CN1140143A - 气囊装置的衬垫 - Google Patents
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Abstract
一种气囊装置的衬垫，其主体是将树脂/弹性材料的混合物模制成单层。把PP与弹性材料以比率范围从60/40到40/60(按重量计)进行混合，制造树脂/弹性材料的混合物。把EPM与包含苯乙烯的热塑弹性材料以比率范围从80/20到20/80(按重量计)进行混合，制造弹性材料。另外，EPM的共聚作用产生丙烯含量范围从21到40mol％；3mol％≤P-P≤12mol％；和35mol％≤E-P≤50mol％(这里P-P是丙烯-丙烯键的二价链构型(13C-NMR)；E-P是乙烯-丙烯键的二价链构型(13-NMR))。
Description
本发明涉及到用于各种类型车辆气囊的改进的盖子。
本发明涉及到盖在气囊装置上表面的衬垫，气囊装置被安装在：汽车副驾驶员座位前面的方向盘、仪表板以及阻止侧边碰撞的边门。更具体地说，本发明是要提供一种气囊装置的衬垫，这是一种高产的单层模制体，是用热塑弹性材料(下面称为″TPE″)制成的。
在这里使用的主要的聚合物的缩写列出在下面：
TPE-热塑弹性材料
PP-聚丙烯
EPM-非晶体乙烯-丙烯无规共聚物
TPS-包含苯乙烯的TPE
H-SBR-氢化苯乙烯-丁二烯共聚物
SEBS-苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯块共聚物
SEPS-苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯块共聚物
一般情况下，由聚氨基甲酸乙脂泡沫，使用反应注模(RIM)技术，把泡沫用注模的办法注入干净的嵌在里面的嵌入件，制造复盖气囊装置的衬垫。干净的嵌八件用来增加气囊工作时的衬垫的上壁部分的强度。
然而，常规的方法有这样一些问题：(1)使用干净的嵌入件需要将该干净的嵌入件放置在模型中，进而就增加了制造工序的数量；(2)因为用在RIM中的聚氨基甲酸乙酯是热固性的，所以材料不能够被再次使用。
为了克服这些问题，使用树脂/弹性材料混合物的单层模制的气囊装置的衬垫在未审查的日本专利公开号：Hei.4-314648和Hei.5-38996中提出。其中，建议链烯树脂和苯乙烯弹性材料作为树脂和弹性材料。
然而，考虑到：这种材料在低温(通常在-40℃)时变脆的事实，因此这种结构的衬垫被制造成柔软的。
结果，不仅可装饰的部分容易变成粘性的，而且抗磨损和耐气候性也是不够的，因此，在安装到汽车里以前，必须对装饰部分涂漆。
下面，本发明将要考虑上面提到的问地于是，本发明的目的是要提供一种气囊装置衬垫，它能够安装到汽车上，而不必对装饰部分涂漆。
按照下述结构的本发明的气囊装置的衬垫，克服了前面提到的问题。
这种衬垫用于复盖气囊装置的上表面。使用树脂/弹性材料的混合物，将衬垫的主体模制成单层，并且，衬垫具有一个开口结构，通过在封闭气囊膨胀时的断裂，开口结构使其上壁部分打开。
在这样的气囊装置的过程中，把聚丙烯与弹性材料以60/40到40/50的比率范围(按重量计)进行混合，制造树脂/弹性材料的混合物。这样制造弹性材料：把乙烯-丙烯无规则共聚物(EPM)与包含苯乙烯的热塑弹性材料(IPS)以80/20到20/80比率范围(按重量计)混合；EPM的共聚合作用满足：丙烯含量范围从21到40mol％；3mol％≤P-P≤12mol％；和35mol％≤E-P≤50mol％(这里，P-P是丙烯-丙烯键的二价链结构型(13C-NMR)；E-P是乙烯-丙烯键的二价链结构型(13C-NMR))。
参考下面的附图，将详细揭示本发明，其中：
附图1是说明衬垫怎样被附接到气囊装置的半个轴向截面视图，它是本发明的一个实施例；
附图2是附图1所表示的衬垫的平面视图；
附图3是说明安装到仪表板的气囊装置的横截面视图。
参考附图，现在将描述本发明的一个实施例。关于比较例子的数据在表2中表示。
衬垫10的基本构件；它是本发明的一个实施例；复盖气囊装置11的上表面。衬垫10包括主体13，它是通过把树脂/弹性材料的混合物模制成单层而制成的。在主体13中配置有开放的凹槽19，它允许通过气囊15膨胀时的断裂来打开上壁部分17。开放的凹槽19能够有多种形状，但通常是H形，如附图2中所示。这样的衬垫结构具有下列特征：
(1)第一个特征是：把聚丙烯(PP)与弹性材料按比率范围从60/40到40/60(按重量计)(更优选的范围是从55/45到45/35)进行混合，制造树脂/弹性材料的混合物。
用在本发明中的PP包括：聚丙烯均聚物；丙烯-α-链烯共聚物，例如：丙烯-乙烯块共聚物和混合物。在前面提到的PPS中，结晶丙烯-乙炔块共聚物是优选的。
过量的PP不仅使它难于获得柔软的衬垫主体，而且也难于获得好的抗寒冷性能(低温时的抗冲击性能)(见比较例1，6)。另外，过量的弹性材料不仅产生不足够的抗磨损性能，使得衬垫有粘性(见比较例子7)，以及不具备足够的形状保持能力，而且，降低流动性，进而使它难于通过注模技术把衬垫主体形成单层。
(2)第二个特征是：把乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)与TPS按比率范围从80/20到20/80(按重量计)(更优选的范围从30/70到70/30)相混合，制造弹性材料。
象弹性材料一样，过量的EPM不仅不具备足够的抗磨损性能，而且也使衬垫产生粘性(见比较例子2)。另一方面，过量的TPS使它难于获得抗寒冷性能(低温抗冲击性能)(见比较例子3)。
关于TPS，各自的柔软部分可以用SBS；它们是聚丁二烯；和SIS；它们是异戊二烯制成；这些物质在分子之间没有双键，例如SEBS、SEPS、和氢化SBR及类似物，这就是说，氢化TPS以及类似物，提供极好的抗气候、抗磨损、耐热性能，因此是需要的。
(3)第三个特征是：EPM的聚合作用导致聚丙烯含量是21到40mol％(更优选的含量是23到35mol％)，3mol％≤P-P≤12mol％(更优选的是6mol％≤P-P≤10mol％)；和35mol％≤E-P≤50mol％(更优选的是，38mol％≤E-P≤45mol％)(这里，P-P是丙烯-丙烯键的二价链构型(13C-NMR)；以及E-P是乙烯-丙烯键的二价链构型(13C-NMR)。
当EPM的聚丙烯含量是在上面提到的范围以内时，尽管化合物材料具有高硬度这样一个事实，低温性能被大大改进，并且，因此当膨胀试验在-40℃下进行时不会产生问题。
当EPM超出上面提到的范围时，这是难于获得抗寒冷性能的(低温抗冲击性能)(见比较例子4，5)。另外，如果PP含量超过40mol％，那么，粒化变得困难。
不特别限制上面提到的制造衬垫的方法，下面是示范性的方法。
将上面提到的树脂/弹性材料混合物(PP/IPS/EPM化合物)装入到模子作为模制材料并进行注模。应该注意到模制的产品直接变成最终产品，不必用抗气候的涂料对衬垫的表面进行涂刷而作为最后一道工序。
通过夹持器27固定到充气机25来装配衬垫13，充气机25安置在方向盘或类似的夹持器的凸台上(没有表示)，方向盘或类似的夹持器安装有气囊15。
本发明的气囊装置的衬垫10，不仅把PP作为树脂以及把TPS/EPM混合物作为弹性材料用在树脂/弹性材料混合物中，而且使用特殊的共聚合的EPM，因此使得衬垫具有单层结构。作为这种结构的后果，该衬垫具有下列形式的操作和作用。
如在一些示范性测试(下面将说明)中所示，本发明的气囊装置的衬垫，是单层的模制产品，不需最后一道涂漆工序，不仅显示出足够的抗磨性能、不粘结装饰部分，而且具有这样的抗寒冷性能；即使当气囊膨胀和衬垫开放是在低温下进行时，也不会妨碍打开。
因此，本发明的气囊装置的衬垫，不用对装饰部分涂漆，不仅能够被安装到汽车上，而且因为是单层结构，所以能够大量生产。
对本发明的各种效果所进行的示范性测试将在下面描述。
既包含实施例又包含比较实施例的衬垫，是使用在表1和2中所示的化合物模制成的。各自的EPM的说明列于表3中。各个TPSS的说明如下所述：
TPS1…SEBS具有29wt％的苯乙烯含量和500CPS的熔融粘度(在
25℃时的20％的甲苯水溶液中)
TPS2…SEBS具有13wt％的苯乙烯的含量和8g/10分钟的熔融流
动率(MFR)(200℃×5kg)
TPS3…H-SBR具有10wt％的苯乙烯的含量和3.5g/10分钟的MFR
(230℃×2.16kg)
TPS4…H-SRB具有30wt％的苯乙烯含量和5.3g/10分钟的MFR
(230℃×2.16kg)
TPS5…H-SEPS具有30wt％的苯乙烯含量和0.7g/10分钟的MFR
(230℃×2.16kg)
衬垫的说明包括平均厚度3mm的上壁部分，开口凹槽保留的厚度是0.8mm。
下面的性能测试是在各个衬垫上进行的。应该注意到：抗磨损性能和粘度要经受5个人(成年人)灵敏检查。
(1)抗磨损性能：
用表面磨损测试和(由Shinto Kagakusha制造的″HEIDON″机)擦伤产品的表面，并且按照下面的标准对抓伤的表面情况进行直观检查。
没有看见(4人或多于5人) ……………○
看见(4人或多于5人) ……………×
一些人断定看见而另一些人看不见 ……………△
(ii)粘度：
按照下面的标准通过触摸检测衬垫的表面。
无粘度(4人或多于5人) ……………○
有粘度(4人或多于5人) ……………×
一些人断定有粘度、另一些人说无粘度……………△
(iii)膨胀测试(抗寒冷性能)：
在大气-40℃的低温时，按类似于实际安装到汽车上的办法，把衬垫装配到气囊装置上，进行膨胀测试，按照下面的标准，用直观判断衬垫是怎样被打开的：
接近于打开 ……………○
衬垫被散射开 ……………×
衬垫部分破裂 ……………△
这一测试结果在表中表示。在任何抗磨损性、粘度和膨胀测试中，各个实例的性能没有显示出问题，而各个比较实例，在这些测试中确实显示出一些问题。
应该注意到：表1和表2表示出引用的各种材料的物理性能。通过准备一些测试片并进行测量，获得这些物理性能。
测量物理性能数据的方法如下：
(1)按照JIS K 6301，进行：硬度(JIS A)、抗拉强度(TB)、拉伸长度(EB)、低温抗拉强度(-35℃)、和高温抗拉强度(+85℃)的测试。
(2)使用由Rheology公司制造的″DVE-V4″，在100g静态变形、100g动态变形(不变载荷)、和20Hz的频率下测量的粘弹性(E′，E″)与温度的关系，获得介质损耗角正切的峰值温度δ。
本发明不限制在附图1和2中表示的实施例，附图1和2表示的实施例还与另外的引用附图3描述的示范性实施例一起进行说明。
在附图3中表示的实施例涉及到气囊装置M，气囊装置M安装于乘客座位前面的仪表板P上。衬垫30包括主体31和附件部分32。在这个实施例中，为了在气囊33膨胀时允许附件部分32弯曲，将衬垫30打开。通过把本发明申请运用于这一实施例，提供了上面描述的相同的效果。
结合最实际的和优选的实施例，已经描述了本发明，可以理解：本发明不受这里揭示的实施例的限制，相反地，本发明包括在权利要求书和本发明构思范围中的各种改型和等效的装置。
表1
| 例子 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | B | 9 | 10 | 11 | |
| PP | 50 | 50 | 50 | 55 | 40 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 45 |
| EPM1 | 40 | 30 | 15 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | ||
| EPM2 | |||||||||||
| EPM3 | |||||||||||
| EPM4 | 30 | 33 | |||||||||
| TPS1 | 10 | 20 | 35 | 15 | 30 | 20 | 22 | ||||
| TPS2 | 20 | ||||||||||
| TPS3 | 20 | ||||||||||
| TPS4 | 20 | ||||||||||
| TPS5 | 20 | ||||||||||
| 硬度(JISA) | 95 | 96 | 97 | 96 | 94 | 95 | 94 | 96 | 95 | 96 | 95 |
| 抗拉强度(MPa) | 8.4 | 10.5 | 16.0 | 18.6 | 10.3 | 11.7 | 9.2 | 10.8 | 12.0 | 10.9 | 11.8 |
| 拉伸长度(％) | 890 | 690 | 620 | 720 | 650 | 730 | 900 | 710 | 700 | 670 | 680 |
| 介质损耗角正切峰值温度(℃) | -50 | -49 | -445 | -48 | -47 | -48 | -48 | -46 | -47 | -49 | -49 |
| 低温抗拉强度(MPa) | 22.2 | 26.0 | 27.5 | 25.6 | 18.1 | 25.0 | 18.6 | 23.5 | 25.4 | 24.8 | 27.5 |
| 高温抗拉强度(MPa) | 4.5 | 5.6 | 6.1 | 4.6 | 4.3 | 3.5 | 3.9 | 5.8 | 5.3 | 5.7 | 4.5 |
| 抗磨性能 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 粘度 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 膨胀测试 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| PP/弹性材料比率60/40-40/60 | 50/50 | 50/50 | 50/50 | 55/45 | 40/60 | 50/50 | 50/50 | 50/50 | 50/50 | 50/50 | 45/55 |
| EPM/TPS-80/20-20/80 | 80/20 | 60/40 | 30/70 | 66/34 | 50/50 | 60/40 | 60/40 | 60/40 | 60/40 | 60/40 | 60/40 |
| 弹性变形的抗弯模数(MPa) | 320 | 330 | 380 | 420 | 280 | 320 | 270 | 330 | 340 | 360 | 320 |
表2
| 比较例子 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| PP | 100 | 40 | 40 | 50 | 50 | 62 | 30 |
| EPM1 | 60 | 19 | 40 | ||||
| EPM2 | 30 | ||||||
| EPM3 | 30 | ||||||
| TPS1 | 60 | 20 | 20 | 19 | 30 | ||
| TPS2 | |||||||
| TPS3 | |||||||
| TPS4 | |||||||
| TPS5 | |||||||
| 硬度(JIS A) | 100 | 9 3 | 97 | 96 | 97 | 98 | 93 |
| 抗拉强度(MPa) | 26.5 | 7.9 | 15.2 | 10.6 | 11.5 | 25.1 | 9.6 |
| 拉伸长度(％) | 200 | 630 | 600 | 670 | 660 | 650 | 910 |
| 介质损耗角正切峰值温度(℃) | 0 | -50 | -40 | -47 | -41 | -47 | -48 |
| 低温抗拉强度(MPa) | 59.2 | 13.3 | 33.0 | 31.9 | 30.8 | 31.0 | 14.5 |
| 高温抗拉强度(MPa) | 14.8 | 2.5 | 5.8 | 5.4 | 5.7 | 5.6 | 2.1 |
| 抗磨性能 | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
| 粘度 | ○ | × | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
| 膨胀测试 | × | ○ | × | × | × | × | ○ |
| PP/弹性材料比率60/40-40/60 | 100/0 | 40/60 | 40/60 | 50/50 | 50/50 | 62/38 | 30/70 |
| EPM/IPS-80/20-20/80 | - | 100/0 | 0/100 | 60/40 | 60/40 | 50/50 | 57/43 |
| 弹性变形的抗弯模数(MPa) | 1000 | 210 | 310 | 340 | 350 | 510 | 150 |
表3
| EPM | 穆尼粘度Ml1+4100℃ | 穆尼粘度Ml1＋4125℃ | PP含量25-35mol％ | 二价链构型 | |
| 4≤PP≤12mol％ | 38≤PP≤50mol％ | ||||
| 1 | 76 | 50 | 29.3 | 8.5 | 41.6 |
| 2 | 24 | - | 19.4 | 2.1 | 34.7 |
| 3 | 15 | - | 17.6 | 1.7 | 31.8 |
| 4 | - | 19 | 29.3 | 7.9 | 42.9 |
Claims (10)
1.一种气囊装置的衬垫包括：
一种由树脂/弹性材料混合物模制成单层的主体，
一个在所述的衬垫中形成的开口结构，使得通过开口结构在气囊膨胀时能够打开所述的主体结构上壁部分，
所述的树脂/弹性材料包括：与弹性材料混合的聚丙烯，其比率范围从60/40到40/60(按重量计)。
所述的弹性材料包含乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)与含有苯乙烯的热塑塑料的弹性材料(TPS)的混合物，其比率范围从80/20到20/80(按重量计)，以及：
所述的共聚产生的EPM满足：丙烯含量范围从21到40mol％；3mol％≤P-P≤12mol％；以及35mol％≤EP≤50mol％(这里，P-P是丙烯-丙烯键的二价链构型(13C-NMR)；以及E-P是乙烯-丙烯键的二价链构型(13C-NMR))。
2.一种按照权利要求1的气囊的装置的衬垫，其特征是，所述的开口结构包括一个连续的开口凹槽。
3.一种按照权利要求1的气囊装置的衬垫，其特征是，通过把聚丙烯与弹性材料比率范围从55/45到45/55(按重量计)进行混合，制造所述的树脂/弹性材料的混合。
4.一种按照权利要求1的气囊装置的衬垫，其特征是，通过把所述的乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)与包含苯乙烯的热塑塑料弹性材料(TPS)按比率范围从30/70到70/30(按重量计)相混合，制造所谓的弹性材料。
5.一种按照权利要求1的气囊装置的衬垫，其特征是，EPM的共聚作用导致丙烯含量范围从23到35mol％；6mol％≤P-P≤10mol％；以及3mol％≤E-P≤45mol％。
6.一种气囊装置的衬垫包括：
一种模制成树脂/弹性材料混合物的单层结构的主体，
一种形成在所述的衬垫里的开口结构，使得在气囊膨胀时，通过所述的开口结构能够打开所述的主体的上壁部分，
所述的树脂/弹性材料混合物包括与弹性材料混合的聚丙烯，比率范围从60/40到40/60(按重量计)。
所述的弹性材料包含乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)与氢化的包含苯乙烯的热塑塑料弹性材料(氢化TPS)在一起的混合物，其比率范围从80/20到20/80(按重量计)，以及：
所述的共聚产生的EPM，丙烯含量范围从21到40mol％；3mol％≤P-P≤12mol％；以及35mol％≤E-P≤50mol％(其中，P-P是丙烯-丙烯键的二价链构型(13C-NMR)；和E-P是乙烯-丙烯键的二价链构型(13-NMR))。
7.一种按照权利要求6的气囊装置的衬垫，其特征是，所述的打开结构包括连续的开口凹槽。
8.一种按照权利要求6的气囊装置的衬垫，其特征是，将聚丙烯与所述的弹性材料按比率范围从55/45到45/55(按重量计)混合，制造所述的树脂/弹性材料的混合物。
9.一种按照权利要求6的气囊装置的衬垫，其特征是，乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)与氢化的TPS，按比率范围从70/30到30/70(按重量计)进行混合，制造弹性材料。
10.一种按照权利要求6的气囊装置的衬垫，其特征是，EPM的共聚合作用导致丙烯含量范围从23到35mol％；6mol％≤P-P≤10mol％；和38mol％≤E-P≤45mol％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20010905 Termination date: 20101023 |