DE69826508T2

DE69826508T2 - Luftsack

Info

Publication number: DE69826508T2
Application number: DE1998626508
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kami; Hideaki Ashiya-shi ISHII
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Kasei Chemicals Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Kasei Chemicals Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: WO1999022967A1; US8101252B1; EP1026049A1; DE69826508D1; JP4002394B2; EP1026049B1; EP1026049A4

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Airbag zum Schutz von Fahrzeuginsassen beim Aufprall eines Fahrzeugs, indem er verhindert, dass die Autoinsassen sekundär mit der Innenstruktur des Fahrzeugs zusammenprallen.
Stand der Technik
In letzter Zeit werden Airbags immer öfter in verschiedene Transportmittel und insbesondere in Autos montiert, um deren Insassen zu schützen.
Der Airbag ist gewöhnlich in einem engen Raum, wie dem Innenraum eines Lenkrads oder eines Armaturenbretts, untergebracht. Heutzutage ist das Lenkrad so gestaltet, dass es eine größere Öffnung hat, so dass ein Tachometer oder andere Instrumente leicht sichtbar sind, was es jedoch dringend erforderlich macht, dass der Airbag ein möglichst kleines Volumen hat, damit er in einem solchen Lenkrad untergebracht werden kann.
Es ist wichtig, dass ein Gewebe für einen Airbag ausgezeichnete mechanische Eigenschaften hat und beständig gegen die durch eine plötzliche Gasexpansion verursachte Entfaltung des Airbags ist und eine gute Faltbarkeit hat, so dass der Airbag so kompakt wie möglich gefaltet werden kann, damit er in einem Montierkasten untergebracht werden kann. Versuche, einen solchen Airbag mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und kompaktem Volumen zu erhalten, werden fortgesetzt.
Ein Airbag des Standes der Technik wird im Allgemeinen aus einem Gewebe, das aus Garnen des Polyamidtyps besteht, so hergestellt, dass es eine Webdichte im Bereich von 24 bis 32 Enden/2,54 cm, wenn die Gesamtgarnfeinheit 933 dtex beträgt, oder im Bereich von 46 bis 55 Enden/2,54 cm, wenn die Gesamtgarnfeinheit 467 dtex beträgt, hat, wobei das Gewebe dann mit einem synthetischen Kautschuk, wie Chloroprenkautschuk oder Silikonkautschuk, beschichtet und unter Bildung des Airbag zusammengenäht wird.
Das beschichtete Gewebe ist jedoch dick und schwer und hat außerdem eine hohe Steifigkeit, so dass der aus einem solchen Gewebe gebildete Airbag einen Fahrzeuginsassen verletzen kann, wenn die Airbagvorrichtung arbeitet und den Airbag entfaltet und aufbläst. Es gibt Berichte darüber, dass dies besonders gefährlich ist, wenn der Fahrzeuginsasse ein Säugling ist.
Die Airbagvorrichtung ist gewöhnlich auf einem zentralen Bereich eines Lenkrads für den Fahrersitz und auf der Innenwand des Armaturenbretts für den Beifahrersitz montiert. Wenn der Airbag schwer ist, ist es notwendig, seine Montierung zu verstärken, so dass die Montierung das Gewicht tragen kann.
Wenn das Gewebe für den Airbag außerdem sehr dick ist und eine hohe Steifigkeit hat, wird das Volumen des gefalteten Airbags größer, und daher wird mehr Platz benötigt.
Um solche Nachteile zu beseitigen, werden in letzter Zeit Gewebe verwendet, die keine harzartige Beschichtung aufweisen. Alternativ dazu verwenden einige Airbags ein Gewebe, das aus dünneren Garnen besteht, wie einem mit einer Feinheit von 350 dtex oder 233 dtex. Die aus solchen Geweben erhaltenen Airbags sind jedoch unzureichend für die Reduktion der Dicke und des Gewichts des Gewebes, und daher gibt es noch ein starkes Bedürfnis nach einem leichteren und biegsameren Gewebe.
Unter diesen Umständen schlägt das US-Patent Nr. 5,533,755 ein aufblasbares Schutzpolster (Airbag) vor, bei dem ein Gewebe verwendet wird, das aus Garnen mit einer Feinheit von weniger als 467 dtex besteht. Als Beispiel 1 ist ein Luftpolster offenbart, das aus einem Gewebe gebildet ist, welches aus Nylongarnen von 50 dtex besteht und durch ein spezielles Vorwaschen kompaktiert und dann kalandriert wird. Während das Gewebe dieser Art gewiss eine viel geringere Dicke und ein viel geringeres Gewicht hat als das Gewebe des Standes der Technik, ist seine Zugfestigkeit gewöhnlich im selben Maße reduziert. Dementsprechend besteht die Gefahr, dass der Airbag nicht beständig gegenüber Belastungen und/oder den Innendruck, der beim Aufblasen und Entfalten des Airbags erzeugt wird, ist, es sei denn, er wird durch eine Kompaktierungsbehandlung oder Kalandrieren, wie es in dem oben genannten US-Patent offenbart ist, in ein speziell gefestigtes Gewebe umgewandelt. Das US-Patent schlägt außer der Festigung des oben beschriebenen Gewebes auch eine Verbesserung der Schnittform und der Lage von Nähten des Airbaggewebes vor. Zum Beispiel ist es bei einem herkömmlichen Airbag für einen Fahrersitz üblich, dass zwei kreisförmige Stücke von etwa 70 cm Durchmesser aus dem Gewebe ausgeschnitten und entlang ihres Umfangs miteinander vernäht werden. Dagegen wird gemäß dem US-Patent vorgeschlagen, dass ein quadratisches Stück Gewebe so gefaltet wird, dass sich vier Ecken in der Mitte des Gewebestücks befinden und die Kanten von aneinandergrenzenden gefalteten Laschenteilen unter Bildung des Airbags aneinandergenäht werden. Dabei wird die Zugfestigkeit des Airbags verbessert, da sich keine Naht in einem Bereich befindet, in dem beim Aufblasen des Airbags die maximale Belastung entstehen könnte. Während dieser Vorschlag gewiss effektiv ist, um die Druckbeständigkeit des Airbags zu verbessern, ist offensichtlich, dass der Airbag eine quadratische Form hat wie ein Kissen, was wegen der Anwesenheit von Ecken sowie der Schwierigkeit, den Nähvorgang zu automatisieren, nachteilig ist. Ein Airbag mit den Merkmalen der Präambel von Anspruch 1 ist aus JP-A-7-90747 bekannt.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Airbag, der die oben genannten Probleme nicht aufweist, ein geringes Gewicht hat und kompakt ist, so dass er in einem Airbagkasten untergebracht werden kann, während er Eigenschaften hat, die die notwendigen und hinreichenden Bedingungen nach der Betätigung des Airbags erfüllen, sowie beständig gegen langfristige Alterung ist.
Wie bereits gesagt, wurden, um die Gewichtsreduktion und Kompaktheit zu erreichen, die wesentliche Voraussetzungen für einen Airbag sind, anstelle eines Gewebes, das aus einem Garn mit einer Feinheit in der Größenordnung von 467 dtex besteht, wie es typischerweise verwendet wird, von manchen Herstellern von Airbags Versuche unternommen, um ein Gewebe zu verwenden, das aus Garnen mit einer Feinheit von 350 dtex besteht. Das Gewebe und der Airbag, die aus dünneren Garnen resultieren, haben jedoch eine unzureichende Dicke und ein unzureichendes Gewicht des Gewebes. Zum Beispiel hat ein typisches verwendetes Gewebe, das aus Nylon-66-Garnen von 467 dtex besteht und eine Webdichte von 53 Enden/2,54 cm hat, eine Gewebedicke von 0,32 mm und eine flächenbezogene Masse von 204 g/m², während ein anderes Gewebe, das aus Nylon-66-Garnen von 350 dtex besteht und eine Webdichte von 60 Enden/2,54 cm hat, eine Gewebedicke von 0,28 mm und eine flächenbezogene Masse von 170 g/m² hat, was bedeutet, dass selbst dann, wenn die Garnfeinheit von 467 dtex auf 350 dtex abnimmt, die Reduktion der Gewebedicke höchstens etwa 13% und die des Gewichts etwa 17% beträgt. Der aus einem solchen Gewebe gebildete Airbag für einen Fahrersitz hat ein Gewicht, das etwa 200 g übersteigt, und eine Dicke im gefalteten Zustand, der etwa 20 mm übersteigt.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Sichtweise, dass es zum Zweck einer drastischen Reduktion von Gewicht und Volumen eines Airbags notwendig ist, die flächenbezogene Masse und die Dicke des dafür verwendeten Gewebes um etwa 20%, vorzugsweise um 30% oder mehr, zu senken.
Um das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, haben die Erfinder auf die dynamische Belastung geachtet, die bei jedem der Arbeitsschritte auf den Airbag einwirkt, und fanden heraus, dass die Zähigkeit des Airbags, d.h. seine Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Beständigkeit gegenüber dynamischen Belastungen, nicht nur auf der mechanischen Festigkeit des Gewebes beruht, das den Airbag bildet, sondern dass der Wert der Reißzugarbeit des Gewebes, das den Airbag bildet, ebenfalls ein äußerst wichtiger Faktor ist.
Dieses Ziel wird durch einen Airbag gemäß Anspruch 1 erreicht. Weitere, wahlfreie Merkmale sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Airbag bereitgestellt, der aus zwei Geweben gebildet ist, die miteinander verwoben sind, so dass sie einen beutelförmigen Körper bilden, und jeweils aus Fasergarnen des Polyamidtyps bestehen, die Kupferverbindungen in einer Konzentration von 30 bis 200 ppm als Kupfer enthalten, wobei das Gewebe so strukturiert ist, dass das Produkt aus der Gesamtfeinheit in Kett- und in Schussrichtung des Gewebes und der Webdichte des Gewebes nicht größer als 16 000 dtex·Ende/2,54 cm ist, die Belastung bei einer 15%igen Zugdehnung in einem Bereich von 3 bis 35 N/%/2,54 cm liegt und die Reißzugarbeit im Bereich von 7000 bis 30 000 N·%/2,54 cm liegt.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.
Airbags gemäß der vorliegenden Erfindung sind solche, die aus zwei Gewebestücken gebildet sind, die jeweils aus synthetischen Fasergarnen des Polyamidtyps bestehen, so dass man einen beutelförmigen Körper erhält. Dazu gehören Airbags für einen Fahrersitz, für einen Beifahrersitz und für den Seitenaufprallschutz eines Fahrzeuginsassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der beutelförmige Körper hergestellt werden, indem man zwei Gewebestücke miteinander vernäht oder verbindet, oder er kann zu einem Gewebe gewebt und daraus ausgeschnitten werden.
Der aus den beiden Geweben der vorliegenden Erfindung gebildete Airbag kann ein beutelförmiger Körper sein, der durch Zusammennähen von zwei Geweben gebildet wird, die dieselbe Webung oder verschiedene Webungen haben, oder eines auf einem Webstuhl als Hohlwebung gewebt ist, während man ein Nähgarn verwendet. Wenn der hohle Airbag aus den oben genannten Geweben gebildet ist, die den durch das angegebene Garn definierten Bedingungen der Webstruktur und der Reißzugarbeit genügen, ist es möglich, dass das Gewebe im Allgemeinen gleichmäßig eine Dehnungsbelastung trägt, die durch ein Gas verursacht wird, das bei der Entfaltung des Airbags erzeugt wird, wodurch der Airbag als Ganzes einen äußerst hohen mechanischen Widerstand gegenüber einer momentanen Expansion bei der Entfaltung haben könnte.
Außerdem kann der Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden, indem man ein oder drei geschnittene Stücke des oben genannten Gewebes oder mehr miteinander vernäht oder verbindet, so dass man eine dreidimensionale Kontur erhält. Der oben genannte Airbag, der durch Vernähen oder Verbinden von einem oder drei oder mehr geschnittenen Stücken des Gewebes gebildet wird, so dass man eine dreidimensionale Kontur erhält, kann derjenige sein, der im japanischen Patent Nr. 2,668,332 offenbart ist, wobei drei Hauptstücke des Gewebes aus einem Gewebe ausgeschnitten und dann entlang des äußeren Umfangs miteinander vernäht werden, so dass man eine dreidimensionale Kontur erhält, oder es kann einer sein, der im US-Patent Nr. 5,529,340 offenbart ist, wobei ein einziges Stück aus einem Gewebe geschnitten wird und so gemustert ist, dass es eine dreidimensionale Kontur hat, nachdem seine Schnittränder miteinander vernäht wurden.
Der Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung ist ausgezeichnet in Bezug auf Gewichtsreduktion und Biegsamkeit, so dass eine günstige Kompaktheit erhältlich ist, wenn das Gewebe aus Garnen (Kett- und Schussgarn) besteht, die jeweils aus mehreren Filamenten mit einer Gesamtfeinheit in einem Bereich von 66 bis 167 dtex und einer Einzelfilamentfeinheit im Bereich von 1,0 bis 3,3 dtex bestehen, und die oben genannte Reißzugarbeit hat. Außerdem könnte die Beständigkeit des Airbags gegenüber thermischer Alterung, seine Beständigkeit gegenüber thermischer Alterung bei Feuchtigkeit und seine Beständigkeit gegenüber Ozon in hohem Maße verbessert werden, wenn ein Gewebe verwendet wird, das aus Polyamidfasergarnen besteht, die eine vorbestimmte Menge an metallischem Kupfer, Kupfersalz (Kupferacetat, halogeniertes Kupfer, Kupfer bromid oder andere), halogenierten Alkalimetallen oder Gemische von verschiedenen Kupfersalzen und organischen Basen enthalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Sequenz von Verhaltensphasen eines Airbags beim Aufblasen;
2 ist eine Zugspannungs-Dehnungs-Kurve eines Gewebes, das den Airbag bildet, um seine Reißzugarbeit zu veranschaulichen; und
3 ist eine Veranschaulichung eines Verfahrens zum Messen der Dicke des Airbags.
Beste Methoden zur Durchführung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, dass ein Airbag aus einem Gewebe mit einer Reißzugarbeit von 7000 (N·%/2,54 cm) oder mehr gebildet wird. Die Reißzugarbeit, auf die in diesem Text Bezug genommen wird, ist definiert durch die Fläche, die von der in 2 gezeigten Zugspannungs-Dehnungs-Kurve des Gewebes des Airbags, welche durch einen Zugtest erhalten wird, der unter vorbestimmten Bedingungen durchgeführt wird, und einer vertikalen Linie, die sich vom Reißpunkt auf der Zugspannungs-Dehnungs-Kurve zur horizontalen Achse (die die Zugdehnung darstellt) erstreckt, umschlossen wird.
Unter Bezugnahme auf 1 wird die Reißzugarbeit im Folgenden erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung einer Abfolge von typischen Verhaltensphasen des Airbags beim Aufprall eines Fahrzeugs. 1(1) zeigt den in einem Gehäuse 1 untergebrachten Airbag in gefaltetem Zustand, bevor er betätigt wird. Wenn der Aufprall des Fahrzeugs stattfindet und ein Signal von einem Sensor zum Gasgenerator übermittelt wird, wird ein Gas zum Aufblasen des Airbags 2 eingeleitet. Dann öffnet sich der Kasten, wie es in 1(2) gezeigt ist, so dass sich der Airbag nach vorne (in die der Montierung entgegengesetzte Richtung) bewegen kann. Nachdem der Airbag aufgrund der elastischen Erholung des Gewebes und des Innendrucks vor und zurück geschwungen ist, wie in den 1(3) und 1(4) gezeigt ist, dehnt sich der Airbag maximal aus und erreicht ein im Allgemeinen stabiles Profil. Gemäß dem Betätigungstest für den Airbag, der mit einer Standardaufprallgeschwindigkeit durchgeführt wird, die zum Beispiel durch FMVSS208, einer Fahrzeugsicherheitsvorschrift in den USA, definiert wird, erreicht der Airbag den in 1(5) gezeigten Zustand, und dann drückt der Insasse 3 gegen den Airbag, wie in 1(6) gezeigt ist, so dass das Gas durch eine im Airbag vorgesehene Entlüftungsöffnung entweichen kann. Die kinetische Energie der Trägheitsbewegung des Insassen, die durch das plötzliche Anhalten des Fahrzeugs verursacht wird, wird also vom Airbag absorbiert, so dass der Aufprall abgepolstert wird.
In der obigen Abfolge der Betätigung des Airbags in dem in 1(5) und 1(6) gezeigten Stadium ist die Belastung, die auf das Gewebe des Airbags ausgeübt wird, eine Ringzugspannung aufgrund des Innendrucks des Airbags, wobei unter der Annahme, dass der Airbag kugelförmig ist, eine Spannung (f), die im Gewebe erzeugt wird, durch die Gleichung f = pd/4 dargestellt wird, wobei p der Innendruck und d der Durchmesser des Airbags ist, was bedeutet, dass die Zugfestigkeit des Gewebes ein entscheidender Faktor ist, um die Zähigkeit des Airbags zu bestimmen. In dem in 1(3) gezeigten Stadium dagegen, bei dem bei Betätigung des Gasgenerators Gas in den Airbag strömt, so dass der Airbag maximal nach vorne bewegt wird, hört die Vorwärtsbewegung des Airbags auf, wenn die kinetische Energie des Airbags selbst von der Zugarbeit des Gewebes absorbiert wird. Dementsprechend ist in diesem Stadium die Reißzugarbeit des Gewebes, das den Airbag bildet, entscheidender als seine Reißfestigkeit.
Die Erfinder haben die Abfolge von Verhaltensphasen des Airbags zwischen dem Stadium, bei dem der Airbag mit dem Aufblasen beginnt, und dem Stadium, bei dem der aufgeblasene Airbag die durch ein plötzliches Anhalten des Fahrzeugs verursachte kinetische Trägheitsbewegung des Fahrzeuginsassen absorbiert, analysiert und fanden heraus, dass die dynamische Belastung, die auf den Airbag ausgeübt wird, in dem in 1(3) gezeigten Stadium, in dem der Airbag mit Gas aus dem Gasgenerator versorgt wird, so dass er sich maximal nach vorne bewegt, größer wird als in dem in 1(5) und 1(6) gezeigten Stadium, bei dem der Airbag sich maximal aufbläst und den Insassen zurückhält.
Da die kinetische Energie des nach vorne bewegten Airbags in einem früheren Stadium, wie es oben beschrieben ist, durch die Zugarbeit des Gewebes, das den Airbag bildet, absorbiert werden muss, weist das Gewebe des Airbags vorzugsweise eine größere Zugarbeit auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, dass die Reißzugarbeit des Gewebes 7000 (N·%/2,54 cm) oder mehr, vorzugsweise 15 000 (N·%/2,54 cm) oder mehr, am meisten bevorzugt 25 000 (N·%/2,54 cm) oder mehr beträgt, wenn die Entfaltung bei hoher Temperatur oder ein Sicherheitsfaktor in Betracht gezogen wird. Wenn dieser Wert kleiner ist als 7000 (N·%/2,54 cm), besteht die Gefahr, dass der Airbag im Entfaltungsstadium des Airbags in der Montierung oder an ihrem äußeren Rand reißt.
Diese Zugarbeit ist im Allgemeinen mit der flächenbezogenen Masse des Gewebes korreliert, wenn die Art des Garns festgelegt ist. Daher ist eine unnötig große Reißzugenergie wegen der Gewichtsreduktion und Kompaktheit, die wichtige Bedingungen für den Airbag sind, nachteilig. Aus diesen Gründen muss der Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Gewebe gebildet werden, das ein Produkt aus der Gesamtfeinheit in Kett- oder Schussrichtung und der Webdichte (im Folgenden als Webfeinheit bezeichnet) von 16 000 (dtex·Ende/2,54 cm) oder weniger und eine Reißzugarbeit von 7000 (N·%/2,54 cm) oder mehr hat.
Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv, dass die Belastung bei 15% Dehnung im Bereich von 3 bis 35 N/%/2,54 cm liegt, wenn das Gewebe gedehnt wird. Wenn die Belastung bei 15% Dehnung 35 N/%/2,54 cm überschreitet, ist das Gewebe zu steif, um einen biegsamen Airbag zu erhalten. Wenn sie dagegen kleiner als 3 N/%/2,54 cm ist, wird das Gewebe wahrscheinlich stark gedehnt, was ein sogenanntes Ausbeulen verursacht, wenn der Airbag den Fahrzeuginsassen zurückhält.
Da das Fahrzeug lange Zeit unter verschiedenen Bedingungen verwendet werden kann, besteht eine wichtige Voraussetzung für den Airbag darin, dass seine Leistungsfähigkeit auch dann nicht abnimmt, wenn er hoher Temperatur, Feuchtigkeit oder Ozonkonzentration ausgesetzt wird. Insbesondere die Beständigkeit gegenüber Wärme ist ein wichtiger Faktor. Tatsächlich sehen Autohersteller es als wichtig an, dass der Verlust der Zugfestigkeit des Gewebes gering ist, nachdem es einer Behandlung bei einer hohen Temperatur (in einem Bereich von 80 bis 120 °C) während einer langen Zeit (in einem Bereich von 1000 bis 3000 Stunden) ausgesetzt war.
Um einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung mit geringem Gewicht und ausgezeichneter Biegsamkeit und Kompaktheit zu erhalten, ist es zu bevorzugen, dass die Garne, die zur Bildung des Gewebes für den Airbag verwendet werden, eine Gesamtgarnfeinheit in einem Bereich von 66 bis 167 dtex haben und aus mehreren Einzelfilamenten bestehen, die jeweils eine Feinheit in einem Bereich von 1,0 bis 3,3 dtex haben. Wenn Garne mit einer Gesamtgarnfeinheit von über 167 dtex oder einer Einzelfilamentfeinheit von über 3,3 dtex verwendet werden, wird das resultierende Gewebe steif und ergibt einen Airbag mit schlechter Verstaubarkeit. Garne mit einer Einzelfilamentfeinheit von weniger als 1,0 dtex sind dagegen schwierig herzustellen, und selbst wenn es möglich ist, wäre der Webvorgang aufwändig. Der Airbag, der aus Garnen mit einer Gesamtdicke von weniger als 66 dtex erhalten wird, hat schlechtere mechanische Eigenschaften, wie Zugfestigkeit oder Reißfestigkeit, und erfüllt möglicherweise nicht die unverzichtbaren dynamischen Merkmale des Airbags, die nach dessen Betätigung unverzichtbar sind.
Das Gewebe für den Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise in Kett- und Schussrichtung im Wesentlichen dieselben mechanischen Eigenschaften. Die mechanischen Eigenschaften in Schussrichtung sind jedoch infolge der Behandlungsrichtung in einem Gewebeappreturverfahren zuweilen schlechter als in Kettrichtung. Um dieses Problem zu lösen, wird das Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise so hergestellt, dass die Doppelbrechung des Schussfadens größer ist als die des Kettfadens oder im resultierenden Gewebe die Webfeinheit in Schussrichtung größer ist als in Kettrichtung.
Additive zur Erleichterung der Garnhaltbarkeit werden selten zu Polyamidfasern für die gewöhnliche Verwendung für Kleider hinzugefügt. Da jedoch die Haltbarkeit, insbesondere die Wärmebeständigkeit, wie oben beschrieben, eine wichtige Voraussetzung für den Airbag ist, müssen Garne für den Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Arten Stabilisatoren enthalten, um die Haltbarkeit zu verbessern. Die Haltbarkeit, auf die hier Bezug genommen wird, umfasst die Beständigkeit gegenüber Alterung, die Beständigkeit gegenüber thermischer Alterung bei Feuchtigkeit und die Beständigkeit gegenüber Ozon oder andere.
In der vorliegenden Erfindung werden Gewebe verwendet, die aus Garnen bestehen, die metallisches Kupfer, Kupfersalz (Kupferacetat, halogeniertes Kupfer, Kupferbromid oder andere), halogenierte Alkalimetalle oder Gemische von verschiedenen Kupfersalzen und organischen Basen als Stabilisatoren zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit enthalten. Diese Kupferverbindungen können in bekannter Weise zu Polyamidfasern gegeben werden, wie etwa zu einem Polymerisationsverfahren von Polyamid gegeben oder in Polymerchips eingebaut werden.
Garne, die den Airbag der vorliegenden Erfindung bilden, bestehen aus Polyamidfasern, die Kupfer oder Kupferverbindungen in einer Menge von 30 bis 200 ppm als Kupfer enthalten. Wenn der als Kupfer abgeschätzte Wert kleiner als 30 ppm ist, besteht die Gefahr, dass es an der Wärmebeständigkeit fehlt, die von dem Airbaggewebe der vorliegenden Erfindung erwartet wird, während dann, wenn er 200 ppm überschreitet, die Gefahr von Schwierigkeiten im Spinnvorgang besteht.
Das Airbaggewebe der vorliegenden Erfindung kann in einer der herkömmlichen Webarten gewebt sein; dazu gehören Grundbindung, Rip-Stop-Webung, Mattenbindung, Köperwebung oder andere. Eine Grundbindung wird jedoch besonders vorteilhaft für das Airbaggewebe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, da damit leichter eine dichtere Webstruktur erhalten werden kann. Die Kett- und die Schussdichte können selbst nach dem Webvorgang noch über den Gewebeappretiervorgang einstellbar sein. Der Airbag der vorliegenden Erfindung kann nach einem herkömmlichen Airbag-Bildungsverfahren hergestellt werden.
Während die wesentlichen Merkmale des Airbags gemäß der vorliegenden Erfindung oben hauptsächlich in Bezug auf einen Airbag für einen Fahrersitz beschrieben wurden, können diese Mittel und Methoden auch in ähnlicher Weise auf einen Airbag für einen Beifahrersitz oder einen Seitenaufprallschutz-Airbag anwendbar sein. Dies ist offensichtlich, da zwar die Struktur und Form des Beutels, die Entfaltungsgeschwindigkeit und die Montierposition voneinander verschieden sind, jedoch die kinetische Energie beim Entfalten des Airbags selbst durch die Zugarbeit des Gewebes absorbiert wird. Der Airbag kann mit synthetischem Kautschuk oder anderen beschichtet sein, oder er kann vom sogenannten unbeschichteten Typ sein.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden konkreter unter Bezugnahme auf die bevorzugten Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die Definition und Messung von Garnen und Geweben in den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind wie folgt. In dieser Hinsicht sind die Spezifizierung, die physikalischen Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit der Garne und des Gewebes im Beispiel und den Vergleichsbeispielen in den Tabellen 1 bzw. 2 beschrieben.
(a) Zugfestigkeit, Reißdehnung und Reißzugarbeit des Garns
Die Zugfestigkeit und Reißdehnung des Garns wurden mit einem Autograph S-100 Typ, der von Shimadzu Seisakusho K.K. hergestellt wurde, unter der Bedingung einer Greifgarnlänge von 20 cm und einer Streckgeschwindigkeit von 20 cm/min gemessen. Die Reißzugarbeit war ein integrierter Wert von der Einleitung bis zum Punkt des Reißens in einer durch diese Messung erhaltenen Zugspannungs-Dehnungs-Kurve, dividiert durch die gemessene Garnfeinheit und in die Einheit cN·cm/dtex umgerechnet.
(b) Doppelbrechung des Garns
Die Messung wurde mittels eines Polarisationsmikroskops des Typs XTP-11 von Nikon K.K. durchgeführt, wobei ein herkömmliches Bereck-Kompensatorverfahren verwendet wurde, während weißes Licht als Lichtquelle verwendet wurde.
(c) Zugfestigkeit, Reißdehnung, Reißzugarbeit und Retention der Wärmebeständigkeit des Gewebes
Die Zugfestigkeit und Reißdehnung des Gewebes wurden mit einem AG 1000D, der von Shimadzu Seisakusho K.K. hergestellt wird, unter der Bedingung einer Teststückbreite von 2,54 cm, einer Gewebegrifflänge von 0,20 cm und einer Streckgeschwindigkeit von 20 cm/min gemessen, während ein Ausgefranster-Streifen-Verfahren verwendet wurde. Die Reißzugarbeit war ein integrierter Wert von der Einleitung bis zum Punkt des Reißens in einer durch diese Messung erhaltenen Zugspannungs-Dehnungs-Kurve, dividiert durch die Greiflänge des Gewebes und in die Einheit N·%/2,54 cm umgerechnet. Eine Belastung bei 15% Dehnung ist ein Belastungswert bei 15% Dehnung auf der durch diese Messung erhaltenen Zugspannungs-Dehnungs-Kurve, der dann durch 15 dividiert und in die Einheit N/%/2,54 cm umgerechnet wird. Die Retention der Wärmebeständigkeit wurde berechnet, indem man einen Zugfestigkeitswert, der in obiger Weise vor einer Wärmebehandlung des Gewebes (1000 Stunden bei 110 °C) erhalten wurde, durch den Wert nach der Wärmebehandlung dividierte.
(d) Messung der Dicke des Airbags
Wie in 3(A) gezeigt ist, wurde der Airbag zuerst so gefaltet, dass die Ränder a und b miteinander in Kontakt gebracht wurden, und dann so gefaltet, dass der Abstand zwischen den Rändern c und d gleichmäßig unterteilt wird. Der in 3(B) gezeigte gefaltete Airbag wurde auf einen flachen Tisch gelegt und über eine Glasplatte von 300 mm im Quadrat mit einem Gewicht von 1 kg belastet. Nach 30 Minuten wurde die Dicke X gemessen. Der gemessene Wert wird durch einen X-Wert eines Airbags in Vergleichsbeispiel 4 dividiert, der einem Airbag des Standes der Technik entspricht, und in einer Tabelle gezeigt.
(Beispiel 1)
Polyhexamethylenadipamid-Chips mit einer relativen Viskosität von 60 in Bezug auf 90%ige Ameisensäure wurden in einer Spinnmaschine des Extrudertyps geschmolzen. Die Chips enthielten kein Titanoxid, enthielten jedoch Kupferacetat und Kaliumiodid 1:12 in einem Additivverhältnis als thermischer Stabilisator des Kupfertyps, so dass Kupfer in einer Menge von 70 ppm im Polymer enthalten ist. Das geschmolzene Polymer wurde filtriert und aus einer Spinndüse mit Düsenöffnungen von 0,25 mm Durchmesser extrudiert. Das extrudierte geschmolzene Polymer wurde abgeschreckt und zu einem Fasergarn verfestigt, auf das ein Öl in einer Menge von 1,0 Gew.-% aufgetragen wird. Das Garn wurde von einer Aufnahmerolle aufgenommen und unmittelbar danach einer Heizwalze zugeführt, um die Streckoperation zwischen den beiden Walzen durchzuführen. Diese Schritte wurden kontinuierlich mit einer Direkt-Spinn-Streck-Maschine durchgeführt. Das Garn wurde einer Verschlingungsbehandlung unterzogen, und unmittelbar danach wurde es mit einer Wickelgeschwindigkeit von 4000 m/min auf eine Spule aufgewickelt, so dass es verschlungene Teile in einem Bereich von 10 bis 30 Punkten/m aufwies. Das resultierende Polyhexamethylenadipamid-Garn hatte eine Garnfeinheit von 78 dtex/35 Filamente, eine Zugfestigkeit von 71 cN/dtex, eine Reißzugarbeit von 163 cN·cm/dtex und eine Doppelbrechung von 56 Δn/1000.
Dann wurde aus den so erhaltenen Garnen ein Rohgewebe gesponnen, wobei die Kette hergestellt wurde, indem man zwei der Garne mit einer Verzwirnung von 200 Drehungen/m doppelte und mit acrylischem Schlichtemittel schlichtete, während der Schuss in dieselbe Fachbildung eingeschossen wurde. Das Rohgewebe wurde vorgewaschen und fixiert, was zu einem Airbaggewebe mit einer Webdichte in Kettrichtung von 95 und in Schussrichtung von 93 Enden/2,54 cm, abgeschätzt in Bezug auf 156 dtex, einer Webfeinheit von 14820 dtex·Enden/2,54 cm in Kett- und 14508 dtex·Enden/2,54 cm in Schussrichtung und einer Reißzugarbeit in Kettrichtung von 20500 und in Schussrichtung von 13500 N·%/2,54 cm führte. Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm für einen Airbagkörper und zwei weitere kreisförmige Stücke von 230 mm Durchmesser als Verstärkungstuch für die Airbagmontierung wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, wobei die ersteren entlang ihres äußeren Umfangs zusammengenäht wurden, während sie mit letzterem (mit einem Nähfaden Nr. 20 durch einen Doppelkettenstich) zusammengefügt wurden, wobei ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz entstand.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest wurde bei 85 °C durchgeführt, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, und zeigte, dass der Airbag nicht beschädigt wird.
Außerdem wurde das Gewebe 1000 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 110 °C ausgesetzt, und danach wurde die Retention der Festigkeit gemessen. Der erhaltene Wert betrug 95%, was bedeutet, dass die Wärmebeständigkeit ausreichend ist.
(Beispiel 2)
Garne mit einer Zugfestigkeit von 63 cN/dtex und einer Reißzugarbeit von 239 cN·cm/dtex wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Ein Gewebe mit einer Reißzugarbeit in Kettrichtung von 20600 und in Schussrichtung von 14500 N·cm/dtex wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 aus den Garnen gewebt.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang zusammennähte, während in derselben Weise wie in Beispiel 1 Verstärkungsstücke hinzugefügt wurden.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest wurde bei 85 °C durchgeführt, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, und zeigte, dass der Airbag nicht beschädigt wird.
(Beispiel 3)
Garne mit einer Zugfestigkeit von 54 cN/dtex und einer Reißzugarbeit von 260 cN·cm/dtex wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Ein Gewebe mit einer Reißzugarbeit in Kettrichtung von 17500 und in Schussrichtung von 13600 N·cm/dtex wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 aus den Garnen gewebt.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang zusammennähte.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest wurde bei 85 °C durchgeführt, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass der Airbag beim Entfalten nicht beschädigt wird.
(Beispiel 4)
Ein Gewebe wurde aus Garnen gewebt, die in Beispiel 1 hergestellt wurden, wobei es eine Webdichte in Kettrichtung von 90 und in Schussrichtung von 98 Enden/2,54 cm hatte. Dieses Gewebe war ein ausgewogenes mit einer Zugfestigkeit in Kettrichtung von 963 N/2,54 cm und in Schussrichtung von 983 N/2,54 cm.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang zusammennähte.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest wurde bei 85 °C durchgeführt, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, und zeigte, dass der Airbag nicht beschädigt wird.
(Beispiel 5)
Garne mit einer Zugfestigkeit von 67 cN/dtex und 71 cN/dtex wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und ein Gewebe mit einer Webdichte sowohl in Kettrichtung als auch in Schussrichtung von 94 Enden/2,54 cm wurde daraus gewebt; es hatte eine ausgewogene Zugfestigkeit sowohl in Kettrichtung als auch in Schussrichtung, d.h. die in Kettrichtung betrug 951 und die in Schussrichtung 941 N/2,54 cm.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang in derselben Weise wie in Beispiel 1 zusammennähte.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest wurde bei 85 °C durchgeführt, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, und zeigte, dass der Airbag nicht beschädigt wird.
(Beispiel 6)
Garne wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Aus diesen Einzelgarnen wurde ein Gewebe hergestellt, ohne sie zu doppeln, so dass die Webdichte 142 Enden/2,54 cm sowohl in Kettrichtung als auch in Schussrichtung betrug, die Webfeinheit 11076 dtex·Enden/2,54 cm betrug und die Reißzugarbeit 12500 N·%/2,54 cm in Kettrichtung und 8000 N·%/2,54 cm in Schussrichtung betrug.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang in derselben Weise wie in Beispiel 1 zusammennähte.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest wurde bei 85 °C durchgeführt, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, und zeigte, dass der Airbag nicht beschädigt wird.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Gewebe wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 aus Garnen gewebt, die in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden, außer dass keine Kupferverbindungen zu dem Polymer gegeben wurden. Die Retention der Wärmebeständigkeit dieses Gewebes betrug nur 45%.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein Gewebe wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 aus Garnen gewebt, die in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden, außer dass Kupferverbindungen in einer Menge von 10 ppm als Kupfer zu dem Polymer gegeben wurden. Die Retention der Wärmebeständigkeit dieses Gewebes betrug nur 70%.
(Vergleichsbeispiel 3)
Garne mit einer Feinheit von 56 dtex wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und aus den so hergestellten Garnen wurde ein Gewebe hergestellt, das eine Webdichte in Kettrichtung von 192 und in Schussrichtung von 190 Enden/2,54 cm hatte und eine Reißzugarbeit in Kettrichtung von 6000 und in Schussrichtung von 5900 N·%/2,54 cm aufwies.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang in derselben Weise wie im Beispiel zusammennähte.
Der Airbag war kompakt faltbar. Der Entfaltungstest, der bei 85 °C durchgeführt wurde, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, zeigte jedoch, dass der Airbag schwer beschädigt wurde.
(Vergleichsbeispiel 4)
Garne mit einer Feinheit von 233 dtex wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und aus den so hergestellten Garnen wurde ein Gewebe hergestellt, das eine Webdichte in Kettrichtung von 78 und in Schussrichtung von 75 Enden/2,54 cm hatte und eine Reißzugarbeit in Kettrichtung von 30000 und in Schussrichtung von 26000 N·%/2,54 cm aufwies.
Zwei kreisförmige Stücke von 648 mm Durchmesser wurden aus dem Gewebe ausgeschnitten, und daraus wurde ein Airbag von 60 l für einen Fahrersitz hergestellt, indem man ihren äußeren Umfang in derselben Weise wie in Beispiel 1 zusammennähte.
Der Entfaltungstest, der bei 85 °C durchgeführt wurde, während ein von Morton International hergestellter Gasgenerator (Typ 8) daran montiert wurde, zeigte, dass der Airbag nicht beschädigt wurde, aber im Vergleich zu den Airbags der Beispiele 1 bis 6 schwer zu falten war und im gefalteten Zustand ein großes Volumen hatte.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung stellt einen Airbag bereit, der sehr außergewöhnlich leicht und biegsam ist, so dass er kompakt in einem Airbaggehäuse untergebracht werden kann und eine Leistungsfähigkeit hat, die für die Betätigung des Airbags notwendig und hinreichend ist, und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber langfristiger Alterung aufweist. Der Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung ist für alle Arten von Airbags zum Schutz eines Fahrzeuginsassen geeignet, einschließlich solcher für einen Fahrersitz, einen Beifahrersitz und für Seitenaufprallschutz, und diese haben ein außergewöhnlich geringes Gewicht und eine gute Leistungsfähigkeit in der Anwendung.

Claims

Airbag, gebildet aus Geweben, die aus Fasergarnen des Polyamidtyps bestehen, wobei die Faser Kupferverbindungen in einer Konzentration von 30 bis 200 ppm als Kupfer enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn eine Gesamtfeinheit von 66 bis 167 dtex hat, aus einer Menge von Einzelfilamenten besteht, die jeweils eine Feinheit im Bereich von 1,0 bis 3,3 dtex haben, und dadurch, dass das Gewebe so strukturiert ist, dass das Produkt aus der Feinheit sowohl in Kett- als auch in Schussrichtung des Gewebes und der Webdichte des Gewebes nicht größer als 16 000 dtex·Ende/2,54 cm ist, und dass das Gewebe eine Reißzugarbeit, die im Bereich von 7000 bis 30 000 N·%/2,54 cm liegt, und eine Belastung bei einer 15%igen Zugdehnung in einem Bereich von 3 bis 35 N/%/2,54 cm hat.
Airbag gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe aus zwei Gewebestücken besteht, die in Form eines beutelförmigen Körpers miteinander verwebt sind.
Airbag gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag aus zwei Gewebestücken besteht, die so miteinander vernäht oder verbunden sind, dass sie eine Beutelform mit dreidimensionaler Kontur haben.
Airbag gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Produkt aus der Feinheit in Schussrichtung und der Webdichte in Schussrichtung größer ist als das Produkt der Feinheit in Kettrichtung und der Webdichte in Kettrichtung.
Airbag gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Doppelbrechung des Schussgarns größer ist als die des Kettgarns.
Airbag gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Webung des Gewebes aus einer Grundbindung, einer Rip-Stop-Webung und einer Mattenbindung ausgewählt ist.
Airbag gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Airbag in der Draufsicht kreisförmig ist.
Airbag gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Airbag aus solchen für einen Fahrersitz, für einen Beifahrersitz und für den Seitenaufprallschutz ausgewählt ist.