汽车安全带和安全气囊用纤维

2008/11/27 9:10:19 编辑：Yanchao

    车辆是人们可以自我驾驶的舒适、便利的交通工具，但也经常发生由于交通事故引起的人、物伤害。现在，全世界奔跑的汽车近8亿台，每年发生的撞车事故达600万件，约120万人成为交通事故的牺牲者，这个数字今后还将进一步增加，据WHO预测，到2020年将上升为230万人。与车辆有关的各种事故中，要减少由于交通事故引起的牺牲者，不仅要提高汽车司乘人员的保护性能，而且面对步行者、两轮车乘员等人和车共存，是要求将交通受害控制到最小限度的安全装置。这种安全装置（或称车辆安全用具）有许多种，但主要是安全带和安全气囊。目前一般轿车大多使用了安全带和安全气囊，摩托车等两轮车用安全气囊也在前年量产后投放市场，步行者保护用安全气囊也于最近投放市场。下面介绍这些安全器具所使用的纤维。
    1、安全带使用的纤维
    在安全带系统中，使用纤维材料拘束乘员的安全带占大半。这种安全带的规格大不相同，可大致分为低伸度型和高伸度型，现在，每座席使用2.8～3.6m。
代表性的低伸度型和高伸度型安全带F-S特征和性能比较如表1。

表1按类型的安全带特征和性能比较

№	项目	低伸度	高伸度
1	丝的材料	涤纶	涤纶
2	丝的构成	1670、840、560、280、78dtex	1670、840、560、280、78dtex
3	强度（断裂时）	28－33KN	27－28KN
4	伸度（11.07KN）	4％－7％	11％－13％
5	特征、功能	预张力器和超载限制器并用时，可以最大限度地利用其结构特征的低伸度安全带，对乘员拘束性能来说是优越性。车辆前席几乎都使用低伸度的安全带。	不使用预张力器和超载限制器的安全带装置，最大限度利用安全带自身的延长带来的能量吸收特性。主要使用于后部座席的安全带。

安全带安装的性能必要条件必须符合各国家和地区详细规定的法律规格。代表性的规格是EEC77／541、ECE－R16、FMVSS209、JISD4604、日本保安标准，其他有加拿大、澳大利亚、新西兰、巴西、海湾各国、印度、马来西亚、泰国、菲律宾、中国、台湾省、韩国等。
但是，没有详细规定安全带要求性能的法规行业、现在，各公司对安全带安装和乘员限制系统独自采用符合各国法规的规格。
安全带所要求的一般物性和特性如表2所述。为了使其具有这些特性，对涤纶丝具有的特征寄予较大，涤纶丝的特征记述于表3中。

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表2安全带所要求的特性

№	项目	主要特性
1	强度	断裂强度：25～35KN
2	耐候（光）性	太阳光碳精电弧照射（100小时）后，保持初期强度的60％以上、而且14.7KN以上
3	耐磨损性	6角棒耐磨损试验2500周期
4	染色坚牢度	受光、磨损、汗，没有一定程度以上的褪色
5	耐水、耐热、耐寒	作为一般物性优异
6	阻燃性	100mm／min以下的燃烧速度
7	幅方向刚性	幅方向有身骨（不会成为绳状）
8	边部柔软感	边部组织织物具有圆度

表3适用于安全带的丝（涤纶）的特征

№	项目	主要特征
1	强度	每纤度的强度大
2	硬度	成带时幅方向的张力、身骨强度
2	硬度	低伸度带特性
3	耐候（光）性	可以全年暴露于太阳光线
4	耐热劣化性	可以长时间暴露于热环境

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安全带对世界生产的几乎所有汽车已成为标准装备，而且车辆生产台数还在逐年增加。2006年，世界生产了约6920万台以上的车辆，这些车辆搭载的安全带所需要的涤纶丝估计全年约6万吨。预计今后汽车的生产量将每年增长3％以上，安全带所使用的涤纶丝需求量将稳步增长。
2、安全气囊使用的纤维
在安全气囊系统中，使用纤维材料的部分安全气囊的袋体占大半。作为袋体的材料，现在平织锦纶66超强力丝的织布为主流，在表面有用橡胶材料等进行涂层的基布和用高密度的织布没有涂层的基布。现在，这些基布对各个安全气囊所要求的功能和性能的微妙差异和各自生产厂家的产品理念分别使用。另外，锦纶66丝的素材本身从安全气囊的开发初期没有变化，但丝的种类（纤度）变化很大。例如，初期的安全气囊使用的丝纤度，970dtex为主流，但随着安全气囊模件的小型、轻量、高性能化要求，开发并实用化了700、470、350、230dtex程度的细丝。
搭载汽车各部位的代表性安全气囊有司机席气囊、助手席气囊、侧面气囊、护膝气囊、窗帘气囊。车辆搭载气囊要求的特性如表4所列。

表4安全气囊要求的特性

№	项目	主要特性
1	强度物性优异	需要耐冲击的物性
2	环境耐久强度劣化少	因为不能确认物理性经年变化，需要保持绝对的强度
3	长时间的弯曲状态	因为不能确认物理性经年变化，需要保持绝对的强度
4	耐高温环境	耐从充气机来的高温气体
5	轻、薄、柔软	小而且折叠，要能够收藏在各部位的小仓中
6	摩擦阻力小	应能够从折叠状态直接瞬间全展开

为了使其具有这里表示的特性，锦纶66丝具有的特征寄予很大，其特征如表5所列。

表5适用于安全气囊的丝（锦纶66）的特征

№	项目	主要特征
1	强度	物理强度平衡好
2	柔软	柔软，弯曲性好
3	环境耐久性	耐热、耐寒、湿热等一般环境耐久性好
4	市场性、成本	具有市场性，而且有成本的妥当性
5	对热能	溶解热能高
6	轻	比重轻（轻的

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现在，对向发达国家生产的轿车几乎全部的司机席和助手席都标准装备为保护前面碰撞的前气囊系统，在日本，从2002年以后生产的轿车99％以上搭载前气囊系统。而且，近年来为保护侧面碰撞的侧面气囊安装率也在急剧增加，用于气囊基布的锦纶66丝的世界需求量已达每年9万吨。并且今后的需求增长预测也很大，正期待以每年8％以上的速度增长。
另外，还有儿童专门席用的安全带和安全垫罩用的纤维，所要求的特性如表6所列。

表6安全垫罩要求的特性

№	项目	主要特性
1	耐候（光）性	对光的染色坚牢度好（褪色、变色）
2	耐磨损性	对摩擦的染色坚牢度好（褪色、变色）
3	耐汗性	对汗的染色坚牢度好（褪色、变色）
4	清洗性	对洗涤的染色坚牢度好（褪色、变色）
5	有害物质性	要不含有害物质、环境负荷物质

今后，还要进行对安全带和安全气囊等的碰撞安全装置及交通事故前后的支援必需的新纤维材料的研究开发，减少交通事故及由其事故引起人们受害的纤维相关技术也将做出贡献。关于将来进化的安全带和安全气囊的新材料和新规格，“轻、薄、强”将成为关键词。
乘员保护装置与一般产品不同，是保护人们生命安全的产品。希望司机和乘员都能受到安全带和安全气囊的保护。

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