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Sich schnell ausdehnender Luftsack als Sicherheitsvorrichtung für
Passagiere Die Erfindung betrifft einen sich schnell ausdehnenden Luftsack als Sicherheitsvorrichtung
für Passagiere. Der Luftsack ist insbesondere vorgesehen für sich schnell bewegende
Transportmittel, wie Flugzeuge, Kraftfahrzeuge, Motorboote usw. und absorbiert den
Stoß, der durch das plötzliche Anhalten zum Zeitpunkt eines vonre oderhinten erfolgenden
Zusammenstoßes des Transportmittels erfolgt.
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Wenn ein schwerer Stoß durch den Zusimmenstoß eines mit hoher Geschwindigkeit
bewegten Transportmittels erfol tS ergeben sich oftmals für die Passagiere sehr
erhebliche Verletzungen, wenn nicht gar Todesfälle. Der in einem derartigen Beförderungsmittel
angewandte Luftsack wird bei Beaufschlagen eines Stoßes vermittels sehr kurzzeitig,
etwa 0,05 sek erzeugtem Gas ausgedehnt, wobei eine Vorrichtung zur Gasbildung oder
Explosivstoffe angewandt werden. Dies erfolgt dergestalt, daß der erforderliche
Innendruck ausgebildet und der menschliche Körper gegenüber der Schlageinwirkung
geschützt wird. Erforderliche Eigenschaften, die ein derartiger Luftsack für diesen
Zweck aufweisen muß, sind die folgenden: (1) Geringer Rückprall Wenn ein Stoß durch
all oder Zusammenstoß eines mit hoher Geschwindigkeit betriebenen Beförderungsmittels
verursacht wird, können die Passagiere nicht in ihrer normalen Lage verbleiben in
Abhangigkeit von der Bewegungsrichtung des Beförderungsmittels und der Geschwindigkeit,
Größe und Richtung der beaufschlagten
Kraft, und die Körper beginnen
sich schnell in der Bewegungsrichtung des Beförderungslaittels weiçerzubewegen.
Bevor eine Verletzung des menschlichen Körpers durch diese Trägheitskraft,-Bewegung
erfolgt, wird eine Gasausbildende Vorrichtung oder der Sprengstoff in dem im Inneren
des Beförderungsmittels angeordneten Luftsack in Funktion gesetzt, so daß erhebliche
Gasmengen kurzeitig in den Sack eingeführt und denselben sehr ausdehnen, wodurch
der menschliche Körper daran gehindert wird nach vorne mit hoher Geschwindigkeit
auf die entsprechenden Teile des Beförderungsmittels aufzuschlagen. Falls der Luftsack
aus elstischem Material gefertigt ist, wird der menschliche Körper nach Auffallen
auf den Sack sofort in entgegengesetzter Richtung beschleunigt und diese entgegengesetzte
zurücktreibende Kraft ergibt sich aufgrund der Kompression des Gases und der Rückprall
erfolgt demgemäß ineiner der Aufschlagrichtung entgegengesetzten Richtung. Diese
Erscheinung wird-als Rückprall bezeichnet.
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Wenn dieser Rückprall eintritt zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes des
Beförderungsmittels erfährt der menschliche Körper innerhalb kurzer Zeit nacheinander
eine schnelle Bewegung in einer bestimmten Richtung, sodann einen schnellen Abfall
der Geschwindigkeit Unterbrechen der Bewegung und schnelle Bewegung in der entgegengesetzten
Richtung, was natürlich höchst unzweckmäßig ist.
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Um diese Erscheinung des Rückpralls zu verhindern, muß der Sack Permeabilität
besitzen, die einen Austritt des Gases aus dem Sack ermöglicht, jedoch erst dann,
sobald der Druck einen bestimmten Wert erreicht.
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(2)Es darf keine Zerstörung zum Zeitpunkt des Füllens mit Gas erfolgen.
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Wie weiter oben angegeben, ergibt sich bei der plötzlichen Ausbildung
der Gasmengen bedingt durch eine der Gasherstellung dienende Vorrichtung oder vermittels
Sprengstoff die Ausbildung eines hohen Drucks, der auf einem speziellen Teil des
Sacks einwirkt. Weiterhin wird bei Auftreffen des menschlichen Körpers auf den aufgeblasenen
Luftsack ein erheblicher Druck sehr plötzlich auf den Sack ausgeübt. Deshalb muß
der Luftsack eine
derartige Bauart besitzen und aus einem derartigen
Material gefertigt seine daß derselbe den Gasdruck und den Druck aushalten kann,
der sich dann ergibt wenn der menschliche Körper auf den Sack aufschlägt (3) Gutes
Ausdehnungsermögen des Sacks Die geeignete Gasmenge nach Aufblasen des Luftsacks
beläuft sich auf 0,3 - 15 m Wenn der LuBtsacle in einem mit hoher Geschwindigkeit
betriebenen Beförderungsmittei eingebaut istE ist derselbe kompakt zusammengefaltet0
Wenn deshalb das Material des Sacks, seine Bauelemente oder Oberflächenbehandlung
desselben nicht einwandfrei sind, kann sich der Sack zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes
während der Gasbildung in der angegebenen Weise bedingt durch ein Verkleben der
Verbacken der Innen- und Außenseiten des Sacks nicht in der gewünschten Weise ausdehnen.
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Unter diesen Bedingungen wird der Sack durch den Gasdruck zerstört
und kann dem vorgesehenen Zweck nicht dienen0 Der Luftsack muß deshalb aus einem
derartigen Material gefertigt sein, eine entsprechende Bauart und Oberflächenbehandlung
a,B, vermittels Puder, aufweisen, daß ein Zusammenbacken oder Verkleben erfolgt,
und zwar selbst dann, wenn der Sack mehrere Jahre kompakt zu sammengefaltet ist.
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64) Bauart, bei der der Sack schnell mit Gas gefüllt wird0 Da sich
der menschliche Körper mit einer außerordentlich hohen Geschwindigkeit unter den
angegebenen Bedingungen vowärtsbewegt, wird der menschliche Körper unter den angegebenen
Bedingungen innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 0,05 Sekunden au die entsprechenden
Wände, Armaturen usw. eines derartigen Beforderungsmitte-ls aufschlagen, es sei
denn, daß der Luftsack in einer geringeren als der angegebenen Zeitspanne fertig
aufgeblasen ist. Deshalb muß nicht nur der Sack als solcher aus einem entsprechenden
Material gefertigt und entsprechende Bauart besitzen, das ein schnelles Ausdehnen
möglich ist, sondern der das Gas zuführende Mechanismus muß so konstruiert sein,
daß er diesem Erfordernis gerecht wird.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, einen
sich schnell ausdehnenden Luftsack zu schaffen; der dem
Erfordernis
gerecht wird.
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Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
einen derartigen Luftsack zu schaffen, der aus einem Material gefertigt ist, welchem
diesem Erfordernis gerecht wird und leicht industriell hergestellt werden kann.
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Es wurde nun gefunden, daß diesen Erfordernissen entsprochen wird,
wenn ein mit Kunstharz behandeltes Strickwerk mit guter Ausdehnbarkeit angewandt
wird. Nachdem ein Kunststoffilm mit einer Permeabilität von 2-50 ml/cm2/sek. unter
einem barometrischen Druck von 0,3 - 2,0 auf ein gestricktes Garn aus synthetschen
Fäden aufgebracht worden ist, wird ein nicht hygrcskoeisches Gleitpulver dünn auf
die Filmoberfläche in verschieaenen Formen aufgebracht, wie es weiter unten erläutert
ist.
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Bezüglich des die Strickware bildenden Fasermaterials sind synthetische
Fadengarne z.B. aus Polyamid, Polyester und Polyurethan bezüglich der physikalischen
Eigenschaften der Zerreißfestigkeit, der Abriebfestigkeit und der Dauerhaftigkeit
im zusammengefalteten Zustand zweckmäßig. Insbesondere erweisen sich Polyurethanfasern
oder Fasern, die zum Erzielen einer hohen Ausdehnbarkeit behandelt worden sind,
als zweckmäßig, da hierdurch eine entsprechende verbesserte Ausdehnbarkeit des Sacks
gegeben ist.
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Der die Maschen des Strickwerks bedeckende Kunststoffilm muß die Eigenschaften
einer erdeblichen Ausdehnbarkeit und geringer Zerreißfestigkeit besitzen. Dies bedeutet,daß
bei schnellem Ausdehnen des Sacks der Film zerbrochen oder die feinen Poren vergrößert
werden unter Anwenden einer Kraft, die geringer als diejenige ist, die zum Zerreißen
des Netzwerkes erforderlich ist, und der Film muß eine Permeabilität besitzen, vermittels
derer der innere Gasdruck allmählich abgelassen wird, nachdem der Film zerrissen
ist oder die feinen Poren vergrößert sind - d.h. der Film wird zerrissen oder die
feinen Poren werden vergrößert unter einem barometrischen Druck von 0,3-2,0, und
die Permeabilität beläuft sich zu diesem Zeitpunkt auf 2 - 50 ml/cm2/ sek.
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Der diese Eigenschaften aufweisende Kunststoffilm kann aufgebracht
werden vermittels Aufsprühen, Eintauchen oder allgemein Überziehen unter Anwenden
einer Lösung oder Dispersion aus Polyäthylen, Polyvinylchlorid, synthetischem Kautschuk,
Polyurethanen usw. Insbesondere dann, wenn eine Polyurethanlösung auf das Strickwerk
vermittels eines Überzugsverf ahrens aufgebracht und sofort das Strickwerk in Waseer
eingetaucht wird, ergibt sich eine Verbesserung der Filmpermeabilität und der Klebeigenschaft
zwischen dem aufgebrachtne Film und dem Strickgut.
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In dem Fall des Anwendens von Sprengstoffen als Mittel zum Ausbilden
des Hochdruckgases ist eine gute Wäremefestigkeit des Scks erforderlich. Als Fasermaterial
für diesen Zweck können anorganische Fasern, wie Glasfasern, Kohlenstoffasern, Fasern
aus rostfreiem Stahl oder synthetische Fasern aus Polyacryl oder Polyamid angewandt
werden. Zwecks Verbessern der Wärmefestigkeit des Kunststoffes kann Phenol- oder
Epoxyharz angewandt werden.
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-Im Anschluß hieran wird die Filmoberfläche auf dem mit Sunststoff
behandelten Strickgut so behandelt d daß langzeitig keine Klebeigenschaft vorliegt
und es wird ein nicht hygroskopishes gleitfähiges, bzw. schlüpfriges Pulver wie
Talkum und Kaolin auf die Folienoberfläche in einer Menge von 10 bis lOO mg/m2 aufgebracht
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht einer Art des
in einem Fahrzeug angeordneten erfindungsgemäßen Luftsacks; Fig. 2 eine perspektivische
Ansicht einer weiteren Art des Luftsacks; Fig. 3 und 4 Ebenen weiterer Arten des
Luftsacks; Fig. 5 und 6 und 7 Profile weiterer Arten des Luftsacks.
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Ein kugelförmiger Luftsack aus dem oben angegebenen Material mit einem
Gaseinlaß an einem Ende istin der Figur 1 gezeigt und besitzt hervorragende Druckfestigkeit,
Bewitterungsfestigkeit nd ist schimmelfest.' Vermittels des Sacks werden Verletzungen
des menschlichen Körpers bedingt durch Rückprall verhindert, und
die
inneren oder äußeren OberElächen des Luftsacks verbacken oder verkleben nicht während
der Lagerung. Der Sack weist bei schnellem Ausdehnen gute AusdhnungsERhigkeit auf
und läßt das Gas aus dem Inneren des Sacks nach Schützen des menschlichen Körpers
bedingt durch Stoß zumZeltpunkt eines Zusammenstoßes des Beförderungsmittels und
bedingt keine Unbequemlichkeiten verursachenden Raumbeanspruchungen. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß nach Füllen des Luftsacks mit Gas und nachdem der Druck einen
bestimmten Wert erreicht hat, zerreißt der dünne Kunststoffilm auf der Sackoberfläche,
oder die feinen-Poren in dem Kunststoffilm werden vergrößert und somit beginnt das
Gas aud dem Sack auszustrdmen.Selbst wenn der menschliche Körper auf den Luftsack
bedingt durch die Trägheitskräfte aufschlägt, ergibt sich keine Verletzung des Menschen
bedingt durch Rückprall. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Textilgut des Luftsackes
durhc den Innendruck nicht zerstört wird, sondern der in den Zwischenräumen des
Textilgutes ausgebildete dünne Kunststoffilm zerreißt oder entsprechend kleine Poren
in dem Film vergrößert werden, so daß dem Film die entsprechend richtige Luftpermeabilität
vermittelt wird. Beste Ergebnisse werden dann erzielt, wenn gemäß Figur 2 der Sack
eine rechtwinklige Form aufweist.
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Der Luftsack wird in eine rechtwinklige Form vermittels Vernähen gebracht,
wobei als Nähmaterial das gleiche wie für das Strickgut angewandt wird. Die für
das Vernähen in Anwendung kommenden Garne müssen eine ausreichende Zerreißfestigkeit
haben, um ein Zerreißen der Naht durch den Innendruck zu verhindern, wenn ein schnelles
Ausdehnen des Sacks erfolgt und weiterhin müssen dieselben elstisch sein. Deshalb
werden für die Garne Mehrfachfäden aus Kunststoffasern, wie Polyamid, Polyestern
und Polypropylen angewandt.
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Da eine rechtwinklige Form des Luftsackes keine große Ausdehnbarkeit
besitzt, ist der Gaseinlaß 4, siehe die Figur 2, mit den vier Ecken der dem Einlaß
gegenüberliegenden Ebene 5 unter Anwenden von Strppen 6 verbunden, um so den Sack
zu verstärken und ein Zerreißen bei einem schnellen Ausdehnen des Sacks zu verhindern.
Indem der Sack in der ben angegebenen Weise nach
rechtswinklige
Form erhalt, kann der Sack einen ausreichenden Raum im ausgedehnten Zustand einnehmen
Wenn der Sack spherisch oder kugelförmig ist, besitzt derselbe eine gute stoßdämpfende
Funktion, jedoch kann eine kleine Person unter dem Sack rutschen, wodurch sich entsprechende
Verletzungen ergeben können Die hier erfindungsgem8ß vorgesehene rechtinkige Form
des Luftsacks verhindert jedoch in vollkommener Weise einet derartigen Unfall Noch
bessere Ergebnisse können dadurch erhalten werden, daß die Form des Strickwerks
zylinderförmig gemacht wird und zwei oder mehr Gas einlässe vorgesehen werden. Unter
Anwenden des gleichen Materials, wie des oben angegebenen und Vorsehen einer Zylinderförm
kann das Strickwerk die Ausführungsform erhalten, wie sie in den Figuren 3 bis 7
wiedergegeben sind.
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Nach der Figur 3 weist der Luftsack zwei Gaseinlässe in Form eines
Kissens auf, wobei die Mitte dick gemacht ist zwecks vollständiger Stoßdämpfung,
und beide Enden sind fUE die Gaseinlässe dünn ausgeführt.
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nach der Figur 4 liegt der Sack in Form eines Hufeisens vor, wobei
zwei Gaseinlässe vorgesehen sind. Bei dieser Form nimmt der Luft sack nicht viel
Raum ein, und die Gaseinlässe liegen eng beieinander. Eine derartige Ausführungsform
des Luftsackes kann somit dort bevorzugt Verwendung finden, wo nicht viel Platz
zur Verfügung steht.
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Nach der Figur 5 ist der Luftsack in die Form einer Spirale verformt,
wobei Gaseinlässe an beiden Enden vorliegen. Bei dieser Ausführungsform besitzt
der Luftsack die folgenden Vorteile.
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Die Ausdehnungsgeschwindigkeit durch das Hochdruckgas wird erhöht
die Ausdehnungsfähigkeit des Sacks gegenüber einer schnellen Expansion des Gases
wird verbessert, die Druckfestigkeitseigenschaften erfahren ebenfalls eine Verbesserung,
und der Polstereffekt bedingt durch spiralige Form zusätzlich zu dem Polstereffekt
bedingt durch den Innendruck des Sacks wirken gemeinsam dahin,daß in besonders wirksamer
Weise eine Stoßdämpfung erfolgt.
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Weiterhin kann diese Sackart billig und ohne eine Naht hergestellt
werden, so daß eine Konzentration von Belastungen an einer Naht nicht auftritt,
die zerreißen könnte.
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Nach der Figur 6 sind zwei Luftsäcke in Form von Hufeisen gekreuzt
zueinander so angeordnet, daßderen Gaseinlässe an der gleichen Seite liegen.
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Diese Form ermöglicht ein Dämpfen des Stoßes in doppelter Weise, so
daß sich eine Verringerung des Innendrucks ergeben kann.
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Nach der Figur 7 sind mehrere Luftsäcke in Form von Hufeisen mit jeweils
zwei Gaseinlässen übereinander gestapelt. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich
eine Verbesserung der Funktion aufgrund der Höhe der Gesamtanordnung.
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Die Erfindung wird weiterhin in Form einer Reihe von Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Beispiel 1 Nach dem überziehen des Gestricks aus Fasergarnen aus
420 Denier Nylonfasern, Mehrfachfasern (eingeformt in 15 Garne/cm) mit Polyurethanharz
unter Ausbilden eines Films mit einer Dicke von 0,01 mm und sofortigem Eintauchen
deseelben in Wasser, wird dasselbe bei einer Temperatur von 700C 30 Minuten lang
vorgetrocknet, sodann bei 1500C 10 Minuten wärmebehandelt. Nach dem Aufsprühen von
feinem Kaolinpulver (50 mg/m2) auf die Filmoberfläche wird ein kugelförmiger Luftsack
mit einen Gaseinlaß, wie in der Figur 1 gezeigt ausgebildet. Ein Stoßtest wird durchgeführt
unter Anwenden einer Puppe. Der Luftsack beginnt sich sofort bei dem Stoß auszudehnen
und ist in 0,075 sek. völlig ausgedehnt. Die Puppe schlägt in den Luftsack 0,084
sek. nach dem Stoß. Die Zeitspanne, die die Puppe zur Trennung von dem Luftsack
benötigt beträgt 0,269 sek0 nach der Stoßzeit. Der Druck im inneren des Sackes zeigt
schnelle Veränderungen über drei Stufen von 1,2 kg/cm2 bis ,2 kg/cm2 und weiterhin
0,01 kg/cm2. Wenn die Puppe gegen den Luftsack stößt nimmt die Luftpermeabilität
des auf den Maschen ausgebildeten Urethanharzfilms zu, während der innere Druck
stufenweise verringert wird, sowie das Rückprallphenomän bemerkenswert verringert
und die Puppe durchaus geschützt wird.
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Beispiel 2 Nachdem das Gestrick aus Fadengarnen mit 420 Denier Polyesterfaser-Mehrfachfaden
vermittels des Eintauchverfahrens unter Ausbilden eines Nylonharzfilms mit einer
Dicke von 0,02 mm behandelt
worden ist, wird dasselbe bei 700C
30 Minuten lang vorgetrocknet sodann bei 1500C 5 Minuten wärmebehandelt. Nach Aufbringen
des Talkumpuders 670 mg/m2) wie im Beispiel 1 besehriebenE wird ein kissenartiger
Luftsack mit zwei GaseinlassenS wie in der Figur 3 gezeigt, hergestellt.
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Dieser Luftsack wird in einem Auto befestigt und es wird ein Versuch
unter Anwenden einer Puppe durchgeführt. Der Luftsack dehnt sich sofort bei Stoßbeaufsehlagung
aus und die Ausdehnung ist nach 0,063 sek. beendigt. Die Puppe stößt 0,101 sek.
nach dem Stoß in den Luftsack. Es waren 0,340 sek. nach dem Stoß erforderlich, daß
sich die Puppe von dem Luftsack trennte. Der Sack dehnt sich in allen Richtungen
aus und füllt alle Räume im Inneren des Kraftfahrzeuges und hält auch eine kleine
Puppe.
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Hierbei nimmt die Luftpermeabilität des zwischen den Maschen ausgebildeten
Nylonharzfilms zu, der innere Druck wird stufenweise verringert und der Sack absorbiert
den Stoß zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes weich und schützt die Puppe zufriedenstellend.
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Beispiel 3 Nach dem Ausbilden eines Melaminharzfilm mit einer Dicke
von 0,01 mm auf dem Gestrick (B8 (18 Fädenism) eines Mehrfachfadengarns aus 420
Denier Polyacrylnitrilsynthesefasern, die wärmebeständig sind, Doralon T vermittels
des Uberugsverfahrensg wird dasselbe bei 700C 30 Minuten lang vorgetrocknet 5 sodann
bei 1500C 5 Minuten lang wärmebehandelt. Nach dem Aufbringen feinen Kaolinpuders
(30 mg/m2), wie im Beispiel 1 angegeben, wird ein Huieisenartiger Luftsack mit Gaseinlässen
an beiden Enden, wie in der Figur 4, gezeigt, hergestellt. Es wird der gleiche Test
wie nach Beispiel 1 durchgeführt. Der Luftsack dehnt sich sofort bei Beaufschlagen
des Stoßes aus und die Ausdehnung ist nach 0,058 sek. beendigt.
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Die Puppe stößt in den Luftsack 0,098 sek. nach der Stoßzeit.
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Die Puppe trennt sich 0,269 sek. nach dem Stoß von dem Luftsack.
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Der innere Druck in dem SAck zeigt eine schnelle Veränderung über
drei Stufen von 1a2 kg/cm2 bis 0,19 kg/cm2 und weiterhin O,02 kg/cm2. Wenn die Puppe
mit dem Sack zusammenstößt, erhöht sich die Luftpermeabilität des zwischen den Maschen
ausgebildeten Melainharzfilms, der innere Druck verringert sich stufenweise und
der Sack aberbSert den Stoß weich.