JP6313207B2 - 柔軟なグリーンである不織バッテリカバーおよびその構築方法 - Google Patents

柔軟なグリーンである不織バッテリカバーおよびその構築方法 Download PDF

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Description

関連出願への相互参照
この出願は、2011年8月22日に出願された米国仮特許出願連続番号第61/526,018号の利益を要求し、本願明細書において全文参照により援用される。
発明の背景
1.技術分野
この発明は一般に不織バッテリカバーに関し、より特定的には、少なくとも部分的にグリーンである材料の構成要素から構築される柔軟な断熱性バッテリカバーに関する。
2.関連技術
断熱材は、熱劣化から車両バッテリのようなバッテリを防護するために一般に必要とされる。硬質のプラスチックカバーが一般に使用されるが、相対的に重く、典型的に熱条件からバッテリを保護しない。したがって、硬質のプラスチックカバーは、一般に熱劣化からバッテリを保護するのに必要な程度の断熱性を提供せず、これによりバッテリの耐用寿命が低減する。さらに、硬質プラスチックバッテリカバーには柔軟性がないため、一般にかさ高く、輸送するのが煩わしく、貴重な収容スペースを占有する。これにより、在庫コストが増加する。
硬質のプラスチックカバーに加えて、不織マットもバッテリをカバーするために使用される。現在の不織カバーは、柔軟であり、硬質のプラスチックカバーと比べて断熱性が向上しているが、石油ベースの熱可塑性プラスチックから全体的に形成されている。これにより、製造するのに相対的にコストがかかり、さらに使用後において環境に優しくない。
発明の概要
本発明の1つの局面によれば、断熱性不織バッテリカバーが提供される。上記カバーは、所望の構造的構成に形成される少なくとも1つの不織セクションを含む。不織セクションは、熱硬化可能な織物繊維と、天然繊維、リサイクルされた材料および/または廃棄流材料を含むグリーン材料とのマットとして提供される。マットは、カバーに少なくとも1つの周方向に連続的な不織壁部が設けられるように、熱硬化可能な織物繊維の溶解領域によって形成される結合された継ぎ目を有するよう形成される。
本発明の別の局面に従うと、熱溶解可能な繊維はリサイクルされた材料から提供される。
本発明の別の局面に従うと、少なくとも1つの不織壁部は、対向する端部同士の間を延在する少なくとも1つのヒンジ部を有し、少なくとも1つの不織壁部は第1の厚さを有し、少なくとも1つのヒンジ部は第1の厚さよりも小さい第2の厚さを有する。
本発明の別の局面に従うと、少なくとも1つの不織壁部は複数のヒンジ部を含む。
本発明の別の局面に従うと、少なくとも1つの不織壁部は、直径方向に互いに対向するよう配される継ぎ目の対を含む。
本発明の別の局面に従うと、少なくとも1つの不織壁部は、互いに概して同心状に配される複数の不織壁部を含む。
本発明の別の局面に従うと、複数の不織壁部の各々は不織壁部のうちの隣接するものに結合される。
本発明の別の局面に従うと、少なくとも1つの不織壁部は熱溶解したシールされる端部を有する。
本発明の別の局面に従うと、柔軟な断熱性の不織バッテリカバーを構築する方法が提供される。この方法は、グリーン材料および熱溶解可能な繊維を提供するステップを含む。次いで、自由縁部を有する少なくとも1つの不織マットを天然繊維および熱溶解可能な繊維から形成する。次いで、少なくとも1つの周方向に連続的な不織壁部を形成するよう、少なくとも1つの不織マットの自由縁部を互いに継ぎ目に沿って結合する。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、熱溶解可能な繊維をリサイクルされた材料から提供するステップを含む。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、少なくとも1つの不織壁部の対向する端部同士の間を延在する少なくとも1つのヒンジ部を形成するステップをさらに含み、ヒンジ部は、不織壁部から厚さが減少している。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、少なくとも1つの不織壁部において複数のヒンジ部を形成するステップをさらに含む。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、少なくとも1つの不織壁部において対の継ぎ目を形成するステップをさらに含む。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、複数の不織壁部を形成するとともに、不織壁部を互いに概して同心状に配するステップをさらに含む。
本発明の別の局面に従うと、上記方法は、複数の不織壁部を互いに結合するステップをさらに含む。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、不織壁部の端部を溶解することにより不織壁部の端部のうちの少なくとも1つをシールするステップをさらに含む。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、不織壁部の隣接する端部の各々の材料を共に溶解するステップをさらに含む。
本発明の別の局面に従うと、上記の方法は、天然繊維、リサイクルされた材料、および廃棄流材料の少なくとも1つから上記グリーン材料を提供するステップをさらに含む。
本発明のこれらおよび他の局面、特徴ならびに利点は、現在の好ましい実施例および最良の形態の以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面に関連して考慮されるとより容易に理解されるであろう。
本発明の1つの局面に従って構築される、柔軟な少なくとも部分的にグリーンである不織バッテリカバーの概略的な斜視図である。 図1のバッテリカバーの断面図である。 本発明の別の局面に従って構築される、柔軟な少なくとも部分的にグリーンであるバッテリ不織カバーの断面図である。 平坦にされた輸送構成で示される図3のバッテリカバーの図である。 本発明のさらに別の局面に従って構築される、柔軟な少なくとも部分的にグリーンであるバッテリ不織カバーの断面図である。 平坦にされた輸送構成で示される図4のバッテリカバーの図である。 本発明のさらに別の局面に従って構築される、柔軟な少なくとも部分的にグリーンである不織バッテリカバーの断面図である。 本発明のさらに別の局面に従って構築される、柔軟な少なくとも部分的にグリーンである不織バッテリカバーの部分端面斜視図である。 本発明の別の局面に従った、柔軟な少なくとも部分的にグリーンである不織バッテリカバーを構築する方法を示すプロセスフロー図である。
現在の好ましい実施例の詳細な説明
より詳細に図面を参照して、図1は、本発明の1つの局面に従って構築され以下カバー10と称される柔軟なグリーンまたは少なくとも部分的にグリーンである不織バッテリカバーを示す。当該不織バッテリカバーは、熱保護をバッテリ11に提供するようバッテリ11の周りに配置されるのが示される。カバー10は、天然繊維、リサイクルされた材料および/または廃棄流材料の配合物のような概して14で示されるグリーン材料と、熱溶解可能な織物繊維とも称され概して16で示される熱硬化可能な繊維とから構築される不織壁部12を有する。不織壁部12は、バッテリ11に対して必要な熱保護をカバー10に提供すると同時に、柔軟かつ軽量である。そのためカバー10は、輸送および保管目的のために容易にコンパクトにまたは概して平坦にされることができ、使用時において軽量であるので車両への付加重量が最小限になる。さらにカバー10は、容易に再生可能であり、埋立ての際のインパクトを低減するとともに製造において経済的である。
グリーン材料14は、ジュート、ケナフ、およびヘンプなどといった任意の好適な天然繊維ならびに任意の好適なリサイクルされた材料および/または廃棄流材料から提供され得る。グリーン材料14は、アジア製(これまでにコネチカット、ニューハンプシャーおよびマサチューセッツといったさまざまな州の環境機関によってリサイクルできないと典型的に考えられた、たとえば中国および韓国といったアジアの国において一般的に製造され米国に輸送された低グレードのボール紙)と、(米国において典型的である松のような木材から作られる)標準的なボール紙材料との任意の混合物としても提供され得る。リサイクル業者は典型的に上記の「標準的なボール紙」に混合するアジア製のボール紙は5%しか許可しないので、この特許は、アジア製ボール紙が5%と100%との間のリサイクルされるボール紙に焦点を置く。この「標準」と「アジア製」との混合物を以下、「混合アジア製ボール紙」と称する。したがって、本発明の1つの局面に従った、車両の構成要素を製造する際に用いられるボール紙材料をリサイクルする方法は、アジア製ボール紙を含む劣った低グレードのボール紙材料を米国で製造されたもののようなより高いグレードのボール紙から分離する必要性を無くす。したがって、ボール紙の収容部からの標準的な高グレードのボール紙材料の山、束、または混合物が、2つのタイプのボール紙材料を互いに分離する問題なしにアジア製ボール紙と組み合せて容易にリサイクルされ得る。ボール紙の内容、すなわち混合かまたは100%アジア製であるかは、カバー10の所望の特性に依存して所望のように全ウェブ重量の約25〜99重量%の間であるのが好ましい。一般に、「リサイクルされた」製品と考えられるためには、新しい製品中に約25%のリサイクルされた材料が必要とされる。
アジア製ボール紙は、低品質のリサイクル繊維、竹繊維、ジュート、米繊維、および/または他のスクラップ/破棄材料といった劣った構成成分から構築されているので、リサイクル不可の低グレードボール紙と考えられている。したがって、アジア製ボール紙は、それ自体、または取り出される場合、またはそうでなければ再利用される使用済みボール紙材料に含まれるかどうかによって、典型的に深刻なリサイクル不可の汚染物質であると考えられている。したがって、もしアジア製ボール紙が標準的な米国のボール紙とともに取り出されると、取り出されたものまたは材料の全体が典型的に、リサイクル不可の廃棄物(典型的に、含まれるアジア製ボール紙の含有量が5%より多い)として考えられることになる。アジア製ボール紙は、その脆さおよび特徴的な薄茶色、黄色または緑のような色によって、より高い品質の米国のボール紙と区別され得る。したがって、アジア製ボール紙は典型的に、より高い品質の米国のボール紙から分離され、埋立て場に送られるか、燃やされるか、または別の態様で処理される。
アジア製ボール紙をリサイクルすることができないことは、一般に非常に短くしたがって非常に弱い、アジア製ボール紙の構築に用いられる劣った繊維の構成成分に原因がある。アジア製ボール紙における繊維および他の粉状成分を相対的に微細なサイズとして、長さが長い繊維を有する標準的なボール紙とともにアジア製ボール紙が公知のウェットリサイクリングプロセスにおいて処理される場合、アジア製ボール紙の成分は、篩を通って流されて廃棄流の中へ運ばれ、および/またはリサイクル設備を塞ぎ、そうでなければリサイクル設備を損傷してしまう。したがって本発明に従うと、カバー10の構築はドライプロセスで行われる。これにより、その製造において、0.2mm(「微細」と称される)よりも小さい長さを有する繊維を伴う劣ったアジア製ボール紙の利用が可能になる。
熱溶解可能な材料16は、たとえば、ポリエチレン、PETまたはナイロンの繊維のような低温溶解ポリマー材料として提供され得る。ポリプロピレンのような外装がたとえばその融点を超えて加熱されると溶解する熱可塑性の複合繊維といった他の低温溶解ポリマー材料が用いられ得るということが認識されるべきである。この溶解した樹脂は次いで、存在する任意の織物天然繊維およびボール紙繊維の混合物と、リサイクルされたボール紙材料からの残存する結合剤と融合する。例として、コアが250℃で溶解することと比較して、PET低温溶解繊維の外側部の融点は約110℃〜180℃であってもよい。当業者であれば、所望の結果を達成するよう、他のコーティングまたはフィラーおよびフィラー繊維が低温溶解繊維の代わりに用いられてもよいということを認識するであろう。
壁部12の好適なwt%の含有量を有する熱溶解可能な材料16が設けられる。当該含有量としては、約10wt%以上が例示されるがこれに限定されない。これにより、壁部12の自由縁部18が互いに結合することを可能にし、溶着された継ぎ目19と所望の構成とを有する壁部が形成される。ここで示される当該所望の構成は、長方形が例示されるがこれに限定されない。熱溶解可能な材料のwt%は、用いられる材料および結合プロセスに依存して10%よりも少なくあり得るということが認識されるべきである。熱溶解可能な繊維16は好ましくは、たとえばリサイクルされたカーペットまたは切断されたPETの断片といったリサイクルプラスチック材料から提供される。したがって、これらのリサイクル材料の使用により、埋立てに送られる材料の量が低減される。
図7におけるフローチャートに示されるように、壁部12を構築するためのプロセスは、たとえば天然繊維といったグリーン材料14を熱溶解可能な繊維16と混合または配合し、配合された材料のウェブを形成することを含む。このウェビングプロセスは、たとえばRandoマシン上でエアレイプロセス(airlay process)において行われ得るかまたはカーディングプロセス(carding process)において行われ得、グリーン材料14および繊維16がランダムに方向付けされた状態で、均一に混合された天然繊維/溶解可能な繊維マットまたはウェブを形成する。
次いでウェブを形成する際に、ウェブは、たとえば機械的プロセス、化学的プロセスおよび/または熱プロセスを介して、グリーン材料および繊維材料を互いに結合するよう強化される。たとえばウェブは、たとえばオーブンにおいて、熱溶解可能な繊維16を少なくとも部分的に溶解するのに好適な温度まで加熱され得、これによりグリーン材料14と熱溶解可能な繊維16との配合物を熱的に結合する。別の態様でまたはこれに加えて、ウェブはグリーン材料14と繊維16とを互いに絡ませるようニードリングプロセス(needling process)に晒され得、および/または化学的な結合剤が用いられてグリーン材料14と繊維16とを一緒に結合する化学プロセスに晒され得る。選択される強化プロセスにかかわらず、ウェブはシートへと形成される。当該シートは所望の厚さtを達成する。
次いで、シートを形成および冷却する際、当該シートは切断されて壁部12の所望のサイズのピースおよび一般的な構成を形成する。次いで、所望の自由縁部18は互いに当接する関係にされる。その際、たとえば超音波溶着プロセスのような溶着といった好適な熱を適用した状態で、自由縁部18は互いに結合される。したがって、壁部12は、対向する端部21,23の間を延在する周方向に連続する外面を有するよう構成される。
上に記載した局面に加えて、本発明のさらに別の局面が本願明細書において考慮される。たとえば、図3に示されるように、本発明の別の局面に従って構築されたカバー110が示される。上記と同様の機構を識別するために、上で用いられたのと同じ参照番号を100だけずらしたものが用いられる。
カバー110は、上記と同じグリーン材料114および熱溶解可能な繊維116から形成される周方向に連続的な直線的な壁部112を有する。壁部112は、壁部の対向する縁部118を互いに結合する少なくとも1つの溶着継ぎ目119を含む。さらに、平坦にされた輸送構成と広げられた使用構成との間で壁部112を折り畳むことおよび広げることを容易にするために、壁部112は壁部112の材料内に形成される複数のヒンジ部22を含む。ヒンジ部22は、壁部112の対向する端部121,123の間を延在するとともに、図7のプロセスフローに詳細に示されるように好ましくは自由縁部118を互いに結合する前に溶解プロセスで形成される。加熱された圧縮フィックスチャを介して熱および圧力が互いに組み合されて適用され、壁部112の内面および/または外面が圧縮されてヒンジ部22の所望の低減された厚さの圧縮構成を形成できる。これにより、熱および圧縮下でヒンジ部22が形成されると、壁部112に対してヒンジ部22の厚さは低減されるとともに密度は増加する。これにより、ヒンジ部22の柔軟性が増強される。したがって、壁部112は第1の厚さを有し、ヒンジ部22は第2の厚さを有し、第2の厚さは第1の厚さよりも小さい。溶着継ぎ目119に直径方向に対向するヒンジ部22の1つが示される。その一方、他のヒンジ部22は互いに直径方向に対向するのが示される。したがって、壁部112は、直径方向に対向するヒンジ部22の対に亘ってかまたは直径方向に対向する溶着継ぎ目119およびヒンジ部22に亘って平坦にされるように良好に適合される。
図4において、本発明の別の局面に従って構築されたカバー210が示される。上記と同様の機構を識別するために、上で用いられたのと同じ参照番号を200だけずらしたものが用いられる。
カバー210は、上記と同じグリーン材料214および熱溶解可能な繊維216から形成される周方向に連続的な壁部212を有する。壁部212は、壁部の対向する縁部218を互いに結合する溶着継ぎ目219の対を含む。溶着継ぎ目219は、直径方向に互いに対向するよう示される。さらに、平坦にされた輸送構成と広げられた使用位置との間で壁部212を折り畳むことおよび広げることを容易にするために、壁部は、上述したように形成されるヒンジ部222の対を含む。ヒンジ部222は、直径方向に互いに対向するように示される。したがって、壁部212は、直径方向に対向するヒンジ部222の対に亘ってかまたは直径方向に対向する溶着継ぎ目219に亘って、輸送および/または保管のために平坦にされるのに良好に適合される。
図5では、本発明の別の局面に従って構築されたカバー310が示される。上記と同様の機構を識別するために、上で用いられたのと同じ参照番号を300だけずらしたものが用いられる。
カバー310は、複数の周方向に連続する壁部を有するよう構築される。ここで示されるカバー310は互いに概して同心状に配される3つの壁部312,312′,312″を有するが、これは例示であってこれに限定されない。壁部312,312′,312″の各々は、上記と同じグリーン材料314および熱溶解可能な繊維316から形成され得る。個々の壁部は、互いに異なるグリーン材料314および異なる繊維316から構築され得るか、またはさらに個々の壁部は互いに同じグリーン材料314および同じ繊維316から構築され得、さらに壁部112について記載されるのと概略的に同じであると示される壁部12,112,212について記載された同じまたは同様の構成を有するよう構築され得るが、所望であれば各壁部は異なるまたは若干異なる構成を有し得る。したがって、各壁部312,312′,312″は、対向する縁部318を互いに結合する単一の溶着継ぎ目319を有する。さらに、平坦にされた輸送構成と広げられた使用位置との間で壁部312,312′,312″を折り畳むことと広げることとを容易にするために、壁部は、上述したように形成される複数のヒンジ部322を含む。ヒンジ部322の対は、直径方向に互いに対向するよう示される一方、ヒンジ部322の別のものは直径方向に溶着継ぎ目319に対向するよう示される。カバー310を単一ピースのアセンブリとして提供するために、不織壁部312,312′,312″は隣接する不織壁部312,312′,312″が互いに結合する状態で互いに取り付けられており、ここではヒンジ部322の少なくとも1つのセットに亘って、たとえば熱および圧力下で共に溶着されるように結合ジョイント28にて互いに結合されるのが示される。さらに、壁部312,312′,312″は異なる不織組成の少なくとも1つの壁部を有するよう構築され得る。たとえば、外側の壁部312および内側の壁部312″は、グリーン材料を含むことなく不織ポリプロピレン材料から形成され得る一方、中間層312′は、壁部12について詳細に上記したように構築され得る。
図6では、本発明のさらに別の局面が示される。スリーブ10,110,210,310の端部のうち少なくとも1つ、ここではスリーブ210の端部24が、シール部26を有するがこれは例示であって限定ではない。シール部26は、壁部212の端部のほつれを防止するとともに端部24を介した壁部212中への如何なる流体/水分の吸収も防止する。シール部26は、たとえば超音波溶着プロセスといった溶着プロセスのような任意の好適な加熱溶解/圧力適用プロセスにおいて提供され得る。端部24でのシール部26は好ましくは、図7に示されるように、自由縁部218を互いに結合する前に形成される。カバー310に統合される場合、カバー310は、シールされた端部同士を介して壁部を互いに取り付けることを容易にすることよって、シール部を個々の壁部312,312′,312″の上端部および下端部に沿って形成することからさらに利益を得ることができる。したがって、各端部における単一のシール部は、壁部312,312′,312″の各々を互いに結合する。
本発明の多くの修正例および変形例が上記の教示に鑑みると可能であることは明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲および最終的に許可される任意の請求項の範囲内で、本発明は具体的に記載されたものとは異なった態様で実施されてもよいということが理解されるべきである。

Claims (18)

  1. 互いに概して同心状に配置され、かつ互いから部分的に分離される、周方向に連続的な複数の別個の不織壁部を含み、前記不織壁部の各々は、前記複数の不織壁部の各々の対向する縁部を互いに結合する少なくとも1つの熱結合された継ぎ目を有し、前記不織壁部の各々は、互いに熱溶解可能な材料を介して結合され、天然繊維、リサイクルされた材料および/または廃棄流材料の配合物を含む混合繊維のウェブから構築され、
    前記不織壁部の各々は、軸方向両端部の間を延在する少なくとも1つのヒンジ部を有し、前記少なくとも1つのヒンジ部以外の前記不織壁部の部分は第1の厚さを有し、前記少なくとも1つのヒンジ部は前記第1の厚さよりも小さい第2の厚さを有し、複数の別個の不織壁部は前記少なくとも1つのヒンジ部に亘って形成される溶着結合によって互いに結合される不織バッテリカバー。
  2. 前記熱溶解可能な材料は、リサイクルされたプラスチック材料から提供される熱溶解可能な繊維を含む、請求項1に記載の不織バッテリカバー。
  3. 前記少なくとも1つのヒンジ部は、前記少なくとも1つのヒンジ部以外の前記不織壁部の部分に対して増加した密度を有する、請求項1に記載の不織バッテリカバー。
  4. 前記不織壁部の各々は複数の前記少なくとも1つのヒンジ部を含む、請求項1に記載の不織バッテリカバー。
  5. 前記不織壁部の各々は、直径方向に互いに対向するよう配される前記少なくとも1つの継ぎ目の対を含む、請求項4に記載の不織バッテリカバー。
  6. 前記ヒンジ部の対は直径方向に互いに対向するよう配される、請求項5に記載の不織バッテリカバー。
  7. 前記複数の不織壁部の各々は少なくとも1つのシールされた軸方向端部を有する、請求項1に記載の不織バッテリカバー。
  8. 前記少なくとも1つのシールされた軸方向端部は、共に溶解した前記不織壁部の各々の材料を含む、請求項7に記載の不織バッテリカバー。
  9. 前記複数の不織壁部の少なくとも1つは、前記複数の不織壁部の別のものとは異なる材料内容を有する、請求項1に記載の不織バッテリカバー。
  10. バッテリカバーを構築する方法であって、
    複数の別個の周方向に連続的な不織壁部を形成することと、
    複数の別個の前記周方向に連続的な不織壁部を互いに概して同心状に、かつ互いから部分的に分離して配置することとを含み、
    前記周方向に連続的な不織壁部を形成することは、
    天然繊維、リサイクルされた材料、および/または廃棄材料から構成されるグリーン材料を提供するステップと、
    熱溶解可能な繊維を提供するステップと、
    前記グリーン材料および前記熱溶解可能な繊維から、少なくとも1つのピースを形成するステップと、
    少なくとも1つの前記周方向に連続的な不織壁部を形成するよう、継ぎ目に沿って複数の前記ピースの各々の対向する縁部を互いに熱溶解可能な繊維を介して熱結合するステップと、
    前記周方向に連続的な不織壁部の軸方向両端部の間を延在する少なくとも1つのヒンジ部を形成するステップとを含み、前記周方向に連続的な不織壁部における前記ヒンジ部以外の部分は第1の厚さを有し、前記少なくとも1つのヒンジ部の各々は前記第1の厚さよりも小さい第2の厚さを有し、
    前記周方向に連続的な不織壁部の前記少なくとも1つのヒンジ部に亘る溶着結合を形成して前記周方向に連続的な不織壁同士を結合することをさらに含む、方法。
  11. 前記熱溶解可能な繊維をリサイクルされたプラスチック材料から提供するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
  12. 前記不織壁部の各々に直径方向に互いに対向する前記継ぎ目の対を形成する、請求項10に記載の方法。
  13. 隣接する前記周方向に連続的な不織壁部を共に圧力下で溶解することにより前記周方向に連続的な不織壁部同士の結合を行う、請求項10に記載の方法。
  14. 前記周方向に連続的な不織壁部の軸方向端部を溶解することにより前記周方向に連続的な不織壁部の軸方向端部の少なくとも1つをシールする、請求項13に記載の方法。
  15. 複数の前記周方向に連続的な不織壁部の軸方向端部の材料を共に溶解する、請求項14に記載の方法。
  16. 前記周方向に連続的な不織壁部の軸方向両端部を溶解することにより前記周方向に連続的な不織壁部の各々の少なくとも1つの軸方向端部をシールするステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
  17. 前記周方向に連続的な不織壁部とは異なる材料からなる周方向に連続的な別の不織壁部の少なくとも1つを形成するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
  18. 前記別の不織壁部をポリプロピレンから形成する、請求項17に記載の方法。
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