Filamento de poliamida 56, y estructura de fibra y tela base de airbag que comprende cada uno.

Filamentos de poliamida 56 caracterizados porque tienen una viscosidad relativa en ácido sulfúrico de 3 a 8 (medida a una concentración de 0,

25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% en peso a 25ºC), una relación de Mw/Mn de 1,5 a 3, una finura de monofibra de 0,1 a 7 dtex, una resistencia de 7 a 12 cN/dtex, una tasa de encogimiento del 5 al 20% después de haberse sometido a tratamiento con agua hirviendo a 98ºC durante 30 minutos, una resistencia de 5 a 11 cN/dtex después del tratamiento con agua hirviendo y una tensión al 10% de alargamiento de 0,3 a 1,5 cN/dtex después del tratamiento con agua hirviendo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2009/054478.

Solicitante: TORAY INDUSTRIES, INC..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 1-1, NIHONBASHI-MUROMACHI 2-CHOME CHUO-KU TOKYO 103-8666 JAPON.

Inventor/es: FUKUDOME,KOUSUKE, MOCHIZUKI,KATSUHIKO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60R21/16 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60R VEHICULOS, EQUIPOS O PARTES DE VEHICULOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (prevención, limitación o extinción de incendios especialmente adaptadas a los vehículos A62C 3/07). › B60R 21/00 Disposiciones o equipamientos sobre los vehículos para proteger a los ocupantes o a los peatones o para evitar ser dañados en caso de accidente o de otros riesgos de la circulación (cinturones o arneses de seguridad en los vehículos B60R 22/00; asientos construidos para proteger al ocupante de los efectos de las fuerzas de aceleración anormales, p. ej. asientos anticolisión o asientos de seguridad, B60N 2/42; disposiciones para absorber la energía en los volantes de dirección de vehículos B62D 1/11; disposiciones para absorber la energía en las columnas de dirección de vehículos B62D 1/19). › Medios hinchables para retener o inmovilizar a los ocupantes previstos para que se hinchen en caso de un impacto, o en caso de impacto inminente, p. ej. "air bags".
  • C08G69/26 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 69/00 Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace amidocarboxílico en la cadena principal de la macromolécula (polihidrazidas C08G 73/08; poliamido-ácidos C08G 73/10; poliamida-imidas C08G 73/14). › derivadas a partir de poliaminas y ácidos policarboxílicos.
  • D01F6/60 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D01 FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE; HILATURA.D01F PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS FABRICADAS POR EL HOMBRE; APARATOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS A LA FABRICACION DE FILAMENTOS DE CARBONO.D01F 6/00 Filamentos o similares, fabricados por el hombre, con un solo componente, formados de polímeros sintéticos; Su fabricación. › a partir de poliamidas (a partir de poliamino-ácidos o de polipéptidos D01F 6/68).
  • D02G3/02 D […] › D02 HILOS; ACABADO MECANICO DE HILOS O CUERDAS; URDIDO O PLEGADO.D02G RIZADO U ONDULADO DE LAS FIBRAS, FILAMENTOS, HILOS O HILADOS; HILADOS O HILOS.D02G 3/00 Hilados o hilos, p. ej. hilos de fantasía; Procedimientos o aparatos para su producción no previstos en otro lugar (para producir hilos rizados u ondulados D02G 1/00). › Hilados o hilos caracterizados por la materia o por las materias de que están compuestos.
  • D02J1/22 D02 […] › D02J ACABADO O APRESTO DE LOS FILAMENTOS, HILADOS, HILOS CABLEADOS, CUERDAS O SIMILARES (ondulación o rizado D02G; por tratamiento con la ayuda de líquidos, gases o vapores D06B; acabado de forma distinta al tratamiento por líquido de hilos en forma de cadena o de lámina D06C; para la parte química, ver D06L, D06M, D06P, D06Q; tratamiento durante la fabricación de cuerdas, aparatos para el tratamiento auxiliar de cuerdas en su fabricación D07B). › D02J 1/00 Modificación de la estructura o de las propiedades resultantes de una estructura particular; Modificación, conservación o restauración de la forma física o de la sección transversal, p. ej. por utilización de matrices o de rodillos de presión (modificación de la superficie solamente D02J 3/00). › Estirado o tensión, reducción o relajamiento, p. ej. por utilización de aparatos sobre o sub-alimentados o que impiden el estirado (hilado por estirado D01D 5/12).
  • D03D1/02 D […] › D03 TEJIDO.D03D TEJIDOS; METODOS DE TEJIDO; MAQUINAS PARA TEJER.D03D 1/00 Tejidos concebidos para hacer artículos especiales. › artículos destinados a ser hinchados.
  • D03D15/00 D03D […] › Tejidos caracterizados por la materia o la estructura del hilo o de otros elementos utilizados en urdimbre o en trama.

PDF original: ES-2405580_T3.pdf

 

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Filamento de poliamida 56, y estructura de fibra y tela base de airbag que comprende cada uno.

Fragmento de la descripción:

Filamento de poliamida 56, y estructura de fibra y tela base de airbag que comprende cada uno [Campo técnico]

La presente invención se refiere a filamentos de poliamida 56 con una pequeña finura de monofibra. Más particularmente, la presente invención se refiere a filamentos de poliamida 56 con alta resistencia no sólo en estados normales, sino también después del tratamiento con agua hirviendo, y además bajo módulo elástico y excelente flexibilidad, y además excelente resistencia al calor y durabilidad. La presente invención se refiere además a una estructura de fibra que contiene dichos filamentos, tela de airbag y gránulos de resina adecuados para producir dichos filamentos.

[Técnica anterior]

Como dispositivos de seguridad para proteger pasajeros de automóviles, la instalación de dispositivos de airbag está creciendo a buen ritmo. Además de los dispositivos de airbag convencionales para los asientos del conductor y otros asientos delanteros, recientemente también se desarrollan e instalan dispositivos de airbag laterales, dispositivos de airbag para las rodillas, dispositivos de airbag de cortina, etc.

Un airbag es normalmente una bolsa cosida y está plegada y acomodada dentro de una parte del automóvil tal como un volante. Cuando se aplica un impacto a un coche, el choque es detectado por un sensor, y se genera explosivamente un gas a alta temperatura de un inflador, para inflar instantáneamente el airbag, para prevenir que el pasajero se mueva por la colisión, para así asegurar la seguridad del pasajero.

Por tanto, se requiere que la tela usada para el airbag (en lo sucesivo puede denominarse simplemente una tela de airbag) tenga propiedades tales como baja permeabilidad al aire (con el fin de permitir que la bolsa se infle instantáneamente, se requiere que la tela tenga baja permeabilidad al aire) , alta resistencia (con el fin de soportar el inflado instantáneo, que requiere que la tela tenga alta resistencia a la tracción, tenacidad al rasgado, resistencia al reventamiento, etc.) , capacidad de absorción de impactos (en caso de que el pasajero se lesione cuando el airbag inflado golpea al pasajero, se requiere que la tela sea altamente capaz de absorber energía) , resistencia al calor (se requiere que la tela soporte el gas a alta temperatura generado del inflador) , durabilidad (se requiere que la tela sea duradera sin disminuir en propiedades tales como resistencia incluso en un ambiente de alta humedad a alta temperatura como en un desierto) y flexibilidad (se requiere que la tela sea tan flexible que se permita reducir el volumen de acomodación de la misma, ya que el airbag está normalmente acomodado en un estrecho espacio como en un volante, salpicadero, etc.) . Se usan telas de alta densidad de ligamento formadas de filamentos de poliamida 66, ya que tienen satisfactoriamente todas estas propiedades.

Se conocen telas no recubiertas formadas a partir de dichas telas de alta densidad de ligamento sólo y telas recubiertas recubiertas con elastómeros tales como resinas de silicona. La primera es más desventajosa que la última en vista de la permeabilidad al aire, pero tiene rasgos tales como alta flexibilidad y excelente capacidad de acomodación. Por otra parte, aunque la última es inferior a la primera en capacidad de acomodación, la última tiene la ventaja de que la velocidad de inflado puede potenciarse fácilmente debido a la baja permeabilidad al aire. Por tanto, en respuesta a las regiones en las que se acomodan los airbags, estas telas se usan selectivamente.

Especialmente recientemente, los dispositivos de airbag se instalan en más regiones, y tiende a requerirse que tengan mayor capacidad de acomodación de manera que puedan instalarse en espacios más estrechos. Por tanto, se requiere que las telas sean adicionalmente más flexibles que antes. Además, el rendimiento de los infladores ha mejorado progresivamente hasta potenciar espectacularmente la velocidad de inflado de los airbags, pero por otra parte se requieren telas de airbag que tengan mayor capacidad de absorción de energía para prevenir que los pasajeros se expongan a las excesivas fuerzas de impacto y fuerzas de fricción de los airbags inflados que golpean los pasajeros.

Por ejemplo, el documento de patente 1 desvela una tela tejida no recubierta encogida por calor formada de filamentos sintéticos con la finura global mantenida en un intervalo específico y que tiene ligamento simétrico en las direcciones de urdimbre y trama. Como ejemplo particular se desvela una tela tejida formada de filamentos de poliamida 66 con alta resistencia. Debido al efecto atribuible a la finura global de los filamentos mantenida en un intervalo específico y al ligamento altamente simétrico, también puede formarse una fina tela tejida con alta resistencia. Sin embargo, como los filamentos de poliamida 66 con alta resistencia tienen alto módulo elástico incluso después de haberse encogido por calor, la rigidez a la flexión de las fibras que constituyen la tela es alta, y la tela es insuficiente en vista de la flexibilidad. Además, en el caso en el que la tela tejida sea encogida por calor, las fuerzas de encogimiento de las fibras unen juntos excesivamente los hilos, haciendo que la tela se endurezca, y si la tela es insuficientemente flexible, no sólo disminuye la capacidad de acomodación, sino también la capacidad de absorción de impactos del airbag. En casos graves, el impacto en el momento del inflado puede lesionar al pasajero, según sea el caso.

Por consiguiente, se hacen intentos por reducir extremadamente la finura de monofibra de filamentos de poliamida 66 como un medio para potenciar la flexibilidad y capacidad de absorción de impactos de la tela de airbag para reducir la rigidez a la flexión aparente de filamentos. Sin embargo, es probable que filamentos con una pequeña finura de monofibra generen pelusa en el procedimiento de formación de hilo (procedimiento de hilado y estirado) y en el procedimiento de tejido, y la pelusa se convierta en un defecto de los airbags. Por tanto, el rendimiento de operación y la superficie de rendimiento son grandes problemas.

Por otra parte, se desvela una tela de airbag formada de multifilamentos con alta resistencia y bajo módulo elástico (véase el documento de patente 2) . El documento de patente 2 propone que los filamentos con bajo módulo elástico formados de, por ejemplo, poli (tereftalato de butileno) puedan usarse para formar una tela de airbag con alta flexibilidad en comparación con la tela de airbag formada de filamentos de poliamida 66. Sin embargo, como un poliéster tal como poli (tereftalato de butileno) tiene un bajo punto de fusión, el gas a alta temperatura del inflador puede hacer que se formen orificios en la tela según sea el caso. De otro modo, aunque no se formen orificios, un inflador de alto rendimiento puede hacer que la tela reviente debido a la alta velocidad inflado según sea el caso. Estos problemas se producen debido a que el polímero basado en poliéster anteriormente mencionado tiene menor resistencia que la poliamida 66 y también baja resistencia al impacto, es decir, baja capacidad para seguir la deformación a alta velocidad.

Como se ha descrito anteriormente, si se usan filamentos de poliéster con bajo módulo elástico formados de poli (tereftalato de etileno) o similares, la tela puede hacerse flexible, pero como propiedades tales como la resistencia al calor y la resistencia al reventamiento también deben tenerse en cuenta desde un amplio punto de vista, no se ha desarrollado satisfactoriamente tela de airbag práctica formada de tales filamentos de poliéster. Hasta la fecha, como la relación entre la resistencia y el módulo elástico de fibras sintéticas es generalmente decidida por los rasgos estructurales moleculares del polímero, ha sido técnicamente difícil reducir el módulo elástico de filamentos de poliamida 66 como se describe en el documento de patente 2. Por supuesto, también puede considerarse un medio de modificación tal como copolimerizar la poliamida 66 con otro monómero, pero este medio implica el problema de que puede no satisfacerse la resistencia al calor de la tela de airbag, ya que disminuye el punto de fusión de las fibras.

Es decir, la tela de airbag formada de los filamentos convencionales de poliamida 66 no es suficientemente satisfactoria en vista de la flexibilidad y capacidad de absorción de impactos.

Mientras tanto, recientemente surge la conciencia medioambiental en una escala global, y es altamente demandada para desarrollar materiales de fibra derivados de algo distinto de petróleo. Las fibras sintéticas convencionales de poliamidas y otras se producen principalmente a partir de recursos de petróleo, y el agotamiento de los recursos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Filamentos de poliamida 56 caracterizados porque tienen una viscosidad relativa en ácido sulfúrico de 3 a 8 (medida a una concentración de 0, 25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% en peso a 25ºC) , una relación de Mw/Mn de 1, 5 a 3, una finura de monofibra de 0, 1 a 7 dtex, una resistencia de 7 a 12 cN/dtex, una tasa de encogimiento del 5 al 20% después de haberse sometido a tratamiento con agua hirviendo a 98ºC durante 30 minutos, una resistencia de 5 a 11 cN/dtex después del tratamiento con agua hirviendo y una tensión al 10% de alargamiento de 0, 3 a 1, 5 cN/dtex después del tratamiento con agua hirviendo.

2. Filamentos de poliamida 56 según la reivindicación 1 que tienen una finura global de 200 a 600 dtex.

3. Una estructura de fibra que comprende los filamentos de poliamida 56 como se exponen en la reivindicación 1 ó 2.

4. Una tela de airbag que contiene filamentos de poliamida 56 que tienen una viscosidad relativa en ácido sulfúrico de 3 a 8 (medida a una concentración de 0, 25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% a 25ºC) y una relación de Mw/Mn de 1, 5 a 3, teniendo la tela una tasa de encogimiento del 0 al 3% después de haberse sometido a tratamiento con agua hirviendo a 98ºC durante 30 minutos, una finura global de 200 a 600 dtex en cada hilo componente de la misma, una finura de monofibra de 0, 1 a 7 dtex en cada hilo componente de la misma, una resistencia de 5 a 10 cN/dtex en cada hilo componente de la misma y una tensión al 10% de alargamiento de 0, 3 a 2 cN/dtex en cada hilo componente de la misma.

5. Un procedimiento para producir filamentos de poliamida 56 que comprende las etapas de formar fibras hiladas con una viscosidad relativa en ácido sulfúrico de 3 a 8 (medida a una concentración de 0, 25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% a 25ºC) y una relación de Mw/Mn de 1, 5 a 3, solidificar las fibras hiladas por aire de refrigeración, posteriormente aplicar un aceite libre de agua, absorber a 300 a 2000 m/min, posteriormente estirar a una relación de estiramiento tal de manera que se garantice que los filamentos obtenidos puedan tener una tasa de alargamiento del 10 al 50%, tratar con calor con la temperatura del rodillo de tratamiento por calor final mantenida a 210 a 250ºC, posteriormente relajar a una relación de relajamiento de 0, 8 a 0, 95, y posteriormente bobinar.

6. Un procedimiento para producir una tela de airbag que comprende la etapa de aplicar tratamiento con calor húmedo a la tela tejida que contiene los filamentos de poliamida 56 como se expone en la reivindicación 2, para encogerla por calor.

7. Una resina de poliamida 56 caracterizada porque tiene una viscosidad relativa en ácido sulfúrico de 3 a 8 (medida a una concentración de 0, 25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% a 25ºC) y una relación de Mw/Mn de 1, 5 a 3.

8. Gránulos de resina de poliamida 56 que tienen una viscosidad relativa en ácido sulfúrico de 3 a 8 (medida a una concentración de 0, 25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% a 25ºC) , una relación de Mw/Mn de 1, 5 a 3 y un tamaño de gránulo de 2 a 70 mg/gránulo.

9. Filamentos de poliamida 56 que comprenden al menos el 90% en peso de la resina de poliamida 56 como se expone en la reivindicación 7.

10. Filamentos de poliamida 56 según la reivindicación 9 que tienen una finura de monofibra de 0, 1 a 7 dtex, una tasa de encogimiento del 5 al 20% después de haberse sometido a tratamiento con agua hirviendo a 98ºC durante 30 minutos, y una resistencia de 5 a 11 cN/dtex después del tratamiento con agua hirviendo.

11. Una tela de airbag que comprende los filamentos de poliamida 56 como se expone en la reivindicación 9 ó 10.

12. Un procedimiento para producir una resina de poliamida 56 compuesta por 1, 5-pentametilendiamina y ácido adípico que es adecuado para producir filamentos según la reivindicación 1, procedimiento que comprende las etapas de someter los materiales de partida con la relación del número de moles de 1, 5-pentametilendiamina con respecto al número de moles de ácido adípico mantenida en un intervalo de 0, 95 a 1, 05 a una polimerización por presión-calor en presencia de agua, para producir gránulos de una resina que tienen las siguientes propiedades (1) a (3) , posteriormente agitar dichos gránulos con la temperatura en el reactor mantenida en un intervalo de 130 a 200ºC mientras que se reduce la presión a 133 Pa o inferior, y realizar la polimerización en fase sólida durante 1 a 48 horas.

(1) Viscosidad relativa en ácido sulfúrico: 2, 9 o inferior (medida a una concentración de 0, 25 g/100 ml de ácido sulfúrico del 98% a 25ºC)

(2) 0, 3 ≤ [NH2]/ ([NH2] + [COOH]) ≤ 0, 7

[NH2]: Concentración de grupos terminales amino en la resina de poliamida 56 sometida a polimerización en fase sólida (eq/ton)

[COOH]: Concentración de grupos terminales carboxilo en la resina de poliamida 56 sometida a polimerización en fase sólida (eq/ton)

(3) Tamaños de gránulo: 2 a 70 mg/gránulo 10

13. Un procedimiento para producir una resina de poliamida 56 según la reivindicación 12, en el que la 1, 5pentametilendiamina se sintetiza a partir de un compuesto derivado de biomasa por una o más reacciones seleccionadas de reacción enzimática, reacción con levadura y reacción de fermentación.

14. Un procedimiento para producir una resina de poliamida 56 según la reivindicación 13, en el que el compuesto derivado de biomasa es una glucosa y/o lisina.


 

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