DE4000740A1 - Verfahren zur herstellung eines unbeschichteten airbag-gewebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines unbeschichteten Airbag-Gewebes mit dichter Gewebeein­ stellung.

Für die Funktion eines Airbags ist die Luftdurchlässigkeit des hierfür eingesetzten Gewebes von ausschlaggebender Be­ deutung. Zur Einstellung der gewünschten bzw. von den Auto­ mobilherstellern geforderten niedrigen Luftdurchlässigkeit wurden bislang verschiedene Methoden beschrieben. Am häufigsten wurde versucht, durch eine Beschichtung des Gewebes den gewünschten niedrigen Wert zu erreichen. Ein Beispiel hierfür ist die US-PS 39 91 249, wo auf ein auf einem Rundwebstuhl hergestelltes Gewebe eine Kautschuk-Be­ schichtung aufgebracht wird.

Beschichtete Airbag-Gewebe weisen im Gebrauch erhebliche Nachteile auf. Neben den höheren Produktionskosten für die Durchführung der Beschichtung zeigen beschichtete Gewebe ein um mindestens 10% höheres Faltvolumen als unbeschichtete. Der Raumbedarf für das Unterbringen des Airbags, zum Bei­ spiel im Lenkrad, ist somit bei beschichteten Geweben höher als bei unbeschichteten. Außerdem führen Airbags aus be­ schichtetem Gewebe zu einem erheblichen Anstieg der Masse und verschlechtern somit die Handlichkeit des Lenkrades. Ein besonderer Nachteil ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Beschichtung mit Talkum zu bepudern, um damit Verklebungen der im gefalteten Airbag aneinander anliegenden Beschich­ tungen zu vermeiden. Beim Auslösen der Airbag-Funktion führt das dann aus dem Airbag austretende Talkum zu einer erheb­ lichen Sichtbehinderung der Fahrzeuginsassen.

Aus diesem Grunde wurde versucht, die Beschichtung zu um­ gehen. Eine Möglichkeit hierzu wird in der EP-A 3 14 867 be­ schrieben. Hier wird die gewünschte niedrige Luftdurch­ lässigkeit durch aufeinanderfolgendes Schrumpfen, Thermo­ fixieren und Kalandrieren eingestellt. Diese Behandlungs­ schritte bedeuten, daß ein relativ umständlicher und aus Kostensicht ungünstiger Ausrüstungsgang in Kauf genommen werden muß. Darüberhinaus ist das in der EP-A 3 14 867 beschriebene Gewebe für die Airbag-Herstellung kaum geeig­ net, da mit der dort beschriebenen asymmetrischen Gewebeein­ stellung (unterschiedliche Fadenzahlen in Kette und Schuß) die Forderungen der Automobilhersteller nach in beiden Fadenrichtungen gleichen Festigkeitswerten nicht erfüllt wurden. Diese sind aber notwendig, da es bei dem radial­ symmetrischen Bauteil Airbag keine bevorzugte Richtung gibt.

Einen anderen Weg schlägt die CA-PS 9 74 745 vor. Hier werden asymmetrische Gewebe in sehr dichter Einstellung, die aus hitzeschrumpfbaren Synthesefaser-Garnen hergestellt wurden, einer Trockenhitzebehandlung, bevorzugt in einem Spann­ rahmen, unterzogen. Neben der wegen der Spannrahmen-Passage ungünstigen Kostensituation erfüllen auch die hier be­ schriebenen Gewebe wegen der asymmetrischen Gewebeein­ stellung nicht die Forderungen der Automobilhersteller im Hinblick auf in Kette und Schuß gleiche Festigkeitswerte.

Es bestand deshalb die Aufgabe, ein kostengünstiges Ver­ fahren zur Herstellung von Airbag-Gewebe, das nicht nur in der Luftdurchlässigkeit, sondern auch in der Festigkeit die Forderungen der Automobilhersteller voll erfüllt, zu ent­ wickeln.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Gewebe der ein­ gangs beschriebenen Art aus Synthese-Filamentgarnen mit einem Heißluftschrumpf von mindestens 8% (gemessen bei 160°C entsprechend ASTM 19-525) und mit wenigstens im wesentlichen symmetrischer Gewebeeinstellung einer Behandlung in einem wäßrigen Bad in einem Temperaturbereich von 60-140°C unterzogen wird. Hierbei erfolgt eine Schrumpfauslösung, die zu einer weiteren Verdichtung des bereits in dichter Ein­ stellung gewobenen Gewebes und zu einem damit einhergehenden weitgehenden Porenschluß des Gewebes führt. Auf diese Weise kann die von den Automobilherstellern geforderte niedrige Luftdurchlässigkeit von 10 l/dm² × min bei 500 Pa Differenz­ druck erreicht werden.

Für die Behandlung im wäßrigen Bad wird ein Temperatur­ bereich von 90-100°C besonders bevorzugt, da sich dieser Temperaturbereich im Hinblick auf die angestrebte niedrige Luftdurchlässigkeit als besonders günstig erwiesen hat. Diese Temperaturspanne bietet auch den Vorteil, daß bezüg­ lich der Maschinenauswahl für die Naßpassage geringere Beschränkungen bestehen als bei Temperaturen über 100°C.

Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, daß auch bereits bei 60°C und darunter bei der Behandlung im wäßrigen Bad eine deutliche Schrumpfauslösung und damit eine Verdichtung des Gewebes, die zu einer Verringerung der Luftdurchlässigkeit führt, eintritt. Mit der Wahl der Behandlungstemperatur kann sogar eine gezielte Steuerung der Luftdurchlässigkeit erfolgen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da Überlegungen der Automobilhersteller dahin gehen, für einzelne Teile des Airbags Luftdurchlässigkeiten in einem Bereich von 40-80 l/dm² × min bei 500 Pa Differenz­ druck zu fordern. Durch die Behandlungstemperatur im wäßrigen Bad läßt sich dann, zusammen mit der gewählten Gewebeeinstellung, die Luftdurchlässigkeit des Airbag- Gewebes gezielt einstellen.

Die Behandlung im wäßrigen Bad kann auf allen für die Breitwäsche in der Textilveredlung zur Verfügung stehenden Maschinen erfolgen. Als günstig haben sich Breitwasch­ maschinen erwiesen. Aber auch Jigger sind für derartige Be­ handlungen geeignet.

Wenn bei Temperaturen über 100°C gearbeitet wird, so kommt hierfür als Maschine der HT-Jigger in Frage. Hier sind Be­ handlungstemperaturen bis 140°C möglich.

Diese Naßbehandlung bewirkt gleichzeitig auch das Entfernen von gegebenfalls vor dem Weben aufgebrachter Schlichte.

Auch bei Verwendung von gedrehten Garnen in der Kette, die normalerweise ungeschlichtet zum Einsatz gelangen, bewirkt die Behandlung im wäßrigen Bad gleichzeitig die Entfernung der von der Faserherstellung auf dem Garn gegebenenfalls vorhandenen Präparation.

Die bei der Naßpassage zu wählende Behandlungszeit sowie eventuelle Zusätze zum Bad richten sich nach der zu ent­ fernenden Schlichte bzw. Präparation und sind dem Fachmann bekannt.

Das hier beschriebene Verfahren bietet also den Vorteil, daß auf eine sehr einfache und kostengünstige Weise die für Airbags geforderten Luftdurchlässigkeiten eingestellt werden können.

Die Trocknung der Gewebe erfolgt bei 130-170°C auf den hier­ für üblichen Maschinen. Bevorzugt wird eine Trocknungs­ temperatur von 150°C. Die Restfeuchte nach dem Trocknen liegt bei ca. 5%. Eventuell kann noch eine Kalanderpassage angeschlossen werden, die aber nicht der weiteren Ver­ ringerung der Luftdurchlässigkeit, sondern lediglich der Verbesserung des Warengriffes dient.

Mit der beschriebenen Behandlung in wäßrigem Bad kann die von den Automobilherstellern geforderte geringe Luftdurch­ lässigkeit von 10 l/dm × min bei 500 Pa Differenzdruck voll erfüllt werden. Die Prüfung der Luftdurchlässigkeit erfolgte in Anlehnung an DIN 53 887. In Abweichung von dieser DIN- Norm wurde lediglich der Prüfdifferenzdruck auf 500 Pa erhöht, um bei den erfindungsgemäß hergestellten Geweben noch ein eindeutiges Prüfsignal zu erhalten.

Bei verschiedenen Versuchsgeweben konnten Luftdurchlässig­ keiten von 3-8 l/dm² × min bei 500 Pa eingestellt werden, die somit deutlich unterhalb der von den Automobilherstellern zugelassenen Höchstgrenze von 10 l/dm² × min bei 500 Pa Differenzdruck liegen.

Als Fasermaterial für die Herstellung der hier beschriebenen Airbag-Gewebe ist jede Synthesefaser, mit der die von den Automobilherstellern geforderten Festigkeiten erreicht werden können, geeignet. Die Synthesefasern kommen in Form von Filamentgarnen zum Einsatz. Als besonders günstig hat sich Polyamid 6.6 erwiesen. Aber auch andere Synthesefasern wie beispielsweise Polyester und andere Polyamide können Anwendung finden. Auch Bikomponentenfasern kommen für dieses Einsatzgebiet in Frage.

Für Airbags haben sich Garntiter von 230-940 dtex als gut geeignet herausgestellt. So können beispielsweise Titer von 235, 350 oder 470 dtex eingesetzt werden. Die Zahl der Einzelfilamente kann zum Beispiel beim Titer 235 dtex 36, bei 350 oder 470 dtex 72 sein.

Das für die Herstellung von Airbag-Gewebe eingesetzte Garn weist darüberhinaus vorzugsweise eine Festigkeit von mindestens 60 cN/tex und eine Dehnung von 15-30% bei einem Heißluftschrumpf von mindestens 6% (gemessen bei 160°C) auf.

Wie bereits ausgeführt, muß im Interesse einer geringen Luftdurchlässigkeit eine hohe Gewebedichte beim Weben einge­ stellt werden. Folgende Fadenzahlen haben sich bei einer Leinwandbindung als günstig erwiesen:

Garntiter
Fadenzahl/cm
235 f 36
26-32
350 f 72	18-28
470 f 72	18-25

Die Gewebe werden bevorzugt in Leinwandbindung mit symmetri­ scher Einstellung hergestellt. Für feinere Titer kann, im Interesse eines ansprechenden Warengriffes, auch eine Pana­ mabindung 2/2 in symmetrischer Einstellung gewählt werden. Hier wird dann bei einem Titer von 350 f 72 mit Fadenzahlen von 25-36/cm und bei einem Titer von 235 f 36 mit Faden­ zahlen von 32-40/cm gearbeitet.

Symmetrische Einstellung des Gewebes heißt, daß Kette und Schuß wenigstens im wesentlichen gleiche Fadenzahlen auf­ weisen, wobei die Kettfäden und die Schußfäden zumindest annähernd die gleichen textilen Eigenschaften wie Titer, Festigkeit, Bruchdehnung und Heißluftschrumpf aufweisen. Die symmetrische Einstellung des Gewebes gestattet es, die Forderung der Automobilhersteller nach in Kette und Schuß gleichen Festigkeiten auf einfache Weise zu erfüllen, da es sich beim Airbag um ein radialsymmetrisches Bauteil ohne Vorzugsrichtung handelt.

Mit der beschriebenen Verfahrensweise können die von den Automobilherstellern geforderten Luftdurchlässigkeiten problemlos erreicht werden, wie die nachstehende Tabelle deutlich zeigt:

Die in der Tabelle wiedergebenen Versuche wurden mit Polyamid 6.6-Filamentgarn durchgeführt. Die Behandlung im wäßrigen Bad erfolgte auf einem Jigger. Die Behandlungs­ temperatur lag jeweils bei 95°C.

Der erhaltene niedrige Wert für die Luftdurchlässigkeit ändert sich auch bei dem von den Automobilherstellern empfohlenen Alterungstest nur unwesentlich. Bei diesem Test wird das Gewebe 8 Stunden bei 105°C gelagert und an­ schließend einer Prüfung der Luftdurchlässigkeit unterzogen.

Eine zusätzliche Thermofixierung ist nicht nötig. Die durch­ geführten Versuche lassen sogar den Schluß zu, daß hiermit keine weitere Verringerung der Luftdurchlässigkeit erreicht wird, sondern daß eine Erhöhung der Werte eintritt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Gewebes wirken sich in einem sichereren, in wesentlichen Punkten gegenüber den bis­ herigen Systemen verbesserten, den Spezifikationen der Auto­ mobilhersteller entsprechenden und somit verkaufsfähigen Airbag-System aus. Unter Airbag-System ist der Airbag selbst, die Unterbringung des Airbags im Kraftfahrzeug sowie das Steuerungssystem zum Auslösen der Airbag-Funktion zu verstehen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines unbeschichteten Airbag- Gewebes mit dichter Gewebeeinstellung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Gewebe aus Synthese-Filamentgarnen mit einem Heißluftschrumpf von mindestens 6% (gemessen bei 160°C) und mit wenigstens im wesentlichen symmetrischer Gewebeeinstellung einer Behandlung in einem wäßrigen Bad in einem Temperaturbereich von 60-140°C unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung im wäßrigen Bad bei einer Temperatur im Bereich von 90-100°C durchgeführt wird.

3. Verwendung eines Gewebes, herstellbar nach Anspruch 1 oder 2, zur Herstellung eines Airbags.

4. Airbagsystem, gekennzeichnet durch ein Gewebe, herstell­ bar nach Anspruch 1 oder 2.