高红外线反射性的聚氯乙烯人造革 相关申请的交叉引用 本申请依据35 U.S.C§119(a)要求于2008年7月10日提交的韩国专利申请第10‑2008‑0067211号的优先权，其全部内容在此引入以供参考。
【技术领域】
本发明涉及一种高红外线(IR)反射性的聚氯乙烯基人造革，其包括表面层、泡沫层和基底层，其中表面层透射红外线，而泡沫层和基底层反射红外线，从而降低人造革的温度升高，并提供宜人的触感。
背景技术
皮革在包括汽车工业在内的多种领域中用作内部材料。通常，它是指天然皮革和人造革。由于天然皮革片通过加工动物皮每次仅仅可以获得一张，因此难以批量生产，从而价格昂贵。另外，很难得到各种颜色和均匀的质量。相反，由于人造革通过使用例如非织造或机织织物来制备，它不会产生天然皮革的缺点。但是，人造革的触感质量要逊于天然皮革。
常规的聚合物人造革在诸多性能例如颜色、光泽、加工性、设计和触感方面不能令人满意。在汽车内部部件当中，车辆座椅除功能质量之外还要求高水平的触感质量。尽管常规的聚氯乙烯人造革广泛用作座椅覆盖材料，但其在情绪(emotional)质量方面仍逊于天然牛皮。
具体地，应用于座椅覆盖材料的人造革的表面温度在夏季可以升高至高达70℃，从而导致诸多问题。例如，驾驶员入座时会感到很热，而且长期使用可以造成颜色变化，消去光泽，还会产生裂缝。当增塑剂移动到人造革表面时会发生白化。
在该背景技术部分中所公开的上述信息只是用于增强对本发明背景技术的理解，并且因此其可能包含不形成对于该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种显著降低红外线吸收的聚氯乙烯基人造革。
一方面，本发明提供一种高IR‑反射性的聚氯乙烯基人造革，其包括表面层、泡沫层和基底层，其中表面层和泡沫层可以穿过红外线，而基底层可以反射。
可以理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车，例如客运汽车，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车，包括各种船和艇的水运工具，飞机，等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式(plug‑in)混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，来自石油之外的资源的燃料)。如本文所述，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
下文中将详细讨论上述和其它目的和方面。
【附图说明】
图1显示了本发明的高IR‑反射性的聚氯乙烯基人造革的横截面。
应该理解的是，附图不必然呈比例，而只是表示用于说明本发明的基本原理的各种优选特征的简化表示。包括例如特定尺寸、方向、位置和形状的本文所公开的本发明的特定设计特征，将通过特定应用和使用环境被部分地确定。
【具体实施方式】
现在详细参考本发明的优选实施方式，下文的附图中对其实施例进行举例说明。下面对实施方式进行说明，以通过参考附图来说明本发明。
如图1示意性所示，本发明的高IR‑反射性的聚氯乙烯基人造革包括表面层(3)、泡沫层(4)和基底层(5)。在修改的实施方式中，取决于皮革的用途，高IR‑反射性的聚氯乙烯基人造革可以进一步包括涂层。
表面层可以包括85‑95wt％的聚氯乙烯树脂、1‑12wt％的苝黑颜料和碳黑颜料的黑色颜料混合物、和1‑10wt％的增塑剂。泡沫层可以包括45‑60wt％的聚氯乙烯树脂、15‑25wt％的二氧化钛颜料、和25‑40wt％的增塑剂。基底层可以包括聚酯纤维，该聚酯纤维包括2‑7wt％的二氧化钛颜料。
表面层反射可见光，而透射红外线。优选平均分子量为1,000‑1,500g/mol的聚氯乙烯树脂(下文中称作“PVC树脂”)用于表面层。当平均分子量低于1,000g/mol时，当应用于座椅覆盖材料时耐磨性和抗张强度会变差。当平均分子量高于1,500g/mol时，由于熔点过度升高，加工过程中会发生过载(overload)。PVC树脂的用量优选为相对于用于制备表面层的组合物总重量的85‑95wt％，更优选85‑90wt％。当该量小于85wt％时，由于表面摩擦，耐磨性和耐久性会变差。当该量高于95wt％时，可以导致熔点的过度升高，从而抑制原料织物的制造。
黑色颜料用于呈现人造革的黑色。黑色颜料的例子包括碳黑、苯胺黑、氧化铁黑、氧化铬黑以及三种着色剂的混合物。最优选者为碳黑。黑色颜料吸收波长范围从太阳红外线到热辐射的范围从UV到近红外线的光。因此，涂有黑色颜料的材料通过直接日光辐射而显著加热。这一问题可以通过使用苝黑颜料和碳黑颜料的混合物作为黑色颜料来防止。
苝黑颜料是N，N’‑二‑双(2‑(4‑苯基)乙基)二萘嵌苯‑3，4，9，10‑双(二甲酰亚胺)}。该颜料仅吸收少量的可见光，因为其透射红外线，吸收波长范围大约在650‑700nm的光。因此，苝黑颜料具有绿色色调，更准确地，呈不太白的绿色，而不是中性的黑色。由于该原因，将碳黑颜料与苝黑颜料混合，以呈现完全的黑色。优选地，苝黑颜料和碳黑颜料以重量计按1.5‑6∶1、更优选1.5‑4.5∶1的比例混合。当混合比小于1.5∶1重量比时，红外线的透射会不足。当混合比大于6∶1时，黑色的呈现会不足。
黑色颜料的用量是相对于用于制备表面层的组合物总重量的1‑12wt％。当该量小于1wt％时，其可以导致颜色不均匀。当该量高于12wt％时，其要求加入的颜料过多，从而增加最终产品的成本。
增塑剂的例子包括邻苯二甲酸酯基增塑剂、苯偏三酸基增塑剂、环氧基增塑剂和聚酯基增塑剂。增塑剂的优选例子包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙基己醇酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、苯偏三酸三乙基己醇酯、苯偏三酸三异壬酯和聚合程度低的聚酯基增塑剂(平均分子量为1,000‑8,000g/mol)。
该增塑剂的用量是相对于用于制备表面层的组合物总重量的1‑10wt％。当该量小于1wt％时，人造革的柔性会不足。当该量高于10wt％时，增塑剂可以移动到原料织物的表面上，从而造成最终产品的质量变差(例如，光泽和颜色)。
泡沫层可以通过将聚氯乙烯树脂压延(calendaring)而涂在基底层的表面上，从而为人造革提供舒适、柔软的感觉。该层要求表现出高水平的对透过表面层的红外线的反射性。
作为泡沫层的成分之一，PVC树脂的用量是相对于用于制备泡沫层的组合物总重量的45‑60wt％。当该量小于45wt％时，泡沫壳(shell)结构的机械强度会不足，从而使泡沫层崩解。当该量高于60wt％时，则会由于粘度的过度增加导致泡沫层不均匀。以上针对表面层所述的PVE树脂也可以用于泡沫层。
作为白色颜料的二氧化钛颜料的用量是相对于用于制备泡沫层的组合物总重量的15‑25wt％，更优选15‑20wt％。当该量小于15wt％时，红外线反射性和产生的温度降低会不足。当该量高于25wt％时，则会由于添加过量的无机颗粒而使得最终产品的延伸率(elongation)不足。二氧化钛颜料的优选粒径为20‑50μm。当粒径在上述范围之外时，红外线反射性则会由于压延过程中粒径的分散不均匀而不足。
以上针对表面层所述的增塑剂也可以用于泡沫层。增塑剂的用量是相对于用于制备泡沫层的组合物总重量的25‑40wt％，更优选30‑40wt％。当该量小于25wt％时，最终产品则会由于最终原料织物产物的刚度增加而不适合用于汽车座椅覆盖材料。当该量高于40wt％时，增塑剂可以移动到原料织物的表面上，从而造成最终产品的质量变差。
人造革的最底层——基底层，附在上面的石化树脂层上，并且提供类似于天然皮革的特性。可用于基底层的材料的例子包括：包括聚酯纤维的机织织物、非织造织物、针织织物及其组合。起绒或非起绒的织物均可以用于基底层。
在本发明中，基底层表现出高水平的对透过上层(即表面层和泡沫层)的红外线的反射性。出于该目的，基底层包括：含有2‑7wt％的二氧化钛颜料的聚酯纤维。当该量小于2wt％时，基底层的IR反射性会不足。当该量高于7wt％时，IR反射性拉平，从而造成在经济上的不利。二氧化钛的优选粒径为1‑50μm。当粒径小于1μm时，纤维的纺制会困难。当粒径大于50μm时，则表面质量会由于颗粒分散不均匀而变差。
表面层、泡沫层和基底层的优选厚度分别为0.1‑0.3mm、0.6‑0.9mm和0.2‑0.4mm。三层的总厚度优选为1.0‑1.5mm。当表面层的厚度小于0.1mm时，最终产品的表面层的耐磨性会不足。当表面层的厚度大于0.3mm时，表面上的表面压花工艺之后压花表达会不清楚，并且泡沫层和基底层反射的红外线的透射性会不足，从而降低本发明的效果，即抑制表面温度的效果。当泡沫层的厚度小于0.6mm时，当应用于座椅覆盖材料时柔软感会不足。当泡沫层的厚度大于0.9mm时，则人造革会过于柔软。当基底层的厚度小于0.2mm时，最终产品的抗张强度会不足。当基底层的厚度大于0.4mm时，由于抗张强度的过度增加，最终产品的外观会变得刚硬，而不是柔软。当人造革的总厚度小于1.0mm时，最终产品的抗张强度和撕裂强度会不足。当总厚度大于1.5mm时，最终产品的外观会变得刚硬，从而使原料织物的质量变差。
上述人造革可以应用于任何种类运输工具的座椅，优选汽车座椅。
实施例
以下实施例对本发明进行举例说明，而无意于对其进行限定。
实施例1‑5和比较例1‑3
通过将含量如表1所示的基底层、泡沫层和表面层堆叠在一起，制备人造革。泡沫层通过将PVC树脂、二氧化钛颜料和增塑剂的混合物压延而堆叠在基底层上，并且还将表面层压延在泡沫层上。通过将聚氯乙烯树脂和苝黑和碳黑的混合物在搅拌‑混合装置中搅拌10‑20分钟，并用辊将混合物在200℃下熔化，制备表面层。
表面层、泡沫层和基底层的厚度分别为0.2mm、0.7mm和0.2mm。
比较例4
以与实施例2相同的方法制备人造革，不同之处仅在于表面层厚度为0.5。
表1
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测试例1：测量表面的温度增加
使用规格如表2所示的太阳模拟器对实施例1‑5和比较例1‑4中制备的聚氯乙烯基人造革进行照射。测量表面上的温度增加，结果列于表3。
表2
灯型短弧氙灯
灯功率150W
照射范围50mm×50mm
表3
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如表3所示，与比较例1‑3相比，实施例1‑5中的温度增加大为降低。这证实了包括苝黑的表面层和包括二氧化钛颜料的高反射性的泡沫层和基底层的效果。而且，比较例4的表面层厚度与实施例不同，其在照射60分钟之后表现出在比较例1‑3和实施例1‑5之间的中等温度增加。
测试例2：性能测量
测量实施例1‑5和比较例1‑3中制备的PVC人造革原料织物的抗张性能和爆裂强度。为测量抗张性能，根据ASTM D 638裁出哑铃形样品。
抗张性能 制备样品，并且使用UTM(万用测试仪)根据ASTM D 638(塑料抗张性能的标准测试方法，Standard Test Method for Tensile Propertiesof Plastics)测量抗张性能。使用下列数学公式计算抗张性能和破裂伸长率。
数学公式1
抗张强度(Pa)＝最大荷载(荷载，N)÷样品初始表面积(m
2)
破裂伸长率(％)＝((破裂长度)×100)/初始长度
爆裂强度 使用塑料片材、薄膜、纤维和纸制备样品(100mm×100mm×100mm)。将样品用橡胶膜垂直推进，并且使用爆裂强度测试仪(Mullen型)根据ASTM D774测量破裂抗力。爆裂强度是指当橡胶膜使样品破碎时测量的压力值。将三次的值平均，结果列于表4。
表4
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如表4所示，证实实施例1‑5的人造革在抗张强度、破裂伸长率和爆裂强度方面较优越。
如上所述，本发明的人造革表现出较低水平的红外线吸收，长期使用之后不会发生由温度升高导致的光泽变差和裂纹，而且防止白化问题。
本发明参考其优选实施方式进行了详细说明。然而，本领域技术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行改变，本发明的范围由所附的权利要求及其等同方式限定。