DE3942694A1

DE3942694A1 - Abdeckung fuer einen sicherheits-luftsack in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3942694A1
Application number: DE3942694A
Authority: DE
Inventors: Masami Sawada; Yuichi Nanbu; Mitsuo Yoshiyasu
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1990-06-28
Anticipated expiration: 2009-12-23
Also published as: DE3942694C3; DE3942694C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdeckung für einen gefalteten Si cherheits-Luftsack in Kraftfahrzeugen, welcher sich plötzlich aufzublasen vermag, wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit schnell verringert oder ein anderes Ereignis auf einen Zusam menstoß des Fahrzeugs hindeutet, um einen Insassen vor einem Aufprall auf im wesentlichen vor ihm liegende Teile des Fahr zeugs 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 gebil det 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-Luftsack und dem Fahrzeuginsassen befin det. Als Werkstoff für die Abdeckung wird bisher in großem Um fang ein Polymermaterial verwendet, das Schwachzonen 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 Be deutung, daß sie nicht in Teile zerbricht und diese gegen Fahr zeuginsassen geschleudert werden, damit diese nicht durch die herumfliegenden Teile gefährdet werden. Ein üblicher Weg zur Gewährleistung, daß die Abdeckung nicht in lose Teile zer bricht, besteht in einer Verstärkung, üblicherweise einem Netz, um die Bruchstücke der Abdeckung am Auseinanderfliegen zu hindern. Beispiele für Abdeckungen mit einer Verstärkung sind aus den JP-OS 2 34 764/1987 und 1 27 336/1975 sowie den JP-U 80 928/1977, 43 454/1975 und 25 342/1976 bekannt.

Abdeckungen mit Verstärkungsnetzen werden im allgemeinen herge stellt aus einem Kunststoff mit relativ geringer Festigkeit wie einem Polyurethan-Schaumstoff. Das Verstärkungsnetz wird in das Abdeckungsmaterial eingeformt und unterbrochen, so daß sich Schwachzonen bilden, in denen die Abdeckung leicht brechen kann, wenn der Luftsack sich aufbläht.

Aus der JP-U 76 042/1977 ist eine Abdeckung für einen Sicher 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-Schaum stoff geringer Dichte für die Weichheit oder Nachgiebigkeit der Abdeckung als Ganzes. Schwachzonen in Form von Schlitzen oder Nuten werden in den Kern eingeformt, um das Brechen der Abdek kung zu erleichtern.

Luftsäcke mit Verstärkungsnetzen lassen sich nur in mehreren Stufen und nur unter Schwierigkeiten mit großer Genauigkeit herstellen, selbst wenn ein Reaktions-Spritzgießen angewandt wird; man hat deshalb nur geringe Produktivität, jedoch hohe Einstandskosten zu erwarten.

Die Abdeckung nach der JP-OS 76 042/1977 hat eine harte Oberflä che (Shore Härte 30 bis 40, ASTM-2240), was für den Fahrzeugin sassen, wenn er damit in Berührung kommt, unangenehm ist. Darüber hinaus haben die Abdeckmaterialien geringe Festigkeit und, wenn kein Verstärkungsnetz vorhanden ist, zerfällt die Abdeckung in Stücke, die herumfliegen, wenn sich der Luftsack aufbläst.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Luftsack-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 Temperaturbe reichs von -40°C bis 80°C. Wenn die Abdeckung bricht, sollen keine freien Stücke entstehen und wegfliegen. Aussehen und Ver halten sollen sich im genannten Temperaturbereich nicht merk lich ändern, wenn sie 500 Stunden lang einer Temperatur von 110°C ausgesetzt worden ist. Schließlich soll die Abdeckung leicht und wirtschaftlich, mit großer 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 K 6301-1975) und einen Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff, dessen Elastizitätsmodul bei Biegung nicht weniger als 1000 kg/cm² (Japanische Indu strienorm K 7203-1982) beträgt und dessen Härte größer ist als die der Oberflächenschicht, wobei in den Kern Schwächungszonen eingearbeitet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand schematischer 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 einem Gehäuse untergebracht ist, welches aus der Abdeckung (1), einer Auf blaseinrichtung (3) und einem Haltering (4) besteht. Dieser klemmt einen ringförmigen Streifen aus dem Werkstoff des Luft sacks in unmittelbarer Nachbarschaft der Öffnung des Sacks an einer Aufnahmebasis (5) fest.

Die Abdeckung ist an der Basis (5) mit einem Ring oder mit Bändern (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 (1 A) aus einem Thermoplasten mit einer Härte A von 20 bis 90 (Japanische Industrienorm K 6301-1975) und einen Kern (1 B) aus einem Thermo plasten mit einem Elasitzitätsmodul bei Biegung von nicht weniger als 1000 kg/cm² (Japanische Industrienorm K 7203-1982), und einer Härte, die über derjenigen des Werkstoffs der Ober flächenschicht liegt. Die Abdeckung (1) hat vorbestimmte Schwächungszonen (1 C) wie Nuten und/oder Schlitze entlang wel cher der Kern, wenn sich der Luftsack aufbläht, leicht brechen kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Schwächungs zonen (1 C) aus Streifen geringerer Dicke (Nuten) und in Abstän den angeordneten Perforationen, die sich in Längsrichtung über die Mitte und in der Breite über jede Seite der Hauptwand er strecken und aus Nuten an jeder Ecke des Kerns (1 B). Die Per forationen reichen nicht vollständig durch die gesamte Ober flächenschicht, können aber teilweise bis zur Innenfläche rei chen. Bei erfindungsgemäßen Abdeckungen können verschiedene Konfigurationen von Schwächungszonen angewandt werden; die in Fig. 2 gezeigte ist nur ein Beispiel.

Die für die äußere Oberflächenschicht (1 A) brauchbaren Thermo plasten umfassen thermoplastische Elastomere auf der Basis von Olefinen, Polystyrol, Polyester, Polyurethan, Polyvinylchlorid und Polyamid; weiche Polyolefin-Kunststoffe wie Ethylen/Vinyl ester-Copolymere (EVA), Ethylen/α-Olefin-Copolymere insbesonde re solche, deren α-Olefine 3 bis 12 Kohlenstoffatome haben; Ethylen/ungesättigte Carbonsäure und deren Derivate und Copoly mere und weiche Polyvinylchlorid-Kunststoffe. Diese Materialien lassen sich allein oder im Gemisch anwenden. Polyolefin, Poly styrol 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/Buthen-1-copolymere, Polypropylen, Polyethylen, Poly isobutylen und Copolymere von Propylen und Ethylen. Um die an gestrebte Weichheit der Oberflächenschichten zu erhalten, ist es bei Polyolefin-Elastomeren notwendig, einen Weichmacher in Form eines Kohlenwasserstoffs wie paraffinbasisches oder naph thenbasisches Öl zuzusetzen.

Die Polystyrol-Elastomeren, die als Grundpolymere für die ober flächenschicht (1 A) verwendet werden können, umfassen Blockco polymere 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 le bende Polymerisation mit Hilfe von Lithium-Initiatoren herge stellt werden. Die Polystyrol-Elastomeren können auch die hy drierten Derivate eines Blockcopolymeren aus Polystyrol-Blöcken und Polybutadien- oder Polyisopren-Blöcken sein. Diese Polyme ren haben hervorragende Wetterbeständigkeit, Widerstandsfähig keit gegen Altern in der Wärme und Einstellbarkeit der Weich heit.

Die obigen Polyolefin- und Polystyrol-thermoplastischen Elasto meren können nicht nur unabhängig voneinander, sondern auch ge mischt in einem entsprechenden Verhältnis für die Oberflächen schicht (1 A) verwendet werden. Speziell kann das Material der Oberflächenschicht (1 A) ein Gemisch eines der oben genannten Styrol-thermoplastischen Elastomeren eines Polyolefins oder Polystyrols wie Polyisobutylens und eines Kohlenwasserstoff- Weichmachers sein, wie im Falle obiger Polyolefin-Elastomerer zur Einstellung der Härte und anderer Eigenschaften des Mate rials.

Der Anteil an Kohlenwasserstoff-Weichmacher in der Oberflächen schicht (1 A) soll 30 Gew.-% nicht überschreiten. Bei einer größeren Menge kann das äußere Ansehen (Deformation und der gleichen) der Luftsack-Abdeckung beeinträchtigt werden, wenn er 500 Stunden bei 110°C gehalten wird oder es kann zu einem Bruch an anderen Stellen als den Schwächungszonen kommen oder die Bruchstücke können beim Aufblasen des Luftsacks auseinander fliegen. Die Bestimmung des Anteils an Kohlenwasserstoff-Weich macher erfordert auch die Beachtung der Härte (das weiche An fühlen) und die Formungs- und Verarbeitungseigenschaften. Wenn alle diese Faktoren berücksichtigt sind, sollte die Menge übli cherweise unter 20, vorzugsweise unter 10 Gew.-% liegen. Wird ein Weichmacher angewandt, so soll man dafür zumindest 1% und vorzugsweise mehr als 3% verwenden.

Die Oberflächenschicht (1 A) kann anorganische Füllstoffe wie Calziumcarbonat, Silicate, Talcum und dergleichen, sowie Pig mente und Stabilisatoren enthalten. Stoffen mit teilweisen Brückenstrukturen lassen sich ebenfalls in der Oberflächen schicht (1 A) verwenden (JP-OS 26 838/1971, 13 541/1977, 37 953/1977 und 98 248/1981).

Materialien für die Oberflächenschicht (1 A) mit einer Härte von unter 20 JIS-A fühlen sich angenehm weich an, sind jedoch unzu länglich bei der Verarbeitung, Formung und hinsichtlich der me chanischen Festigkeit und damit nicht zufriedenstellend. Mate rialien mit einer Härte von größer 90 JIS-A ergeben keine Pro bleme bei der Verarbeitung und Formung, sind jedoch unangenehm hart. Die jeweils auszuwählende Härte für die Oberflächen schicht (1 A) 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 Ergeb nisse erreicht man häufig mit einer Härte von 45 bis 65.

Die Dicke der Oberflächenschicht (1 A) braucht nicht über die ganze Abdeckung gleich sein, jedoch sollten zumindest 70%, vorzugsweise mehr als 80% der Fläche nicht weniger als 0,5 mm dick sein. Während es keine besondere obere Grenze für die Dicke der Schicht (1 A) gibt, sollte sie aus Gründen der Wirt schaftlichkeit, der Weichheit, der Funktion, der Abdeckung in der Anwendung und der Verarbeitungs- und Formungswirksamkeit 10 mm nicht übersteigen.

Viele Materialien, die sich für die Schicht (1 A) eignen, können zur Verbesserung der Weichheit und Verringerung des Gewichts aufgeschäumt sein, bis zu etwa ihrem dreifachen Volumen.

Materialien für den Kern (1 B) umfassen die folgenden:α-Olefin Homopolymere, Copolymere von Ethylen, Propylen und weiteren Olefinen, Polycarbonate, schlagfestes Polystyrol, AS-Polymere, Elastomere auf Polyolefinbasis wie EPM und EPDM sowie Ethylen/- Buten-1-Copolymere. Diese und weitere Polymere können als solche oder als Gemische im Hinblick auf die angestrebten Ei genschaften eingesetzt werden. Wie üblich, kann das Material des Kerns (1 B) mit verschiedenen Füllstoffen wie Glasfasern, Talkum, Calciumcarbonat, Silicaten oder Glimmer, Pigmenten, Stabilisatoren und dergleichen versehen werden.

Besonders wünschenswert von den oben genannten Kunststoffen sind Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Propylen/Ethylen- Blockcopolymere und statistische Copolymere, sowie Polyolefin- Elastomere, wobei Polypropylen, die Propylen/Ethylen-Blockco polymeren und Polyethylen hoher Dichte bevorzugt werden, weil sie sich gut mit dem Material der Außenschicht (1 A) z.B. Poly olefin- 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 Polyolefin basis wie einem Ethylen/Propylen-Kautschuk. Die Menge an Poly olefin-Kautschuk für den Kern (1 B) sollte 60 Gew.-% nicht über steigen. Größere Mengen führen zu Problemen beim Formen und Verarbeiten und hinsichtlich der Haltbarkeit der Form.

Wenn das Material für den Kern (1 B) der Luftsack-Abdeckung einen Biegeelastizitätsmodul von weniger als 1000 kg/cm² be sitzt oder weicher ist als das Material der Oberflächenschicht (1 A), so behält die Abdeckung nicht ihre ursprüngliche Form und wird leicht deformiert. Andererseits sollte der Biegeelastizi tätsmodul des Kernmaterials 30 000 kg/cm² nicht übersteigen, um eine gewisse Weiche der Abdeckung als Ganzes zu erreichen, d.h. eine geringe Deformation durch Berührung mit dem Wageninsassen zu ermöglichen und schließlich die Möglichkeit eines Bruchs in unerwünschter Weise zu verhindern, wenn bei extrem tiefen Tem peraturen der Luftsack sich aufbläht.

Der Biegeelastizitätsmodul des Kernmaterials sollte zweckmäßi gerweise zwischen 1500 und 11 000 kg/cm² und vorzugsweise zwi schen 2000 und 7000 kg/cm² 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 Temperaturänderungen oder wegen geringer Schlagfestigkeit.

Hinsichtlich der Dicke des Kerns (1 B) bestehen keine besonderen Begrenzungen; er soll jedoch im allgemeinen 1 bis 3 mm haben.

Wie oben erwähnt, ist der Kern (1 B) mit Schwächungszonen aus gestattet, die zu einem leichten Bruch des Kerns führen, wenn der Luftsack beginnt sich aufzublähen. Solche Zonen können Reihen von Perforationen (1 C), Rillen oder dergleichen sein. Die Lage und das Ausmaß der Schwächungszonen kann bei den er findungsgemäßen Abdeckungen variieren und wird unter Berück sichtigung solcher Faktoren wie Form und Festigkeit der Abdek kung bemessen.

Die erfindungsgemäßen Abdeckungen können hergestellt werden durch verschiedene übliche Verarbeitungsmethoden für Thermopla sten. 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 Oberflächen schicht über dem Kern angeordnet wird, ohne daß der Kern aus der Form genommen wird, worauf das Material für die Oberflä chenschicht eingespritzt wird.

Die Schwächungszonen können in den Kern in der Form eingeformt oder nachträglich hergestellt werden.

Die Luftsack-Abdeckung kann mit dekorativen Farben versehen wer den, um sich dem lnneren des Fahrzeugs anzupassen und das äuße re Aussehen zu verbessern. Eine Beschichtung der Oberflächen schicht (1 A) ist auch als Schutz vor Beschädigung wünschens wert.

Die Luftsack-Abdeckung nach der Erfindung beeinträchtigt in keiner Weise den Fahrzeuginsassen, wenn er damit in Berührung kommt, da ihr relativ harter Kern von der relativ weichen Ober flächenschicht 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 Schwächungs zonen des Kerns, werden die Bruchstücke nicht frei von dem Trä ger und werden nicht weggeschleudert, da der Kern sicher an der weichen Oberflächenschicht haftet. Die erfindungsgemäßen Ab deckungen brechen also innerhalb eines Temperaturbereichs von -40°C bis 80°C nicht in unvorhersehbarer Weise, und Stücke der Abdeckung trennen sich nicht von der Befestigung. Obwohl die Oberflächenschicht entlang der Schwächungslinien des Kerns reißt, ist sie weniger zerbrechlich als der Kern und neigt weniger zu einem Einreißen in nicht vorhersehbarer Weise. Daher hält die Abdeckung Bruchstücke des Kerns, so daß sich diese nicht vom Luftsackträger entfernen können.

Beispiele der Erfindung und Vergleichsbeispiele

Die Beispiele in Tabelle I erläutern die Erfindung, während die in Tabelle II angegebenen Vergleichsbeispiele einige Mängel nicht erfindungsgemäßer Abdeckungen gegenüber erfindungsgemäßen erkennen lassen.

Bei den Beispielen 1 bis 11 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 9 war ein Kern von 1,0 bis 3,0 mm Dicke und 29 je etwa 0,7 mm langen Schlitzen, durch Spritzformen eines Kernmaterials wie unten angegeben hergestellt worden, unter Verwendung einer Schnecke, einer Zweifarben-Spritzformmaschine und einer Form schließkraft von 350 t, wobei anschließend die Oberflächen schicht durch Spritzformen der angegebenen Dicke hergestellt worden ist. Die so erhaltene Abdeckung (1) ist in Fig. 1 gezeigt.

Bei den Beispielen 3 und 10 bestand die Oberflächenschicht aus einem Schaumstoff, der hergestellt worden ist durch Mischen von 5 Teilen eines Treibmittels auf CO₂-Basis je 100 Teile Oberflä chenmaterial.

Bei den Beispielen 4 und 11 war die Oberflächenschicht be schichtet. Nach dem Formen der Abdeckung wurde die Oberflächen schicht mit Isopropanol, einem Primer (MEX-5440 und Methyl ethylketon 1 : 1) in einer Stärke von 7 bis 10 µm durch Aufsprit zen 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 20 bis 25 µm aufgespritzt und 10 min bei Raumtemperatur getrock net. Anschließend wurde die Deckschicht in 30 bis 45 min bei 80°C eingebrannt.

Charakterisierung der in der Tabelle I genannten Materialien:

PP-1:
Propylen/Ethylen-Blockcopolymer, MFR (230°C, 2,16 kg) = 1,8 g/10 min (Schmelzindex bestimmt nach ASTM D 1238), Biegeelastizitätsmodul = 11 000 kg/cm² Härte = 100 JIS-A

PP-2:
60/40 Gew.-% Gemisch von Propylen/Ethylen-Blockcopolymer BC-4 und Ethylen/Propylen-Kautschuk EPO7p;
BC-4: MFR (230°C, 2,16 kg) = 6,5 g/10 min, Biegeelastizitätsmodul = 11 600 kg/cm²
EPO7p: ML (100°C) = 70, Propylengehalt = 27%, Biegeelastizitätsmodul = 4000 kg/cm², Härte = 99 JIS-A

PP-3:
50/50 Gemisch von Propylen/Ethylen-Blockcopolymer BC4 und Ethylen/Propylen-Elastomer EPO7p;
BC-4: MFR (230°C, 2,16 kg) = 6,5 g/10 min, Biegeelastizitätsmodul = 11 600 kg/cm²
EPO7p: ML (100°C) = 70, Propylengehalt = 27%,
Gemisch: Biegeelastizitätsmodul = 2000 kg/cm², Härte = 97 JIS-A

PP-4:
Polyethylen, MFR = 5 g/10 min, Biegeelastizitätmodul = 12 000 kg/cm², Härte = 100 JIS-A

PP-5:
30/70 Gemisch von Propylen/Ethylen-Blockcopolymer und Ethylen/Propylen-Elastomer
Gemisch: Biegeelastizitätsmodul 500 kg/cm², Härte = 86 JIS-A

EVA:
Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, MFR (190°C, 2,16 kg) = 400 kg/cm² Härte = 82 JIS-A

PE-1:
Niederdruck-Polyethylen, MFR (190°C, 2,16 kg) = 20 g/10 min, Biegeelastizitätsmodul = 9000 kg/cm², Härte = 100 JIS-A

PE-2:
40/60 Gemisch von linearen Polyethylen geringer Dichte und Ethylen/Propylen-Elastomer mit MFR (190°C, 2,16 kg) = 30 g/10 min und Biegeelastizitätsmodul 2600 kg/cm²
Gemisch: Biegeelastizitätsmodul = 400 kg/cm², Härte = 82 JIS-A

TPO-1:
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-1:
Polystyrol-thermoplastisches Elastomer; 10% pw 380, Härte = 45 JIS-A

TPS-2:
Polystyrol-thermoplastisches Elastomer, Härte = 15 JIS-A

TPS-3:
Gemisch von 100 Teilen einer Masse aus (1) SEBS-1, (2) SPX9400, (3) PIB-1 und (4) Öl 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 200°C in einem Zweiwellen-Extruder geschah. Härte = 55 JIS-A

(1) SEBS-1 ist ein hydriertes Styrol/Butadien-Blockcopolymer; Brookfield Viskosität, 20 Gew.-% in Toluollösung bei 25°C, 2000 cP.
(2) SPX9400 ist ein Propylen/Ethylen-Blockcopolymerer; MFR (230°C, 2,16 kg) = 6 g/10 min; Biegeelastizitätsmodul = 4500 kg/cm².
(3) PIB-1 ist ein Polyisobutylen mit einem viskosimetrisch bestimmten mittleren Molekulargewicht von 30 000.
(4) Als Weichmacher wurde ein Paraffin-basisches Öl verwendet, das bei 40°C eine kinetische Viskosität von 380 cSt hatte.

TPS-4:
Hergestellt wie TPS-3, jedoch mit folgender Masse: (1) SEBS-1, (2) SPX 9400, (3) PIB-1, (4) Öl in einem Gewichtsverhältnis 35/15/30/20; Härte = 45 JIS-A.

TPS-5:
Hergestellt wie TPS-3, wobei ein hydriertes Styrol/Butadien-Blockcopolymer und eine Masse aus (1) SEBS-2, (2) SPX 9400, (3) PIB-1, (4) Öl in einem Gewichtsverhältnis von 45/15/30/10 angewandt wurde; Härte = 68 JIS-A, SEBS-2 hatte eine Brookfield Viskosität bei der 20 gew.-%igen Tolullösung bei 25°C von 1500 cP.

TPS-6:
Hergestellt entsprechend TPS-3 aus einer Masse enthaltend SEBS-1, SPX 9400 und Öl in einem Gewichtsverhältnis von 35/5/60; Härte = 15 JIS/A

TPS-7:
Hergestellt wie TPS-3 unter Verwendung einer Masse enthaltend SEBS-1, BC-4, Öl 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

TPO-4:
Polyolefin-thermoplastisches Elastomer, Härte = 93 JIS-A

Bei dem Vergleichsbeispiel 10 bestand die Abdeckung des Luft sacks aus einer Oberflächenschicht von Polyurethan-Schaumstoff hoher Dichte und einem Kern aus Polyurethan-Schaumstoff gerin ger Dichte. Diese Abdeckung wurde den Untersuchungen unterzo gen. Der Kern wurde nach den RIM-Verfahren für geringe Schaum stoffdichte hergestellt und gehärtet und dann in eine Form gegeben, in welcher die Oberflächenschicht durch Spritzformen gebildet werden konnte. Als Treibmittel für die Oberflächen schicht diente Freon. Bei diesem Verfahren sind zwei Härtestu fen 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 RIM-Methode geformt. Als Treibmittel diente Freon. Die Abdeckung wurde aus der Form genommen und in 30 min bei 100°C getrocknet. Es war schwierig, mit dem einge setzten 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 fol genden Tabellen I und II.

Tabelle I

Tabelle II

Alle 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 Aufblasein richtung (Fig. 1) oder eine Abdeckung (1) alleine wurden in einer Umgebung bei einer Temperatur von -20°C 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 Personen die Abdeckung als weich empfanden, während sie als nicht zufrieden stellend bewertet wurde, wenn 8 oder 9 von den 10 Personen sie als weich empfanden und als schlecht, wenn weniger als 8 der 10 Personen sie als weich empfanden. Die gleiche Bewertung fand dann bei einer Temperatur von 80°C statt.

2. Beibehaltung der Form

Entweder eine gesamte Luftsackanordnung nach Fig. 1 oder nur eine Abdeckung (1) wurde viele Stunden (weniger als 1000 Stun den) oder in 10 Erhitzungszyklen, wobei ein Zyklus zwischen 40°C und 100°C ging, bei 80°C bis 110°C gehalten und die De formation der Abdeckung während und nach dem Test festgestellt. Abdeckungen mit geringer Deformation wurden als zufriedenstel lend, solche mit übermäßiger Deformation als schlecht bewertet.

3. Betriebsprüfung bei tiefer Temperatur

Der Luftsack wurde an einem Lenkrad befestigt und bei den Bei spielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 auf eine Tem peratur von -20°C gebracht, während bei den restlichen Beispie len und Vergleichsbeispielen die Prüftemperatur bei -40°C lag. Sobald die zu prüfenden Abdeckungen die Prüftemperatur erreicht hatten, erfolgte weniger als eine Minute später die Betriebsprü fung. Wenn die Abdeckung brach und die Stücke auseinanderflo gen, die Abdeckung in nicht beabsichtigter Weise brach und Anlaß zum Reißen des Luftsacks gab oder die Abdeckung in anderer Weise sich ungewöhnlich verhielt, so wurde sie als schlecht bewertet. Verhielt sie sich 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 Ab deckungen annehmbar waren, nicht zufriedenstellend, wenn weniger als alle, jedoch mehr als 90% akzeptabel waren, und schlecht, wenn weniger als 90% akzeptabel waren.

5. Dauerhaftigkeit

Die Abdeckungen nach den Beispielen 5 bis 11 und den Ver gleichsbeispielen 4 bis 11 wurden in einem Wärmealterungs prüfgerät nach Geer bei einer Temperatur von 110°C während 500 Stunden gealtert. Dann wurden sie einer Betriebsprüfung bei tiefer Temperatur (wie unter 3 angegeben) von -40°C untersucht und hinsichtlich Aussehen und Beibehaltung der Form verglichen. Nur Abdeckungen, die sich beim Betrieb normal verhielten, wur den als zufriedenstellend bewertet. Alle anderen Abdeckungen, die Deformationen, Ausschwitzen von Weichmacher aus dem Kern oder andere physikalische Änderungen oder Änderungen im Aus sehen zeigten, wurden als nicht zufriedenstellend eingestuft.

Alle erfindungsgemäßen Abdeckungen (Beispiele 1 bis 11) ergaben sehr gute Resultate bei den Bewertungen auf Weichheit, Formsta bilität, Betriebsfähigkeit bei tiefer Temperatur, Dauerhaftig keit und Herstellungsproduktivität.

Alle Vergleichsbeispiele zeigten einen oder mehrere Mängel, die in der folgenden Tabelle III angegeben sind.

(Mängel bei den Vergleichsbeispielen)
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	Betriebsverhalten und Dauerhaftigkeit schlecht und Weichheit nicht zufriedenstellend
9	Formstabilität und Produktivität schlecht, Weichheit nicht zufriedenstellend
10	Weichheit nicht zufriedenstellend und Betriebsverhalten bei tiefer Temperatur schlecht
11	Weichheit nicht zufriedenstellend 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 entlang der Schwächungszonen, und die weiche Oberflächenschicht verhindert ein Auseinanderfliegen der Bruchstücke des Kerns. Die Abdeckung kann nach üblichen Formverfahren wie dem Zwei farben-Spritzformen in so einfacher Weise und genau, mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und wenig Ausschuß hergestellt wer den, wodurch die Produktionskosten beträchtlich herabgesetzt werden.

Claims

1. Abdeckung für einen gefalteten Sicherheits-Luftsack in Kraftfahrzeugen, die zwischen dem Luftsack und einem Fahrzeug insassen anzuordnen ist und Schwächungszonen hat, in denen die Abdeckung beim Aufblasen des Luftsacks leicht bricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung eine äußere Oberflächenschicht aus einem thermoplastischen Kunst stoff mit einer Härte A von ungefähr 20 bis 90 (Japanische Industrienorm K6301-1975) aufweist und einen Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Biege-Elastizitätsmodul von nicht weniger als ungefähr 1000 kg/cm² (Japanische Indu strienorm K7203-1982), dessen 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 Poly olefin-Elastomeren, Polystyrol-Elastomeren, Polyvinylchlorid- Elastomeren, weichem Polyvinylchlorid oder deren Mischungen be steht.

3. Abdeckung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin-Ela stomer ein EPM-Kautschuk, EPDM-Kautschuk, Ethylen/Buten-1-Co polymer, Polypropylen, Polyethylen, Polyisobutylen oder deren Mischung ist.

4. Abdeckung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrol-Ela stomer Blockcopolymere von monovinylaromatischen Kohlen wasserstoff-Polymerblöcken und konjugierten Dien-Polymerblök ken, hydrierte Blockcopolymere von monovinylaromatischen Kohlenwasserstoff-Polymerblöcken und konjugierten Dien-Polymer blöcken, hydrierte Blockcopolymere von Polystyrolblöcken und Polybutadienblöcken und hydrierte Blockcopolymere von Polysty 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 hoher Dichte, Polypropylen, Blockcopolymeren von Propylen und Ethy len, statistischen Copolymeren von Propylen und Ethylen, Polyolefin-Kautschuk und deren Mischungen enthält.

7. Abdeckung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Poly olefin-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/Ethylen-Blockcopolymeren und eines Polyolefin- Kautschuks ist, wobei in dem Gemisch der Anteil an Polyolefin 60 Gew.-% nicht übersteigt.