JP2009519179A - 熱可塑性コーティングされた熱融着式エアバッグ - Google Patents

熱可塑性コーティングされた熱融着式エアバッグ Download PDF

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Abstract

一対のファブリック層と、それぞれのファブリック層の表面の上へ被覆材を押し出すことによって施される、ファブリック層の上の熱可塑性被覆材とを備えたエアバッグ。エアバッグを封止するのに縫われた継ぎ目が使用されないように、被覆材は、加熱される際にエアバッグを封止するように構成される。被覆材のファブリック層への接着を助けるために、ファブリック層の表面と被覆材との間に下塗り材が施されてもよい。エアバッグは、また、熱融着された熱可塑性の被覆組成物によって形成される内側の継ぎ目を含むことができる。

Description

本発明は、熱融着されたエアバッグにすることができるエアバッグのファブリックに関する。より詳しくは、本発明は熱可塑性コーティングされた熱接合可能なエアバッグに関する。
エアバッグは、車両における安全装置として使用される。従来式のエアバッグは、一般に、膨張可能なエアバッグのクッションを形成するように、縫われた継ぎ目を採用する。いくつかの従来式のエアバッグは、また、縫われた継ぎ目と併せて溶接を採用する。しかしながら、縫われた継ぎ目と溶接との組み合わせは、エアバッグのクッションを作製する生産時間を増加させるとともに、エアバッグを製造するコストを増加させる。
縫われた継ぎ目と溶接との組み合わせは、エアバッグのクッションを作製する生産時間を増加させるとともに、エアバッグを製造するコストを増加させる。
例示的な実施形態によれば、エアバッグが提供される。エアバッグは、一対の編織されたファブリックパネル(fabric panel)を含む。それぞれのファブリックパネルの表面は、押し出された熱可塑性材料によって覆われる。2つの熱可塑性表面は、膨張可能な部屋を形成するように互いに熱接合される。
別の実施形態は、エアバッグのファブリック(fabric)に関する。エアバッグのファブリックは、約37×37未満の密度を有する編織された(woven)ナイロン糸の第1層と、この第1層の上に重なる押し出された熱可塑性材を含む第2層とを備える。
さらに別の実施形態は、エアバッグを作製する方法に関する。この方法は、約37×37未満の糸密度を有するナイロン糸を含む編織されたファブリックの第1層を用意するステップと、この第1層の上へ熱可塑性材料の第2層を押し出すステップとを含む。この方法はまた、膨張可能な部屋をこれによって形成するために、第2層を別の熱可塑性表面と熱接合するステップを含む。
前述の全般的な記述および以下の詳細な説明の両方は、例示および説明のためのみであり、特許請求される本発明を限定するものではないことを理解されたい。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および以下に簡単に説明される、図面に示された添付の例示的な実施形態から明らかになろう。
エアバッグおよびエアバッグ・システムの一実施形態が、図1b、2および3に示される。エアバッグ100は、図1および3に示すように、少なくとも2つのファブリック層110a、110bと、ファブリック層110a、110bを互いに封止し、膨張可能な部屋を形成するように、ファブリック層110a、110bに接着するように構成された被覆(またはコーティング)組成物120とを含む。
ファブリック層110a、110bは、耐久性があり、軽量で、可撓性であることのできる糸の基質を含むことができる。糸の基質は、編織されたナイロンなどのポリアミド、または任意の他の適切な材料を含むことができる。たとえば、ファブリック層110a、110bは、420デニールのナイロンを含む。ファブリック層110a、110bは、4×4から41×41の範囲の糸の密度を有することができる。代替として、ファブリック層110a、110bは、18×18から37×37の範囲の密度を有する。さらに、ファブリック層110a、110bは、約37×37未満の糸の密度を有することができるか、または、別の実施形態によれば、密度は約18×18未満である。さらに別の実施形態では、糸の密度は、約4×4未満である。図1aは、より大きい密度を有する糸の基質を備えた例示的なファブリック層110cを示す。図1bは、一実施形態による例示的なファブリック層110aを示す。ファブリック層110aは、図1aの密度より小さい密度を有する。エアバッグ100は、天然または合成編成の、編織されたファブリックまたは不織ファブリック(non-woven fabric)のいずれかから形成されることができる。一実施形態では、ファブリック層110a、110bは、9、18、24、または32ゲージの複数バーのラッセル編み機に基づく編目構造のものにすることができる。
エアバッグ100は、概ね、任意の適切なデニールを有してよい。一般に、密度がより大きい(糸と糸との間の間隔がより小さい)と、デニールサイズはより小さくなり、密度がより小さい(4×4などのように糸と糸との間隔がより大きい)とき、デニールサイズはより大きくなる。しかしながら、デニールサイズは適切に変更可能である。たとえば、ファブリック層110a、110bの糸は、約150から450のデニールを有することができる。一実施形態では、糸は約390のデニールを有することができる。それぞれのファブリック層110a、110bのデニールは、同じであるか、または互いに異なっていてよい。
カバー・ファクタ(Cover factor)は、密度を説明する別の方法である。カバー・ファクタは、1インチごとの経糸の数と経糸のデニールの平方根との積に、1インチごとの緯糸の数と緯糸のデニールの平方根との積を足すことによって求められる。たとえば、経糸および緯糸の両方が420デニールの糸で、37×37の糸密度を有するファブリック層110aでは、カバー・ファクタは1516.5487である。さらなる例では、420デニールの糸で、18×18の糸密度を有するファブリック層110aでは、カバー・ファクタは737.780である。さらに、420デニールの糸で、4×4の糸密度を有するファブリック層110aでは、カバー・ファクタは163.95である。
エアバッグ100は、頭部保護用のカーテン・タイプのエアバッグなどのサイド・エアバッグあることができる。代替として、エアバッグ100は、運転者用、乗客用、ニー・ボルスタ、またはルーフ・タイプのエアバッグにすることができる。エアバッグ100は、エアバッグ・システムの一部であることができ、インフレータ108によって膨らまされる。インフレータ108は、ヘリウム・アルゴンを含む低温タイプのインフレータであってよい。たとえば、インフレータ108は、2.1から2.5モルの低温ガス式のインフレータであってよい。一実施形態では、インフレータ108はT状管式の充填管であってよい。エアバッグ100は、インフレータ108から膨張用の流体を受けるように取り付けられた1つ、2つ、またはより多くの圧力ポートを有していてよい。代替として、任意の他の適切なタイプのインフレータ108が使用されてよい。図4に示されるように、エアバッグ100およびインフレータ108は、ハウジング106に連結可能である。
被覆組成物120は、熱可塑性材料を含むことができる。たとえば、被覆組成物120は、熱可塑性ウレタン(TPU)または熱可塑性オレフィン(TPO)にすることができる。被覆組成物120は、TPUまたはTPOの熱可塑性物質に限定されないが、任意の適切な熱可塑性材料にすることができる。被覆組成物120の熱可塑性ウレタンは、たとえば、TPUのPE90またはTPUのBASF社の低粘着性(low tack)組成物にすることができる。被覆組成物120の熱可塑性オレフィンは、たとえば、Bassell社のTPOであってよい。
被覆組成物120は、0.2から0.6ミルの範囲の厚さTを有することができる。代替として、被覆組成物120の厚さTは、0.2から0.5ミルの範囲にある。
被覆組成物120は、エアバッグ100の第1のファブリック層110aの上へ、直接的または間接的に押し出されることができる。被覆組成物120は、被覆組成物120がエアバッグ100の内側になるように、第1のファブリック層110aと第2のファブリック層110bとの間に配置されることができる。言い換えると、図2に示されるように、ファブリック層110aの第1側が、被覆組成物120でコーティングされる。次に、第1層110aの上に第2のファブリック層110bを配置することによって、エアバッグ100が、膨張可能なクッションを形成することができる。次に、エアバッグ100が熱融着され、被覆組成物120が、金型からなどの熱を加える位置において、エアバッグを封止するビードを形成する。エアバッグ100を封止するのに、縫われた継ぎ目は必要ない。一実施形態では、図2に示されるように、第1のファブリック層110aの第1側のみが、施された被覆組成物を有する。別の実施形態では、それぞれのファブリック層110aおよび110bが、それに施された被覆組成物120を有する。図5に示される実施形態では、エアバッグ100は、それに施される被覆組成物120を有する第1の層110aと、それに施される被覆組成物120を有する第2の層110bとを有し、被覆組成物120がエアバッグ100の内側になるように、コーティングされた側がともに配置される。
一実施形態によれば、押し出し工程は、被覆組成物120をペレットの形状で用意することを含む。ペレット(被覆組成物120)は、加熱され、被覆機のオリフィスに運ばれる。ファブリック層120は被覆機を介して進み、被覆組成物120がファブリック層110の上に付着される。
代替として、被覆組成物120は、あらかじめ作製され、ファブリック層110の上へ重ねられることができる。
一実施形態によれば、被覆組成物120は、下塗り材をまず用いることなく、ファブリック層110に直接施すことができる。被覆組成物120は、1つまたは複数の層でファブリック層110に施されてもよい。被覆組成物は、ファブリック層110の両面に施すことができるか、または、図2に示すように、ファブリック層の一方のみに施すことができる。
被覆組成物120は、図3に示されるように、ファブリック層110aの第1側の全体に施される。当然ながら、両方のファブリック層110aが、被覆組成物120でコーティング可能である。エアバッグ100を封止するビードまたは継ぎ目が、加熱された金型が当てられるところに形成される。膨張可能なエアバッグ100の外周部の形状を形成するために、継ぎ目124がファブリック層110aの上に形成される。概ね、継ぎ目124は、ファブリック層110aの周囲に沿って続く。エアバッグ100は、ファブリック層110aの内側部分に沿って形成可能である追加の継ぎ目126を含むことができる。
内側の継ぎ目126は、エアバッグ100内に追加の部屋を作るか、または、エアバッグ100の全体形状を形成するのを助けるように形成されることができる。内側の継ぎ目126は、外周部の継ぎ目124として同じやり方で形成される。内側の継ぎ目126は、円形の継ぎ目126aにすることができる。円形の継ぎ目126aは、円の内側部分の被覆組成物で完全に封止されることができるか、または充填されることができる。代替として、円形の継ぎ目126aは、円の内側部分の一部のみが封止されるか、または円の輪郭のみが封止されることができる。
別の実施形態では、エアバッグ100の垂直方向の分離に抵抗するように、つなぎ目(tether)(図示せず)が、円形の継ぎ目126aに対して縫われることができる。たとえば、つなぎ目の第1端部は、第1のファブリック層110の上で、第1の円形の継ぎ目126aに付着可能である。つなぎ目の第2端部は、第2のファブリック層110の上で、第2の反対側の円形の継ぎ目126aに付着可能である。
内側の継ぎ目126は、分割された部分で形成されることができる。内側の継ぎ目は、「開き」始めるか、または裂けて離れ始めることがある。一旦内側の継ぎ目が裂け始めると、継ぎ目が離れ続け、エアバッグが膨張して分離し続ける。したがって、一実施形態によれば、内側の継ぎ目126は、図3に示されるように、別々の不連続の部分によって形成されることができる。内側の継ぎ目126は、継ぎ目126における連続的な裂けを防ぐために、隙間を有する。分割された継ぎ目は、内側の継ぎ目126、インフレータ開口部112の近くの継ぎ目、または任意の他の継ぎ目に使用可能である。
別の実施形態によれば、被覆組成物120は、下塗り材115を施した後に、ファブリック層110aに施されることができる。一実施形態では、第1のファブリック層110aは、そのファブリック層に施される下塗り材115と、下塗り材115の上へ施される被覆組成物120とを有することができる。次に、熱融着されたときに、ファブリック層110a、110bが膨張可能な部屋を形成するように、第2のファブリック層110bが(図2示されるような)被覆組成物120に付着されることができる。代替として、下塗り材115は第1および第2のファブリック層110a、110bの両方に施されてよいか、または、下塗り材115は全く使用されなくてよい。
下塗り材115は、ファブリック層110aに施されることができる。一実施形態では、下塗り材115を受けるファブリック層110aを用意するために、ファブリック層110aは、下塗りの前にスカーリングされることができる。別の実施形態では、被覆組成物120へのファブリック層110aの接着を促進するために、アジリジンまたはシランのような接着促進剤が、ウレタン下塗り材などの下塗り材115に加えられることができる
下塗り材115は、任意の適切な下塗り材であってよい。たとえば、被覆組成物120が熱可塑性ウレタンを含む場合、下塗り材115はウレタン下塗り材を含むことができる。代替として、被覆組成物120が熱可塑性オレフィンを含む場合、下塗り材115は、オレフィン下塗り材を含むことができる。
図6に見られるような別の実施形態によると、エアバッグ100が折りたたまれるとき、または展開するときに、エアバッグ層110a、110bが互いに閉塞したり、または自己粘着したりするのを防ぐように構成された抗粘着性コーティング130がある。抗粘着性コーティング130は、ポリエーテルまたはポリエステル・ポリウレタン、あるいは任意の他の適切な組成物を含むことができる。代替として、抗粘着性コーティング130は、押し出し工程に組み込まれてもよく、その場合、抗粘着材130は、被覆組成物130とともにファブリック層110a、110bの上へ同時押出される。
被覆組成物120(および可能性として下塗り材115および抗粘着性コーティング130)が施された後、被覆組成物120が中央(エアバッグ100の内側)になるように、第2のファブリック層110bが第1のファブリック層110aの上に置かれ、層110a、110bが、エアバッグ100を熱融着するように金型によってプレス加工される。金型は、たとえばMeyer社のプレス機に取り付け可能である。
被覆組成物120が2つのファブリック層110a、110bの間に封止部(継ぎ目124、126)を形成するように、金型が特定の温度まで加熱される。たとえば、金型は、特定の被覆組成物120に依存して、80°〜125°Cまで加熱されることができる。
金型は加熱された圧盤に固定され、一方、ファブリック層110a、110bの下側(第2の層110bが第1の層110aの上にあるとき)は、固定式の圧盤で支えられる。ファブリック層110a、110bが不適切に(すなわち、金型がファブリック層110a、110bに触れないところで)互いに粘着する傾向を少なくするために、この固定式の圧盤は加熱されない。金型の第1サイクルは、加熱される。同じステーションにおける第2サイクルは、余分なファブリックを切り払うためにある。代替として、第1および第2サイクルは、別々のステーションで行われてよい。
一実施形態によれば、ファブリック層110a、110bへ下塗り材115を施す前に、熱染色性の染料が、下塗り材115に加えられることができる。熱染色性の染料は、温度に依存して色を変える。熱染色性の染料は、適正な目標接合温度が均一に達成されたことを確認にするために、下塗り材115に加えられることができる。こうすることで、熱融着されたエアバッグ100の目視検査が可能になる。
被覆組成物120を施した後、エアバッグ100に噛み込み(ニッピング(nipping))が施される。ファブリック層110の上に掛けられる噛み込み圧力が、ファブリック層110に被覆組成物を接着するのを助ける。別の実施形態によれば、ファブリック層110に施した後の被覆組成物120の温度を下げるために、冷却ドラムがまた、使用可能である。
ポストエンボシング(post embossing)またはポスト押し出し加工は、追加量の熱および/または圧力を掛けることによって、被覆組成物120を有するファブリック層110などの材料が、外観および/または物理的特性のいずれかを、それによって変えられる工程である。
ファブリック層110a、110bの上へ押し出しコーティングされた被覆組成物120の表面は、ファブリック層110a、110bの外面または被覆組成物120に仕上げを型押し(embossing)することによって、特定の外観へと変えられることができる。この工程の第1部分は、赤外線オーブンを含む。オーブンは、型押しローラの噛み込み動作の直前の所定位置にある。熱が、ファブリック層110a、110bの表面に掛けられて表面を柔らかくし始め、それによって、ファブリックの表面が、型押しローラ上に含まれる「仕上げ」または模様を容易に受け入れる。型押しステーションは、互いに噛み込みまたは圧搾される、少なくとも2つのローラを含む。一方のローラは、概ね、噛み込み動作または圧力を単に生じるための所定位置にあるゴムローラである。他方の(型押し)ローラは、被覆組成物120またはファブリック層110a、110bの表面に表面仕上げをもたらすスチールローラである。
スチールローラによって、表面は、特定の仕上げを有するように製造される。この仕上げは、たとえばレザーグラムまたは一片のファブリックなどのような特定の図案を模そうとする、彫刻された模様であってよい。代替として、仕上げは特定の模様を全く有さなくてもよいが、その代わりに、紙やすり状の外観または無定形の仕上げをもたらす単純なサンドブラスト仕上げを有する。または、仕上げは、非常に平坦で滑らかな表面を生じるように、クロム様に滑らかになっていてもよい。したがって、型押しローラの表面に基づいて、様々な表面が薄膜に与えられることができる。任意の適切な仕上げが、使用されてよい。
型押しローラの表面仕上げは、製品に純粋に美的な特性を加えることができるが、浮彫り仕上げは、また、他の技術的特性を加えるように選択可能である。たとえば、型押しローラの粗さは、エアバッグ100の摩擦係数が制御されるように、または、エアバッグ100の反射/光沢が制御されるように選択可能である。
物理的特性の改良は、ポストエンボシングの工程を介して高められることができる。工程は、赤外線オーブンから始まる。赤外線オーブンは、ファブリック層110および被覆組成物120の表面を加熱する、赤外線波長のエネルギーを放出するが、オーブンが赤外線利用であるため、オーブンはまた、効率的に被覆組成物120の内部に透過して、その内部を加熱する能力を有する。これは、加熱が外面からのみ起こる、ガス再循環式オーブンでファブリックを熱的に加熱するのとは対照的である。
赤外線オーブンの制御システムは、被覆組成物120およびファブリック層110a、110bの温度を正確に測定するのに十分正確であり、制御ループによって、設定点の温度を維持するためのヒータへのエネルギー出力の量を自動的に制御する。
ポストエンボシングのステーションにおける加熱と圧力の組み合わさった作用を介して、ファブリック層110a、110bおよび被覆組成物120のさらなる焼きなましが起こることができる。焼きなましは、被覆組成物120と、下塗り材115(有する場合)と、ファブリック層110との間の接合強度をさらに改善することができる。
一実施形態によれば、熱可塑性の被覆組成物120および熱融着によって形成されたエアバッグ100は、70から100kPaの圧力に耐えるように構成される。別の実施形態では、エアバッグ100は、75から100kPaの圧力に耐えることができる。別の実施形態では、エアバッグ100は、80から100kPaの圧力に耐えることができる。別の実施形態では、エアバッグ100は、90から100kPaの圧力に耐えることができる。
エアバッグ100は、また、少なくとも70kPaの圧力に10から25秒間の範囲、耐えるように構成されることができる。別の実施形態では、エアバッグ100は、少なくとも70kPaの圧力に13から25秒間の範囲、耐えることができる。別の実施形態では、エアバッグ100は、少なくとも70kPaの圧力に17から25秒間の範囲、耐えることができる。別の実施形態では、エアバッグ100は、100kPaの圧力に最短10秒間耐えることができる。
一実施形態では、エアバッグ100は、70ポンド以上の分離値(breakaway value)を有するように構成される。分離値は、被覆組成物120からファブリック層110a、110b(および下塗り材115)までによってなされる継ぎ目124によって形成される接合の強度の測定値である。別の実施形態では、エアバッグ100は、75ポンド以上の分離値を有するように構成される。さらに別の実施形態では、分離値は、80ポンドから150ポンドの範囲である。
一実施形態によれば、エアバッグ100を形成するサイクル時間は、4秒から60秒の範囲である。別の実施形態によれば、サイクル時間は、4秒から12秒の範囲である。さらに別の実施形態では、サイクル時間は、12〜50秒の範囲である。
一実施形態によれば、エアバッグ100は、第1のファブリック層110aの上に、被覆組成物120を施すステップと、第2のファブリック層110bを加えるステップと、ファブリック層110a、110bを圧縮するステップと、オーブンおよび周囲の空気を介してエアバッグ100を硬化するステップとによって形成される。エアバッグ100は、連続コンベヤ式オーブンまたはバッチ式オーブンを介して、約55C(25%のRHなどの50%未満の相対湿度(RH))で、15〜20分間、移動されることができる。次に、エアバッグ100はオーブンから取り出され、約60分から75分間、常温硬化される。次に、エアバッグ100は、縫われるか、そうでなければ使用されてよい。
別の実施形態では、エアバッグを作製する方法は、約37×37未満の糸密度を有するナイロン糸を含む、織られたまたは編まれたファブリックの第1層を用意するステップと、複合物を形成するために、第1層の上へ熱可塑性材料の第2層を押し出すステップとを含む。本方法は、膨張可能な部屋をそれによって形成するために、2つの層の複合物を、別の熱可塑性表面と熱接合するステップをさらに含む。
一実施形態によれば、エアバッグ100を封止するのに、シーラントまたは材料の追加の層は必要ない。
本発明の開示を与えられれば、本発明の範囲および精神の範囲内に他の実施形態および修正例があり得ることを、当業者は理解するであろう。したがって、本発明の範囲および精神の範囲内において本開示から当業者が達成可能である全ての修正例が、本発明のさらなる実施形態として含まれるものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に述べられるように定義されるものである。
本発明の一実施形態によるエアバッグのファブリック層の上面図である。 一実施形態によるエアバッグのファブリック層の上面図である。 図1bのエアバッグの断面図である。 図1bのエアバッグのファブリック層の上面図である。 膨張された状態の図1bのエアバッグの上面図である。 別の実施形態によるエアバッグのファブリックの断面図である。 別の実施形態によるエアバッグのファブリックの断面図である。
符号の説明
100 エアバッグ
106 ハウジング
108 インフレータ
110 ファブリック層
110a ファブリック層
110b ファブリック層
112 インフレータ開口部
115 下塗り材
120 被覆組成物
124 継ぎ目
126 継ぎ目
126a 円形の継ぎ目
130 抗粘着性コーティング

Claims (16)

  1. 一対の編織されたファブリックパネルを備えたエアバッグであって、
    それぞれのファブリックパネルの表面が、押し出された熱可塑性材料によって覆われており、
    前記2つの熱可塑性表面が、膨張可能な部屋を形成するように互いに熱接合されたエアバッグ。
  2. それぞれのファブリックパネルが約37×37未満の糸の密度を有する、請求項1に記載のエアバッグ。
  3. 前記糸の密度が約18×18未満である、請求項2に記載のエアバッグ。
  4. 前記糸の密度が約4×4未満である、請求項3に記載のエアバッグ。
  5. 表面に対する前記熱可塑性材料の接着をそれによって促進するように、前記ファブリックパネルのそれぞれの表面に施される接着促進剤をさらに含む、請求項1に記載のエアバッグ。
  6. 前記糸が390から450の間のデニールを有する、請求項1に記載のエアバッグ。
  7. 約37×37未満の密度を有する編織されたナイロン糸の第1層と、
    前記第1層の上に重なる、押し出された熱可塑性材を含む第2層とを備えたエアバッグ用ファブリック。
  8. 前記糸の密度が、約18×18未満である、請求項7に記載のエアバッグ用ファブリック。
  9. 前記糸の密度が約4×4未満である、請求項8に記載のエアバッグ用ファブリック。
  10. 前記熱可塑性材の前記第1層に対する接着をそれによって促進するように、前記第1層の表面に施される接着促進剤をさらに含む、請求項7に記載のエアバッグ用ファブリック。
  11. 前記糸が390から450の間のデニールを有する、請求項7に記載のエアバッグ用ファブリック。
  12. 約37×37未満の糸密度を有するナイロン糸を含む編織されたファブリックの第1層を用意するステップと、
    前記第1層の上へ熱可塑性材料の第2層を押し出すステップと、
    膨張可能な部屋をそれによって形成するように、前記第2層を別の熱可塑性表面と熱接合するステップとを含む、エアバッグを作製する方法。
  13. 前記熱可塑性表面が、約37×37未満の糸密度を有する第2のファブリック層を覆う、請求項12に記載の方法。
  14. 前記熱接合するステップが、前記第1層の上に加熱された金型を置くステップを含む、請求項12に記載の方法。
  15. 前記押し出すステップが、接着促進剤を前記熱可塑性表面とともに同時押出するステップを含む、請求項12に記載の方法。
  16. 編織されたファブリックの第1層が、390から450の間のデニールを有する糸を含む、請求項12に記載の方法。
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