(57)【要約】  人体支持体が、上面(8)と底面(9)とを有する複合材料製のベースフレーム(2)、第一のポリマー材料から成る、前記ベースフレーム(2)に接合されたカバー要素(3)を有する。この支持体は、さらに、前記ベースフレーム(2)に固定取りつけされた少なくともひとつの熱可塑性の第二のポリマー材料のフィルム(7)を有し、該フィルムは前記ベースフレーム(2)に固定取りつけされている。熱可塑性の第二のポリマー材料は、第一のポリマー材料に対する親和性を有し、したがって前記カバー要素は前記ベースフレームに固定取りつけすることができ、一体支持体が形成される。ポリウレタンゲルを、ベースフレーム(2)のくぼみ内に配置することができる。第一のポリマー材料は、厚さ0.1 〜0.3 mmを有し、第二の材料は、厚さ0.01〜0.025 mmを有し、どちらも光学的に透明とすることができる。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体支持体、たとえばサドル、シート、自転車サドル、ひじ掛け、その他であって、
上面(8)と底面(9)とを有する複合材料製のベースフレーム(2)、第一のポリマー材料から成り、前記ベースフレーム(2)に接合されたカバー要素(3)を有する人体支持体において、
前記上面(8)または底面(9)のうち少なくとも一つにぴったり合うように前記ベースフレーム(2)に固定取りつけされた少なくともひとつの熱可塑性の第二のポリマー材料のフィルム(7)を有し、該熱可塑性の第二の材料が前記第一のポリマー材料に対する親和性を有していて、前記カバー要素(3)を前記ベースフレーム(2)に固定取りつけできること、
を特徴とする人体支持体。
【請求項２】
当該熱可塑性の第二の材料と当該第一のポリマー材料とが同じものであることを特徴とする請求項1に記載の支持体
【請求項３】
当該第一のポリマー材料と当該熱可塑性の第二の材料とが、ポリウレタン、ポリアミド、およびポリエステルから成るグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の支持体。
【請求項４】
当該第一のポリマー材料と当該熱可塑性の第二の材料とが光学的に透明であることを特徴とする請求項1に記載の支持体。
【請求項５】
当該少なくとも一つの熱可塑性の第二の材料のフィルム(7)が割合に薄いことを特徴とする請求項1に記載の支持体。
【請求項６】
当該フィルム(7)の厚さが、0.01〜0.05 mm好ましくは約0.025 mmであることを特徴とする請求項5に記載の支持体。
【請求項７】
当該カバー要素(3)が、厚さ0.1 〜0.3 mm好ましくは約0.2 mmを有する少なくとも一層から成ることを特徴とする請求項1に記載の支持体。
【請求項８】
当該ベースフレーム(2)と当該カバー要素(3)との間に配置される粘弾性材料から成るクッション要素(4)を有することを特徴とする請求項1から7の中のいずれか一つに記載の支持体。
【請求項９】
当該ベースフレーム(2)が当該クッション要素(4)を受けるためのくぼんだ受け座(13)を有することを特徴とする請求項8に記載の支持体。
【請求項１０】
当該粘弾性材料が、当該第一のポリマー材料および/または熱可塑性の第二の材料の少なくとも一つに対する親和性を有することを特徴とする請求項8に記載の支持体。
【請求項１１】
当該粘弾性材料が、ポリウレタンゲルのグループから選択されることを特徴とする請求項10に記載の支持体。
【請求項１２】
当該第一のポリマー材料が、熱可塑性のタイプのものであることを特徴とする請求項1に記載の支持体。
【請求項１３】
請求項1から12の中のいずれか一つに記載の複合材料人体支持体を製造する方法であって、
a) 上面(8)と底面(9)とを有するベースフレーム(2)を成形し、
b) 第一のポリマー材料製のカバー要素(3)を前記ベースフレーム(2)に接合して、一体の人体支持体を作り、
ここで、前記成形ステップa)が、熱可塑性の第二の材料の少なくとも一つのフィルム(7)を、前記上面(8)および底面(9)の少なくとも一つにおいて、前記ベースフレーム(2)に固定熱取りつけすることから成り、前記熱可塑性の第二の材料が、前記カバー要素(3)を前記ベースフレーム(2)に取りつけるために、前記第一のポリマー材料に対する親和性を有すること、
を特徴とする方法。
【請求項１４】
当該ベースフレーム(2)が、少なくとも部分的に樹脂マトリックス内に埋め込まれた繊維強化要素を有し、熱可塑性の第二の材料の当該少なくとも一つフィルム(7)が、前記ベースフレーム(2)の前記樹脂マトリックスに少なくとも部分的に埋め込まれて、熱可塑性の第二の材料の前記少なくとも一つのフィルム(7)の一つの上面(11)または底面(12)が前記ベースフレーム(2)の当該上面(8)または底面(9)の一つに固定取りつけされることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
当該ベースフレーム(2)が成形される当該ステップa)が、当該強化要素を、熱可塑性の材料の当該少なくとも一つのフィルム(7)とともに、第一の金型(14)内に配置することから成る請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
熱可塑性の第二の材料の当該少なくとも一つのフィルム(7)の当該ベースフレーム(2)への取りつけが、当該第一の金型(14)を第一の所定作業温度まで加熱することによって、なされることを特徴とする請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
当該第一の所定作業温度が、当該熱可塑性の第二の材料の初期融解温度であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
当該第一の金型(14)が、当該ベースフレーム(2)にクッション要素(4)を収容するためのくぼんだ受け座(13)を成形するための隆起部(15)を有することを特徴とする請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
当該接合ステップb)が、第二の金型(16)を用いて実施され、当該ベースフレーム(2)が、前記第二の金型(16)内に配置されて、当該カバー要素(3)とともに、熱可塑性の第二の材料の当該フィルム(7)に固定取りつけされることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項２０】
当該カバー要素(3)の当該ベースフレーム(2)への接合が、当該第二の金型(16)を第二の所定作業温度まで加熱することにより、実現されることを特徴とする請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
当該第一のポリマー材料が熱可塑性タイプのものであり、当該第二の所定作業温度が、前記第一のポリマー材料の融解の開始温度であることを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
当該ベースフレーム(2)が、その基材を除去し、または少なくとも部分的に整形するために機械加工され、該機械加工ステップが、当該成形ステップa)のあと、当該接合ステップb)の前に、実施されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項２３】
当該機械加工ステップが、CNC機械により、削りくず形成、切断、レーザー切断、ウォータージェット切断、その他から成るグループから選択される切断方法によって、コンピュータ制御装置を用いて、実施されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポーツおよびレジャー用の付属品の分野に適用できるものであり、特に複合材料製の人体支持体およびそれを製造する方法に関する。
【０００２】
本発明によって作ることのできる支持体の代表例としては、座席背もたれ、人間工学的(anatomic)椅子のための頭受けおよびひじ掛け、特に高齢者および身体障害者のために設計されたもの、履物中敷、整形外科および非整形外科用のマットレス、自転車、三輪車(cycle)、オートバイ、その他用のサドルおよびハンドルバー、が挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
前記タイプの弾性支持体は、一般に複合材料フレーム、弾力材料通常発泡フォーム樹脂および/またはゲル製のクッション要素、ならびに、着座使用者に接触するようになっているシートカバー要素から成るものが公知である。
【０００４】
一般に、そのような支持体のフレームは、熱硬化性樹脂の金型内高温硬化によって形成され、この樹脂には、繊維材料、たとえば炭素、繊維ガラス、ケブラー、その他の一つ以上の皮膜(skin)が埋め込まれている。繊維材料のこの皮膜は、金型内に配置されたとき、乾燥するか、または熱硬化性樹脂を予備含浸させることができる。前者の場合、熱硬化性樹脂を直接金型内に噴射する。
【０００５】
カバー要素が、美的または軽量要件により、ポリマー材料から成る場合、フレームの複合材料をカバー要素のポリマー材料に取りつける際に問題が生じる。
【０００６】
国際出願PCT/IB2006/000144号明細書は、請求項1の前提部分に定められているようなすべての特徴を有する複合材料支持構造物を開示している。そのような先行技術の構造物においては、カバー要素が複合材料フレームと同時成形され、したがってカバー要素は複合材料の樹脂マトリックスに直接接触する。
【０００７】
実施においては、このような解決策は、フレームとカバー要素との間の接着が不完全であり、完成支持体の機械的性質が悪影響を受けるという欠点がある。フレームの樹脂マトリックスとカバー要素のポリマー材料との間に親和性がないため、これらの間の界面に気泡が形成されて、不連続が生じる。
【０００８】
したがって、ポリマー材料製のカバー要素に取りつけられた複合材料フレームを有し、すぐれた機械的性質を示す支持体の提供に関しては、依然として問題が存在する。
【０００９】
先行技術の前記支持体のもう一つの良く知られた問題は、ベースフレームに切り取り部またはくぼみを形成すべき場合、たとえば周縁快適タブを形成する場合、特許出願WO2004031025号明細書の教示内容によれば、そのような加工は、支持体成形プロセスの上流または下流で実施しなければならない、ということである。
【００１０】
上流加工の場合、繊維材料の皮膜を加工する必要があり、このとき、材料の特性のため、切断が粗く、不正確になる。他方、下流加工は、形成されたフレームの全体に対して実施しなければならず、そのためフレームが機械的に弱くなる。
【００１１】
どちらのケースにおいても、フレームを高い精度で加工して、高強度の複合材料支持体を作ろうとするときに生じる問題は、これまでのところ解決されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の主目的は、使い勝手の良い割合に経済的な人体支持体を提供することにより、前記欠点を克服することである。
【００１３】
本発明の個別目的は、優れた機械的性質を示す、ポリマー材料製のカバー要素に取りつけられた複合材料を有する支持体を提供することである。
【００１４】
本発明のもう一つの目的は、支持体を製造する実用的で容易に反復できる方法を提供することである。
【００１５】
本発明のもう一つの目的は、フレームに対する高精度の加工を可能にし、かつ最終製品の高強度を保証する支持体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの目的およびその他の目的は、以下でさらに詳しく説明するように、請求項1で定めるような人体支持体によって、達成される。この支持体は、上面と底面とを有する複合材料ベースフレーム、および該ベースフレームに取りつけられる第一のポリマー材料で作られたカバー要素から成る。
【００１７】
本発明においては、支持体は、熱可塑性の第二のポリマー材料の少なくとも一つのフィルムを有し、該フィルムは、上面または底面の少なくとも一つにおいて、前記ベースフレームに固定取りつけされる。熱可塑性の第二の材料は、第一のポリマー材料に対する親和性を有する。
【００１８】
この独自構成により、カバー要素がベースフレームに固定取りつけされ、非常にすぐれた機械的性質を有する一体支持体が得られる。
【００１９】
カバー要素の第一のポリマー材料に対する親和性を有する熱可塑性の第二の材料で作られたフィルムの使用により、前記カバー要素を前記ベースフレームに固定取つけすることができ、さらに、先行技術の支持体に普通に見られる気泡の形成および不連続性が避けられる。
【００２０】
ここで使用する“複合材料”という言葉は、ポリマーマトリックス通常は熱硬化性樹脂内に埋め込まれた、繊維性の強化要素、たとえば炭素繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維、その他を含む材料を意味するものとする。この強化要素は、一つ以上の“皮膜”すなわち実質的にシート状の要素を含むことができる。
【００２１】
さらに、ここで使用する“親和性のある材料”という言葉は、互いに化学的および/または物理的親和性を有する材料、すなわち、接合関係にあるとき、接触面を通じての引張りまたはせん断応力の伝わりに抵抗するのに適した接合力を与えるような材料、を意味するものとする。したがって、最大の親和性は同一の材料の間で得られる。
【００２２】
ここで使用する“接合力”という言葉は、主として物理的な性質のものであって、接触面において生成される静電相互作用によって生じる接着力と、主として化学的な性質のものであって、接触面において生成される化学結合によって生じる凝集力との総和を意味するものとする。
【００２３】
もう一つの側面において、本発明は、請求項13に示すような複合材料人体支持体を製造する方法に関する。この方法は、a)上面と底面とを有するベースフレームを成形し、b)第一のポリマー材料製のカバー要素をベースフレームに接合して、一体の人体支持体を得る、という各ステップから成る。
【００２４】
本発明においては、成形ステップa)においては、熱可塑性の第二のポリマー材料から成る少なくとも一つのフィルムを、上面または底面のうち少なくとも一つにおいてベースフレームに固定取りつけする。熱可塑性の第二の材料は第一のポリマー材料に対する親和性を有する。
【００２５】
これらのステップを順次に行うことが、非常にすぐれた機械的性質を有する人体支持体を製造する簡単で反復可能な方法となる。
【００２６】
好ましくは、本発明の方法は、もう一つのステップを含むことができ、該ステップにおいては、ベースフレームが、その基材の除去および/または少なくとも部分変形によって、加工される。このステップは、成形ステップa)の下流および接合ステップb)の上流で実施される。
【００２７】
このようにして、フレームに対して高精度の加工を加えることができ、他方、最終製品の高強度が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のさらなる特徴と利点とは、以下の添付の図面を参照しつつ非限定例として説明する、本発明の方法の好ましいが非排他的な実施形態の詳細な説明からさらにはっきりするであろう。
【００２９】
全体を番号1で示す本発明の支持体は、複合材料製のベースフレーム2から成り、第一のポリマー材料製のカバー要素3を有する。
【００３０】
さらに、この支持体は、ベースフレーム2とカバー要素3との間にクッション要素4を有し、このクッション要素は、少なくとも一層の弾力材料たとえばフォームまたはポリウレタンゲルから成ることができ、着座使用者に接触するようになっている。
【００３１】
好ましい非排他的実施形態においては、支持体1は、フレーム上2の装飾要素5、たとえば浅浮彫りロゴ5、および/または快適要素6、たとえば特許出願WO2004031025号明細書に記載されているような一連の周辺フィン、を有することができる。しかし、当然のことながら、フレーム2には、特許請求の範囲を逸脱することなく、そのベース材料の除去または少なくとも部分変形によって、他の加工を加えることができる。
【００３２】
本発明においては、特に図2に示すように、ベースフレーム2に対してその上面8にぴったり合うように固定取りつけされる熱可塑性の第二のポリマー材料のフィルム7が備えられる。熱可塑性の第二の材料のフィルム7は、フレーム2の第一のポリマー材料に対する親和性を有し、カバー要素3がフレーム2に固定取りつけされるようになっている。当然のことながら、フィルム7は、特許請求の範囲を逸脱することなく、フレーム2の底面9にも取りつけることができる。
【００３３】
すなわち、前記フィルムは、実際、フレーム2とカバー要素3とをつなぐ“固体接着剤”として作用する。フィルム7は、その底面10において、フレーム2に接触し、少なくともその一部がフレーム2の樹脂マトリックスに浸透するが、他の面11は、自由であり、カバー要素3がこの面上に配置されるようになっている。
【００３４】
好ましくは、最大親和力のために、フィルム7の熱可塑性の第二の材料とカバー要素3の第一のポリマー材料とを同じ材料とすることができる。好ましいが非排他的な実施形態においては、第一および第二の材料の両方を、光学的に透明な熱可塑性ポリウレタンとすることができ、あるいは、ポリエステル、ポリアミド、およびエポキシ基を含むポリマーからなるグループから選択することができる。当然のことながら、光学的に透明であってもなくても、特許請求の範囲を逸脱することなく、他の材料を使用することができる。
【００３５】
好ましくは、フィルム7を割合に薄くすることができ、このフィルムは、厚さ0.01〜0.05 mm好ましくは約0.025 mmを有することができる。
【００３６】
カバー要素3は、厚さ0.1〜0.3 mm好ましくは約0.2 mmを有する、少なくとも一層のポリマー材料から成ることができる。
【００３７】
当然のことながら、カバー要素3は、特許請求の範囲を逸脱することなく、ポリマー材料であってもその他の材料であっても、一つよりも多くの層を有することができる。しかし、この場合、ベース層、すなわちフィルム7と接触する層は、その熱可塑性の第二の材料との親和性を有する第一のポリマー材料から成るものでなければならない。
【００３８】
図面に示す、好ましいが非排他的な実施形態においては、支持体1は、フレーム2の底面9にもう一つのカバー層12をも有することができ、この層も、光学的に透明な熱可塑性ウレタンから成ることができる。
【００３９】
図1に示すように、ベースフレーム2は、クッション要素4を収容するためのくぼんだ受け座13を有することができる。
【００４０】
このクッション要素は、好ましくは、カバー要素3の少なくとも一つの第一のポリマー材料および/またはフィルム7の熱可塑性の第二の材料に対して親和性を有する粘弾性材料で作ることができる。
【００４１】
最大親和力と支持体1の最適機械的性質とのために、カバー要素3、熱可塑性材料のフィルム7、および下層12は、熱可塑性ポリウレタン、場合によっては装飾要素5が透けて見えるもの、から成るものとすることができ、クッション要素4の粘弾性材料は、ポリウレタンゲルから成るグループから選択することができる。
【００４２】
支持体1を製造するプロセスは、二つの順次ステップから成る。
【００４３】
第一のステップa)においては、上面8と底面9とを有するベースフレームが成形される。このステップにおいて、フィルム7が、ベースフレーム2に、加熱下、たとえば第一の金型14内でのこれらの同時成形により、固定取りつけされる。金型14は、フレーム2に受け座13を成形するための隆起部15を有することができる。
【００４４】
当然、熱可塑性材料のフィルム7は、本発明の範囲を逸脱することなく、上面8または底面9上に配置することができる。
【００４５】
次に、ステップb)が行われ、カバー要素3が、ベースフレーム2にあらかじめ接合されているフィルムによって、ベースフレーム2に、また場合によっては、クッション要素4に接合される。このステップは、第二の金型16内で実行されるが、この金型は、第一の金型14とは異なっていても良い。しかし、当然、この発明的プロセスのステップa)とb)とは、特許請求の範囲を逸脱することなく、一つの金型内で実施することができる。
【００４６】
本発明の一つの実施形態においては、図3に示すように、乾燥または含浸状態の、フレームの強化要素を、フィルム7とともに、第一の金型14内に配置することができる。この強化要素は、繊維材料たとえば炭素繊維、ケブラー繊維、ガラス繊維、その他の一つ以上の“皮膜”を含むことができる。
【００４７】
したがって、中間フレーム17が形成され、このフレームは、金型から取りはずされ、場合によっては、その基材の除去および/または少なくとも部分的変形によって、たとえば周辺フィン6または装飾要素5を形成するような加工ステップを加えることができる。
【００４８】
好ましくは、この加工ステップは、CNC機械により、削りくず形成、切断、レーザー切断、ウォータージェット切断、その他から成るグループから選択される切断方法によって、コンピュータ制御装置を用いて、実施することができる。
【００４９】
ここで使用する“中間フレーム”という言葉は、ステップa)のあと、ステップb)の前の、中間プロセスステップにおけるフレーム2を意味するものとする。
【００５０】
本発明の非排他的実施形態においては、熱可塑性材料のフィルム7を配置するステップは、中間フレーム17を形成する前、すなわち、乾燥または予備含浸状態の強化要素上に直接フィルム7を配置することによって、強化要素、また場合によってはポリマーマトリックスを、金型内に配置する前に、行われる。
【００５１】
そのようなステップは、特許請求の範囲を逸脱することなく、成形ステップa)とは時間的に離れていても良く、たとえば前日に実施することができ、また、強化要素−熱可塑性フィルムアセンブリが放置される多少延長されたステップを実施することもできる。
【００５２】
あるいは、熱可塑性フィルム7の配置は、特許請求の範囲を逸脱することなく、中間フレーム17の形成後に、フィルム7を少なくとも部分的に硬化した中間フレーム17上に配置することにより、実施することもできる。
【００５３】
どちらの場合にも、第一の金型14は、フレームのマトリックスを形成する樹脂の初期(incipient)融解温度まで加熱することができる。したがって、熱可塑性材料のフィルム7は、軟化しはじめて樹脂にはいりこみ、少なくとも部分的に該樹脂に埋め込まれ、したがって、該樹脂に固定取りつけされる。
【００５４】
さらに、特許請求の範囲を逸脱することなく、仕上げステップを中間フレーム17に加えることができ、これは、たとえば、中間フレーム17の寸法を超える基材の除去を意図するものである。
【００５５】
好ましくは、ポリマーマトリックスは、金型14内に配置する前に、含浸によって、たとえば他の金型またはどこか別の場所での含浸ステップによって、強化要素に接合することができる。
【００５６】
支持体1がクッション要素4をも有する場合には、特許請求の範囲を逸脱することなく、支持体1へのフレーム2の取りつけプロセスを使用することができる。非限定例として、クッション要素4は、別に作り、フレーム2に接着または熱融着することができ、またはフレーム2と同時成形によって得ることができる。
【００５７】
図2は、面II−IIに沿う支持体1の断面を示す。この図に示すように、
フレーム2は、熱可塑性フィルム7上に配置されてこれを覆い、カバー要素3がフレーム2に接合されている。下部カバー層12は底面9に接合されている。
【００５８】
好ましくは、フレーム2とカバー要素3とは、第二の金型16を、所定温度、場合によっては、カバー要素3のポリマー材料の初期融解温度まで加熱することにより、接合して一体化することができる。このステップにおいて、フィルム7とカバー要素3との間に、接合部が形成される。
【００５９】
前記開示内容により、明らかに、本発明の支持体と方法とは、意図する目的を達成するものであり、特に、ポリマー材料製のカバー要素に取りつけられた複合材料フレームを有する、非常にすぐれた機械的性質を示す支持体を提供するという要件を満たすものである。
【００６０】
本発明の支持体と方法とには、特許請求の範囲に示す発明的原理の範囲内で、いくつかの変形と変更とを加えることができる。本発明の範囲を逸脱することなく、すべての部品は、技術的に同等の物品で置き換えることができ、材料はそれぞれの必要に応じて変えることができる。
【００６１】
以上、本発明の支持体と方法とを、添付の図面に即して説明したが、明細書と特許請求の範囲とで使用した引用番号は、本発明をわかりやすくするためだけのものであり、いかなる意味でも特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の支持体の不等角図である。
【図２】図1の支持体の、面II−IIに沿う断面図である。
【図３】本発明の方法の一つのステップにおける支持体及び金型の断面図である。
【図４】本発明の方法の中間ステップにおけるフレームの不等角図である。
【図５】本発明の方法の中間ステップにおけるフレームのもう一つの不等角図である。
【図６】本発明の方法の一ステップにおける支持体及び金型のもう一つの断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
1  本発明の支持体
2  ベースフレーム
3  カバー要素
4  クッション要素
5  装飾要素(浅浮彫りロゴ)
6  快適要素
7  熱可塑性の第二のポリマー材料のフィルム
8  2の上面
9  2の底面
10  7の底面
11  7の面
12  下層
13  受け座
14  金型
15  隆起部
16  第二の金型
17  中間フレーム
【図１】
2009530178.tif 000003
【図２】
2009530178.tif 000004
【図３】
2009530178.tif 000005
【図４】
2009530178.tif 000006
【図５】
2009530178.tif 000007
【図６】
2009530178.tif 000008
【国際調査報告】
2009530178.tif 000009
2009530178.tif 000010
2009530178.tif 000011