JP4838583B2 - エアバッグ用ポリエステルフィラメント織物 - Google Patents

Description

本発明は、エアバッグ用の、コーティングなしのポリエステルフィラメント織物に関する。特に、本発明は、ナイロンフィラメントで織られたエアバッグ用織物のそれに匹敵するまたはそれを上回る引裂強さを有する、コーティングなしのポリエステル織物に関する。本織物は、少なくとも０．７５Ｎ／ｇ／ｍ^２のたて糸タング引裂耐性を有している。これらの織物は、必要に応じて織物を通しての通気性を低くするコーティングによりさらに改良することができる。さらに、これらの織物は、やはり織物を通しての通気性を低くする偏平なタイプのヤーン（断面楕円形または矩形）を用いて製造することができる。

ポリエステルの工業用フィラメント・ヤーンは、高強度（７０ｃＮ／ｔｅｘを超える）、高弾性率（１７０ｃＮ／ｔｅｘを超える）、低い伸び率（１０〜１５％）および非常に優れた寸法安定性を有している。これらのヤーンは、主に、タイヤ、コンベアベルトおよびＶベルト等において、ゴムの補強材に用いられている。高い伸び率の工業用フィラメント・ヤーンは、延伸ヤーンを緩和することにより、テナシティおよび弾性率を犠牲にして実現することができる。例えば高強度および高い伸び率を必要とするエアバッグ等の用途には、ポリエステルの工業用フィラメント・ヤーンは不十分であり、ポリアミド（ナイロン）ヤーンが用いられている。破損ポリエステル・エアバッグの分析により、破損の主な状態は織物の引裂であることが示されている。これは、高圧ガスがまず折り畳まれたバッグに入る膨張段階の早期に、またバッグが完全に膨張する前に起こる。したがって、ナイロンのそれに匹敵するタング引裂強さを有するポリエステル織物を開発する必要性がある。

ニシムラらの米国特許第５５４０９６５号には、収縮硬化処理により得られる、織って作られたポリエステル・エアバッグが開示されている。この特許には、切断時の好ましい引張伸び率は９％から１８％の間であることが開示されている。この特許には、切断時の引張伸び率が９％未満である場合、結果として生じる織物は、収縮硬化工程後においても不十分な引張強さを有しうるということが開示されている。この特許では、切断時の引張伸び率が１８％を超える場合、織物は、不十分な乾燥収縮を呈し、織物の通気性に関して調節が困難になりうるということが続けて述べられている。

Thorntonらの米国特許第４９７７０１６号、第５０１０６３３号および第５０７３４１８号には、特定の織物特性を有する、カレンダー加工されたポリエステル・エアバッグ用織物が開示されているが、ポリエステル・ヤーンの特性についての開示はない。これらには、２５％を超える切断時の織物の伸びと、４０ポンド（１７８Ｎ）を超えるトラペゾイド引裂耐性とが開示されており、このとき織物は８．２５オンス毎平方ヤード（２８０ｇ／ｍ^２）以下である。これらのさまざまな織物（ヤーンではない）の特性は、特別な製織技術等により実現することができる。織物の特性が、ヤーンまたは織物加工の直接の所産であるかどうかを、またはそれらがどのようにしてナイロン織物に匹敵するかを知ることは不可能である。

ヒサオらの特開２０００−２７０２８号および特開２０００−２７０２９号には、強靱なポリエステル・ヤーンを実現するさまざまなプロセスが開示されているが、織物の特性は示されていない。これらの文献には、１２％以上の緩和率が開示されている。延伸率および延伸段階で用いられるさまざまなロールの温度は、開示された発明のヤーン特性を実現するのに重要である。

マサタカらの特開平８−２６９８１８号には、８グラム毎デニール（７１ｃＮ／ｔｅｘ）以上の引張強さ、３０％以上の切断時の伸び率を有するエネルギー吸収シートベルトに用いる、強靱なポリエステル繊維が開示されている。最後に、この参考文献には、１０％以上の緩和率が開示されている。この参考文献には、織物の引裂の情報はなんら示されていない。

ヒデハルらの特開平７−１１５１２号には、微細シリカ粒子が含まれるポリエステル繊維が開示されている。さらにその中に含まれているのは、全て曲げ疲労特性を向上させる目的で、ガラス転移点を下げるための添加剤である。織物の引裂強さデータも、ナイロン織物との比較もない。

ヨシヒコの日本特許第２２８９１１５号には、少なくとも１０グラム毎デニール（８８．２ｃＮ／ｔｅｘ）のテナシティおよび少なくとも１５％の切断時の伸び率を有するポリエステル繊維が開示されている。報告されている最高の伸び率は１８．８％である。なんらの織物特性も開示されていない。

Kozauroらの日本出願の特開平７−１８６８５８号には、９ｇ／デニール（７９．４ｃＮ／ｔｅｘ）のテナシティおよび１５％の切断伸び率を有するポリエステルフィラメント・ヤーンから織られた軽量ポリエステル・エアバッグ用織物が開示されている。

Swobodaらの欧州特許第０４４２３７３号には、低デニールのヤーンを用いたポリエステル・エアバッグ用織物が開示されている。ヤーンのテナシティは６６ｃＮ／ｔｅｘで、１９％の切断時の伸び率、および２００℃で４．７％の熱気収縮率であった。２６×２６糸本数/ｃｍの１／１平織物が、３４％×２６％の伸び率で、２５５×２６５ｄａＮの切断強さを有していた。（×の両側に示す各値は、たて糸×よこ糸における特性を表している。）なんらの織物引裂特性も報告されなかった。

Swobodaらの米国特許第５２３６７７５号には、カレンダー加工されていない、コーティングなしのポリエステル・エアバッグ用織物が開示されている。なんらの織物引裂データも、ナイロン・エアバッグ用織物との比較も示されなかった。

Hohnkeの米国特許第５６３７１１４号には、ポリエステルの、コーティングなしのエアバッグ用織物が開示されている。４７０ｄｔｅｘ、１００フィラメントのヤーンが、２２／２２糸本数／ｃｍを用いてリップストップ構成（５ｍｍ）で織られた。このヤーンは、６６．８ｃＮ／ｔｅｘのテナシティおよび２１．５％の切断伸び率を有し、２００℃で７．４％の熱気収縮率であった。洗浄および乾燥の前には、織物は、２２９ｇ／ｍ^２の坪量、たて糸方向およびよこ糸方向でそれぞれ、２９７ｄａＮ／３２％および３２５ｄａＮ／２４％の切断強さ／伸び率、ならびに、たて糸方向およびよこ糸方向でそれぞれ、２５／２４ｄａＮの引裂強さを有していた。リップストップ織物が平織物よりも高い引裂強さを有することは周知である。

Swobodaらへの米国特許第５９０２６７２号には、改良されたハッカバックまたはクリープ織りを用いたポリエステルの、コーティングなしのエアバッグ用織物が開示されている。２８糸本数／ｃｍで、３１５ｄｔｅｘ、１００フィラメントのヤーンから織られたリップストップ織物が、１９７ｇ／ｍ^２の坪量、および、たて糸方向およびよこ糸方向の両方において１４ｄａＮのタング引裂性を有していた。ナイロン織物に対してなんらの比較もなされなかった。

Niboらの日本出願の特開平７−９０７４７号には、熱硬化させてカレンダー加工してからコーティングなしのエアバッグ用織物を製造するために織られた、ナイロン織物およびポリエステル織物の両方が開示されている。織物の引裂強さは、ＪＩＳ Ｋ６３２８ ５．３．６に従って測定された。４６７ｄｔｅｘ、２１６フィラメントのポリエステルおよびナイロンヤーンから織られた織物の直接の比較がなされた。これにより、６６×６６たて糸本数／インチ（２６×２６たて糸本数／ｃｍ）で織られたポリエステル織物は、５５×５５たて糸本数／インチ（２１．７×２１．７たて糸本数／ｃｍ）で織られたナイロン織物に匹敵する引裂強さおよび伸び率を有するが、ナイロン織物の４２×４０ｋｇに比して３８×３６ｋｇという劣った引裂強さを有するということが示された。この織物の坪量は開示されなかった（×の両側に示す各値は、たて糸×よこ糸における特性を表している。）。

Fasteneauらの米国特許第６０３７０４７号および第６１４７０１７号には、改良されたカバーを伴う織物を与える、非円形断面を有する工業用繊維が開示されている。フィラメントの非円形断面は、アスペクト比で定められる。これらの特許には、２〜６の範囲のアスペクト比が開示されている。

トモミチらの日本出願の特開２００２−３０９４６２号には、低い通気性を有する偏平な断面のヤーンから織られたナイロン・エアバッグ用織物が開示されている。ポリエステル・エアバッグに対してなんらの比較も示されなかった。

従来技術の文献のいずれにも、ナイロンに匹敵する、またはそれより優れた、本発明の範囲内のタング引裂耐性およびトラペゾイド引裂耐性を有するコーティングなしの織物に要求される特性のバランスをどのようにして得るかは教示されていない。実際、日本出願の特開平７−９０７４７号には、ナイロン織物に比べて劣った織物引裂強さのポリエステル織物が例示されている。さらに、従来の文献のいずれにも、ナイロン織物に匹敵する、またはそれより優れた引裂耐性を有するコーティングなしの織物が、コーティングを用いて、または偏平なタイプの断面（一般的な円形断面繊維に比して）を有する繊維を利用して改良する（通気性を低くする）ことができるということは開示されていない。

発明の概要

本発明は、その各ポリエステル織物が、ナイロン織物のそれに匹敵するまたはそれより優れたトラペゾイド引裂耐性およびタング引裂耐性を有する点で、当技術分野で既知のポリエステルフィラメントの織物より改良されたものである。

最も広い意味において、本発明は、少なくとも０．７５Ｎ／ｇ／ｍ^２のたて糸タング引裂耐性を有するポリエステル・ホモポリマーからなる平織物を含むものである。

本発明の最も広い範囲には、ヤーンの特性のバランスも含まれ、このヤーンは、少なくとも６５ｃＮ／ｔｅｘのテナシティおよび少なくとも３５０の比引張強さを有するものである。

最も広い意味において、本発明は、ナイロンフィラメントで織られたエアバッグ用織物のそれに匹敵するまたはそれより優れた引裂強さを有する、コーティングなしのポリエステル織物を有する織物を含むものである。

本発明の最も広い範囲には、約２００〜約８００の範囲のｄｔｅｘ、少なくとも約６５ｃＮ／ｔｅｘのテナシティおよび少なくとも約３５０の比引張強さを有するポリエステル・ヤーンから織られた、改良された、コーティングなしのポリエステルフィラメント平織物が含まれる。

最も広い意味において、本発明は、同じ構成または類似の織物構成および重量のナイロンフィラメント平織エアバッグのそれに匹敵する、またはそれより優れた引裂強さを有する平織物が含まれ、ポリエステルおよびナイロンの両方について、そのたて糸および／またはよこ糸のフィラメントは断面非円形（それらは、１．２を超えるアスペクト比を有する）である。

好適な実施形態の説明

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ホモポリマーを、２つの方法、すなわち、１）エステル交換法および２）直接エステル化法のうちの一方により用意する。エステル交換法においては、ジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）をエチレングリコールと反応させ（エステル交換反応）、少量の他の反応生成物（オリゴマー）と共にビス（２−ヒドロキシエチル）テレフタレート（モノマー）と、メタノールとを生ぜしめる。この反応は可逆的であるため、原料をモノマーに完全に変換するためにはメタノールを除去する必要がある。エステル交換反応においてマグネシウムおよび／またはコバルトおよび／または亜鉛を用いることが知られている。そして、エステル交換反応の最後に、例えばポリリン酸（ＰＰＡ）の形でリンを導入することにより触媒活性を封鎖する。そして、モノマーに、このモノマーをＰＥＴに重合する縮合プロセス（重縮合）が施される。モノマーが重縮合にかけられるとき、最もよく用いられる触媒はアンチモンである。エステル交換反応において用いられる触媒がリンによって封鎖されない場合、結果として生じるポリマーは容易に劣化し（熱劣化）、かつ非常に受け入れがたい黄色をしている。

ＰＥＴを作る第２の方法は、ビス（２−ヒドロキシエチル）テレフタレート、オリゴマーおよび水を生成する直接エステル化法によって、テレフタル酸（ＴＡ）とエチレングリコールとを反応させることである。この反応も可逆的であり、それゆえ、反応プロセス中に水を除去することによって完了させることができる。直接エステル化ステップは触媒を必要とせず、従来、触媒は用いられていない。ちょうどＤＭＴプロセスにおけるように、それからモノマーは重縮合にかけられ、ＰＥＴを形成する。重縮合反応は、通常、触媒としてアンチモンを利用するが、チタン化合物の形のチタンもまた評価の高い典型的な触媒である。

そして、DeBenedictisらの米国特許第６４７１９０６号に記載されているように、本発明のポリエステル・ホモポリマーを紡ぎ、延伸し、緩和させ、ボビンに巻き付けた。この特許は参照によりここに援用され、したがって、本発明の繊維を製造するための好適なプロセスを記述するものである。繊維を緩和させるための他の既知のプロセスもまた、そのようなプロセスが少なくとも最低８％の緩和を達成できれば、本発明とともに用いることができる。

本発明は、ポリエステル・ホモポリマーを用いることが意図されている。しかし、ポリエステル・ホモポリマーの比率を基準に、概ね重量で２％以下を成し、例えば、ＴｉＯ_２のような加工助剤、例えば摩擦係数を減少させるもしくはゴム等の他の物質への付着性を向上させる等の、または、よりＵＶ安定としかつ脆性を低くする、ヤーンのパーマネントコーティング剤等の、少量の他の成分が存在してもよい。

特許請求の範囲に示す織物の特性を実現するためには、ヤーンのテナシティが低すぎると、織物の強さが低くなりすぎるということに注意することが重要である。ヤーンの最低テナシティは、約６５ｃＮ／ｔｅｘである。比引張強さが約３５０を超えるようなポリエステル・ヤーンを製造することが重要である。ポリエステル・ヤーンの熱気収縮率は、一般に約６％未満であり、本発明は、高い引裂耐性を実現するために、高い織物収縮率には依存していない。

エアバッグ用織物の通気性をできる限り小さくするためには、平織（１×１）が好ましい。どの種類のエアバッグが要求されているかに応じて、約２００〜約８００ｄｔｅｘのヤーン線密度が用いられる。サイドカーテン用の低いｄｔｅｘのヤーンと比べて、大きな搭乗者用エアバッグ用には、高いｄｔｅｘのヤーンを織る。織物のヤーンのフィラメントは、非円形の、偏平なタイプのフィラメントとすることができる。通常、フィラメントの偏平度は、アスペクト比で定められる。アスペクト比とは、フィラメントの幅に対する縦の比である（円形断面は１．０のアスペクト比を有する）。アスペクト比が大きければ大きいほど、ヤーンは偏平になる。好ましいアスペクト比は、１．２から６の間である。偏平なタイプのフィラメントは、織物を低通気性にする。しかし、約６を超えるアスペクト比の繊維では、いかなる顕著な改良ももたらされず、織るのがより困難であるという事実上の制限がある。約１．２未満のアスペクト比では、円形タイプのフィラメントに比していかなる顕著な改良ももたらされない。

織物は、特に運転席側のエアバッグにおいて、通気性を低くするために、またインシュレーション・シールドとして、ネオプレン、クロロプレン、ポリウレタン、シリコーン、または他の有機コーティングで被覆することができる。

<<試験方法>>
<ヤーンの物理的特性>
ＡＳＴＭ Ｄ８８５−０２：標線間距離２５４ｃｍ、歪み率１２０％を用いた、テナシティおよび伸び率。自由収縮（負荷無し）を、３０分間、１７７℃で測定した。試験方法Ｄ１９０７のオプション１を用いて、線密度（ｄｔｅｘ）を測定した。
比引張強さは、切断時の伸びの平方根とテナシティとの積である。

織物のストリップの物理的特性
ＡＳＴＭ Ｄ５０３５−９５
織物のグラブ特性
ＡＳＴＭ Ｄ５０３４−９５
織物のタング引裂性
ＡＳＴＭ Ｄ２２６１−９６
織物のトラペゾイド引裂性
ＡＳＴＭ Ｄ５５８７−９６

<織物の通気性>
静的通気性は、差圧１２５Ｐａを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ７３７−９６に従って測定した。動的通気性は、ＡＳＴＭ Ｄ６４７６−０２に従って測定した。

<ヤーンの固有粘度（ＩＶ）>
ポリエステルの３％オルトクロロフェノール溶液の相対粘度（ＲＶ）を、ウベローデ粘度計を用いて２５℃で測定した。固有粘度（ＩＶ）は、以下の関係式から計算した。
RV=1+IV×C+0.305×IV²×C²+1.85×10^-5×exp^(4.5×IV)×C⁴
ここで、Ｃはｇｍ／１００ｍｌでの溶液濃度である。

<<実施例１〜３>>
０．０８％のＴｉＯ_２を含むポリエステルポリマーを、従来のスピンドロー機を用いて紡ぎ、延伸して、０．８９のヤーンＩＶを生じさせた。プロセス条件を表１に示す。

市販のポリエステル・ヤーン（ＫｏＳａのＴ７８１）および２つの市販のナイロンヤーン（ＤｕＰｏｎｔのＴ７２５およびＴ７４３）と共に、これらの実施例のヤーンの物理的特性を表２に示す。

これらのヤーンは、４８×４３たて糸本数毎インチ（１８．９×１６．９たて糸本数毎センチメートル）および１７６ｇ／ｍ^２の織物重量で、平織で織った。Ｔ７４３の織物重量は、１８３ｇ／ｍ^２で若干重かった。これらの織物を洗い上げ、それらの物理的特性を測定した。その結果を表３に示す。

各実施例（表２）について、ヤーンのテナシティが低下しているにもかかわらず、織物のグラブ強さ（表３）は市販のＴ７８１ポリエステル織物よりも高かった。さらに驚くべきことには、主要な引裂特性（トラペゾイドおよびタング強さ）が、ナイロンの対照のそれに匹敵し、実施例３の場合にはそれを上回っている。

織物の坪量に規格化した引裂特性を表４に示す。

ポリエステルＴ７８１、実施例３およびナイロンＴ７４３の織物は、シリコーンゴムでコーティングした（４０ｇ／ｍ^２）。コーティングされた織物の物理的特性を表５に示す。

コーティング後も、発明の実施例３による織物は、ナイロン織物および従来技術のポリエステル織物よりも優れた引裂特性を示した。

<<実施例４〜７>>
異なるフィラメント数および断面を有する高デシテックスのヤーン（７２０ｄｔｅｘ）を、実施例１〜３と同様に作製した。アスペクト比とは、フィラメントの幅に対する縦の比である（円形断面は１．０のアスペクト比を有する）。矩形の紡糸口金を用いることで、楕円形断面が得られた。プロセス条件を表６に示す。

物理的特性を表７に示す。

これらのヤーンを、平織で市販のエアバッグ用織物に織った。実施例４のヤーンを、織物４、５および６においてたて糸として用い、実施例４、５および６のヤーンをよこ糸として用いた。織物７には、たて糸およびよこ糸の両方において、実施例７によるヤーンが用いられた。ナイロン織物に関して確立された仕様と比較した織物の特性を表８に示す。

これらの織物の各例は、本発明に従って作製されたポリエステル・ヤーンが、ナイロン織物に関して確立されたエアバッグの仕様を概ね満たすということを示している。７２０ｄｔｅｘで１４０フィラメントのたて糸と共に、高ｄｔｅｘフィラメントのよこ糸ヤーン（実施例５）および楕円形断面のよこ糸ヤーン（実施例６）を用いて作られた織物は両方とも、織物の通気性は低くなっていたが、それらの優れたタング引裂強さを保っていた。たて糸およびよこ糸の両方において低比引張強さ（３２５）の楕円形断面ヤーン（実施例７）から作られた織物は、引裂強さの仕様を満たすのみならず、静的および動的通気性の仕様も満たしていた。

<<実施例８>>
低デシテックスの円形断面ヤーン（７０フィラメントで３８０ｄｔｅｘ）を、実施例１〜３と同様に作製し、ＫｏＳａの市販のポリエステル工業用ヤーンＴ７８７およびＴ７８１と比較した。低デシテックスのヤーンは、サイドカーテン・エアバッグに用いられている。プロセス条件を表９に示す。

物理的特性を表１０に示す。

このヤーンを、平織で市販のエアバッグ用織物に織った。織物の特性を下記の表１１に示す。

やはり、高い比引張強さの実施例８（表１０参照）により、従来技術のポリエステル織物よりも優れた引張引裂特性を有するポリエステル織物が与えられた。

このように、本発明によれば、ヤーン、該ヤーンの作製プロセス、および上記の目的、意図および利点を十分に満たすヤーンによる織物が提供されたことは明らかである。本発明をその具体的な実施形態と共に説明してきたが、多くの代替形態、改良形態および変形形態が、上記の説明に照らせば当業者には明らかであることは明白である。したがって、全てのそのような代替形態、改良形態および変形形態を、本発明の要旨および広い範囲内に含まれるものとして包含することを意図している。

Claims (12)

1. 少なくとも６５ｃＮ／ｔｅｘのテナシティ、３５０から３８８の比引張強さ、２００から８００ｄｔｅｘの間の線密度、および１７７℃で６％未満の熱気収縮率を有するポリエステル・ヤーンから織られた、改良された、コーティングされていないポリエステルフィラメント平織物であり、少なくとも０．７９Ｎ／ｇ／ｍ^２のたて糸および／またはよこ糸タング引裂強さを有する織物。
2. １５０〜３００ｇ／ｍ^２の間の坪量を有する、請求項１に記載の織物。
3. 前記織物の前記たて糸および／またはよこ糸フィラメントが、１．２を超えるアスペクト比を有する、請求項２に記載の織物。
4. 前記アスペクト比が、１．２から６の間である、請求項３に記載の織物。
5. 前記織物の前記よこ糸ヤーンが断面円形である、請求項２に記載の織物。
6. 前記織物がコーティングされている、請求項２に記載の織物。
7. 前記コーティングが、通気性を低くするように、クロロプレン、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーンまたは他の有機コーティングから選択される、請求項６に記載の織物。
8. 前記織物の前記たて糸および／またはよこ糸フィラメントが、１．２を超えるアスペクト比を有する、請求項６に記載の織物。
9. 前記織物の前記よこ糸ヤーンが断面円形である、請求項８に記載の織物。
10. 請求項１に記載のポリエステルフィラメント平織物からなる、コーティングされていないポリエステル・エアバッグ。
11. 前記織物が１５０〜３００ｇ／ｍ^２の間の坪量を有する、請求項１０に記載のポリエステル・エアバッグ。
12. 前記織物が、非円形のヤーンから構成されている、請求項１１に記載のポリエステル・エアバッグ。