CN101918468A - 具有增强的可再生能力的材料的装饰部件 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于车辆的装饰板(12)。所述装饰板包括可压缩层(14)、结构层(16、18)和粘合剂层(20、22)。可压缩层至少部分地由基于农业油的多元醇形成。结构层具有由农业材料形成的增强纤维。粘合层用于将可压缩层连接至结构层并且粘合层至少部分地由农业材料形成。

Description

具有增强的可再生能力的材料的装饰部件
相关专利申请的交叉引用
本申请要求了递交日期为2008年1月4日、标题为“具有增强的可再生材料的装饰部件”的美国临时申请号61/006,294的优先权，其全部公开内容通过引用加入本文。
背景技术
本发明涉及用于车辆的装饰部件(例如汽车顶篷、门板、侧围护板、驾驶座部件等)。更具体而言，本发明涉及至少部分地由可再生(例如基于天然、绿色、农业等)材料形成的装饰部件和这种装饰部件的成型方法。
车辆装饰部件，例如用于车辆内部的汽车顶篷板(headliner panel)，往往由连接结构层的泡沫层形成。对于这种车辆装饰部件，泡沫层可由石油衍生的基于聚氨酯的材料形成，而结构层可用增强的玻璃纤维形成。泡沫层往往使用基于石油的粘合剂连接结构层。
最近，对环境意识和具有更强可持续性天然材料的使用有了更多的兴趣。然而，因为在汽车和/或航空和航天工业中所需的提高的物理性能，由用天然材料形成车辆装饰部件引起的问题是特别复杂的。由于当尝试将天然材料引入车辆装饰部件而遇到包括但不限于生产成本提高、生产效率损失、产品性能损失等的复杂情况时，解决方案的选择很可能是不可预见的。
发明内容
一个实施方案涉及用于车辆的装饰板。该装饰板包括至少部分地由基于农业油的多元醇形成的可压缩层和连接该可压缩层的第一结构层。结构层具有由农业材料形成的增强纤维。装饰板还包括在可压缩层和第一结构层之间提供的粘合层。粘合层至少部分地由农业材料形成。
另一实施方案涉及生产用于车辆的装饰板的方法。该方法包括提供可压缩层和结构层。可压缩层由基于农业油的多元醇形成。结构层具有由农业材料形成的增强纤维。该方法还包括用粘合层使可压缩层连接结构层。粘合层包含基于农业的稀释剂。
附图说明
图1为根据示例性实施方案的包括汽车顶篷板的车辆内部的轴侧视图。
图2为根据示例性实施方案的包括可再生材料的汽车顶篷板的横截面。
图3为根据示例性实施方案的形成泡沫材料的方法的方框图。
图4为生产天然油多元醇的方法的方框图。
图5为根据示例性实施方案的从基于植物的材料和基于石油的材料二者形成泡沫材料的方法的方框图。
详细说明
通常参见图，根据各种示例性实施方案显示装饰部件(component)及其部件(components)。装饰部件用天然和/或可再生资源如农业材料(例如来源于植物等的基于生物的材料)形成的材料部分或完全替代传统上来源于石油化工产品的材料，而仍然满足目前和日益提高的对于车辆应用的性能规格和需求。
装饰部件通常包含第一层(例如可压缩层等)、第二层(例如结构层等)和用于将第一层连接至第二层的第三层(例如粘合层等)。对本发明而言，术语“连接”是指两个元件直接或间接的相互接合。这种接合实质上可为固定的或实质上可移动和/或这种接合可允许两个元件之间的流体、电、电信号或其它类型信号或通讯的流动。这种接合可用两个元件或者两个元件与任何其它中间元件彼此整体形成作为单个整体或者用两个元件或者两个元件与任何其它中间元件相互连接而获得。这种接合实质上可为永久的或者实质上可为可移动或可分离的。
第一层、第二层和第三层各自至少部分地由来源于农业、天然和/或可再生资源的材料制备。例如，第一层至少部分地由基于农业油的多元醇形成，第二层包括农业材料形成的增强纤维以及第三层包括基于农业的稀释剂。尽管在本文中说明和记载了装饰部件作为用于汽车的汽车顶篷板，应当注意装饰部件可为在车内使用的任何各种装饰部件，包括但不限于门板、侧围护板(sidewall panel)、地板、遮阳板、杂物盘(package tray)等。
参见图1，根据示例性实施方案显示车辆10的内部。车辆10包括连接车辆顶部的汽车顶篷板12。如图1所示，汽车顶篷板12可包括用于功能部件如遮阳篷顶、把手、遮阳板等的一个或多个开口。汽车顶篷板12用天然和/或可再生资源如农业材料(例如来源于植物等的基于生物的材料)形成的材料部分或完全替代传统上来源于石油化工产品的材料，而仍然满足目前和日益提高的对于汽车顶篷板的性能规格和需求。
图2为根据示例性实施方案显示的汽车顶篷板12的横截面。根据说明的实施方案，汽车顶篷板12包括可压缩层14(例如泡沫层等)、连接可压缩层14的第一表面(例如顶面等)的第一结构层16、连接可压缩层14的第二表面(例如底面等)的第二结构层18、将第一结构层16连接至可压缩层14的第一粘合层20和将第二结构层18连接至可压缩层14的第二粘合层22。汽车顶篷板12还可包括至少部分覆盖第二结构层18的覆盖层24(例如外层、装饰层、装璜层等)。例如覆盖层24可为纺织品(例如机织织物、无纺布、针织织物等)、皮革、聚合物材料(例如乙烯树脂、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性烯烃(TPO)、聚氯乙烯(PVC)等)、或任何其它合适的覆盖材料。
根据示例性的实施方案，汽车顶篷板12包括至少部分地由基于农业油的多元醇形成的泡沫材料形式的可压缩层14、包括由基于农业的纤维或基于农业的纤维和伴纺纤维(carrier fiber)组合形成的增强纤维的复合片材形式的结构层14和16、和至少部分地由基于农业的稀释剂形成的粘合层20和22。可压缩层14、结构层14、16和粘合层20、22的组合提供了相对轻重量的汽车顶篷复合材料。
可压缩层
参见图3，根据示例性实施方案显示可压缩层14的组成。如图解，用于泡沫制备方法的至少一部分组分来源于更容易可再生的(例如“绿色”)天然源，例如来自植物源(例如玉米、大豆、其它蔬菜或植物等)。可压缩层12通过以下方法形成，包括基础多元醇树脂共混材料或混合物30、共聚物多元醇树脂共混材料或混合物32、水34、交联剂材料36、催化剂材料38、表面活性剂材料40、开孔剂(或调节剂)42与异氰酸酯材料44的反应。根据示例性的实施方案，基础多元醇混合物30与基础共聚物多元醇混合物32各自由非基于农业的多元醇和基于农业的多元醇二者形成。例如，基础多元醇混合物30显示由基于石油的基础多元醇46与基于植物油的基础多元醇48形成。类似地，基础共聚物多元醇混合物32显示由基于石油的共聚物多元醇50与基于植物油的基础多元醇52形成。根据示例性的实施方案，将基础多元醇混合物30、共聚物多元醇混合物32、水34、交联剂36、催化剂38、表面活性剂40与开孔剂42共混制备多元醇配制剂共混物54。将异氰酸酯44与多元醇配制剂共混物54混合形成泡沫材料56。
希望使用农业或天然材料如基于天然油的多元醇以提高用于生产基于聚氨酯的泡沫的“绿色”或容易可再生材料的量。基于天然油的多元醇具有相对低反应性并且它们的分子量限制它们的使用百分比为泡沫重量的大约5％-大约7％。用于结构内部组分的泡沫通常为半硬质并且不需要高分子量。基于天然油的多元醇的较低分子量有利地允许基于天然油的多元醇的明显增加，可高达约50％。
根据示例性的实施方案，可压缩层14可由从Woodbridge Group商购并且以名称Stratas 1615与Biopolyl出售的的泡沫材料形成。
结构层
装饰组分的结构层往往由玻璃纤维片材形成。根据示例性的实施方案，为了提高可再生材料的量，汽车顶篷板12的结构层16、18中的一种或多种用农业纤维毡或由纤维合成共混物如聚丙烯(PP)纤维和伴纺纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PP组成的毡替代玻璃纤维。农业纤维是低百分率，但是有利地可用作伴纺纤维。石油纤维的含量例如可为大约30％-大约50％(例如用50％天然纤维和50％聚合物纤维形成的纤维毡等)。
根据示例性实施方案，农业纤维由大麻、亚麻、黄麻、knaf或任何其它已知的或其它合适的农业或天然材料形成。例如，结构层16和/或18的增强纤维毡可由100％黄麻、100％大麻、100％亚麻或它们的任意组合(例如70/30的亚麻/大麻、50/50的亚麻/大麻、30/70的亚麻/大麻、70/30的黄麻/大麻、50/50的黄麻/大麻、30/70的黄麻/大麻等)。
可理解的是，农业纤维毡的性能可相对玻璃纤维毡的性能而变化。例如，玻璃纤维毡可具有大约2400牛顿/平方毫米(N/mm2)的拉伸强度。比较而言，亚麻可以具有大约800-大约1500N/mm2的拉伸强度，黄麻可以具有大约400-大约600N/mm2的拉伸强度，和大麻可以具有大约800-大约1500N/mm2的拉伸强度。因而，为了获得与对比的玻璃纤维毡同等强度需要2-4倍体积的农业纤维。一旦这一比率确定，可以计算用来结合纤维毡的等效纤维重量和粘合剂的等效体积。根据示例性的实施方案，结构层16和18各自配置为大约2.4平方米面积并且包含纤维∶粘合剂的体积比为48.48∶51.52。
根据示例性的实施方案，结构层16、18中的一种或多种可由从Indiana的Flexform、并且以名称150gsm Tossa出售的天然纤维毡形成。
粘合层
根据示例性的实施方案，使用已知的或其它合适的方法(例如浇注或连续浇注)使可压缩层14形成为基本上平的片材。然后将平的泡沫片材连接增加汽车顶篷板12强度和硬度的结构层16、18中的一种或多种。为了促进可压缩层14对结构层16、18中的一种或多种的连接，用一种或多种粘合层20、22涂布可压缩层14(例如用辊涂操作或喷涂)。由粘合层20、22提供的结合产生用于结构层16、18的基质并且将结构层16、18结合至可压缩层14。根据示例性的实施方案，粘合层20、22由聚(二苯甲烷二异氰酸酯)基(基于MDI)粘合剂形成。为了提高汽车顶篷板12中所用农业或天然(例如基于生物等)含量，用惰性基于农业的油剂(例如植物油等)稀释MDI粘合剂基质。根据一个示例性的实施方案，使用基于大豆的材料形成稀释剂。基于大豆的稀释剂可较传统的稀释剂如二丙二醇价格相对更便宜。使用现有方法离析大豆油单体和甘油。将较低分子量材料制备成为异构体、氢化和用环氧乙烷EO-封端以制备更高反应性分子。基于大豆的二醇用作基于MDI的粘合剂的稀释剂。单体的链长可根据需要调节以提高溶解性。
根据示例性的实施方案，粘合层20、22可为从Bayer并且以名称Baynat401a出售的基于MDI的粘合剂。
各种技术和材料可用于产生和连接可压缩层14、基底层16、18和粘合层20、22。例如实例公开在美国专利号4,059,660、4,119,749、4,546,120、5,219,893、6,649,084、6,649,667、6,762,138、6,872,758、7,045,577和7,232,605以及美国公开申请号20060223723，其全部公开内容通过引用加入本文。
结构层16、18连接可压缩层14后，覆盖层24(例如包覆料(coverstock)等)可连接汽车顶篷板12的一面。密封(close out)的纤维织品可连接汽车顶篷板12的另一面并且可形成汽车顶篷板12(例如通过热成型法)以制造成品汽车顶篷装饰板。
使用基于农业或天然纤维、植物油的泡沫，以及用基于蔬菜的产物稀释的粘合剂是用来在三种主要组件的各自生产中通过使用这种可再生材料生产包括高比例可再生或“绿色”材料的轻汽车顶篷。
在各种示例性的实施方案中所示的汽车顶篷元件的结构和排列仅是说明性的。尽管本发明中仅详细记载了几个实施方案，研究本发明的本领域技术人员容易理解许多改进是可能的(例如在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、装配安排、材料的使用、颜色、取向等中的变化)，实质上没有脱离本文所述主题的新教导和优点。例如，所示整体形成的元件可由许多部分或元件构成，元件的位置可为反转的或其它变化，独立元件的种类或数量或位置可改变或变化。应该注意系统的元件和/或组合件可由提供足够强度或耐久性的任何各种材料构成，包括以任何各种颜色、质地的多种可模塑的塑性材料中的任何一种和组合。可在示例性实施方案的设计、操作条件和安排中进行其它替换、改进、变化和省略。

Claims (15)

1.一种用于车辆的装饰板，所述装饰板包括：
至少部分地由基于农业油的多元醇形成的可压缩层；
连接所述可压缩层的第一面的第一结构层，所述第一结构层具有由农业材料形成的增强纤维；和
在所述可压缩层和所述第一结构层之间提供的粘合层，所述粘合层至少部分地由农业材料形成。
2.根据权利要求1的装饰板，其中所述可压缩层是泡沫材料。
3.根据权利要求1的装饰板，其中所述可压缩层进一步由基于聚氨酯的多元醇形成。
4.根据权利要求3的装饰板，其中所述可压缩层由大约相等份数的所述基于农业油的多元醇和所述基于聚氨酯的多元醇形成。
5.根据权利要求1的装饰板，其中所述可压缩层包含基础多元醇混合物和基础共聚物混合物，所述基础多元醇混合物和所述基础共聚物混合物各自包含所述基于农业油的多元醇。
6.根据权利要求5的装饰板，其中所述基础多元醇混合物进一步包含基于聚氨酯的多元醇。
7.根据权利要求5的装饰板，其中所述基础共聚物混合物进一步包含基于聚氨酯的多元醇。
8.根据权利要求1的装饰板，其中所述基于农业油的多元醇包含基于大豆油的多元醇和基于玉米油的多元醇中的至少一种。
9.根据权利要求1的装饰板，进一步包括连接所述可压缩层的第二面的第二结构层，所述第二结构层具有由农业材料形成的增强纤维。
10.根据权利要求1的装饰板，进一步包括连接在所述可压缩层的对面上的所述第一结构层的覆盖材料。
11.根据权利要求1的装饰板，其中所述装饰板是用于车辆内部的汽车顶篷。
12.根据权利要求1的装饰板，其中所述增强纤维由黄麻、大麻和亚麻中的至少一种形成。
13.根据权利要求12的装饰板，其中所述增强纤维为纤维毡形式。
14.根据权利要求1的装饰板，其中所述粘合层包含基于植物油的稀释剂。
15.一种生产用于车辆的装饰板的方法，所述方法包括：
提供可压缩层，所述可压缩层由基于农业油的多元醇形成；
提供结构层，所述结构层具有由农业材料形成的增强纤维；和
用粘合层使所述可压缩层连接所述结构层，所述粘合层包含基于农业的稀释剂。
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