專利名稱：具有增強(qiáng)的可再生能力的材料的裝飾部件的制作方法
具有增強(qiáng)的可再生能力的材料的裝飾部件相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求了遞交日期為2008年1月4日、標(biāo)題為“具有增強(qiáng)的可再生材料的裝 飾部件”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/006，294的優(yōu)先權(quán)，其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用加入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于車輛的裝飾部件(例如汽車頂篷、門(mén)板、側(cè)圍護(hù)板、駕駛座部件 等)。更具體而言，本發(fā)明涉及至少部分地由可再生(例如基于天然、綠色、農(nóng)業(yè)等)材料形 成的裝飾部件和這種裝飾部件的成型方法。車輛裝飾部件，例如用于車輛內(nèi)部的汽車頂篷板(headliner panel)，往往由連接 結(jié)構(gòu)層的泡沫層形成。對(duì)于這種車輛裝飾部件，泡沫層可由石油衍生的基于聚氨酯的材料 形成，而結(jié)構(gòu)層可用增強(qiáng)的玻璃纖維形成。泡沫層往往使用基于石油的粘合劑連接結(jié)構(gòu)層。最近，對(duì)環(huán)境意識(shí)和具有更強(qiáng)可持續(xù)性天然材料的使用有了更多的興趣。然而，因 為在汽車和/或航空和航天工業(yè)中所需的提高的物理性能，由用天然材料形成車輛裝飾部 件引起的問(wèn)題是特別復(fù)雜的。由于當(dāng)嘗試將天然材料引入車輛裝飾部件而遇到包括但不限 于生產(chǎn)成本提高、生產(chǎn)效率損失、產(chǎn)品性能損失等的復(fù)雜情況時(shí)，解決方案的選擇很可能是 不可預(yù)見(jiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施方案涉及用于車輛的裝飾板。該裝飾板包括至少部分地由基于農(nóng)業(yè)油的 多元醇形成的可壓縮層和連接該可壓縮層的第一結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層具有由農(nóng)業(yè)材料形成的增 強(qiáng)纖維。裝飾板還包括在可壓縮層和第一結(jié)構(gòu)層之間提供的粘合層。粘合層至少部分地由 農(nóng)業(yè)材料形成。另一實(shí)施方案涉及生產(chǎn)用于車輛的裝飾板的方法。該方法包括提供可壓縮層和結(jié) 構(gòu)層。可壓縮層由基于農(nóng)業(yè)油的多元醇形成。結(jié)構(gòu)層具有由農(nóng)業(yè)材料形成的增強(qiáng)纖維。該 方法還包括用粘合層使可壓縮層連接結(jié)構(gòu)層。粘合層包含基于農(nóng)業(yè)的稀釋劑。


圖1為根據(jù)示例性實(shí)施方案的包括汽車頂篷板的車輛內(nèi)部的軸側(cè)視圖。圖2為根據(jù)示例性實(shí)施方案的包括可再生材料的汽車頂篷板的橫截面。圖3為根據(jù)示例性實(shí)施方案的形成泡沫材料的方法的方框圖。圖4為生產(chǎn)天然油多元醇的方法的方框圖。圖5為根據(jù)示例性實(shí)施方案的從基于植物的材料和基于石油的材料二者形成泡 沫材料的方法的方框圖。詳細(xì)說(shuō)明通常參見(jiàn)圖，根據(jù)各種示例性實(shí)施方案顯示裝飾部件(component)及其部件 (components) 0裝飾部件用天然和/或可再生資源如農(nóng)業(yè)材料(例如來(lái)源于植物等的基于生物的材料)形成的材料部分或完全替代傳統(tǒng)上來(lái)源于石油化工產(chǎn)品的材料，而仍然滿足 目前和日益提高的對(duì)于車輛應(yīng)用的性能規(guī)格和需求。裝飾部件通常包含第一層(例如可壓縮層等)、第二層(例如結(jié)構(gòu)層等)和用于將 第一層連接至第二層的第三層(例如粘合層等)。對(duì)本發(fā)明而言，術(shù)語(yǔ)“連接”是指兩個(gè)元 件直接或間接的相互接合。這種接合實(shí)質(zhì)上可為固定的或?qū)嵸|(zhì)上可移動(dòng)和/或這種接合可 允許兩個(gè)元件之間的流體、電、電信號(hào)或其它類型信號(hào)或通訊的流動(dòng)。這種接合可用兩個(gè)元 件或者兩個(gè)元件與任何其它中間元件彼此整體形成作為單個(gè)整體或者用兩個(gè)元件或者兩 個(gè)元件與任何其它中間元件相互連接而獲得。這種接合實(shí)質(zhì)上可為永久的或者實(shí)質(zhì)上可為 可移動(dòng)或可分離的。第一層、第二層和第三層各自至少部分地由來(lái)源于農(nóng)業(yè)、天然和/或可再生資源 的材料制備。例如，第一層至少部分地由基于農(nóng)業(yè)油的多元醇形成，第二層包括農(nóng)業(yè)材料形 成的增強(qiáng)纖維以及第三層包括基于農(nóng)業(yè)的稀釋劑。盡管在本文中說(shuō)明和記載了裝飾部件作 為用于汽車的汽車頂篷板，應(yīng)當(dāng)注意裝飾部件可為在車內(nèi)使用的任何各種裝飾部件，包括 但不限于門(mén)板、側(cè)圍護(hù)板(sidewall panel)、地板、遮陽(yáng)板、雜物盤(pán)(package tray)等。參見(jiàn)圖1，根據(jù)示例性實(shí)施方案顯示車輛10的內(nèi)部。車輛10包括連接車輛頂部的 汽車頂篷板12。如圖1所示，汽車頂篷板12可包括用于功能部件如遮陽(yáng)篷頂、把手、遮陽(yáng)板 等的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口。汽車頂篷板12用天然和/或可再生資源如農(nóng)業(yè)材料(例如來(lái)源于植 物等的基于生物的材料)形成的材料部分或完全替代傳統(tǒng)上來(lái)源于石油化工產(chǎn)品的材料， 而仍然滿足目前和日益提高的對(duì)于汽車頂篷板的性能規(guī)格和需求。圖2為根據(jù)示例性實(shí)施方案顯示的汽車頂篷板12的橫截面。根據(jù)說(shuō)明的實(shí)施方 案，汽車頂篷板12包括可壓縮層14 (例如泡沫層等)、連接可壓縮層14的第一表面(例如 頂面等)的第一結(jié)構(gòu)層16、連接可壓縮層14的第二表面(例如底面等)的第二結(jié)構(gòu)層18、 將第一結(jié)構(gòu)層16連接至可壓縮層14的第一粘合層20和將第二結(jié)構(gòu)層18連接至可壓縮層 14的第二粘合層22。汽車頂篷板12還可包括至少部分覆蓋第二結(jié)構(gòu)層18的覆蓋層24 (例 如外層、裝飾層、裝璜層等)。例如覆蓋層24可為紡織品(例如機(jī)織織物、無(wú)紡布、針織織物 等)、皮革、聚合物材料(例如乙烯樹(shù)脂、熱塑性聚氨酯(TPU)、熱塑性烯烴(TPO)、聚氯乙烯 (PVC)等)、或任何其它合適的覆蓋材料。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，汽車頂篷板12包括至少部分地由基于農(nóng)業(yè)油的多元醇 形成的泡沫材料形式的可壓縮層14、包括由基于農(nóng)業(yè)的纖維或基于農(nóng)業(yè)的纖維和伴紡纖維 (carrier fiber)組合形成的增強(qiáng)纖維的復(fù)合片材形式的結(jié)構(gòu)層14和16、和至少部分地由 基于農(nóng)業(yè)的稀釋劑形成的粘合層20和22?？蓧嚎s層14、結(jié)構(gòu)層14、16和粘合層20、22的 組合提供了相對(duì)輕重量的汽車頂篷復(fù)合材料?？蓧嚎s層參見(jiàn)圖3，根據(jù)示例性實(shí)施方案顯示可壓縮層14的組成。如圖解，用于泡沫制備方 法的至少一部分組分來(lái)源于更容易可再生的(例如“綠色”)天然源，例如來(lái)自植物源(例 如玉米、大豆、其它蔬菜或植物等)?？蓧嚎s層12通過(guò)以下方法形成，包括基礎(chǔ)多元醇樹(shù)脂 共混材料或混合物30、共聚物多元醇樹(shù)脂共混材料或混合物32、水34、交聯(lián)劑材料36、催化 劑材料38、表面活性劑材料40、開(kāi)孔劑(或調(diào)節(jié)劑)42與異氰酸酯材料44的反應(yīng)。根據(jù)示 例性的實(shí)施方案，基礎(chǔ)多元醇混合物30與基礎(chǔ)共聚物多元醇混合物32各自由非基于農(nóng)業(yè)的多元醇和基于農(nóng)業(yè)的多元醇二者形成。例如，基礎(chǔ)多元醇混合物30顯示由基于石油的基 礎(chǔ)多元醇46與基于植物油的基礎(chǔ)多元醇48形成。類似地，基礎(chǔ)共聚物多元醇混合物32顯 示由基于石油的共聚物多元醇50與基于植物油的基礎(chǔ)多元醇52形成。根據(jù)示例性的實(shí)施 方案，將基礎(chǔ)多元醇混合物30、共聚物多元醇混合物32、水34、交聯(lián)劑36、催化劑38、表面活 性劑40與開(kāi)孔劑42共混制備多元醇配制劑共混物54。將異氰酸酯44與多元醇配制劑共 混物54混合形成泡沫材料56。希望使用農(nóng)業(yè)或天然材料如基于天然油的多元醇以提高用于生產(chǎn)基于聚氨酯的 泡沫的“綠色”或容易可再生材料的量。基于天然油的多元醇具有相對(duì)低反應(yīng)性并且它們 的分子量限制它們的使用百分比為泡沫重量的大約5%-大約7%。用于結(jié)構(gòu)內(nèi)部組分的 泡沫通常為半硬質(zhì)并且不需要高分子量?；谔烊挥偷亩嘣嫉妮^低分子量有利地允許基 于天然油的多元醇的明顯增加，可高達(dá)約50 %。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，可壓縮層14可由從Woodbridge Group商購(gòu)并且以名稱 Stratas 1615與Biopolyl出售的的泡沫材料形成。結(jié)構(gòu)層裝飾組分的結(jié)構(gòu)層往往由玻璃纖維片材形成。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，為了提高 可再生材料的量，汽車頂篷板12的結(jié)構(gòu)層16、18中的一種或多種用農(nóng)業(yè)纖維氈或由纖維合 成共混物如聚丙烯(PP)纖維和伴紡纖維如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PP組成的氈替 代玻璃纖維。農(nóng)業(yè)纖維是低百分率，但是有利地可用作伴紡纖維。石油纖維的含量例如可 為大約30% -大約50% (例如用50%天然纖維和50%聚合物纖維形成的纖維氈等)。根據(jù)示例性實(shí)施方案，農(nóng)業(yè)纖維由大麻、亞麻、黃麻、knaf或任何其它已知的或其 它合適的農(nóng)業(yè)或天然材料形成。例如，結(jié)構(gòu)層16和/或18的增強(qiáng)纖維氈可由100%黃麻、 100%大麻、100%亞麻或它們的任意組合(例如70/30的亞麻/大麻、50/50的亞麻/大麻、 30/70的亞麻/大麻、70/30的黃麻/大麻、50/50的黃麻/大麻、30/70的黃麻/大麻等)?？衫斫獾氖?，農(nóng)業(yè)纖維氈的性能可相對(duì)玻璃纖維氈的性能而變化。例如，玻璃纖 維氈可具有大約2400牛頓/平方毫米(N/mm2)的拉伸強(qiáng)度。比較而言，亞麻可以具有大約 800-大約1500N/mm2的拉伸強(qiáng)度，黃麻可以具有大約400-大約600N/mm2的拉伸強(qiáng)度，和大 麻可以具有大約800-大約1500N/mm2的拉伸強(qiáng)度。因而，為了獲得與對(duì)比的玻璃纖維氈同 等強(qiáng)度需要2-4倍體積的農(nóng)業(yè)纖維。一旦這一比率確定，可以計(jì)算用來(lái)結(jié)合纖維氈的等效 纖維重量和粘合劑的等效體積。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，結(jié)構(gòu)層16和18各自配置為大約 2. 4平方米面積并且包含纖維粘合劑的體積比為48. 48 51. 52。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，結(jié)構(gòu)層16、18中的一種或多種可由從Indiana的 Flexform、并且以名稱150gsm Tossa出售的天然纖維氈形成。粘合層根據(jù)示例性的實(shí)施方案，使用已知的或其它合適的方法(例如澆注或連續(xù)澆注) 使可壓縮層14形成為基本上平的片材。然后將平的泡沫片材連接增加汽車頂篷板12強(qiáng)度 和硬度的結(jié)構(gòu)層16、18中的一種或多種。為了促進(jìn)可壓縮層14對(duì)結(jié)構(gòu)層16、18中的一種 或多種的連接，用一種或多種粘合層20、22涂布可壓縮層14 (例如用輥涂操作或噴涂)。由 粘合層20、22提供的結(jié)合產(chǎn)生用于結(jié)構(gòu)層16、18的基質(zhì)并且將結(jié)構(gòu)層16、18結(jié)合至可壓縮 層14。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，粘合層20、22由聚(二苯甲烷二異氰酸酯)基(基于MDI)粘合劑形成。為了提高汽車頂篷板12中所用農(nóng)業(yè)或天然(例如基于生物等)含量，用惰性 基于農(nóng)業(yè)的油劑(例如植物油等)稀釋MDI粘合劑基質(zhì)。根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施方案，使 用基于大豆的材料形成稀釋劑?；诖蠖沟南♂寗┛奢^傳統(tǒng)的稀釋劑如二丙二醇價(jià)格相對(duì) 更便宜。使用現(xiàn)有方法離析大豆油單體和甘油。將較低分子量材料制備成為異構(gòu)體、氫化 和用環(huán)氧乙烷EO-封端以制備更高反應(yīng)性分子?；诖蠖沟亩加米骰贛DI的粘合劑的 稀釋劑。單體的鏈長(zhǎng)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)以提高溶解性。根據(jù)示例性的實(shí)施方案，粘合層20、22可為從Bayer并且以名稱Baynat401a出售 的基于MDI的粘合劑。各種技術(shù)和材料可用于產(chǎn)生和連接可壓縮層14、基底層16、18和粘合層20、22。 例如實(shí)例公開(kāi)在美國(guó)專利號(hào) 4，059，660,4, 119，749,4, 546，120,5, 219，893,6, 649，084、 6，649，667、6，762，138、6，872，758、7，045，577 和 7,232,605 以及美國(guó)公開(kāi)申請(qǐng)?zhí)?20060223723，其全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用加入本文。結(jié)構(gòu)層16、18連接可壓縮層14后，覆蓋層24 (例如包覆料(coverstock)等)可 連接汽車頂篷板12的一面。密封(close out)的纖維織品可連接汽車頂篷板12的另一面 并且可形成汽車頂篷板12 (例如通過(guò)熱成型法)以制造成品汽車頂篷裝飾板。使用基于農(nóng)業(yè)或天然纖維、植物油的泡沫，以及用基于蔬菜的產(chǎn)物稀釋的粘合劑 是用來(lái)在三種主要組件的各自生產(chǎn)中通過(guò)使用這種可再生材料生產(chǎn)包括高比例可再生或 “綠色”材料的輕汽車頂篷。在各種示例性的實(shí)施方案中所示的汽車頂篷元件的結(jié)構(gòu)和排列僅是說(shuō)明性的。盡 管本發(fā)明中僅詳細(xì)記載了幾個(gè)實(shí)施方案，研究本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解許多改進(jìn) 是可能的(例如在各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)值、裝配安排、材料的使 用、顏色、取向等中的變化)，實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本文所述主題的新教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。例如，所示整 體形成的元件可由許多部分或元件構(gòu)成，元件的位置可為反轉(zhuǎn)的或其它變化，獨(dú)立元件的 種類或數(shù)量或位置可改變或變化。應(yīng)該注意系統(tǒng)的元件和/或組合件可由提供足夠強(qiáng)度或 耐久性的任何各種材料構(gòu)成，包括以任何各種顏色、質(zhì)地的多種可模塑的塑性材料中的任 何一種和組合?？稍谑纠詫?shí)施方案的設(shè)計(jì)、操作條件和安排中進(jìn)行其它替換、改進(jìn)、變化 和省略。
權(quán)利要求
一種用于車輛的裝飾板，所述裝飾板包括至少部分地由基于農(nóng)業(yè)油的多元醇形成的可壓縮層；連接所述可壓縮層的第一面的第一結(jié)構(gòu)層，所述第一結(jié)構(gòu)層具有由農(nóng)業(yè)材料形成的增強(qiáng)纖維；和在所述可壓縮層和所述第一結(jié)構(gòu)層之間提供的粘合層，所述粘合層至少部分地由農(nóng)業(yè)材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述可壓縮層是泡沫材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述可壓縮層進(jìn)一步由基于聚氨酯的多元醇形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝飾板，其中所述可壓縮層由大約相等份數(shù)的所述基于農(nóng)業(yè)油的 多元醇和所述基于聚氨酯的多元醇形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述可壓縮層包含基礎(chǔ)多元醇混合物和基礎(chǔ)共聚物 混合物，所述基礎(chǔ)多元醇混合物和所述基礎(chǔ)共聚物混合物各自包含所述基于農(nóng)業(yè)油的多元
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝飾板，其中所述基礎(chǔ)多元醇混合物進(jìn)一步包含基于聚氨酯的多 元醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的裝飾板，其中所述基礎(chǔ)共聚物混合物進(jìn)一步包含基于聚氨酯的多 元醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述基于農(nóng)業(yè)油的多元醇包含基于大豆油的多元醇 和基于玉米油的多元醇中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，進(jìn)一步包括連接所述可壓縮層的第二面的第二結(jié)構(gòu)層， 所述第二結(jié)構(gòu)層具有由農(nóng)業(yè)材料形成的增強(qiáng)纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，進(jìn)一步包括連接在所述可壓縮層的對(duì)面上的所述第一 結(jié)構(gòu)層的覆蓋材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述裝飾板是用于車輛內(nèi)部的汽車頂篷。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述增強(qiáng)纖維由黃麻、大麻和亞麻中的至少一種形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝飾板，其中所述增強(qiáng)纖維為纖維氈形式。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的裝飾板，其中所述粘合層包含基于植物油的稀釋劑。
15.一種生產(chǎn)用于車輛的裝飾板的方法，所述方法包括 提供可壓縮層，所述可壓縮層由基于農(nóng)業(yè)油的多元醇形成； 提供結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層具有由農(nóng)業(yè)材料形成的增強(qiáng)纖維；和用粘合層使所述可壓縮層連接所述結(jié)構(gòu)層，所述粘合層包含基于農(nóng)業(yè)的稀釋劑。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于車輛的裝飾板(12)。所述裝飾板包括可壓縮層(14)、結(jié)構(gòu)層(16、18)和粘合劑層(20、22)。可壓縮層至少部分地由基于農(nóng)業(yè)油的多元醇形成。結(jié)構(gòu)層具有由農(nóng)業(yè)材料形成的增強(qiáng)纖維。粘合層用于將可壓縮層連接至結(jié)構(gòu)層并且粘合層至少部分地由農(nóng)業(yè)材料形成。
文檔編號(hào)C08G18/36GK101918468SQ200880123897
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者J·L·約翰遜, K·格雷戈里, L·N·博姆 申請(qǐng)人:約翰遜控制技術(shù)公司