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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Airbags und
den Airbag, der nach diesem Verfahren erzeugt worden ist.
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Ein
herkömmliches
Verfahren zur Herstellung eines Airbags gemäß dem Stand der Technik, wie
er in 5 und 6 dargestellt ist, umfaßt eine
Stufe 31 der Herstellung eines Kunststoffmaterials aus
Nylon 66, eine Stufe 32 der Durchführung einer
Garnverstreckung auf dem Kunststoffmaterial, eine Stufe 33 des
Wirkens des Kunststoffmaterials zu einer Bahn aus Airbag-Stoff 41,
eine Stufe 34 der Beschichtung des Airbag-Stoffs 41 mit
Silikon oder Neopren, eine Stufe 35 des Zuschneidens des
Airbag-Stoffes 41 mit einem Laser-Schneider, so dass der Airbag-Stoff 41 eine
bestimmte Form erhält,
sowie eine Stufe 36 des Überlappens und Zusammennähens zweier
Stücke
aus Airbag-Stoff 41 mit einer Nähmaschine unter Ausbildung
von Nahtlinien 42 am Umfang der beiden Stücke aus
Airbag-Stoff 41 zu einem Airbag 4. Jedoch wird
der Airbag 4 durch einen komplizierten Arbeitsvorgang herstellt,
das heißt,
der Airbag 4 läßt sich
nicht leicht und schnell herstellen, wodurch die Herstellungsdauer
und die Herstellungskosten erhöht
werden. Außerdem
besteht das Kunststoffmaterial aus Nylon 66, welches nicht
natürlich
abbaubar ist, wodurch leicht eine Umweltverschmutzung verursacht
wird, wenn es abgenutzt ist und weggeworfen wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher die Herstellung eines Airbag-Stoffes aus
einem anderen Material als einem Garn.
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Gegenstand
der Erfindung ist das in Anspruch 1 angegebene Verfahren. Vorteilhafte
weitere Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung
wird zur Herstellung des Airbag-Stoffes ein Kunststoffmaterial verwendet,
welches aus mehreren Stücken
besteht, von denen jeweils zwei miteinander überlappt werden, wobei die Überlappungsbereiche
miteinander verbunden werden.
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Vorzugsweise
erfolgt das Verbinden der Überlappungszonen
des Airbag-Stoffes durch Verschweißen mittels eines Kurzwellenverfahrens,
so dass ein Airbag aus den zwei Stücken Airbag-Stoff gebildet
wird und der Airbag somit schnell und leicht vollständig ausgebildet
werden kann, was die Herstellungsdauer und die Herstellungskosten
senkt.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand von Beschreibungen von Ausführungsformen
in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, worin bedeuten:
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1 ein
Fließschema
eines Verfahrens gemäß der Erfindung;
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2 einen
seitlichen Querschnitt eines Airbag-Stoffes, der erfindungsgemäß verwendet
wird;
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3 eine
Draufsicht auf einen erfindungsgemäß hergestellten Airbag;
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4 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Airbags;
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5 ein
Fließschema
für ein
herkömmliches
Herstellungsverfahren und
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6 eine
Draufsicht auf einen herkömmlichen
Airbag.
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Gemäß den 1 bis 3 umfaßt ein Verfahren
gemäß der Erfindung
zur Herstellung eines Airbags eine Stufe 11 der Herstellung
eines Kunststoffmaterials, eine Stufe 12 des Verstreckens
des Kunststoffmaterials unter Ausbildung eines Airbag-Stoffes 21 aus
einer thermoplastischen Polyurethanfolie, eine Stufe 13 des Zuschneidens
des Airbag-Stoffes 21 unter Ausbildung mehrerer Stücke des
Airbag-Stoffes 21, von denen jedes eine vorherbestimmte
Form und Größe aufweist,
und eine Stufe 14 des Überlappens
und Kombinierens zweier Stücke
des Airbag-Stoffes 21 und der Verschweißung des Randes der zwei Stücke des
Airbag-Stoffes 21 miteinander unter Ausbildung eines Airbags 2 aus
den zwei Stücken
Airbag-Stoff 21.
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Die
Stufe 12 umfaßt
das Gießen
von Kunststoffmaterial in eine zweiachsige Flachfolienpresse (oder eine
einachsige Flachfolienpresse), um das Kunststoffmaterial nach außen unter
Ausbildung einer thermoplastischen Polyurethanfolie zu verstrecken.
Die Stufe 12 umfaßt
des weiteren die Bildung einer thermoplastischen elastischen Folie 211,
die Ausbildung einer unelastischen Folie 212 und die Ausbildung
einer Bindeschicht 213 zwischen der thermoplastischen elastischen
Folie 211 und der unelastischen Folie 212 unter
Ausbildung des Airbag-Stoffes 21. Vorzugsweise wird die
Bindeschicht 213 dazu verwendet, um die thermoplastische
elastische Folie 211 und die unelastische Folie 212 bei
einer Temperatur von 200°C
aneinander zu binden.
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Die
thermoplastische elastische Folie 211 wird aus thermoplastischem
Polyurethan (TPU) hergestellt. Die unelastische Folie 212 besteht
aus LPDE (Polyethylen niedriger Dichte), HDPE (Polyethylen hoher
Dichte), LLPDE (lineares Polyethylen niedriger Dichte), PET (Polyethylenterephthalat),
PETG (Polyethylenterephthalat-glycol), PP (Polypropylen), PBT (Polybutadien-terephthalat),
PA (Polyamid), PC (Polycarbonat), PS (Polystyrol), LCP (flüssigkristalline
Polymere), PVB (Polyvinyl-butyral) oder PVC (Polyvinylchlorid).
Außerdem
besteht die Bindeschicht 213 aus UP (un gesättigten
Polymeren), Epoxidharzen, PU (Polyurethan), PA (Polyamid), EVA (Ethylen-Vinylacetat),
EMA (Ethylen-Methylacrylat),
EBA (Ethylen-Butylacrylat), EAA (Ethylenacrylat), MMA (Methylmethacrylat),
Silikon, Kautschuk oder Ionenpolymerharz.
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In
Stufe 13 wird der Airbag-Stoff 21 mit einem Schneidewerkzeug
zu kreisförmiger
Form zugeschnitten, und einige Stücke des Airbag-Stoffs 21 werden
zugeschnitten, so dass ein Aufblasventil 22 erhalten wird.
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In
Stufe 14 besitzt eines der beiden Stücke Airbag-Stoff 21 ein
Aufblasventil 22. Außerdem
werden zwei Stücke
Airbag-Stoff 21 mittels
eines Kurzwellenverfahrens bearbeitet, so dass die beiden Stücke Airbag-Stoff 21 wärmeverpreßt und verschmolzen
werden und entlang dem Umfang der beiden Stücke Airbag-Stoff 21 eine
wärmeverschmolzene
Linie 23 gebildet wird, so dass die beiden Stücke Airbag-Stoff 21 miteinander
verbunden werden.
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Danach
wird der Airbag einem Flammentest (gemäß FMVSS Nr. 302) wie folgt
unterzogen.
- (1) Die Probe wird 24 Stunden auf
21°C und
50% relative Luftfeuchtigkeit eingestellt;
- (2) Die Probe besitzt eine Länge
von 356 mm, eine Breite von 102 mm und eine Dicke von nicht über 13 mm;
- (3) Der Bunsenbrenner besitzt einen Durchmesser von 10 mm und
die Flamme eine Höhe
von 38 mm;
- (4) Die mittige Stellung der Brennöffnung des Bunsenbrenners ist
190 mm unter dem entfernten Ende des Testobjekts angeordnet, und
der Bunsenbrenner befindet sich 15 Sekunden lang im Brennbetrieb;
- (5) Die Zeit wird berechnet von dem Zeitpunkt an, wenn das Anfangsende
der Probe 38 mm weit durchgebrannt ist, bis zu dem Zeitpunkt, an
dem Brennstelle der Probe vom Halteende der Probe 38 mm entfernt ist,
oder die Zeitberechnung wird abgebrochen, wenn die Flamme erlischt;
- (6) Die Brenngeschwindigkeit wird nach der Gleichung B = 60
D/T errechnet, wobei B die Brenngeschwindigkeit in mm/min, D die
Brennentfernung in mm und T die Brenndauer in Sekunden bedeuten;
und
- (7) die Ergebnisse werden wie folgt beschrieben: das Brennen
erlischt, bevor die Entfernung von 38 mm vom Halteende erreicht
ist, so dass die thermoplastische Polyurethanfolie flammensicher
ist, ohne dass ein Zusatzstoff erforderlich ist.
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Außerdem wird
der Airbag einem Alterungstest durch Wärmeeinwirkung unterzogen:
- (1) Der Wärmealterungstest
wird gemäß ASTM D
5427 durchgeführt,
die Einstellung der Probe erfolgt über 400 Stunden auf 105°C, und die
Erfassung der Daten der Probe erfolgten nach 24 Stunden bei 25°C und 50%-iger
relativer Luftfeuchtigkeit;
- (2) Der Zugfestigkeitstest wurde gemäß ASTM D882 vorgenommen: W
25 mm T 0,2 mm;
- (3) Der Reißfestigkeitstest
wurde gemäß ASTM D1938
durchgeführt:
W 25 mm T 0,2 mm;
Eigenschaft | Einheit | Richtung | vor Alterung | nach Alterung | Geändeter Ausgangwert % |
Max. Zugfestigkeit | kg/mm2 | Hauptrichtung | 7.27 ± 0.95 | 5.29 ± 0.19 | 73 |
Querrichtung | 5.89 ± 1.11 | 4.98 ± 0.77 | 85 |
Max. Dehnung | % | Hauptrichtung | 825 ± 95 | 899 ± 24 | 109 |
Querrichtung | 853 ± 73 | 995 ± 60 | 117 |
Anfangs-Zugelastizität | kg/mm2 | Hauptrichtung | 3.97 ± 0.34 | 2.90 ± 0.48 | 73 |
Querrichtung | 3.71 ± 0.49 | 2.98 ± 0.28 | 80 |
Max. Reißfestigkeit | kg/mm2 | Hauptrichtung | 6.77 ± 0.50 | 8.46 ± 1.33 | 125 |
Querrichtung | 8.58 ± 0.97 | 9.40 ± 0.8 | 110 |
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Anerkanntermaßen wird
die thermoplastische Polyurethanfolie so ausgewählt, dass sie eine Härte von 95
A und ein Molekulargewicht von 25000 aufweist, so dass die maximale
Zugfestigkeit der thermoplastischen Polyurethanfolie nach dem Alterungsverfahren
durch Hitzeeinwirkung einen Beibehaltungswert von 80% aufweist,
d. h., der neue Zugfestigkeitswert beträgt 80% des Ausgangswertes.
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Des
weiteren wird der Airbag einem Alterungsversuch durch Feuchtigkeitseinfluß wie folgt
unterworfen:
- (1) Der Alterungstest durch Wärmeeinfluß wird gemäß ASTM D5427
durchgeführt,
wobei die Einstellung der Probe während 336 Stunden auf 80°C und 95%
relative Feuchtigkeit erfolgte, während die Erfassung der Probendaten
nach 24 Stunden bei 25°C
und 50%-iger relativer Feuchtigkeit erfolgte;
- (2) Der Zugfestigkeitsversuch wurde gemäß ASTM D882 durchgeführt: W 25
mm T 0,2 mm;
- (3) Der Reißfestigkeitsversuch
wurde gemäß ASTM D1938
durchgeführt:
W 25 mm T 0,2 mm;
Eigenschaft | Einheit | Richtung | vor
Alterung | Nach
Alterung | Geänderter Ausgangwert % |
Max. Zugfestigkeit | kg/mm2 | Hauptrichtung 1 | 5.40 ± 0.49 | 3.96 ± 0.22 | 74 |
Hauptrichtung 2 | 5.18 ± 0.57 | 3.99 ± 0.28 | 78 |
Max. Dehnung | % | Hauptrichtung 1 | 1364 ± 127 | 1050 ± 37 | 77 |
Hauptrichtung 2 | 1524 ± 161 | 1093 ± 52 | 72 |
Max. Reißfestigkeit | kg/mm | Hauptrichtung 1 | 8.09 ± 0.51 | 8.14 ± 0.70 | 100 |
Hauptrichtung 2 | 8.01 ± 0.30 | 7.95 ± 0.68 | 100 |
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Die
Hauptrichtungen 1 und 2 sind die Längsrichtungen der thermoplastischen
Polyurethanfolie bei Zusatz unterschiedlicher Additive. Wenn die
thermoplastische Polyurethanfollie ein Harz ist, welches sich leicht in
Wasser löst,
wird der ausgewählten
thermoplastischen Polyurethanfolie außerdem ein Reagenz zur Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Hydroly se zugesetzt, um die maximale Zugfestigkeit aufrecht zu erhalten.
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Außerdem wurde
der Airbag einem zyklischen Alterungstest 1A wie folgt unterworfen:
- (1) Der zyklische Alterungsest wurde gemäß ASTM D5427-1A
durchgeführt,
wobei die Einstellung der Probe drei Stunden auf 40°C, zwei Stunden
auf 22°C
und 70% relative Feuchtigkeit, drei Stunden auf 107°C und zwei
Stunden auf 22°C
und 70% relative Feuchtigkeit erfolgte, während die Erfassung der Probendaten nach
24 Stunden (tatsächlich
nach 20 Stunden) bei 25°C
und 50%-iger relativer Feuchtigkeit durchgeführt wurde;
- (2) Der Zugfestigkeitsversuch wurde gemäß ASTM D882 durchgeführt: W 25
mm T 0,2 mm;
Der Reißfestigkeitsversuch
wurde gemäß ASTM D1938
durchgeführt:
W 25 mmm T 0,2 mm:
Eigenschaft | Standard | Einheit | Richtung | vor Alterung | nach Alterung | Geänderter Ausgangwert
% |
Max. ZugFestigkeit | ASTM D882 | kg/cm2 | Hauptrichtung | 8.11 ± 0.61 | 6.38 ± 0.33 | 79 |
Querrichtung | 7.66 ± 0.49 | 5.98 ± 0.26 | 78 |
Bruch-Dehnung | ASTM D882 | % | HauptRichtung | 932 ± 28 | 1115
+ 117 | 126 |
Querrichtung | 1058 ± 34 | 1176 ± 42 | 111 |
Max. Reißfestigkeit | ASTM D1938 | kg/mm | Hauptrichtung | 5.46
+ 0.23 | 6.28 ± 0.17 | 115 |
Querrichtung | 8.06
+ 0.27 | 7.45 ± 0.18 | 93 |
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Anerkanntermaßen wird
die thermoplastische Polyurethanfolie derart ausgewählt, dass
sie eine Härte von
90A und ein Molekulargewicht von 20000 aufweist, so dass die maximale
Zugfestigkeit der thermoplastischen Polyurethanfolie einen Beibehaltungswert
von 80% nach der Durchführung
des zyklischen Alterungsversuches 1A aufweist.
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Außerdem wurde
der Airbag einem zyklischen Alterungstest 1B wie folgt unterworfen:
- (1) Der zyklische Alterungsversuch wurde gemäß ASTM D5427-1B durchgeführt, wobei
die Einstellung der Probe in 72 Stunden auf 38°C und 98% relative Luftfeuchtigkeit,
24 Stunden auf 40°C,
72 Stunden auf 102°C,
72 Stunden auf 25°C
und 50% relative Feuchtigkeit (tatsächlich 113 Stunden auf 38°C in Wasser, 24
Stunden auf 40°C
und 80 Stunden auf 105°C)
erfolgte und die Erfassung der Probendaten nach 24 Stunden bei 25°C und 50%-iger
relativer Feuchtigkeit erfolgte;
- (2) Der Zugfestigkeitsversuch wurde gemäß ASTM D882 durchgeführt: W 25
mm T 0,2 mm;
- (3) Der Reißfestigkeitsversuch
wurde gemäß ASTM D1938
durchgeführt:
W 25 mm T 0,2 mm;
Eigenschaft | Standard | Einheit | Richtung | vor
Alterung | nach
Alterung | Geänderter Ausgangswert |
Max. Zugfestigkeit | ASTM D882 | kg/cm2 | Hauptrichtung | 8.11 ± 0.61 | 7.42 ± 0.22 | 92 |
Querrichtung | 7.66 ± 0.49 | 6.42 ± 0.31 | 84 |
Bruch-Dehnung | ASTM D882 | % | Hauptrichtung | 932 ± 28 | 1141 ± 70 | 122 |
Querrichtung | 1058 ± 34 | 1162 ± 64 | 109 |
Max. Reißfestigkeit | ASTM D1938 | kg/mm | Hauptrichtung | 5.46 ± 0.23 | 7.23 ± 0.25 | 132 |
Querrichtung | 8.06 ± 0.27 | 8.04 ± 0.11 | 100 |
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Anerkanntermaßen wird
die thermoplastische Polyurethanfolie derart ausgewählt, dass
sie eine Härte von
90A und ein Molekulargewicht von 20000 aufweist, so dass die maximale
Zugfestigkeit der thermoplastischen Polyurethanfolie einen ausgezeichneten
Beibehaltungswert nach dem zyklischen Alterungstest 1B aufwies.
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Außerdem wurde
der Airbag einem zyklischen Alterungstest 1C wie folgt unterworfen:
- (1) Der zyklische Alterungstest (Versuch in
Form eines Prüfzyklus)
wurde gemäß ASTM D5427-1C
durchgeführt,
wobei die Einstellung der Probe 24 Stunden auf 38°C und 98%
relative Feuchtigkeit, 24 Stunden auf 79°C und 95% relative Feuchtigkeit
und 6 Stunden auf 29°C
(tatsächlich
24 Stunden auf 38°C
in Wasser, 24 Stunden auf 79°C
in Wasser sowie 6 Stunden auf 40°C)
erfolgte und die Erfassung der Probendaten nach 24 Stunden bei 25°C und 50%
relativer Feuchtigkeit durchgeführt
wurde;
- (2) Der Zugfestigkeitsversuch wurde gemäß ASTM 882 durchgeführt: W 25
mm T 0,2 mm;
- (3) Der Reißfestigkeitsversuch
wurde gemäß ASTM D1938
durchgeführt:
W 25 mm T 0,2 mm;
Eigenschaft | Standard | Einheit | Richtung | vor Alterung | nach Alterung | Geändeter Augangs wert % |
Max. Zugfestigkeit | ASTM D882 | kg/cm2 | Hauptrichtung | 8.11
+ 0.61 | 7.37 ± 0.24 | 91 |
Querrichtung | 7.66
+ 0.49 | 6.05 ± 0.36 | 79 |
Bruch-Dehnung | ASTM D882 | % | Hauptrichtung | 932 ± 28 | 1195 ± 56 | 128 |
Querrichtung | 1058
+ 34 | 1224 ± 100 | 115 |
Max. Reißfestigkeit | ASTM D1938 | kg/mm | Hauptrichtung | 5.46
+ 0.23 | 6.07 ± 0.16 | 111 |
Querrichtung | 8.06
+ 0.27 | 7.69 ± 0.21 | 96 |
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Anerkanntermaßen wird
die thermoplastische Polyurethanfolie so ausgewählt, dass sie eine Härte von 90A
und ein Molekulargewicht von 20000 aufweist, so dass die maximale
Zugfestigkeit der thermoplastische Polyurethanfolie einen ausgezeichneten
Beibehaltungswert nach dem Alterungstestzyklus 1C aufwies.
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Außerdem wurden
die folgenden Ergebnisse des Dehnungsversuchs mit der thermoplastischen
Polyurethanfolie erhalten:
Eigenschaft | Einheit | Richtung | vor Dehnung | Nach Dehnung | Veränderung | Beibehaltungswert
% |
Max.
Zugfestigkeit | kg/mm2 | Querrichtung | 3.17 + 0.06 | 6.64 ± 0.08 | +2.09 | 3 |
Max. Dehnung | % | Querrichtung | 1047 ± 81 | 396
+ 1 | –2.64 | 3 |
Anfangs-Elastizität | kg/mm2 | Querrichtung | 4.48 ± 0.15 | 3.92 ± 0.02 | –1.14 | 3 |
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Die
Stufe 12 gemäß 1 umfaßt außerdem die
Durchführung
einer Coronaentladungs-Behandlung einer behandelten Oberfläche der
thermoplastischen elastischen Folie 211 oder der unelastischen
Folie 212, um die Oberflächenadhäsionskraft zu erhöhen, sowie
die Beschichtung der behandelten Oberfläche der thermoplastischen elastischen
Folie 211 oder der unelastischen Folie 212 mit
der Bindeschicht 213, um die thermoplastische elastische
Folie 211 und die unelastische Folie 212 aneinander
zu binden (siehe 2).
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Wie
in 4 dargestellt, besitzt der Airbag 2 eine
unterschiedliche Form und ist auf einer Seite am Oberteil des Automobils
montiert, so dass er einen Airbag vom Vorhangtyp bildet.
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Die
thermoplastische elastische Folie 211 ist aus thermeoplastischem
Polyurethan hergestellt, welches ein umweltverträgliches Material ist, so dass
der Airbag 2 im ausgedienten Zustand keine Verschmutzung der
Umwelt hervorruft.