1. 引言
汽车安全带是车辆被动安全系统中的关键部件,其主要由织带、卷收器、带扣锁以及将其固定在车辆内部的连接件等构成。
从安全带的工作原理可知,车辆在行驶过程中,车内乘员会以相同的速度随车前行。当遇到突发事件需要紧急制动或碰撞发生时,车辆能够在极短的时间内停止前进。由于惯性作用,乘坐者仍会继续高速向前运动。此时,安全带织带将起到约束乘坐者并限制其前冲的作用。因此织带必须具备一定的强度才能承受住巨大的冲击力,有效地约束住乘员。这种强度通常被称为织带的抗拉强度。
安全带织带作为汽车安全带的重要部件之一,能保护乘员在紧急制动或碰撞过程中减轻所受到的伤害,其强度性能更是直接影响到乘员的安全性。而在实际应用过程中,安全带织带受到温度、湿度、光照、磨损等一些条件的影响,可能会降低织带的抗拉强度,对安全保障造成不利影响。随着近年来,人们对车辆驾乘安全越来越重视,相应的研究也是层出不穷。方根明等研究了织带在各处理条件下的强度、阻燃、颜色、环保等质量特性,为设计人员在设计织带上提供参考性意见 [1] ;赵二峰等研究了在不同处理条件下织带损伤时,为安全带织带功能失效的临界状态提供参考值 [2] ;本次通过研究不同光照强度条件下织带抗拉强度特性,再与标准温湿态下抗拉强度特性进行比较,探究光照强度对织带抗拉强度性能的影响,为安全带织带强度的测试、汽车安全带生产以及涉及到汽车安全带的相关碰撞类试验提供更直观、更准确的参考价值。
2. 测试原理
本次研究的原理是将一定数量且长度足够的汽车安全带织带样品,分别在标准温湿态和不同的光照条件下进行相应的处理后进行抗拉强度测试。通过单一变量控制法,逐步探究出织带在标准温湿态下的抗拉强度性能、不同光照强度处理下相同颜色织带抗拉强度性能及相同光照强度下不同颜色的织带抗拉强度性能。其中试验人员均经过相关授权,试验方法均满足现行标准GB 14166-2013 [3] ,光照处理使用GB/T 8427-2008 [4] 推荐的设备。具体如下:
1) 试验选材:本次研究分别选取了A、B、C三个安全带织带厂家生产的黑色和灰色织带各1卷,长度均为100 m,同一厂家的织带其加工工艺和使用材料均相同;
2) 裁取织带进行试验分组,预处理完成后再分别进行相应的特殊处理,处理完成后将织带样品安装在拉力试验机上进行抗拉强度测试;
3) 统计试验数据分析结果,得出相关结论。
3. 试验过程及分析
3.1. 研究织带在标准温湿态下的抗拉强度性能
分别从三家企业的黑色和灰色两种织带样品中各裁取5根在(20 ± 5)℃,相对湿度(65 ± 5)% RH的环境中处理24 h后进行抗拉强度试验,记录数据见下表1。

Table 1. Tensile strength of webbing after standard treatment
表1. 标态处理后织带抗拉强度
从试验数据可以看出,同一厂家生产的黑色和灰色的织带,经标准温湿态处理后其抗拉强度大体相同,最大偏差为1.8%。
3.2. 研究不同光照强度对相同颜色织带抗拉强度性能的影响
分别从三家企业的黑色织带样品中各裁取15根进行。
将三个厂家织带样品平均分成3组,在温度为(20 ± 5)℃,相对湿度(65 ± 5)% RH环境中处理24 h后,分别在下表三种光照条件下进行360 h的光照处理(表2)。

Table 2. Lighting condition parameter
表2. 光照条件参数表
光照处理完成后,将试样放置在(20 ± 5)℃、相对湿度为(65 ± 5)% RH的环境中处理24 h后,进行抗拉强度试验,记录数据见下表,对比分析织带随光强的变化趋势(表3)。

Table 3. Webbing tensile strength after different lighting-conditioned
表3. 不同光照条件处理后织带抗拉强度
将三种光照条件下三个厂家的黑色织带光照处理后抗拉强度均值与标准温湿态处理后抗拉强度均值进行比较,整理数据见下表4和图1。

Table 4. Webbing tensile strength and decay rate after different lighting-conditioned
表4. 不同光照处理后织带抗拉强度及衰减率

Figure 1. Tensile strength of webbing treated under different light conditions
图1. 不同光照条件处理后织带抗拉强度
通过试验数据可以看出,对于同一厂家的黑色织带受光照强度的影响,其抗拉强度会出现明显下降且随着光照强度的逐渐增强,其抗拉强度衰减的程度也逐渐增大。
3.3. 研究相同光照强度对不同颜色织带抗拉强度性能的影响
分别从三家企业的黑色和灰色两种织带样品中各裁取5根进行试验。
将织带样品在温度为(20 ± 5)℃,相对湿度(65 ± 5)% RH环境中处理24 h后,将织带样品在表2的光照3条件下进行360 h的光照处理。
光照处理完成后,将试样放置在(20 ± 5)℃、相对湿度为(65 ± 5)% RH的环境中处理24 h后,进行抗拉强度试验,记录数据见下表5,然后对比分析各厂家不同颜色织带在相同条件下光照处理后的抗拉强度变化趋势。

Table 5. Webbing tensile strength with different colors after same lighting-conditioned
表5. 相同光照处理后不同颜色的织带抗拉强度
由上表数据可以看出,不同厂家的黑色和灰色织带在光照处理后其抗拉强度下降的幅度略有不同,其中同一厂家生产黑色织带较灰色织带,其光照处理后的抗拉强度衰减率较大,最大偏差值在7%。
4. 结论及分析
通过本次试验研究,可以得出以下结论:
1) 经过相同条件下的标准温湿态处理后,同一厂家生产的不同颜色的安全带织带,其材料和加工工艺均相同,仅织带颜色不同,其抗拉强度偏差较小,大体相同;不同厂家生产的安全带织带,其材料和加工工艺存在一定的差异,其抗拉强度均不相同。
2) 汽车安全带织带受长期光照强度的影响,其抗拉强度会出现明显下降;且随着光照强度的逐渐增强,其抗拉强度衰减的程度也逐渐增大。
3) 经过相同条件下的光照处理后,同一厂家生产的黑色织带和灰色织带相比,黑色织带抗拉强度衰减幅度比灰色织带大。
本次探究发现,相同加工工艺和材料的黑、灰两种颜色的织带,在标态处理后抗拉强度最大偏差为1.8%,在同一光照条件处理后抗拉强度最大偏差为7%,根据现行标准GB 14166-2013 [3] 的要求,织带在相同条件处理后,偏差在10%以内即可。且考虑到黑色织带可以更好地和汽车内饰进行搭配,故目前汽车市场市面上仍旧是以黑色安全带织带为主。