CN113710450A - 复合泡沫制品 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于模塑包括泡沫芯和层的复合制品的组件。该组件包括模具。模具具有内表面并且至少部分地限定腔、一个或多个气体排放口和一个或多个保持元件。一个或多个气体排放口中的每一个都具有与模具的腔流体连通的通道开口。该组件还包括与模具可移动地接合的一个或多个密封元件。一个或多个密封元件中的每一个包括头部并且成形为在排气位置接合模具上的保持元件。此外，一个或多个密封元件中的每一个与一个或多个气体排放口中的每一个相对应。

Description

复合泡沫制品
相关申请的交叉引用
本主题专利申请要求于2019年2月19日提交的美国临时专利申请号62/807,292的优先权和所有权益，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本主题公开总体上涉及一种用于模塑包括泡沫芯和层的复合制品的组件，以及一种用模具形成复合泡沫制品的方法。
背景技术
由聚氨酯泡沫形成的模塑制品用于运输、家具、体育用品、建筑和建造以及许多其他行业。例如，在汽车工业中，汽车座椅通常使用经模塑以成形并覆盖的聚氨酯垫制造。
如本领域中已知的，聚氨酯泡沫由异氰酸酯反应性树脂组合物和异氰酸酯在发泡剂存在下的放热反应形成。异氰酸酯反应性树脂组合物、异氰酸酯和发泡剂统称为聚氨酯体系。
为了制造座垫，聚氨酯体系被混合并分配到模具中，例如一个蛤壳式模具，聚氨酯体系反应并膨胀以呈现模具的形状，从而形成模塑座垫。在模塑过程中，模具必须充分排气，以便在聚氨酯体系反应和膨胀时，允许多余的二氧化碳(CO2)和由放热反应产生的其他气体以及模具中存在的空气排出模具。如果没有足够的排气，模具通常会产生品质差的座垫，这需要返工甚至报废。此外，不充分的排气通常会导致制造停工。因此，模具的适当排气是高效生产高品质模塑座垫的重要因素。
随着时间的推移，已经开发出用于允许高效生产聚氨酯泡沫制品(诸如座垫)的模具的排气解决方案。例如，蛤壳式模具，诸如用于制造用于汽车行业的座垫的模具，已被设计为在模具的上部有各种排气口(通常使用气缸打开和关闭)，并且在模具的上部和下部之间的分型线处有各种排气口。
然而，新的挑战已经到来。随着工业的发展，汽车座垫现在更常与层共模塑，例如布层，以在聚氨酯泡沫和座椅框架/座椅悬架之间的界面处提供加固并减少吱吱声。
在模塑过程中，该层可用作排气辅助剂，因为气体可以从模具中的各个位置进入布料，并在通往排气口的途中行进穿过布料或从布料后面行进。然而，在已经填充腔并开始建立压力后，必须关闭位于布料后面的排气口，否则聚氨酯泡沫能够穿透布料并导致以下问题的任何组合：
·聚氨酯能够进入并堵塞排气口，从而导致排气口失效并导致生产停工；
·聚氨酯能够导致座垫在装入座椅后发出吱吱声；
·聚氨酯能够在座垫上形成不期望的尖端或突起；
·聚氨酯能够致密，并且不再充当缓冲材料；以及
·如果排气口未能关闭，延迟的泡沫进入布料会导致不一致的泡孔结构和泡沫密度的变化——甚至导致聚氨酯泡沫塌陷。
为此，及时关闭排气口，尤其是模具的上部中的排气口，对于保持高品质座垫的高效生产至关重要。已经使用了多种方法来确定排气口的关闭时间。最简单的方法是在浇注或关闭模具后关闭排气口固定时间。然而，泡沫过程的变化会导致时间要求发生变化，并迫使需要定期调整关闭时间。另外已经采用了更复杂的组件和方法来感测和关闭模具，诸如利用传感器(例如温度、压力或接近传感器)的组件和方法。然而，这种复杂的感测系统可能不可靠。此外，如果沿分型线利用排气口，则设计限制会影响层的使用。也就是说，该层不能延伸出座垫的边缘，因为它会阻塞分型线排气口并降低泡沫品质，甚至会导致制造停工。
因此，需要一种模塑组件，其提供足够的排气以允许生产包括层和聚氨酯泡沫的模塑复合泡沫制品，例如用于汽车座椅的制品。
发明内容
本主题公开提供了一种用于模塑复合制品的组件，该复合制品包括泡沫芯和层。该组件包括模具。模具具有内表面并且至少部分地限定腔以及一个或多个气体排放口；一个或多个气体排放口中的每一个都具有靠近模具的内表面的通道开口。模具还具有一个或多个保持元件。该组件还包括与模具可移动地接合的一个或多个密封元件。一个或多个密封元件中的每一个包括头部并且成形为在排气位置中接合模具上的保持元件。此外，一个或多个密封元件中的每一个与一个或多个气体排放口中的每一个相对应。在模具的使用期间，模具中泡沫芯及其上的层的膨胀将一个或多个密封元件中的每一个从排气位置推到关闭位置，其中密封元件的头部密封相应的通道开口并关闭相应的气体排放口。有利地，该组件允许复合制品的增加的设计灵活性和高效且一致的制造。
附图说明
本公开的优点将容易了解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可以更好地理解本公开的优点。应当理解，附图纯粹是说明性的并且不一定按比例绘制。
图1是组件的示例的横截面图，该组件用于模塑复合制品。
图2是包括在图1的组件中的密封元件的放大透视图。
图3是图1的密封元件在排气位置处的放大的、隔离的横截面图，其图示了组件的排气。
图4A-图4M是密封元件和保持元件的各种示例的放大横截面图。
图5A是具体密封元件和对应保持元件的示例的放大横截面图。
图5B是图5A的密封元件的头部的俯视图。
图6是用本文公开的组件和方法形成的复合制品的示例的透视图。
图7是沿线6-6示出的图6的复合制品的横截面图
图8A-图8D是一系列示意图，其示出了可移动地接合在气体排放口内的密封元件的放大的、隔离的横截面图，其中每个图示描述了本文公开的方法的示例的各个方面。
图9A是具有1mm厚头部的密封元件的放大透视图。
图9B是具有2mm厚头部的密封元件的放大透视图。
图9C是具有3mm厚头部的密封元件的放大透视图。
图9D是具有4mm厚头部的密封元件的放大透视图。
图10是推压密封元件的头部的复合制品的层的横截面图。
具体实施方式
在本文中公开了复合制品并且在整个附图中大体以10示出。复合制品10包括泡沫芯12(通常包括聚氨酯)，泡沫芯12呈现第一表面14和与第一表面14相对的第二表面16。复合制品10包括层18，其设置在泡沫芯12的第一表面14和/或第二表面16上。复合制品10特别适用于内部汽车部件(如座椅)。
应当理解，包括(include，includes以及including)与在本公开全文中使用的包含(comprise,comprises以及comprising)相同。
尽管本主题公开的复合制品10在汽车工业中特别有用，例如，用作如上所述的座垫，但本主题公开的复合制品10不限于在汽车工业中的使用。例如，复合制品10适用于航空航天工业(例如在飞机中)、家具行业和体育用品行业。
如本领域中已知的，聚氨酯泡沫由异氰酸酯反应性树脂组合物和异氰酸酯在发泡剂存在下的放热反应形成。异氰酸酯反应性树脂组合物、异氰酸酯和发泡剂统称为聚氨酯体系。
泡沫芯12通常包括异氰酸酯和异氰酸酯反应性组分的反应产物，例如，在发泡剂的存在下，含活性氢的化合物，如多元醇。更具体地，泡沫芯12由异氰酸酯反应性树脂组合物(包括异氰酸酯反应性组分)和异氰酸酯在发泡剂存在下的放热反应形成。异氰酸酯反应性树脂组合物、异氰酸酯和发泡剂统称为聚氨酯体系。泡沫芯12可以是选自聚氨酯、脲改性聚氨酯和碳二亚胺改性聚氨酯组成的组中的异氰酸酯基聚合物。术语“改性”，当与聚氨酯结合使用时，是指多达50％的聚合物主链形成键已被取代。合适的聚氨酯泡沫和体系可从ON(安大略省)Woodbridge的Woodbridge集团商业获得。
泡沫芯12被描述为包括由聚氨酯体系形成的聚氨酯泡沫。然而，应当理解，本公开的范围不限于包括包含聚氨酯泡沫的泡沫芯12的复合泡沫制品以及用于模塑这种复合泡沫制品的方法。对本领域技术人员明显的是，本公开适用于其他类型的泡沫化学，包括但不限于包含乳胶泡沫、氯丁橡胶泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫的泡沫芯12及其方法
本公开提供了一种用于模塑复合制品10的组件100，该复合制品10包括泡沫芯12和层18。组件100包括模具102。模具102具有内表面104并且至少部分地限定模腔106以及一个或多个气体排放口108，一个或多个气体排放口108中的每一个具有与模具102的模腔106流体连通的通道开口110。通道开口110靠近模具102的内表面104。组件100还包括与模具102可移动地接合的一个或多个密封元件112。一个或多个密封元件112中的每一个包括头部114并且成形以接合模具102上的保持元件118。保持元件118也可称为接合元件118。此外，一个或多个密封元件112中的每一个对应于一个或多个气体排放口108中的每一个。在模具102的使用期间，模具102中泡沫芯12及其上的层18的膨胀将一个或多个密封元件112中的每一个从排气位置推到闭合位置，其中密封元件112的头部114气密地密封相应的通道开口110并且关闭相应的气体排放口108。
一个或多个密封元件112通常包括聚合物。在各种示例中，聚合物是弹性体或热塑性弹性体。在许多这样的示例中，弹性体或热塑性弹性体表现出足够的弹性、柔韧性和其他类似橡胶的物理特性以允许一个或多个密封元件112中的每一个的头部114气密地密封相应的通道开口110。在其他示例中，聚合物是热塑性塑料。
在一些示例中，一个或多个密封元件112包括刚性聚合物(例如热塑性塑料)或金属，并且密封件(例如O形环)与密封元件112协作使用以实现气密密封。
在许多示例中，密封元件112包括聚合物。合适聚合物的一些非限制性示例包括环氧树脂、聚氨酯、聚脲、酚醛树脂、聚丙烯酸酯、有机硅、多硫化物、聚烯烃、聚酯、尼龙、聚氯乙烯、乳胶、苯乙烯-丁二烯聚合物、腈-丁二烯聚合物、含氟聚合物、它们的混合物、它们的共聚物及其互穿网络。在许多示例中，密封元件112包括硅树脂。此外，在许多这样的示例中，密封元件112具有整体结构并且经由注塑成型(injection molding)形成。
在图1中图示了用于模塑复合制品的组件的示例的横截面图。更具体地，图示了本主题公开的模具102的示例。所图示的具体两部分模具构造有时被本领域技术人员称为“蛤壳式”模具102。第一部分120(在本领域中也称为“碗状部分”)和第二部分122(在本领域中也称为“盖状部分”)成形以彼此接合并且经由常规铰链或其他方式联接(未显示)。更具体地，模具102包括可缓和地在打开位置和关闭位置之间接合的第一部分120和第二部分122。如图1所示，在闭合位置中，第一部分120和第二部分122在闭合时限定模腔106，模腔106对应于期望的形状，例如汽车座垫的形状。
在图1中，第一部分120和第二部分122经接合以形成第一部分120和第二部分122相遇的分型线124。在一些示例中，模具102包括一个或多个分型线排气口(未示出)，每个分型线排气口提供用于气体逸出的通道。在一些这样的示例中，分型线排气口与围绕模具102的内表面104设置的多个互连凹槽(网络排气口)流体连通。在美国专利号7,481,637中描述了此类排气口的非限制性示例，该专利内容通过引用并入本文。
在许多示例中，模具102没有分型线排气口。本文公开的本主题公开的排气系统(其通常指的是使用本文公开的密封元件112和气体排放口108的各种示例的使用)允许在没有分型线排气口的情况下进行充分的排气。因此，设计限制较少，并且层18可以延伸出座垫的边缘。
仍然参考图1，模具102包括由所述模具102中的侧壁126限定的一个气体排放口108。如图所示，气体排放口108限定了与模具102的模腔106流体连通的通道开口110。保持元件118伸入气体排放口108(或气体排放口108的通道)中。在图1的示例中，气体排放口108的侧壁126在其上具有以搁板118a形式的保持元件118。
图2是图1的组件100的密封元件112的放大透视图。如图3所示，气体排放口108在近端成形为具有小于气体排放口远端处的直径DDM的直径DPM。作为参考，气体排放口108的近端靠近模具102的内表面104定位，并且气体排放口的远端靠近模具102的外表面定位。这种气体排放口108可以与具有芯柱116的密封元件112结合使用，芯柱116被成形为在与所述头部114相邻的近端处具有较小的直径DP并且在远端处具有较大的直径DD。
再次参考图2，密封元件112包括头部114和芯柱116，芯柱116成形为将模具102上的保持元件118与圣诞树形保持器128a接合。
在图1-图3的示例中，圣诞树样式保持器128a具有包括4个部分的单个不连续裙部。尽管如此，本文考虑了圣诞树形保持器的各种非限制性示例，包括圣诞树形保持器128a，其具有围绕芯柱116连续径向延伸的连续裙部、具有如图2所示的4个部分的不连续裙部，或具有3个部分的不连续裙部等。在各种示例中，密封元件112的圣诞树形保持器128a可具有1至5个部分，和1至10个，替代性地，2至7个锥形裙部。也就是说，在许多示例中，无论其构造如何，圣诞树形保持器128a都能与气体排放口108中的保持元件/搁板118a协作以使排气系统能够起作用。
当然，应当理解，在图1的示例中描述圣诞树样式保持器128的语言“成形以接合”可以描述各种其他形状的构造，其中一些在图4的示例排气口中阐述。其上具有保持器128的芯柱116可滑动地接合在气体排放口108中并与保持元件118协作，例如，搁板118a。概括地说，芯柱116成形以与模具102上的保持元件118接合，并且芯柱可滑动地接合在气体排放口108中并且还与保持元件118可滑动地接合(并与之协作)。如图1和图2所示，在排气位置，圣诞树样式保持器128a的基部坐落于搁板118上并且头部114悬挂在通道开口110下方以在聚氨酯体系反应和膨胀时，允许放热反应产生的过量CO2和其他气体以及存在于模具102中的空气通过气体排放口108排出模具102。
当聚氨酯体系在模腔106中反应和膨胀时，它将层18推向模具102的内表面104。进而，层18将密封元件112的头部114推到模具102的内表面104上并推入通道开口110中，其中密封元件112的头部114气密地密封相应的通道开口110并且关闭相应的气体排放口108。
在模具102的使用期间，模具102中的泡沫芯12及其上的层18的膨胀将一个或多个密封元件112中的每一个从排气位置推到闭合位置，其中密封元件112的头部114气密地密封相应的通道开口110并关闭相应的气体排放口108。因此，头部114的周长或轮廓应大于气体排放口108的通道开口110(有凹口或无凹口)的周长。
图3是图1的密封元件112处于排气位置的放大的、隔离的横截面图，其中箭头表示模具102的气流或模具102的排气。换言之，当密封元件112处于排气位置时，模腔106经由气体排放口108与模具102外部的空气流体连通并且模具102的模腔106的排气继续进行。当复合制品10形成并且密封元件112被推入通道开口110以气密地密封并关闭相应的气体排放口108时，流体连通被暂停并且模具102的排气停止。
仍然参考图3，应当理解，在图3的示例中，语言“成形以接合”指代圣诞树形保持器128a，也可以指代各种其他形状的构造，并且不限于圣诞树形保持器128a。同样，在图3的示例中，语言“保持元件”118指代搁板118a，也可以指代各种其他形状的构造并且不限于搁板118a。主题组件100的许多示例包括密封元件112，其中芯柱116成形以在近端具有较小的直径DP并且在远端具有较大的直径DD，并且气体排放口108与保持元件118形成一体，并且在近端处成形为具有大于密封元件112的近端DP的直径的直径DPM。气体排放口108可以与具有芯柱116的密封元件112结合使用，芯柱116被成形为在与所述头部114相邻的近端处具有较小的直径并且在远端处具有较大的直径。
现在参考图10，图示了密封元件112的隔离的横截面图，其中层18邻接头部114的外表面142，从而将密封元件112推入气体排放口108并切断流体连通以停止模具102的排气。在图10中，就像在图3中一样，气体排放口108形成有螺纹插入件(未编号)。此外，在图10中，气体排放口108的通道开口110切开一深度使密封元件112的头部114“突出”于模具102的内表面104。
在图4A-图4M的示例中图示了密封元件112和保持元件118的各种非限制性示例。更具体地，图4A-图4M是密封元件112和保持元件118的各种示例的局部横截面图，它们可以以任何组合混合和配合以达到本公开的排气解决方案。
在典型示例中，气体排放口108具有圆形截面轮廓。换言之，气体排放口108是在模具102中形成的具有圆形截面轮廓的管状腔。当然，气体排放口108不限于圆形截面轮廓(或管状腔)。在各种示例中，气体排放口108具有椭圆形、矩形或三角形横截面轮廓。在一些示例中，气体排放口108包括具有不同形状的部分(例如，气体排放口108具有带有圆形横截面轮廓的第一部分和带有矩形横截面轮廓的第二部分)。在一些示例中，气体排放口108包括具有不同尺寸的部分(例如气体排放口108具有带有第一直径的圆形横截面轮廓的第一部分和具有带有不同于(大于或小于)第一直径的第二直径的圆形横截面轮廓的第二部分)。
在诸如图1的示例的许多示例中，气体排放口108具有圆形横截面轮廓和变化的直径。例如，参考图3，气体排放口108对应于保持元件118a并且在近端处成形为具有小于气体排放口108的远端的直径DDM的直径DPM。即，图1的示例的气体排放口108具有窄部和宽部。在一些示例中，例如图1的示例，当气体排放口108包括不同直径的部分时，不同直径的两个或更多个部分之间的过渡以90°角步进以限定垂直于气体排放口108的侧壁126的搁板或台阶。在其他示例中，不同直径的部分之间的过渡是渐变的或锥形的，例如与气体排放口108的侧壁126成45°。当然，在排气位置，密封元件112的保持元件118a坐落于搁板上。
在一些示例中，气体排放口108在通道开口110处不改变尺寸或形状。在其他示例中，凹口凹进到模具102的内表面104中并且与所述气体排放口108的通道开口110流体连通。图3、图4A和图4B图示了在通道开口110处不改变尺寸或形状的气体排放口108的示例，其中气体排放口108的通道开口110没有凹口。然而，在其他示例中，例如图4C-图4M中所示的那些，气体排放口108的通道开口110是有凹口的。凹口可以形成为不同的形状和尺寸，并且可以延伸各种深度，例如从0.1mm到4mm，沿着气体排放口108的纵向轴线进入模具102的第二部分122。带凹口的通道开口110可以倾斜，例如如图4C所示，形成有相对于气体排放口108的纵向轴线成45°角的壁。如图4D-图4L所示，凹口可以形成有基本上平行于气体排放口108的纵向轴线的壁。图3、图4A和图4B的示例图示了没有凹口的通道开口110。
图4A图示了包括铰接密封元件112和气体排放口108的组件100的示例的放大横截面图，该气体排放口108具有从通道开口110纵向延伸到其近端的均匀圆形横截面轮廓，该近端通向模具102的外部。图4A图示了具有铰链118b的密封元件112，与图1-图3所图示的圣诞树形保持器128a和搁板118a相对。该示例的保持元件118是模具102的内表面104上的铰链118b，该铰链118b位于气体排放口108的通道开口110的近侧。当然，密封元件112被成形为将模具102上的铰链118b与合适的保持器128b接合。
图4A的密封元件112包括头部114并且成形以接合铰链118b。密封元件112与模具102可移动地接合。在模具102的使用期间，模具102中的泡沫芯12及其上的层18的膨胀将每个铰接密封元件112从排气位置(经由重力向下悬挂)推动到闭合位置，其中密封元件112的头部114被向上推动以气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108。当然，在排气位置，密封元件112的头部114悬挂在通道开口110下方以在聚氨酯体系反应和膨胀时，允许由放热反应产生的过量CO2和其他气体以及模具102中存在的空气通过气体排放口108排出模具102，但及时向上推动以密封模具102并产生高品质的复合制品10。
在一些示例中，一个或多个接合槽118在通道开口外部的模具102的内表面104中限定开口，并且所述一个或多个密封元件112中的每一个包括与一个或多个接合槽118协作的一个或多个芯柱116。在这样的实施例中，一个或多个气体排放口108中的每一个靠近一个或多个保持元件118定位，该保持元件118包括限定模具102的第二部分122的内表面104中的开口的接合槽118c。一个或多个密封元件112中的每一个包括一个或多个芯柱116，其与一个或多个接合槽118c协作。在一些示例中，诸如图4B的示例，一个或多个接合槽118c中的每一个在模具102的内表面104中限定开口，该开口不延伸到模具102的外部。在其他示例中，未示出，一个或多个接合槽118c限定模具102的内表面104中的开口和延伸至模具102外部的腔。
图4B图示了组件100的一个这样的示例，该组件100包括密封元件112，该密封元件112包括头部114和多个芯柱116，该芯柱116与多个接合槽118c协作。该示例的气体排放口108靠近接合槽118c并且大体相对于头部114居中(头部114大体上居中地位于气体排放口108的纵向轴线上)。在该示例中，芯柱116具有钩子128c并且因此成形以接合保持元件118/凹口接合槽118c并且设计成与接合槽118c中的凹口协作。在该示例中，气体排放口108具有从通道开口110向其近端纵向延伸的均匀圆形横截面轮廓，该近端通向模具102的外部。保持元件118是位于模具102的内表面104上靠近气体排放口108的通道开口110的带凹口的接合槽118c。类似于图4A并且与图1的示例相反，图4B图示了不与气体排放口108成一体的接合槽118c。
仍然参考图4B，密封元件112与模具102可移动地接合。在模具102的使用期间，在模具102中的泡沫芯12及其上的层18的膨胀将密封元件112从排气位置(经由重力向下悬挂，其中钩状芯柱搁置在接合槽118c中的凹口的底部)推动密封元件112到闭合位置，其中密封元件112的头部114被向上推(其中钩状芯柱被向上推到接合槽118c中的凹口的顶部)并气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108。当然，在排气位置，密封元件112的头部114悬挂在通道开口110下方以允许由放热反应产生的过量CO2和其他气体以及存在于模具102中的空气随着聚氨酯体系的反应和膨胀通过气体排放口108排出模具102，而被及时向上推入通道开口110以密封模具102并产生高品质的复合制品10。
现在参考图5A和图5B，其示出了本主题公开的排气系统的示例，其类似于图4B的示例，但是代替密封元件112，其包括与多个接合槽118c协作的多个芯柱116，该示例的密封元件112的头部114被“成形以接合”具有径向保持器128e的模具表面，该径向保持器128e与模具102的内表面104中的径向槽118d协作。该示例的气体排放口108的通道开口110由径向槽118d构成。此外，该示例的气体排放口108的通道开口110通常相对于头部114居中(头部114通常居中地位于气体排放口108的纵向轴线上)。此外，头部114包括一个或多个孔130，这些孔经定位使得其不与通道开口110重叠。当密封元件112处于排气位置时，径向保持器128e的钩子坐落于径向槽118d的搁板上，并且头部114悬挂在通道开口110下方以允许聚氨酯体系的放热反应产生的过量CO2和其他气体以及存在于模具102中的空气进入一个或多个孔130，在模具102的内表面104和头部114的内表面136之间流动，并通过气体排放口108离开模具102。当聚氨酯体系在模腔106中反应和膨胀时，它将层18推向模具102的内表面104。进而，层18将密封元件112的头部114推到模具102的内表面104上，孔130被密封/堵塞，通道开口110也被密封/堵塞，其中密封元件112的头部114被接合且排气系统关闭。
图4C是具有搁板118a气体排放口108和密封元件112的组件100的示例的特写横截面图，该密封元件112包括在单个芯柱116的近端具有圆形轮廓的头部114和在芯柱116的远端处的圣诞树形保持器128a。类似于图1的示例，圣诞树形保持器128a与气体排放口108中的保持元件/搁板118a协作，即气体排放口108在其近端处的直径DPM变窄。在该示例中，气体排放口108的通道开口110带有斜边的凹口。此外，具有圆形轮廓的头部114具有外边缘，该外边缘的轮廓与气体排放口108的带凹口的通道开口110的斜边相配合。当然，本主题公开设想了各种这样的示例，其中带凹口的通道开口110的边缘与密封元件112的头部114的外轮廓相配合。
仍然参考图4C，密封元件112可移动地接合在模具102中的气体排放口108内。在模具102的使用期间，泡沫芯12及其上的层18的膨胀将密封元件112从排气位置(经由重力向下悬挂，其中圣诞树形保持器128a的底部锥形裙部靠在气体排放口108的保持元件/搁板118a上)到关闭位置，其中密封元件112的头部114、芯柱116和圣诞树形保持器128a被向上推动，使得密封元件112的头部114气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108。
现在参考图4D，图示了组件100的一个示例的特写横截面图，该组件具有搁板118a气体排放口108和密封元件112，密封元件112包括头部114和在芯柱116的远端处的弓形保持器128d，头部114具有在单个芯柱116的近端处的圆形轮廓。类似于图4C的示例，弓形保持器128d与气体排放口108中的保持元件/搁板118a协作。在该示例中，气体排放口108的通道开口110是有凹口的，该凹口具有带方形边缘的圆形轮廓。头部114具有圆形轮廓，其延伸超过带凹口的通道开口110的圆形周边。本主题公开考虑了各种示例，其中头部114不与通道开口110的周边配合，而是延伸超过通道开口110的周边(有凹口或无凹口)约0.1mm到约10mm的距离，或者超过通道开口110的周边约1mm到约5mm的距离。
仍然参考图4D，密封元件112可移动地接合在模具102中的气体排放口108内。在模具102的使用期间，泡沫芯12及其上的层18的膨胀将密封元件112从排气位置(经由重力向下悬挂，其中弓形保持器128d的底部靠在气体排放口108中的保持元件/搁板118a上)推到关闭位置，其中密封元件112的头部114、芯柱116和弓形保持器128d被向上推动，使得密封元件112的头部114气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108。
现在参考图4E，图示了组件100的示例的特写横截面图，该组件具有搁板118a气体排放口108和密封元件112，密封元件112包括头部114和在芯柱116的远端处的弓形保持器128d，头部114在单个芯柱116的近端处具有圆形轮廓。图4E就像图4D的示例，但是密封元件112由更硬的聚合物形成(因此与图4D不同的散列)并且头部114与密封件(O形环132)协作当在关闭位置时密封通道开口110并关闭气体排放口108。应当理解，图4E所示的O形环132可以位于头部114的内表面136上，而不是如图4E所示位于模具102的内表面104上。
现在参考图4F，图示了组件100的示例的特写横截面图，该组件具有搁板118a气体排放口108和密封元件112，密封元件112包括头部114和在芯柱116的远端处的圣诞树形保持器128a，头部114在单个芯柱116的近端处具有圆形轮廓。在该示例中，圣诞树形保持器128a具有六个锥形裙部(与图4C的密封元件112的圣诞树形保持器128a的三个锥形裙部形成对比)。圣诞树形保持器128a与气体排放口108中的固定元件/搁板118a协作。进一步地，气体排放口108的通道开口110具有凹口，该凹口具有带方形边缘的圆形轮廓。头部114具有圆形轮廓，其延伸超过带凹口的通道开口110的圆形周边。
仍然参考图4F，密封元件112可移动地接合在模具102中的气体排放口108内。密封元件112在排气位置经由重力保持就位。在模具102的使用期间，泡沫芯12与其上的层18的膨胀将密封元件112从排气位置(经由重力向下悬挂，其中圣诞树形保持器128a的底部锥形裙部靠在气体排放口108中的保持元件/搁板118a上)推到关闭位置，其中密封元件112的头部114、芯柱116和圣诞树形保持器128a被向上推动，使得密封元件112的头部114气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108。
现在参考图4G，图示了组件100的一个示例的特写横截面图，该组件具有搁板118a气体排放口108和密封元件112，密封元件112包括头部114和在芯柱116的远端处的圣诞树形保持器128a，头部114在单个芯柱116的近端处具有圆形轮廓。在该示例中，圣诞树形保持器128a具有两个锥形裙部(与图4F的密封元件112的圣诞树形保持器128a的六个锥形裙部形成对比)。类似于图4G的示例，圣诞树形保持器128a与气体排放口108中的保持元件/搁板118a协作。在该示例中，气体排放口108的通道开口110是有凹口的，该凹口具有带方形边缘的圆形轮廓。此外，头部114具有圆形周边，其延伸超过带凹口的通道开口110的圆形周边。
仍然参考图4G，密封元件112可移动地接合在模具102中的气体排放口108内。在模具102的使用期间，泡沫芯12及其上的层18的膨胀将密封元件112从排气位置(经由重力向下悬挂，其中圣诞树形保持器128a的底部锥形裙部靠在气体排放口108中的保持元件/搁板118a上)推到关闭位置，其中密封元件112的头部114、芯柱116和圣诞树形保持器128a被向上推动，使得密封元件112的头部114气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108。
图4H的示例的组件100包括搁板118a气体排放口108和密封元件112，密封元件112包括头部114和在芯柱116的远端处的圣诞树形保持器128a，该头部114在单个芯柱116的近端处具有圆形轮廓。图4H的组件100就像图4F的组件，不同之处在于O形环132围绕通道开口110的周边嵌入模具102的内表面104中。图4E也类似地使用O形环132。在关闭位置中，当密封元件112的头部114处于关闭位置时，密封元件112的头部114抵靠O形环132以促进气密密封。在一些示例中，密封元件112被保持在排气位置或经由诸如弹簧的偏置元件134偏置。图4I的示例的组件100包括搁板118a气体排放口108和密封元件112，密封元件112包括头部114和在芯柱116的远端处的圣诞树形保持器128a，该头部114在单个芯柱116的近端处具有圆形轮廓。图4I的组件100就像图4H的组件，不同之处在于密封元件112在排气位置被弹簧加载(与重力加载相反)，弹簧134设置在头部114的内表面136和凹口通道开口110的底表面138之间。图4J的组件100就像图4I的组件，不同之处在于图4J的圣诞树形保持器128a仅包括三个锥形裙部，而不是图4I的圣诞树形保持器128a中包括的六个锥形裙部。
应当理解，图4A-图4M的示例的任何元件可以混合和配合以实现本公开的组件100。为此，本文公开和设想的各种密封元件112可以是重力加载的或弹簧加载的。无论哪种方式，特别是在密封元件112被重力加载的示例中，密封元件112的重量可以变化。
在各种示例中，密封元件112的重量大于约0.2克、大于约0.3克、大于约0.4克、大于约0.5克、约0.2克至约30克、约0.4克至约15克或约0.5克到约10克。在各种非限制性示例中，包括上述那些和介于上述那些之间的所有值和值的范围特此明确预期用于本文。
图4K的组件100就像图4H的组件，不同之处在于密封元件112包括紧固件140，例如在其头部114的外表面142上的钩子(在头部114上带有环的钩子)、粘合剂等。紧固件140被构造为与层18可释放地连接。因此，在组件100的使用期间，紧固件140促进复合制品10的层18和密封元件112之间的接触。换句话说，在该示例中，紧固件140(或其钩子)附接到层18，因此当模具盖打开/脱离时，钩子被层18拉动，导致密封元件112被远离气体排放口108拉下使得密封元件112的头部114被拉离通道开口110并打开排气以准备模具102的下次使用。
应当理解，在头部114的外表面142上包括被构造为可释放地与层接触的(一个或多个)钩子紧固件(例如，类似维可牢尼龙搭扣的表面)的这种概念可以用于本文描述的任何示例密封元件112中。
图4L的组件100就像图4H的组件，不同之处在于图4L的密封元件112包括波浪外形或弓形而不是直的头部114。当压力从头部114释放时，弓形头部114导致密封破裂。在组件100的使用期间，头部114的该示例经由轮廓赋予头部114上的弹性，促进了头部114的内表面136和模具102的内表面104之间的接触和坚固的气密密封。图4L的组件100就像图4L的组件，不同之处在于图4M的圣诞树形保持器128a仅包括三个锥形裙部而不是图4L的圣诞树形保持器128a中包括的六个锥形裙部。应当理解，本文公开和设想的各种密封元件112可以具有带有各种厚度的头部114的密封元件112。厚度会影响性能，因为考虑到模具102的压力，密封元件112的重量对于发挥功能至关重要。对于聚合物密封元件(例如，包含硅树脂)，厚度为1mm的头部114可以太轻，从而导致排气口过早关闭，从而导致模腔106填充不足，从而导致复合制品10(例如座垫)的品质差，甚至是废弃的复合制品10。然而，厚度为2mm、3mm或4mm的硅树脂的头部114表现良好以生产高品质的复合制品10。
头部114通常具有大于0.25mm的厚度。也就是说，在各种示例中，头部114具有从约0.25mm到约6mm、从约0.5mm到约4mm、从约1.5mm到约4mm、从约0.75mm到约3mm、从约1.5mm到约3mm的厚度。现在参考图9A-图9D，图示了具有厚度为1mm(9A)、2mm(9B)、3mm(9C)和4mm(9D)的头部114的密封元件112。在各种非限制性示例中，包括和介于上述那些之间的厚度值的所有值和范围特此明确预期用于本文。
从问题解决的角度来看，重力激活的密封元件112、保持元件118和气体排放口108的实施例(密封元件112是经由重力被保持在排气位置)具有足够的重量，并且包括弹性体(例如硅胶)，消除了对模具进行困难的电动定时排气的需要。此外，密封元件112的此类实施例保持可移动地接合气体排放口108并且在多个使用周期内有效地起作用，因为此类密封元件112表现出诸如摩擦系数和与弹性体(例如方便长时间使用的硅树脂)相关的表面能的表面特性。简而言之，这种接合元件可在很长一段时间内有效地工作而不会粘在一起并导致复合制品12的排气问题和最终品质问题。
现在参考图6，本文还公开了形成有组件100的复合制品10。图7是沿线6-6显示的图6的复合制品10的横截面图。复合制品10包括泡沫芯12，泡沫芯12呈现第一表面14和与第一表面14相对的第二表面16。复合制品10的泡沫芯12通常包括聚氨酯并且也可称为聚氨酯泡沫芯12。因此，上文描述了各种聚氨酯泡沫和系统。
现在参考图6，复合制品10还包括层18。层18可包括各种材料，包括包含天然和/或合成纤维的布和单片聚合材料。层18可以是可渗透的或不可渗透的(非可渗透)、编织的、非编织的或聚合物膜。
当然，层18可以包括多个子层。如果被包括，子层可以在组成上相同或在组成上不同。此外，子层可以是可渗透的或不可渗透的。当然，子层可以是编织的或非编织的。
在一些示例中，层18是可渗透的。即，层18允许气体通过该层。当需要形成时，编织的、可渗透的层18是优选的。
在其他示例中，层18是不可渗透的。与座椅排气系统协作，可利用不渗透层来容纳空气。这种不渗透层通常是双层压件(包括2个子层)或三层压件(包括3个子层)。当然，子层可以是编织的或非编织的。
在层18不可渗透的一些示例中，层18可以包括各种狭缝、孔和切口以提供足够的气体流出和模具102的排气。在其他示例中，气流发生在层18的边缘。此外，各种排气特征可以在模具102中加入诸如边缘排气和网络排气(先前描述的)以进一步促进气体的流出和模具102的排气。
编织层和非编织层通常都是可渗透的。形成层或亚层的薄膜或固体薄片材料是不可渗透的。不可渗透的层18的示例通常包括层压件，该层压件包括具有聚合物薄膜层的多个层。在一些示例中，聚合物薄膜层夹在两个非织造层之间。靠着模具表面的非编织层可用于将气体转移到排气口，而泡沫芯侧上的非编织层将增强层18与泡沫芯12的粘合
当不可渗透时，层18也可以是用于不同目的的薄膜或多个薄膜。一个目的可以是将层18很好地粘附到泡沫芯12，同时允许层18在座椅框架之上无声地滑动。当层18包括薄膜(并且因此是不可渗透的)并且不包括编织或非编织子层时，排气变得必要以将气体转移到(一个或多个)排气口。如果没有网络排气口，当泡沫芯12压靠模具102以停止气体传输/排气时，层18将抵靠模具102的内表面104密封。
在各种示例中，层18的单位面积重量为约100g/m2至约800g/m2、约140g/m2至约650g/m2、或约140g/m2至约450g/m2(克/平方米)。层18可以具有各种刚度，并且通常有点硬，如图10所示。在各种非限制性示例中，包括上述那些值的层18的每单位面积重量的所有值和值的范围以及介于上述那些值之间的值在此明确预期用于本文。
本文还公开了一种用组件100模塑包括泡沫芯12和层18的复合制品10的方法。组件100和复合制品10如上所述。
该方法包括以下步骤：提供模具102(正如上所述)；提供一个或多个密封元件112(正如上所述)；将一个或多个密封元件112中的每一个与一个或多个保持元件118中的每一个接合以将密封元件保持在模具中的排气位置；将层18插入模具102中；将聚氨酯体系注入模具102；使聚氨酯体系反应以形成泡沫芯12，其中聚氨酯体系的组分在模腔106中的放热反应和膨胀将层18推入一个或多个密封元件112以将一个或多个密封元件112从排气位置移动到关闭位置，使得密封元件112的头部114气密地密封气体排放口108以防止进一步排气并形成复合制品10。
在一些示例中，该方法包括使第一部分和第二部分脱离并且将第一部分120和第二部分122移动到打开位置以暴露模具102的内表面104的步骤。一旦打开，层18(和任何附加层)被插入模具102中。本主题公开的排气系统使得能够通过层18的整个范围进行排气。有利地，主题复合制品10的许多示例包括层18，其延伸至穿过复合制品10的周长的全部或一部分的分型线124的约10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm内。
此外，一个或多个密封元件112和气体排放口108使本公开的排气系统能够在没有任何附加边缘排气和/或网络排气的情况下使模具完全排气。在这样的示例中，分型线124可以移离层18并且在模具102的侧壁126的内表面104上向下移动。这是一个加工优势，因为可以消除模腔106的下部中的负拔模(negative draft)。当分型线124包含常规排气口(带)时，这些排气口必须很高以用于排气辊。在模具102的侧壁的内表面104上向下移动分型线124也使分型线124远离层18的边缘移动。如果层18的边缘卡在分型线124中，就会产生飞边或废料。
在各种示例中，层18的边缘和分型线124之间的最小距离取决于层18的类型(例如布的类型)和层18的尺寸品质(从成形中出来，例如模切)。具有较高单位面积重量的层18在形成和未形成状态中趋于“更硬”并且在尺寸上更一致。诸如编织或点粘合布的层18往往比诸如无编织布的层18在尺寸上更一致，但同时在形成更深的拉伸(处理复合制品10的外表面上的轮廓)方面较差。层18(例如与附加层诸如层压到其上的薄膜(例如双层或三层层压件)一起使用的布)在尺寸上是一致的，因为包括膜的附加层有助于在模塑过程中提供尺寸稳定性。尽管如此，层18通常不延伸到分型线124，因为尺寸变化能够导致层18延伸到分型线124中并妨碍模塑过程。
应当理解，复合制品10和复合制品10的尺寸完整性对于应用(例如汽车座椅)中的配合和功能是关键的。因此，在模塑期间需要在分型线124所在的位置对复合制品10进行的任何修整会产生变化，这有可能对复合制品10或产品(例如复合制品10被包含在其中的座椅)产生显著的品质问题。本主题公开的排气系统允许消除分型线124的排气，从而消除与分型线124的排气和因此通常与其一起使用的带状排气口或凹槽相关联的品质问题。
在使聚氨酯体系反应的步骤之前，可以关闭模具102，即，可以接合第一部分120和第二部分122。理所当然地，用本文方法形成的复合制品10正如上面描述的那样产生和公开。
图8A-图8D是一系列示意图，其示出了可移动地接合在气体排放口108内的密封元件112的放大的、隔离的横截面图，其中每个图示描述了本文公开的方法的示例的各个方面。在图8A中，密封元件112可移动地接合在处于排气位置的模具102中的气体排放口108内。更具体地，保持器128a(圣诞树形)与搁板118a(保持元件118)接合，并且头部114从气体排放口108的通道开口110脱离。头部114的弓形形状防止头部114过早地密封/接合气体排放口108的通道开口110。
在图8A中，密封元件112经由重力向下悬挂，其中圣诞树形保持器128a的底部锥形裙部靠在气体排放口108中的搁板118a上。图8B用虚线示出了当密封元件112处于排气位置时通过气体排放口108的气流。图8C示出了处于关闭位置的密封元件112。即，图8C图示了泡沫芯12与其上的层18的后反应/膨胀将密封元件112的头部114、芯柱116和圣诞树形保持器128a向上推动使得密封元件112的头部114处于关闭位置并且气密地密封通道开口110并关闭气体排放口108以防止气体流过气体排放口108。在图8C中，通道开口110在模具102的内表面104中有凹口(或凹进)。如此，气体排放口108的入口凹进到模具102的内表面104中，使得密封元件112的头部114坐落于凹口/凹槽中并且防止复合制品10的表面中的缺陷，即避免在复合制品10的层18中产生凹陷点。在图8D中，复合制品10已经从模具102中移除，并且密封元件112处于排气位置，其中模具102准备好被使用。
本文描述的许多方法步骤被包括在美国专利号7,481,637中，其内容通过引用并入本文。
应当理解，所附权利要求不限于表达在具体说明书中描述的任何具体化合物、组合物或方法，其可以在落入所附权利要求范围内的具体示例之间变化。关于本文中用于描述多种示例的具体元件或方面依赖的任何马库什组，应当理解，可以从独立于所有其他马库什成员的各个马库什组的每个成员中获得不同、特殊和/或意外的结果。马库什组的每个成员可以单独或组合依赖，并在所附权利要求的范围内为具体示例提供足够的支持。
还应理解，在独立地和共同地描述本公开内容的多种示例所依赖的任何范围和子范围均落入所附权利要求的范围内，并且应理解为描述和考虑包括其中整个和/或部分值的全部范围，即使这样的值未在本文中明确写出。本领域技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围足以描述和实现本公开内容的多种示例，并且可以将这些范围和子范围进一步划分为相关的一半、三分之一、四分之一、五分之一等等。仅作为一个示例，“从0.1到0.9”的范围可以进一步划分为下三分之一即从0.1到0.3，中间三分之一即从0.4到0.6，以及上三分之一即从0.7至0.9，其单独地和共同地在所附权利要求的范围内，并且可以单独地和/或共同地依赖并且为所附权利要求的范围内的具体示例提供充分的支持。此外，对于限定或修改范围的语言，例如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等，应当理解，这样的语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例，“至少10”的范围固有地包括从至少10到35的子范围，从至少10到25，从25到35的子范围，等等，并且每个子范围可以单独和/或共同依赖并且为所附权利要求的范围内的具体示例提供足够的支持。最后，可以依赖所公开范围内的各个数字，并为所附权利要求的范围内的具体示例提供足够的支持。例如，“从1到9”的范围包括各种单独的整数，例如3，以及包括小数点(或分数)的单独数字，例如4.1，这些数字能够是可靠的，并为所附权利要求范围内的具体的示例提供足够的支持。
已经以说明性的方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性词的性质而不是限制性的。显然，根据上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本公开可以以不同于具体描述的方式实现。

Claims (21)

1.一种用于模塑包括泡沫芯和其上的层的复合制品的组件，所述组件包括：
模具，所述模具具有内表面并且至少部分地限定腔，所述模具包括一个或多个气体排放口，所述一个或多个气体排放口中的每一个气体排放口具有与所述模具的所述腔流体连通的通道开口，并且所述模具具有一个或多个保持元件；
一个或多个密封元件，其与所述模具可移动地接合，所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件对应于所述一个或多个气体排放口中的每一个气体排放口，所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件包括头部并且成形为在排气位置中接合所述模具上的所述一个或多个保持元件中的每一个保持元件；
用于形成所述泡沫芯的聚氨酯体系；和
插入所述模具的所述腔中的所述层；
其中在所述模具中具有在其上的所述层的所述聚氨酯体系的膨胀将所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件从所述排气位置推至闭合位置，其中所述密封元件的所述头部在所述复合制品的形成期间气密地密封所述通道开口并且关闭所述气体排放口。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述一个或多个气体排放口中的每一个气体排放口都由所述模具中的侧壁限定，并且所述保持元件伸入所述气体排放口中。
3.根据权利要求1所述的组件，其中所述一个或多个保持元件包括一个或多个接合槽，所述接合槽在所述通道开口之外的所述模具的所述内表面中限定开口，并且所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件包括从所述头部延伸的一个或多个芯柱，所述芯柱与所述一个或多个接合槽协作。
4.根据权利要求1所述的组件，其中所述保持元件包括安装到所述模具的所述内表面的铰链。
5.根据权利要求1所述的组件，其中所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件进一步包括从所述头部延伸并成形以接合所述模具上的上述保持元件的至少一个芯柱，其中所述芯柱可滑动地接合在所述气体排放口中。
6.根据权利要求5所述的组件，其中所述芯柱成形为在与所述头部相邻的近端处具有较小的直径而在远端处具有较大的直径。
7.根据权利要求1所述的组件，其中所述头部的外表面包括钩子紧固件，所述钩子紧固件被构造为与所述层可释放地连接。
8.根据权利要求1所述的组件，其中所述密封元件在所述排气位置经由重力保持就位。
9.根据权利要求1所述的组件，其中所述密封元件在所述排气位置经由偏置元件保持就位。
10.根据权利要求1所述的组件，其中所述密封元件具有大于约1g的重量。
11.根据权利要求1所述的组件，其中所述头部具有大于0.25mm的厚度。
12.根据权利要求1所述的组件，其中所述密封元件具有整体结构并且经由注塑成型形成。
13.根据权利要求12所述的组件，其中所述密封元件包括硅树脂。
14.根据权利要求1所述的组件，所述模具包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分经成形以彼此接合并在闭合位置形成所述腔。
15.根据权利要求14所述的组件，其中包括所述一个或多个气体排放口的所述模具形成所述腔并且没有分型线排气口。
16.根据权利要求1所述的组件，还包括凹进所述模具的侧壁中并与所述气体排放口的所述通道开口流体连通的凹口。
17.根据权利要求1所述的组件，其中所述气体排放口在所述模具的侧壁中形成有螺纹插入件。
18.一种用组件模塑包括泡沫芯和其上的层的复合制品的方法，所述组件包括具有一个或多个气体排放口的模具和对应于一个或多个气体排放口的一个或多个密封元件，所述方法包括以下步骤：
提供具有内表面并且至少部分地限定腔的模具，所述模具包括所述一个或多个气体排放口和一个或多个保持元件；
提供所述一个或多个密封元件，所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件包括头部；
将所述一个或多个密封元件中的每一个密封元件与所述一个或多个保持元件中的每一个保持元件接合以将所述密封元件保持在所述模具中的排气位置；
将所述层插入所述模具中；
将聚氨酯体系注入所述模具；和
使所述聚氨酯体系反应以形成所述泡沫芯，其中所述聚氨酯体系在所述腔中的放热反应和膨胀将所述层推入所述一个或多个密封元件中以将所述一个或多个密封元件从排气位置移动到关闭位置，使得所述密封元件的所述头部气密地密封所述排出口以防止进一步排气并形成所述复合制品。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述模具包括可在打开位置和闭合位置之间可释放地接合的第一部分和第二部分，并且所述方法还包括使所述第一部分和所述第二部分脱离并打开所述模具的步骤。
20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括在所述聚氨酯体系注入之前在所述密封元件处于所述排气位置的情况下关闭所述模具并使所述第一部分和所述第二部分接合的步骤。
21.一种用权利要求18所述的方法形成的复合制品，其中所述层延伸至分型线的5mm以内。
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