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Dokumentenidentifikation DE102006022560A1 22.11.2007
Titel Airbaggewebe
Anmelder BST Safety Textiles GmbH, 79689 Maulburg, DE
Erfinder Huber, Norbert, 79713 Bad Säckingen, DE;
Eschbach, Thomas, 79790 Küssaberg, DE;
Ruschulte, Jörg, 79736 Rickenbach, DE;
Gerspach, Thomas, 79713 Bad Säckingen, DE
Vertreter Schroeter Lehmann Fischer & Neugebauer, 81479 München
DE-Anmeldedatum 15.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006022560
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse D03D 1/02(2006.01)A, F, I, 20060515, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D03D 15/00(2006.01)A, L, I, 20060515, B, H, DE   B60R 21/235(2006.01)A, L, I, 20060515, B, H, DE   
Zusammenfassung Gewebe, insbesondere für Airbagrückhaltesysteme, sowohl für den konventionell genähten Airbag als auch für OPW-Airbags, gekennzeichnet durch einen Cover-Faktor von 100% im Rohgewebe und Garne mit niedriger Garnfestigkeit und einer im anschließenden Ausrüstungsprozess erreichten Enddichte in der Ferigware von 110%.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Gewebe für Airbag-Rückhaltesysteme, sowohl für konventionell genähte Airbags als auch OPW gefertigte Luftsäcke.

Stand der Technik

Aus der EP 1 463 655 A1 ist ein Airbagkissen bekannt, welches aus einem Polyestergewebe mit geringer Garnfestigkeit (60 bis 40 cN/tex) hergestellt wird. Das Airbagkissen wird beschichtet und mit einer Umfangsnaht konfektioniert, welche entweder als Doppelstichumfaltnaht oder als Dreifachstichumfaltnaht ausgebildet ist. Das Ziel dabei ist, die Abströmung der Gase aufgrund der Nahtleckage durch eine neue Nahtkonstruktion zu lösen, wobei für die Bagwandung ein beschichtetes PES-Gewebe mit geringerer Garnfestigkeit eingesetzt wird.

  • DE 100 49 395 A

Nachteile der bekannten Lösungen

Die textile Fläche, die in den Wandungen des Airbags verbaut wird, ist hinsichtlich der Belastungen durch Hitze und Druck bei Crash, ausreichend dimensioniert. Die Schwachstelle ist die Nähnaht, welche sich bei Crash aufdehnt, dabei das Grundgewebe unter der Beschichtung freilegt und eine unkontrollierte Abströmung von Heißgas in Verbindung mit Durchbrennern verursacht.

Naht und Wandung sind Konstruktionselemente, welche aus demselben Gewebe hergestellt werden. Um die unterschiedlichen Anforderungen bei gleicher Spezifikation auszugleichen werden aufwendige Nahtkonstruktionen erforderlich, um die „Schwachstelle-Naht" den Bagwandungen anzupassen.

Die Gasabströmung durch die Umfangsnaht von Fahrerairbags verursacht Verbrennungen im Unterarmbereich.

Weiterhin wird die angestrebte Filterwirkung des Wandungsgewebes bei unkontrollierter Gasabströmung durch die Naht stark reduziert, d.h. die Wandungsfläche wird weniger hoch beansprucht, als physikalisch möglich wäre.

Der Luftsack ist, hinsichtlich seiner dynamischen Beanspruchung bei Einsatz des bekannten Gewebes aus hochfesten Garnen, konstruktiv nicht optimiert.

Aufgabe

Aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile vermeiden bzw. verringern. Hochdichtes Gewebe vorschlagen, welches ohne Beschichtung für Airbags eingesetzt werden kann.

Lösung

Hochdichtes Gewebe mit Cover factor von 100% im Rohgewebe, mit niedriger Garnfestigkeit.

Gewebe mit einer Gewebedichte (G) größer/gleich 110% mit hoher Nahtfestigkeit (Kammausziehkraft größer 200 N), Garn in LDPF-Ausführung (feinfilamentig kleiner 5 dtex/Filament).

Gewebe mit einer Luftdurchlässigkeit ist kleiner als 1 Liter/dm2/min, unbeschichtet.

Gewebe mit variablen Parametern, wie Garntiter, Garnfeinheit 50 bis 85 cN/tex, Garndehnung, E-Modul, Arbeitsvermögen je nach Anforderung.

Gewebe mit einer Gewebedehnung bei maximalem Baginnendruck im elastischen (Hookeschen) Bereich, damit bei Druckreduzierung die ursprüngliche Gewebedichte wieder hergestellt werden kann.

Unbeschichtetes Airbaggewebe mit maximal möglicher Gewebedichte aus feinfilamentigen Garnen, wobei das Gewebe symmetrisch konstruiert ist und Garne mit unterschiedlichen Titern, unterschiedlichen Festigkeits- und Dehnungswerten aufweist.

Dabei ist zu beachten, dass bei abnehmender Festigkeit das E-Modul ebenfalls abnimmt und das Arbeitsvermögen zunimmt. Die Gewebedichte wird im Rohzustand mit maximal 100% und nach Ausrüstung (Fertiggewebe) mit maximal 110% erreicht, wobei allgemein das Ziel verfolgt wird, die Nahtleckage durch eine hohe Gewebedichte sowie hohe Kammausziehkraft zu minimieren. Hierzu wird die Bagwandung aus unbeschichtetem Gewebe aus Garnen unterschiedlicher Spezifikation je nach Bagkonstruktion hergestellt.

Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung

  • – Durch eine höhere Nahtfestigkeit, gemessen als Kammausziehkraft in N, erfolgt eine kontrollierte Gasabströmung durch die Bagwandung und/oder durch ein adaptives Vent und erhöht somit die Schutzwirkung.
  • – Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Gewebes besteht für den Konstrukteur die Möglichkeit, den Airbag zu optimieren.
  • – Das Gewebe in einer hohen Dichte, bis zum Grenzbereich des Cover-Faktors, hat eine höhere Konstruktionsdehnung (Ondulation).
  • – Durch den Einsatz von Garnen mit geringer Festigkeit, was in der Fläche durch höhere Fadenzahl teilweise kompensiert wird, erhöht sich die Materialdehnung des Gewebes, es kann bei dynamischer Belastung durch erhöhtes Arbeitsvermögen elastischer reagieren.
  • – Reduzierung der Produktionskosten für Garn durch geringere Verstreckung.
  • – Reduzierung der Qualitätskosten durch bessere Garnqualität als Folge geringerer Verstreckung.

Parameter von technischen PA 6.6-Garn (dtex 470)

Zur Erreichung einer geringen LD ist ein Garn mit möglichst hoher Filamentzahl sog. Low Denier Per Filament-Typen (LDPF-Typen), d.h. < 5 dtex/Filament erforderlich.

Das Arbeitsvermögen errechnet sich wie folgt: Arbeitsvermögen (cN/tex = Festigkeit (cN/tex) × √Dehnung (%)

Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gewebes

Die Parameter des Gewebes zeigen – in der Vorausberechnung – folgendes Bild:

Beschreibung

Die Gewebebindung ist einheitlich L1/1. Wie bereits oben beschrieben wird das hochdichte unbeschichtete Gewebe die Nahtdichtigkeit verbessern, um die Gasabströmung durch die Bagwandungsflächen zu optimieren. Auf diese Weise soll die Luftdurchlässigkeit (LD) bei hohem Innendruck größer werden und kontrolliert Gasabströmung zulassen, um danach bei Druckabfall die LD – gleichsam belastungsäquivalent – wieder gegen Null abfallen zu lassen. Ein derartiger Verlauf der Rückhaltewirkung ist nur steuerbar über die Wandungsflächen bei möglichst dichter Naht. Aus der Notwendigkeit, den textilen Bag an das jeweilige Fahrzeug, an den zum Einsatz kommenden Generator sowie an die Nahtkonstruktion anzupassen, wird das hochdichte Gewebe mit Garntypen unterschiedlicher Festigkeit, Dehnung und Arbeitsvermögen ausgeführt. Auf diese Weise besteht mehr Spielraum für die Optimierung des Aufblasverhaltens des Airbags bei dessen textiltechnischer Konstruktion.

Bei gleicher statischer LD von < 1 l/dm2/min (bei 500 Pa Differenzdruck) kann mit den Gewebeparametern

  • – Festigkeit
  • – Dehnung
  • – Arbeitsvermögen und
  • – E-Modul
und zusätzlich mit der Nahtkonstruktion variiert bzw. optimiert werden.

Damit kann vor allem die sich aus:

  • – Konstruktions- und
  • – Materialdehnung
zusammensetzende Gewebedehnung im elastischen Bereich (Hookescher Bereich) im Sinne der Belastungsäquivalenz genutzt werden.

Die maximale Gewebedichte in %, berechnet nach Prof. Walz, ergibt sich im:

  • – Fertiggewebe mit 110% und
  • – Rohgewebe mit ca. 100%.

Das Verfahren zur Herstellung der Gewebe umfasst erfindungsgemäß eine maximal mögliche insbesondere symmetrische Dichte, erzeugt durch den Webprozess sowie eine im anschließenden Ausrüstungsprozess erzielte zusätzliche Dichte.

Übersicht beispielhafter erfindungsgemäßer Gewebekonstruktionen (Material/Fadendichten) und Gewebedichte (DG nach Prof. Walz)

Die Gewebeparameter:

  • – Dehnung -%,
  • – Weiterreißkraft (N),
  • – Kammausziehkraft (N),
  • – E-Modul (N/5cm) und
  • – LD (l/dm2/min.).

Neuheit

Neu ist der Einsatz eines PA 6.6-Garnes mit einer geringeren Festigkeit in cN/tex, was gleichzeitig verbunden ist mit einer höheren Materialdehnung, einem höheren Arbeitsvermögen und einem geringeren Elastizitätsmodul.

Neu ist auch die Gewebekonstruktion mit einer maximal möglichen Fadendichte (größtmöglicher Cover-Faktor).

Das Gewebe hat in unbeschichtetem Zustand eine niedrige Luftdurchlässigkeit mit l/dm2/min. Bei entsprechendem Bag-Innendruck dehnt sich das Gewebe aufgrund seines erhöhten Arbeitsvermögens, die LD wird größer und gleichzeitig wird das Bag-Volumen größer, was den Bag-Innendruck reduziert.

Ein beschichtetes Gewebe verhält sich hinsichtlich Arbeitsvermögen und Bag-Volumen gleich.

Je nach Elastizität der Beschichtung verhält sich die Zunahme der LD, bzw. der vom Innendruck abhängige Verlauf der LD-Kurve unterschiedlich.

Entsprechend ist das Verhalten als laminiertes Gewebe mit einer elastischen Folie.

Mit Einsatz dieses Gewebes wird das Verhältnis von Festigkeit und Arbeitsvermögen der Bagwandung zur Belastung der Naht zu Gunsten der Nahtdichtigkeit verbessert. Die nicht mehr gegebene unkontrollierte Abströmung im Nahtbereich erhöht die Rückhaltewirkung der Bags.

Weitere Vorteile

  • – Die Fertigungskosten in der Weberei erhöhen sich trotz besserer Nutzeffekte durch die geringere Ausbringung.
  • – Die Qualitätskosten-Reduzierung dürfte dieses überkompensieren.
  • – Die verbesserte Garnqualität lässt darüber hinaus höhere Produktionsgeschwindigkeit zu.

    Der Vergleich zum Standardgewebe erbringt den Nachweis für die Optimierungsvoraussetzungen.
  • – Das hochdichte Gewebe wird in Airbags unbeschichtet eingesetzt. Die Beschichtungskosten werden eingespart und gleichzeitig die Recyclingfähigkeit verbessert.


Anspruch[de]
Gewebe für Airbag-Rückhaltesysteme, sowohl für den konventionell genähten Airbag als auch für als OPW-Airbags gefertigte Luftsäcke, gekennzeichnet durch einen Cover Factor von 100% im Rohgewebe und eine niedrige Garnfestigkeit. Gewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden aus Polyamid PA 6.6 bestehen. Gewebe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine maximale Gewebedichte in %, berechnet nach Prof. Walz, von im: Fertiggewebe mit 110 und im Rohgewebe mit ca. 100%. Verfahren zur Herstellung eines Gewebes, gekennzeichnet durch Weben mit einer maximal möglichen insbesondere symmetrischen Dichte (Coverfaktor) von 100% (Rohzustand) und Erzeugen einer zusätzlichen Dichte im anschließenden Ausrüstungsprozess zu einer Enddichte (Coverfaktor) von 110% im fertigen Gewebe (Fertigware). Unbeschichtetes Airbaggewebe in maximal möglicher Gewebedichte, hergestellt aus feinfilamentigen Garnen, wobei das Gewebe symmetrisch konstruiert ist und Garne mit unterschiedlichen Titern, unterschiedlichen Festigkeits- und Dehnungswerten aufweist.






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