JP3359920B2 - グラフトポリマーを表面に有する布帛 - Google Patents

グラフトポリマーを表面に有する布帛

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、グラフトポリマーコーティング分野、とり
わけナイロンやポリエステルの糸、繊維、織物及び不織
布に適用されるコーティング分野に関する。
発明の背景 近年、自動車製造業界ではエアバッグ安全装置の使用
が増加し始めている。それゆえ、こうした安全装置の安
全性や性能、耐久性を改善する努力が続けられている。
自動車用エアバッグは、膨張／収縮バッグ、膨張装置
及び衝撃センサーを含んで成る。膨張は、衝撃センサー
による活性化に応じて点火される膨張装置内に配置され
たアジ化ナトリウム系プロペラントによって提供される
場合が多い。このプロペラントの燃焼によって窒素ガス
が発生し、エアバッグが急速に（約0.2〜0.5秒）膨張す
る。膨張の直後に収縮サイクルがくる。こうした収縮が
即座にないと、エアバッグ自体による衝撃によって乗客
が実質的な怪我を被ることにもなりかねない。
エアバッグに収縮機能を付与する手段の一つは、エア
バッグに部分的な通気性を付与することである。現在の
ところ、この方法は、コーティングされていない布帛ま
たは通気孔をもった非多孔質布帛でできた通気性エアバ
ッグを使用することによって達成されている。このよう
な布帛を使用する場合には、エアバッグ布帛の排気速度
がプロペラント点火後の膨張速度よりも低くなければな
らない。そうでないとすると、バッグ内部に正圧が発生
しない。膨張／収縮サイクルは全体で約0.6秒かかる。
乗客及び／又は運転者側のエアバッグに対する現在の
技術に適用した場合の部分エアバッグ通気法にまつわる
いくつかの問題に関心がある。主な関心事は、布帛糸の
歪または分離が膨張サイクルに悪影響を及ぼしうる可能
性である。こうした状態では、バッグの充満が不均等に
なったり、歪または分離のある領域でガス漏洩速度が許
容速度を超えたり、また膨張過程のピークにおいてバッ
グの位置合わせが不適切となるジェット流効果をもたら
す恐れがある。
エアバッグ材料に糸の安定性をある程度付与するため
に布帛コーティングが使用されているが、このようなコ
ーティングはバッグの通気性を多大に低下させたり、ま
たコストを増加させてしまう。必要なエアバッグ通気性
を付与すると共に、エアバッグ膨張時の糸の一体性を維
持できるエアバッグ材料があると非常に有利である。
例えば、運転者側のエアバッグの膨張／展開は、どち
らも迅速（約0.2秒）且つ攻撃的であり、３〜5psiの静
圧に達する。エアバッグに対する運転者の衝撃によっ
て、エアバッグ内圧は約９〜12psiへ増大する。この展
開サイクル時には、バッグを製造する際に使用された縫
い目が害されないことが非常に重要である。布帛基材ま
たは未処理布帛基材に対する、細工、布帛構造または処
理／コーティングの不良が原因で縫い目が弱くなると、
縫い目の近くで繊維間の分離が起こる「コーミング」と
呼ばれる状態が生じかねないことが実証されている。
分離または糸の抜けをもたらす膨張及び衝撃時の応力
分離は、エアバッグ性能を害したり、或いはバッグの突
発的破損及び／または運転者や乗客に対する二次傷害を
もたらす恐れがある。
それゆえ、パッケージング、（モジュール位置調整用
の）圧縮、及び膨張の際に縫い目の一体性を維持するこ
とができるエアバッグ布帛基材を提供することは非常に
有利である。さらにまた、このような基材は、その実用
寿命全体にわたり糸の抜けや他の突発的破損に耐えるこ
とができる縫い目を有することが好ましい。
エアバッグ用の布帛には、パッケージ性を高めるため
に高い柔軟性を付与することが重要である。さらに、膨
張時の膨張時間は、エアバッグの柔軟性に依存する部分
もある。柔軟性の低い布帛はエアバッグの展開に対する
抵抗性が高く、その結果膨張時間が長くなる。運転者や
乗客に対する保護を最大限に引き出すため、ある特定の
自動車の規格には特定の膨張時間がある。コーティング
したエアバッグ布帛がコーティングされていないエアバ
ッグ布帛と実質的に同等な柔軟性を示すと有利である。
エアバッグは、縫い合わせたり、接着したり、または
縫い合わせて接着したりしたコーティングされているか
またはされていない多様なパターンの材料から製造され
ている場合が多い。膨張すると、この製造方法によっ
て、キャビン内部の構造や運転者または乗客の位置に応
じた所定のエアバッグ形状が得られる。
エアバッグのパターンがナイロンまたはポリエステル
などの完成布帛または織機状態からできている場合には
問題がある。これらの材料は従来のパターン切断操作の
際に歪んだりほつれたりする傾向がある。こうした問題
を回避するために、レーザー技術やホットメルトダイが
開発されている。自動車にエアバッグを一般的に利用で
きるようにするには経済性と高い処理量が非常に重要で
あるため、ほつれや歪（布帛からの糸の分離または糸中
のフィラメントの分離）を最小限に抑えるための（ナイ
ロンやポリエステルなどの）布帛を処理する方法を提供
することが非常に望まれている。このような方法によっ
て、経済的な従来のパターン切断技術が利用できるよう
になるので、エアバッグの製造コストの削減にも役立つ
であろう。
上記のように、エアバッグの膨張は、アジ化ナトリウ
ム系プロペラントの点火によって起こることが最も普通
である。このプロペラントの点火によって、高発熱反応
が起こる。この反応で生じる窒素ガスの温度を、エアバ
ッグや乗客の顔面に損傷を与えないように即座に冷却し
なければならないという設計上の検討事項がある。現在
のエアバッグ膨張装置はガス温度を低下させる点で効率
的ではあるが、エアバッグに対する発熱損傷に伴う危険
性はなおも存在する。バッグの損傷、二次傷害またはエ
アバッグの突発的破損はどれも指向されなければならな
い潜在的なリスクである。
1.粒状物（燃えかす） 膨張装置の設計には、固体燃料の急速燃焼から生じる
固体物を捕捉するための一次及び二次フィルター材料が
含まれる。フィルターの効率は非常に高いが、バッグの
環境中に高温の燃えかすが噴射され、布帛基材に微視的
な「ピッティング」をもたらす可能性がある。この事象
自体が必ずしもバッグの性能を低下させることになると
はいえない。しかしながら、布帛基材が多少なりとも難
燃性を示さない場合には、燃えかすの温度で布帛基材が
発火するという心配がある。
2.バッグ／マニホールド接合部 通常、エアバッグ集成体は、いくつかの被覆ガスケッ
ト及び金属製Ｏ−リングによって膨張装置ハウジングに
取り付けられている。ガスケットは、ハウジングとエア
バッグ材料との間の断熱材として役立つ。膨張装置の固
体燃料の点火によって約1200〜1400゜Fの発熱反応温度
がもたらされるため、バッグ／マニホールド接合部は、
過剰な潜在的に点火によって発生した熱をエアバッグ材
料へ伝達する危険性を有する。それゆえ、エアバッグ布
帛基材が難燃性を示すという重要性は最も大きなもので
ある。
3.収縮ドレープ エアバッグ展開後、バッグはガス圧を失い、膨張装置
ハウジングから垂直に垂れ下がった位置を取る。この位
置では、エアバッグ布帛が膨張装置ハウジングの高温金
属部分に直接触れる恐れがある。上記のように、布帛が
多少なりとも難燃性を示さないと、エアバッグ基材が発
火する恐れがある。
こうした潜在的な火災を考えると、通気性や柔軟性な
ど他に必要なエアバッグ性能を損なうことなく難燃性を
向上したエアバッグが非常に望まれる。
自動車用のエアバッグ装置は、機能や性能を損なうこ
となく様々な環境条件に耐えられるように設計しなけれ
ばならない。エアバッグの設計や方法は、現在の自動車
の性能基準によって規定される極限環境において機能す
るエアバッグを提供するものでなければならない。ま
た、エアバッグ用布帛は、特定の何らかの環境条件にお
かれた場合にも、微生物の成長を助けたり、基材の物理
特性に目立った変化を示させたり、柔軟性に顕著な変化
を示させたり、またはエアバッグの帯電及び動的用件を
損なったりしてはならない。
必要とされているものは、糸の歪や抜け、関連する応
力破損を有効に減少させる構造一体性の増加を示すと共
に、縫い目による破損やコーミングに対する抵抗性が増
大した布帛からなる自動車用エアバッグである。さら
に、フィラメントまたは糸の抜けやほつれ、または布帛
の歪をもたらすことなく効果的に打抜くことができるエ
アバッグ用布帛を提供できれば非常に有利である。エア
バッグの難燃性を向上させることもまた有利である。
発明の概要 本発明は、フィラメント、糸または布帛から形成され
た基材にポリマーをグラフトして、布帛基材からエアバ
ッグなどの最終製品を製造し易くする方法に関する。一
つの態様は、フィラメントまたは糸に第一の成分をグラ
フトし、そしてグラフトされたフィラメントまたは糸の
布帛を形成して、グラフトされていないフィラメントま
たは糸を含む布帛と比べた場合に製造または使用時のほ
つれやフィラメントまたは糸の抜けまたは歪に対する抵
抗性が増大している布帛を得ることからなる布帛基材の
製造方法に関する。
本発明の別の方法では、フィラメントまたは糸ででき
た布帛構造から安全エアバッグが形成される。第一の成
分をフィラメント、糸または布帛へグラフトして、上記
の物理特性を向上させる。この第一の成分は、布帛構造
を形成させる前でも形成させた後でもフィラメントまた
は糸へグラフトさせることができる。
紡糸仕上工程中のフィラメントへ第一の成分をグラフ
トした後、布帛を形成することができる。さらに、グラ
フトしたフィラメントから糸を形成させた後、その糸か
ら布帛を形成させてもよい。別法として、グラフトされ
ていないフィラメントから糸を形成させ、次いでその糸
に第一の成分をグラフトし、その後その糸から布帛を形
成させることができる。
また、糸を整径した後、スラッシング工程中にその整
径糸に第一の成分をグラフトすること、或いはグラフト
した糸を整径してから布帛を形成させることも可能であ
る。さらに、グラフトした糸を再パッケージし、次いで
再パッケージ後の糸をたて糸又はよこ糸として利用する
ことが可能である。第一の成分をステープルにグラフト
した後に、そのグラフト化ステープルを紡糸して糸にす
ることもできる。代わりに、グラフト化フィラメントを
切断してステープルにした後、そのステープルを紡糸し
て糸にしてもよい。フィラメントまたは糸は、浸漬、噴
霧または被覆法によって第一の成分の溶液と接触させる
ことができる。
上記のように、布帛構造を形成させた後のフィラメン
トまたは糸に第一の成分をグラフトさせることができ
る。形成された布帛を、第一の成分を含むグラフト溶液
中に浸漬させることができる。しかしながら、グラフト
溶液を噴霧、プリントまたは被覆法で適用してもよい。
布帛のウェフトまたはワープの一つに形成されたフィラ
メントまたは糸にのみグラフトすることによって、第一
の成分を選択的に適用することが可能である。以下に記
載するように、布帛への第一の成分の選択適用を利用し
て、通気性の異なる所定の領域をもった布帛を形成させ
ることができる。
カレンダー操作を利用してグラフト化布帛の通気性を
さらに低下させることができる。達成すべき所望の通気
特性に応じて、選択グラフト化布帛または均一グラフト
化布帛のいずれにもカレンダー操作を利用することがで
きる。こうして、コーティングされたエアバッグ布帛と
実質的に同等な通気性を有すると同時に、コーティング
されていない布帛と実質的に同等な布帛柔軟性を維持し
ている布帛を得ることができる。
本発明の方法は、従来技術のコーティングされたエア
バッグ布帛よりも高い柔軟性をグラフト化布帛に付与す
る。本発明の方法で製造したグラフト布帛をカレンダー
加工することによって、グラフト化布帛の柔軟性を高め
られることが見い出された。さらに、カレンダー加工前
にナイロンの繊維や糸に第一の成分をグラフトする本発
明の方法を利用することによって、そうしなければカレ
ンダー加工しずらいナイロンのような布帛を効果的にカ
レンダー加工できることも見い出した。
本発明の方法では、ポリアミド、ポリエステル、ポリ
アラミドまたはこれらの混合物を含んで成るフィラメン
トまたは糸から布帛構造を形成させることが好ましい。
所望であれば、天然繊維もしくは天然糸または天然糸と
合成糸との混合物を使用してもよい。
フィラメントもしくは糸に、または第一の成分に、第
二の成分をグラフトすることができる。第一の成分を水
分散性ポリマーとし、また第二の成分を分子量約1200以
下のモノマーとすることができる、さらに、難燃剤を布
帛に付加してその難燃性を向上させることもできる。加
えて、酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤または他の安定剤
を布帛に付加することで、老化、高温誘発劣化または脱
色に対する耐性を高めることもできる。
本発明の別の実施態様は、所定形状でフィラメントま
たは糸の布帛を形成する工程；フィラメントまたは糸の
表面のサイトを活性化するグラフト開始剤と、グラフト
開始剤を活性化する触媒と、フィラメントまたは糸の表
面の活性化されたサイトと反応する官能基を有する第一
の成分と、水とを含む溶液を配合する工程；並びにその
溶液を布帛の特定部分に接触させることによって第一の
成分をフィラメントまたは糸にグラフトし、製造または
使用時の歪、ほつれ及びフィラメントまたは糸の抜けに
対する耐性を高めた布帛を提供する工程を含む、布帛ま
たはエアバッグの製造方法に関する。
グラフト布帛の所望の通気性範囲が得られるように溶
液を選択的に布帛へ適用することができる。また、縫製
工程や機械的切断工程を受ける布帛の部分または領域だ
けに選択的に溶液を適用することで、縫製工程や切断工
程の際に繊維または糸がほつれたり引き裂かれたりする
ことを防止または減少することができる。この選択適用
は、噴霧、プリントまたは被覆法によって第一の成分の
溶液を布帛に接触させて達成される。こうして、布帛を
機械的に縫製するか切断して所定のパターンにすること
ができる。
本発明はまた、上記の方法によって製造された布帛基
材にも関する。一つの態様では、このような布帛は、第
一及び／または第二の成分がグラフトされている複数の
フィラメントまたは糸を含む。別態様として、所定の領
域においてのみグラフトされたフィラメントまたは繊維
を有する布帛がある。いずれの場合でも、布帛は、縫製
または機械的切断が可能な程度のフィラメントまたは糸
の一体性を示し、グラフトされていないフィラメントま
たは糸を含有する布帛に比べ、ほつれ、フィラメントま
たは糸の抜けまたは歪に対する耐性が改善されている。
本発明は、さらに別の実施態様において、所定の通気
性範囲を低下させ且つフィラメントまたは糸の引裂き、
ほつれまたは布帛の歪に対する耐性を増大させたエアバ
ッグを包含する自動車用エアバッグ拘束装置を提供す
る。本発明の拘束装置は、上記のグラフト化エアバッグ
でできた膨張性エアバッグと、衝突発生時にガスで膨張
性エアバッグを膨張させるための手段とを含む。膨張す
ると、エアバッグが所定の形状へ膨張して自動車の乗員
を保護する。
本発明のさらに別の実施態様は、活性水素を有する基
材表面のサイトを活性化するためのグラフト開始剤；グ
ラフト開始剤を活性化するための触媒；第一の成分をグ
ラフトし且つ第一の成分上に活性サイトを形成するため
の基材表面の活性化されたサイトと反応する官能基を含
む第一の成分；並びに基材または第一の成分上の活性化
されたサイトと反応し且つ第二の成分上に活性サイトを
形成するための官能基を含む第二の成分、を含んで成る
グラフト化基材を形成するための溶液に関する。溶液に
接触した場合に第一の成分及び第二の成分が基材上にグ
ラフトされ、そして第一の成分及び第二の成分のうちの
一方はグラフト化基材の一体性を増強させるポリマーを
含み、また他方の成分はグラフト化基材の柔軟性を高め
るモノマーを含む。
好ましい第一の成分は、布帛基材へ所定の柔軟性を付
与するのに十分に軟質のセグメントを有する脂肪族また
は芳香族のポリウレタンの、或いは熱可塑性または天然
もしくは合成エラストマー、例えばポリ塩化ビニルまた
はネオプレンの、水分散性ポリマーである。好ましい第
二の成分は、分子量約1200以下の水分散性モノマー、例
えばアクリレート、ジアクリレートまたはメタクリレー
トである。
図面の簡単な説明 第１図は、グラフト成分を布帛に選択的に適用するた
めの装置と処理手順を概略的に示すものである。
第２図は、グラフト成分が選択的にまたは区別されて
適用された布帛を示すものである。
発明の詳細な説明 天然および合成繊維の両方は布帛材料の形成に利用さ
れることは当業界でよく知られる。ステープルは糸に紡
糸されなければならない比較的短い繊維である。フィラ
メントも糸に紡糸されなければならない。しかし、より
長い合成フィラメントは布帛を直接的に形成するための
モノフィラメントとして用いられうる。
本発明の方法は糸または布帛製造のあらゆる段階で、
繊維および糸とグラフト化溶液とを接触させること意図
する。このように、グラフト化溶液はステープルまたは
フィラメント繊維、糸または形成された布帛に適用され
うる。
上記のように、グラフト化溶液は形成された布帛のた
て糸またはよこ糸にいずれかに利用された糸に選択的に
適用されうる。一般に、たて糸は機械方向に走り、よこ
糸またはフィリング糸は機械方向を横切って走る。
繊維または糸は、紡糸仕上げ、潤滑剤の適用またはサ
イジングのような化学または機械製造操作の前または後
のいずれかにグラフト化溶液と接触しうるということも
更に考えられる。更に、グラフト化溶液は、布帛の形成
後に糸または繊維に適用されうる。繊維は、布帛柔軟剤
の適用またはカレンダー操作のような化学または機械仕
上げ操作の前、間または後のいずれかでグラフト化溶液
と接触しうる。繊維、糸、フィラメント、ステープルお
よび布帛という用語は紡績繊維業界の当業者によく知ら
れる。また、上記に参照される仕上げおよび処理操作は
よく知られる。しかし、これらの用語および操作の各々
は、例えば、McGraw−Hill Encyclopedia of Science
＆ Technology,第６版、第18巻、246〜256頁に記載され
ている。
エアバッグ布帛の形成の前または後のいずれかにフィ
ラメントまたは糸上への第一成分または第一および第二
成分のグラフト化は、エアバッグ布帛製造に、グラフト
化されていない布帛基材と比較して低い布帛気孔率を提
供することを可能にする。更に、グラフト化されたフィ
ラメントおよび糸は、増加した構造一体性、例えば、抜
け、歪みに対する耐性および増加したシーム強度を達成
する布帛を形成する。
本発明の方法により製造されたエアバッグ布帛は、増
加した布帛一体性が布帛の抜け、歪みおよび関連する欠
陥なしに機械的打抜きを可能にするので、増加した製造
容易性を提供する。更に、本発明の方法により製造され
たエアバッグ布帛は未処理または未被覆布帛基材と同様
の可撓性を示すことが発見された。
本発明の方法は、水、繊維または糸の存在下でグラフ
ト開始剤を活性化させるための触媒、触媒による活性化
時に繊維または糸上に活性サイトを生じることにより繊
維または糸を第一成分との結合に感受性にするグラフト
開始剤、および、活性サイトにおいて繊維または糸と反
応または結合する官能基を有する少なくとも１種の第一
の成分、を含むグラフト化溶液を必要とする。グラフト
化溶液が第二の成分を含むとき、第一および第二の成分
の共有結合または繊維または糸上の活性サイトと第二の
成分との結合はグラフト化溶液が繊維または糸と接触し
たときに起こる。第一の成分は、少なくとも１個の官能
基、例えば、カルボキシル、ヒドロキシル、NH2、また
はアクリル基を含む少なくとも１種の水分散性ポリマー
を含むことが好ましい。水分散性ポリウレタンポリマー
が特に好ましい。これらのポリマーは、下記に議論する
ように、高度に軟質のグラフトポリマー、そしてそれに
より柔軟なエアバッグ布帛になるように充分な軟質セグ
メントを含みうるので、本グラフト化溶液への混入に理
想的に適切である。
第二の成分は1200を下回る分子量を有する少なくとも
１種のモノマーであることが好ましい。この少なくとも
１種のモノマーは200〜800の分子量を有することが特に
好ましい。本明細書に用いられるときに、「モノマー」
という用語は1200amuを下回る低分子量ポリマー鎖を意
味する。グラフト化溶液は少なくとも600の分子量を有
する少なくとも１種のモノマーを含むことが最も好まし
い。下記により詳細に説明されるように、溶液中での60
0m.w.モノマーの使用はグラフトポリマーの鎖の長さを
増加する。当業界に知られるように、軟質セグメントポ
リマー長さを増加させることはポリマーの「軟質性」ま
たは柔軟性を増加させる。
カルボキシル、ヒドロキシルまたはNH2のような官能
基を有するアクリルおよびジアクリルモノマーは特に好
ましい。これらの好ましいモノマーは、例えば、ヒドロ
キシルエチルもしくはプロピルメタクリレート、ジメチ
ルもしくはジエチルアミノエチルアクリレートもしくは
メタクリレート、メチル、エチルおよびブチルアクリレ
ートおよびメタクリレート、グリシジルメタクリレート
またはそれらの混合物を含む。ジアクリレートは特に好
ましいが、トリアクリレートのような、より高いアクリ
レート官能価は望ましくない架橋をもたらしうる。
上記に議論したように、グラフト化溶液は、第一およ
び／または第二の成分との反応および共有結合のための
繊維または糸上での活性サイトを提供するためにグラフ
ト開始剤を必要とする。グラフト開始剤は、グラフトポ
リマーが結合されるであろう基材フィラメントまたは糸
から活性水素を引抜くように選択される。
下記に議論されるように、水素引抜きは第一の成分と
結合する基材上に活性化位を作る。この開始剤は金属塩
のイオン化により提供された金属イオンであることが好
ましい。鉄塩から引抜かれた第一および第二鉄イオン並
びに他の金属塩も有利に利用されうるが、銀塩のイオン
化により提供された銀イオンは特に好ましい。
硝酸銀、過塩素酸銀および酢酸銀のような銀塩がグラ
フト開始剤を活性化するために使用されるとき、このよ
うな塩は好ましくはグラフト溶液中、溶液の約0.001重
量％〜約0.01重量％の量で存在する。
活性化する金属イオンを提供するように金属塩をイオ
ン化するためには、グラフト溶液は触媒を含む。種々の
触媒は本発明の方法に用いられうる。過酸化物、過酸ま
たはペルベンゾエートは好ましい触媒である。尿素、水
素およびベンゾイルペルオキシドの過酸化物触媒は特に
好ましい。詳細には、ウレアペルオキシド、過酸化水
素、ベンゾイルペルオキシド、過酢酸またはｔ−ブチル
ペルベンゾエートは最も有利である。触媒は、銀および
鉄イオングラフト開始剤を提供するように、上記の銀ま
たは鉄塩のような金属塩をイオン化するように機能す
る。グラフト化溶液は、難燃剤および酸化防止剤、オゾ
ン亀裂防止剤または他の安定剤をも有利には含む。
本発明の１つの態様において、グラフト化溶液は、約
３〜６重量部の酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤または他
の安定剤、例えば、紫外線（U.V.）安定剤を更に含む。
立体障害フェノール類、例えば、Irgnox 1076の酸化防
止剤は溶液中に含まれうる。アミン類のU.V.安定剤もグ
ラフト化溶液に加えられうる。立体障害アミン、例え
ば、Tinuvin 292をU.V.安定剤として利用することは好
ましい。しかし、オキサルアニリド類のU.V.吸収剤、例
えば、Sanduvor VSUも用いられうる。このようにグラフ
ト化された基材は、熱、U.V.および老化劣化に対する増
加した耐性を付与される。
好ましいグラフト化溶液は、乾燥重量基準で、約５〜
45重量％の第一の成分、約45〜５重量％の第二の成分、
約25〜65重量％の難燃剤、約0.001〜0.01重量％の触媒
および約0.001〜0.001重量％のグラフト開始剤を含む。
グラフト溶液は１重量％の固体および99重量％の水まで
で操作されうるが、通常は、約５〜約95重量％、好まし
くは約10〜60重量％の水をこれらの固体を輸送するビヒ
クルとして含む。
本発明の方法において、天然またはポリマーフィラメ
ントまたは糸基材の化学グラフト化は、グラフト開始剤
（GI）の基材の「活性水素」との接触によって開始され
る。活性水素はグラフト開始剤により比較的容易に基材
から除去される水素である。第三級炭素は、例えば、第
二級炭素よりも水素原子とのより弱い共有結合を有し、
そしてその水素原子は活性水素の１つのタイプになるで
あろう。他のタイプはＮ−Ｈ、−OH、−COOH、−COOR−
Ｈ等を含む。
グラフト開始剤は、 1. 活性水素のみを除去することができ、結果的にカチ
オン位を形成する。
2. １個の電子を含む活性水素を除去することができ、
結果的に基材にフリーラジカル位をもたらす。
3. 活性水素および両方の電子を除去することができ、
結果的に基材上にアニオン位をもたらす。
フリーラジカル基材位と反応しない多くの成分がある
が、本発明は上記に示した全て３種の活性化基材サイト
の製造を提供する。それ故、グラフト化基材に付与する
であろう望ましい特性により選択される種々のモノマ
ー、ポリマーおよびそれらの混合物を使用することが可
能である。
上記に議論したように、本発明の方法は、官能基を有
する第一の成分を含むグラフト化溶液を利用する。任意
に、第二の成分ポリマーは第一の成分に結合するか、ま
たは、布帛基材を構成する、または構成するであろうフ
ィラメントまたは糸上に直接的にグラフト化するために
含まれうる。
第一の成分は、水分散性または水を基礎とするポリウ
レタン、例えば、脂肪族ポリエステルポリウレタン（Di
spercoll 442）；芳香族ポリウレタン（Witcobond 160
および170）；芳香族ポリウレタン（Neorex R940）およ
び脂肪族ポリウレタン（NeoRez R960、R962）；脂肪族
ポリウレタン（Witcobond 232）；および芳香族ポリエ
ステルポリウレタン（NeoRez R9431）であることが特に
好ましい。
上記に議論したように、第二の成分は好ましくはモノ
マーである。本明細書に用いられるときに、「モノマ
ー」という用語は1200m.w.以下であり、好ましくは約20
0〜800m.w.の低分子量ポリマー鎖を意味する。本発明の
実施に特に適切なモノマーは、ヒドロキシル、カルボキ
シル、エポキシ、アミノ、ヒドリドおよびグリシジル官
能基を含むアクリルモノマー、即ち、ヒドロキシエチル
もしくはプロピルメタクリレート、ジメチルおよびジエ
チルアミノエチルアクリレートおよびメタクリレート、
メチル、エチルおよびブチルアクリレートおよびメタク
リレート、グリシジルメタクリレートを含む。あらゆる
上記のモノマーは単独でまたは組み合わせで用いられう
る。モノおよびジアクリレートが第二の成分として好ま
しいが、トリアクリレートはポリマー鎖の架橋させるこ
とができ、結果的にエアバッグ布帛の望まない脆化をも
たらすか、それらは多量には用いられるべきでない。
下記の式は本発明によるグラフト過程を表す。CH2＝C
HXはビニル成分を表し、ここで、Ｘは官能基である。下
記の第一式はポリプロピレン繊維基材のセグメント上で
の、本発明の方法によるグラフトポリマーの生成を例示
する。第三水素は活性水素を表す。下記の第二式はグラ
フト開始剤手段によるポリプロピレンからの水素の引抜
きを例示する。アスターリスクは上記で議論したフリー
ラカル、アニオンまたはカチオンのいずれかを表す。第
三式はポリプロピレン繊維基材への第一または第二の成
分の共有結合を例示する。グラフト化ポリマーと基材と
の間の結合は共有結合であるので、グラフトは基材から
浸出されえない。
上記に議論のように、エアバッグ用途において高い柔
軟性を維持することは重要である。それ故、本発明のグ
ラフトポリマー法は未コート化基材と同様の柔軟性を示
すグラフト化エアバッグ基材を提供しなければならな
い。
ポリマーの柔軟性はポリマーの軟質セグメント（単純
な直鎖アルキル鎖セクション）の長さを増加させること
により向上されうることはウレタン化学において知られ
る。H.SaundersおよびK.C.Frischの「ポリウレタン化学
および技術」（Polyurethanes,Chemistry and Technolo
gy）、Krieger Publ.Co.1983,pp−477〜を参照された
い。類似により、第二の成分（連鎖延長剤として第一の
成分と結合しうる）の分子量を増加させること、また
は、より大きなモル比の第二の成分（CH＝CHXR連鎖延長
剤）を用いることにより、柔軟なグラフトポリマーが提
供されることを今回発見した。それ故、高い可撓性を達
成するグラフトポリマーを提供するために、特定の連鎖
延長剤および／または比は本発明の方法によるグラフト
ポリマー溶液中での使用のために予備的に選択されう
る。それ故、未被覆布帛基材と同様であるグラフト化ポ
リマー布帛基材の可撓性を有することは今や可能であ
る。
グラフト化溶液中において第一の成分に対しモノマー
（第二の成分）の割合を増加させることにより、より高
い割合の単純な直鎖のモノマー単位がポリウレタン中に
含まれるであろう。軟質セグメントとして当業界で知ら
れる、ポリウレタンのこれらの比較的に直鎖のセグメン
トはポリマー鎖の可撓性を増加する。ポリウレタンの環
状および高度に枝分かれしたセクションは硬質セグメン
トとして知られ、鎖の剛性を増加する。それ故、ポリウ
レタン中に含まれるモノマーの量を増加させる、または
含まれるモノマー／ポリマーの割合を増加させることに
より、増加したグラフト化ポリマーの可撓性が達成され
うる。少なくとも約2:1、好ましくは5:1以上のモノマー
のポリマーに対する比は軟質ポリマーを形成するために
特に有用であることが発見された。しかし、モノマー比
がこの範囲を越えて増加すると、グラフト化ポリマーは
粘着性になりはじめ、これにより自動車用エアバッグ布
帛への使用に望ましくなくなる。約600の分子量は最適
なポリマー軟質セグメントを提供するために好ましいこ
とも発見された。
モノマーのポリマーに対する相対的な割合はどちらの
成分がポリマー繊維基材に直接的にグラフト化するかに
も影響を与える。しかし、各成分内に含まれる官能基の
基材との相対反応性もグラフト化速度に影響を与えるで
あろうことも考慮されなければならない。上記に議論し
たように、グラフト開始段階の間に、活性水素はグラフ
ト開始剤（例えば、Ag+）により糸またはフィラメント
基材（RH）から引抜かれる。
Ag+＋RH→Ｒ＋Ag0＋H+ 活性サイトＲは今や連鎖成長段階において第一または第
二の成分と反応しうる。
Ｒ＋CH2＝CHX→Ｒ−CH2−CHX この段階から、グラフト化連鎖延長剤は（Ａ）連鎖成長
を停止する隣接の活性サイトＲと反応しうる、または
（Ｂ）グラフト化ポリマーを形成するように更なる第一
または第二の成分と反応しうる。上記に説明したよう
に、鎖と結合するのモノマーが、より高い割合であれば
軟質ポリマーをもたらすであろう。
上記に例示した段階Ｂにおいて分かるように、停止前
の連鎖延長剤間の更なる反応は、より長いグラフト化ポ
リマーをもたらすであろう。本発明の方法により配合さ
れたグラフト化溶液中において、比較的大きな割合の連
鎖延長剤（モノマー）を提供することにより、長い連鎖
成長が起こり、連鎖停止の前に軟質セグメントを取り込
む。このように、本発明の方法はグラフト化ポリマー布
帛において未被覆布帛基材と同様の可撓性を得る手段を
提供する。
下記の例示した逐次的な式はポリエステル基材に適用
されたときの本発明のグラフト化法を表す。
ポリエステルの場合、活性水素はカルボキシル基の水
素である。
1.ラジカル生成 − 活性水素は、ポリエステル鎖中に
位置するフリーラジカルカルボニル基を形成するように
グラフト開始剤により引抜かれる。
2.開始／延長 − フリーラジカルカルボニル基は、そ
の後、第一成分または第二成分（例えば、CH2＝CH−
Ｘ）のいずれかと反応して、ポリエステル鎖上のフリー
ラジカルとして成分をグラフト化する。
3.成長 − グラフト化したフリーラジカル成分は、今
や、更なる同一のまたは異なる種の更なる成分と共有結
合し、それにより更なる成分をフリーラジカル状態に活
性化しうる、または、 4.停止 − 別のフリーラジカルと反応して重合過程を
停止しうる。過酸化物は、例えば、活性化されたモノマ
ーと結合するためにグラフト開始剤によりフリーラジカ
ル状態に変換されうる。
このプロセスはラジカル消費によって停止する。
天然、ポリエステルまたはナイロン布帛は本発明によ
る基材として役立ちうる。グラフト開始剤はナイロンま
たは天然基材から活性水素を引抜き、ポリエステルと同
様にフリーラジカルを形成する。
本発明の１つの方法において、ポリエステルまたはナ
イロン布帛は第一の成分の水分散性ポリウレタン、第二
の成分のアクリルモノマー、過酸化物触媒、硝酸銀グラ
フト開始剤、難燃剤、酸化防止剤および組成物の他の成
分の溶液により処理される。溶液中のヒドロキシル、カ
ルボキシルおよびアクリル基は、布帛と化学結合したポ
リマー構造を形成するように重合する。
グラフト化溶液は、配合物の他の成分とともに、選択
されたポリマーまたはモノマーを含む系である。
本発明の１つの態様において、所定の量のウレタンポ
リマーまたはウレタンポリマーの組み合わせは、モノマ
ー、触媒、グラフト開始剤および溶液の他の成分に加え
られる。このように製造されたグラフト化溶液は、その
後、浸漬、噴霧、プリントまたは当業界に知られるその
他の方法のいずれかによりポリエステルまたはナイロン
布帛を処理するために用いられる。処理された布帛は乾
燥されてグラフト化ポリマーを提供する。
上記に議論したグラフト化法は布帛基材の通気度範囲
を減じるために用いられうることも今回発見された。布
帛基材は、通常、布帛の一体性が一貫しないことにより
幅広い範囲の通気度を示す。ダイ切断により生じた布帛
の破損、膨張の間のシームの破損または従来のエアバッ
グ材料にかかるその他の力は広い範囲の布帛気孔率をも
たらす。本発明の方法は、例えば、糸の引抜、変形およ
びコミングを減ずることにより、布帛基材の構造一体性
を増加させることが発見された。本発明により提供され
た、増加した布帛の一体性は、上記の布帛の欠陥なし
に、グラフト化された布帛にダイ切断を適用することを
可能にする。このように、増加した布帛の安定性は、よ
り予測可能で、減じられた範囲の通気度をもたらす。
本発明の別の態様において、グラフトポリマー溶液
は、効果的に糸繊維を固定するために、パターン切断が
行われようとする領域に沿って選択的に糸またはフィラ
メント基材に適用され、それにより従来の切断の間のほ
つれ、変形または糸の引抜を防ぐ。
本発明の方法によるグラフトポリマーの布帛基材への
選択的な適用はロータリースクリーンプリティング法に
より達成されうる。離散噴霧装置（discrete spraying
devices）も選択的グラフト適用を行いうる。更に、１
個のスプレーヘッドまたは一連のスプレーヘッドは特定
のグラフトパターンを付着させるために用いられうる。
図１において、ロータリースクリーンプリティング装
置50の使用を通して、布帛基材の特定の領域のみの上へ
グラフトポリマーを適用する手段を例示する。第一に、
布帛基材12は、巻出ロール60およびロール65上に取り付
けられ、ロール65は布帛をローターリースクリーンロー
ラー70にフィードし、ローターリースクリーンローラー
70は所定のパターンで選択的にグラフト化組成物を布帛
基材12に適用する。選択的にグラフト化された布帛10
は、その後、切断所に向かってローラー72、73、および
74上にフィードされ、ここで、ナイフ75はグラフト化さ
れた布帛を所定の長さ76で選択的に切断する。これらの
所定の長さ76は、77で例示されるように所定の枚数が積
み上げられるまで、一枚ごとに上に積み上げられる。所
定の長さの選択的にグラフト化された布帛は、その後、
ダイ切断場所に輸送され、ここで、ダイ78は最終切断ま
たはトリミング操作を行い、完全にトリミングされた選
択的にグラフト化された布帛15になり、その布帛から、
エアバッグは、折り畳み、糊付け、結合および／または
縫製により望ましい形状に作られる。
図２は選択的にコート化布帛15を例示し、布帛15は望
ましい全体の通気度および選択的に予備配列された布帛
の特定の場所においての通気度を有するコート化布帛を
製造するために選択的にコートされ、最終製品の望まし
い通気度を提供する。選択的にコート化された布帛15は
未コート化領域20および未コート化領域25を有する。
本発明の更に別の態様において、グラフト化溶液は所
定のパターンに望ましい通気度を付与するために布帛基
材に選択的に適用される。それ故、異なった膨張性およ
び収縮性を有するエアバッグを設計することが可能であ
る。
１枚の連続布帛片から形成されたシームレスエアバッ
グにグラフト化溶液を適用することも本発明の範囲内で
ある。
実施例 以下の例は、本発明によって製造した種々のグラフト
化溶液の組成を開示する。
例１ 本発明の方法によって調製した５種のグラフト化溶液
を表１に示す。この５種のグラフト化溶液の各々をナイ
ロン布帛基材サンプルに塗布した。示された実験におい
て変化させたファクターは、その後のグラフト溶液テス
トの各々において含まれるジアクリレートモノマーの量
である。示された成分の各々の説明を以下の表２に示
す。
溶液処理した布帛基材を十分な時間乾燥させた後、こ
の布帛の難燃性、取扱い性及び打抜き性をテストした。
表１中、「＋」は完全に許容される特性を示し、
「（＋）」は限界特性を示し、そして「−」は許容され
ない特性を示す。
表１に示すように、ポリウレタン及びアクリルポリマ
ーに対しジアクリレートが増加すると、グラフトされた
布帛の被覆性が改良される。上記のように、モノマーの
割合が高いほど、第一の成分はグラフトされたポリマー
鎖へのモノマー混入の割合を高める。従って、より柔軟
なグラフト化ポリマー及びより可撓性の高いグラフト化
布帛が得られるであろう。「＋」の表示は、布帛の可撓
性が未処理の布帛基材（例えば布帛をグラフト溶液と接
触させる前）と実質的に等しいことを示している。
表１の最後の２列に示すように、５種の示された溶液
の各々によりグラフトされた布帛の打抜き性は許容され
る。許容される打抜き性とは、グラフトされた布帛基材
が布帛の歪み、糸の抜けもしくはほつれを起こさずに機
械的打抜きされることを意味する。さらに、処理した布
帛のすべての難燃性は、現在の自動車産業の基準を満足
している。
以下の例はそれぞれポリエステル及びナイロン基材布
帛用の好ましいグラフト化溶液である。各例は重量部で
説明する。
例２（ポリエステル用） 成分 部 Unocal U−3112 18 SR−252 100 過酸化尿素 ２ 硝酸銀 １ Dispercoll U−42 250 水 1000 Fyrol 51（難燃剤） 300 例２のグラフト溶液はポリエステル基材用に特に適し
ている。この溶液と接触したポリエステル糸及びフィラ
メントからなる布帛は、未処理基材と実質的に等しい可
撓性、現在の自動車産業の基準を満足する難燃性、並び
に優れた打抜き性を達成した。上記のように、「打抜き
性」は、本発明の方法によってグラフトされた布帛が、
糸の抜け、ほつれもしくは他の布帛の歪みを実質的に示
さないで機械的打抜きされる能力を意味する。
例３（ナイロン用） 成分 部 Unocal U−3112 18 Dispercoll U−42 250 SR−252 100 Granguard−Ｎ 500 水 1000 過酸化尿素 ２ 硝酸銀 １ 例３のグラフト化溶液はナイロン基材用に特に適して
いる。この溶液と接触したナイロン糸及びフィラメント
からなる布帛は、優れた可撓性、難燃性、並びに優れた
打抜き性を達成した。
表２は、上記及び下記例において用いられる種々の商
品名を示している。
例４ 以下の表３は、本発明によって調製した６種のグラフ
ト化溶液を示している組成物Ｆ及びＧはポリエステル基
材に有効である。組成物Ｈ、Ｉ、Ｊ、及びＫはナイロン
基材に有効である。
例５ 表５は、表４に重量部で示す組成物からなるグラフト
化溶液を用いるグラフト化ポリエステルエアバッグ布帛
の実験室テストの結果を示している。
例６ 上記のように、グラフトされた繊維、糸又はこれらか
らなる布帛の耐熱性及び／又は耐老化性を高めるため、
本発明のグラフト化溶液に抗酸化剤、オゾン亀裂防止剤
もしくは他の安定剤を添加することが有利である。以下
に示す表６は、抗酸化剤としてSanduvor VSU、Tinuvin
292、Irganox 1076及びトリフェニルホスフェートをそ
れぞれ含む本発明のグラフト溶液（Ｌ、Ｍ、Ｎ及びＯ）
を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｄ０６Ｍ 15/564 Ｄ０６Ｍ 15/564 (72)発明者 ダムウッド，ジョン アール. アメリカ合衆国，サウスカロライナ 29301，スパータンバーグ，ホリーリッ ジロード 116 (72)発明者 メンゼル，ジル アメリカ合衆国，サウスカロライナ 29301，スパータンバーグ，ブライアク リーク ドライブ 221 (72)発明者 トッタシル，ポール アメリカ合衆国，ニューヨーク 11040, ニュー ハイドパーク，ブライアントア ベニュ 17 (72)発明者 サンダジャ，モーハン エル. アメリカ合衆国，ニューヨーク 11355, フラッシング，アベニュ 144―9041, ＃508 (56)参考文献 米国特許3698931（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D06M 14/00 - 15/715

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多数のフィラメントもしくは糸より形成さ
    れた布帛を含むエアバッグであり、このフィラメントも
    しくは糸の少なくとも一部には重合体がグラフトされて
    おり、被覆された布帛基材よりも高い気体透過性及び可
    撓性を与え又は布帛基材の機械的切断を可能にする程度
    のフィラメントもしくは糸の一体性を与え、そしてグラ
    フトされていないフィラメントもしくは糸より製造され
    た布帛基材と比較してフィラメントもしくは糸の抜けも
    しくは歪み及びほつれに対する改良された抵抗性を有す
    るエアバッグ。
  2. 【請求項２】自動車用のエアバッグ拘束システムであっ
    て、 自動車に取り付けるに適した形状にありかつ自動車の衝
    突の際に膨張可能な請求項１記載のエアバッグ、及び 衝突の際に気体により膨張性エアバッグを膨張させる手
    段 を含み、前記エアバッグが前記膨張手段により気体によ
    って膨張されるシステム。
  3. 【請求項３】エアバッグの製造方法であって、 エアバッグの形状にフィラメントもしくは糸の布帛構造
    体を形成すること、 前記フィラメントもしくは糸に第一の成分である重合性
    モノマーをグラフトさせて、グラフトされていないフィ
    ラメントもしくは糸と比較してエアバッグの製造もしく
    は使用の間のフィラメントもしくは糸の抜け、歪みもし
    くはほつれに対する改良された抵抗性を与えること を含み、前記グラフト工程もしくは形成工程のいずれか
    を最初に行う方法。
  4. 【請求項４】エアバッグの製造方法であって、 エアバッグの形状にフィラメントもしくは糸の布帛構造
    体を形成すること、 フィラメントもしくは糸のサイトを活性化するグラフト
    開始剤、グラフト開始剤を活性化もしくは再生する触
    媒、フィラメントもしくは糸の活性化されたサイトと反
    応する官能基を有する第一の成分である重合性モノマ
    ー、及び水を含む溶液を調製すること、及び 前記フィラメントもしくは糸に重合性モノマーをグラフ
    トさせて、グラフトされていないフィラメントもしくは
    糸と比較して布帛もしくはエアバッグの製造もしくは使
    用の間のフィラメントもしくは糸の抜け、歪みもしくは
    ほつれに対する高い抵抗性を与えること を含み、前記グラフト工程もしくは形成工程のいずれか
    を最初に行う方法。
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