MXPA00001630A - Recubrimiento con una dispersion de poliuretano/poliacrilato en telas para bolsas de aire - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a las composiciones para recubrimientos de bolsas de aire, que consisten en una mezcla de constituyentes poliuretano y poliacrilato, los cuales ofrecen un tratamiento de baja permeabilidad altamente eficaz sobre una superficie de tela objetivo. La composición de esta inventiva también ofrece una alternativa con bajo costo para otros recubrimientos de bolsas de aire normales y presente también excelente estabilidad al envejecimiento. Una tela para bolsa de aire recubierta con la composición de la inventiva también estácompletada dentro de la invención.

Description

RECUBRIMIENTO CON UNA DISPERSIÓN DE POLIURETANO/POLIAC r TO EN TELAS PARA BOLSAS DE AIRE Campo técnico Esta invención se refiere a las composiciones de recubrimiento para bolsas de aire, novedosas, qué consisten en una mezcla de constituyentes poliuretano y poliacrilato que ofrecen un tratamiento de baja permeabilidad altamente eficaz sobre una superficie de tela objetivo. Esta composición de la inventiva también ofrece una alternativa de bajo costo para otros recubrimientos para bolsas de aire normales y presenta excelente estabilidad al envejecimiento también. Una tela para bolsa de aire recubierta con esta composición de la inventiva también esta contemplada dentro de esta invención.

Técnica anterior Las bolsas de aire para vehículos motorizados son conocidas y se han utilizado durante un tiempo considerable. Estos dispositivos se instalan en el lado del conductor y del pasajero de los automóviles y, en el caso de un choque, se inflan rápidamente con gas para actuar como una barrera entre el conductor o pasajero y el volante o tablero de instrumentos del automóvil. Se han aplicado recubrimientos a las telas propuesta's para uso en bolsas de aire para automóviles, para resistir la permeación no deseada del aire a través de la tela y, en menor grado, para proteger la tela del deterioro por los gases calientes que se utilizan para inflar las bolsas. El policloropreno fue el polímero de elección en el desarrollo temprano de este producto, pero el deseo por disminuir el tamaño plegado de la bolsa de aire completa, y la tendencia del policloropreno a degradarse, con la exposición al calor, para liberar los componentes de ácido clorhídrico (degradando potencialmente por este medio el componente de la tela así como liberando sustancias químicas peligrosas) , ha dado origen a la aceptación casi universal de la silicona (polidimetilsiloxano o materiales similares) como un recubrimiento más adecuado. Con la demanda del tamaño plegado más compacto posible, los niveles de recubrimiento del polímero han descendido desde alrededor de 2.5 onzas por yarda cuadrada de la tela a niveles que llegan a 0.5 onzas por yarda cuadrada. Los nuevos desarrollos en bolsas de aire, particularmente los diseños más novedosos siendo colocados en los lados de compartimiento del pasajero, han introducido el requisito que las bolsas mantengan la presión más tiempo en el uso. Esto, y la evolución de los menores niveles de recubrimiento del polímero de silicona han comenzado a destacar el efecto de que, cuando una costura se pone bajo tensión, un recubrimiento de .silicona naturalmente lubricante puede permitir que se desplacen los hilos de los cuales esta construida la tela. Este desplazamiento puede dar origen a fugas del gas inflador a través de los nuevos poros formados de los hilos desplazados, o, en casos drásticos, pueden provocar que falle la costura. Dado que la bolsa de aire debe mantener su integridad durante un caso de choque, para proteger suficientemente al conductor o pasajero, hay una gran necesidad de proporcionar recubrimientos que ofrezcan características de permeabilidad eficaces y suficiente restricción al desplazamiento de los hilos para que la bolsa de aire funcione adecuadamente, si y cuando sea necesario. Por tanto, existe una necesidad de un recubrimiento de una capa, de costo efectivo que ofrezca baja permeabilidad, resistencia al desplazamiento del hilo y resistencia al envejecimiento durante periodos prolongados de almacenamiento.

Descripción de la invención Por lo común, los poliuretanos tienen muy buena flexibilidad y resistencia a la tracción en un amplio intervalo de temperaturas. Estas propiedades los hacen buenos candidatos como un material para el recubrimiento de bolsas de aire. No obstante, después de una oxidación térmica intensiva y exposición a la humedad durante el envejecimiento, los recubrimientos de poliuretano (especialmente con pesos de recubrimiento relativamente bajos) pueden experimentar cambios significativos en sus propiedades físicas. Los poliacrilatos presentan muy buenas propiedades de envejecimiento solos; no obstante, estos polímeros no pueden sellar un sustrato textil particularmente a lo largo de las costuras a la elevada presión de aire (10-30 Psi) así como los poliuretanos. Ahora se ha observado que una mezcla de poliuretano y un poliacrilato ofrece un material de recubrimiento fuerte, altamente eficaz con al mismo tiempo excelentes propiedades de envejecimiento. Una bolsa de aire recubierta con tal mezcla también presenta muy baja permeabilidad al aire a presión de aire alta antes y después del curado. Este efecto sinérgico es sorprendente considerando el funcionamiento de estos dos componentes solos en la misma tela. Además, se ha encontrado que otros beneficios son de acuerdo con el usuario de tal composición de recubrimiento sobre las bolsas de aire y telas para bolsas de aire. Estos beneficios incluyen, y no se proponen para estar limitados a lo siguiente: . (1) menores costos para la composición completa en comparación con un poliuretano solo dado que los poliacrilatos son significativamente menos costosos y no reducen la resistencia total de la composición de recubrimiento en su introducción en proporciones relativamente altas; y (2) los mejoramientos en la flexibilidad ya que una cantidad similar del recubrimiento que contiene poliuretano solo producirá una tela relativamente rígida. Las dispersiones de poliuretano/poliacrilato, como ya se señaló, conservan aproximadamente el mismo grado de permeabilidad al aire y resistencia como el poliuretano solo y al mismo tiempo también ofrecen una tela que es menos rígida -que el propio recubrimiento de poliuretano. En general, el constituyente poliuretano puede ser seleccionado a partir de cualquier composición de poliuretano bien conocida que se adhiera bien a las telas y que presente una resistencia a la tracción mayor que 2,000 psi (de preferencia mayor que 4,000 psi) en la superficie de la tela y que sea compatible con los poliacrilatos para efectuar una dispersión estable, adecuada de los dos componentes. Una composición de poliuretano así, y un poliuretano potencialmente preferido esta a la disposición de Stahl USA, Peabody Massachussets, bajo la marca Ru 40-350 (40% de sólidos) . El póliacrilato puede ser seleccionado a partir de cualquiera de los polímeros que presenten algún grado de compatibilidad con la superficie de la tela objetivo y también sea compatible con el poliuretano como ya se señaló. El poliacrilato seleccionado debe también ser auto-reticulable o cuando menos reticulable con la adición de un agente reticulador adecuado (como puede ser melamina formaldehído o cualquier otro agente reticulador poliacrilato estándar) . Un poliacrilato auto-reticulador así, y de esta manera un poliacrilato potencialmente preferido, esta a la disposición de Rohm & Hass, con la marca Rhoplex7 E-358 (60% de sólidos). La relación de poliuretano a poliacrilato debe ser en una cantidad desde aproximadamente 0.1:1 a aproximadamente 10:1; de preferencia desde cerca de 1:1 a aproximadamente 8:1; de mayor preferencia desde aproximadamente 2:1 a cerca de 5:1; y de mayor preferencia a cerca de 2.5:1. El sustrato a través del cual se aplica los recubrimientos de resina elastomérica reticulada para formar la tela base para la bolsa de aire de acuerdo con la presente invención de preferencia es una tela tejida plana formada de hilos conteniendo fibras de poliamida o poliéster. Tales hilos de preferencia tienen una densidad lineal de aproximadamente 100 denier a aproximadamente 630 denier. Los hilos así de preferencia se forman a partir de múltiples filamentos, en donde los filamentos tienen densidades lineales desde aproximadamente 6 denier por filamentos o menor y de mayor preferencia cerca de 4 denier por filamento o menos. Las telas para sustrato así de preferencia son tejidas utilizando telares jacquard o posiblemente por la utilización de máquinas tejedoras con chorro de fluido como se describe en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,503,197 y 5,421,378 de Bo er et al. (incorporada en la presente como referencia) . La tela sustrato con recubrimiento aplicado en adelante será mencionada como una tela base para bolsa de aire. Otros componentes posibles presentes dentro de la composición de recubrimiento de resina elastomérica reticulada son espesantes, antioxidantes, pirorretardantes, agentes coalescentes, favorecedores de la adhesión y colorantes. En teoría, y sin intención de apegarse a la misma, los constituyentes poliuretano y poliacrilato de la composición del recubrimiento para bolsas de aire de la inventiva pueden, en algún grado, para una sola película o recubrimiento polimerizado o reticulado a través de la interacción de formaldehído libre sobre el poliacrilato con el carboxilo libre en el poliuretano [sic]. Además, se ha desarrollado otra teoría no limitante que estos polímeros realmente forman una red con una distribución relativamente uniforme de los constituyentes a través del recubrimiento. No obstante, es muy probable, y nuevamente sin el intento de apegarse a tal teoría, parece que los dos constituyentes pueden realmente no unirse o copolimerizarse o reticularse entre sí y de esta manera puede existir "parches" pequeños de poliuretano rodeado por áreas de poliacrilato solo (o viceversa) en la superficie de la tela objetivo. En cualquier caso, el recubrimiento para' bolsa de aire de la inventiva ofrece propiedades de resistencia y estabilidad al envejecimiento inesperadas y benéficas a 'un costo extremadamente bajo. De acuerdo con las prácticas potencialmente preferidas de la presente invención, una microdispersión en agua de los dos componentes se forma por la mezcla del poliuretano y poliacrilato en un recipiente mezclador con un espesante y un pirorretardante para producir una dispersión con una viscosidad de aproximadamente 8000 centipoise o mayor. Cualquier espesante bien conocido para poliuretanos y/o poliacrilatos puede ser utilizado en esta invención. Un espesante potencialmente preferido es comercializado bajo la designación comercial NATROSOLJ 250 HHXR de Aqualon, división de Hercules Corporation que se cree tiene su domicilio comercial en Wilmington, Delaware. Asimismo, para cumplir con los requisitos del pirorretardante de acuerdo con el estándar 302 de la Federal Motor Vehicle Safety para la industria automotriz, también de preferencia se adiciona a la mezcla compuesta un pirorretardante. Cualquier pirorretardante para bolsas de aire bien conocido puede ser utilizado (incluido trihidrato de aluminio, simplemente como ejemplo) . Un pirorretardante potencialmente preferido es DE-83R, 70% de Dispersión comercializado por Great Lakes Chemical . Una vez que la composición está completa, la dispersión de preferencia se cubre a través de la tela sustrato y se seca y cura para formar un recubrimiento delgado. El recubrimiento con raspado en este sentido incluye, y no está limitado a, los métodos de recubrimiento con cuchillo, en particular una cuchilla sobre mesa discontinua, cuchilla flotante, y cuchilla sobre cojín de espuma, por nombrar algunos métodos diferentes. El peso seco final del recubrimiento de preferencia es desde cerca d 0.6 a cerca de 1.0 onzas por yarda cuadrada o menor y de mayor preferencia 0.8 onzas por yarda cuadrada o menor. La tela base resultante es substancialmente impermeable al aire cuando se mide de acuerdo con ASTM prueba D737, "Permeabilidad al Aire de Géneros Textiles", estándares a aproximadamente 10 a aproximadamente 30 psi. Como ya se señaló, la tela sustrato de preferencia es un material de nailon tejido. En la modalidad más preferida tal tela sustrato será formada de fibras de nailon 6,6 tejidas en un telar de jacquard. Se he encontrado que materiales de poliamida así presentan adhesión particularmente buena y mantienen la resistencia a la hidrólisis cuando se utilizan en combinación con el recubrimiento de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de la invención y las modalidades preferidas Para describir más la presente invención se establecen los siguientes ejemplos no limitantes. La "^dispersión poliuretano/poliacrilato (composición de recubrimiento) antes descrita y discutida con mayor detalle mas adelante es la modalidad más preferida de la invención. Estos ejemplos se proporcionan solo para propósitos de ilustrar algunas modalidades preferidas de la invención y no deben ser considerados como limitantes del alcance de la invención en ningún sentido.

Ejemplo 1 Mezcla sinérgica de poli uretano y poliacrilato Componente Cantidad Ru 40-350 (40% de sólidos) 150 gramos Rhoplex E-358 (60% de sólidos) 60 gramos DE-83R, 70% Dispersión 30 gramos Natrosol 250 HHXR 1.6 gramos Ejemplo 2 (comparativo) Solo poli uretano Componente Cantidad Ru 40-350 (40% de sólidos) 200 gramos DE-83R, 70% Dispersión 10 gramos Natrosol 250 HHXR 1.6 gramos Ejemplo 1 Solo poliacrilato Componente Cantidad Ru 40-350 (40% de sólidos) 100 gramos Agua 50 gramos DE-83R, 70% Dispersión 25 gramos Natrosol 250 HHXR 1.8 gramos Estas formulaciones fueron luego aplicadas como recubrimientos sobre muestras idénticas de tela para bolsa de aire, de nailon 6,6 tejido en dos capas de Jacquard conteniendo numerosas costuras tejidas entre las capas. Cada mezcla fue cubierta sobre la tela para bolsa de aire utilizando un recubridor de cuchillo sobre cojín de espuma y secada a 350E F [sic] durante 3 minutos. Ambos lados de la tela fueron cubiertos de la misma forma a un peso de recubrimiento de aproximadamente 0.8 oz/yd5 [sic] por lado. Entonces se midió la fuga de aire a 9 Psi de presión de aire antes y después del curado. Los resultados se establecen en la tabla siguiente.

TABLA Fuga (SCFH)* Ejemplo # Antes del curado Después del curado** 1 15 35 2 12.5 >70 3 >70 >70 * SCFH — estándar pie cúbico por hora. ** Condición del curado: curado en horno a 150EC [sic] durante 42 horas.

Desde luego, hay múltiples modalidades alternativas y modificaciones de la presente invención que se proponen para estar incluidas dentro del espíritu y alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Una tela para bolsa de aire recubierta con una composición en dispersión conteniendo cuando menos un políuretano y cuando menos poliacrilato.

2. La tela para bolsa de aire de la reivindicación 1, en donde la relación de poliuretano a poliacrilato en la dispersión es desde cerca de 0.1:1 a cerca de 10:1.

3. La tela para bolsa de aire de la reivindicación 2, en donde la relación de poliuretano a poliacrilato ' en la dispersión es desde cerca de 1:1 a cerca de 8:1.

4. La tela para bolsa de aire de la reivindicación 3, en donde la relación de poliuretano a poliacrilato en la dispersión es desde cerca de 2:1 a cerca de 5:1.

5. La tela para bolsa de aire de la reivindicación 4, en donde la relación de poliuretano a poliacrilato en la dispersión es desde cerca de 2.5:1.

6. La tela para bolsa de aire de la reivindicación 1, en donde la dispersión además comprende cuando menos un espesante y cuando menos un pirorretardante.