JP2013538754A - ポリエステル製エアバッグとガスインフレータを含有する自動車用サイドカーテンエアバッグモジュール - Google Patents

Abstract

ポリエステル製エアバッグおよびガスインフレータを含有して成るエアバッグモジュールを開示し、ここでは、前記ガスインフレータが与えるガスの温度が前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を超えないようにする。このようなデザインにするとポリエステル製エアバッグをナイロン製エアバッグの代わりにサイドカーテンエアバッグモジュールで用いることが可能になりかつガスインフレータの温度が臨界ガス温度を超えない他のエアバッグ展開用途でも用いることが可能になる。また、破滅的破損を起こさないエアバッグモジュールがもたらされるように特定のポリエステル布とガスインフレータを適合させるのを容易にする方法も開示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は一般に自動車乗員安全産業に関し、特に、ポリエステル布製エアバッグおよびエアバッグガスインフレータデバイスを含有して成る自動車用エアバッグモジュールに関する。また、ポリエステル布が示す臨界ガス温度を基にしてエアバッグモジュールをデザインする方法も開示する。

エアバッグは、自動車が衝突した時に急速に膨張するように考案された軟質エンベロープから成る補助拘束デバイスである。エアバッグは車の中の数多くの関連したセンサーを監視することで作動し、そのようなセンサーには加速度計、インパクトセンサー、サイドドア圧力センサー、車輪速度センサー、ジャイロスコープ、ブレーキ圧力センサーおよび座席利用率センサーが含まれる。必須“閾値”に到達またはそれを超えると、エアバッグコントロールユニットがガス発生装置推進剤の点火の引き金になることで布製バッグが急速に膨張する。自動車乗員がそのバッグにぶつかって押されるとガスが小さい通気穴を通って制御された様式で出ていく。そのエアバッグの容積およびそのバッグに空いている通気口の大きさを自動車の種類のそれぞれの注文に合わせて作ることで、時間的および空間的に乗員の後退の度合を拡大する。

エアバッグは典型的にエアバッグインフレータの中の固体状推進剤を点火させる点火装置の使用によって膨張する。その燃焼する推進剤によって不活性ガスが生じ、そのガスはフロントエアバッグの場合にはエアバッグを約２０から３０ミリ秒で急速に膨張させそしてサイドカーテンエアバッグの場合には約４０から５０ミリ秒で膨張させる。サイドカーテンエアバッグが膨張する速度の方がフロントエアバッグのそれよりも遅いことから、燃焼温度がより低い推進剤がしばしば用いられる。熱ガスを用いるとエアバッグが必要な圧力を達成することが可能になり、それによって、より低い温度を用いる場合に比べてガスの質量を小さくすることができるであろう。しかしながら、展開と乗員の相互作用が起こっている間に熱ガスが皮膚と接触すると熱傷を起こす危険性が生じ得る。

エアバッグは典型的にナイロンおよび時にはポリエステル布で作られているが、それらは高温高圧に耐えるように設計されている。加うるに、エアバッグは大抵はワンピースではなく、用途に応じて特別な形状の縫い目を伴う複数の片である。別の方法は、エアバッグを織機で作る方法であり、この場合、２層の布を生じさせそして縦編み模様によってエアバッグの模様の中にその２つの布層をつなげる継ぎ目を生じさせる。このような技術は‘ワンピース織り’またはＯＰＷエアバッグと呼ばれている。従って、片を一緒につなげる継ぎ目もまた断裂を起こすことなく高温高圧に耐え得る必要がある。継ぎ目が熱と圧力の下で断裂を起こすとエアバッグの破滅的破損が起こり、その結果として乗員がひどい怪我を負う可能性がある。

エアバッグ用ポリエステル布デザインが特許文献１および２に開示されている。収縮歪み処理で得た織ポリエステル製エアバッグが特許文献３に開示されており、好適な破壊時引張り伸びは９から１８％である。引っ張り強さが７９．４ｃＮ／ｔｅｘで破壊時伸びが１５％のポリエステルフィラメントヤーンから織られた軽量のポリエステル製エアバッグ用布が特許文献４に開示されている。デニールが小さいヤーンが用いられているポリエステル製エアバッグ用布が特許文献５に開示されている。そのヤーンの引っ張り強さは６６ｃＮ／ｔｅｘであることに加えて破壊時伸びは１９％でありそして２００℃における熱風収縮率は４．７％であった。被覆されていないポリエステル製エアバッグ用布が特許文献
６に開示されている。４７０ｄｔｅｘの１００本のフィラメントヤーンがリップ−ストップ構造に織られたものである。そのヤーンが示した引っ張り強さは６６．８ｃＮ／ｔｅｘでありかつ破壊時伸びは２１．５％であることに加えて２００℃における熱風収縮率は７．４％であった。改質ハッカバッグまたはクレープ織りを用いた非被覆ポリエステル製エアバッグ用布が特許文献７に開示されている。ポリエステルとナイロンのヤーンおよびエアバッグ用布が示す挙動を比較する方法としての‘瞬時熱クリープ’（ＩＴＣ）の概念が特許文献８に紹介されている。非被覆エアバッグ用布の熱硬化およびカレンダー加工を行った後に製造業者のために織ったナイロン製およびポリエステル製両方の布が特許文献９に開示されている。

米国特許第５，２３６，７７５号 米国特許第５，６３７，１１４号 米国特許第５，５４０，９６５号 日本出願番号７−１８６８５８ ヨーロッパ特許第０ ４４２ ３７３号 米国特許第５，６３７，１１４号 米国特許第５，９０２，６７２号 米国特許第７，３７５，０４２号 日本出願７−９０７４７

ポリエステル布が示す材料特性は温度に伴って変わることで、その布は温度が高くなるにつれて負荷下で示す伸び（“布クリープ”）が高くなる（“ホットクリープ”）であろう。ポリエステル布が示すクリープ特性はナイロン布のそれとは大きく異なる可能性がある。ホットクリープ、特に継ぎ目付近のホットクリープは、ポリエステル製エアバッグが起こす不具合の主要な様式である、と言うのは、それによってエアバッグモジュールの熱いガスが漏れる優先的通路が作り出されるからである。その熱ガスが漏れると出口地点近くのポリエステル繊維が溶融することでバッグの破滅的な漏れが生じる。このような現象はポリエステル製エアバッグを用いた時の方がナイロン製エアバッグを用いた時よりも大きく、従ってポリエステルをエアバッグモジュールに採用されることが制限されている。しかしながら、ポリエステル布の方がナイロン布よりも安価である。従って、ナイロン製エアバッグが示すクリープおよび耐熱性に近いそれらを示し得るポリエステル製エアバッグが必要とされている。

不幸なことに、この上に示した技術には、布の組成と繊維および布が示す耐熱性およびクリープ特性とポリエステル布を含有して成るモジュールが示す性能を最適にするに必要な最大限可能なガスインフレータ温度の鍵となる組み合わせは示されていない。従って、破滅的破損を起こさないエアバッグモジュールがもたらされるように特定のポリエステル布とガスインフレータを適合させることを容易にする方法を見つけることができれば、これは好ましいことである。また、この方法を用いて現存するナイロン製エアバッグと張り合うことができるポリエステル製エアバッグを生じさせることができれば、これも非常に好ましいことである。

サイドカーテンモジュールはフロントおよびサイドインパクトモジュールに比べて低い圧力および温度で作動することから、高い瞬時熱クリープ（“ＩＴＣ”）挙動（ナイロンに比べて）を示すポリエステルヤーンで出来ているエアバッグを含有して成るモジュールの性能は、フロントおよびサイドインパクトモジュールには受け入れられないとしても、サイドカーテンモジュールには受け入れられる可能性がある。本明細書に開示する発明は
、ポリエステルヤーンおよび布を含有して成るサイドカーテンエアバッグモジュールに要求される性能要求および運転者用および同乗者用のエアバッグによるそのような特性の差を評価する方法を提供するものである。このような差によってポリエステル布を含有して成る特定のモジュールはモジュールが予熱されて熱い状態で展開（“熱い条件”）した時でも満足される性能を示すことが可能になる。ポリエステルヤーンおよび布が示すホットクリープおよび熱特性を測定した結果、予想外に、そのような特性が“臨界ガス温度”と呼ばれる新しいモジュールデザイン要素を特徴づけ、それは、ポリエステル繊維が溶融する可能性がある前の膨張ガスの最大温度であり、それが工業的に許容されるナイロン布製エアバッグに典型的なそれを超えることを見いだした。

１つの面として、エアバッグモジュールを含んで成る製品を開示するが、このエアバッグモジュールは、臨界ガス温度を示す裁断されて縫い合わされたポリエステル製エアバッグおよびガスインフレータを含有して成り、前記ガスインフレータが与えるガスの温度は約２３０Ｋから７５０Ｋの範囲であり、この温度は前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を超えない。このポリエステル製エアバッグにまた１００℃瞬時熱クリープ値が０．５％を超え約３％までのヤーンを含有させることも可能である。前記ポリエステル製エアバッグ用布に被覆を受けさせることも可能である。また、その被覆ポリエステル製エアバッグはワンピース織り構造のものであってもよい。

別の面として、エアバッグモジュールをデザインする方法を開示し、この方法は、（ａ）臨界ガス温度を示すポリエステル製エアバッグを選択し、（ｂ）前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を測定し、（ｃ）前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を超えないガス温度を与えるガスインフレータを準備しそして（ｄ）前記ポリエステル製エアバッグと前記ガスインフレータを組み合わせることで前記エアバッグモジュールを生じさせることを含んで成る。

自動車サイドカーテンエアバッグの図。 ポリエステル布の継ぎ目破断の例。布がクリープを起こすと針穴が拡大することによって熱ガスが急速に出て行くことで継ぎ目全体が燃焼する。 ＩＴＣの測定で用いる温度と対比させた寸法変化のグラフ。 布クリープによる穴の大きさと対比させた熱機械的分析ヤーンクリープ。 布クリープ試験のレイアウト。 熱シームコーミング試験によって生じたピンホールの写真。

詳細な説明

臨界ガス温度を示すポリエステル製エアバッグおよびガスインフレータを含有して成るエアバッグモジュールを含んで成る製品を開示し、ここで、前記ガスインフレータが与えるガスの温度は前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を超えない約２３０Ｋから７５０Ｋの範囲である。本ポリエステル製エアバッグは更に１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値が０．５％を超え約３％までのポリエステルヤーンを含有して成っていてもよい。

また、エアバッグモジュールをデザインする方法も開示し、この方法は、臨界ガス温度を示すポリエステル製エアバッグを選択し、前記エアバッグが示す臨界ガス温度を測定し、前記臨界ガス温度を超えないガス温度を与えるガスインフレータを準備しそして前記ポリエステル製エアバッグと前記ガスインフレータを組み合わせることでモジュールを生じさせることを含んで成る。前記臨界ガス温度の測定は、１種以上のポリエステル布に関してヤーンおよび布が示すクリープ特性（ヤーンのＩＴＣを包含）を試験することで実施可能である。その上、臨界ガス温度の測定をエアバッグ用布の負荷を模擬した後に布が示す
透気度を試験することで行うことも可能である。

エアバッグの性能が受け入れられるかどうかは、エアバッグ用布で用いられているポリエステルヤーンが示す瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）で明らかになる。エアバッグのガスが漏れる量はポリエステル布に入っている当該ヤーンが示すＩＴＣおよび当該ヤーンが伸縮してヤーン間に開口部が生じる（これによって開口部を通る膨張ガスの抵抗が低くなって流れる量が多くなる）傾向に関係している。ポリエステルヤーンおよび布が示すホットクリープおよび熱特性を測定した結果、予想外に、それらが“臨界ガス温度”と呼ばれる新しいモジュールデザイン要素を特徴づけることを見いだしたが、それは、融点にまで上昇するポリエステルヤーンの量が温度が最高で１１００Ｋの熱ガスインフレータを含有して成るモジュールで成功裏に用いられているナイロンヤーンのそれを超える前の許容される膨張ガス最大温度である。

臨界ガス温度はヤーンのＩＴＣ、ポリエステルの熱容量、ポリエステルの融解熱および布の重量の関数である。具体的には、ヤーンのＩＴＣが低くなればなるほどかつ熱容量および融解熱が高くなればなるほどかつ布重量が重くなればなるほど、臨界ガス温度が高くなる。驚くべきことに、各構成ポリエステルヤーンにかかる負荷が（１）ヤーンが示すクリープが同様なナイロンヤーンが示すそれ以上でなくかつ（２）前記ポリエステル製エアバッグが通す熱ガスの量がそれの代わりに用いるナイロン布の中の繊維が溶融するであろう量よりも多い量の繊維を溶融させるほどではない負荷であることを条件として、ポリエステル製エアバッグがナイロン製エアバッグの代わりになり得ることを見いだした。以下の表ではポリエステルが示す熱特性をナイロン６，６のそれと比較する。

一般にナイロン６，６布製エアバッグの方がポリエステル布製エアバッグよりも優れていることから、重合体の熱容量、融解熱および熱伝導率がエアバッグ用布のデザインで重要な役割を果たすはずであると断定した。これらの変数に加えて、エアバッグのデザインではまた展開時にバッグにかかる引張り応力、必要な膨張持続時間、膨張温度および許容される漏れも考慮に入れる必要がある。高い（＞０．５％）ＩＴＣを示すヤーンを用いたポリエステル製エアバッグの性能を向上させる目的で、継ぎ目の開口、繊維の溶融および漏れが満足されるように布の重量を重くしそして／またはデザイン展開応力を低くすることができる。また、膨張温度を低くすることも可能であり、そうすると溶融する重合体の量が少なくなるであろう。様々なヤーン、布およびエアバッグが示す特性の細目および関係そしてそれらを用いて臨界ガス温度を決定する方法を以下に詳細に考察する。

エアバッグモジュールをデザインする時、展開時のモジュールのピーク内部ガス圧力および温度は既知である。展開中の継ぎ目開口の度合は、展開温度、選択したヤーンが示すＩＴＣおよび布の織密度および重量を包含するパラメーターの関数である。点火インフレータを用いる同乗者または運転者用サイドエアバッグ（フロント）モジュールの場合、ヤーンを１０ｃＮ／Ｔｅｘの負荷下１００℃で試験した時にそのヤーンが示すＩＴＣは約０
．５％を超えるべきでない。ポリエステルヤーンが示すこのレベルのＩＴＣは、フロントおよびサイドエアバッグで成功裏に用いられているナイロン６，６ヤーンのＩＴＣに相当する。しかしながら、サイドカーテンエアバッグの場合、ＩＴＣがより高くても許容される。

図１に、この開示する発明の１つの面のサイドカーテンエアバッグ１を開示する。サイドカーテンまたはロールオーバーエアバッグに要求される性能はフロントまたはサイドインパクトバッグのそれに比べて異なる。サイドカーテンエアバッグが満たされる速度はより遅く、それによってあまり強力でないインフレータの使用が可能になる。この理由で、ポリエステル製サイドカーテン用エアバッグ、布およびヤーンに要求される物理的要求は他の種類のエアバッグに比べて厳しくはない可能性がある。このようにサイドカーテンエアバッグの製造で用いるポリエステルヤーンが示すＩＴＣは０．５％を超えることができ、それには約１％および３％が含まれる。

サイドカーテンエアバッグで用いられる膨張温度は典型的にフロントエアバッグの温度よりも低い、と言うのは、この用途では膨張圧力が低くかつ充填速度が遅い方が適切であるからである。ガスインフレータの温度は典型的に約２３０Ｋから約１０００Ｋの範囲であると思われ、それには約２３０Ｋから約７５０Ｋ、約３５０Ｋから約１０００Ｋ、約３５０Ｋから約７５０Ｋ、約３５０Ｋから約７００Ｋおよび約３５０Ｋから６５０Ｋが含まれる。このようにガスインフレータの温度がより低いことから、サイドカーテンモジュール用のポリエステル製エアバッグはＩＴＣが０．５％を超え約３％までのポリエステルヤーンで構成可能であり、それには０．６％を超え約３．０％まで、０．７％を超え約３．０％までおよび０．５％を超え約２．５％までが含まれる。

ポリエステルヤーン、布およびエアバッグが示す熱伸縮挙動はいくつかの変数の関数であり、そのような変数には（１）エアバッグ展開中のピーク内部ガス圧力、（２）展開中のピーク内部ガス温度、（３）展開時のモジュールの温度、（４）ヤーンのデニール、織り密度および布重量、および（５）当該ヤーンが示すＩＴＣで測定した時に当該繊維が前記条件下で示すホットクリープが含まれる。

エアバッグ用布で用いるヤーンが示す耐熱性がモジュールデザインにおける別の要素である。高い引っ張り強さを示すポリエステルとナイロン６，６重合体はほぼ同じ融点を示すが、ポリエステルが示す熱伝導率の方が低く、従ってエアバッグを展開させるためにモジュール内で用いられる加熱されたガスが作り出す熱点を消散させる能力がより低い。その上、ポリエステルの方が低い熱容量および融解熱を示すことから、ポリエステルヤーンの方がナイロンヤーンに比べて速く熱くなりかつ速く溶融する。

図２は、ポリエステル製エアバッグが示す継ぎ目破断の例である。エアバッグ用ナイロン６，６布に比べて、エアバッグ用ポリエステル布を用いた時の問題は、モジュール展開中に小さい開口部（典型的には縫い目または織り目に沿った）がより容易に開くことで、より大きなガス漏れが起こる可能性がある点にある。非常に熱くなるガスインフレータが用いられる状況では、そのガスはそのような小さな開口部から出て行き、その領域内のポリエステルヤーンがより容易に溶融することで、穴が更に大きくなることで完全なバッグ破損がもたらされるであろう。

図３にＩＴＣと温度の関係を示すが、この図では、温度が高くなるとＩＴＣが高くなることが示されている。驚くべきことに、ポリエステル製エアバッグにおける“シームコーミング”は当該ヤーンが示すホットクリープ（即ちＩＴＣ）特性が原因で起こり、当該ヤーンの引っ張り強さの関数でも、布の関数でも、コーティングの関数でもエアバッグの構成の関数でもないことを見いだした。

図４および５のそれぞれにポリエステル布の布クリープ試験および分析を示す。ポリエステルヤーンが示すＩＴＣはポリエステル製エアバッグをＡＳＴＭ Ｄ５８２２に示されている固定具に取り付けて負荷下で加熱した時にそれの織り目または継ぎ目の所の開口部の大きさと相互に関係している。エアバッグ内の織り目または継ぎ目の開口度合が大きければ大きいほど当該バッグからの空気流出の抵抗が低くなり、それによって、抵抗が最も低い地点を通って出て行く可能性のあるガスの体積が大きくなる。ポリエステルが示す耐熱性の方が低いことから、ポリエステル繊維および布が溶融することで大きな穴が生じる前にその出て行くガスからポリエステル繊維および布に伝達される熱の量が制限される。これによって当該バッグがガスを保持する能力が破壊される。従って、大きい方の穴から出て行く熱エネルギーによって溶融する繊維の質量は使用意図が同じ同様な構造のナイロン製エアバッグ内で溶融する繊維の質量よりも大きくなることはないはずである。この熱エネルギーは臨界ガス温度と直接相互に関係する。

開示するポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度は約２３０Ｋから約１０００Ｋの範囲であってもよく、それには約２３０Ｋから約７５０Ｋ、約３５０Ｋから約１０００Ｋ、約３５０Ｋから約７５０Ｋ、約３５０Ｋから約７００Ｋおよび約３５０Ｋから６５０Ｋの範囲が含まれる。本ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度は当該ガスインフレータの温度と同じか或は高くあるべきである。そのようにガスインフレータの温度と本ポリエステル製エアバッグの臨界ガス温度を相互に関係付けることで本エアバッグが破滅的破損を起こさないことが確保されるであろう。

この開示するエアバッグモジュールで用いるポリエステル布では、高い応力がかかる領域で生じるガス漏れの度合を低くする目的で様々な技術を用いることができる。そのような技術には、特殊な継ぎ目デザインおよび布仕上げが含まれる。例えば、縫いまたは織り継ぎ目の湾曲領域などの如き重要な地点にステッチをより多く加えてもよい。更に、そのような重要な地点にエラストマー製ガスケット用材料のビードを加えることも可能である。米国特許出願番号２００６／００４０５７７（引用することによって全体が本明細書に組み入れられる）に、シームコーミングを軽減する目的で使用可能な様々な布仕上げが開示されている。本エアバッグモジュールで用いる非被覆ポリエステル布の重量は約１５０ｇ／ｍ^２から約２７０ｇ／ｍ^２の範囲であってもよく、それには１７０ｇ／ｍ^２から約２４０ｇ／ｍ^２が含まれる。布重量を高くすればするほどポリエステル布が示す臨界ガス温度が高くなる。

この開示するエアバッグモジュールの織り布で用いるポリエステルフィラメントヤーンが示す引っ張り強さは約６５ｃＮ／ｔｅｘ以上であってもよく、例えば引っ張り強さは約６５ｃＮ／ｔｅｘから約９０ｃＮ／ｔｅｘ、引っ張り強さは約７５ｃＮ／ｔｅｘ以上、例えば引っ張り強さは約７５ｃＮ／ｔｅｘから約９０ｃＮ／ｔｅｘ、または引っ張り強さは約８５ｃＮ／ｔｅｘ以上、例えば引っ張り強さは約８５ｃＮ／ｔｅｘから約９０ｃＮ／ｔｅｘであってもよい。引っ張り強さがより低いヤーンの場合には、エアバッグ用織り布に要求される破裂強度を達成するためにより高いデニールにする必要があるが、その結果として布がより厚くなることで折り畳みが困難になる。本発明の織り布で用いるポリエステルフィラメントヤーンが示す伸びは約１２％以上、例えば約１２％から約２８％、または約１２％から約２０％であってもよい。このヤーンが示す引張り指数は約２４０以上、例えば約２４０から約４００、または約２４０から約３５０であってもよい。

本発明の織り布で用いるポリエステルフィラメントヤーンの製造で用いるポリエステル樹脂が示す固有粘度（ＩＶ）は約０．８ｄｌ／ｇ以上であってもよい。ＩＶが０．８ｄｌ／ｇ未満のポリエステルヤーンは充分なじん性を示すヤーンをもたらさない。

ヤーンの線密度は、必要とされるエアバッグの種類に応じて、約２５０ｄｔｅｘから約７００ｄｔｅｘであってもよく、それには約２００ｄｔｅｘから約６５０ｄｔｅｘが含まれる。より大きな乗員用エアバッグの場合にはｄｔｅｘがより高いヤーンを織って布を生じさせるが、それに比べて、サイドカーテンエアバッグの場合にはｄｔｅｘがより低いヤーンを用いる。そのような布用のヤーンの中のフィラメントは非円形の平らな種類のフィラメントであってもよい。典型的には、フィラメントの平らさはアスペクト比で決まる。アスペクト比は当該フィラメントの幅に対する長さの比率である（円形断面のアスペクト比は１．０である）。適切なアスペクト比は約１から約６の範囲内である。フィラメントの種類が平らであればあるほど空気透過性が低い布が生じる。

個々のフィラメントが示すｄｔｅｘは典型的に約２から約７の範囲内である。ｄｔｅｘ／フィラメントが約２未満であると、製造中のフィラメント束の制御がより困難になる。ｄｔｅｘ／フィラメントが約７以上であると、そのようなエアバッグ用布は堅くて折り畳むのが困難になる傾向がある。

ポリエステルマルチフィラメントヤーンを生じさせるに適したポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、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、および上述した重合体が有する少なくとも１種の繰り返し単位を含有する共重合体、例えば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など、および上述した重合体および共重合体の２種以上の混合物から成る群より選択可能である。

そのようなポリエステル樹脂の製造は、当業者に公知の標準的方法で実施可能である。例えば、１つの方法は、ＩＶが約０．６の非晶質ポリエステルを生じさせる溶融重合工程に続いて必要な樹脂ＩＶにする固体状態重合を含んで成る。また、他の材料を少量存在させることも可能であるが、それが構成する量を一般にポリエステルホモ重合体の重量を基準にして２重量％以下にする。そのような材料には、ＴｉＯ_２のような添加剤またはヤーン仕上げ剤が含まれ得、そのような仕上げ剤は例えば（１）前記ヤーンおよびそれから作られる布の摩擦係数を低くするか、または（２）織りのためのヤーン束の一体性を向上させるか、または（３）前記ヤーンおよびそれから作られる布と他の物質、例えばゴムなどの接着性を向上させるか、または（４）前記ヤーンが示す紫外線安定性をより高くしかつ脆性をより低くする可能性がある。

本発明のポリエステルフィラメントヤーンを生じさせるに適した製造方法には、連続紡糸延伸工程が含まれ得る。例えば、連続紡糸延伸工程では、紡糸口金から出てきた溶融状態のフィラメントを空気で冷却し、滑剤を添加しそして供給ロールの回りに巻き付ける。その用いる供給ロールの速度を４００から１０００メートル／分の範囲にしてもよい。次に、このような配向度が低い非晶質の紡績ヤーンを２つの延伸ゾーンに通してそれに延伸を少なくとも４回受けさせることで、弛緩させる前の強度を最大限にする。その供給ロールおよび延伸ロールを加熱し、そして弛緩用ロールも場合により加熱してもよい。２番目の延伸ロールと弛緩用ロールの間の弛緩ゾーンの中で当該ヤーンが示す温度およびこのゾーンの中で起こさせる弛緩の度合によって最終的ポリエステルフィラメントヤーンが示すＩＴＣが大きく影響を受けることを見いだした。ポリエステルフィラメントヤーンを生じさせるための正確な工程詳細は当該重合体が示す樹脂ＩＶ、特定の紡績条件、供給ロールの速度、延伸比などに依存するであろう。

以下の実施例では、エアバッグ用布で用いられているナイロン６，６ヤーンが示す特性をエアバッグ用布の製造で用いる様々なポリエステルヤーンが示す特性と比較する。以下に記述するナイロン６，６ヤーンおよびポリエステルヤーンの各々に含まれている“Ｔ”の後の数は商品識別字を表す。ナイロンヤーンは各々ＩＮＶＩＳＴＡ Ｓ．ａ ｒ．ｌ．（Ｗｉｃｈｉｔａ、ＫＳ）から商業的に入手可能でありそしてポリエステルヤーンは各々Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆｉｂｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ、ＶＡ）から商業的に入手可能である。

試験方法
ヤーン特性：引っ張り強さをｃＮ／ｔｅｘとして表しそして伸びでは２５４ｃｍのゲージ長および１２０％／分の歪み速度（ＡＳＴＭ Ｄ８８５）を用いる。線密度（ｄｔｅｘ）の測定を試験方法Ｄ１９０７のオプション１を用いて実施した。

布特性：布重量を１平方メートル当たりのグラムとして表し、布構造を１センチメートル当たりのスレッド数として表し（ＡＳＴＭ Ｄ３７７６）；布の引張り強度（ＡＳＴＭ
Ｄ５０３５）；布の引裂き強度（ＡＳＴＭ Ｄ２２６１）。

ヤーンのＩＴＣ：ヤーンの伸縮の測定をＴｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、モデル２９４０）を用いて試験温度を２０℃／分で周囲温度から２００℃まで高くしながら０．５ｇ／ｄの一定負荷で実施する。温度を１００℃にまで上昇させて１００℃に３０秒間保持しそして１００℃で熱モジュール性能と相互に関係付ける基準点としてヤーンの伸びパーセントを測定する。加うるに、温度を２０℃／分で２００℃にまで上昇させることでヤーンが示す挙動を更に差別化する。

布クリープ手順：ＡＳＴＭ Ｄ６４７９シームコーミング固定具を用いて長さが５０ｍｍの幅広い布を負荷試験機の上に置いて１００℃で平衡状態になるまで加熱する。その布に４．５ｃＮ／ｔｅｘの負荷を３０秒間かけた後、その加熱チャンバから前記布を取り出す（図５）。試験の前と後に開口部の顕微鏡写真を撮りそしてピンホール開口部の面積を測定した（図６）。この試験は熱い状態のモジュールの展開の初期条件を模擬するものであり、その場合、完成したモジュールを指定温度に加熱した後に展開させる。

静的透気度：布クリープ手順の前と後に布が示す透気度をＡＳＴＭ Ｄ７３７手順に従って圧力降下を１２５Ｐａにしてｃｍ^３／ｃｍ^２／秒として測定する。その２つの体積空気流量の間の差を開口部の面積で割った値が当該開口部を通る計算ガス流量である。

臨界ガス温度計算：一連の計算を行うことでナイロン製およびポリエステル製のエアバッグ用布の中のピンホールを通る熱ガス流れに関連した熱流束および温度上昇の比較を行うことができる。この計算は、熱展開応力模擬（布クリープ手順）中にピンホールが生じた後の布が示すガス透過率（静的透気度）の変化および約１１００Ｋの最大膨張ガス温度で奔出ガスから伝達される熱が基になっている。インフレータ内に存在する窒素ガスを計算のためのモデルガスとして用いる。ガス流量、ガス比密度およびガス熱容量を用いて熱流束を計算しそしてそれがピンホール領域内の繊維に伝達されると仮定する。その熱流束を用いることで、融点にまで上昇するピンホール近くの繊維の量を計算する。ガス透過率が高ければ高いほど比熱および融解熱が低いことから、ナイロン繊維よりもポリエステル繊維の方が融点にまで上昇する量が多いであろう。

臨界ガス温度：展開したポリエステル製エアバッグモジュールの場合のポリエステル繊維が融点になる量がナイロン繊維の場合と同じである最大インフレータガス温度。

比較を行う目的で高強度のナイロン６，６およびポリエステルテレフタレートヤーンを入手した。ヤーンの引張り強度および破壊時伸びを測定しそして引張り係数を計算した。結果を以下の表１に報告する。

ヤーンの説明：ナイロンヤーン１および２はフロントおよびサイドカーテンエアバッグで商業的に用いられている。ヤーン３は重大なクリープ問題を起こしかつ熱い状態の運転者用モジュールが展開した時に破損を起こすポリエステルヤーンである。ヤーン４は被覆もしくは積層布用の商品ヤーンである。

実施例１で得たヤーンを含有して成る布の織りを実施して各重量が約２２０ｇ／ｍ^２の平織り布を得た後、基本的布特性を試験して、表２に報告する。

実施例１で得たヤーンに瞬時熱クリープ試験を受けさせた。ＩＴＣを以下の表３に報告する。

予想外に、表１と３を比較することで、“最も粘り強い”ポリエステルヤーン（引張り係数で測定した時の）が高い方のＩＴＣ挙動を示すことが分かる。このことはエアバッグ展開の応力を吸収するにはポリエステルヤーンの粘り強さを最大限にしそしてポリエステルヤーンを“もっとナイロンのように”すると言った業界の基準から掛け離れている。

実施例４−６では、各布が示す臨界ガス温度（“ＣＧＴ”）を決定する目的で用いる様々な計算を順を追って解説する。この上に各布およびヤーンの種類に関して表３−５およびパラグラフ００２０に示した変数に加えて、下記の変数を計算で用いた：
・周囲温度＝３７３°Ｋ
・臨界ガス温度＝１１００°Ｋ
・排出ガス温度＝３７５°Ｋ
・臨界温度におけるガス密度＝０．０００３１０ｇ／ｃｍ^３
・デルタＱ、窒素ガスが臨界ガス温度から排出ガス温度になる時に放出される熱の
量、８００．４Ｊ／ｇ
デルタＱの計算方法は下記である：熱力学理論によって下記は既知である
ΔＱ＝ｃ_ｐ（Ｔ_１−Ｔ_０）
しかしながら、窒素が示す比熱容量（ｃ_ｐ）は一定ではなく、温度の関数であることから、前記式を積分で解く必要がある。比熱容量（ｃｐ）は四次多項式：

を用いて温度の関数として表すことが可能である。この式の概算はＴ_１からＴ_０の範囲の小さな間隔の様々な温度でデルタＱの値を求めそして累積結果を得ることで実施可能である。ＣＴＧ＝１１００°Ｋ、デルタＱ＝１１９０．１Ｊ／ｇおよび排出温度が３７５°Ｋである我々の例ではデルタＱ＝３８９．７Ｊ／ｇである。従って、窒素を１１００°Ｋから３７５°Ｋまで冷却した時に放出される熱は（１１９０．１-３８９．７）または８００．４Ｊ／ｇである。

表３に示した布のクリープ模擬後の透気度の変化を静的透気度試験で測定した。結果を以下の表４に報告する。計算ガス流量をガス透過率の変化に１１００Ｋにおける窒素のガ
ス密度（０．０００３１０ｇ／ｃｍ^３）を掛けることで決定する。ガスの質量流束を計算ガス流量に布クリープ試験後のピンホールの大きさを掛けることで決定する（表３、最後の縦列）。例えば、下記の計算：

点火インフレータの場合、化学反応によって窒素および他の膨張ガスが発生し、そしてガスの温度は直ぐに１１００Ｋに到達する可能性がある。理想気体法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）および熱容量の表を用いることで、ガスのモル数および総熱流束を計算することができる。

実施例５では熱流束、熱エネルギーおよび１１００Ｋで融点になった繊維の量を計算する。結果を以下の表５に報告する。熱流束の計算をガスの質量流束（表４）にデルタＱ（窒素が１１００Ｋの臨界ガス温度から３７５Ｋの排出ガス温度になるための）を掛けることで行う。ここでは、窒素のデルタＱ＝８００．４Ｊ／ｇである。熱エネルギーを熱流束に５秒（サイドカーテンの場合の典型的な膨張および空気保持時間）を掛けることで決定する。例えば、ナイロン６，６ Ｔ７４９が示す熱流束の計算値は０．００２０４ｘ８００．４ｘ１０００＝１．６３になりそして熱エネルギーの計算値は１．６３ｘ５＝８．２になるであろう。

融点になった繊維の量を熱エネルギーを当該材料の比熱（パラグラフ００２０）で割った後にこの数値を当該材料の溶融温度と周囲温度（３７３Ｋ）の差で割ることで決定する。例えば、ナイロン６，６ Ｔ７４９の計算値は（８．１／１．６３／（５３１−３７３）＝０．０３０８）になるであろう。

実施例６では、ガスの質量流束、熱流束、熱エネルギーおよび０．０３０８ｇの布を溶融させるに必要な臨界ガス温度の計算を行う。結果を以下の表６に報告する。温度は１１００Ｋであると仮定しかつ繊維の量は既知ではないと仮定した前記計算とは異なり、ここでは、温度は既知ではなくそして繊維の量を０．０３０８に固定する。いくつかの変数は温度の関数であることから、臨界ガス温度（“ＣＧＴ”）を決定する最も効率良い方法は反復プロセスであることが分かり、このプロセスでは、連続的段階で徐々に低くなるＣＧＴ値を代わりに用いそして各段階で前記式を解き、最終的に０．０３０８ｇの量に到達させる。標準的アルゴリズム、例えばシンプレックスアルゴリズムまたは反復解パッケージ、例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ Ｓｏｌｖｅｒなどを計算の補助で用いることができる。

この上に示したように、各種類の布製エアバッグが示す熱流束および熱エネルギーは比較的一定であり、これは繊維の量を固定していることから予測されることであるが、ガスの質量は布の間で多様である。また、ガスの質量と臨界ガス温度の間に逆の関係があることも分かる。

本発明をこの上にこの開示するポリエステル製エアバッグモジュールの様々な面および
エアバッグモジュールをデザインする方法に関して説明してきた。この上で行った詳細な説明を読んで理解した後の他の人に明らかな修飾形および変形が思い浮かぶであろう。本発明にそのような修飾形および変形の全部をそれらが本請求項の範囲内に入る限り含めると解釈されるべきであることを意図する。

Claims (22)

1. 臨界ガス温度を示すポリエステル製エアバッグおよびガスインフレータを含有して成るエアバッグモジュールを含んで成る製品であって、前記ガスインフレータが与えるガスの温度が前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を超えない約２３０Ｋから約７５０Ｋの範囲である製品。
2. 前記臨界ガス温度が約３５０Ｋから約７５０Ｋの範囲である請求項１記載の製品。
3. 前記臨界ガス温度が約３５０Ｋから約７００Ｋの範囲である請求項１記載の製品。
4. 前記臨界ガス温度が約３５０Ｋから約６５０Ｋの範囲である請求項１記載の製品。
5. 前記ポリエステル製エアバッグが０．５％を超え約３％までの１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る請求項１記載の製品。
6. 前記ポリエステル製エアバッグが０．６％を超え約３．０％までの１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る請求項１記載の製品。
7. 前記ポリエステル製エアバッグが０．７％を超え約３．０％までの１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る請求項１記載の製品。
8. 前記ポリエステル製エアバッグが０．５％を超え約２．５％までの１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る請求項１記載の製品。
9. 前記エアバッグモジュールがサイドカーテンエアバッグモジュールである請求項１記載の製品。
10. 前記エアバッグモジュールがフロントもしくはサイドインパクトモジュールである請求項１記載の製品。
11. 前記ポリエステル製エアバッグがポリエステル布を含有して成っていて前記ポリエステル布の非被覆布重量が約１５０ｇ／ｍ^２から約２７０ｇ／ｍ^２である請求項１記載の製品。
12. 前記ポリエステル製エアバッグがポリエステル布を含有して成っていて前記ポリエステル布の非被覆布重量が約１７０ｇ／ｍ^２から約２４０ｇ／ｍ^２である請求項１記載の製品。
13. 前記ポリエステル製エアバッグがマルチプルフィラメントポリエステルヤーンを含有して成っていて前記マルチプルフィラメントポリエステルヤーンの線密度が約２００から約６５０ｄｔｅｘでありかつフィラメント当たりの線密度が約２から約７ｄｔｅｘである請求項１記載の製品。
14. 前記ポリエステル製エアバッグが被覆布を含有して成る請求項１記載の製品。
15. 前記被覆布が硬化エラストマーコーティングを含んで成る請求項１記載の製品。
16. 前記ポリエステル製エアバッグがワンピース織エアバッグを含んで成る請求項１記載の製品。
17. ポリエステル製エアバッグおよびガスインフレータを含有して成るエアバッグモジュールを含んで成る製品であって、前記ポリエステル製エアバッグが０．５％を超える１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る製品。
18. 前記ポリエステル製エアバッグが０．６％を超え約５．０％までの１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る請求項１７記載の製品。
19. 前記ポリエステル製エアバッグが０．７％を超え約３．０％までの１００℃瞬時熱クリープ（ＩＴＣ）値を示すポリエステルヤーンを含有して成る請求項１７記載の製品。
20. エアバッグモジュールをデザインする方法であって、
    （ａ）臨界ガス温度を示すポリエステル製エアバッグを選択し、
    （ｂ）前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を測定し、
    （ｃ）前記ポリエステル製エアバッグが示す臨界ガス温度を超えないガス温度を与えるガスインフレータを準備し、そして
    （ｄ）前記ポリエステル製エアバッグと前記ガスインフレータを組み合わせることで前記エアバッグモジュールを生じさせる、
    ことを含んで成る方法。
21. 前記臨界ガス温度の測定が１種以上のポリエステル布のヤーンおよび布クリープ特性を試験することを包含する請求項１９記載の方法。
22. 前記臨界ガス温度の測定が更に模擬展開条件下でエアバッグ用布に負荷がかかった後に布の透気度を試験することも包含する請求項２０記載の方法。

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