輕質塑料運載工具的制作方法

專利名稱：輕質塑料運載工具的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及輕質塑料運載工具，尤其涉及塑料玩具運載工具。
背景技術：
運載工具主體由塑料制成的運載工具尤其是玩具運載工具在本領
域是眾所周知的。例如，美國專利No.2，870,567描述了一種多個部件由 極薄的聚苯乙烯塑料制成的模型飛機，這些部件通常真空成形以獲得所 需的構造。美國專利申請No.2005/0227582公開了一種由膨脹的聚丙烯 泡沫塑料芯構成的模型飛機，具有粘附連接在芯上的薄的半剛性聚碳酸 酯塑料外殼。美國專利No.6，685,528公開了通過連接兩個真空成形的塑 料部分而得到的可飛行塑料飛機的構造。
這些塑料運載工具的一個缺陷是運載工具主體通常由致密和/或較 厚的塑料制成。運載工具主體還包括由致密和/或較厚塑料甚至是非塑料 材料例如木材和金屬制成的獨立形成的支承元件。這些支承元件必須向 運載工具提供足夠的剛度，但增加了運載工具的重量、材料的成本還有 制造過程的復雜性。
通過運載工具主體采用更輕、更廉價的塑料并且通過去除獨立形成 的支承元件可以降低制造塑料運載工具的成本。通過采用更少的塑料也 可以降低成本。然而，這些降低制造成本的方法會制成不牢固并且不能
實現它們的既定功能的運載工具主體。例如，由過于柔韌的塑料制成玩 具飛機的翼和其它空氣動力面會在飛行過程中導致嚴重的失穩。

發明內容
申請人在此描述的輕質塑料運載工具目的是通過使運載工具具有 新型運載工具主體并提供制造方法來克服現有技術中的缺陷。申請人的 輕質塑料運載工具主體與現有技術相比具有很大提高，因為這些運載工 具主體由至少一個聚氯乙烯塑料("PVC")或類似塑料薄板制成，并包含加固塑料并便于運載工具主體組裝的新型結構元件。
在此采用的"運載工具主體"意思是構成或支承運載工具形狀的框
架、外壁和任何其它。運載工具主體可以用于任何類型的運載工具，包
括飛機、汽車、火車、坦克等等。
申請人的輕質塑料運載工具的運載工具主體由PVC塑料或其它類
似塑料制成，具有多個有利的特性。PVC是在零售業通常采用的構成薄
膜包裝或泡纏繞陳列包裝的常用、廉價和輕質的熱塑性樹脂。PVC的另
一特性是其可以接受"死折疊"，這意味著一旦其得到折疊，則PVC板具 有保持其形狀的能力，并且不會回彈到未折疊狀態。PVC還可以是透明 的。利用透明PVC，可以在PVC板的下側反面印刷，使得通過透過可 以看到詳細的攝影圖像。透明PVC層提供了"透明涂層"效果，從而使詳
細圖像光滑并具有吸引力。泡沫塑料不能達到這一效果。
申請人的輕質塑料運載工具主體還可以包括加固其PVC組成板或
多個組成板的結構元件。下面對這些結構元件進行描述。首先，關鍵
布置的折痕或折疊可以加固PVC板。例如，PVC板的邊緣可以折疊在 薄板下方；折疊和增加的PVC厚度沿PVC板的邊緣形成的加強支承。 同樣，在PVC板上真空成形的彎曲和復合彎曲可以加固薄板。
第二，在PVC板上的溝槽或凹槽可以加固薄板。可以通過折疊或 真空成形在PVC板上形成溝槽或凹槽。可以通過利用帶或標貼覆蓋溝 槽或凹槽的至少一部分來獲得附加剛度，這樣有助于防止PVC板的撓曲。
第三，可以通過形成代表運載工具主體的第一部分和第二部分的兩
個PVC板并隨后將薄板連接起來以形成剛性管或其它復雜形狀來制成 比單個PVC薄板具有更大剛度的結構。優選地，PVC板在運載工具主
體上存在撓曲點處重疊。例如，當運載工具是飛機時，在飛機的翼與機
身相交處存在撓曲點。在該實例中，代表飛機上半部和下半部的PVC
板優選在飛機翼的至少一部分上延伸。
運載工具主體還可以包括便于運載工具主體組裝的結構元件。首 先，在運載工具主體的上半部和下半部上形成的匹配壓窩或其它嵌套形狀兩半部分很容易對準和緊固在這些壓窩處。除了在組裝過程中提供定 位之外，這些壓窩還通過防止在上半部和下半部之間發生滑動來增大剛 度。第二， PVC板可以被形成為具有適于容納運載工具內部部件并以預 定定位和對準對它們進行固定的凹痕。壓窩和/或凹痕可以在對PVC板 真空成形的同時形成。
根據一方面，提供一種輕質運載工具，包括運載工具主體；其中 所述運載工具主體包括至少一個塑料板，所述塑料板由聚氯乙烯塑料、 聚碳酸酯塑料、丁酸鹽塑料或它們的組合物中的一種材料制成。運載工 具主體通過折疊或真空成形中的至少一種制成。被用于制成運載工具主
體的塑料板的厚度在大約0.005英寸到0.015英寸之間，并且優選厚度 在大約0.005英寸到0.05英寸之間。塑料板的勁度模量在大約306，000psi 到大約414,000psi范圍內。塑料板可以是透明的以允許在板上反面印刷 圖像。塑料板可以包括至少一個折疊、溝槽或真空成形的彎曲以加固板。
溝槽或折疊可以至少部分地由帶或標貼覆蓋。板可以包括適于容納運載 工具內部部件并以預定定位和對準對它們進行固定的凹痕。
運載工具主體可以由第一塑料板和第二塑料板組成，第一板被形成 為運載工具主體的第一部分，第二板被形成為運載工具主體的第二部 分，第一和第二部分連接起來形成運載工具主體。第一和第二部分優選 在運載工具主體上的撓曲點處重疊。第一和第二部分可以被形成為具有 適于對準和連接第一和第二部分的嵌套形狀。
運載工具可以是飛機，其中塑料板被形成為左和右翼部；左和右尾
部；以及機身。運載工具可以是輕便的以使飛機飛行。翼部被形成為具 有至少一個溝槽以加固翼部。尾部被形成為具有至少一個溝槽以加固尾
部。翼部和尾部上的溝槽可以由帶或標貼覆蓋。塑料板上的折疊限定了 所述翼部的前緣以加固翼部。在塑料板上靠近所述翼部的前緣形成彎曲 以加固翼部。
運載工具主體可以由第一塑料板和第二塑料板組成，第一板被形成 為運載工具主體的第一部分，第二板被形成為運載工具主體的第二部
分，第一和第二部分連接起來形成運載工具主體。第一和第二部分優選在翼部與機身相交處重疊。
根據另一方面，提供一種制造輕質運載工具的方法，包括以下步驟: 由第一塑料板形成運載工具主體的第一部分；由第二塑料板形成運載工 具主體的第二部分；將運載工具的內部部件固定在運載工具主體的第一 部分與運載工具主體的第二部分之間；以及連接運載工具主體的第一和 第二部分；其中塑料板由聚氯乙烯塑料、聚碳酸酯塑料、丁酸鹽塑料或 它們的組合物中的一種材料制成。
在上述方法中，運載工具主體的第一和第二部分可以通過折疊或真 空成形中的至少一種形成。形成第一板和/或第二板的步驟可以包括在第 一板和/或第二板上形成至少一個彎曲以加固第一板和/或第二板的步 驟。形成第一板和/或第二板的步驟包括在第一板和/或第二板上形成至 少一個折疊或溝槽以加固第一板和/或第二板的步驟。第一和第二塑料板 的厚度優選在大約0.005英寸到0.015英寸之間，但厚度可以在大約 0.005英寸到0.05英寸之間。第一和第二塑料板的勁度模量在大約 306,000psi到大約414,000psi范圍內。
在此所述的申請人的塑料運載工具主體的實施方式是輕質和剛性 的。它們還制造方便和廉價，從而與現有技術相比得到顯著提高。
從下文結合附圖的詳細描述中將會清楚地了解到本發明的其它目 的和特征。然而，將會認識到附圖僅僅是為了說明而設計的，并不作為 對本發明的限定，本發明的限定范圍應該參照附加權利要求。還應該認 識到附圖不必按比例畫出，并且除非另有表示，否則它們僅僅被用于在 思想上表示在此描述的結構和過程。


現在通過舉例的方式并參照附圖描述申請人的輕質塑料運載工具
的優選實施方式，圖中
圖l是申請人的輕質運載工具之一 (具體是飛機)的仰視圖。 圖2是圖l所示飛機的俯視圖。
圖3a是沿圖2中的線3-3截取的翼部橫截面圖，示出了溝槽。 圖3b是圖3a橫截面圖的透視圖。圖4是沿圖2中的線4-4截取的橫截面圖，示出了構成機身凹痕的
上板和下板。
圖5是與圖3a所示類似的翼部的橫截面圖的透視圖，但示出的是 凹槽而不是溝槽。
圖6是沿圖2中的線6-6截取的橫截面圖，示出了在上板和下板上 的匹配壓窩。
具體實施例方式
在此描述的輕質塑料運載工具具有由塑料薄板制成并能夠加熱成 形的運載工具主體。塑料薄板可以是PVC塑料。在塑料運載工具的其 它實施方式中，塑料可以是聚碳酸酯或丁酸鹽塑料或以上所有材料的組 合物。通常，運載工具主體通過折疊成形或將一個或多個PVC板真空
成形為一種運載工具特定的形狀。這種運載工具可以是任何類型的運載
工具，包括飛機、汽車、火車、坦克等等。圖1和2表示根據申請人的 輕質塑料運載工具的一種實施方式的塑料運載工具，具體為飛機100。
飛機100包括兩個真空成形的透明PVC板200， 300。在其它實施 方式中，PVC是不透明的有色塑料。真空成形是一種公知的成形過程， 在該過程中利用真空將受熱塑料板拉入空腔內或模板上，而后進行冷 卻。真空成形是在制造包裝泡時通常采用的過程。PVC板200， 300優 選厚度在大約0.005英寸到0.015英寸之間，但厚度范圍可以從0.005 英寸到0.05英寸。在一種實施方式中，申請人采用的PVC的勁度模量 在大約0.010英寸到0.012英寸厚的板上并根據American Society for Testing and Materials (ASTM) D-790規定的測試方法測量出大約為 360,000psi ("每平方英寸的磅數)，具有大約正或負15%的變化。真空 成形的板的厚度因真空成形過程而改變；垂直表面往往比水平表面拉得 更薄。另外，PVC板承受應力的部分可以比主要起裝飾作用的部分做得 更厚。
下PVC板200代表飛機的下半部并且上PVC板300代表飛機的上 半部。上和下PVC板的詳細描述如下。
下PVC板200是包括翼部202、尾部204和機身部分206的連續板。反面印刷在PVC板上表面上的是可以透過塑料看到的詳細攝影圖像 230。圖像表示飛機下側常見的要素。在其它實施方式中，下PVC板上 沒有得到印刷并且基本上為透明。
下PVC板的翼部202以預定二面角遠離機身部分206的相對兩側 橫向延伸。翼部202包括前緣208和尾緣210。翼部通過真空成形為具 有沿翼部在前緣208與尾緣210之間的長度或跨度的預定翼面曲率(參 見圖3a和3b)。翼部的翼面曲率作為加固翼部的翼梁。
為了給翼部202增加額外的剛度，翼部被形成為具有從接近翼尖向 接近翼根縱向延伸的溝槽或凹槽212。溝槽212作為加固翼部的"翼梁"。 溝槽212可以真空成形或者它們可以通過在翼部202內引入折痕(參見 圖5)而制成。在圖1， 3a和3b所示的實施方式中，溝槽212是已經在 下PVC板200的上表面真空成形的圓形凹痕。溝槽212形成在翼的翼 面最厚的地方。
在其它實施方式中，每個翼部202可以被形成為具有多個溝槽212 并且這些溝槽可以包括不同的形狀，在不同位置并以不同角度與翼部的 弦相交。尤其在縱橫比非常低并且弦長很長的翼上，溝槽或凹槽212可 以平行于翼的弦延伸以形成"肋"，由此有助于加固翼并在塑料薄板上形 成和保持翼面形狀。這樣，翼部202可以被形成為具有構成"翼梁"和"肋" 的溝槽或凹槽212。在其它實施方式中，通過利用帶或標貼(未示出) 覆蓋溝槽212而給翼部202增加額外的剛度。
下PVC板200可選擇地被形成為具有在翼部前緣208之前的小的 PVC延伸部214。如圖1， 3a和3b所示，小延伸部214在翼部202下 方得到折疊并利用粘合劑連接在翼部的下側。下PVC板上的折痕216 和沿翼部202的前緣208的附加PVC厚度構成了加固翼部的翼梁。小 延伸部214可選擇地在下方折疊并利用帶連接在翼部202的下側。
每個翼部還可以被形成為在下PVC板200的上表面上具有圓形壓 窩218。在圖l所示的實施方式中，壓窩靠近溝槽212和機身206，但 可以布置在其它位置。如圖6所示，可以采用壓窩218或其它嵌套形狀 在組裝過程中提供定位，并且還可以通過防止在上板300與下板200之間產生滑動來提高剛度。下PVC板200的尾部204從機身部分206相對兩側橫向延伸。為 了給尾部204增加額外的剛度，尾部被形成為具有溝槽222，其與如上 所述的在翼部202上形成的溝槽類似。下PVC板200的機身部分206大體上包括半圓柱，翼部202和尾 部204從其上橫向延伸。圖4和6中所示的凹痕在下PVC板200的機 身部分上形成。下PVC板200上的凹痕限定的空間使飛機的內部部件 很容易以準確定位和對準的方式布置和固定在其中。這些內部部件可以 包括電機、電容、起落裝置、電池等等。在其它實施方式中，這些內部 部件可以通過泡沫隔壁保持在適當位置，或利用粘合劑粘附在下PVC 板200上。參照圖2，上PVC板300是包括機身部分302和連接凸緣304的連 續板。反面印刷在上PVC板300下表面上的是可以透過塑料看到的詳 細攝影圖像330。這些圖像表示飛機上側常見的要素。在其它實施方式 中，上PVC板300未得到印刷并且基本上為透明。圖4和6中所示并 用于固定飛機內部部件的凹痕與上述在下PVC板200上形成的那些凹 痕類似地形成在上PVC板的機身部分302上。如圖6所示，上PVC板的連接凸緣304的下表面真空成形以與下 PVC板200的上表面的型面匹配。特別地，圓形壓窩318形成在上PVC 板300上。壓窩318適于與在下PVC板200上形成的壓窩218配合。 可以利用壓窩218， 318或其它嵌套形狀在組裝過程中提供定位并且還 通過防止在上板300與下板200之間發生滑動來增大剛度。兩個PVC板200， 300連接起來以形成飛機100的主體。下PVC 板200的上表面連接在上PVC板300的連接凸緣304的下表面上。兩 個板通過粘合劑、超聲焊接、PVC板的表面加熱或本領域技術人員已知 的其它方式連接起來。兩個板的連接表面周圍的任何多余材料均得到修 剪。在兩個PVC板連接起來之后，下PVC板的機身部分206和上PVC 板的機身部分302形成剛性、大體上管狀的主體，其作為飛機100的機身。連接凸緣304與下PVC板200的上表面齊平，包括在翼部和尾部 上形成溝槽212， 222的部分。上PVC板300的壓窩318與下PVC板 100的壓窩218匹配。上PVC板300的機身部分302和連接凸緣304還在下PVC板200 的翼部202的一部分上延伸。上PVC板300在翼部202上的這種重疊 為翼部和它們的二面角提供了另外的支持。參照圖1和飛機100，在此描述的輕質塑料運載工具的運載工具主 體大體上通過以下步驟進行制造。1) 在第一PVC板的表面上反面印刷圖像230。2) 通過第一 PVC板的折疊或真空成形中的至少一種形成下PVC 板200。3) 從下PVC板200上修剪多余的PVC。4) 在第二PVC板的表面上反面印刷圖像330。5) 通過第二 PVC板的折疊或真空成形中的至少一種形成上PVC 板300。6) 從上PVC板300上修剪多余的PVC。7) 連接下PVC板200和上PVC板300。8) 修剪下和上PVC板的連接表面周圍的任何多余材料。9) 在兩個PVC板連接之前或之后將飛機100的內部部件(未示出) 布置和固定在上PVC板300和下PVC板200的機身部分206， 302之 間。形成下板200和上板300的步驟還可以包括在塑料板上形成一個或 多個彎曲、折疊或溝槽以加固板的步驟。因而，盡管所示和所述以及指出的本發明重要的新穎特征被作為其 優選實施方式，但將會認識到本領域技術人員在不脫離本發明精神的前 提下可以對所示裝置的形式和細節并在操作上做出各種省略、替換和改 變。例如，顯然的意圖是通過基本上相同方式實現基本上相同功能以獲 得相同結果的那些元件和/或方法步驟的所有組合都落入本發明的范圍 內。而且，應該認識到所示和/或所述的結構和/或元件和/或方法步驟與本發明任何公開的形式或實施方式的結合可以包含在任何其它公開或 描述或建議的形式或實施方式中作為一般的設計選擇。因此，本發明僅 由其附加權利要求的范圍進行限制。
權利要求
1. 一種輕質運載工具，包括 運載工具主體；其中所述運載工具主體包括至少一個塑料板，所述塑料板由聚氯乙 烯塑料、聚碳酸酯塑料、丁酸鹽塑料或它們的組合物中的一種材料制成。
2. 如權利要求l所述的運載工具，其特征在于，所述運載工具主體 通過折疊或真空成形中的至少一種制成。
3. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑料 板的厚度在大約0.005英寸到0.015英寸之間。
4. 如權利要求l所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑料 板的厚度在大約0.005英寸到0.05英寸之間。
5. 如權利要求l所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑料 板的勁度模量在大約306,000psi到大約414，000psi范圍內。
6. 如權利要求l所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑料 板是透明的。
7. 如權利要求6所述的運載工具，其特征在于，在所述至少一個塑 料板上反面印刷至少一個圖像。
8. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑料 板包括至少一個折疊，所述至少一個折疊加固所述至少一個板。
9. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑料板包括至少一個真空成形的彎曲，所述至少一個真空成形的彎曲加固所 述至少一個板。
10. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個板 包括凹痕以適于容納運載工具內部部件并以預定定位和對準對它們進 行固定。
11. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個塑 料板包括至少一個溝槽，所述至少一個溝槽加固所述至少一個板。
12. 如權利要求11所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個溝槽至少部分地由帶或標貼覆蓋。
13. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述運載工具主 體包括第一塑料板和第二塑料板，所述第一板形成運載工具主體的第一 部分，所述第二板形成運載工具主體的第二部分，其中所述第一和第二部分連接起來形成所述運載工具主體。
14. 如權利要求13所述的運載工具，其特征在于，所述第一和第二 部分在運載工具主體上的撓曲點處重疊。
15. 如權利要求13所述的運載工具，其特征在于，所述第一和第二部分形成具有適于對準和連接所述第一和第二部分的嵌套形狀。
16. 如權利要求1-15中任意一項所述的運載工具，其特征在于，所 述運載工具是飛機，其中所述至少一個塑料板形成為a) 左翼部和右翼部；b) 左尾部和右尾部；以及 C)機身。
17. 如權利要求16所述的運載工具，其特征在于，所述運載工具是輕便的以使飛機飛行。
18. 如權利要求16所述的運載工具，其特征在于，所述翼部形成為 具有至少一個溝槽，所述至少一個溝槽加固所述翼部。
19. 如權利要求16所述的運載工具，其特征在于，所述尾部形成為 具有至少一個溝槽，所述至少一個溝槽加固所述尾部。
20. 如權利要求18所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個溝 槽至少部分地由帶或標貼覆蓋。
21. 如權利要求19所述的運載工具，其特征在于，所述至少一個溝槽至少部分地由帶或標貼覆蓋。
22. 如權利要求16所述的運載工具，其特征在于，在所述至少一個 塑料板上的折疊限定了所述翼部的前緣，所述折疊加固所述翼部。
23. 如權利要求16所述的運載工具，其特征在于，在所述至少一個 塑料板上靠近所述翼部的前緣形成彎曲，所述彎曲加固所述翼部。
24. 如權利要求1所述的運載工具，其特征在于，所述運載工具主 體包括第一塑料板和第二塑料板，所述第一板形成為運載工具主體的第 一部分，所述第二板形成為運載工具主體的第二部分，其中所述第一和第二部分連接起來形成所述運載工具主體。
25. 如權利要求24所述的運載工具，其特征在于，所述第一和第二 部分在所述翼部與所述機身相交處重疊。
26. —種制造輕質運載工具的方法，包括步驟 由第一塑料板形成運載工具主體的第一部分；由第二塑料板形成運載工具主體的第二部分；將所述運載工具的內部部件固定在所述運載工具主體的第一部分與所述運載工具主體的第二部分之間；以及 連接所述運載工具主體的第一和第二部分；其中所述塑料板由聚氯乙烯塑料、聚碳酸酯塑料、丁酸鹽塑料或它 們的組合物中的一種材料制成。
27. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述運載工具主體的 所述第一和第二部分通過折疊或真空成形中的至少一種形成。
28. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，形成所述第一板和/ 或所述第二板的步驟包括在所述第一板和/或所述第二板上形成至少一 個彎曲以加固所述第一板和/或所述第二板的步驟。
29. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，形成所述第一板和/ 或所述第二板的步驟包括在所述第一板和/或所述第二板上形成至少一個折疊以加固所述第一板和/或所述第二板的步驟。
30. 如權利要求26所述的方法，其特征在于，形成所述第一板和/ 或所述第二板的步驟包括在所述第一板和/或所述第二板上形成至少一個溝槽以加固所述第一板和/或所述第二板的步驟。
31. 如權利要求26-30中任意一項所述的方法，其特征在于，所述 第一和第二塑料板的厚度在大約0.005英寸到0.015英寸之間。
32. 如權利要求26-30中任意一項所述的方法，其特征在于，所述 第一和第二塑料板的厚度在大約0.005英寸到0.05英寸之間。
33.如權利要求26-30中任意一項所述的方法，其特征在于，所述 第一和第二塑料板的勁度模量在大約306，000psi到大約414,000psi范圍內。
全文摘要
提供一種輕質塑料運載工具，具有由聚氯乙烯塑料(“PVC”)或類似塑料制成的新穎的運載工具主體。通常，通過將一個或多個PVC板折疊或真空成形為一種運載工具所特定的形狀來制成運載工具主體。這種運載工具可以是任何類型的運載工具，包括飛機、汽車、火車、坦克等等。運載工具主體還包含新穎的結構元件，例如彎曲、折疊或溝槽，它們加固PVC并便于運載工具主體的組裝。
文檔編號A63H17/00GK101310809SQ20081009474
公開日2008年11月26日 申請日期2008年5月14日 優先權日2007年5月25日
發明者杰夫里·詹姆斯·科爾西格拉, 查爾斯·辛克 申請人:斯平馬斯特有限公司