CN103228453A

CN103228453A - 用于方向盘的加热涂料涂覆方法以及通过该方法制造的方向盘

Info

Publication number: CN103228453A
Application number: CN2010800703685A
Authority: CN
Inventors: 金泰秀
Original assignee: LG Hausys Ltd
Current assignee: LX Hausys Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2013-07-31
Also published as: WO2012070707A1; EP2643160A1; EP2643160A4; US20130312568A1; JP2014504947A

Abstract

本发明公开了一种用于方向盘的加热涂料涂覆方法以及通过该方法制造的方向盘。根据本发明的加热涂料涂覆方法，可以在具有波纹状表面的物体（如方向盘）上均匀地形成加热涂层，并可容易地控制该加热涂层的厚度，而且可以涂覆该表面并形成各种图案或花样。此外，由于可以容易地控制形成加热涂层的位置，以及加热涂层的形状和厚度，从而有利于区域性的电阻分配，降低加热涂层的损失，以及降低加工成本。

Description

用于方向盘的加热涂料涂覆方法以及通过该方法制造的方向盘

技术领域

本发明涉及一种加热涂料涂覆方法（Heating paint coating method）以及具有通过该方法形成的加热涂层的方向盘。

背景技术

一般来讲，由于汽车方向盘暴露于汽车的内部空间，方向盘表面具有与汽车内部温度相同的温度。因此，尽管方向盘不直接与外部空气接触，在冬季方向盘的表面温度也大幅降低，从而使司机在驾驶汽车时会感觉到方向盘的寒冷。

通常，汽车上安装有空气调节系统。如果司机用空气调节系统控制汽车内部温度，汽车的表面温度会随控制的内部温度而逐渐升高。

然而，由于空气调节系统用冷却剂产生热风，所以需要较长的时间将冷却剂加热至所需温度从而产生热风。

为了解决此问题，本发明提出一种在方向盘的表面上形成加热层从而控制方向盘表面温度的方法。所述加热层通常通过在待涂覆的表面上涂覆并干燥加热涂料而形成。

然而，对方向盘而言，由于待涂覆表面的形状是环形的，所以均匀涂覆加热涂料是十分困难的。与在方向盘内相同，如果待涂覆的表面是波纹状的，则不可能均匀控制加热层的厚度，也难以在方向盘的每个区域涂覆不同量的加热涂料从而区域性地控制方向盘的温度。

此外，如果通过喷涂形成加热层，则由于加热涂料除被喷涂在待涂覆的表面外还被喷涂在周围的区域，会增加涂料的消耗。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种加热涂料涂覆方法以及具有通过该方法形成的加热涂层的方向盘。

技术方案

为实现本发明的目的，本发明提供一种加热涂料涂覆方法，其包括将加热涂料填充到基材上形成的凹刻部分内；将填充的加热涂料转移至弹性垫；和利用包含转移的加热涂料的弹性垫将加热涂料转移至待涂覆物体。

此外，本发明还提供一种方向盘，包括：核心部件；形成于核心部件外表面上的合成树脂层；和通过所述加热涂料涂覆方法形成于合成树脂层的外表面上的加热涂层。

有益效果

根据本发明，可以提供一种加热涂料涂覆方法，其可以在一个具有波纹状表面的物体（例如汽车方向盘）上均匀地形成加热涂层，并容易地控制加热涂层的厚度，并且还可以涂覆表面并形成各种图案或花样。此外，由于可以容易地控制形成加热涂层的位置以及加热涂层的形状和厚度，从而有利于区域性的电阻分配，降低加热涂料的损失，并降低加工成本。

附图说明

本发明的上述以及其它目的、特征和优势将由以下结合附图对优选实施方案的描述而明显得出，其中：

图1为示出了加热涂料涂覆方法各步骤的示意图。

图2为方向盘的视图。

图3为本发明一种方向盘的剖面图，该剖面图为沿图2中的线A-A’所得。

图4为本发明另一种方向盘的剖面图，该剖面图为沿图2中的线A-A’所得。

图5为本发明又一种方向盘的剖面图，该剖面图为沿图2中的线A-A’所得。

具体实施方式

本发明涉及一种加热涂料涂覆方法，其包括将加热涂料填充到基材上形成的凹刻部分内；将填充的加热涂料转移至弹性垫；和利用包含转移的加热涂料的弹性垫将加热涂料转移至待涂覆的物体。

下文将参考附图对本发明的加热涂料涂覆方法进行描述。

图1示出了加热涂料涂覆方法各步骤的示意图。

根据本发明，将加热涂料填充到基材上形成的凹刻部分内可以包括(1)通过将加热涂料涂覆在具有凹刻部分的基材10的表面而将加热涂料填充到凹刻部分内(图1的(a))；和(2)除去涂覆于基材表面上的加热涂料而保留填充于凹刻部分内的加热涂料(图1的(b))。

如图1中的(a)所示，步骤(1)中，通过将加热涂料涂覆在具有凹刻部分的基材表面而将加热涂料填充在凹刻部分内。其中，对所用基材的种类没有特别限制，例如，可以将具有聚合物涂层的硬化钢或金属板用作基材。

在基材中，可以形成凹刻部分以使其具有与加热涂层的期望位置、形状和厚度相一致的位置、形状和厚度。

优选地，凹刻部分的深度小于50μm，更优选小于30μm。如果凹刻部分的深度大于50μm，则填充于凹刻部分内的加热涂层可能不能真正地被转移到弹性垫上。同时，对凹刻部分的深度下限没有特别限制，例如，其深度可以被适当调整至大于0μm的期望程度。

在步骤(1)中，可以将本领域中使用的普通加热涂料用作填充于凹刻部分内的加热涂料，但是优选地使用含碳纳米管的加热涂料。

本发明加热涂料中所含的碳纳米管具有优异的导电性和导热性。对本发明所用的碳纳米管的种类没有特别限制。例如，可以使用单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管。本发明中，所有种类的碳纳米管均可以使用，而不论其形状和直径如何。

本发明中所用的加热涂料可以进一步包含银颗粒。所述银颗粒的作用是降低碳纳米管之间的接触电阻，从而提高其导电性和控制其电阻值。在本发明的组合物中，优选地，通过氧化反应和/或取代反应在银颗粒和碳纳米管之间形成共价键。如上所述，与银颗粒与碳纳米管简单混合或通过自然重力将银颗粒吸收于碳纳米管内相比，如果在银颗粒和碳纳米管之间形成共价键，则可以获得几乎为0的电阻系数。因此，加热涂料可以持续维持其自身的性能。

相对于100重量份的碳纳米管，银颗粒的含量可以为300～700重量份。如果银颗粒的含量小于300重量份，其电阻会过度升高，从而使加热效果可能变劣。如果银颗粒的含量大于700重量份，可能会出现银颗粒的分离或沉淀。

在本发明中，加热涂料可以进一步包含一种粘合剂。相对于100重量份的碳纳米管，粘合剂的含量可为50～300重量份，优选为50～150重量份。

对粘合剂的种类没有特别限制，因此可以使用普通的粘合剂，例如但不限制于丙烯酸树脂。

在本发明中，加热涂料可以进一步包含溶剂。对溶剂的种类没有特别限制。例如，所述溶剂可以为选自下列的一种或多种：水、乙醇、甲基乙基酮、异丙醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、丁基溶纤剂等。

在本发明中，对溶剂的含量没有特别限制。溶剂含量可根据碳纳米管和银颗粒的分散性以及组合物的粘度进行合适的控制。

本发明加热涂料的粘度可以为10,000～50,000cp，优选为10,000～30,000cp。加热涂料的粘度可通过用溶剂（稀释剂）等进行调节以增强加热涂料的可加工性，例如填充、转移和涂布。

在本发明中，对加热涂料的制备方法没有特别限制，例如，包括(a)将碳纳米管和银颗粒共价结合；(b)通过将共价结合的碳纳米管和银颗粒与粘合剂和溶剂混合以制备混合物；和(c)调节该混合物的粘度。

在步骤(a)中，对碳纳米管和银颗粒共价结合的方法没有特别限制。例如，该方法包括酸处理碳纳米管、还原（中和）处理碳纳米管以及使碳纳米管和银颗粒反应。

更具体而言，在该方法中，将碳纳米管放入酸性溶液中以进行酸处理。其中，对酸性溶液的种类没有特别限制。例如，酸性溶液包括盐酸水溶液、硝酸水溶液、硫酸水溶液等。由于酸处理，羧基被引入碳纳米管中，使碳纳米管具有酸性。对本发明中所用的酸性溶液的条件，如pH、处理温度和处理时间没有特别限制，但是所述条件可以根据碳纳米管的种类或含量进行适当地选择。

本发明中，可以在酸处理后进行碳纳米管的还原反应。由于该还原反应，碳纳米管的导电性——其可能由于酸处理变劣——得到了补偿。在本发明中，对进行还原反应的方法没有特别限制。在该方法中，例如，可以通过加碱而中和经酸处理的碳纳米管。其中，对碱的种类没有特别限制，因此可以使用本领域中通常使用的碱。同时，在本发明中，通过还原反应处理的经酸处理的碳纳米管，或包含于碳纳米管中的酸性溶液可被控制至pH为6或更高，优选约7。

在本发明中，如果必要，碳纳米管和银颗粒之间的反应可以通过在中和溶液中过滤碳纳米管的方法进行。其中，对进行该反应的方法没有特别限制。例如，可以通过在合适的溶剂中搅拌碳纳米管和银颗粒进行反应。对该方法中所用溶剂的种类没有特别限制。例如，可以使用与上述加热涂料组合物中所含溶剂相同的溶剂。此外，若碳纳米管和银颗粒之间可以形成共价键，则对碳纳米管和银颗粒之间的反应条件如反应时间和温度没有特别限制。

此外，在步骤(c)中，可通过使用稀释剂调节粘度。例如，该稀释剂可包含与上述加热涂料组合物中所含溶剂相同的溶剂。

在步骤(1)中，如果将加热涂料涂覆在基材表面上，则加热涂料被填充到基材上形成的凹刻部分内。

如图2中的(b)所示，在步骤(2)中——该步骤除去涂覆于基材表面上的加热涂料而保留填充于凹刻部分内的加热涂料——可以使用刀片除去加热涂料。例如，如果将刀片与基材表面紧密接触（conated）然后向一个方向移动，则加热涂料会被除去而填充于凹刻部分内的加热涂料被保留。

在将填充的加热涂料转移至弹性垫的步骤中(图1的(c)和(d))，对该弹性垫的种类没有特别限制。优选地，弹性垫由弹性软橡胶或弹性体制成。更具体而言，弹性垫由有机硅（silicone）或有机硅聚合物制成。

如图1中的(c)所示，在将填充的加热涂料转移至弹性垫的步骤中，弹性垫和基材相互接触，以使弹性垫与填充于凹刻部分内的加热涂料接触。然后，如图1中的(d)所示，将弹性垫与基材分离。在该步骤中，当弹性垫与具有凹刻部分的基材接触或与其分离时，通过压缩空气的流动等将加热涂料转移到弹性垫上。

弹性垫与基材的接触和分离可以通过使弹性垫或基材下降和上升来进行。

在利用含转移的加热涂料的弹性垫将加热涂料转移至待涂覆的物体40的步骤中(图1中的(e)和(f))，可以通过使弹性垫与待涂覆的物体接触来进行加热涂料向物体40的转移——如图1中的(e)所示，然后以期望的速度使它们彼此分离。随后，如图1中的(f)所示，通过压缩空气的流动等使弹性垫表面上的加热涂料转移到待涂覆的物体。

由于使用上述方法将加热涂料涂覆到待涂覆物体上，可以在具有波纹状表面的物体上均匀地形成加热涂层，并容易地控制加热涂层的厚度，还可以容易地形成具有所需图案和花样的加热涂层，并且容易地涂覆待涂覆物体的整个表面。

此外，由于加热涂层的形成位置、形状和厚度可以容易地进行控制，从而有利于区域性的电阻分配，降低加热涂料的损失，并降低加工成本。

其中，对待涂覆物体的种类没有特别限制。本发明可应用于需要使用加热涂料的加热现象的任何领域，如汽车的方向盘。但本发明并不限于该实例。

本发明的加热涂料涂覆方法可进一步包括将转移到待涂覆物体上的加热涂料干燥。干燥可以在70～40℃，优选90～120℃的温度下进行10～60分钟，优选15～30分钟。具体而言，在本发明中，干燥时间可根据干燥温度进行适当变化。例如，如果干燥温度设置为90℃，则干燥时间优选为约30分钟，而如果干燥温度设置为120℃，则干燥时间优选为15分钟。

此外，本发明涉及一种方向盘，包括：核心部件；形成于核心部件外表面上的合成树脂层；和通过上述加热涂料涂覆方法形成于合成树脂层外表面上的加热涂层。

在本发明中，对方向盘的形状没有特别限制，因此方向盘可以具有可应用于本领域的各种形状。例如，方向盘可以形成图2的形状。图3为本发明方向盘的剖面图，该剖面图为沿线A-A’所得。方向盘400包括核心部件110；形成于核心部件外表面上的合成树脂层120；和形成于合成树脂层外表面上的加热涂层130。

核心部件110位于方向盘剖面图的中心部位。对于核心部件的材料没有特别限制，因此可以将本领域中通常使用的核心部件用作本发明的核心部件。

合成树脂层120形成于核心部件的外表面上。对用于合成树脂层的合成树脂的种类没有特别限制，可以使用本领域中通常使用的合成树脂。例如，合成树脂包括丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)树脂、聚氨酯和发泡聚丙烯（expanded propylene）。

其中，对合成树脂的厚度没有特别限制，但是可以根据其应用目的进行适当选择。

本发明的加热涂层130形成于合成树脂层的外表面上。

如上所述，所述加热涂层由含碳纳米管和银颗粒的加热涂料形成。

此外，所述加热涂层可通过与加热涂料涂覆方法类同的其它方法制成。

通过使用上述涂覆方法形成加热涂层，可使加热涂层均匀形成于具有波纹状表面的合成树脂层的外表面上，该加热涂层的厚度可容易地控制，并且整个表面均可被涂覆。此外，有利于区域性的电阻分配，降低加热涂层的损失，并且降低加工成本。

对加热涂层的厚度没有特别限制，但是可以为50μm或更低，优选为30μm或更低。加热涂层的厚度与其电阻值相关。当将加热涂层的厚度控制在上述范围内时，电阻值最小，并且加热涂料表现出优异的加热性能。

本发明的加热涂层可进一步包括与加热涂层相连的电极(未示出)。该电极通过导线连接至加热涂层。如果通过该电极向加热涂层提供能量，则有电流流经该加热涂层中所含的导电颗粒(碳纳米管和银颗粒)，并且通过其电阻产生热，从而向方向盘提供温暖。

特别地，尽管碳纳米管颗粒彼此以期望的距离间隔，但是它们可以形成电网并且通过该电网提供电能，因此可以仅使用少量的碳纳米管。此外，由于碳纳米管具有优异的分散性而难以在某个位置上聚集，所以可以获得均匀的热分布而不会出现热量聚集的现象。

如图4所示，本发明的方向盘可以进一步包括形成于加热涂层130外表面上的覆盖层140。

该覆盖层可以由木材、皮革或木质模层形成。

对覆盖层的厚度没有特别限制，但是可以根据其应用目的进行适当选择。

此外，如图5所示，本发明的方向盘可以进一步包括形成于覆盖层140外表面的表面涂层150。该表面涂层的作用是防止方向盘被损坏。特别地，如果该覆盖层是由木材或木质模层制成的，则可有效地施加表面涂层。

表面涂层可以由透明材料制成，通过该透明材料，形成于表面涂层内表面上的覆盖层将易于向外界示出。该透明材料可以为选自下列的一种或多种：氟树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂等。此外，包含有机硅化合物和二氧化钛的涂覆膜可以用于本发明。

实施例

下文将详细说明本发明的实施方案。

第一实施方案

通过以下方法制造加热涂料：使100重量份的碳纳米管与500重量份的银颗粒共价结合，然后将其分散于100重量份的粘合剂和300重量份的溶剂中。其中，该加热涂料的比重为1.8，且其粘度为15,000cp。将100重量份制得的加热涂料与80重量份的稀释剂混合以调节加热涂料的粘度。将稀释后的加热涂料涂覆到具有20μm聚合物涂层的基材上，在该涂层中形成有凹刻部分，然后用刀片去除涂覆于基材上的加热涂料，而保留填充于凹刻部分内的加热涂料。将填充于凹刻部分内的加热涂料转移到由有机硅制成的弹性垫上，然后将转移至弹性垫的加热涂料转移至方向盘的外表面，所述方向盘包括核心部件和合成树脂层，然后通过干燥转移至方向盘的加热涂料以形成加热涂层。随后，使用皮革覆盖形成于方向盘上的加热涂层的外表面。通过普通电阻测量装置测得该方向盘的电阻为2～3Ω。

尽管已针对具体的实施方案对本发明进行了描述，然而本领域技术人员明显可以在不背离本发明下述权利要求所限定的实质和范围的情况下进行各种变化和变型。

Claims

1.一种用于方向盘的加热涂料涂覆方法，其包括：

将加热涂料填充到基材上形成的凹刻部分内；

将填充的加热涂料转移至弹性垫；和

利用包含转移的加热涂料的弹性垫将加热涂料转移至待涂覆的物体。

2.根据权利要求1所述的加热涂料涂覆方法，其中将加热涂料填充到基材上形成的凹刻部分内包括：

(1)通过将加热涂料涂覆在具有凹刻部分的基材表面上而将加热涂料填充到凹刻部分内；和

(2)除去涂覆于基材表面上的加热涂料而保留填充于凹刻部分内的加热涂料。

3.根据权利要求1所述的加热涂料涂覆方法，其中将所述凹刻部分的深度控制在50μm或更小。

4.根据权利要求1所述的加热涂料涂覆方法，其中所述加热涂料包含碳纳米管。

5.根据权利要求4所述的加热涂料涂覆方法，其中所述加热涂料还包含银颗粒。

6.根据权利要求5所述的加热涂料涂覆方法，其中所述银颗粒共价连接至碳纳米管。

7.根据权利要求4所述的加热涂料涂覆方法，其中所述加热涂料还包含粘合剂。

8.根据权利要求4所述的加热涂料涂覆方法，其中所述加热涂料还包含溶剂。

9.根据权利要求1所述的加热涂料涂覆方法，其中所述弹性垫由有机硅或有机硅聚合物制成。

10.根据权利要求1所述的加热涂料涂覆方法，还包括干燥转移至待涂覆的物体的加热涂料。

11.方向盘，包含：

核心部件；

形成于核心部件外表面上的合成树脂层；和

通过权利要求1至10任一项所述的方法形成于合成树脂层外表面上的加热涂层。

12.根据权利要求11所述的方向盘，其中所述加热涂层的厚度为小于50μm或更低。

13.根据权利要求11所述的方向盘，还包括与所述加热涂层相连的电极。

14.根据权利要求11所述的方向盘，还包括形成于所述加热涂层外表面上的覆盖层。

15.根据权利要求14所述的方向盘，还包括形成于所述覆盖层外表面上的表面涂层。