TWI443039B - 天然複合材料做的座椅結構及其製法 - Google Patents

Description

天然複合材料做的座椅結構及其製法

本發明係適用於運動技藝及休閒附屬品，且特別有關一由天然複合材料所做的座椅結構，及其製法。

腳踏車車座與類似裝置係已知包括一殼體，其具有一被設計成面朝腳踏車機架之底側，及被設計成面朝一已安坐之使用者的頂側。該車座之舒適元件、諸如彈性材料、泡沫材料、或膠化體之插件，及/或用於與該已安坐之使用者接觸的蓋子元件大致上係附接至該殼體之頂部。

腳踏車車座殼體大致上係由一聚合體材料所形成，諸如聚丙烯、聚醯胺、聚丁二烯－對苯二甲酸酯或類似材料等。雖然此聚合體材料提供具有重量輕及低成本之優點，其呈現無特別高之機械性能。

由於避免此缺點，同時維持該車座之重量輕，人造複合材料已逐漸被使用，該等人造複合材料已知包括一具有填料之聚合體基質，該填料包括分散在其中之玻璃纖維、碳、克維拉(Kevlar®)、或類似材料。這些先前技藝車座之一些範例被該相同之申請人揭示在專利第WO2006046110號、專利第WO2006085202號、歐洲專利第EP－B1－1305203號中。

這些習知解決方法的一缺點係該複合材料之人造纖維不會輕易地可回收利用的，這造成該車座具有一相當高之 環境衝擊。

本發明之目的係藉由提供一座椅結構克服上面之缺點，該座椅結構係非常有效率及具相當成本效益的。

一特別之目的係提供一具有相當低之環境衝擊的座椅結構。

本發明之進一步目的係提供一具有相當低之環境衝擊的座椅製造製程。

如在下文更清楚地說明，這些及其他目的係藉由一如於申請專利範圍第1項中所界定之座椅結構所實踐，其包括一負載－支承殼體及一用於與使用者之接觸蓋子元件，其特徵為該殼體包括至少一由複合材料所製造之第一基底元件，該複合材料由一人造聚合體基質及一含有天然纖維之強化材料所構成。

如在此中所使用，該“複合材料”一詞及其衍生物將意指指示一包括熱塑性或熱固性聚合體基質之材料，且在其中嵌入有一纖維之強化材料。

如在此中所使用，該“天然纖維”及其衍生物一詞將為意指指示動物或植物起源之纖維。

於另一態樣中，本發明有關一用於製成上面座椅結構之製程，如在申請專利範圍第17項中所界定。

本發明之有利實施例係按照該等申請專利範圍之獨立項所界定。

參考該等上面圖示，本發明之大致上標以數字1的座椅結構在此係藉由一腳踏車車座所具體化，該腳踏車車座具有一修長之前面部份及一用於支撐使用者之加寬的後面部份。儘管如此，其將了解該座椅結構1可被組構成一座椅、一椅子之安坐表面、或任何其他人體支撐件。

該結構1基本上係由一負載－支承殼體2及一在其上面之用於與使用者接觸的蓋子元件3所構成。該座椅1可另包括用於連接至未示出、但就本身而言已熟知之腳踏車機架的軌道4等。

根據本發明，該殼體2包括至少一由複合材料所製造之基底元件5，該複合材料由一熱塑性或熱固性人造聚合體基質及一包含天然纖維之強化材料所構成，該等天然纖維諸如羊毛、棉花、亞麻纖維、黃麻纖維。

由於此特別之配置，如與先前技藝之車座作比較，本發明之座椅結構具有一較低之環境衝擊。實際上，該含有天然纖維之複合材料係比傳統之複合材料可遠較更輕易地回收利用。

再者，很多使用者發現該含有天然纖維之複合材料在接觸時為舒適及令人愉快的。

如以下所論及，除非以別的方式陳述之，該基底元件5之技術特徵將為大致上意欲有時標以一或多個該殼體2之基底元件5、5'、…。

該等天然纖維亦可為該編織及/或非編織而成的型式，並可為與聚合體及/或人造及/或金屬纖維結合，用於強化該基底元件5。用於此目的，該後者之複合材料亦能以奈米粒子充滿，該複合材料可為金屬及/或礦物及/或聚合體型式。

於一較佳組構中，形成該基底元件5的複合材料之人造聚合體基質係熱塑性型，在周遭之溫度下較佳地是呈纖維形式。可譬如由包括聚丙烯、聚醯胺、聚丁二烯－對苯二甲酸酯、聚乙烯、聚苯乙烯之群組選擇此等纖維。雖然如此，其應了解的是可於例如小顆粒之其他狀態中提供該聚合體基質，而不會由本發明之範圍脫離，如在所附申請專利範圍中所界定者。

有利地是，該殼體2可包括至少一大體上安置在該基底元件5上之像薄片的加勁元件，較佳地是由金屬所製成，以改善該殼體2之機械性質。

雖然如此，應了解該車座1之殼體2亦可僅只包括該第一基底元件5，而不會由本發明之範圍脫離，如在所附申請專利範圍中所界定者。應進一步了解的是該加勁元件6可為由任何材料所形成，諸如傳統之複合物，亦即碳纖維、玻璃、克維拉(Kevlar®)、或類似材料，而不會由本發明之範圍脫離，如在所附申請專利範圍中所界定者。

適當地是，該基底元件5可包括至少一有區別之可變形的部份，大致上標以數字7。這將造成該車座舒適及實用，甚至對於最苛求之使用者。如特別在圖4及5中所顯 示，該車座將具有較勁性的區域，標以數字8、8'，該等區域將促成其機械強度之增加；及更韌性之區域，其藉由該等有區別之可變形的部份7所界定，用於改善之使用者舒適性。

如在此中所使用，該“有區別之可變形的部份”或類似部份將被意指為指示一在該座椅1之表面內的區域，在一負載之下，該區域具有一比在相同負載之下於相同表面內的至少另一區域非常地較低之可變形性。

較佳地，該有區別之可變形的部份7可坐落在該車座之坐骨及/或攝護腺及/或周邊區域中，藉此於該身體的部位中界定高使用者舒適區域，該等身體的部位係在運動期間對於傷害及痛苦更敏感。特別地是，一或多個有區別之可變形的部份7可被設在該座椅1及一使用者的內股間之接觸點。

有利地是，該加勁元件6可具有與該更可變形的部份7一致之至少一孔口9，以允許該使用者與該等更舒適區域之接觸。

用於使用者舒適之進一步改善，黏彈性材料或類似材料、較佳地是聚氨酯彈性材料及/或膠化體之至少一插件20可被介入於該蓋子元件3及該殼體2之間，如圖3所顯示，且附著至該殼體2上。

在一特別設計之模子11中，該基底元件5可為藉著由該複合材料熱塑成形至少一片狀元件10所形成，該複合材料包括該人造聚合體基質及該含有天然纖維之強化材 料。當作一非限制之範例，可使用一片狀元件10，其係由分散於一聚丙烯纖維基質中之黃麻纖維所形成。

於一較佳實施例中，該片狀元件10可被安置在該模子11中，壓縮於其陽模及陰模零件12、13之間，並加熱至一接近該複合材料之基質的熔融或設定溫度的溫度，視此基質是否為熱塑性或熱固性型而定。當作一指示，根據待使用的基質之型式，此溫度可為於一由攝氏150度至攝氏300度之範圍中。

於熱塑成形步驟期間，該片狀元件10由其最初之高度H1變化至一藉由該模子11的陽模及陰模零件12、13間之距離所界定的最後高度H2。應了解該等高度H1/H2間之比率將決定該片狀元件10之壓縮比率，以致當該H1/H2壓縮比率增加時，該基底元件5將具有一增加之勁度。

該基底元件5之有區別的可變形之部份7可藉由該模子11的陽模及陰模零件12、13間之基底元件5的差異壓縮所獲得，以建立具有不同壓縮比率之區域。

譬如，如在圖6至8所顯示，至少一層10'可被安置在該片狀元件10上，較佳地是由與該片狀元件10相同之複合材料所製成，且具有與設計成界定該更可變形之部份7的區域一致之至少一孔口。

如此，藉由該片狀元件10及該層10'所形成之大致上標以數字15的組件將具有差異之最初高度，該等高度在該孔口14被標以H1(僅只藉由該片狀元件10之高度所界定)，且在該孔口14之周邊於該等區域被標以H1'。如特 別在圖7所顯示，該高度H1'係大於該高度H1。

一旦該基底元件5已在該模子11中形成，其中該陽模及陰模零件12、13如上面所論及係在一距離H2，其在該孔口14將具有一對應於該有區別之可變形的部份7之區域，其中該壓縮比率係H1/H2；及在該孔口14之周邊的區域，其對應於該較勁性的區域8、8'，其中該壓縮比率係H1'/H2。

圖2顯示本發明之座椅結構的一較佳、非專用之實施例，其中該殼體2如上面所述，具有由該人造聚合體基質及該含有天然纖維之強化材料所構成的複合材料之第一及第二基底元件5、5'，使該金屬加勁元件6介入在其間。該第二上基底元件5'具有一附接至其上之蓋子元件3，該蓋子元件較佳地係由皮革、毛皮等所製成。用於此目的，該蓋子元件具有一周邊邊緣16，該周邊邊緣界定一用於該蓋子元件3之鄰接部，如在圖5中所特別顯示。

圖3顯示本發明之另一較佳、非專用之實施例，其係類似於該前者，除了一黏彈性插件20係與該有區別之變形部份7一致以外。該插件可為以一習知之方式附接至該基底元件5。

於兩實施例中，額外之機構可被提供用於該蓋子元件3之附接至該殼體及/或將該殼體2之各種層彼此附接，諸如將螺帽或鉚釘17導入個別之穿透孔18中。

可使用一製程製造如在圖2及3中所顯示之座椅結構，該製程包括以下之步驟。

首先，藉由隨著如在圖6至8所顯示的步驟之後，該第一及第二基底元件5、5將遭受預防的熱塑成形。應了解對於每一基底元件5、5'，該至少一片狀元件10必需被熱塑成形。

有利地是，用於將在下文更清楚地顯現之理由，將使用一包括熱塑性基質之複合材料。

較佳地，在該第一及第二基底元件5、5'上之預先熱塑成形步驟將在一稍微低於形成該片狀元件10之複合材料的熱塑性基質之軟化點的溫度下進行，以致其可形成具有一允許該等層5、5'之進一步塑形與處理的形狀，不會為該最後之形狀。

在此預先熱塑成形的步驟之後，該第一及第二基底元件5、5'及介入在其間之加勁元件6與盡可能為插件20係以如於圖2及3所顯示自上而下之順序安置在該模子中。該蓋子元件3可於該相同之模子中或在此步驟之後被直接附接至該上基底元件5'。

例如，如在圖2所顯示之實施例中，該蓋子元件3可在其熱塑成形之後被膠黏至該殼體2。在另一方面，於圖3之實施例中，該蓋子元件3可首先被導入該模子，隨後被設計形成該插件20之黏彈性材料被導入該模子，且接著，於以下之順序中，導入該第二基底元件5'、該加勁元件6、及該第一基底元件5。

現在，無論如何，該模子11被加熱至一接近或高於該複合材料之熱塑性纖維的熔化溫度之溫度，供該加勁元件 6被穩固地嵌入於該第一及第二基底元件5、5'之間。再者，於此步驟期間，該複合材料之形成這些元件的熱塑性基質熔化及在該等位置形成一大體上連續之結構，在該等位置中，該第一及第二基底元件5、5'未被該加勁元件6所分開，如於圖4及5中所顯示。

一嵌入於該第一及第二基底元件5、5'間之加勁元件6的製備對於該殼體2賦予優異之機械性質。

上面之揭示內容清楚地顯示本發明之座椅結構實現所意欲之目的，且特別滿足提供一具有相當低環境衝擊的座椅結構之要求。

對於許多變化及變型，本發明之結構及製程係敏感的，並在所附申請專利範圍中所揭示之發明概念內。其所有細節可被其他技術上同等之零件所取代，且該等材料可視不同需要而定有不同變化而不會由本發明之範圍脫離。

雖然已特別參考所附圖面敘述該結構，用於本發明的更佳可理解之故，僅只使用在該揭示內容及申請專利範圍中所提及之數字，且將不意欲以任何方式限制該申請之範圍。

1‧‧‧座椅結構

2‧‧‧負載－支承殼體

3‧‧‧蓋子元件

4‧‧‧軌道

5‧‧‧基底元件

5’‧‧‧基底元件

6‧‧‧加勁元件

7‧‧‧更可變形的部份

8‧‧‧較勁性的區域

8’‧‧‧較勁性的區域

9‧‧‧孔口

10‧‧‧片狀元件

10’‧‧‧層

11‧‧‧模子

12‧‧‧陽模零件

13‧‧‧陰模零件

14‧‧‧孔口

15‧‧‧組件

16‧‧‧周邊邊緣

17‧‧‧鉚釘

18‧‧‧穿透孔

20‧‧‧插件

根據本發明之座椅結構的較佳、非唯一實施例之詳細敘述，本發明之進一步特色及優點變得更明顯，其係以所附圖面之幫助經由一非限制性範例所敘述，其中：圖1係本發明之座椅結構的一立體圖； 圖2係圖1之結構的分解圖；圖3係根據圖1之另一選擇實施例的結構之分解圖；圖4係圖1之結構的剖面圖，如取自沿著一平面IV－IV；圖5係圖1之結構的剖面圖，如取自沿著一平面V－V；圖6係用於製造本發明之座椅結構的基底元件之製程的一步驟之立體圖；圖7係圖6之一些細節的剖面圖；圖8係一如在用於製造本發明之座椅結構的基底元件5之製程的另一步驟期間所採取之模子的剖面圖。

1‧‧‧座椅結構

2‧‧‧負載－支承殼體

3‧‧‧蓋子元件

5‧‧‧基底元件

5’‧‧‧基底元件

6‧‧‧加勁元件

7‧‧‧更可變形的部份

9‧‧‧孔口

16‧‧‧周邊邊緣

18‧‧‧穿透孔

Claims (13)

1. 一種座椅結構、特別為腳踏車車座，包括一負載-支承殼體(2)及設計成接觸一使用者之蓋子元件(3)，該殼體(2)包括至少一由複合材料所製造之第一基底元件(5)，該複合材料由一聚合體基質及一含有纖維強化材料所構成，其特徵為該聚合體基質係人造的，且該強化材料之纖維係天然纖維，其中該殼體(2)包括至少一實質上像薄片之加勁元件(6)，該加勁元件附著至該至少一個之第一基底元件(5)，且其中該座椅結構包括至少一個之第二基底元件(5')，該至少一加勁元件(6)具有一實質上相對該至少一個之第一與至少一個之第二基底元件(5,5')凹入、且均勻地嵌入於其間之周邊邊緣。
2. 如申請專利範圍第1項之座椅結構，其中該人造聚合體材料係熱塑性型。
3. 如申請專利範圍第2項之座椅結構，其中該人造熱塑性聚合體材料在周遭溫度下係呈纖維形式。
4. 如申請專利範圍第3項之座椅結構，其中該人造熱塑性聚合體纖維係在包括聚丙烯、聚醯胺、聚丁二烯-對苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯之群組中作選擇。
5. 如申請專利範圍第1項之座椅結構，其中該等天然纖維係在包括羊毛、棉花、亞麻纖維、黃麻纖維之群組中作選擇。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的座椅結構，其中該複合材料係以奈米微粒充填。
7. 如申請專利範圍第1項之座椅結構，其中該至少一加勁元件(6)係與該至少一個之第一基底元件(5)直接接觸。
8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的座椅結構，其中該至少一基底元件(5)包括至少一有區別之可變形的部份(7)。
9. 如申請專利範圍第8項之座椅結構，其中該至少一有區別之可變形的部份(7)係坐落在該座椅之坐骨及/或攝護腺及/或周邊區域中。
10. 如申請專利範圍第9項之座椅結構，其中該至少一強化材料片狀元件(6)具有一類似於該至少一個之第一基底元件(5)的平面形狀，且具有與該至少一有區別之可變形的部份(7)一致之至少一孔口(9)。
11. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的座椅結構，其中該座椅結構包括至少一由具有黏彈性作用的材料所製成之插件(20)，並安置在該至少一個之第一基底元件(5)上。
12. 如申請專利範圍第11項之座椅結構，其中該至少一插件(20)之黏彈性材料係聚氨酯膠化體。
13. 如申請專利範圍第12項之座椅結構，當視申請專利範圍第9項而定時，其中該由黏彈性材料所製成之插件(20)係坐落成與該至少一有區別之可變形的部份(7)佔有同一個位置。