DE8915085U1 - Abdeckung für einen Sicherheits-Luftsack in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abdeckung für einen Sicherheits-Luftsack in Kraftfahrzeugen

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Description

eschreibung
Abdeckung für einen Sicherheita-Lufteack in Kraftfahrzeugen
t>ie Erfindung betrifft eis* Abdeckung für einen gefalteten Si- uhBrheiita-lMftB&sk in Kraftfahrzeugen, welcher sich plötzlich aufzublasen vermag, wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit schnell verringert oder ein anderes Ereignis auf einen Zusammenstoß des Fahrzeugs hindeutet, um einen Insassen vor einem Aufprall auf im wesentlichen vor ihm liegende Teile des Fahrzeugs wie Steuerrad, Amaturenbrett oder Windschutzscheibe zu schützen.
Sicherheits-Luftsäcke für Fahrzeuge befinden sich in gefaltetem Zustand in einem Gehäuse, das zum Teil von einem Träger gebildet wird, der am Fahrzeug befestigt ist/ z.B. an der Nabe des Steuerrads, und an dem der Luftsack festgehalten ist, und zum Teil von einer Abdeckung, die sich im allgemeinen zwischen dem gefalteten Sicherheits-Lufteack und dem Fahrzeuginsassen befindet. Als Werkstoff für die Abdeckung wird bisher in großem Umfang ein Polymermaterial verwendet, das Sehwachzonen besitzt, um ein leichtes, geregeltes Aufreißen zu gestatten, wenn der Luftsack sich aufbläht und damit aus dem Gehäuse heraustreten kann und seine voll aufgeblasene Form einzunehmen vermag. Bei einer derartigen Abdeckung ist es natürlich von besonderer Bedeutung, daß sie nicht in Teile zerbricht und diese gegen Fahrzeuginsassen geschleudert werden, damit diese nicht durch die
herumfliegenden Teile gefährdet werden. Ein üblicher Heg zur Gewährleistung, daS die Abdeckung nicht in lose Teile zerbricht, besteht in einer Verstärkung, üblicherweise einem Netz, um die Bruchstücke der Abdeckung am Auseinanderfliegen zu hindern. Beispiele für Abdeckungen mit einer Verstärkung sind aus deis JP-OB 234764/1987 xmd 127336/1975 sowie den JP-U 80928/1977, 43454/1975 und 253-42/1976 bekannt.
Abdeckungen mit Verstärkungsnetzen werden im allgemeinen hergestellt aus einem Kunststoff mit relativ geringer Festigkeit wie einem Polyurethan-Schaumstoff. Das Verstärkungen©*^ wird in das Abdeckungsmaterial eingeformt und unterbrochen, so daß sich
Schwachzonen bilden, in denen die Abdeckung leicht brechen
kann, wenn der Luftsack sich aufbläht.
g Aus der JP-U 76042/1977 ist eine Abdeckung für einen Sicher-
f heits-Luftsack bekannt, der eine äußere Lage oder Haut aus
einem harten Polyurethan-Schaumstoff aufweist, der eine glatte äußere Oberfläche bietet und einen Kern aus Polyurethan-Schaumstoff geringer Dichte für die Weichheit oder Nachgiebigkeit der
Abdeckung als Ganzes. Schwachzonen in Form von Schlitze]? oder
% Nuten werden in den Kern eingeformt, um das Brechen der Abdek-
kung zu erleichtern.
&iacgr; Luftsäcke mit Verstärkungsnetzen lassen sich nur in mehreren '·.' Stufen und nur unter Schwierigkeiten mit großer Genauigkeit ' herstellen, selbst wenn ein Reaktions-SpritzgieBen angewandt wird; man hat deshalb nur geringe Produktivität, jedoch hohe
Einstandskosten zu erwarten.
Die Abdeckung nach der JP-OS 76042/1977 hat eine hart« Oberfläche (Shore Härte 30 bis 40, ASTM-2240), was für den Fahrzeugineaeeen, wenn er damit in Berührung kouvt, unangenehm ist. Darüber hinaus haben die Abdeckmaterialien geringe Festigkeit und, wenn kein Verstärkungsnetz vorhanden ist, zerfKlit die
Abdeckung in Stücke, die herumfliegen, wenn eich der Luftsack aufblast.
Aufgabe der Erfindung ist es daher« eine Lufteack-Abdeckung mit weicher Oberfläche und angenehmem Griff zu schaffen, in der ein Kern unter der Oberflächenschicht bei von außen einwirkender Belastung die Form beibehält, um den Luftsack zu schützen. Die Abdeckung soll in geregelter Weise leicht brechen, wenn der Luftsack sich aufbläht, und zwar innerhalb eines Temperaturbereichs von -4O0C bis 8O0C. Wenn die Abdeckung bricht, sollen keine freien Stücke entstehen und wegfliegen. Aussehen und Verhalten sollen sich im genannten Temperaturbereich nicht merklich ändern, wenn sie 500 Stunden Lang einer Temperatur von HO0C ausgesetzt worden ist. Schließlich soll die Abdeckung leicht und wirtschaftlich, mit grolBer Genauigkeit und minimalem Ausschuß herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird von einer Luftsack-Abdeckung gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine äußere Oberflächenschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einer Härte A von 20 bis 90 (Japanische Industrienorm K6301-1975) und einen Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff, dessen Elastizitätsmodul bei Biegung nicht weniger als 1000 kg/cm3 (Japanische Industrienorm K7203-1982) beträgt und dessen Härte größer ist als die der Oberflächenschicht, wobei in den Kern Schwächungszonen eingearbeitet sind.
Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand schematiecher Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert:
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Luftsackanordnung mit einer Abdeckung nach der Erfindung, wobei ein Teil der Abdeckung im Querschnitt gezeigt ist;
Fig. 2 ist eine Untersicht derselben Abdeckung.
Die dargestellte Luftsackanordnung umfaßt eine Abdeckung (1) den eigentlichen Luftsack (2), der gefaltet in eine« Gehäuse untergebracht ist, welches aus der Abdeckung (1), einer Aufblaseinrichtung (3) und einem Haltering (4) besteht. Dieser klemmt einen ringförmigen Streifen aus dem Werkstoff des Luftsacks in unmittelbarer Nachbarschaft der öffnung des Sacks an einer Aufnahmebasis (5) fest.
Die Abdeckung ist an der Basis (5) mit einem Ring oder mit Bandern (6) und mit Nieten (7) befestigt. Ein Beispiel für einen Luftsack und dessen Anordnung, wie in den Zeichnungen gezeigt, für den sich eine erfindungsgemäße Abdeckung eignet, ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 39 13 017.7 vom 20. April 1989 beschrieben. Die Erfindung eignet sich jedoch für die verschiedensten Ausgestaltungsformen der Luftsäcke einschließlich solcher mit Abdeckungen unterschiedlicher Formen und Konfigurationen.
Die Abdeckung (1) hat eine äußere Oberflächenschicht (IA) aus einem Thermoplasten mit einer Härte A von 20 bis 90 (Japanische Industrienorm K6301-1975) und einen Kern (IB) aus einem Thermoplasten mit einem Elasitzitätsmodul bei Biegung von nicht weniger als 1000 kg/cma (Japanische Industrienorm K7203-1982), und einer Härte, die über derjenigen des Werkstoffs der Oberflächenschicht liegt. Die Abdeckung (1) hat vorbestimmte Schwächungszonen (IC) wie Nuten und/oder Schlitze entlang welcher der Kern, wenn sich der Luftsack aufbläht, leicht brechen kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Schwächungszonen (IC) aus Streifen geringerer Dicke (Nuten) und in Abständen angeordneten Perforationen, die sich in Längsrichtung über die Mitte und in der Breite über jede Seite der Hauptwand erstrecken und aus Nuten an jeder Ecke des Kerns (IB). Die Perforationen reichen nicht vollständig durch die gesamte Ober-
flächenschicht, können aber teilweise bis zur Innenfläche reichen. Üei erfindvingsgemäßen Abdeckungen können verschiedene Konfigurationen von Schwächungezonen angewandt werden; die in Fig. 2 gezeigte ist nur ein Beispiel.
Die für die äußere Oberflächenschicht (IA) brauchbaren Thermoplasten umfassen thermoplastische Elastomere auf der Basis von Olefinen, Polystyrol, Polyester, Polyurethan, Polyvinylchlorid; und Polyamid; weiche Polyolefin-Kunststoffe wie Ethylen/Vinylester-Copolymere (EVA), Ethylen/oC-0Iefin-Copolymere insbesondere solche, deren «(-Olefine 3 bis 12 Kohlenetoffatome haben; Ethylen/ungesättigte Carbonsäure und deren Derivate und Copolymere und weiche Polyvinylchlorid-Kunststoffe. Diese Materialien lassen sich allein oder im Gemisch anwenden. Polyolefin, Polystyrol und Polyvinylchlorid-Elastomere sind im Hinblick auf eine gewisse Weichheit der Abdeckung wünschenswert.
Die Polyolefin- und Polystyrol-thermoplastischen Elastomeren werden besonders bevorzugt wegen ihrer Fähigkeit, die Weichheit über einen breiten Temperaturbereich beizubehalten. Bei diesen thermoplastischen Elastomeren auf Polyolefinbasis handelt es sich zum Beispiel um Polyolefinkautschuk wie EPM„ EPDM und Ethylen/Buihen-l-copolymere, Polypropylen, Polyethylen, Polyisobutylen und Copolymere von Propylen und Ethylen. Um die angestrebte Weichheit der"Oberflächenschichten zu erhalten, ist es bei Polyolefin-Elastomeren notwendig, einen Weichmacher in Form eines Kohlenwasserstoffs wie paraffinbasisches oder naphthenbasisches Ol zuzusetzen.
Die Polystyrol-Elastomeren, die als Grundpolymere für die Oberflächenschicht (IA) verwendet werden können, umfassen Blockcopolymere aus monovinylaromatischen Kohlenwasserstoffblöcken und konjugierten Dien-Elastomer-Blöcken und die thermoplastischen Elastomeren auf der Basis von hydrierten Derivaten derartiger Blockcopolymerer. Die Grundpolymeren können durch übliche Ie-
O f
I * · »III
bend« Polymerisation unit Hilfe von Lithium-Initiatoren hergestellt werden. Die Polystyrol-Elastomeren können auch die hydrierten Derivate eines Blockcopolymeren aus Polystyrol"Blöcken und Polybutadien- oder Polyieopren-Blöcken sein. Diese Polymer ren haben hervorragende Wetterbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Altern in der Wärme und Einstellbarkeit der Weichheit.
Die obigen Polyolefin- und Polystyrol-thermoplastischen Elastomeren können nicht nur unabhängig voneinander, sondern auch gemischt in einem entsprechenden Verhältnis für die Oberflächenschicht (IA) verwendet werden. Speziell kann das Material d«r Oberflächenschicht (IA) ein Gemisch eines der oben genannten Styrol-thermoplaetischen Elastomeren eines Polyolefins oder Polystyrols wie Polyisobutylene und eines Kohlenwasserstoff-Weichmachers eein, wie im Falle obiger Polyolefin-Elastomerer zur Einstellung der Härte und anderer Eigenschaften des Materials .
Der Anteil an Kohlenwasserstoff-Weichmacher in der Oberflächenschicht (IA) soll 3Q Gew.-% nicht überschreiten. Bei einer größeren Menge kann das äußere Ansehen (Deformation und dergleichen) der Luftsack-Abdeckung beeinträchtigt werden, wenn er 500 Stunden bei 1100C gehalten wird oder es kann zu eihrm Bruch an anderen Stellen als den Schwächungszonen kommen oder die Bruchstücke können beim Aufblasen des Luftsacks auseinanderfliegen. Die Bestimmung des Anteils an Kohlenwasserstoff-Weichmacher erfordert auch die Beachtung der Härte (das weiche Anfühlen) und die Formun.gs- und Verarbeitungseigenschaften. Wenn alle diese Paktoren berücksichtigt sind, sollte die Menge üblicherweise unter 20, vorzugsweise unter 10 Gew.-% liegen. Wird ein Weichmacher angewandt, so soll man dafür zumindest 1 % und vorzugsweise mehr als 3 % verwenden.
Viele Materialien, die sich für die Schicht (IA) eignen, können zur Verbesserung der Weichheit und Verringerung des Gewichts aufgeschäumt sein, bis zu etwa ihren dreifachen Volumen.
Materialien für den Kern (IB) umfassen die folgendem <&khgr;-O le fin Homopolymere, Copolymere von Ethylen, Propylen und weiteren Olefinen, Polycarbonate, schlagfestes Polystyrol, Aß-Polymere,
Die Oberflächenschicht (IA) kann anorganische Füllstoffe wie Calziumcarbonat, Silicate, Talcum und dergleichen, sowie Pigmente und Stabilisatoren enthalten. Stoffen mit teilweisen Brückenstrukturen lassen sich ebenfalls in der Oberflächenschicht (IA) verwenden (JP-OS 26838/1971, 13541/1977, 37953/1977 und 98248/1981) .
Materialien für die Oberflächenschicht (IA) mit einer Härte von unter 20 JIS-A fühlen sich angenehm weich an, sind jedoch unzulänglich bei der Verarbeitung, Formung und hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und damit nicht zufriedenstellend. Materialien mit einer Härte von größer 90 JIS-A ergeben keine Probleme bei der Verarbeitung und Formung, sind jedoch unangenehm hart. Die jeweils auszuwählende Härte für die Oberflächenschicht (IA) ist in einem gewissen Ausmaß abhängig von der Schichtdicke. Im allgemeinen bevorzugt man die Verwendung eines Materials mit einer Härte zwischen 30 und 70. Die besten Ergebnisse erreicht man häufig mit einer Härte von 45 bis 65.
Die Dicke der Oberflächenschicht (IA) braucht nicht über die ganze Abdeckung gleich sein, jedoch sollten zumindest 70 %, vorzugsweise mehr als 80 t der Fläche nicht weniger als 0,5 mm dick sein. Während es keine besondere obere Grenze für die Dicke der Schicht (IA) gibt, sollte sie aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, der Weichheit, der Funktion, der Abdeckung in der Anwendung und der Verarbeitungs- und Formungswirksamkeit 10 mm nicht übersteigen. i
t%
Elastomere auf Polyolefinbasis wie EPM und EFDM sowie Ethylen/-Buten-1-Copolymere. Diese und weitere Polymere können als
solche oder als Gemische im Hinblick auf die angestrebten Eigenschaften eingesetzt werden. Wie üblich, kann das Material
des Kerns (IB) mit verschiedenen Füllstoffen wie Glasfasern,
4TaIItTIa1, Calci-amcai-bonat, Silicattsn odar Glia&mer, Pi rrsenten,
Stabilisatoren uad dergleichen versehen werden.
Besonders wünschenswert von den oben genannten Kunststoffen
sind P Ayethylen hoher Dichte, Polypropylen, Propy3^n/Ethylen-Blockcopolymere und statistische Copolymere, sowie PolyoiefinElastomere, wobei Polypropylen, die Fropylen/Ethyisn-Biockcopolymeren und Polyethylen hoher Dichte bevorzugt werden, «seil sie sich gut mit dem Material der Außenschicht (IA) z.B. Polyolefin- und Polystyrol-Elastomere verbinden und über einen
weiten Temperaturbereich stabile Eigenschaften besitzen.
Gute Ergebnisse erhielt man mit einem Gemisch eines Propylen/ Ethylen-Blockcopolymeren und einem Elastomeren auf Polyolefinbasis wie einem Ethylen/Propylen-Kautschuk. Die Menge an Polyoief in-Kautschuk für den Kern (IB) sollte 60 Gew.-% nicht übersteigen. Größere Mengen führen zu Problemen beim Formen und
Verarbeiten und hinsichtlich der Haltbarkeit der Form.
Wenn das Material für den Kern (IB) der Luftsack-Abdeckung
einen Biegeelastizitatsmodul von weniger als 1000 kg/cm3 besitzt oder weicher ist als das Material der Oberflächenschicht (IA), so behält die Abdeckung nicht ihre ursprüngliche Form und wird leicht deformiert. Andererseits sollte der Biegeelastizitätsmodul des Kernmaterials 30000 kg/cm3 nicht übersteigen, tun eine gewisse Weiche der Abdeckung als Ganzes zu erreichen, d.h. eine geringe Deformation durch Berührung mit dem Wagenineassen zu ermöglichen und schließlich die Möglichkeit eines Bruchs in unerwünschter Weise zu verhindern, wann bei extrem tiefen Temperaturen der Lufteack eich aufbläht«
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Der Biegeelastizitätsmodul des Kernmaterials sollte zweckmäßigerweise zwischen 1500 und 11000 kg/cm3 und vorzugsweise zwischen 2000 und 7000 kg/cm3 liegen. Es gibt Materialien, die einen Biegeelastizitätsmodul in dem gewünschten Bereich haben und trotzdem nicht zufriedenstellend sind, z.B. wegen großer Schwankungen der Eigenschaften bei Temperaturänderußgen oder wegen geringer Schlagfestigkeit.
Hinsichtlich dar Sicke des Kerns (IBi bestehen keine besoaä-arer Begrenzungen; er soll jedoch im allgemeinen 1 bis 3 mm haben.
Wie *shsm sswähnt, i&s. *5ter Kern (IB) mit Seli»Ächungszonen ausgestattet, die z?* einem leicntes Srucü. des Kerns führen, wenn öex Luftsack begannt sich aufzublähen. Solche Zonen können Reihen von Perforationen (IC), Killen oder dergleichen sein. Die Lage und das Ausmaß der Schwacnungszone.1 kann bei den erfindungsgemäßen Abdeckungen variieren und wird unter Berücksichtigung solcher Faktoren wie Form und Festigkeit der Abdekkung bemessen.
Die erfindungsgemäßen Abdeckungen können hergestellt werden durch verschiedene übliche Verarbeitungemethoden für Thermoplasten. Sehr geeignet ist Spritzformen. Beim Spritzformen wird der Kern in einer Form geformt und dann in eine andere Form gegeben, in welcher noch Platz für die Oberflächenschicht ist. Die Oberflächenschicht wird dann in diese zweite Form durch Spritzformen eingebracht. Geeignet ist auch das doppelte Spritzformen, wobei der Kern geformt, der Formhohlraum von dem Kern getrennt und ein neuer Formhohlraum für die Oberflächenschicht über dem Kern angeordnet wird, ohne daß der Kern aus der Form genommen wird, worauf das Material für die Oberflächenschicht eingespritzt wird.
Die Schwächung&bgr;zönen können in den Kern in der Form eingeformt oder nachträglich hergestellt werden.
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I -10 -
I Die Luftsack-Abdeckung kann mit dekorativen Farben versehen wer-
;l den, um sich dem Inneren dee Fahrzeugs anzupassen und das äuße-
i re Aussehen zu verbessern. Eine Beschichtung der Oberflächen-
il schicht (IA) ist auch als Schutz vor Beschädigung wünschens-
f wert,
f Die Luftsack-Abäeckung nach der ^-findung beeinträchtigt in &xgr;:, &ngr; 3iner Weise den Fahrzeuginsassen, wenn er damit in Berührung % kommt, da ihr relativ harter Kern von der relativ weichen Oberflächenschicht abgedeckt ist. Da der Kern hart ist, widersteht die Abdeckung jedoch einer Deformation oder Beschädigung durch die üblicherweise von außen auf sie einwirkenden Kräfte.
Bricht die Luftsack-Abdeckung beim Aufblasen an den Schwächungszonen des Kerns, werden die Bruchstücke nicht frei von dem Träger und werden nicht weggeschleudert, da der Kern sicher an der weichen Oberflächenschicht haftet. Die erfindungsgemäßen Abdeckungen brechen also innerhalb eines Temperaturbereiche von -400C bis 800C nicht in unvorhersehbarer Weise, und Stücke der Abdeckung trennen sich nicht von der Befestigung. Obwohl die Oberflächenschicht entlang der Schwächlings linien des Kam? f reißt, ist sie weniger zerbrechlich als der Kern und neigt &Iacgr; weniger zu einem Einreißen in nicht vorhersehbarer Weise. Daher I hält die Abdeckung Bruchstücke des Kerns, so daß sich diese ■ nicht vom Luftsackträger entfernen können.
7 Beispiele der Erfindung und Vergleichsbeiapiele
Die Beispiele in Tabelle I erläutern die Erfindung, während die in Tabelle II angegebenen Vergieichebeispiele einige Mängel nicht erfindungegemäßer Abdeckungen gegenüber erfindunf«gemäßen erkennen lassen«
,,. Bei den Beispielen 1 bis 11 und den Vergleichebeiepielen 1 bis 9 war ein Kern von 1,0 bis 3,0 mm Dicke und 29 je et«« 0,7 mm
langen Schlitzen, durch Spritzforroen «ines Kernmateriale wie unten angegeben hergestellt worden, unter Verwendung einer Schnecke, einer Zweifarben-Spritzfonranaschine und einer Formschließkraft von 330 t, wobei anschließend die Oberflächenschicht durch Spritzformen der angegebenen Dicke hergestellt worden ist. Die so erhaltene Abdeckung (1) ist in Fig. 1 gezeigt.
Bei den Beiepielen 3 und 10 bestand die Oberflächenechicht aus einen Schaumstoff, der hergestellt worden ist durch Mischen von 5 Teilen eines Treibmittels auf CO2-Basis je 100 Teile Oberflächenmaterial.
Bei den Beispielen 4 und 11 war die Oberflächenschicht beschichtet. Nach dem Formen der Abdeckung wurde die Oberflächenschicht mit Isopropanol, einem Primer (MEX-5440 und Methylethylketon 1:1) in einer Stärke von 7 bis 10 um durch Aufspritzen beschichtet und dann 10 min bei Raumtemperatur getrocknet. Anschließend wurde die Deckschicht aus Polyurethan (MEX-6047; Härter F-3; Verdünnung 58u = 100:10:50) in einer Stärke von bis 25 (im aufgespritzt und 10 min bei Raumtemperatur getrocknet:= Anschließend wurde die Deckschicht in 30 bis 45 min bei 800C eingebrannt.
Charakterisierung der in der Tabelle I genannten Materialien: PP-I: Propylen/Ethylen-Blockcopolymer
MFR (2300C, 2,16 kg) = l,8g/10 min (Schmelzindex bestimmt nach ASTM D 1238)
Bxegeelastizitätsinodul = 11000 kg/cm3 Härte =100 JIS-A
PP-2: 60/40 Gew.-% Gemisch von Propylen/Ethylen-Blockcopolymer BC-4 und Ethylen/Propylen-Kautschuk EPO7p;
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- 12 -
BC-4t MFR (2306C, 2,16 k«) = 6,5 g/10 rain, Biegeelastizitätsmodul - 11600 kg/cma EPO7pi ML (1000C) - 70, Propylengehalt - 27 % Biegeelastizitätsmodul - 4000 kg/cma, Härte = 99 JIS-A
PP-3: 50/50 Gemisch von Propylen/Ethylen-Blockcopolymer BC4 und Ethylen/Propylen-Elaetomer EPO7p; BC-4i MPR (23O0C, 2,16 kg) - 6,5 g/10 min, Biegeelaetizitätsmodul 11600 kg/cma EPO7p: ML (1000C) ·= 70, Propylengehalt ■ 27 % Gemisch: Biegeelastizitätsmodul ■ 2000 kg/cma, Härte = 97 JIS-A
PP-4: Polyethylen
MFR * 5 g/10 min
Biegeelastizitätsraodul = 12000 kg/cm3 Härte «100 JIS-A
PP-5: 30/70 Gemisch Propylen/Ethylen-Blockcopolymer und Ethylen/Propylen-Elastomer Gemisch: Biegeelastizitätsmodul 500 kg/cma. Härte « 86 JIS-A
EVA: Ethylen/Vinylacetat-Copolymer
MFR (1900C, 2,16 kg) = 15 g/10 min Biegeelastizitätsmodul - 400 kg/cma Härte =82 JIS-A
PE-I: Niederdruck-Polyethylen
MFR il90eC, 2,16 kg) = 20 g/10 min Biegeelastizitätsmodul = 9000 kg/cma Härte = 100 JIS-A
PE-2: 40/60 Gemisch von linearen Polyethylen geringer Dichte und Ethylen/Propylen-Elastomer mit MFR (1900C,
2,16 kg) - 30 g/10 min und Biegeelastizitiltsmodul 2600 kg/cm* Gemischt Biegeelastizitätsmodul ■ 400 kg/cm», Härte = 82 JIS-A
TPO-I: Polyolefin-thermoplastisches Elastomer Härte ■ 93 JIS-A
TPO-2: Polyolefin-thermoplastisches Elastomer mit 33 Gew.-% eines Weichmachers pw 380 (Idemitsu Kosan) Härte: 65 JIS-A
TPS-I: Polystyrol-thermoplastisches Elastomer; 10 % pw Härte = 45 JIS-A
TPS-2: Polystyrol-thermoplastisches Elastomer Härte = 15 JIS-A
TPS-3: Gemisch von 100 Teilen einer Masse aus (1) SEBS-I, (2Il SPX9400, (3) PIB-I und (4) Ol bei einem Mischungsverhältnis 35/15/40/10 (Gew.-%) mit 0,2 Teilen "Irganox 1010" als Stabilisator und 0,5 Teilen Ruß, wobei das Mischen bei 2000C in einem Zweiwellen-Extruder geschah. Härte = 55 JIS-A
(1) SEBS-I ist ein Hydriertes Styröl/Butadien-Blockcopolymer; Brookfield Viskosität 20 Gew.-% in Toluollösung bei 25°C, 2000 cP.
(2) SPX9400 ist ein Propylen/Ethylen-Blockcopolymer; MFR (2300C, 2,16 kg) = 6 g/10 min; Biegeelastizitätsmodul = 4500 kg/cm*.
(3j PIB-I ist ein Polyisobutylen mit einem viskosimetrisch bestimmten mittleren Molekulargewicht von 30000.
(4) Als Weichmacher vrarde ein Paraffin-basisches Ul verwendet, das bei 400C eine kinetische Viskosität von 380 cSt hatte.
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''■·■'·· ItIIIII &igr;« , ,
- 14 -
TPS-4: Hergestellt wie TPS-3, jedoch mit folgender Maese:
(1) SEBS-I, (2) SPX 9400, (3) PIB-I, <4) 03 in einen Gewichteverhältnis 35/15/30/20; Härte - 45 JIS-A.
TPS-5: Hergestellt wie TPS-3, wobei ein hydriertes Styrol/Butadien-Blockcopolymer und eine Masse aus U) SEBS-2,
(2) SPX 9400, (3) PIB-I, (4) Ol in einem Gewichtsverhältnis von 45/15/30/10 angewandt wurde; Härte *> 68 JIS-A
SEBS-2 hatte eine Brookfieid Viskosität bei der 20
gew.-%igen Toluollösung bei 250C von 1500 cP.
TPS-6: Hergestellt entsprechend TPS-3 aus einer Masse enthaltend SEBS-I, SPX 9400 und Ol in einem Gewichteverhältnis von 35/5/60; Härte « 15 JIS-A
TPS-7: Hergestellt wie TPS-3 unter Verwendung einer Masse ent haltend SEBS-I, BC-4, Ol und Calziumcarbonat in einem Gewichtsverhältnis von 24/9/37/30; Härte = 55 JIS-A (BC-4 siehe PP-2)
TPO-3: Polyolefin-thermoplastisches Elastomer Härte = 70 JIS-A
TPO4: Polyolefin-thermoplastisches Elastomer Härte = 93 JIS-A
Bei dem Vergleichsbeispiel 10 bestand die Abdeckung des Luftsacks aus einer Oberflächenschicht von Polyurethan-Schaumstoff hoher Dichte und einem Kern aus Polyurethan-Schaumstoff geringer Dichte. Diese Abdeckung wurde den Untersuchungen unterzogen. Der Kern wurde nach den RIM-Verfahren für geringe Schaumstoffdichte hergestellt und gehärtet und dann in eine Form gegeben, in welcher die Oberflächenschicht durch Spritzformen gebildet werden konnte. Als Treibmittel für die Oberflächen-
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- 15 -
schicht diente Freon. Bei diesem Verfahren sind zwei Härtestufen erforderlich, gleichbedeutend mit einer Verringerung der Produktionsleistung.
In Vergleichsbeispiel 11 wurde eine Luftsack-Abdeckung mit einem Verstärkungsnetz bewertet. Ein Gewebe aus Polyesterfäden wurde so beschnitten, daß in den Schwächungszonen der Abdeckung Ausschnitte entstanden. Das Gewebe wurde in eine Form eingelegt und die Abdeckung nach der RIH-Methode geformt. Als Treibmittel dxente Freon. Die Abdeckung wurde aus der Form genommen und in 30 min bei 1000C getrocknet. Es war schwierig, mit dem eingesetzten Netz eine gute Oberflächenhaut zu erreichen.
Die Materialien für den Kern und die Oberflächenschicht sowie deren Härten und die Biegeelastizitätsmoduln des Kernmaterials der Beispiele und Vergleichsbeispiele finden sich in den folgenden Taljellen I und II.
Material Tabelle I Kern Härte Oberflächenschicht Härte
PP-I Siegemo (JIS-A) (JIS-A) t
Beisp. PP-2 dul kg/an1 100 Material 45
PP-2 11000 99 TPS-I 65
P*-2 4000 99 TPO-2 65
&igr;
1 PP-3 4000 99 tPO-2 es :
2 PP-2 4000 97 TPO-2 55
3 PE-I 2000 99 TP8-3 55
4 PP-2 4000 100 TP8-3 55
5 PP-2 9000 99 TP8-3 70
6 PP-2 4000 99 TPO-3 45
7 PP-2 4000 99 TP8-4 68
8 4000 99 TP8-5 55
9 4000 TP8-3
10
11
- 16 -
Tabelle II
Vergl.
Beisp.
Kern
Härte
Oberflachenschicht Material dul kg/cm2 (JIS-A) Material
Härte (JIS-A)
400
82
TPÖ-2
2 PP-2 4000 99 TPS-2 15
3 PP-2 4000 99 TPO-I 93
4 PE-2 400 82 TPS-3 55
5 PP-2 4000 99 TPS-6 15
6 PP-2 4000 99 TPO-3 93
7 PP-2 4000 99 TPS-7 55
8 PP-4 12000 100 TPS-3 55
9 PP-5 500 86 TPS-3 55
10 Polyurethan RIM geschäumt - ohne Metz 11 Polyurethan RIM geschäumt - mit Metz
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- 17 -
Alia in den Tabellen aufgeführten Luftsack-Abdeckungen wurden folgenden Untersuchungen unterworfen.
1. Weichheit
Entweder eine ganze Luftsackeinheit mit einem Luftsack (2), der Abdeckung (1), der Fixierung (4) und (5) sowie der Aufblaseinrichtung (Fig. 1) oder eine Abdeckung (1) alleins wurden in einer Umgebung bei einer Temperatur von -206C belassen bis die Probe die Temperatur der Umgebung angenommen hatte und dann von 10 Personen mit den Händen auf Weichheit geprüft. Die Weichheit wurde als zufriedenstellend bewertet, wenn alle 10 Persern*? e die ^Meckung als w«ii<pr empfanden, während sie als nicht zufriedenstellend bewertet wurde, wt-u 8 oder 9 von den 10 Perssssen sie ale weich empfanden und als &chlec&t, wenn weniger als 8 dir 10 Per&bgr;&ogr;&kgr;&bgr;&iacgr;- sie als weich empfanden. Dia gleiche Bewertung fand dann bei einer Temperatur von &S~C statt.
2. Beibehaltung der Form
Entweder eine ge& unte Luftsackanordnung nach Fig. 1 oder nur eine Abdeckung (1) wurde viele Stunden (weniger als 1000 Stun-&in) oder in 10 Erhitzungezyklen, wobei ein Zyklus zwischen 4O0C und 1000C ging, bei 800C bis 1100C gehalten und die Deformation der Abdeckung während und nach dem Test festgestellt. Abdeckungen mit geringer Deformation wurden ale zufriedenstellend, solche mit übermäßiger Deformation als schlecht bewertet.
3. Betriebsprüfung bei tiefer Temperatur
Der Luftsack wurde an einem Lenkrad befestigt und bei den Beispielen 1 bis 5 und Vergleichebeiepielen 1 bis 3 auf eine Temperatur von -2O0C gebracht, während bei den restlichen Beispielen und Vergleichebeiepielen die Prüftemperatur bei -4O0C lag. Sobald die zu prüfenden Abdeckungen die Prüftemperatur erreicht hatten, erfolgte weniger ale eine Minute später die Betriebsprüfung. Wenn die Abdeckung brach und die Stücke auseinanderflogen, die Abdeckung in nicht beabsichtigter Weise brach und AnIaB zum Reißen des Luftsacke gab oder die Abdeckung in
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anderer Weise sich ungewöhnlich verhielt, so wurde sie als schlecht bewertet. Verhielt sie eich jedoch normal, wurde sie als zufriedenstellend bewertet.
4, Produktivität
20 Abdeckungen wurden kontinuierlich hergestellt, ihr äußeres Aussehen, ihre Abmessungen und ihr gewicht Überprüft und folgendermaßen bewertet: zufriedenstellend, wenn alle 20 Abdeckungen annehmbar wairen, nicht zufriedenstellend,, wenn weniger als alle, jedoch mehr als 90 % akzeptabel waren, und schlecht, wenn veniger als 90 % akzeptabel waxen.
5. Dauerhaftigkeit
Die Abdeckungen nach den Beispielen 5 bis 11 und den Vergleichebeispielen 4 bj.s 11 wurden in einem Wärmealterungsprüfgerät nach Geer b*»i einer Temperatur von 1100C während Stunden gealtert. Dann wurden sie einer Betriebsprüfung bei tiefer Temperatur (wie unter 3 angegeben) von -400C untersucht und hinsichtlich Aussehen und Beibehaltung der Form verglichen. Nur Abdeckungen, die «ich beim Betrieb normal verhielten, wurden als zufriedenstellend bewertet. AlIe,änderen Abdeckungen, die Deformationen, Ausschwitzen von Weichmacher aus dem Kern oder andere physikalische Änderungen oder Änderungen im Aussehen zeigten, wurden als nicht zufriedenstellend eingestuft.
Alle erfindungsgomäßen Abdeckungen (Beispiele 1 bis 11) ergaben sehr gute Resultate bui den Bewertungen auf Weichheit, Pormetabilität, Betriebsfähi^keit bei tiefer Temperatur, Dauerhaftigkeit und Herstellungeproduktivität.
Alle Vergleichsbeispiole zeigten einen oder mehrere Mängel, die in der folgenden Tabelle III angegeben sind.
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. .' . :
"'···'■' &igr;.'. ■;,, ■, ' ,
- 19 -
Tabelle III
(Mängel bei den Verglöichebeiepielen)
Nr. Mängel
1 Formstabilität schlecht
2 Produktivität nicht zufriedenstellend
3 Weichheit schlecht
4 Formstabilität schlecht
5 Dauerhaftigkeit schlecht und Produktivität nicht
zufriedenstellend
6 Weichheit schlecht
7 Dauerhaftigkeit schlecht
8 Betriebeverhalten und Dauerhaftigkeit schlecht
und Weichheit nicht s»afriedenstellend
9 Formetabilitat und Produktivität schlecht,
Weichheit nicht zufriedenstellend
10 Weichheit nicht zufriedenstellend und Betriebe
verhalten bei tiefer Temperatur schlecht
11 Weichheit nicht zufriedenstellen und
Produktivität schlecht
Die Erfindung schafft demgegenüber eine Luftsack-Abdeckung mit weicher Oberflächenschicht, so daß der Fahrzeuginsasse bei deren Berührung kein unangenehmes Gefühl hat. Da der Kern relativ hart ist, behält er sehr gut seine Form und ist sehr dauerhaft. Beim Aufblasen des Luftsacks bricht die Abdeckung entlan? der Schwächungszonen, und die weiche Oberflächenschicht verhindert ein Auseinanderfliegen der Bruchstücke des Kerns. Die Abdeckung kann nach üblichen Formverfahren wie dem Zweifarben-Sprit &zgr; formen in so einfacher Weise und genau, mit hoher Produktiaasgeschwindigkeit und wenig Ausschuß hergestellt werden, wodurch die Produktionskosten beträchtlich herabgesetzt werden.

Claims (8)

Ansprüche
1. Abdeckung für einen gefalteten Sicherheits-Luftsack in Kraftfahrzeugen, die zwischen dem Luftsack und einem Fahrzeuginsassen anzuordnen 1st und Schwächungszonen hat, in denen die Abdeckung beim Aufblasen des Luftsacke leicht bricht, dadurch gekennzeichnet , daß die Abdeckung eine Siuflere Oberflächenschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einer Härte A von ungefähr 20 bis 90 (Japanische Industrienorm K6301-1975) aufweist und einen Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Biege-ElastizitStsmodul von nicht weniger als ungefähr 1000 Jcg/cma (Japanische Indusitrienons K72Q3-19S2) . dehnen Härte größer ist als die der Oberflächenschicht, und daß die Schwächungszonen in den Kern eingeformt sind.
2. Abdeckung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff der äußeren Oberflächenschicht überwiegend aus PoIyolefin-&Egr;lastomeren, Polystyrol-Elastomeren, Polyvinylchlorid-Elastomeren, weichem Polyvinylchlorid oder deren Mischungen besteht.
3. Abdeckung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , daß das Polyolefin-Ela-Btomer ein EPM-Kautschuk, EPDM-Kautschuk, Ethylen/Buten-1-Copolymer, Polypropylen, Polyethylen, Polyisobutylen oder deren Mischung ist.
&bull; f · &igr;
f 1
* I I · I I &igr; I
4. Abdeckung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrol-Elastomer Bloekcopolymere von monovinylaromatischen Xohlenwasseretoff"Polymerblöcken und konjugierten Dien-Polymerblökken, hydrierte Blockcopolymere von monovinylaromatiechen KohlenwaeeerKtoff-Polymerblöcken und konjugierten Dien-Polyme! ■· blöcken, hydrierte Blockcopolymere von Polystyrolbltflcken und Polybutadienblöcken und hydrierte Blockcopolymere von Poly« ty rolblöcken und Polyisoprenblöcken enthält.
5. Abdeckung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht; einen Kohlenwasserstoff-Kautschuk als Weichmacher in einer Menge bis 30 Gew.-% enthält.
6. Abdeckung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff des Kerns in der Hauptsache aus Polyethylen hohnr Dichte, Polypropylen, Blockcopolymeren von Propylen und Ethylen, statistischen Copolymeren von Propylen und Ethylen, Polyolefin-Kautschuk und deren Mischungen enthält.
7. Abdeckung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Polyolefin-Kautschuk in einer Menge von nicht mehr als 60 Gew.-% enthält.
8. Abdeckung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet , daß der Kern ein Gemisch eines Propylen/Etfcylen-Blockcopolymeren und eines Polyolefin-Kacttihuks ist, wobei in dem Gemisch der Anteil an Polyolefin 60 Gew.-% nicht Obersteigt.
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