DE102009013861A1 - Textile area-measured material for use in gas bag and safety seat belt of passenger-restraint system, is completely or partly made of spider silk, where textile area-measured material has coating with silicon, polyamide or polyurethane - Google Patents

Textile area-measured material for use in gas bag and safety seat belt of passenger-restraint system, is completely or partly made of spider silk, where textile area-measured material has coating with silicon, polyamide or polyurethane Download PDF

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Abstract

The textile area-measured material is completely or partly made of spider silk. The textile area-measured material is a fabric, whose warp threads or filling threads are made of spider silk. The textile area-measured material is a knitted fabric, where a thread of the knitted fabric is made of spider silk. The textile area-measured material has a coating with silicon, polyamide or polyurethane. An independent claim is also included for a gas bag with a gas bag material.

Description

Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem. Das textile Flächengebilde der vorliegenden Erfindung bildet beispielsweise einen Gassack oder einen Sicherheitsgurt eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems.The The invention relates to a fabric for use in a vehicle occupant restraint system. The textile Sheet material of the present invention forms, for example an airbag or a seatbelt of a vehicle occupant restraint system.

Es besteht allgemein das Bedürfnis, im Automobilbau Gewichtseinsparungen zu erreichen. Auch bei Airbagsystemen wird angestrebt, zum einen das erforderliche Gassackgewicht und zum anderen den zum Verstauen eines Gassacks erforderlichen Bauraum im Fahrzeug weiter zu reduzieren. Andererseits ist ein Gassack sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, so dass Gewebe mit einem hohen Flächengewicht eingesetzt werden müssen. Bei den üblicherweise verwendeten Materialien wie Polyamid und Polyester ist eine weitere Reduzierung der Gewebedicken kaum noch möglich.It There is a general need in the automotive industry for weight savings to reach. Even in airbag systems is sought, on the one hand the required airbag weight and the other for stowage an airbag required space in the vehicle on. On the other hand, an airbag is very high mechanical loads exposed, so that fabric with a high basis weight must be used. At the usual used materials such as polyamide and polyester is another Reduction of tissue thickness hardly possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein textiles Flächengebilde zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem zur Verfügung zu stellen, das sich bei adäquater Beständigkeit und Festigkeit durch ein geringes Gewicht auszeichnet.Of the present invention is based on the object, a textile Fabric for use in a vehicle occupant restraint system for Provide adequate resistance and strength characterized by a low weight.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein textiles Flächengebilde mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Gassack mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und einen Sicherheitsgurt mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a textile Sheet with the features of claim 1, a Airbag with the features of claim 19 and a safety belt solved with the features of claim 23. refinements The invention are specified in the subclaims.

Danach zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch die Verwendung von Spinnenseide zur Herstellung des textilen Flächengebildes aus, bei dem es sich beispielsweise um einen Gassack oder um einen Sicherheitsgurt handelt. Das textile Flächengebilde kann dabei vollständig oder auch nur teilweise aus Spinnenseide bestehen. Im letzteren Fall kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Fäden des textilen Flächengebildes aus einer Mischung von Spinnenseidenfasern und anderen textilen Fasern bestehen, die gemeinsam versponnen, verdrillt, verzwirnt oder verflechtet sind.After that the solution according to the invention is distinguished through the use of spider silk to make the textile Sheet of which, for example, to an airbag or a safety belt. The textile Fabric can be complete or even only partially made of spider silk. In the latter case can For example, be provided that threads of the textile Sheet of a mixture of spider silk fibers and other textile fibers spun together, twisted, twisted or intertwined.

Spinnenseide ist ein Material, das eine sehr hohe Zugfestigkeit bei gleichzeitig hoher Elastizität mit einem geringen Gewicht kombiniert. Durch die Herstellung des textilen Flächengebildes ganz oder teilweise aus Spinnenseide können sowohl das Gewicht als auch die Dicke des textilen Flächengebildes deutlich reduziert werden. Gleichzeitig öffnet die Verwendung von Spinnenseide für das textile Flächengebilde zusätzliche vorteilhafte Wirkungen bei seiner Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem. Aufgrund der hohen Elastizität kann die kinetische Energie eines im Rückhaltefall durch das Rückhaltesystem zurückzuhaltenden Fahrzeuginsassen durch das textile Flächengebilde besser absorbiert werden. Hierdurch wird eine Verletzungsgefahr eines Fahrzeuginsassen reduziert.spider silk is a material that has a very high tensile strength at the same time high elasticity combined with a low weight. Through the production of the textile fabric completely or partially made of spider silk can both the weight as well as the thickness of the textile fabric clearly be reduced. At the same time, the use of opens Spider silk for the textile fabric additional beneficial effects of its use in a vehicle occupant restraint system. Due to the high elasticity, the kinetic energy can one in case of restraint by the restraint system restrained vehicle occupant by the textile fabric be better absorbed. This is a risk of injury reduced by a vehicle occupant.

Mit dem Begriff „Spinnenseide” wird jedes Material bezeichnet, dass auf Spinnenseideproteinen basiert. Spinnenseidenproteine sind Proteine, die von Spinnentieren (Arachnida) abgeleitet sind. Beispielsweise handelt es sich um Proteine der Seidenspinnen (Nephila) oder der Kreuzspinnen (Araneus). Die Spinnenseideproteine können natürliche Spinnenseideproteine sein. Bevorzugt handelt es sich jedoch um gentechnisch hergestellte Spinnenseideproteine, beispielsweise rekombinante Spinnenseideproteine. Dabei werden auch solche Proteine als Spinnenseideproteine bezeichnet, die auf synthetischen Genen basieren, deren Primärsequenz weitgehend der natürlichen Sequenz entspricht.With The term "spider silk" is used to refer to any material referred to being based on spider silk proteins. Spider silk proteins are proteins derived from arachnids. For example, they are proteins of silk spiders (Nephila) or the cross-spiders (Araneus). The spider silk proteins can to be natural spider silk proteins. Preferred is but they are genetically engineered spider silk proteins, for example, recombinant spider silk proteins. In the process, too such proteins are referred to as spider silk proteins that are based on synthetic Genes whose primary sequence is largely natural Sequence corresponds.

Bei dem textilen Flächengebilde kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges solches Gebilde handeln. In einem Ausführungsbeispiel ist das textile Flächengebilde ein Gewebe, dessen Kettfäden und/oder Schussfäden aus Spinnenseide bestehen oder diese enthalten. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass einzelne Fasern aus Spinnenseide durch Verspinnen, Verdrillen, Verzwirnen oder Verflechten zu Fäden verarbeitet sind, wie es aus der Herstellung von Seide aus Kokons der Seidenraupe grundsätzlich bekannt ist. Ebenso ist möglich, dass die Kettfäden und/oder die Schussfäden des Gewebes lediglich teilweise aus Spinnenseide in dem Sinne bestehen, dass zur Bildung der Fäden Fasern aus Spinnenseide und Fasern aus anderen Materialien, beispielsweise Polyamid kombiniert werden.at The textile fabric can basically to act on any such entity. In one embodiment the textile fabric is a fabric whose warp threads and / or weft threads made of spider silk or contain these. For example, it can be provided that individual fibers of spider silk by spinning, twisting, twisting or weaving into threads Processed as it is from the production of silk from cocoons the silkworm is known in principle. It is also possible that the warp threads and / or the weft threads of the Tissues consist only partially of spider silk in the sense that for the formation of the filaments fibers of spider silk and Fibers made of other materials, such as polyamide combined become.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das textile Flächengebilde ein Gestricke, wobei der Faden, aus dem das Gestricke hergestellt ist, aus Spinnenseide besteht oder diese enthält. Als Gestricke werden dabei textile Flächengewebe bezeichnet, die mit Hilfe eines Fadens und mehrerer Nadeln hergestellt sind.In Another embodiment is the textile fabric a knit fabric being the thread from which the knit fabric is made is, consists of or contains spider silk. As knits This textile textile fabrics are called, with Help of a thread and several needles are made.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das textile Flächengewebe ein Gewirke, wobei mindestens ein Faden des Gewirkes aus Spinnenseide besteht oder diese enthält. Als Gewirk wird jedes textile Flächengebilde bezeichnet, das ein Fadensystem aufweist, das durch Maschenbildung hergestellt ist. Insbesondere wird hierbei eine Fadenschlinge in eine andere geschlungen.In a further embodiment is the textile surface fabric a knitted fabric, wherein at least one thread of the knitted fabric of spider silk exists or contains. The knitted fabric is every textile Designated sheet having a thread system, the made by stitching. In particular, this is here a thread loop wrapped in another.

Es liegt des Weiteren im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das textile Flächengebilde ein Vlies ist, dessen Fasern vollständig oder teilweise aus Spinnenseide bestehen. Als Vlies oder Vliesstoff wird jedes textile Flächengebilde bezeichnet, das aus einzelnen Fasern besteht, die im Gegensatz zu Geweben, Gestricken und Gewirken nicht zu Fäden oder Garnen zusammengefügt sind. Die Fasern des Vlieses bestehen aus Spinnenseide. Auch kann vorgesehen sein, dass das Vlies Fasern aufweist, die teilweise aus Spinnenseide bestehen und teilweise aus anderen Materialien wie beispielsweise Polyamid.It is further within the scope of the present invention that the textile fabric is a nonwoven whose fibers consist wholly or partly of spider silk. As a nonwoven or nonwoven fabric, each textile sheet is called, the consists of individual fibers which, in contrast to woven, knitted and knitted fabrics, are not joined together to form threads or yarns. The fibers of the fleece consist of spider silk. It can also be provided that the nonwoven comprises fibers which consist partly of spider silk and partly of other materials such as polyamide.

Das textile Flächengebilde ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass es eine spezifische Festigkeit größer als 5 cN/dtex aufweist und/oder eine Reißdehnung bis 100%. Eine solche spezifische Festigkeit und Reißdehnung sind für Anwendungen in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem besonders geeignet. Die Einstellung der spezifischen Festigkeit und der Reißdehnung des textilen Flächengebildes kann beispielsweise über die Fadendicke und/oder die Webdichte eines Gewebes aus Spinnenseide eingestellt werden.The textile fabric is preferably designed such that it has a specific strength greater than 5 cN / dtex and / or has an elongation at break up to 100%. Such specific strength and elongation at break are for applications in a vehicle occupant restraint system particularly suitable. The setting of the specific strength and the elongation at break of the textile fabric can, for example, over the thread thickness and / or weave density of a spider silk fabric be set.

Es ist grundsätzlich denkbar, dass die für das textile Flächengewebe verwendeten Fäden aus natürlichen Spinnenseidenfasern gebildet sind. Spinnenseide wird von Webspinnen produziert und kann grundsätzlich ähnlich wie die durch Seidenraupen erzeugten Seidenfasern aufbereitet werden. Hierzu wird die Spinnenseide gesammelt, gewaschen und anschließend beispielsweise durch Verzwirnen mehrerer Spinnenseidenfasern zu Fäden strukturiert. Allerdings ist natürliche Spinnenseide nicht in großen Mengen verfügbar. Dies hängt damit zusammen, dass Spinnen nicht in großen Mengen gehalten werden können, da sie untereinander ein kannibalisches Verhalten aufweisen. Die Erzeugung eines textilen Flächengebildes aus natürlicher Spinnenseide kommt daher nur in Ausnahmefällen in Betracht, beispielsweise als Sonderanfertigung in der Formel Eins.It is basically conceivable that for the textile Surface fabrics used threads of natural Spider silk fibers are formed. Spider silk is made by weaving spiders produces and can basically be similar to the silk fibers produced by silkworms are treated. For this purpose, the spider silk is collected, washed and then for example, by twisting several spider silk fibers Structured threads. However, it is natural Spider silk not available in large quantities. This is because spiders are not big ones Quantities can be kept as they intercommunicate have cannibalistic behavior. The production of a textile fabric from natural spider silk is therefore only in exceptional cases into consideration, for example as a custom-made in Formula One.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die für das textile Flächengewebe verwendeten Fäden daher aus künstlichen Spinnenseidenfasern gebildet, die biotechnisch hergestellt sind. Hierzu haben z. B. S. Rammensee et al: „Assembly Mechanism of Recombinant Spider Silk Proteins”, PNAS 2008, Vol. 105, No. 18, S. 6590–6595 die biotechnische Herstellung von Filamenten aus Spinnenseide beschrieben. Auf z. B. diese Weise hergestellte Filamente können durch Verspinnen, Verdrillen, Verzwirnen und/oder Verflechten Fäden bilden, die dann für das textile Flächengewebe verwendet werden. Weiter sind aus der DE 10 2005 043 609 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die einen Faden aus Spinnenseideproteinen erzeugen.In a preferred embodiment, the threads used for the textile fabric surface are therefore formed from artificial spider silk fibers that are produced biotechnologically. For this purpose z. B. S. Rammensee et al: "Assembly Mechanism of Recombinant Spider Silk Protein", PNAS 2008, Vol. 18, pp. 6590-6595 the biotechnical production of filaments of spider silk described. On z. For example, filaments made in this manner can form threads by spinning, twisting, twisting and / or braiding, which are then used for the textile fabric. Next are from the DE 10 2005 043 609 A1 a method and apparatus are known which produce a thread of spider silk proteins.

Des Weiteren ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass künstliche Spinnenseidenfasern, aus denen das textile Flächengewebe gebildet ist, mit einer Beschichtung versehen sind. Bei einer solchen Beschichtung kann es sich insbesondere um Silikate handeln. Hierzu ist aus Uta Bilow: „Spinnenseide mit Glasüberzug”, http://www.faz.net/s/Rub163D8A6908014952B0FB3DB178F372D4/Doc~EDA49BB4BC9B54D3AA670A1224342C229~ATpl~Ecommon~Scontent.html , bekannt, künstliche Spinnenfäden mit winzigen Silikatkügelchen zu überziehen, deren Durchmesser zwischen 200 nm und 2 μm beträgt. Ein solcher Silikatüberzug verleiht den künstlichen Spinnenseidenfasern eine zusätzliche Festigkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften.Furthermore, it is provided in one embodiment of the invention that artificial spider silk fibers, from which the textile fabric is formed, are provided with a coating. Such a coating may in particular be silicates. This is off Uta Bilow: "Glass Spider Silk", http://www.faz.net/s/Rub163D8A6908014952B0FB3DB178F372D4/Doc~EDA49BB4BC9B54D3AA670A1224342C229~ATpl~Ecommon~Scontent.html It is known to coat artificial spider threads with tiny silicate beads whose diameter is between 200 nm and 2 μm. Such a silicate coating imparts additional strength and mechanical properties to the synthetic spider silk fibers.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass das textile Flächengewebe insgesamt mit einer Beschichtung versehen ist. Dies kann zusätzlich zu einer Beschichtung der einzelnen Fasern des textilen Flächengebildes erfolgen, die oben beispielhaft an einem Silikatüberzug der Fasern erläutert wurde. Eine Beschichtung des textilen Flächengebildes insgesamt kann aber natürlich auch bei nicht weiter behandelten Spinnenseidenfasern erfolgen. Die Beschichtung kann beispielsweise dazu dienen, die Hitzebeständigkeit des textilen Flächengewebes zu erhöhen, insbesondere die Brennbarkeit des textilen Flächengewebes herabzusetzen, und/oder die Luftdurchlässigkeit des textilen Flächengewebes herabzusetzen. Mögliche Beschichtungsmaterialien sind beispielsweise Silikon, Polyamid oder Polyurethan.In Further embodiments of the invention it is provided that the textile fabrics in total with a coating is provided. This can be in addition to a coating the individual fibers of the textile fabric take place, exemplified above on a silicate coating of the fibers has been. A coating of the textile fabric as a whole Of course, it can also be applied to untreated spider silk fibers respectively. The coating can serve, for example, the Heat resistance of the textile surface fabric increase, in particular the flammability of the textile Reduce surface area, and / or the air permeability of the textile surface fabric. Possible Coating materials are, for example, silicone, polyamide or Polyurethane.

Wie bereits erwähnt, bildet das textile Flächengebilde in Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung einen Gassack oder einen Sicherheitsgurt eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems. Für den Fall, dass das Gassackmaterial eines Gassacks aus Spinnenseide besteht, kann dabei vorgesehen sein, dass lediglich Teilbereiche des Gassackmaterials aus Spinnenseide gebildet sind. Beispielsweise ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass lediglich der einem Fahrzeuginsassen im Auslösefall zugewandte Abschnitt eines Gassacks aus Spinnenseide besteht, so dass der in den Gassack eintauchende Insasse auf ein Gewebe mit hoher Elastizität stößt, während dem Insassen abgewandte Abschnitte des Gassackmaterials in herkömmlicher Weise beispielsweise aus Polyamid gebildet sind. Die unterschiedlichen Abschnitte sind miteinander vernähnt oder in anderer Weise verbunden.As already mentioned, this forms the textile fabric in embodiments of the present invention, a gas bag or a seatbelt of a vehicle occupant restraint system. In the event that the gas bag material of a gas bag made of spider silk exists, it can be provided that only partial areas of the gas bag material are formed from spider silk. For example is provided in an embodiment that only the one Vehicle occupant in the event of triggering facing a section Gas bags made of spider silk, so that the dipping into the gas bag Inmates encounter a tissue with high elasticity, while the occupant remote portions of the airbag material formed in a conventional manner, for example of polyamide are. The different sections are inscribed with each other or otherwise connected.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gassackmaterial durch eine Folie gebildet ist, die aus gentechnisch hergestellten Spinnenseidenproteinen hergestellt ist. Hierzu werden gentechnisch veränderte Mikroorganismen (beispielsweise E. coli), deren Erbinformation ein oder mehrere Arten von Spinnenseiden-Proteinen kodiert, in Bioreaktoren zur Herstellung von Rohprotein eingesetzt. Bei den gentechnisch bereitgestellten Proteinen handelt es sich beispielsweise um eADF3 oder eADF4, wobei eADF für „Engineered Araneus Diadematus Fibroin”, das Protein der Gartenspinne steht. Ebenfalls ist es möglich, dass die Proteine durch Einsetzen von Spinnengenen in Säugetier-Zellen (z. B. Tierepithelzellen oder Babyhamsternierenzellen) produziert werden, vgl. hierzu Dr. Chiara Cabrele: „Im Netz der Spinne”, http://www.chemie-im-alltag.de/articles/0040/index3.html . Nach einer Zellernte werden die Seidenproteine von Zelltrümmern und bakteriellen Proteinen getrennt. Eine auf diese Art hergestellte Folie kann dann zur Herstellung beispielsweise eines Gassacks verwendet werden.In another aspect of the present invention, it can be provided that the airbag material is formed by a film which is produced from genetically engineered spider silk proteins. For this purpose, genetically modified microorganisms (for example E. coli) whose genetic information encodes one or more types of spider silk proteins are used in bioreactors for the production of crude protein. The genetically engineered proteins are For example, eADF3 or eADF4, where eADF stands for "Engineered Araneus Diadematus Fibroin", the protein of the garden spider. It is also possible that the proteins are produced by inserting spider genes into mammalian cells (e.g., animal epithelial cells or baby hamster kidney cells), cf. For this Dr. Chiara Cabrele: "In the web of the spider", http://www.chemie-im-alltag.de/articles/0040/index3.html , After a cell harvest, the silk proteins are separated from cell debris and bacterial proteins. A film produced in this way can then be used to produce, for example, a gas bag.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beispielhaft erläutert.The Invention will be described below with reference to several embodiments exemplified.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Zunächst werden gemäß Dr. Chiara Cabrele: „Im Netz der Spinne”, http://www.chemie-im-alltag.de/articles/0040/index3.html , Seidenproteine durch Einsetzen von Spinnengenen in Säugetier-Zellen (Tierepithelzellen oder Babyhamsternierenzellen) gentechnisch produziert. Die mittels der Säugetier-Zellen gewonnenen rekombinanten Proteine sind wasserlöslich. Eine wässrige Lösung der auf diese Weise erhaltenen Spinnenseide-Proteine wird durch Koagulation in spinnenden Methanol/Wasser-Mischungen zu Fasern verarbeitet. Diese weisen einen Durchmesser von bis zu 40 μm auf. Die Fasern werden des Weiteren noch im Koagulationsbad zu Fäden gezogen, die bei einem Durchmesser von 20 μm fünfmal ihre ursprüngliche Länge erreichen. Bevorzugt wird das Verhältnis zwischen den gezogenen und den ursprünglichen Faserlängen dabei größer als 3 eingestellt, da dies die Härte der Fasern verbessert, wie festgestellt wurde.First, according to Dr. Chiara Cabrele: "In the web of the spider", http://www.chemie-im-alltag.de/articles/0040/index3.html , Silk proteins are genetically engineered by inserting spider genes into mammalian cells (animal epithelial cells or baby hamster kidney cells). The recombinant proteins obtained by the mammalian cells are water-soluble. An aqueous solution of the spider silk proteins thus obtained is made into fibers by coagulation in spinning methanol / water mixtures. These have a diameter of up to 40 microns. Furthermore, the fibers are pulled into threads in the coagulation bath, which reach their original length five times with a diameter of 20 μm. Preferably, the ratio between the drawn and the original fiber lengths is set greater than 3, as this improves the hardness of the fibers, it has been found.

In einer Abwandlung ist vorgesehen, dass die Fasern zunächst in Methanol und anschließend in Wasser gezogen werden.In a modification is provided that the fibers first in methanol and then in water.

Die Fäden werden dann zur Herstellung eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Gestrickes genutzt. Beispielsweise dienen die Fasern als Kettfäden und Schussfäden eines Gewebes, das aus Spinnenseide hergestellt wird. Die Herstellung des Gewebes kann dabei beispielsweise mittels herkömmlicher Greifer-, Wasserstrahl oder Luftdüsenmaschinen erfolgen, die auf Fasern aus Spinnenseide abgestimmt sind.The Threads are then used to make a fabric, a Gewirkes or a knitted fabric used. For example, the serve Fibers as warp threads and weft threads of a fabric, made of spider silk. The production of the fabric can, for example, by means of conventional gripper, Water jet or air jet machines done on Fibers made of spider silk are tuned.

Aus dem Gewebe wird dann in an sich bekannter Weise ein Gassack oder ein Sicherheitsgurt hergestellt. Ein aus Spinnenseide bestehender Gassack weist bei adäquater Festigkeit und Beständigkeit sowie hoher Elastizität eine geringe Gewebedicke und damit ein geringes Gewicht auf.Out The fabric is then in a conventional manner an airbag or a safety belt made. A spider silk Airbag exhibits adequate strength and durability as well as high elasticity a low fabric thickness and thus a low weight.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Es erfolgt zunächst gemäß S. Rammensee et al: „Assembly Mechanism of Recombinant Spider Silk Proteins”, PNAS 2008, Vol. 105, No. 18, S. 6590–6595 , mittels gentechnisch veränderter Bakterien die Herstellung von Seidenspinnen-Proteinen in großer Menge. Die Proteine stellen das Rohmaterial für die weitere Herstellung dar.It initially takes place according to S. Rammensee et al: "Assembly Mechanism of Recombinant Spider Silk Protein", PNAS 2008, Vol. 18, pp. 6590-6595 , Using genetically modified bacteria, the production of silkworm proteins in large quantities. The proteins are the raw material for further production.

Es wird anschließend eine dünne Plexiglas-Platte mit winzigen Kanälen bereitgestellt, von denen jeder etwa 100 μm breit ist. Durch die Kanäle fließen Lösungen mit den Protein-Bausteinen der Spinnenseide und zusätzliche Chemikalien, insbesondere Kaliumphosphat und Säure. Solche Chemikalien stellen auch Spinnen in ihrer Spinndrüse zur Herstellung natürlicher Spinnenseidenfasern zur Verfügung. Durch die Kanäle wird ein natürlicher Spinnkanal nachempfunden. Bei der verwendeten Lösung werden eADF3 und eADF4-Proteine verwendet. Es wird am Ausgang der Kanäle jeweils ein stabiles Filament gezogen.It then a thin Plexiglas plate provided with tiny channels, each of which is about 100 microns wide. Flow through the channels Solutions with the protein components of spider silk and additional chemicals, especially potassium phosphate and Acid. Such chemicals also make spiders in their own Spider gland for the production of natural spider silk fibers to disposal. Through the channels becomes a natural Modeled spinning channel. In the solution used will be eADF3 and eADF4 proteins used. It will be at the exit of the channels each pulled a stable filament.

Die auf diese Weise hergestellten Filamente bzw. Einzelfasern werden anschließend zu Fäden gezogen, beispielsweise durch Verspinnen, Verdrillen, Verzwirnen oder Verflechten der Spinnenseidenfasern.The be produced in this way filaments or individual fibers then pulled to threads, for example by spinning, twisting, twisting or braiding the spider silk fibers.

Die Fäden werden dann zur Herstellung eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Gestrickes genutzt. Alternativ werden die Fasern zur Bildung eines Vlieses genutzt. Beispielsweise dienen die Fasern als Kettfäden und Schussfäden eines Gewebes, das aus Spinnenseide hergestellt wird.The Threads are then used to make a fabric, a Gewirkes or a knitted fabric used. Alternatively, the fibers used to form a fleece. For example, the fibers serve as warp and weft threads of a fabric that made of spider silk.

Es ist ebenfalls möglich, dass die künstlich hergestellten Fasern aus Spinnenseide mit anderen Fasern gemischt werden und dann aus dieser Mischung ein Faden hergestellt wird. Auch kann vorgesehen sein, dass Fäden aus Spinnenseide und Fäden aus anderem Material beispielsweise miteinander verzwirnt werden.It is also possible that the artificially manufactured Spider silk fibers are mixed with other fibers and then a thread is made from this mixture. Also can be provided be that threads of spider silk and threads out For example, other material can be twisted together.

Das textile Flächengebilde wird dann beispielsweise zur Herstellung eines Gassacks oder zur Herstellung eines Sicherheitsgurts eingesetzt.The textile fabric is then used, for example, for the production an airbag or used for the production of a safety belt.

Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3

Zur Kodierung der Seidenspinnen-Proteine werden zunächst die Erbanlagen der Goldenen Radnetzspinne (Nephila clavipes) isoliert. Das Gen wird anschließend mit einem Gen von Kieselalgen kombiniert, das solche Eiweißstoffe kodiert, die in zum Plankton gehörenden Einzellern die Anreicherung von Silikaten steuern. Beide Gene werden in Bakterien der Art E. Coli eingeschleust. Diese produzieren ein chimäres Protein, aus dem in entsprechender Weise wie in Bezug auf die Ausführungsbeispiele 1 und 2 erläutert künstliche Seidenspinnenfasern hergestellt werden können. Alternativ können auch dünne Filme oder Folien aus den Proteinen hergestellt werden.To encode the silk spider proteins, the genetic material of the Golden Spider Web (Nephila clavipes) is first isolated. The gene is then combined with a gene of diatoms encoding such proteins that control the accumulation of silicates in plankton-bearing unicellulars. Both genes are introduced into bacteria of the species E. coli. These produce a chimeric protein, from which in appropriate As explained with respect to Embodiments 1 and 2, artificial silk spider fibers can be produced. Alternatively, thin films or films can be made from the proteins.

Die Fasern werden anschließend in eine siliziumhaltige Lösung gegeben. Dies führt dazu, dass sich das Material mit winzigen Silikatkügelchen überzieht. Deren Durchmesser beträgt zwischen 200 nm und 2 μm, vgl. Uta Bilow: „Spinnenseide mit Glasüberzug”, http://www.faz.net/s/Rub163D8A6908014952B0FB3DB178F372D4/Doc~EDA49BB4BC9B54D3AA670A1224342C229~ATpl~Ecommon~Scontent.html .The fibers are then placed in a silicon-containing solution. This causes the material to coat with tiny silicate beads. Their diameter is between 200 nm and 2 microns, see. Uta Bilow: "Glass Spider Silk", http://www.faz.net/s/Rub163D8A6908014952B0FB3DB178F372D4/Doc~EDA49BB4BC9B54D3AA670A1224342C229~ATpl~Ecommon~Scontent.html ,

Der feine Silikatüberzug verleiht den künstlichen Spinnenseidenfasern oder auch künstlichen Filmen aus Spinnenseiden-Proteinen eine sehr hohe Festigkeit, die die mechanischen Eigenschaften herkömmlicher Spinnenseide noch übertrifft. Darüberhinaus wird die Temperaturbeständigkeit der mit einem Silikatüberzug versehenen Fasern erhöht.Of the fine silicate coating gives the artificial Spider silk fibers or even artificial films made from spider silk proteins a very high strength, the mechanical properties of conventional Spider silk even surpasses. Beyond that will the temperature resistance of having a silicate coating provided fibers increased.

Die auf diese Weise mit einem Glasüberzug versehenen Spinnenseidenfasern werden dann wie in Bezug auf die Ausführungsbeispiele 1 und 2 beschrieben zu Fäden und weiter zu einem textilen Flächengewebe weiterverarbeitet.The spider silk fibers provided with a glass coating in this manner are then as in relation to the embodiments 1 and 2 described to threads and further to a textile Surface fabric further processed.

Es wird darauf hingewiesen, dass auch nach den Ausführungsbeispielen 1 und 2 hergestellte Spinnenseidenfasern zwecks eines Silikatüberzugs in eine siliziumhaltige Lösung gegeben werden können.It It should be noted that even after the embodiments 1 and 2 produced spider silk fibers for the purpose of a silicate coating in a silicon-containing solution can be given.

Ausführungsbeispiel 4Embodiment 4

In einer weiteren Ausführungsvariante erfolgt die Herstellung eines Spinnenseidenfadens entsprechend der DE 10 2005 043 609 A1 . Danach wird zuerst eine Lösung aus Spinnenseidenproteinen bereitgestellt. Die Lösung wird in eine Diffusionseinheit überführt, die eine Kalium- und Phosphationen enthaltende Zusammensetzung aufweist. Die Lösung wird durch die Diffusionseinheit hindurch geführt, wobei die Lösung mit den aus der Diffusionseinheit diffundierenden Kalium- und Phosphationen in Berührung kommt. Es erfolgt ein Auftrennen der Lösung in eine seidenproteinreiche und eine seidenproteinarme Phase. Ein Seidenfaden wird aus der proteinreichen Phase gewonnen. Hierzu wird der Seidenfaden aus einem Tropfen, der sich am Ausgang der Diffusionseinheit aus der proteinreichen Phase der Lösung bildet, gezogen. Hierfür ist eine Walze vorgesehen, die den Spinnseidenfaden mittels einer für die Proteinassemblierung notwendigen Zugkraft zieht.In a further embodiment, the production of a spider silk thread is carried out according to the DE 10 2005 043 609 A1 , Thereafter, a solution of spider silk proteins is first provided. The solution is transferred to a diffusion unit comprising a composition containing potassium and phosphate ions. The solution is passed through the diffusion unit, the solution coming into contact with the potassium and phosphate ions diffusing out of the diffusion unit. There is a separation of the solution in a silk protein-rich and a low-silk phase. A silk thread is extracted from the protein rich phase. For this purpose, the silk thread is drawn from a drop which forms at the exit of the diffusion unit from the protein-rich phase of the solution. For this purpose, a roller is provided, which pulls the spider silk thread by means of a necessary for the protein assembly traction.

Die Spinnlösung weist beispielsweise 20–30% an Seidenprotein auf. Der pH-Wert der Lösung liegt beispielsweise im Bereich zwischen 6,5 und 8,5. Bei den Spinnenseideproteinen handelt es sich beispielsweise um Spinnenseideproteine der Kreuzspinne (Araneus diadematus) oder der goldenen Seidenspinne (Nephila clavipes). Weitere Einzelheiten des Herstellungsverfahrens können der DE 10 2005 043 609 A1 entnommen werden.The spinning solution has, for example, 20-30% of silk protein. The pH of the solution is, for example, in the range between 6.5 and 8.5. The spider silk proteins are, for example, spider silk proteins of the spider (Araneus diadematus) or the golden silk spider (Nephila clavipes). Further details of the manufacturing process, the DE 10 2005 043 609 A1 be removed.

Der auf diese Weise gewonnene Faden weist eine Dicke von etwa 4 μm auf. Der Faden wird dann zur Herstellung eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Gestrickes genutzt, wie in Bezug auf die Ausführungsbeispiele 1 und 2 ausgeführt. Auch können die Seidenfasern mit einem Silikatüberzug entsprechend dem Ausführungsbeispiel 3 überzogen werden.Of the In this way obtained thread has a thickness of about 4 microns on. The thread is then used to make a fabric, a knit or a knitted fabric, as in relation to the embodiments 1 and 2 executed. Also, the silk fibers can with a silicate coating according to the embodiment 3 are coated.

In sämtlichen Ausführungsbeispielen kann das fertig gestellte textile Flächengebilde zusätzlich mit einer Ausrüstung zur Erhöhung der Hitzebeständigkeit, insbesondere zur Herabsetzung der Brennbarkeit, und/oder zur Herabsetzung der Luftdurchlässigkeit versehen werden. Hierzu kann eine Beschichtung mit Silikon, Polyamid oder Polyurethan erfolgen.In all embodiments can do that asked textile fabrics additionally with a heat-resistant equipment, in particular for reducing combustibility, and / or for reducing it the air permeability are provided. This can be a Coating with silicone, polyamide or polyurethane done.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (25)

Textiles Flächengebilde zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, dadurch gekennzeichnet, dass das textiles Flächengebilde vollständig oder teilweise aus Spinnenseide besteht.A textile fabric for use in a vehicle occupant restraint system, characterized in that the textile fabric consists entirely or partially of spider silk. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Gewebe ist, dessen Kettfäden und/oder Schussfäden aus Spinnenseide bestehen oder diese enthalten.Textile fabric according to claim 1, characterized in that the textile fabric is a fabric whose warp threads and / or weft threads consist of or contain spider silk. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Gewirke ist, wobei mindestens ein Faden des Gewirks aus Spinnenseide besteht oder diese enthält.Textile fabric according to claim 1, characterized in that the textile fabric a knitted fabric, wherein at least one thread of the knitted fabric is spider silk exists or contains. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Gestricke ist, wobei der Faden, aus dem das Gestricke hergestellt ist, aus Spinnenseide besteht oder diese enthält.Textile fabric according to claim 1, characterized in that the textile fabric A knitted fabric is the thread from which the knitted fabric is made is, consists of or contains spider silk. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Vlies ist, dessen Fasern vollständig oder teilweise aus Spinnenseide bestehen.Textile fabric according to claim 1, characterized in that the textile fabric is a nonwoven whose fibers are wholly or partially consist of spider silk. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine spezifische Festigkeit größer als 5 cN/dtex aufweist.Textile fabric according to one of the preceding Claims, characterized in that the textile fabric a specific strength greater than 5 cN / dtex having. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine Reißdehnung bis 100% aufweist.Textile fabric according to one of the preceding Claims, characterized in that the textile fabric has an elongation at break up to 100%. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das textile Flächengewebe verwendete Fäden aus natürlichen Spinnenseidenfasern gebildet sind.Textile fabric according to one of the preceding Claims, characterized in that for the textile fabrics used threads of natural Spider silk fibers are formed. Textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das textile Flächengewebe verwendete Fäden aus künstlichen Spinnenseidenfasern gebildet sind, die biotechnisch hergestellt sind.Textile fabric according to one of the claims 1 to 7, characterized in that for the textile fabric used threads of artificial spider silk fibers are formed, which are produced biotechnologically. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die für das textile Flächengewebe verwendeten Fäden durch Verspinnen, Verdrillen, Verzwirnen oder Verflechten von Spinnenseidenfasern hergestellt sind.Textile fabric according to claim 8 or 9, characterized in that for the textile fabric used threads by spinning, twisting, twisting or interlacing spider silk fibers. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde mindestens einen Faden aus Spinnenseide aufweist, dessen Fasern mit einer Beschichtung versehen sind.Textile fabric according to one of preceding claims, characterized in that the Textile fabrics at least one thread of spider silk has, whose fibers are provided with a coating. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen Silikatüberzug aufweisen.Textile fabric according to claim 11, characterized characterized in that the fibers have a silicate coating. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine Beschichtung aufweist, die die Hitzebeständigkeit des textilen Flächengewebes erhöht.Textile fabric according to one of preceding claims, characterized in that the textile fabric has a coating, the the heat resistance of the textile surface fabric elevated. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine Beschichtung aufweist, die die Brennbarkeit des textilen Flächengewebes herabsetzt.Textile fabric according to one of preceding claims, characterized in that the textile fabric has a coating, the reduces the flammability of the textile surface fabric. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine Beschichtung aufweist, die Luftdurchlässigkeit des textilen Flächengewebes herabsetzt.Textile fabric according to one of preceding claims, characterized in that the textile fabric has a coating, the Air permeability of the textile surface fabric decreases. Textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde eine Beschichtung mit Silikon, Polyamid und/oder Polyurethan aufweist.Textile fabric according to one of Claims 13 to 15, characterized in that the textile Fabric a coating of silicone, polyamide and / or polyurethane. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde einen Sicherheitsgurt eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems bildet.Textile fabric according to one of preceding claims, characterized in that the Textile fabrics a seat belt of a vehicle occupant restraint system forms. Textiles Flächengebilde nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde einen Gassack eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems oder mindestens einen Teil eines solchen bildet.Textile fabric according to one of preceding claims, characterized in that the textile fabric an airbag of a vehicle occupant restraint system or at least forms part of such. Gassack für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, dadurch gekennzeichnet, das das Gassackmaterial teilweise oder vollständig aus Spinnenseide besteht.Airbag for a vehicle occupant restraint system, characterized in that the gas bag material partially or completely made of spider silk. Gassack nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassackmaterial ein Gewebe ist, dessen Kettfäden und/oder Schussfäden aus Spinnenseide bestehen oder diese enthalten.Airbag according to claim 19, characterized that the airbag material is a fabric whose warp threads and / or weft threads made of spider silk or these contain. Gassack nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnenseidenfasern, aus denen die Kettfäden und/oder Schussfäden gebildet sind, mit einer Silikatbeschichtung versehen sind.Airbag according to claim 19, characterized that the spider silk fibers from which the warp threads and / or Weft threads are formed, with a silicate coating are provided. Gassack nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassackmaterial eine Folie ist, die aus gentechnisch hergestellten Spinnenseidenproteinen hergestellt ist.Airbag according to claim 19, characterized in that the airbag material is a film which is made from genetically engineered spider silk proteins. Sicherheitsgurt für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, dadurch gekennzeichnet, das der Sicherheitsgurt teilweise oder vollständig aus Spinnenseide besteht.Seat belt for a vehicle occupant restraint system, characterized in that the seat belt partially or completely made of spider silk. Sicherheitsgurt nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsgurt durch ein Gewebe gebildet ist, dessen Kettfäden und/oder Schussfäden aus Spinnenseide bestehen oder diese enthalten.Safety belt according to claim 23, characterized that the safety belt is formed by a fabric whose warp threads and / or weft threads made of spider silk or contain these. Sicherheitsgurt nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnenseidenfasern, aus denen die Kettfäden und/oder Schussfäden gebildet sind, mit einer Silikatbeschichtung versehen sind.Safety belt according to claim 24, characterized that the spider silk fibers from which the warp threads and / or Weft threads are formed, with a silicate coating are provided.
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