DE20100650U1 - Textiles Gewebe - Google Patents

Description

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15. Januar 2001

TRW Occupant Restraint Systems GmbH

& Co KG

Industriestraße 20
D-73553 Alfdorf

Unser Zeichen: T 9156 DE

HD/Zg

Textiles Gewebe

Die Erfindung betrifft ein textiles Gewebe, insbesondere ein Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen, das aus einer Polymerfaser gebildet ist.

Das textile Gewebe eines Gassacks darf an Stellen, die sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind, nicht beschädigt werden, damit seine Rückhaltefunktion gewährleistet ist. Dies kann mit einer relativ dicken Faser, die zur Herstellung des Gewebes verwendet wird, erreicht werden. Dadurch erhält man ein Gewebe mit großer Zugfestigkeit, das den dynamischen Belastungen im Rückhaltefall standhält. Allerdings ist dies auch mit einer relativ großen Masse des Gassacks verbunden.

Generell wäre aber eine geringe Masse des Gassacks von Vorteil, da der sich entfaltende Gassack dann beim Entfaltungsvorgang eine kleinere kinetische Energie aufweist. Dadurch wird das Verletzungsrisiko eines Fahrzeuginsassen reduziert, der von dem sich entfaltenden Gassack getroffen wird.

Durch die Erfindung wird ein textiles Gewebe, insbesondere ein Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen, bereitgestellt,

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das auch bei großer Belastung nicht beschädigt wird und bei dem geringe Verletzungsgefahr für den Fahrzeuginsassen im Rückhaltefall besteht. Gemäß der Erfindung ist ein textiles Gewebe vorgesehen, das aus einer Polymerfaser gebildet ist und das eine Bruchdehnung von mindestens 90% und eine Zugfestigkeit, die 1400 N / 5 cm nicht überschreitet, aufweist. Dies bedeutet im Vergleich zu einem herkömmlichen Gewebe, das typischerweise eine Bruchdehnung zwischen 35 % und 45 % und eine Zugfestigkeit zwischen 2,2 kN / 5 cm und 3,8 kN / 5 cm aufweist, in etwa eine Verdoppelung der Bruchdehnung und eine Halbierung der Zugfestigkeit. Damit dehnt sich das erfindungsgemäße Gewebe bei gleich großen auf das Gewebe wirkenden Kräften sehr viel mehr als ein herkömmliches Gewebe. So ist es dem erfmdungsgemäßen Gewebe möglich, auftretende Spannungsbelastungen, beispielweise bei einem übermäßig hohen Druck im Gassackinneren, durch eine Dehnung auszugleichen, ohne dabei beschädigt zu werden. Ebenso ist die negative Beschleunigung eines Fahrzeuginsassen, der im Rückhaltefall vom Gassack zurückgehalten wird, kleiner als bei einem herkömmlichen Gassack mit doppelter Zugfestigkeit und halber Bruchdehnung. Zusätzlich kann die Spannungsbelastung, die beim Auftreffen des Fahrzeuginsassen auf das Gassackmaterial wirkt, besser über das gesamte Gassackgewebe verteilt werden als bei einem herkömmlichen Gewebe, da der durch das Auftreffen entstehende überhöhte Druck im Gassackinneren durch eine Dehnung des gesamten Gassackgewebes ausgeglichen werden kann.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gewebe einen Titer aufweist, der zwischen 300 dtex und 600 dtex liegt. Herkömmliche Gassackgewebe weisen einen Titer von ca. 800 dtex auf. Durch den niedrigeren Titer des Gassackgewebes ist die Masse des Gassacks kleiner als bei einem herkömmlichen Gassack. Dies reduziert die Verletzungsgefahr eines Fahrzeuginsassen, der im Rückhaltefall von dem sich entfaltenden Gassack getroffen wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist der Titer über die Dicke der zur Herstellung verwendeten Polymerfaser eingestellt. Die geringere Dicke der zur Herstellung verwendeten Polymerfaser bei sonst gleichbleibenden Materialeigenschaften der Polymerfaser und gleichbleibender Gewebebindung verstärkt zusätzlich noch den Effekt, daß auftretende Spannungen von dem erfindungsgemäßen Gewebe in Form

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Dehnung aufgenommen werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Bruchdehnung des Gewebes und die Zugfestigkeit des Gewebes durch den Verstreckungsgrad der Polymerfaser, die zur Herstellung des Gewebes verwendet wird, eingestellt. Nach dem Spinnprozeß unterliegen die Polymerfäden einem Verstreckungsprozeß, wodurch die kettenförmigen Moleküle des Polymers parallel zur späteren Faserlängsrichtung orientiert werden und die spätere Faser ihre guten textiltechnologischen Eigenschaften erhält. Mit dem Verstrecken ändern sich auch die elastischen Eigenschaften des Fadens dahingehend, daß mit zunehmendem Verstreckungsgrad die Bruchdehnung zunimmt und die Zugfestigkeit abnimmt. Damit wird eine einfache und kostengünstige Lösung bereitgestellt, die Bruchdehnung und die Zugfestigkeit des aus der Polymerfaser hergestellten Gewebes festzulegen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert:

- Fig. 1 zeigt eine räumliche Verteilung der auf ein herkömmliches

Gassackgewebe wirkenden Spannungen, die mit Hilfe einer FEM (Finite Elemente Methode) - Simulation erstellt wurde, wobei Fig. la die Vorderseite des Gassacks und Fig. Ib die Rückseite des Gassacks darstellt.

In der Fig. 1 ist die in einer FEM (Finite Elemente Methode) Simulation erstellte räumliche Verteilung der auf ein herkömmliches Gassackgewebe wirkenden Spannungen gezeigt. Die Verteilung entspricht der Verteilung eines Lenkradgassackes bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs mit 50 km/h und einem ungegurteten Dummy, der einen Fahrzeuginsassen simulieren soll. Dabei wird deutlich, daß die Spannungen, denen das Gassackgewebe ausgesetzt ist, über die Gewebefläche sehr variieren. So ist beispielsweise die Spannungsbelastung auf das Gewebe auf der Vorderseite (Fig. la) des Gassacks im Aufprallbereich 10 des Insassen sowie auf der Rückseite

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(Fig. Ib) des Gassacks im Randbereich 12 besonders groß. In diesen Bereichen besteht die Gefahr, daß das Gewebe beschädigt wird und die Rückhaltefunktion des Gassacks damit beeinträchtigt ist. Dies soll bei einem Gassack aus dem erfindungsgemäßen Gewebe vermieden werden, wie im folgenden anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform erklärt werden soll:

Ein erfindungsgemäßes textiles Gewebe, welches insbesondere als Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen vorgesehen ist, ist aus einer Polymerfaser gebildet und weist eine Bruchdehnung von mindestens 90 % und eine Zugfestigkeit von maximal 1400 N / 5 cm auf. Herkömmliche auf dem Markt befindliche Gewebe dagegen weisen eine Bruchdehnung zwischen 35% und 45 % und eine Zugfestigkeit zwischen 2,2 kN / 5cm und 3,8 kN / 5cm auf. Das Gewebe weist weiterhin einen Titer von etwa 350 dtex auf und ist damit weniger als halb so groß wie der Titer eines herkömmlichen Gassackgewebes von etwa 800 dtex. Der kleinere Titer ergibt sich durch die Verwendung einer dünneren Faser für das Gewebe. Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung des Gewebes werden durch den Verstreckungsgrad der Polymerfaser, die zur Herstellung des Gewebes verwendet wird, eingestellt.

Das Verstrecken ist ein Teilprozeß bei der Herstellung von Synthesefasern. Dem Verstrecken geht das Spinnen voraus. Dabei wird das zur Faserherstellung benutzte Polymer durch Aufschmelzen oder Lösen in eine fließfähige Form gebracht und durch engporige Öffnungen gepreßt. Die Verfestigung des Spinnfadens erfolgt dann beim Schmelzspinnen durch Abkühlung und beim Lösungsspinnen durch Verdampfen des Lösungsmittels. Die nach dem Spinnen wahllos orientierten kettenförmigen Moleküle des Polymers werden durch das anschließende Verstrecken in Richtung der späteren Faserachse ausgerichtet. Dadurch erhält der Faden die nötige Zugfestigkeit und wird zu einem brauchbaren Faserstoff für ein textiles Gewebe. Mit der Zunahme der Zugfestigkeit bei zunehmendem Verstreckungsgrad der Faser ist eine Abnahme der Bruchdehnung verbunden. Nach dem Verstrecken erfolgt dann noch eine thermische Nachbehandlung (Fixieren) der Faser, bei der die Molekülketten von inneren Spannungen befreit werden.

So ist es möglich, die Zugfestigkeit und Bruchdehnung des Gewebes

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über den Verstreckungsgrad der aus dem Gewebe hergestellten Polymerfaser einzustellen. Die Verwebung des erfindungsgemäßen Gassacks dagegen ist die gleiche wie die eines herkömmlichen Gassacks. Das Gewebe kann beispielsweise mit einer Leinwandbindung oder Panamabindung gewebt sein. Die Luftdurchlässigkeit des Gewebes im dynamischen Fall ist auch bei doppelter Dehnung des Gewebes im Vergleich zu der Dehnung eines herkömmlichen Gewebes in etwa gleich groß, da verhindert wird, daß sich die Poren zwischen den Kett- und Schußfäden des Gewebes weiter öffnen. Dies kann beispielsweise durch einen geeigneten Wasch- und Trocknungsprozeß erreicht werden.

Im Rückhaltefall (hier ist beispielsweise ein Frontalaufprall beschrieben) wird der Gasgenerator aktiviert, der Lenkradgassack entfaltet sich und der Fahrzeuginsasse wird in Richtung des sich entfaltenden Gassacks beschleunigt. Während des Entfaltens und durch das Wechselwirken mit dem Fahrzeuginsassen wirken auf das Gewebe Kräfte, die je nach der Lage auf der Gassackoberfläche unterschiedlich groß sein können (siehe Figur 1). Die auf das Gewebe wirkenden Kräfte bewirken eine Dehnung des Gewebes. Die Dehnung kann elastisch oder plastisch sein. Durch die im Vergleich zu einem herkömmlichen Gassackgewebe große Bruchdehnung und kleine Zugfestigkeit des erfindungsgemäßen Gewebes ist die Dehnung des Gewebes bei gleichen Unfallbedingungen deutlich größer, ohne zu einer Beschädigung des Gewebes zu führen. So wird ein Großteil der kinetischen Energie des Fahrzeuginsassen durch das Gewebe aufgenommen, indem es sich plastisch oder elastisch in Richtung des Gassackinneren dehnt. Dadurch reduziert sich das Gassackvolumen bei gleichbleibender Gasmasse, was wiederum einen höheren Gasinnendruck zur Folge hat. Dieser erhöhte Gasinnendruck wirkt nun als Kraft auf das gesamte Gassackgewebe und bewirkt eine Dehnung des gesamten Gewebes und damit eine Vergrößerung des Gassackvolumens und eine Reduktion des Gasinnendrucks. Durch die Dehnung kann das Gassackgewebe also im Falle eines erhöhten Gasinnendrucks den auftretenden Kräften entgegenwirken. Das Dehnungsvermögen des Gassackgewebes bewirkt weiterhin, daß die negative Beschleunigung des zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen kleiner ist als bei einem herkömmlichen Gassackgewebe. Dies reduziert die Verletzungsgefahr des Fahrzeuginsassen, ebenso wie der niedrige Titer des Gewebes von 350 dtex. Durch die niedrigere Masse des

Gassackgewebes im Vergleich zu der Masse eines herkömmlichen Gassackgewebes ist es möglich, kleinere Treibladungen zu verwenden und die Entfaltungsgeschwindigkeit eines herkömmlichen Gassacks beizubehalten. Die Massenabnahme des Gassackmaterials bewirkt aber eine kleinere kinetische Energie des sich entfaltenden Gassacks. Dies verringert die Verletzungsgefahr eines Fahrzeuginsassen, der von dem sich entfaltenden Gassack getroffen wird.

Claims (5)

1. Textiles Gewebe, insbesondere Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen, das aus einer Polymerfaser gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe eine Bruchdehnung von mindestens 90% und eine Zugfestigkeit, die 1400 N/5 cm nicht überschreitet, aufweist.

2. Textiles Gewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe einen Titer zwischen 300 dtex und 600 dtex aufweist.

3. Textiles Gewebe nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe einen Titer von 400 bis 500 dtex, insbesondere etwa 350 dtex aufweist.

4. Textiles Gewebe nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Titer über die Dicke der zur Herstellung verwendeten Polymerfaser eingestellt ist.

5. Textiles Gewebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit des Gewebes und die Bruchdehnung des Gewebes durch den Verstreckungsgrad der zur Herstellung des Gewebes verwendeten Polymerfaser eingestellt ist.