MXPA02001884A - Cojin de bolsa de aire soldado que comprende costuras de refuerzo cosidas. - Google Patents

Abstract

La 'presente invencion se relaciona. con un metodo que utiliza soldaduras, reforzadas con ° costuras cosidas, para adherir dos telas juntas para formar un cojin de bolsa de aire inflable. Aun cuando las costuras soldadas proporcionan puntos de fijacion mejores y mas facilmente producidos entre multiples capas de telas, pero no mencionar las maneras mejoradas de reducir la permeabilidad al aire o gas como dichos puntos de fijacion, la utilizacion de costuras cosidas adyacentes a dichas areas soldadas proporciona refuerzo mas fuerte, y de esta manera telas no permeables mas confiables. La soldadura de costura por lo general se relaciona con la utilizacion de una pelicula en lado inferior de una tela que, durante contacto con una segunda tela. Tratada con pelicula y durante exposicion a energia de alta frecuencia, forma un reborde de material polimerico en el punto de fijacion entre las dos capas de tela, Los numeros inferiores de costuras cosidas se pueden utilizar para permitir suficiente refuerzo si el tamano del reborde polimerico formado es de tamano suficiente para permitir sellado completo y adhesion entre las capas de tela, Esta tela reforzada especifica, asi corno telas de bolsa de. aire soldadas de tamano de reborde- elevado estan abarcadas dentro de esta invencion,.

Description

COJÍN DE BOLSA DE AIRE SOLDADO QUE COMPRENDE COSTURAS DE REFUERZO COSIDAS Campo Técnico La presente invención se relaciona con un método que utili a soldaduras, reforzadas con costuras cosidas, para adherir dos telas juntas para formar un cojín de bolsa de aire inflable. Aún cuando las costuras soldadas proporcionan puntos de fijación mejores y más fácilmente producidos entre múltiples capas de telas, para no mencionar las formas mejoradas de reducir la permeabilidad si aire o gas como dichos puntos de fijación, la utilización de costuras cosidas adyacentes a dichas áreas soldadas proporciona refuerzo más fuerte, y de esta manera telas no permeables más seguras. La soldadura de costura por lo general se relaciona con la utilización de una película en el lado inferior de una tela que, al contacto con una segunda tela, tratada con película y durante exposición a energía de alta frecuencia, forma un reborde de material polimérico en el punto de fijación entre las dos capas de tela. Los números inferiores de costuras cosidas se pueden utilizar para permitir suficiente refuerzo si el tamaño del reborde polimorico formado es de tamaño suficiente para permitir sellado y adhesión completos entre las capas de tela, Dicha tela reforzada específica, así como telas de bolsa e aire soldadas de tamaño de reborde elevado están abarcadas dentro do esta invención.

Antecedentes de la Técnica Anterior Los cojines protectores mflables utilizados en vehículos e pasajeros son un componente de sistemas de restricción pasivos relativamente complejos. Los elementos principe les de estos sistemas son: un sistema de percepción de impacto, un sistema de encendido, un material propulsor, un dispositivo de fijación, un envolvente de sistema, y un cojín protector inflable. Al percibir un impacto, el propulsor se enciende ocasionando una liberación explosiva de gases quo llenan el cojín a un estado desplegado que puede absorber el impacto del movimiento hacia adelante de un cuerpo y disipar su energía por medio de ventilación rápida del gas. La secuencia completa de eventos ocurro dentro de aproximadamente 30 milieegundos . En el estado no desplegado, el cojín se almacena en o cerca de la columna de conducción, el tablero, en una puerta, o en la parte posterior de un asiento frontal colocando el cojín en proximidad cercana a la persona u objeto que va a proteger . Los sistemas de cojín inflable comúnmente denominados como sistemas de bolsa de aire • se han utilizado en el paso para proteger tanto al operario del vehículo como a pasajeros. Los sistemas para la protección del operador de vehículo se han montado típicamente en la columna de conducción del vehículo y han utilizado construcciones de cojín directamente desplegables hacia el conductor. Estos cojines del laclo de conductor son típicamente de una configuración relativamente simple en que funcionan sobriv una área bien definida regularmente pequeña entre el conductor y la columna de conducción. Una de estas configuraciones se describe en la Latente de E.U. A 5,533,755 a Nolsen y col . , cuyas enseñanzas se incorporan en la presente por referencia . Los cojines inflables para uso en la protección de pasaderos contra impactos frontales o laterales por lo general deben tener una configuració más compleja puesto que la posición ce un pasajero de vehículo puede no estar bien definida y puede existir mayor distancia entre el pasajero y la superficie del vehículo contra la que el pasajero podría ser arrojado en el caso de un choque Los cojines anteriores para uso en estos ambientes se describen en la Patente de E.U, A. 5,520,416 a Bishop: Patente de E.U, A 5,454,594 a Krickí; Patente de E.U. . 5310,216 a Wehner y col.; Patente de E.U. . 5.090.729 a Watanabe; Patente.» de E.U.A. 5,087,071 a Wallner y col.; Patente de E.U.'A. 4,944,529 a Backhaus; y Patente de E.U.A. 3,792,873 a Buchner y col . La mayoría de los cojines de restricción comercialmente utilizados se forman de materiales de tela tejida que utilizan hilos sintéticos de múltiples filamentos de matariales tales como polióster, polímeros de nylon 6 o nylon 6,6, Las telas representativas para dicho uso se describen en la Patente de E.U.A. 4,921,735 a Bloch: Patente de E.U.A. 5,093.163 a rummheuer y col; Patente de E.U, A. 5,110,666 a Menzel y col.; Patente de E.U.A. 5,236,775 a Swoboda y col.' Patente de E.U.A, 5,277,230 a Sollars, Jr . ; Patente de ?.U.A. 5,356,680 a Krummheuer y col..: Patente de E.U.A. 5.477 890 a Krummheuer y co L , ; Patente de E.U.A. 5 508,073 a Krummheuer y col:. Patente de E.U.A. 5,503,197 a Bower ; y Patente de E.U. A. 5,704,402 a Bo en y col. Como so observará, la permeabilidad de una estructura de cojín de bolsa de aire es un factor importante al determinar el régimen de inflado y el desinflado rápido subsecuente después del evento de impacto. Diferentes cojines de bolsa de aire se utilizan para diferentes propósitos, Por ejemplo, algunos cojines de bolsa de aire se instalan dentro de módulos de inflado para protección del conductor dentro de la columna de conducción de un automóvil, Otros se utilizan como protección para pasajeros del asiento delantero y se instalan en y alrededor del compar ime to de globo y/o en el tablero en frente de dicho asiento de pasajero, Todavía otros se han desarrollado en un esfuerzo para proteger a todos los pasajeros durante un evento de impacto de larga duración, tal como por ejemplo, un choque de volcadura. En esos tipos de choques, el cojín de bolsa de aire de meta se debe inflar rápidamente bajo presión elevada ;tal como entre aproximadamente 2.81 y 3.52 kg/cir.2 (40 y 50 libras poi pulgada cuadrada)) y permanecer inflado a presiones relativamente elevadas a fin de proporcionar el mayor grado de protección a dichos pasajeros, Además . estos cojines de bolsa ele aire de larga duración do preferencia comprenden formaciones de "almohada" creadas a través de la fijación de cuando menos dos telas diferentes o extremos de tela juntos y sellados, cosidos o lo sernejanto , juntos, Durante el inflado, el espacio libre entre los puntos de fiíació también se inf„a, produciendo de esta manera las estructuras de 'almohada" acojinada deseadas, Estas estructuras de "almohada" de larga duración, se han descri o en la tocnica anterior como cojines de bolsa de aire dentro de la Patente de E.U A. 5,788.270 a Halano Sin embargo, a fin de proporcionar una tela de bolsa de aire efectiva, apropiada y cojín que comprenda dos o más puntos de fijación entre telas o extremos de tela, ha habido una necesidad de mejorar la integridad estructural de las costuras en dichos puntos de fijación para impedir fuga de gas no deseada y potencialmente dañina desde entro del cojín íe bolsa de aire de blanco. La técnica anterior ha discutido el desarrollo de revestimientos para colocarse sobre las costuras cosidas en dichos puntos de fijación a fin de sellar las porciones potencialmente sueltas de dichas costuras y/o mantener los hilos individuales de las telas de bolsa de aire en los puntos de fijación estacionarios a fin de impedir que el hilo se desplace y de esta manera posibles aberturas para fuga ele aire o gas. Sin embargo, estos revestimientos no han probado ser completamente capaces de proporcionar dichos beneficios necesarios. La mayoría de los revestimientos comprenden sili onas que en realidad tienden a actuar como lubricantes de hilo y, de esta manera no solamente no impiden, sino que permiten el desplazamiento perjudicial del hilo. Asimismo, la cantidad y/o espesor requerido de dichos revestimientos es relativamente elevado que crea un problema de pegajosidad entre porciones fie telas durante el almacenamiento en un módulo de inflado. Cuando el cojín de bolsa de aire se empaca herméti amente en dichos cuartos cerrados, los revestimientos pueden tender a aumentar la efectividad entre las porciones de tela en contacto que pueden crear consecuentemente dificultades en el desdoblado del cojín durante el inflado. Además, estos revestimientos gruesos son más bien costosos y de esta manera aumentan el precio total pasado al cliente. En los años recentes, ha habido un empuje tremendo a producir cojines de bolsa de aire altamente efectivos mientras que so reducen simultáneamente los costos asociados con d..cha producción. De esta manera, es necesaria alguna manera de proporcionar puntos de fijación apropiados, que funcionen bien, efectivos en costo entre las telas de bolsa de aire o extremos de tela de bolsa de aire para llenar estos requisitos de la industria. A la fecha, la técnica anterior no a proporcionado dicha mejora en el funcionamiento y costo al mercado de cojín de bolsa de aire.

Compendio de la Invención En vista de lo anterior, un objeto general de la presente invención es proporcionar una tela de bolsa de aire soldada, reforzada, efectiva, para incorporación dentro de un cojín de bolsa de aire para utilización dentro de un sistema de restricción de vehículo. El término "sistema de restricción de vehículo" se pretende que signifique tanto cojín de restricción de ocupable inflable como los componentes mecánicos y químicos (tales como el medio de inflado, medio ele encendido, propulsor, y lo semejante). Un objeto más particular de la presente invención es proporcionar una tela de bolsa de aire en donde la costura de refuerzo está cosida en una área adyacente a la costura soldada, Un objeto adicional de esta invención es proporcionar una tela de bolsa ele aire que comprende puntos de fijación conectados y mantenidos en su lugar a través de la utilización de rebordes poliméricos relativamente grandes. Para lograr estos y otros objetos y de conformidad con oí propósito de la invención, como se modaliza y se describe ampliamente en la presente, la presente invención proporciona una tela de bolsa e aire para incorporación dentro de un cojín de bolsa de aire que comprende cuando menos una costura soldada como un punto de fijación entre dos paneles de tela, en donde la tela de bolsa de aire también comprende cuando menos una costura cosida colocada adyacente a la costura soldada. Esta invención también abarca una tela de bolsa de aire para incorporación dentro de un cojín de bolsa de aire que comprende cuando menos una costura soldada como un punto de fijación entre dos extremos de tela, en donde la costura soldada comprende un reborde polimérico que tiene un espesor promedio de alrededor de 0 01 a aproximadamente o 10 milímetros (2 a 4 milésimas de pulgada ) , T? término "costura soldada" abarca cualquier punto de fijación entre dos paneles de tela a través de la utilización de un proceso de soldadura En general, dicho proceso involucra el revestimiento de película de los paneles de tela con un material ter oplást ico dipolar polimérico poner en contacto los paneles revestidos con película colocar un molde de descarga de electrones de intensidad elevada sobre el área designada de la tela en la que se va a producir una costura. aplicar dicho campo de electrones de intensidad elevada a los paneles de tela revestidos con película que hace consecuente a los electrones dentro del material termoplástico dipolar que se muevan de un polo ai otro, creando de esta manera fricción que finalmente produce calor, y a través de la exposición a dicho calor, formar rebordes poliméricos alargados que se adhieren a ambos paneles de tela y llenan el espacie intersticial en;re los paneles de tela (el término "paneles de tela" denota ye sea la utilizados de dos piezas separadas, diferentes de tela o dos-extremos diferentes de una tela que están unidos "¡untos a través de dicho proceso de soldadura). Estos rebordes poliméricos sostienen la carga en los puntos de fijación creados por la presión elevada de inflado. Sin embargo, la zona de contacto entre los rebordes y los paneles de tela abarca substancialmente sólo la porción superior de dichos rebordes Consecuentemente, todavía existe una posibilidad de que los rebordes poliméricos r.o sean capaces de impedir el desgarramiento de los paneles desde los rebordes debido a dicha ba a área superficial de contacto , De esta manera, aún cuando la soldadura de costura, que se discute más completamente en la Solicitud de Patente de E.U.A. 09/326,368 a Kesh y col,, produce fijaciones de ccstura excelentes y fuertes a fin de impedir substancialrnente el desgarramiento de los paneles de tela ele bolsa de aire durante el inflado, la estructura hermética al aire producida por dichos rebordes poliméricos se pueden comprometer a través de la fijación incompleta del reborde a la tela. La tela inventiva de esta manera mejora sobre este efecto potencialmente problemático asegurando más de la tela alrededor de los rebordes después de que se han alargado y enfriado (soldado) hacia la estructura de tela. La costura cosida dobe estar presente en una área adyacente a la costura soldad. Mediante adyacente, se da a entender que la costura cosida se produce ya sea entre dos puntos de fijación diferentes (produciendo de esta manera una costura entre las costuras soldadas) o, si solamente una costura soldada está presente, a una distancia más cercana a los bordes de los paneles de tela que la costura soldada pero suficientemente cerca para aumentar la cantidad de tela en contacto con el reborde polimérico de la costura soldada. Por lo general, dicha distancia es ele alrededor de 0,1 c a aproximadamente 5 cm; ele preferencia de alrededor de 0.1 ern a aproximadamente 3 cm; más preferentemente de alrededor de 0 5 cm a aproximadamente 2 cm; y de manera más preferible ele alrededor de 0.5 a aproximadamente 1 ern . La longitud de las costuras cosidas no es importante, aún cuando una longitud suficiente es necesaria para asegurar suficiente contacto entre los rebordes poliméricos y la tela. Una longitud demasiado corta no creará una área superficial de contacto suficiente; demasiado larga puede interferir con el funcionamiento de las porciones restantes de la tela de bolsa de aire El término "costura cosida" se pretende abarcar cualquier tipo de costura producido mediante cosido repetido tal como a través del uso de costuras de aguja, costuras ultrasónicas y lo semejante, Cualquier tipo de hilo industrial, fuerte, se puede utilizar que proporcione la resistencia de refuerzo necesaria a la costura soldada, De esta manera, cualquier tamaño de hilo de alrededor de #40 a aproximadamente #200 se puede utilizar. La costura puede ser de una sola aguja, de preferencia; sin embargo, también se puede realizar costura de múltiples agujas. Otro método para aumentar la resistencia de la costura soldada es incrementar el espesor total del reborde polimórico producido por dicho proceso, Este aumento de espesor aumentará el área superficial de contacto entre el reborde y la tela, llenando de esta manera más especio intersticial así como reduciendo finalmente el potencial de fugas de aire o gas a través de la tela de bolsa de aire. Se ha encontrado que esta alteración de técnicas de soldadura RF convencionales es la única manera de facilitar la producción de telas más resistentes a la fuga. Teóricamente, una modificación de la geometría de dichos rebordes poliméricos también resultaría en mejor contacto entre la tela de meta; sin embargo, estas alteraciones geométricas son muy difíciles de lograr puesto que la película polimérica, durante el proceso de soldadura, se orienta a una configuración esférica más fácil y rápidamente que otras configuraciones. De esta manera, un espesor de reborde de cuando menos cuatro veces el espesor del revestimiento de película polimórica en la tela de blanco es necesario para efectuar el alargamiento deseado y la adhesión resultante del reborde a la tela. Puesto que este revestimiento de película polimérica exhibe espesores promedio de alrededor de 0,01 a aproximadamente 0.10 milímetros (0.5 a 10 milésimas de pulgada), el espesor promedio de reborde preferido debe ser de alrededor de 50.80 a aproximadamente 1,016 micrómetros (alrededor de 2 a aproximadamente 40 milésimas de pulgada); de preferencia de ' alrededor de 127 a aproximadamente 1,016 micrómetros (5 a 40 milésimas de pulgada); más preferentemente de alrededor de 127 a aproximadamente 762 micrómetros (5 a 30 milésimas de pulgada): y de manera más preferible de alrededor de 50^ a aproximadamente 762 micrómetros (20 a 30 milésimas de pulgada). Para producir dicho reborde grueso, se debe utilizar una cabeza de soldadura que requiere un espesor en sí de más de 2,000 veces el espesor de la película en la superficie de tela Las estructuras de reborde más delgadas producen resistencias de soldadura inconsistentes dentro de las telas de blanco puesto que la dirección de flujo de polímero fundado sobre la superficie de tela es muy difícil de controlar par icularmente si el área curva o el área de línea recta en el punto de fijación de los paneles de tela n: es uniforme. La producción de reborde más grueso reduce substancialmente estos problemas e falta ele uniformidad en la estructura de tela proporcionando más área superficial de polímero para una mayor cantidad de contacto de tela y reborde. El reborde se deformará durante la soldadura para llenar los espacios abiertos entre los paneles de tela y cubrir una área más amplia ele los paneles de tela particularmente alrededor de los puntos de fijación, Dichc incremento en cubrimiento superficial y llenado de espacio permite de esta manera la producción de una costura más robusta que bajo las técnicas de costura-soldadura previamente conocida . Aún con la utilización de dicho método de producción de costura mejorado, todavía permanece una posibilidad de cleshebrado, desgarramiento, o falla ele costura dentro de la tela debido a contacto insuficiente de reborde-tela. Como se anota en lo que antecede, este problema potencial se puede corregir a través de la utilización de una costura cosida adyacente a la costura soldada , Modalidad Preferida de la Invención. Los Ejemplos a continuación son indicativos de la modalidad particularmente preferida dentro del alcance de la presente invención.

EJEMPLO 1 Dos telas tejidas, cada una comprendiendo hilos nylon 6,6 de 420 denier y exhibiendo una construcción de 39 x 39 hilos de trama/cabos por 2.54 centímetros, se revistieron con 74 65 gramos (2.4 onzas) un revestimiento de bolsa de aire e poliurotano convencional más promotor de adhesión cada tela en un lado de la tela de meta Las superficies revestidas luego se pusieron en contacto juntas y se colocó una cabeza de soldadura sobre el compuesto de dos telas, Un campo electromagnético de alta frecuencia que se invierte a sí mismo en exceso de 27 millones de veces por segundo (27MHz) que eventualmente calentó la película en la ubicación de soldadura propuesta entre las dos telas Los reoordes resultantes producidos a través de dicho procedimiento crearon una costura soldada de aproximadamente 3 rn de anchura sobre la longitud completa de las dos telas, conectando de esta manera las telas en una ubicación. Luego se cosió una costura con un hilo #138 a través de una sola aguja #140, exhibiendo alrededor de 20 puntadas Por 10° mm de longitud de costura paralela a la costura soldada y aproximadamente 5 m de la costura soldada, La resistencia al desgarramiento de las dos costuras fue más allá de la requerida para productos de bolsa de aire convencionales (es decir. mayor de aproximadamente 4,910.92 kilogramos por metro (275 libras por pulgada)).

EJEMPLO 2 Dos telas tejidas, cada una comprendiendo hilos nylon 6,6 de 210 deníer y exhibiendo una construcción de 55 x 55 trama/cabos por 2.54 centímetros, se revistieron con 83,98 gramos (2,7 onzas) de un revestimiento de bolsa de aire de poliuretano convencional más promotor de adhesión cada tela en un lado de la tela de blanco. Las superficies revestidas luego se pusieron en contacto juntas y se colocó una cabeza de soldadura sobre el compuesto de dos telas. Un campo electromagnético de alta frecuencia que se invierte a sí mismo en exceso de 27 millones de veces por segundo (27 MHz) que ©ventualmente calentó la película en dos ubicaciones de soldadura propuestas adyacentes entre las dos telas, Los rebordes resultantes producidos a través de dicho procedimiento crearon dos costuras soldadas separadas de aproximadamente 3 m de anchura, alrededor de 3 mm separadas, a través de la longitud completa de las dos telas, conectando do esta manera las telas en una ubicación. Después de enfriarse, las telas se transportaron lueco a una máquina de coser. Luego se cosió una costura con un hilo #92 a través de una sola aguja #140, exhibiendo alrededor e 40 costuras por 100 mm de longitud de costura paralela a la costura soldada y aproximadamen e 5 mm de la costura soldada. La resistencia al desgarramiento de las dos costuras estuvo más allá de aquella requerida para productos de bolsa de aire convencionales (es decir, mayor de aproximadamente 4,910.92 kilogramos por metro (275 libras por pulgada)). Aún cuando se han ilustrado y descrito modalidades específicas de la invención, debe quedar entendido que la invención no está limitada a las mismas, puesto que ciertamente se pueden hacer modificaciones y otras modalidades de las principales de esta invención indudablemente se ocurrirán a aquellos experimentados en el ramo. Por lo tanto, se contempla mediante las reivindicaciones anexas cubrir cualquiera de dichas modificaciones y otras modalidades ya que incorporan las particularidades de esta invención en el verdadero espíritu y alcance de las reivindicaciones de la presente .

Claims (8)

- 1! REIVINDICACIONES

1.- Una tela de bolsa ele aire para incorporación dentro de un cojín de bolsa de aire, que comprende cuando menos una costura soldada como un punto de fijación entre dos extremos de tela, en donde la tela de bolsa de aire también comprende cuando menos una costura cosida colocada adyacente a la costura soldada.

2.- La tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 1, en donde la costura cosida se forma mediante costura con hilo o costura ultrasónica.

3.- La tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 1, en donde la costura soldada comprende un reborde poliméríco que tiene un espesor promedio de alrededor de 50.80 a aproximadamente 1,016 micrómetros (2 a 40 milésimas de pulgada),

4.- .La tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 3, en donde 'la costura soldada comprende un reborde polimérico que tiene un' espesor promedio de alrededor de 50.80 a aproximadamente 762 micrómetros (2 a 30 milésimas de pulgada).

5.- Una tela de bolsa de aire para incorporación dentro de un cojín de bolsa de aire que comprende cuando menos una costura soldada como un punto d? fijación entre dos extremos de tela, en donde la costura soldada comprende un reborde polimérico que tiene un espesor promedio de alrededor de 50.30 a aproximadamente 1,016 micrómetros (2 a 40 milésimas de pulgada ) ,

6.- La tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 5, en donde la costura" soldada comprende un reborde polimérico que tiene un diámetro promedio de alrededor de 127 a aproximadamente 1,016 micrómetros (5 a.40 milésimas de pulgada). 7 - La tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 6, en donde la costura soldada comprende un reborde polimérico que tiene un diámetro promedio de alrededor de 254 a aproximadamen e 762 micrómetros (10 a 30 milésimas de pulgada). 8.- La tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 7, en donde la costura soldada comprende un reborde polimérico que tiene un diámetro promedio de alrededor de 508 a aproximadamente 762 micrómetros (20 a 30 milésimas de pulgada). 9.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 1 , 10.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación , 11.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 3. 12.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 4. 13 - Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 5. 14.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación 6. 15.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación

7. 16.- Un cojín de bolsa de aire que comprende una tela de bolsa de aire de conformidad con la reivindicación

8.