" TELA PARA BOLSA DE AIRE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con una tela para sistemas de retención por bolsa de aire, tanto para bolsas de aire cosidas convencionalmente como también las asi llamadas bolsas OPW (bolsas tejidas en una pieza, por sus siglas en inglés) tejidas en una pieza, respectivamente bolsas de aire OPW. Del documento EP 1 463 655 Al (Miliken) se conoce un cojín de bolsa de aire que es producido de un tejido de poliéster con una tenacidad baja de hilo (60 a 40cN/tex) . El cojín de bolsa de aire es recubierto y confeccionado con una costura periférica que está formada o bien como costura de doblez de punto doble o como costura de doblez de punto triple. El objetivo de esto es resolver la salida de los gases a causa de fugas en la costura mediante una nueva construcción de costura, usando para la pared de la bolsa un tejido PES recubierto con una tenacidad de hilo baja. Del documento DE 100 49 395 A (BST) se conoce una estructura extendida textil para uso en sistemas de retención de personas que contiene unos hilos plásticamente deformables que permiten bajo carga un aumento de la superficie de tejido al menos en una dirección de la extensión y que está provista de un recubrimiento, en
particular elástico, que posee una permeabilidad constante al aire. La extensión textil tiene dimensiones apropiadas, cuando está instalada en las paredes de una bolsa de aire, en. cuanto a carga por calor y presión en el caso de un choque. El punto débil, sin embargo, es la costura de coser que se expande en caso de un choque y expone en esto el tejido de sustrato por debajo del recubrimiento, lo que puede resultar en una salida incontrolada de gas caliente en conexión con la perforación por combustión del tejido. Actualmente se usan, en particular en la aplicación de sistemas de bolsas de aire frontales, entre otros unos tejidos de bolsas de aire que deben ser recubiertos. Este recubrimiento tiene por objeto sellar el tejido de la bolsa de aire contra fugas de gas, es decir, el recubrimiento reduce el tamaño de los poros y con ello la permeabilidad al gas. En el caso de aplicación de un sistema de bolsa de aire se usa para la introducción del gas de inflar entre otros elementos unos generadores que introducen gas muy caliente a la bolsa de aire, para desplegarla e inflarla. Justamente a causa de las temperaturas altas puede aplicarse también un recubrimiento. Gracias a este recubrimiento se aumenta la capacidad térmica del material de la bolsa de aire. Éste se protege mediante la absorción
de una parte de le energía térmica de quemarse. El uso de recubrimientos y, en particular, de los recubrimientos usuales de silicona tiene la consecuencia de que la fricción del tejido aumenta en la región recubierta, lo que puede tener un efecto adverso sobre el proceso de despliegue . Además, el tejido recubierto es muy difícil de reciclar, lo que puede elevar inmensamente los costos para desecharlo. La aplicación de un recubrimiento requiere de mucha inversión y no es libre de problemas. Entre otros aspectos debe mencionarse en este contexto una apariencia rayada del producto que puede deberse a defectos en la pasta de recubrimiento, el tejido de sustrato, durante el proceso de recubrimiento, etc. Las rayas en la apariencia del producto son originadas por un espesor variante de la capa de recubrimiento. Para contrarrestar esto es necesario incrementar la capa del recubrimiento en su totalidad, para obtener también en las zonas rayadas, donde la capa de recubrimiento es menor a causa del proceso, el tamaño mínimo necesario de la capa. El proceso de recubrimiento es en general muy costoso, lo que provoca un incremento considerable de los costos del material para bolsas de aire . La costura y la pared de una bolsa de aire son
elementos de construcción que son producidos, usualmente, de la misma tela. Para compensar por las diferentes exigencias con la misma especificación se hacen necesarias construcciones de costura muy complejas para adaptar "el punto débil costura" de la funcionalidad de la pared de la bolsa . Otra desventaja consiste en que una salida de gas por la costura periférica de bolsas de aire frontales y de conductor pueden causar quemaduras en la región de los antebrazos del conductor. El efecto de filtración intentado de la tela de pared de una bolsa de aire es fuertemente reducido en el caso de una salida incontrolada de gas a través de la costura, es decir, la superficie de la pared es menos exigida de lo que fuera posible físicamente. En comparación con la función poco confiable de la costura la capacidad de carga de las regiones de pared es sobredimensionada de manera ineconómica. La bolsa de aire tampoco es optimizada en cuanto a su exigencia dinámica al usar la tela conocida de hilados altamente resistentes. La invención tiene por objeto proponer una tela del tipo mencionado inicialmente en que se evitan, respectivamente, reducen de manera importante las desventajas conocidas del estado de la técnica. Primera solución
El objetivo se logra mediante una tela según una de la reivindicación 1. La tela inventiva para una bolsa de aire teniendo hilos de urdimbre e hilos de trama, en particular de multifilamentos, es caracterizada por una densidad de tejido (DG %] superior a 95% según Prof. Walz (La densidad de tejido según el Prof. Walz es definida en "Die Gewebedichte I" y "Die Gewebedichte II" en la publicación "Textilpraxis" de 1947, páginas 330 a 366, ed. Robert Kohlhammer-Verlag, Stuttgart, Alemania) . El cálculo de la densidad de tejido DG presupone la determinación de las finuras de hilado, el ajuste y conocimiento de la densidad del material de fibra usado. Cálculo de la densidad de tejido DG % según Prof. Walz: Densidad de tejido DG % = (dk + ds)2 · fk · fs con los significados: dk/ds = diámetro de sustancia del hilado de urdimbre respectivamente trama en mm fk / fs = hilos de urdimbre respectivamente hilos de trama por cm Los diámetros de sustancia de los hilados son calculados como sigue:
88.5 » - densidad g/em*
Esta fórmula es válida para ligamentos de
tafetán. Si se tiene otros ligamentos, entonces las densidades de tejido calculadas deben multiplicarse con factores determinados (v. gr . cuerpo 2:1 = 0.70, cuerpo 2:2 = 0.56, cuerpo 3:1 = 0.56, cuerpo 4:4 = 0.38, satín 1:4 = 0.49, panamá 2:2 = 0.56)}. Si uno se imagina los hilos de urdimbre y de trama de una tela como cuerpos cilindricos, redondos, lisos entones es posible imaginar una densidad (ajuste, número de hilos por cm) en que los hilos apenas hacen contacto entre sí sin que exista una distancia significativa y sin que se deformen mutuamente. Este estado es designado la densidad de tejido de 100%. En la descripción siguiente se hace uso, entre otros, de unos términos técnicos para los cuales se menciona aquí brevemente los contextos técnicos, respectivo, las referencias. En principio se refiere siempre a lo mismo con el concepto "bolsa", "bolsa de aire", "bolsa de aire lateral" o "saco de aire". "Pared de bolsa" designa la pared o las paredes de una bolsa de aire. "estiramiento de tejido" designa un parámetro conocido para el experto en el campo de los tejidos a manera de banalidad como función del alargamiento de material y del estiramiento de construcción.
El concepto de "ajuste" describe el uso del material (tipo de material y finura de hilado) y las densidades de hilo urdimbre/trama en la construcción. Finura del hilado: DIN ISO 2060 Densidad de hilo: DIN EN 1049 Inserción urdimbre/trama: DIN 53852 Resistencia a la separación de peinado: norma ASTM-D 6479 (Sociedad Americana para Ensayos y Materiales, por sus siglas en inglés) El uso del tejido inventivamente altamente denso permite ventajosamente el producto de bolsas de aire confiable sin recubrimiento. Esto produce ventajas de coste enormes en la producción de bolsas de aire, tanto en las bolsas de aire efectivamente cosidas como también en las bolsas de aire OPW. En un acondicionamiento ventajoso de la invención, el tejido tiene una permeabilidad al aire (LD) según ISO 9237 inferior a 3 l/dm2/min, preferentemente menor a ll/dm2/min (a una presión diferencial de 500Pa) . Con esto es posible lograr ventajosamente, en particular en asociación con hilados de alta tenacidad, un mejoramiento de la salida de gas controlada. En otro acondicionamiento particularmente ventajoso de la invención el tejido tiene una razón de inserción de hilo de urdimbre a hilo de trama superior a 1.
La ondulación mayor en el tejido, a causa de ello, en dirección de urdimbre, permite ventajosamente una capacidad de estiramiento mayor de la construcción en la dirección de urdimbre . En otro acondicionamiento ventajoso de la invención el tejido tiene una resistencia a la separación de peinado mayor a 700N en dirección de urdimbre o en dirección de trama. La resistencia a la separación de peinado es un indicador de la tenacidad de costura y con ello también una medida de la abertura de costura. La tenacidad de la costura cosida se mide según ASTM-D 6479. Su magnitud es determinada por la fricción de adherencia entre los dos sistemas de hilo urdimbre y trama en sus puntos de cruzamiento. Tanto mayor la fricción de adherencia entre urdimbre y trama, tanto mayor la resistencia contra desplazamientos de la estructura de tejido y tanto mayor la resistencia a la separación de peinado. La resistencia inventivamente grande a la separación de peinado tiene por lo tanto ventajosamente por consecuencia una gran tenacidad de la costura. Gracias a la mayor inserción de la urdimbre puede ajustarse una mayor densidad de tejido en asociación con la baja permeabilidad al aire LD. La inserción indica el acortamiento del material de hilado en la estructura del tejido a causa de la ondulación del hilo en la dirección de
urdimbre y/o de "trama. La diferencia de inserción es lograda mediante el ajuste preciso de la tensión de urdimbre a un nivel bajo. Según se sabe, la inserción aumenta conforme se reduzca la tensión de urdimbre. Además es posible compensar mediante el ajuste de la inserción la diferencia en el estiramiento de tejido urdimbre/trama, de manera que la diferencia entre el estiramiento de material urdimbre/trama, que resulta de la sustracción de la respectiva inserción del respectivo estiramiento del tejido, se ubica en un nivel muy bajo. Enlazar estos parámetros produce en la bolsa de aire, tanto cosida convencionalmente o fabricada con costura de tejido, una abertura de costura reducida, por un lado, gracias a la gran resistencia de separación de peinado (reducción de la abertura en la estructura de tejido por el desplazamiento de los hilos de urdimbre y trama) , y luego por el alto módulo E (reducción de la abertura de la estructura de tejido por alargamiento pequeño del sistema de hilos bajo carga) . Gracias a la abertura pequeña de costura la fuga es muy baja, no obstante la ausencia del sellado de costura (v. gr. recubrimiento) , que puede ser usado en la producción de bolsas de aire. En otro acondicionamiento ventajoso de la invención, el tejido tiene una resistencia a la separación de peinado superior a 750N hasta superior a 900N en
dirección de urdimbre o en dirección de " trama, con las ventajas recién descritas. Segunda solución El objetivo se alcanza también con una tela para una bolsa de aire teniendo hilos de urdimbre e hilos de trama, en particular de multifilamentos , caracterizada por un "índice PF" de nueva definición, debida a la solicitante, de mayor a 2700, según la reivindicación 15.
Cálculo del índice PF: numero de poros del tejido x peso esp. por área índice PF - -~ 1 ,000,000
en que número de poros del tejido = densidad de hilo de urdimbre -1) x (densidad de hilo de trama -1) en que densidad de hilo de urdimbre/trama = número de hilos por tramo [n/dm] en que peso esp. por área = peso/unidad de área [g/m2] Las ventajas que resultan de las telas inventivas según una de las reivindicaciones 11 y las reivindicaciones posteriores son análogamente iguales a las ventajas tal como resultan en el caso de una tela según una de las reivindicaciones 1 a 10. El uso de la tela inventiva de alta densidad permite ventajosamente la producción de bolsas de aire confiables sin recubrimiento. Esto produce enormes ventajas de costes en la producción de las bolsas
de aire, tanto en las bolsas de aire realmente cosidas como también en las bolsas de aire OPW. Tanto mayor el índice PF, tanto mayor la conflabilidad de una bolsa de aire sin recubrimiento . El tejido inventivo de alta densidad es capaz de retener partículas de la carga explosiva usada en el caso de aplicación para prender y desplegar la bolsa de aire. Gracias a ello se impide efectos peligrosos de penetración por combustión y lastimaduras de pasajeros. Además no es necesario el recubrimiento como proceso adicional de producción al usar la tela inventiva. Se evita un potencial de defectos adicional, usual en el estado de la técnica. Éste debía ser vigilado mediante controles y pruebas adicionales. La desventaja de costos considerable causada por ello se evita en el uso de la tela inventiva de alta densidad. Otra ventaja de la tela inventiva resulta de la mayor capacidad térmica en comparación con las telas de bolsas de aire convencionales. La función del recubrimiento convencional (ofrecimiento de mayor capacidad térmica) es más que compensado por gran densidad de tejido. En otro acondicionamiento ventajoso, el tejido tiene una LD según ISO 9237 menor a 3 1/dm2 y en particular una proporción de inserción de hilo de urdimbre/hilo de trama superior a 1, con las ventajas recién descritas.
En otro acondicionamiento ventajoso de la invención, el tejido tiene un índice PF superior a 2800, preferentemente superior a 2900. Esto aumenta aún más las ventajas referidas en lo precedente. En otro acondicionamiento ventajoso de. la invención, la tela es caracterizada porque la inserción de los hilos de urdimbre es mayor que la inserción de los hilos de trama, con las ventajas análogas a ello descritas en lo precedente. En otro . acondicionamiento ventajoso de la invención, la tela es un tejido de alta densidad con un factor de densidad de 100% en el tejido bruto, con una tenacidad de hilado baja. En otro acondicionamiento ventajoso de la invención, la tela tiene una densidad de tejido (DG) superior/igual a 110% con una gran tenacidad de costura (resistencia a la separación del peinado superior a 200N) con un hilado en realización LDPF (filamento fino, título menor a 5 dtex/filamento) . La invención permite ventajosamente la formación de muchas variantes de tejidos con parámetros variables como título de hilado, tenacidad de hilado 50 a 85 cN/tex, alargamiento de hilado, módulo E y capacidad de trabajo según exigencia, así como tejido con un estiramiento de tejido con una presión interna de la bolsa de aire en la
región elástica (según Hooke) , referida al estiramiento del material, para que se puede reproducir la densidad de tejido original al reducir la presión. La invención permite la producción de bolsas de aire sin recubrimiento con una densidad de tejido máxima posible de hilado de filamentos finos, siendo el tejido construido de modo simétrico y poseyendo los hilados con títulos diferentes valores de tenacidad y estiramiento diferentes. Se debe tener en cuenta en esto que conforme se reduzca la tenacidad se reduce también el módulo E e incrementa la capacidad de trabajo. La densidad de tejido se logra en estado bruto con un máximo de 100% y después del acabado (tela acabada) con un máximo de 110%, enfocándose en general en el objetivo de minimizar la fuga de costura mediante una gran densidad de tejido y una gran resistencia a la separación de peinado. Para ello se produce la pared de la bolsa de tejido no recubierto de hilados con diferentes especificaciones según la construcción de la bolsa. Resultan aún muchas más ventajas de la solución inventiva: gracias a una mayor tenacidad de costura, medida como resistencia a la separación de peinado en N, se presenta una salida de gas controlada por la pared de bolsa y/o por un orificio de ventilación adaptable y con ello aumente el efecto protectivo. Mediante el uso de la tela
inventiva existe la opción para el constructor de optimizar la bolsa de aire. El tejido con una gran densidad, hasta el área de limite del factor de densidad, tiene un mayor estiramiento de la construcción (ondulación) . Gracias al uso de hilados de poca tenacidad, lo que se compensa en parte sobre el área gracias a un número mayor de hilos, aumenta el alargamiento del material del tejido. Éste puede reaccionar de manera más elástica en el caso de carga dinámica gracias a una mayor capacidad de trabajo. Es posible realizar una reducción de los costes de producción para el hilado gracias a un menor estiramiento y una reducción de los costos de calidad gracias a una mejor calidad de hilado como consecuencia del menor estiramiento.
Con la finalidad de lograr una permeabilidad (LD) baja se requiere un hilado con una número de filamentos tan
alto como posible, un -así llamado- tipo de denier bajo por filamento (tipo LDPF, por sus siglas en inglés), es decir, título < 5 dtex/filamento . La capacidad de trabajo se calcula como sigue: Capacidad de trabajo [cN/tex] = tenacidad [cN/tex] x Valargamiento [ % ] Ejemplo de realización de una tela inventiva Los parámetros del tejido muestran -según cálculo previo- el siguiente cuadro:
El ligamento de tejido es de manera uniforma un ligamento de tafetán Ll/1. Según se ha descrito ya en lo precedente, el tejido no recubierto de alta densidad mejorará la hermeticidad de la costura para optimizar la salida de gas por las áreas de pared de la bolsa. De esta manera se pretende que la permeabilidad al aire (LD) sea mayor con una presión interna alta y se permita una salida
de gas controlada, para dejar que la LD disminuya nuevamente hacia cero -como equivalente a la carga-. Una curva del efecto de retención de este tipo sólo puede controlarse a través de las áreas de pared con una costura tan hermética como posible. De la necesidad de adaptar la bolsa textil al respectivo vehículo, al generador que se usa y a la construcción de la costura, la tela altamente densa es realizada con tipos de hilado de diferente tenacidad, alargamiento y capacidad de trabajo. De esta manera existe más libertad para optimizar el comportamiento de inflar de la bolsa de aire durante su construcción de técnica textil. Con la misma LD estática de < ll/dm/min (a 500Pa de presión diferencial) puede variarse, respectivamente, optimizarse mediante los parámetros de tejido, y adicionalmente con la construcción de costura, la tenacidad, el estiramiento, la capacidad de trabajo y el módulo E. Esto permite aprovechar sobre todo el estiramiento de tejido que se compone del estiramiento de construcción y material en el área elástica (área de Hooke) -con relación a la elongación del material- en el sentido e una equivalencia de carga. La densidad máxima de tejido en %, calculada según Prof. Walz (véase arriba), se presenta en el tejido
acabado con 110% y en el tejido bruto con aproximadamente 100%. Resumen de construcciones de tejido inventivas a guisa de ejemplo (densidades de material/hilo) y densidad de tejido (DG según Prof. Walz)
Los parámetros de tejido estiramiento [%], fuerza para continuar la rotura [N] , resistencia a la separación de peinado [N] , fuerza de tracción máxima [N/5cm] y LD [l/dm2/min] son ajustados mediante la aplicación de hilado, asi como los parámetros de producción correspondientes durante al proceso de te ido y acabado. Según la invención es posible prever el uso de un hilado PA 6.6 (mencionado, a guisa de ejemplo, en lo precedente) con una tenacidad baja en cN/tex, lo que está asociado simultáneamente con un estiramiento mayor de material, una mayor capacidad de trabajo y una menor fuerza de tracción máxima. También se prevé inventivamente la construcción de tejido con una densidad máxima de hilo (mayor factor
posible de densidad) . El tejido tiene en el estado no recubierto una permeabilidad al aire baja con ll/dm2/min. Con una presión interna de bolsa correspondiente, el tejido expande gracias a su mayor capacidad de trabajo, la LD crece y simultáneamente aumenta el volumen de la bolsa, lo que reduce la presión interna de la bolsa. Una tela recubierta se comporta igual en cuanto a capacidad de trabajo y volumen de bolsa. Dependiendo de la elasticidad del recubrimiento el aumento de la LD, respectivamente el contorno de la curva de LD que depende de la presión interna, tiene un comportamiento diferente. Análoga es la proporción como tela laminada con una lámina estirable, causando en esto el comportamiento de estiramiento de las paredes de la bolsa, a causa del aumento de volumen, la reducción de la presión interna de la bolsa. Gracias al uso de la tela inventiva la proporción de tenacidad y capacidad de trabajo de la pared de bolsa / carga sobre la costura mejora para la hermeticidad de la costura. No se presenta una salida descontrolada del gas de inflar en la región de las costuras de la bolsa de aire, que se da en los tejidos conocidos del estado de la técnica. Gracias a la omisión inventiva de esta restricción incrementa el
efecto de retención de la bolsa de aire. Los costes de producción en el tejido aumentan no obstante los mejores efectos de aplicación por el menor volumen de producción. La reducción de los costos de calidad probablemente más que compensa esto. La mayor calidad de hilado permite además velocidades de producción mayores. La comparación con la tela estándar comprueba las suposiciones de optimación. La tela inventiva de alta densidad es usada sin recubrimiento en las bolsas de aire. Se ahorra los costes de recubrimiento y se mejora simultáneamente la capacidad de reciclaje. A continuación se compara dos ejemplos de la tela inventiva (ejemplos 1 y 2) con dos ejemplos de tejido convencionales (ejemplos 5 y 6) .
Ejemplo no. 1 2 5 6 Construcción invención invención estándar estándar finura de hilado urdimbre (dtex) 235 470 235 470 densidad de material urdimbre (g/cm3) 1.15 1.15 1.15 1.15 densidad de hilo urdimbre (x/dm) 316 220 285 200 finura de hilado trama (dtex) 235 470 235 470 densidad de material trama (g/cm3) 1.15 1.15 1.15 1.15 densidad de hilo trama (x/dm) 316 220 285 190 diámetro de sustancia urdimbre 0.16152574 0.228431893 0.16152574 0.228432 diámetro de sustancia trama 0.16152574 0.228431893 0.16152574 0.228432 densidad de tejido (Prof. WalzW%) 1.042.119.775 1.010.226.669 84.768.245 79.315.317
peso por área (g/m2) 171.5 243.9 155 210 número de poros (x/dm2) 99225 47961 80656 37611 peso por área2 29412.25 59487.21 24025 44100
índice PF pore-basis weiqht factor (x] 2.918.430.506 2.853.066.079 19.377.604 16.586.451 inserción urdimbre (%) 10,2 9.5 6,46 6,6 inserción trama (%) 4.4 6.3 4.73 3,9
? inserción urdimbre/trama (%) 5.8 3.2 1.73 2,7 estiramiento de tejido urdimbre (%) 38.8 40J6 34,2 36,09 estiramiento de tejido trama (%) 32.1 36.3 32.92 34.34 estiramiento de material urdimbre (%) 28.6 31.1 27.74 29,49 estiramiento de material trama (%) 27.7 30 28.19 30,44
? estiramiento de material urdimbre-trama (%) 0.9 1.1 -0.45 -0.95
Resistencia a la separación de peinado urdimbre (N) 715 895 632 51 1
Resistencia a la separación de peinado trama (N) 819 907 628 422