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汽车用纺织材料的应用现状(二):安全气囊

安全气囊是汽车被动安全系统的重要组成部分,国内的安全气囊丝主要生产企业有浙江海利得新材料股份有限公司、江苏恒力化纤有限公司、中国神马集团有限责任公司和英威达特种纤维(上海)有限公司等。其中,浙江海利得是涤纶气囊丝的主要生产商,全球市场占有率超过60%;英威达是锦纶气囊丝主要生产商。国外安全气囊丝的生产企业主要包括日本东丽(Toray)株式会社、德国PHP FIBERS公司等。随着国内相关法规和标准的完善,以及安全气囊用纤维、面料及制品加工全流程产业化技术的突破,我国安全气囊产业将有更好的发展。


 


 

安全气囊纤维的选择

自安全气囊发明以来,占绝大部分市场份额的气囊丝为高强度锦纶66复丝。锦纶具有初始模量低、断裂伸长适宜、弹性好、耐磨及热焓量高等特点,制成织物后其能量吸收性和耐冲击性好,耐热性优异,折叠性能良好。锦纶46和锦纶6也可用于制作安全气囊织物。德国Akzo Nobel公司开发了一种无涂层安全气囊用锦纶46长丝,熔点为285℃,性能与锦纶66相似,但成本更高。锦纶6长丝的熔点和热焓值比锦纶66低,但经特殊处理后也可制成较好的安全气囊。由美国Allied Signal公司生产的Saty Gard 锦纶6长丝制成的气囊织物的抗撕裂性、可折叠性和强度保持力均优于由锦纶66制成的气囊织物,在冲击、老化和燃烧试验中也表现良好。


 


 

另外,涤纶长丝也可作为安全气囊用原料。涤纶具有成本低、受湿度变化影响不明显、强度高、耐化学性好、保形性好和易回收利用等优点,替代锦纶可使气囊织物的生产成本降低约40%。涤纶的耐高温性和耐冲击性不如锦纶织物,但随着纤维改性技术和气囊织物整理技术的发展,其性能还有较大的提升空间。德国PHP FIBERS开发出一种添加剂改性涤纶,由其所制成气囊织物的性能与锦纶66相当,耐热性也得到了提高。德国Hoechst公司开发了一种高韧性涤纶长丝,由其制成的气囊织物在环境模拟及汽车碰撞试验中都表现出了良好的性能。涤纶由于回潮率低,吸湿后不易恢复到轧光前的纱线状态,在气囊使用寿命内能保持较低的透气性。因此,涤纶已成为开发人员日益关注的焦点,采用涤纶丝织造气囊织物的比重逐渐增加。目前,涤纶在安全气囊中的用量占比接近30%。


 

安全气囊织物的选择

涂层织物的优点是导热性高,透气性可精确控制,易裁剪和缝制,边缘不易磨损,但其不易折叠且随着时间的推移会迅速降解,因此可能导致灾难性的故障。此外,缝制型气囊袋对缝纫线和缝制工艺要求高。因此,更轻、更柔软、体积更小且更环保、易回收的无涂层全成型气囊织物成为了技术发展方向。无涂层织物需要特别致密且质量极高,但仍要求具有一定的透气性,加工难度大,但性能易预测、更稳定。无涂层安全气囊主要通过织物孔隙释放气体,可在相对较低的压力下展开,释放气体的温度也较低,因此最大限度地减小了气囊展开时面颈部烧伤或受伤的概率。目前市场上以无涂层气囊袋为主,国外高档汽车正越来越多地使用全成型气囊袋。

气囊袋的高强度和低透气率是达到使用要求的关键。因此,在织造工艺上,组织多采用平纹结构紧密编织,平纹组织浮长短,结构稳定,透气量小,织物强度也高。对于综合性能要求较高的气囊织物,可使用复合纤维、异形纤维,或采用多组分原料以混并或交织的方法进行织造,以改善织物的折叠性、柔韧性,以及与涂层的黏合性等。此外,非织造布也开始应用于安全气囊。除提升材料性能及降低成本外,目前安全气囊织物的主要研究方向还包括智能化和安全性的提高。在安全性上,由于目前汽车安全气囊发生器的产药剂普遍采用叠氮化钠,其毒性强,经激活后还会生成固态钠,若固态钠与水接触会直接燃烧,造成二次伤害。因此,作为未来发展方向之一,汽车安全气囊会逐步利用其他气体取代叠氮化钠,如氢气与空气的混合气体或是利用以氦为主的混合气体。


来源:纺织导报

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