1.本发明属于汽车安全备件技术领域，涉及一种安全气囊及其制备方法。
背景技术：
2.安全气囊织物是安全气囊系统中最重要的组成部分，其性能的好坏直接关系到司乘人员的安全，因此，安全气囊织物必须具备包装体积小，快速充气、放气、长期不需维修、优异的机械性能等。常见的安全气囊是缝合型织物，采用两层二维织物缝合而成，二维机织物虽然加工方便，生产成本低，但该类型的安全气囊织物的缺点在于：如果安全气囊展开时应力集中于缝制部位，则缝制部位的接缝滑移容易变大，展开后的约束性能容易变差。
3.现有技术中采用机织物制得的安全气囊，其经纱方向的能量吸收量ew与纬纱方向的能量吸收量ef之比为0.5～2.0，这说明经纱和纬纱的受力不均匀，是引起安全气囊工作失误的不安全因素之一。
技术实现要素：
4.本发明的目的是解决现有技术中安全气囊存在的经纱和纬纱的受力不均匀易引起安全气囊工作失误的技术问题，提供一种安全气囊及其制备方法。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种安全气囊的制备方法，包括如下步骤：
7.(1)织造安全气囊用聚酯织物：织造时，安全气囊用聚酯织物的织造区域采用双层组织织造工艺，上层和下层都为平纹组织，且层间无接结，并在安全气囊用聚酯织物的织造区域四周(约10cm距离)设置单层的平纹机织物(采用单层平纹织造工艺织造)作为过渡；在形成每个组织点时，设定安全气囊用聚酯织物的织造区域内对应的综眼高度，经过剪裁整理，制得安全气囊用聚酯织物；
8.安全气囊用聚酯织物的织造区域内，综眼高度的计算方法为：
9.令则
10.其中，h
ij
为织造安全气囊用聚酯织物的织造区域时第i根纬纱和第j根经纱形成的组织点的综眼高度(cm)，i＝1,...m，j＝1,...n，m为打纬的次数，n为经纱的根数；λ
纬
为安全气囊用聚酯织物织造区域的纬密，λ
经
为安全气囊用聚酯织物织造区域的经密(均定义为10cm长度内在垂直于长度方向平行排列的纱线的根数)；角度单位用弧度；
11.安全气囊用聚酯织物的织造区域内形成的织物的表面形状为回转面，回转面的母线为椭圆弧线形，h为回转面的母线在其旋转轴上的投影长度，r为回转面的底圆面的半径；
12.安全气囊用聚酯织物的织造区域内，经纱的第奇数根与纬纱的第奇数根构成安全气囊用聚酯织物的上层，经纱的第偶数根与纬纱的第偶数根构成安全气囊用聚酯织物的下层；当i为奇数，且j为奇数时，形成的组织点为安全气囊用聚酯织物的双层结构的上层中的
组织点；当i为偶数，且j为偶数时，形成的组织点为安全气囊用聚酯织物的双层结构的下层中的组织点；
13.安全气囊用聚酯织物织造时，在对应的织口至第一排综丝区域内放置表面呈相同回转面的栅格状支撑体；栅格状支撑体由等间距排列的多个薄板连接制成，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3；多个薄板的数量可以根据相邻薄板之间的间距和薄板的厚度与整个栅格状支撑体的宽度计算得到。
14.引入的纬纱被钢筘打入织口处时，沿支撑体的上表面逐根分布的同时，又可支撑住经纱以保证所织造的曲面形态的稳定。
15.安全气囊用聚酯织物的织造区域织造时，在恒定张力条件下对每根经纱进行独立地被动送经；
16.(2)在安全气囊用聚酯织物上设进气孔，用于与气体发生器(汽车安全气囊系统的一个组成部分)相连；
17.(3)在织物内部均匀喷涂一层硅胶，形成硅胶涂层并进行硫化处理，以保证安全气囊气袋的气密性；
18.(4)安装安全气阀，得到安全气囊。
19.作为优选的技术方案：
20.如上所述的一种安全气囊的制备方法，步骤(3)中硅胶的粘度为20000cp～250000cp，硅胶的涂布量为15～20g/m2。
21.如上所述的一种安全气囊的制备方法，安全气囊用聚酯织物织造区域的经密λ
经
都为120～170根/10cm，安全气囊用聚酯织物织造区域的纬密λ
纬
都为120～170根/10cm。
22.如上所述的一种安全气囊的制备方法，经纱和纬纱均为聚酯纤维，聚酯纤维的纤度为1000dtex～2000dtex，断裂强度≥7.2cn/dtex，断裂伸长率为15.0～18.5％。
23.如上所述的一种安全气囊的制备方法，所述安全气囊用织物的织造方法中，在形成每个组织点时是指引纬前、引纬后或者打纬后；薄板的材质为金属；
24.经纱的张力为70～100cn/根；纬纱的张力为20～35cn/根；
25.卷绕速度为0.9～4.2cm/min，打纬速度为13～17根/分钟。
26.如上所述的一种安全气囊的制备方法，在形成每个组织点时，还设置组织点到第一排综丝的综眼的水平距离为提综高度的2～5倍；提综高度为第一排综丝的综眼相较于引纬时纬纱所在水平面的高度。
27.如上所述的一种安全气囊的制备方法，被动送经是指采用扭簧式张力调节装置。筒装经纱置于筒子架上，且每个筒子中引出的纱线配备有扭簧式张力调节装置，并维持送经过程中每根经纱的张力保持恒定。
28.每一次打纬前调整每根经纱对应的综丝的综眼高度是通过将不同的综丝各自独立地与不同的升降机构连接，控制各综丝升降一定的高度实现的。
29.如上所述的一种安全气囊的制备方法制得的安全气囊，包括安全气囊用聚酯织物、硅胶涂层和安全气阀；
30.所述安全气囊用聚酯织物包括由经纱和纬纱交织即形成的双层机织物；
31.所述双层机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行；双层机织
物上的所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；
32.所述双层机织物上各处的经密相同，纬密相同。
33.双层机织物的边缘处由单层的平纹机织物连接，双层机织物的上层和下层可以被上下分离，并形成以回转面的底圆面所在平面为对称平面的对称封闭立体结构(该结构与安全气囊的结构相同)；需注意的是，此处所指的形状是指忽略机织物表面由经纱和纬纱交织造成的微观起伏后的形状；
34.作为优选的技术方案：
35.如上所述的一种安全气囊，将所述安全气囊用聚酯织物的其中一层织物拉伸至应力为118n/cm，然后松弛至应力为0n/cm时，经纱方向的能量吸收量ew为1.5～3.3j/cm2，纬纱方向的能量吸收量ef为1.5～3.3j/cm2，所述经纱方向的能量吸收量ew与所述纬纱方向的能量吸收量ef之比为0.9～1.1。
36.本发明的机理如下：
37.现有技术中，三维织物与二维织物相比，在复合成型时不需要裁剪缝合，提高了织物的整体性，简化复合成型工艺，制得的安全气囊用聚酯织物在整体的抗分层、抗冲击及耐疲劳性能上较二维机织物复合材料而言具有很大的优越性。
38.本发明的三维织物与现有技术中一体成型的三维织物相比，由于现有技术中的一体成型的三维织物上，三维曲面区域的纬纱所在平面不相互平行，且织物整体呈现出不同区域的经密和纬密不均匀，这种不均匀的织物结构，会导致织物在受力时，各区域的受力不均匀；而本发明的一体成型三维织物上，设置所有经纱与三维曲面区域的经纱所在的平面均平行，且所有纬纱与三维曲面区域的纬纱所在的平面均平行，在此基础上，且还保证各区域内的经纬密度均匀，则保证了一体成型三维织物的受力均匀。
39.为了制得本发明中的安全气囊用聚酯织物，本发明采用栅格状支撑体织造安全气囊用聚酯织物，与异形辊卷取方法相比，异形辊卷取方法的织造过程中，位于异形辊小端区域的线速度小于于位于异形辊大端区域的线速度，致使位于异形辊小端区域的纬纱密度大于位于异形辊大端区域的纬纱密度，则异形辊卷取方法所制备的三维织物的纬纱密度无法达到均匀；而本发明所采用的栅格状支撑体，是将多个平面薄板等间距排列且组合在一起，在织造时，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，保证薄板可顺利进入钢筘筘齿之间，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3，以保证薄板的存在不影响纱线的交织，则打纬时可以使纬纱等间距排列，在制成织物的投影方向，纬纱呈直线状，当以恒定速率卷绕时，纬纱密度是均匀的；经密是钢筘控制的，常规钢筘以及标准穿综过程能保证经密一致。
40.而且，织造安全气囊用聚酯织物的织造区域的单层的平纹机织物(平面区域)作为过渡时，经纱按照正常的机织物织造工艺进行交织；织造安全气囊用聚酯织物的织造区域(曲面区域)时，依据曲面区域形态，通过综眼高度和送经量的控制，且使得不同高度曲面区域所在的经纱的送经量增加量不同，总的原则是：参与曲面区域织造的经纱所穿入的综眼高度不同于参与平面区域织造的经纱所穿入的综眼高度，参与曲面区域上部区域织造的经纱所穿入的综眼高度高于参与曲面区域下部区域织造的经纱所穿入的综眼高度；织造过程中前梁和后梁的高度是一致的，也是保持不变的，当回至综平位置时的经纱所处的棕眼相对于前梁或后梁的高度为0时，经纱与纬纱交织形成平面区域，当回至综平位置时的经纱所
处的棕眼相对于前梁或后梁的高度不为0时，经纱与纬纱交织形成曲面区域。
41.另外，本发明的方法中采用的栅格状支撑体的制备简单，而异形辊卷曲方法制备三维织物，与栅格状支撑体作用相对应的异形辊是三维形态的，其加工十分复杂。
42.安全气囊用聚酯织物的织造过程中，其适用于被动送经，这是因为，织造时，小曲率的三维织物的每根经纱的提综高度差异小，高的提综高度的经纱不会因为被过度拉出而超出被动送经系统中的张力装置(即保持恒定张力下)的长度调整空间，工艺简单，适用范围广。被动送经的目的是为了保证送经量和张力可控且准确，从而保证织造的三维织物的密度均匀。
43.本发明采用一体成型的三维织物，包含了以双层机织物为主体，且其边缘处由单层的平纹机织物连接，双层机织物部分的上层和下层被展开会形成对称封闭立体结构；该结构整体密度均匀，由其制得的安全气囊在展开后的约束性能好，且经纱方向的能量吸收量ew与纬纱方向的能量吸收量ef之比接近1，这说明本发明的安全气囊安全性更好。
44.有益效果
45.(1)本发明的一种安全气囊的制备方法，可通过控制经纱送经量和提综动程实现经纬纱在曲面相互交织，可制备经密和纬密相等的三维聚酯平纹布；
46.(2)本发明的一种安全气囊，经纱方向的能量吸收量ew与纬纱方向的能量吸收量ef之比接近1。
具体实施方式
47.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
48.一种安全气囊的制备方法，包括如下步骤：
49.原料准备：经纱和纬纱均为聚酯纤维，聚酯纤维的纤度为1260dtex，断裂强度为7.5cn/dtex，断裂伸长率为16.5％。
50.(1)织造安全气囊用聚酯织物：织造时，安全气囊用聚酯织物的织造区域采用双层组织织造工艺制备，上层和下层都为平纹组织，且层间无接结，并在安全气囊用聚酯织物的织造区域四周(10cm距离)设置单层的平纹机织物(采用单层平纹织造工艺织造)作为过渡；在形成每个组织点时(打纬后)，设定安全气囊用聚酯织物的织造区域内对应的综眼高度，经过剪裁整理，制得安全气囊用聚酯织物；
51.安全气囊用聚酯织物的织造区域内，综眼高度的计算方法为：
52.令则
53.其中，h
ij
为织造安全气囊用聚酯织物的织造区域时第i根纬纱和第j根经纱形成的组织点的综眼高度(cm)，i＝1,...m，j＝1,...n，m为打纬的次数，n为经纱的根数；λ
纬
为安全气囊用聚酯织物织造区域的纬密(136根/10cm)，λ
经
为安全气囊用聚酯织物织造区域的经密(136根/10cm)；角度单位用弧度；安全气囊用聚酯织物的织造区域内形成的织物的表面形
状为回转面，回转面的母线为椭圆弧线形，h为回转面的母线在其旋转轴上的投影长度，r为回转面的底圆面的半径；
54.安全气囊用聚酯织物的织造区域内，经纱的第奇数根与纬纱的第奇数根构成安全气囊用聚酯织物的上层，经纱的第偶数根与纬纱的第偶数根构成安全气囊用聚酯织物的下层；当i为奇数，且j为奇数时，形成的组织点为安全气囊用聚酯织物的双层结构的上层中的组织点；当i为偶数，且j为偶数时，形成的组织点为安全气囊用聚酯织物的双层结构的下层中的组织点；
55.安全气囊用聚酯织物织造时，在对应的织口至第一排综丝区域内放置表面呈相同回转面的栅格状支撑体；栅格状支撑体由等间距排列的多个金属薄板连接制成，薄板的厚度方向与纬纱方向相同，相邻薄板的间距为钢筘的相邻筘齿的间距，每个薄板的厚度小于钢筘的相邻筘齿间距的1/3；
56.安全气囊用聚酯织物的织造区域织造时，采用扭簧式张力调节装置，在恒定张力条件下对每根经纱进行独立地被动送经；经纱的张力为100cn/根；纬纱的张力为35cn/根；卷绕速度为1.5cm/min，打纬速度为17根/分钟，每一次打纬前调整每根经纱对应的综丝的综眼高度是通过将不同的综丝各自独立地与不同的升降机构连接，控制各综丝升降一定的高度实现的。在形成每个组织点时，设置组织点到第一排综丝的综眼的水平距离为提综高度的4倍。
57.制得的安全气囊用聚酯织物包括由经纱和纬纱交织即形成的双层机织物；双层机织物上的所有经纱与任一呈弯曲状的经纱所在的平面平行；双层机织物上的所有纬纱与任一呈弯曲状的纬纱所在的平面平行；双层机织物上各处的经密相同，纬密相同。
58.将安全气囊用聚酯织物的其中一层织物拉伸至应力为118n/cm，然后松弛至应力为0n/cm时，经纱方向的能量吸收量ew与纬纱方向的能量吸收量ef之比为1.1。
59.(2)在安全气囊用聚酯织物上设进气孔，用于与汽车安全气囊系统的气体发生器相连；
60.(3)在织物内部均匀喷涂一层硅胶，形成硅胶涂层并进行硫化处理，以保证安全气囊气袋的气密性；其中，使用的硅胶的粘度为250000cp，硅胶的涂布量为20g/m2。
61.(4)在安全气囊用聚酯织物上安装安全气阀，得到安全气囊。
62.制得的安全气囊，包括安全气囊用聚酯织物、硅胶涂层和安全气阀。