TW201902743A - 蓬鬆纖維裝飾部件及裝飾部件之使用 - Google Patents

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Abstract

一種車用之裝飾部件，包括至少一纖維層，包括熱塑性的數個雙成份纖絲或短纖維，此些雙成份纖絲或短纖維係由一第一聚合物及一第二聚合物所組成，第一聚合物形成雙成份纖絲或短纖維的鞘，第二聚合物形成雙成份纖絲或短纖維的核，及其中纖維層係經由加熱固結，藉以熔化鞘之聚合物而在此些纖絲或短纖維之間形成數個接合點，其特徵在於雙成份纖絲或短纖維之至少鞘包括一減縮添加劑，減縮添加劑至少為一聚矽氧烷，較佳地為一聚二甲基矽氧烷。

Description

蓬鬆纖維裝飾部件
本發明係有關於一種車輛裝飾部件及一種製造其之方法，特別是一種用於一車輛之內部的裝飾部件或一種用於一車輛之外部的裝飾部件。內部的裝飾部件像是一覆蓋件(cladding)或板。外部的裝飾部件像是一引擎底部護板(under engine shield)、一主體底部板(under body panel)或一外輪拱襯板(outer wheel arch liner)。
此技術領域中係已知以纖維材料製造用於車輛之裝飾部件。舉例來說，製造用以遮蔽下方之車輛底板的主體底部板係為已知的。使用此種主體底部板係在路面上駕駛車輛時，增加汽車之空氣動力特性，及保護車輛底部而避免因石頭切削及或其他惡劣情況產生的損害。再者，其他形式的板或覆蓋件可利用模壓之纖維氈材料製造，像是靠近儀表板之下方縫隙的消音板(hush panels)、行李箱覆蓋件或置物板(parcel shelves) 。
以纖維解決方案來說，可使用以粗梳(carded)、交叉鋪網(cross lapped)之纖絲(filament)材料製造的氈材料。舉例來說，聚酯(polyester)為基底之材料係與共聚酯(Co-polyester)結合。車輛裝飾部件可熱或冷模壓，以形成最終所需的形狀。
聚酯纖絲或纖維一般係於110及260°C之間的溫度熔化。然而，聚酯在較低之溫度係開始軟化；特別是它可能開始失去它的彈性。在形成網或墊期間所取得之鬆弛的纖維結構係對製造之最終部件的聲音表現有利。然而，在模壓期間，纖維材料可能開始軟化，而致使網之纖維結構在自身中崩塌，增加密度且致使結構中之空隙較少。因此，所製造之最終裝飾部件的噪音吸收特性係減少。特別是在模壓部件期間，此情況係於厚度收縮時可見–非預期之厚度減少。
此效應係在使用回收之聚酯時更為強化，而可能具有較低之軟化溫度，且此外其整體軟化係在不同的材料來源混合時更不可預測。厚度收縮之效應係增加。
因此，本發明之目的係增加車用之模壓的纖維裝飾部件之噪音吸收特性，特別是外部裝飾部件或內部裝飾部件。外部裝飾部件像是模壓之主體底部板、外輪拱襯板，內部裝飾部件像是覆蓋件或板。
根據本發明之第一方面，提出一種車用之裝飾部件。裝飾部件包括至少一纖維層，包括熱塑性的數個雙成份纖絲或短纖維，此些雙成份纖絲或短纖維係由一第一聚合物及一第二聚合物所組成，第一聚合物形成雙成份纖絲或短纖維的核，第二聚合物形成雙成份纖絲或短纖維的鞘，及其中纖維層係經由加熱固結，藉以熔化鞘之聚合物而在此些纖絲或短纖維之間形成數個接合點，其特徵在於雙成份纖絲或短纖維之鞘包括至少一減縮添加劑，減縮添加劑為一聚矽氧烷(polysiloxane)或聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)。
根據本發明之第二方面，提出一種車用之裝飾部件之替代方案。裝飾部件包括至少一纖維層，包括熱塑性的數個短纖維，具有至少一第一群組之短纖維及一第二群組之短纖維，其中第二群組之短纖維之一熔化溫度高於第一群組之短纖維之熔化溫度，及其中纖維層係經由加熱固結，藉以熔化第一群組之短纖維，而在第二群組之短纖維之間形成數個接合點，及其中至少第一群組之短纖維包括至少一減縮添加劑，減縮添加劑係為一聚矽氧烷或聚二甲基矽氧烷。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
令人驚訝的是，在部件之包括模壓的製程期間，添入添加劑至黏著聚合物係減少氈材料之厚度收縮，而致使最終模壓之部件的蓬鬆度(loftiness)增加。雖然材料可加熱而至少高於雙成份纖絲或短纖維之核材料之軟化點，或至少高於具有較高之熔化溫度之第二群組之短纖維之軟化點，在相同大小(magnitude)的情況下，纖維結構在形成部件期間不會崩塌。因此，網中的原始空隙係實質上妥善保存而如同使用於最終部件中之網或墊的初始高度。此驚人的效應係增加設計自由度。當在最終之模壓部件中以相當的密度保持相似之噪音吸收特性時，材料目前係能夠在相同或相似之單位面積重量(area weight)跨越較大範圍之厚度。
由於添加聚矽氧烷於雙成份材料之鞘中，或添加聚矽氧烷於單成份短纖維之群組中來作為黏合劑，利用未使用(virgin)及/或回收來源兩者之聚酯(polyester)，及或此些來源之組合係可行的，像是舉例為回收的聚酯，來自瓶子碎片、紡織品或工業來源，較佳地為回收之聚對苯二甲酸乙二酯(recycled PET，rPET)。令人驚訝的是，藉由在模壓期間增加彈性而減少厚度收縮，聚矽氧烷之添加劑甚至有助於克服回收之聚酯品質降低的負面效應。
至少此黏著聚合物係根據本發明為包括聚矽氧烷之添加劑之雙成份纖絲或短纖維中之鞘的形式，或為包括聚矽氧烷之添加劑之黏著纖維之形式。黏著聚合物係熔化且形成接合點於第二纖維群組之短纖維之間或雙成份纖絲或短纖維之核材料之間，藉此固結纖維層。
在形成雙成份或單成份纖絲或短纖維之前，使用之聚矽氧烷係至少加入至黏著聚合物。
較佳地，聚矽氧烷係使用，聚矽氧烷具有至少5000道耳頓(Dalton)，較佳地為10,000-30,000道耳頓之間，及更佳地為10,000-20,000道耳頓之間的分子量(Mn)，及大於2之分散度(dispersity index)。
較佳地，使用之聚矽氧烷具有以重量來計在10及30%之間，較佳地為15及25%之間的矽含量。
較佳地，根據第3圖之化學式的聚矽氧烷，其中R1及 R2可為任何形式之直鏈(linear)、環狀(cyclic)或支鏈(branched)的烷基或芳基單元，及其中R1不強制等同於R2。聚合物鏈之端基可亦為烷基(CH3 )或烷氧基(OH)或胺基單元(NH2 )。R1及R2可為形成較佳之聚二甲基矽氧烷之CH3 單元。
亦已知為矽樹脂(silicone resins)的較佳之聚矽氧烷之添加劑的例子係為聚二甲基矽氧烷、聚二甲基矽氧烷、胺基改質聚二甲基矽氧烷(amine-modified polydimethylsiloxane)、及環氧樹脂改質聚二甲基矽氧烷(epoxy-modified polydimethylsiloxane)。
較佳地，聚矽氧烷係以固結之纖維層之重量百分比(wt%)來計為0.05及1%之間，較佳地以重量百分比(wt%)來計為0.09及0.5%之間，更佳地以重量百分比(wt%)來計為0.09及0.35%之間。
在替代方案中，雙成份纖絲之核或具有較高之熔化點的第二群組之短纖維可包含額外的聚矽氧烷，較佳地以重量來計為0及2%之間。
過去亦已知為多分散性指數(poly-dispersity index，PDI)之分散度ÐM係測量體積平均直徑(volume average diameter)與數量平均直徑(number average diameter)之比。因此，1.00之分散度係表示所有的粒子係為一致的尺寸，也就是為單分散(mono disperse)。較佳地，使用之聚矽氧烷具有大於2之分散度。較佳地，使用2及6之間的分散度。最佳地係為2及3之間。
第1圖係繪示模壓氈的收縮之圖式。氈係以具有聚對苯二甲酸乙二酯的共聚物(coPET)之鞘及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之核的雙成份纖絲製造，具有不同百分比(%)之聚矽氧烷於鞘中。在標準熔紡(melt spinning)裝置上熔化、形成及延伸(drawing)纖絲之前，聚矽氧烷係添加至母粒(master batch)。利用熱蒸汽模壓，平的模壓部件係形成於具有6、7或8 mm的空間於上及下半模之間的模具中。全部的層具有大約1 kg/m之相同或類似的單位面積重量。
基於最終之纖維材料，最終之模壓材料樣本以聚矽氧烷之重量來計具有0%、0.045%、0.09%、0.135%或0.225%。
固結模壓之材料的厚度係進行測量。第1圖繪示完成之厚度的收縮百分比相對於兩個半模之間的空間為所欲之厚度的結果示意圖。此結果顯示厚度收縮係在聚矽氧烷增加時改善。
第2A圖繪示根據本發明之模壓車用之裝飾部件的可行配置圖。裝飾部件具有固結之纖維層(1)，以雙成份纖絲或短纖維製造，雙成份纖絲或短纖維具有至少雙成份纖絲或短纖維之鞘，包括根據本發明之聚矽氧烷之添加劑。此外，選擇之有孔膜層(2)係繪示而包括有孔之聚對苯二甲酸乙二酯的共聚物膜層，在整個表面與固結之纖維層一起層壓。根據聲音之來源，箔層係較佳地位於來源及固結之纖維層之間。
第2B圖繪示替代之例子，其中所示之舉例為有孔膜層(2)之額外層係夾置於根據其中一個方案之固結的纖維層及次要層之間，次要層可為根據其中一個方案之額外之固結的纖維層或另一纖維層。其他層可夾置於兩個纖維層之間，且兩個纖維層之至少一者為包含根據本發明之聚矽氧烷的固結之纖維層。其他層係為至少一發泡層，發泡層係為開孔或閉孔泡沫材，較佳地為聚酯泡棉、聚氨酯(polyurethane)泡棉或三聚氰胺(melamine)泡棉。
在第一實施例中，纖維層包括熱塑性之雙成份纖絲或短纖維，由第一聚合物及第二聚合物所組成，第一聚合物係形成 雙成份纖絲或短纖維之核，第二聚合物係形成雙成份纖絲或雙成份短纖維之鞘，及其中纖維層係經由加熱固結，藉以熔化鞘的聚合物而在纖絲之間形成接合點。較佳地，雙成份纖絲或短纖維之核及鞘係以聚酯(polyester)為基底，較佳地為聚對苯二甲酸乙二酯(poly ethylene terephthalate，PET)，或聚對苯二甲酸丁二酯(poly butylene terephthalate，PBT)。
雙成份纖絲可切成短纖維，以形成具有短纖維之纖維層，而不是具有無端(endless)纖絲。
較佳地，形成雙成份纖絲或短纖維之熱塑性材料具有一熔化溫度，此熔化溫度高於形成鞘之熱塑性材料的熔化溫度。較佳地，聚矽氧烷(polysiloxane)係至少添加至鞘，以取得有利的結果。特別是，鞘係在模壓裝飾部件期間熔化，而藉此形成接合點於纖絲或短纖維之間，且同時在鞘之材料中重新配置聚矽氧烷。另一方面，核係較佳地沒有任何熔化，及可能根據使用之核材料之軟化溫度僅略微軟化。令人驚訝的是，甚至在使用具有較大範圍之軟化溫度的聚酯之回收之聚對苯二甲酸乙二酯(rPET)資源時，可觀察到減少厚度收縮之正面效應。
聚矽氧烷之添加劑係較佳地添加到鞘之聚合物，而在 熔紡(melt spinning)纖絲或纖維之前形成材料。
較佳地，鞘係以聚酯之共聚物製造，較佳地以聚對苯二甲酸乙二酯或聚對苯二甲酸丁二酯之共聚物，或乙二醇或酸改質聚酯製造。
舉例來說，聚酯係與如前揭露之聚矽氧烷混合，較佳地聚對苯二甲酸乙二酯之共聚物係與如前揭露之聚矽氧烷混合，以作為鞘材料之部份母粒(master batch)而使用來熔紡核-鞘形式之雙成份纖絲。
較佳地，基於載體材料，聚矽氧烷係以顆粒(pellets)之形式添加，以增加混溶性(miscibility)。載體材料之清單可較佳地包括聚碳酸酯(polycarbonate)、聚酯或聚烯烴(polyolefin)之其中一者，但不以此些為限。接著，混合物與核材料係一起利用此技術領域中已知的製造雙成份纖絲或短纖維之製程進行熔紡及延伸(drawing)，以形成雙成份。
較佳地，固結之纖維層更包括額外之單絲短纖維或纖絲，混合於包含聚矽氧烷之雙成份纖絲或短纖維中。至少20%之短纖維或纖絲係為雙成份，包括聚矽氧烷之添加劑於鞘中。較佳地，至少20%之短纖維係為單成份，較佳地為至少70%。
較佳地，全部雙成份纖絲或纖維係包含聚矽氧烷於至少鞘中。在整個墊包括根據本發明之添加劑之100%雙成份材料的優點係足量(full amount)的接合點，而產生固結模壓的部件，可作為具有高剛性之結構部件。
於替代之實施例中，雙成份纖絲或短纖維可利用混合之單成份纖維取代。第一實施例之雙成份纖絲或短纖維之鞘的聚合物可利用具有低熔化點之第一群組之單成份短纖維或纖絲取代。同時，雙成份短纖維或纖絲之核的聚合物可利用第二群組之單成份短纖維或纖絲取代，第二群組之單成份短纖維或纖絲具有較高於第一群組之熔化點。根據本發明之纖維層會包括具有較低之熔化點之第一群組之單成份纖維，及具有較高之熔化點之第二群組之單成份纖維，其中至少具有較低熔化點之纖維包括聚矽氧烷之添加劑。
此選擇更定義根據第一實施例之聚矽氧烷之添加劑之方案，而可使用於第二替代實施例。
所揭露之雙成份纖絲或纖維之鞘的聚合物的全部選擇係亦對第一群組之單成份纖維有效。第一群組之單成份纖維係比第二群組具有較低之熔化溫度，且在固結期間形成黏著聚合物。
所揭露之雙成份纖絲或纖維之核的聚合物的全部選擇係亦對第二群組之單成份纖維有效。第二群組之單成份纖維係比第一群組具有較高之熔化溫度，及藉由黏著劑形成纖維接合而形成根據本發明之固結之纖維層。
第二群組之短纖維可包括至少聚酯之短纖維，較佳地為聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、天然纖維、或其之組合。聚烯烴舉例為聚丙烯(polypropylene)或聚乙烯(polyethylene)。天然纖維例如是棉花、再生毛(shoddy)棉花或亞麻。
較佳地，根據第二替代之實施例，固結之纖維層由聚對苯二甲酸乙二酯短纖維及黏著纖維之組合所組成。黏著纖維係由包括根據本發明之添加劑的聚酯之共聚物形成。
根據本發明之其中一個實施例之纖維材料可模製成單一層，以形成車輛之裝飾部件。裝飾部件像是舉例為主體底部板(under body panel)、引擎底部護板(under engine shield)、外輪拱襯板(outer wheel arch liner)或內部板。內部板像是置物板(parcel shelf)、頭襯(head liner)或行李箱覆蓋件(cladding)或板。
較佳地，額外層可使用於板之一或兩側上，以再增加裝飾部件之功能性。舉例來說，可加入一或多個下述層，紗(scrim)層、透氣且選擇有孔的箔或膜層、有孔發泡層、無孔發泡層或額外之纖維層。透氣且選擇有孔的箔或膜層例如熱塑性之聚氨酯(polyurethane，TPU)或聚酯膜層。以泡棉來說，可使用聚酯泡棉、三聚氰胺(melamine)泡棉或聚氨酯(polyurethane)泡棉，較佳地為開孔泡沫材。
在本發明之範圍中，氣流阻力(airflow resistance，AFR)可利用「氣流阻力測量系統(Airflow Resistance Measurement System)」或來自Autoneum Management AG之市售CARE+系統進行測量。或者，氣流阻力係根據DIN EN 29053或DIN 9053方法A測量。氣流阻力係為所測量之層或數層的聲音表現之標準或指標。
較佳地，根據本發明之固結模壓層在厚度之方向中具有100至1500 N·s/m3 之氣流阻力。較佳地，氣流阻力可更藉由增加透氣或有孔膜或紗改善，以在模壓、在模壓期間層疊其之前，於部件之至少一表面上取得氣流阻力。較佳地，透氣或有孔膜係選擇，使得整個部件可達成1000及5000 N·s/m3 之間的氣流阻力。
較佳地，使用之箔或模包括位於數個區段中之數個穿孔，較佳地具有至少15,000 孔洞/m2 之射孔密度(perforation density)，較佳地為至少200,000 孔洞/m2 之射孔密度，較佳地不多於750,000 孔洞/m2 之射孔密度。
模之穿孔較佳地包括具有數個孔，此些孔之截面積對應於本質上圓柱孔，具有10及1000 μm之間的直徑。藉由供應有孔膜，可更改善外部裝飾部件之聲音吸收。
較佳地，由根據本發明之固結之纖維層所組成之模壓的裝飾部件及有孔箔層的氣流阻力係為1,000及4,500 N.s/m3 之間，較佳地為1,500及2,500 N.s/m3 之間。
藉由使用固結之纖維層，添加劑係可在熔化及結合元件中有效用，且減少厚度收縮係在製造固結之裝飾部件期間加強。此固結之纖維層包括聚矽氧烷之添加劑於至少黏著聚合物中，黏著聚合物係為根據本發明之鞘核雙成份纖絲或短纖維中之鞘之形式或單成份黏著纖維之形式。此產生較佳最終定義之裝飾部件之形狀及減少需取得所需之厚度的材料。此外，材料收縮之減少係確保更蓬鬆的終產物，而增加部件的聲學特性。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧纖維層
2‧‧‧有孔膜層
3‧‧‧次要層
第1圖係繪示模壓氈的收縮之圖式。 第2A圖繪示根據本發明之模壓車用之裝飾部件的可行配置圖。 第2B圖繪示根據本發明之模壓車用之裝飾部件之替代例的配置圖。 第3圖繪示化學式的聚矽氧烷。

Claims (15)

  1. 一種車用之裝飾部件，包括至少一纖維層，包括熱塑性的複數個雙成份纖絲或短纖維，該些雙成份纖絲或短纖維係由一第一聚合物及一第二聚合物所組成，該第一聚合物形成該雙成份纖絲或短纖維的鞘，該第二聚合物形成該雙成份纖絲或短纖維的核，及其中該纖維層係經由加熱固結，藉以熔化該鞘之聚合物而在該些雙成份纖絲或短纖維之間形成複數個接合點，其特徵在於該雙成份纖絲或短纖維之至少該鞘包括一減縮添加劑，該減縮添加劑至少為一聚矽氧烷(polysiloxane)，較佳地為一聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)。
  2. 一種車用之裝飾部件，包括至少一纖維層，包括熱塑性的複數個短纖維，具有至少一第一群組之短纖維及一第二群組之短纖維，其中該第二群組之短纖維的一熔化溫度高於該第一群組之短纖維的熔化溫度，及其中該纖維層係經由加熱固結，藉以熔化該第一群組之短纖維，而在該第二群組之短纖維之間形成複數個接合點，及其中至少該第一群組之短纖維包括一減縮添加劑，該減縮添加劑係為一聚矽氧烷(polysiloxane)，較佳地為一聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)。
  3. 如前述申請專利範圍之其中一者所述之裝飾部件，其中該聚矽氧烷具有至少5000道耳頓(Dalton)，較佳地為10,000-30,000道耳頓之間的一分子量(Mn)。
  4. 如前述申請專利範圍之其中一者所述之裝飾部件，其中該聚矽氧烷之矽含量以重量來計係在10及30%之間，較佳地以重量來計係在15及25%之間。
  5. 如前述申請專利範圍之其中一者所述之裝飾部件，其中該聚矽氧烷具有大於2，較佳地為2及6之間的一分散度(dispersity index)。
  6. 如前述申請專利範圍之其中一者所述之裝飾部件，其中該聚矽氧烷之總量以模壓固結之該纖維層之重量百分比(wt%)來計係在0.05及1%之範圍中，較佳地以重量百分比(wt%)來計係在0.09及0.5%之間之範圍中，更佳地以重百分比量(wt%)來計係在0.09及0.35%5之間之範圍中。
  7. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，其中該核之聚合物或該第二群組之短纖維係為一聚酯(polyester)，較佳地為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene-terephthalate，PET)，或聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，PBT)或其對應之複數個酸或乙二醇改質共聚物。
  8. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，其中該鞘之聚合物或形成該第一群組之短纖維之聚合物的黏著聚合物係為一聚酯的共聚物，較佳地為一聚對苯二甲酸乙二酯的共聚物(copolymer of polyethylene-terephthalate，coPET)或其對應之複數個酸或乙二醇改質共聚物，或一聚對苯二甲酸丁二酯的共聚物，或聚丙烯(polypropylene)。
  9. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，其中該聚酯係為未使用(virgin)來源及/或回收來源。
  10. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，其中包含該減縮添加劑之固結之該纖維層具有為100和1700 g.m-2 之間，較佳地為300及1500 g.m-2 之間，較佳地為500及1300 g.m-2 之間之一單位面積重量(area weight)。
  11. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，其中該些纖維或纖絲具有5至30μm，最佳地為10及25μm之間之範圍中的一直徑。
  12. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，更包括一透氣或有孔膜，特別是一聚酯膜、一聚對苯二甲酸乙二酯的共聚物膜、一熱塑性的聚氨酯(polyurethane)膜、一雙層膜或一紗(scrim)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之裝飾部件，其中模壓之該纖維層及該有孔膜一起之氣流阻力(airflow resistance)係為100及5000 N.s/m3 之間。
  14. 如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件，更包括一發泡層，較佳地為開孔或閉孔泡沫材，較佳地為聚酯、聚氨酯或三聚氰胺(melamine)泡棉之其中一者。
  15. 使用如前述申請專利範圍之任一者所述之裝飾部件來作為一外部車輛裝飾部件、一引擎相關裝飾部件或一內部車輛裝飾部件，或使用來作為一聲音層，其中該外部車輛裝飾部件像是一主體底部部件(under body part)、一引擎底部部件或外輪拱襯板(outer wheel arch liner)，該內部車輛裝飾部件像是一消音板(hush panel)、覆蓋件(cladding)、行李箱裝飾部件，該聲音層位於一內部或外部擋板(dash)中或一地板系統中。
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