DE102021112527A1

DE102021112527A1 - Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gewebes und Gassack

Info

Publication number: DE102021112527A1
Application number: DE102021112527.8A
Authority: DE
Inventors: Achim Härtel; Christian Agostini
Original assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2022-11-17

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gewebes für einen Gassack eines Rückhaltesystems hat folgende Schritte: Zunächst wird ein Gewebe (12) sowie ein thermoplastisches Polymer bereitgestellt. Anschließend wird auf einer Auftragsseite des Gewebes (12) eine Polymerbeschichtung erzeugt durch Aufbringen einer Polymerschmelze des thermoplastischen Polymers auf die Auftragsseite mittels Direktbeschichtung.Ferner wird ein Gassack angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gewebes sowie einen Gassack umfassend ein beschichtetes Gewebe.
Gassäcke für Rückhaltesysteme werden üblicherweise in Kraftfahrzeugen verwendet, um einen Fahrzeuginsassen im Bedarfsfall, beispielsweise bei einem Unfall, aufzufangen oder abzustützen.
Um einen Gassack ausreichend robust im Hinblick auf die im Bedarfsfall auftretenden Belastungen zu gestalten, ist es bekannt, das Gewebe des Gassacks mit einer zusätzlichen Beschichtung zu versehen, welche insbesondere eine ausreichende Gasdichtheit sowie eine hohe Lagerbeständigkeit gewährleisten soll.
Derartige Beschichtungen werden mittels Streich- beziehungsweise Rakelauftrag oder durch Auflaminieren einer zuvor hergestellten Folie erzeugt. Der Streich- oder Rakelauftrag geht jedoch mit hohen Beschichtungsgewichten einher, um eine ausreichende Gasdichtheit zu erzielen, wodurch das Gesamtgewicht sowie der benötigte Bauraum des Gassacks erhöht ist und hohe Kosten verursachen. Die Beschichtung mittels Auflaminieren einer Folie erfordert eine Vielzahl von Arbeitsschritten, da die Folie zunächst hergestellt und anschließend in einem weiteren Arbeitsschritt aufgetragen werden muss. Geeignete Folien werden üblicherweise mittels Folienblasen hergestellt, wodurch die Auswahl an verwendbaren Kunststoffen eingeschränkt ist, da sich die eingesetzten Materialien sowohl für das Folienblasen als auch für den Laminierprozess eignen müssen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zum Beschichten eines Gewebes für einen Gassack bereitzustellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Gassack mit hoher Gasdichtheit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gewebes für einen Gassack eines Rückhaltesystems mit folgenden Schritten: Zunächst wird ein Gewebe sowie ein thermoplastisches Polymer bereitgestellt. Anschließend wird auf einer Auftragsseite des Gewebes eine Polymerbeschichtung erzeugt durch Aufbringen einer Polymerschmelze des thermoplastischen Polymers auf die Auftragsseite mittels Direktbeschichtung.
Bei der Direktbeschichtung wird die Polymerschmelze des thermoplastischen Polymers direkt auf das Gewebe extrudiert. Auf diese Weise fallen keine zusätzlichen Arbeitsschritte an, wodurch die Kosten des Herstellungsverfahrens reduziert werden können.
Ferner kann grundlegend jedes thermoplastische Polymer in der Polymerbeschichtung zum Einsatz kommen, welches sich mittels Direktbeschichtung verarbeiten lässt, sodass sich vielfältige Eigenschaftsprofile des beschichteten Gewebes realisieren lassen, insbesondere hinsichtlich einer hohen Gasdichtheit und/oder einer hohen Hydrolyse-, Alterungs- und Wärmebeständigkeit.
Beispielsweise ist das thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyethern, Polyamiden, Polyolefinen, Polyurethanen, Polystyrolen, Polybutadienen, Copolymeren und Mischungen davon.
Bevorzugt ist das thermoplastische Polymer ein Polyester.
Das thermoplastische Polymer ist insbesondere ein thermoplastisches Elastomer (TPE), beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TPO (thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis), TPA (thermoplastisches Polyamidelastomer), TPC (thermoplastisches Copolyesterelastomer), TPU (thermoplastisches Elastomer auf Urethanbasis), TPS (thermoplastisches Styrol-Blockcopolymer) und Kombinationen davon.
Der Auftrag mittels Direktbeschichtung bewirkt, dass das Gewebe mit der Polymerschmelze imprägniert werden kann, das heißt das Gewebe nimmt in einer Grenzschicht an der Auftragsseite die aufgetragene Polymerschmelze teilweise auf. Auf diese Weise wird eine verbesserte Haftung der erzeugten Polymerbeschichtung erzielt, wodurch die Langlebigkeit und Gasdichtheit des beschichteten Gewebes verbessert wird.
Das Gewebe kann vor dem Auftragen der Polymerschmelze auf eine Verarbeitungstemperatur erwärmt werden, wobei die Verarbeitungstemperatur höchstens 40 °C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers liegt.
Bevorzugt liegt die Verarbeitungstemperatur höchstens 30 °C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers, besonders bevorzugt höchstens 10 °C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers. Mit anderen Worten entspricht die Verarbeitungstemperatur möglichst genau mindestens der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers.
Das Erwärmen des Gewebes auf die Verarbeitungstemperatur verhindert, dass die Polymerschmelze schlagartig erstarrt, sobald sie im Zuge der Direktbeschichtung in Kontakt mit dem Gewebe kommt und sorgt somit für eine besonders gleichmäßige Beschichtung. Insbesondere kann eine verbesserte Imprägnierung des Gewebes mit der Polymerschmelze und/oder eine verbesserte Haftung zwischen Gewebe und Polymerschmelze erreicht werden.
Das Gewebe kann über ein Infrarot-Heizgerät und/oder einer Vorrichtung zur Koronabehandlung auf die Verarbeitungstemperatur gebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Gewebe über beheizbare Walzen erwärmt werden, beispielsweise über eine Laminierwalze und/oder eine Umlenkwalze in einer Vorwärmeinrichtung, beispielsweise einem Vorwärmturm.
Bevorzugt wird die Temperatur des Gewebes unmittelbar vor dem Auftragen der Polymerschmelze gemessen, beispielsweise mittels einer Infrarotkamera. Auf diese Weise kann die Heizleistung der zum Erwärmen des Gewebes genutzten Vorrichtungen an die tatsächlich am Ort des Auftragens der Polymerschmelze gemessene Verarbeitungstemperatur angepasst werden. Insbesondere wird eine kontinuierliche Temperaturmessung und eine kontinuierliche Anpassung der Heizleistung durchgeführt.
Die Verarbeitungstemperatur liegt insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur des Gewebes. Mit anderen Worten sollte einerseits die Verarbeitungstemperatur hoch genug sein, um möglichst nahe an der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers zu sein, andererseits jedoch nicht so hoch, dass das Gewebe thermisch beschädigt wird.
Ferner liegt die Verarbeitungstemperatur insbesondere höchstens 100 °C über der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers, bevorzugt höchstens 80 °C, besonders bevorzugt höchstens 30 °C. Liegt die Verarbeitungstemperatur zu weit über der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers kann die Ausbildung der Polymerbeschichtung durch eine zu hohe Viskosität der Polymerschmelze erschwert sein.
Die Verarbeitungstemperatur wird zudem insbesondere so gewählt, dass die Verarbeitungstemperatur unterhalb der oberen Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Polymers liegt. Eine Verarbeitungstemperatur oberhalb der oberen Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Polymers kann dieses thermisch zersetzen, wodurch die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des thermoplastischen Polymers verloren gehen würden.
Vor Auftragen der Polymerschmelze und insbesondere vor Erwärmen auf die Verarbeitungstemperatur, kann das Gewebe in einem Präparationsschritt gereinigt werden. Insbesondere werden auf der Oberfläche des Gewebes vorhandene Verunreinigungen und/oder Spinnöle im Präparationsschritt entfernt, beispielsweise durch Behandeln mit einem Lösungsmittel, insbesondere mit einem organischen Lösungsmittel.
Die Polymerbeschichtung kann eine Dicke im Bereich von 5 bis 80 µm aufweisen, bevorzugt von 5 bis 50 µm, besonders bevorzugt von 5 bis 40 µm. Die Direktbeschichtung ermöglicht insbesondere den Auftrag von Polymerbeschichtungen mit sehr dünnen Dicken, wodurch die Menge an eingesetztem Material sowie das Beschichtungsgewicht reduziert werden können.
Das Beschichtungsgewicht der Polymerbeschichtung liegt insbesondere im Bereich von 10 bis 100 g/m², bevorzugt von 20 bis 80 g/m², besonders bevorzugt von 40 bis 60 g/m². Bei geringeren Beschichtungsgewichten ist keine ausreichende Gasdichtheit und Hydrolyse-, Alterungs- und Wärmebeständigkeit zu erwarten, während höhere Beschichtungsgewichte das Gesamtgewicht des beschichteten Gewebes zu sehr erhöhen.
Der Polymerschmelze können Additive zugesetzt werden, insbesondere Verarbeitungshilfen, Haftvermittler, Stabilisatoren, Aufschäummittel und/oder Farbmittel.
Der Begriff „Farbmittel“ umfasst sowohl anorganische Pigmente als auch organische Farbstoffe.
In einer Variante umfasst die Polymerbeschichtung mehr als eine Einzelschicht, wobei mindestens eine erste Einzelschicht und eine zweite Einzelschicht mittels Direktbeschichtung erzeugt wird, und wobei die erste Einzelschicht auf die Auftragsseite des Gewebes und die zweite Einzelschicht auf die erste Einzelschicht aufgebracht wird.
Eine Polymerbeschichtung mit mehr als einer Einzelschicht ermöglicht eine noch flexiblere Anpassung der Eigenschaften der Polymerbeschichtung an die an das beschichtete Gewebe gestellten Anforderungen. Insbesondere können die Einzelschichten jeweils in Bezug auf eine gewünschte Eigenschaft optimiert werden. Beispielsweise kann das thermoplastische Polymer der ersten Einzelschicht zum Erzielen der notwendigen Gasdichtheit und das thermoplastische Polymer der zweiten Einzelschicht zum Erzielen der notwendigen Hydrolyse-, Alterungs- und Wärmebeständigkeit ausgewählt werden.
Die Direktbeschichtung eignet sich in besonderem Maß zum Erzeugen von Polymerbeschichtungen mit mehreren Einzelschichten, da über die Anzahl und Art der eingesetzten Extrusionsdüsen eine flexible Ausgestaltung einfach und kostengünstig verfügbar ist.
Grundlegend können daher Polymerbeschichtungen mit einer beliebigen Anzahl an Schichten erzeugt werden.
Beispielsweise wird eine Abfolge von Einzelschichten erzeugt, deren Zusammensetzungen ausgehend von der Auftragsseite zur äußersten Einzelschicht hin gradientenartig abgestuft geändert werden. Auf diese Weise ist ein besonders homogenes Eigenschaftsprofil realisierbar und die Haftung der Einzelschichten untereinander kann verbessert werden.
Es ist auch möglich, dass verschiedene Beschichtungsarten miteinander kombiniert werden, wobei mindestens die dem Gewebe nächstgelegene Einzelschicht mittels Direktbeschichtung aufgetragen ist.
Bevorzugt sind alle Einzelschichten der Polymerbeschichtung mittels Direktbeschichtung erzeugt.
Kommen mehrere Einzelschichten zum Einsatz, wird die Verarbeitungstemperatur insbesondere anhand des Schmelzpunkts des thermoplastischen Polymers bestimmt, welches in der der Auftragsseite des Gewebes nächstgelegenen Einzelschicht eingesetzt wird.
In dieser Variante beziehen sich die oben genannten Dicken sowie das Beschichtungsgewicht der Polymerbeschichtung auf die gesamte Dicke bzw. das Beschichtungsgewicht aller Einzelschichten.
Jede der Einzelschichten weist insbesondere eine Einzelschichtdicke im Bereich von 5 bis 25 µm auf, bevorzugt im Bereich von 5 bis 20 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 µm.
Um besonders gleichmäßige Eigenschaften des Gewebes zu erzielen, kann auf einer der Auftragsseite gegenüberliegenden Rückseite des Gewebes ebenfalls eine Polymerbeschichtung erzeugt werden.
In Bezug auf die Polymerbeschichtung auf der Rückseite gelten die gleichen Bedingungen und es können die gleichen Materialien eingesetzt werden wie zuvor für das Aufbringen auf die Auftragsseite beschrieben.
Die auf der Rückseite aufgebrachte Polymerbeschichtung kann den gleichen oder einen abweichenden Aufbau zur Polymerbeschichtung auf der Auftragsseite aufweisen. Bevorzugt werden die gleichen Polymerbeschichtungen auf der Auftragsseite und der Rückseite erzeugt.
Die beiden Polymerbeschichtungen auf der Auftragsseite und der Rückseite können in einem einzelnen Verfahrensschritt erzeugt werden oder es kann zunächst in einem ersten Schritt die Polymerbeschichtung auf der Auftragsseite und in einem zweiten Schritt die Polymerbeschichtung auf der Rückseite erhalten werden. Die gleichzeitige Erzeugung ermöglicht einen höheren Produktionsdurchsatz, während die Herstellung in getrennten Schritten den apparativen Aufwand verringert.
In einer weiteren Variante wird vor Erzeugen der Polymerbeschichtung eine Klebeschicht auf die Auftragsseite des Gewebes aufgetragen.
Die Klebeschicht dient zur weiteren Verbesserung der Anhaftung der Polymerbeschichtung am Gewebe und kann beispielsweise auf die Auftragsseite aufgesprüht oder ebenfalls mittels Direktbeschichtung aufgebracht werden.
In dieser Variante bedeutet das Aufbringen der Polymerschmelze auf die Auftragsseite das Aufbringen der Polymerschmelze auf die Klebeschicht auf der Auftragsseite des Gewebes.
Selbstverständlich kann ebenfalls eine Klebeschicht auf die Rückseite des Gewebes aufgetragen werden, wenn eine beidseitige Polymerbeschichtung erzeugt werden soll. Die zuvor in Bezug auf die Auftragsseite besprochenen Merkmale gelten analog für die Rückseite.
Grundsätzlich eignet sich jeder Klebstoff für den Einsatz in der Klebeschicht, der chemisch mit dem Gewebe und der Polymerbeschichtung kompatibel ist. Beispielsweise kann der Klebstoff ein chemisch und/oder physikalisch härtender Klebstoff sein. Ein chemisch härtender Klebstoff ist insbesondere ausgewählt aus Polyadditionsklebstoffen, Polykondensationsklebstoffen, Polymerisationsklebstoffen und Kombinationen davon. Ein physikalisch härtender Klebstoff ist insbesondere ausgewählt aus Schmelzklebstoffen, trocknenden Klebstoffen und gelbildenden Klebstoffen. Als Klebstoff können auch Klebstoffe zum Einsatz kommen, die druckaktivierbar, wärmeaktivierbar und/oder feuchtigkeitsaktivierbar sind.
Die Klebeschicht umfasst insbesondere ein thermoplastisches Polymer mit einem Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Polymers zum Erzeugen der Polymerbeschichtung, welches auf die Klebeschicht aufgetragen wird.
Die Differenz zwischen dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers der Klebeschicht und dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers, welches auf die Klebeschicht aufgetragen wird, beträgt insbesondere 10 °C bis 100 °C, bevorzugt 20 °C bis 80 °C. Derartige Differenzen sorgen für eine gute Benetzung sowohl des insbesondere vorgewärmten Gewebes als auch der Polymerbeschichtung durch die Klebeschicht.
Das thermoplastische Polymer der Klebeschicht ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyethern, Polyurethanen, synthetischen Kautschuken, Copolymeren und Mischungen davon.
Die Klebeschicht weist insbesondere eine Dicke im Bereich von 1 bis 35 µm auf, bevorzugt von 5 bis 30 µm, besonders bevorzugt von 10 bis 25 µm.
Das Beschichtungsgewicht der Polymerbeschichtung liegt insbesondere im Bereich von 10 bis 40 g/m², bevorzugt von 15 bis 30 g/m², besonders bevorzugt von 20 bis 25 g/m².
Nach Erzeugen der Polymerbeschichtung kann das beschichtete Gewebe thermisch und/oder durch Verpressen nachbehandelt werden. Beispielsweise wird das beschichtete Gewebe aufgeheizt und/oder kalandriert. Auf diese Weise lässt sich eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen Gewebe und Polymerbeschichtung erzielen.
Das Gewebe ist strukturell grundlegend nicht weiter eingeschränkt, solange eine ausreichende Festigkeit für den Einsatz in einem Gassack gewährleistet werden kann.
Das Gewebe kann ein gewebter Stoff, ein gestrickter Stoff oder ein Non-Woven sein.
Bevorzugt ist das Gewebe ein sogenanntes „One-Piece-Woven“ (OPW). OPW weisen bereits nach dem Webprozess eine Form und Struktur auf, wie sie für den späteren Einsatz notwendig ist, beispielsweise als sogenannter „Curtain-Airbag“, auch als Seitenairbag bezeichnet. Derartige Gewebe bzw. Gassäcke aus derartigen Geweben weisen eine erhöhte Formbeständigkeit und Gasdichtheit auf und können insbesondere Anforderungen in Bezug auf Einsatzszenarien wie Mehrfachkollisionen erfüllen.
Das Erzeugen der Polymerbeschichtung mittels Direktbeschichtung ermöglicht es, auf unregelmäßigen und insbesondere nicht planaren Oberflächen, hervorgerufen beispielsweise durch bereits vorhandene Nähte, Konturen und/oder eingearbeitete Bänder, weiterhin einen gleichmäßigen und vollständigen Auftrag der Polymerschmelze und somit eine besonders gleichmäßige Polymerbeschichtung zu erzielen. Auf diese Weise lässt sich besonders einfach und kostengünstig ein OPW mit komplexer Geometrie mit einer gasdichten und hydrolyebeständigen Beschichtung versehen.
Die im Gewebe vorhandenen Fasern können synthetische Fasern, Naturfasern, regenerierte Fasern, halbsynthetische Fasern, anorganische Fasern und Kombinationen davon sein.
Insbesondere sind die Fasern synthetische Fasern, beispielsweise Polymerfasern und/oder synthetische Seidenfasern.
Das Polymer der Polymerfasern ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyestern, Polyamiden, Polysulfonen, Polyethern, Polyurethanen, Polyketonen, Copolymere und Mischungen davon.
Beispielsweise sind die Fasern aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Nylon, Aramid und/oder Polyethylen (PE).
Besonders bevorzugt sind Fasern aus PET, Nylon und/oder PE.
Das Gewebe weist insbesondere eine Dicke im Bereich von 100 bis 600 µm auf, bevorzugt von 200 bis 500 um, besonders bevorzugt von 250 bis 400 µm.
Das Gewebegewicht des Gewebes liegt insbesondere im Bereich von 30 bis 550 g/m², bevorzugt im Bereich von 100 bis 500 g/m², besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 450 g/m². Ein Gewebegewicht von weniger als 30 g/m² wirkt sich nachteilig auf die Stabilität und Lagerbeständigkeit aus, während ein Gewebegewicht von über 550 g/m² ein beschichtetes Gewebe mit für die angedachten Anwendungen zu hohem Eigengewicht ergeben kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst von einem Gassack für ein Rückhaltesystem, umfassend ein beschichtetes Gewebe, wobei das beschichtete Gewebe nach einem Verfahren gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren erhältlich ist.
Insbesondere ist der Gassack ein Curtain-Airbag.
Der erfindungsgemäße Gassack weist durch das beschichte Gewebe eine hohe Gasdichtheit und Hydrolyse-, Alterungs- und Wärmebeständigkeit auf, sodass er sich auch für anspruchsvolle Einsatzszenarien bzw. Bedarfsfälle eignet.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden sollen, sowie den Zeichnungen. In diesen zeigen:

- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines beschichteten Gewebes wie es mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist,
- 2 ein Blockschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 eine schematische Darstellung ausgewählter Teile einer Direktbeschichtungsanlage für das erfindungsgemäße Verfahren,
- 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines beschichteten Gewebes wie es mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist,
- 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines beschichteten Gewebes wie es mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist,
- 6 eine schematische Darstellung ausgewählter Teile einer alternativen Direktbeschichtungsanlage für das erfindungsgemäße Verfahren,
- 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines beschichteten Gewebes wie es mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist, und
- 8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gassacks umfassend das erfindungsgemäße Gewebe.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines beschichteten Gewebes 10 dargestellt, umfassend ein Gewebe 12 und eine Polymerbeschichtung 14, welche auf einer Auftragsseite 16 des Gewebes 12 aufgebracht ist.
Das Gewebe 12 ist ein One-Piece-Woven (OPW) aus Polyesterfasern, speziell aus Polyethylenterephthalat (PET), mit einem Stoffgewicht von 420 g/m².
Grundsätzlich ist die Art des Gewebes 12 sowie die Art der Fasern nicht weiter eingeschränkt, solange sich das Gewebe 12 für den Einsatz in einem Gassack eines Rückhaltesystems eignet.
Die Polymerbeschichtung 14 umfasst ein thermoplastisches Polymer, welches in der gezeigten Ausführungsform ein thermoplastischer Polyester ist. Ein geeigneter Polyester ist unter der Bezeichnung „Keyflex BT 2140D“ der Fa. LG Chem erhältlich.
Grundlegend ist die Auswahl des thermoplastischen Polymers jedoch nicht näher eingeschränkt. Beispielsweise ist das thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyethern, Polyamiden, Polyolefinen, Polyurethanen, Polystyrolen, Polybutadienen, Copolymeren und Mischungen davon.
Die Polymerbeschichtung weist eine Dicke im Bereich von 5 bis 80 µm auf, bevorzugt von 5 bis 50 µm, besonders bevorzugt von 5 bis 40 µm.
Die Polymerbeschichtung 14 sorgt dafür, dass das Gewebe 12 in Richtung der Auftragsseite 16 gasdicht und hydrolysebeständig ist.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen des beschichteten Gewebes 10 erläutert.
Zunächst wird das Gewebe 12 sowie das thermoplastische Polymer bereitgestellt (vgl. Schritt S1 in 2).
Anschließend wird die Polymerbeschichtung 14 erzeugt durch Auftragen einer Polymerschmelze des bereitgestellten thermoplastischen Polymers auf die Auftragsseite 16 des Gewebes 12 mittels Direktbeschichtung.
In 3 sind ausgewählte Teile einer Direktbeschichtungsanlage 20 schematisch dargestellt, wie sie im erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des beschichteten Gewebes 12 (vgl. 1) zum Einsatz kommen kann.
Die Direktbeschichtungsanlage 20 verfügt über eine Presswalze 22 und einer der Presswalze 22 gegenüberliegende temperierte Walze 24.
Die Presswalze 22 wird über eine zusätzliche Stützrolle 25 aus Edelstahl gegen die temperierte Walze 24 gedrückt, sodass ein Anpressdruck im Bereich von 6 bis 10 bar zwischen der Presswalze 22 und der temperierten Walze 24 erzielt wird.
Die Presswalze 22 und die temperierte Walze 24 bilden einen Extrusionsbereich 26.
Oberhalb des Extrusionsbereichs 26 ist eine Extrusionsdüse 28 angeordnet, welche mit einer Vorratseinrichtung 30 verbunden ist, die das bereitgestellte thermoplastische Polymer bevorratet und zur Extrusionsdüse 28 mittels einer (nicht näher dargestellten) Extruderschnecke fördert.
In der Extruderschnecke wird das thermoplastische Polymer zu einer Polymerschmelze aufgeschmolzen, welche über die Extrusionsdüse 28 in den Extrusionsbereich 26 dosiert wird, wie durch die Linie P in 3 angedeutet.
Der Abstand der Extrusionsdüse 28 zum Extrusionsbereich beträgt in der gezeigten Ausführungsform etwa 140 mm. Ein geringer Abstand ist ebenfalls vorteilhaft, um ein übermäßiges Abkühlen beim Dosieren der Polymerschmelze zu verhindern.
Ferner wird das Gewebe 12 mittels der Presswalze 22 in den Extrusionsbereich 26 gefördert, wie durch einen Pfeil in 3 angedeutet.
Die Fördergeschwindigkeit des Gewebes 12 liegt in einem Bereich von 10 bis 400 m/s.
Somit wird im Extrusionsbereich 26 die aus der Extrusionsdüse 28 abgegebene Polymerschmelze auf das Gewebe 12 aufgetragen, wobei das Gewebe 12 so ausgerichtet ist, dass die Polymerschmelze auf die Auftragsseite 16 des Gewebes 12 aufgetragen wird (vgl. 1).
Die Polymerschmelze dringt wenigstens teilweise in das Gewebe 12 ein und bildet so eine Grenzschicht innerhalb des Gewebes 12 an der Auftragsseite 16 aus.
Durch die temperierte Walze 24 wird die aufgetragene Polymerschmelze sowie das Gewebe 12 gekühlt, sodass das beschichtete Gewebe 10 mit der auf dem Gewebe 12 aufgebrachten erzeugten Polymerbeschichtung 14 resultiert.
In der in 3 dargestellten Direktbeschichtungsanlage 20 ist zusätzlich eine Heizvorrichtung 32 vorgesehen, welche das Gewebe 12 auf eine Verarbeitungstemperatur erwärmt, bevor das Gewebe 12 in den Extrusionsbereich 26 gefördert wird.
Die Heizvorrichtung 32 ist beispielsweise ein Infrarot-Heizgerät, eine Vorrichtung zur Koronabehandlung und/oder ein Vorwärmturm mit mindestens einer beheizbaren Walze.
Die Verarbeitungstemperatur liegt möglichst nahe an der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers der Polymerschmelze, um ein plötzliches Abschrecken bei Kontakt mit dem Gewebe 12 zu verhindern und ein tieferes Eindringen in das Gewebe 12, mit anderen Worten eine bessere Imprägnierung, zu ermöglichen.
Insbesondere liegt die Verarbeitungstemperatur höchstens 40 °C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers, bevorzugt höchstens 30 °C, besonders bevorzugt höchstens 20 °C. Die Verarbeitungstemperatur wird jedoch in jedem Fall so gewählt, dass sie unterhalb der Schmelztemperatur des Gewebes 12 liegt, um thermische Beschädigungen des Gewebes 12 zu vermeiden.
Die Fördergeschwindigkeit des Gewebes 12 kann an die zur Verfügung stehende Heizleistung der Heizvorrichtung 32 angepasst werden, um eine Abkühlung des Gewebes 12 zu begrenzen.
In 4 ist eine zweite Ausführungsform eines beschichteten Gewebes 10 dargestellt. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche Bestandteile werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
In der zweiten Ausführungsform ist zusätzlich zur Polymerbeschichtung 14 auf der Auftragsseite 16 des Gewebes 12 eine Polymerbeschichtung 14 auf einer der Auftragsseite 16 gegenüberliegenden Rückseite 34 des Gewebes 12 vorgesehen.
Die Polymerbeschichtungen 14 auf der Auftragsseite 16 und der Rückseite 34 können gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Bevorzugt weisen beide Polymerbeschichtungen 14 die gleiche Zusammensetzung auf.
Die auf die Rückseite 34 aufgebrachte Polymerbeschichtung 14 kann entweder gleichzeitig mit der auf der Auftragsseite 16 erzeugten Polymerbeschichtung 14 erzeugt werden oder in einem separaten Verfahrensschritt.
In 5 ist eine dritte Ausführungsform eines beschichteten Gewebes 10 dargestellt. Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten und zweiten Ausführungsform, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche Bestandteile werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
In der dritten Ausführungsform ist zwischen dem Gewebe 12 und jeder der Polymerbeschichtungen 14 eine Klebeschicht 36 vorgesehen, das heißt sowohl auf der Auftragsseite 16 als auch auf der Rückseite 34 ist eine Klebeschicht 36 aufgebracht.
Die Klebeschicht umfasst ein thermoplastisches Polymer, welches insbesondere einen Schmelzpunkt hat, der unterhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Polymers zum Erzeugen der Polymerbeschichtungen 14 liegt.
Außer thermoplastischen Polymeren eignet sich grundsätzlich auch jeder andere Klebstoff für den Einsatz in der Klebeschicht, der chemisch mit dem Gewebe und der Polymerbeschichtung kompatibel ist und bei den gewählten Temperaturen verarbeitet werden kann.
Die Klebeschicht dient zur weiteren Verbesserung der Anhaftung der Polymerbeschichtung 14 am Gewebe 12.
Das thermoplastische Polymer der Klebeschicht ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyethern, Polyurethanen, synthetischen Kautschuken, Copolymeren und Mischungen davon.
Eine geeignete Klasse an thermoplastischen Polymeren für die Klebeschicht ist unter der Bezeichnung „Technomelt“ von der Fa. Henkel erhältlich.
Die Klebeschicht weist eine Dicke im Bereich von 5 bis 35 µm auf, bevorzugt von 5 bis 30 µm, besonders bevorzugt von 10 bis 25 µm.
Das erfindungsgemäße beschichtete Gewebe 10 kann nach dem Erzeugen der Polymerbeschichtungen 14 zusätzlich thermisch und/oder durch Verpressen nachbehandelt werden.
In diesem Fall ist die Klebeschicht 36 besonders vorteilhaft, da sich diese in der Nachbehandlung insbesondere bei Temperaturen wenigstens teilweise wieder verflüssigen kann, die niedriger sind als es für die Polymerbeschichtung 14 der Fall ist.
In 6 sind ausgewählte Teile einer alternativen Direktbeschichtungsanlage 20 schematisch dargestellt, wie sie im erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des beschichteten Gewebes 10 gemäß der dritten Ausführungsform (vgl. 5) zum Einsatz kommen kann.
Die alternative Direktbeschichtungsanlage 20 verfügt über eine zusätzliche Dosiervorrichtung 38, welche zum Auftragen der Klebeschicht 36 auf das Gewebe 12 genutzt wird (vgl. Schritt S3 in 2).
Die Dosiervorrichtung 38 ist mit einem Klebstoffvorratsbehälter 40 verbunden, in welchem das thermoplastische Polymer für die Klebeschicht bevorratet ist und von dem das thermoplastische Polymer insbesondere in geschmolzener Form in die Dosiervorrichtung 38 überführt wird.
Die Dosiervorrichtung 38 ist beispielsweise eine Sprühvorrichtung, welche das thermoplastische Polymer für die Klebeschicht auf das Gewebe 12 aufträgt, speziell auf die Auftragsseite 16 und/oder die Rückseite 34.
Grundsätzlich kann die Klebeschicht 36 jedoch ebenfalls mittels Direktbeschichtung auf das Gewebe 12 aufgetragen werden.
Die alternative Direktbeschichtungsanlage 20 gemäß 6 weist eine zusätzliche Umlenkwalze 41 auf, welche zum Ausrichten des Gewebes 12 relativ zur Dosiervorrichtung 38 dient.
Zusätzlich kann die Umlenkwalze 41 eine Heizwalze sein, um ein Abkühlen des Gewebes 12 auf eine Temperatur unterhalb der Verarbeitungstemperatur zu verhindern, trotz des im Vergleich zur Direktbeschichtungsanlage 20 aus 3 verlängerten Weges zwischen der Heizvorrichtung 32 und dem Extrusionsbereich 26.
In 7 ist eine vierte Ausführungsform des beschichteten Gewebes 10 dargestellt. Die vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen den vorherigen Ausführungsformen, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche Bestandteile werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Die vierte Ausführungsform des beschichteten Gewebes 10 weist Polymerbeschichtungen 14 auf, welche jeweils eine erste Einzelschicht 42 und eine zweite Einzelschicht 44 aufweisen.
Eine Mehrschichtenstruktur wie in 7 gezeigt lässt sich durch Direktbeschichtung in einem einzigen Arbeitsschritt einfach und kostengünstig erzeugen, indem als Extrusionsdüse 28 eine Mehrfachdüse eingesetzt wird, welche mindestens so vielen Auslässe aufweist, wie Einzelschichten aufgetragen werden sollen.
Es versteht sich, dass somit eine beliebige Anzahl an Einzelschichten in der Polymerbeschichtung 14 zum Einsatz kommen kann.
Jede der Einzelschichten 42 bzw. 44 kann mittels einer Polymerschmelze der gleichen oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung erzeugt werden. Bevorzugt unterscheiden sich die Einzelschichten 42 und 44 voneinander.
Beispielsweise dient die Einzelschicht 42 hauptsächlich dazu, eine ausreichende Gasdichtheit herzustellen, während die Einzelschicht 44 hauptsächlich dazu eingesetzt wird, eine ausreichende Hydrolyse-, Alterungs- und Wärmebeständigkeit des beschichteten Gewebes 12 zu gewährleisten.
Die Einzelschichten 42 und 44 können sich jedoch auch lediglich über deren Einzelschichtendicke oder das aufgebrachte Beschichtungsgewicht unterscheiden.
Es ist auch möglich, dass drei oder mehr Einzelschichten in der Polymerbeschichtung 14 zum Einsatz kommen, insbesondere drei oder mehr Einzelschichten deren Zusammensetzungen sich von der Auftragsseite 16 bzw. der Rückseite 34 ausgehend zur äußersten der Einzelschichten gradientenartig abgestuft verändern.
In 8 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Gassack 46 für ein (nicht näher dargestelltes) Rückhaltesystem, beispielsweise ein Rückhaltesystem für einen Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs, in entfaltetem Zustand dargestellt.
Der Gassack 46 umfasst ein beschichtetes Gewebe 10, das nach dem zuvor beschriebenen Verfahren erhältlich ist, insbesondere gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
Der Gassack 46 weist eine Vielzahl wenigstens eine Kammer 48 auf, welche im Auslösefall des Rückhaltesystems aufgeblasen wird, um den Fahrzeuginsassen bei Bedarf abzufangen und/oder abzustützen.
Aufgrund des beschichteten Gewebes 12 weist der Gassack eine hervorragende Gasdichtigkeit und Hydrolysebeständigkeit auf, sodass auch in anspruchsvollen Bedarfsfällen des Rückhaltesystems, beispielsweise einer Mehrfachkollision, eine zuverlässige Funktion des Gassacks 46 gewährleistet ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Gewebes (10) für einen Gassack (46) eines Rückhaltesystems, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Gewebes (12) sowie eines thermoplastischen Polymers, und - Erzeugen einer Polymerbeschichtung (14) auf einer Auftragsseite (16) des Gewebes (12) durch Aufbringen einer Polymerschmelze des thermoplastischen Polymers auf die Auftragsseite (16) mittels Direktbeschichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (10) vor Auftragen der Polymerschmelze auf eine Verarbeitungstemperatur erwärmt wird, wobei die Verarbeitungstemperatur höchstens 40 °C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungstemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gewebes (12) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerbeschichtung (14) mehr als eine Einzelschicht (42, 44) umfasst, wobei mindestens eine erste Einzelschicht (42) und eine zweite Einzelschicht (44) mittels Direktbeschichtung erzeugt wird, und wobei die erste Einzelschicht (42) auf die Auftragsseite (16) des Gewebes (12) und die zweite Einzelschicht (44) auf die erste Einzelschicht (42) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Auftragsseite (16) gegenüberliegenden Rückseite (34) des Gewebes (12) ebenfalls eine Polymerbeschichtung (14) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erzeugen der Polymerbeschichtung (14) eine Klebeschicht (36) auf die Auftragsseite (16) des Gewebes aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erzeugen der Polymerbeschichtung (14) das beschichtete Gewebe (12) thermisch und/oder durch Verpressen nachbehandelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (12) ein One-Piece-Woven (OPW) ist.
Gassack für ein Rückhaltesystem, umfassend ein beschichtetes Gewebe (10), wobei das beschichtete Gewebe (10) nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche erhältlich ist.