TW202124206A - 製造鞍座的方法及鞍座 - Google Patents

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朱塞佩 比戈林
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Abstract

一種製造包括殼體（14）和襯墊（22）的鞍座（12）的方法，包括以下步驟：（a）將以熱塑性聚合物製成的殼體（14）佈置在模具（16）內用於射出成型，所述模具包括凹模（18）和凸模（20、32）；所述殼體（14）包括支承表面（17）和在使用中面向所述襯墊（22）的支撐表面（15）；所述支承表面（17）耦接至所述凹模（18）或所述凸模（20、32）的內壁，所述支撐表面（15）形成成型腔的壁；（b）使模具（16）閉合；（c）透過在所述殼體（14）上、在所述支撐表面（15）和所述模具（16）之間對熱塑性聚合物進行射出成型來製成襯墊（22）。

Description

製造鞍座的方法及鞍座
本發明涉及一種製造鞍座的方法及相關的鞍座。特別地，本發明涉及一種製造自行車鞍座的方法。
在此討論中，將特別參考自行車鞍座；然而，本發明的原理可以以相同的方式應用於意在用於不同用途的鞍座。
眾所周知，自行車鞍座主要包括框架、殼體、襯墊和外塗層。
框架通常是由金屬或複合材料製成，其功能是允許將鞍座連接到鞍座柱並用作殼體的機械支撐。殼體，由既堅且硬的塑性材料製成，是使鞍座具有剛性的元件，可作為襯墊的支撐表面。
襯墊，通常由聚胺甲酸酯發泡材製成，被包括在殼體和外塗層之間。
眾所周知，製造這種類型的鞍座的方法包括在模具內部準備塗層材料的第一步驟，所述模具包括相對於鞍座的支撐表面的反型(countershape)表面。
一旦塗層材料被定位，就必須以盡可能黏附的方式使其與模具的反型表面接觸，從而使其以精確的方式再現模具本身的表面。在這方面，已知使用適於在模具的表面和塗層材料之間產生真空（具有一定的殘餘壓力）的方法，從而使後者黏附至模具的表面。
殼體定位在模具的反面地(negative)再現殼體的下表面的第二半部上，使得所述殼體的將在使用中面向襯墊的內側為可見的。
隨後，將液態的發泡材料（例如聚氨酯）倒入模具的第一半部上，並因此倒入塗層材料的內側。
然後使模具閉合，並使聚氨酯固化(cure)。在這種情況下，聚胺甲酸酯發泡材充當襯墊，並且同時充當殼體和塗層材料之間的黏合劑。
固化聚胺甲酸酯發泡材所需的時間為約六分鐘。一旦達成固化，就可以打開模具，並且可以從模具本身取出鞍座。
在這一點上，可能需要通常為手動的操作來修剪塗層材料的多餘邊緣。
替代地，可以使用類似於先前方法的方法單獨製造發泡襯墊，然後使用特定的黏著劑或膠水將各種部件固定在一起。
上述先前技術，儘管廣受好評，但是從其生產的角度以及從用戶的舒適性的角度而言仍然具有缺點。
先前技術的方法需要非常長的週期時間，至少約六分鐘，這是聚胺甲酸酯發泡材固化所需的時間。對於此週期時間，還必須增加恢復設備以用於生產下一鞍座所需的時間。
此外，由於大多數步驟是由專門的操作員管理和執行的，因此所述方法涉及操作員的多次干預。
此外，使用膠水或黏著劑將各種部件彼此固定會在環境影響方面造成不利的影響，無論是就使用這些物質本身而言還是就製造鞍座所使用的各種材料可能的可回收利用性而言。
從鞍座的舒適性的角度來看，聚氨酯本質上不能回應切向應力，因為聚氨酯對所施加的應力的反應是簡單的壓縮。因此，它不特別適合於在使用過程中以整體方式伴隨使用者的骨盆/坐骨的平移。
因此，需要解決以上參考先前技術提及的缺點和限制。
因此，需要提供一種製造鞍座的方法，所述方法與先前技術的方法相比允許非常短的週期時間。
此外，需要一種製造鞍座的方法，所述方法使操作員進行有限的手動操作。
此外，需要一種方法，所述方法不涉及使用膠水和黏著劑，並且因此可以是使用完全可回收材料的生態永續方法。
另外，需要一種鞍座，所述鞍座比目前用聚胺甲酸酯發泡材製成的鞍座更舒適。
特別地，鞍座在使用時更有效地以整體方式伴隨使用者的骨盆/坐骨的平移。
根據請求項1之製造鞍座的方法以及根據請求項10之相關鞍座，至少部分地滿足了這樣的要求。
根據本發明的製造包括殼體14和襯墊22的鞍座12的方法包括以下步驟： （a）將以熱塑性聚合物製成的殼體14佈置在模具16內用於射出成型，所述模具包括凹模（die，衝模）18和凸模（punch，衝頭）20、32；殼體14包括支撐表面15和支承表面17，所述支撐表面15在使用中面向所述襯墊22，支承表面17耦接到凸模20、32或凹模18的內壁，支撐表面15形成成型腔的壁。 （b）使模具16閉合； （c）透過在所述殼體14上、在支撐表面15和所述模具16的內表面之間對熱塑性聚合物進行射出成型來製造襯墊22。
步驟（c）中使用的聚合物可以是熱塑性彈性體三苯乙烯(TPE)。
根據可能的實施例，用於襯墊的熱塑性聚合物可以是SBS橡膠（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠）。
根據可能的替代實施例，用於襯墊的熱塑性材料可以是以PEBAX®的品名銷售的熱塑性材料。
根據本發明的第一實施例，襯墊具有均勻的硬度。例如，襯墊22可具有介於5至60蕭氏A之間的硬度。
因此，換句話說，襯墊22可以由單一的熱塑性聚合物製成，如第8圖的示例所示。
根據可能的實施例，襯墊22可包括硬度在5至60蕭氏A之間的外塗層28，和硬度相對於塗層28較低的內芯30。
有利地，內芯30的硬度可以在0至5蕭氏A之間。較佳地，內芯30的硬度可以在0蕭氏A左右。
在這種情況下，襯墊22透過對下述的共同射出成型(co-injection moulding)製成： - 塗層28，其形成襯墊22的外塗層28，並且還形成與殼體14的表面的接觸，以及 - 具有降低的硬度的內芯30。
換句話說，襯墊22可以由塗層28和具有較低硬度的內芯30製成。
用於製造襯墊的最外層的熱塑性聚合物，在兩種情況下都對應於硬度在5至60蕭氏A之間的材料，允許將襯墊材料透過化學結合直接固定至殼體14。
在提供具有降低的硬度特別是低於5蕭氏A的內芯30的情況下，塗層28允許有效地將形成內芯30的聚合物固定至殼體14。換句話說，具有較高硬度的熱塑性聚合物允許至殼體14的固定，但也允許至內芯30的固定，因此可以利用其機械性質。
此外，由熱塑性聚合物特別是具有5至60蕭氏A硬度的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡膠製成的塗層28允許達成： - 耐磨性（例如，透過摩擦用戶的衣物來確定）， - 不滲透性； - 表面摩擦控制，其可以根據特定要求而變化，例如透過添加添加劑。
根據本發明的可能的實施例，殼體14由具有高彈性模數和高硬度的熱塑性材料製成。
殼體14可以由熱塑性材料製成，例如由共聚物聚丙烯製成。
所使用的共聚物丙烯可能是負載（load，載入、攙加）型的。特別地，共聚物聚丙烯可以負載有本身已知類型的負載，例如玻璃纖維、碳及/或滑石粉等。
有利地，殼體可以由下述共聚物聚丙烯製成，所述共聚物聚丙烯負載有百分比介於5%至15%之間的、較佳地約為10%的玻璃纖維。
在這種情況下，負載有百分比約為10%的玻璃纖維的共聚物聚丙烯可以具有高於2000的彈性模數。
這種負載有百分比約為10%的玻璃纖維的共聚物聚丙烯溶液，允許實現製成襯墊的熱塑性彈性體的最佳固定，尤其是在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)材料的情況下。
第4圖示出了製造殼體14的步驟。根據可能的實施例，殼體14可以透過在包括凸模20和第二凹模24的模具22中進行射出成型來製造。
從圖中可以看出，凸模20可以形成有***物202、204、206，以形成特定的底切(undercuts)並允許殼體從模具中的取出。這種類型的設備本身是本領域技術人員已知的，因此將不作進一步探討。
以相同的方式，未示出用於將聚合物供給到成型腔中的導管，因為它們本身也是本領域技術人員已知的元件。
一旦製成殼體14，就將模具打開，並且將第二凹模24替換為凹模18以射出成型襯墊22。例如，在第5圖中示出了所述模式，在其中可以注意到凸模20是相同的，而現在具有相對於襯墊22的反形狀的凹模18的形狀已經改變。
另一方面，在第6圖中，示出了替代實施例，其中，一旦製成殼體14，就將其從模具16上取下，並放置在第二凸模32中，接下來準備第二凹模24。
因此，在這種情況下，殼體14在專用模具內透過射出成型製成，並且隨後被放置在包括適合於製造襯墊22的凹模24的模具內。
從製造的鞍座的角度來看，這兩種方法基本上是等效的。從生產的角度來看，第二種方法允許將成型時間劃分在兩台機器上，並有可能進一步減少生產時間，並製成一定數量的框架-殼體(frame-shell)子集存貨，然後在另一機器對其進行成型。
根據可能的實施例，可以在對框架26成型期間透過射出成型來製造殼體14。
第7圖示出了框架26的可能的實施例。特別地，框架26可以包括兩個桿36、38，其可以由金屬、熱塑性材料和/或複合材料製成。
有利地，所述桿可以由C40製成。
如在第3圖中可以看到的，桿36、38可以包括漸縮的端部，佈置有徑向突出部，適於允許更好地黏附到殼體的熱塑性材料。
因此，根據本發明的製造鞍座的方法和相關的鞍座可以實現的優點是顯而易見的。
首先，製造鞍座的方法以及所使用的材料允許改善產品的性能，特別是在舒適性方面。
此外，它們允許增加生態永續性和所使用材料的再回收。
在鞍座的製造期間操作員所需的操作大大減少。
另外，由於週期時間顯著減少，因此生產成本顯著降低。
在這一點上，根據本發明的方法，鞍座12的成型週期所需的時間是非常短的時間，約為一分鐘。因此，週期時間顯著低於聚氨酯襯墊情況下所需的約六分鐘的週期時間。
此外，已經提供了製造鞍座的方法和相關的鞍座，其允許獲得相對於當前由聚胺甲酸酯發泡材製成的鞍座更舒適的鞍座。特別地，鞍座在使用過程中適於以整體方式伴隨使用者的骨盆/坐骨的平移。
此外，已經提供了一種方法，其中，透過修改在射出成型過程中使用的一些添加劑，可以控制鞍座的外表面的機械性質，而不會因此顯著改變製成襯墊的內芯的材料的性質。
對於上述實施例，本領域技術人員將能夠在不背離所附請求項範圍的前提下，用等效的元件對所描述的元件進行改變及/或替換，以滿足特定的要求。
12:鞍座 14:殼體 15:支撐表面 17:支承表面 18:凹模 20:凸模 22:襯墊 24:第二凹模(凹模) 26:框架 28:塗層 30:內芯 32:第二凸模(凸模) 36:桿 38:桿 202:***物 204:***物 206:***物
透過以下以非限制性示例的方式給出的本發明的較佳實施例的描述，本發明的其他特徵和優點將變得更加可理解，其中： 第1圖示意性地示出了根據本發明的鞍座的立體圖； 第2圖示意性地示出了根據本發明的鞍座的後視圖； 第3圖示意性地示出了根據本發明的鞍座的兩個部件的立體圖； 第4圖示意性地示出了根據本發明的製造鞍座的方法的步驟期間的模具和鞍座部分的剖面圖； 第5圖示意性地示出了根據本發明的製造鞍座的方法的步驟期間的模具和鞍座的剖面圖； 第6圖示意性地示出了根據本發明的製造鞍座的方法的步驟期間的模具和鞍座的剖面圖；和 第7圖和第8圖示意性地示出了根據本發明的兩個可能實施例的兩個鞍座部分。 在下文中，所描述的實施例中相同的元件或部件將使用相同的元件符號指示。
12:鞍座
14:殼體
22:襯墊
26:框架

Claims (14)

  1. 一種製造包括一殼體（14）和一襯墊（22）的鞍座（12）的方法，包括以下步驟： （a）將以熱塑性聚合物製成的所述殼體（14）佈置在一模具（16）內用於射出成型，所述模具包括一凹模（18）和一凸模（20、32）；所述殼體（14）包括一支承表面（17）和在使用中面向所述襯墊（22）的一支撐表面（15）；所述支承表面（17）耦接至所述凹模（18）或所述凸模（20、32）的一內壁，所述支撐表面（15）形成成型腔的壁； （b）使所述模具（16）閉合； （c）透過在所述殼體（14）上、在所述支撐表面（15）和所述模具（16）之間對熱塑性聚合物進行射出成型來製成所述襯墊（22）。
  2. 如請求項1之製造鞍座（12）的方法，其中步驟（c）中使用的聚合物是熱塑性彈性體三苯乙烯(TPE)。
  3. 如請求項1或請求項2之製造鞍座（12）的方法，其中步驟（c）中使用的聚合物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡膠。
  4. 如請求項1至請求項2任一項之製造鞍座（12）的方法，其中透過對下述進行共同射出成型來製成所述襯墊（22）：一塗層（28），所述塗層形成所述襯墊（22）的外塗層，並與所述殼體（14）的表面形成接觸；以及具有降低的硬度的一內芯（30）。
  5. 如請求項4之的製造鞍座（12）的方法，其中所述塗層（28）的硬度在5至60蕭氏A之間，所述內芯（30）的硬度在0至5蕭氏A之間，較佳為0蕭氏A。
  6. 如請求項1至請求項5任一項之製造鞍座（12）的方法，其中透過在包括所述凸模（20）和一第二凹模（24）的模具（22）中進行射出成型來製成所述殼體（14）。
  7. 如請求項1至請求項5任一項之製造鞍座（12）的方法，其中透過在專用模具內進行射出成型來製成所述殼體（14），並且隨後將所述殼體放置在所述模具（16）內。
  8. 如請求項1至請求項7任一項之製造鞍座（12）的方法，其中所述方法包括以下步驟：在對一框架（26）成型期間，透過射出成型來製造所述殼體（14）。
  9. 如請求項1至請求項8任一項之製造鞍座（12）的方法，其中用負載有百分比在5%至15%之間的、較佳為約10%的玻璃纖維的共聚物聚丙烯製造所述殼體（14）。
  10. 一種鞍座（12），包括一殼體（14）和一襯墊（22）；所述殼體由熱塑性聚合物製成，所述殼體包括一支承表面（17）和在使用中面向所述襯墊（22）的一支撐表面（15），所述襯墊（22）透過直接射出成型到所述殼體（14）的所述支撐表面（15）上的熱塑性聚合物製成。
  11. 如請求項10之鞍座（12），其中所述殼體（14）由負載有百分比在5%至15%之間的、較佳為約10%的玻璃纖維的共聚物聚丙烯製成。
  12. 如請求項10至請求項11任一項之鞍座（12），其中所述襯墊（22）由熱塑性彈性體三苯乙烯(TPE)製成，較佳地由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡膠製成。
  13. 如請求項10至請求項12任一項之鞍座（12），其中所述襯墊包括：一塗層（28），所述塗層形成所述襯墊（22）的外塗層，並且與所述殼體（14）的表面形成接觸；以及具有降低的硬度的一內芯（30）。
  14. 如請求項13之鞍座（12），其中所述塗層（28）的硬度在5至60蕭氏A之間，所述內芯（30）的硬度在0至5蕭氏A之間，較佳為0蕭氏A。
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