在车辆气囊上使用的板的制作方法

在车辆气囊上使用的板的制作方法
【专利摘要】在车辆气囊上使用的板，其包括表层，表层具有在其中形成的撕裂缝。表层由包括聚合物基质和一种或多种透射率降低成分的材料形成，一种或多种透射率降低成分形式为微片状填充物或具有单峰颗粒尺寸分布的填充物。所包含的透射率降低成分的数量为降低穿过该材料的光透射率从而减少激光切割过程中的变化的量，并且该数量基本上也不会改变聚合物基质的机械性能。由这些材料制成的表层能够在比以前已知TPO覆盖物更薄的覆盖物的激光切割过程中使用。
【专利说明】
在车辆气囊上使用的板

【技术领域】
[0001]本公开大体上涉及在具有撕裂缝的气囊覆盖物中使用的材料。
[0002]在聚合材料中可以使用各种类型的填充物以影响聚合材料的材料性质。例如，某些非有机填充物诸如玻璃纤维或其他基于矿物的填充物，可以用于增大聚合物基质的刚度或模量，从而使其更适合作为结构材料使用，或者增加其暴露于高温或载荷时的抗变形能力。其他类型的填充物诸如弹性体材料，有时用于增大聚合物基质的韧性或冲击强度。通常，所包含的这些填充物的数量足以使填充物材料的一个或多个属性至少部分地赋予产生的复合材料。例如，玻璃纤维可以添加至聚合物基质以制造其拉伸模量处于聚合物基质和玻璃纤维之间的复合材料。对于这种聚合物复合材料，包括25%或更多量的填充物是很平常的。
[0003]在某些应用中，尝试平衡填充物的类型和数量以提供机械性能的最佳组合。例如，在Tsuji等人的第6，644，684号美国专利中描述了用于在铰链式气囊覆盖物中使用的基于聚合物的材料。Tsuji的专利公开了某些热塑性弹性体(TPE)材料配方，试图平衡高材料刚度和高韧性；高刚度被期望用于抵抗热变形以及由于乘客接触覆盖物引起的变形，高韧性被期望用于使得覆盖物不会在气囊展开时破裂成投射入车辆内部的松散件。但是，使聚合物坚韧的一些材料也降低了聚合物的刚度。Tsuji意图通过提供基于烯烃的塑性材料来解决该问题，该基于烯烃的塑性材料用具有具体数量的特别化学成分的弹性体材料进行改进，从而教导了这种材料可以具有充足的刚度以避免使用中的变形，同时具有充足的韧性以避免在气囊展开过程中当铰链式气囊覆盖物打开时材料的破裂。
[0004]根据一个实施方式，在车辆气囊上使用的板包括基底和覆盖物，其中基底具有外表面，覆盖物包括配置在基底的外表面之上的装饰性表层。表层包括内表面，内表面中形成有朝向基底的外表面的撕裂缝。表层由包括树脂基质和填充物材料的材料形成。填充物材料以微片的形式分布在表层的基本整个厚度中。
[0005]根据另一实施方式，用于在激光切割过程中使用的材料成分包括树脂基质以及散布在树脂基质中的除炭黑之外的一种或多种透射率降低成分。树脂基质包括共同成为材料主要成分的多种烯烃树脂成分。透射率降低成分的总量基本上不会改变树脂基质的刚度或硬度中的至少一个。
[0006]根据另一实施方式，用于在激光切割过程中使用的材料成分包括聚合物基质、滑石以及两种或更多透射率降低成分，其中非聚合成分的总量小于约10wt%。
[0007]根据又一实施方式，在车辆气囊上使用的板的制造方法包括以下步骤:(a)提供包括装饰性表层的覆盖物，装饰性表层由包括除炭黑之外的透射率降低成分的材料形成；(b)将覆盖物附接至基底；以及(C)在板中激光切割成角度倾斜的撕裂缝。撕裂缝从基底的内表面延伸并进入表层中。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]在下文中将结合附图描述本发明的一个或多个优选的示例性实施方式，其中相同的附图标记表示相同的部件，在附图中:
[0009]图1是具有设置在气囊模块上的不可见撕裂缝的示例性仪表板的剖视图；
[0010]图2是图1的仪表板的一部分的放大剖视图，示出包括成角度倾斜的切口的撕裂缝；
[0011]图3是沿图2的撕裂缝所取的剖视图，示出沿撕裂缝在连续切割位置设置并延伸入不例性表层的多个不例性激光切口；
[0012]图4是示例性激光切割过程的示意图；
[0013]图5是示出样品表层材料中透射率变化的可能效果的图表；
[0014]图6是包括透射率降低微片的表层材料的一个实施方式的一部分的模拟显微图；
[0015]图7是图6的表层材料的相同部分的模拟显微图，其中微片由具有相同质量或体积的颗粒替代；
[0016]图8是包括具有相对较大的平均颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的填充物颗粒的表层材料的一部分的模拟显微图；
[0017]图9是具有减小的平均颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的填充物颗粒的表层材料的一部分的模拟显微图；
[0018]图10是具有单峰颗粒尺寸分布的填充物颗粒的表层材料的一部分的模拟显微图；
[0019]图11是具有单峰颗粒尺寸分布以及与图8相比减小的平均颗粒尺寸的填充物颗粒的表层材料的一部分的模拟显微图；
[0020]图12是示出不同表层材料需要达到激光传感器截止电压的激光脉冲数量的图表；以及
[0021]图13是示出图12的图表中示出的每个材料的激光脉冲数量的标准偏差的图表。

【具体实施方式】
[0022]当在气囊覆盖物的内表面中形成不可见撕裂缝时，在覆盖物的可视相对表面上设有证明标记或线之处能够发生透视现象。例如，使气囊可能在可预测的位置破坏覆盖物的相同材料的预弱化还会导致某些材料特性的局部变化，诸如膨胀和收缩、下垂或对所施加应力的反应，特别是在经过很长一段时间和/或暴露于高温下的情况中。当然，在希望不可见撕裂缝之处，这种透视现象是不利的。
[0023]覆盖物材料的某些希望的特性能够使该问题更严重。例如，具有豪华触感的一些材料,这种豪华触感获取自材料类型(例如,柔软或高弹性的材料类型)的组合以及相对较低的厚度。高材料弹性可以导致透视更普遍，而且较薄材料可能没有足够的材料厚度来形成无透视的适当运作撕裂缝。在较薄的材料中形成撕裂缝也更困难，因为随着材料厚度的降低，典型过程相关的尺寸变化，诸如应力集中点的深度变成整个厚度的较大部分，从而缩小了处理窗口。而且，一些材料类型本身对撕裂缝形成过程更敏感，这也能够缩小处理窗□。
[0024]以下描述是关于能够改进对气囊上使用的覆盖物材料进行一致地激光切割的能力的材料和技术的各种实施方式。这些材料和技术可以用于形成包括气囊撕裂缝的覆盖物，覆盖物具有至今尚未用于汽车内部的材料类型和厚度的某些组合。某些材料填充物类型和/或填充物颗粒的几何形状可以用于影响光通过材料的透射率，如本文所述，该材料可以用于将光切割过程的可变性降低至允许使用更薄、成本更低、重量轻、更耐气候、和/或比以前已知的更豪华的触感的气囊上的覆盖物材料的水平。
[0025]现在参照图1，图1示出了下方安装有气囊模块12的示例性车辆仪表板10的局部剖视图。应注意的是，所提供的图1或任何其他附图都不一定是按比例绘制的。仪表板10包括一层或多层材料，并且每层可包括用于形成气囊展开开口的自身独立的弱化部分或撕裂缝。图中示出的仪表板10的部分为仪表板10的乘客侧，并且仪表板10包括基底14、覆盖物16和撕裂缝18。撕裂缝18在该示例中是不可见撕裂缝。所示具体撕裂缝18大致为矩形，并且与下面的气囊模块组件进行相对应的定位。撕裂缝可以采取其他已知形状，诸如U形、H形或X形，本文中仅列举几个示例。车辆乘客侧气囊仅作为可能受益于以下公开的一个气囊类型的示例，但是在车辆气囊上使用的任何类型的板都能够根据这些教导使用。
[0026]气囊模块12为包括设置成当充气时展开到车辆的座舱中的气囊的任何部件或装置。在该实施方式中，气囊模块12为乘客气囊模块，并包括气囊筒20和壳体22。在必要时，气囊从气囊筒20朝向板10和车辆内部展开。壳体22支承在仪表板10下方的气囊筒20，并且可以包括在展开过程中帮助引导气囊的斜槽24。这只是气囊模块的一种形式，而其他模块可不包括筒或单独的壳体，而可包括其他类型的部件以实现气囊的功能。在图1-3中示出的【具体实施方式】中，在气囊展开过程中当撕裂缝起作用以形成展开开口时，从位于撕裂缝18内侧的基底14的部分形成气囊门26。
[0027]图2是沿撕裂缝18所取的图1的仪表板的局部剖视图。基底14是仪表板10的主要部件并包括内表面28和外表面30，其他部件可能出于功能或者美学目的附接至基底14和/或从基底14延伸。对于基于聚合物的材料，基底的厚度通常为2.0mm至4.0_。覆盖物16位于基底14之上，而且可被设置成用于装饰性目的。覆盖物16包括可见外表面32和相对的内表面34。覆盖物16可以用合适的粘合剂或由其他方法附接至基底14的外表面30，诸如使其边缘卷绕基底14的边缘并附接至内表面28。
[0028]在图2的【具体实施方式】中，覆盖物16为包括表层36和内层38的双层材料。表层36通常是装饰性的以及基本上是非结构化的，并且可以由柔韧的材料构成。该表层提供覆盖物16的可见外表面32，并且还包括相对的内表面40。内层38可以由可压缩的泡沫材料构成并位于基底14与表层36之间。本示例中的内层38提供覆盖物内表面34，并且还包括相对的外表面42。内层38可以被包括从而为覆盖物16和整个仪表板提供比如果表层直接附接至更刚性的基底14更柔软的触感。内层38还帮助使下方的基底中的不平区域变平、隐蔽基底的特征、以及向可能对制造环境中的实际处理来说太薄和/或太柔性的表层提供更多结构。
[0029]为了组装至基底14，层36和38可以作为分开的独立层提供，或它们可以进行共挤、层压、粘结或以其他方式彼此附接，从而从基底14分离地形成覆盖物16。在另一实施方式中，内层38可以通过将可膨胀材料诸如聚氨酯泡沫设置在表层36与基底14之间来形成在适当的位置。覆盖物16可以包括未示出的附加层，诸如插入的粘合剂层、涂料膜层、或者例如类似于层38的附加中间层。在一个实施方式中，内层38被省略使得表层为覆盖物16。
[0030]单个层的厚度可以变化，但按照单个层的厚度覆盖物16的总厚度可以为从0.2mm至约6mm,并且优选为约1.0mm至约4.0mm。表层36的厚度可以为从约0.2mm至约1.0mm,并且优选为从约0.3mm至约0.7_。所选择的表层厚度取决于若干变量，诸如材料类型、可制造性、以期望的美学，本文仅列举几个示例。内层38的厚度可以从约0.5mm至约5.0mm或更高，其取决于例如期望的仪表板的触感。在一个实施方式中，覆盖物16具有约2.0mm的总厚度，其中表层36约1.0mm厚，内层38约1.0mm厚。在另一实施方式中，表层约0.5mm厚，内层约3.5mm厚，使得总覆盖物厚度为4.0_。当然，这些是非限制性的示例，因为有多个合适的层厚度组合。
[0031]在所述板组件中使用的材料可以包括按照其各自功能选择的聚合材料。基底14可以由填充的或未填充的热塑性材料构成，诸如基于聚烯烃的材料，如聚丙烯或热塑性烯烃类(ΤΡ0)，或由其他热塑性塑料诸如ABS、ABS/PC、尼龙等构成。合适的基底填充物材料包括但不限于短或长的玻璃纤维或基于矿物的填充物。具有包括按重量计20-30%的长玻璃纤维的填充物材料的聚丙烯是合适的基底材料的一个示例，但是也可以使用其他聚合或非聚合材料或复合材料。表层36可由多种通常在汽车内部中使用的材料中的任意材料形成，包括ΤΡ0、热塑性弹性体(TPE)、增塑聚氯乙烯(PVC)、热塑性聚氨酯(PUR)、皮革、人造革或其他类型的材料。材料的选择可基于多个因素，包括外表面32所需的材质的类型、材料的触感、成本、加工性能、或其他。由于其低成本、低密度和特性的广泛有效范围，基于烯烃的材料(如ΤΡ0)或其他基于乙烯、丙烯、丁烯、或者丁二烯的聚合物或掺合物(blend)、合金(alloy)，或其共聚物可以是优选的。表层材料可以包括填充物材料或添加剂，其中一些可以是降低透射率的成分，将在下文中对其进行更详细地讨论。内层38可以由泡沫材料构成，从而为仪表板提供柔软但有弹性的触感。用于内层38的示例性聚合泡沫材料包括基于聚烯烃的泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、基于丙烯酸的泡沫材料、或聚酯泡沫材料，本文仅列举几个示例。为了额外的弹性，这些材料中的一些可以进行交联，并且可以包括开孔结构或闭孔结构。也可以使用其他非泡沫材料诸如毡或纺织用纤维。
[0032]可以参照图2和3对撕裂缝18进行描述。如本文中所用的，术语“撕裂缝”指任何旨在为允许气囊在气囊展开过程中打破、破坏、裂开、分开或者以其他方式穿过或者围绕车辆部件的目的而弱化车辆部件的任何部分的结构。撕裂缝可以仅指完全图案化的撕裂缝的一部分诸如U形撕裂缝的一个支腿，或者弱化部分的任何其它曲线图案。示例性撕裂缝18形成在仪表板10中，并从基底14的内表面28延伸，并且至少部分穿过覆盖物16。在该实施方式中，撕裂缝18延伸穿过基底14的厚度，穿过内层38的厚度，并部分穿过表层36。撕裂缝18包括激光切口 44形式的多个应力集中点(图3中所见最佳)，激光切口 44沿预先确定的展开开口位置设置。切口 44可被形成为相对于基底表面28成角Θ倾斜，角Θ为从约45度至90度。如图所示，角Θ小于90，这可以提供如在共同转让的、于2011年3月3日提交并通过引用全部纳入本文的第13/039，764号美国专利申请中更详细地提出的某些益处。
[0033]图中每个激光切口 44都是未完全延伸穿过覆盖物16的长型指状的孔或凹陷。每个切口都具有近似形成切口的激光束的宽度，并且以距离D彼此间隔开而延伸进入覆盖物16。距离D可为约1.0mm至约5.0mm，并且对于高度柔性的表层，距离D可为约1.5mm至约3.5mm。优选地，D的值较低以提高撕裂缝功能，但是因为具有剩余壁厚度(下文中进行讨论)，过低的值可以在表层的可见表面上导致视觉缺陷。示出的切口 42及其布置是示例性的，因为角度Θ可以变化，距离D可以变化和/或为不规则的，并且一些切口 44可以具有与其它切口不同的深度，在一些情况下，切口仅与基底层14或内层38延伸至板中相同的距离。沿撕裂缝18的部分，距离D可以足够低以形成连续槽，使得单个切口 44重叠和/或彼此无法区分。虽然示出通过板10的各种层连续地形成单个撕裂缝18，但是每个层都可以描述为具有其自身单独的撕裂缝，并且在一些实施方式中，板10的一个或多个层不包括撕裂缝。
[0034]每个切口 44延伸入表层36中以在每个切口的远端限定剩余壁厚度(RWT)。RffT在附图中指定为t，并且为从约0.08mm至约0.5mm，其取决于表层36的厚度以及其它因素，诸如表层材料和/或激光切口之间的距离D。例如，对于一些材料，约为表层厚度的一半或更少的RWT值对于适当的撕裂缝功能是合适的。在诸如那些由某些TPO配方制成的高伸长率表层中，形成的RWT为表层厚度的约20%至40%或更小对于适当的撕裂缝功能是优选的。例如，当按照ASTM D412测试时，一些TPO配方具有大于200%的断裂伸长率值。一些其他的TPO配方具有大于300 %的断裂伸长率值，而另一些配方的该值超过800 %或高达1000%。如果RWT过高，则具有相对较高伸长率属性的表层材料导致撕裂缝运行不正常(即未打破或分裂)。在一个实施方式中，对诸如那些由某些TPO配方制成一些表层，优选剩余壁厚度为从约0.1mm至0.2mm。例如，优选的高伸长率表层可以具有约0.5mm的厚度以及约0.15mm的平均RWT，或约为表层厚度30%的RWT值。在另一实施方式中，高伸长率表层可以具有从约0.3mm至0.4mm的厚度以及约0.1mm或约为表层厚度的25-33%的平均RWT。如下面所讨论的那样，在开发以下材料和技术之前，这种低的RWT值尚未成功通过激光切割产生，特别是对于高伸长率材料诸如TPO而言。
[0035]图4示出用于在每个激光切口处控制RWT的一种技术。激光切割系统100包括光源102以及设置在包括表层36的覆盖物16的相对的侧上的传感器104。为了简单图示，已经在附图中省略下方的基底14，但是如先前附图中在优选实施方式中的设置包括基底14。表层36可被单独切割、与下方基底一同被切割、与一个或多个附加层诸如所不内层38 —同被切割、或与基底和一个或多个附加内层一同被切割。在上述第13/039，764号美国专利申请中公开了用于穿过多层不同类型的板材料进行切割的示例性技术，包括使用多个激光功率级的示例性技术。光源102被构造并设置成朝向表层的内表面40直射激光束106。传感器104朝向表层的外表面32,并位于光束106的投射路径中，并且配置成从激光光源102感测能量。例如，传感器104可以配置成感测包括激光波长的具体波长或者波长范围的光。激光光源102和传感器104配置成随着光源102沿路径的移动(附图中为由左至右)一起移动，该路径沿预先确定的展开开口位置将光束106直射至各种连续的位置，诸如A-B-C-D，从而形成撕裂缝。
[0036]为了将覆盖物中的激光切口 44形成为期望的值t，如图所示，光源102进行通电并朝表层内表面直射光束106。当光束106最早照射在覆盖物16上时，传感器104大致不会从光源102的方向检测任何光能，因为当覆盖物16为其完全厚度时光的透射或完全通过覆盖物的部分(在感兴趣的特定波长下)基本上为零。在形成单个切口的过程中的某一时刻，通常就在光束部分延伸进入表层36之前或之后，光束106延伸至覆盖物16中一定距离，该距离足以导致透射率大于零。在形成切口 44的同时，传感器104检测通过覆盖物16的剩余厚度透射的光的强度或量。系统100是自动的，并且配置成当传感器104检测到从光源102穿过表层36的剩余厚度透射的预先确定的量的光时在具体的切口位置停止切割。为具体的覆盖物或板产生期望的RWT的预先确定的光量可以通过实验确定，并且在系统100中表示为用户设置的“截止电压”，即，该设置通知系统100传感器输出多大的电压(与检测的光量相关)应在一个切口位置停止切割并且沿期望的撕裂缝路径移动至下一切口位置。
[0037]从系统100的操作中显而易见的是，穿过覆盖物材料的光的透射率至少是材料厚度的函数。透射率已经被发现是覆盖物材料颜色、更具体的是表层36的颜色的函数。例如，较暗的材料可以具有比相同厚度的较亮材料低的透射率。这已经通过观察当激光切割材料为不同颜色时传感器的截止电压而确定。当给定厚度的透射率相对较高时，其中通过激光切割的具有相对较高的透射率的表层材料能够引起问题(即，该材料对激光更透明)，因此在传感器电压没有逐渐增加至截止电压的情况下会达到传感器截止电压。换言之，由传感器检测的第一光量就足以立即达到截止电压，并且系统停止切割并索引至下一切口位置。例如，在脉冲激光用于切割时，有时在激光的第一脉冲进入表层时就可以达到传感器截止电压。这种情况导致切口具有几乎为覆盖物全厚度的RWT，将不会提供足够的应力集中以起到撕裂缝一部分的作用。换言之，对于传感器来说，信噪比过低而无法适当地运行，也无法在每个切口位置提供一致的RWT值。
[0038]已发现，当激光切割可广泛用于表层材料时，透射率也可以是切口位置的函数。换言之，透射率能够在一个激光切口位置至另一位置之间变化。该现象在黑色表层材料和颜色较浅的表层材料上进行的激光切割实验中发现，每个表层材料具有相同基的TPO材料成分和0.5mm厚度的表层。下面出于简单描述的目的，颜色较浅的表层材料将被称为灰色。图5中图表中的线是结果的大致表示(该图表不包括实际数据)。切口位置沿图中的X轴绘制，而达到传感器截止电压所需的激光脉冲数量沿y轴绘制，其中每个激光脉冲具有相同的功率密度以及占空比，并且在所示样品中切口位置的数量约为50个连续位置。为了实验，传感器截止电压根据每个材料的颜色设置为不同等级，从而使得脉冲的平均数量(y轴)是可比较的，以在材料之间进行变化的适当比较。红外(λ =10600nm) CO2激光用于切割。
[0039]图5中最显著的结果是当与黑色材料相比时，灰色材料达到传感器截止电压所需的脉冲数量的范围大得多。黑色样品间的标准偏差是以约40个脉冲平均值为中心的约为
4.3个脉冲的平均值，而灰色样品间的标准偏差是以约50个脉冲平均值为中心的、几乎为上述值三倍的约为11.7个脉冲的平均值。对实际感知的截止电压的标准偏差也进行了计算，并且对于黑色材料是约0.2V，而对于灰色材料是约0.4V。能够看出，对于非黑色材料，透射率在更大的程度上随切口位置而变化。灰色表层材料包括穿透表层外表面的一些激光切口，并且很大一部分激光切口未达到期望的RWT，在该实验中RWT为0.15mm。据认为，天然更具吸收性的黑色材料趋于至少部分地掩盖会存在于基础表层材料中的透射率随位置可变的性质。但是，即使对于黑色TPO表层，在较小厚度0.4mm的表层中激光切割撕裂缝也表现出与那些在0.5mm灰色材料中所见的类似问题。
[0040]用于覆盖物表层的新材料配方已经响应于这些在激光切割过程中的高水平变化而进行了开发。这些配方已经展示出在表层整个区域中透射率变化的显著改善。例如，如以下更详细的描述，以与上述实验中那些相同灰颜色配置的一些实施方式在相同类型的实验中表现出的标准偏差可与关于黑色表层材料的上述标准偏差相当或者与上述标准偏差一样低。此外，以下所述使用新开发成分的黑色配方还示出在过程变化中的成比例减少。由于所得到的激光切割过程窗口的扩展，这些改进可以允许使用更薄的表层材料。
[0041]参照图6，示例性表层材料200可以包括树脂或聚合物基质210以及一种或多种透射率降低成分220。在一个实施方式中，一种或多种透射率降低成分是除炭黑之外的成分。在另一实施方式中，表层材料基本上不含炭黑，意味着该材料只包括微量炭黑或炭黑含量低到不足以实质地影响材料的光透射率。图6中所示的模拟显微图是基于近似的微观比例的。聚合物基质210可以包括任何用于在车辆内部使用的上述材料，诸如TP0、TPE、PUR、PVC、掺合物(blend)或包括这些材料的合金(alloy)、或具有期望的美感或触感的其它类型材料或合金。基质210如此命名是因为它是材料200的组成部分，透射率降低成分220分布或分散在基质210中。基质210包括材料200的所有聚合成分。虽然热塑性材料可以是优选的，但是基质210可能或能够至少部分交联，并且可以呈现一些热固性属性。
[0042]透射率降低成分220是材料200的成分，当与激光切割过程相关时，透射率降低成分220已被确定为材料200提供增强的光学性能。在以下描述的许多透射率降低成分是无机填充物，但是根据本公开，本领域技术人员将能够使这些教导适于有机填充物或在传统意义上不是填充物材料的其他成分。如下文中进一步详细描述，透射率降低成分220可以通过至少两种不同模式作用以减少激光切割过程的可变性。当与基质210单独比较时，透射率降低成分220可以通过降低材料200的体积透射率来作用，或通过更均匀地分布填充物材料以在每个激光切口的位置上减少透射率的依赖性而作用。降低材料的体积透射率能够允许将上述过程截止电压设定成允许传感器在更实用的范围内操作和/或增加传感器的有效分辨率的值。填充物材料的更均匀分布能够通过确保激光在每个切口位置遇到近似数量的填充物材料来提高激光切割过程的一致性。
[0043]在图6的【具体实施方式】中，透射率降低成分220可以描述为二维填充物或微片。单个填充物部分为片状结构，大致是平坦的，具有由相对小的厚度分开的相对的主表面，并且具有约50或更大的纵横比，其中该纵横比等于单个片的最大尺寸除以其最小尺寸。例如，具有最大尺寸10ym和最小尺寸I μπι的微片具有纵横比100。在一个实施方式中，平均尺寸的微片的最大尺寸处(跨过主要平面中的一个)为约ΙΟμπι。在另一实施方式中，最大尺寸的微片具有小于约1ym的最大尺寸。优选地，微片具有约5μπι或更小的最大尺寸。为了作为材料特性诸如柔软触感以及柔韧性可以是期望的表层材料中的透射率降低成分，纵横比可根据实际情况尽可能的高以使微片的表面面积最大。这能够帮助使将材料透射率降低至期望的量所必须的微片总数量减至最小，使得基质210的机械性能不会由添加微片而被显著地影响。微片状透射率降低成分在数量上可以存在整个材料200成分的约5%或更少(0-5wt%)，这取决于片材料成分和尺寸以及其它填充物的类型、数量、和尺寸。在一个实施方式中，包括数量为2wt%的微片，并且可以包括滑石。
[0044]图6示出每个微片的主表面。如图所示，单个微片可以具有不规则形状的边缘或周界，并且可以设置在表层的材料中，使得大部分微片的主表面局部指向在与表层内表面和/或外表面相同的方向上。该指向被认为给予透射率降低成分其功能性中的至少一些功能性。例如，微片可以由至少部分吸收或反射所关注的光的具体波长(一个或多个)的材料制成。按照所述进行指向，微片能够增加照射在材料200的一部分上或照进材料200的一部分中的光束将遇到透射率降低成分的几率，使得完全穿过该材料的光的总量少于否则将穿过基质210传输的量。通过比较，图7示出分散在相同基质210中的非微片填充物颗粒230。图7是填充物颗粒230的示例性模拟，填充物颗粒230的数量、质量和布置与图6中的微片220相同，除颗粒230大致为3维之外，例如，形状为球形或椭圆形。换言之，对于每个颗粒的给定的质量或体积，微粒230具有几乎最小化的表面面积。当彼此比较时，图6和图7示出微片如何可以作为透射率降低成分，微片填充的相同部分材料的横截面面积的百分比比相同数量的相同成分的颗粒230填充的大。为了填充如图6的微片220的所述材料部分的横截面面积的类似百分比，将需要更大数量的填充物材料，并且可能会影响整体材料的机械性能-例如，增大材料的刚度和/或硬度。
[0045]图6中所示和描述的微片指向可以通过聚合物加工技术获得，诸如挤出、压延、薄膜拉伸、喷射造型、或导致基质210在改变形状的同时流动的其它类型的处理。透射率降低成分220能够由当与基质210相比较时适于防止、或至少降低穿过该成分的期望的光的波长传输的材料制成。合适的材料可以包括无机材料，诸如滑石、云母、石墨、金属、陶瓷、玻璃、或各种基于矿物的材料类型。还可能由有机材料形成透射率降低成分220，诸如木浆或能够成型或以其他方式配置从而具有降低透射率作用的其他纤维，或诸如其它聚合材料。例如，技术人员可以设计出弹性体冲击改性剂成形的方法，从而作为对某些光波长的透射率降低成分。
[0046]虽然许多已知类型的非微片填充物颗粒能够包括在材料200中，但是它们不是透射率降低成分，除非它们作为分布的颗粒符合某些标准。更具体地，要成为透射率降低成分，一组填充物颗粒(包括材料组成中包括的具体组成的所有填充物颗粒)必须具有狭窄的颗粒尺寸分布(PSD)，并且可以优先具有最大颗粒尺寸。例如，一个实施方式的透射率降低成分包括具有基本上单峰颗粒尺寸分布的颗粒。如本文中所用，“单峰”指对一种PSD参照的颗粒类型来说通常狭窄的PSD。例如，在示例性类型的填充物的典型的PSD为从25 μ m至50 μ m时，从30 μ m至35 μ m的PSD将被视为大致单峰分布。在一个实施方式中，透射率降低成分包括具有PSD的填充物颗粒，使得在该分布中，最大颗粒尺寸比最小颗粒尺寸大5 μπι。在另一实施方式中，透射率降低成分包括具有PSD的填充物颗粒，使得最大颗粒尺寸为约5 μ m,并且该分布的宽度小于5 μ m。在又一实施方式中，透射率降低成分包括具有PSD的填充物颗粒，使得最大颗粒尺寸小于约10 μ m,并且该分布的宽度为从约5 μ m至约9.9 μ m。在优选实施方式中，透射率降低成分包括具有基本单峰PSD的着色剂颗粒。着色剂颗粒可以包括已知的着色剂类型，诸如各种氧化物、炭黑Ti02或其他。在另一实施方式中，透射率降低成分包括碳酸钙、滑石、或其他无机或基于矿物的材料的颗粒。
[0047]狭窄PSD可以通过已知的技术获得，诸如使填充物颗粒通过具有第一筛孔尺寸的第一过滤器，并且收集通过第一过滤器的颗粒。然后那些颗粒可以经过具有比第一筛孔尺寸小的第二筛孔尺寸的第二过滤器，并且未通过第二过滤器的颗粒可以被收集以获得大致单峰分布。具有已知PSD的给定的一批填充物颗粒的PSD也可以通过使填充物颗粒通过过滤器变窄，该过滤器具有足够小的筛孔尺寸以使至少一部分颗粒无法通过，并且收集通过过滤器的颗粒。例如，具有最小颗粒尺寸为10 μ m以及最大颗粒尺寸为50 μ m的PSD的一批填充物材料(PSD宽度=40 μ m)可以通过筛孔尺寸为20 μ m的过滤器，从而将PSD宽度减小至10 μ m，同时还降低了最大颗粒尺寸和平均颗粒尺寸。
[0048]在另一实施方式中，材料中的每个透射率降低成分包括具有约5μπι或更小的最大颗粒尺寸的颗粒或微片。用于某些类型的材料，选择5 μ m或更小的颗粒尺寸有效地提供足够窄的PSD。例如，在无机填充物材料诸如碳酸钙在颗粒尺寸平均为从约0.25 μ m至约10 μ m可用的情况下，那么选择具有约5 μ m或更小的尺寸的碳酸钙颗粒可以具有选择典型狭窄PSD的作用，使得透射率降低成分的该实施方式既为大致单峰且又具有最大颗粒尺寸。
[0049]将参照图8-11以当填充物颗粒尺寸和PSD涉及透射率时定性描述填充物颗粒尺寸与PSD之间的理论相互作用。图8示出填充物颗粒230的示例,该示例具有相对较大的平均颗粒尺寸和相对较大的PSD。图9示出填充物颗粒230的示例，在该示例中，平均颗粒尺寸小于图8中所示，PSD也相对较大。图10示出填充物颗粒230的示例，在该示例中，平均颗粒尺寸相对较大，但是PSD是单峰。如图所示，当与图8相比较时，图9和10中的示例理论上会导致“开放”的材料横截面的较小百分比，即，不具有填充物颗粒材料。图11示出具有单峰PSD的相对较小填充物颗粒的示例，由此展示狭窄PSD以及小颗粒尺寸的降低透射率作用。图8-11的例子是过分简化的，仅用于示范，从而示出具有具体相对尺寸和分布的填充物颗粒如何可以在理论上为表层材料提供更均匀分布的光学特性，由此增强激光切割过程的一致性。单峰尺寸分布还可以应用到微片填充物，从而增强它们作为透射率降低成分的功能。例如，表层材料的一个实施方式包括微片或填充物颗粒或呈这两种形式的滑石、碳酸钙填充物颗粒、和着色剂颗粒，所有这些都具有约5 μ m或更小的PSD宽度以及约5 μ m或更小的最大尺寸。
[0050]如上所述,表层材料的传输属性能够在基本上不影响基础材料机械性能的情况下在其它已知表层材料上增强。例如，透射率降低成分可以通过具体控制填充物颗粒的形状、尺寸和/或尺寸分布包括在表层材料中，填充物颗粒可以为了其它原因包括在材料中，诸如为表层提供期望的颜色。在一个实施方式中，透射率降低成分的含量可为基本上不会改变聚合物基质的刚度(例如，弹性模量)或硬度的量。例如，存在于材料中的透射率降低成分的总量为约10wt%或更少，或者以约0.5?〖％与10wt%之间的数量存在。在一个实施方式中，材料中非聚合成分的总量为从约2被％至8wt%。在另一实施方式中，透射率降低成分的总量为约8wt%，约2wt%为滑石。当然，未配置成透射率降低成分的其他填充物材料可以存在。此外，可以包括任何数量的透射率降低成分，诸如具有单峰PSD的填充物颗粒和微片的混合物或微片类型的混合物。
[0051]市场上可买到的材料可以是可用的适合的表层材料，并且能够用作上述成分的起始点，诸如由奥沙利文薄膜(O’Sullivan Films)(温彻斯特,弗吉尼亚州)生产的Polyone系列中的某些产品。可以进行再形成以包括所公布的透射率降低成分的基于TPO的产品的示例包括奥沙利文(O’ Sullivan)的TG、0L、或OS产品的TPO层或其CA、CP、或LO产品的PVC/ABS层。在一个实施方式中，TG、0L、或OS两层产品的TPO层可以再形成，从而包括滑石，以减小着色剂颗粒以及碳酸钙颗粒的平均颗粒尺寸，并且从而使着色剂和碳酸钙的PSD变窄，从而为大致单峰。在另一实施方式中，相同产品可以再形成以包括滑石，从而减小碳酸钙颗粒的平均颗粒尺寸，保留着色剂颗粒从市场上可买到的形式不变。
[0052]在具有或不具有透射率降低成分的表层材料上进行的验证实验确定激光切割过程的改进的可重复性。图12示出当激光切割3种不同表层材料时达到传感器截止电压所需激光脉冲的数量。类似于在图5所示的图，显而易见的是，没有透射率降低成分(TRC)的灰色表层材料具有最大的变化，达到传感器截止电压所需的值低至11个脉冲且高达78个脉冲。黑色的相同表层材料为23至44个脉冲。根据本公开进行再形成以包括透射率降低成分的灰色材料的脉冲范围显著减少至最少为29个以及最多为54个脉冲。统计结果在图13中示出，当透射率降低成分添加至材料中时，对于灰色表层材料，达到传感器截止电压所需脉冲的数量的标准偏差从13.72降低至5.57。该结果与未添加额外透射率降低成分的黑色表层材料相当，作为对照样品，该黑色表层材料具有标准偏差4.04。
[0053]应理解，以上是对本发明的一个或多个优选的示例性实施方式的描述。本发明并不限于本文中公开的【具体实施方式】，而是仅由所附权利要求限定。此外，上述说明中所包括的表述与【具体实施方式】相关，并且不应解释为对本发明的范围或对权利要求中术语定义的限制，除非术语或词组在上文中被明确地定义。各个其他实施方式以及对公开的实施方式的各种改变和修改对本领域的技术人员而言将变得显而易见。所有其他实施方式、改变和修改都旨在归入所附的权利要求的范围中。
[0054]说明书和权利要求中所使用的术语“for example (例如)”、“for instance (例如)”、“such as (诸如)”和“like (如)”以及动词“comprising (包括)”、“having (具有)”、“including (包括)”以及它们的其他动词形式，当结合一个或多个部件或其他项目的罗列使用时，每个应解释为开放性的，意味着该罗列不应被认为是排除其他的、额外的部件或项目。只要其他术语在上下文中不要求不同的解释，那么它们应解释为采用其最宽泛的合理含义。
【权利要求】
1.一种在车辆气囊上使用的板，包括基底和覆盖物，其特征在于， 所述覆盖物具有由包括树脂基质和填充物材料的材料形成的装饰性表层，其中，所述装饰性表层配置在所述基底的外表面之上，所述装饰性表层包括内表面，所述内表面与所述基底的外表面相对，并且在所述内表面中形成有撕裂缝； 所述填充物材料以微片的形式分布在所述表层的基本整个厚度中。
2.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述表层材料包括聚合和非聚合成分，并且所述聚合成分限定所述树脂基质，所述树脂基质包括至少为200%的断裂伸长率。
3.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述微片设置在所述树脂基质中，使得各个微片中的大多数具有呈与所述基底外表面的最靠近部分相同的指向的主表面。
4.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述微片包括滑石微片。
5.如权利要求1所述的板，其特征在于，还包括配置在所述基底与所述装饰性表层之间的内层，其中所述基底、所述内层、或所述装饰性表层中的至少一个由基于烯烃的材料构成。
6.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述撕裂缝的至少一部分以与所述覆盖物的内表面成约85度或更小的角度的方式形成。
7.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述填充物材料为透射率降低成分，所述透射率降低成分降低激光穿过所述树脂基质的透射率。
8.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述树脂基质是热塑性烯烃。
9.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述装饰性表层还包括滑石。
10.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述填充物材料具有大致单峰颗粒尺寸分布。
11.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述填充物材料的总量少于10wt%。
12.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述装饰性表层还包括碳酸钙颗粒和着色剂颗粒。
13.如权利要求1所述的板，其特征在于，所述微片的存在量为从0.5?^%至5wt%。
【文档编号】B60R21/2342GK204184307SQ201290000654
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2012年6月13日 优先权日:2011年6月13日
【发明者】亚伦·韦斯尼韦斯基, 马修·巴尔, 丹尼尔·R·范德尔斯鲁伊斯 申请人:佛吉亚汽车内部系统公司