DE102017106498A1

DE102017106498A1 - Gassack für ein Sicherheitssystem in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102017106498A1
Application number: DE102017106498.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Stefes; Senra Oezkan; Graca Silva; Rosa Bessada
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gassack, insbesondere für ein Sicherheitssystem in Fahrzeugen, der wenigstens eine Wandung aus einem Gewebe mit einer Beschichtung aufweist. Die Beschichtung umfasst einen Silikonschaumstoff. Das mit dem Silikonschaumstoff beschichtete Gassackgewebe weist eine verbesserte Hitzebeständigkeit auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassack, insbesondere für ein Sicherheitssystem in Fahrzeugen, mit wenigstens einer Wandung oder einem Wandungsteil aus einem Gewebe, das mit einer Beschichtung versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Gassacks sowie die Verwendung eines beschichteten Gassackgewebes zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit, des Gewichts und der Dichtheit des Gassacks.
Gassäcke oder Airbags für Sicherheitssysteme in Fahrzeugen, wie beispielsweise einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, bestehen üblicherweise aus unbeschichteten oder silikonbeschichteten Polyamid- oder Polyestergeweben. Die Gewebe sollen eine gezielte Einstellung der Luftdurchlässigkeit ermöglichen und außerdem hitzebeständig sein.
Darüber hinaus sollen die Gassackgewebe im Interesse eines möglichst geringen Raumbedarfs für die Unterbringung des Gassacks im Fahrzeug eine gute Faltbarkeit und eine möglichst geringe Masse aufweisen.
Aus dem Stand der Technik sind Gassackgewebe bekannt, die eine Beschichtung aus Silikonelastomeren, laminierten Folien oder andere Beschichtungen aufweisen. Die Beschichtungen können einseitig, auf nur einer Gewebefläche, oder zweiseitig, auf den entgegengesetzten Gewebeflächen, aufgebracht sein. Bei Silikonelastomeren können ein- oder mehrkomponentige Silikonzusammensetzungen verwendet werden, die üblicherweise in einem kontinuierlichen Prozess mittels Walzen- und/oder Rakel-Auftragsverfahren auf das Gassackgewebe aufgebracht und anschließend durch Vernetzen ausgehärtet und auf der Oberfläche des Gewebes fixiert werden.
Silikonzusammensetzungen zur Beschichtung von Gassackgeweben und damit beschichtete Gassackgewebe sind beispielweise in der EP 2 382 271 B1 offenbart. Die US 2014/0024731 beschreibt Schaumsysteme auf Silikonbasis, die bisher jedoch nicht für die Beschichtung von Gassäcken verwendet wurden.
Es besteht weiterhin Bedarf an kostengünstig herstellbaren Gassäcken für Sicherheitssysteme in Fahrzeugen, die eine verbesserte Hitzebeständigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen, und die gut faltbar sind.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Gassack gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren zu seiner Herstellung gemäß Anspruch 6. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung schafft einen Gassack, insbesondere für ein Sicherheitssystem in Fahrzeugen, mit wenigstens einer Wandung oder einem Wandungsteil aus einem Gewebe, das mit einer Beschichtung versehen ist. Der erfindungsgemäße Gassack ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Schaumstoff umfasst, welcher während der Vernetzung der Beschichtung aufschäumt.
Die Beschichtung ist bevorzugt eine Silikonbeschichtung, und der Schaumstoff umfasst bevorzugt einen Silikonschaumstoff.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine deutlich verbesserte Hitzebeständigkeit des bevorzugt mit einem Silikonschaumstoff beschichteten Gewebes, im Vergleich zu einem mit der gleichen Menge an Silikonelastomer beschichteten Gassackgewebe. Eine gleichwertige Hitzebeständigkeit wiederrum kann dadurch mit einer viel geringeren Menge an Silikonelastomer erreicht werden. Die benötigte Menge liegt dann im Bereich von etwa der Hälfte der üblichen Auftragsmenge. Dies ermöglicht die Herstellung leichterer Gassackgewebe und der daraus gefertigten Gassäcke unter Einsparung von Materialkosten.
Gleichzeitig zeigen die bevorzugt mit Silikonschaumstoff beschichteten Gewebe gute Haft- und Versiegelungseigenschaften und ermöglichen deshalb die gezielte Einstellung der Gasdurchlässigkeit des beschichteten Gewebes.
Das Gassackgewebe ist aus den bekannten Materialien gefertigt, die zur Herstellung von Gassäcken für Sicherheitseinrichtungen verwendet werden können. Bevorzugt wird das Gassackgewebe aus Polyamid oder Polyester gewebt.
Der Materialaufwand zur Herstellung von Beschichtungen aus Silikonschaumstoff ist geringer als bei herkömmlichen Silikonbeschichtungen, da die Dichte des Silikonschaumstoffs wesentlich geringer ist. Damit kann bei gleichem Materialeinsatz und höherer Schichtdicke eine verbesserte Hitzebeständigkeit des Gassackgewebes erreicht werden, oder es kann mit wesentlich geringerem Materialeinsatz an Silikonzusammensetzung eine Hitzebeständigkeit des Gewebes erzielt werden, die derjenigen von herkömmlichen Beschichtungen mit Silikonelastomeren bei vergleichbarer Schichtdicke entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gewebe deshalb die Beschichtung aus Schaumstoff, bevorzugt Silikonschaumstoff, in einer Menge von höchstens 90 g/m² auf. Bevorzugt weist das Gewebe die Beschichtung in einer Menge im Bereich von mindestens etwa 5 g/m² bis 90 g/m² auf, besonders bevorzugt in einer Menge im Bereich von 30 g/m² bis 50 g/m².
Durch die Beschichtung des Gassackgewebes mit einem Schaumstoff kann bereits mit sehr geringen Mengen an eingesetzter Beschichtungszusammensetzung eine hervorragende Hitzebeständigkeit des Gewebes erreicht werden. Dadurch ist auch die Faltbarkeit des Gewebes verbessert und der Platzbedarf verringert. Desweiteren kann der Fachmann in Abhängigkeit von der gewünschten Verbesserung der Hitzebeständigkeit die Menge an eingesetztem Silikon bis an herkömmlich verwendete Mengen angleichen, ohne die Faltbarkeit des Gewebes zu beinträchtigen.
Der Schaumstoff ist bevorzugt ein Silikonschaumstoff aus einem geschäumten Silikonelastomer. Als Ausgangsmaterial für die Schaumstoffbeschichtung eignen sich daher härtbare, ein- oder mehrkomponentige Silikonzusammensetzungen, insbesondere flüssige Silikonkautschuke (LSR), denen zur Bildung des Silikonschaumstoffs mindestens eine Schäumungskomponente zugesetzt wird. Geeignete Silikonzusammensetzungen sind im Handel erhältlich, beispielsweise unter der Bezeichnung LSR von BlueStar
Als Schäumungskomponente eignen sich physikalische Treibmittel mit einem Siedepunkt von etwa 40 bis 150 °C, wie Kohlenwasserstoffe, insbesondere Alkane, Alkohole, insbesondere Glykole und oder Alkanole mit 1 bis 18 C-Atomen, Ether sowie Wasser. Ferner können chemische Treibmittel verwendet werden, die sich in der Hitze unter Bildung von Gas zersetzen. Die Schäumungskomponente kann außerdem ein reaktives Treibmittel umfassen, wie beispielsweise ein Polyorganosiloxan mit einer oder mehreren Silanolgruppen. Die Silanolgruppen reagieren mit den in der Silkonzusammensetzung enthaltenen Polyorganosilanen unter Kondensation zu Siloxan und Abspaltung von Wasserstoff. Außerdem können Gemische der genannten Treibmittel eingesetzt werden.
Die SchaumstoffBeschichtung ist mindestens auf der Innenfläche einer Wandung oder eines Wandungsteils des Gassacks angeordnet, um die Beständigkeit des Gassackgewebes gegenüber auftreffenden Heißpartikeln und Heißgasen zu verbessern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Gassackgewebe beidseitig beschichtet und die Schaumstoffbeschichtung sowohl innenseitig als auch außenseitig auf der Gassackwandung vorgesehen sein. Als weitere Ausführungsform können mehrlagige Silikonbeschichtungen vorgesehen sein, die wenigstens eine aus einem Silikonschaumstoff gebildete Schicht umfassen. Bevorzug besteht die Beschichtung jedoch aus einem Silikonschaumstoff.
Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb auch die Verwendung einer Beschichtung aus Silikonschaumstoff zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit von Gassackgeweben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gassacks umfasst die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines Gassackgewebes, bevorzugt eines Gassackgewebes aus Polyester oder Polyamid;
Beschichten des Gassackgewebes durch Auftragen einer härtbaren/ vernetzbaren Silikonzusammensetzung auf das Gewebe, wobei die härtbare Silikonzusammensetzung mindestens eine Schäumungskomponente enthält;
Aktivieren der Schäumungskomponente und Härten der Silikonzusammensetzung durch Erwärmen des beschichteten Gassackgewebes unter Bildung eines mit Silikonschaumstoff beschichteten Gassackgewebes; und
Herstellen eines Zuschnitts aus dem mit Silikonschaumstoff beschichteten Gassackgewebe und Fertigen eines Gassacks unter Verwendung des Zuschnitts.

In dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gassacks, wird zunächst das zu beschichtende Gewebe bereitgestellt. Dabei handelt es sich um ein Gewebe aus für die Herstellung von Airbags üblicherweise verwendeten Materialien, vorzugsweise Polyamid oder Polyester. Das Gewebe wird bevorzugt in Form einer Gewebebahn bereitgestellt.
Im nächsten Schritt wird das Gassackgewebe mit einer härtbaren Silikonzusammensetzung beschichtet, die mindestens eine Schäumungskomponente enthält. Die Silikonzusammensetzung ist vorzugsweise eine flüssige Silikonkautschukzusammensetzung, die einkomponentig oder mehrkomponentig formuliert sein kann. Bevorzugt ist der Silikonkautschuk heißhärtbar. Bei mehrkomponentigen Silikonzusammensetzungen werden die reaktiven Komponenten getrennt gelagert und erst unmittelbar vor dem Beschichten homogen miteinander gemischt.
Die Schäumungskomponente ist in wenigstens einer der Komponenten der Silikonzusammensetzung enthalten und kann aus der Gruppe der oben genannten physikalischen, chemischen und reaktiven Treibmittel sowie Mischungen davon ausgewählt werden. Bevorzugt liegt die Schäumungskomponente in der Silikonzusammensetzung in einem Anteil bis zu 10 Gew.-% vor.
Zur Beschichtung des Gassackgewebes mit der Silikonzusammensetzung können die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden, die allgemein für das Beschichten von textilen Flächengebilden mit Harzen und anderen flüssigen Stoffen verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise das Spühbeschichten, Tauchbeschichten, Rakelbeschichten und Walzenbeschichten, oder Kombinationen davon. Bevorzugt wird die Silikonzusammensetzung durch eine Kombination von Walz- und Rakelbeschichten auf das Gassackgewebe aufgetragen.
Die Silikonzusammensetzung wird vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 5 bis 90 g/m² auf das Gewebe aufgetragen. Die Silikonzusammensetzung kann neben den siliciumorganischen Bestandteilen und der Schäumungskomponente noch weitere Zusätze wie Katalysatoren, Härter, Haftvermittler, Füllstoffe oder Pigmente und andere übliche Additive enthalten.
Im Anschluss an die Beschichtung des Gassackgewebes mit der Silikonzusammensetzung wird das beschichtete Gewebe bevorzugt in einem kontinuierlichen Prozess durch einen Ofen geführt, und die Beschichtung aus der Silikonzusammensetzung wird durch Erwärmen unter Bildung eines Silikonschaumstoffs gehärtet. Die Aktivierung der Schäumungskomponente und das Härten der Silikonzusammensetzung werden bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 190 °C durchgeführt, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 180 °C.
Die Schaumbildung erfolgt durch Zersetzen und/oder Verdampfen der in der Silikonzusammensetzung enthaltene Schäumungskomponente unter Gasentwicklung beim Passieren des Ofens. Gleichzeitig werden die in der Silikonzusammensetzung enthaltenen siliziumorganischen Komponenten miteinander durch Kondensations- und/oder Additionsreaktionen wie einer metallkatalysierten Hydrosilyllierung miteinander vernetzt. Damit kann eine besonders gute Hitzebeständigkeit des beschichteten Gewebes erreicht werden.
Das so erhaltene, mit Silikonschaumstoff beschichtete Gassackgewebe wird anschließend in geeigneter Weise zugeschnitten und gegebenenfalls mit anderen Gewebezuschnitten zu einem Gassack vernäht. Der auf diese Weise gebildete Gassack weist wenigstens eine Wandung auf, die ganz oder teilweise mit dem Silkonschaumstoff beschichtet ist.
Ausführungsbeispiele
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht einschränkend zu verstehen sind.
Eine Gewebebahn aus Polyamidfasern (PA 6.6) mit einer Feinheit von 700 dtex wurde mit einem flüssigen Silikonkautschuck (LSR von Blustar) beschichtet. Zu dem flüssigen Silikonkautschuck wurdeein Treibmittel zugegeben. Der Silikonkautschuk wurde in einer Menge von zwischen 80 g/m² und 90 g/m² auf das Polyamidgewebe aufgetragen und im Durchlaufofen durch Erwärmen auf eine Temperatur von zwischen 140 °C und 180 °C während etwa 1bis 3 min gehärtet.
Als Vergleichsbeispiel wurde eine Polyamidgewebebahn mit dem flüssigen Silikonkautschuk ohne Treibmittelzusatz beschichtet und unter gleichen Bedingungen im Durchlaufofen gehärtet.
Aus den so erhaltenen, beschichteten Gewebebahnen wurden Proben von 160 × 160 mm geschnitten und einem Hot-Rod-Test unterzogen. Bei diesem Test wird ein Stahlzylinder mit einer Masse von ca. 50g auf eine Temperatur von 450°C / 550°C / 650°C erwärmt und über der in einen Halter eingespannten Gewebeprobe angeordnet. Anschließend lässt man den heißen Stahlzylinder mit seiner Stirnseite auf die Gewebeprobe fallen und bestimmt mit einer Sensoranordung die Zeit, die der Stahlzylinder ab dem Auslösen des Falls benötigt, um das Gewebe thermisch zu durchdringen. Die Durchdringzeit ist ein Maß um die Hitzebeständigkeit des beschichteten Gassackgewebes zu bewerten.
Die so erhaltenen Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Härtungstemperatur Auftragsmenge Duchdringzeit T=550 °C Duchdringzeit T =650 °C

[°C] [g/m²] [sec] [sec]

Vergleichsbeispiel 1 180° 91 6,84 4,41

Beispiel 1 180° 88 12,77 7,70
Wie anhand der vorstehenden Ergebnisse erkennbar ist, lässt sich durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Beschichtung aus Silikonschaumstoff eine deutliche Verbesserung der Hitzebeständigkeit von beschichteten Gassackgeweben erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2382271 B1 [0005]
US 2014/0024731 [0005]

Claims

Gassack, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit wenigstens einer Wandung oder einem Wandungsteil aus einem Gewebe, das mit einer Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Schaumstoff umfasst, der während einer Vernetzung der Beschichtung aufschäumt.
Gassack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Silikonbeschichtung und der Schaumstoff ein Silikonschaumstoff ist.
Gassack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einer Menge im Bereich von 5 bis 90 g/m² auf das Gewebe aufgebracht ist.
Gassack nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe aus Polyamid oder Polyester gebildet ist.
Verwendung eines Silikonschaumstoffs zur Herstellung eines beschichteten Gassackgewebes mit verbesserter Hitzebeständigkeit.
Verfahren zur Herstellung eines Gassacks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, welches die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Gassackgewebes; Beschichten des Gassackgewebes durch Auftragen einer härtbaren und/oder vernetzbaren Silikonzusammensetzung auf das Gewebe, wobei die Silikonzusammensetzung mindestens eine Schäumungskomponente enthält; Aktivieren der Schäumungskomponente und Härten der Silikonzusammensetzung durch Erwärmen des beschichteten Gassackgewebes unter Bildung eines mit Silikonschaumstoff beschichteten Gassackgewebes; und Herstellen eines Zuschnitts aus dem mit Silikonschaumstoff beschichteten Gassackgewebe und Fertigen eines Gassacks unter Verwendung des Zuschnitts.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumungskomponente ausgewählt ist aus der Gruppe der physikalischen Treibmittel mit einem Siedepunkt im Bereich von zwischen 40 °C und 150 °C, der chemischen Treibmittel und der reaktiven Treibmittel, bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Kohlenwasserstoffen, Alkoholen und Polysiloxanen mit wenigstens einer Silanolgruppe pro Molekül und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Silikonzusammensetzung in einer Menge im Bereich von 5 bis 90 g/m² auf das Gassackgewebe aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Silikonzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 190 °C gehärtet wird, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 180 °C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonzusammensetzung eine bevorzugt thermisch härtbare, flüssige Elastomerzusammensetzung ist.