CN101580996B - 气囊用织物及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气囊用织物及其生产方法，是通过织造合成纤维长丝而制成的气囊用织物，该织物中每10根连续经纱、纬纱中的至少一种，其回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值为1.5％-15.0％。本发明可以提供一种保持基本性能并具有气囊展开时，缝制部分滑移很小的织物。

Description

气囊用织物及其生产方法

技术领域：

本发明涉及一种气囊用织物，具体来说，是关于一种能保持基本性能并具有气囊展开时，缝制部分滑移很小的织物。

技术背景：

近年来，随着汽车工业的快速发展和高速公路的开发和建设，汽车的行驶速度越来越快，交通事故的发生也更加频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。作为汽车安全备件之一的安全气囊随着人们安全意识的提高而迅速提高安装率。安全气囊的基本工作过程：在发生碰撞后迅速在乘员和车内部件之间打开一个充满气体的袋子，让乘员扑在气囊上。通过气囊的排放节流阻尼吸收乘客的动能，使猛烈的车内碰撞得以缓冲，以达到保护乘客的目的。

气囊的发展已经经历了四个阶段：第一代产品是缝制型涂层织物气囊，其织物表面涂以氯丁烯，以达到阻气效果。第二代产品仍为缝制型涂层织物气囊，只是改为硅酮涂层。第三代产品是缝制型非涂层织物气囊，织物自身的结构具有阻气性。第四代产品是非涂层全成型，这种气囊在织机上加工成袋装，属于非缝制型。

目前，从气囊的耐热性、低透气度方面出发开展了很多研究。涂敷有橡胶的基布，由于其重量的增加、柔软性的降低、不易折叠和制造成本的增加，不能满足市场的发展需求。因此，无涂敷气囊用基布成为主要的发展趋势，并为其展开时缝制部分滑移很小、柔软性和低透气率提出各种方案。

在中国公开专利号CN1603174中提出了一种轻质、具有低透气度的气袋用底布，构成气袋用底布的合成纤维长丝中含有异形截面丝，异形截面丝的单丝截面扁平度为1.5-5.0，收缩加工前的合成纤维的沸水收缩率为6-15％；公开专利CN 1381366中，使用热塑性纤维材料，制造一种在50kPa压差下的透气率为2.5L/cm²/min，该气囊用高密度织物为一种保持必要的机械特性并具有高压时透气率特性高的低透气率的气囊用织物；公开专利CN1259177中，用线密度范围是550-650分特，纱中单丝根数是100-125根的聚酰胺长丝制造的气袋，该织物加载强度动态透气性(SWDP)值的范围是0.1-0.3(l·mm/dm²·min·kPa)，更优选0.2-0.25(l·mm/dm²·min·kPa)；公开专利CN1242807讲述的用于气袋的工业用织物，是由粗的单丝纤度从5至14dtex和细的单丝纤度从1.5至5dtex的混合纱组成的，总纤度在30和1000dtex之间。纱线的粗丝和细丝是以1∶1至1∶5的比例均匀混合，制造得织物在低重量、良好的折叠性和低透气性的同时具有高的断裂强力和撕破强力；专利WO96/05985中记载的无涂层织物，采用热空气收缩＜6％和最小收缩力＞0.2×10^-2N/tex的聚酰胺长丝作为原料，其空气透过性少于3升/分米²/分钟，剩余沸水收缩＜2％和经纬纱的撕破强力大于110N；公开专利CN1637178所记载一种聚酰胺纤维无涂层气囊用聚酰胺纤维，其特征在于，该高强度无涂层气囊用聚酰胺纤维由细度小于等于4丹尼尔的聚酰胺单丝组成，在常温下测定的这种聚酰胺单丝的应力-应变曲线为：置于1.0g/d的初期应力时，拉伸不足5％；置于4.5g/d的中期应力时，拉伸不足12％；从施加最小9.0g/d的拉伸强度到被拉断为止，拉伸3％或3％以上。

上述的专利中没有讲述气囊用织物经纬纱回缩率和经纬纱回缩率的标准偏差，没有涉及织物是否具有高的滑脱抵抗力，因而不能很好地了解气囊用基布在展开时，缝合部分是否滑移很小。

在专利WO2005/045123里，记载了将有机硅组合物涂布到织物载体上并交联的方法，这种方法带来成本的上升，不能满足汽车业界降低成本的要求。美国专利09/326368提出了用焊接接缝方式来提高缝制部位与基布的滑移抵抗力，但是由于织物焊珠不完全牢固，损害了聚合物焊珠产生的密闭结构。专利WO2001/023219应用一种新的焊接的方法，用缝合接缝加固，可以改善抗滑移抵抗力，但是由于该方法通常涉及使织物下侧的薄膜与第二层膜处理过的织物相接触并处于高频能量下，从而在两层织物之间的附着点处形成聚合物焊珠，增加后道工序，造成成本提高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种保持气囊基本性能并在气囊展开时，缝制部分滑移很小的气囊用织物及其生产方法。

本发明的气囊用织物中每10根连续经纱、纬纱中的至少一种，(即每10根连续经纱、每10根连续纬纱、每10根连续经纱且每10根连续纬纱三种方式中的至少一种方式)，其回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值为1.5％-15.0％，优选1.5％-10.0％。其中回缩率是根据下面的公式(4)计算。

$C(\%)=\frac{L-L_0}{L_0}\×100$ (式4)

L：从织物中拆下的经纱的伸直长度(mm)

L₀：在织物上标记长度(mm)

10个连续经纱回缩率平均值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{X}=\frac{\mathrm{\Σ}{X}_i}{10}=\frac{X_1+X_2+\mathrm{\Λ}+X_{10}}{10}$

回缩率的标准偏差反映回缩率相对于其平均值的离散程度。

10个连续经纱回缩率的标准偏差的计算公式为：

$S=\sqrt{\frac{10\mathrm{\Σ}{x}^2-{\left(\mathrm{\Σ}\stackrel{\‾}{X}\right)}^2}{10(10-1)}}$

织物每10根连续经纱、纬纱中的至少一种回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值大，则织物经、纬向的滑脱抵抗力较大。若织物每10根连续经纱、每10根连续纬纱、每10根连续经纱且每10根连续纬纱，其回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值都＜1.5％，则织物经纬向的滑脱抵抗力较小，不利于有效地防止高压高温气流对气囊的冲击和拉伸作用。若织物每10根连续经纱、纬纱中的至少一种回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值＞15.0％，则布面会起皱，影响织物的其他物性。

L₀是在织物上标记长度，即在织物的经向上做500mm长的标记线；

L是从织物中拆下的每根经纱的伸直长度，即测量该经纱标记线在张力状态下的伸直长度。具体方法是：根据GB 6529纺织品的调湿和试验用标准大气对样品进行16小时以上调湿后，在织物的经向上做500mm长的标记线，剪切有标志线的织物，剪切的长度不小于500mm。从剪切织物的一侧连续拆下10根标记线的经纱，拆下经纱的时候要先拆下剪切织物的一端，尽可能握住端部以免退捻，把这一头端置入测试装置的上端，使经纱的标志线和测试装置上端的基准线重合，然后从剪切织物中拆下纱线的另一端，置入一个重量为40gf夹钳内，放下夹钳，纱线呈伸直状态，并在该状态下测量其长度。

本发明的气囊用织物的经向滑脱抵抗力为400-1000N，纬向滑脱抵抗力为300-900N。织物的经纬向滑脱抵抗力优选400N以上，最优选400-800N。根据ASTM D6479-02滑脱抵抗力的测试标准进行测试。具体方法是，在拉伸试验仪上把5×30(cm)的试样夹到滑脱抵抗力测试专用的装置上，拉伸试验仪的夹头间距为20cm，以200mm/min的速度进行试验。高的滑脱抵抗力可使气囊承受充气时高压高温气流对气囊的冲击和拉伸作用。若织物的经、纬向滑脱抵抗力低于300N，则织物在展开时物性不良。如织物的滑脱抵抗力高于1000N，则织物丝与丝之间的抱合力非常大，织物表面比较硬，气囊不易折叠。

本发明的气囊用织物经向的撕裂强度为100-400N，纬向的撕裂强度为100-400N。织物的经、纬向撕裂强度优选150N以上，最优选200N-300N。根据JIS L1096：1999 8.15.A2撕裂强度(单舌法)的测试标准进行测试。具体方法是：将样品尺寸76mm×200mm(在试样短边正中沿纵向剪出一条长度75mm的切口)放在撕裂强度测试专用的装置上，测试装置上下夹口距离为100mm，上夹口移动速度为200mm/min的速度进行实验。若织物的经、纬向撕裂强度高于400N，则会造成织物在展开时透气性不良。如织物的滑脱抵抗力低于100N，则织物不能承受气囊展开时高压高温气流对气囊的冲击而产生的集中应力作用，不能起到对人体的保护作用。

本发明的气囊用织物，在压力为19.6KPa时，织物的透气度＜2.0L/cm²/min，优选1.5L/cm²/min以下。在高压法通气性试验仪上进行此测试。具体测试方法如下：沿着织物的幅宽方向依次画直径为10cm的圆形试样13个，然后在19.6KPa的压力下测试每个试样的透气度，最后取中间9个数据的平均值最为最后的试验结果。若织物的透气度＞2.0L/cm²/min，则气囊不能及时地展开，失去对人体的保护作用。

本发明的气囊用高滑脱抵抗力织物，其尺寸变化率根据公式(1)计算得到，

$E(\%)=\frac{L_0-L_1}{L_0}\×100$ (式1)

L₀：织物热处理前的尺寸(cm)

L₁：织物热处理后的尺寸(cm)

其织物的经、纬向尺寸变化率均＜3.0％；本发明织物的经、纬向尺寸变化率在3.0％以下，优选2.5％以下，最优选1.5％以下。织物的经、纬向尺寸变化率大于3.0％的织物厚度变厚，不利于气囊用织物的小型化。本发明的加热处理温度无特别规定，通常在150℃处理30分钟，处理可用烘箱。

本发明的气囊用织物所用的合成纤维长丝中含有60-144根单丝，长丝的纤度为：300-700dtex。制作安全气囊的材料必须是具有良好的机械性能(高强、比重轻、良好的摩擦性能与耐磨性、弹性好、初始模量低、伸长大)、透气性(不透气或微透气)、热学性能(高熔点、耐热、耐老化)和高收缩性(气密性)及化学稳定性(耐老化)的材料。聚酰胺纤维具有初始模量低、弹性好、热焓高等特点。其织物在动态载荷作用下具有应力分布均匀。吸收能力大及抗冲击性能好、耐热性和阻燃性较好等优点，此外，聚酰胺织物柔软性好、长期折叠不易变脆。特别是聚酰胺66具有良好耐热性、强度高，具有适当的延伸度，柔软性能好，因而在安全气囊这一市场获得巨大成功。

本发明从织物的柔软性、滑脱抵抗力、撕裂强度等方面考虑，以总纤度在350-500dtex左右，单丝纤度在2-8dtex左右为最佳。

本发明的气囊用织物的生产方法，包括整经、织造和干燥，织造时连续10根经纱、纬纱中的至少一种有张力差异，包括每10根连续经纱、每10根连续纬纱、每10根连续经纱且每10根连续纬纱三种方式。考虑到底布的物性的均匀性，以平纹为宜，织机也无特别限定，可选用喷水织机、剑杆织机和喷气织机等。

本发明的气囊用织物的生产方法，织造时后梁到后织口之间每10根连续经纱的张力差异率为5％-50％，优选为7.5％-40％。其中每10根连续经纱的张力差异率是根据下面的公式(2)计算。

$D_j(\%)=\frac{T_0-T_1}{T_0}\×100$ (式2)

T₀：连续经纱中张力最大的纱线张力值(cN)

T₁：连续经纱中张力最小的纱线张力值(cN)

考虑到张力测量时的误差，如果每10根连续经纱的张力差异率小于5％，认为张力没有差异，而且织物经纬向的滑脱抵抗力较小，不利于有效地防止高压高温气流对气囊的冲击和拉伸作用。若织造时后梁到后织口之间每10根连续经纱的张力差异率大于50％，则布面会起皱，影响织物的其他物性。

本发明的气囊用织物的生产方法，织造时每10根连续纬纱的张力差异率为5％-80％，优选为7.5％-50％。其中每10根连续纬纱的张力差异率是根据公式(3)计算。

$D_w(\%)=\frac{T_0-T_1}{T_0}\×100$ (式3)

T₀：连续纬纱中张力最大的纱线张力值(cN)

T₁：连续纬纱中张力最小的纱线张力值(cN)

若织造时每10根连续纬纱的张力差异率＜5％，则织物经纬向的滑脱抵抗力较小，不利于有效地防止高压高温气流对气囊的冲击和拉伸作用。若织造时每10根连续纬纱的张力差异率＞80％，则布面会起皱，影响织物的其他物性。

本发明的气囊用织物不仅能保持气囊的基本性，而且在气囊展开时，缝制部分滑移很小。

具体实施方式

通过以下实施例，更加详细地说明本发明。实施例中的物性由下列方法测定。

【织物经纱回缩率的标准偏差】

L₀是在织物上标记长度，即在织物的经向上做500mm长的标记线；L是从织物中拆下的每根经纱的伸直长度，即测量该经纱的标记线在张力状态下的伸直长度。具体方法是：根据GB 6529纺织品的调湿和试验用标准大气对样品进行16小时以上调湿后，在织物的经向上做500mm长的标记线，剪切有标志线的织物，剪切的长度不小于500mm。从剪切织物的一侧连续拆下10根有标记线经纱，拆下经纱的时候要先拆下剪切织物的一端，尽可能握住端部以免退捻，把这一头端置入测试装置的上端，使经纱的标志线和测试装置上端的基准线重合。然后从剪切织物中拆下纱线的另一端，置入一个夹钳内，夹钳的重量(gf)取值为0.1(gf/D)×纱线的纤度值(D)，放下夹钳，纱线呈伸直状态，并在该状态下测量其长度。

10个连续经纱回缩率平均值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{X}=\frac{\mathrm{\Σ}{X}_i}{10}=\frac{X_1+X_2+\mathrm{\Λ}+X_{10}}{10}$

回缩率的标准偏差反映回缩率相对于其平均值的离散程度。

10个连续经纱回缩率的标准偏差的计算公式为：

$S=\sqrt{\frac{10\mathrm{\Σ}{x}^2-{\left(\mathrm{\Σ}\stackrel{\‾}{X}\right)}^2}{10(10-1)}}$

【密度】

根据JIS L 1096 8.6密度法，用密度镜来测量织物的经纬密。

【厚度】

根据JIS L 1096 8.5厚度法，测试的压力为23.5kPa(240gf/cm²)。

【滑脱抵抗力】

根据ASTM D6479-02滑脱抵抗力的测试标准进行测试。具体方法是，在拉伸试验仪上把5×30(cm)的试样夹到滑脱抵抗力测试专用的装置上，拉伸试验仪的夹头间距为20cm，以200mm/min的速度进行试验。

【撕裂强度(单舌)】

根据JIS L1096：1999 8.15.A2撕裂强度(单舌法)的测试标准进行测试。具体方法是：将样品尺寸76mm×200mm(在试样短边正中沿纵向剪出一条长度75mm的切口)放在撕裂强度测试专用的装置上，测试装置上下夹口距离为100mm，上夹口移动速度为200mm/min的速度进行实验。

【通气度】

在高压法透气性试验仪上进行此测试。具体测试方法如下：沿着织物的幅宽方向依次画直径为10cm的圆形试样13个，然后在19.6KPa的压力下测试每个试样的透气度，最后取中间9个数据的平均值为最后的试验结果。

【尺寸变化率】

具体方法是：在同一纬向上取3个试样(即水平取样)，距离布边两侧各200mm，试样间距平均分布，样品尺寸300mm×300mm。在每个试样上标注200mm的线，经纬向各3个，平均分布。然后将试样放入150℃烘箱中，30分钟后取出，放入实验室调湿处理，测量并计算出织物尺寸变化率。

【张力差异率】

具体方法是：在织物织造时的经向、纬向各取10组试样，经向水平取样，距离布边两侧各200mm，试样间距平均分布。纬向取样时各组间距为100mm。每组试样取连续10根纱线，然后用纱线张力仪测定纱线的张力。

其中连续纱线的张力差异率是根据下面的公式计算。

$D(\%)=\frac{T_0-T_1}{T_0}\×100$

T₀：连续纱线中张力最大的纱线张力值(cN)

T₁：连续纱线中张力最小的纱线张力值(cN)

实施例1

采用总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形的锦纶66原纱，断裂强力为39.5N，断裂伸长率为23.5％。经过样本整经机整经，织造时后梁到后织口之间，每10根连续经纱间的张力差异率(测量10组数据)在7.5％-30％之间，用喷水织机织造成平纹织物后，并在温度为80±2℃，速度为10±1米/分的干燥机中进行干燥处理，获得经纱密度为53根/英寸、纬纱密度为53根/英寸的织物。评价该基布的特性，并示于表1、表3中。

实施例2

采用总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形的锦纶66原纱，断裂强力为39.5N，断裂伸长率为23.5％。经过分批整经机整经，织造时后梁到后织口之间，每10根连续经纱间的张力差异率(测量10组数据)在10％-40％之间，用喷水织机织造成平纹织物后，并在温度为80±2℃，速度为10±1米/分的干燥机中进行干燥处理，获得经纱密度为53根/英寸、纬纱密度为53根/英寸的织物。评价该基布的特性，并示于表1、表3中。

实施例3

采用总纤度为350dtex、单丝根数为136根、截面为圆形的锦纶66原纱，断裂强力为30.6N，断裂伸长率为23.5％。经过分批整经机整经，织造时后梁到后织口之间，每10根连续经纱间的张力差异率(测量10组数据)在10％-40％之间，用喷水织机织造成平纹织物后，并在温度为80±2℃，速度为10±1米/分的干燥机中进行干燥处理，获得经纱密度为59根/英寸、纬纱密度为59根/英寸的织物。评价该基布的特性，并示于表1、表3中。

实施例4

采用总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形的锦纶66原纱，断裂强力为39.5N，断裂伸长率为23.5％。经过分批整经机整经，织造时采用两个喷嘴的喷水织机，每10根连续纬纱间的张力差异率(测量10组数据)为50％，织造成平纹织物后，并在温度为80±2℃，速度为10±1米/分的干燥机中进行干燥处理，获得经纱密度为53根/英寸、纬纱密度为53根/英寸的织物。评价该基布的特性，并示于表2、表3中。

比较例1

采用用总纤度为470dtex、单丝根数为72根、截面为圆形的锦纶66原纱，断裂强力为39.5N，断裂伸长率为23.5％。经过分批整经，用喷水织机织造成平纹织物后，并在温度为80±2℃，速度为10±1米/分的干燥机中进行干燥处理，获得经纱密度为53根/英寸、纬纱密度为53根/英寸的织物。评价该基布的特性，并示于表1、表2、表3中。

比较例2

采用总纤度为350dtex、单丝根数为136根、截面为圆形的锦纶66原纱，断裂强力为30.6N，断裂伸长率为23.5％。经过分批整经，用喷水织机织造成平纹织物后，并在温度为80±2℃，速度为10±1米/分的干燥机中进行干燥处理，获得经纱密度为59根/英寸、纬纱密度为59根/英寸的织物。评价该基布的特性，并示于表1、表3中。

                    表1

                    表2

                    表3

如表1、表2、表3的实施例1、2、3、4可知：织物中每10根连续经纱、纬纱中的至少一种，其回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值为1.5％-15.0％。

本发明可以提供一种保持基本性能并具有气囊展开时，缝制部分滑移很小的织物。

Claims (8)

1.一种气囊用织物，其特征是:该织物中每10根连续经纱、纬纱中的至少一种，其回缩率的标准偏差和其回缩率平均值的比值为1.5%-15.0%，其中回缩率是根据下面的公式（4）计算：

$C(\%)=\frac{{L-L}_0}{L_0}\×100$       （式4）

L：从织物中拆下的经纱的伸直长度（mm）

L₀：在织物上标记长度（mm）。

2.根据权利要求1所述的气囊用织物，其特征是:经向滑脱抵抗力为400-1000N，纬向滑脱抵抗力为300-900N。

3.根据权利要求1或2所述的气囊用织物，其特征是:织物经向的撕裂强度为：100-400N，纬向的撕裂强度为：100-400N。

4.根据权利要求1或2所述的气囊用织物，其特征是:在压力为19.6KPa时，织物的透气度为＜2.0L/cm²/min。

5.根据权利要求1或2所述的气囊用织物，其特征是:根据式（1）计算织物的经、纬向尺寸变化率＜3.0%，

$E(\%)=\frac{L_0-L_1}{L_0}\×100$              （式1）

L₀：织物热处理前的尺寸（㎝）

L₁：织物热处理后的尺寸（㎝）。

6.根据权利要求1或2所述的气囊用织物，其特征是:组成该织物的合成纤维长丝纤度为300-700dtex，且每根长丝中含有60-144根单丝。

7.一种如权利要求1所述的气囊用织物的生产方法，包括整经、织造和干燥，其特征是：织造时每10根连续经纱、纬纱中的至少一种有张力差异；所述经纱有张力差异时，织造时后梁到后织口之间每10根连续经纱的张力差异率为5%-50%；所述纬纱有张力差异时，织造时每10根连续纬纱的张力差异率为5%-80%；张力差异率是根据下面的公式（2）计算：

$D_j(\%)=\frac{T_0-T_1}{T_0}\×100$             （式2）

T₀：连续经纱中张力最大的纱线张力值（cN）

T₁：连续经纱中张力最小的纱线张力值（cN）。

8.根据权利要求7所述的一种气囊用织物的生产方法，其特征是：织造时后梁到后织口之间每10根连续经纱的张力差异率优选为7.5%-40%。