JP5391083B2 - エアバッグ用ポリエステル織布 - Google Patents

Description

本発明は、エッジコーミングが低減されたエアバッグを提供するポリエステル織布に関する。特に、本発明は、高温で低クリープを有するポリエステルフィラメントヤーンを含む織布と、これらの織布から製造されるエアバッグに関する。

ポリアミドフィラメントヤーンから織られる布は、ヤーンのエネルギー吸収能力が高いことによりエアバッグ製造で主として使用される。このエネルギー吸収能力は、普通、荷重−伸び曲線下の面積として最も容易に定義され、ヤーン引っ張り指数（ヤーンテナシティ（ｃＮ／テックス）×破断時伸び（％）平方根として定義される）により最も普通に特性付けられる。エネルギー吸収能力は、エアバッグ展開の事象の動的な性状により特に重要であり、以前の開発は、ポリエステルヤーンのエネルギー吸収を最大化して、性質をポリアミドに近付けることを目標としてきた。

ポリエステルエアバッグのエネルギー吸収能力を改善する問題は、エアバッグで使用される布の織りに使用されるポリエステルフィラメントヤーンの引っ張り指数を増大させることにより取り組まれてきた。高テナシティヤーンを延伸して、ヤーンの伸びと、したがって靭性を増加させた後に高緩和比を用いる、これらの強靭なヤーンの製造に使用される工程条件が開示されてきた。

このようなポリエステルフィラメントヤーンから織られたエアバッグ布は、シミュレーションされた展開条件において破損した。ポリエステルフィラメントから織られたこのような布を含むエアバッグモジュールを約８０℃以上に予備加熱し、次に展開すると、エアバッグシームは分かれて、布シームコーミングまたは布エッジコーミングとして知られる現象である、膨張剤ガスの非制御的な漏洩を引き起こした。これらの破損は、ポリアミドフィラメントヤーンから織られる布を含むエアバッグでは見られない。

シームコーミング問題を解決しようとする試みにも拘わらず、ポリエステルエアバッグはホットモジュール展開時になお破損する可能性がある。ホットモジュール展開の他の試験においては、膨張剤と折り畳まれたエアバッグを含むエアバッグモジュールは展開の前に９０℃で約４時間加熱され、展開時にエアバッグは破損した。これらの試験における破損機構の徹底的な分析によって、破損はシームコーミングによるものであるということが示された。膨張力、ホット膨張剤ガス、およびホット予備コンディショニングの合体された影響によって、布シームのポリエステルヤーンが伸び、ガスが非制御的な速度で逃げる隙間を形成する。

それゆえ、エアバッグにおいてシームコーミングの程度を低減し、１００℃まで予備コンディショニングされ、急速な加熱と荷重の条件下で膨張される場合に、ポリアミドヤーンと類似の特性を呈する、ポリエステル織布に対する必要性が存在する。

本発明によれば、ポリエステルフィラメントヤーンから織られる布がホットモジュール展開時のシームコーミングの程度を軽減することができるということが見出された。本発明は、ポリエステルフィラメントヤーンを含み、ポリエステルフィラメントヤーンが約６５ｃＮ／テックス以上のテナシティと、約０．５％以下の１００℃における瞬間サーマル
クリープ（ＩＴＣ）を含んでなる織布を包含する。本発明の更なる態様は、約２以下のホットシームコーミング指数（ＨＳＣＩ）を含んでなる織布と、これらの織布のいずれかから製造されるエアバッグを包含する。

ＨＳＣＩの測定に使用されるシーム用の縫い合わせパターンを図示する。 ＨＳＣＩの測定に使用される布試験試料の断面を図示する。

一般に、本発明は、ポリエステルフィラメントヤーンを含み、ポリエステルフィラメントヤーンが約６５ｃＮ／テックス以上のテナシティと、約０．５％以下の１００℃における瞬間サーマルクリープ（ＩＴＣ）を含んでなる織布により特徴付け可能である。本発明の更なる態様は、約２以下のホットシームコーミング指数（ＨＳＣＩ）を含んでなる織布と、これらの織布のいずれかから製造されるエアバッグを包含する。

本発明の織布で使用されるポリエステルフィラメントヤーンは、約０．５％以下の、例えば約０．０１％から約０．５％の１００℃における瞬間サーマルクリープ（ＩＴＣ）を有することができる。ポリエステルフィラメントのＩＴＣが展開時に０．５％以上であるならば、このポリエステルヤーンにより織られるエアバッグのシームにおけるヤーンのクリープは、ポリアミドフィラメントヤーンにより織られる同等のエアバッグのシームにおいて観察されるクリープよりも大きい。

本発明の織布で使用されるポリエステルフィラメントヤーンは、約６５ｃＮ／テックス以上のテナシティ、例えば約６５ｃＮ／テックスから約１００ｃＮ／テックスのテナシティ；約７５以上のテナシティ、例えば約７５ｃＮ／テックスから約１００ｃＮ／テックスのテナシティ；約８５ｃＮ／テックス以上のテナシティ、例えば約８５ｃＮ／テックスから約１００ｃＮ／テックスのテナシティを有することができる。低テナシティヤーンは、エアバッグ織布に必要とされる破裂強度を得るには高デニールを必要とし、折り畳むのが困難な厚い布を生じる。本発明の織布で使用されるポリエステルフィラメントヤーンの伸びは、約１２％以上、例えば約１２％から約２０％もしくは約１２％から約１５％であることができる。このヤーンの引っ張り指数は約２４０以上、例えば約２４０から約４５０もしくは約２４０から約３５０であることができる。高いヤーンの伸びはエアバッグ織布のエネルギー吸収能力を改善する。しかしながら、高い伸びを持つフィラメントヤーンを与える工程は、約０．５％以下の１００℃におけるＩＴＣを持つヤーンをもたらすように設計される。ポリエステルフィラメントヤーンの１７７℃における熱風収縮は、ポリエステルの工業用ヤーンに対しては３から２０％の通常の範囲にあることができる。

本発明の織布で使用されるポリエステルフィラメントヤーンの製造に使用されるポリエステル樹脂の固有粘度（ＩＶ）は、約０．８ｄｌ／ｇ以上であることができる。０．８ｄｌ／ｇ未満のＩＶを持つポリエステルヤーンは充分な靭性を持つヤーンを与えない。

ヤーン線密度は、どのタイプのエアバッグが必要とされるかに依って、約２５０デシテックスから約７００デシテックスであることができる。この高デシテックスヤーンは、サイドカーテン用の低デシテックスヤーンと比較して大きな乗用車のエアバッグ用の布に織られる。この布用のヤーンのフィラメントは、非丸形のフラッタータイプフィラメントであることができる。通常、フィラメントの扁平度はアスペクト比により決められる。アスペクト比はフィラメントの幅に対する長さの比である（丸い断面積は１．０のアスペクト比を有する）。好適なアスペクト比は約１から約６の範囲にある。フラッタータイプのフィラメントによって布は低空気透過性となる。しかしながら、約６のアスペクト比を超えたフィラメントは、いかなる有意の改善ももたらさず、織るのが更に困難であるという点
で実用的な限界がある。

個別のフィラメントのデシテックスは、通常、２から７の範囲にある。デシテックス／フィラメントが約２未満であると、製造におけるフィラメントバンドルの制御は更に困難になる。デシテックス／フィラメントが約７以上であると、エアバッグ布はごわごわし、折り畳みが困難となりかちである。

ポリエステルマルチフィラメントヤーンの形成用の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のポリマーの繰り返し単位の少なくとも１つのタイプを含むコポリマー、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、および２つ以上の上述のポリマーとコポリマーの混合物からなる群から選択可能である。これらのなかで、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、機械的性質と繊維形成性においてバランスがとれているために本発明に特に好適である。

ポリエステル樹脂は、当業者には既知の標準的な方法により製造可能である。例えば、溶融重合法が約０．６のＩＶを持つ非晶質ポリエステルをもたらし、それに続いて固相重合法が必要とされる樹脂のＩＶをもたらす。ＴｉＯ_２のような加工助剤、例えば摩擦係数を低下させるか、もしくは例えばゴムなどの他の物質への接着性を増大させるか、もしくはＵＶ安定性を増大させ、脆性を低下させる永続的なヤーン被覆物などの、一般にポリエステルホモポリマーの重量基準で２重量％以下の少量の他の成分も存在し得る。

本発明のポリエステルフィラメントヤーンを作製するための製造方法は、連続的な紡糸−延伸法を含むことができる。例えば、連続的な紡糸−延伸法においては、溶融口金からの溶融フィラメントは、空気で急冷され、潤滑され、フィードロールの周りに巻き付けられる。このヤーンは、第１および第２の延伸域を通り、次に緩和ロール上に、最終的には巻き取り機上に通される。急冷域の前に紡糸口金の下で加熱域を使用することができ、４００から１０００メートル／分の範囲のフィードロール速度を使用することができる。次に、この低配向で、非晶質の紡糸されたヤーンを少なくとも５倍に延伸して、強度を最大化し、その後緩和させる。フィードロールと延伸ロールを加熱し、場合によっては緩和ロールを加熱することができる。第２の延伸ロールと緩和ロールの間の緩和域におけるヤーンの温度と、この領域における緩和の量が最終のポリエステルフィラメントヤーンにＩＴＣの大きな影響を及ぼすということが見出された。本発明のポリエステルフィラメントヤーンを製造するための厳密な工程の詳細は、ポリマー樹脂のＩＶ、特定の紡糸条件、フィードロール速度、延伸比などに依存する。

エアバッグモジュールは、通常、筐体と、筐体中に配置され、膨張剤からのガスにより膨張されるようにされた折り畳まれたエアバッグを含む。筐体はエアバッグを展開するための開口部を有する。

織られたエアバッグの展開時の条件をシミュレーションするために、ホットシーム試験を開発した。これは、荷重下で加熱したときの織布のシームを研究するために設計された。線密度１ｃｍ当りの１００Ｎの最大エアバッグ膨張圧力における通常の織られたエアバッグ（１ｃｍ当り２０本の布打ち込み数により織られた４７０デシテックスヤーン）中のヤーン上の応力をほぼ１０ｃＮ／テックスであると計算した。

整列された縦糸と横糸ヤーンの織布の２片を重ね合わせ、裁ち端に沿って２つの平行な
シームを縫い合わせた（５つの縫い目／ｃｍ）。第１のシームは裁ち端から１２．５ｍｍであり、第２のシームは同一のエッジから１９ｍｍであった。図１は縫い合せパターンを図示する。ホット布変形のみを観察することができるように、ガラス縫糸（３３００デシテックス）を使用した。

縫い合わせた布が順に重なっている間に、型板を縫い合わせた布の裁ち端に対して置き、試験細片をマークし、次の寸法にしたがって切断した：裁ち端からスタートして、５９ｍｍの長さ（横糸ヤーン方向で）および７５ｍｍの幅；次に、次の１０ｍｍの長さにわたって細片の幅を７５ｍｍから５０ｍｍまでしぼり、最終的に、細片の幅を最後の１５０ｍｍの長さに対して５０ｍｍとした。次に、切断した布を開いた。図２は、一緒に縫い合わせ、型板によりマークし、試験試料に切断し、次に開いた、織布の正面（２００）および側面（２０１）の断面を図示する。

縫い合わせた細片の上端を固定ビームに締め付け、フィラメントヤーンに相当する下端に１０ｃＮ／テックスの応力の荷重を印加した。熱電対をシーム中に設置した。熱風ガンを運転温度においてシームから１０ｃｍとなるように回転した。シームを１００℃まで２０秒で加熱し、ここで熱風ガンを回転して、シームから遠ざけ、布を室温まで冷却した。

試験の前後で、シームの写真をとり、分析した。これらの試験の前後の写真から、シームと第２の水平ヤーンの間の平均距離をシームの各々の側で測定した。ホットシームコーミング指数（ＨＳＣＩ）は、試験後のシームと第２のヤーンの間の平均距離を試験前のシームと第２のヤーンの間の平均距離で割ったものとして定義される。

ＩＮＶＩＳＴＡ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ ＵＳＡ）Ｔ７４９の市販の４７０デシテックスのナイロン６６フィラメント縦糸を用いて、２つの布を織った。一方の布は同一のＴ７４９ナイロン６６ヤーンを横糸とし、他方の布はＩＮＶＩＳＴＡ Ｔ７９１ ４９０デシテックス市販のポリエステルフィラメントヤーンを横糸ヤーンとするものであった。ナイロンおよびポリエステルの両方のフィラメントヤーンはエアバッグ用途で販売されているものである。上述の試験手順を用いて、Ｔ７４９ナイロンフィラメントヤーンを含む布のＨＳＣＩは１．７であり、Ｔ７９１ポリエステル横糸を含む布のそれは３．３であった。

加えて、フィラメントをシームコーム領域と、加熱しなかった縫い合わせた細片の下部から引き出した。これらのフィラメントの平均直径を測定した。ナイロン布中のフィラメントの直径は、加熱されたシーム領域においてはポリエステル布中の極めて大きい減少（１６．３から１４．０μｍ）と比較して、僅かに減少した（２０．１から１９．７μｍ）。それゆえ、ポリエステルエアバッグの破損はシームにおけるポリエステルヤーンのホットストレッチ（クリープ）によるということが明白であった。

このフィラメントヤーンは瞬間サーマルクリープ（ＩＴＣ）により特徴付けられるものであった。ホットモジュール展開中に受ける加熱および応力をシミュレーションするような方法でこのヤーンのＩＴＣを求めた。サーマルメカニカルアナライザー（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，モデル２９４０）を使用して、制御された加熱速度下でフィラメントの長さの寸法変化を記録した。多数のフィラメントをフィラメントヤーンからランダムに選択し、デシテックス約６５のバンドルに合体した。約１０ｍｍの試料長さを用いて、フィラメントのこのバンドルをこの装置に搭載し、フィラメントのバンドル上に８．８３ｃＮ／テックスの応力を与えるように装填した。このバンドルを１３３．３℃／分で１００℃の温度まで加熱した。温度が１００℃に達したときの、バンドルの長さの増加を記録し、ＩＴＣを元の長さのパーセントとしての長さの増加と定義した。

試験方法
１．ヤーンの物理的性質
ＡＳＴＭ Ｄ８８５−０２：２５４ｃｍのゲージ長さおよび１２０％の歪み率を用いるテナシティおよび伸び。自由な収縮（デニール当り０．０５グラムの荷重）を１７７℃で３０分間測定した。

試験方法Ｄ１９０７のオプションＩを用いて、線密度（デシテックス）を測定した。

２．ヤーンの固有粘度（ＩＶ）
ウベローデ粘度計を用いて、オルトクロロフェノール中のポリエステルの３％溶液の相対粘度（ＲＶ）を２５℃で測定した。固有粘度（ＩＶ）を次の関係から計算した。

ＲＶ＝１＋ＩＶ×Ｃ＋０．３０５×ＩＶ^２×Ｃ^２＋１．８３×１０^−５×ｅｘｐ^{（４．５＊ＩＶ）}×Ｃ^４

ここで、Ｃはｇｍ／１００ｍｌでの溶液濃度である。

３．織布の構成
特記しない限り、このフィラメントヤーンを平織で捩りを加えずに縦糸および横糸の両方向において約１８．５ヤーン／ｃｍの等しいヤーン密度で織った。このグレージュ布を８０℃で４０分間ジグ中で洗い上げ、１８５℃で２分間ヒートセットした。これによって、エアバッグ布の慣用の製造で使用される他の方法に特有の特性を持つ布が製造される。

比較例１
ＩＮＶＩＳＴＡ Ｔ７４９の４７０デシテックスのナイロンフィラメントヤーンを縦糸方向として、ならびに特定の用途に開発された種々の工業用ポリエステルフィラメントヤーンと、工業用布に設計されたナイロンヤーンを横糸方向として用いて、布を作製した。試料フィラメントヤーンのＩＴＣと、試料ヤーンを含む布のＨＳＣＩを測定した。このヤーンの一般的な応用分野（これらのヤーンはこれらの工業的な用途で現在使用されている）および物理的性質を表１に示す。対応するヤーンのＩＴＣと布のＨＳＣＩを表２に示す。

ナイロン布と比較してポリエステル布において許容不能な程度のシームコーミングが明白であった。

実施例２
下記の表３に示す工程条件にしたがって、公称デシテックス５５０および１００、およびアスペクト比１．０の一連のポリエステルフィラメントヤーンを作製した。第２の延伸ロール温度と緩和比のみをランの間で変えた。これらのヤーン（０．９０のＩＶ）の物理的性質も表３に示す。

実施例２は、ポリエステルフィラメントヤーンのＩＴＣが工程条件に極めて依存的であるということを示す。ランＮｏ．１とランＮｏ．３に対する工程条件によって、約０．５％以下の１００℃でのＩＴＣを有するポリエステルフィラメントヤーンを製造した。０．３１％のＩＴＣを有するランＮｏ．１のヤーンは、低ＨＳＣＩを持つ織布を製造するタイプ７２５ナイロン６６フィラメントヤーンに匹敵する（表２）。約０．５％未満のＩＴＣを有する本発明のヤーンの驚くべき局面は、これらが最高のエネルギー吸収能力（引っ張り指数）を持つ製品ではないということである。

実施例３
実施例２の方法にしたがって４９０デシテックスポリエステルヤーンを作製した。工程条件とヤーンの物理的性質を表４に示す。

これらのフィラメントヤーンを平織で捩りを加えずに縦糸および横糸の両方向において２０ヤーン／ｃｍのヤーン密度で織った。このグレージュ布をジグ中８０℃で４０分間洗い上げ、１８５℃で２分間ヒートセットした。ポリエステル布と市販のナイロン６６（ＩＮＶＩＳＴＡタイプ７２５、４６７デシテックス）布に対する性質を表５に示す。

ポリエステル布の両側に１平方メートル当り４０グラムのベースコートと１平方メートル当り２０グラムのシリコーンエラストマーを被覆した。ベースコートはＧｅｎｅｒａｌ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＳＬＥ５４０１であり、トップコートはＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ３７１４であった。被膜をほぼ１９０℃で硬化した。被覆後、布試料を切断し、ホットシームコーミング指数を測定し、１．１の値を得た。このシームはガス漏洩に至る可能性のある歪みの兆候を示さなかった。

本発明をこれらの特定の態様と同時に説明したが、前出の説明にてらせば当業者には多数の代替物、改変物、および変形物が明らかであるということは確かである。したがって、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲内に入るようなすべてのこのような代替物、改変物、および変形物を包含するように意図されている。

Claims (9)

1. エアバッグで使用するためのポリエステル織布であって、該ポリエステル織布がその中にシームを有し、２以下のホットシームコーミング指数を有し、該ポリエステル織布が６５ｃＮ／テックスから１００ｃＮ／テックスのテナシティと、０.５％以下の１００℃における瞬間サーマルクリープ（ＩＴＣ）を有するポリエステルフィラメントヤーンから織られている、ただし該ホットシームコーミング指数は次のとおりの方法で測定される「整列された縦糸と横糸ヤーンの織布の２片を重ね合わせ、裁ち端に沿って２つの平行なシームを縫い合わせる（５つの縫い目／ｃｍ）。第１のシームは裁ち端から１２.５ｍｍであり、第２のシームは同一のエッジから１９ｍｍである。縫い合わせパターンは図１に示すとおりである。ホット布変形のみを観察することができるように、ガラス縫糸（３３００デシテックス）を使用する。縫い合わせた布が順に重なっている間に、型板を縫い合わせた布の裁ち端に対して置き、試験細片をマークし、次の寸法にしたがって切断する；裁ち端からスタートして、５９ｍｍの長さ（横糸ヤーン方向で）および７５ｍｍの幅；次に、次の１０ｍｍの長さにわたって細片の幅を７５ｍｍから５０ｍｍまでしぼり、最終的に、細片の幅を最後の１５０ｍｍの長さに対して５０ｍｍとする。次に、切断した布を開く。一緒に縫い合わせ、型板によりマークし、試験試料に切断し、次に開いた、織布の正面（２００）および側面（２０１）の断面は図２に示すとおりである。縫い合わせた細片の上端を固定ビームに締め付け、フィラメントヤーンに相当する下端に１０ｃＮ／テックスの応力の荷重を印加する。熱電対をシーム中に設置する。熱風ガンを運転温度においてシームから１０ｃｍとなるように回転する。シームを１００℃まで２０秒で加熱し、ここで熱風ガンを回転して、シームから遠ざけ、布を室温まで冷却する。試験の前後で、シームの写真をとり、分析する。これらの試験の前後の写真から、シームと第２の水平ヤーンの間の平均距離をシームの各々の側で測定する。ホットシームコーミング指数（ＨＳＣＩ）は、試験後のシームと第２のヤーンの間の平均距離を試験前のシームと第２のヤーンの間の平均距離で割ったものとして定義される。」ことを特徴とするポリエステル織布。
2. 前記ポリエステルフィラメントヤーンがＡＳＴＭ Ｄ−８８５−０２に従って測定して１２％から２０％の伸びを更に呈する、請求項１に記載のポリエステル織布。
3. 前記ポリエステルフィラメントヤーンが２４０から４５０の引っ張り指数を更に呈する、請求項１または請求項２に記載のポリエステル織布。
4. 前記ポリエステルフィラメントヤーンが２５０デシテックスから７００デシテックスの線密度を更に有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のポリエステル織布。
5. 前記ポリエステルフィラメントヤーンが１から６のアスペクト比を更に有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のポリエステル織布。
6. 前記ポリエステル織布が縦糸および横糸の両方の方向において１８ヤーン／ｃｍから２０ヤーン／ｃｍのヤーン密度を含んでなる平織である、請求項１から５のいずれか１項に記載のポリエステル織布。
7. 前記ポリエステル織布が２０ｇ／平方ｍから４０ｇ／平方ｍで塗布されているエラストマーの硬化被膜を更に含んでなる、請求項１から６のいずれか１項に記載のポリエステル織布。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のポリエステル織布を含むエアバッグ。
9. 筐体、前記筺体内に置かれた膨張剤、および請求項８に記載のエアバッグを含んでなる、エアバッグモジュール。

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