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    汽車用安全帶材料的應用與發展迅猛
    時間:2024-04-02 09:25:12    來源:仙桃市非織造布產業協會  

    作為產業用紡織品的一個重要領域,汽車用紡織品對乘坐安全性和舒適性、汽車輕量化和行駛操縱性能都有重要影響。據統計,每輛汽車平均消耗42m2紡織品,主要用于座椅、頂棚、地毯、隔音氈、隔熱氈、空濾和油濾材料、安全帶和安全氣囊、簾子布及用于車身的纖維復合材料等。目前,雖然受汽車市場低迷的影響,汽車行業對紡織品的需求降低,但行業骨干仍堅持對產品的創新和研發做持續投入,并分析國家政策及汽車產業發展趨勢,積極尋找企業可持續發展的機遇。


    目前,被廣泛采用的被動式安全帶由織帶、自動卷收器、預拉緊安全結構、拉力限制器等部件構成。安全帶對于乘車安全的重要性不言而喻,正確使用安全帶能使汽車撞擊造成的傷害降低60%~70%,死亡率下降約75%。為減小汽車沖撞和緊急制動時駕乘人員的位移,織帶需要具有高強度,良好的延伸性(以減少附加速度在人體上產生的力)、耐磨性(織帶常處于伸縮狀態)、耐氣候性及阻燃性等,在汽車的整個生命周期內持續使用而不會顯著劣化。取決于前排還是后排位置,對織帶延伸性的要求也不同。低伸長型纖維適用于前排駕駛員和副駕駛員所使用的織帶,約束能力強;高伸長型纖維適用于后排乘員所使用的織帶,提供緩沖和適當地吸收能量。此外,織帶還應表面光滑、抗菌、色澤與車廂匹配,同時對其耐光、耐濕摩擦和耐汗漬色牢度也有要求。


    纖維原料對織帶的影響


    纖維原料性能指標的高低及穩定性嚴重影響織帶的安全性能和品質。一般選用抗拉強度較高、伸長率適中、不易變形的纖維原料,如高強滌綸長絲和高強錦綸長絲。錦綸耐光性差,早期使用較多,現在所占比例不大。目前主要以滌綸工業長絲為織帶原料,其具有模量高、伸長率低、熱性能好、尺寸穩定性好和成本適宜等特點。若滌綸工業長絲的強度差,則需增加經紗根數,導致生產成本提高;強度不穩定,則增大生產控制難度,導致織帶質量不穩定。原料的伸長率、干熱收縮率決定了織帶的延伸性,若出現偏差和不穩定,會影響后續染整工藝和織帶性能。此外,滌綸工業長絲的含油率、油污、灰塵都可能會導致織疵,影響織帶外觀。美國PerformanceFibers曾開發出座位安全帶專用纖維Securus,其是一種新型聚酯共聚物纖維,由其所制成的織帶同時具有滌綸的力學約束性能和聚己內酯(PCL)的柔韌性和緩沖性。與滌綸織帶相比,由Securus纖維制成的織帶的能量吸收可增加30%,乘員所受撞擊力可減少30%。


    紗線參數對織帶的影響


    安全帶織帶長約2.6~3.6m、寬約為46mm、厚度約為1.1~1.2mm。據估計,每輛車中約有總長度為14m,重約0.8kg的織帶。由于織帶易拆卸且成分均一,便于回收利用。在歐洲安全帶主要為黑色,在美國和日本主要是淺灰色,但在具體應用中也需要考慮與內飾顏色的搭配。通常,織帶經向為320根1100dtex的紗線或260根1670dtex的紗線,采用斜紋或緞紋組織結構。經紗多平行于織帶平面,以提高織帶強力,使織帶表面光滑、柔軟??棊Ы浐笳砗?,織物縮緊,克重增加,可提高其能量吸收性能。


    織帶在長度方向上需柔軟易彎曲,給人體帶來舒適感;在寬度方向上需硬挺,以使織帶能在帶扣之間輕松滑動并順利回縮。日產(Nissan)開發了一種人字斜紋織物,可減少乘員佩戴時的松緊度和織帶的滑動力,帶來更好的舒適感和便捷性。此外,織帶還要求邊緣耐磨但不能過硬,否則影響佩戴的舒適性。美國安全帶生產商AlliedSignal開發了一款特殊設計的織帶CARESS,該織帶在織邊處采用了更柔軟的500D紗線。


    織帶的耐磨性與滌綸工業長絲的單絲線密度、紗線線密度及紗線捻度有關。較粗的紗線有利于提高其耐磨性。高耐磨性的織帶宜采用高強耐磨性工業捻絲。不加捻絲織造的織帶施以涂層也可提高其耐磨性。有研究指出,相較捻絲而言,由于不加捻絲織造的織帶密度高,織帶的拉伸強度和撕裂強度得到提高,織帶也更加柔軟、光滑、易彎曲。美國和日本多采用不加捻絲來織造織帶,而歐洲多采用捻絲織造。自20世紀末,不加捻的高線密度紗線越來越受歡迎。如日本制造商常采用1100dtex的經紗和550dtex的緯紗制造織帶。此外,膨體紗和變形紗也可用于織帶,這類紗線更耐磨但強度差,可用作面層紗線。


    安全帶的發展現狀與趨勢


    目前,安全帶織帶原料已基本實現國產化,滌綸工業絲可滿足國內市場需求,安全帶織帶技術也有了較好的發展。但在安全帶的總成技術上,國內企業仍需加大研發力度。外資企業在具有恒力、低噪音和低摩擦的卷收器、安全帶座椅一體化設計、固定裝置等方面都取得了較大成就,具有領先的安全帶配套關鍵技術,占據了大量安全帶市場。國外近年來汽車安全帶專利申請人所屬國家分布狀況數據顯示,歐美國家擁有大量核心技術,設置了大量專利壁壘并形成了行業壟斷。


    近年來,市場上還出現了基于壓力傳感器原理的安全帶系統、氣囊式安全帶、負泊松比效應的織帶等研發思路。全球最大的汽車安全供應商瑞典AUTOLIV(奧托立夫)開發了一種配備氣囊的座椅安全帶,使安全帶和安全氣囊的功能合二為一,并已裝配于Mercedes-Benz(梅賽德斯-奔馳)的S級轎車上。該公司還開發了一種智能安全帶,當激光雷達檢測到障礙物時,預緊器會收緊安全帶的松弛部分。日產開發了一種可根據碰撞嚴重程度調整對乘員的約束力的智能安全帶。此外,安全帶還可配合安全氣囊協同使用,在安全氣囊展開時主動收緊安全帶,使乘員處于最佳約束位置。利用傳感器和主動安全功能,安全帶正在變得越來越“智能”。


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