Una bolsa de aire compuesta en parte por hilo de poliéster polimérico tejido que forma una tela,

presentando dicho hilo de poliéster resistencia hidrolítica superior, caracterizándose dicho hilo por un valor de grupos carboxilo terminales (CEG), donde dicho hilo proporciona un valor de CEG menor que aproximadamente 30 equivalentes/106 gramos después de que dicho hilo se expone durante al menos aproximadamente 336 horas a una temperatura de al menos 85 grados centígrados aproximadamente y una humedad relativa de al menos 95 por ciento aproximadamente, donde dicha tela proporciona una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 400 lbs (1779,28 N) después de dicha exposición

Airbags que emplean cierto hilo de poliéster.

Antecedentes de la invención

Se ha usado durante algún tiempo hilo de nailon 6,6 estabilizado como un hilo preferido para aplicaciones de cojines de bolsas de aire para automóviles. En aplicaciones de bolsas de aire para automóviles se usan normalmente hilos de nailon de resistencia relativamente alta que tienen una tenacidad por encima de 8,0 gramos/denier.

El hilo de nailon 6,6 cuando es estabilizado funciona generalmente bien en pruebas de envejecimiento. Las bolsas de aire deben pasar pruebas de envejecimiento para ser usadas por los fabricantes de automóviles. Los fabricantes proporcionan requisitos relativamente estrictos para el comportamiento en resistencia de las bolsas de aire después de que tales bolsas de aire han soportado cantidades significativas de envejecimiento a altas temperaturas y alta humedad. Los automóviles están expuestos a altas temperaturas y alta humedad durante muchos años, y por tanto las bolsas de aire dentro de los módulos de despliegue instalados en los automóviles deben también retener su resistencia de manera que cuando y si el despliegue de la bolsa de aire ocurre, la bolsa de aire será capaz de funcionar correctamente.

En el pasado ha sido relativamente raro que los fabricantes hayan usado hilo de poliéster para aplicaciones de bolsas de aire para automóviles. Una razón es que el poliéster tiende a deteriorarse a lo largo del tiempo a alta temperatura y alta humedad. Así, el poliéster no ha sido un hilo candidato favorito para bolsas de aire, debido en parte al comportamiento inadecuado en pruebas de envejecimiento por humedad.

Se sabe que la tenacidad del poliéster se puede aumentar en algunos casos estirando más el poliéster. La tenacidad se conoce también como resistencia a la tracción. La tenacidad es una medida de la resistencia del hilo de poliéster. Un inconveniente para estirar más el hilo de poliéster para conseguir altos niveles de tenacidad se refiere a los costes excesivos asociados a los procedimientos de estirado en tal fabricación.

En el pasado reciente no ha habido ventaja alguna en el uso de hilo de poliéster que tiene una tenacidad de aproximadamente 8-9 en comparación con hilo convencional de nailon 6,6 estabilizado que está en uso extendido para aplicaciones de bolsas de aire. Los hilos de poliéster convencionales disponibles para aplicaciones de bolsas de aire aún fallan a veces en pasar los requisitos relativamente estrictos de la industria del automóvil para resistencia a largo plazo después de tal envejecimiento "hidrolítico".

Las aplicaciones industriales actuales del poliéster no requieren normalmente que el hilo de poliéster resista temperaturas relativamente altas y alta humedad aunque manteniendo sin embargo una resistencia a la tracción relativamente alta durante un periodo de tiempo largo. Así, no hay información preparada asequible en la técnica anterior que identifique qué tipos de hilo de poliéster podrían ser adecuados para uso en bolsas de aire.

La química de poliésteres es una técnica muy imprevisible. La tarea de encontrar o formular un hilo de poliéster que funcione en aplicaciones de bolsas de aire es una tarea extremadamente difícil, y requiere frecuentemente un gasto significativo en esfuerzo y tiempo de investigación.

Las aplicaciones de bolsas de aire, a diferencia de otras aplicaciones típicas de poliéster de uso final, normalmente requieren que un hilo se mantenga al menos a aproximadamente 85% de su resistencia después de varios miles de horas de exposición a ambientes de humedades y temperaturas relativamente altas. La mayor parte de los poliésteres que se conocen en la industria no pueden reunir tales requisitos. Por tanto sería deseable descubrir, identificar, caracterizar, y establecer las características tanto físicas como químicas de qué productos y procedimientos proporcionarán un hilo de poliéster que satisfaga los requisitos de prueba estrictos para aplicaciones de bolsas de aire.

En general, la industria de fabricación de bolsas de aire necesita alternativas fiables y eficaces al uso de nailon 6,6 para aplicaciones de bolsas de aire. Sería deseable un coste inferior alternativo al nailon 6,6. Además, sería útil el descubrimiento de una manera o un método para fabricar, medir, evaluar o aplicar hilo de poliéster de manera que satisfaga los requisitos de pruebas para automóviles. Sería útil la identificación y medida de las propiedades físicas y químicas en el hilo de poliéster que indeseablemente conduzcan al deterioro del hilo. Una vez que estas propiedades han sido identificadas y correlacionadas con los requisitos de pruebas de bolsas de aire, puede ser posible identificar materiales para aplicaciones de bolsas de aire.

Una solicitud de patente de US actualmente pendiente, de propiedad común y publicada (Número de Serie 10/ 041.376 y titulada "Bolsa de Aire Fabricada de Hilos de Baja Tenacidad" (archivo Milliken número 5287) publicada el 8 de Enero de 2002. Esta publicación revela que en ciertas aplicaciones específicas se pueden diseñar sistemas de bolsas de aire en los que un hilo que tiene una tenacidad menor que aproximadamente 8,0 gramos por denier se puede usar en algunas aplicaciones. Esta divulgación recomienda específicamente colocar las costuras de la bolsa de aire en cizalladura para conseguir este efecto. Se hacen modificaciones estructurales a la bolsa de aire para conseguir una configuración satisfactoria.

El documento EP 0607 798 A1 describe una tela tejida de filamentos de poliéster útil para una bolsa de aire, que tiene una permeabilidad al aire baja incluso después de un envejecimiento por calor seco o húmedo. El documento JP 5214632 describe una tela tejida de fibras de poliéster con resistencia a la reventazón de 60 kg/cm². El documento US 3.776.882 describe una composición para poliésteres formadores de fibras para estabilizar propiedades de productos poliméricos sintéticos frente al calor e hidrólisis.

Breve descripción de los dibujos

Las Figuras 1-3 muestran resultados de envejecimiento hidrolítico para hilos de poliéster de la técnica anterior. Las figuras 4-5 muestran resultados del trabajo realizado con un hilo particular de poliéster que se puede usar en la invención.

La Figura 1 muestra los cambios en resistencia a la tracción tras envejecimiento hidrolítico a 80ºC y 95% de HR (humedad relativa) de hilo poliéster de alta tenacidad, de 650 deniers, en la actualidad disponible comercialmente en KoSa (indicado en la Figura 1 como "PET 1") e hilo poliéster de alta tenacidad, de 650 deniers, disponible comercialmente en Honeywell Corporation (indicado en la Figura 1 como "PET 2").

La figura 2 es un gráfico que muestra los cambios de Viscosidad Intrínseca ("IV") por envejecimiento hidrolítico (calor y humedad) a 80ºC y 95% de HR para los tipos de hilo mencionados anteriormente con la referencia a la Figura 1;

La figura 3 revela los cambios de los grupos carboxilo terminales ("CEG" o "CEGs") por envejecimiento hidrolítico a 80ºC y 95% de HR en micro-equivalentes por gramo (equivalentes/10⁶ gramo) a diversos niveles de tiempo de exposición para los tipos de hilo de poliéster previamente identificados para las Figuras 1-2;

La Figura 4 ilustra un hilo de poliéster que se puede usar en la práctica de la invención, que proporciona pérdida mínima en resistencia a la tracción a lo largo del tiempo en condiciones de alta temperatura y alta humedad (80ºC y 95% de HR);

La Figura 5 ilustra el comportamiento en envejecimiento hidrolítico del hilo de poliéster de la Figura 4 de la invención, mostrando niveles de grupos terminales CEG según los niveles dados de exposición a envejecimiento a 80ºC y 95% de HR; y

La Figura 6 revela el porcentaje de enlaces éster rotos después de horas de exposición a 80ºC y 95% de HR, comparando hilos de la técnica anterior (PET 1 y PET 2) con una realización de los hilos de la invención.

Comportamiento y Características Técnicas de Hilos de Poliéster para Bolsas de Aire Actualmente Disponibles

El comportamiento de hilos de poliéster conocidos ofrecidos comercialmente en la actualidad para uso de bolsas de aire en ambientes de alta temperatura y alta humedad (85ºC y 95% de humedad relativa) se ha encontrado generalmente indeseado después de varios miles de horas de exposición a 80ºC y 95% de HR. En general, el poliéster funciona de una manera que es inferior al nailon 6,6 en ambientes de exposición prolongada (es decir, en exposiciones...

1. Una bolsa de aire compuesta en parte por hilo de poliéster polimérico tejido que forma una tela, presentando dicho hilo de poliéster resistencia hidrolítica superior, caracterizándose dicho hilo por un valor de grupos carboxilo terminales (CEG), donde dicho hilo proporciona un valor de CEG menor que aproximadamente 30 equivalentes/10⁶ gramos después de que dicho hilo se expone durante al menos aproximadamente 336 horas a una temperatura de al menos 85 grados centígrados aproximadamente y una humedad relativa de al menos 95 por ciento aproximadamente, donde dicha tela proporciona una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 400 lbs (1779,28 N) después de dicha exposición.

2. La bolsa de aire de la reivindicación 1, donde dicho hilo presenta además un valor de VI de al menos 0,6 aproximadamente.

3. La bolsa de aire de la reivindicación 1, donde dicho hilo presenta además un valor de VI de al menos 0,7 aproximadamente.

4. La bolsa de aire de la reivindicación 1, donde dicho hilo presenta además un valor de VI entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 0,8.

5. La bolsa de aire de la reivindicación 1, donde el porcentaje calculado de enlaces éster rotos en dicho hilo después de dicha exposición es menor que 0,3 por ciento aproximadamente.

6. La bolsa de aire de la reivindicación 1, donde el porcentaje calculado de enlaces éster rotos en dicho hilo después de dicha exposición es menor que 0,1 por ciento aproximadamente.

7. La bolsa de aire de la reivindicación 1, donde dicho hilo comprende además inhibidores químicos o agentes rematadores de grupos terminales que sirven para mejorar la resistencia hidrolítica global de dicho hilo de poliéster.

8. Un cojín de bolsa de aire, producido dicho cojín de bolsa de aire a partir de una tela que comprende hilo de poliéster, teniendo dicho hilo de poliéster un valor de CEG menor que aproximadamente 60 equivalentes/10⁶ gramos después de que dicho hilo se expone durante al menos aproximadamente 3000 horas a una temperatura de al menos 85 grados centígrados aproximadamente y una humedad relativa de al menos 95 por ciento aproximadamente, y teniendo dicha tela una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 400 lbs (1779,28 N) después de dicha exposición.

9. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde dicho hilo presenta además un valor de VI de al menos 0,6 aproximadamente.

10. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde dicho hilo presenta además un valor de VI de al menos 0,7.

11. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde dicho hilo presenta además un valor de VI de entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 0,8.

12. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde dicho hilo proporciona una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 400 lbs (1779,28 N) cuando se prueba de acuerdo con la norma ASTM D5034 después de dicha exposición.

13. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde el porcentaje calculado de enlaces éster rotos en dicho hilo después de dicha exposición es menor que 0,3 por ciento aproximadamente.

14. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde el porcentaje calculado de enlaces éster rotos en dicho hilo después de dicha exposición es menor que 0,1 por ciento aproximadamente.

15. El cojín de bolsa de aire de la reivindicación 8, donde dicho hilo de poliéster comprende además inhibidores químicos o agentes rematadores de grupos terminales que sirven para mejorar la resistencia hidrolítica de dicho hilo de poliéster.