EP2398677A1 - Airbag - Google Patents

Airbag

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EP2398677A1
EP2398677A1 EP10705293A EP10705293A EP2398677A1 EP 2398677 A1 EP2398677 A1 EP 2398677A1 EP 10705293 A EP10705293 A EP 10705293A EP 10705293 A EP10705293 A EP 10705293A EP 2398677 A1 EP2398677 A1 EP 2398677A1
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EP
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fabric
polyester yarn
airbag
yarn
airbag according
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EP10705293A
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German (de)
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Inventor
Philipp Ritter
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ZF Automotive Germany GmbH
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TRW Automotive GmbH
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
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    • B60R21/235—Inflatable members characterised by their material
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    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
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    • B60R21/23—Inflatable members
    • B60R21/235—Inflatable members characterised by their material
    • B60R2021/23504—Inflatable members characterised by their material characterised by material
    • B60R2021/23509—Fabric

Definitions

  • the invention relates to a gas bag.
  • gas bags are preferably made of a polyamide fabric, often using PA66 (nylon) as the yarn for the fabric.
  • PA66 nylon
  • the object of the invention is to provide an airbag containing a fabric with a polyester yarn, while retaining the positive properties of a gas bag with a nylon fabric.
  • an airbag having a fabric containing a polyester yarn whose elongation at break is about 20% to 30%, more preferably about 24% to 25% and whose shrinkage is less than about 1%, especially less than 0.5%. It is the properties of the yarn that largely determine the properties of the fabric. In order to be suitable for use in an airbag, the yarn must have the greatest possible extensibility with sufficient strength or tear resistance and at the same time have the lowest possible shrinkage in terms of heat or moisture. The parameters mentioned ensure that the technical requirements for an airbag can be met.
  • the toughness of a game is generally inversely related to its extensibility so that high tenacity yarns have lower elongation and vice versa.
  • the toughness of the polyester yarn used in the invention is preferably between about 65 cN / tex and 75 cN / tex, in particular between about 70 cN / tex and 71 cN / tex.
  • the breaking strength of the polyester yarn is preferably 30% to 40%, especially about 33% to 34%.
  • the coverage factor of the fabric in gas bags made of polyamide yarn is advantageously between approximately 1800 and 2000.
  • Polyester has a higher specific gravity (1, 38 compared to 1, 14) and thus a smaller volume than nylon.
  • the higher specific density must be taken into account and compensated for by a larger thread thickness.
  • a fabric made from a nylon yarn having a denier of 347 denier in a weave assembly of 50 warp or weft threads / inch has a coverage factor of 1863.
  • the thread thickness must be varied specific densities, so that the present invention preferably yields a 420 denier yarn count for a polyester yarn equivalent in volume to a 347 denier nylon yarn.
  • the thread thickness of the polyester yarn is preferably between about 400 and 450 denier.
  • the polyester yarn has an ITC factor of greater than about 1%, where ITC stands for Instantaneous Thermal Creep. This was measured at 100 0 C.
  • ITC Instantaneous Thermal Creep. This was measured at 100 0 C.
  • the ITC value was determined analogously to the method specified in US Pat. No. 7,375,042.
  • Figure 1 shows schematically a gas bag according to the invention
  • Figure 2 is a diagram showing the adhesion of a coating to various tissues, including a fabric of a gas bag according to the invention
  • FIG. 1 shows an airbag 10 in the form of a conventional curtain-type side airbag.
  • the gas bag 10 could just as well be of any other type, such as a driver or passenger gas bag, an unfolding from the back seat side airbag or a knee gas bag.
  • the gas bag 10 consists of a fabric of a polyester yarn with a filament count of 96, a breaking strength of 33.5 N, a toughness of 70.6 cN / tex, an elongation at break of 24.4%, and a shrinkage of 0.3%.
  • the shrinkage was measured by the method ASTM D 4974, in which a relaxed yarn sample is subjected to a dry heat at a predetermined tension for a predetermined time.
  • the load is 0.05 cN / dtex at a temperature of 177 ° C. for a period of 10 minutes.
  • the mean ITC size was determined to be 1, 5% (with a standard deviation of 21%).
  • the fabric was produced by water jet and then provided with a silicone coating of 25 g / m 2 (Bluestar TCS 7534). The tissue was freshly used from the loom without further pretreatment. Further data on this test compared to the similarly coated conventional fabric of 470 dtex PA66 yarn are shown in Table 2.
  • FIG. 2 shows a filling test with two gas bags produced according to the invention with identical parameters.
  • a pressure of 50% of the peak pressure after 5 seconds is considered sufficient for rollover protection.
  • An advantage of the low shrinkage rate of the yarn is also that the width of the fabric web can be better utilized, which has a positive effect on the arrangement of the airbag blanks.
  • a maximum reed width of 230 cm can be achieved.
  • Using a typical nylon yarn results in a maximum usable fabric width of about 200 cm.
  • a usable width of 210 cm can be set with the same machine. The same is true when using a Jacquard weaving machine for integrally woven airbags.
  • These weaving machines usually work after the rapier process or with air jets. Typically, they have a maximum reeling width of 280 cm, which results in the maximum usable fabric width of about 245 cm when using a conventional nylon thread. This allows a maximum airbag height in a four-row blank arrangement of about 600 mm. With the polyester yarn used here, however, a gas bag height of 625 mm can be achieved. In the case of a five-row sectional arrangement, corresponding airbag heights of 500 mm can be achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

The invention relates to an airbag having a fabric having a polyester yarn having a breaking strain of approximately 20-30%, in particular approximately 24-25%, and having shrinkage that is less than approximately 1%, in particular less than 0.5%.

Description

Gassack airbag
Die Erfindung betrifft einen Gassack.The invention relates to a gas bag.
Derzeit werden Gassäcke bevorzugt aus einem Polyamidgewebe gefertigt, wo- bei als Garn für das Gewebe häufig PA66 (Nylon) zum Einsatz kommt.At present, gas bags are preferably made of a polyamide fabric, often using PA66 (nylon) as the yarn for the fabric.
Es gibt Bestrebungen, das Nylongarn durch ein Polyestergarn zu ersetzen, da dieses weniger aufwändig und kostengünstiger herstellbar ist, wie dies beispielsweise in der US 7 375 042 beschrieben ist.There is an effort to replace the nylon yarn with a polyester yarn, as this is less expensive and cheaper to produce, as described for example in US 7,375,042.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gassack zu schaffen, der ein Gewebe mit einem Polyestergarn enthält, dabei aber die positiven Eigenschaften eines Gassacks mit einem aus Nylon bestehenden Gewebe behält.The object of the invention is to provide an airbag containing a fabric with a polyester yarn, while retaining the positive properties of a gas bag with a nylon fabric.
Dies wird mit einem Gassack erreicht, der ein Gewebe aufweist, das ein Polyestergarn enthält, dessen Bruchdehnung (Elongation at break) etwa 20 % bis 30 %, insbesondere etwa 24 % bis 25 %, beträgt und dessen Schrumpfung kleiner ist als etwa 1 %, insbesondere kleiner als 0,5 % ist. Es sind die Eigenschaften des Garns, die größtenteils die Eigenschaften des Gewebes bestimmen. Um sich für den Einsatz in einem Gassack zu eignen, muss das Garn bei ausreichender Stärke bzw. Reißfestigkeit eine möglichst große Dehnungsfähigkeit aufweisen und sich gleichzeitig durch eine möglichst geringe Schrumpfung bei Wärme bzw. Feuchtig- keit auszeichnen. Bei den genannten Parametern ist sichergestellt, dass die technischen Anforderungen, die an einen Gassack gestellt werden, erfüllt werden können.This is achieved with an airbag having a fabric containing a polyester yarn whose elongation at break is about 20% to 30%, more preferably about 24% to 25% and whose shrinkage is less than about 1%, especially less than 0.5%. It is the properties of the yarn that largely determine the properties of the fabric. In order to be suitable for use in an airbag, the yarn must have the greatest possible extensibility with sufficient strength or tear resistance and at the same time have the lowest possible shrinkage in terms of heat or moisture. The parameters mentioned ensure that the technical requirements for an airbag can be met.
Es ist möglich, das Gewebe des Gassacks vollständig aus einem derartigen Garn herzustellen. Die Zähigkeit eines Games steht generell in umgekehrtem Verhältnis zu dessen Dehnfähigkeit, so dass Garne mit einer hohen Zähigkeit eine geringere Dehnung aufweisen und umgekehrt. Die Zähigkeit des bei der Erfindung eingesetzten Polyestergarns liegt bevorzugt etwa zwischen 65 cN/tex und 75 cN/tex, insbeson- dere etwa zwischen 70 cN/tex und 71 cN/tex.It is possible to make the fabric of the gas bag completely from such a yarn. The toughness of a game is generally inversely related to its extensibility so that high tenacity yarns have lower elongation and vice versa. The toughness of the polyester yarn used in the invention is preferably between about 65 cN / tex and 75 cN / tex, in particular between about 70 cN / tex and 71 cN / tex.
Die Bruchfestigkeit des Polyestergarns beträgt vorzugsweise 30 % bis 40 %, insbesondere etwa 33 % bis 34 %.The breaking strength of the polyester yarn is preferably 30% to 40%, especially about 33% to 34%.
Der Bedeckungsfaktor (cover factor) des Gewebes liegt bei Gassäcken aus Polyamidgarn vorteilhaft etwa zwischen 1800 und 2000. Der Bedeckungsfaktor er- rechnet sich dabei aus der Fadenstärke d in Denier und der Fadendichte wc bzw. fc der Kett- bzw. Schussfäden pro Inch (Bedeckungsfaktor = *-fd * wc + *{d * fc).The coverage factor of the fabric in gas bags made of polyamide yarn is advantageously between approximately 1800 and 2000. The coverage factor is calculated here from the thread thickness d in denier and the thread density wc or fc of the warp or weft threads per inch (coverage factor = * -fd * wc + * {d * fc).
Polyester hat eine höhere spezifische Dichte (1 ,38 verglichen mit 1 ,14) und somit ein geringeres Volumen als Nylon. Um einen gleichwertigen Bedeckungsfaktor unter Verwendung eines Polyestergarnes zu erreichen, muss die höhere spezifi- sehe Dichte berücksichtigt und durch eine größere Fadenstärke ausgeglichen werden. Ein Gewebe aus einem Nylonfaden mit einer Fadenstärke von 347 Denier in einem Gewebeverbund von jeweils 50 Kett- bzw. Schussfäden/I nch hat beispielsweise einen Bedeckungsfaktor von 1863. Um ein entsprechendes Gewebe mit einem Polyestergarn zu erhalten, muss die Fadenstärke entsprechend der unter- schiedlichen spezifischen Dichten angeglichen werden, so dass sich bei der Erfindung vorzugsweise eine Fadenstärke von 420 Denier für ein Polyestergarn ergibt, das im Volumen gleichwertig zu einem 347 Denier Nylongarn ist.Polyester has a higher specific gravity (1, 38 compared to 1, 14) and thus a smaller volume than nylon. In order to achieve an equivalent coverage factor using a polyester yarn, the higher specific density must be taken into account and compensated for by a larger thread thickness. For example, a fabric made from a nylon yarn having a denier of 347 denier in a weave assembly of 50 warp or weft threads / inch has a coverage factor of 1863. In order to obtain a corresponding fabric with a polyester yarn, the thread thickness must be varied specific densities, so that the present invention preferably yields a 420 denier yarn count for a polyester yarn equivalent in volume to a 347 denier nylon yarn.
Die Fadenstärke des Polyestergarns beträgt bevorzugt etwa zwischen 400 und 450 Denier. Vorzugsweise weist das Polyestergarn einen ITC-Faktor von größer als ca. 1 % auf, wobei ITC für Instantaneous Thermal Creep steht. Dieser wurde bei 100 0C gemessen. Der ITC-Wert wurde dabei analog zu dem in der US 7 375 042 angegebenen Verfahren bestimmt.The thread thickness of the polyester yarn is preferably between about 400 and 450 denier. Preferably, the polyester yarn has an ITC factor of greater than about 1%, where ITC stands for Instantaneous Thermal Creep. This was measured at 100 0 C. The ITC value was determined analogously to the method specified in US Pat. No. 7,375,042.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment, in conjunction with the accompanying drawings. In these show:
- Figur 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Gassack; - Figur 2 ein Diagramm, das die Haftung einer Beschichtung auf verschiedenen Geweben zeigt, darunter ein Gewebe eines erfindungsgemäßen Gassacks; und- Figure 1 shows schematically a gas bag according to the invention; Figure 2 is a diagram showing the adhesion of a coating to various tissues, including a fabric of a gas bag according to the invention; and
- Figur 3 Druckkurven für zwei erfindungsgemäße Gassäcke. Figur 1 zeigt einen Gassack 10 in der Form eines herkömmlichen vorhangartigen Seitengassacks. Der Gassack 10 könnte aber genauso von einem beliebigen anderen Typ sein, etwa ein Fahrer- oder Beifahrergassack, ein sich aus der Rückenlehne entfaltender Seitengassack oder ein Kniegassack.- Figure 3 pressure curves for two gas bags according to the invention. FIG. 1 shows an airbag 10 in the form of a conventional curtain-type side airbag. The gas bag 10 could just as well be of any other type, such as a driver or passenger gas bag, an unfolding from the back seat side airbag or a knee gas bag.
Der Gassack 10 besteht aus einem Gewebe aus einem Polyestergarn mit einer Filamentzahl von 96, einer Bruchfestigkeit von 33,5 N, einer Zähigkeit von 70,6 cN/tex, einer Bruchdehnung (elongation at break) von 24,4 %, sowie einer Schrumpfung von 0,3 %. Die Schrumpfung wurde dabei nach dem Verfahren ASTM D 4974 gemessen, bei der eine entspannte Fadenprobe einer trockenen Hitze bei einer vorbestimmten Spannung für eine vorbestimmte Zeit unterworfen wird. Im genannten Beispiel beträgt die Belastung 0,05 cN/dtex bei einer Temperatur von 177 0C für einen Zeitraum von 10 min. Als Mittelwert für die Größe des ITC wurde 1 ,5 % (mit einer Standardabweichung von 21%) ermittelt.The gas bag 10 consists of a fabric of a polyester yarn with a filament count of 96, a breaking strength of 33.5 N, a toughness of 70.6 cN / tex, an elongation at break of 24.4%, and a shrinkage of 0.3%. The shrinkage was measured by the method ASTM D 4974, in which a relaxed yarn sample is subjected to a dry heat at a predetermined tension for a predetermined time. In the example mentioned, the load is 0.05 cN / dtex at a temperature of 177 ° C. for a period of 10 minutes. The mean ITC size was determined to be 1, 5% (with a standard deviation of 21%).
Aus diesem Garn wurde ein Gewebe mit einer Fadendichte von 19,5 x 19,5 Kett- bzw. Schussfäden /cm hergestellt. Dieses Gewebe zeigte eine Bruchfestigkeit von 3030 N in Kett- bzw. 3186 N in Schussrichtung, bei einer Bruchdehnung von 31 % in beiden Richtungen. Das Gesamtgewicht des Gewebes betrug 195 g/m2. Weitere Daten für dieses Gewebe ergeben sich aus Tabelle 1 , in der zum Vergleich auch ein herkömmliches Gassackgewebe aus einem 470 dtex PA66-Gam aufgeführt ist. From this yarn, a fabric was produced with a thread density of 19.5 x 19.5 warp / weft threads / cm. This fabric showed a breaking strength of 3030 N in the warp and 3186 N in the weft direction, with an elongation at break of 31% in both directions. The total weight of the fabric was 195 g / m 2 . Further data for this fabric are shown in Table 1, in which a conventional airbag fabric from a 470 dtex PA66-Gam is listed for comparison.
Tabelle 1Table 1
Das Gewebe wurde im Wasserjetverfahren hergestellt und anschließend mit einer Silikonbeschichtung von 25 g/m2 versehen (Bluestar TCS 7534). Das Gewebe wurde dabei frisch vom Webstuhl, ohne weitere Vorbehandlungen, verwendet. Weitere Daten zu diesem Versuch im Vergleich mit dem ebenso beschichteten, herkömmlichen Gewebe aus 470 dtex PA66-Garn sind in Tabelle 2 dargestellt. The fabric was produced by water jet and then provided with a silicone coating of 25 g / m 2 (Bluestar TCS 7534). The tissue was freshly used from the loom without further pretreatment. Further data on this test compared to the similarly coated conventional fabric of 470 dtex PA66 yarn are shown in Table 2.
Tabelle 2Table 2
Für das Gassackgewebe aus dem Polyestergarn ergibt sich eine gleichbleibend hohe Haftkraft für die Beschichtung sowohl direkt nach dem Auftragen der Beschichtung als auch nach Wärmealterung über 408 h bei 105 0C bzw. Feuchtealterung über 408 h bei 40 0C und 95 % relativer Feuchte (siehe Figur 2). Zwei aus dem genannten Polyestergarn hergestellte, einstückig gewobene Sei- tengassäcke, die mit einer PVC/Polyurethan-Beschichtung mit 75 g/m2 versehen wurden, bewiesen bei einem anfänglichen Fülldruck von über 965 hPa (14 psi) nach 5 s noch einen Innendruck von über 689 hPa (10 psi). In diesem Fall wurde pro Lage eine Gewebedichte von 22 Kettfäden auf 19,5 Schussfäden/cm verwendet. In Figur 2 ist ein Füllversuch mit zwei mit identischen Parametern hergestellten, erfindungsgemäßen Gassäcken gezeigt. Im Allgemeinen wird ein Druck von 50 % des Spitzendrucks nach 5 s als ausreichend für einen Überrollschutz angesehen. Ein Vorteil der geringen Schrumpfungsrate des Garnes liegt auch darin, dass die Breite der Gewebebahn besser ausgenutzt werden kann, was sich positiv auf die Anordnung der Gassackzuschnitte auswirkt. Beispielsweise kann bei der derzeitigen Wasserdüsenwebtechnik eine maximale Rietbreite von 230 cm erreicht werden. Bei Verwendung eines typischen Nylongarns resultiert daraus eine maxi- male verwendbare Gewebebreite von etwa 200 cm. Mit dem hierfür verwendeten Polyestergarn mit niedrigem Schrumpf kann mit derselben Maschine eine nutzbare Breite von 210 cm angesetzt werden. Ähnliches ergibt sich bei der Verwendung einer Jaquardwebmaschine für einstückig gewebte Gassäcke. Diese Webmaschinen arbeiten meistens nach dem Rapierverfahren oder mit Luftstrahlen. Typi- scherweise haben sie eine maximale Rietbreite von 280 cm, was bei der Verwendung eines herkömmlichen Nylonfadens zur maximal verwendbaren Gewebebreite von etwa 245 cm führt. Das erlaubt eine maximale Gassackhöhe bei einer vierrei- higen Zuschnittsanordnung von etwa 600 mm. Mit dem hier verwendeten Polyestergarn ist hingegen eine Gassackhöhe von 625 mm erzielbar. Bei fünfreihiger Zu- schnittsanordnung können entsprechend Gassackhöhen von 500mm erreicht werden.For the airbag fabric from the polyester yarn results in a consistently high adhesive force for the coating both directly after application of the coating and after heat aging over 408 h at 105 0 C or moisture aging over 408 h at 40 0 C and 95% relative humidity (see Figure 2). Two integrally woven side airbags made from the aforementioned polyester yarn and provided with a PVC / polyurethane coating at 75 g / m 2 still showed an internal pressure of 5 seconds at an initial fill pressure of over 965 hPa (14 psi) above 689 hPa (10 psi). In this case, a fabric density of 22 warps per 19.5 wefts / cm was used per ply. FIG. 2 shows a filling test with two gas bags produced according to the invention with identical parameters. In general, a pressure of 50% of the peak pressure after 5 seconds is considered sufficient for rollover protection. An advantage of the low shrinkage rate of the yarn is also that the width of the fabric web can be better utilized, which has a positive effect on the arrangement of the airbag blanks. For example, in the current water jet weaving technique, a maximum reed width of 230 cm can be achieved. Using a typical nylon yarn results in a maximum usable fabric width of about 200 cm. With the polyester yarn with low shrinkage used for this purpose, a usable width of 210 cm can be set with the same machine. The same is true when using a Jacquard weaving machine for integrally woven airbags. These weaving machines usually work after the rapier process or with air jets. Typically, they have a maximum reeling width of 280 cm, which results in the maximum usable fabric width of about 245 cm when using a conventional nylon thread. This allows a maximum airbag height in a four-row blank arrangement of about 600 mm. With the polyester yarn used here, however, a gas bag height of 625 mm can be achieved. In the case of a five-row sectional arrangement, corresponding airbag heights of 500 mm can be achieved.
Bei beschichteten Geweben für Gassäcke kann unter Nutzung der zuvor angeführten Vorteile auf hochschrumpfende Garne verzichtet werden, da hier die Gasdurchlässigkeit durch die Beschichtung reduziert bzw. verhindert wird. Aber auch bei unbeschichteten Geweben kann mit einem derartigen Polyestergam eine für viele Anwendungsfälle ausreichende Gasundurchlässigkeit erreicht werden. In the case of coated fabrics for gas bags, it is possible, using the advantages mentioned above, to dispense with highly shrinking yarns, since here the gas permeability is reduced or prevented by the coating. But even with uncoated fabrics can be achieved with such a polyester yarn sufficient for many applications gas impermeability.

Claims

Patentansprüche claims
1. Gassack, mit einem Gewebe, das ein Polyestergarn enthält, dessen Bruchdehnung etwa 20-30 %, insbesondere etwa 24-25%, beträgt und dessen Schrumpfung kleiner als etwa 1 %, insbesondere kleiner als 0,5% ist.1. Airbag, comprising a fabric containing a polyester yarn whose elongation at break is about 20-30%, in particular about 24-25%, and whose shrinkage is less than about 1%, in particular less than 0.5%.
2. Gassack nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe des Gassacks aus diesem Polyestergarn besteht.2. Airbag according to claim 1, characterized in that the fabric of the gas bag consists of this polyester yarn.
3. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähigkeit des Polyestergarnes etwa zwischen 65 und 75 cN/tex, insbesondere zwischen 70 und 71 cN/tex, liegt.3. Airbag according to one of the preceding claims, characterized in that the toughness of the polyester yarn is approximately between 65 and 75 cN / tex, in particular between 70 and 71 cN / tex.
4. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchfestigkeit des Polyestergarnes etwa 30-40 %, insbesondere etwa 33-34 %, beträgt.4. Airbag according to one of the preceding claims, characterized in that the breaking strength of the polyester yarn is about 30-40%, in particular about 33-34%.
5. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Fadenstärke des Polyestergarnes etwa zwischen 400 und 5005. Airbag according to one of the preceding claims, characterized in that the thread thickness of the polyester yarn is approximately between 400 and 500
Denier beträgt.Denier is.
6. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ITC-Faktor des Polyestergarnes größer als ca. 1 % ist. 6. Airbag according to one of the preceding claims, characterized in that the ITC factor of the polyester yarn is greater than about 1%.
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