JP2013514465A - エアバッグ用ポリエチレンテレフタレート繊維及びこれを利用した織物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、固有粘度が０．８〜１．３のポリエチレンテレフタレートチップを放射して製造されたポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントに関し、ポリエチレンテレフタレートエアバッグ織物のエネルギー吸収性能を改善するためにポリエチレンテレフタレートの繊維の力−変形曲線を調節し、ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントが常温で１．０ｇ／ｄの初期応力に与えられたとき、４％未満伸長し、４．５ｇ／ｄの中期応力に与えられたとき、１２％未満伸長し、最小７．０ｇ／ｄの引張強度から繊維が切断するまで３％以上伸長する力−変形曲線を有し、切断伸度が１５％以上、末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量が３５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下、単糸繊度が５デニール以下であるポリエチレンテレフタレート繊維を使用してエアバッグクッション展開試験で縁部裂け現象が改善したエアバッグ用織物を製造することができる。

Description

本発明は、エアバッグ用ポリエチレンテレフタレート繊維及びこれを利用したエアバッグ用織物に関し、詳細には、固有粘度が０．８〜１．３のポリエチレンテレフタレートチップを放射して製造されたポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントの力−変形曲線を調節し、エアバッグ用織物に適用することによって、エアバッグクッション展開試験で裂けないように縁部の縫製部分の裂け現象を改善したエアバッグ用織物を提供する。
エアバッグ織物は、衝突時に円滑に展開するための低通気性、エアバッグ自体の損傷・破裂を防止するための高いエネルギー吸収能力及び収納性向上のための織物自体の折曲性などさまざまな特性が要求される。このようなエアバッグ織物の要求特性に適した繊維としては、ナイロン６６素材が主に使用されてきたが、最近、費用節減など経済性の観点でナイロン６６以外の繊維素材に対する関心が高くなっている。
ポリエチレンテレフタレート原糸をエアバッグに使用するためには、エアバッグクッションモジュール展開試験で裂ける問題を解決しなければならないが、ポリエチレンテレフタレートエアバッグのエネルギー吸収性能を改善するための努力とエアバッグの縁部の縫製部分がエアバッグ膨脹時に裂けないようにするための努力が行われている。
本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレート繊維を使用したエアバッグ用織物において、ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントの力−変形曲線を調節し、エアバッグクッション展開試験で裂けないように縁部の縫製部分の裂け現象を改善することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、固有粘度が０．８〜１．３のポリエチレンテレフタレートチップを放射して製造されたエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントにおいて、常温で１．０ｇ／ｄの初期応力に与えられたとき、４％未満伸長し、４．５ｇ／ｄの中期応力に与えられたとき、１２％未満伸長し、最小７．０ｇ／ｄの引張強度から繊維が切断するまで３％以上伸長する力−変形曲線を有し、切断伸度が１５％以上であり、単糸繊度が５デニール以下である。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、原糸のＦ／Ｆ静摩擦係数をＦ／Ｍ静摩擦係数で分けた値が１．５以上である。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量が３５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下である。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、最大熱応力が０．２〜０．５ｇ/ｄである。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、総繊度が１５０〜１０００デニールである。
また、本発明の他の態様によるエアバッグ用織物は、上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントを使用して製織されたエアバッグ用織物であって、上記エアバッグ用織物にシリコン系、ポリウレタン系、アクリル系、ネオプレン及びクロロプレン系よりなる群から選択された１種のコーティング剤を使用して１５〜６０ｇ／ｍ２重量でコーティングして製造する。
本発明は、常温で１．０ｇ／ｄの初期応力に与えられたとき、４％未満伸長し、４．５ｇ／ｄの中期応力に与えられたとき、１２％未満伸長し、最小７．０ｇ／ｄの引張強度から繊維が切断するまで３％以上伸長する力−変形曲線を有し、切断伸度が１５％以上、原糸のＦ／Ｆ静摩擦係数をＦ／Ｍ静摩擦係数で分けた値が１．５以上、末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量が３５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下、単糸繊度が５デニール以下であるポリエチレンテレフタレートフィラメントを使用することによって、エアバッグクッション展開試験で縁部の縫製部分の裂け現象が改善したエアバッグ用織物を製造することができる。
本発明は、固有粘度が０．８〜１．３のポリエチレンテレフタレートチップを放射して製造されたポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントの力−変形曲線を調節し、エアバッグ用織物に適用することによって、エアバッグクッション展開試験で裂けないように縁部の縫製部分の裂け現象を改善したエアバッグ用織物を提供する。
本発明は、エアバッグ内部の火薬爆発によって発生する排出ガスの瞬間的な衝撃エネルギーをエアバッグ織物が安全に吸収するために、固有粘度（ＩＶ）が０．８〜１．３のポリエチレンテレフタレートチップを放射して得たポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントを使用する。樹脂の固有粘度が０．８ｄｌ／ｇ未満のポリエステル原糸は、十分な靭性を有する原糸を提供しないので、適当なものではない。
本発明のエアバッグ用マルチフィラメントを生成するための樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート以外にも、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレン−１、２−ビス（フェノキシ）エタン−４、４’−ジカルボキシレート、ポリ（１、４−シクロヘキシレン−ジメチレンテレフタレート）及び上記重合体の１種以上の繰り返し単位を含む共重合体が好ましい。具体例として、ポリエチレンテレフタレート／イソフタレートコポリエステル、ポリブチレンテレフタレート／ナフタレートコポリエステル、ポリブチレンテレフタレート／デカンジカルボキシレートコポリエステル、及び上記重合体及び共重合体のうち２つ以上の混合物よりなる群から選択されることができる。これらのうち、本発明では、ポリエチレンテレフタレート樹脂が機械的性質及び繊維形成の観点で特に好ましい。
本発明のポリエチレンテレフタレート繊維の末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量は、３５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であることが好ましい。ポリエチレンテレフタレート原糸の末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量が３５ｍｍｏｌ／ｋｇを超過すれば、原糸の耐加水分解性能が低下し、高温多湿の環境条件では、エアバッグ織物の性能維持が難しくなる。
本発明のエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントに適した繊維は、力−変形曲線が１．０ｇ／ｄの初期応力に与えられたとき、４％未満伸長することが好ましい。ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントが１．０ｇ／ｄの初期応力に４％以上伸長する場合、織物の急激な変形によって初期に織物の損傷をもたらす。
また、４．５ｇ／ｄの中期応力に与えられたとき、糸が１２％未満伸長することが好ましいが、これは、糸が４．５ｇ／ｄの中期応力に１２％以上伸長する場合、織物の通気性が急激に増加し、排出ガスによる人体の火傷などをもたらす。
また、ポリエチレンテレフタレート原糸を使用した織物がエアバッグ用途として適した引張強度及び引裂強度を有するためには、最小７．０ｇ／ｄの引張強度から糸が切断するまで３％以上伸長することが好ましい。これは、最小７．０ｇ／ｄの引張強度から糸が切断するまで３％未満伸長する場合、糸の最大引張荷重吸収力が不足し、低い重量の織物で製織する場合、引張強度及び引裂張強度が不足になる問題がある。
本発明においてエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントの切断伸度は、１５％以上が好ましい。切断伸度が１５％未満である場合、エアバッグクッションが急膨張するときのエネルギー吸収能力が劣化し、クッションが裂けるようになり、好ましくない。
本発明においてエアバッグ用 ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントの最大熱応力は、０．２〜０．６ｇ/ｄであることが好ましい。最大熱応力が０．２ｇ/ｄ未満の原糸生産条件では、原糸強度が十分ではなく、最大熱応力が０．６ｇ/ｄを超過する生産条件では、原糸の伸び率が低くなり、エアバッグクッション展開試験でよく裂ける問題がある。
本発明においてエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントの総繊度は、１５０〜１０００デニールであることが好ましく、さらに好ましくは、２００〜７００デニールである。総繊度が１５０デニール未満の原糸を使用する場合、エアバッグ用織物は、収納性の点では満足するが、強度が不足し、展開時及び展開後の乗客衝突時にバックが裂けるおそれがあるので、好ましくない。反対に、総繊度が１０００デニールを超過する場合、エアバッグとして十分な強度が得られ、安全性の面では満足することができるが、織物が厚くなり、収納性が悪くなる。
エアバッグ用織物を構成するマルチフィラメントの単糸繊度については、５デニール以下であることが好ましく、より好ましくは、４．５デニール以下である。通常、単糸繊度が小さい繊維を利用するほど、得られる織物は、柔軟であり、折り曲げ性に優れていて、収納性が良好になる。また、単糸繊度が小さくなると同時に、カバーリング性が向上し、その結果、織物の通気性を抑制することができる。単糸繊度が５デニールを超過する場合、織物の折り曲げ性及び収納性の低下、そして低通気性の悪化をもたらし、エアバッグ織物として十分な機能を発揮しないので、好ましくない。
本発明においてＦ／Ｆ摩擦係数相対比値は、ポリエチレンテレフタレート原糸の繊維間の静摩擦係数Ｆ／Ｆ μｓを繊維と金属間の静摩擦係数Ｆ／Ｍ μｓで分けた値を意味する。Ｆ／Ｆ摩擦係数相対比値は、１．５以上であることが好ましく、さらに好ましくは、２．０以上の特徴を示す原糸がエアバッグ用織物として好ましい。Ｆ／Ｆ摩擦係数相対比値が１．５未満なら、繊維間の摩擦係数が充分ではないため、エアバッグクッション展開試験で縁部の縫製部分が裂ける現象が増加し、好ましくない。
Ｆ／Ｆ摩擦係数相対比値を１．５以上に充分に高めながら良好な放射作業性を確保するためには、適切な放射乳剤の選定が重要である。放射乳剤のタイプは、エマルジョンタイプとソルベントタイプのうちいずれも使用することができるが、Ｆ／Ｍ摩擦係数に比べてＦ／Ｆ摩擦係数が相対的に高い特性を有する乳剤を使用することが好ましい。本発明の実施例では、エマルジョンタイプの放射乳剤のうち選定した放射乳剤をＯＰＵ ０．６％付着量で放射し、エアバッグ用ポリエチレンテレフタレート原糸を製造した。
本発明の製造方法によって製造されたポリエチレンテレフタレート繊維は、エアジェットまたはウォータージェットルーム織機を利用することができるが、織物の残留油分が０．１重量％以下であることが好ましいので、繊維に付着している乳剤の脱落性を考慮すれば、ウォータージェットルームで製織することが好ましい。また、製織後、精練処理及び１６０〜１９０℃のヒートセット処理を行うことが好ましい。
本発明の製造方法によって製造されたポリエチレンテレフタレート繊維で織物を製織するとき、対称構造を有する平織りを製織することが好ましいが、選択的に魅力的な織物を得るために、さらに細い線密度を有する糸を対称構造の２／２パナマ織で製織することもできる。
製織された織物は、エアバッグ織物に適した低通気性を確保するために、シリコン系、ポリウレタン系、アクリル系、ネオプレン系、クロロプレン系のうち選択されたコーティング剤を使用して１５〜６０ｇ／ｍ２重量でコーティングして使用することができる。
本発明において実施例及び比較例の物性評価は、下記のように測定または評価した。
１）固有粘度（Ｉ．Ｖ．）
フェノールと１、１、２、２−テトラクロロエタノール６：４（重量比）で混合した試薬（９０℃）に試料０．１ｇを９０分間溶解させた後、ウベロデ（Ubbelohde）粘度計に移し、３０℃恒温槽で１０分間維持させ、粘度計とアスピレータ（Aspirator）を利用して溶液の落下秒数を求める。ソルベントの落下秒数も、上記のような方法で求めた下記数式によってＲ．Ｖ．値及びＩ．Ｖ．値を計算した。
Ｒ．Ｖ．＝試料の落下秒数／ソルベント落下秒数
Ｉ．Ｖ．＝１／４×［（Ｒ．Ｖ．−１）／Ｃ］＋３／４×（Ｉｎ Ｒ．Ｖ．／Ｃ）
上記式中、Ｃは、溶液中の試料の濃度（ｇ／１００ｍＬ）を示す。
２） 原糸の熱応力測定
カネボ(KANEBO)社の熱応力テスト機（モデル名、ＫＥ−３ＬＳ）を利用して、原糸を１０ｃｍのループ状態で製造し、上下端のフックに係合し、試料に０．０５ｇ／denの初期荷重を印加し、２．２℃／秒の速度で加熱し、試料に発生した応力を図表に記録し、測定する。
３）原糸の末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量測定
ＧＲＩ（GeosyntheticResearch Institute）のＴｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ“ＧＧ７”方法で末端カルボキシル基の含量を分析し、ｍｍｏｌ／ｋｇ単位で表示する。
４）原糸の強伸度測定方法
原糸を標準状態である条件、すなわち２５℃温度と相対湿度６５％の状態である恒温恒湿室で２４時間放置した後、ＡＳＴＭ ２２５６方法で試料を引張試験機を用いて測定する。
５）原糸の摩擦堅牢度
ＴＯＲＡＹ社で製作した摩擦試験機（モデルＹＦ−８５０）を使用して繊維間の静摩擦係数Ｆ／Ｆ μｓは、原糸同士、３ｃｍ／ｍｉｎ速度で摩擦させながら測定し、繊維と金属間の静摩擦係数Ｆ／Ｍ μｓは、Ｎｉコーティングされた金属に原糸を２００ｍ／ｍｉｎ速度で摩擦させながら測定した。Ｆ／Ｆ摩擦係数相対比は、Ｆ／Ｆ μｓ値をＦ／Ｍ μｓで分けて計算した。
６）織物の引張強度
インストロン（Instron）４４６５（インストロン社製、米国）を利用して、ＡＳＴＭ Ｄ ５０３４の規定によって標準状態（２０℃、６５％相対湿度）下で２４時間以上放置した後、織物の幅１０ｃｍ、長さ１５ｃｍで織物の引張強度を測定した。
７）織物の引裂強度
インストロン（Instron）４４６５（インストロン社製、米国）を利用して、ＡＳＤＭ Ｄ ２２６１法によるタング法の規定によって標準状態（２０℃、６５％相対湿度）下で２４時間以上放置した後、織物の引裂強度を測定した。
８）織物の空気透過度
Ｆｒａｚｉｅｒ空気透過度測定器を利用して、ＡＳＤＭ ７３７法の規定によって１２５Ｐａ圧力の下で織物の空気透過度を測定した。
９）エアバッグクッションの展開試験
エアバッグ生地でモジュールを製作し、８５℃で４時間放置後、３分以内展開テストを進行し、裂け有無を観察し、ＰＡＳＳとＦＡＩＬを評価した。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明の権利範囲が下記実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
表１に記載された特性のポリエチレンテレフタレート原糸を使用してウォータージェットルーム織機でインチ当たり５０×５０個織物となるように平織りし、エアバッグ用生地を製造した。この際、使用された放射乳剤は、Ｔａｋｅｍｏｔｏ社のエマルジョンタイプ放射乳剤のうちＦ／Ｆ摩擦係数が相対的に高い特性を有する乳剤（製品名：ＴＮＸ−０２１）を選択し、ＯＰＵ ０．６％付着量で放射した。
（比較例１）
表１に記載された特性のポリエチレンテレフタレート原糸を使用して実施例１と同一の方法でエアバッグ用生地を製造した。
この際、使用された放射乳剤は、Croda-Woobang社のソルベントタイプ放射乳剤のうちＦ／Ｆ摩擦係数が相対的に低い特性を有する乳剤（製品名：ＴＮ−００７１Ｔ）を選択し、ＯＰＵ ０．６％付着量で放射した。
Figure 2013514465
（実施例２）
実施例１で製造された生地を９５℃の水性浴を通過させて、生地を精練及び熱収縮させた後、１８５℃で２分間熱固定する。そして、シリコン系コーティング剤を使用して２５ｇ／ｍ２重量でコーティングし、エアバッグ用コーティング織物を製造した。
このように製造された織物の物性の評価と、エアバッグクッション展開試験結果を下記表２に示した。
（比較例２）
比較例１で製造された生地を実施例２と同一の方法で処理して製造した織物の物性の評価と、エアバッグクッション展開試験結果を下記表２に示した。
Figure 2013514465
（実施例３）
放射時、ＧＲ４温度２５０℃、ＧＲ５温度１７０℃、弛緩率（Relax ratio）９．２％条件で生産し、下記表３に記載された特性を有するポリエチレンテレフタレート原糸を使用してウォータージェットルーム織機でインチ当たり５０×５０個織物となるように平織りし、エアバッグ用生地を製造した。
（比較例３）
放射時、ＧＲ４温度１７５℃、ＧＲ５温度１１０℃、弛緩率（Relax ratio）１．９％条件以外には、実施例３と同一の条件で生産し、下記表３に記載された特性を有するポリエチレンテレフタレート原糸を使用して実施例３と同一の方法でエアバッグ用生地を製造した。
Figure 2013514465
（実施例４）
実施例３で製造された生地を９５℃の水性浴を通過させて、生地を精練及び熱収縮させた後、１８５℃で２分間熱固定する。そして、シリコン系コーティング剤を使用して２５ｇ／ｍ２重量でコーティングする。
このように製造された織物の物性の評価と、エアバッグクッション展開試験結果を下記表４に示した。
（比較例４）
比較例３で製造された生地を実施例４と同一の方法で処理して製造した織物の物性の評価と、エアバッグクッション展開試験結果を下記表４に示した。
Figure 2013514465

Claims (7)

  1. 固有粘度が０．８〜１．３のポリエチレンテレフタレートチップを放射して製造されたエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントにおいて、
    常温で１．０ｇ／ｄの初期応力に与えられたとき、４％未満伸長し、４．５ｇ／ｄの中期応力に与えられたとき、１２％未満伸長し、最小７．０ｇ／ｄの引張強度から繊維が切断するまで３％以上伸長する力−変形曲線を有し、切断伸度が１５％以上であり、単糸繊度が５デニール以下であることを特徴とするエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント。
  2. 上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、原糸のＦ／Ｆ静摩擦係数をＦ／Ｍ静摩擦係数で分けた値が１．５以上であることを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント。
  3. 上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、末端カルボキシル基（ＣＥＧ）の含量が３５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント。
  4. 上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、最大熱応力が０．２〜０．５ｇ/ｄであることを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント。
  5. 上記ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントは、総繊度が１５０〜１０００デニールであることを特徴とする請求項１に記載のエアバッグ用ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント。
  6. 請求項１に記載のポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントを使用して製織されたエアバッグ用織物。
  7. 請求項６に記載のエアバッグ用織物にシリコン系、ポリウレタン系、アクリル系、ネオプレン及びクロロプレン系よりなる群から選択された１種のコーティング剤を使用して１５〜６０ｇ／ｍ２重量でコーティングして製造され、下記の物性を満足するエアバッグ用コーティング織物：
    （１）引張強度１９０〜３００ｋｇｆ、（２）引裂強度２５〜４０ｋｇｆ、（３）空気透過度０．５ＣＦＭ（Cubic Feet per Minute）以下。
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