JPWO2011055562A1 - エアバッグ用織物およびエアバッグ - Google Patents
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Abstract
Description
コーティングエアバッグに比べてノンコートエアバッグにおける展開ガスの利用は十分ではない。エアバッグ装着の歴史が古い運転席エアバッグや助手席エアバッグなど前突事故用のエアバッグでは、ガスによってエアバッグが展開した後、エアバッグが人体を受け止めながら、エアバッグに設けられたベントホールやフィルター織物部からガスが放出されることで衝撃エネルギー吸収を行う。したがって、ノンコートエアバッグにおける展開ガスのリーク量は厳しく問題とされなかった経緯がある。しかし、近年、ベントホールの開閉を制御してエアバッグの展開サイズを変えたり、段階的に展開するようなエアバッグが採用されるようになってきたり、また、ベントホールを設けず、早期展開を図るサイドカーテンエアバッグなどが装着されるようになってきた。したがって、以前よりさらにノンコートエアバッグでも展開中に展開ガスをロスしないエアバッグが求められるようになってきている。さらに、展開ガスのロスが無ければ、過剰にインフレータの容量を大きくする必要が無く、エアバッグモジュールの小型化が見込める。
(1)ポリアミド繊維から成る織物であって、200kPaの圧力下での織物の通気度が10〜200cc/cm2/secであり、初加重が0.02cN/dtex、糸長が25cmおよび昇温速度が80℃/分で測定した構成糸の熱応力において、230℃での経糸および緯糸の合計の熱応力和が0.33〜1.20cN/dtexであることを特徴とするエアバッグ用織物。
(2)織物中に亜鉛、アルミニウムおよびマグネシウムから選ばれた少なくとも1種の元素を合計で0.1〜100ppm、銅元素を10〜500ppm、ヨウ素および/または臭素を合計で100〜3500ppm、および鉄元素を0.01〜20ppm含有することを特徴とする上記1項に記載のエアバッグ用織物。
(3)脂肪酸金属塩を添加して溶融紡糸されたポリアミド繊維からなることを特徴とする上記2項に記載のエアバッグ用織物。
(4)織物中の環状ユニマー含有量が全アミド結合単位に対して0.1〜3.0%であることを特徴とする上記1〜3項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(5)ポリアミド繊維が、環状ユニマーを含むオリゴマーを添加し、溶融紡糸されて得られたものであることを特徴とする上記4項に記載のエアバッグ用織物。
(6)織物中の油剤成分含有量が0.01〜2.0重量%であることを特徴とする上記1〜5項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(7)織物表面の緯糸の拡幅率R(f)と経糸の拡幅率R(w)の和である拡幅和Wsが0〜40%であることを特徴とする上記1〜6項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(8)織物表面の緯糸の拡幅率R(f)が90〜120%であり、経糸の拡幅率R(w)が105〜135%であることを特徴とする上記1〜7項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(9)織物の応力−歪曲線において、織物を構成する繊維1本あたりの応力に換算して4.0cN/dtexに相当する荷重での織物の伸度を経糸方向と緯糸方向で合計した値が40.0〜58.0%であることを特徴とする上記1〜8項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(10)織物を20℃/分の昇温速度で測定したDSC測定による織物の融解開始温度が245〜280℃であり、かつ、融解熱量が60〜100J/gであることを特徴とする上記1〜9項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(11)織物の構成糸を、初加重が0.02cN/dtex、糸長が25cmおよび昇温速度が80℃/分で測定した熱応力において、120℃で経糸および緯糸ともに0.005〜0.10cN/dtexであることを特徴とする上記1〜10項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(12)相対粘度が2.7〜4.7、単糸繊度が0.8〜8.0dtex、総繊度が100〜800dtex、引張強力が5.0〜11.0cN/dtex、破断伸度が15〜35%および沸水収縮率が−4.5〜5.0%のポリアミド6・6繊維を構成糸とすることを特徴とする上記1〜11項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(13)樹脂やエラストマーでコーティングされていないことを特徴とする上記1〜12項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
(14)上記1〜13項のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物を用いたエアバッグ。
(15)上記14項に記載のエアバッグを用いたエアバッグモジュール。
本発明の織物を構成するポリアミド繊維は、ポリアミド6、ポリアミド6・6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6・10、ポリアミド6・12、ポリアミド4・6、それらの共重合体およびそれらの混合物からなる繊維が挙げられる。特にポリアミド6・6繊維が好ましく、ポリアミド6・6繊維としては、主としてポリヘキサメチレンアジパミド繊維からなる事が好ましい。ポリヘキサメチレンアジパミド繊維とは100%のヘキサメチレンジアミンとアジピン酸とから構成される融点が250℃以上のポリアミド繊維を指す。本発明で用いられるポリアミド6・6繊維は、融点が250℃未満とならない範囲で、ポリヘキサメチレンアジパミドにポリアミド6、ポリアミド6・I、ポリアミド6・10、ポリアミド6・Tなどを共重合、あるいはブレンドしたポリマーからなる繊維でもよい。
ここで、拡幅率R(f)=W(f)/(25.4/D(f))*100
拡幅率R(w)=W(w)/(25.4/D(w))*100
拡幅和Ws=R(f)+R(w)−200 である。
なお、W(f)は緯糸最大幅(mm)であり、W(w)は経糸最大幅(mm)であり、D(f)は緯方向織密度(本/25.4mm)であり、D(w)は経方向織密度(本/25.4mm)である。
アミド化合物中の環状ユニマー成分比が3.0%以内であれば、高温環境を経た後の織物の滑脱抵抗が減少しすぎることがなく、エアバッグとしての耐圧性を損なうことがない。
また、環状ユニマーは脂肪酸金属塩によって微分散され、ポリアミド繊維の機械的特性向上に寄与しうる。環状ユニマーによる上記の効果は、亜鉛、アルミニウム、およびマグネシウム元素によって阻害されること無く、むしろそれらの脂肪族金属塩とあいまって効果を発揮する。
油剤成分の含有量が2.0重量%以下であれば、エアバッグ用織物が燃焼性試験(FMVSS302)において不合格になることが無い。
これら油剤成分は、繊維製造工程、製織加工工程で付与された工程油剤に由来して残存するものでもよい。
次いで、過剰な油剤成分や汚れの除去のために精練洗浄することができる。精練工程では、温水浴でアルカリ洗浄や界面活性剤洗浄が行われるが、本発明では、亜鉛、アルミニウムおよびマグネシウム元素、さらには環状ユニマーなどを除去してしまわないように配慮する必要がある。むしろ、精練せずにエアバッグ用織物に仕上げるのが好ましい。ウォータージェット織機によって油剤成分が概ね脱落し、油剤成分付着量が適度になった織物を精練せずにエアバッグ用織物に仕上げるのがいっそう好ましい。本発明に必要な含有物の量を制御しやすいし、経済的でもある。最終的に、平滑剤、帯電防止剤を主成分とした整経油剤や製織工程油剤が油剤成分として織物に含有されることが好ましい。
また、本発明の織物は、袋織物として織製され、接結部の外周を裁断されてエアバッグとして使用することができる。
本発明のエアバッグモジュールは、上記のエアバッグと火薬や推薬を用いたインフレータと組み合わせてエアバッグモジュールとすることが好ましい。
実施例中のエアバッグ用織物の特性評価などについては下記の方法にて実施した。
(1)織物目付け:10cm×10cmの試料を用い、JIS L1096 附属書3に準じて行なった。
(2)分解糸総繊度:JIS L1096 附属書14に準じて、織物を分解し、経緯の構成織糸につき試料長を25cmとして計測した。
(4)分解糸フィラメント数:織物の断面写真から構成単糸本数を数えた。
(5)分解糸熱応力:東洋精機製作所製のCORD RHEOTESTERを使用して計測した。昇温プロフィールについては、初加重が0.02cN/dtex、試料長が25cm、昇温はEXP.モードで開始温度を20℃、到達温度を250℃とし、3分間で到達する設定とした。およそ80℃/分の昇温速度となる。120℃と230℃の時点での応力を求めた。
(7)分解糸撚り数:JIS L1096 附属書13に準じ、検撚器を用い、分解糸を20cmのつかみ幅で計測し、1mあたりの撚り数に換算した。
(8)分解糸沸水収縮率:JIS L1013 8.18.1(B法)に準じ、25cmの分解糸の沸水収縮率を計測した。
(9)カバーファクター(CF):以下の式よりもとめた。
CF=(Dw)1/2×Tw+(Df)1/2×Tf (1)
(ただし、Dwは経方向の分解糸の総繊度(dtex)、Dfは緯方向の分解糸の総繊度(dtex)、Twは経糸織密度(本/2.54cm)、Tfは緯糸織密度(本/2.54cm)である。)
(11)高圧通気度:Capillary Flow Porometer CFP−1200AEX(Porous Metrials,Inc.製)を用い、GalWick浸漬液にて空気圧0から200kPaまでウェットアップ/ドライアップ通気量カーブを描いて200kPaの通気度を求めた。
(12)織物の引張強伸度:JIS L1096 8.12.1 A法(ストリップ法)に準じて行なった。織物特定荷重伸度(%)は、得られた応力−ひずみ曲線において、織密度と分解糸繊度から分解糸1本当たりの応力に換算し、4.0cN/dtexに相当する荷重における伸度を求めた。
(14)織物表面計測:SEMで表面写真をとり、織糸が膨らんだ最大幅の寸法を測った。最低20個以上の計測点から平均値を求め、表裏面のうち大きいほうを織糸最大幅W(mm)として採用した。
(15)織物DSC:織物試料は、DSC測定の容器の底と概ね同じ大きさで6mmΦの丸形状に打ち抜き、秤量し、計測容器の底に敷いて容器蓋でカシメた。20℃/分の昇温速度で融解ピークを観測した。260℃付近の結晶融解ピーク以前にショルダー形状で吸熱ピークが生じるが、ベースラインからこのピークが立ち上がる温度を融解開始温度とした。結晶融解ピークとショルダー部を合わせた吸熱ピーク全体のベースラインからの面積を融解熱量(J/g)とした。PERKIN-ELMER社製のDSC7を用いた。
臭素の定量は、たとえば日本ダイオネクス株式会社製のイオンクロマトグラフ装置2000i/spを用い、定量検出限界値は20ppmで定量することができる。今回の実施例ではすべて検出限界以下であった。
(19)環状ユニマー:織物をNMR溶媒に溶解し13C−NMRにより測定した。溶液は完溶し、pH調整をせず測定した。13C−NMRスペクトルはBRUKER社製のAVANCE(II)400型NMR装置を使用し、以下の条件にて測定した。
NMR条件
試料濃度:100mg/NMR溶媒0.8ミリリットル
NMR溶媒:ヘキサフルオロイソプロパノール−d2
測定温度:25℃
パルス繰り返し間隔:2秒
積算回数:18000回
化学シフト基準:ヘキサフルオロイソプロパノール−d2のメチン炭素のピークトップとなる分岐中心ピークを71.28ppmとした。得られたポリアミド6・6および含有される環状ユニマーについて、窒素結合β位炭素(C2)のピーク帰属を表1に示す。
(25)寒冷下での展開特性(寒冷下展開時間比):140℃下で500時間処理した後に、エアバッグモジュールをマイナス35℃の槽に一晩入れた後、手早く着火装置に接続して展開し、熱処理前の常温での展開時間との変化率(%)を求めた。
(26)織物燃焼試験:FMVSS302に従って測定。燃焼速度が102mm/分以下は難燃性に合格であり、さらに、燃焼時間が60秒以下または燃焼長が51mm以下の場合を自己消火性すなわち自消の難燃性合格として評価した。
ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の中和塩を含む水溶液に、重合触媒次亜燐酸ナトリウムを加え、連続重合装置にて縮重合した後、引き続いて熱安定剤沃化銅/沃化カリウムの水溶液を添加して後期重合を経て樹脂チップとした。引き続いて固相重合にて相対粘度ηr3.1のポリアミド6・6樹脂を得た。このポリアミド6・6樹脂の鉄元素含有量は0.12ppmであった。溶融押出機でポリアミド6・6樹脂を溶融紡出する際、環状ユニマーとモンタン酸アルミニウムを添加した。溶融紡糸機のフィルターにはハステロイC22からなる金属不織布フィルター(平均孔径15ミクロン)を用いた。さらに、吐出糸条に紡糸油剤成分を付与し、熱延伸してポリアミド6・6繊維を得た。紡糸油剤は、ジオレイルチオジプロピオン酸エステルを60重量部、硬化ヒマシ油EOA(分子量2000)ステアリン酸エステル20重量部、高級アルコールEOPO付加物(分子量1500)20重量部の組成を用いた。交絡数は7個/mであった。
さらに、このエアバッグ用織物からエアバッグを縫製し、インフレータを取り付けてインフレータ展開圧を評価した。また、120℃で1000時間曝したエアバッグについても熱経時インフレータ展開圧を評価した。さらに、近接展開による展開観察からホットパーティクル破袋の有無を評価した。この結果も表2に示す。
展開ガスのロス無くインフレータ展開圧は十分であり、熱経時インフレータ展開圧も同等で十分であった。インフレータ残渣によるホットパーティクル破袋は生じなかった。
沸水収縮率4.0%のポリアミド6・6繊維を織糸に用い、製織後は無精練で無セットとした以外は、実施例1と同様に実施した。結果を表2に示す。展開ガスのロス無くインフレータ展開圧は十分であり、熱経時インフレータ展開圧も同等で十分であった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
繊度350dtex、フィラメント数72本、単糸繊度4.9dtexで沸水収縮率8.5%のポリアミド6・6繊維を織糸に用い、製織後に80℃熱風乾燥し、引き続いて160℃の熱ロールで3%の送布オーバーフィード加熱して急冷処理をする以外は実施例1と同様に実施した。結果を表2に示す。展開ガスのロス無くインフレータ展開圧は十分であり、熱経時インフレータ展開圧も同等で十分であった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
繊度350dtex、フィラメント数144本、単糸繊度2.4dtexのポリアミド6・6繊維を織糸に用いた以外は実施例3と同様に実施した。結果を表2に示す。展開ガスのロス無くインフレータ展開圧は十分であり、熱経時インフレータ展開圧も同等で十分であった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
環状ユニマーを加えずに紡糸したフィラメント糸を用いた以外は実施例2と同様に実施した。ガス利用効率は良好だが、長時間の熱経時後ではエアバッグをパイロ型インフレータ展開した際の最大展開圧はわずかに低めとなった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
紡糸時のポリマーろ過にSUS316Lからなる金属不織布フィルターを用い、モンタン酸アルミニウムの添加を行わなかった以外は実施例2と同様に実施した。ガス利用効率は良好で、ホットパーティクル破袋は生じなかった。長時間の熱経時後でエアバッグを近接展開する高負荷条件では、縫目付近の繊維の一部に切断が見られたものの破袋はなかった。
沸水収縮率10.0%のポリアミド6・6繊維を織糸に用い、織物製織後に精練せず、熱固定時にピンテンターを用いて経緯ともに0%のオーバーフィードで120℃で1分間加熱後急冷却しヒートセットした以外は実施例1と同様に実施した。結果を表2に示す。展開ガスのロス無くインフレータ展開圧は十分であった。しかし、熱経時後は縫製しわが目立ち、インフレータ展開圧は低かった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
織物を製織した後に80℃の精練浴で精練し、引き続く熱固定時にピンテンターを用いて経緯ともに5%のオーバーフィードで210℃で1分間加熱後緩冷却しヒートセットした以外は実施例1と同様に実施した。結果を表2に示す。展開時に熱応力の効果が不十分で、展開ガスのロスがあり、インフレータ展開圧は低かった、熱経時インフレータ展開圧も低かった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
ポリアミド6・6繊維に35個/mの交絡を与えたものを織糸に用いた以外は実施例1と同様に実施した。結果を表2に示す。織物表面における織糸カバー性が悪く高圧通気度が高い。このため、展開ガスのロスがあり、インフレータ展開圧は低く、熱経時インフレータ展開圧も低かった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
ポリアミド6・6繊維を100回/m撚糸したものを織糸に用いた以外は実施例1と同様に実施した。結果を表2に示す。織物表面における織糸カバー性が悪く高圧通気度が高い。このため、展開ガスのロスがあり、インフレータ展開圧は低く、熱経時インフレータ展開圧も低かった。ホットパーティクル破袋は生じなかった。
強度6.5cN/dtexのポリアミド6・6繊維をもちい、織物製織後の熱固定時にピンテンターを用いて経緯ともに5%のオーバーフィードで160℃で1分間加熱後緩冷却しヒートセットした以外は比較例2と同様に実施した。結果を表2に示す。織物が伸張負荷時にひずみやすく、高負荷時の目開きによって展開ガスのロスがあり、インフレータ展開圧は低く、熱経時インフレータ展開圧も低かった。近接展開では、ホットパーティクル破袋は生じなかったものの縫目破袋が生じた。
ポリエチレンテレフタレート繊維で、繊度470dtex/96f、引張り強度7.0cN/dtex、引張り破断伸度22%であって、沸水収縮率が0.9%であり、交絡が15個/mで、無撚の織糸により、糊付けすることなしにウォータージェットルームにて平織物を製織した。次いで、80℃の精練浴で精練し、引き続く熱固定時に150℃、180℃の2段熱ロールを用いて経送りを2%のオーバーフィードで処理し急冷却しヒートセットした。エアバッグ展開評価とともに結果を表2に示す。分解糸の引張り試験による初期剛性は高く、フラジール通気度の低減に寄与しているものと思われる。しかし、織物特定荷重伸度和が大きいこともあって、200kPaの高圧通気度は低くならず、230℃熱応力和が低く、パイロインフレータ展開圧が低いものとなった。また、120℃熱応力は高く、熱経時後のインフレータ展開圧の通気性も抑制できず不十分であった。さらに、近接展開でホットパーティクル破袋が生じた。この袋には折り畳み癖がくっきり残っていた。
紡糸時の環状ユニマー添加量を変更したことを除いて、実施例1と同様にエアバッグ用織物を得た。縫製したエアバッグの熱処理前後での展開時間比、耐熱寸法安定性、寒冷下展開時間比および織物燃焼試験の評価を行なった。結果を表3に示す。
実施例8および9のエアバッグは、エアバッグに必要な機械的特性を有し、熱処理後の引裂き強力保持性に優れ、さらに、熱処理後の通気性保持率、低摩擦性、柔軟性などエアバッグ展開速度に関わる特性にすぐれていた。特に、寒冷下での展開では、発生ガス圧力が低下するために展開速度が低下するものの、良くこれを維持している。実施例10では熱処理後の摩擦係数が高く、柔軟性が劣り、熱処理後および寒冷下でのエアバッグ展開を若干遅延させる結果となったが、破袋はなかった。
実施例4と同様に重合、紡糸し、ポリアミド6・6繊維の延伸糸からなるフィラメント糸を得た。このフィラメント糸を用いて、実施例4と同様にウォータージェットルームにて平織物を得た。次いで、得られた織物を乾燥した後、180℃で1分間熱セットし、エアバッグ用織物を得た。エアバッグの評価を含めて結果を表3に示す。
製織後に紡糸油剤成分と同じ組成の油剤成分を浸漬付与した後、乾燥、熱セットしたことを除いて、実施例11と同様に実施した。なお、熱セット後の油剤成分の含有量は1.2重量%であった。結果を表2に併せて示す。燃焼試験がやや延焼の評価となるが合格であり、バッグ展開性は非常によい。
Claims (15)
- ポリアミド繊維から成る織物であって、200kPaの圧力下での織物の通気度が10〜200cc/cm2/secであり、初加重が0.02cN/dtex、糸長が25cmおよび昇温速度が80℃/分で測定した構成糸の熱応力において、230℃での経糸および緯糸の合計の熱応力和が0.33〜1.20cN/dtexであることを特徴とするエアバッグ用織物。
- 織物中に亜鉛、アルミニウムおよびマグネシウムから選ばれた少なくとも1種の元素を合計で0.1〜100ppm、銅元素を10〜500ppm、ヨウ素および/または臭素を合計で100〜3500ppm、および鉄元素を0.01〜20ppm含有することを特徴とする請求項1に記載のエアバッグ用織物。
- 脂肪酸金属塩を添加して溶融紡糸されたポリアミド繊維からなることを特徴とする請求項2に記載のエアバッグ用織物。
- 織物中の環状ユニマー含有量が全アミド結合単位に対して0.1〜3.0%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- ポリアミド繊維が、環状ユニマーを含むオリゴマーを添加し、溶融紡糸されて得られたものであることを特徴とする請求項4に記載のエアバッグ用織物。
- 織物中の油剤成分含有量が0.01〜2.0重量%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 織物表面の緯糸の拡幅率R(f)と経糸の拡幅率R(w)の和である拡幅和Wsが0〜40%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 織物表面の緯糸の拡幅率R(f)が90〜120%であり、経糸の拡幅率R(w)が105〜135%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 織物の応力−歪曲線において、織物を構成する繊維1本あたりの応力に換算して4.0cN/dtexに相当する荷重での織物の伸度を経糸方向と緯糸方向で合計した値が40.0〜58.0%であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 織物を20℃/分の昇温速度で測定したDSC測定による織物の融解開始温度が245〜280℃であり、かつ、融解熱量が60〜100J/gであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 織物の構成糸を、初加重が0.02cN/dtex、糸長が25cmおよび昇温速度が80℃/分で測定した熱応力において、120℃で経糸および緯糸ともに0.005〜0.10cN/dtexであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 相対粘度が2.7〜4.7、単糸繊度が0.8〜8.0dtex、総繊度が100〜800dtex、引張強力が5.0〜11.0cN/dtex、破断伸度が15〜35%および沸水収縮率が−4.5〜5.0%のポリアミド6・6繊維を構成糸とすることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 樹脂やエラストマーでコーティングされていないことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載のエアバッグ用織物を用いたエアバッグ。
- 請求項14に記載のエアバッグを用いたエアバッグモジュール。
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