CN103987583B - 有关气囊织物的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于可充气气囊的接缝区域的织物，所述织物包括由聚酯形成的纤维，并且具有大约12％至20％的扯断伸长率，并且还具有在100摄氏度下的高于0.5％的瞬时热蠕变。

Description

有关气囊织物的改进
技术领域
本发明涉及气囊织物，尤其是指在膨胀情况下，适用于抵抗气囊破裂的织物。
背景技术
目前车辆气囊通常由机织尼龙面料制成。尼龙(连同其他聚酰胺)已用于气囊的制造(和大量其他应用中)多年，并且其性能被很好地理解。
然而，近年来，出现了一个使用其他材料而不是尼龙的动向，特别是由于成本和环境影响的原因。如果可能的话，在生产制造气囊中使用聚酯(或类似材料)是优选的。但是转换材料的确面临挑战，因为往往不容易制造出与用尼龙制气囊具备相同有利性能的气囊。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的气囊织物，以及由此产生的气囊。
因此，本发明的一方面提供了一种用于可充气气囊的接缝区域的织物，所述织物包括由聚酯形成的纤维，并具有大约12％至20％的扯断伸长率，并且还具有100摄氏度下高于0.5％的瞬时热蠕变。
有利地，所述纤维的扯断伸长率介于16％和20％之间。
优选地，所述纤维的扯断伸长率约为18％。
适宜地，所述纤维在100摄氏度下的瞬时热蠕变介于大约1.19％和3.09％之间。
有利地，所述纤维在100摄氏度下的瞬时热蠕变约为1.9％。
优选地，所述纤维的韧度为至少700mN/tex。
适宜地，所述纤维的韧度为至少770mN/tex。
有利地，所述织物至少部分地涂覆有能够降低织物渗透性的涂层。
可选地，所述织物是完全或基本上未涂覆的。
本发明另一方面提供了一种包括前述任一织物的气囊。
有利地，所述织物用在所述气囊的接缝区域中。
优选地，所述气囊至少一个其他区域使用不同的织物。
适宜地，所述至少一个其他织物包括的纤维具有在100摄氏度时比形成接缝区域的织物的纤维更低的瞬时热蠕变。
有利地，所述气囊是一整块编织的气囊。
具体实施方式
为了使本发明更容易理解，现将参考附图1通过举例方式描述其实施例，附图1所示的是根据本发明制造的气囊的局部区域的侧视示意图。
如图1所示的是气囊1接缝的示意图。在所描述的实施例中，气囊1是一整块编织(OPW)的气囊，但是本领域技术人员应当明白，本发明并不限定于这种类型气囊。
在气囊1的最初的闭合区域2中，气囊1的织物由经纱3与纬纱4形成。本领域技术人员应当理解的是，经纱3与纬纱4基本上相互成直角布置并编织在一起，使得随着每根经纱3贯穿所述织物，其上下交替地穿过与其相遇的相继的纬纱4。类似地，随着纬纱4贯穿所述织物，其也上下交替地穿过与其相遇的相继的经纱3。
在气囊1的最初的闭合区域2，所述织物由经纱3和纬纱4的双股线形成。
在气囊1的接缝区域5，两组经纱和纬纱3、4相互分开，分别形成上层6和下层7，每个由按上述方式交织的单组经纱和纬纱3、4构成。在上层6和下层7之间生成内部空腔8，构成气囊1的充气区域。本领域技术人员应当明白，气囊1可包含多个这样限定了相应充气区域的内部空腔，这些区域可能彼此相连，也可能独立地连接到充气机(未示出)。
在气囊1充气前，上层6和下层7可能平坦地挨在一起，气囊1将被卷起和/或折叠，以便能以紧凑且不突出的方式容纳在气囊模块中。在气囊展开过程中，热的气体会被迅速引入到空腔8中，由此迅速扩张该空腔8并使上层和下层6、7彼此分离，同时气囊1膨胀并展开。
可以理解的是，当该膨胀发生时，形成气囊1的织物将承受显著的拉伸力，例如图1中的箭头9所示的方向上的力。
当这个过程发生时，织物的纱线3、4，尤其是上层6和下层7中的纬纱4(如图1所示的布置中)将被拉向接缝5。随着该过程的发生，纱线3、4被拉伸变得更细。这可能导致接缝5处的纱线3、4之间出现间隙，从而导致在接缝处气体从气囊1不受控制的损失(特别是当气囊1的任何涂覆层被破坏时)，这成为气囊故障的隐患。这种现象有时被称为“梳化”或“接缝梳化”。
一般情况下，人们希望气囊展开时避免出现显著的“梳化”。使用横断面不规则的纤维，例如压花过的纤维，可以一定程度上防止“梳化”。然而，使用这种技术不能完全消除“梳化”。
在制造气囊中使用的纱线具有不同的机械性能。这些包括扯断伸长率(elongation at break)(或简称“伸长率”)，其表示纱线在张力作用下在断裂点时纱线长度增加的百分比。
纱线的另一个重要性能是韧度，通常表示为cN/tex(厘牛/特)或mN/tex(毫牛/特)。韧度与纱线破裂前承载的最大负载有关。
另一个重要性能是瞬时热蠕变。本领域技术人员将会理解，当暴露在高温下，聚酯纤维加热后在张力下变得更长和更细(相比于纤维不被加热时在张力下的情况)。
为了确定瞬时热蠕变，用热机械分析仪记录在受控的加热速率下纤维长度的变化。一种合适的分析仪是TA仪器型号2940。从纱线中随机选取多根纤维，并组成约65分特的一束。把该束纤维以约10mm的采样长度安装到所述分析仪上，并在其上加载约8.83cN/tex的应力。用133.3摄氏度/每分钟的速率加热该束纤维至100摄氏度。记录下该束纤维在温度达到100摄氏度时的长度增加量。100摄氏度下的瞬时热蠕变被定义为作为原始长度百分比的长度增加量。本领域技术人员将容易理解如何确定除100摄氏度外的其他温度下的瞬时热蠕变。
在本发明的优选实施例中，形成气囊1的织物，或者至少是包括气囊1的接缝区域5的织物，是由聚酯纤维或类似材料制成的纤维构成，这种纤维的扯断伸长率约为12％至20％。更优选地，扯断伸长率大约为16％至20％。最优选地，扯断伸长率大约为18％。
应该理解的是，具有低数值扯断伸长率的织物能迅速达到其弹性极限，这并不一定表示该纤维的强度很大。
已经发现扯断伸长率低于12％的纤维是不太有利的，因为当织物处于高作用力下，能量被吸收并做功以伸长纤维，所以一定量的伸长率是必要的。
然而，使用具有低扯断伸长率的纤维将赋予所述织物上的涂层受到较小张力的优点，因此，只需要较少量的涂层(或甚至没有涂层)用来防止显著气体泄漏，并且因此保持气囊中的压力。这反过来可以减少气囊的成本和重量，并且可以允许使用更小的(因此更轻和更便宜的)充气机。
上述关于伸长率的数据根据ASTM885获得，其中单个纤维受到增大的线性延伸力，当纤维断裂时，记录该最大力。
如果使用涂层，所述涂层优选地是一种减少织物的渗透性的类型，如硅酮基或聚氨酯基涂层。所述涂层可通过多种应用技术来使用，如将织物通过有涂层材料的容器，或把涂层材料喷到织物上。或者，涂层材料能够作为层压到织物上的薄膜。
所述涂层可以覆盖整个或基本上整个织物。或者所述织物只在气囊1的一个或多个接缝区域5或全部接缝区域5进行涂层。
在本发明优选实施例中，形成所述气囊的织物(或者至少形成所述气囊接缝区域的织物)由具有100摄氏度下高于0.5％的热蠕变的纤维构成。更优选地，所述织物在100摄氏度下的热蠕变介于大约1.19％和3.09％之间，且最优选的在100摄氏度下大约为1.9％。
已经发现，具有相对低扯断伸长率和低热蠕变的纤维对于外部环境条件通常是良好的。但是，如果气囊是在炎热的条件下，如在沙漠环境中，或在热的车辆的车顶线下面，气囊织物可能在充气前就经受热蠕变。然而，在这种条件下，所述气囊的充气机也将是热的，所以会产生较高压力的气体。在这些条件下，使用具有相对高热蠕变的织物很可能会允许相对少量的额外的接缝泄漏，这将是有利的，因为这将有助于防止由于充气机处于升高的温度下发生的超压情况。
因此，通过本文公开的织物处理的一个问题是：提供一种气囊织物，该织物在环境温度下表现良好，同时在非常热的条件不太可能失效。
在气囊生产领域，一直有一种偏见，反对使用具有相对高瞬时热蠕变的纤维。然而令人惊讶的是，本发明人已经发现，使用具有在100摄氏度下高于0.5％的瞬时热蠕变的纤维将对处于高温条件下的气囊的性能带来益处。
优选地，形成气囊的纤维具有高于700mN/tex的韧度，更优选地为高于770mN/tex。
在本发明的一些实施例中，构成整个气囊1的织物采用具有上文所述的性能的纤维制成。在其它实施例中，包括气囊中的至少一个接缝的织物由具有这些性能的纤维形成，而形成气囊的其他区域的织物由具有不同性能的纤维形成。例如气囊的至少一个远离接缝的区域(例如包围气囊1膨胀部分的面板的区域，或者气囊1的闭合的双层厚度部分2的区域)由具有不同性能的纤维形成。例如，形成一个或多个其它区域的纤维可能具有较低值的热蠕变，和/或较低或较高的扯断伸长率性能。
使用不同纤维是可实现的，例如通过在编织气囊1的过程中引入不同类型的经纤维和/或纬纤维3、4。参照图1，例如在编织气囊1的闭合区域2时，可以在编织过程中使用具有相对低的热伸长率的第一类型的经纤维3。当编织接缝区域5时，可以在编织过程中再引入第二类型的经纤维3，所述第二类型的经纱具有相对高的瞬时热蠕变值。一旦接缝区域5编织完成，开始编织上层和下层6、7时，可再次使用第一类型的经纤维3(或实际上引入不同的第三类型的经纤维3)。
可以理解，本发明实施例可提供一种用于气囊的改进的织物，其在膨胀时，特别是在高温环境下膨胀时，表现优越特性。
本说明书和权利要求书中所用的术语“包含”和“包括”及其变体是指包括特定的特征、步骤或整体。这些术语不应被解释为排除存在其他特征、步骤或要素。
前面的描述或下面的权利要求书以及附图中公开的特征，以具体形式表示的特征、依据实现所公开功能的方法的特征、或者依据用于获得所公开的结果的方法或过程的特征，根据具体适用场景，可单独或以任意组合的方式来应用，从而以不同的形式实现本发明。

Claims (11)

1.一种用于可充气气囊的接缝区域的织物，所述织物包含由聚酯形成的纤维，具有12％至20％的扯断伸长率，并且还具有在100摄氏度下的高于0.5％的瞬时热蠕变，所述织物用于所述可充气气囊的接缝区域以防止由于充气机处于升高的温度下发生的超压情况，其中，在所述可充气气囊的闭合区域，所述织物由经纱和纬纱的双股线形成，所述气囊的至少一个其他区域使用不同的织物，且所述气囊是一整块编织的气囊。
2.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述纤维的扯断伸长率介于16％和20％之间。
3.根据权利要求2所述的织物，其特征在于，所述纤维的扯断伸长率约为18％。
4.根据前述任一权利要求所述的织物，其特征在于，所述纤维在100摄氏度下的瞬时热蠕变介于1.19％和3.09％之间。
5.根据权利要求4所述的织物，其特征在于，所述纤维在100摄氏度下的瞬时热蠕变约为1.9％。
6.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述纤维的韧度为至少700mN/tex。
7.根据权利要求6所述的织物，其特征在于，所述纤维的韧度为至少770mN/tex。
8.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述织物至少部分地涂覆降低织物渗透性的涂层。
9.根据权利要求1所述的织物，其特征在于，所述织物是完全未涂覆或基本上未涂覆的。
10.一种包括前述任一权利要求所述织物的气囊，所述织物用在所述气囊的接缝区域中，所述气囊的至少一个其他区域使用不同的织物，且所述气囊是一整块编织的气囊。
11.根据权利要求10所述的气囊，其特征在于，所述至少一个其他区域使用的不同的织物包括的纤维具有在100摄氏度时比形成接缝区域的织物的纤维更低的瞬时热蠕变。
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