WO2013084326A1 - ポリアミド繊維およびエアバッグ用織物 - Google Patents
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Abstract
Description
中でも、車両に搭載されるエアバッグは、車両の燃費向上の観点で軽量化、車内空間の確保のためのコンパクト化が望まれている。一方で、自動車事故から人体の安全を確保する装置として、高速高圧展開の際に破袋しない耐バースト性も求められる。
A=[(Ta-Tb)/Ta]×100 (1)式
(上記(1)式において、Taは熱処理直後たるみ量であり、Tbは熱処理後安定時たるみ量である。)
F=A+0.35×B (2)式
(上記(2)式において、Aは定長乾熱処理後たるみ回復率であり、Bは沸水収縮率である。)
(2)110℃で3000時間の耐熱試験後の引張強度及び引張破断伸度の物性保持率が80%以上である上記(1)項に記載のポリアミド繊維。
(3)110℃で3000時間の耐熱試験後の引張強度及び引張破断伸度の物性保持率が90%以上である上記(2)項に記載のポリアミド繊維。
(4)上記(1)~(3)項いずれか一項に記載のポリアミド繊維からなるエアバッグ用織物。
(5)上記(4)項に記載のエアバッグ用織物からなるエアバッグ。
(6)紡糸口金から紡出された糸条を冷延伸部および熱延伸部からなる多段延伸処理して巻き取る際に、全延伸倍率の25~60%を150℃未満の冷延伸部で延伸し、残りの延伸を150℃以上の熱延伸部で行うことを特徴とするポリアミド繊維の製造方法。
(7)多段延伸処理後、250~50℃の間で段階的に温度が下がる2段階以上の段階的弛緩処理が施され、その後に巻き取る上記(6)項に記載のポリアミド繊維の製造方法。
(8)熱延伸部の初段ロールの表面が、粗度Raが2μm以上の梨地である上記(6)または(7)項に記載のポリアミド繊維の製造方法。
引張り試験における中間伸度は12.5%未満が好ましい。より好ましくは12.0%以下であり、最も好ましくは11.5%以下である。中間伸度は12.5%未満であれば小さいほど、後述の定長乾熱処理後のたるみ回復率を高めるのに寄与する。一方、中間伸度は耐熱試験後の機械物性を保持しやすくするため8.0%以上が好ましい。
A(%)=[(Ta-Tb)/Ta]×100 (1)
上記(1)式において、Taは熱処理直後たるみ量であり、Tbは熱処理後安定時たるみ量である。
F=A+0.35×B (2)
式(2)において、Aは定長乾熱処理後のたるみ回復率であり、Bは沸水収縮率である。
本発明において、この引締指数Fが3.8以上であることが好ましい。さらに好ましくは3.8~8.0、より好ましくは3.8~5.5、特に好ましくは3.8~4.5の範囲である。Fが3.8以上であれば、製織後熱処理の後に生じるたるみの状態から回復することで、織り目開きが抑制され、目開きからの通気度も小さくなる。バッグ展開時の応力下目開きが抑制され、バッグ展開速度が速まる。一方、引締指数Fが8.0以下であれば、製織後の加工時に生ずる寸法変化が比較的安定であってシワなどの発生が少ない。引締指数Fは、定長乾熱処理後のたるみ回復率Aと、沸水収縮率Bの上限からも制約される。
このため、ポリアミド繊維は熱安定剤を含有することが好ましい。例えば、銅元素を20~100ppm含有し、ヨウ素あるいはまた臭素を元素で500~3500ppm含有することが好ましい。銅元素は、ヨウ化銅、臭化銅、酢酸銅などの化合物で添加することが可能である。また、ヨウ素、臭素は、ヨウ化カリウム、臭化カリウムなどの化合物で添加することが可能である。加えて、物性低下抑制のために繊維高分子構造の安定化因子としてたるみ回復率Aが4.0%以下であることが好ましい。さらには、たるみ回復率Aが3.5%以下であることが一層好ましい。
溶融紡糸機に設けられた紡糸口金パック1から紡出された糸条2は直ちに冷風筒3から供給される0.5~1.2m/秒の冷風により、冷却固化される。
弛緩処理および熱セットの工程では、糸条に内在する応力ひずみを緩和するために、延伸後から巻取り機までに、全体として0%を超え14.0%以下の弛緩処理を施すことが好ましい。また、弛緩処理は段階的な弛緩を行なうことが好ましい。
また、リラックスロールと巻取り機間で0.5%を超える弛緩処理とすることが好ましく、弛緩条件で巻き取れば耐熱試験後の機械物性を保持しやすい。巻取り以前に50℃以上での弛緩処理を完了して緊張条件で巻き取る場合は、耐熱試験後の機械物性を保持し難い。
試料4.5gを濃度8.4wt%になるように、90%蟻酸に十分溶解した後、ウベローデ粘度計を用いて、水温25℃の環境下に10分放置後、該溶液の落下時間を測定した。溶媒の落下時間を同一の方法にて評価し、以下の式に基づいてVRを求めた。
VR=試料溶液の落下時間(秒)/溶媒の落下時間(秒)
(2)粗度
表面粗さ測定器(小坂(株)製、サーフレコーダSE-40D)を用い、JISB0651の触針式表面粗さ測定の基準に準じて測定した値で、中心線平均粗さ(Ra)を測定した。
JIS L 1017 8.3記載の方法で測定した。
(4)単糸繊度(dtex)
JIS L 1017 8.3記載の方法で求めた総繊度を、糸条を構成する単糸フィラメントの本数で除して求めた。
(5)引張強度(cN/dtex)、引張破断伸度(%)
JIS L 1017 8.5記載の方法で測定した引張強さを総繊度で除して求めた。また、破断時の伸度を求めた。
(6)中間伸度(%)
JIS L 1017 8.7記載の方法で測定した一定荷重伸び率を中間伸度とした。
図2(a)に示すように糸条を400mm幅の枠に巻き(巻き張力0.2cNで15回)、端糸を枠に結び固定し、熱風乾燥機を用いて120℃の環境下で24時間熱処理を行い、その後標準状態に静置し、経時的に随時、図2(b)に示すように負荷をかけ、たるみを測定した。おもりにより荷重を、5本の糸条にかけ、0.01cN/dtexとなるようにした。熱処理後の経時測定は、直後(1hr以内)、6hr、24hr、48hr、72hr後に測定し、前回測定時との変位が0.1mm以下となった時点を安定とした。熱処理後、1時間以内に測定したたるみ量と、安定時のたるみ量との変化量の比率をたるみ回復率(A)とした。試行は経時毎に3回測定し、その平均値を用いた。
A(%)=[(Ta-Tb)/Ta]×100 (1)
上記(1)式において、Taは熱処理直後たるみ量であり、Tbは熱処理後安定時たるみ量である。
(8)沸騰水収縮率B(%)
JIS L 1017 8.14記載の方法で測定した。
直径30cmが確保できる円形状に織物を裁断し、これを2枚貼りあわせるかたちで模擬エアバッグを縫製した。図3(a)に示すように、該エアバッグには100mm×80mmのガス導入口を設け、導入口のエアバッグ貼りあわせ箇所の一部を筒状になったガス噴出口に挿入し、ガスが漏れないように密閉固定した。次に、図3(b)~(d)に示すように、ガス導入口を中心とし、左右に半円状に広がる模擬バッグを中心に向かいそれぞれが重ならないように畳んだ後、ガス導入口の反対側から導入口側に向かい10cm間隔で3回折り畳んだ。展開性評価は、バッグ内に720ccタンクで7.5MPaの圧縮ヘリウムガスを一気に導入させた際のバッグ内圧が最大となった時点を展開完了点とし、その到達時間から展開性を相対的に評価した。30msecの展開完了時間を基準(100)とし、展開性を展開完了時間によって下記の如く評価した。なお、試行は3回とし、展開完了時間はその平均値を用いた。
○:展開完了時間が90未満のもの
△:展開完了時間が90以上~110以下のもの
×:展開完了時間が110を超えるもの
展開性評価を720ccタンクで15MPaの高圧圧縮ガスで実施した後、エアバッグを概観検査した結果、次の基準にて評価した。
○:バースト(破裂)、織り目開きともになし
△:織り目開きあり
×:バースト
図1に示した装置を用いて紡糸した。蟻酸相対粘度が100であり、銅元素を50ppm、ヨウ素を1600ppm含有するペレット状のナイロン66ポリマーを温度295℃にてエクストルーダー式押出機を用いて融解させ、その後、スピンヘッドにて300℃に均温化させた。スピンヘッドから表1に示す繊度となるようにギアポンプにて計量し、パックより紡出させた。紡出されたポリマーは、冷風により冷却固化され、糸条を形成させた。固化した糸条に油剤を付与した後、一旦巻き取ることなく引取りロールで引取った。引取った糸条を引取りロールと第1延伸ロール間で1%のストレッチをかけ、第1延伸ロールと第2延伸ロール間で2.25倍の1段目の延伸を、第2延伸ロールと第3延伸ロール間でさらに2.35倍の2段目の延伸を行った。延伸後の糸条は第3延伸ロールとリラックスロール間で3.5%弛緩処理を施した後、交絡付与装置(図示されていない)にて適度な交絡を付与しながら、リラックスロールと巻き取り機間で3.5%の弛緩、すなわち速度比0.965にて巻取った。引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロール、リラックスロールの温度はそれぞれ、非加熱、60℃、200℃、170℃、150℃であり、糸条のロールへの捲回数はそれぞれ、1回、2回、3回、2回、1回とした。この時の総延伸倍率は5.34倍である。熱延伸ロール(第2延伸ロール)の粗度Raは、4.0μmとした。得られたナイロン66原糸を500m/分の速度で整経し、次いで津田駒製ウォータージェットルーム(ZW303)を用いて、回転速度800rpmで製織し織物を得た。120℃のシリンダー乾燥をして経糸及び緯糸の織密度を2.54cmあたり74本×74本として、エアバッグ用織物基布とした。これを裁断縫製し、展開性試験、ならびに抗目開き性および耐バースト性試験に用いた。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。
実施例1と同様のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度となるように実施例1と同様に溶融紡糸した。引取った糸条を引取りロールと第1延伸ロール間で1%のストレッチをかけ、第1延伸ロールと第2延伸ロール間で1.90倍の1段目の延伸を、第2延伸ロールと第3延伸ロール間で2.80倍の2段目の延伸を行った。延伸後の糸条は第3延伸ロールとリラックスロール間で5.5%弛緩処理を施した後、交絡付与装置にて適度な交絡を付与しながら、巻取り機にて巻取った。リラックスロールと巻き取り機間は4.0%の弛緩で巻取った。引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロール、リラックスロールの温度はそれぞれ、非加熱、60℃、200℃、200℃、150℃であり、糸条のロールへの捲回数、熱延伸ロール(第2延伸ロール)の粗度は実施例1と同様にした。得られたナイロン66原糸を用いて、経糸及び緯糸の織密度を55本×55本としたことを除いて、実施例1と同様にエアバッグ用織物を得、展開性試験、ならびに抗目開き性および耐バースト性試験に用いた。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。
実施例1と同様のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度となるように実施例2と同様に溶融紡糸した。引取りロールで引き取った糸条を、第1延伸ロールと第2延伸ロール間の延伸倍率を2.00倍、第2延伸ロールと第3延伸ロール間の延伸倍率を2.45倍、第3延伸ロールとリラックスロール間の弛緩率を4.5%にしたことを除いて、実施例2と同様に延伸および弛緩処理して巻き取った。得られたナイロン66原糸を用いて、経糸及び緯糸の織密度を55本×55本となるようにしたことを除いて、実施例1と同様にエアバッグ用織物を得、実施例1と同様に評価した。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。
実施例3と同様にして得られたナイロン66原糸を、かせに巻き、端糸を結び固定し、熱風乾燥機の中で110℃×3000hrの熱エージングを行った。エージング前後のナイロン66原糸の引張強度、引張破断伸度を測定し、物性保持率を算出した。測定は10回行い、平均をとった。得られた結果を表1に示す。
実施例1と同様のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度となるように実施例2と同様に溶融紡糸した。引取りロールで引き取った糸条を、第1延伸ロールと第2延伸ロール間の延伸倍率を1.65倍、第2延伸ロールと第3延伸ロール間の延伸倍率を3.00倍、第3延伸ロールとリラックスロール間の弛緩率を4.0%、リラックスロールと巻き取り機間の弛緩率を2.0%、第3延伸ロールの温度を170℃にしたことを除いて、実施例2と同様に延伸および弛緩処理して巻き取った。得られたナイロン66原糸を用いて、経糸及び緯糸の織密度を55本×55本となるようにしたことを除いて、実施例1と同様にエアバッグ用織物を得、実施例1と同様に評価した。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。
実施例5と同様にして得られたナイロン66原糸を、かせに巻き、端糸を結び固定し、熱風乾燥機の中で110℃×3000hrの熱エージングを行った。エージング前後のナイロン66原糸の引張強度、引張破断伸度を測定し、物性保持率を算出した。測定は10回行い、平均をとった。得られた結果を表1に示す。
実施例1と同様のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度となるように実施例1と同様に溶融紡糸した。引取りロールで引取った糸条を、第1延伸ロールと第2延伸ロール間の延伸倍率を3.45倍、第2延伸ロールと第3延伸ロール間の延伸倍率を1.50倍、熱延伸ロール(第2延伸ロール)の粗度Raを1.5μm、リラックスロールと巻き取り機間の弛緩率を3.0%、第2延伸ロールの温度を210℃、第3延伸ロールの温度を180℃、さらに、糸条の第3延伸ロールへの捲回数を3回としたことを除いて、実施例1と同様に延伸および弛緩処理して巻き取った。得られたナイロン66原糸を用いて、実施例1と同様にエアバッグ用織物を得、実施例1と同様に評価した。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。展開性については良好な結果が得られたが、バッグ外観観察にて織り目開きが観察された。
蟻酸相対粘度が110であり、銅元素を50ppm、ヨウ素を1600ppm含有するペレット状のナイロン66ポリマーを温度295℃にてエクストルーダー式押出機を用いて融解させ、その後、スピンヘッドにて300℃に均温化させた。スピンヘッドから表1に示す繊度となるようにギアポンプにて計量し、パックより紡出させた。紡出されたポリマーを冷風により冷却固化し、糸条を形成させた。固化した糸条に油剤を付与した後、一旦巻き取ることなく引取りロールで引取った。引取った糸条を引取りロールと第1延伸ロール間で1%のストレッチをかけ、第1延伸ロールと第2延伸ロール間で3.72倍の1段目の延伸を、第2延伸ロールと第3延伸ロール間でさらに1.30倍の2段目の延伸を行った。延伸後の糸条は第3延伸ロールとリラックスロール間で6.0%弛緩処理を施した後、交絡付与装置にて適度な交絡を付与しながら、リラックスロールと巻き取り機間は4.0%の弛緩で巻取り機にて巻取った。引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロール、リラックスロールの温度はそれぞれ、非加熱、60℃、210℃、230℃、170℃であり、糸条のロールへの捲回数はそれぞれ1回、2回、3回、4回、1回とした。この時の総延伸倍率は4.88倍である。熱延伸ロール(第2延伸ロール)の粗度は比較例1と同様とした。得られたナイロン66原糸を500m/分の速度で整経し、次いで津田駒製ウォータージェットルーム(ZW303)を用いて、回転速度800rpmで製織し織物を得た。次いで120℃のシリンダー乾燥をして経糸及び緯糸の織密度を55本×55本としエアバッグ用織物基布とした。この基布にてエアバッグを縫製し、展開性試験、ならびに抗目開き性および耐バースト性試験に用いた。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。展開性については比較的良好であったが、バッグ外観観察にて織り目開きが観察された。
実施例1と同様のペレット状のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度になるように、比較例2と同様に溶融紡糸した。引取った糸条を引取りロールと第1延伸ロール間で1%のストレッチをかけ、第1延伸ロールと第2延伸ロール間で3.40倍の1段目の延伸を、第2延伸ロールと第3延伸ロール間でさらに1.4倍の2段目の延伸を行った。延伸後の糸条は第3延伸ロールとリラックスロール間で8.0%弛緩処理を施した後、交絡付与装置にて適度な交絡を付与しながら、リラックスロールと巻き取り機間は1.5%の弛緩として巻取り機にて巻取った。引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロール、リラックスロールの温度はそれぞれ、非加熱、60℃、210℃、150℃、150℃であり、糸条のロールへの捲回数はそれぞれ1回、2回、3回、2回、1回とした。熱延伸ロール(第2延伸ロール)の粗度は比較例1と同様とした。得られたナイロン66原糸を用いて、比較例2と同様にしてエアバッグ用織物基布を得、エアバッグを縫製し、展開性試験、ならびに抗目開き性および耐バースト性試験に用いた。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。展開速度が遅く、バッグバーストも確認された。
実施例1と同様のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度となるように溶融紡糸した。引取りロールで引取った糸条を引取りロールと第1延伸ロール間で1%のストレッチをかけ、第1延伸ロールと第2延伸ロール間で3.27倍の1段目の延伸を、第2延伸ロールと第3延伸ロール間で1.56倍の2段目の延伸を行った。延伸後の糸条は第3延伸ロールとリラックスロール間で4.5%弛緩処理を施した後、交絡付与装置にて適度な交絡を付与しながら、リラックスロールと巻き取り機間は3.0%の弛緩として巻き取り機にて巻取った。引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロール、リラックスロールの温度はそれぞれ、非加熱、60℃、210 ℃、200℃、150℃であり、糸条のロールへの捲回数はそれぞれ1回、2回、3回、2回、1回とした。熱延伸ロール(第2延伸ロール)の粗度は比較例1と同様とした。得られたナイロン66原糸を用いて、比較例2と同様にしてエアバッグ用織物基布を得、エアバッグを縫製し、展開性試験、ならびに抗目開き性および耐バースト性試験に用いた。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。展開性については比較的良好であったが、バッグ外観観察にて織り目開きが観察された。
実施例1と同様のナイロン66ポリマーを用いて、表1に示す繊度となるように実施例1と同様に溶融紡糸した。但し、本例では図中のリラックスロールを用いなかった。引取りロールで引取った糸条を、引取りロールと第1延伸ロール間で1%のストレッチをかけ、第1延伸ロールと第2延伸ロール間で2.0倍の1段目の延伸を行い、第2延伸ロールと第3延伸ロール間で2.7倍の2段目の延伸を行い、糸条の引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロールへの捲回数はそれぞれ1回、2回、3回、4回とし、交絡付与装置にて適度な交絡を付与しながら、第3ロールと巻取り機の間で5.0%弛緩処理を施して巻取り機にて巻取った。引取りロール、第1延伸ロール、第2延伸ロール、第3延伸ロールの温度はそれぞれ、非加熱、70℃、225℃、190℃、とし、また、第2延伸ロールの粗度Raは、4.0μmとした。得られたナイロン66原糸を用いて、経糸及び緯糸の織密度を2.54cmあたり55本×55本と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、展開性試験、ならびに抗目開き性および耐バースト性試験に用いた。得られた結果を糸条の評価結果と共に表1に示す。展開速度が遅く、バッグ外観観察にて織り目開きも観察された。
2 糸条
3 冷風筒
4 油剤付与ノズル
5 引取ロール
6 第1延伸ロール
7 第2延伸ロール
8 第3延伸ロール
9 リラックスロール
10 巻取り機
Claims (8)
- 総繊度が100~700dtex、引張強度が8.0~11.5cN/dtex、沸水収縮率が4.0~11.0%、下記(1)式で表される定長乾熱処理後たるみ回復率Aが0~4.0%、かつ下記(2)式で表される引締指数Fが3.8以上であることを特徴とするポリアミド繊維。
A=[(Ta-Tb)/Ta]×100 (1)
(上記(1)式において、Taは熱処理直後たるみ量であり、Tbは熱処理後安定時たるみ量である。)
F=A+0.35×B (2)
(上記(2)式において、Aは定長乾熱処理後たるみ回復率であり、Bは沸水収縮率である。) - 110℃で3000時間の耐熱試験後の引張強度及び引張破断伸度の物性保持率が80%以上である請求項1に記載のポリアミド繊維。
- 110℃で3000時間の耐熱試験後の引張強度及び引張破断伸度の物性保持率が90%以上である請求項2に記載のポリアミド繊維。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載のポリアミド繊維からなるエアバッグ用織物。
- 請求項4に記載のエアバッグ用織物からなるエアバッグ。
- 紡糸口金から紡出された糸条を冷延伸部および熱延伸部からなる多段延伸処理して巻き取る際に、全延伸倍率の25~55%を150℃未満の冷延伸部で延伸し、残りの延伸を150℃以上の熱延伸部で行うことを特徴とするポリアミド繊維の製造方法。
- 多段延伸処理後、250~50℃の間で段階的に温度が下がる2段階以上の段階的弛緩処理が施され、その後に巻き取る請求項6に記載のポリアミド繊維の製造方法。
- 熱延伸部の初段ロールの表面が、粗度Raが2μm以上の梨地である請求項6または7に記載のポリアミド繊維の製造方法。
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