MXPA00005201A - Tela de bolsa de aire revestida con una resina elastomerica reticulada que bloquea la porosidad - Google Patents

Abstract

Se proporciona una tela de base revestida para su uso en una bolsa de aire automotriz. La tela de base revestida incluye un substrato de nylon o poliéster tejido que es revestido con una capa de bloqueo de porosidad elaborada de resina elastomérica reticulada. Dicha resina puede seleccionarse, sin limitación, dentro del grupo que consiste esencialmente de poliamida, hule butílico EPDM, poliuretano, NBR hidrogenado, hules acrílicos y mezclas de los mismos. La capa de bloqueo de porosidad de material de poliamida se encuentra presente en un peso de revestimiento de aproximadamente 0.1 a 0.5 onza por yarda cuadrada. Además, la resina puede estar presente ya sea en látex o bien en solución con un solvente orgánico o solventes orgánicos. Se proporciona también un método para producir la tela revestida de la presente invención.

Description

TELA DE BOLSA DE AIRE REVESTIDA CON UNA RESINA ELASTOMERICA RETICULADA QUE BLOQUEA LA POROSIDAD CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere generalmente a telas revestidas y más particularmente a telas para su uso en cojines de restricción automotrices que tienen una baja permeabilidad y sin embargo evitan el uso de revestimientos pesados como por ejemplo neopreno, silicona y similares, que se han empleado históricamente. Más específicamente la presente invención se refiere a una tela de bolsa de aire revestida que incluye un revestimiento muy ligero de material de resina elastomérica reticulada estable finamente dividida dispersa en agua. El revestimiento elastomérico se aplica a través en un lado o ambos lados de una tela de sustrato de nylon o poliéster en pesos de revestimientos secos de aproximadamente 0.6 onza o menos por yarda cuadrada. Todas las resinas elastoméricas reticuladas se encuentran dentro del alcance de esta invención. Las poliamidas, los poliuretanos, y los hules de acrilonitrilo-butadieno hidrogenados (NBR hidrogenados) , así como hule de comonómeros de etileno-propileno-dieno (EPDM) , hules butílicos, y hules acrílicos son especialmente interesantes . ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Las bolsas de aire para vehículos a motor son dispositivos conocidos y se han empleado durante un periodo sustancial de tiempo. Un material de construcción típico para bolsas de aire ha sido una tela de poliéster o nylon revestida con un elastómero como por ejemplo neopreno o silicona. La tela empleada en estas bolsas es típicamente una tela tejida formada de hilo sintético mediante prácticas de tejido bien conocidas en la técnica. El material revestida ha encontrado aceptación puesto que actúa como una barrera impermeable al medio de inflado. El medio de inflado es generalmente un gas nitrógeno generado a partir de un generador de gas o dispositivo de inflado. Dicho gas es transportado al cojín a una temperatura relativamente caliente. El revestimiento obstruye la permeación de la tela por dicho gas caliente, permitiendo así que el cojín se infle rápidamente sin descompresión indebida durante una colisión. Las bolsas de aire pueden también ser formadas a partir de telas no revestidas que han sido tejidas de manera que se cree un producto que tiene baja permeabilidad o a partir de tela que ha sido sometida a un tratamiento de satinado para reducir la permeabilidad. Telas que reducen la permeabilidad al aire mediante satinado o bien otros tratamientos mecánicos después del tejido se presentan en la patente norteamericana número 4,921,735; la patente norteamericana 4,977,016 y la patente norteamericana 5,073,418 (todas incorporadas aquí por referencia) . El revestimiento de una tela con un elastómero como, por ejemplo, neopreno requiere típicamente de la aplicación del elastómero a partir de una solución en un solvente volátil. Este solvente debe ser después evaporado y se debe de curar el sistema elastomérico. Pesos de revestimientos secos típicos para el neopreno se ubican dentro del rango de aproximadamente una onza por yarda cuadrada o más. Revestimientos de silicona emplean típicamente ya sea sistemas de reacción basados en solvente o bien complejos de dos puntos de aplicación de componentes. Los pesos de revestimiento secos para la silicona se encuentran dentro del rango de aproximadamente 0.7 onza cuadrada o más. Como se observará una adición importante en pesos eleva sustancialmente el costo de la tela de base para la bolsa de aire y hace más difícil el hecho de coser la tela eventualmente en una estructura de bolsa de aire. El uso de ciertos poliuretanos como revestimientos de conformidad con lo divulgado en la patente norteamericana 5,110,666 de Menzel et al. (que se incorpora aquí por referencia) permite una adición baja de pesos dentro de un rango de 0.1 a 1 onza por yarda cuadrada, pero el material en sí es relativamente costoso y se cree que requiere de procedimientos relativamente complejos de formación de compuestos y aplicación debido a la naturaleza de los materiales de revestimientos. Sin embargo, el titular de la patente emplea poliuretanos termoplásticos estrictamente lineales dentro de su revestimiento y permite la presencia de 0.5 onza por yarda cuadrada de dicho revestimiento antes mencionado en la tela. Tales enseñanzas claramente no anticipan ni sugieren los revestimientos requeridos y las cantidades preferentes de dicho revestimiento en la tela de bolsa de aire de la presente invención. Tomando en cuenta los antecedentes antes mencionados, se desprende fácilmente que existe necesidad de una tela de base para bolsa aire que ofrece una permeabilidad baja controlada a través del uso de un revestimiento que ofrece una barrera efectiva a la permeabilidad del aire evitando sin embargo la complejidad inherente y el costo de materiales empleados hasta ahora. Por consiguiente, la invención se enfoca hacia una tela de base revestida para una bolsa de aire que comprende una tela de substrato de poliéster o poliamida revestida con una capa de bloqueo de la porosidad de una resina de revestimiento elastomérica reticulado. El término capa de bloqueo de porosidad abarca la cantidad necesaria para obtener una tela que posee unas características adecuadas de permeabilidad de aire mientras ofrece también un revestimiento que pasa una prueba de separación (o bloqueo) en almacenamiento. Se puede emplear cualquier resina elastomérica estable dentro de esta invención en la medida en que la resina es reticulada en la superficie de la tela y se aplica en una peso de revestimiento comprendido entre aproximadamente 0.1 y 0.5 onza por yarda cuadrada de tela. Por resina elastomérica estable, entendemos que dicha resina presenta una temperatura de transición a vidrio (Tg) inferior a la temperatura ambiente (es decir, de aproximadamente 20 a aproximadamente 25° C) . Dicha medición de la temperatura de transición a vidrio indica la presencia de propiedades elastoméricas para el material especifico. Es especialmente interesante que las resinas elastoméricas estables reticuladas sean poliamidas, poliuretanos, NBR hidrogenados, EPDM, hule butílico y hules acrílicos. Cuando un revestimiento delgado de una resina elastomérica reticulada se agrega a una tela de bolsa de aire, se ha descubierto que dicha tela presenta resultados de prueba de bloqueo superiores así como características necesarias y benéficas de permeabilidad de aire, especialmente en comparación con la técnica anterior. Otros objetos y ventajas de la presente invención serán aparentes al leer la siguiente descripción detallada. El requerimiento de reticulación es de extrema importancia en esta invención puesto que se descubrió que las propiedades benéficas fueron obtenidas solamente a través de la utilización de una resina elastomérica reticulada. Dicho revestimiento reticulado es producido a través de la adición de un agente de reticulación a la formulación de revestimiento o bien se suministra a través de la utilización de una resina de autoreticulación. Las resinas de autoreticulación proporcionan las propiedades mecánicas necesarias (es decir, resistencia incrementa a la tensión) y una estabilidad de envejecimiento para el revestimiento de resina elastomérica en el nivel requerido de bajo peso de revestimiento. Una resina no reticulada no proporciona dichas propiedades necesarias. Mientras la invención se describirá y presentará con relación a ciertas modalidades y prácticas preferidas, no se pretende de ninguna manera limitar la invención a estas modalidades específicas sino que se pretende abarcar estructuras equivalentes, equivalentes estructurales, y todas las modalidades alternativas y modificaciones que pueden ser definidas por el alcance de las reivindicaciones anexas y equivalentes de las mismas. PRESENTACIÓN DE LA INVENCIÓN Como antes indicado, en muchas aplicaciones de bolsa de aire, es deseable tener un revestimiento para permitir el inflado rápido y completo del cojín de restricción durante una colisión. Esta necesidad de un revestimiento es particularmente significo como relación a bolsas para impactos laterales y del lado del chofer donde existe poca distancia entre el ocupante y el cojín. Los revestimientos pueden ser particularmente importantes en estructuras de cojín de tipo de cortina recién desarrolladas donde se puede desear un inflado prolongado (es decir, durante varios segundos) . Tales telas para bolsas de aire deben pasar ciertas pruebas para poder ser empleadas dentro de sistemas de restricción. Una prueba de este tipo se llama una prueba de bloqueo que identifica la fuerza requerida para separa dos partes de una tela revestida entre ellas después de un periodo prolongado de almacenamiento en contacto entre ellas (como por ejemplo en el caso de una bolsa de aire) . Un análisis de laboratorio para bloqueo incluye la presión de lados revestidos juntos de dos muestras de dos pulgadas por dos pulgadas de tela de bolsa de aire a 5 psi a una temperatura de 120°C durante 7 días. Si la fuerza requerida para separar las dos muestras después de este tiempo es mayor que 50 gramos por yarda cuadrada, o bien si el tiempo requerido para separar las telas empleando un peso de 50 gramos suspendido a partir de la capa de tela de fondo es mayor que 10 segundos, el revestimiento no pasa la prueba de bloqueo. Evidentemente, entre menor la fuerza de esfuerzo cortante de separación que se requiere, más favorable es el revestimiento. Otra prueba que la tela revestida especifica debe pasar es la prueba de envejecimiento en horno. Una prueba de este tipo simula también el almacenamiento de una tela de bolsa de aire en un largo periodo de tiempo al exponerse a temperaturas elevadas y se emplea de hecho para analizar alteraciones de varias propiedades diferentes de tela después de dicho almacenamiento prolongado en un horno caliente ventilado (más que 100°C) durante 2 o más semanas. Para los propósitos de esta invención, la prueba fue empleada básicamente para analizar la permeabilidad al aire de la tela revestida después de un almacenamiento bajo una presión de aproximadamente 125 Pascáis. Las telas de bolsa de aire deben presentar generalmente un nivel de permeabilidad al aire menor que aproximadamente 0.2 cfm a 125 Pa. Otra vez, entre menor la permeabilidad al aire, mejor es el revestimiento.

Sorprendentemente, se ha descubierto que una resina elastomérica estable reticulada aplicada sobre una superficie de tela de bolsa de aire a un peso comprendido entre aproximadamente 0.1 y 0.5 onza por yarda cuadrada ofrece una tela revestida que pasa tanto la prueba de bloqueo como la prueba de envejecimiento en horno con una permeabilidad muy baja para el aire. Este tipo inesperadamente benéfico y cantidad de revestimiento ofrece por consiguiente una tela de bolsa de aire que es fácil de inflar después de un almacenamiento prolongado y permanecerá inflado durante un período suficiente de tiempo para asegurar un nivel óptimo de seguridad dentro de un sistema restringido. Además, es evidente que entre menor la composición de revestimiento requerida, menos costoso resulta ser el producto final. Además, entre menor la composición de revestimiento requerida, menor es el volumen de empaque de la tela de bolsa de aire dentro un dispositivo de bolsa de aire. Este beneficio mejora por consiguiente el empaquetado de la tela de bolsa de aire. El sustrato a través del cual se aplican los revestimientos de resina elastomérica reticulada para formar la tela de base de bolsa de aire de conformidad con la presente invención es de preferencia una tela tejida llana formada de hilos que comprenden fibras de poliamida o poliéster. Dicho hilo tiene de preferencia una densidad lineal de aproximadamente 210 denier a aproximadamente 630 denier. Dichos hilos se forman de preferencia de filamentos múltiples donde los filamentos tienen densidades iguales de aproximadamente 6 denier por filamento o menos y con mayor preferencia aproximadamente 4 denier por filamento o menos. Tales telas de sustrato son de preferencia tejidas empleando máquinas de tejer de chorros de fluido de conformidad con lo divulgado en las Patentes Norteamericanas 5,503,197 y 5,421,378 de Bower et al. (se incorporan aquí por referencia) . El sustrato de tela con el revestimiento aplicado se conocerá a continuación como una tela de base de bolsa de aire. Otros componentes posibles presentes dentro de la composición de revestimiento de resina elastomérica reticulada son espesadores, antioxidantes, agentes pirorretardantes, agentes de coalescencia, promotores de adherencia, y colorantes. De conformidad con las prácticas potencialmente preferidas de la presente invención, una microdispersión portada en agua de resina elastomérica finamente dividida (como por ejemplo partículas de resina de poliamida de alta reticulación) forma compuesto con un espesador y un agente pirorretardante con el objeto de proporcionar una mezcla compuesta que tiene una viscosidad de aproximadamente 8000 centipoise o más. La dispersión de poliamida potencialmente preferida se comercializa bajo la designación comercial MICROMID® 632 hpl por Union Camp Corporation que se cree tiene un lugar de negocios en Wayne, Nueva Jersey. Otras resinas elastoméricas reticuladas preferidas incluyen poliuretano como por ejemplo Witcobond® 253 (35% de sólidos), de Witco, y Sancure, de BFGoodrich, Cleveland, Ohio; NBR hidrogenado, como por ejemplo Chemisat® LCH-7335X (40% de sólidos) , de Goodyear Chemical, Akron, Ohio; EPDM, como por ejemplo látex de hule EP-603A, de Lord Corporation, Erie, Pennsylvania; hule butílico como por ejemplo látex de hule butílico BL-100, de Lord Corporation; así como hule acrílico (elastómeros) , como HyCar®, de BFGoodrich. Un espesador potencialmente preferido es comercializado bajo la designación comercial NATROSOL® 250 HHXR por la división Aqualon de Hercules Corporation que se cree tiene un lugar de negocios en Wilmington, Delaware. El agente de reticulación puede ser cualquier compuesto bien conocido en la técnica, como por ejemplo melamina formaldehído, y similares. Con el objeto de cumplir con los requerimientos pirorretardantes de Federal Motor Vehicle Safety Standard 302 (Norma Federal 302 sobre Seguridad de Vehículos a Motor) para la industria automotriz, un agente pirorretardante se agrega también de preferencia a la mezcla compuesta. Un agente pirorretardante potencialmente preferido es AMSPERSE F/R51 comercializado por Amspec Chemical Corporation, que se cree tiene un lugar de negocios en Gloucester City Nueva Jersey.

Una vez terminada la formación de compuestos, la formulación es de preferencia aplicada por raspado en el sustrato de tela y secada y curada para formar un revestimiento delgado. El revestimiento raspado en este sentido incluye, sin limitarse a estos, aplicación con cuchilla, particularmente métodos de aplicación de cuchilla sobre espacio, cuchilla flotante, cuchilla sobre cojín de espuma, solamente para nombrar algunos tipos diferentes de métodos. Tal revestimiento por raspado permite que la mayoría de la resina de revestimiento permanezca dentro de los intersticios de los hilos de la tela de bolsa de aire. Es dentro de estos intersticios que es más probable que se fugue el aire de una bolsa de aire inflada sin presencia de revestimiento. Además, el revestimiento por raspado permite la aplicación de una cantidad muy pequeña de resina sobre el hilo elevado de la tela de bolsa de aire en este bajo peso de revestimiento. Como resultado, esta distribución particular de materiales de revestimiento en la superficie de la tela de bolsa de aire permite que el revestimiento de resina elastomérica reticulada selle la tela mientras que el bajo peso del revestimiento limita también simultáneamente el contacto entre muestras de resina colocadas en porciones diferentes de la superficie de la tela. Esta característica es muy importante para asegurar que la tela pasará la prueba de bloqueo requerida, descrita arriba. El peso final seco del revestimiento es de preferencia de aproximadamente 0.4 onzas por yarda cuadrada o menos y con mayor preferencia de 0.2 a 0.35 onzas por yarda cuadrada o menos. La tela de base resultante es sustancialmente • impermeable al aire cuando se mide de conformidad con las normas de la prueba D737 ASTM "Air Permeability of Textile Fabrics" (Permeabilidad al Aire de Telas Textiles) . Según lo previamente indicado, la tela de sustrato es de preferencia un material de nylon tejido. En la modalidad más preferida, dicha tela de sustrato se formará de fibras de nylon 6,6. Se ha encontrado que tales materiales de poliamida presentan una adherencia particularmente buena y un mantenimiento de la resistencia a la hidrólisis cuando se emplean en combinación con el revestimiento según la presente invención.

Modalidad preferida Con el objeto de describir adicionalmente la presente invención, se presentan los siguientes ejemplos no limitativos. El elastómero de poliamida comentado arriba y descrito con mayores detalles a continuación es la modalidad más preferida de la invención. Estos ejemplos se proporcionan solamente para el propósito de ilustrar ciertas modalidades preferidas de la invención y no se consideran como limitativos del alcance de la invención de ninguna manera. Ejemplo 1 Se preparó una mezcla usando los siguientes constituyentes donde todas las partes se ofrecen en peso. Poliamida de autoreticulación Resina (MICROMID 632 hpl) (35% de sólidos) 100 gramos NATROSOL 250 HHXR 2.6 gramos Agente pirorretardante (DE-83R, De Great Lakes Chemical Corporation, West Lafayette, IN) 2 gramos Agua 80 gramos La viscosidad de la mezcla resultante fue de aproximadamente 15,000 centipoise de conformidad con lo medido en un viscómetro de Brookfield. Esta mezcla fue revestida en un sustrato de tela de bolsa de aire de Nylon 6, 6 de 420 denier empleando un aplicador de cuchilla sobre espacio y fue secada a una temperatura de 320°F durante 3 minutos. El peso del revestimiento seco fue de 0.25 onzas por yarda cuadrada. La permeabilidad al aire medida a 125 Pa es de 0.0 cfm por pie cuadrado de tela (de conformidad con lo probado según el método ASTM D737) y el revestimiento pasó la prueba de bloqueo. Ejemplo 2 Se preparó una mezcla empleando los siguientes constituyentes . Witcobond 253 105 gramos Agente de reticulación (Aerotex M-3, de Freedom Textile Chemicals Co., Charlotte, Carolina del Norte) 2 gramos Agente pirorretardante (DE-83R, de Great Lakes Chemical Corporation, West Lafayette, IN) 2 gramos Natrosol 250 2.6 gramos Agua 80 gramos La viscosidad de la mezcla resultante fue de aproximadamente 15,000 centipoise. Esta mezcla fue aplicada en un sustrato de tela de bolsa de aire de nylon 6,6 de 420 denier empleando un aplicador de cuchilla sobre espacio y fue secada a una temperatura de 320°F durante 3 minutos. El peso del revestimiento seco fue de 0.3 onza por yarda cuadrada. La permeabilidad al aire medida a 125 Pa fue de 0.0 cfm y esta tela revestida pasó la prueba de bloqueo. Ejemplo 3 MICROMID 632 hpl (35% de sólidos) 120 partes NATROSOL 250 HHXR 2.5 partes AMSPERSE F/R 51 (70% de sólidos) 15 partes Agua 40 partes La viscosidad de la mezcla resultante fue de 15,000 centipoise. Esta mezcla fue aplicada sobre un sustrato de tela de bolsa de aire de nylon 6.6 de 420 denier empleando un aplicador de cuchilla sobre espacio y fue secada a una temperatura de 350°F durante 3 minutos. El peso del revestimiento seco fue de 0.35 onza por yarda cuadrada. La permeabilidad al aire medida a 125 Pa fue de 0.0 cfm por pie cuadrado de tela y el revestimiento pasó la prueba de bloqueo. Ejemplo 4 Che isat LCH-733X 90 gramos NATROSON 250 HHXR 2.5 gramos DE-83R 4 gramos Agua 60 gramos La viscosidad de la mezcla resultante fue de aproximadamente 15,000 centipoise. Esta mezcla fue revestida en un sustrato de tela de bolsa de aire de nylon 6,6 de 420 denier empleando un aplicador de cuchilla sobre espacio y secada a 350°F durante 3 minutos. El peso del revestimiento seco fue de 0.3' onza por yarda cuadrada. La permeabilidad al aire medida a 125 Pa fue de 0.0 cfm por pie cuadrado de tela y el revestimiento pasó la prueba de bloqueo. Ejemplo 5 (Comparativo) La misma formulación que la empleada en el EJEMPLO 1 se preparó pero fue aplicada con cuchilla en la tela de la bolsa de aire con un peso de revestimiento de 0.55 onza por yarda cuadrada. La permeabilidad al aire se midió otra vez y se determinó que fue 0.0 cfm, como arriba; sin embargo, este revestimiento no pasó la prueba de bloqueo. Ejemplo 6 (Comparativo) Se probó un revestimiento que no era una resina reticulada. La formulación fue la siguiente: Micromid 144 LTL (poliamida termoplástica) 100 gramos NATROSOL 250 HHXR 2.6 gramos DE-83R 2 gramos Agua 80 gramos La viscosidad de la mezcla resultante fue de aproximadamente 15,000 centipoise. Esta mezcla fue aplicada en un sustrato de tela de bolsa de aire de nylon 6,6 de 420 denier empleando un aplicador de cuchilla sobre espacio y secada a una temperatura de 350 °F durante 3 minutos. El peso del revestimiento seco fue de 0.3 onza por yarda cuadrada. Este revestimiento pasó la prueba de bloqueo; sin embargo, telas de muestra reprobaron la prueba de permeabilidad al aire presentando de 0.5 a 1 cfm a 125 pa después de almacenamiento estándar prolongado a alta temperatura de conformidad con ASTM D737. Evidentemente existen numerosas modalidades alternativas y modificaciones de la presente invención que están incluidas dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones siguientes .

Claims (1)

REIVINDICACIONES Una tela de base revestida para una bolsa de aire que comprende una tela de sustrato de poliéster o poliamida revestida con una resina de revestimiento elastomérica reticulada; donde dicha resina de revestimiento elastomérica, reticulada se encuentra presente en una base seca en un nivel no mayor que aproximadamente 0.6 onza por yarda cuadrada; donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada forma una barrera efectiva al flujo de aire de tal manera que (a) dicha tela de base revestida presente un nivel de permeabilidad al aire menor que aproximadamente 0.2 cfm a 125 Pa y (b) dos porciones de la tela revestida pasan la prueba de bloqueo después de almacenamiento prolongado en contacto entre ellas, y donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada se selecciona dentro del grupo que consiste de hule butílico, EPDM, poliuretano, NBR hidrogenado, hules acrílicos, y mezclas de los mismos. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha tela de material de resina de revestimiento elastomérica reticulada se encuentra presente en una base seca en un peso de revestimiento comprendido entre aproximadamente 0.1 y 0.5 onza por yarda cuadrada de tela. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 2, donde dicha tela de sustrato de poliamida se forma de fibra de nylon 6,6. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha tela de sustrato es tejida a partir de un hilo de filamentos múltiples caracterizado porque tiene una densidad lineal de aproximadamente 210 a 630 denier. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 4, donde dicho hilo de filamentos múltiples se caracteriza por una densidad lineal de filamento de aproximadamente 4 denier por filamento o menos. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada es hule butílico. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada es EPDM. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada es poliuretano. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha resina de revestida elastomérica reticulada es NBR hidrogenado. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada se encuentra presente en forma de un látex. La tela de base revestida de conformidad con la reivindicación 1, donde dicha resina de revestimiento elastomérica reticulada se encuentra presente en solución en un solvente orgánico. Una bolsa de aire que comprende la tela de base revestida de conformidad con la reivindicación

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