料的工具2从填充台10移位到至少一个热处理台。

系统的控制装置可以控制输送机构4来将该工具从填充台10移位到热处理台15。热处理台15限定用于在其中容纳工具2的接收部19。

热处理台15可以包括耦接到模具23的热处理适配器16。热处理适配器16可以配置为引导在模具23和至少一个气体管道之间的气流。热处理适配器16可以配置为防止气流撞击到固定器20上。热处理适配器16可以包括挡板，在工具2定位于热处理台15中并且热处理适配器16接合模具23时，该挡板在固定器20和模具23之间延伸。

热处理台15可以包括配置为在将气流供应到模具中之前加热该气流的加热装置18，或配置为在将气流供应到模具中之前冷却该气流的冷却装置18。可以例如在使用环境温度来冷却模具中的纤维材料时省略冷却装置。

热处理台15可以包括气流控制装置18。当供应热量例如用于热活化粘合纤维时和/或当通过供应环境空气来冷却由交联纤维形成的产品时，气流控制装置18控制穿过模具23的气流。

图2示出将工具2从填充台10移位到热处理台15的系统1。在从工具2移除产品(例如纤维垫体)之后，工具2可以由输送机构4移位回填充台10。

将参考图3至图7更详细地描述根据示例性实施例的工具2的特征。

图3和图4示出根据实施例的工具2的立体图。

工具2包括模具23和工具固定器20。若干个适配器可以被配置为耦接到模具23，并且可以安装在不同的加工台中，比如填充、加热和/或冷却台。当工具固定器20和模具23从一个台移动到下一个时，适配器可以保持在各自的加工台上。

模具23可以用作成型装置，其包括限定产品的外部形状的元件。模具23可以包括限定产品的外部形状所需要的所有元件。

模具23可以可选地包括用于机械压缩模具23中的纤维材料的元件。为了说明，模具23可以包括能够相对彼此移位的有孔模具段24、25。

模具23可以可选地包括用于将能够相对彼此移位的段24、25锁定在期望位置的锁定机构。锁定机构可以配置为在可移位的段24、25中的至少一个被移位以压缩模具23中的纤维材料之后，将可移位的段24、25锁定在其位置。这种锁定位置提供产品的几何形状并且可以在整个加热和冷却过程中保持。

工具固定器20可以设置成使得其与模具23基本上热解耦，以使在生产过程中需要被加热和冷却的热量保持较小。因此，只有模具23必须在加热台内加热并在冷却台中再次冷却。工具固定器20保持在提供热处理的空间的外部，因此不会增加热损失。

通过使用将模具23机械耦接到固定器20的互连件27，可以减小固定器20和模具23之间的热导率，同时减少通过互连件27的热能流动。互连件27可以包括彼此间隔开的多个杆，以使在固定器20和模具23之间延伸的材料的横截面保持降低。互连件27可以具有小于模具23的总表面积的横截面。互连件27可以具有远小于模具23的总表面积的横截面。

模具23可以具有两个相对的主面。在主面上，可以设置用于允许气流通过其中的通道。模具23可以具有用于将纤维材料接收到模具中的附加开口。用于接收纤维材料的开口可以设置在模具23的上端面处。

固定器20的接合部21可以配置为耦接到输送机构4。为了说明，接合部21可以包括用于与输送机构4接合的至少一个突起或至少一个凹部。例如，接合部21可以容纳在输送机构4的导轨中。

图5是根据实施例的、包括加工台和工具的系统的立体图。图6和图7是当加工台的适配器41与模具23接合时系统的立体图。

加工台可以是用于将纤维材料填充到模具中的填充台。加工台可以是用于向模具中的纤维材料供应热量的加热台。加工台可以是用于冷却模具中的具有交联纤维材料的产品的冷却台。

加工台包括至少一个气道42。加工台可以包括两个气道42。气体可以通过两个气道从模具23中排出。可替地，气体可以通过气道42中的一个供应到模具23中，并且可以通过气道42中的另一个从模具23中排出。

加工台可以包括用于将气道42与模具23对接的适配器41。适配器41可以配置为接合模具。加工台还可以包括用于将模具23与若干个气道对接的适配器41。

适配器41可以配置为允许气体通过包括通道的模具的段24、25并且通过适配器41而在模具23和气道42之间穿过。

适配器41可以是可移位的。适配器41可以配置为能够相对于工具2移位以选择性地接合工具2以及从工具2脱离。可以引导适配器41在朝向和远离模具23的主面的方向上移位45。

适配器41可以包括至少一个挡板42、43。至少一个挡板42、43可以配置为接合模具23的侧面。至少一个挡板42、43可以配置为在适配器41接合模具23时延伸到模具23和固定器20之间的空间中。这种配置允许适配器41防止气流也撞击到固定器20上。

适配器41可以限定用于加热和/或冷却纤维材料的空间，当适配器41接合模具23时，模具23被定位于用于加热或/和冷却纤维材料的空间中而固定器20被定位于用于加热和/或冷却纤维材料的空间外。

如图6和图7所图示的，适配器41可以移位成与模具23接合。适配器41于是可以防止流出或流入模具的气流撞击到固定器20上。适配器41可以在适配器与模具23之间形成密封。

可以将不同的特征整合到适配器41中。设置在填充台和热处理台中的适配器41可以具有不同的配置。

对于填充台，填充台适配器41可以配置为使得其允许气体在模具的一侧流入模具23中，并且使得其允许气体从模具23的至少其他侧排出。填充台适配器41可以配置为允许在模具23的副(minor)面(例如，在顶面)处将气体吸入模具23。填充台适配器41可以配置为允许在模具23的相对的主面处将气体从模具23排出。气流能够穿过有孔的模具段24、25，同时留下纤维材料沉积在模具23中。

填充台适配器41还可以包括用于控制气体能够通过适配器41离开模具23的位置的至少一个装置。为了说明，通过有孔的模具段24、25排出气体的位置可以根据模具23中的纤维填充水平而变化。

填充台适配器41可以配置为使模具23的至少一个段相对于至少另一个段移位。为了说明，填充台适配器41可以包括致动器，以使模具段24相对于另一模具段25移位以压缩纤维材料。从而可以获得增加的密度和/或纤维定向上的空间变化。可替地或另外地，填充台适配器41可以包括致动器，以使模具23的副面上的模具段移位来压缩纤维材料。

填充台适配器41可以配置为启动整合在模具23中的锁定机构，该锁定机构将模具23的不同段锁定在其相对位置。为了说明，当获得期望的压缩时，填充台适配器41可以驱动模具23的锁定机构以将模具段24、25锁定在其相对位置。

对于加热台，加热台适配器41可以配置为使得其允许气体在模具的一侧流入模具23，并且使得其允许气体从模具23的另一侧排出。加热台适配器41可以关闭模具23的所有其他侧。加热台适配器41可以配置为允许在模具23的主面(例如，通过有孔的板24)将气体吸入模具23中，并且其允许在模具23的相对的主面(例如通过有孔的板25)将气体从模具23排出。

加热台适配器41还可以包括用于控制气体能够通过适配器41进入和离开模具23的位置的至少一个装置。

加热台适配器41可以配置为使模具23的至少一个段相对于至少另一个段移位。为了说明，加热台适配器41可以包括致动器，以使模具段24相对于另一模具段25移位来压缩纤维材料(如果在热处理期间需要这种压缩)。从而可以获得增加的密度和/或在纤维定向上的空间变化。可替地或另外地，加热台适配器41可以包括致动器，以使模具23的副面上的模具段移位来压缩纤维材料。

对于冷却台，冷却台适配器41可以配置为使得其允许气体在模具的一侧流入模具23中，并且使得其允许气体从模具23的另一侧排出。冷却台适配器41可以关闭模具23的所有其他侧。冷却台适配器41可以配置为允许在模具23的主面(例如，通过有孔的板24)将气体吸入模具23中，并且其允许在模具23的相对的主面(例如通过有孔的板25)将气体从模具23排出。

冷却台适配器41还可以包括用于控制气体能够通过适配器41进入和离开模具23的位置的至少一个装置。

冷却台适配器41可以配置为使模具23的至少一个段相对于至少另一个段移位。为了说明，冷却台适配器41可以包括致动器，以使模具段24相对于另一模具段25移位来压缩纤维材料(如果在热处理期间需要这种压缩)。从而可以获得增加的密度和/或纤维定向上的空间变化。可替地或另外地，冷却台适配器41可以包括致动器，以使模具23的副面上的模具段移位来压缩纤维材料。

冷却台适配器41可以配置为解锁整合在模具23中的锁定机构，该锁定机构将模具23的不同段锁定在其相对位置。为了说明，当产品能够从模具23移除时，冷却台适配器41可以解锁锁定机构以便于从模具23移除产品。

根据实施例的系统1可以包括两个以上的加工台。为了说明，系统1可以包括填充台10、用于热活化粘合纤维的加热台、和用于使模具23中的产品冷却的冷却台。可以设置另外的加工台以实现更复杂的热循环。

图8示出根据实施例的系统1。系统1包括工具2。系统1可以包括加工台。为了说明，系统1包括填充台10，在该填充台中纤维材料被供应到工具2的腔中。系统1包括用于对工具2的腔中容纳的纤维材料进行热处理的若干个热处理台。该若干个处理台包括加热台50和冷却台60。填充台10可以如同以上参照图1至图7所述来进行配置。填充台10可以特别地配置为将包括粘合纤维和填充纤维的混合物的纤维材料填充到模具23中。

加热台50可以配置为对用于热交联的粘合纤维进行热活化。加热台50可以包括加热台适配器51、用于加热气体的加热装置52以及用于在工具2定位于加热台50时控制通过模具23的气流的气流控制装置53。这些部件可以如同以上参照图1至图7所述来进行配置。

加热台50可以包括空气湿度控制装置54，以在粘合纤维的热活化期间控制空气湿度。

冷却台60可以配置为热活化用于热交联的粘合纤维。冷却台60可以包括冷却台适配器61和用于在工具2定位于冷却台60时控制通过模具23的气流的气流控制装置62。这些部件可以如同以上参照图1至图7所述来进行配置。冷却台60可以包括空气湿度控制装置63，以在使产品冷却下来的同时控制空气湿度。

冷却台60具有用于接收工具2的接收部64。冷却台适配器61可以与工具2接合或脱离。这可以以这样的方式实现：由冷却台适配器61来限定用于冷却产品的冷却空间。模具23可以定位在冷却空间中，而固定器20保持定位在冷却空间外。

输送机构4可以将工具2依次定位在填充台10、加热台50和冷却台60处。在每个操作周期中，工具2可以在填充台10、加热台50和冷却台60中的每一个处定位至少一次。可以实施针对工具2的更复杂的运动模式，例如，通过实施两个或更多个热处理台之间的往复运动来实施。

系统1可以包括另外的台。为了说明，可以设置一个或若干个后处理台用于在产品已经冷却下来之后对产品进行修整。可替地或另外地，可以设置两个以上的热处理台。

填充台10可以具有各种配置中的任意一种。在一些实施方式中，填充台10可以使用纤维材料束作为原材料，并且可以将纤维材料束分成细丝以将纤维填充到模具中。如图9所示，在其他实施方式中，填充台10可以使用一根或若干根纱线作为原材料，并且可以将所述纱线切割成段以将纤维材料供应到模具中。

图9示出根据实施例的包括具有切割装置和工具2的填充台10的系统。

填充台10使用纱线作为原材料，将纱线切割成段以生产粘合纤维和基质纤维，并且将粘合纤维和基质纤维输送到工具2的模具23中。在模具23中，至少粘合纤维可以受到热活化。座垫体或其他产品因而可以形成为交联纤维的整体。交联可以通过粘合纤维的热活化来获得。该产品可以形成为使得座垫体的至少一部分中的纤维主要沿座垫体的主负载方向来定向。

填充台10包括切割机系统80，其配置为切割一根或更多根纱线8来生产形成座垫体的纤维材料。填充台10包括输送机构30，其配置为运送纤维离开切割机系统80的切割刀片并进入到模具23中。

填充台10可以包括纱线供应装置70，其配置为将一根或更多根纱线8供应到切割机系统80。纱线供应装置70可以包括一个或更多个纱线卷轴71、72。卷轴71、72可以由相同的纱线或不同的纱线形成。每个卷轴71、72可以安装在可以由动力驱动器73驱动的可旋转支撑件上，以从卷轴71、72放出纱线。

纱线供应装置70可以具有包覆纱线卷轴71、72的外壳77。储存在外壳77内时的纱线的环境参数可以由纱线供应装置70的空气控制装置76来控制。外壳77在其内部具有空气。空气控制装置76可以配置为控制外壳77内的空气的空气湿度和/或温度。

空气控制装置76可以配置为控制储存纱线的外壳77内的空气湿度和温度，使得由纱线供应装置70所供应的纱线具有至少2.5％的材料湿度。这已被证明导致在切割纱线来生产纤维材料时座垫体提供良好的舒适性。

纱线供应装置70可以包括朝着切割机系统80延伸的至少一个通道74、75。至少一个通道74、75可以与纱线供应装置70的外壳内所保持的空气流体连通。至少一个通道74、75可以配置为从外壳77延伸的管。可以在至少一个通道74、75中引导纱线8。纱线8可以以以下方式通过通道74、75从纱线供应装置输送到切割机系统80：使得纱线8至多在其输送到切割机系统的刀片的距离中暴露于环境空气中。

纱线8可以分别由多根丝线组成。这些丝线可以是短纤维或连续的丝线。纱线8可以包括不同的横截面、材料和/或直径的丝线。

尽管图9中示出两根纱线8和两个纱线卷轴71、72，但也可以使用其他数量的纱线。为了说明，可以从纱线供应装置70向切割机系统80供应至少四根纱线。纱线供应装置70可以配置为向切割机系统80输出四根或多于四根纱线。纱线供应装置70可以配置为向切割机系统80输出四至十六根纱线。

切割机系统80配置为将供应到其上的纱线切割成段。可以通过将纱线切割成段来生产用于形成座垫体的粘合纤维和基质纤维二者。纱线中的至少一些可以由不同材料的混合物构成，使得第一丝线的段可以充当基质纤维且第二丝线的段可以充当基质纤维。

切割机系统80包括用于将纱线切割成段的一个或更多个切割刀片83、84。为了说明，可以设置转动式切割刀片83、84用来切割纱线8。包括转动式切割刀片83、84的切割头可以包括固定的或反向转动式切割刃，其中纱线8在旋转切割刀片83、84和切割刃之间被切割成段。可以使用传感器来测量作用在切割刀片83、84上的力和/或扭矩。可以基于所测量的力和/或扭矩来控制切割头的操作。

每个切割头可以包括用于导引通过其中的纱线的通道。通道可以配置为使得纱线被气流朝着相应的切割刀片83、84推进。气流可以由相应切割刀片83、84的转动产生，这引起通道出口和通道入口之间的压力差。压力差形成朝着切割头推进纱线的气流。

驱动器85配置为转动地驱动切割机系统80的切割刀片83、84。驱动器85可以由控制装置86进行控制。控制装置86可以以协调的方式控制切割刀片83、84的操作以及切割台的纱线进送器81的操作。控制装置86还可以可选地控制纱线供应装置70的驱动器73。

切割机系统80可以包括纱线进送器81。纱线进送器81可以包括输送带或其他输送结构，其将纱线8从纱线供应装置70的输出端推进到包括转动式切割刀片83、84的切割台82。纱线进送器81可以配置为在管74、75的排出口处接收纱线8并且将纱线8传送到切割台82。纱线进送器81可以包括一个或若干个传送带、夹持和推进纱线8的夹持器或其他传送装置。

切割机系统80生产由纱线8切割成的纤维材料。由纱线8切割成的纱线段可以通过切割机系统80的切割动作而至少部分地展开成其丝线的段。切割机系统可以包括展开机构，其将纱线段展开成其丝线段，以便生产单根丝线段。

切割机系统80可以配置为使得可以调节段的长度，从而生产具有不同长度的纤维的纤维材料。纤维的长度可以根据模具23中纤维材料的填充水平以受控的方式进行调节。

填充台10包括供应机构90，其将纤维材料从切割机系统80的输出端输送到模具23中。供应机构90可以具有各种配置中的任意一种。为了说明，可以使用机械移动的传送元件。供应机构90可以配置为产生气流、尤其是空气流，以通过填充台的适配器将纤维材料从切割机系统80的输出端输送到工具2的模具23。供应机构90可以包括一个或若干个气流控制装置13，其可操作来形成从切割机系统80的输出端到模具23的气流。气流控制装置13中的每一个可以包括通风器或可操作来产生气流的另一个致动器。

供应机构90可以配置为在导引通道91中产生层流气流93。气流93将纤维材料输送离开切割机系统并且延伸到工具2的模具23中。可以导引气流使得其不会撞击到固定器20上。在模具23中，气流可以转向，以便通过模具23中的开口离开模具。纤维可以通过这种气流模式在模具23中定向。

供应机构90可以配置为有助于将所切割的纱线段分离成其组成丝线。供应机构90可以产生有助于将所切割的纱线段分离成其组成丝线的段的流模式92。供应机构90可以配置为产生湍流或层流场92，其有助于将纱线段的丝线段彼此分离。供应机构90可以包括一个或若干个机械元件，其布置在纤维材料的输送路径中，以有助于将所切割的纱线段分离成组成丝线的段。

填充台10可以包括中心控制单元9。中心控制单元9可以与切割机系统80的控制装置86连接。中心控制单元9可以与纱线供应装置70和/或供应机构90连接。中心控制单元9可以以协调的方式控制纱线供应装置70和切割机系统80的操作。中心控制单元9还可以控制输送机构4的和/或至少一个热处理台的操作。中心控制单元9可以以协调的方式控制纱线供应装置70、切割机系统80和供应机构90的操作。

中心控制单元9可以被省略或者可以被整合到系统1的一个或若干个功能单元中。

工具2的模具23可以包括能够相对彼此移位的多个模具段24、25。模具23可以包括第一半模具24和第二半模具25，在二者之间限定有腔26。第一半模具24和第二半模具25可以配置为在通过使纤维材料中的至少粘合纤维热活化来使设置于模具23中的纤维材料3形成为座垫体之前相对于彼此移位。

填充台10的填充台适配器11可以包括用于使至少一个半模具24、25移位的致动器96。从而可以改变纤维材料的密度。可替地或另外地，可以建立纤维定向的局部变化。

第一半模具24和第二半模具25可以配置为在半模具24、25中的至少一个相对于另一个半模具移位之后被锁定在其位置。可以将锁定机构整合到模具23中。填充台适配器11的致动器96可以操作模具23的锁定机构，以将第一半模具24和第二半模具25固定在其相对位置。

模具23中的纤维材料的热加热可以在热处理台处进行。可以通过系统1的输送机构4使模具23移位来热活化粘合纤维。

填充台10可以配置为使得通过切割纱线8所生产的纤维材料被输送到模具23中，而不会沉积或存储在从切割机系统70到模具23的路上。用于填充模具23的纤维材料可以按照对将纤维材料填充到模具23中的要求就地生产。

填充台10可以配置为成批地生产纤维材料。切割机系统70可以在分别完成一批的生产后中断纤维材料的生产。

根据实施例的方法、工具和系统可以用来生产多种不同的产品。尤其是可以生产具有回弹部分的产品。根据实施例的方法、工具和系统可以用于生产由纤维材料形成的座垫体产品。

使用根据实施例的方法、工具和系统形成的座垫体是由热交联纤维一体地形成的整体。形成座垫体的纤维材料可以包括至少两种不同类型的纤维，即粘合纤维和基质纤维。

座垫体可以包括多个不同的部分。这些部分可以在特性纤维定向和/或座垫体的密度和/或平均纤维长度方面区别于彼此。座垫体可以形成为使得在不同的部分之间没有尖锐的边界。然而，由根据实施例的方法、工具和系统所生产的座垫体可以在不同部分之间呈现纤维定向和/或座垫体密度的渐进过渡。

座垫体可以具有回弹部分。回弹部分具有与座垫体的主负载方向对应的纤维定向。即，回弹部分中纤维的优选方向对应于主负载方向并且垂直于座垫体的至少一个主面。由于纤维基质、纤维形状和纤维定向的统计分布的形成，在回弹部分中并非所有的纤维将沿主负载方向102定向。如果超过50％的纤维各自相对主负载方向以小于45°的角度定向，则回弹部分可以被认为具有沿主负载方向的纤维定向。换言之，在回弹部分中，大部分的纤维相对于主面的平面设置成大于45°的角度。

可以在施加热处理以热活化粘合纤维之前通过在工具2的模具23中定向纤维来形成回弹部分。

尽管已经详细描述根据实施例的方法、工具和系统，但是在另外的实施例中可以进行替代和修改。为了说明，虽然已经描述了包括填充台和至少一个热处理台的系统，但是根据实施例的系统可以包括不同数量和类型的加工台。

为了进一步说明，尽管可以将气体供应到模具23以将纤维填充到模具中或者用于对模具中的纤维材料进行热处理，但也可以将蒸气供应到模具。为了说明，可以向气体中添加水蒸气以控制空气湿度。

为了进一步说明，虽然至少一个加工台的适配器可以配置为以这样的方式耦接到工具2，即使得只有模具23被定位在加热或冷却气体所供应到的空间中而固定器20被定位在该空间之外，但是至少一个其他台的适配器不需要具有这种配置。对于使用环境空气来运行的冷却台，可能不必防止环境空气撞击到固定器20上。

根据实施例的方法、工具和系统可以用于生产可以整合到各种座椅中的座垫。可以使用座垫主体的示例性座椅包括汽车座椅、火车座椅、飞机座椅、家用座椅和办公室用座椅。通过该方法、工具和系统产生的座垫体可进一步用于座椅的各种部件上。为了说明，座垫体可以在容纳人的大腿的座椅部分、在支撑人后背的靠背部分或在头枕部分或期望缓冲的其他部件处使用。

根据实施例的方法、工具和系统可以用于生产包括座垫体的多种三维产品。

Claims (19)

1.一种生产产品的方法，所述方法包括：

将纤维材料(3)填充到工具(2)的腔(26)中，所述工具(2)包括在其中限定所述腔(26)的模具(23)和支撑所述模具(23)的固定器(20)，其中在所述模具(23)与所述固定器(20)之间形成空间，

使所述固定器(20)移位以将所述模具(23)移动到至少一个热处理台(15；50、60)，

使设置在所述至少一个热处理台(15；50、60)处的适配器(41)移位以将所述适配器(41)与所述模具(23)接合，其中在所述适配器(41)与所述模具接合时，所述固定器(20)因挡板(43，44)延伸到所述空间而保持在提供热处理的热空间的外部，以及

在所述至少一个热处理台(15；50、60)处对所述模具(23)中的纤维材料(3)进行热处理。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述模具(23)的热容小于所述固定器(20)的热容。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述工具(2)包括介于所述模具(23)和所述固定器(20)之间的热解耦构件(27)以形成所述空间。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述挡板(43、44)将气流引导到所述模具(23)中并且防止所述气流撞击到所述固定器(20)上。

5.根据权利要求4所述的方法，

其中，所述气流在其被引导到所述模具(23)中之前被加热或冷却。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述至少一个热处理台(50、60)包括：

加热台(50)，其包括作为配置为耦接到所述模具(23)的加热台适配器(51)的适配器(41)，以及

冷却台(60)，其包括作为配置为耦接到所述模具(23)的冷却台适配器(61)的适配器(41)，

并且其中，所述方法包括：

使所述固定器(20)移位以将所述模具(23)从所述加热台(50)移动到所述冷却台(60)。

7.根据权利要求6所述的方法，

其中，所述模具(23)依次耦接到所述加热台适配器(51)和所述冷却台适配器(61)。

8.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述纤维材料(3)在与所述至少一个热处理台(15；50、60)间隔开的填充台(10)处被填充到所述腔(26)中。

9.根据权利要求8所述的方法，

其中，所述固定器(20)通过自动输送机构(4)从所述填充台(10)自动地移位到所述至少一个热处理台(15；50、60)。

10.一种用于生产产品的工具，所述工具(2)包括：

模具(23)，其限定用于在其中容纳纤维材料(3)的腔(26)，

固定器(20)，其支撑所述模具(23)，其中，在所述模具(23)与所述固定器(20)之间形成空间，并且所述固定器能够移位以将所述模具(23)从用于将纤维材料(3)填充到所述模具(23)中的填充台(10)移动到至少一个热处理台(15；50、60)，以及

热解耦构件(27)，其介于所述模具(23)和所述固定器(20)之间，所述模具(23)被配置为与设置在所述至少一个热处理台(15；50、60)处的适配器(41)接合，其中在所述适配器(41)与所述模具接合时，所述固定器(20)因适配器(41)的挡板(43，44)延伸到所述空间而保持在提供热处理的热空间的外部。

11.根据权利要求10所述的工具，

其中，所述模具(23)的热容小于所述固定器(20)的热容。

12.根据权利要求10所述的工具(2)，

其中，所述热解耦构件(27)包括在所述模具(23)和所述固定器(20)之间延伸的至少一个杆。

13.根据权利要求10所述的工具(2)，

其中，所述热解耦构件(27)包括在所述模具(23)和所述固定器(20)之间延伸的多个杆，所述多个杆彼此间隔开。

14.根据权利要求10所述的工具(2)，

其中，所述模具(23)包括能够相对于彼此移位的多个段(24、25)。

15.一种用于生产产品的系统，包括：

根据权利要求10所述的工具(2)，

填充台(10)，其用于将纤维材料(3)填充到所述模具(23)的腔(26)中，以及

至少一个热处理台(15；50、60)，其用于对所述模具(23)中的纤维材料(3)进行热处理，所述至少一个热处理台(15；50、60)包括适配器(16；51、61)，所述适配器(16；51、61)包括挡板(43、44)。

16.根据权利要求15所述的系统，

其中所述适配器(16；51、61)配置为将气流引导到所述模具(23)中并且防止所述气流撞击到所述固定器(20)上。

17.根据权利要求16所述的系统，

其中，所述热处理台(15；50、60)配置为在将所述气流引导到所述模具(23)中之前加热或冷却所述气流。

18.根据权利要求15所述的系统，

其中，所述系统还包括用于将所述固定器(20)移位到所述至少一个热处理台(15；50、60)的输送机构(4)。

19.根据权利要求18所述的系统，

其中，所述固定器(20)包括与输送机构(4)接合的接合特征部(21)。