CN101666007B

CN101666007B - 一种安全气囊用织物

Info

Publication number: CN101666007B
Application number: CN2008101956479A
Authority: CN
Inventors: 兰春艳; 庄建国; 裴开明
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-09-01
Also published as: CN101666007A

Abstract

本发明公开了一种安全气囊用织物，织物经向和/或纬向中存在两种或两种以上不同初始模量的长丝，且高初始模量长丝和低初始模量长丝的初始模量差异率为10～70％。本发明的织物的缝制部分抗滑移性佳，具有良好的刚软性、折叠性。

Description

一种安全气囊用织物

技术领域：

本发明涉及一种安全气囊用织物，该织物具有优良的折叠性，制成的气囊在展开时，既能保持气囊的基本性能，同时具有缝制部分低滑移特性。

背景技术：

近年来，随着汽车工业的快速发展和高速公路的开发和建设，汽车的行驶速度越来越快，交通事故的发生也更加频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。作为汽车安全备件之一的安全气囊随着人们安全意识的提高而迅速提高安装率。安全气囊的基本工作过程：在发生碰撞后迅速在乘员和车内部件之间打开一个充满气体的袋子，让乘员扑在气囊上，通过气囊的排放节流阻尼吸收乘客的动能，使猛烈的车内碰撞得以缓冲，以达到保护乘客的目的。

安全气囊的发展已经经历了四个阶段：第一代产品是缝制型涂层织物气囊，其织物表面涂以氯丁烯，以达到阻气效果。第二代产品仍为缝制型涂层织物气囊，只是改为硅酮涂层。第三代产品是缝制型非涂层织物气囊，织物自身的结构具有阻气性。***产品是非涂层全成型，这种气囊在织机上加工成袋装，属于非缝制型。

目前，从气囊的耐热性、低透气度方面出发开展了很多研究。涂敷有橡胶的基布，由于其重量的增加、刚软度的降低、不易折叠和制造成本的增加，不能满足市场的发展需求。因此，无涂敷气囊用基布成为主要的发展趋势，并为其展开时缝制部分滑移很小、刚软度和低透气率提出各种方案。

在中国公开专利号CN1603174A中提出了一种轻质、具有低透气度的气袋用底布，构成气袋用底布的合成纤维长丝中含有异形截面丝，异形截面丝的单丝截面扁平度为1.5-5.0，收缩加工前的合成纤维的沸水收缩率为6-15％；公开专利CN1381366A中，使用热塑性纤维材料，制造一种在50kPa压差下的透气率为2.5L/cm²/min，该气囊用高密度织物，为一种保持必要的机械特性并具有高压时透气率特性高的低透气率的气囊用织物；公开专利CN1259177A中，用线密度范围是550—650分特，纱中单丝根数是100-125根的聚酰胺长丝制造的气袋，该织物加载强度动态透气性(SWDP)值的范围是0.1-0.3(1·mm/dm²·min·kPa)，更优选0.2-0.25(1·mm/dm²·min·kPa)；公开专利CN1242807A讲述的用于气袋的工业用织物，是由粗的单丝纤度从5至14dtex和细的单丝纤度从1.5至5dtex的混合纱组成的，总纤度在30和1000dtex之间。纱线的粗丝和细丝是以1：1至1：5的比例均匀混合，制造得织物在低重量、良好的折叠性和低透气性的同时具有高的断裂强力和撕破强力；专利WO96/05985中记载的无涂层织物，采用热空气收缩<6％和最小收缩力>0.2×10^-2N/tex的聚酰胺长丝作为原料，其空气透过性少于3升/分米²/分钟，剩余沸水收缩<2％和经纬纱的撕破强力大于110N；公开专利CN1637178所记载一种聚酰胺纤维无涂层气囊用聚酰胺纤维，其特征在于，该高强度无涂层气囊用聚酰胺纤维由细度小于等于4丹尼尔的聚酰胺单丝组成，在常温下测定的这种聚酰胺单丝的应力-应变曲线为：置于1.0g/d的初期应力时，拉伸不足5％；置于4.5g/d的中期应力时，拉伸不足12％；从施加最小9.0g/d的拉伸断裂强度到被拉断为止，拉伸3％或3％以上。但上述专利中没有解决气囊织物缝制处的抗滑移性。

美国专利09/326368提出了用焊接接缝方式来提高缝制部位与基布的滑移抵抗力，但是由于织物焊珠不完全牢固，损害了聚合物焊珠产生的密闭结构。专利WO2001/023219应用一种新的焊接的方法，用缝合接缝加固，可以改善抗滑移抵抗力，但是由于该方法通常涉及使织物下侧的薄膜与第二层膜处理过的织物相接触并处于高频能量下，从而在两层织物之间的附着点处形成聚合物焊珠，增加后道工序，造成成本提高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种保持气囊基本性能并具有气囊展开时，缝制部分滑移很小的安全气囊用织物。

本发明的安全气囊用织物，经向和/或纬向中存在两种或两种以上不同初始模量的长丝，且高初始模量长丝和低初始模量长丝的初始模量差异率为10～70％，差异率符合下面的公式1：

C(％)＝(A-B)*100/A (式1)

C：初始模量差异率

A：高(或最大)初始模量值(cN/dtex)

B：低(或最低)初始模量值(cN/dtex)。

本发明涉及的织物，综合考虑了气囊织物特性要求，选用两种或两种以上不同初始模量的长丝，其中优选2-3种不同初始模量的长丝，且初始模量差异率控制在10～70％。长丝初始模量，也称“弹性模量”，它是指长丝拉伸曲线上开始一段直线部分的应力应变比值。长丝弹性模量的大小表示长丝在一定负荷作用下的难易程度，它反映了长丝的刚性，长丝初始模量大，其刚性强，在织造过程中就不易形变；初始模量低，刚性弱，长丝在织造过程中易发生形变。不同形变的长丝(即不同初始模量的长丝)使织物形成长丝间不易滑移的互相牵制结构，使得织物表现出高抗滑移性，即高滑脱抵抗性能。同时，不同初始模量的长丝，使织造产生的织物具有适度的刚软性，使织物制成的气囊既能一定的形状，又具有柔软、易折叠的性能。

当然，若长丝初始模量的差异率过低，即低于10％，则在织造过程中无法确保不同初始模量长丝间的互相牵制，致织物抗滑移性降低，织物制成的气囊在展开时，存在漏气、对人员保护作用减弱的隐患。同时由于长丝间的牵制降低，致织物的刚软度可能过高或或过低，无法满足气囊织物对刚软度的性能要求。长丝初始模量差异超过70％，不同初始模量的长丝牵制过强，使得织物刚软度过高，折叠性能受到影响，气囊展开时对冲击能量的吸收能力降低，降低气囊对人体的保护作用。所以我们要求初始模量差异率控制在10～70％，优选15～60％，这样的织物既能保持高滑脱抵抗性能，同时又具有适度的刚软度，确保气囊的展开时对冲击能力的吸收及缝合抗滑移要求。

本发明的安全气囊用织物，为确保织物的折叠性及抗滑移性，对于选用的长丝，要求高初始模量长丝，其初始模量值为：21.1～51.0cN/dtex；低初始模量长丝，其初始模量值为：4.4～21.1cN/dtex，其中，优选长丝高初始模量值为：25.0～42.5cN/dtex；优选低初始模量值为：6.0～15.5cN/dtex。当其他条件相同时，长丝的弹性模量大，则织物硬挺(即织物刚软度高)；反之，弹性模量小，则织物柔软(即织物刚软度低)。

本发明的安全气囊用织物，由于组合选用了不同初始模量的长丝，所以织物的抗滑性能好，其反应指标织物滑脱抵抗力，据标准ASTMD6479-02测试，经向滑脱抵抗力为400-1000N，纬向滑脱抵抗力为300-900N。高的滑脱抵抗力可使气囊承受充气时高压高温气流对气囊的冲击和拉伸作用。若织物的经、纬向滑脱抵抗力低于300N，则织物在展开时缝制处易滑移，致漏气。如织物的滑脱抵抗力高于1000N，则织物丝与丝之间的抱合力非常大，织物表面比较硬，气囊不易折叠，且在展开时对冲击力吸收能力减弱，反易对被保护人员产生伤害。滑脱抵抗力具体测试方法将在后述详细说明。

本发明的安全气囊用织物，组合不同初始模量的长丝，由于初始模量与长丝刚性相关，即不同刚性的长丝组合，克服了高硬挺度织物和超柔软的织物产生。据标准ASTM D4032测试，该织物的刚软度，经向：4.0～35.0N，纬向：4.0～30.0N。其中，优选经向：5.0～30.0N，纬向：5.0～25.0N。

本发明的安全气囊用织物，选用不同初始模量的长丝织造成的织物，除具有高抗滑移性、适度的刚软度外，同时保持了气囊织物基础性能要求。据标准JIS L-1096测试，织物的经向拉伸断裂强度为：400-1000N/cm，纬向拉伸断裂强度为：400-1000N/cm。拉伸断裂强度低于400N/cm，受撞击时承乘员对气囊产生的冲击、充气时高压高速高温气流对气囊产生的冲击和拉伸作用无法确保；强度过高，则对原丝、织物组织、厚度、制造等方面都提出了更高要求，这势必导致成本的上升，不能满足气囊织物发展趋势要求。对于气囊织物，织物经、纬向的拉伸断裂强度优选500-800N/cm。这既能保证性能要求，又能确保市场竞争能力。

本发明的安全气囊用织物，不同初始模量的长丝，长丝中含有60-144根单丝，长丝的纤度为：300-700dtex。长丝的纤度过高，则织成的织物厚度过大，且刚软度高，不易折叠且对保护人员存在伤害的潜在可能；若纤度过低，则织成的织物的机械性能不能确保，且生产效率低，增加制造成本。本发明从织物的刚软度、滑脱抵抗力、撕裂强度等方面考虑，以总纤度在350—500dtex左右，单丝纤度在2-8dtex左右为最佳。长丝中单丝根数，对织物的透气性能有一定影响。在相同密度、纤度的前提下，若单丝根数愈多，则单丝跟单丝的接触面增大，长丝间的空隙变小，织物透气形降低。当然，单丝根数愈多，制造效率及成本亦会相应增加。综合考虑，单丝根数在72-136为优选。

由于气囊与被保护人员生命安全密切相关，所以对选用的材料也有必要的要求，要求该材料必须是具有良好的机械性能(高强、比重轻、良好的摩擦性能与耐磨性、弹性好、初始模量低、伸长大)、透气性(不透气或微透气)、热学性能(高熔点、耐热、耐老化)和高收缩性(气密性)及化学稳定性(耐老化)的材料。聚酰胺纤维具有初始模量低、弹性好、热焓高等特点。其织物在动态载荷作用下具有应力分布均匀。吸收能力大及抗冲击性能好、耐热性和阻燃性较好等优点，此外，聚酰胺织物刚软度好、长期折叠不易变脆。特别是聚酰胺66具有良好耐热性、强度高，具有适当的延伸度，刚软度能好，因而在气囊织物这一市场获得巨大成功。本发明织物优选聚酰胺66长丝。

本发明的安全气囊用织物，其主要生产工艺是：长丝经过整经，再织造成织物坯布，该坯布可以经过干燥后检查制成织物制品；该坯布也可经过后处理加工再制成织物制品。后处理可以是涂层，也可以是精练加工再制成织物制品。

本发明的安全气囊用织物，由于优选了不同初始模量的长丝，使得织物具有高抗滑移性，同时具有优良的刚软度，制成的气囊具有优良的折叠性和抗缝合部位的滑移性。

具体实施方式

本发明的安全气囊用织物，通过以下实施例，更加详细地说明。实施例中的物性由下列方法测定。

【初始模量】

根据ASTM D2256-2002单纱法对纱线拉伸性能的进行测定，在拉力-伸长率曲线上，找到最大斜率点，再在拉伸-伸长率曲线上从切点到弹性极限点处画一条切线，切线要经过零作用力轴，根据力的图像测量拉力及相应伸长率的大小，用公式计算试样的初始模量：

J₀＝(F×100)/(ε_p×T)

式中：J₀—初始模量，单位cN/tex(gf/den)；

F—由切线确定力的大小，单位cN(gf，1bf)；

ε_p—由切线确定力的相应伸长率，％；

T—线性密度，单位tex(den)。

【密度】

根据JIS L1096 8.6密度法，用密度计来测量织物的经纬密度。

【厚度】

根据JIS L1096 8.5厚度法，测试的压力为23.5kPa(240gf/cm²)。

【滑脱抵抗力】

根据ASTM D6479-02滑脱抵抗力的测试标准进行测试。具体方法是，在拉伸试验仪上把5×30(cm)的试样夹到滑脱抵抗力测试专用的装置上，拉伸试验仪的夹头间距为20cm，以200mm/min的速度进行试验。

【刚软度】

根据标准ASTM D4032刚软度的测试标准进行测试。具体方法是：取经纬向样品，调整压力为324KPa(47psi or3.2bar)，在刚软度测试仪上进行试验。

取样要求：

经向：长*宽＝8英寸(204mm)*4英寸(102mm)

纬向：长*宽＝4英寸(102mm)*8英寸(204mm)

【拉伸断裂强度】

根据JISK6404的测试标准，采用扯边纱条样法测试。在织物经纬向各取3个试样，经向取样时距离布边两侧各200mm以内，样品尺寸250×40mm，去掉边纱后宽度为30mm。把去掉边纱后的试样放入织物拉伸张力仪的上下夹口内，夹口距离为150mm，上夹口移动速度为200mm/min。

实施例1

采用初始模量值为25.8cN/dtex(总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)和初始模量值为15.3cN/dtex(总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)的锦纶66长丝，其初始模量差异率为40.7％。经过整经机整经，再经过并轴使上述两种丝均匀间隔排列，使经向存在两种不同初始模量的长丝，然后经织造、干燥(干燥温度为80℃)、精练水洗、热定型工艺(热定型温度为180℃，热定型时间为40秒)，制成成品织物，该成品织物的密度为：经向53根/英寸，纬向53根/英寸。该织物的性能参见表1。

实施例2

采用初始模量值为25.8cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)和初始模量值为20.3cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)的锦纶66长丝，其初始模量差异率为21.3％。经过整经机整经，再经过并轴使上述两种丝均匀间隔排列，使经向存在两种不同初始模量的长丝，然后经织造、干燥(干燥温度为80℃)、精练水洗、热定型工艺(热定型温度为180℃，热定型时间为40秒)，制成成品织物，该成品织物的密度为：经向58根/英寸，纬向58根/英寸。该织物的性能参见表1。

实施例3

采用初始模量值为40.3cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)、初始模量值为28.5cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)和初始模量值为12.8cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)的锦纶66长丝，其初始模量差异率为68.2％。经过整经机整经，再经过并轴使上述三种丝均匀间隔排列，使经向存在三种不同初始模量的长丝，然后经织造、干燥(干燥温度为80℃)、精练水洗、热定型工艺(热定型温度为180℃，热定型时间为40秒)，制成成品织物，该成品织物的密度为：经向58根/英寸，纬向58根/英寸。该织物的性能参见表1。

实施例4

采用初始模量值为40.3cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)和初始模量值为12.8cN/dtex(总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形)的两种锦纶66长丝，其初始模量差异率为68.2％。经过整经机整经，再经过并轴使上述两种长丝均匀间隔排列，使经向存在两种不同初始模量的长丝，然后再采用上述的两种锦纶66长丝作为纬纱用多喷嘴织机进行交替织造，使纬向存在两种不同初始模量的长丝，干燥(干燥温度为80℃)、精练水洗、热定型工艺(热定型温度180℃，热定型时间为40秒)，制成成品织物，该成品织物的密度为：经向58根/英寸，纬向58根/英寸。该织物的性能参见表1。

比较例1

采用总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形的锦纶66长丝，该长丝具有高初始模量，其数值为：46.3cN/dtex。该长丝经过整经机整经，然后经织造、干燥(干燥温度为80℃)、精练水洗、热定型工艺(热定型温度为180℃，热定型时间为40秒)，制成成品织物，该成品织物的密度为：经向53根/英寸，纬向53根/英寸。该织物的性能参见表1。

比较例2

采用总纤度为350dtex、单丝根数为72根、截面为圆形的锦纶66长丝，该长丝为低初始模量长丝，其数值为：10.3cN/dtex。该长丝经过整经机整经，然后经织造、干燥(干燥温度为80℃)、精练水洗、热定型工艺(热定型温度为180℃，热定型时间为40秒)，制成成品织物，该成品织物的密度为：经向58根/英寸，纬向58根/英寸。该织物的性能参见表1。

表1：织物性能比较

从表1中可以发现，选用不同初始模量的长丝织造成的织物，与没有初始模量差异的长丝织造成的织物相比，除具有高抗滑移性，其刚软度也比较低，可以更易折叠。

本发明的安全气囊用织物制成的安全气囊，选了不同初始模量的长丝，使得织物具有高抗滑移性，同时具有优良的刚软度，制成的气囊具有优良的折叠性和抗缝合部位的滑移性。

Claims

1.一种安全气囊用织物，其特征是，织物经向和/或纬向中存在两种不同初始模量的长丝，且高初始模量长丝和低初始模量长丝的初始模量差异率为10～70%，差异率符合下面的公式：

C（%）=（A- B）*100/A （式1）

C：长丝初始模量差异率

A：高初始模量值（cN/dtex）

B：低初始模量值（cN/dtex）。

2.根据权利要求1所述的安全气囊用织物，其特征是，所述高初始模量长丝的初始模量为21.1～51.0cN/dtex，低初始模量长丝的初始模量为4.4～21.1cN/dtex。

3.根据权利要求1或2所述的安全气囊用织物，其特征是，经向滑脱抵抗力为400-1000N，纬向滑脱抵抗力为300-900N。

4.根据权利要求1或2所述的安全气囊用织物，其特征是，据标准ASTMD4032测试，该织物的刚软度，经向为4.0～35.0N，纬向为4.0～30.0N。

5.根据权利要求1或2所述的安全气囊用织物，其特征是，该织物经向的拉伸断裂强度为400-1000N/cm，纬向的拉伸断裂强度为400-1000N/cm。

6.根据权利要求1或2所述的安全气囊用织物，其特征是，组成该织物的长丝纤度为300-700dtex，且长丝中含有60-144根单丝。