ES2952316T3 - Componente de habitáculo de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento mejorado - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un componente de cabina de vehículo (10, 12, 14, 16, 18) provisto de un dispositivo de calefacción. Según la invención, dicho dispositivo calentador comprende una espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con una carga eléctricamente conductora (1) que está conectada directamente a medios para generar una diferencia de potencial (7a, 7b; 11a, 11b; 13a, 13b) para generar calor por efecto Joule. Dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) se utiliza para fabricar el acolchado o el tapizado del componente de cabina del vehículo (10, 12, 14, 16, 18) o una o más porciones de dicha acolchado o tapizado. La invención permite obtener un dispositivo de calefacción que es intrínseco al componente del habitáculo del vehículo y no requiere la provisión de componentes adicionales separados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Componente de habitáculo de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento mejorado

Campo técnico

[0001] La presente invención se refiere a un componente de habitáculo de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento mejorado.

[0002] Más particularmente, aunque no exclusivamente, la presente invención se refiere a un asiento de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento mejorado.

[0003] La presente invención se refiere a un componente de habitáculo de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento que es intrínseco a la estructura del componente de habitáculo de vehículo, p. ej., del asiento de vehículo.

Antecedentes de la técnica

[0004] Son conocidos y ampliamente utilizados los asientos de vehículo provistos de dispositivos de calentamiento, destinados a mejorar la comodidad de los usuarios.

[0005] En general, tales dispositivos de calentamiento incluyen componentes eléctricos/electrónicos separados e independientes del asiento de vehículo, y que se incorporan al asiento de vehículo durante el proceso de montaje de este último.

[0006] A modo de ejemplo, tales dispositivos de calentamiento pueden incluir placas eléctricas que se disponen entre la tapicería y el acolchado del asiento de vehículo en la zona del cojín y/o en la zona del respaldo.

[0007] Como alternativa, tales dispositivos de calentamiento pueden incluir componentes termoeléctricos, adaptados para llevar a cabo selectivamente tanto el calentamiento como el enfriamiento del cojín y/o el respaldo del asiento de vehículo.

[0008] Tales dispositivos de calentamiento pueden incluir opcionalmente medios para generar un flujo de aire a través del cojín y/o el respaldo del asiento de vehículo, así como una disposición de tuberías para la circulación del aire.

[0009] Tales dispositivos de calentamiento conocidos presentan varios inconvenientes.

[0010] En primer lugar, requieren un importante consumo de energía para alcanzar y mantener la temperatura deseada y suficiente para garantizar la comodidad de los usuarios.

[0011] En segundo lugar, presentan una inercia térmica relevante, de modo que se necesita un tiempo bastante largo para alcanzar la temperatura deseada.

[0012] Asimismo, la presencia de los componentes adicionales de tales dispositivos de calentamiento implica un aumento de los costos y los tiempos de fabricación, así como un aumento del riesgo de averías y mal funcionamiento debido a un montaje incorrecto de dichos componentes adicionales en el asiento de vehículo.

[0013] Por último, pero no menos importante, existe una demanda constante de reducir el peso de los elementos del habitáculo de vehículo, es decir, de los asientos de vehículo, y resulta evidente que la presencia de los componentes de los dispositivos de calentamiento implica un peso adicional, lo que no resulta deseable.

[0014] El documento US 2005/0103773 divulga una superficie de calentamiento con un plástico eléctricamente conductor, y un componente de habitáculo de vehículo provisto de dicha superficie de calentamiento. La superficie de calentamiento incluye un soporte y una capa de calentamiento, que contiene el plástico eléctricamente conductor, en donde la capa de calentamiento está formada por una película flexible y el soporte es flexible.

[0015] El plástico eléctricamente conductor puede ser un material espumoso o de espuma plástica, y se puede usar poliuretano eléctricamente conductor como material plástico.

[0016] El material espumoso o de espuma plástica (por ejemplo, poliuretano eléctricamente conductor) se aplica en estado fluido o líquido mediante laminación, cepillado o pulverización sobre el soporte, formando así una película o revestimiento exterior; como alternativa, la película de calentamiento también se puede fabricar por separado y unirse después al soporte, por ejemplo, mediante cimentación, cosido o soldadura.

[0017] De acuerdo con la divulgación del documento US 2005/0103773, la superficie de calentamiento se puede aplicar a un asiento de vehículo y, en este caso, la película de calentamiento y el soporte se pueden colocar sobre el acolchado del asiento de vehículo, es decir, entre el acolchado y la tapicería, o sobre la tapicería del asiento de vehículo. Sin embargo, la aplicación del dispositivo de calentamiento para vehículo no se limita a asientos de vehículo y sino también a otros componentes de habitáculo, tales como el panel de instrumentos o incluso el parabrisas.

[0018] Esta solución, aunque tiene la ventaja de que se reemplazan elementos discretos tales como placas o tuberías de calentamiento por una película continua, no está libre de inconvenientes.

[0019] Más particularmente, la película de calentamiento y el soporte adjunto son elementos separados que se aplican a un componente existente del habitáculo de vehículo, lo que implica un aumento tanto del tiempo de fabricación como de los costes de fabricación.

[0020] Asimismo, la provisión de elementos separados y de sus respectivos medios para sujetar dichos elementos al componente de habitáculo de vehículo conlleva una baja fiabilidad del producto final, ya que las conexiones entre dichos elementos y con el componente de habitáculo de vehículo pueden deteriorarse con el tiempo, con el riesgo de desplazamientos relativos no deseados.

[0021] Por lo tanto, el objeto principal de la presente invención es superar los inconvenientes mencionados anteriormente proporcionando un asiento de vehículo equipado con un dispositivo de calentamiento que sea intrínseco a la construcción del asiento de vehículo, y que no implique la introducción de componentes adicionales.

[0022] Otro objeto de la presente invención es proporcionar un asiento de vehículo equipado con un dispositivo de calentamiento que tenga un bajo consumo de energía, así como baja inercia térmica.

Sumario de la invención

[0023] De acuerdo con la invención, el componente de habitáculo de vehículo se proporciona como se define en la reivindicación 1.

[0024] El al menos un relleno eléctricamente conductor puede ser un relleno a base de carbono o un relleno a base de metal, o una combinación de los mismos.

[0025] La espuma de poliuretano así cargada/impregnada actúa como un material resistivo con buenas propiedades de conductividad térmica.

[0026] Las espumas de poliuretano se utilizan habitualmente para fabricar acolchados de cojín y de respaldo para asientos de vehículo.

[0027] Asimismo, las espumas de poliuretano también se utilizan para fabricar tapicerías de cojín y de respaldo para asientos de vehículo. En concreto, puede acoplarse por laminación una espuma de poliuretano al material de revestimiento exterior estético (que puede estar hecho, por ejemplo, de poliéster, poliamida, cuero, y similares) con el fin de obtener una tapicería multicapa que garantice un mayor confort a los usuarios y facilite el montaje de la propia tapicería sobre el asiento de vehículo durante los procesos de fabricación y montaje.

[0028] Las espumas de poliuretano son materiales poliméricos dieléctricos, es decir, son eléctricamente aislantes. Cargar y/o impregnar una espuma de poliuretano con partículas eléctricamente conductoras hace que el material sea resistivo, es decir, eléctricamente conductor en presencia de un voltaje aplicado.

[0029] De acuerdo con un primer aspecto de la invención, la espuma de poliuretano se carga con al menos un relleno eléctricamente conductor, mezclando partículas eléctricamente conductoras con uno de los componentes utilizados para producir la propia espuma. De acuerdo con la conocida teoría de la percolación estadística, un material compuesto que conste de una matriz aislante cargada con un relleno eléctricamente conductor experimentará una transición de aislante a conductor a medida que aumente gradualmente el contenido de relleno conductor. El umbral de percolación representa un contenido de relleno crítico en el que la conductividad eléctrica medida del material compuesto salta bruscamente varios órdenes de magnitud, debido a la formación de una red eléctricamente conductora continua. Por debajo del umbral de percolación no se establece la red conductora, y las propiedades eléctricas del material compuesto están dominadas por el material de la matriz aislante. Por otro lado, si la concentración del relleno eléctricamente conductor está por encima del umbral de percolación, se forma una red conductora en el material compuesto y el material compuesto se comporta como un conductor eléctrico.

[0030] El umbral de percolación puede verse como la concentración de partículas de relleno eléctricamente conductor a la que se forma la primera vía de percolación dentro de la matriz aislante. A medida que la concentración de partículas conductoras aumenta, se produce un aumento en la conductividad eléctrica de la espuma de poliuretano hasta alcanzar un valor máximo, correspondiente a la saturación de las vías de percolativas.

[0031] El umbral de percolación, así como el umbral de saturación, dependen de las características específicas de la matriz y del relleno.

[0032] En el intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación, las espumas de poliuretano cargadas con rellenos eléctricamente conductores actúan como materiales resistivos con buenas propiedades de conductividad térmica.

[0033] Por lo tanto, de acuerdo con la invención, el componente de habitáculo de vehículo está provisto de un dispositivo de calentamiento que incluye una espuma a base de poliuretano cargada con partículas eléctricamente conductoras, en la que la concentración de dichas partículas eléctricamente conductoras es superior al umbral de percolación y, preferentemente, está comprendida entre el umbral de percolación y el umbral de saturación, y dicho dispositivo de calentamiento se utiliza para fabricar un acolchado y/o una tapicería para el componente de habitáculo de vehículo.

[0034] De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se impregna la espuma de poliuretano, ya formada, mediante inmersión en una solución que contiene al menos un relleno eléctricamente conductor.

[0035] Por lo tanto, de acuerdo con la invención, el componente de habitáculo de vehículo está equipado con un dispositivo de calentamiento que comprende una espuma de poliuretano impregnada con partículas eléctricamente conductoras, en donde la concentración de dichas partículas eléctricamente conductoras es superior a un umbral mínimo, que corresponde a la concentración mínima de partículas conductoras necesaria para desencadenar una primera vía conductora continua sobre las paredes internas/externas de la espuma de poliuretano, y preferentemente está comprendida entre dicho umbral mínimo y un umbral máximo, que corresponde a la concentración de partículas conductoras que conduce a la impregnación uniforme y homogénea de la espuma de poliuretano y a la saturación de todas las uniones superficiales internas y externas, y dicho dispositivo de calentamiento se utiliza para fabricar un acolchado y/o una tapicería para el componente de habitáculo de vehículo.

[0036] El uso de tales espumas de poliuretano cargadas con rellenos eléctricamente conductores es conocido en la técnica, por ejemplo, a partir de los documentos US 2019/184869 y US 2019/126792.

[0037] Sin embargo, en la técnica anterior las espumas de poliuretano cargadas con rellenos eléctricamente conductores se utilizan simplemente para mejorar la transmisión de calor desde un dispositivo de calentamiento convencional, incrustado en el acolchado del asiento de vehículo, y la superficie exterior de dicho asiento de vehículo.

[0038] Por otro lado, de acuerdo con la presente invención, las espumas de poliuretano cargadas y/o impregnadas con relleno eléctricamente conductor se utilizan para generar calor: la idea básica de la invención es que dichas espumas de poliuretano cargadas y/o impregnadas con rellenos eléctricamente conductores, al ser materiales resistivos, generarán calor por el efecto Joule cuando se vean sometidas a una diferencia de potencial debido a la corriente eléctrica que las atraviesa.

[0039] Con este fin, en el asiento de vehículo de acuerdo con la invención, la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores conecta directamente con unos medios para generar una diferencia de voltaje.

[0040] De acuerdo con una realización preferente de la invención, la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores se dispone entre un par de electrodos metálicos y se acopla a ellos, uniéndose los mismos a la espuma por medio de cola, pasta o resina conductora.

[0041] De acuerdo con otra realización preferente de la invención, la espuma de poliuretano cargada con rellenos eléctricamente conductores se dispone entre un par de electrodos que se obtienen por medio de placas de circuito impreso flexibles (FPCB), y se acopla a los mismos.

[0042] De acuerdo con otra realización preferente adicional de la invención, la superficie de la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores se imprime con tintas eléctricamente conductoras para formar un par de electrodos.

[0043] De acuerdo con una realización preferente adicional de la invención, se incrusta una disposición de electrodos metálicos en la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores.

[0044] De manera adicional, con el fin de utilizar eficazmente las espumas de poliuretano cargadas con rellenos eléctricamente conductores para generar calor, se elige la concentración de partículas eléctricamente conductoras de modo que esté cerca del umbral de saturación.

[0045] Por poner un ejemplo, teniendo en cuenta el intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación, se seleccionará la concentración de partículas eléctricamente conductoras para que esté en el 50 % de dicho intervalo más cercano al umbral de saturación, preferentemente en el 20 % de dicho intervalo más cercano al umbral de saturación.

[0046] Es evidente que también podrían usarse combinaciones de las técnicas anteriormente mencionadas, así como de otras técnicas al alcance de los expertos en la materia, para fabricar los electrodos.

[0047] Dichos electrodos se conectarán convenientemente a un circuito electrónico de control y de generación de energía. Más particularmente, dicho circuito de control y generación de energía proporcionará a los electrodos una diferencia de potencial operativo, que se obtiene extrayendo energía de la batería del vehículo.

[0048] De acuerdo con una realización preferente de la invención, la espuma de poliuretano cargada con rellenos eléctricamente conductores se utiliza como acolchado del cojín y/o del respaldo del asiento de vehículo.

[0049] De acuerdo con una realización preferente alternativa de la invención, la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores se utiliza como tapicería para el cojín y/o del respaldo del asiento de vehículo.

[0050] En esta realización, la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores se lamina en un material decorativo exterior para formar una tapicería multicapa para el cojín y/o el respaldo del asiento de vehículo.

[0051] Será evidente para los expertos en la materia que, en las dos realizaciones mencionadas anteriormente, se aprovecha para obtener el dispositivo generador de calor un componente existente del asiento de vehículo, una vez modificado adecuadamente mediante la introducción de rellenos conductores eléctricos, obteniendo así un dispositivo de calentamiento intrínseco a la estructura durante la construcción del asiento de vehículo.

[0052] Dicha disposición es notablemente diferente con respecto a la solución divulgada en el documento US 2005/0103773, de acuerdo con la cual se fabrica por separado un dispositivo de calentamiento conformado una película, junto con un soporte, y se aplica al componente existente del asiento de vehículo.

[0053] Tal disposición implica ventajas evidentes.

[0054] Al eliminar la necesidad de dispositivos de calentamiento separados, se reduce el número total de componentes del asiento de vehículo, lo que se traduce en una reducción de los costes y el tiempo de fabricación. Asimismo, también se reduce significativamente el riesgo de errores durante el montaje del asiento de vehículo.

[0055] Al eliminar la necesidad de dispositivos de calentamiento separados, también se reduce el peso total del asiento de vehículo, lo cual resulta muy deseable para los fabricantes de vehículos.

[0056] Ventajosamente, el dispositivo de calentamiento obtenido de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención no requiere sensores apropiados para el control de la temperatura ya que puede usarse como un sensor en sí mismo: a medida que cambia la temperatura de la espuma, la resistencia de la espuma también varía, de manera que el circuito de control puede monitorear la variación de la resistencia y obtener información sobre la temperatura a partir de la misma.

[0057] Al eliminar la necesidad de una disposición de detección de temperatura, puede reducirse aún más el número de componentes totales, con la correspondiente reducción de los costes de fabricación, el tiempo de montaje, el riesgo de errores y el peso total.

[0058] Por otro lado, dicha disposición implica problemas técnicos adicionales a resolver con respecto a la solución divulgada en el documento US 2005/0103773, de modo que no es obvio a la vista de las enseñanzas de este documento.

[0059] Más particularmente, en la invención reivindicada el mismo dispositivo tiene que desempeñar dos funciones diferentes: calentar y, al mismo tiempo, proporcionar un soporte cómodo para el usuario.

[0060] Estas funciones se llevan a cabo mediante diferentes elementos en la disposición divulgada en el documento US 2005/0103773. En su lugar, en la presente invención se utiliza el propio dispositivo de calentamiento como acolchado y/o tapicería del componente de habitáculo de vehículo.

[0061] Esto significa que las características mecánicas de la espuma a base de poliuretano resultante resultan tan esenciales como el comportamiento de conducción de calor de dicha espuma.

[0062] Por consiguiente, tanto la cantidad de las partículas de relleno eléctricamente conductor como el procedimiento mediante el cual se añaden (cargan/impregnan) dichas partículas a la espuma se seleccionarán teniendo en cuenta las propiedades tanto mecánicas como de conducción de calor.

[0063] Más particularmente, se evitará el riesgo de que la estructura de la espuma colapse debido a la adición de estas partículas de relleno eléctricamente conductor.

[0064] Este problema no se trata ni se menciona en el documento US 2005/0103773, ya que en la disposición divulgada las propiedades mecánicas de la película de calentamiento no son relevantes.

[0065] En una realización preferente de la invención, para evitar que la estructura de espuma se colapse debido a la adición de partículas de relleno eléctricamente conductor, se añaden también a la espuma a base de poliuretano uno o más agentes de expansión.

[0066] En detalle, el tipo y la cantidad del uno o más agentes de soplado se seleccionan en función de la cantidad de partículas de relleno eléctricamente conductor.

[0067] Aunque la aplicación principal de la invención es la fabricación de asientos de vehículo provistos de un dispositivo de calentamiento integrado, no se pretende que tal aplicación sea limitativa.

[0068] Por el contrario, la invención puede implementarse ventajosamente para fabricar cualquier otro componente de habitáculo de vehículo que comprenda o pueda comprender un acolchado y/o una tapicería.

[0069] Por poner un ejemplo, la presente invención se puede implementar para fabricar los paneles interiores de las puertas de vehículo o el revestimiento del techo del habitáculo.

[0070] Tal aplicación podría resultar particularmente interesante para vehículos eléctricos, en los que no es posible aprovechar el calor generado por un motor de CI para calentar el espacio interior del habitáculo.

Breve descripción de los dibujos

[0071] Las características y ventajas adicionales de la invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de algunas realizaciones preferidas de la misma, proporcionada a modo ejemplo no limitativo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

Fig. 1

La [FIG. 1] muestra esquemáticamente un asiento de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento de acuerdo con una primera realización preferente de la invención.

Fig. 2

La [Fig. 2] muestra esquemáticamente un asiento de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento de acuerdo con una primera realización preferente de la invención.

Fig. 3

La [Fig. 3] muestra esquemáticamente la estructura de una posible espuma a base de poliuretano cargada con un relleno eléctricamente conductor que puede utilizarse para fabricar el dispositivo de calentamiento de los asientos de vehículo de las Figuras 1 y 2.

Fig. 4

La [Fig. 4] muestra esquemáticamente la estructura de otra posible espuma a base de poliuretano cargada con un relleno eléctricamente conductor que puede utilizarse para fabricar el dispositivo de calentamiento de los asientos de vehículo de las Figuras 1 y 2.

Fig. 5

La [Fig. 5] muestra esquemáticamente la estructura de otra posible espuma a base de poliuretano cargada con un relleno eléctricamente conductor que puede utilizarse para fabricar el dispositivo de calentamiento de los asientos de vehículo de las Figuras 1 y 2.

Fig. 6

La [Fig. 6] muestra esquemáticamente una primera posible construcción del dispositivo de calentamiento a utilizar en el asiento de vehículo de la [Fig. 1] o la [Fig. 2].

Fig. 7

La [Fig. 7] muestra esquemáticamente una segunda posible construcción del dispositivo de calentamiento a utilizar en el asiento de vehículo de la [Fig. 1] o la [Fig. 2].

Fig. 8

La [Fig. 8] muestra esquemáticamente una tercera posible construcción del dispositivo de calentamiento a utilizar en el asiento de vehículo de la [Fig. 1] o la [Fig. 2].

Descripción de realizaciones

[0072] En la siguiente descripción de realizaciones preferentes de la invención se hará referencia a un asiento de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento. Más específicamente, se hará referencia a un asiento de vehículo provisto de un dispositivo de calentamiento en la zona del cojín y/o en la zona del respaldo.

[0073] No se pretende que tal aplicación sea limitativa, aunque resulte particularmente ventajosa, y la invención también podría implementarse para fabricar otros componentes diversos de un habitáculo de vehículo.

[0074] En primer lugar, en caso de que los asientos de vehículo comprendan uno o más reposabrazos y/o un reposacabezas, puede contemplarse aplicar la invención a la fabricación de tales reposabrazos y/o reposacabezas.

[0075] En segundo lugar, la invención encuentra aplicación a la hora de fabricar componentes de habitáculo que no sean asientos de vehículo. En general, la invención puede utilizarse para fabricar cualquier componente de habitáculo que comprenda un acolchado y/o una tapicería, incluidos los paneles interiores de las puertas de vehículo y el revestimiento del techo del habitáculo.

[0076] La invención se refiere esencialmente a un componente de habitáculo, tal como un asiento de vehículo, provisto de un dispositivo de calentamiento que incluye espumas a base de poliuretano cargadas y/o impregnadas con un relleno eléctricamente conductor, utilizándose dicho dispositivo para fabricar el acolchado y/o la tapicería del componente de habitáculo.

[0077] A modo de ejemplo no limitativo, en la [Fig. 1] se muestra esquemáticamente un asiento 10 de vehículo de acuerdo con una realización preferente de la invención.

[0078] El asiento 10 de vehículo incluye un cojín 12 de asiento y un respaldo 14 de asiento. En el ejemplo mostrado, el asiento 10 de vehículo comprende además un reposabrazos 18 y un reposacabezas 16.

[0079] De manera conocida por sí misma, cada componente del asiento 10 de vehículo incluye un bastidor de soporte rígido (no visible en la [Fig. 1]), un acolchado, que cubre la estructura rígida y garantiza un adecuado confort a los usuarios, y una tapicería, montada sobre el acolchado y destinada a proporcionar las propiedades superficiales deseadas y el aspecto estético deseado al correspondiente componente.

[0080] En la realización de la [Fig. 1], se utiliza una espuma a base de poliuretano cargada con un relleno eléctricamente conductor 1 para fabricar el acolchado del cojín 12 de asiento y del respaldo 14 de asiento.

[0081] En general, dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 puede utilizarse para fabricar el acolchado del cojín 12 de asiento o una o más porciones del mismo, y/o para fabricar el acolchado del respaldo 14 de asiento o una o más porciones del mismo.

[0082] Adicionalmente, dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 puede utilizarse para fabricar el acolchado del reposabrazos 18 o una o más porciones del mismo, y/o para fabricar el acolchado del reposacabezas 16 o una o más porciones del mismo.

[0083] La [Fig. 2] muestra una realización alternativa de la invención en la que, para fabricar la tapicería del cojín 12 de asiento y del respaldo 14 de asiento, se utiliza una espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1.

[0084] En general, dicha espuma a base de poliuretano cargada con un relleno eléctricamente conductor 1 puede utilizarse para fabricar la tapicería del cojín 12 de asiento o una o más porciones del mismo, y/o para fabricar la tapicería del respaldo 14 de asiento o una o más porciones del mismo.

[0085] Adicionalmente, dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 puede usarse para fabricar la tapicería del reposabrazos 18 o una o más porciones del mismo, y/o para fabricar la tapicería del reposacabezas 16 o una o más porciones del mismo.

[0086] Como se muestra en la [Fig. 2], de acuerdo con esta realización de la invención, la espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 se intercalará entre una capa interior 2 de base y una capa exterior 4 de decoración, formando así una capa intermedia de la tapicería con una estructura multicapa.

[0087] Como se muestra mejor en las Figuras 3-5, la espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 comprende una matriz 3 de poliuretano cargada y/o impregnada con partículas eléctricamente conductoras 5, 5', 5".

[0088] Las partículas conductoras pueden ser partículas a base de carbono y/o partículas a base de metal, en donde se pretende que las partículas a base de metal incluyan tanto metal como aleaciones que sean eléctricamente conductoras.

[0089] Tales partículas conductoras pueden ser partículas tridimensionales 5, tales como partículas de metal y/o partículas de negro de carbón (ver la [Fig. 3]), partículas sustancialmente bidimensionales 5', tales como grafito o partículas de grafeno u óxido de grafeno o nanoplaquetas de grafeno (ver la [Fig. 4]), partículas sustancialmente monodimensionales 5", tales como fibras de carbono o nanotubos de carbono (ver la [Fig. 5]), o cualquier combinación de las mismas.

[0090] Dependiendo de las características de la matriz 3 y de las partículas 5, 5', 5" de relleno, la concentración de dichas partículas de relleno se seleccionará para que esté en el intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación del material compuesto resultante.

[0091] Preferentemente, con el fin de utilizar eficazmente las espumas de poliuretano cargadas con rellenos eléctricamente conductores para generar calor, la concentración de partículas eléctricamente conductoras se seleccionará para que esté cerca del umbral de saturación, por ejemplo, en el 50 % del intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación más cercano al umbral de saturación, preferentemente en el 20 % de dicho intervalo más cercano al umbral de saturación.

[0092] De una manera ya conocida de por sí, la matriz 3 de poliuretano de la espuma se obtiene a partir de un primer componente que contiene al menos un isocianato y un segundo componente que contiene al menos un poliol.

[0093] El primer y segundo componente se mezclan y se vierten en un molde metálico, permitiendo así la expansión y formación de la espuma. La expansión se debe al dióxido de carbono que se produce por la reacción entre los isocianatos y el agua, mientras que la gelificación (responsable de la suavidad y flexibilidad de la espuma) se obtiene por la reacción entre los isocianatos y los grupos -OH de polioles.

[0094] Si se prevé usar una espuma cargada con un relleno eléctricamente conductor para obtener la espuma de la invención, se añaden partículas eléctricamente conductoras 5, 5', 5'' al primer componente o al segundo componente. A continuación, se somete el componente a una etapa de mezclado, destinada a obtener una distribución uniforme de las partículas conductoras dentro del componente y, posteriormente, en la matriz de espuma resultante. Tal etapa de mezclado se puede llevar a cabo, por poner un ejemplo, mediante agitación mecánica, agitación magnética, o mediante la aplicación de vibraciones ultrasónicas.

[0095] A dicha etapa de mezclado puede seguirle opcionalmente una etapa de tratamiento térmico, que permite consolidar la matriz de espuma resultante. Como se ha mencionado anteriormente, la concentración de partículas eléctricamente conductoras se seleccionará de modo que el material compuesto resultante esté en el intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación. En más detalle, dicha concentración será preferentemente lo suficientemente alta para asegurar una buena conductividad térmica de la espuma resultante, para proporcionar una transmisión óptima del calor generado a la superficie exterior del asiento de vehículo; por otro lado, dicha concentración será preferentemente lo suficientemente baja para evitar que la espuma se vuelva inestable o se colapse debido a los efectos de la gravedad relacionados con la presencia excesiva de relleno en la matriz de poliuretano.

[0096] Gracias a la presencia de partículas eléctricamente conductoras, puede utilizarse la espuma cargada con un relleno eléctricamente conductor 1 para generar calor por el efecto Joule.

[0097] Sin embargo, el Solicitante ha observado que la adición de partículas eléctricamente conductoras, es decir, en una concentración adecuada para garantizar una buena conductividad térmica/eléctrica de la espuma resultante, podría resultar en un deterioro de las propiedades mecánicas de dicha espuma e incluso en el riesgo de que la estructura celular de la espuma se colapse.

[0098] Dado que, de acuerdo con la invención, la espuma se utiliza como acolchado y/o tapicería del componente de habitáculo de vehículo, no se prevé dicho deterioro de sus propiedades mecánicas.

[0099] Por consiguiente, se toman medidas para compensar el deterioro de las propiedades mecánicas de la espuma debido a la adición de partículas eléctricamente conductoras.

[0100] En una realización preferente de la invención, tales medidas incluyen la adición de uno o más agentes de expansión al primer componente y/o a los segundos componentes utilizados para fabricar la espuma.

[0101] Más particularmente, el tipo y la cantidad del uno o más agentes de soplado se seleccionarán en función de la concentración de partículas eléctricamente conductoras.

[0102] Adicionalmente, pueden añadirse otros ingredientes opcionales, incluyendo catalizadores, tensioactivos, rellenos conductores y otros reactivos químicos adecuados, al primer componente y/o a los segundos componentes utilizados para fabricar la espuma de acuerdo con las propiedades mecánicas deseadas de la matriz de poliuretano resultante.

[0103] Si se prevé usar una espuma impregnada con un relleno eléctricamente conductor para obtener la espuma de la invención, se sumerge la espuma de poliuretano al menos una vez en una solución que contenga al menos un aglutinante y al menos un relleno conductor, distribuyéndose ambos uniformemente en la solución mediante agitación mecánica, agitación magnética, o mediante la aplicación de vibraciones ultrasónicas.

[0104] También en este caso, durante la fabricación de la espuma de poliuretano se pueden añadir a la composición uno o más agentes de expansión, para compensar el deterioro de las propiedades mecánicas de la espuma debido a la posterior impregnación con el relleno eléctricamente conductor.

[0105] También en este caso, podría preverse una etapa final de tratamiento térmico, que permita consolidar la matriz de espuma.

[0106] Será evidente para los expertos en la materia que también será posible proporcionar una combinación de las dos técnicas descritas anteriormente, y podría cargarse una espuma de poliuretano con un relleno eléctricamente conductor inicialmente durante su producción para luego impregnarse con un relleno eléctricamente conductor.

[0107] En este caso, el relleno eléctricamente conductor utilizado para cargar la espuma de poliuretano puede ser del mismo tipo que el utilizado para impregnar la espuma, o de un tipo diferente.

[0108] La espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor puede utilizarse para generar calor por el efecto Joule.

[0109] Con este fin, de acuerdo con la invención, dicha espuma cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 está directamente conectada a medios para generar una diferencia de potencial con el fin de obtener un dispositivo de calentamiento (es decir, generador de calor).

[0110] Las Figuras 6 a 8 muestran esquemáticamente posibles construcciones de dicho dispositivo de calentamiento.

[0111] En el ejemplo de la [Fig. 6], la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 está situada entre un par de electrodos metálicos 7a, 7b y acoplada a los mismos; estando dichos electrodos 7a, 7b preferentemente situados en lados opuestos de la espuma y acoplados a la misma por medio de cola, pasta o resina conductora 9.

[0112] En el ejemplo de la [Fig. 7], la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor 1 está situada entre un par de electrodos 11a, 11b y acoplada a los mismos; obteniéndose dichos electrodos 11a, 11b a partir de placas de circuito impreso flexibles (FPCB).

[0113] Tales placas de circuito impreso flexibles pueden reemplazarse por tintas eléctricamente conductoras a base de metal, que pueden imprimirse en la espuma para formar un par de electrodos.

[0114] En los ejemplos de la [Fig. 8], un par de electrodos metálicos 13a, 13b están incrustados en la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores 1. En esta configuración, los electrodos metálicos 13a, 13b están conformados preferentemente como elementos de tipo bastidor.

[0115] En todas las configuraciones anteriores, los electrodos 7a, 7b, 11a, 11b, 13a, 13b estarán conectados a un circuito 15 de control y generación de energía que comprende una unidad 17 de control.

[0116] La unidad 17 de control está configurada para aplicar una diferencia de potencial adecuada entre los electrodos, de manera que una corriente eléctrica atraviesa la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores 1 y se genera calor por el efecto Joule.

[0117] La unidad 17 de control está además configurada para detectar la resistencia eléctrica que ofrece la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores 1, y para obtener la temperatura de dicha espuma a partir de la resistencia detectada, gracias a la relación entre la temperatura y la resistividad eléctrica de la espuma.

[0118] En vista de lo anterior, pueden omitirse los sensores de temperatura ventajosamente.

[0119] Cabe señalar que la concentración de partículas eléctricamente conductoras en la espuma de poliuretano puede seleccionarse de forma que se active un mecanismo de autorregulación de la temperatura del material compuesto resultante: aplicando una diferencia de potencial constante, la espuma de poliuretano cargada y/o impregnada con rellenos eléctricamente conductores 1 alcanza y mantiene la temperatura deseada. Por lo tanto, puede considerarse como un dispositivo de calentamiento con autorregulación que no necesita la presencia de sensores de temperatura.

[0120] A modo de ejemplos no limitativos, una espuma cargada con un relleno eléctricamente conductor de acuerdo con la presente invención podría obtenerse de la siguiente manera:

Ejemplo 1: La espuma se obtiene a través de la reacción entre los componentes de poliol e isocianato, y al menos uno de ellos contiene níquel como relleno conductor eléctrico a base de metal. Primero, se prepara el componente de poliol mezclando y combinando al menos un poliol con uno o más agentes de expansión. Los polioles son segmentos a base de poliéter que contienen óxido de polietileno y óxido de polipropileno. El agente de expansión es agua. También pueden añadirse uno o más tensioactivos y uno o más catalizadores. Por poner un ejemplo, puede utilizarse un tensioactivo a base de silicona y los catalizadores pueden ser aminas primarias, secundarias, o terciarias. En este ejemplo, las partículas de níquel se mezclan en el componente de poliol mediante agitación mecánica para conseguir una distribución uniforme de las partículas en el componente. La concentración de partículas de níquel es del 50 % en peso, cerca de la región operativa de saturación. Entonces se añade al componente de poliol el componente de isocianato, que podría ser diisocianato de tolueno (TDI) o diisocianato de metileno difenilo (MDI). Los componentes mezclados se vierten en el molde, para obtener la espuma como dispositivo calentador. La espuma obtenida se caracteriza por un umbral de percolación igual al 45 % en peso y un umbral de saturación igual al 70 % en peso.

Ejemplo 2: La espuma se obtiene a través de la reacción entre los componentes de poliol e isocianato, y al menos uno de ellos contiene nanotubos de carbono como relleno eléctricamente conductor a base de carbono. Primero, se prepara el componente de poliol mezclando y combinando al menos un poliol con uno o más agentes de expansión. Los polioles son segmentos a base de poliéter que contienen óxido de polietileno y óxido de polipropileno. El agente de expansión es agua. También pueden añadirse uno o más tensioactivos y uno o más catalizadores. Por poner un ejemplo, puede utilizarse un tensioactivo a base de silicona y los catalizadores pueden ser aminas primarias, secundarias, o terciarias. En este ejemplo, las partículas de nanotubos de carbono se mezclan en el componente de poliol mediante ultrasonicación para conseguir una distribución uniforme de las partículas en el componente. La concentración de partículas de nanotubos de carbono es del 5 % en peso, cerca de la región operativa de saturación. Entonces se añade al componente de poliol el componente de isocianato, que podría ser diisocianato de tolueno (TDI) o diisocianato de metileno difenilo (MDI). Los componentes mezclados se vierten en el molde, para obtener la espuma como dispositivo calentador. La espuma obtenida se caracteriza por un umbral de percolación igual al 1 % en peso y un umbral de saturación igual al 6 % en peso.

[0121] En ambos ejemplos, la concentración de carga se elige de modo que se obtenga un dispositivo con una buena eficiencia de calentamiento. Los ejemplos permiten comprender que el tipo y el tamaño del relleno afectan a la concentración del relleno que se necesita para obtener un dispositivo de calentamiento de alto rendimiento intrínseco al asiento de vehículo.

[0122] Por otro lado, los agentes de expansión se eligen de modo que se obtenga un dispositivo con buenas propiedades mecánicas, a pesar de la adición del relleno.

[0123] Como ejemplo no limitativo, una espuma impregnada con un relleno eléctricamente conductor de acuerdo con la invención podría obtenerse de la siguiente manera:

Ejemplo 3: Se dispersan nanoplacas de grafeno en una solución a base de tetrahidrofurano. Se introduce al menos un poliol en la solución, actuando dicho poliol como aglutinante entre las nanoplacas de grafeno y la espuma de poliuretano. Las nanoplacas de grafeno y el aglutinante se dispersan uniformemente en la solución mediante agitación magnética. La concentración en peso de las nanoplacas de grafeno en la solución de tetrahidrofurano es del 5 %. Se sumerge la espuma de poliuretano (ya formada) en la solución para que se impregne con las nanoplacas de grafeno. Posteriormente, se seca la espuma de poliuretano en un horno a una temperatura de 60 °C para eliminar la solución residual. Se repiten tres veces la impregnación y el posterior secado.

[0124] Es evidente que la anterior descripción detallada se ha ofrecido a modo de ejemplo y que son posibles diversas modificaciones y variaciones sin apartarse del ámbito de protección de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0125] En detalle, los expertos en la materia pueden elegir los materiales a utilizar para fabricar la matriz de poliuretano, la naturaleza y concentraciones de las partículas eléctricamente conductoras utilizadas como relleno, la forma y el tamaño de la espuma resultante, así como las características constructivas específicas de los electrodos y del circuito conectado a los mismos, de acuerdo con su propio conocimiento en función de la aplicación específica y de los rendimientos deseados.

[0126] Asimismo, la invención puede aplicarse a una amplia variedad de componentes de habitáculo de vehículo, incluyendo asientos de vehículo, paneles interiores de puertas de vehículo y revestimientos de techo de habitáculo.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo, del tipo que comprende al menos un bastidor de soporte y un acolchado y/o una tapicería situado en dicho bastidor de soporte, en donde dicho componente está provisto de un dispositivo de calentamiento, en donde dicho dispositivo de calentamiento comprende una espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1), estando dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) conectada directamente a unos medios (7a, 7b; 11a, 11b; 13a, 13b) para generar una diferencia de voltaje y generar calor por el efecto Joule, caracterizado por que dicho dispositivo de calentamiento se utiliza como acolchado y/o tapicería de dicho componente y dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) forma el acolchado y/o la tapicería de dicho componente, en al menos una o más porciones de dicho acolchado y/o de dicha tapicería, respectivamente.

2. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) está dispuesta entre un par de electrodos metálicos (7a, 7b), los cuales están adheridos a dicha espuma por medio de una cola, pasta o resina conductora (9) y están conectados a un circuito (15) de control y generación de energía.

3. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) está dispuesta entre y acoplada con un par de electrodos que se obtienen por medio de unas placas (11a, 11b) de circuito impreso flexibles y están conectados a un circuito (15) de control y generación de energía.

4. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) está dispuesta entre y acoplada con un par de electrodos que se obtienen mediante tintas conductoras impresas y están conectados a un circuito (15) de control y generación de energía.

5. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha espuma a base de poliuretano cargada y/o impregnada con un relleno eléctricamente conductor (1) está provista de un par de electrodos metálicos (13a, 13b) incrustados en dicha espuma y conectados a un circuito (15) de control y generación de energía.

6. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha espuma a base de poliuretano está cargada con un relleno eléctricamente conductor (1) y comprende una matriz (3) de poliuretano y unas partículas eléctricamente conductoras (5, 5', 5") dispersas en dicha matriz, seleccionándose la concentración de dichas partículas eléctricamente conductoras (5, 5', 5") para que esté en el intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación del material compuesto resultante.

7. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicha concentración de dichas partículas eléctricamente conductoras (5, 5', 5") se selecciona para que esté en el 50 % de dicho intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación del material compuesto resultante más cercano a dicho umbral de saturación del material compuesto resultante, preferentemente en el 20 % de dicho intervalo entre el umbral de percolación y el umbral de saturación del material compuesto resultante más cercano a dicho umbral de saturación del material compuesto resultante.

8. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en donde dichas partículas eléctricamente conductoras se seleccionan del grupo que incluye partículas metálicas, partículas de negro de carbón, partículas de grafito, partículas de grafeno, óxido de grafeno, nanoplaquetas de grafeno, fibras de carbono y nanotubos de carbono.

9. Componente (10, 12, 14, 16, 18) de habitáculo de vehículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho componente de habitáculo de vehículo es un asiento (10) de vehículo, un cojín (12) de asiento de vehículo, un respaldo (14) de asiento de vehículo, un reposabrazos (18) de asiento de vehículo, un reposacabezas (16) de asiento de vehículo, un panel interior de una puerta de vehículo, o un revestimiento de techo de habitáculo.

10. Método para fabricar un componente de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

- proporcionar un primer componente que contenga al menos un isocianato;

- proporcionar un segundo componente que contenga al menos un poliol;

- añadir al menos un relleno eléctricamente conductor a dicho primer componente y/o a dicho segundo componente;

- mezclar dicho primer componente y dicho segundo componente;

- verterlos en un molde para obtener una espuma;

- utilizar dicha espuma como acolchado o tapicería de dicho componente de habitáculo de vehículo, formando dicha espuma el acolchado o la tapicería de dicho componente, en al menos una o más porciones de dicho acolchado o de dicha tapicería, respectivamente.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde se añaden uno o más agentes de expansión a dicho primer componente y/o a dicho segundo componente.

12. Método para fabricar un componente de habitáculo de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

- proporcionar un primer componente que contenga al menos un isocianato;

- proporcionar un segundo componente que contenga al menos un poliol;

- mezclar dicho primer componente y dicho segundo componente;

- verterlos en un molde para obtener una espuma;

- sumergir dicha espuma en una solución que contenga al menos un relleno eléctricamente conductor;

- dejar secar la espuma;

- utilizar dicha espuma como acolchado o tapicería de dicho componente de habitáculo de vehículo, formando dicha espuma el acolchado o la tapicería de dicho componente, en al menos una o más porciones de dicho acolchado o de dicha tapicería, respectivamente.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde las etapas de sumergir dicha espuma en una solución que contenga un relleno eléctricamente conductor y dejar que la espuma se seque se repiten varias veces.

14. Método de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, en donde se añaden uno o más agentes de expansión a dicho primer componente y/o a dicho segundo componente.