Die vorliegende Erfindung betrifft textile Flächengebilde für Airbags, die aus Multifilamentgarn aus synthetischem Polymer mit hoher Decitex-Zahl pro Filament gewebt sind.

Die in Airbags zur Anwendung gelangenden textilen Flächengebilde sollten eine hohe Festigkeit zeigen, geringe Luftdurchlässigkeit und die Fähigkeit, sich auf das mindest erforderliche Volumen falten zu lassen. Die US-P-5508073 (Krummheuer et al.) lehrt, dass die Vorteile in Bezug auf Luftdurchlässigkeit und spezifische Steifigkeit bei solchen textilen Flächengebilden anzutreffen sind, die aus Polyamid-Multifilamentgarnen mit einer einzelnen Filamentfeinheit von weniger als fünf (5) Decitex pro Filament und spezieller mit einer einzelnen Filamentfeinheit von weniger als vier (4) Decitex pro Filament hergestellt sind.

Ein Airbaggewebe, das aufgebaut ist aus Mischgarnen, die einen Anteil von Garnen mit hoher Decitex-Zahl pro Filament und einen Anteil von Filamentgarnen mit geringer Decitex-Zahl pro Filament enthalten, sind aus der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung WO 98-31854 (LaLonde et al.) bekannt. Die Komponente mit hoher Decitex-Zahl pro Filament ist ausgewählt aus dem Bereich von fünf (5) bis vierzehn (14) Decitex pro Filament, während das Garn mit der geringeren längenbezogenen Dichte ausgewählt ist aus einem Bereich von 1,5 bis fünf (5) Decitex pro Filament. Das Verhältnis der Komponenten in dem Mischgarn nach LaLonde et al. ist ausgewählt aus dem Bereich von 1:1 bis 1:5 (grob:fein).

Es wird als vorteilhaft angesehen, für einen Airbag ein textiles Flächengebilde bereitzustellen, das aus einem Polyamid-Multifilamentgarn erzeugt ist, das zwar den Vorteil der den Filamenten hoher Decitex-Zahl innewohnenden Festigkeit hat und dennoch die Faltbarkeit und das Luftdurchlässigkeitsverhalten von Filamenten mit einer geringen Decitex-Zahl bereitstellt.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Gewebe zur Verwendung in der Herstellung eines Airbags. Das textile Flächengebilde wird aus einer Mehrzahl von Multifilamentgarnen aus synthetischem Polymer erzeugt, die im Wesentlichen in senkrechten Kett- und Schussrichtungen verlaufen. Jedes Multifilamentgarn weist eine Mehrzahl einzelner Filamente auf, wobei jedes einzelne Filament eine längenbezogene Dichte im Bereich von etwa acht (8) Decitex bis etwa elf (11) Decitex pro Filament hat und mehr bevorzugt eine längenbezogene Dichte im Bereich von etwa neun (9) Decitex bis etwa elf (11) Decitex pro Filament. Das textile Flächengebilde hat eine zirkuläre Biegesteifigkeit im Bereich von etwa vier (4) Newton bis etwa sieben (7) Newton, gemessen nach der Methode des Standards ASTM D4032-94.

Vorzugsweise haben die Multifilamentgarne eine längenbezogene Dichte (Garntiter) im Bereich von etwa zweihundert (200) bis etwa sechshundert (600) Decitex und mehr bevorzugt im Bereich von etwa zweihundertfünfzig (250) Decitex bis etwa fünfhundertfünfzig (550) Decitex.

Derartige Multifilamentgarne werden in weitgehend senkrechten Kettrichtungen und Schussrichtungen gewebt, wie beispielsweise in einer Leinwandbindung. Die typischen Warendichte beträgt achtzehn (18) bis fünfundzwanzig (25) Garne pro Zentimeter entweder in Kett- oder Schussrichtung. Gewebe dieses Typs haben eine zirkuläre Biegesteifigkeit, auch bekannt als "King"-Steifigkeit, von vier Newton (0,9 pound-force) bis etwa 7,1 Newton (1,6 pound-force), gemessen nach der Methode des Standards ASTM D4032-94. Gewebe, die aus den bevorzugten Garnen aufgebaut sind, haben eine Flächendichte von etwa hundertfünfundzwanzig (125) Gramm pro Quadratmeter bis etwa zweihundertfünfzig (250) Gramm pro Quadratmeter.

Gewebe, die gemäß der vorliegenden Erfindung aus schweren Garnen mit hoher Decitex-Zahl pro Filament hergestellt sind, liefern Airbags, die im Bezug auf das Gewicht leichter sind und über eine verbesserte Faltbarkeit verfügen, gemessen über die zirkuläre Biegesteifigkeit, der Widerstand des Gewebes gegenüber zirkuläres Biegen.

Geeignete synthetische Polymere, aus denen bevorzugte Garne mit hoher Decitex-Zahl pro Filament hergestellt werden, schließen ein: Nylon 66, Nylon 6, Nylon 46, Nylon 12, Nylon 612 und Polyester, wie beispielsweise 2GT, 2GN, 3GN und 3GT. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die Multifilamentgarne hoher Decitex-Zahl Nylon 66 ein besonders bevorzugtes Polymer.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Gewebe aus synthetischem Polymer zur Verwendung in Airbags gerichtet. Das Gewebe ist aus einer Mehrzahl von Multifilamentgarnen hoher Decitex-Zahl sowohl in Kett- als auch in Schussrichtungen des Gewebes aufgebaut.

Vorzugsweise ist jedes einzelne Filament in einem Multifilamentgarn ein Filament mit hoher feinheitsbezogener Reißfestigkeit mit einer längenbezogenen Dichte im Bereich von etwa acht (8) Decitex pro Filament bis etwa elf (11) Decitex pro Filament. Mehr bevorzugt haben die einzelnen Filamente eine längenbezogene Dichte zwischen neun (9) Decitex und elf (11) Decitex.

Die bevorzugten Multifilamentgarne mit hoher Decitex-Zahl haben eine längenbezogene Dichte (Garntiter) in einem Bereich von etwa zweihundert (200) bis etwa sechshundert (600) Decitex. Mehr bevorzugt hat das Multifilamentgarn hoher Decitex-Zahl eine längenbezogene Dichte im Bereich von etwa zweihundertfünfzig (250) Decitex bis etwa fünfhundertfünfzig (550) Decitex.

Die Multifilamentgarne hoher Decitex-Zahl sind in weitgehend senkrechten Kett- und Schussrichtungen gewebt wie in einer Leinwandbindung. Die typische Warendichte beträgt achtzehn (18) bis fünfundzwanzig (25) Garne pro Zentimeter entweder in Kett- oder Schussrichtung. Gewebe dieses Typs haben eine zirkuläre Biegesteifigkeit, auch bekannt als "King-Steifigkeit" von 4,0 Newton (0,9 pound-force) bis etwa 7,1 Newton (1,6 pound-force), gemessen nach der Methode des Standards ASTM D4032-94.

Gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Gewebe haben eine Flächendichte von etwa einhundertfünfundzwanzig (125) Gramm pro Quadratmeter bis etwa zweihundertfünfzig (250) Gramm pro Quadratmeter. Gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Gewebe haben schwere Garne mit hoher Decitex-Zahl pro Filament und liefern Airbags, die im Bezug auf das Gewicht leichter sind und über eine verbesserte Faltbarkeit verfügen, die über den Widerstand des Gewebes gegenüber zirkulärem Biegen gemessen wird.

Es ist überraschend festgestellt worden, dass ein Gewebe in Leinwandbindung aus Multifilamentgarnen mit hoher Decitex-Zahl sowohl in Kett- als auch in Schussrichtungen mit einer längenbezogenen Dichte des einzelnen Filamentes im Bereich von etwa acht (8) Decitex pro Filament bis etwa elf (11) Decitex keine hohe Steifigkeit hat. Auf der Grundlage der Messung der zirkulären Biegesteifigkeit des Gewebes kann man sagen, dass die Gewebe der vorliegenden Erfindung über eine verringerte zirkuläre Biegesteifigkeit und leichte Faltbarkeit verfügen, die den konventionellen Airbaggeweben überlegen sind. Die zirkuläre Biegesteifigkeit steht im direkten Zusammenhang mit der leichten Faltbarkeit von Geweben und steht daher in Korrelation mit kleinerer Packgröße des Airbags und besserem Auseinanderfalten des Airbags im Einsatz.

Man geht davon aus, dass Gewebe, die aus Garen mit höhere Decitex-Zahl pro Filament gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, eine optimale Ausgewogenheit zwischen Gewebenahtstärke, Stoffgewicht und Gewebeintensität erzielen. Airbaggewebe bekannter Ausführung, bei denen Garne mit Filamenten geringerer Decitex-Zahl verwendet werden, erfordern eine höhere Garndichte und mehr Garne pro Zentimeter, wenn diese Gewebe die Zugfestigkeit zeigen sollen, die für die Gewährung der erforderlichen Nahtfestigkeit benötigt wird. Der Vorteil derartiger Gewebe geringer Masse geht jedoch durch die höheren Kosten der hohen Gewebeintensität verloren.

Ein zweiter Vorteil, der von den Geweben der vorliegenden Erfindung erzielt wird, besteht in dem geringeren Gewicht, das die verringerte längenbezogene Dichte des Garns gewährt. In zunehmenden Maße werden Gewebe mit leichterem Gewicht verwendet, um das Airbag-Moment und eine mögliche Verletzung der Fahrzeuginsassen zu verringern, die bei normalem Airbageinsatz hervorgerufen werden. Bei diesem Bestreben spielen sowohl energieärmere Airbags als auch leichtere Gewebe eine Rolle. Mit der vorliegenden Erfindung ist man in der Lage, ein Gewebe hoher Festigkeit und Faltbarkeit mit geringerem Gewicht aus Garnen mit höherer Decitex-Zahl pro Filament bereitzustellen als aus Garnen der bisherigen Verwendung in Airbaggeweben.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Leichtigkeit, mit der Filamente zu Geweben ohne Filamentschäden verwebt sind. Beim Weben über durchaus konventionelle Mittel (Wasserdüsenweben, Luftdüsenweben und Weben auf dem Lanzenwebstuhl) betreten weniger gerissene Filamente in Folge einer Handhabung auf. Als Ergebnis gelangt der Weber bei Verwendung von Garnen mit höherer Decitex-Zahl pro Filament gemäß der vorliegenden Erfindung zu Produktivitätszunahmen und Kostenvorteilen, die mit Garnen mit sehr viel feineren Decitex-Filamenten nicht erhältlich sind.

Ein noch weiterer Vorteil im Gewebeverhalten, der aus der Verwendung von Garn mit hoher Decitex-Zahl pro Filament resultiert, schließt ein Verhältnis von Oberfläche/Volumen ein, das geringer ist als bei Garnen bekannter Ausführung. Behandlungen wie das Auswaschen von Gewebe zur Entfernung von Prozessappreturen, werden mit höherer Produktivität ausgeführt, was auf das geringere Verhältnis von Filamentoberfläche/Volumen zurückzuführen ist.

Zur Nachbehandlung von Geweben, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, werden keinerlei neue oder spezielle Prozesse benötigt. Insbesondere modifizieren diese Beschichtungen, wenn Gewebebeschichtungen wie Silikonkautschuk mit zwanzig (20) bis vierzig (40) Gramm pro Quadratmeter verwendet werden, die Luftdurchlässigkeit der Gewebe, um den Industriestandard von weniger als zehn (10) Liter pro Quadratdezimeter pro Minute bei einem aufgebrachten Differential-Testdruck von fünfhundert (500) Pascal zu erzielen. Für die Gewebe der vorliegenden Erfindung eignen sich völlig konventionelle Beschichtungen und Mittel zum Aufbringen der Beschichtungen. Gewebe der vorliegenden Erfindung sind zugänglich für das Beschichten unter Anwendung von Rakel, Walze, Tauchen, Extrusion und anderen Beschichtungsmethoden mit Beschichtungsmaterialien, wie beispielsweise Silikone, Polyurethane, Kautschuke, Blends dieser Materialien und andere Beschichtungsprodukte, die für den Airbag-Auftrag verwendbar sind.

Es wird davon ausgegangen, dass die Vorteile der Garne mit hoher Decitex-Zahl pro Filament in Geweben für Airbags mit Multifilamentgarnen realisiert werden können, die unter Verwendung einer Vielzahl von synthetischen Polymeren hergestellt werden. Die für die Gewebe der vorliegenden Erfindung verwendeten Multifilamentgarne hoher Decitex-Zahl können hergestellt werden aus beliebigen Vertretern von Nylon 66, Nylon 6, Nylon 46, Nylon 12, Nylon 612, Polyester 2GT (Polyethylenterephthalat), Polyester 2GN (Polyethylennaphthalat), Polyester 3GN (Polytrimethylennaphthalat) und Polyester 3GT (Polytrimethylenterephthalatpolymeren). Ein besonders bevorzugtes Polymer für die Gewebe, die aus Multifilamentgarnen mit hoher Decitex-Zahl gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ist Nylon 66.

Bei der Testmethode für die zirkuläre Biegesteifigkeit (oder "King"-Steifigkeit) handelt es sich um eine Standardprozedur für Gewebe, die mit der Methode des vorstehend erwähnten Standards der Bezeichnung ASTM D4032-94 vorgeschrieben ist. Bei der Methode wird eine flache, gefaltete Stoffprobe durch eine Standarddüse gedrückt. Die maximale Kraft, die zum Durchdrücken des Gewebes durch die Düse erforderlich ist, steht in Korrelation mit der Gewebesteifigkeit oder seinem Widerstand zum zirkulären Biegen. Die Ergebnisse dieser Kraftmessung werden direkt in "pound-force" oder "Newton" aufgezeichnet (wobei ein Pound-force gleich 4,447 Newton ist).

Alle in dem Aufbau der Gewebe verwendeten Garne, die in der Tabelle zusammengestellt sind, wurden aus einem Homopolymer von Nylon 66 schmelzgesponnen. In dem Polymer lag eine Additivkomponente als Wärmestabilisiermittel vor. Jedes Filament des Garns hatte einen runden Querschnitt und enthielt kein Mattierungsmittel. Die Garne wurden unter Anwendung eines konventionelle Prozesses zum Schmelzspinnen mit gekuppelten Streckstufen und Aufwicklern hergestellt. Die Garne wurden mit einer Appretur von 0,8 Gew.-% beölt. Die nominelle Decitex-Zahl pro Filament für die Beispiele 1, 2, 3 und 7 betrug 9,15 Decitex (8,24 Denier). Die Denier-Zahl pro Filament wurde gemessen, indem das Gewicht in Gramm von vierhundertfünfzig (450) Meter Garn genommen und mit zwanzig (20) multipliziert und durch die Zahl der Filamente in der abgewogenen Garnprobe dividiert wurde. Die Decitex-Zahl ist gleich der Denier-Zahl, multipliziert mit dem Bruch 10/9.

Jedes der Gewebe der Beispiele 1 bis 5 in der Tabelle wurde unter Anwendung eines konventionellen Lanzenwebstuhls hergestellt. Die Gewebe der Beispiele 6 und 7 in der Tabelle wurden unter Anwendung eines konventionellen Webstuhls für das Wasserdüsenweben gewebt. Alle Gewebe wurden mit einer Leinwandbindung ohne Gewebeschlichte mit Einstellungen und Geschwindigkeiten gewebt, die in der kommerziellen Praxis des Webens typisch sind. Nach dem Weben wurden die Gewebe in Wasser ausgewaschen und getrocknet und unter Anwendung konventioneller Methoden der kommerziellen Praxis fixiert. Alle Gewebe blieben unbeschichtet.

Diese Beispiele sind in der Tabelle zusammengefasst.

Beispiele 1, 2 und 3 zeigen die Eigenschaften der leichten Gewebe, die aus Garnen mit hoher Decitex-Zahl pro Filament hergestellt wurden. In jedem Fall wurde ein Nylon 66-Garn mit 280 Denier (311,5 Decitex) und 8,24 Denier (9,11 Decitex) pro Filament (34 Filamente in jedem Garnbündel) fest in das Gewebe mit dem folgenden Aufbau eingewebt.

Beispiel 1 war ein Gewebe mit 53 Garnen pro inch auf 52 Garnen pro inch mit Eigenschaften, wie sie in der Tabelle angegeben sind. Die Flächendichte von 142 Gramm pro Quadratmeter war durchaus vergleichbar mit sehr leichten Geweben, die aus Garnen mit sehr viel feinerer Denier-Zahl pro Filament aufgebaut waren. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,71 und wurde nach der in der PCT-Patentveröffentlichung WO 98-00592 (Bowen et al., zuerteilt der Milliken Research Corp.), offenbarten Definition bestimmt. Der Cover-Faktor eines Gewebes ist direkt proportional mit dem Flächengewicht des Gewebes. Die zirkuläre Biegesteifigkeit von Beispiel 1 betrug 4,2 Newton.

Beispiel 2 war ein Gewebe mit 55 Garnen pro inch auf 57 Garnen pro inch mit Eigenschaften, wie sie in der Tabelle angegeben sind. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,76. Die Flächendichte von 152 Gramm pro Quadratmeter war durchaus vergleichbar mit sehr leichten Geweben, die aus bei Garnen mit einer sehr viel feineren Denier-Zahl pro Filament aufgebaut waren. Die zirkuläre Biegesteifigkeit von Beispiel 2 betrug 4,4 Newton.

Beispiel 3 ist ein Gewebe mit 61 Garnen pro inch auf 60 Garnen pro inch mit Eigenschaften, wie sie in der Tabelle angegeben sind. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,82. Die Flächendichte von 164 Gramm pro Quadratmeter war vergleichbar mit leichten Geweben, wie aus Garnen mit sehr viel feinerer Denier-Zahl pro Filament aufgebaut waren. Die zirkuläre Biegesteifigkeit von Beispiel 3 betrug 6,4 Newton.

Es wurde ein Garn mit 210 Denier (235 Decitex), 3,1 Denier (3,4 Decitex) pro Filament (68 Filamente in jedem Garnbündel) zu einem Gewebe mit 63 Kettgarnen pro inch (24,8 pro Zentimeter) und 66 Schussgarnen pro inch (26 pro Zentimeter) gewebt. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,81. Die Flächendichte des Gewebes betrug 136 Gramm pro Quadratmeter und war charakteristisch für sehr leichte, kommerzielle Airbaggewebe. Dieses Gewebe hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 2,8 Newton.

Es wurde ein Garn mit 315 Denier (350 Decitex), 3,3 Denier (3,7 Decitex) pro Filament (96 Filamente in jedem Garnbündel) zu einem Gewebe mit 60 Kettgarnen pro inch und 60 Schussgarnen pro inch (23,6/cm × 23,6/cm) gewebt. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,91. Die Flächendichte des Gewebes betrug 191 Gramm pro Quadratmeter und war charakteristisch für kommerzielle Airbaggewebe aus Garnen mit feiner Decitex-Zahl pro Filament. Dieses Gewebe hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 7,2 Newton.

Es wurde ein Garn mit 420 Denier (470 Decitex), 6,2 Denier (6,9 Decitex) pro Filament (68 Filamente in jedem Garnbündel) zu einem Gewebe mit 49 Kettgarnen pro inch und 49 Schussgarnen pro inch (19,3 pro Zentimeter × 19,3 pro Zentimeter) gewebt. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,86. Die Flächendichte des Gewebes betrug 202 Gramm pro Quadratmeter und war charakteristisch für kommerzielle Airbaggewebe. Dieses Gewebe hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 8,5 Newton.

Es wurde ein Garn mit 420 Denier (470 Decitex), 8,2 Denier (9,2 Decitex) pro Filament (51 Filamente in jedem Garnbündel) zu einem Gewebe mit 49 Kettgarnen pro inch und 49 Schussgarnen pro inch (19,3 pro Zentimeter × 19,3 pro Zentimeter) gewebt. Der Cover-Faktor des Gewebes betrug 0,86. Die Flächendichte des Gewebes betrug 202 Gramm pro Quadratmeter und war charakteristisch für kommerzielle Airbaggewebe. Dieses Gewebe hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 6,5 Newton.

Das Gewebe von Vergleichsbeispiel 6 wurde mit einem Multifilamentgarn mit einer längenbezogenen Dichte von 6,2 Denier (6,9 Decitex) pro Filament hergestellt und hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 8,5 Newton. Im Gegensatz dazu wurde das Gewebe des erfindungsgemäßen Beispiels 7 aus einem Multifilamentgarn mit einer längenbezogenen Dichte von 8,2 Denier (9,2 Decitex) pro Filament hergestellt und hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 6,5 Newton. Überraschend betrug die zirkuläre Biegesteifigkeit für das Gewebe des erfindungsgemäßen Beispiels 7 lediglich etwa sechsundsiebzig Prozent (76%) von dem des Gewebes bekannter Ausführung des Vergleichsbeispiels 6. Die Abnahme des Biegewiderstands des Gewebes überträgt sich zu einer überlegenen Leichtigkeit des Faltens für einen aus einem Gewebe aufgebauten Airbag, das aus den Garnen gemäß der vorliegenden Erfindung mit hoher Decitex-Zahl pro Filament hergestellt ist.

Das Gewebe von Vergleichsbeispiel 5 wurde aus einem Multifilamentgarn mit einer längenbezogenen Dichte von 3,3 Denier (3,7 Decitex) pro Filament hergestellt und hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 7,2 Newton. Im Gegensatz dazu wurde das Gewebe des erfindungsgemäßen Beispiels 3 aus einem Multifilamentgarn mit einer längenbezogenen Dichte von 8,2 Denier (9,2 Decitex) pro Filament hergestellt und hatte eine zirkuläre Biegesteifigkeit von 6,4 Newton. Die zirkuläre Biegesteifigkeit von Gewebe nach dem erfindungsgemäßen Beispiel 3 betrug lediglich etwa neunundachtzig Prozent (89%) der zirkuläre Biegesteifigkeit für das Gewebe bekannter Ausführung von Vergleichsbeispiel 5. Dieses führte wiederum zu einer überlegenen Leichtigkeit des Faltens für einen Airbag, der aus einem Gewebe aufgebaut ist, das aus den Garnen gemäß der vorliegenden Erfindung mit hoher Decitex-Zahl pro Filament hergestellt ist.