JP2008111222A - 混成樹脂組成物を用いてつくられたエアバッグコーティング - Google Patents

Abstract

【課題】経年安定性及び優れた低通気性を提供しつつ、ファブリックの長期剛性を達成して、裁ち目又は継ぎ目でのほぐれを防止するために、個々のヤーン間に良好な接着及び強い結合を提供する。
【解決手段】エアバッグコーティングとして、アクリレート類、ビニル類、シリコーン類及びそれらの組み合わせと配合されたウレタン類を使用し、少なくとも１成分は２０℃以下のガラス転移温度を有している。このウレタン類は、好ましくは、ポリカーボネート、ポリテトラメチレングリコール、シリコン系ジオール、又はオレフィン系ジオール型である。それら混成樹脂は、水系分散液中で、溶媒中で、又は、第１のポリマーが第２のポリマー中に直接に溶解されて連続マトリクスを形成するように複数のポリマーを相互に混合することにより生成する。その結果として得られる混成樹脂は、少なくとも１０００ｐｓｉの引張強さと少なくとも約２００％の破断点伸びとを示す。
【選択図】なし

Description

本開示は、エアバッグファブリック用のコーティングとしての混成樹脂組成物の使用に関する。この混成樹脂組成物は、相互貫入ポリマーネットワーク（interpenetrating polymer network：ＩＰＮ）を形成し、それは、単独で又は組み合わせて使用されてもよい他のコーティング材料よりも安価でありながらも、引張強さ及び柔軟性などの所望の特性をエアバッグに与える。ここに記載されるＩＰＮを生成するために使用されるポリマーは、アクリレート類、ビニル類、シリコーン類、及びそれらの組み合わせと配合されたウレタン類である。本混成樹脂コーティングは、単独で又は単一若しくは多成分系エアバッグコーティングと組み合わせて使用され、通気度（air permeability）、引張強さ及び破断点伸びについて所望の特性を達成してもよい。

歴史的に、エアバッグは、高分子材料の１つ以上の層でコートされており、例えば、ファブリックの不所望な通気を防止することによって、及び、より少ない程度には、バッグを膨張させるのに使用される高温ガスによる損傷からファブリックを保護することによって、それらの性能を高めている。ポリクロロプレンは、エアバッグの初期開発において一般に好まれたポリマーであった。しかしながら、その後、ポリクロロプレンは、熱に曝されたときに劣化して塩酸成分を放出する傾向にあり、潜在的に、危険な薬品を周囲に導入し、ファブリック成分を劣化させることが分かった。この劣化の問題は、完成したエアバッグの折り畳んだ寸法をより少ないコーティング材料の使用によって減少させるという要望と組み合わされて、エアバッグコーティングとしての使用に供されるポリクロロプレンのシリコーン系材料によるほぼ全世界的な置き換えを導いた。

エアバッグについてのより新しい設計、特には乗員室の側部に配置されるエアバッグは、バッグが使用時により長く圧力を保持する要求をもたらした。より長い空気保持の要求及びより少ないコーティングレベルのシリコーンポリマーの使用は、本来的に潤滑性のシリコーンコーティングは縫い目が圧力下に置かれたときにファブリックを構成しているヤーンがシフトするのを可能とするかも知れないという効果を強調し始めている。このシフトは、シフトしたヤーンが形成した孔を介した膨張ガスの漏れを導き得るか、又は、激しい場合には、継ぎ目の破損を生じさせ得る。エアバッグは運転手又は乗客を十分に保護するために、衝突事象の間、その完全性を保たなければならないので、効果的な空気保持性とエアバッグが適切に機能するのに十分なヤーンシフトの制限との双方を提供するコーティングを提供することへの大きな要求がある。

上記の通り、近年、シリコーンコーティングが利用されており、所望の透過及び強度特性を提供している。しかしながら、そのようなコーティング材料（ポリジメチルシロキサンなど）の相対的なコストは、新規であり、より安価な代替物を捜し求めさせ続けるほどに十分に高い。それゆえ、経年安定性及び優れた低通気性を提供しつつ、ファブリックの長期剛性を達成して、裁ち目又は継ぎ目でのほぐれを防止するために、個々のヤーン間に良好な接着及び強い結合を提供することへの要求が存在している。

費用対効果が高く、シリコーンのみを含んだコーティングを機能的に置換するものを提供するために、多層コーティング系が開発された。そのようなコーティングを生成するのに使用される材料は、ポリウレタン及びアクリル類などのポリマーを含んでおり、それらは、単独で又はシリコーンと組み合わせて使用される。

例えば、Ｖｅｉｇａらに付与された米国特許第６２３９０４６号（特許文献１）及び米国特許第６６４１６８６号（特許文献２）は、２層エアバッグコーティングの使用を記載しており、そこでは、ファブリック接触層は接着性ポリウレタンであり、最上層は弾性ポリシロキサンである。他のアプローチは、Ｖｅｉｇａらに付与された米国特許第６７３４１２３号（特許文献３）に記載されており、多層のポリウレタンをエアバッグコーティング材料として使用している。この例では、接着性ポリウレタン及び弾性ポリウレタンの層が用いられ、所望の特性を達成している。更に他の多層コーティング系は、Ｖｅｉｇａに付与された米国特許第６７７０５７８号（特許文献４）において与えられており、そこでは、ポリウレタンのプライマーコーティングがエアバッグファブリックに適用され、次いで、１つ以上のポリマーフィルムの層が適用される。そのようなポリマーフィルムは、ポリウレタン、ポリアミド又はポリオレフィンからなる。しかしながら、これら参照文献の何れも、エアバッグコーティングとして使用される混成樹脂を教示していない。

多成分エアバッグコーティングを生成するための他の努力は、シリコーンと他のポリマーとを同一のポリマーネットワーク内で組み合わせることに焦点が当てられている。Ｐａｒｋｅｒに付与された米国特許第６３４８５４３号（特許文献５）、米国特許第６４６８９２９号（特許文献６）及び米国特許第６５４５０９２号（特許文献７）は、エチレンメチルアクリレート又はエチレンビニルアセテートなどのエチレン含有コポリマーと架橋又は混ぜられたビニル含有ポリシロキサンからなるエアバッグコーティングの製造を記載している。Ｐａｒｋｅｒに付与された米国特許第６８４６００４号（特許文献８）に記載された他のアプローチでは、シリコーンポリマーは、エチレンと少なくとも１つの極性モノマーとのコポリマーと、揮発性溶媒及び任意に硬化触媒の存在下で組み合わされる。Ｐａｒｋｅｒの米国特許出願公開第２００５−０１００６９２号（特許文献９）に記載された更に他のアプローチは、エアバッグファブリックを、ビニル含有シリコーンと、シリコーン及び非シリコーン置換基を有し、末端Ｓｉ−Ｈ基を有していても、有していなくてもよいコポリマーとの架橋反応生成物でコートすることを含んでいる。

これらの系に伴う１つの問題は、選択されたポリマーの均一な配合物を形成することの困難さである。その上、ポリマーの単純な配合物は、殆どのポリマー樹脂は互いに相溶性ではないので、ここで望まれるＩＰＮの特徴である分子「交錯（interlacing）」をもたらさない。異なる樹脂が単純に相互に配合された場合、それらは、隣接しているが分離した複数のドメインを形成する傾向を有している。殆どの場合、これらポリマーは、他のポリマーと組み合わされる前に、個々に重合されている。各樹脂成分は、配合物中でそれ自体のドメインを形成し、異なる物理的性質（融点又は印加温度など）を有する複数のコーティング領域をもたらす。これらを総じて考えると、その配合物は、典型的には、個々の樹脂のバルクの性質の妥協点にある性質を示す。２つの異なる樹脂ドメイン間の相互作用は、その配合物の弱点であり、これらは、その樹脂配合物の不十分な機械的特性と不十分な長期安定性とに寄与するかも知れない。

ポリマーの単純な配合物に伴う問題を解決するために、混成ポリマー樹脂が開発された。混成ポリマー樹脂は、少なくとも２つの異なるポリマー樹脂の混合物であり、それら樹脂は、相互貫入ポリマーネットワーク（ＩＰＮ）を形成するように組み合わされている。そのような相互貫入ネットワークは、分子レベルで相互に連結（interlock）した２つの樹脂材料に由来しており、それゆえ、ＩＰＮ構造の形成なしにつくられた対応の単純な配合物と比較して優れた性質（磨耗及び靭性など）を提供する。しばしば、これら混成樹脂は、その混成樹脂が織物基材のためのコーティングとして使用される場合に望まれる難燃性などの異なる物理的又は化学的性質を有する樹脂を含む。

ＩＰＮは、多数の異なる方法を用いて生成され得る。それらは、或るモノマーを他のポリマー樹脂に溶解させ、次いで、先の他のポリマーマトリクス中でモノマーを重合させることにより形成され得る。又、ＩＰＮは、２つ以上の異なるモノマーの均質混合物の逐次又は同時重合によってつくられ得る。２つのプレポリマーを混合して均質混合物を形成し、それらプレポリマーを、最終ポリマーがＩＰＮ構造を形成するように後重合することもできる。最後に、何れかが溶融状態にあるか又は溶液として存在している２つのポリマーを相互に混合して均質混合物を形成し、次いで、それらポリマーの少なくとも１つを架橋する。
米国特許第６２３９０４６号明細書 米国特許第６６４１６８６号明細書 米国特許第６７３４１２３号明細書 米国特許第６７７０５７８号明細書 米国特許第６３４８５４３号明細書 米国特許第６４６８９２９号明細書 米国特許第６５４５０９２号明細書 米国特許第６８４６００４号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１００６９２号明細書

［要約］
本開示は、特定の混成樹脂のエアバッグコーティングとしての使用を対象としている。好ましくは、これら混成樹脂を生成するのに使用されるポリマーは、ここに記載されるように、アクリレート類、ビニル類、シリコーン類及びそれらの組み合わせと配合されたウレタン類であり、それら成分の少なくとも１つは２０℃以下のガラス転移温度を有している。このウレタン類は、好ましくは、ポリカーボネート、ポリテトラメチレングリコール、シリコン系ジオール、又はオレフィン系ジオール型である。それら混成樹脂は、水系分散液中で、溶媒中で、又は、第１のポリマーが第２のポリマー中に直接に溶解されて連続マトリクスを形成するように複数のポリマーを相互に混合することにより生成されてもよい。その結果として得られる混成樹脂は、少なくとも１０００ｐｓｉの引張強さと少なくとも約２００％の破断点伸びとを示す。

［詳細な説明］
上記の通り、相互貫入ポリマーネットワークは、典型的には、反応容器内の水系分散液中で形成される。ＩＰＮは、ファブリック上で現場形成されてもよい。但し、このアプローチは、モノマー成分の揮発性及び連続ウェブ製造プロセスの間に酸素をパージングする難しさのせいでより好ましくはない。

＜ウレタン／アクリレート混成樹脂＞
第１態様では、相互貫入ポリマーネットワークは、アクリレートと組み合わされて混成体を形成したウレタンからなる。その混成樹脂のウレタン成分は、高い引張強さ及び靭性を提供し、好ましくは、少なくとも１０００ｐｓｉの引張強さを有する。アクリレート成分は、典型的にはウレタン成分よりも安価であり、混成樹脂に柔軟性及び経時安定性を提供する。高強度のウレタンと柔軟で安価なアクリレートとから混成樹脂を形成することによりエアバッグコーティングが生成され、それは、一方が個別に使用された場合や、それら２つの成分の単なる非混成配合物と比較して、バッグの撓み性、経時安定性及びガス圧保持性の点でより優れた性能を示す。更に、この高められた性能は、低いコーティングウェイトで達成可能である（より低い製造コストに対応している）。

上述した所望の高強度ポリウレタンを生成するために、適切な出発材料（ポリオール、イソシアネート及び連鎖延長剤）、モル比（特には、ポリオールのイソシアネートに対する比）、及び反応条件を選択する必要がある。ポリオールのイソシアネートに対するモル比は、好ましくは、０．５：１乃至０．９８：１のオーダにある。

ポリウレタンの生成に好ましいポリオール類は、ポリカーボネートポリオール類、ポリテトラメチレングリコール、シリコン系ジオール類、オレフィン系ジオール類、及びそれらの組み合わせを含む。代表的なシリコン系ジオール類は、化学構造：
ＨＯ-Ｒ₁-［-ＯＳｉＲ₂Ｒ₃-］-Ｒ₄-ＯＨ
を有する化合物を含み、ここで、Ｒ₁及びＲ₄は、芳香族及び脂肪族ラジカルからなる群より選択され、Ｒ₂及びＲ₃は、メチルラジカル、ヒドロキシラジカル、フェニルラジカル及び水素からなる群より選択される。オレフィン系ジオール類は、ポリエチレン、ポリプロピレン、又は、ポリオレフィンコポリマーを有する化合物を含み、ここで、そのコポリマーは、末端及び／又は側鎖位置にヒドロキシル基を有する。

脂肪族イソシアネート類は、それらの色安定性及び熱安定性のために好ましい。好適なイソシアネート類は、限定する訳ではないが、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソフォラン（isophorane）ジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素化メチレンジフェニルジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、及びα、α、α’、α’−テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（ｍ−ＴＭＸＤＩ）を含む。

ウレタン／アクリレート混成体は、ウレタンプレポリマーとアクリレートモノマーとを重合することにより調製される。或る好ましい態様において、ジイソシアネート化合物は、ポリマージオール及び１分子当り２つのヒドロキシル基を含んでいるカルボン酸又はスルホン酸化合物と、１対０．５乃至約１対０．９８のイソシアネート対ヒドロキシルモル比で、任意に有機錫化合物又は第３級アミンなどの触媒を用いて混合される。この混合物は、次いで、水分の不存在下（好ましくは、乾燥窒素及びアルゴンガスなどの不活性雰囲気中）で、４０℃乃至２００℃の範囲の温度に、ヒドロキシル基のウレタン結合への実質的に完全な変換を可能にするのに十分な時間に亘って加熱され、イソシアネート末端基を有するポリウレタンプレポリマーを形成する。

混成樹脂中に組み入れるのに好ましいアクリレート類は、低いガラス転移温度と良好な経時安定性とを有しているものを含む。より低いガラス転移温度を有しているアクリレート類を用いて形成した混成樹脂は、より大きな低温での撓み性を示し、それは、コートしたエアバッグをそのモジュール中に詰める能力を更に高める。ポリアクリレートのガラス転移温度は、ポリアクリレートをつくるのに２つ以上のモノマーを使用した場合には、対応する複数のモノマーの寄与によって決定される。少なくとも１つのアクリレートモノマーのホモポリマーのガラス転移温度は、好ましくは約０℃未満であり、より好ましくは約−１０℃未満である。アクリレート成分のガラス転移温度は、好ましくは約−６０℃乃至約１０℃の範囲内にあり、より好ましくは０℃未満であり、最も好ましくは−１０℃以下である。

好ましいアクリレート成分は、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、スチレン、アクリロニトリル、エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メタクリロプロピルトリメトキシシラン、メチロールアクリルアミド、及びそれらの組み合わせのモノマーを有するポリアクリレート類を含む。フリーラジカル重合からつくられる典型的な軟質ポリアクリレート樹脂は、９００ｐｓｉ未満の引張強さを有している。市販されているそのような樹脂は、ＲＨＯＰＬＥＸ（登録商標）ＴＲ−３０８２であり、それは、Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ社から入手可能であり、約４３０ｐｓｉの引張強さ、約−２０℃のガラス転移温度、及び約６２０％の破断点伸びを有している。

一旦、ウレタンプレポリマーが（上述のように）製造されると、それは、少なくとも１つのアクリレートモノマー又はオリゴマーと混合され、その温度は約２０℃乃至約１００℃の範囲内へと低められる。ジヒドロキシカルボン酸がウレタンプレポリマーを作るのに使用される場合、水酸化カリウム又は有機アミンなどの塩基と分散剤／界面活性剤とが含められてもよい。好適な有機アミンの例は、トリエチルアミン（又はジメチルエトノールアミン）である。ウレタンプレポリマーとアクリレートモノマーとの混合物は、次いで、撹拌しながら水へと添加される。ジアミノ有機化合物（一般には「連鎖延長剤」と呼ばれる）もこの時に水に添加され、それは、ウレタンプレポリマーのイソシアネート末端基と反応して、ウレタン成分の分子量及び物理的特性を更に高める。このようにして、ウレタン及びアクリレートモノマーの好適な水系分散液が得られる。

架橋用アクリレートモノマーが、上記の分散液中に含められてもよい。その架橋用モノマーは、結果として得られるポリアクリレート及び／又はポリウレタン成分の架橋を誘起するかも知れない。好適な架橋用モノマーの例は、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミン、アクリル酸、メタクリル酸、ジビニルベンゼン、並びに他の多官能アクリレート及びメタクリレートモノマー類を含む、或いは、架橋は、エポキシ樹脂、アミノ樹脂（メラミンホルムアルデヒド樹脂又はユリアホルムアルデヒド樹脂など）、ポリイソシアネート類、ポリカーボジイミド類、及びブロックトポリイソシアネート類などの多官能架橋剤によって達成されてもよい。

その分散液は、次いで、窒素及びアルゴンなどの不活性ガスでパージされ、酸素を除去する。次いで、２，２’−アゾジイソブチルニトリル（ＡｌＢＮ）又は硫酸カリウムと二亜硫酸ナトリウムとの混合物などのフリーラジカル開始剤が分散液に添加され、アクリレートモノマーのフリーラジカル重合を約５０℃乃至約９０℃の範囲内の温度で開始する。アクリレートモノマーはウレタンポリマーと均質混合されているので、このようにして重合されたアクリレートポリマーは、ウレタンポリマーとの分子レベル混合を有している。換言すれば、アクリレートポリマーとウレタンポリマーとはＩＰＮを形成している。

上述のようにして提供されるポリウレタン／ポリアクリレート混成体は、ポリウレタン樹脂と類似の機械的強度を有しているが、より良好な柔軟性とより低いコストとを有するようにしてもよい。市販されているそのようなものは、Ｓｔａｈｌ ＵＳＡ社から入手可能なＲＵ６０００であり、それは、上述したのと類似したプロセスによって製造されたポリアクリレート／ポリウレタン混成体である。この混成体は、約３３４５ｐｓｉの引張強さと約４１５％の破断点伸びとを示す。

＜ウレタン／アクリレート混成樹脂（溶媒系）＞
第２態様では、ＩＰＮ樹脂は、（水系分散液を生成する代わりに）有機溶媒を用いて形成される。このアプローチを用いると、ウレタン及びアクリレートポリマー又はコポリマーは、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、トルエン、イソプロピルアルコール、又はメチルエチルケトンなどの有機溶媒中に溶解され、均質分子混合物を形成する。このウレタンは、上述したように製造された、完全に反応したポリマー又はプレポリマーであってもよい。次に、この混合物は、公知のコーティング法を用いてエアバッグファブリックに適用される。次いで、溶媒が、アクリレートモノマー及びウレタン混合物の少なくとも一部がＩＰＮを形成するように、約６０℃乃至約２００℃の温度で蒸発させられる。イソシアネート、エポキシ及びポリカーボジイミドなどの架橋剤及び接着促進剤が、このコーティング混合物中に更に含められてもよい。

ポリウレタン成分とアクリレート成分との一方又は双方が、それら成分が乾燥プロセスの間に相互に反応するのを可能とする反応基を含み、それにより、それら成分がＩＰＮの生成なしに主として２つの別々の相を形成するのを防止（即ち、単なる配合物の形成を防止）してもよい。アクリレート部分を含んでいるポリウレタンのコポリマー又はウレタン部分を含んでいるアクリレートのコポリマーなどの相溶化剤が含まれ、混成樹脂の形成を促進してもよい。或る態様では、ポリウレタン成分は反応性イソシアネート末端基を含み、ポリアクリレート成分は反応性ヒドロキシル基を含み、それは、ヒドロキシエチルアクリレートを例えばモノマー混合物中に含めることによって生成される。有機溶媒（又は溶媒混合物）中でこれらポリウレタン及びポリアクリレート成分が分子レベルで相互に混合されると、それら成分は相互に反応して、有機溶媒が蒸発させられた後でさえ相分離が生じるのを防止する化学結合を形成する。

第１及び第２態様の潜在的に好ましい変形において、ポリカーボネートウレタンプレポリマーは、ポリカーボネートジオール、脂肪族ジイソシアネート、ジメチロールプロピオネートを使用し、トリエチルアミンを中和塩基として用いることによってつくられる。他の変形では、ポリエーテルジオール（ポリテトラメチレングリコールなど）及び脂肪族イソシアネートは、ポリエーテルウレタンプレポリマーをつくるのに使用される。ポリカーボネートウレタンプレポリマー又はポリエーテルウレタンプレポリマーと共に使用するのに好ましいアクリレートモノマーは、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、スチレン、アクリロニトリル、エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メタクリロプロピルトリメトキシシラン、メチロールアクリルアミド、及びそれらの組み合わせを含む。ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート及び／又はシリコーンアクリレートのオリゴマーが、単独で又はアクリレートモノマーと共に混成樹脂中に含められることも好ましい。

＜ウレタン／ビニル混成樹脂＞
第３態様では、アクリレートポリマーはビニルポリマーで置換され、それは、ウレタンビニル混成体であるＩＰＮをもたらす。好適なビニル化合物の例は、ビニルエステル（ビニルアセテートなど）、ビニルヘキサノエート、ビニルクロライド、ビニルアルコール、ビニルブチレート、ビニリデンクロライド、ビニリデンフルオライド、ビニルホルメード（formade）、ビニルピロリドン、及びフリーラジカル開始剤の存在下で重合可能な他のビニルモノマー類を含む。これらポリマーの製造プロセスは、アクリレートポリマーについて上述したのと同様である。

ポリウレタン／ビニル混成体は、ここに参照によって含められる米国特許第５７１６８１号に開示されているプロセスを用い、（ｉ）熱及び湿度エージングに対して安定なポリオール類と、（ｉｉ）１０℃以下のガラス転移温度を有しているビニル成分とを組み合わせることにより製造されてもよい、この組み合わせに好適なポリオール類は、ポリカーボネートポリオール類、ポリテトラメチレングリコール、及びポリプロピレングリコールを含む。

＜ウレタン／ビニル混成樹脂＞
交互に、アクリレートとビニルポリマーとの組み合わせが、ウレタンプレポリマーとの組み合わせの後に重合され、３分子結合ポリマー（three molecularly bonded polymers）を有するＩＰＮを形成してもよい。

上述の通り、ウレタンプレポリマーは、ジイソシアネート化合物をポリオール及びカルボン酸又はスルホン酸化合物と混合することにより形成される。ジイソシアネート化合物は脂肪族及び芳香族イソシアネート類から選択され得るが、本態様では脂肪族イソシアネート類が好ましい。好適な脂肪族イソシアネート類は、限定する訳ではないが、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソフォランジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素化メチレンジフェニルジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、及びα、α、α’、α’−テトラメチル−ｍ−キシレンジイソシアネート（ｍ−ＴＭＸＤＩ）を含む。

好適なポリオール類は、限定する訳ではないが、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレンカーボネートグリコール、ヒドロキシル末端基を有する直鎖又は分枝鎖ポリオレフィン類、ヒドロキシル末端基を有するポリエステル類、及びヒドロキシル末端基を有するポリヂメチルシロキサン化合物を含む。特には、以下の構造：
ＨＯ-Ｒ₁-［-ＯＳｉＲ₂Ｒ₃-］-Ｒ₄-ＯＨ
を有するポリジメチルシロキサン化合物が良好に使用されるかも知れず、ここで、Ｒ₁及びＲ₄は、芳香族及び脂肪族ラジカルからなる群より選択され、Ｒ₂及びＲ₃は、メチルラジカル、ヒドロキシラジカル、フェニルラジカル及び水素からなる群より選択される。ポリプロピレングリコール及びポリエチレングリコールなどの他のポリオール類が使用されてもよいが、それらの低い耐酸化性のせいで微量成分（minor component）としてのみである。

ヒドロキシル官能性を有するカルボン酸類又はスルホン酸化合物は、ポリウレタン及びポリウレタン／アクリレート混成体の水系分散液を促進する内部乳化剤成分として特に適している。ジヒドロキシル基を有する好適なカルボン酸の一例は、ジメチロールプロピオン酸である。そのような酸化合物は、ジイソシアネート化合物及びポリオールと反応して、良好な分散安定性で水中に分散され得るポリウレタンを形成する。

イソシアネートとポリマーとの反応に好適な触媒は、第３級アミン、有機錫化合物、及びこの目的で公知の他の触媒を含む。

上述したウレタンプレポリマーと組み合わせて使用されるアクリレートモノマーは、エチルアクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレート、アクリロニトリル、エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メタクリロプロピルトリメトキシシラン、及びメチロールアクリルアミドのモノマー、それらの組み合わせ、並びにフリーラジカル機構によって重合可能な他の類似のモノマーを含む。好適なビニルモノマーは、先に与えられている。アクリレートモノマーとビニルモノマーとのオリゴマーも、ＩＰＮ樹脂の製造において使用されてもよい。アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコーンアクリレートなどの単、二、三及び多官能オリゴマーも、ポリウレタンプレポリマーと混合してＩＰＮ樹脂を形成するのに好適である。最後に、エチレン、ブタジエン、イソプレン及びクロロプレンなどの追加のモノマーが含められ、上述のモノマー及びオリゴマーと共重合してもよい。

＜ウレタン／シリコーン混成樹脂＞
更に他の態様では、シリコーン及びウレタンＩＰＮが、ポリウレタン（ビニル、アクリレート又はメチルヒドロシリル基を有している）を添加硬化性（addition-cure）シリコーン混合物と混合することによって生成される。ポリウレタン及びシリコーンの双方が配合され、同時に硬化されて、ＩＰＮ樹脂を形成する。ＩＰＮ混合物中ではウレタン及びシリコーンポリマー間に或る共有結合が存在し、それは、ＩＰＮ構造を更に安定化させ、ＩＰＮの機械的特性を改良すると信じられている。同様に、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマーも、任意に溶媒の存在下でシリコーン樹脂と混合されて、ＩＰＮ混成体を形成してもよい。

或る態様では、メタクリレート官能性を有するウレタンは、白金触媒系を有する添加硬化性の二成分（two-part）シリコーンゴム樹脂と組み合わされる。このウレタン／シリコーン混合物は、次いで、公知の方法を用いてエアバッグファブリックに適用され、約０．７オンス毎平方ヤード乃至約３．０オンス毎平方ヤードの湿潤コーティングウェイトを達成する。この所望のアドオン（add-on）レベルを達成する潜在的に好ましい１つの適用法は、浮かしナイフを用いたスクレープコーティングである。このコーティングは、次いで、オーブン中、約３００Ｆ乃至約４００Ｆの範囲内の温度で硬化される。ウレタンのメタクリレート成分は、白金触媒の存在下、メチルヒドロシロキサン基の形成によって、シリコーン樹脂と共硬化される。この反応を以下に示す。

ここで、Ｙは、化学構造：
-Ｒ₁-［-ＯＣＮＨ-Ｒ₂-ＨＮＣＯ-（Ｚ）-］_x-ＣＮＨ-Ｒ₂-ＨＮＣＯ-Ｒ₁
によって表されるポリウレタンセグメントであり、Ｒ₁及びＲ₂は脂肪族及び芳香族ラジカルからなる群より選択され、Ｚは、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリオレフィン及びそれらの組み合わせからなる群より選択され、ｘは１より大きい数字である。

シリコーンは、−６０℃以下のガラス転移温度を有する軟質ポリマーである。シリコーン樹脂は、高い引張強さ又は高い引裂き強度を有していない。しかしながら、ポリウレタンが上述のようにシリコーンと組み合わされてＩＰＮを形成した場合、ポリウレタン成分は、コーティングの柔軟性に悪影響を及ぼすことなしに、コーティング組成物に所望の高強度を提供する。この相反する目的は、これら教示に従って形成されるＩＰＮによって満足される。対照的に、ウレタンのシリコーンとの単なる配合物は、通常、それら成分の何れかの単独よりも劣る機械的特性を有するコーティングをもたらす。

＜添加剤＞
ここに記載される混成樹脂は、エアバッグファブリック及びエアバッグのコーティングに特に適している。この混成樹脂は、以下の任意の添加物：熱安定剤、酸化防止剤、架橋剤、レオロジー調整剤（rheology modifier）、難燃剤、溶媒、接着促進剤、粘着防止剤、及び着色剤などの１つ以上を含めることによってコーティング組成物へと調合されてもよい。

これら混成コンパウンド（hybrid compound）は、一般には連鎖延長剤と呼ばれるジアミノ化合物を含んでもよく、それは、典型的には、ジイソシアネートとポリオールとの反応生成物に添加されて、ポリウレタン樹脂の分子量を更に増加させる。ジアミノ化合物は、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びヒドラジンなどの２つの第１級アミン基を有しているどのような有機分子も含む。

＜エアバッグファブリックへの適用＞
次に、コーティング組成物が、浮かしナイフコーティング、ロール式ナイフコーティング、スプレーコーティング、含浸コーティング、カーテンコーティング、反転ロールコーティング、トランスファロールコーティング及びスクリーンコーティングを含む耕地の方法によってエアバッグファブリックに適用される。次いで、このコーティングは、６０℃乃至２００℃の範囲内の温度で、より好ましくは１２０℃乃至１８０℃の範囲内の温度で乾燥され、架橋剤が使用された場合には任意に硬化される。このコーティング組成物のアドオンウェイトは、乾燥させた場合には、好ましくは０．３ｏｚ／ｙｄ²乃至３．０ｏｚ／ｙｄ²であり、より好ましくは０．６ｏｚ／ｙｄ²乃至１．５ｏｚ／ｙｄ²である。

本ＩＰＮコーティングは、このＩＰＮ樹脂を一成分として他のコーティング材料と共に組み入れることにより、又は、ＩＰＮコーティングを多層コーティング系の１層として使用することにより、他のコーティングと組み合わせて使用されてもよい。混成樹脂は、例えば、ポリウレタン及びポリアクリレート樹脂配合物のための相溶化剤として使用され、その樹脂配合物のコーティング特性を改良してもよい。更に、本ＩＰＮ樹脂は、エアバックファブリック上のプライマーコーティングとして使用され、それに２次コーティング層が適用されてもよい。交互に、ＩＰＮ樹脂は、一体式の層として、又は、各層が特有の性質を有する２つの層を有するプライマー系のためのトップコートとして使用されてもよい。

ここに記載される混成樹脂は、少なくとも約１０００ｐｓｉの、より好ましくは少なくとも２０００ｐｓｉの、最も好ましくは少なくとも３０００ｐｓｉの引張強さを有している。又、これら混成樹脂は、少なくとも２００％の破断点伸びを示す。単なるポリマー配合物に対して改良された機械的特性の特質に加えて、これら混成樹脂は、従来の樹脂配合物よりも良好な経時安定性及び耐磨耗性を提供する。その上、所望の特性がより少ないコーティングアドオンレベルでエアバッグに付与され、それゆえ、より軽量であり且つ充填体積がより小さいエアバッグモジュールに寄与する。最後に、本アプローチに係るハイブリッド樹脂の製造コストは、１００％シリコーンコーティング系に伴うコストよりも低い。

これらの理由で、ここに記載される混成樹脂のエアバッグコーティング材料としての使用は、従来技術を上回る進歩を示す。

＜例１＞
以下の成分が組み合わされ、ウレタン／アクリレート混成樹脂をつくる。

ポリカーボネートウレタン／アクリレート混成樹脂 ５０重量部
（例えば、Ｓｔａｈｌ ＵＳＡ社からの固形分４０％のＲＵ６０００混成樹脂）
水 ２７重量部
デカブロモジフェニルオキシドの分散液（固形分７０％） ２０重量部
（難燃剤として働く）
テトラキス［（メチレン−３，５−ジｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート）］メタン ２重量部
（酸化防止剤として働く。例えば、Ａｋｒｏｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ社からのＢＯＳＴＥＸ（登録商標）５３７）
増粘剤 １重量部
（例えば、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃ．からのＮＡＴＲＯＳＯＬ（登録商標）２５０ＨＨＸＲ）
組み合わせると、上記の成分は、粘稠な液体を形成する。この液体は、次に、４２０デニール４９×４９平織りナイロン６，６エアバッグファブリック上に、鋭角浮かしナイフを用いて、約１オンス毎平方ヤードのコーティングウェイトでスクレープコートされる。次いで、この液体は、３５０°Ｆのオーブン中で約１．５分間に亘って直ちに乾燥させられる。その結果としての乾燥コーティングウェイトは、約０．２５オンス毎平方ヤードである。

その結果として得られるコーテッドファブリックは、ＡＳＴＭ Ｄ−７３７「Ａｉｒ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｆａｂｒｉｃｓ」規格に従って試験した場合に、０ｃｆｍの通気度を有している。又、このファブリックは曲げ易く、従って、小さなパッケージサイズへの折り畳みを許容する。このファブリックは、その後、裁断され、コート側がバッグの内部を向くようにエアバッグへと縫われる。シリコーンコートエアバッグと比較して、例１のファブリックは、より改良されたコーミング耐性（combing resistance）を示す。

＜例２＞
以下の成分が組み合わされ、他のウレタン／アクリレート混成樹脂をつくる。

ポリカーボネートウレタン樹脂 ４０重量部
（例えば、Ｓｔａｈｌ ＵＳＡ社からのＲＵ４０−３５０樹脂）
ポリアクリレート樹脂 ３９重量部
（例えば、Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ社からのＲＨＯＰＬＥＸ（登録商標）ＴＲ３０８２樹脂）
ポリカーボネートウレタン／アクリレート混成樹脂 ２０重量部
（例えば、Ｓｔａｈｌ ＵＳＡ社からの固形分４０％のＲＵ６０００混成樹脂）
増粘剤 １重量部
（例えば、Ｎｏｖｅｏｎ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣＡＲＢＯＰＯＬ（登録商標）ＰＫＳ）
組み合わせると、上記の成分は、粘稠な液体を形成する。この液体は、次に、丸底の浮かしナイフを用い、約２オンス毎平方ヤードの湿潤コーティングウェイトで、ナイロン６，６ヤーンからなる一体式ジャカード織りエアバッグの両面上にスクレープコートされる。次いで、この液体は、３５０°Ｆのオーブン中で約１．５分間に亘って直ちに乾燥させられる。その結果としての乾燥コーティングウェイトは、ジャカード織りエアバッグファブリックの各面で約０．８オンス毎平方ヤードである。タルク粉末が、コーテッドエアバッグの両面に適用され、より小さな滑り摩擦及び非粘着性を提供する。

この混成樹脂は、３つの異なるポリマー成分間のより強力な相互作用及びより均一な配合形態を促進すると信じられている。その結果、このコーテッドエアバッグは、ポリウレタン単独の場合と類似した引張強さ、アクリレート単独の場合と同様の撓み性、及び低い総コストを示す。このタイプの混成樹脂を用いてつくられるエアバッグは、１０乃至２０ｐｓｉの圧力にまで膨張させられたときでさえ、非常に低い漏れ速度を呈し、これは、それらを、転倒保護用のサイドカーテンエアバッグとしての使用に好適にする。

＜例３＞
以下の混合物が生成された。

ポリカーボネートウレタン／アクリレート混成樹脂 ９８．５重量部
（Ｓｔａｈｌ ＵＳＡ社からの固形分４０％のＲＵ６０００混成樹脂）
増粘剤 １重量部
（Ｎｏｖｅｏｎ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣＡＲＢＯＰＯＬ（登録商標）ＰＫＳ）
この液体は、次に、丸刃浮かしナイフを用い、約２オンス毎平方ヤードの湿潤コーティングウェイトで、ナイロン６，６ヤーンからなる一体式ジャカード織りエアバッグの両面上にスクレープコートされる。次いで、この液体は、３００°Ｆのオーブン中で約２分間に亘って直ちに乾燥させられる。その結果としての乾燥コーティングウェイトは、ジャカード織りエアバッグファブリックの各面で約０．８オンス毎平方ヤードである。

次に、固形分１００％の２成分添加硬化性シリコーン樹脂が、ポリウレタン／ポリアクリレートコーティング層上に、約０．９オンス毎平方ヤードのコーティングウェイトでスクレープされた。このコーティングは、次いで、３６０Ｆで約２分間に亘って乾燥させられた。

このコーテッドエアバッグは、約０．２立方フィートの膨張体積を有しており、その後、１０ｐｓｉの空気圧まで膨張させられた。このエアバッグは、１０ｐｓｉで８標準立法フィート毎時の漏れ速度を呈した。エアバッグが１０ｐｓｉから８ｐｓｉまで収縮するのに１２秒間を要し、リークダウン時間は約９０秒間であることを示した。

Claims (12)

1. ファブリック基材と、前記ファブリック基材の少なくとも一方側に適用されたポリマーコーティングとを具備し、前記ポリマーコーティングは、
   （ｉ）ポリテトラメチレングリコール、ポリカーボネート、シリコーン系ジオール及びオレフィン系ジオールからなる群より選択される少なくとも１つのポリオールセグメントを具備したウレタンである第１成分と、
   （ｉｉ）ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ビニルポリマー、シリコーン及びそれらの組み合わせからなる群より選択される第２成分と
   の混成樹脂混合物を具備し、
   前記ポリマーコーティングは少なくとも１０００ｐｓｉの引張強さによって特徴付けられ、少なくとも１つの成分は約２０℃以下のガラス転移温度によって特徴付けられたエアバッグファブリック。
2. 前記ウレタンはポリカーボネートウレタンである請求項１に記載のエアバッグファブリック。
3. 前記ウレタンはポリエーテルウレタンである請求項１に記載のエアバッグファブリック。
4. 前記第２成分はポリアクリレートである請求項１に記載のエアバッグファブリック。
5. 前記ポリアクリレートは、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、スチレン、アクリロニトリル、エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メタクリロプロピルトリメトキシシラン、メチロールアクリルアミド及びそれらの組み合わせのモノマーを具備した請求項４に記載のエアバッグファブリック。
6. 前記第２成分はビニルポリマーである請求項１に記載のファブリック。
7. 前記第２成分はシリコーンである請求項１に記載のファブリック。
8. 前記第２成分は０℃未満のガラス転移温度を有する少なくとも１つのホモポリマーを含んだ請求項１に記載のエアバッグファブリック。
9. 前記混成樹脂は約２００％の破断点伸びを呈する請求項１に記載のエアバッグファブリック。
10. 前記ファブリックは一体式織りエアバッグに組み入れられる請求項１に記載のエアバッグファブリック。
11. 前記ファブリックはカットソーエアバッグに組み入れられる請求項１に記載のエアバッグファブリック。
12. 前記コーティングは約０．３ｏｚ／ｙｄ²乃至約３．０ｏｚ／ｙｄ²の範囲内の乾燥重量を有している請求項１に記載のエアバッグファブリック。