CN105291921A - 可再生纤维装饰层压物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可再生纤维装饰层压物。用于覆盖衬垫部件的装饰层压物，所述装饰层压物包括：具有顶面和底面的装饰罩；以及被固定至装饰罩的底面的纤维层，纤维层包括纳米结晶纤维素纤维和合成纤维。

Description

可再生纤维装饰层压物
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年6月13日提交的序列号为62/011,745的美国临时申请的权益，并要求2015年6月2日提交的美国非临时申请14/728,239的优先权，它们的公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开内容涉及在车辆内部应用中有用的装饰层压物(trimlaminate)。
背景
车辆制造商和供应商不断致力于提高交通工具内部部件的美学吸引力、制作的外观和手感。这样的考虑已影响了交通工具内部以及座椅装饰的设计，包括：仅举几个例子，主要座椅靠背、衬垫、头枕、扶手和仪表板部件。环境关切将额外的制造压力施加到交通工具设计上，并且可再生的和再循环的内容物的量是最重要的。
许多车辆内部部件包括诸如聚氨酯的树脂泡沫。这种树脂泡沫的大量使用存在于交通工具装饰层压物中，作为织物、皮革和/或乙烯基树脂装饰罩(vinyltrimcover)的背衬，以便为内部部件赋予顾客的接触所需的相对柔软的触感。尽管这些传统树脂泡沫十分良好地起作用，但是它们并不是可再生资源来源的，可能包含可使内部玻璃模糊的化学排放物水平，可能需要添加正面临管理限制的昂贵的化学阻燃剂，不包含再循环的内容物并且源自不可再生的石油来源。
因此，需要改进的车辆部件，比如装饰层压物，所述改进的车辆部件提供缓冲舒适性、是足够耐用的以在交通工具寿命周期期间连续起作用、是可再生资源来源的、包括再循环的内容物、并且不包含在制造或操作期间排放到座舱空气中的化学品或化学衍生物。
概述
本公开内容通过在至少一个实施方案中提供用于车辆内部部件的装饰层压物解决了现有技术的一个或更多个问题。在至少一个实施方案中，装饰层压物包含纤维层，纤维层包括可再生纳米结晶纤维素纤维和合成纤维比如再循环的聚酯。在至少一个实施方案中，装饰层压物的纤维层的基本上多于一半由再循环内容物制造并且源自可再生来源。
附图简述
图1是交通工具座椅的分解透视图(exposedperspectiveview)，该交通工具座椅具有布置在纤维衬垫部件上的可再生纤维垫；并且
图2是图1中的座椅沿着线2-2的横截面图。
详述
根据需要，本文公开了本公开内容的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是可以以多种且可选择的形式实施的本公开内容的示例。附图不一定是按比例绘制；某些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的特定的结构细节和功能细节不应被理解为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域的技术人员多样地利用本公开内容的代表性基础。
除了在例子中，或者在另外清楚地指出的情况下，否则在本说明书中表明反应和/或使用的材料量或条件的全部的数量应被理解为在描述本公开内容的最宽范围中由词语“约”来修饰。
还应理解，本公开内容不限于以下所描述的具体实施方案和方法，因为具体的部件和/或条件当然可以变化。另外，本文所用的术语仅用于描述本公开内容的特定实施方案的目的而并非意在以任何方式是限制性的。
还必须注意的是，如在说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数指示物，除非上下文另外明确指示。例如，以单数形式提及一部件意在包括多个部件。
在整个本申请中，在引用出版物的情况下，这些出版物的公开内容以其整体据此通过引用方式并入到本申请中，以更充分地描述本公开内容所属的领域的技术水平。
如本文所用的术语“卡尺厚度(caliperthickness)”意思是片的两个表面之间的垂直间隔。
在本公开内容的实施方案中，提供了用于各种车辆内部部件的装饰层压物。在至少一个实施方案中，装饰层压物包括被固定至装饰罩的纤维层。装饰层压物固定在衬垫元件之上，衬垫元件通常布置在框架之上，然而不一定必须布置在框架之上。装饰层压物被有利地并入头部保护装置、交通工具座椅、扶手和其他内部交通工具部件中。如在背景部分中所阐述的，这种装饰层压物的现有技术形式通常包括提供缓冲性能的树脂泡沫(例如，聚氨酯泡沫)。根据至少一个实施方案，本实施方案的装饰层压物包括如在以下更加详细陈述的基本上全部替代聚氨酯泡沫的环境友好的纤维层。
参照图1，提供了交通工具座椅10的透视图，该交通工具座椅10包括具有结合有纳米结晶纤维素纤维的纤维层的多个装饰层压物。在至少一个实施方案中，纳米结晶纤维素纤维包括莱赛尔纤维(lyocellfiber)。在至少另一实施方案中，纳米结晶纤维素纤维包括具有纤丝状纤维结构的纤维素纤维。在仍然又另一实施方案中，纤维素纳米纤维形成纳米原纤维内的结晶区和无定形区两者。“纳米”描述颗粒或纤维的直径尺寸，并且相当于一米的十亿分之一。“纳米颗粒”或“纳米原纤维”是以纳米级测量的物质的微观粒子或纤维，通常是测量为小于100纳米的物质。原纤维是小的或细的纤维或丝。“纳米纤维”是以纳米级测量的小的或细的纤维。在至少某些实施方案中，纤维层的纤维素纤维使用具有以纳米级可测量的结晶区和原纤维区两者的一系列纳米原纤维来形成。
交通工具座椅10包括头部保护装置12、交通工具座椅靠背14和交通工具座椅底部16。头部保护装置12包括衬垫18。包括纤维层20的装饰层压物24被定位在衬垫18之上。交通工具座椅靠背14包括覆盖座椅靠背框架32的座椅靠背衬垫26。装饰层压物34覆盖衬垫26。装饰层压物34包括被固定至装饰罩35的纤维层28。纤维层28包括如上所阐述的纤维素纤维。类似地，交通工具座椅底部16包括装饰层压物44，装饰层压物44包括定位在衬垫38之上的纤维层36，并且装饰罩46定位在纤维层36之上。衬垫38被定位在座椅底部框架40之上。
虽然装饰层压物24、34和44将被描述和显示为具有相同材料和构造，但应理解的是，装饰层压物可彼此不同。例如，装饰层压物24、34和44中的一个可根据本文公开的一个实施方案来制造，然而，装饰层压物24、34和44中其余的可由不同的实施方案和/或不具有带有纤维素层的纤维层的装饰罩来制造。
参照图2，提供示出代表性装饰层压物的座椅底部16的示意性横截面。如在此变型中可容易看到的，装饰层压物44是多部件结构。衬垫38被支撑在座椅底部框架40上。装饰层压物44被布置在衬垫38之上。在至少某些实施方案中，装饰层压物44包括固定在装饰罩46之下的纤维层36。
纤维层36包括纳米结晶纤维素纤维和合成纤维的混合物。如以上陈述的，装饰层压物44被定位在衬垫38之上。有利地，纤维层36的基本上多于50重量百分比是可再循环的并且源自可再生来源。可再生来源的例子是源自来自树的纤维素提取物的纳米结晶纤维。此材料来源将与用于聚氨酯装饰层压物和泡沫衬垫元件的石油来源的原材料形成对比。
罩46起到将衬垫38固定在适当位置的作用，同时提供美学上令人愉悦的外观和触感。罩46由用于交通工具内部应用的任何适宜的材料形成。这样的材料的例子包括但不限于，非纺织织物、纺织织物、皮革、塑料片、乙烯基树脂片及其组合。罩46可经由任何合适的方式比如缝合和/或胶粘剂被固定至纤维层36。
衬垫可各自独立地具有任何合适的尺寸、形状和构型，然而，在至少一个实施方案中具有0.5cm至4cm的平均厚度，并且在至少另一实施方案中具有1cm至3cm的平均厚度。衬垫可各自独立地包括任何合适的衬垫材料，比如合适的弹性聚合物。在至少一个实施方案中，合适的衬垫材料将具有1.5pcf到4.5pcf的密度，在另一实施方案中具有2.0pcf到3.75pcf的密度，并且在还其它实施方案中具有2.7pcf到3.0pcf的密度。衬垫材料的密度可以通过ASTM测试方法第D3574号来测量。
在至少某些实施方案中，衬垫材料包括常规的聚氨酯泡沫、大豆基泡沫、硅酮、热塑性烯烃、热塑性氨基甲酸酯，和/或天然油基膨胀型聚氨酯及类似材料。在至少一个实施方案中，大豆基聚氨酯由于其环境友好的性质而是优选的。大豆基聚氨酯可以用任何适合的大豆基多元醇制成，例如可得自但不一定限于Bayer,UrethaneSoySystemsCorporation和DowChemical的大豆基多元醇。可使用任何合适的大豆基聚氨酯，然而在至少一个实施方案中，合适的大豆基聚氨酯包括但不一定限于从LearCorporation可得到的大豆基聚氨酯。
装饰罩材料可各自独立地包括任何非布材料，比如如本领域已知的皮革、乙烯基树脂、聚氨酯膜和TPU装饰材料。
本公开内容的实施方案包括一个或更多个包括纤维素纤维的纤维层。例如，以上描述的纤维层20、28和36全都包括纤维素纤维。美国专利申请第2008/0050565号提供了用于纤维部分的有用的材料的例子。此专利申请的全部公开内容据此通过引用被并入。有用的纤维素纤维的例子包括但不限于，乙酸纤维素和再生纤维素(例如，粘胶人造丝)。
在某些实施方案中，纤维素纤维由从林场树木收获的木浆纤维素制成。林场已经建立在不适合于食物作物或放牧的陆地上。纤维经由先进的闭环溶剂纺丝工艺产生，其具有对能量和水的环境方面和经济方面的最小影响。用于该工艺的溶剂是99％可回收的并且被持续再循环。在某些实施方案中，纤维素纤维包括纳米结晶纤维素。在至少一个实施方案中，这些纤维素纤维是由并入从树木提取的纳米结晶纤维素且余量是来自普通纤维素纤维的纤维材料而制成的纤维素纤维。在至少一个实施方案中，纤维素纤维的一部分可被一种或更多种天然纤维比如天然羊毛纤维替代。
在至少某些实施方案中，纤维素纤维与合成纤维共混。有用的合成纤维的例子包括但不限于聚酯纤维、阻燃剂聚酯纤维、尼龙纤维、胶乳纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维及其组合。阻燃剂聚酯纤维通过使阻燃剂与聚酯经由熔化过程组合然后形成纤维来制成。通过使阻燃剂与聚合物经由熔化过程组合，阻燃剂化学品在正常使用期间不容易在交通工具内部释放。只有在聚合物纤维熔化时化学品才正好及时释放以干扰燃烧过程。阻燃剂纤维在与其他纤维混合时可对构造的整个材料赋予阻燃性。在至少一个实施方案中，合成纤维包括聚酯纤维，其中纤维的60重量百分比是PET，其中的45重量百分比由于这些纤维由消费后废料制成这一事实而被认为是可再循环的。所得材料将是环境友好的、质量轻的并且可能是低成本的。在一改进中，合成纤维以基于纤维部分的总重量的从15重量百分比到95重量百分比的范围内的量存在。在另一改进中，合成纤维以基于纤维部分的总重量的从30重量百分比到85重量百分比的范围内的组合量存在。在还另一改进中，合成纤维以基于纤维部分的总重量的从45重量百分比到80重量百分比的范围内的组合量存在。在仍然还另一改进中，合成纤维以基于纤维部分的总重量的从50重量百分比到70重量百分比的范围内的组合量存在。
在本实施方案的一个变化形式中，以上所阐述的纤维层20、28和36包括粘合剂。适宜的粘合剂的例子包括但不限于，双组分纤维粘合剂、胶乳粘合剂、氯丁二烯粘合剂、热塑性材料及其组合。在某一实施方案中，双组分纤维粘合剂是双组分聚酯。双组分聚酯具有较低刚度的部分，其中较低熔点或软化点的材料层在纤维的外部部分上，并且较高刚度、较高熔点或软化点的材料在纤维的芯内。这允许材料形成为层并且还维持耐用性所需的抗撕裂强度。在一改进中，粘合剂以纤维部分的总重量的从5重量百分比到25重量百分比的范围内的量存在。在一改进中，粘合剂以纤维部分的总重量的从10重量百分比到20重量百分比的范围内的量存在。
在至少一个实施方案中，合适的纤维共混物包括20重量百分比到60重量百分比的可再生材料比如纳米结晶纤维素纤维；25重量百分比到65重量百分比的经阻燃剂处理的聚酯纤维，其中的40重量百分比到80重量百分比是再循环的；以及5重量百分比到30重量百分比的聚酯双组分粘合剂。在另一实施方案中，合适的纤维共混物包括30重量百分比到50重量百分比的可再生材料比如纳米结晶纤维素纤维；35重量百分比到55重量百分比的经阻燃剂处理的聚酯纤维，其中的55重量百分比到70重量百分比是再循环的；以及10重量百分比到20重量百分比的聚酯双组分粘合剂。在还另一实施方案中，合适的纤维共混物包括40重量百分比的可再生材料比如纳米结晶纤维素纤维；45重量百分比的经阻燃剂处理的聚酯纤维，其中的63重量百分比是再循环的；以及15重量百分比的聚酯双组分粘合剂。
在本实施方案的变化形式中，以上陈述的纤维层20、28和36具有从1.0mm到20mm的卡尺厚度。在另一改进中，以上陈述的纤维垫的纤维层20、28和36具有从1.2mm到10mm的卡尺厚度。在还另一改进中，以上陈述的纤维层20、28和36具有从2.0mm到5.0mm的卡尺厚度。在至少一个实施方案中，纤维层是包括当形成时固定至彼此的编织层和非纺织层两者的分层系统。在至少一个改进中，编织材料或纺织材料的层被制造，并且然后非纺织纤维被放置或定位到此编织层或多个编织层中，以构建非纺织的内部层。非纺织层对纤维层提供厚度(loft)和柔软性，并且编织层提供座椅应用所需的抗撕裂性或耐用性。
在本实施方案的一个变化形式中，纤维素纤维和天然纤维的特征是从1.0dpf到4.0dpf的旦尼尔(denier)。在另一个变化形式中，纤维素纤维和天然纤维的特征是从1.5dpf到2.5dpf的旦尼尔。在仍然另一改进中，纤维素纤维和天然纤维各自独立地具有从3mm到12mm的长度。在还另一改进中，纤维素纤维和天然纤维各自独立地具有从4.5mm到7.5mm的长度。
本公开内容可用来替代在装饰罩组件中并且例如在装饰层压物中使用的聚氨酯泡沫。装饰层压物的厚度在至少一个实施方案中是2.5mm至12mm，在另一实施方案中是3mm至10mm，并且在还另一实施方案中是4mm至7mm。
在本实施方案的另一变化形式中，纤维层20、28和36还包括阻燃剂纤维或经处理的聚酯。适宜的阻燃剂的例子包括但不限于，硼酸钠、磷酸钠或磷酸铵、磷酸酯、基于磷酸氢二铵的阻燃剂、十水合四硼酸钠(sodiumtetraboratedecahydrate)及其组合。
在至少一个实施方案中，装饰层压物包括被固定至包括40重量百分比的可再生纤维和60重量百分比的聚酯的纤维层的装饰罩。在另一实施方案中，纤维层包括25重量百分比至55重量百分比的可再生纤维和45重量百分比至75重量百分比的聚酯。在还另一实施方案中，纤维层包括30重量百分比至50重量百分比的可再生纤维和50重量百分比至70重量百分比的聚酯。在至少一个变化形式中，纤维层包括具有被固定至一个或更多个纺织层的一个或更多个非纺织层的复合物(composite)，其中非纺织层占纤维层厚度的20％至40％，并且纺织层占纤维层厚度的80％至60％。在至少一个实施方案中，可再生纤维从由木浆纤维素制成的纤维产生，所述木浆纤维素从林场树木收获。林场已经建立在不适合于食物作物或放牧的陆地上。纤维经由先进的闭环溶剂纺丝工艺产生，其具有对能量和水的环境方面和经济方面的最小影响。用于该工艺的溶剂是99重量百分比可回收的并且被持续再循环。另一方面，在聚酯纤维中，纤维的(PET)85重量百分比由于这些纤维由再循环的PET瓶制成这一事实而被认为是可持续的。
在车辆座椅装饰中使用本文描述的装饰层压物来替代石油基座椅装饰层压物是有利的。描述的装饰层压物是具有许多益处的环境友好并且可再循环的材料。这种材料的使用将使车辆座椅更加环境友好，并且还可导致较低的内部玻璃模糊可能性、较低的细菌生长可能性、较快的干燥速率、较低的质量以及较低的成本。
可通过使用纤维层作为装饰罩组件中的衬底(underlay)而理解的一些益处如下：可持续的、天然和可再生的、环境友好的、抗菌的(减少的细菌生长)、吸热的、以及湿气管理。在至少某些实施方案中，当测量短时间的吸收时，当与100重量百分比的聚酯层相比时，包括30重量百分比的可再生纤维和70重量百分比的聚酯纤维的纤维层多吸收11克/米。这种特性有助于层吸收来自交通工具环境中的水、汗和湿气的能力，并且然后，相比于保持在可引起发霉的座椅材料中，促进更快的蒸发和返回到空气。而且，因为材料纤维在被置于编织层中时相比于由水平定向的纤维形成的层(正如在聚酯材料的传统的湿铺或干铺片的情况)以更加竖直的方式被定向，所以终产品具有较低的刚度和较好的柔韧性，这样其可更加容易弯曲以适合弯曲的座椅泡沫的形状。发现阻燃剂材料的添加对于帮助内部部件实现低于80mm/分钟的水平燃烧速率或自熄性样品通过一定可燃性的应用是有益的。
使用纤维层作为装饰罩组件中的衬底可实现汽车座椅中石油基聚氨酯装饰层压物的替换，这可导致以下优点：通过增加可再生资源含量的改进的产品环境影响；绿色足迹；再循环能力和可持续性；模糊、排放和气味的减少；座椅舒适性改进；以及可能的重量和成本降低。
虽然上文描述了示例性的实施方案，但并不意指这些实施方案描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，本说明书中使用的词语是描述性的而不是限制性的词语，并且应理解的是，可以进行多种改变而不脱离本发明的精神和范围。此外，可以组合各种实施的实施方案的特征以形成本发明的另外的实施方案。

Claims (20)

1.一种用于覆盖衬垫部件的装饰层压物，所述装饰层压物包括：
装饰罩，所述装饰罩具有顶面和底面；以及
纤维层，所述纤维层被固定至所述装饰罩的所述底面，所述纤维层包括纳米结晶纤维素纤维和合成纤维。
2.如权利要求1所述的装饰层压物，其中所述纤维素纤维以基于所述纤维层的总重量的从20重量百分比到55重量百分比的范围的量存在。
3.如权利要求1所述的装饰层压物，其中所述纤维层还包括粘合剂。
4.如权利要求3所述的装饰层压物，其中所述粘合剂以所述纤维层的总重量的从5重量百分比到25重量百分比的量存在。
5.如权利要求4所述的装饰层压物，其中所述粘合剂包括选自由以下组成的组的组分：双组分纤维粘合剂、胶乳粘合剂、热塑性材料及其组合。
6.如权利要求1所述的装饰层压物，其中所述合成纤维包括选自由以下组成的组的组分：聚酯纤维、尼龙纤维、胶乳纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维及其组合。
7.如权利要求1所述的装饰层压物，其中所述纤维层包括具有被固定至纺织层的非纺织层的复合物。
8.如权利要求1所述的装饰层压物，其中所述罩包括片层，所述片层由选自由以下组成的组的材料制成：非纺织织物、纺织织物、皮革、塑料片及其组合。
9.如权利要求8所述的装饰层压物，其中所述装饰层压物具有2.5mm到12mm的厚度。
10.如权利要求9所述的装饰层压物，其中所述罩通过线和胶粘剂中的至少一种被固定至所述纤维层。
11.一种座椅组件，包括衬垫和权利要求1所述的装饰层压物，所述装饰层压物覆盖所述衬垫。
12.一种用于车辆内部部件的衬垫组件，所述衬垫组件包括：
柔性泡沫衬垫；以及
装饰罩组件，所述装饰罩组件被支撑在所述泡沫衬垫上，所述装饰罩组件包括具有顶面和底面的装饰罩以及被固定至所述装饰罩的所述底面的纤维层，所述纤维层包括20重量百分比到50重量百分比的纳米结晶纤维素纤维、25重量百分比到65重量百分比的经阻燃剂处理的聚酯纤维和5重量百分比到30重量百分比的双组分纤维。
13.如权利要求12所述的衬垫组件，其中所述经阻燃剂处理的聚酯中的40重量百分比到80重量百分比是再循环的聚酯。
14.如权利要求12所述的衬垫组件，其中所述装饰罩组件具有2.5mm到12mm的厚度。
15.如权利要求12所述的衬垫组件，其中所述纤维层包括具有被固定至非纺织层的纺织层的复合物。
16.如权利要求12所述的衬垫组件，其中所述纤维素纤维包括具有结晶区和无定形区的纳米原纤维。
17.一种制造装饰层压物的方法，所述方法包括：
提供包括纳米结晶纤维素纤维和合成纤维的纤维层；以及
使所述纤维层固定至装饰罩。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述装饰罩包括选自由以下组成的组的组分：非纺织织物、纺织织物、皮革、塑料片及其组合。
19.如权利要求17所述的方法，其中提供纤维层的所述步骤包括在模具中提供多个纤维片；
在所述模具中加热和压缩所述多个纤维片，以将所述片粘附在一起以形成所述纤维层；以及
从所述模具中移除所述纤维层。
20.如权利要求17所述的方法，其中使所述纤维层固定至装饰罩的所述步骤包括将所述纤维层粘附和/或缝合至所述装饰罩。
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