具有厚度特别薄的薄膜涂层的低透气性气袋垫的制作方法

专利名称：具有厚度特别薄的薄膜涂层的低透气性气袋垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及有涂层的可充气织物，具体说涉及气袋垫，其上涂有极少量的附加涂层并且表现出特别低的透气性。本发明的可充气织物主要用于需要低透气特性的汽车缓冲垫(例如侧窗气袋)中。通常，重而贵的涂层，例如氯丁(二烯)橡胶、硅树脂等混合物的涂层已经用来提供这种所需的低透气性。本发明的织物利用便宜、非常薄的涂层来提供这种必需的低透气水平。因此，本发明的带有涂层的充气气袋包括一个薄膜，重叠在目标织物表面的至少一部分上，其中该薄膜具有至少2,000的抗张强度和至少180％的断裂伸度。该薄膜提供的低透气性气袋垫具有至少5秒钟的回降时间，其中表面上的薄膜量为每平方码织物至多有2.5盎司。
背景技术：
汽车气袋已经广为人知和使用了相当长的一段时间。常用的气袋结构材料是聚酯或尼龙织物，涂有例如氯丁(二烯)橡胶或硅树脂等人造橡胶层。在这些气袋中使用的织物通常是通过本领域中已知的纺织操作由合成纤维网线制成的机织织物。
业已发现，现有涂层的材料是可以接收的，因为它起到不允许充气介质渗透的屏障作用。该充气介质通常是由气体发生器或充气机产生的氮气。这种气体以较高的温度传送到软垫中。涂层通过这些热气体阻止织物的透气，从而使软垫在碰撞事故过程中快速地充气而没有过分的减压。
气袋还可以由以形成具有低透气性产品的方式纺织的没有涂层的织物，或已经经过例如砑光处理来降低透气性的织物构成。在美国专利No.4,921,735、No.4,977,016和No.5,073,418中公开了在机织之后通过砑光或其他机械处理降低透气性的织物(在这里全部引用作为参考)。
硅树脂涂层通常使用以溶剂为基的或综合两种成分的反应系统。对于侧窗气袋的前后片来说，硅树脂的干涂层重量都在大约每平方码3至4盎司的范围内或更大。如本领域的普通技术人员将会理解的，高的附加重量实质上提高气袋基织物的成本，并且很难包装在小气袋模块内。另外，硅树脂具有非常低的抗张强度和断裂伸度特性，不使用非常厚的涂层很难承受高压充气。
在Menzel等人的美国专利No.5,110,666(在这里引用作为参考)中公开了将特定的聚亚安酯用作涂层,据报道允许的低附加重量为每平方码在0.1至1盎司的范围内，但该材料本身相对昂贵，并且由于涂层材料的特性，相信需要相对复杂的混合和涂敷处理。但是，专利权人没能公开它们具体的聚亚安酯涂层材料的任何有关的弹性和/或抗张强度特性。另外，没有关于这种聚亚安酯材料以低附加重量涂布在侧窗气袋织物上的能力(以及与此相关的低透气性)的重要性讨论，该织物用在驾驶员或乘客侧软垫中。所有气袋必需能够非常快速地充气；实际上，一旦感应到碰撞，气袋通常在10至20毫秒内达到峰值气压。常规的驾驶员侧和乘客侧气袋设计成承受这种巨大的充气压力；但是，为了有效地吸收来自汽车乘客碰撞气袋的能量，它们还非常快速地放气。因此这种驾驶员和乘客侧软垫(气袋)由低透气性织物制成，但是它们还在连接线缝快速地放气(此处没有防止空气泄漏的涂层)或通过放气孔快速地放气。另外，在Menzel的专利中和在Li等人的美国专利No.5,945,186中披露的低附加量涂层没有提供长期的气体保持力；它们实际上不能承受由激活后的充气机提供的至多超过大约2秒钟的延长的和连续的压力。因此这些气袋织物的低透气性对驾驶员和乘客气袋垫内的持续的气体保持力帮助很小，气体保持力对于防止充分的碰撞具有所需要的使软垫放气的效果。这些气袋织物作为侧窗气袋不能很好地工作，至少因为在这些气袋中形成枕垫形的、软垫形结构的连接线缝(下面将详细讨论)不带有涂层。由于这些区域在充气过程中和之后泄漏相当严重，前面提到的获得专利的低涂层的低透气性气袋织物将不能正确地在侧窗气袋中使用。
如上面所提到的，存在三种主要种类的不同气袋，每种均具有不同的最终用途。例如，驾驶员侧的气袋通常固定在转向柱管中，并表现出较高的透气性，用于更好地作为受到冲击时的驾驶员的缓冲垫。乘客侧的气袋也包括较高的透气性织物，以允许或者通过它或者通过集成在其中的放气孔释放气体。所有这些类型的气袋设计成在突然碰撞中保护乘客，并且通常从转向柱管中或仪表板中(因此具有多个“侧”)以包装成的模块爆炸出来。但是，侧窗气袋已经主要设计成通过将它的充气状态保持相当长的持续时间，来在倾翻碰撞中保护乘客，和通常从沿着汽车的侧窗保存在车顶轮廓线之内(并因此只具有后侧和前侧)的包装容器中打开。因此侧窗气袋不仅有缓冲作用，而且还防止碎玻璃和其他碎片的伤害。同样，如上所述侧窗气袋必需保持大量的气体以及很高气压，从而在整个可能的倾翻状态的较长时间内保持充气状态。为实现这一点，这些侧软垫的前后侧通常都涂有大量的密封材料。由于大多数侧窗气袋织物包括缝制的、密封的或整体机织在一起的机织纱管用材，潜在的严重漏气的不连续区域很普遍地存在，具体位于线缝上及其周围。已经作为一种要求接受的是需要厚重的涂层以提供侧窗气袋所需要的低透气性(以及由此而来的较长的回降时间)。没有这种厚重的涂层，这些气袋将非常容易快速地放气，由此在倾翻碰撞过程中不能正确地起作用。本领域普通技术人员将会明白，这种厚重的涂层给目标侧窗气袋的整个生产增加了很大的成本。因此存在很大的需求来生产具有便宜的涂层(最优选的是较低的涂层附加重量)的低透气性侧窗气袋，而一旦在展开使用时不会损坏其自身运行所需要的老化、湿度和透气性特性。到此为止，基本没有实现上述目的，即使有的话也就是减少来自侧窗气袋的这种厚重气袋涂层的需求。
另外，有一种将这种低透气性的侧窗气袋保存在圆柱形状的模块中的电流驱动器。由于这些气袋通常保存在汽车的车顶轮廓线中，因此可利用的面积相当有限，总是迫切需要将这种压缩的软垫的包装体积限制到它们的绝对最小值。但是，已经证明前面实践过的低透气性侧窗气袋很难保存在位于目标汽车的车顶轮廓线上的这种圆柱形的容器中。已经很难降低卷拢这种厚重的带涂层的低透气性物件所需要的实际时间和能量以及自身的包装体积。另外，对于这种厚重涂层的使用，当这些物件非常紧密地包装在一起时，将闭锁的问题(即，将软垫的带涂层的不同部分粘接在一起)增大了。当存在潜在的闭锁问题时，充气过程中延迟展开的机会增大。因此，迫切需要非常紧密包装的、包装体积小的、低闭锁的侧窗低透气性气袋。可惜的是，现有技术再没有给与气袋工业这种优点。
发明概述根据上面的背景技术，已经看到存在对低透气性的侧窗气袋的需求，这种气袋使用较小的、且便宜的涂层量，因此与标准低透气性类型的侧窗气袋相比其包装体积大大减小。这种有涂层的低透气性气袋在充气下和长时间保存后必须有所需的较长的回降时间。这种新颖的气袋和新颖的涂层制剂与过去使用的昂贵、高附加量的气袋涂层(和得到的气袋物件)相比具有显著的进步。
因此本发明的一个目的在于提供一种有涂层的气袋，其中该涂层具有非常低的附加重量，充气之后具有特别长的回降时间特性，由此得到的辅助特性是低透气性。本发明的另一个目的是提供一种便宜的侧窗气袋垫。本发明的再一个目的是提供一种高效的气袋涂层制剂，可以以非常低的附加数量使用，以获得充气后透气性特别低的气袋结构。本发明的另一个目的是提供一种气袋涂层制剂，其不仅仅提供有益的和长时间的低透气性，还表现出优良的长时间保存稳定性(通过热老化和湿度老化测试)。本发明的再一个目的是提供保存在汽车的车顶轮廓线中的低透气性侧窗气袋，对于长期有效保存具有非常低的卷拢包装体积和没有闭锁的特性。
因此，本发明涉及一种包括有涂层的织物的气袋垫，其中薄膜重叠在所说织物上，其中每平方码织物上的所说薄膜量至多为2.5盎司；并且其中所说气袋垫在长时间的保存后表现出至少5秒钟的特有的回降时间。同样，本发明涉及一种包括有涂层的织物的气袋垫，其中所说织物上涂有多层薄膜，其中所说多层薄膜具有至少2,000的抗张强度和至少180％的伸度；并且其中所说气袋垫在长时间的保存后表现出至少5秒钟的特有的回降时间。
术语“特有的回降时间”是指在后来以10psi的恒定压力再充气时，在一个已经充气(达到“打开”弱密封区域的最高初始气压)和放气的气袋垫中引入的全部数量的充气气体所含的需要的测量时间。在气袋领域(特别涉及侧窗(低透气性)气袋垫)中，业已知道且很好理解的是，在碰撞过程中充气气体的长时间的保持力是最重要的。侧窗气袋设计成与驾驶员侧的和乘客侧的气袋一样快地充气，但它们必需非常慢地放气，以便在倾翻和侧面冲击的过程中保护乘车的人。因此，在连续的快速充气的过程中，在气袋达到峰值压力之后，该气袋的泄漏速度必须非常低。因此，气袋上的涂层必需足够结实以承受当气袋这样快速充气时的冲击和压力。因此，为了保持充气后的气袋中最大数量的有助于形成软垫的气体，长的特有回降时间测量是非常重要的。因此充气之后(和达到峰值压力之后)的气袋泄漏与实际的气压保持力特性密切相关。可以通过特有回降时间t描述已经充气的和放气的侧窗气袋的气压保持力特性(以后称之为“回降时间”)，其中 *SCFH每小时标准立方英尺应当理解常数10psi不是对本发明的限制；仅仅是在该恒定压力下测量回降时间。因此，即使在实际的充气过程中或在气袋的最初加压后压力高于或低于该值，仅有的限制是如果本领域中的普通技术人员准备测量气袋容积和用袋容积除以容积泄漏速度得到时间(通过以10psi下以稳定状态充气的过程中目标气袋泄漏的数量测量到的)。结果测量的时间将是至少5秒钟。优选的是，该时间大于大约9秒钟；更优选的是，大于大约15秒；并且最优选的是，大于大约20秒。
另外，在利用没有充气的侧窗气袋的测量方式中，术语“回降时间”可以测量成为在达到最初的峰值压力之后，将引入的充气气体从目标气袋中释放出一半所需要的时间量。因此，在利用标准充气模式(例如，通常是大约30psi)充气时，达到峰值初始压力之后立即开始该测量，这种标准充气模式是在达到峰值初始压力的过程中和在此之后连续地将气体泵入到目标气袋中。将会理解达到峰值初始压力之后推入到气袋中的气体压力将不保持稳定(它在随后引入充气气体的过程中减少)，并且在该过程中目标气袋将不可避免地使一定数量的充气气体的溢出。这种侧窗气袋(如上所述)的主要任务是尽可能长时间地保持充气状态，从而在倾翻事故过程中向乘车的人提供足够的缓冲垫保护。保留下的气体的数量越大，向乘客提供的缓冲垫效果越好。因此，气袋保持大量的充气气体的时间越长，结果特有的回降时间越长，从而实现的缓冲垫效果越好。无论如何，本发明的气袋必需在达到峰值初始压力之后，至少将它的充完气的气体体积的一半保持5秒。优选的是，该时间是9秒，更优选的是15秒，并且最优选的是20秒。
同样，术语“长时间保存之后”包括本发明的气袋垫在汽车内的充气机组件(模块)中的实际保存，和/或在保存设备中等待充气。这种测量对于本领域普通技术人员通常是可以接受、很好理解和明白的，过在典型的热和湿度老化测试之后可以通过比较分析来进行。这些测试通常包括在107℃烤炉中老化16天，接着在83℃和95％的相对湿度下老化16天，并且普遍认为这是对气袋垫的长期保存条件的正确估计。因此，该术语包括这些测量试验。本发明的气袋织物在经过这种严格的模拟保存测试之后必需表示出正确的特有的回降时间。
本发明的涂层，在这里是薄膜，必须具有至少2,000psi的抗张强度和大于大约180％的断裂伸度。优选的是，抗张强度是至少3,000psi，更优选的是6,000，并且最优选的是至少大约8,000(上限基本上仍是可以粘附到织物表面上的可以生产的最高值)。优选的断裂伸度大于大约200％，更优选的是大于大约300％，最优选的是大于大约600％。薄膜的这些特性转换成既很结实(并由此承受在充气过程中和充气后的巨大压力并且不容易断裂)又可以伸长来补偿这种巨大的充气、压力等的涂层。在与目标气袋垫或织物的表面接触之前生产薄膜。为了涂附这种薄膜，必须通过在与目标表面接触时使薄膜同时受热和手压来执行叠层处理。该叠层可以粘附到目标结构上的任何部分，尽管最优选的是涂布在整个软垫或织物上。同样，目标软垫上可以存在一种以上的多层薄膜，其中一种类型的薄膜(具有特定的抗张强度和拉伸特性)最优选的粘附到目标软垫的特定的离散区域上，同时可以在其他位置上(例如在线缝处)选择具有不同特性的另一种薄膜。唯一的要求是最终的产品表现出前面提到的长的回降属性。该薄膜看起来通过将接触的单个纱线“粘牢”在位置上，并且能够防止穿过位于机织的纱线和/或针脚之间的开口区域的泄漏来起作用。然后在充气过程中，该涂层防止穿过位于纱线之间的空隙空间的泄漏，有助于防止纱线偏移(这将形成可以溢出气体的更大的空间)。
这种高抗张强度和高断裂伸度部件的使用使得后来使用的这种薄膜的附加重量非常低。通常，位于侧窗气袋上的所需要的涂层(不是薄膜，而是粘附到表面上的实际的涂层制剂，然后可能形成非分层薄膜)非常高，至少是每平方码3.5盎司(利用该标准实际上更高，大约为4.0)。本发明的气袋垫每平方码所需要的薄膜涂层大约2.7盎司(优选是每平方码少于例如大约2.5，更优选地是大约2.2，仍然优选的是小于2.2盎司)。本发明的单位平方码涂层上的盎斯重量可以有效地形成所希望的长回降特性(低透气性)。另外，过去的涂层要求具有优异的热和湿度老化稳定性。意想不到的是，即使是这种低的附加量，特别是利用过去使用的有问题的涂层材料(例如，聚亚安酯)时，本发明的涂层，以及随后的本发明的带有涂层的气袋垫，表现出优异的热老化和湿度老化特性。因此，在该具体的气袋领域中，该涂层成分和带有涂层的气袋具有显著的进步。
尽管上面所提到的具有同样有效的抗张强度和断裂伸度特性的任何薄膜都可以在本发明的低透气性气袋垫中使用，但更感兴趣的是将聚亚安酯作为所希望的薄膜，。仅仅作为一种举例，聚亚安酯、聚酰胺等的共聚物也可以使用。同样，这种薄膜可以交叉结合或非交叉结合在气袋表面上。优选地，该薄膜是聚亚安酯，最优选地是聚碳酸酯聚亚安酯或以聚亚安酯乙二醇为基的聚亚安酯薄膜(可以从Deerfield Urethane,Inc.,Ivyland,PA得到，商品名为DurefiexTMPT9400)。该具体的薄膜表现出8,000psi的抗张强度和大约600％的断裂伸度。这种薄膜可以以每平方码2.2盎司这样低的数量附加到所希望的软垫上，并且仍然能够提供所需的较长的回降时间特性。当然，符合上面所述特性的任何其他薄膜都可以包括在本发明内；但是，根据需要的实际抗张强度和断裂伸度，其他可以利用的薄膜的附加重量可以大于该优选的值。但是，不应当超出满足本发明的每平方码2.5盎司的上限。但是如果需要，只要不超出整个涂层所需要的厚度，就可以以多个层来附加所希望的薄膜。另外，只要使用至少一个具有所需要的抗张强度和断裂伸度的薄膜和表现出需要的低透气性，也可以使用多个层的薄膜/涂层系统，。
其他可以在这些薄膜中或薄膜上出现的成分是增稠剂、抗氧化剂、阻燃剂、结合剂、附着力促进剂和着色剂。根据本发明的潜在的优选实践，底漆附着涂层首先涂附到目标垫表面上。一旦该第一层干燥之后，然后通过加热和加压将希望的薄膜重叠在目标表面的选择的区域上，经过足够长的时间来形成叠层。优选地，该优选的薄膜(或多个膜)不包括任何硅树脂，因为这种材料表现出非常低的抗张强度(通常低于大约1,500psi)特性。但是，为了提供有效的老化和非闭锁优点，某些成分可以作为外涂层涂附到薄膜上，只要整个薄膜和外涂层的附加重量不超过每平方码2.5盎司。此外，因为热和湿度老化中的稳定问题(聚酯在潮湿的环境中容易水解和聚醚在热中容易氧化)，所以包括聚酯或聚醚段或其他类似成分的人造橡胶是不希望的，特别是附加重量非常低(即，0.8-1.2oz/yd2)时；但是，这种人造橡胶可以在外涂层制剂中使用，只要不超过每平方码2.5盎司。
薄膜(或多层薄膜)中或薄膜上的其他优选附加剂是热稳定剂、阻燃剂、底漆粘合剂和用来保护外涂层的材料。潜在的优选增稠剂是由HerculesCorporation的Aqualon分公司生产的注册商标为NATROSOLTM250HHXR的产品，确信该公司在Wilmington,Delaware具有经销点。为了满足FederalMotor Vehicle Safety Standard302对汽车工业中的阻燃剂的要求，还优选地将阻燃剂附加到复合的混合物中。一种潜在的优选阻燃剂是由AmspecChemical Corporation销售的AMSPERSE F/R51，确信其在Gloucester CityNew Jersey具有经销点。如上所述，可以使用底漆粘合剂来促进目标织物的表面与薄膜本身之间的粘合。因此，尽管对于薄膜来讲优选的是与织物表面接触的整个涂层是整块部件，可以利用附着力促进剂，例如异氰酸盐、环氧树脂类、机能硅烷、和其他一些具有附着属性的树脂，而不会有害地影响薄膜提供给目标气袋垫所需要的低透气性。外涂层部分由于具有上面提到的潜在的硅树脂，因而也可以用来完成目标气袋垫的适当的非闭锁特性。这种外涂层可以执行各种功能，包括但不限于改善薄膜的老化(例如利用硅树脂)或者基于涂层材料的附着属性(最显著地是利用优选的聚亚安酯聚碳酸酯)提供闭锁阻力。
为了在缓冲系统中使用，气袋织物必须经过特定的测试。这样的一种测试称之为闭锁测试，代表带有涂层的织物的两部在彼此相互接触长时间地保存(例如气袋保存)之后，将这两部分彼此分开所需要的力。闭锁的测试分析必须将两个2英寸×2英寸的带有涂层侧的气袋织物样品以5psi在100℃下挤压在一起7天。如果在该时间之后将两个样品撕开所需要的力大于50克，或者利用悬挂在织物底层上的50克重力将这些织物分开所需要的时间大于10秒，则该涂层不能通过闭锁测试。显然，分离所需要的剪切力越小，涂层越好。对于改进后的闭锁阻力(以及由此减小包装在一起的织物的各部分之间的不合适的附着机会)，外涂层部分可以使用例如滑石、硅石、硅酸盐粘土和淀粉，只要总的人造橡胶成分(包括外涂层)的附加重量不超过每平方码2.5盎司(并且最优选的以更低的值出现，例如大约1.5)。
特定的带有涂层的气袋垫必须经过的另外两种测试是烤炉(加热)老化和湿度老化测试。这些测试还模拟气袋织物在高温曝晒下和相对高的湿度下经过长时间的保存。这些测试实际上用来分析在热通风炉(＞100℃)中(具有或不具有潮湿的条件)经过2个或更多星期的长期保存后，各种不同织物的属性变化。对本发明来说，该测试主要用来通过测量特有的回降时间(如上面详细讨论的)来分析带有涂层的侧窗气袋的透气性。原先生产和保存的本发明的气袋垫在这种严格的保存条件下，应当表现出大于大约5秒的特有的回降时间(在气袋已经预先充气到大约高于15psi的峰值压力并允许全部放气之后，以10psi的气体压力再充气时)。由于聚亚安酯，本发明中优选的人造橡胶可能受到高温和高湿度的不利(尽管不象特定的聚酯和含有聚醚的人造橡胶那样有害的)影响，应当谨慎地将特定成分附加到外涂层中和/或人造橡胶本身中。抗氧化剂、抗降解剂和金属减活化剂可以用于该目的。例如包括但不应当限于从CIBA Specialty Chemical可以得到的Irganox1010和Irganox565。这种外涂层还可以提供防老化的额外的保护，因此可以包括外涂层老化改善材料，例如，但不限于，聚酰胺、NBR橡胶、EPDM橡胶等等，只要人造橡胶成分不超过每平方码2.5盎司(优选的是至多远小于大约1.5)的目标织物的附加重量。
向其上涂附薄膜涂层来形成本发明的气袋基本织物的基底，最优选的是由包括合成纤维例如聚酯或聚醚的纱线形成的机织织物。这种纱线优选地是具有大约105旦至大约840旦的线密度，更优选地是大约210至大约630旦。这种纱线优选地是由多根细丝形成，其中这些细丝每根具有大约7旦或更小的线密度，更优选的是大约6旦或更小，并且最优选的是大约4旦或更小。在较优选的实施例中，这种基本织物应当由尼龙纤维形成，并且最优选的是尼龙6,6。已经发现当与本发明的涂层共同使用时，这种聚酯材料表现出特别好的附着力和防止水解的保持能力。这种基本织物最优选的是利用在Bower等人的美国专利No.5,503,197和No.5,421,378中公开的流动喷气式纺织机纺织。这种机织织物以后称之为气袋基本织物。如上所述，本发明的气袋必需表现出特别低的透气性以及必须是被称之为“侧窗”气袋。如已经详细描述的那样，为了在倾翻事故的过程中向乘客提供适当的长时间的缓冲垫保护，这种侧窗气袋(也叫做缓冲垫)必须在碰撞过程中保持大量的充气气体。任何标准的侧窗气袋均可以与低附加量的涂层组合使用来提供一种产品，其表现出所需要的如上所述的回降时间。大多数侧窗气袋是通过辛苦、密集的缝制或缝合(或其他方式)，将两个单独的机织织物坯体连接在一起形成可以充气的结构来制成的。另外，如本领域普通技术人员所理解的，在关键的位置进行这种缝制来形成线缝(织物的各个层之间的连接点)，该线缝接下来形成在充气的过程中充气气体可以流进的离散的开口区域。因此这些开口区域在最终充满气体的气袋垫中形成枕垫形状的结构，以便在碰撞过程中提供更多的表面区域，以及为气袋自身提供强度，从而承受非常高的内部充气压力(并因此在这种充气事件过程中不爆炸)。其他侧窗气袋垫以不同的单件机织的形式出现。总的来说，通过在特定关键位置将两个单独的布层同时机织连接在一起(同样，形成所需要的枕垫形状的结构)的来形成一些充气气袋。因此这些垫子具有在两个层之间连接的线缝。存在这么多线缝(在多块的和单块的机织气袋中都存在)会产生前面提到的在充气过程中或之后气体损失的问题。纱线可能偏移，特别是在纱线以多种不同方式和数量偏移之处，由此通过充气气体的快速溢出产生气袋的快速放气。因此，气袋基本织物在降低透气性(和相关的回降时间，特别是以相对高的气压)方面不提供更多的帮助。以前这种线缝问题主要提出了使用非常厚重而昂贵的涂层来提供必需的低透气性的需要。
近来，无论是多块的侧窗气袋(其需要非常大量的辛苦的密集的缝制来连接机织的织物坯件)，还是传统制成的单块的机织软垫都已经取得了进展，对于更特别的单块机织布，其位于机织纱线之间的浮丝大幅度减少，从而在根本上减少了充气状态下纱线不平衡的偏移，例如在属于Sollars,Jr.的专利Ser.No.09/406,264中，在此将该说明书全部引用。这些单块机织气袋通常在多臂机织机或提花机流体喷射织织物机上制成，优选的是所使用的单块气袋由提花机机织处理制成。利用这种改进，线缝处的较高的泄漏的可能性大大降低。这些气袋提供位于两层织物之间的连接点处及其周围的平衡的机织结构，使得与标准的单块机织气袋相比较，在高压充气的条件下纱线变得偏移的能力减小。可惜的是，该发明的这种单块机织气袋仍然存在的问题在于，机织交叉点可能在高压的充气下移动使得泄漏仍然可能以适当工作的高的速率发生。结果，仍然需要利用减小和/或消除这种效果的材料来涂织物这种单块的机织结构。但是，这种单块机织结构允许非常低附加量的人造橡胶涂层来得到低透气性效果。实际上，利用每平方码小于1.5和低至大约0.8盎司的低附加涂层，本发明的这些气袋非常好地工作。
另外，尽管在本发明中它不是优选的，但已经发现本发明的涂层成分为标准的单块机织气袋提供类似的低透气性优点，特别是利用本发明的低附加量的高抗张强度、高断裂伸度和无硅树脂的涂层；但是，形成较长的回降时间所需要的涂层的数量远高于前面提到的So1lars,Jr.发明的单块机织结构。因此，对于这些其他单块的机织气袋，为实现适当的低水平的透气性，每平方码可能需要1.5甚至达到大约2.7盎司的附加量。即使利用这么高的附加量的涂层，本发明的涂层本身与标准的、市场有售的现有技术中的硅树脂等涂层(必须以每平方码至少3.0盎司的数量存在)相比，明显地提具有著的进步。
此外，还发现本发明的薄膜涂层成分以本发明的附加数量等具有前面提到的缝制、缝合形成的侧窗气袋同样的优点。尽管非常不希望这种结构在这些连接线缝处的潜在的高泄漏，但已经发现利用比标准的硅树脂氯丁(二烯)橡胶涂层配方低的附加量，本发明涂层的透气性明显减小(实际上达到可以接受的回降时间)。该附加量将达到每平方码2.7盎司的极限，但根据在直接与目标织物表面接触的薄膜涂层成分中使用的，足够高的抗张强度和足够伸长能力的人造橡胶成分，已经证明更低的数量(例如，每平方码2.2盎司)是有效的。同样，具有降低涂层材料(通常总是非常昂贵)数量的可能性，与此同时，使目标气袋结构具有相当低的透气性、高的抗湿化能力和特别有效的老化稳定能力，本发明的涂层成分和本发明的带有涂层的气袋本身明显比现有技术中的气袋涂层具有很大的改进。
本发明中的主要重点是能够将带有涂层的气袋垫以尽可能小的体积，包装在位于目标汽车的车顶轮廓线处的圆柱形保存容器中。在一个卷拢后的结构中(为了最优选地配合在圆柱形容器本身中，并由此为了在发生碰撞事故时最优选地充气，来向乘客提供充分的保护)，本发明的气袋可以限定为具有至多23毫米的直径的圆柱形。在这种例子中，具有2米长的圆柱车顶轮廓保存容器，这种容器需要的体积大约等于830立方厘米(该体积计算为2π(半径)2)。对于市场有售的侧窗气袋垫，标准的卷拢后的包装直径至少是25毫米(由于提供低透气性特征所需要的涂层的厚度)。因此，需要的圆柱形容器的体积应当至少是980厘米3。优选的是，在保存过程中本发明的气袋垫卷拢后的直径至多是20毫米(得到的包装后的体积大约为628厘米3)，明显地低于标准包装体积。而且，与充气后的气袋垫的深度(即，从车顶轮廓线向下伸出到沿着目标汽车一侧例如窗户的最低点的长度)相关，本发明的气袋垫的深度(在标准情况下基本上是17英寸或431.8毫米)与它卷拢后的包装后的直径的比值应当至少是大约18.8。优选地该比值应当是大约21.6(20毫米直径)，它的最大值应当是大约24(具有大约18毫米的最小直径)。当然，比值的范围不需要是17英寸的标准的深度，并基本上是涂层厚度和这种附加的重量的函数。
虽然与特定的优选实施例和实践相联系描述和公开了本发明，但本发明不限制在这些特定的实施例中，而是覆盖相当的结构、结构的等同物和所有变化的实施例和变形，以及可以由附属的权利要求书和相当内容的范围限定。
优选实施例的详细描述令人欣喜的是，已经公开了一些具有至少2,000psi的抗张强度和至少180％的断裂伸度的薄膜，以每平方码至多2.7盎司，优选的是低于大约2.5，更优选的是大约2.2，并且最优选的是每平方码小于大约2.2盎司的重量涂布在侧窗气袋织物两个表面上，提供在充气时和之后具有非常低的和延长的透气性的带有涂层的气袋垫。因此这种出乎意料的多个有益薄膜涂层形成一种气袋垫，在长时间保存后很容易充气，并在足够长的时间内保持充气状态，以保证缓冲系统内最优的安全水平。另外，毋庸置疑所需要的薄膜涂层成分越少，最终的产品越便宜。此外，所需要的薄膜涂层成分的数量的减少将转化为气袋装置内气袋织物的包装体积的减小。因此这有助于改善气袋织物的包装能力。
根据下面的例子生产本发明的优选气袋垫。
举例首先，生产具有以下成分的附着底漆配方成分 重量比Desmoderm43195(Bayer Corporation，聚亚安酯)25克Dimethylformamide(Aldrich，溶剂) 75克DesmodurCB-75N(Bayer，聚异氰酸酯附着力促进剂) 4克将底漆涂层粘到2.5公升大小的Jacquard机织尼龙气袋(440旦纤维)的两面上，该气袋是结合前面已经作为参考的，属于Sollars,Jr.的序列号为No.09/406,264的美国专利申请中的附图和优选实施例制成的。底漆涂层在大约160℃下干燥大约2分钟，得到每面上每平方码大约0.25盎司的干涂层重量。接下来，利用热压机经过大约1分钟的持续时间在大约188℃提供大约80psi的压力，然后在带有底漆涂层的气袋的两侧上重叠2密耳厚的聚亚安酯薄膜(DureflexTMPT9400)。气袋每面总的聚亚安酯薄膜附加重量是每平方码大约2.2盎司。然后气袋快速地充气达到30psi大气压力。在气体压力降低到8psi之前经过28秒以上的时间。因此在10psi测量的泄漏速度是大约4SCFH。特有的回降时间是令人惊讶的值，大于80秒。
附面的说明

图1表示使用本发明的侧窗气袋之前的车辆的侧、内部视图。
图2表示使用本发明的侧窗气袋之后的车辆的侧、内部视图。
附图的详细说明如图1所示，表示的是侧窗气袋(图中没有表示)充气之前的车辆10的内部。车辆10包括前座12和后座14，前侧窗16和后侧窗18，车顶轮廓线20，将一个包括本发明侧窗气袋(没有表示)的圆柱形容器22保存在车顶轮廓线内。在车顶轮廓线20中还有充气机元件24，发生碰撞事故时它启动并是气体进入侧窗气袋(图2中的26)中。
图2表示充气后的侧窗气袋26。如上所述，气袋26涂布有每平方码至多2.5盎司的涂层制剂(没有示出)，优选的是聚亚安酯聚碳酸酯。本发明的气袋26将保持足够的充气状态至少5秒钟，优选的是更多，最优选的是至少达到20秒。
当然，在由所附权利要求限定的构思或范围内，本发明可以存在多种改变的实施例和变形。
权利要求
1．一种包括带有涂层的织物的气袋垫，其中所述织物以每平方码织物至多2.7盎司的数量涂布多层薄膜；并且其中所述气袋垫具有充气之后至少5秒钟的特有的回降时间。
2．根据权利要求1所述的气袋垫，其中所述薄膜是不含硅树脂的。
3．根据权利要求1所述的气袋垫，其中所述薄膜成分包括聚亚安酯。
4．根据权利要求1所述的气袋垫，其中所述带有涂层的织物是由聚酯纱线机织而成的。
5．根据权利要求4所述的气袋垫，其中所述聚酯纱线由6,6尼龙纤维制成。
6．根据权利要求4所述的气袋垫，其中所述聚酯纱线是具有大约210-630旦的线密度特征的复丝纱线。
7．根据权利要求6所述的气袋垫，其中所述复丝纱线的特征在于每根细丝大约7旦或更少的细丝线密度。
8．根据权利要求1所述的气袋垫，其中所述薄膜以每平方码至多2.5盎司的数量存在于所述气袋织物表面上。
9．根据权利要求8所述的气袋垫，其中所述薄膜以每平方码至多2.2盎司的数量存在于所述气袋织物上。
10．一种包括带有涂层的织物的气袋垫，其中所述织物涂布有多层薄膜；其中所述薄膜具有至少2,000的抗张强度和至少180％的断裂伸度；并且其中所述气袋垫具有充气之后至少5秒钟的特有的回降时间。
11．根据权利要求9所述的气袋垫，其中所述薄膜包括聚亚安酯。
12．根据权利要求10所述的气袋垫，其中所述带有涂层的织物是由聚酯纱线机织而成的。
13．根据权利要求11所述的气袋垫，其中所述聚酯纱线由6,6尼龙纤维制成。
14．根据权利要求12所述的气袋垫，其中所述聚酯纱线是具有大约210-630旦的线密度特征的复丝纱线。
15．根据权利要求13所述的气袋垫，其中所述复丝纱线的特征在于每根细丝大约7旦或更少的细丝线密度。
16．根据权利要求10所述的气袋垫，其中所述薄膜以每平方码至多2.5盎司的数量存在于所述气袋织物表面上。
17．根据权利要求16所述的气袋垫，其中所述薄膜以每平方码至多2.2盎司的数量存在于所述气袋织物上。
全文摘要
本发明提供带有涂层的可充气的织物(26),更具体地是上面已经涂有非常低的涂层附加量的气袋,其具有非常低的透气性。这种织物最初用于在需要低透气性特征的汽车缓冲垫(例如侧窗气袋)中。这种织物使用便宜的、非常薄的涂层来提供所需要的低透气水平。因此,本发明的带有涂层的气袋具有每平方码至多2.5盎司并且最优选的是每平方码大约0.8盎司的涂层,并且表现出至少7秒钟的回降时间。满足这些指标的所有涂层,具体是人造橡胶、不含硅的涂层和带涂层的气袋都将落入本发明的范围内。
文档编号B60R21/232GK1320090SQ00801701
公开日2001年10月31日 申请日期2000年6月15日 优先权日1999年6月17日
发明者李书龙 申请人:美利肯公司