用于气囊的无覆盖纺织品及其生产过程和系统的制作方法

专利名称：用于气囊的无覆盖纺织品及其生产过程和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气囊，该气囊是用于机动车辆的一种安全装置。尤其是，本发明目的在于提供一种用于机动车气囊的无覆盖纺织品，这种纺织品具有可适当调节的透气性、柔软轻便、生长过程经济而又能保持所需的机械性能。
目前，随着用户安全意识的提高，安装气囊以作为安全部件的机动车辆的数量在急剧增加。气囊能够保护机动车的用户包括司机和乘客以防发生交通事故如撞车。例如，在发生碰撞时，传感器感觉到冲击，从而启动充气机以在高压高温下产生气体，进而迅速展开折叠的气囊以保护用户不受到撞击，该气囊一般保存在机动车辆的合适的位置如方向盘、仪表盘、门框凹进处等。
迄今为止，考虑到气囊的耐热性、透气性、防火性、阻燃性，人们一般采用覆盖有合成橡胶如氯丁二烯、氯硫化石蜡、硅树脂及类似材料的纺织品来用于气囊。
然而，这种覆盖的纺织品具有许多缺陷，如增加了重量和成本、降低了透气性、难以再循环等等。目前，仍然使用硅脂覆盖的纺织品，其缺陷已得到较大的改善。然而，这还远远不够。
现在，采用了一种主要被用于气囊的无覆盖纺织品。用于气囊的无覆盖纺织品要求具有低的透气性。为达到这一目的，其生产过程一般可分为以下两种方法第一种方法是在织布机上紧密编织织物以使每英寸的经纱和纬纱的数量尽可能的密实。在此过程中，纱的搭接部分应该用机械方式结合起来以防漏气。这样就会引起一个产率的问题由于织布机的负载过重，从而难以提高编织速度。另外，由于要增加每英寸纱的数量会使得经纱张力增大，从而易于损坏经纱，进而导致所生产纺织品的机械性能存在可靠性的问题。
在第二种方法中，如在专利JP-A 4-281062中所公开的，一种高密度的纺织品是这样制造的使用具有6-15％的热气褶皱(在160℃的干气处理下)的纱，在60-160℃下水浴处理，然后干燥而没有热定型。实际上，第二种方法比第一种方法优越，这是由于在方法一中出现的纺织品的机械性能问题以及需要高密度编织的问题在第二种方法中均没有出现。然而，考虑到干燥过程，在专利JP-A 4-281062中仅仅描述为“在130-170℃下用常规的机械设备进行”而对于干燥器类型和干燥条件却并未提及。
另外，在第一种方法中，要得到一种具有低气密性的用于气囊的无覆盖纺织品，会出现这样的问题如降低产率、损坏经纱，即上述生产的纺织品的机械性能可靠性较低。
在第二种方法中，当使用一种在一般干燥过程中经常使用的干燥器如气缸干燥器(cylinder dryer)，绉面干燥器(shrink surfer dryer),or a heatsetter(tenter)来进行干燥后，会发现纺织品柔软性不够，并且在其表面出现褶皱。
如果纺织品缺乏柔软性，气囊就不能平整展开，从而导致应力集中部分的破裂。或者，在缝补之后将气囊内面翻出来继续使用，但其工作性却很糟糕，并且从经济的角度考虑，这一过程需要许多工时。而且，考虑到上述的褶皱问题，当气囊展开时，应力集中在褶皱部分，由于机械性能的降低如褶皱部分剪切强度的下降，可能导致气囊褶皱部分的破裂。从用户安全角度考虑，这就是一个比较严重的问题。
本发明目的在于改善用于机动车辆气囊的已知纺织品的上述问题和缺陷，如改善纺织品的机械性能、透气性，和表面褶皱等等。
本发明的另一目的在于提供一种用于机动车辆气囊的无覆盖的纺织品，这种纺织品柔软轻便、致密经济、透气性低，同时能够保持用于气囊的纺织品所需的机械性能。
通过下面的描述以及图解，本发明的上述目的及优势对于在本领域的技术人员就会变得十分明显。
b)AP≤0.5 cc/cm2/sec.
c)W≤205 g/m2.
d)S(经向)+S(纬向)≤220mme)T≤0.30mm其中，ST5％表示在纺织品的5％伸长处的张力强度除以沿拉长方向纺织品的总纱旦所得到的值(g/d)；AP表示透气程度(Frazir方法，125Pa的压力差)(cc/cm2/sec)W表示纺织品的重量(g/m2)；S表示刚度(悬臂法)(mm)；以及T表示纺织品的厚度(mm)；2．一种用于气囊的无覆盖纺织品的制备方法，包括以下步骤a)编织纺织品；b)在沸水中对所纺织品进行收缩处理；以及c)对处理后的纺织品进行干燥及上光。
3．根据上述2的方法，其中步骤(c)是用一种吸鼓干燥器(suctiondrum dryer)进行的。
4．根据上述3的方法，其中步骤(c)是通过一个多阶段步骤完成的。
5．根据上述3的方法，其中步骤(c)是通过一个两阶段步骤完成的。第一阶段(T1-1)是在70-170℃下进行，第二阶段(T2)是在90-190℃下进行。
6．根据上述5的方法，其中T2高于T1；
7．根据上述6的方法，其中经纱张力是在步骤(c)的第一和第二阶段之间控制；8．根据上述7的方法，其中经纱张力是在步骤(b)的过程中控制的；9．根据上述8的方法，其中步骤(a)是通过射水织机完成的；10．根据上述8的方法，其中通过射水织机完成的纺织品立即进行(b)步骤而没有干燥；11．根据上述8的方法，其中所用原纱的干燥热收缩是5-12％(在180℃下处15min)；12．通过上述2-11中任何一项的方法得到的用于气囊的无覆盖纺织品。
13．一种制备用于气囊的无覆盖纺织品的系统，包括(a)一个编织机械装置；(b)一个在沸水中进行纺品收缩的机械装置；以及(c)一个干燥和上光的机械装置；14．根据上述13中的系统，其中机械装置(c)中包括一种吸鼓干燥器；15．根据上述14中的系统，其中机械装置(c)是一个多阶段装置；16．根据上述14中的系统，其中机械装置(c)是一个两阶段装置；17．根据上述16中的系统，其中机械装置(c)包括两个单元，在第一和第二单元之间包括一个经纱张力控制装置；18．根据上述17中的系统，其中机械装置(b)包括一个经纱张力控制装置；以及19．根据上述18中的系统，其中机械装置(b)包括一个射水织机。
一方面，本发明提供了一种具有以下性能的用于气囊的无覆盖纺织品a)ST5％(经向)+ST5％(纬向)≤1.2g/d.
b)AP≤0.5 cc/cm2/sec.
c)W≤205 g/m2.
d)S(经向)+S(纬向)≤220mme)T≤0.30mm其中，ST5％表示在纺织品的5％伸长处的张力强度除以沿拉长方向纺织品的总纱旦(total yam denier)所得到的值(g/d)；AP表示透气程度(Frazir方法，125Pa的压力差)(cc/cm2/sec)；W表示纺织品的重量(g/m2)；S表示刚度(悬臂法)(mm)；以及T表示纺织品的厚度(mm)。
首先，用于气囊的无覆盖纺织品的ST5％(经向)+ST5％(纬向)不应该大于1.2g/d。这在气囊展开的最初阶段中对于气囊的能量吸收是非常重要的。即是说，当ST5％(经向)+ST5％(纬向)的总和大于上述值，以及当气囊不适于存贮在方向盘、仪表盘、门框凹进处时，在展开的最初阶段里，当高内压对气囊起作用时，在某处就会出现应力集中。从而，有应力集中的部分就不能够充分吸收由于位长引起的应力能，并进而导致该部分的破裂而失去对用户的保护作用。
第二，当AP超过0.5cc/cm2/sec时，在气囊展开时的气漏就会变得过强，从而使气囊失去对用户的保护作用。
第三，W不超过205g/m2、S(经向)和S(纬向)之和不大于220mm、以及T值不大于0.30mm的这些因素，对于提供用于具有轻便且有优越的叠压性的气囊的无覆盖纺织品十分重要。当这些值超过相应的上述范围时，就难以得到在折叠时具有足够厚度和重量以及合适的柔软性的无覆盖纺织品。出现这种情形都是我们不希望的，因为今天气囊模块趋向于小型化，因此气囊的体积也应该小型化。
这种能够满足上述性能的用于气囊的无覆盖纺织品最好通过本发明下述的生产过程和系统来实现。根据本发明的生产过程和系统，这种具有低透气性、非常柔软、在展开的最初阶段具有优越的能量吸收性能的用于气囊的无覆盖纺织品，可以通过一种经济的生产过程来得到，同时又能够满足气囊所需的机械性能。
另一方面，本发明提供了一个产生一种用于气囊的无覆盖纺织品的处理方法，该方法包括以下步骤(a)编织纺织品；(b)在沸水中对所纺织品进行收缩处理；以及(c)对处理后的纺织品进行干燥及上光。
在本发明的处理过程里，(a)至(c)中的各个步骤可以通过已知的方法进行处理。
本发明的处理过程可描述如下编织完织物之后，首先进行步骤(b)和收缩处理，然后进行步骤(c)的干燥和上光处理。以上过程可以单独或者连续进行。例如，可以将纺织品进行收缩处理，然后作为一单独步骤通过吸鼓干燥器进行处理。可作为选择的方式是，在收缩步骤里处理过的纺织品被继续进行干燥和上光处理。从经济角度考虑，连续处理是优选的。
在步骤(c)中，由于与上述其它干燥器相比，吸鼓干燥器的设备成本仅为其它干燥器的1/10左右，因此有必要使用这种干燥器。另外，使用吸鼓干燥器，可以得到如下述的纺织品的大量优点。
在此所用的吸鼓干燥器是一种带有鼓(如转鼓)的干燥设备，它可以通过鼓的外壁从外面吸收热气以干燥放于鼓面的纺织品。这样，鼓的外壁就应该具有透气性，比如具有筛子或缝隙结构的鼓。
在本发明中，步骤(c)最好是通过一个多阶段步骤进行，以改善纺织品的透气性并阻止褶皱。阶段越多则越好。然而，从经济的角度来看，如设备和成本，步骤(c)最好通过两个阶段完成。例如，在相同的干燥器中进行干燥和上光的“两阶段步骤”可以分成两个隔室以使每个隔室的气温可以变化。另一种可选择的步骤是，在独立的系统中通过使用单独的单元进行干燥和上光处理。
在两阶段步骤中，最好调节吸鼓干燥器的温度使其在第一阶段的温度(T1)至70-170℃，和第二阶段的温度(T2)调至90-190℃，更佳的情形是，T1调至90-130℃，T2调至110-150℃。另外，调节干燥和上光条件以使T2高于T1。在步骤(c)的条件下，本发明的发明者成功地通过一种能够满足气囊所需的机械性能的经济的处理过程，生产出一种用于机动车气囊的具有可调节合适气密性的、柔软的、无褶皱的无覆盖纺织品。
当T1低于70℃时，几乎无法得到预干燥的效果。而当T1高于170℃时，由于快速干燥使得纺织品发生褶皱，进而导致纺织品的损坏。
当T2低于90℃时，预干燥过的纺织品不能够得到充分加热。这将影响纺织品的长期热稳定性。例如，这将增加在120℃下400h存贮后的透气性(汽车产品的环境老化测试项目之一)，从而导致纺织品的损坏。
进一步地，所生产纺织品可以通过调节T2-T1为5-40℃来增加上述优越性。此即，“T2-T1”是一个决定一种纺织品是否可用作具有在老化后保持长期稳定性以及可无褶皱生产的用于气囊的无覆盖纺织品的重要因素。
而且，在本发明的上述处理过程中，最好控制相应的多干燥阶段之间的张力。此即，在多阶段干燥时，纺织品的褶皱是在相应的干燥区内引起的。因此，为了在纺织品收缩时使其经向应力最小，就须调节鼓外缘速度以使干燥区中鼓的外缘速度大于相邻干燥区内的速度。最好是自动地将相连续的干燥区内的鼓外缘速度调节到保持纺织品的经向应力为一常数。通过控制纺织品的经向力，可在无任何变形力的情况下，纺织品出现收缩应力。这对于要得到具有柔软性的编织非常重要，并且已经发现，对张力的这种控制同使用吸鼓干燥器一起都表现出极大的优越性。
类似地，最好在沸水中收缩步骤里控制经向张力，这对于改善纺织品的收缩行为也是非常重要的。
另一方面，本发明提供了一个制备用于无覆盖气囊的无覆盖纺织品的系统，该系统包括(a)一种编织机械装置；(b)一种在沸水中的纺织品的收缩机械装置；以及
(c)一种干燥和上光机械装置。
例如，如附

图1所示，本发明的系统包括一个编织机械装置(未显示)，一个greige编织滚子1，一个作为收缩机械装置的沸水水浴2，一个用于干燥和上光机械装置的两个单元如干燥器3和3，一个经向张力控制装置4如传统的张力控制，以及一个无覆盖纺织品的滚子5。通过编织机械装置(未示出)使greige纺织品缠绕在滚子1上并通过水浴2进行收缩步骤，然后通过单元3和3。在通过这两个单元时，纺织品的经向张力是通过装置4控制的。最后，将处理过的用于气囊的纺织品缠绕在滚子5上。
如上所述，干燥器是吸鼓干燥器，并且最好提供一个机械装置使得可以自动调节在连续干燥区内的鼓外缘速率以保持纺织品的经向张力为一常数。这两点都是必要的。干燥和上光机械装置不限于如图1所示的两阶段装置，阶段数目可以大于两个。
在水浴2中可以提供另外一个经向张力控制装置。
所使用的编织机械装置并不局限于某一种装置，它可以是一种织布机如射水织机、喷气织机、剑织机、抛射织机等。特别地，考虑到编织产率、降低对纱的损害、无经向尺寸要求时，射水或喷气织机是最佳的。进一步，考虑易于除去纱光(油)以及所用经纱尺寸，射水织机是最好的，这是因为几乎所有的纱光都可以在纺织过程中用水除去，从而可以简化冲洗过程。然后，最好由射水织机生产的未干燥的纺织品立即通过沸水水浴2。
本发明中的用于无覆盖纺织品的纱并不仅于某一种。较好的纱包括合成橡胶如脂肪聚酰氨树脂，特别是尼龙66、尼龙6、尼龙46、尼龙12及其类似物质；芳香聚酰氨纤维如阿拉米德纤维、和同聚酯类例如聚乙烯对苯二酸酯，聚丁烯对苯二酸酯等。其它的包括全芳香聚酯类、超高分子聚乙烯纤维、PPS纤维、聚醚酮纤维等等。其中，从经济角度考虑，聚酯纤维(尼龙66、尼龙6、尼龙46)是特别优选的。
而且，为了加快纱的生产步骤和后处理步骤的进程，合成纤维里可含不同的添加剂。这些添加剂包括抗毒剂、热稳定剂、润滑剂、对抗剂、增厚剂、阻燃剂、耐火剂，等等。另外，某种处理剂可在干燥之前通过倾倒等方式来提供。
为满足用于气囊的纺织品所需的机械性能，纱线应具有大于或等于8.0g/d的断裂韧性(最好是9.0g/d)和100至840d的线密度(最好是210-420d)。另外，所用的原纱的干燥热收缩最好是5-12％(在180℃下处理15min)。
以下实施例及对比实施例进一步详细说明了本发明，但并不仅限于所述范围内的解释。在实施例及对比实施例中，物理性能是根据以下方法进行测定的。
ST5％JIS L1096 6.12 1。方法A(分条法)。一个5cm宽、20cm钳距的样品以200mm/min的拉伸率被拉长，测定分别沿经向和纬向在5％拉长处的力。ST5％是通过由以上测得的力除以沿拉长方向的总的纱旦值而计算得到的。
透气性JIS L1096 6.27.1.方法A(frazir方法)。
重量JIS L1096 6.4.2。
刚度JIS L1096 6.19.1。方法A(悬臂法)厚度JIS L1096 6.5。(在240g/cm2的压力下)。
每英寸纱数量JIS L1096 6.6。
抗拉强度JIS L1096 6.12.1。方法A(分条法)。
编织产率以纺织品被编织的相对速率来表示。
纺织品的质量级别以在处理过程中的褶皱状态来表示。
实施例1使用具有9.6g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和315 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后再通过一个吸鼓干燥器以在T1为110℃和T2为130℃的条件下进行一个两阶段干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表1。
实施例2使用具有9.2g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和350 d/96 f的聚脂线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后再通过一个吸鼓干燥器以在T1为130℃和T2为160℃的条件下进行一个两阶段干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表1。
实施例3使用具有9.6g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和210 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后再通过一个吸鼓干燥器以在T1为130℃和T2为150℃的条件下进行一个两阶段干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表1。
实施例4使用具有9.6g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和315 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在带有Jacquard机械装置的剑织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后再通过一个吸鼓干燥器以在T1为130℃和T2为150℃的条件下进行一个两阶段干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表1。
对比实施例1使用具有9.6g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和315 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后再通过一个吸鼓干燥器以在T1为60℃和T2为80℃的条件下进行一个两阶段干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表2。
对比实施例2使用具有9.6g/d的断裂韧性、4.0％的干燥热收缩性和420 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后在180℃下用一个热装定器(张布架)沿经向在0％处和沿纬向在固定宽度处从上加料，进行上光。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表2。
对比实施例3使用具有9.6g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和315 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后再通过一个圆柱干燥器以在150℃的条件下进行干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表2。
对比实施例4使用具有9.6g/d的断裂韧性、8.0％的干燥热收缩性和315 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是通过添加一种油剂在rapier织机上编织的。纺织品通过沸水水浴，然后再通过一个shrink surfer干燥器以在150℃的条件下进行干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表2。
对比实施例5使用具有9.6g/d的断裂韧性、4.0％的干燥热收缩性和420 d/72 f的尼龙66线纱作为经纱和纬纱，平的纺织品是在射水织机上编织的。未干燥的纺织品被通过一个沸水水浴，然后在150℃下用一个热装定器(张布架)沿经向在3％处从上加料，进行干燥和上光步骤。
然后再通过一个吸鼓干燥器以在T1为60℃和T2为80℃的条件下进行一个两阶段干燥和上光步骤。
由以上过程得到的纺织品的物理性质列于表2。
在表1和表2中，纺织品的质量级别按下标准来表示A级适合用作气囊B级可以被用作气囊C级不适合用作气囊表1
*是指一张双织纺织品的性能。
表2
(经向/纬向)从表1和表2可以看出，尽管对比实施例1的初值满足用于气囊的无覆盖纺织品所需的性能，但在120℃、400小时后的值则过高。这就不适合于用作气囊的无覆盖纺织品。
在对比实施例2中，能量的吸收是个问题，透气性也不能满足所需性能。另外，其重量和致密性也不理想。在对比实施例3和4中，所得到的纺织品缺乏柔软性，并且由于它在单阶段步骤中暴露于高温下且没有使用吸鼓干燥器，因此存在褶皱的问题。
对比实施例5的透气性太高以致于不能用作气囊的无覆盖纺织品，而且是不理想的。
综上所述，根据本发明，这种用于气囊的无覆盖纺织品，它可以适当调节气密性，不存在纺织品质量如褶皱问题，具有极好的柔软性，具有这种优越性能的纺织品可以通过一种经济的能够满足气囊所需机械性能的生产过程来得到。
权利要求
1．一种用于气囊的无覆盖纺织品，它具有以下性能a)经向ST5％+纬向ST5％≤1.2g/d.b)AP≤0.5 cc/cm2/sec.c)W≤205 g/m2.d)经向S+纬向S≤220mme)T≤0.30mm其中，ST5％表示在纺织品的5％拉伸处的张力强度除以沿拉长方向纺织品的总纱旦所得到的值；AP表示使用Frazir方法，在125Pa的压力差下的透气程度；W表示纺织品的重量；S表示用悬臂法测得的刚度；以及T表示纺织品的厚度。
2．一种用来制造用于气囊的无覆盖纺织品的方法，包括以下步骤(a)编织纺织品；(b)在沸水中对所纺织品进行收缩处理；以及(c)对处理后的纺织品进行干燥及上光。
3．根据权利要求2的方法，其特征在于步骤(c)是用一种吸鼓干燥器进行的。
4．根据权利要求3的方法，其特征在于步骤(c)是通过一个多阶段步骤完成的。
5．根据权利要求3的方法，其特征在于步骤(c)是通过一个两阶段步骤完成的，第一段阶T1是在70-170℃下进行，第二阶段T2是在90-190℃下进行。
6．根据权利要求5的方法，其特征在于T2高于T1。
7．根据权利要求6的方法，其特征在于经纱张力是在步骤(c)的第一和第二阶段之间控制。
8．根据权利要求7的方法，其特征在于经纱张力是在步骤(b)的过程中控制的。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于步骤(a)是通过射水织机完成的。
10．根据权利要求8的方法，其特征在于由射水织机完成的纺织品立即进行(b)步骤而没有干燥。
11．根据权利要求8的方法，其特征在于所用原纱的干燥热收缩是5-12％(在180℃下处理15min)。
12．由权利要求2-11中任意一项方法制备的用于气囊的无覆盖纺织品。
13．一种制备用于气囊的无覆盖纺织品的系统，包括(d)一个编织机械装置；(e)一个在沸水中进行纺织品收缩的机械装置；以及(f)一个干燥和上光的机械装置。
14．根据权利要求13所述的系统，其特征在于其中机械装置(c)中包括一种吸鼓干燥器。
15．根据权利要求14所述的系统，其特征在于其中机械装置(c)是一个多阶段装置。
16．根据权利要求14所述的系统，其特征在于其中机械装置(c)是一个两阶段装置。
17．根据权利要求16所述的系统，其特征在于其中机械装置(c)包括两个单元，在第一和第二单元之间包括一个经纱张力控制装置。
18．根据权利要求17所述的系统，其特征在于其中机械装置(b)包括一个经纱张力控制装置。
19．根据权利要求18所述的系统，其特征在于其中机械装置(b)包括一个射水织机。
全文摘要
一种用于机动车辆的气囊的无覆盖纺织品,其生产过程包括:编织纺织品、在沸水中对所纺织品进行收缩处理、对处理后的纺织品进行干燥及上光三个步骤。
文档编号D06C15/00GK1306106SQ0010039
公开日2001年8月1日 申请日期2000年1月20日 优先权日2000年1月20日
发明者小西辰男, 北村守 申请人:东洋纺织株式会社