CN101168881A

CN101168881A - 安全气囊的无涂层织物及制造方法

Info

Publication number: CN101168881A
Application number: CNA2006100970018A
Authority: CN
Inventors: 裴开明; 朱国华
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: CN101168881B

Abstract

本发明公开了一种安全气囊的无涂层织物及制造方法，由长丝制成，经向和纬向拉伸强度分别为400－1000N/cm和400－1000N/cm，经向伸长率为25－40％，纬向伸长率为20－40％。本发明产品具有良好的机械性能向和耐老化性能，同时低的通气度可以使安全气囊有很好的内压保持性能。生产方法为通过简单的热定型加工，又可以降低成本。

Description

安全气囊的无涂层织物及制造方法

技术领域：

本发明涉及到一种无涂层织物及生产方法，是一种安全气囊使用的织物及生产方法。

背景技术：

在乘员使用安全带的情况下，气囊有助于减轻胸、头和面部在碰撞时受伤的严重性。

当汽车发生前碰撞时，首先是汽车要停止运动，车内乘员的惯性力作用下仍以原来速度继续向前运动。不系安全带的乘员将会与转向盘、前挡风玻璃相碰，因而可能受到严重伤害；系安全带的乘员可以随着汽车停止运动而逐渐停止向前运动。如果碰撞剧烈，乘员向前运动更快，即使系了安全带，在完全停止运动前，仍会与车内物相碰。如果此时装在转向盘或仪表板内的气囊充气弹出，它就可以保护乘员减少其与车内物相碰的可能性，更均匀地分散头、胸的碰撞力，吸收乘员的运动能量，从而起到补充安全带效果的作用。

以某款车的安全气囊为例，当该车车速为50km/h时突然发生正面碰撞，约10ms后，达到安全气囊系统引爆极限，引爆器点燃转向盘里的气体发生器，驾驶员仍处于原来坐姿；约40ms后，气体相继完全充满驾驶员和乘员安全气囊，驾乘者分别前移，安全带被拉长，部分冲击能量被吸收；约60ms后，驾乘者的头部及身体上部沉向气囊，在驾乘者身体压力的作用下，气体开始从气囊的排气口匀速逸出，并吸收大部分冲击能量；约110ms后，驾乘者向后回到座椅上，大部分气体已经从气囊中逸出，前方视野恢复。

由于安全气囊的瞬间膨胀速度可高达200km/h以上，为了防止气囊袋的破裂，这需要很高的强，所以制作安全气囊的材料必须具有良好的机械性能(高强、比重轻、良好的摩擦性能与耐磨性、弹性好、初始模量低、伸长大)、低通气性。同时，为了保证从汽车的生产到废弃，安全气囊的正常使用，一定性能的保持性和尺寸的稳定性也是非常必要的。

为了织造出机械性能优越的安全气囊基布，部分公司也从强度入手，提出了拉伸强度比较高的无涂层安全气囊基布，例如专利CN1609300该专利就提出了根据[ASTM D 5034法(长15cm，宽10cm)]测定，拉伸强度为200-300kg的安全气囊基布，但在强度方面还是不能满足，现在对安全气囊基布性能越来越高的要求。同时，没有对安全气囊基布性能保持性和安全气囊的尺寸稳定性提出要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有优越的机械特性、低通气度、良好的耐老化和优良的尺寸稳定性能的安全气囊的无涂层织物及制造方法。

本发明的技术解决方案是：

一种安全气囊的无涂层织物，其特征是：由长丝制成，经向和纬向拉伸强度分别为400-1000N/cm和400-1000N/cm，经向伸长率为25-40％，纬向伸长率为20-40％。这里的拉伸强度的测定方法为JIS K6404的测定方法。

当拉伸强度低于400N/cm时，在汽车发生碰撞，安全气囊打开时，由于基布的强度较低，安全气囊袋发生破裂，安全气囊的作用不能达到；当拉伸强度高于1000N/cm在性能方面没有问题，但是需原丝进行高强度化或者基布进行高密度化，这在技术上目前还不能实现。优选经向和纬向拉伸强度分别为500-900N/cm和500-900N/cm，更优选经向和纬向拉伸强度分别为600-800N/cm和600-800N/cm，这个范围内的安全气囊织物的综合性能较强。

织物覆盖系数为1800-2500。125Pa时，织物通气度为0.01-0.50cc/cm²/sec。

本发明的气囊用基布其覆盖系数为1800-2500，覆盖系数小于1800会造成强度的降低和通气度的增高，大于2500时，在机械性能方面没有问题，但基布会变硬，不利于安全气囊的折叠。覆盖系数优选2000-2300，同时在125Pa时他的通气度为0.01-0.50cc/cm²/sec。

覆盖系数的计算公式：

CF＝NW×DW^1/2+NF×DF^1/2

其中：CF：覆盖系数NW：经向密度(根/inch)DW：经向细度(Denier)

NF：纬向密度(根/inch)DF：纬向细度(Denier)

在以上的覆盖系数范围内的织物，在125Pa时可以得到通气度为0.01-0.50cc/cm²/sec的基布，优选0.01-0.30cc/cm²/sec。作为低通气度的基布，它可以满足安全气囊基布高速展开和内压保持的要求，而且因为表面没有涂层，所以可以降低成本，从而提供出性价比很高的产品。

经过老化处理后，织物的拉伸强度保持率在60％以上，伸长率的保持率在60％以上。

经过热老化处理后，织物拉伸强度的保持率在65％以上，伸长率保持率在75％以上，热老化处理条件为110℃×3000hr。

经过湿热老化处理后，织物拉伸强度的保持率在75％以上，伸长率保持率在80％以上，其中湿热老化处理条件为：温度50℃，湿度95％，老化时间为3000hr。

拉伸强度保持率和伸长率的计算公式：

拉伸强度保持率＝(老化前拉伸强度-老化后拉伸强度)*100/老化前拉伸强度

伸长率保持率＝(老化前伸长率-老化后伸长率)*100/老化前伸长率

经过热老化(110℃×3000hr)其拉伸强度的保持率在65％以上，伸长率保持率在75％以上，如果热老化拉伸强度保持率小于65％，伸长率保持率小于75％，那么就无法保证从汽车生产开始到废弃过程中，安全气囊的耐用程度，安全气囊的性能得不到保证。

经过湿热老化(50℃×95％×3000hr)其拉伸强度的保持率在75％以上，伸长率保持率在80％以上。如果湿热老化拉伸强度保持率小于75％，伸长率保持率小于80％，那么就无法保证从汽车生产开始到废弃过程中，安全气囊的耐用程度，安全气囊的性能得不到保证。

织物的干热收缩率小于3％。织物的经向密度为40-65根/inch，纬向密度为：40-65根/inch；织物长丝的细度范围为300-600dtex。

本发明的气囊用基布的干热收缩率小于3％。气囊用基布只有在干热收缩率小于3％的情况下，才能保证安全气囊尺寸的稳定性，优选2％以下，上述的干热收缩率是在经过150℃×30分钟的干热处理后进行测定的。

本发明的气囊用基布的经向密度和纬向密度为：40-65根/inch。当密度低于40根/inch，安全气囊织物的机械性能得不到保证，同时通气度还会偏高；当密度高于65根/inch，可以得到良好的机械性能，但安全气囊织物会变得偏硬，失去了好的折叠性能，优选50-60根/inch；密度是指1inch(2.54cm)内长丝的根数，具体测定方法为JIS 1096。

本发明的安全气囊织物的长丝细度范围为：300-600dtex.当总细度小于300dtex的时候，安全气囊织物在强度方面存在着一定的问题，会使安全气囊失去优越的机械性能，达不到保护乘员的目的，当总细度大于600dtex的时候，安全气囊织物的厚度比较大，会影响安全气囊的折叠性能，其中优选细度为350-585dtex的长丝。由于汽车种类和装着部位的不同使得安全气囊所使用的基布在长丝细度方面有所差异，因此要根据车种和部位的不同选择合适的长丝细度。

用于本发明的安全气囊织物的纤维，从原材料来说并没有特别的限定，可以使用尼龙66、尼龙6、尼龙46等脂肪族聚酰胺纤维，聚酰胺类纤维等芳香族聚酰胺纤维；聚丙稀纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯纤维。作为其它的原料，也可以使用全芳香族聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、PPS纤维、聚醚酮纤维等，如果从成本方面来考虑，优先选取聚酯纤维或聚酰胺纤维，更优选尼龙66。此外为了提高长丝在织造工艺或者后加工工艺中的加工性，这些纤维可以含有各种添加剂，例如抗静电剂、抗氧化剂、阻燃剂、润滑剂等。

本发明的气囊用基布可以通过不同的长丝细度和密度的组合，或者相同长丝细度，但单丝细度不同(单丝根数不同)与密度进行各种组合，得到各种性能的安全气囊织物，这些组合均在本专利的内容内。

一种安全气囊的无涂层织物的生产方法，其特征是：将长丝制成的坯布进行热定型处理，得到产品。

热定型处理的温度为140℃-190℃，处理时间为15-60秒。

本发明根据上述条件进行加工，对拉伸强度等机械性能没有损伤，还可以降低干热收缩率，提供尺寸安定的安全气囊。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

本说明书中和以下的实施例、比较例中所述的性能测试方法如下。

【拉伸强度和伸长率】

根据JIS K6404织物拉伸强度和伸长率的测试标准进行测试。具体方法是，在拉伸试验仪上把3×20(cm)的试样夹到拉伸试验仪的专用夹头上，拉伸试验仪的夹头间距为15cm，以200mm/min的速度进行试验。

【通气度】

根据JIS 1096在瑞士制弗雷泽型通气性试验仪上进行测试。具体方法如下：把20×20(cm)的试样放入弗雷泽型通气性试验仪上，在设定空气压力为125Pa，测试单位为cc/cm²/sec的前提下测试流过试样的空气流量。

【老化处理】

老化处理包含：热老化和湿热老化。

热老化：把安全气囊基布放在，温度为110℃的干燥箱内，进行3000小时的处理。

湿热老化：把安全气囊基布放在，温度为50℃，湿度为95％的高低温湿热箱内，3000小时的处理。

【织物密度】

根据JIS L 1096的方法，把织物平放在桌面上，数出5cm间隔中丝的根数，在换算成一英寸的距离内丝的根数。

【干热收缩实验】

取经纬向均为25cm的基布3枚，根据JIS L 1096的方法，在基布上沿经纬向各取20cm的标识线三条，放入150℃的烘箱中30分钟。测定其收缩率。

干热收缩率＝(20-处理后标识线的长度)*100/20

实施例1

采用纤维细度为470dtex、强度为8.4cN/dtex、伸长率为26％的圆形断面尼龙66长丝，用喷水织机进行织造安全气囊平纹织物。

在热定型时间为36秒，热定型温度为180℃的条件下，对经纬密度均为49.5，53.0，55.0根/inch的三种安全气囊无涂层基布进行热定型。关于密度对拉伸强度和尺寸稳定性的影响及覆盖系数与通气度的影响结果见表1。从表1可以看出本实施例中的安全气囊基布随着密度的增加，拉伸强度也在提高，同时经向和纬向拉伸强度分别为400-1000N/cm和400-1000N/cm，以及经向伸长率为25-40％和纬向伸长率为20-40％，尺寸稳定性也在增加(干热收缩率在减小)，且干热收缩率小于3％；安全气囊基布的通气度随着覆盖系数的增加，通气度在降低，同时覆盖系数为1800-2500时，在125Pa时他的通气度为0.01-0.50cc/cm²/sec。在上述条件下得到了机械性能非常优越，通气度低，尺寸稳定的安全气囊基布。

比较例1

采用纤维细度为470dtex，强度为8.4cN/dtex、伸长率为26％的圆形断面尼龙66长丝，在喷水织机织造密度为39.5根/inch的平纹织物。

将上述织造后得到的织物通过热定型，具体的热定型加工工艺条件为热定型温度为180℃，热定型时间为36秒。加工后的织物性能见表1从表1中可以发现经纬向密度低于39.5根/inch时，基布的强度已经降低，同时，通气度超过了0.50cc/cm²/sec，没有得到较低通气度的安全气囊基布。

比较例2

采用同样规格的尼龙66长丝用喷水织机织造密度为66根/inch的安全气囊织物，在织造过程中发现目前存在着一定的困难，故没有此比较例的物性。

实施例1和比较例1、2的试验结果见表1。

表1.实施例1和比较例1，2的结果

实施例2

采用纤维细度为470dtex，强度为8.4cN/dtex、伸长率为26％的圆形断面尼龙66长丝，在喷水织机织造密度为53.0根/inch的平纹织物。

在热定型温度为180℃，热定型时间为36秒，对安全气囊无涂层基布进行热定型，考察织物的耐老化性能。关于织物的耐老化性能的加工结果具体见下表。从表2可以看出本实施例中安全气囊基布经过热老化后其拉伸强度的保持率在65％以上，伸长率保持率在75％以上；经过湿热老化后其拉伸强度的保持率在75％以上，伸长率保持率在80％以上。通过实验结果可以看出，我们得到了耐老化性能非常好的安全气囊基布。

表2耐老化的实验结果

实施例3

在热定型时间为36秒，对经纬密度为55根/inch的安全气囊无涂层基布进行热定型，考察温度对尺寸稳定性的影响，关于热定型温度与尺寸稳定性(干热收缩性)的加工结果具体见表3。从表3可以看出本实施例在180℃时，其他物性相当，但干热收缩率较小，尺寸稳定性好。通过对热定型温度的考察，我们得到了尺寸稳定性十分好的安全气囊基布

表3不同热定型温度实验结果

实施例4：

(1)采用纤维细度为300～600dtex(例300dtex、450dtex、600dtex)的圆形断面长丝(可以是尼龙66、尼龙6、尼龙46等脂肪族聚酰胺纤维、聚酰胺类纤维等芳香族聚酰胺纤维、聚丙稀纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯纤维；也可以使用全芳香族聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、PPS纤维、聚醚酮纤维等)，用喷水织机进行织造安全气囊平纹织物。织物的经向密度为40-65根/inch(例40根/inch、50根/inch、65根/inch)，纬向密度为：40-65根inch(例40根/inch、50根/inch、65根/inch)。

(2)将所得平纹织物，在温度为140℃-190℃(例140℃、160℃、190℃)下进行热定型处理，处理时间为15-60秒(例15秒、45秒、60秒)。

(3)将经步骤(2)得到的织物进行检测，具有如下指标(因上述处理条件、长丝纤维种类、纤维细度、织物密度等因素，在下述数值范围内，具体数值有所不同)：

经向和纬向拉伸强度分别为400-1000N/cm(例400N/cm、700N/cm、1000N/cm)和400-1000N/cm(例400N/cm、700N/cm、1000N/cm)，经向伸长率为25-40％(例25％、32％、40％)，纬向伸长率为20-40％(例20％、30％、40％)。覆盖系数为1800-2500(例1800、2100、2500)。125Pa时，其通气度为0.01-0.50cc/cm²/sec(例0.01、0.25、0.5)。织物的干热收缩率小于3％(例2.9％、1％、0.6％)。

(4)将经步骤(2)得到的织物，在温度为110℃的干燥箱内，进行3000小时的热老化处理，处理后的织物具有下列指标：(因步骤1、2中处理条件、长丝纤维种类、纤维细度、织物密度等因素，在下述数值范围内，具体数值有所不同)

拉伸强度的保持率在65％以上(例68％、85％、98％)，伸长率保持率在75％以上(例76％、86％、99％)。

(5)将经步骤(2)得到的织物，在温度50℃，湿度95％下，老化处理3000hr，处理后的织物具有下列指标：(因步骤1、2中处理条件、长丝纤维种类、纤维细度、织物密度等因素，在下述数值范围内，具体数值有所不同)

拉伸强度的保持率在75％以上(例76％、85％、95％)，伸长率保持率在80％以上(例82％、92％、99％)。

Claims

1.一种安全气囊的无涂层织物，其特征是：由长丝制成，经向和纬向拉伸强度分别为400-1000N/cm和400-1000N/cm，经向伸长率为25-40％，纬向伸长率为20-40％。

2.根据权利要求1所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：覆盖系数为1800-2500。

3.根据权利要求1或2所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：125Pa时，其通气度为0.01-0.50cc/cm²/sec。

4.根据权利要求1或2所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：经过老化处理后，织物的拉伸强度保持率在60％以上，伸长率的保持率在60％以上。

5.根据权利要求4所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：经过热老化处理后，其拉伸强度的保持率在65％以上，伸长率保持率在75％以上，热老化处理条件为110℃×3000hr。

6.根据权利要求4所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：经过湿热老化处理后，其拉伸强度的保持率在75％以上，伸长率保持率在80％以上，其中湿热老化处理条件为：温度50℃，湿度95％，老化时间为3000hr。

7.根据权利要求1或2所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：织物的干热收缩率小于3％。

8.根据权利要求1或2所述的安全气囊的无涂层织物，其特征是：织物的经向密度为40-65根/inch，纬向密度为：40-65根/inch；织物长丝的细度范围为300-600dtex。

9.一种安全气囊的无涂层织物的生产方法，其特征是：将长丝制成的坯布进行热定型处理，得到产品。

10.根据权利要求9所述的安全气囊的无涂层织物的生产方法，其特征是：热定型处理的温度为140℃-190℃，处理时间为15-60秒。