WO2003011654A1 - Airbagmaterial aus wasserstrahlverfestigtem vliesstoff - Google Patents

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    • B60R2021/23504—Inflatable members characterised by their material characterised by material
    • B60R2021/23509—Fabric

Definitions

  • the invention relates to an airbag which is used as a restraint system in motor vehicles to protect the occupants during accidents.
  • airbag modules consist of a gas generator which, in the event of an accident, explosively fills a shell made of plastic fibers with gas and thus catches the upper body of the occupant moving forward.
  • This cover hereinafter referred to as an airbag, is usually made from high-strength spun synthetic fibers, from polypropylene, polyester or polyamide.
  • the synthetic fibers are further processed into a textile fabric, in particular into fabrics, knitted fabrics, knitted fabrics or nonwovens, which in turn form the base material of the airbag either alone or in combination with one another.
  • processing aids such as spinning oils are used as sliding aids, in particular in weaving processes.
  • the influence of these processing aids on the fire behavior of the airbag is to be regarded as disadvantageous here.
  • the international standards FMVSS302 or DIN75200 require a horizontal fire spreading speed of less than 100mm / min with regard to airbags. To meet this requirement, the processing aids used must first be washed out and the textile fiber composite then dried.
  • nonwovens can also be used as the airbag material.
  • synthetic fibers are processed into a nonwoven fabric using staple fibers or directly via continuous fibers, also called filaments.
  • Thermal processes such as Calendering, or mechanical consolidation, such as needling, used.
  • the object of the invention is to use an airbag material which can be manufactured without the aid of chemical processing aids, has sufficient material strength and can be produced inexpensively.
  • a water jet bonded nonwoven is used as the airbag material.
  • the nonwoven fabric is produced using the spunbond process and is based on high-strength polymer filaments (continuous fibers).
  • the material properties of the high-strength filaments are changed insignificantly, and the resulting nonwoven is therefore sufficiently strong for use as an airbag.
  • the nonwoven fabric can be coated with a plastic to increase the gas tightness.
  • the airbag according to the invention is initially based on high-strength synthetic fibers which can be produced using different spinning processes.
  • the spinning mass is pressed into a so-called precipitation bath, which ensures that the filaments curdle (coagulate).
  • the melt spinning process can be used for meltable fiber materials.
  • melt created by the action of heat is pressed through nozzles.
  • the melt emerges from the spinnerets, is cooled and solidifies.
  • these are stretched after the spinning process and thus achieve a tensile strength of more than 40 cN / tex.
  • Typical examples of such high-strength filaments are polypropylene,
  • Filaments are immediately deposited on a conveyor belt to form a fleece. Fleece production takes place from filament formation to the final one
  • Thin water jets with high pressure ensure that the filaments swirl.
  • the thickness of the nonwoven fabric and its consolidation can be influenced by arranging the nozzles appropriately and changing the water pressure.
  • the strength of the individual filaments is only slightly reduced during consolidation.
  • spunbonded nonwovens can be water-jet bonded at a pressure of up to 600 bar.
  • a sufficient total strength of the final nonwoven fabric is achieved by the water jet consolidation of the high-strength synthetic polymer filaments, whereby the airbag according to the invention can only be produced from one layer of spunbonded fabric.
  • it can be provided with a silicone coating, for example.
  • Water-jet bonded nonwovens are extremely suitable for such plastic coatings, since no processing aids, such as spinning oils, have to be removed by an additional washing process.

Abstract

Airbag für Kraftfahrzeuge zum Schutz der Insassen bei Unfällen, der aus wasserstrahlverfestigtem Spinnvlies hergestellt wird, wobei hochfeste synthetische Filamente zur Vliesherstellung verwendet werden. Als Filamente können Polymerfasern aus Polypropylen, Polyester oder Polyamid eingesetzt werden, die mit Hilfe von Trockenspinn-, oder Schmelzspinnverfahren erzeugt werden. Zur Verminderung der Luftdurchlässigkeit kann der Vliesstoff zusätzlich mit einer Kunststoffbeschichtung versehen werden.

Description

Airbagmaterial aus wasserstrahlverfestigtem Vlies
Die Erfindung betrifft einen Airbag, der als Rückhaltesystem in Kraftfahrzeugen zum Schutz der Insassen während Unfällen eingesetzt wird.
Bekannterweise bestehen Airbagmodule aus einem Gasgenerator, der im Falle eines Unfalls eine aus Kunststoffasern hergestellte Hülle explosionsartig mit Gas füllt und damit den Oberkörper des sich nach vorne bewegenden Insassen auffängt.
Diese Hülle, im folgenden als Airbag bezeichnet, wird meist aus hochfesten gesponnenen synthetischen Fasern, aus Polypropylen, Polyester oder Polyamid, hergestellt. Die Synthesefasern werden zu einem textilen Flächengewebe, insbesondere zu Geweben, Gestricken, Gewirken oder Vliesen weiterverarbeitet, die wiederum für sich oder in Kombination miteinander das Basismaterial des Airbags bilden.
Um die oben genannte Weiterverarbeitung der gesponnenen Fasern zu ermöglichen, werden unter anderem Verarbeitungshilfsmittel wie Spinnöle als Gleithilfsmittel, insbesondere bei Webvorgängen, eingesetzt. Als nachteilig ist hier der Einfluß dieser Verarbeitungshilfsmittel auf das Brandverhalten des Airbags anzusehen. In den internationalen Normen FMVSS302 oder DIN75200 werden bezüglich Airbags eine horizontale Brandausbreitungsgeschwindigkeit von weniger als 100mm/min gefordert. Um dieser Forderung zu genügen, müssen die eingesetzten Verarbeitungshilfsmittel durch Auswaschvorgänge zunächst gereinigt und der textile Faserverbund anschließend getrocknet werden.
Wie in der Patentschrift US5826905 offenbart wird, können auch Vliesstoffe als Airbagmaterial eingesetzt werden. Hierbei werden synthetische Fasern mittels Stapelfasern oder direkt über Endlosfasern, auch Filamente genannt, zu einem Vliesstoff verarbeitet. Zur Vliesverfestigung werden thermische Verfahren, wie Kalandherung, oder mechanische Verfestigung, wie Vernadelung, eingesetzt. Diese Formen der Vliesverfestigung, insbesondere die thermische Verfestigung, führen zwangsläufig zu einem Festigkeitsverlust der einzelnen synthetischen Fasern. Als besonders nachteilhaft ist die daraus resultierende geringe Festigkeit des Endvliesstoffes zu bewerten, welche der Druckentwicklung im Airbag nicht standhält. Wie in der Patentschrift US5826905 offenbart, muß der Vliesstoff zusätzlich vernäht werden um eine ausreichende Festigkeit zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Airbagmaterial einzusetzen, welches ohne die Zuhilfenahme von chemischen Verarbeitungshilfsmitteln gefertigt werden kann, eine ausreichende Materialfestigkeit aufweist und kostengünstig zu produzieren ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Hauptanspruchs, indem ein wasserstrahlverfestigter Vliesstoff als Airbagmaterial eingesetzt wird. Der Vliesstoff wird mit Hilfe des Spinnvliesverfahrens hergestellt und basiert auf hochfesten Polymerfilamenten (Endlosfasern).
Durch die Wasserstrahlverfestigung des Vliesstoffes werden die Materialeigenschaften der hochfesten Filamente unwesentlich verändert und damit eine ausreichende Festigkeit des resultierenden Vliesstoffes für den Einsatz als Airbag erreicht.
Dies führt wiederum zu der Möglichkeit, Airbags aus einlagigem Spinnvlies herzustellen, welches einen erheblichen finanziellen Vorteil gegenüber gewebten Airbagmaterialien aufweist. Beim Spinnviiesverfahren kann weiterhin auf den Einsatz von Verarbeitungshilfsmitteln, die sich negativ bezüglich des Brandverhaltens auswirken, verzichtet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Vliesstoff zur Erhöhung der Gasdichtigkeit mit einem Kunststoff beschichtet werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Grundlage des erfindungsgemäßen Airbags sind zunächst hochfeste Synthesefasern, die mit unterschiedlichen Spinnverfahren hergestellt werden können.
Um aus Spinnmassen Filamente (Endlosgarne) zu gewinnen, werden diese durch feine Öffnungen einer Spinndüse gepreßt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Trocken-, Nass- und Schmelzspinnverfahren. Beim Trockenspinnverfahren tritt die Spinnmasse aus der Spinndüse in einen
Spinnschacht aus, in den Warmluft eingeblasen wird. Dadurch wird das
Lösungsmittel verdampft und die Filamente verfestigen sich.
Beim Naßspinnverfahren wird die Spinnmasse in ein sogenanntes Fällbad gepreßt, welches gewährleistet, daß die Filamente gerinnen (koagulieren). Für schmelzbare Faserstoffe kann das Schmelzspinnverfahren eingesetzt werden.
Hierbei wird die durch Hitzeeinwirkung entstehende Schmelze durch Düsen gepresst. Die Schmelze tritt aus den Spinndüsen aus, wird abgekühlt und verfestigt sich.
Um die Festigkeit der Filamente zu erhöhen, werden diese nach dem Spinnvorgang verstreckt und erreichen so eine Zugfestigkeit von mehr als 40 cN/tex. Typische Beispiele solcher hochfesten Filamente sind Polypropylen,
Polyamid 6, Polyamid 6.6 oder Polyester.
Um das Vliesmaterial für den erfindungsgemäßen Airbag zu erhalten, werden die
Filamente sofort nach ihrer Verstreckung auf einem Transportband zu einem Vlies abgelegt. Erfolgt die Vliesherstellung von der Filamentbildung bis zum endgültigen
Flächengebilde in einem kontinuierlichen Vorgang, spricht man auch vom
Spinnviiesverfahren.
Da das ungebundene Vlies in diesem Zustand nur eine geringe Formfestigkeit aufweist, muß es einem anschließenden Verfestigungsverfahren unterzogen werden. Hier wird erfindungsgemäß die Wasserstrahlverfestigung eingesetzt.
Dabei sorgen dünne Wasserstrahlen mit hohem Druck dafür, daß die Filamente verwirbeln. Durch entsprechende Anordnung der Düsen und Veränderung des Wasserdrucks können die Dicke des Vliestoffes sowie seine Verfestigung beeinflußt werden. In diesem Zusammenhang spricht man auch vom Spunlace- oder Hydroentanglementverfahren. Im Gegensatz zur Thermoverfestigung oder zur Vernadelung wird die Festigkeit der einzelnen Filamente während der Verfestigung nur geringfügig vermindert.
Mit den AquaJet Systemen der Firma Fleissner können Spinnvliese mit einem Druck von bis zu 600 bar wasserstrahlverfestigt werden. Durch die Wasserstrahlverfestigung der hochfesten synthetischen Polymer- filamente wird eine ausreichende Gesamtfestigkeit des Endvliesstoffes erreicht, wodurch der erfindungsgemäße Airbag nur aus einer Lage Spinnvlies gefertigt werden kann. Dies führt zu einer enormen Kostenersparnis, insbesondere im Vergleich zu den bisher eingesetzten textilen Flächengebilden aus Webstoffen. Um die Gasdichtigkeit des erfindungsgemäßen Airbags zu erhöhen, kann dieser beispielsweise mit einer Silikonbeschichtung versehen werden. Wasserstrahlverfestigte Vliesstoffe sind für solche Kunststoffbeschichtungen ausgezeichnet geeignet, da keine Verarbeitungshilfsmittel, wie Spinnöle, durch einen zusätzlichen Waschvorgang entfernt werden müssen.

Claims

Patentansprüche
1. Airbag für Kraftfahrzeuge zum Schutz der Insassen bei Unfällen, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag aus wasserstrahlverfestigtem Vliesstoff besteht.
2. Airbag nach Anspruch 1 , wobei als Vliesstoff ein Spinnvlies verwendet wird.
3. Airbag nach Anspruch 2, wobei die Filamente zur Vliesherstellung mit dem Trockenspinnverfahren, Nassspinnverfahren oder Schmelzspinnverfahren hergestellt werden.
4. Airbag nach Anspruch 2, wobei die Filamente zur Vliesherstellung eine Faserfeinheit von 1 bis 6 dtex haben.
5. Airbag nach Anspruch 1 , wobei der Vliesstoff aus hochfesten Synthesefasern mit einer Zugfestigkeit von mehr als 40 cN/tex gefertigt wird.
6. Airbag nach Anspruch 5, wobei als Synthesefasern hochfeste Filamente aus Polypropylen , Polyester oder Polyamid verwendet werden.
7. Airbag nach Anspruch 1 , wobei der Vliesstoff nach dem Spunlace-Verfahren verfestigt wird.
8. Airbag nach Anspruch 1 , der nur aus einer Lage Vliesstoff besteht.
9. Airbag nach Anspruchl , wobei der Vliesstoff eine Kunststoffbeschichtung aufweist.
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