作為產(chǎn)業(yè)用紡織品的一個(gè)重要領(lǐng)域,汽車(chē)用紡織品對(duì)乘坐安全性和舒適性、汽車(chē)輕量化和行駛操縱性能都有重要影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),每輛汽車(chē)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(chē)身的纖維復(fù)合材料等。目前,雖然受汽車(chē)市場(chǎng)低迷的影響,汽車(chē)行業(yè)對(duì)紡織品的需求降低,但行業(yè)骨干仍堅(jiān)持對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新和研發(fā)做持續(xù)投入,并分析國(guó)家政策及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),積極尋找企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的機(jī)遇。
目前,被廣泛采用的被動(dòng)式安全帶由織帶、自動(dòng)卷收器、預(yù)拉緊安全結(jié)構(gòu)、拉力限制器等部件構(gòu)成。安全帶對(duì)于乘車(chē)安全的重要性不言而喻,正確使用安全帶能使汽車(chē)撞擊造成的傷害降低60%~70%,死亡率下降約75%。為減小汽車(chē)沖撞和緊急制動(dòng)時(shí)駕乘人員的位移,織帶需要具有高強(qiáng)度,良好的延伸性(以減少附加速度在人體上產(chǎn)生的力)、耐磨性(織帶常處于伸縮狀態(tài))、耐氣候性及阻燃性等,在汽車(chē)的整個(gè)生命周期內(nèi)持續(xù)使用而不會(huì)顯著劣化。取決于前排還是后排位置,對(duì)織帶延伸性的要求也不同。低伸長(zhǎng)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(qiáng);高伸長(zhǎng)型纖維適用于后排乘員所使用的織帶,提供緩沖和適當(dāng)?shù)匚漳芰俊4送,織帶還應(yīng)表面光滑、抗菌、色澤與車(chē)廂匹配,同時(shí)對(duì)其耐光、耐濕摩擦和耐汗?jié)n色牢度也有要求。
纖維原料對(duì)織帶的影響
纖維原料性能指標(biāo)的高低及穩(wěn)定性嚴(yán)重影響織帶的安全性能和品質(zhì)。一般選用抗拉強(qiáng)度較高、伸長(zhǎng)率適中、不易變形的纖維原料,如高強(qiáng)滌綸長(zhǎng)絲和高強(qiáng)錦綸長(zhǎng)絲。錦綸耐光性差,早期使用較多,現(xiàn)在所占比例不大。目前主要以滌綸工業(yè)長(zhǎng)絲為織帶原料,其具有模量高、伸長(zhǎng)率低、熱性能好、尺寸穩(wěn)定性好和成本適宜等特點(diǎn)。若滌綸工業(yè)長(zhǎng)絲的強(qiáng)度差,則需增加經(jīng)紗根數(shù),導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高;強(qiáng)度不穩(wěn)定,則增大生產(chǎn)控制難度,導(dǎo)致織帶質(zhì)量不穩(wěn)定。原料的伸長(zhǎng)率、干熱收縮率決定了織帶的延伸性,若出現(xiàn)偏差和不穩(wěn)定,會(huì)影響后續(xù)染整工藝和織帶性能。此外,滌綸工業(yè)長(zhǎng)絲的含油率、油污、灰塵都可能會(huì)導(dǎo)致織疵,影響織帶外觀。美國(guó)PerformanceFibers曾開(kāi)發(fā)出座位安全帶專(zhuān)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(shí)具有滌綸的力學(xué)約束性能和聚己內(nèi)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(shù)對(duì)織帶的影響
安全帶織帶長(zhǎng)約2.6~3.6m、寬約為46mm、厚度約為1.1~1.2mm。據(jù)估計(jì),每輛車(chē)中約有總長(zhǎng)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(guó)和日本主要是淺灰色,但在具體應(yīng)用中也需要考慮與內(nèi)飾顏色的搭配。通常,織帶經(jīng)向?yàn)?20根1100dtex的紗線或260根1670dtex的紗線,采用斜紋或緞紋組織結(jié)構(gòu)。經(jīng)紗多平行于織帶平面,以提高織帶強(qiáng)力,使織帶表面光滑、柔軟。織帶經(jīng)后整理后,織物縮緊,克重增加,可提高其能量吸收性能。
織帶在長(zhǎng)度方向上需柔軟易彎曲,給人體帶來(lái)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(dòng)并順利回縮。日產(chǎn)(Nissan)開(kāi)發(fā)了一種人字斜紋織物,可減少乘員佩戴時(shí)的松緊度和織帶的滑動(dòng)力,帶來(lái)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(guò)硬,否則影響佩戴的舒適性。美國(guó)安全帶生產(chǎn)商AlliedSignal開(kāi)發(fā)了一款特殊設(shè)計(jì)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(yè)長(zhǎng)絲的單絲線密度、紗線線密度及紗線捻度有關(guān)。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(qiáng)耐磨性工業(yè)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(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度得到提高,織帶也更加柔軟、光滑、易彎曲。美國(guó)和日本多采用不加捻絲來(lái)織造織帶,而歐洲多采用捻絲織造。自20世紀(jì)末,不加捻的高線密度紗線越來(lái)越受歡迎。如日本制造商常采用1100dtex的經(jīng)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(lèi)紗線更耐磨但強(qiáng)度差,可用作面層紗線。
安全帶的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
目前,安全帶織帶原料已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,滌綸工業(yè)絲可滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求,安全帶織帶技術(shù)也有了較好的發(fā)展。但在安全帶的總成技術(shù)上,國(guó)內(nèi)企業(yè)仍需加大研發(fā)力度。外資企業(yè)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(shè)計(jì)、固定裝置等方面都取得了較大成就,具有領(lǐng)先的安全帶配套關(guān)鍵技術(shù),占據(jù)了大量安全帶市場(chǎng)。國(guó)外近年來(lái)汽車(chē)安全帶專(zhuān)利申請(qǐng)人所屬?lài)?guó)家分布狀況數(shù)據(jù)顯示,歐美國(guó)家擁有大量核心技術(shù),設(shè)置了大量專(zhuān)利壁壘并形成了行業(yè)壟斷。
近年來(lái),市場(chǎng)上還出現(xiàn)了基于壓力傳感器原理的安全帶系統(tǒng)、氣囊式安全帶、負(fù)泊松比效應(yīng)的織帶等研發(fā)思路。全球最大的汽車(chē)安全供應(yīng)商瑞典AUTOLIV(奧托立夫)開(kāi)發(fā)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(jí)轎車(chē)上。該公司還開(kāi)發(fā)了一種智能安全帶,當(dāng)激光雷達(dá)檢測(cè)到障礙物時(shí),預(yù)緊器會(huì)收緊安全帶的松弛部分。日產(chǎn)開(kāi)發(fā)了一種可根據(jù)碰撞嚴(yán)重程度調(diào)整對(duì)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(xié)同使用,在安全氣囊展開(kāi)時(shí)主動(dòng)收緊安全帶,使乘員處于最佳約束位置。利用傳感器和主動(dòng)安全功能,安全帶正在變得越來(lái)越“智能”。