JP5278480B2

JP5278480B2 - ポリアミド系樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JP5278480B2
Application number: JP2011082620A
Authority: JP
Inventors: 守北村; 勉田村
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: JP2011179005A

Description

本発明は、ポリアミド系繊維を用いたエアーバッグ用基布の端切れを含む新規な樹脂組成物の製造方法に関するものである。本発明によれば、特にノンコートタイプのエアーバッグに汎用されるポリアミド系基布の製造工程で発生する端切れ（融着防止剤としてポリエチレン等のフィルムを使用する）をそのままの状態で再利用することができ、本発明の製造方法で得られた樹脂組成物を用いて得られる成形材料は衝撃性等の機械的特性に優れており、自動車等の用途に適用可能である等、極めて有用である。

エアーバッグは各種交通機関に従事する乗員の安全を図る装置として、近年、特に汎用されている。このエアーバッグ用基布に要求される特性としては、耐衝撃性に優れること、空気透過度が低いこと等が挙げられる。かかる観点から、エアーバッグ用基布として、主にゴム化（コーティング）されたポリアミド系繊維が用いられてきた。ゴム化することにより空気透過度が低下し、また、ナイロン等のポリアミド系繊維はタフネス性、結節強度などに優れており、エアーバッグの重要な要求特性である耐衝撃性を満足するからである。しかしながら、ポリアミド系基布をゴム化してエアーバッグを製造することは、製造工程の複雑化及びコストの上昇を招き、収納性、軽量性などの点で問題がある他、布帛自体が脆弱になり易く、エアーバッグとしての寿命が短くなる等の欠点を抱えている。そこでエアーバッグの要求特性を満たしつつ、収納性、軽量性等の点に優れるノンコートタイプ（シリコーン系ゴム等でコーティングしない）のエアーバッグ用基布が提案されている。

上記ノンコートタイプのエアーバッグは、例えば６，６ナイロン等の基布を裁断して製造するが、裁断に当たり、一般に、基布と基布の間に、融着防止剤としてポリエチレンフィルムを挟み、レーザーカッターで裁断する方法が採用されている。この様にレーザーカッター法を採用するのは、通常の裁断方法でノンコートタイプのエアーバッグ用基布を裁断すると布がほつれ易くなるのを防止する為であり、また、ポリエチレンフィルムを使用するのは、レーザー光によりナイロン同士が熱融着するのを防止する為である。

ところがエアーバッグの需要が急速に高まるにつれ、エアーバッグの製造工程で大量に発生する基布端切れ（切断片）の処理が問題になっている。即ち、処理に当たっては、融着防止剤として用いたポリエチレン等のポリオレフィンを、ナイロン等のポリアミド系繊維を含むエアーバッグ用基布の端切れと別々に分離するという方法が試みられているが、コスト面、生産効率などの点で多くの問題があり、処理量も多い為、再利用することが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリアミド系繊維を用いたエアーバッグ用基布端切れをそのままの状態で再利用し、耐衝撃性等に優れた新規樹脂組成物の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできた本発明のポリアミド系樹脂組成物の製造方法は、ポリアミド系繊維（ａ１）及びポリオレフィンフィルム（ａ２）を含むエアーバッグ用基布の端切れ（Ａ）を再利用してポリアミド系樹脂組成物を製造する方法であって、前記端切れ（Ａ）は、前記ポリアミド系繊維（ａ１）：ポリオレフィンフィルム（ａ２）＝８０〜９６部：２０〜４部（質量部の意味、以下同じ）からなるものであり、且つ、前記端切れ（Ａ）に相溶化剤（Ｂ）を、前記端切れ（Ａ）：相溶化剤（Ｂ）＝９８〜６０部：２〜４０部となるように添加して溶融混練するところに要旨を有するものであり、更に強化剤（Ｃ）を、［前記端切れ（Ａ）＋相溶化剤（Ｂ）］：強化剤（Ｃ）＝１００部：２５０部以下を満足するように添加することが好ましい。更に、前記端切れ（Ａ）は、前記ポリアミド系繊維の基布と基布との間に、融着防止剤としてポリオレフィンフィルムが挟まれたものであることが好ましい。

また、本発明において、上記ポリアミド系繊維（ａ１）を構成するポリアミドの硫酸相対粘度が３．２±０．６であるもの；上記ポリオレフィンフィルム（ａ２）が高密度ポリエチレンであるもの；上記相溶化剤（Ｂ）がエチレン−α−オレフィン共重合体の無水マレイン酸変性物であるもの（より好ましくは、上記変性物中に占める無水マレイン酸の比率は０．１〜５．０質量％である）はいずれも好ましい態様である。

更に、上記樹脂組成物を含む成形体も本発明の範囲内に包含される。

尚、本発明における「端切れ」とは、エアーバッグ用基布の製造工程で生じる裁ち残りの布地（端材、切断片）の他、エアーバッグ用基布として出荷するに至らない規格外品も含まれる。

本発明のポリアミド系樹脂組成物の製造方法は、ポリアミド系繊維を用いたエアーバッグ用基布の端切れをそのままの状態で再利用することができ、耐衝撃性等の機械的特性に極めて優れた新規樹脂組成物を提供することができた。従って、本発明の製造方法で得られた樹脂組成物は、自動車部品、電気電子部品、建材部品、雑貨部品等の様な幅広い分野に利用することが可能である。

本発明者らは、ノンコートタイプのエアーバッグ用基布の製造工程で発生する端切れを有効利用する方法について鋭意検討してきた。その結果、上記端切れに相溶化剤、更に必要に応じて強化剤を添加すると耐衝撃性が著しく向上し、自動車用途等に極めて有用な成形材料が得られることを見出し、本発明を完成した。

以下、本発明の製造方法の各要件について説明する。

Ａ：ポリアミド系繊維（ａ１）とポリオレフィンフィルム（ａ２）を含むエアーバッグ用基布の端切れ
前述した通り、本発明は主に、ポリアミド系繊維を用いたエアーバッグの製造工程で発生する端切れを利用するものである。特に本発明では、ノンコートタイプのエアーバッグ用基布の端切れを有効利用するものであり、基布と基布の間に、融着防止剤としてポリエチレンフィルムを挟み、レーザーカッターで裁断した後の端切れを使用するものである。

まず、本発明に用いられるポリアミド系繊維（ａ１）とは、分子中に酸アミド（−ＣＯＮＨ−）を有するものであり、具体的には、ε−カプロラクタム、６−アミノカプロン酸、ω−エナントラクタム、７−アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸、９−アミノノナン酸、α−ピロリドン、α−ピペリドン等から得られる重合体または共重合体；ヘキサメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン等のジアミンと、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸等のジカルボン酸とを重縮合して得られる重合体または共重合体若しくはこれらのブレンド物などが挙げられる。なかでも所望の強度等を得る為には、６−ナイロン（ε−カプロラクタムを開環重合させたポリカプラミド）、６，６−ナイロン（ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸とを重縮合させたポリヘキサメチレンアジポアミド）等が推奨される。

本発明に用いられるポリアミド系繊維は、上記ポリアミド繊維を主に含有するものであるが、更なる特性付与の目的で、光または熱安定剤（カーボンブラック、ハロゲン化銅とハロゲン化カリウムの組合せ、ヒンダードフェノール系安定剤、リン系安定剤及びそれらの組合せ等）、酸化防止剤（ヨウ化銅、塩化銅、臭化銅、酢酸銅、ステアリン酸銅等の無機及び有機酸銅等）、平滑剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤、顔料、光沢付与剤、離燃剤（ハロゲン系離燃剤としてブロム化ポリスチレン、ポリジブロムフェニレンオキサイド、デカブロムジフェニールエーテル等；非ハロゲン系離燃剤としてメラミンシアヌレート、赤リン等）、離型剤（ステアリン酸の金属塩等）等を含んでいても良い。

尚、上記ポリアミドの硫酸相対粘度は３．２±０．６（より好ましくは３．２±０．４）を満足することが好ましい。上記範囲を下回ると、エアーバッグに要求される機械的特性、即ち、瞬間的な膨張に耐えられる基布の強度、特に衝撃強度、破裂強度、引裂き強度等及び膨張したエアーバッグが乗員に当たった後の衝撃を吸収するエネルギー等の特性を確保することが困難である。一方、上記範囲を超えると、成形時の流動性が損なわれ、成形不良が生じる等の問題がある。ここで、上記硫酸相対粘度とは、ポリアミドを９６％硫酸で溶解したときの相対粘度（ＪＩＳＫ−６８１０に準じて測定）を意味する。

また、本発明に用いられるエアーバッグ用基布としては、例えば織物、編物、これらの積層体の他、多数の糸条を並列に並べて接着材料で固着したシート状物等が挙げられる。エアーバッグ用基布として特に好ましいのは等方性織物である。

本発明では、上記基布の端切れを使用する。例えばノンコートタイプ織物のエアーバッグ用基布の場合、レーザーカッターで切断した後の切断片を主に利用するが、利用に当たっては、この切断片を加工し易い様に、２〜３０ｍｍ（好ましくは５〜１０ｍｍ）サイズの端切れとすることが推奨される。また、上記端切れの形状は特に限定されず、押出し機に投入できる形状であれば良い。

次に、本発明に用いられるポリオレフィン（ａ２）について説明する。上記ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。なかでもポリエチレン（特に高密度ポリエチレン）の使用が好ましい。

Ｂ：ポリアミド及びポリオレフィンに対する相溶化剤
本発明に用いられる相溶化剤としては、ポリアミド系繊維及びポリオレフィンの双方に対して相溶性を有するものであれば特に限定されず、例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体の無水マレイン酸変性物、エチレン−α−オレフィン共重合体のエポキシ変性物、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体の酸変性物（ＳＥＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の酸変性物（ＳＩＳ）等が挙げられる。なかでもエチレン−α−オレフィン共重合体の無水マレイン酸変性物が好ましい。ここで、上記変性物中に占める無水マレイン酸の比率が０．１〜５．０質量％の範囲に制御されたものは相溶性の点で特に好ましい態様である。より好ましくは０．５質量％以上、２．０質量％以下である。

本発明のポリアミド系樹脂組成物は、上述したＡ（ａ１及びａ２を含む）及びＢを必須成分として含有するものであるが、各成分の比率は質量部で、ａ１：ａ２＝８０〜９６部：２０〜４部（好ましくはａ１：ａ２＝９０〜９５部：１０〜５部）；且つ、Ａ：Ｂ＝９８〜６０部：２〜４０部（好ましくはＡ：Ｂ＝９７〜７０部：３〜３０部）を満足することが必要である。

ここで、ａ１：ａ２の比率が上記範囲を下回ると、アイゾット衝撃値が低くなり、一方、ａ１：ａ２の比率が上記範囲を超えると、引張弾性率が低下する。また、Ａ：Ｂの比率が上記範囲を下回ると、引張強度、アイゾット衝撃強度が低くなり、Ａ：Ｂの比率が上記範囲を超えると、引張強度、引張弾性率が低くなる。

Ｃ：強化剤
本発明のポリアミド系樹脂組成物には、引張強度等の特性付与の目的で、更に強化剤を含有しても良い。本発明に用いられる強化剤としては、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維状強化剤；タルク、マイカ、ワラストナイト、炭酸カルシウム、ウイスカー、シリカ、カオリン、モンモリロナイト、クレー等のフィラー状強化剤等が挙げられる。なかでもガラス繊維の使用が推奨される。

この様な作用を有効に発揮させる為には、端切れ（Ａ）と相溶化剤（Ｂ）の合計を１００部としたとき、上記強化剤（Ｃ）の比率を、２０部以上（より好ましくは３０部以上）に制御することが推奨される。但し、強化剤の比率が多すぎると成形加工性の点で問題がある為、［端切れ（Ａ）＋相溶化剤（Ｂ）］：強化剤（Ｃ）＝１００部：２５０部以下（より好ましくは２００部以下）とすることが好ましい。

次に、本発明のポリアミド系樹脂組成物を用いて成形加工する方法について説明する。上記方法は特に限定されず、代表的な成形加工法である押出成形、射出成形、ブロー成形、カレンダ成形等が挙げられる。なかでも押出成形、射出成形等の使用が推奨される。具体的には、例えば上記Ａ〜Ｂをタンブラー管等でブレンドし、押出機（単軸押出機、２軸押出機等）に入れて溶融混練すれば良い。更に必要に応じて、Ｃ成分を、押出機の途中（サイドフィート）より添加することが好ましい。

この様にしてペレット状、粉状等に成形加工したもの（成形体）は、自動車部品、電気電子部品、建材部品、雑貨部品等の様な幅広い分野に利用することが可能である。

以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術的範囲に包含される。

下記Ａ〜Ｂ、必要に応じてＣを含む樹脂組成物を使用し、下記方法でその特性を評価した。

Ａ：ポリアミド系繊維及びポリオレフィンフィルムを含むエアーバッグ用基布の端切れ
エアーバッグ用基布として、ナイロン６６［東洋紡績（株）、銘柄ＬＴＡ３０３ＬＳ］を用いた基布を使用した。上記基布と基布の間にポリオレフィンフィルム（高密度ポリエチレン）を挟み、合計で基布を３枚重ねた後、レーザーカッターで裁断し、端切れを得た。

Ｂ：相溶化剤
エチレン−α−オレフィン共重合体の無水マレイン酸変性物［三井石油化学工業（株）、銘柄ＭＨ５０２０）］を使用した。尚、上記共重合体中に占める無水マレイン酸の比率は０．８質量％である。

Ｃ：強化剤
ガラス繊維として、旭ファイバーグラス（株）製の銘柄ＣＳ０３ＭＡ−４１１を使用した。

特性の評価
（１）ポリアミド系繊維を構成するポリアミドの相対粘度
ポリアミドを９６％硫酸で溶解したときの相対粘度を、ＪＩＳＫ−６８１０の方法に従って測定した。

（２）引張強度（ＭＰａ）
ＡＳＴＭＤ６３８の方法に従って測定した。

（３）引張弾性率（ＧＰａ）
ＡＳＴＭＤ７９０の方法に従って測定した。

（４）アイゾット衝撃値（Ｊ／ｍ）
ＡＳＴＭＤ２５６の方法に従って測定した。

（５）熱変形温度（℃）
ＡＳＴＭＤ６４８の方法に従い、４．６ｋｇｆ／ｃｍ^２の低荷重をかけたときの熱変形温度（表中、「低荷重」で示す）、及び１８．６ｋｇｆ／ｃｍ^２の高荷重をかけたときの熱変形温度（表中、「高荷重」で示す）を夫々測定した。

（６）平衡吸水率（％）
ＪＩＳＫ−６８１０のカールフィッシャー法に従い、２３℃×４５％ＲＨにおける平衡吸水率を測定した。

これらの結果を表１に併記する。

このうちＮｏ．１〜３は本発明の要件を満足する実施例（Ｎｏ．１及び２は強化剤を含まない例、Ｎｏ．３は強化剤を更に含む例）であり、Ｎｏ．４〜５は、本発明で特定するエアーバッグ用基布の端切れを使用しない比較例である。

Ｎｏ．１及び２は、ナイロン６６及びポリエチレン含有エアーバッグ用基布の端切れに相溶化剤を添加した本発明例であるが、ポリエチレンを含有せず、且つ、ナイロン６６の相対粘度が本発明の好ましい範囲を外れている基布を用いたＮｏ．４及び５に比べ、耐衝撃性に極めて優れていた。尚、Ｎｏ．３は、更にガラス繊維を含有した本発明例であるが、引張強度及び熱変形温度（高荷重）が著しく向上した。

本発明のポリアミド系樹脂組成物は上記の様に構成されているので、ポリアミド系繊維を用いたエアーバッグ用基布の端切れをそのままの状態で再利用することができ、耐衝撃性等の機械的特性に極めて優れた新規樹脂組成物を提供することができた。従って、本発明の樹脂組成物は、自動車部品、電気電子部品、建材部品、雑貨部品等の様な幅広い分野に利用することが可能である。

Claims

ポリアミド系繊維（ａ１）及びポリオレフィンフィルム（ａ２）を含むエアーバッグ用基布の端切れ（Ａ）を再利用してポリアミド系樹脂組成物を製造する方法であって、前記端切れ（Ａ）は、前記ポリアミド系繊維（ａ１）：ポリオレフィンフィルム（ａ２）＝８０〜９６部：２０〜４部（質量部の意味、以下同じ）からなるものであり、且つ、前記端切れ（Ａ）に相溶化剤（Ｂ）を、前記端切れ（Ａ）：相溶化剤（Ｂ）＝９８〜６０部：２〜４０部となるように添加して溶融混練することを特徴とするポリアミド系樹脂組成物の製造方法。
更に強化剤（Ｃ）を、［前記端切れ（Ａ）＋相溶化剤（Ｂ）］：強化剤（Ｃ）＝１００部：２５０部以下を満足するように添加することを特徴とする請求項１に記載のポリアミド系樹脂組成物の製造方法。
前記端切れ（Ａ）は、前記ポリアミド系繊維の基布と基布との間に、融着防止剤としてポリオレフィンフィルムが挟まれたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のポリアミド系樹脂組成物の製造方法。
前記ポリアミド系繊維（ａ１）を構成するポリアミドの硫酸相対粘度は３．２±０．６である請求項１〜３のいずれかに記載のポリアミド系樹脂組成物の製造方法。
前記ポリオレフィンフィルム（ａ２）は高密度ポリエチレンである請求項１〜４のいずれかに記載のポリアミド系樹脂組成物の製造方法。
前記相溶化剤（Ｂ）はエチレン−α−オレフィン共重合体の無水マレイン酸変性物である請求項１〜５のいずれかに記載のポリアミド系樹脂組成物の製造方法。
前記変性物中に占める無水マレイン酸の比率は０．１〜５．０質量％である請求項６に記載のポリアミド系樹脂組成物の製造方法。