JPH0343236A - 可撓性袋体繊維成形物とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可撓性袋体繊維成形物とその製造方法に関する
。

（従来の技術） 可撓性袋体繊維成形物としては、車両衝突時等に膨張し
て着座乗員の衝撃を吸収し、乗員の保護を図るエアバッ
グに関する考案が知られでている。（例えば、実公昭６
１−１１０８４号公報参照、以下、従来技術Ｉという） また、マルチフィラメントを開繊し、各モノフィラメン
トがほぼ直線且つ平行状態を保つように配置して各モノ
フィラメント間にゴム・プラスチック等を充填したベル
トおよびその製造方法については、特開昭６３−６９６
２６号公報に開示されている。（以下、従来技術■とい
う）さらに、フィラメントワインディング法によって可
撓性袋体繊維成形物を製造する方法に関しては、特公昭
４６−４０４３６号公報に開示されている。（以下、従
来技術■という） （発明が解決しようとする課題） 従来技術■に係るエアバッグは、普段はステアリングホ
イルに装着されており、車両衝突時にその変動を検知し
て膨張展開して車両乗員の胴部および頭部を保護するも
のである。そして、このエアバッグは一般に織物を縫製
して作製されているが、膨張展開時の高圧のガス噴射圧
力に耐えるために強力で厚い素材とならざるを得ず、ま
た、その縫製加工は、所定の立体形状に適合するように
裁断された異なった曲線の織物同志を合わ廿て継合わせ
る作業なので、困難で且つ熟練を要するだけでなく、そ
の継合部はよせのために皺やほつれが生じ、その継合部
の強度にばらつきを生じやすい。これを防止するために
は、縫製にも特別の工夫が必要になる。その結果、エア
バッグが嵩高となり、コンパクトな収納ができないだけ
でなく、基本的に縫製そのものに対して万全の信頼がお
けないという問題があった。

また、かかる織物を用いたエアバッグの製造工程として
は、製織、エラストマーのコーティングとその乾燥、架
橋および上記縫製加工からなるものが一般的である。こ
のように多工程からなるので製造コストが嵩むだけでな
く、この縫製において継合加工部を長くすると自動化（
例えば、二本針ξシンの導入）が困難となり、多数の人
手と時間を要し、経済的に製造できない。また、織物を
縫製せずに接着や溶着加工で継合わせる方法も一部検討
されているが、信頼性が得られないという問題がある。

従来技術■は開繊糸をベルトの抗張体として利用した発
明で、袋体繊維成形物に関する発明である本願とは目的
を異にする。

従来技術■に係る方法は、マルチフィラメントのロープ
状のものをマンドレルに巻きつける方法であるため、フ
ィラメント間にエラストマーを均一に含浸させることが
困難で、しかも１サイクル当たりの被覆面積が小さいた
め相当な時間を要し、経済的な製造方法とはいえない。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、自由な形状設
計ができ、コンパクトな構造で巻きつけが容易で且つ安
全度が高い、一体構造の可撓性袋体繊維成形物とその製
造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の要旨は、ほぼ直線状
に且つ平行状態を保つように配置した高配回の合成高分
子モノフィラメントをエラストマーで接着したテープを
袋状に巻き取った可撓性袋体繊維成形物を第一の発明と
し、モノフィラメントがほぼ直線状に且つ平行状態を保
つように高配向の合成高分子マルチフィラメント糸条を
開繊し、この開繊糸にエラストマー溶液を含浸させた後
に乾燥させてテープを得、このテープを所定の大きさお
よび形状を有するマンドレルの周りにテープワインディ
ング法により巻きつけ、次いで加熱処理することにより
モノフィラメント間をエラストマーで接着し、冷却後マ
ンドレルを取り除くことを特徴とする第一の発明に係る
可撓性袋体繊維成形物の製造方法を第二の発明とする。

高配向マルチフィラメント糸条としては、ポリパラフェ
ニレンテレフタルアミドおよびその変成物等の全芳香族
ポリアミド繊維、或いは全芳香族ポリエステル繊維、或
いは高配向ポリエチレン繊維など高度に結゛晶配向した
ものが好ましい。この結晶配向が十分でないと、薄くて
しかも比強度（強力／比重）が高いという卓越した物性
は得られず、そのためには高分子の結晶配向度は９０％
以上、結晶化度は６５％以上のものが望ましい。また、
このように高結晶配向したものは、後述する実施例で示
すように曲率の異なる歯先で曲げた時に受ける歪みの差
が大きく、よく開繊するという効巣もある。

また、多少これより性能が劣っても経済性を重視したい
場合には、高度に配向したポリエステルやポリアミド等
も用いることができる。

マルチフィラメント糸条の繊度としては特に制限はない
が、一般に１０００〜３００００　Ｄ、の範囲が適当で
ある。もちろん、これらは必ずしも−本の糸条で供給す
る必要はなく、むしろ複数本の糸条を同時に供給する方
が横に広がりやすい。

モノフィラメント繊度も細い方が広がりやすく、例えば
、０．８〜６ｄの範囲が一般に好ましい。

これらのマルチフィラメント糸条の開繊方法としては、
その目的を達成できればどのような方法でもよいが、例
えば、従来技術Ｈに開示されたような方法であればよい
。

なお、そのときの開繊は極めて均一（厚さの変動が小さ
いこと）でなければならない。且つモノフィラメントは
お互い完全にバラバラとなり、しかもお互い同志の間隔
はその平均間隔がフィラメント直径の平均以下となる程
度に接近していなくてはならない。このようにすること
で、極薄で強靭なフィラメントとエラストマーの複合構
造からなるテープを得ることができる。

本発明に用いるエラストマーとしては、柔軟性および適
度の弾性を有するものが望ましい。

このエラストマーとしては、天然ゴム、またはアクリル
系、ウレタン系、ポリブタジェン系、スチレンブタジェ
ン系、エチレンプロピレン系などの合成ゴムの単独ある
いは２種以上を混合し、補強剤、難燃剤、加硫剤などを
配合した組成物が好ましい。上記エラストマーよりさら
に耐熱性が必要な場合は、耐熱性を有するエラストマー
として、クロロプレン系ブチルゴム、ハロゲン化ブチル
ゴム、シリコン系およびフッ素系などの合成ゴムの単独
あるいは２種以上を混合し、同様に補強剤、難燃剤、加
硫剤等必要な配合剤を配合した組成物が好ましい。

また、フィラメントとエラストマーとの割合は、その目
的・要求特性に応じて適当に選べばよいが、例えば、フ
ィラメント：エラストマー−９０〜４０７１０〜６０の
割合（重量比）が用いられる。特に本発明ではマルチフ
ィラメントがバラバラに開繊しているので、上記したエ
ラストマーの溶液を含浸した場合、よく浸透し、従って
少ないエラストマー量で均一にモノフィラメント間を接
着ができるので、相対的にフィラメント比率を高めるこ
とができる。特にフィラメントの含有比率が５０％以上
の場合、従来にない高い強力特性を引き出すことが可能
となる。このようにフィラメントの含有比率を高く、し
かもモノフィラメント間にエラストマー溶液を良く浸透
させるにはマルチフィラメントを十分に開繊し、エラス
トマー溶液をモノフィラメントに含有せしめた後、ドク
ターナイフ等の鋭いエツジで余分のエラストマーを取り
去るなどの方法をとれば、フィラメント比率を上げ、し
かもフィラメントとエラストマーとが完全に一体化され
た複合構造体を得ることができる。

モノフィラメント間へのエラストマーの充填率としては
、モノフィラメント間の空隙の約６０％以上、特に７０
〜９０％以上がエラストマーで充填されているのが好ま
しい。この充填率が低いと、本発明の目的を達成するこ
とができない。

フィラメントへのエラストマーのコーティング方法とし
ては、上述の溶液による浸漬コーティング方法の他に分
散液状態で浸漬コーティングする方法、エラストマーを
粉末噴射するか又は飛散させた雰囲気中に加熱したフィ
ラメントを通過させて溶融付着させる方法も行うことが
できる。

フィラメントにエラストマー溶液を含浸して乾燥させる
時期としては、マンドレルにテープワインディングする
直前にフィラメントにエラストマー溶液を含浸して乾燥
させる場合の他、予めフィラメントにエラストマー溶液
を含浸して半乾燥させて低温で保存しておき、テープワ
インディング時にさらに加熱して完全に乾燥させてもよ
い。さらに、エラストマー溶液を含浸させたフィラメン
トを離型紙等を介して乾燥させずにテープ状で巻き取っ
た後、必要なときに加熱して乾燥させてもよい。

本発明におけるテープワインディング法としては、機構
的に分けてトラバース方式、回転アーム式、その他アー
ムまたはマンドレルが特殊な回転運動をして巻かれる特
殊形式のいずれの方式でも適用できる。

形状別に分けると、まゆ形、球状、円錐状笠の閉じた形
状を巻く方式、円筒状を巻く方式、角柱、角錐等の異形
の形状を巻く方式等のいずれの方式でも適用できる。

ワインディングパターンは種々あるが、大別して平行巻
き、ヘリカル巻き、縦巻きまたはこれらを組み合わせた
ものを適用することによって所定の強度を付与すること
ができる。エアバッグのように袋内部に圧力が生じるよ
うな場合、巻き方向の互いに異なる少なくとも３層以上
の積層構造で形成することによって、均一に圧力を受け
ることができる。

テープワインディング工程に次ぐ加熱工程は、交叉また
は平行状態で隣接しているフィラメント間を、予めフィ
ラメントを被覆したエラストマーにより融接せしめて、
脱型後形状を維持し併せてフィラメントを保護する目的
で行うもので、本発明における重要な工程である。温度
条件は、フィラメントを被覆したエラストマーが所定の
接着力を発揮する温度すなわち１２０〜１９０°Ｃが望
ましく、エラストマーの熱分解を考慮して、加熱温度２
００　’Ｃ１加熱時間２０分以上の過酷な条件は避ける
べきである。

マンドレルとしては、脱型可能な形状に成形する場合は
、変形自在な中空体、例えば金属製マンドレル（必要な
らば、分解可能なもの）又はゴム製のものを使用し、閉
じた形状に成形する場合は石膏、岩塩、易融合金などの
消耗型のマンドレルを使用する。成形後、マンドレルを
容易に取り除くためには、予めマンドレルに離型剤を塗
布しておくことが望ましい。

（作用） フィラメントを接着するのはエラストマーであるため、
得られた可撓性袋体繊維成形物は柔軟で自由に折り畳み
が可能である。

テープワインディングしたフィラメントは加熱工程でエ
ラストマーにより互いに接着し、そのままの状態を保っ
て成形物の強度を保持する。

このように、フィラメントで強化した強靭な袋体繊維成
形物を容易に得ることができる。

テープワインディング法でフィラメント・エラストマー
複合体を巻きつけ、加熱架橋で接着して袋体を得る方法
であるから、縫製の必要がなく、一体構造の強靭な袋体
繊維成形物を安価に製造することができる。

（実施例） 本発明の実施例について以下に説明する。

第１図において、１はポリパラフェニレン・３．４ジフ
エニルエーテル・テレフタルアミドの高配向糸条１５０
０Ｄ、　／１０００　Ｆを５本引揃えてなる７５００Ｄ
、　１５０００　Ｆの糸条であって、ローラー２．３を
経て１０ｍ／ｍｉｎの速度で歯車４．５の間を通過する
。歯車４．５は９０ｍ／ｍｉｎの外周速度で糸条１の進
行方向に回転しており、従って、糸条１はこの歯車４．
５により進行方向に何回も抜かれる。しかも歯車４の歯
先４′は第２図に示すように鋭く仕上げられており、歯
車５の歯先５′は第２図に示すように丸く仕上げられて
いる。従ってこれらの歯先の間を糸条１が通過する際、
歯車４の鋭い歯先４′においてはフィラメントは急角度
で曲げられるため、第２図（イ）に示すようにフィラメ
ントの片面は常に弾性限界を超えて大きく伸ばされ、一
方、歯車５の先端の丸い歯先５′においてはフィラメン
トは徐々に曲げられるため、第２図（ロ）に示すように
フィラメントにはあまり歪みが与えられない。その結果
、これらの歯車４．５の間を通過したフィラメントには
常に片面のみ強く引き伸ばされたことによる歪みが残る
ので、このフィラメントの張力を弛緩すると第３図のよ
うにこの歪みの差によりフィラメントはカールする。

すなわち、第１図において、ローラー２．３とローラー
６．７との間が３％のオーバーフィード状態になってい
るので、歯車４．５で抜かれた糸条は歯車４．５とロー
ラー６．７の間で張力が弛緩されることにより、第４図
（ハ）の如く糸条を構成する各モノフィラメントにはそ
れぞれカールが発生し、このカールが発生する力で他の
モノフィラメントを押しやり、その結果糸条は厚さに対
して横方向に約２００．倍くらいに薄く広がる。

ただしこのままではフィラメントはカール状で糸長方向
に伸縮性があるので、この広がった状態を保ったまま第
１図のローラー６．７とローラー８．９との間でこれを
再び３％引き伸ばすと、第４図（ニ）の如くストレート
な状態で横に広がった非常に薄い開繊シート１０になる
。

次いでこの開繊シート１０をゴム溶液含浸装置１１に通
して次頁の表１に示す配合のゴム組成物を１５％トルエ
ンで溶かしたゴム溶液１２を含浸させた後、ドクターナ
イフ１３で付着量を２０　ｇ　／ｍ”にコントロールし
、１１０″Ｃの乾燥炉１４に通すことによりゴム溶液１
２を乾燥して極薄のテープ状にしてローラー１５．１６
を経て巻取装置１７で巻き取った。得られたテープ１８
の厚さは４０μｍ、幅は８印であった。

表 マンドレルとしては、第５図に示すようなブチルゴム製
の直径５００　＋ｎｍの中空球状体１９を用し）た。２
０は空気を注入するためのバルブであり、図の状態はバ
ルブ２０より空気を注入して中空球状体１９の内圧を０
．３ｋｇ／ｍｍ”とした状態を示している。そして、中
空球状体（マンドレルともし）う）１９にゴム金型用の
離型剤をスプレーガンを用いて塗布した後、上記テープ
１８をヘリカフ１巻きで均一に隙間がなくなるまで巻き
つけた。その後、バルブ２０よりさらに空気を注入して
マンドレルの内圧を０．５ｋｇ／ｍｍ”まで上昇させ、
このマンドレルを１８０°Ｃのオーブン（図示せず）中
に１０分間放置してモノフィラメント間をエラストマー
で加熱架橋して接着した。この後、オーブンよりマンド
レルを取り出して室温で３０分冷却後、上記バルブ２０
を開いてマンドレルの空気を抜きバルブ２０を中心とし
て直径的５０ｍｍの円形の穴２１を開け、ブチルゴム製
のマンドレルを取り出し、第６図に示すような球状の袋
体２２を得た。

この袋体２２の厚みは１２０μｍで、２ｋｇ／ｍｍ２の
内圧でも破裂しない高強度のものであることを確認した
。そして、袋体２２の任意の部分から、１０ｍｍＸ１０
０　ａｎの短冊状の形状のものを５本切り出して、引張
試験を行った。いずれの試験片の破断張力も９０〜１２
０　ｋｇ／ｃｍの範囲内にあり、袋体が全体として略均
−な強度を有していることが確認できた。

（発明の効果） ■本発明においては、フィラメントを接着するのはエラ
ストマーであるため、得られた可撓性袋体繊維成形物は
柔軟で自由に折り畳みができる。

■本発明においては、テープワインディングしたフィラ
メントは加熱工程でエラストマーにより互いに融接され
、そのままの状態を保って成形物の強度を保持する。こ
のように本発明により、フィラメントで強化した強靭な
袋体成形物を極めて容易に得ることができる。

しかも、マンドレル形状を変えることにより複雑な形状
の袋体も任意に得ることができる。

■本発明においては、織物や編物から成形される袋体と
異なり、テープワインディング法によりフィラメント・
エラストマー複合体を巻きつけ、加熱接着して袋体を得
ることができるから、縫製の必要がなくなり、生産工程
の合理化が可能で一体構造の強靭な袋体を安価に得るこ
とができる。

■本発明により、任意の形状の強靭な袋体を一体的に成
形できるから、本発明に係る可撓性袋体繊維成形物は、
特に、排気口、取付口などを有し、高強度の要求される
自動車用エアバッグに最適である。その他、本発明に係
る技術を用いてフィラメントとエラストマーの比率を変
えることにより、気体用としては熱気球、アトバルーン
、飛行船等の気球類、高速移動体の衝突時の衝撃緩衝用
バッグ、鉱内爆発による爆風遮断用ガスバッグ、粉体用
としてはフレキシブルコンテナー、液体用としては燃料
タンク、水保存タンク等、さらに、土木建設工事用耐熱
断熱性材などにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す各工程側面図、第２図は
フィラメントの受ける歪みをモデル的に示す図、第３図
はフィラメントのカール発生状態を説明する図、第４図
はフィラメントの開繊状態を示す図、第５図は中空球状
体（マンドレル）の平面図、第６図は袋体の平面図であ
る。 １・・糸状、ｌＯ・・開繊シート、１２・・ゴム溶液、
１８・・テープ、１９・・中空球状体（マンドレル） ２２・ ・袋体 ２ コ゛ム５暮液 第 目 第２ 図 第 図 ２２袋体 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ほぼ直線状に且つ平行状態を保つように配置した高
   配向の合成高分子モノフィラメントをエラストマーで接
   着したテープを袋状に巻き取った可撓性袋体繊維成形物 ２）モノフィラメントがほぼ直線状に且つ平行状態を保
   つように高配向の合成高分子マルチフィラメント糸条を
   開繊し、この開繊糸にエラストマー溶液を含浸させた後
   に乾燥させてテープを得、このテープを所定の大きさお
   よび形状を有するマンドレルの周りにテープワインディ
   ング法により巻きつけ、次いで加熱処理することにより
   モノフィラメント間をエラストマーで接着し、冷却後マ
   ンドレルを取り除くことを特徴とする請求項１記載の可
   撓性袋体繊維成形物の製造方法