JP7159296B2

JP7159296B2 - エアバッグ用基布およびエアバッグ

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Publication number: JP7159296B2
Application number: JP2020510833A
Authority: JP
Inventors: 翔太小寺; 剛士蓬莱谷
Original assignee: Seiren Co Ltd
Current assignee: Seiren Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2022-10-24
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: US20210140073A1; EP3760494A1; EP3760494A4; CN112004724B; JPWO2019189044A1; US11414794B2; WO2019189044A1; CN112004724A

Description

本発明は、車両衝突時の乗員保護装置として普及しているエアバッグに用いられる織物に関し、特にノンコートエアバッグ用織物およびそれから得られるエアバッグに関する。

車両が衝突した時の衝撃から乗員を保護する乗員保護用の安全装置として、車両へのエアバッグ装置搭載が普及している。従来は、インフレーターから放出されるガスがバッグ内より漏れ出さないように、樹脂材料によりコーティングされた織物が主流であったが、燃費改善等の要求から軽量であること、ステアリングホイールデザインの流行などからコンパクトに収納できることが要求されており、ノンコート織物の採用が広がっている。

ところが、ノンコート織物はコーティングされた織物と比較して基布表面や縫製部からの通気度が高いことが課題である。また、ほつれが発生しやすいことから、一般的なナイフを用いた裁断は不向きで、レーザーを用いて溶融裁断する必要があり、複数枚の基布を一度に裁断することが難しい。

例えば、特許文献１には、海島型複合紡糸によって得られる複合繊維糸条から繊維構造物とした後に極細繊維化を行うことで、低通気性を有する織物を得る技術が開示されている。しかし、海島複合糸を原糸として使用することから原糸コストが高く、脱海加工が必要なことから製造コストも高い。さらに、脱海が不十分な場合には難燃性が低下する可能性があり、エアバッグ用織物としては不向きである。

また、特許文献２には、合成繊維織物における耳部のみを部分熱処理して中央部と耳部の熱収縮率差を小さくし、織物耳部のたるみを抑えることで、レーザー裁断時に生地全幅に渡って精度よく裁断出来る基布が開示されている。しかし、当文献においては1枚ずつ裁断することを前提としており、複数枚の裁断については議論されておらず、一度に複数枚を裁断するには不向きである。

特開平７－２５８９４０号公報特開平１１－４８８９３号公報

本発明は、低通気性に優れ、かつ、レーザーを使用した裁断性にも優れたエアバッグ用基布、及び、エアバッグを提供することを目的とする。

本発明に係るエアバッグ用基布は、ポリエチレンテレフタレートを主原料とする糸から構成される織物であって、前記織物を構成する糸の総繊度が２８０～５００ｄｔｅｘであり、単繊維繊度が１．０～３．９ｄｔｅｘであり、カバーファクターが、２４００～２８００であり、前記基布１枚の厚さＤ₁と前記基布１０枚を重ね状態での厚さＤ₁₀とから以下の式(Ａ)により算出されるＤ値が０．９以下であることを特徴とする。
Ｄ＝Ｄ₁₀／（Ｄ₁×１０） (Ａ)

上記エアバッグ用基布においては、前記糸の単繊維直径を、１８μｍ以下とすることができる。

上記エアバッグ用基布において、前記織物の織密度は、経糸および緯糸がともに５７～７２本／２．５４ｃｍとすることができる。

本発明に係るエアバッグは、少なくとも、上述したいずれかのエアバッグ用基布により形成されている。

低通気性に優れ、かつ、レーザーを使用した裁断性にも優れたエアバッグ用基布、及び、エアバッグを得ることができる。

実施例で使用する生布通気度測定装置の概略図実施例で使用する縫い目開き量評価用サンプルの概略図実施例で使用する裁断性テスト用サンプルの概略図

ポリエチレンテレフタレートを主原料とする糸から構成される織物であって、織物を構成する糸の総繊度が２８０～５００ｄｔｅｘであり、単繊維繊度が１．０～３．９ｄｔｅｘであり、カバーファクターが、２４００～２８００であり、基布１枚の厚さＤ₁と基布１０枚を重ねた状態での厚さＤ₁₀とから算出されるＤ値が０．９以下であることを特徴とする。ここでＤ値は以下の式Ａによって算出される。
式Ａ・・・Ｄ＝Ｄ₁₀／（Ｄ₁×１０）

この基布は、ポリエチレンテレフタレートを主原料とする糸から構成されることが肝要である。ポリエチレンテレフタレートを主原料とすることで、レーザー照射時に素早く溶融させることが可能となり、レーザー裁断性に優れた基布を得る事が出来る。

また織物を構成する糸は、その総繊度が５００ｄｔｅｘ以下であることが肝要である。糸の総繊度が５００ｄｔｅｘ以下であると、裁断時に過大なエネルギーを必要とせず、レーザー裁断性に優れた基布を得る事が出来る。その一方で、総繊度が高くなると、繊維の剛性が高くなる傾向にあり、これによって、織物の表面の凹凸が大きくなり、且つ織物の表面（特に、織り糸のうねりの頂点付近）が変形しがたくなると考えられる。その結果、後述するＤ値は高くなると考えられる。また、エアバッグ求められる強度が得られる点から、総繊度は２８０ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。

また、織物を構成する糸の単繊維繊度は、１．０～３．９ｄｔｅｘの範囲であることが肝要である。単繊維繊度が３．９ｄｔｅｘ以下であれば、裁断時にレーザーの照射面から遠い位置にあるフィラメントが十分に溶融しないことが原因で起こる裁断不良を防止することが出来る。また、単繊維繊度が小さいほど、次に説明するＤ値を小さくすることができる。これにより、レーザー光のエネルギーロスが低減され、裁断性が向上すると考えられる。一方、単繊維繊度が１．０ｄｔｅｘ以上であれば、製織の際に影響を及ぼす毛羽の発生を抑える事が出来る。

また、基布の裁断性を向上するために、基布１枚の厚さであるＤ₁を１０倍した値と基布を１０枚重ねた際の厚みＤ₁₀の比であるＤ値が０．９以下であることが肝要である。ここで、厚みの測定は、ＪＩＳＬ１０９６８．４Ａ法に準じて測定する。また、Ｄ₁₀を測定するときには、すべての基布の経糸方向を揃えて基布を重ね、この状態で測定を行う。そして、Ｄ値を０．９以下とすることで、重ねて裁断する際の基布間の空隙が少なくなり、レーザー光のエネルギーがロスすることなく一番下に重ねた基布まで到達することが可能となる。また、基布１枚の厚さは、特には限定されないが、裁断性の観点からも、例えば、０．３１ｍｍ以下が好ましく、０．３０ｍｍ以下がより好ましく、０．２９ｍｍ以下がさらに好ましい。一方、下限としては、例えば、０．０４ｍｍ以上であることが好ましく、基布の厚みをこのような範囲にすると、上述したＤ値を得やすくなる。

また、Ｄ値が高い場合、繊維が硬いことや、織られた糸のうねりが大きい（織物の表面の凹凸が大きい）ことが影響している可能性もある。これによって、通気性が高くなる可能性がある。その一方で、Ｄ値が低いと、通気性が低くなる可能性がある。

このようなＤ値を達成するには、上記のように基布の厚み、基布の表面の凹凸を小さくするなどが必要となる。そのためには、糸の単繊維繊度を小さくするほか、糸の単繊維直径を小さくすることもＤ値を小さくすることに寄与すると考えられる。単繊維直径は、糸の単繊維繊度と比重によって得られる値であり、例えば、円形断面糸の場合、以下の式により求められる。具体的には、単繊維直径は、例えば、１８μｍ以下であることが好ましく、１６μｍ以下であることがさらに好ましい。

また、単繊維の断面形状は、円形、楕円、扁平、多角形、中空、その他の異型などから選定すればよい。必要に応じて、これらの混繊、合糸、併用、混用（経糸と緯糸で異なる）などを用いればよく、紡糸工程、織物の製造工程、あるいは織物の物性などに支障のない範囲で適宜選定すればよい。

織物のカバーファクターは２４００以上であることが肝要であり、２４５０以上であることが好ましく、２５００以上であることがさらに好ましい。カバーファクターを２４００以上とすることで、織糸間の隙間が小さくなり、優れた低通気性を得ることが出来る。また、カバーファクターが２８００以下であると織物の柔軟性を損ないにくく、良好な折り畳み性を得ることが出来、好ましい。また、カバーファクターが大きくなると、糸の絶対量が増えるため、織物の単位面積あたりの裁断に必要なエネルギが増加するため、裁断性は低下すると考えられる。この観点から、カバーファクターは、２６００以下が好ましい。なお、本発明において、カバーファクター（ＣＦともいう）は以下の式で算出される値である。
カバーファクター（ＣＦ）＝織物の経密度×√経糸の総繊度＋織物の緯密度×√緯糸の総繊度

基布の織密度は、経糸および緯糸がともに５７～７２本／２．５４ｃｍであることが、製織性および通気性等の性能面で好ましい。特に、織密度が５７本／２．５４ｃｍ以上であると、エアバッグとしての通気性を低減できるので好ましい。この観点から、織密度の下限値は、６０本／２．５４ｃｍ以上であることがより好ましく、６５本／２．５４ｃｍ以上であることがさらに好ましい。

本発明のエアバッグは、上述した織物を所望の形状に裁断した少なくとも１枚の基布を接合することによって得られる。織物の裁断は、レーザー裁断機により行うことができる。この場合、織物を複数枚重ねたうえで、レーザー裁断機による裁断を行うことができる。特に、上記D値を充足する基布であれば、レーザー裁断機（Lectra社製FORCUS C10、出力＝２２０Ｗ、速度２４ｍ／ｍｉｎ）により、例えば、織物を３枚以上重ねて裁断を行うことができる。
エアバッグを構成する基布のすべてが、前記基布からなることが好ましい。また、エアバッグの仕様、形状および容量は、配置される部位、用途、収納スペース、乗員衝撃の吸収性能、インフレーターの出力などに応じて選定すればよい。さらに、要求性能に応じて補強布や吊り紐を追加してもよい。補強布や吊り紐は、上記基布と同じ基布からなることが好ましいが、上記基布とは異なるコート基布を選択しても良い。

前記基布の接合、基布と補強布や吊り紐との接合、他の裁断基布同士の固定などは、主として縫製によって行われるが、部分的に接着や溶着などを併用したり、製織あるいは製編による接合法を用いたりしてもよく、エアバッグとしての堅牢性、展開時の耐衝撃性、乗員の衝撃吸収性能などを満足するものであればよい。

裁断基布同士の縫合は、本縫い、二重環縫い、片伏せ縫い、かがり縫い、安全縫い、千鳥縫い、扁平縫いなどの通常のエアバッグに適用されている縫い方により行えばよい。また、縫い糸の太さは、７００ｄｔｅｘ（２０番手相当）～２８００ｄｔｅｘ（０番手相当）、運針数は２～１０針／ｃｍとすればよい。複数列の縫い目線が必要な場合は、縫い目針間の距離を２ｍｍ～８ｍｍ程度とした多針型ミシンを用いればよいが、縫合部の距離が長くない場合には、１本針ミシンで複数回縫合してもよい。エアバッグ本体として複数枚の基布を用いる場合には、複数枚を重ねて縫合してもよいし、１枚ずつ縫合してもよい。

縫合に使用する縫い糸は、一般に化合繊縫い糸と呼ばれるものや工業用縫い糸として使用されているものの中から適宜選定すればよい。たとえば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６に代表されるポリアミド、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に代表されるポリエステル、高分子ポリオレフィン、含フッ素、ビニロン、アラミド、カーボン、ガラス、スチールなどがあり、紡績糸、フィラメント合撚糸またはフィラメント樹脂加工糸のいずれでもよい。

さらに、必要に応じて、外周縫合部などの縫い目からのガス抜けを防ぐために、シール材、接着剤または粘着材などを、縫い目の上部および／または下部、縫い目の間、縫い代部などに塗布、散布または積層してもよい。

以下、実施例に基づき、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜糸の総繊度＞
ＪＩＳＬ１０１３８．３．１Ｂ法に準じて測定した。

＜糸のフィラメント数＞
ＪＩＳＬ１０１３８．４に準じて測定した。

＜単繊維繊度＞
糸の総繊度を、糸のフィラメント数で除することで得た。

＜織物の織密度＞
ＪＩＳＬ１０９６８．６．１Ａ法に準じて測定した。

＜Ｄ値＞
得られた基布の厚みをＪＩＳＬ１０９６８．４Ａ法に準じて測定し、これをＤ₁とした。さらに、基布を織糸のタテ糸方向を揃えて１０枚重ね、この状態における厚みを同様の方法で測定し、これをＤ₁₀とした。Ｄ₁とＤ₁₀から式ＡによってＤ値を算出した。
式Ａ・・・Ｄ＝Ｄ₁₀／（Ｄ₁×１０）

＜基布の通気量＞
得られた基布の２０ｋＰａ差圧下における通気量を、図１に示される生布通気量測定機（京都精工（株）製流量計６：（株）コスモ計器製ＤＦ２８１０Ｐ、層流管５：（株）コスモ計器製ＬＦ２－１００Ｌ、圧力計８：（株）コスモ計器製ＤＰ－３３０ＢＡ）を用いて測定した。得られた織物を２０ｃｍ×２０ｃｍで裁断したものをサンプルとし、加圧装置と接続された内径５０ｍｍの円筒状クランプ３ａにリング状の留め具２で固定し、層流管５と接続された内径５０ｍｍの円筒状クランプ３ｂで挟んだ。その後、円筒状クランプ３ａ側より加圧し、圧力計８の表示が２０ｋＰａとなる様に圧力調整弁７を操作した。前記の状態においてサンプルを通過する通気量を層流管５によって検出し、２０ｋＰａ差圧下における通気量とした。通気量が１．０Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ以下であれば、基布表面からの通気量が低いと言える。

＜縫い目開き量確認試験＞
図２に示すようなサンプルを作製した。すなわち、幅７０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの２枚の試験片を長さ方向が基布織糸の経糸方向となる様裁断し、長辺方向を揃えて重ね、縫代２０ｍｍ、運針数３．５針／１０ｍｍで一方の短辺端を縫い糸（エアーバッグ用ミシン糸、繊度＝１４００ｄｔｅｘ、グンゼ（株）製）を用い縫製した。縫製後、長辺端に沿って２０ｍｍの幅で、縫製していない短辺端から縫製部９まで切込み１０を入れ、図２のような目開き量確認試験用サンプルとした。サンプルの中央帯部（幅３０ｍｍの部分）を、縫製部９を中心に広げ、その両端を測定装置（（株）島津製作所製ＡＧ－ＩＳＭＯ型）にクランプし、４９０Ｎの負荷をかけた。負荷をかけたままの状態で縫い目の広がり長さを計測し、記録した。同様に試験片の長さ方向が基布織糸の緯糸方向となる様裁断したものについても同様に計測を行った。縫い目広がり量の経緯平均が１．２ｍｍ未満であれば、縫製部からの通気量が少ないと言える。

＜裁断性テスト＞
得られた基布を織糸のタテ糸方向を揃えて６枚重ねた。重ねた基布は、上から順に１枚目、２枚目・・・６枚目とした。このように６枚の基布を重ねた状態で、レーザー裁断機（Lectra社製FORCUS C10、出力＝２２０Ｗ、速度２４ｍ／ｍｉｎ）を使用して、図３に示す形状のパーツ１１を裁断した。裁断後、１枚目から６枚目までの各裁断パーツの状態を確認し、完全に裁断されたものを５、裁断面の一部が融着して残っているものを４、裁断面の一部にフィラメント残りなどの切れ残りが認められるものを３、裁断ラインの一部が完全には溶融せず残っているものを２、裁断ラインが全長に渡り完全に溶融していないものを１、レーザーが到達していないものを０とした。１枚目から６枚目までの点数の合計が２４以上のものを裁断性が非常に優れている、２２以上のものを優れている、２２未満のものを裁断性に劣る、とした。また、各基布の裁断面の評価としては、４以上であることが好ましく、３までが許容できる下限である。

以下、実施例及び比較例と、その評価について、表１とともに説明する。

［実施例１]
総繊度３３０ｄｔｅｘ、フィラメント数１４４、単繊維繊度２．２９ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに７０本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．８９であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は０．５６Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は０．８８ｍｍであることから、基布表面、縫い目いずれからもガス漏れの懸念が少なくエアバッグの気密性を得るために十分な性能を有していた。また、裁断性テストの結果は総点２６と高く、５枚目まで十分に裁断できていることから、非常に裁断性に優れた基布であった。

［実施例２]
総繊度４７０ｄｔｅｘ、フィラメント数１８２、単繊維繊度２．５８ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５７本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．８７であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は０．６８Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は１．１４ｍｍであり、基布表面、縫い目いずれからもガス漏れの懸念が少なくエアバッグの気密性を得るために十分な性能を有していた。また、裁断性テストの結果は総点２４と高く、４枚目まで十分に裁断できていることから、非常に裁断性に優れた基布であった。

［実施例３]
総繊度４７０ｄｔｅｘ、フィラメント数１４４、単繊維繊度３．２６ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５７本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．８６であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は０．７９Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は０．９５ｍｍであり、基布表面、縫い目いずれからもガス漏れの懸念が少なくエアバッグの気密性を得るために十分な性能を有していた。また、裁断性テストの結果は総点２２であり、４枚目まで十分に裁断できていることから、裁断性に優れた基布であった。

［実施例４]
総繊度３３０ｄｔｅｘ、フィラメント数１４４、単繊維繊度２．２９ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに６７本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．８８であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は０．８１Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は０．９０ｍｍであり、基布表面、縫い目いずれからもガス漏れの懸念が少なくエアバッグの気密性を得るために十分な性能を有していた。また、裁断性テストの結果は総点２６と高く、５枚目まで十分に裁断できていることから、裁断性に優れた基布であった。なお、実施例１と比較すると、カバーファクターがやや低いため、通気性がやや高くなっている。

［実施例５]
総繊度４７０ｄｔｅｘ、フィラメント数１８２、単繊維繊度２．５８ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５７本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．８３であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は０．６５Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は１．１８ｍｍであり、基布表面、縫い目いずれからもガス漏れの懸念が少なくエアバッグの気密性を得るために十分な性能を有していた。また、裁断性テストの結果は総点２５と高く、５枚目まで十分に裁断できていることから、裁断性に優れた基布であった。なお、実施例２と比較すると、Ｄ値が低くなっているため、通気性はやや低くなっている。

［比較例１]
総繊度４７０ｄｔｅｘ、フィラメント数１８２、単繊維繊度２．５８ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５５本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．８７であるエアバッグ用基布を得た。この基布の裁断性テストの結果は総点２４と高く、４枚目まで十分に裁断できていることから、非常に裁断性に優れた基布であったが、通気量は１．４８Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は１．２５ｍｍであり、基布表面、縫い目いずれからもガス漏れの懸念が高くエアバッグの気密性を得るために不十分な性能であった。これは、カバーファクターが低いためと考えられる。

［比較例２]
総繊度５５０ｄｔｅｘ、フィラメント数１４４、単繊維繊度３．８２ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５２本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．９２であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は１．０５Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は１．０４ｍｍであり、基布表面からのガス漏れの懸念がやや高くエアバッグの気密性を得るために不十分な性能であった。これは、カバーファクターがやや低いためと考えられる。また、総繊度が高いことから、高密度で織ることが難しく、その結果、通気度が高くなっているとも考えられる。また、糸の単繊維直径が大きいことに起因して、Ｄ値が高いと考えられる。よって、裁断性テストの結果も総点２１であり、裁断性に劣る基布であった。
［比較例３]
総繊度４７０ｄｔｅｘ、フィラメント数１４４、単繊維繊度３．２６ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５７本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．９１であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は１．１０Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は０．９３ｍｍであり、カバーファクターは低くないものの、基布表面からのガス漏れの懸念がやや高くエアバッグの気密性を得るために不十分な性能であった。これは、糸の単繊維直径が大きいことに起因して、Ｄ値が高いためと考えられる。よって、裁断性テストの結果も総点２１であり、裁断性に劣る基布であった。

［比較例４]
総繊度４７０ｄｔｅｘ、フィラメント数１４４、単繊維繊度３．２６ｄｔｅｘのナイロン６６糸を用いて平織物を作製し、精練－セットを行って、織密度が経緯ともに５３本／２．５４ｃｍ、Ｄ値が０．９２であるエアバッグ用基布を得た。この基布の通気量は０．２７Ｌ／ｃｍ²・ｍｉｎ、縫い目開き量は１．１９ｍｍであり、基布表面、縫製部からのガス漏れの懸念が少なくエアバッグの気密性を得るために十分な性能であったが、裁断性テストの結果も総点１６と非常に低くで、裁断性に劣る基布であった。これは、材料がナイロンであり、糸の単繊維直径が大きいことからＤ値が高いためと考えられる。

１通気度測定用サンプル
２リング状留め具
３ａ、３ｂ円筒状クランプ
４加圧装置
５層流管
６流量計
７圧力調整弁
８圧力計
９縫製部
１０切込
１１裁断テスト用パーツ

Claims

エアバッグ用基布であって、
ポリエチレンテレフタレートを主原料とする糸から構成される織物であって、
前記織物を構成する糸の総繊度が２８０～５００ｄｔｅｘであり、
前記糸の単繊維繊度が１．０～３．９ｄｔｅｘであり、
カバーファクターが、２４００～２８００であり、
前記基布１枚の厚さＤ₁と前記基布１０枚を重ねた状態での厚さＤ₁₀とから以下の式Ａによって算出されるＤ値が０．９以下である、エアバッグ用基布。
Ｄ＝Ｄ₁₀／（Ｄ₁×１０） (Ａ)
前記糸の単繊維直径が、１８μｍ以下である、請求項１に記載のエアバック用基布。
前記織物の織密度は、経糸および緯糸がともに５７～７２本／２．５４ｃｍである、請求項１または２に記載のエアバッグ用基布。
少なくとも、請求項１から３のいずれかに記載のエアバッグ用基布により形成された、エアバッグ。