KR101059341B1 - 좌석 시스템 및 그의 형성 방법 - Google Patents

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에릭 쿠르티츠
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 좌석 등받이(20)의 측면 거리를 가로질러 연장되어있는 하나 이상의 플라스틱 패널(22)을 가진 좌석 등받이(20)를 포함한 좌석 시스템을 개시하고 있다. 좌석 등받이(20)는 바람직하게는 플라스틱 패널(22)에 부착된 하나 이상의 보강재(30)를 포함한다.
좌석 시스템, 좌석 등받이, 플라스틱 패널, 보강재.

Description

좌석 시스템 및 그의 형성 방법{SEATING SYSTEM AND METHOD OF FORMING SAME}
출원일의 우선권 주장
본 출원은 2003년 2월 13일 출원된 미국 가출원 일련번호 60/447,118호 및 2004년 1월 13일 출원된 미국 출원 일련번호 10/755,897호의 출원일의 우선권을 주장하며, 상기 출원들은 모두 본 명세서에서 모든 목적을 위해 참고문헌으로 인용된다.
본 발명은 개선된 좌석 시스템, 더욱 특별하게는 자동차 좌석을 위한 개선된 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 개선된 자동차 내부 시스템에 관한 것이다.
자동차에서 개선된 좌석 시스템에 대한 요구가 계속 증가하고 있다. 해치백, 스포츠용 차량 및 미니밴의 유행 물결은, 조절가능하고 많은 경우에 차량의 후미 쪽에 실린 화물을 구속할 수 있는 좌석이 요구되는 측면에서 볼 때, 독특한 디자인 문제를 제기하여 왔다. 승객(특히 뒷 좌석의 승객)과 함께 화물의 적하 및 운송을 위해 이러한 차량을 이용하는 소비자가 증가하는 것에 비추어, 제조업자들은 큰 부하를 견디는 좌석 시스템의 능력을 개선시키는 것에 관심을 돌렸다.
좌석 시스템의 내력(load bearing) 능력을 증가시키기 위하여, 하나 이상의 보강재를 거기에 적용할 수도 있다. 내력 특징을 갖는 것에 추가로, 저 비용 재료 및 유선형 공정을 사용함으로써, 좌석 시스템을 위한 낮은 비용을 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 특정한 구현양태들은, 저 비용 보강재로 좌석 시스템을 강화시키는 것을 추구할 수도 있으며, 이것은 조립품 사이클 시간, 설비 비용, 노동 비용 등을 낮출 수 있는 기술에 따라 적용될 수 있다.
좌석을 위해 유리한 개선된 시스템의 예들이 공동 소유된 미국 특허 6,491,346호 및 공동-소유되고 동시 계류중인 미국 출원 일련번호 09/766,792호 (2001년 1월 22일 출원), 60/312,874호 (2001년 8월 15일 출원), 60/329,187호 (2001년 10월 12일 출원), 09/766,792호 (2001년 1월 22일 출원) 및 10/216,970호 (2002년 8월 12일 출원); 60/414,040호 (2002년 9월 27일 출원)에 개시되어 있으며; 이들의 개시내용들은 모든 목적을 위해 여기에서 참고문헌으로 인용된다.
발명의 요약
당 기술분야의 요구사항은, 외측 둘레에 의해 실질적으로 한정되는 적어도 하나의 패널을 갖고 전체 둘레 사이를 실질적으로 연속적으로 메우는 주 벽을 가진 플라스틱 좌석 등받이를 포함하는, 본 발명의 자동차 좌석 시스템에 의해 충족된다. 적어도 하나의 패널은 바람직하게는 조립시에 좌석 등받이에 강도를 제공하기 위한 하나 이상의 보강 구조물을 포함한다. 한가지 매우 바람직한 구현양태에 따르면, 패널은 제2 재료로 이루어진 보강재를 가진 보강 구조물을 포함한다. 보강재는 다수의 제2 재료로 형성될 수도 있긴 하지만, 한가지 바람직한 재료는 금속이 고 한가지 특히 바람직한 재료는 강철이다.
다른 형성 방법이 계획되긴 하지만, 좌석 등받이의 패널은 바람직하게는 성형 공정으로 형성된다. 또한, 한가지 매우 바람직한 구현양태에서, 보강재를 접착제로 좌석 등받이에 부착시킨다. 매우 바람직한 구현양태에서, 좌석 등받이는 각종 재료로 형성될 수도 있지만, 바람직하게는 플라스틱으로 형성되고, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌, 더욱 바람직하게는 유리 섬유 강화된 폴리프로필렌으로 형성된다.
유리하게는, 좌석 시스템은 좌석 등받이 뒤에 적어도 36kg 질량이 놓인 상태에서 약 20 내지 약 30g의 빠른 가속시에 붕괴를 나타내지 않는다. 시스템은 제조가 용이하고, 좌석 등받이의 형성 비용이 감소될 수 있도록 용이하게 부착된 보강재를 포함한다.
도 1은 보강재의 적용 동안에 좌석 등받이의 투시도를 나타낸다.
도 2A는 보강재의 적용 동안에 도 1의 좌석 등받이의 단면도를 나타낸다.
도 2B는 보강재의 적용 동안에 도 1의 좌석 등받이의 단면도를 나타낸다.
도 3은 대안적인 보강재의 적용 동안에 대안적인 좌석 등받이의 투시도를 나타낸다.
본 발명의 한가지 측면에 따르면, 적어도 하나의 보강 구조물을 가진 좌석 등받이 시스템, 특히 제2 재료로 형성된 보강재를 포함하는 하나 이상의 보강 구조물을 가진 좌석 등받이가 제공된다. 바람직하게는, 좌석 등받이 패널의 주 벽을 따라서 보강재가 연장된다. 유리하게는, 본 발명에 따르면, 하나의 바람직한 재료(예, 금속)의 보강재가, 다른 상이한 바람직한 재료의 좌석 등받이에 쉽게 부착(예를들어, 점착)될 수 있고, 여기에서 이러한 첫번째 및 두번째 재료의 부착은 이전에는 훨씬 더 어려웠을 수도 있다.
도 1, 2A 및 2B를 언급하면, 개선된 좌석 등받이 시스템(20)이 도시되어 있다. 좌석 등받이 시스템(20)은 전형적으로 좌석 등받이 시스템(20)의 측면 거리에 걸쳐 있는 하나 이상의 패널(22) (예를들어 60/40 분할, 전체 좌석, 등)을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 패널(22)의 각각은 주 벽(26), 및 바람직하게는 이하 더욱 기재되는 바와 같이 단지 하나의 주 벽(26)을 포함한다.
좌석 등받이의 하나 이상의 패널의 각각은, 벽에 부착되고 벽으로부터 적어도 부분적으로 연장된 하나 이상의 보강 구조물 (예를들어, 보강재, 가로대(rib), 이들의 조합 등)을 포함할 것이다. 바람직하게는, 각각의 패널의 주 벽은, 패널의 전체 둘레 사이를 실질적으로 연속적으로 메우고 있으며, 상기 보강 구조물은 벽을 따라 실질적으로 연장된다. 보강 구조물은, 벽과는 상이한 제2 재료로 형성된 적어도 하나의 보강재를 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 보강재는 벽 또는 좌석 등받이와 유사하거나 동일한 재료로 형성될 수도 있는 것으로 생각된다. 여기에서 사용된 바와 같이, 제2 재료는 좌석 등받이의 재료와 조성면에서 적어도 약간 상이한 재료 또는 재료의 조합을 가리킨다.
좌석 등받이의 패널은, 이에 한정되지 않지만 금속, 플라스틱(강화 또는 비강화 플라스틱 포함), 다른 복합 재료 또는 기타 재료를 포함한 적절한 재료로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 패널은 플라스틱이다. 더욱 바람직하게는, 모든 패널은 플라스틱이다 (예를들어, 열가소성, 열경화성 또는 이들의 조합).
본 발명에 따른 보강 구조물은, 조성 및 형태 면에서 패널과 상이한 재료로 이루어진 하나 이상의 별개로 형성된 보강재를 포함할 수도 있는 것으로 생각된다.
미세다공성 발포체 플라스틱의 사용이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 생각된다. 본 발명에 따르면, 기체/중합체 용액을 형성하고, 미세공극을 기핵화하기 위하여 용액을 열역학적으로 불안정하게 만든다. 이어서, 핵의 성장은 원하는 대로 조절된다.
선택된 재료의 제조를 위해 당 기술분야에 개시된 기술을 사용하여 좌석 등받이 패널을 만들 수 있다. 예를들어, 패널을 형태화하거나, 성형하거나, 기계가공하거나 또는 달리 원하는 형태로 구성할 수도 있다. 패널이 플라스틱인 경우에, 이에 제한되지 않고, 사출 성형 (이에 한정되지 않지만 외부 또는 내부 기체 주입 성형 포함), 블로우 성형, 압축 성형, 회전 성형, 열성형, 압출, 진공 성형, 원위치 발포 (foaming in-place) 등을 포함한 적절한 플라스틱 제조 기술을 사용할 수 있다. 또한, 삽입 성형, 오버-성형 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 다른 제조 기술이 사용될 수 있다. 따라서, 이해될 수 있듯이, 하나의 구현양태에서, 하이브리드 좌석 조립품이 제조될 수 있고, 이에 의해 상이한 각각의 재료 및 상이한 각각의 제조 기술의 장점을 취할 수 있으며, 또한 유리하게는 추가의 특징부를 설계하는 능력이 가능하다.
본 발명은 좌석 등받이 조립품에 추가의 강성, 인성 또는 내충격성을 부여하거나 구조물의 휨 모멘트를 국소적으로 변경시키기 위한 보강 구조물의 사용을 의도한다.
보강 구조물의 구조 또는 패턴의 예는, 이제 제한되지 않고, "C"형태, "D"형태, "H"형태, "I"형태, "J"형태, "L"형태, "M"형태, "N"형태, "O"형태, "S"형태, "T"형태, "U"형태, "V"형태, "W"형태, "X"형태, "Y"형태, "Z"형태, 곡선 (예, 사인 곡선), 지그재그, "+"형태 등을 포함할 수도 있다.
하나의 바람직한 구현양태에서, 패널의 보강 구조물은 제2 재료로 형성되고 좌석 등받이에 부착된 보강재이다. 좌석 등받이를 위한 패널의 보강재는, 좌석 등받이의 주 벽을 강화시키기 위해 바람직하게 구성될 수도 있고, 이러한 구성은 특정한 차량을 위한 차량 등받이의 디자인(예, 형태, 크기, 강도 요건 등)에 의존될 수도 있다. 예를들어, 보강재는 실질적으로 평면이거나 곡선윤곽이고, 좌석 등받이의 디자인에 의존하여 크거나 작고, 짧거나 길 수도 있다. 또한, 필요하거나 원하는 바에 따라 다수 또는 약간의 보강재가 존재할 수도 있다.
하나의 매우 바람직한 구현양태에서, 보강 구조물은 일체식 재료로 형성된 가로대와 같은 하나 이상의 보강재를 포함할 수도 있다. 일례로서, 이러한 가로대는 좌석 등받이의 주 벽에 부착된 속이 꽉 차거나 홈을 가진 형태의 구조물로서 제공될 수도 있다. 바람직하게는, 채널 형성 가로대를 위하여, 이러한 가로대는 공동-소유된 특허출원 일련번호 60/414,040호 (2002년 9월 27일 출원)에 기재된 바와 같이 기체 보조 사출 성형에 의해 형성되고; 이들의 교시내용은 여기에서 모든 목적을 위해 참고문헌으로 포함된다.
도 1, 2A 및 2B를 다시 언급하면, 좌석 등받이 시스템(20)이 시스템(20)의 패널(22)에 부착된 보강재(32)를 가진 적어도 하나의 보강 구조물(30)을 포함하는 것이 도시되어 있다. 바람직하게는, 보강재(32)는 제2 재료로 적어도 부분적으로 형성된다.
보강재(32)는 다양한 형태 및 구조로 형성될 수도 있는 것으로 생각된다. 예를들어, 보강재(32)는, 좌석 등받이 시스템(20)에 보강재(32)가 적용되는 바람직한 방식 및 바람직한 보강 방식에 의존하여, 편평하거나 곡선윤곽을 가질 수도 있고, 가늘거나 단단할 수도 있고, 기하 또는 다른 형태일 수도 있다. 도시된 특별한 구현양태에서, 보강재(32)가 길이(L), 폭(W) 및 두께(T)를 가진 가늘고 긴 윤곽의 조각으로서 제공된다. 길이, 폭 및 두께가 실질적으로 일정하게 도시되어 있으나, 이러한 치수들은 상이한 보강재에 대해 변할 수도 있고, 단일 보강재에 대해 치수가 변할 수도 있다.
일반적으로, 보강재(32)의 치수의 수치는 정밀하게 중요하지 않고, 보강재(32)가 걸쳐있게 될 거리 또는 면적에 의존될 수 있다. 그러나, 보강재(32)에 대해 낮은 중량을 유지하기 위하여 더 작은 치수를 유지하고 특히 더 작은 두께를 유지하는 것이 전형적으로 바람직하다. 따라서, 두께는 바람직하게는 약 5mm 미만, 더욱 바람직하게는 약 2mm 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 1mm 미만이다. 또한, 보강재(32)의 중량을 저하시키기 위해 하나 또는 다수의 공극(예를들어 관통공)을 가진 보강재(32)를 형성하는 것이 또한 바람직할 수도 있다. 이러한 구현양태에서, 보강재(32)는 실질적으로 보강재(32)에 한정된 공극이 보강재(32)의 제2 재료보다 더욱 큰 부피를 차지하게 되도록 하는 골격일 수도 있다.
요구되지 않긴 하지만, 보강재(32)는 좌석 등받이 시스템(20)의 패널(22)의 정합부 또는 대응 표면(40) (예를 들어, 거울)에 대응되는 정합부 또는 대응 표면(36)을 포함하는 것이 바람직하다. 도 1-2B에서 보강재(22)는 보강재(32)의 길이(L)를 따라 연장된 한 쌍의 가로대(50) 및 가로대(50)을 서로 연결하는 웹(52)을 포함하고, 이에 의해 평면부(54) 및 한 쌍의 홈(56)을 포함하도록 표면(36)을 형성한다. 일치를 위하여, 좌석 등받이 시스템(20)의 패널(22)의 정합 표면(40)은, 홈(52) 안으로 연장되도록 배열된 가로대로 표시되어진 한 쌍의 보강재(60) 및 보강재(32)의 평면부(54)에 접하여 실질적으로 꼭 맞도록 배열된 평면부(64)를 한정한다.
보강재(32)의 제2 재료는 중합체, 유리, 금속, 섬유계 재료 (예를들어, 유리, 탄소 섬유, 아라미드 금속 또는 기타), 제직물, 부직포, 이들의 조합 등과 같은 다양한 재료로부터 선택될 수도 있다. 한가지 바람직한 구현양태에서, 제2 재료는 알루미늄, 철, 텅스텐, 마그네슘, 강철, 주석, 구리, 티타늄, 이들의 조합 등과 같은 하나 이상의 금속으로 실질적으로 전부 또는 적어도 부분적으로 형성된다. 한가지 바람직한 구현양태에서, 보강재의 제2 재료는 실질적으로 완전히 낮은 탄소 강철이다.
보강재(32)는 다양한 기술을 사용하여 형성될 수도 있다. 예를들어, 보강재(32)는 롤 성형되거나, 주조되거나, 압형되거나 기타 가공될 수도 있다. 또한, 보강재는 성형되거나, 압출되거나, 또는 기타 가공될 수도 있다.
적절하게는, 패널은 플라스틱 금형을 포함할 수 있다. 플라스틱 재료는 바람직하게는 단독중합체, 예를들어 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 폴리스티렌, 또는 공중합체, 예를들어 낮은 표면 에너지를 가진 폴리알킬렌 테레프탈레이트 (높은 표면 에너지가 또한 가능하긴 하지만)를 포함할 수 있다.
바람직한 플라스틱 재료는 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리아미드 합금, 폴리페닐렌 옥사이드 중합체, 폴리페닐렌 옥사이드 합금, 폴리스티렌 중합체, 폴리스티렌 합금, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 중합체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 합금을 포함한다. 플라스틱 재료는 섬유, 예를들어 유리 단섬유, 유리 장섬유, 천연 단섬유 또는 천연 장섬유를 함유할 수도 있다.
특히 바람직한 플라스틱 재료는 유리 단섬유 충진된 폴리프로필렌, 유리 장섬유 충진된 폴리프로필렌, 유리 충진된 폴리아미드 및 유리 충진된 폴리아미드 합금을 포함한다. EAU로서 범퍼 시스템에서 사용하기 위해 특히 바람직한 플라스틱 재료는 비충진 폴리프로필렌, 탈크 충진된 폴리프로필렌, 미네랄 충진된 폴리프로필렌을 포함한다.
특히 바람직한 구현양태에서, 중합체 재료는 추가의 강도를 위한 섬유를 포함할 수도 있다. 각종 크기의 섬유 (예, 길이)가 사용될 수 있는 것으로 생각되긴 하지만, 유리하게는 비교적 긴 유리 섬유가 비교적 고도의 강도를 부가한다는 것을 알아내었다. 즉, 바람직한 구현양태에서, ABS, PCABS, 폴리프로필렌, SMA (스티렌 말레산 무수물), PPO(폴리페닐렌 옥사이드)와 같은 중합체 재료 또는 기타 적절한 플라스틱이, 대략 2mm 초과, 더욱 바람직하게는 약 4mm 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 6mm 초과, 가장 바람직하게는 약 8mm 내지 20mm의 평균 길이를 가진 유리 섬유로 충진된다.
보강 구조물(30)을 형성하기 위한 다양한 통합 또는 부착 기술을 사용하여, 보강재(32)를 좌석 등받이 시스템(20)의 나머지에 부착하거나 일체화할 수도 있다. 예를들어, 나사, 클립, 리벳, 이들의 조합 등과 같은 기계적 체결구를 사용할 수도 있다. 대안적으로, 여기에 기재된 성형 기술의 한 방법에 따라, 좌석 등받이 시스템(20)의 적어도 일부를 보강재(32) 주위에 성형함으로써 보강재(32)를 좌석 등받이 시스템(20)과 일체화할 수도 있다. 다른 대안적인 열 스테이킹(heat staking)으로서, 보강재(32)를 패널(22)에 부착하기 위하여 진동 용접, 초음파 용접, 이들의 조합 등을 사용할 수도 있다.
한가지 구현양태에서, 보강재(32)를 접착제(66)로 좌석 등받이 시스템(20)의 패널(22)에 점착시킨다. 바람직하게는, 각각 패널(22) 및 보강재(32)의 정합 표면(40, 36)의 한쪽 또는 양쪽에 접착제(66)를 도포한다. 그 후에, 표면(40, 36)을 서로에 대해 가압하여, 표면(40, 36) 및 즉 보강재(32) 및 패널(22)이 서로 부착되도록 한다. 물론, 보강재(32)를 좌석 등받이 시스템(20)에 부착시키기 위하여 접착제(66)가 보강재(32) 또는 좌석 등받이 시스템(20)의 한쪽 표면에 도포될 수 있는 것으로 생각된다.
다른 적절한 접착제가 본 발명에서 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 접착제(66)가 패널(22)의 재료 및 보강재(32)의 제2 재료와 상용성이다 (즉, 그것에 부착될 수 있다). 그러나, 접착제(66)가 이러한 재료의 하나와 상용성이 아니라면, 패널(22)의 표면(들) 또는 비상용성 재료로 형성된 보강재(32)를 처리하는 것이 바람직할 수도 있다. 일례의 처리는 프라이머의 도포, 플라스마로의 노출, 이들의 조합 등을 포함한다.
하나의 구현양태에서, 접착제는 우레탄계 접착제, 더욱 바람직하게는 우레탄 접착제 (예, 폴리우레탄 접착제)이다. 대안적으로, 접착제는 메틸 메타크릴레이트(MMA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카르보네이트(PC) 또는 이들의 혼합물(예를들어, PC-ABS)로부터 선택된 기능성 성분을 포함할 수도 있다. 추가의 대안적인 구현양태에서, 접착제는 실란 접착제, 실리콘 접착제, 또는 이들의 혼합물이다. 또 다른 구현양태에서, 접착제는 아크릴 접착제이다. 접착제는 또한 에폭시계일 수도 있다. 이것은 폴리올레핀, 스티렌, 아크릴 또는 이들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 또 다른 구현양태에서, 바람직한 접착제는 알킬 보란을 포함한다. 적절한 접착제의 예는 공동-소유된 미국 특허 09/466,321호 (1999년 12월 17일 출원) 및 특허 공고 번호 20020058764호 및 20030001410호 (여기에서 모든 목적을 위하여 참고문헌으로 포함됨)에 개시되어 있다. 이러한 접착제는 점착화제, 엘라스토머, 충격 개질제 등을 포함한 당 기술분야에 개시된 적절한 성능 개질제를 포함할 수도 있다.
한가지 매우 바람직한 구현양태에서, 보강재(32)를 패널 부위(22)에 접착제에 의해 고착시키기 위하여 2-부분, 유기보란/아민 복합 접착제 또는 기타 접착제가 사용된다. 유리하게는, 접착제가 금속(예, 강철) 및 플라스틱, 특히 폴리프로필렌과 상용성인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 점착에 앞서서 보강재(32) 또는 좌석 등받이 시스템(20)의 표면을 반드시 처리하지 않고도, 금속으로 형성된 경우의 보강재(32)를 플라스틱 또는 폴리프로필렌으로 형성된 경우의 좌석 등받이 시스템(20)에 부착시키기 위하여 접착제가 사용될 수도 있다.
본 발명의 특히 바람직한 구현양태는 45mJ/m2 미만의 표면 에너지를 가진 성형된 유리 충진 폴리프로필렌 및(또는) 유리 충진 폴리아미드로 만들어진 패널, 및 강철, 아연 및(또는) 알루미늄으로 만들어진 보강재를 제공한다. 따라서, 이들을 함께 결합시키기 위하여 45mJ/m2 미만의 표면 에너지를 가진 기판에 바람직하게 결합될 수 있는 접착제가 대응 표면의 적어도 일부 사이에 배치되며, 이때 접착제는
i) 유기보란/아민 착물;
ii) 자유 라디칼 중합에 의해 중합가능한 올레핀 불포화결합을 가진 하나 이상의 단량체, 올리고머, 또는 중합체; 및 임의로
iii) 올레핀 불포화결합을 가진 하나 이상의 단량체, 올리고머 또는 중합체의 중합을 개시하기 위하여 보란을 방출하도록 상기 착물을 해리시키는 화합물
을 포함하는 중합가능한 조성물로부터 유래된다.
본 발명의 추가의 특히 바람직한 측면은, 상기 문단에서 언급된 자동차 조립품의 제조 방법 및 여기에 기재된 조립품의 제작시에 상기 문단에서 기재된 접착제의 용도이다.
국제 특허 출원 번호 PCT/US00/33806호에 개시된 접착제 및 중합가능한 조성물은 구조 부재 및 강화 부재를 함께 결합시키기 위하여 본 발명에서 사용하기 위해 특히 바람직하다.
유기보란 화합물을 착물화시키기 위해 사용되는 아민은 유기보란을 착물화시키고 탈착물화제에 노출될 때 탈착물화될 수 있는 임의의 아민일 수 있다. 바람직한 아민은, 미국 특허 5,539,070호 (Zharov)의 컬럼 5, 41 내지 53행 (여기에서 참고문헌으로 인용됨), 미국 특허 5,106,928호 (Skoultchi) 컬럼 2, 29 내지 58행 (여기에서 참고문헌으로 인용됨) 및 미국 특허 5,686,544호 (Pocius) 컬럼 7, 29행 내지 컬럼 10, 36행 (여기에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시된 바와 같은 일차 또는 이차 아민 또는 일차 또는 이차 아민기를 함유하는 폴리아민 또는 암모니아; 몬타놀아민, 이차 디알킬 디아민 또는 폴리옥시알킬렌폴리아민; 및 미국 특허 5,883,208호 (Deviny) 컬럼 7, 30행 내지 컬럼 8, 56행 (여기에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시된 바와 같이 아민과 반응성인 2개 이상의 기를 가진 화합물 및 디아민의 아민 말단 반응 생성물을 포함한다. 드바이니(Deviny)의 특허에 기재된 반응 생성물에 있어서, 바람직한 디일차 아민은 알킬 디일차 아민, 아릴 디일차 아민, 알킬아릴 디일차 아민 및 폴리옥시알킬렌 디아민을 포함하고; 아민과 반응성인 화합물은 2개 이상의 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 할라이드, 알데히드, 에폭시드, 알콜 및 아크릴레이트 기를 함유하는 화합물을 포함한다. 바람직한 아민은 n-옥틸아민, 1,6-디아미노헥산 (1,6-헥산 디아민), 디에틸아민, 디부틸 아민, 디에틸렌 트리아민, 디프로필렌 디아민, 1,3-프로필렌 디아민(1,3-프로판 디아민), 1,2-프로필렌 디아민, 1,2-에탄 디아민, 1,5-펜탄 디아민, 1,12-도데칸디아민, 2-메틸-1,5-펜탄 디아민, 3-메틸-1,5-펜탄 디아민, 트리에틸렌 테트라아민, 디에틸렌 트리아민을 포함한다. 바람직한 폴리옥시알킬렌 폴리아민은 폴리에틸렌옥사이드 디아민, 폴리프로필렌옥사이드 디아민, 트리에틸렌 글리콜 프로필렌 디아민, 폴리테트라메틸렌옥사이드 디아민 및 폴리에틸렌옥사이드코폴리프로필렌옥사이드 디아민을 포함한다.
특히, 유기보란/아민 착물에서의 아민은, 아미딘 구조 성분을 가진 아민; 헤테로시클릭 고리에 적어도 하나의 질소를 갖는 지방족 헤테로고리 (여기에서 헤테로고리 화합물은 하나 이상의 질소 원자, 산소 원자, 황 원자 또는 이중 결합을 헤테로고리에 함유할 수도 있다); 하나 이상의 수소 결합 수용기를 추가로 갖는 일차 아민 (여기에서 일차 아민과 수소 결합 수용기 사이에 적어도 2개의 탄소 원자, 바람직하게는 적어도 3개의 탄소 원자가 존재하며, 그 결과 착물 내의 분자간- 또는 분자내 상호작용으로 인하여, B-N 결합의 강도가 증가된다); 및 공액 이민의 군에서 적절하게 선택된다.
바람직한 수소 결합 수용기는 다음을 포함한다: 일차 아민, 이차 아민, 삼차 아민, 에테르, 할로겐, 폴리에테르 또는 폴리아민을 포함한다. 여기에서 사용된 헤테로고리는 고리의 하나가 질소를 함유하는 하나 이상의 지방족 시클릭 고리를 가진 화합물을 가리킨다. 아미딘 또는 공액 이민은 직쇄 또는 분지쇄 또는 고리형일 수도 있다.
바람직하게는, 착물에서 사용된 유기보란은 트리알킬 보란 또는 알킬 시클로알킬 보란이다. 바람직하게는, 이러한 보란은 화학식 1에 상응한다:
B-(R1)3
상기 식에서, B는 붕소를 나타내고, R1은 각각의 경우에 개별적으로 C1-10 알킬, C3-10 시클로알킬이거나, 또는 2 이상의 R1이 조합되어 지환족 고리를 형성할 수도 있다.
바람직하게는, R1은 C1-4 알킬, 더욱 바람직하게는 C2-4 알킬, 가장 바람직하게는 C3 -4 알킬이다. 바람직한 유기보란 중에는 트리-에틸 보란, 트리-이소프로필 보란 및 트리-n-부틸보란이 있다.
바람직한 구현양태에서, 착물의 아민 부분은 일차 아민 및 하나 이상의 수소 결합 수용기를 가진 화합물을 포함하며, 여기에서 일차 아민과 수소 결합 수용기 사이에 적어도 2개의 탄소 원자, 바람직하게는 적어도 약 3개의 탄소 원자가 존재한다.
바람직하게는, 아민은 화학식 2에 상응한다:
NH2(CH2)b(C(R2)2)aX
상기 식에서, R2는 각각의 경우에 개별적으로 수소 또는 C1-10알킬 또는 C3-10시클로알킬이고; x는 수소 결합 수용 잔기이고; a는 1 내지 10의 정수이고; b는 각 각의 경우에 개별적으로 0 내지 1의 정수이고, a 및 b의 합은 2 내지 10이다.
바람직하게는 R2는 수소 또는 메틸이다.
바람직하게는 X는 각각의 경우에 개별적으로 수소 수용 잔기이고, 수소 수용 잔기가 아민일 때, 이것은 바람직하게는 3차 또는 2차 아민이다. 더욱 바람직하게는 X는 각각의 경우에 개별적으로 -N(R2)e, -OR10 또는 할로겐이고, 여기에서 R8은 각각의 경우에 개별적으로 C1-10알킬, C3-10시클로알킬, 또는 -(C(R2)2)d-W이고; R10은 각각의 경우에 개별적으로 C1-10알킬, C3-10시클로알킬 또는 -(C(R2)2)d-W이고; e는 0, 1 또는 2이다. 더욱 바람직하게는 X는 -N(R8)2 또는 -OR10이다.
바람직하게는 R8 및 R10은 C1-4알킬 또는 -(C(R1)2)d-W, 더욱 바람직하게는 C1-4 알킬, 가장 바람직하게는 메틸이다. W는 각각의 경우에 개별적으로 수소 또는 C1-10알킬이고, 더욱 바람직하게는 수소 또는 C1-4알킬이다.
바람직하게는, a는 약 1 이상, 더욱 바람직하게는 2 이상이다. 바람직하게는 a는 약 6 이하, 가장 바람직하게는 약 4 이하이다. 바람직하게는, b는 약 1이다. 바람직하게는, a 및 b의 합은 약 2 이상의 정수, 가장 바람직하게는 약 3 이상의 정수이다. 바람직하게는, a 및 b의 합은 약 6 이하, 더욱 바람직하게는 약 4이하이다. 바람직하게는 d는 각각의 경우에 개별적으로 1 내지 4의 정수, 더욱 바람직하게는 2 내지 4, 가장 바람직하게는 2 내지 3이다.
화학식 2에 상응하는 바람직한 아민 중에는 디메틸아미노프로필 아민, 메톡 시프로필 아민, 디메틸아미노에틸아민, 디메틸아미노부틸아민, 메톡시부틸 아민, 메톡시에틸 아민, 에톡시프로필아민, 프로폭시프로필아민, 아민 말단 폴리알킬렌 에테르 (예컨대 트리메틸롤프로판 트리스(폴리(프로필렌글리콜), 아민 말단 에테르), 아미노프로필모르폴린, 이소포론디아민 및 아미노프로필프로판디아민이 있다.
다른 구현양태에서, 아민은 헤테로고리에 적어도 하나의 질소를 가진 지방족 헤테로고리일 수도 있다. 헤테로고리 화합물은 하나 이상의 질소, 산소, 황 또는 이중 결합을 함유할 수도 있다. 또한, 헤테로고리는 적어도 하나의 고리가 고리 내에 질소를 갖는 다수의 고리를 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 바람직한 화합물은 모르폴린, 피페리딘, 피롤리딘, 피페라진, 1,3,3-트리메틸 6-아자비시클로[3,2,1]옥탄, 티아졸리딘, 호모피페라진, 아지리딘, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 (DABCO), 1-아미노-4-메틸피페라진 및 3-피롤린을 포함한다.
또 다른 구현양태에서, 유기보란과 적절히 착물화되는 아민은 아미딘이다. 아미딘이 상기 기재된 것과 같이 유기보란과 충분한 결합 에너지를 갖는 아미딘 구조를 가진 화합물이 사용될 수도 있다. 바람직한 아미딘 중에는 1,8-디아자비시클로[5,4]운데크-7-엔; 테트라히드로피리미딘; 2-메틸-2-이미다졸린; 및 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘이 있다.
추가의 구현양태에서, 유기보란과 착물화되는 아민은 적절하게는 공액 이민이다. 공액 이민 구조를 가진 화합물 (여기에서, 이민은 국제 특허 출원번호 PCT/US00/33806호에 기재된 것과 같이 유기보란과 충분한 결합 에너지를 갖는다)이 사용될 수도 있다. 공액 이민은 직쇄 또는 분지쇄 이민 또는 고리형 이민일 수 있 다. 바람직한 공액 이민 중에는 4-디메틸아미노피리딘; 2,3-비스(디메틸아미노)시클로프로펜이민; 3-(디메틸아민)아크롤레인이민; 3-(디메틸아미노)메타크롤레인이민이 있다.
바람직하게는, 아민 화합물 대 유기보란 화합물의 몰비는 1.0:1.0 내지 3.0:1.0이다. 약 1.0:1,0 비율 미만에서는, 중합, 착물 안정성 및 접착성의 문제가 존재할 수도 있다. 약 3.0:1.0 초과의 비율을 사용할 때의 추가의 장점이 존재하지 않을 수도 있긴 하지만, 약 3.0:1.0 초과의 비율도 사용될 수 있다. 너무 많은 아민이 존재한다면, 이것은 접착제 또는 중합체 조성물의 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다. 바람직하게는, 아민 화합물 대 유기보란 화합물의 몰비는 2.0:1.0 내지 1.0:1.0이다.
유기보란 아민 착물은 예를들어 국제 특허출원 번호 PCT/US00/33806호에 기재되거나 언급된 바와 같이 공지된 기술을 사용하여 쉽게 제조될 수도 있다.
바람직하게는, 중합가능한 물질은 아크릴레이트 및(또는) 메타크릴레이트계 화합물을 포함한다. 특히 바람직한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 화합물은 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 에틸헥실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트 및 시클로헥실메틸메타크릴레이트를 포함한다.
중합가능한 조성물은 중합을 개시하기 위해 유기보란을 유리시키기 위하여 아민과 반응성인 유효량의 화합물(해리제)을 더욱 포함할 수도 있다. 바람직한 아민 반응성 화합물은 일반적으로 쉽게 사용되고 주위 조건에서 경화될 수 있는 조성 물을 제공하기 위하여 실온 또는 그 미만, 더욱 바람직하게는 실온에서 아민과 반응 생성물을 쉽게 형성할 수 있는 물질이다. 이러한 화합물의 일반적인 부류는 산, 알데히드, 이소시아네이트, 산 클로라이드, 술포닐 클로라이드, 이들의 혼합물 등을 포함한다. 바람직한 아민 반응성 화합물은 산, 특히 브뢴스테드 및 루이스 산 및 미국 특허 5,718,977호에 기재된 것, 더욱 바람직하게는 아크릴산 및 메타크릴산이다.
중합가능한 조성물에서, 조성물의 적절하게는 적어도 20중량%, 바람직하게는 적어도 30중량%, 특히 적어도 40중량%가 중합가능한 성분을 포함한다. 독립적으로, 중합가능한 성분은 적절하게는 조성물의 95중량%를 초과하지 않는 수준, 바람직하게는 90중량%를 초과하지 않는 수준, 특히 85중량%를 초과하지 않는 수준으로 존재한다.
적절하게는, 유기보란/아민 착물이 조성물의 적어도 0.2중량%, 바람직하게는 적어도 1중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 2중량%의 수준으로 존재한다. 독립적으로, 착물은 조성물의 8중량%를 초과하지 않는 수준, 바람직하게는 6중량%를 초과하지 않는 수준, 특히 4중량%를 초과하지 않는 수준으로 존재한다.
존재한다면, 해리 화합물은 조성물의 적어도 1중량%, 바람직하게는 적어도 1.5중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 2중량%의 수준으로 존재한다. 독립적으로, 해리 화합물이 조성물의 8중량%를 초과하지 않는 수준, 바람직하게는 6중량%를 초과하지 않는 수준, 특히 4중량%를 초과하지 않는 수준으로 적절하게 존재한다.
본 발명에서 사용되는 접착제는, ASTM D1002에 기재된 절차에 따라 시험될 때 구조 부재가 어떠한 표면 처리를 받지 않더라도, 30% 유리 충진된 폴리프로필렌 구조 부재 및 강화 부재 사이에서 결합을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 접착제가 열 순환 및 고 습도를 받는 것을 포함한 상황 하에서 시험될 때 결합을 제공한다. 이 문헌에서 열 순환은 적절하게는 -40℃ 내지 120℃ 범위에 걸친 순환을 포함한다. 습도 수준은 건조 내지 완전 포화 상태로 변할 수 있다.
접착제는 국제 특허 출원 PCT/US00/33806호에 기재된 방식으로 사용될 수 있다. 임의로, 추가의 성분들이 조성물에서 첨가제로서 포함될 수도 있다. 적절한 접착제는 국제 특허 출원 PCT/US00/33806호에 기재된 것을 포함한다.
조립품은 적절하게는 100℃의 온도, 바람직하게는 120℃ 이하, 또는 그 이상에서 열에 노출을 견딜 수 있다. 또한, 조립품은 바람직하게는 제조 동안에 적용되고 사용 동안에 가해지는 하중, 예를들어 엔진덮개를 세게 닫고, 엔진덮개 걸쇠에 하중을 가하고, 도로 표면으로부터 변위로 인하여 사용 동안에 진동 및 피로를 겪게 되는 등의 하중을 견딜 수 있어야 한다. 접착제의 양 및 위치는 적용되는 자동차의 디자인 및 구조를 고려하여 적절하게 선택된다.
접착제(66) 및 보강재(32)가 좌석 등받이 시스템(20)에 일단 적용되면, 접착제(66)가 전형적으로 보강재(32)를 패널(26)에 고착시키기 위하여 경화(예를들어, 부분 경화, 전체 경화, 요구시 경화, 공기 경화, 열 경화, 수분 경화, 화학 경화, 광 경화 등)시킬 시간을 필요로 할 것이다. 바람직하게는, 대략 실온(예를들어, 약 20℃ 내지 약 30℃)에서 접착제가 경화되지만, 경화 시간을 가속시키거나 늦추기 위하여 더 높거나 낮은 온도에 노출될 수도 있다. 경화 동안에, 보강재(32)를 좌석 등받이 시스템(20)에 고착시키기 위하여, 체결구(예, 제도용 핀, 클립 등)를 보강재(32)에 적용하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 체결구는 제거가능하거나, 좌석 등받이 시스템(20)의 사용 동안에 보강재(32)를 좌석 등받이 시스템(20)에 고착시키는 것을 도울 수도 있다.
일반적으로, 접착제가 적당한 양의 후-경화 연성을 나타내는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 접착제가 좌석 등받이 시스템(20) 또는 패널(22)을 형성하는 재료 또는 보강재(32)를 형성하는 재료의 연성(어느쪽의 연성이 더 낮더라도) 만큼 높은 연성을 나타낸다. 그러나, 더욱 바람직하게는, 접착제(66)가 좌석 등받이 시스템(20)을 형성하는 재료 또는 보강재(32)를 형성하는 재료의 연성(어느쪽의 연성이 더 높더라도) 만큼 높은 연성을 나타낸다.
유리하게는, 본 발명에 따르면, 제2 재료로 형성된 보강재를 가진 보강 구조물을 가진 좌석 등받이를 형성하기 위해 낮은 사이클 시간이 달성될 수 있다는 것을 알아내었다. 예를들어, 이러한 좌석 등받이 시스템은 1분 미만, 더욱 바람직하게는 약 40초 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 30초 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 20 초 미만의 사이클 시간으로 형성될 수도 있다.
도 1 내지 2B에 나타낸 구현양태에서, 보강재(32)가 좌석 등받이 시스템(20)의 뒷면 (즉, 좌석 등받이에 의해 지지되는 승객으로부터 반대쪽의 면)에 부착된다. 그러나, 나타낸 것과 같은 보강재를 가진 하나 이상의 보강 구조물이 좌석 등받이 시스템 상 또는 내의 여러 위치에 위치할 수도 있다. 하나 이상의 추가의 보강 구조물이 좌석 등받이 패널의 뒷면 위에 위치할 수도 있다. 하나 이상의 보강 재가 좌석 등받이 패널의 앞면에 위치할 수도 있거나 그 안에 통합될 수도 있다. 다른 대안으로서, 하나 이상의 보강재가 좌석 등받이 패널의 둘레 테두리를 따라 연장될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 보강재가 측면으로, 종으로, 수평으로, 수직으로, 대각선으로 또는 이들의 조합으로 좌석 등받이 패널을 가로질러 연장될 수도 있는 것으로 생각된다.
나타낸 구현양태에서, 보강재(32)가 좌석 등받이 시스템(20)의 일체식 보강재에 부착된다. 그러나, 도시된 보강재(32)와 같은 보강재는 개구부 내에 (예를들어, 구멍 또는 관통공) 또는 실질적으로 평면 위에 놓여질 수도 있다.
좌석 등받이에 대해 보강재를 위치시키는 것을 돕고, 보강재를 좌석 등받이 패널에 부착시키는 것을 돕기 위하여, 본 발명에 따른 좌석 등받이 패널, 보강재 또는 양쪽 모두가 하나 이상의 돌출부를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 이러한 돌출부는 상응하는 개구부(예를들어, 구멍 또는 관통공)에 삽입되도록 구성될 수도 있고, 이것은 보강재, 좌석 등받이 패널 또는 양쪽 모두에 형성될 수도 있다. 도 3에서, 다수의 돌출부(70)가 가로대(60)로부터 연장되어 있고, 돌출부(70)가 보강재(32) 내에 형성된 관통공(72) 내로 삽입되도록 구성된다.
좌석 등받이에 제작된 각각의 보강 구조물 또는 패턴의 디자인 및 위치는, 하기 기준의 일부 또는 전부를 고려하여, 각각의 용도를 위해 최적화될 수 있다. 각각의 용도를 위하여, 당업자라면, 승객 또는 좌석 뒤의 화물의 존재하에서 차량의 급격한 감속 또는 가속으로부터 생기는 부하(예를들어, 상부 장착 중심 어깨 벨트, 상부 장착 어린이 좌석 고정기구, 및 수화물 점유에 의해 경험되는 부하)에 의 해 유발되는 휘어짐 또는 힌지(hinge) 효과를 최소화하는데 도움이 되도록, 사용되는 특정한 보강 구조물을 구성할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를들어, 하나의 바람직한 구현양태에서, 선택된 보강 구조물 및 패턴은, 비틀려 휘어지는 대각선 면에 대해 일반적으로 수직인 위치에서 더욱 높은 휨 모멘트를 갖는 보강 구조물의 일부에 위치하는 것이다.
이에 추가로, 본 발명의 좌석 등받이 시스템은 앞 좌석, 뒷 좌석, 접는 좌석 등에서 사용될 수도 있는 것으로 생각된다. 또한, 어린이 안전 좌석 줄, 후방 중심 어깨 벨트 등을 제공하도록 시스템을 구성할 수도 있는 것으로 생각된다. 또한, 소정의 규격 (예를들어, 강도 규격)을 충족하도록 시스템을 구성할 수도 있다. 이러한 좌석, 줄, 벨트 및 규격의 추가의 언급은 미국 특허출원 일련번호 60/414,040호 (여기에서 참고문헌으로 인용됨)에서 찾아볼 수 있다.
당업자라면, 본 발명의 좌석 시스템이 자동차 좌석과 관련하여 언급되었으나, 비행기 및 버스 좌석 또는 강당 및 경기장 좌석과 같은 다른 좌석을 위해서도 이 시스템이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상기 언급은 단지 본 발명의 일례의 구현양태만을 개시하고 설명한다. 당업자라면, 이러한 언급 및 첨부된 도면 및 청구범위로부터, 하기 청구범위에 정의된 것과 같이 본 발명의 의도 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화, 변형 및 변동이 행해질 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 특히 상기 기재된 성분, 조립품, 장치, 조성물 등에 의해 수행되는 다양한 기능을 고려하면, 이러한 항목을 설명하기 위해 사용된 용어들은, 달리 나타내지 않은 한, 개시된 구조물과 반드시 구 조적으로 균등하지 않다고 하더라도, 기재된 항목의 특정한 기능을 수행하는 항목에 상응하는 것으로 해석된다. 또한, 본 발명의 특징이 상기에서 단지 하나의 구현양태에 대해 설명되어 있으나, 이러한 특징은 다른 도시된 구현양태의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수도 있다.

Claims (19)

  1. 외측 둘레에 의해 한정되고, 상기 둘레 전체 사이를 실질적으로 연속적으로 메우는 주 벽을 가지며, 자동차의 적어도 일부에 걸쳐 측면으로 연장되도록 구성되는 제1 패널을 제공하는 단계;
    i) 플라스틱 재료로 형성되고 하나 이상의 대응 표면을 갖는 제1 패널 위에 배치된, ii) 금속 재료로 형성되고 하나 이상의 대응 표면을 갖는 보강재를 제공하는 단계; 및
    보강재가 실질적으로 주 벽을 따라 측면으로, 수직으로, 또는 양쪽 방향 모두로 연장되도록, 접착제를 사용하여 보강재의 대응 표면을 제1 패널의 대응 표면에 부착하는 단계
    를 포함하는 자동차 좌석 등받이 시스템의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 보강재의 하나 이상의 대응 표면 또는 제1 패널의 하나 이상의 대응 표면이 45mJ/m2 미만의 표면 에너지를 갖는 저에너지 플라스틱 표면이고, 접착제가 상기 저에너지 플라스틱 표면에 결합할 수 있는 것인 자동차 좌석 등받이 시스템의 형성 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플라스틱 재료가 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카르보네이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 자동차 좌석 등받이 시스템의 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 플라스틱 재료가 유리 섬유 또는 천연 섬유로부터 선택된 충진제를 포함하는 자동차 좌석 등받이 시스템의 형성 방법.
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