JP4685904B2

JP4685904B2 - 略正方形断面を有するポリアミド系の生産方法及び利用方法

Info

Publication number: JP4685904B2
Application number: JP2008182893A
Authority: JP
Inventors: スウ−チェン・シェン; イ−ジェン・トゥ
Original assignee: シンコン・シンセティック・ファイバース・コーポレーション
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2028-07-14
Also published as: TWI346156B; ATE481515T1; JP2009127184A; KR20090053675A; EP2065492B1; KR101063547B1; EP2065492A1; US20090136750A1; DE602008002531D1; US8211340B2; TW200923148A

Description

本発明は、エアバッグ用ノンコート織物のための、正方形に類似した断面を有するポリアミド繊維から成る糸の生産方法、前記生産方法によって製造されるエアバッグ用ノンコート織物、及びエアバッグを製造するための、前記生産方法によって製造される通気度が低いノンコート織物の利用方法に関する。

近年、安全性に対する利用者の認識が高まるにつれて、車両内に設けられたエアバッグの必要性が非常に高くなっている。このエアバッグは運転者及び乗員を保護するので、負傷の発生が低減される。

一般には、エアバッグの製造のために用いられる織物は、衝撃が作用した場合に膨張可能なように通気度が低く、且つ、亀裂がエアバッグに生じることを防止するために高い強度を有している必要がある。さらに、膨張時に乗員の顔が傷つくことを避けるために、可撓性も必要とされる。

従来のエアバッグ用織物の製造においては、一般に低通気性の織物を製造するために織物の表面の上にゴムを塗布する必要があった。しかしながら、このような加工方法には多くの問題が存在した。具体的には、加工処理後の織物は多くの欠点を有していた。このような欠点としては、織物の基布の重量が増加すること、可撓性が低下すること、製造コストが上昇しリサイクルの困難性が高まること等が挙げられる。従って、エアバッグの製造に利用される低通気性ノンコート織物の開発は盛んである。

特許文献１、特許文献２、及び特許文献３などの従来技術が、ノンコート基布について開示していることが知られていた。

特許文献１は車両のエアバッグ用基布について開示し、この基布は、化学的収縮を用いて織物を処理するステップと、処理された糸を膨らますステップと、従って通気度が低い基布を製造するステップとを含むステップによって生産される。しかしながら、基布の生産のためのこの方法は、化学的処理の続行による生産費の増大及び化学的試薬の存在による生糸（すなわち、基布）の強度の低下をもたらす。

特許文献２は、通気度が低い織物、この織物により製造されるエアバッグ及びその製造について開示しており、布が、（例えば、）６００デニール以下の生糸を用いることによって織られ、次いで織物の通気度を低下させるためにカレンダーを用いて加工されることを特徴としている。しかしながら、当該特許文献で開示された方法は、布の引裂き強度を低下することなどを含む問題をもたらす。

さらに、特許文献３はエアバッグ用の基布について開示しており、この基布は平らなような断面を有する糸を用いることによって製造され、そこで原料として糸は、通気度が低く、良好な折り畳み性及び格納性を有する基布を得るために１．５以上の偏平度の程度を示し、ノンコートエアバッグの製造のために基布として用いられうる。しかしながら、この方法では、このように製造される基布は、１２４Ｐａの圧力で０．３ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上の通気度を示すので、低い通気度を要求するエアバッグの最近の要件を満たすことはできない。

従って、前記にある不利点及び問題を解決するために上述のような知られた技術に鑑み、本発明の発明者らは、エアバッグ用ノンコート織物のための糸の生産のための方法を開発する。本発明の方法によってこのように製造される糸は、追加のゴム被覆プロセスなしにエアバッグの製造のための織物の中で用いられてよく、エアバッグの織物ための要件を満足し、すなわち通気度を低くすることができる。
特開平０６−４１８４４号公報米国特許第５０７３４１８号明細書特開平０７−２５２７４０号公報

本発明の目的は、エアバッグ用ノンコート織物のための正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸の生産のための方法を提供することであり、この方法が、正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる延伸糸を得るために、加熱によって原料を溶融するステップの後、正方形に類似した形の紡糸ノズルを通って原料としてのポリアミドを押出すステップと、続いて冷却することによって紡がれたポリアミド繊維を凝固させるステップと、次に前記ポリアミド繊維を延伸させるステップとを含むことを特徴とする。

本発明の別の目的は、上述のように本発明の方法によって製造されるノンコートエアバッグのための正方形に類似した形の断面の糸によって構成されることを特徴とする織物を提供することである。正方形に類似した形の断面の糸はローリングの難しさの特性を示し、それから織られた織物は、同じ縦及び横の方向で高い包装及び遮蔽の特性を示し、それによって通気度が低い織物を提供する。さらに、通気度が低いので、難燃性、環境への耐候性など織物の性能を向上することができ、製品の競争能力を増大することができる。

具体的には、上述の通気度が低いという特性を適用することによって、このように製造された正方形に類似した断面を有する糸は、特にエアバッグ製造のための織物が低通気性を有することを要求するいかなるニーズにも適している。従って、本発明のさらなる目的は、通気性が低いノンコートエアバッグを製造する方法によって製造される織物の利用方法を提供することである。

本発明における“正方形に類似した断面を有する繊維（a squared-analogous cross-section filament(s)）”及び“正方形に類似した断面を有する糸（a squared-analogous cross-section yarn(s)）”という用語は、それぞれ正方形の断面及び類似した断面を有する繊維又は糸を示している。前記類似した断面は、例えば図１に表わすような断面である。

本発明における“正方形状の紡糸ノズル（the squared spinning nozzle）”及び“正方形に類似した形状の紡糸ノズル（the squared-analogous spinning nozzle）”という用語は、それぞれ正方形の穴、及び内側に湾曲した弧を４つの側部に有する穴が形成された紡糸ノズルを示している。

本発明における、エアバッグ用ノンコート織物のために正方形に類似した断面を有するポリアミド繊維から成る糸を生産するための方法は、ポリアミド原料を加熱溶融した後に、正方形に類似した形状の紡糸ノズルを介して溶融したポリアミド原料を押出すステップと、溶融したポリアミド繊維を冷却固化させるステップと、ポリアミド繊維を延伸させるステップとを含み、これにより正方形に類似した断面を有する延伸糸を製造可能であることを特徴とする。

本発明の一実施形態によると、図３に示すように、エアバッグ用ノンコート織物のための正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維を有する糸の生産のための本発明の方法は、（Ａ）繊維を溶融し紡ぐことを実行するために紡糸アセンブリ１及び正方形に類似した形の紡糸ノズル２を通って原料としてポリアミドを導入するステップと、（Ｂ）続いて遅延冷却区画３を通って溶融し紡がれた繊維５を導入した後、冷却区画４を通って冷却することによって繊維５を凝固させるステップと、（Ｃ）繊維に給油するためにローラ６に給油することによって冷却され凝固させられ紡がれた繊維５を導入するステップと、（Ｄ）正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維を有する延伸糸１２を生産するために連続の延伸ゴデットローラ７、８、９、１０及び１１を経て給油され紡がれた繊維を導入するステップとを含む。

本発明の方法によると、原料としてポリアミドは、脂肪族ポリアミド及びその共重合体、好ましくはＣ４−１２脂肪族ポリアミド及びその共重合体又はその組合せからなる群から選択される。好ましくは、脂肪族ポリアミドは、単独又は組合せの形でポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド６及びポリアミド１２からなる群から選択される。より好ましくは、脂肪族ポリアミドは、単独又は組合せの形でポリアミド６６又はポリアミド４６からなる群から選択される。本発明の方法の実施形態によると、本発明による正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸の製造では、原料として溶融したポリアミドは、２．７以上の範囲、好ましくは３．３から３．６の範囲の相対粘度（ＲＶ）を示す。

本発明の方法によると、ステップ（Ａ）では、ポリアミド原料は、繊維を形成するために、紡糸アセンブリ１の中に導入され、次いで正方形に類似した形の断面の紡糸ノズル２を通って２７０から３２０℃の溶融紡糸温度で溶融し紡がれる。

本発明の方法のステップ（Ｂ）では、紡がれた繊維５は、遅延冷却区画３を通って導入され、冷却区画４で空気冷却することによって凝固される。

正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸の生産のための本発明の方法では、未延伸繊維が、延伸、熱硬化及び応力緩和手順を実行するために４００から８００ｍ／分の速度で連続紡糸延伸手段を用いることによって紡がれ、次いで延伸ゴデットローラ７、８、９、１０、１１を通って延伸される。合計の延伸比は、４．０倍以上、好ましくは４．５から６．５倍である。熱硬化温度は、１８０から２５０℃の範囲にあり、好ましくは２００から２２０℃の範囲にある。緩和比は２％から１２％、好ましくは５％から１０％の範囲にある。

本発明による正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維を有する延伸糸はまた、不連続プロセスによって製造されてもよい。すなわち、まず部分的に方向付けられた繊維が製造され、次いで、繊維は、正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる延伸糸を形成するために、延伸、熱硬化及び緩和手続のステップを含む多段のプロセスで実行される。

本発明の方法によって製造される正方形に類似した形の断面の糸は、１．１００から１．４１４、好ましくは１．１６０から１．４１４の範囲の正方形の等方性保持比（Ａ／Ｂ）を示す。さらに、この糸は、１５０Ｄｅから１０００Ｄｅの範囲の合計の織度、及び７．５から９．５Ｇ／ｄの範囲の強度を示す。糸の破断時の伸びは１８から３０％の範囲にある。糸の乾熱収縮は４．０から１０．０％の範囲にある。前記糸から織られた織物は、１２４Ｐａの圧力で０．２ｃｃ／ｃｍ^２／秒より小さい範囲の通気度を示す。

本発明では、エアバッグ用織物の正方形の糸の正方形の異方性保持比は、図４ａ及び４ｂに示すようにＡ／Ｂとして定義され、式中、Ａは正方形の断面の糸の対角線の長さの半分を表し、Ｂは正方形の断面の糸の幅の半分を表す。対照的に、図４ｃで示すように、円形の紡糸ノズルによって通例製造される円形の断面の糸は、１の値で保持比（Ａ／Ｂ）を示し、式中円の半径が１単位であり、従ってＡ／Ｂが１に等しい（すなわち、Ａ＝Ｂ＝１）。

本発明による正方形に類似した形の断面の糸から織られた織物を図５ａに示す。通例の円形の紡糸ノズルを経て円形の断面の糸から形成される図５ｂで示す織物と比較して、本発明により織られた正方形に類似した形の断面の糸は、高密度の構造物を示す。

（実施例）
本発明を、以下の実施例によって具体的に説明する。しかしながら、これら実施例は本発明の範囲を制限するように意図されるものではない。数及びパラメータは、広い範囲で近い値であるが、可能な限り具体的な実施例で正確に記録される。

本発明では、実施例及び比較実施例によって製造される糸及び織物の物理的特性は、以下の手段に従って測定され評価される。

（１）相対粘度（ＲＶ）
測定されるべきサンプルがポリアミドペレットから製造され、そこでサンプルの中に含有される水の含量は、２８００ｐｐｍより少ない範囲に制御されるべきである。水の含量が上述の含量より多い場合、測定されるべきポリアミドペレットは、所望の水の含量を実現するために真空状態の下で９０℃の温度で予め乾燥される必要がある。

標準の水の含量を有するポリアミドペレットから製造されるサンプルが９６％硫酸の中で溶解される。サンプルが完全に溶解された後、フロー時間はウベロホーデ（Ｕｂｂｅｌｏｈｏｄｅ）粘度計を用いることによって測定される。相対粘度（ＲＶ）は溶剤と比較して以下の方程式に従って計算される。
相対粘度（ＲＶ）＝サンプルの滴下時間（秒）／溶剤の滴下時間（秒）

（２）糸の強度及び伸び
サンプルは、２４時間に亘って標準条件（温度２４±１℃、相対湿度５５±２％）の下で維持される。長さ２５０ｍｍのサンプルの強度及び伸び（％）は、ＡＳＴＭＤ８８５の標準試験方法に従って、ＳＴＡＴＩＭＡＴ４Ｉｎｓｔｒｏｎ（独国Textechno Inc.）を用いて３００ｍｍ／分且つ２０回転／ｍの引張速度で測定される。

（３）糸の乾熱収縮（％）
乾熱収縮は、ＡＳＴＭＤ８８５の標準試験方法に従って、ＦＳＴ−３０００Ｒ（Force Shrinkage Tester With Temparature Ramp、米国Lawson-Hemphill Inc.）を用いて測定される。

サンプルは、２４時間に亘って標準条件（温度２４±１℃、相対湿度５５±２％）の下で維持される。サンプルの乾熱収縮は、ＡＳＴＭＤ４９７４の標準試験方法に従って０．０５ｇ／デニールで予め張力を与えられた重量且つ１７７℃の温度で２分間測定される。この収縮は以下の方程式に従って計算される。
収縮（％）＝［（Ｌ_０−Ｌ）／Ｌ_０］×１００
式中、Ｌ_０は測定前の糸の長さであり、Ｌは測定後の糸の長さである。

（４）正方形の糸の正方形の異方性保持比
１０個のモノ繊維の断面が、４００倍の倍率で光学顕微鏡検査を用いることによって写真を撮られ、それによって正方形の断面を有するモノ繊維の斜めの長さの１／２（すなわち、Ａ）及び正方形の断面を有するモノ繊維の幅の１／２（すなわち、Ｂ）を測定する。正方形の異方性保持比は、測定され、以下の方程式に従って平均値によって計算される。
正方形の異方性保持比＝（Ａ／Ｂ）

（５）織物の厚さ
織物の厚さは、ＡＳＴＭＤ１７７７の標準方法に従って測定される。

（６）織物の重量
織物の重量は、ＡＳＴＭＤ３７７６の標準方法に従って測定される。

（７）織物の通気度
織物の通気度は、ＡＳＴＭ７３７の標準試験方法に従って通気度測定装置を用いることによって１２４Ｐａの圧力で測定される。

（８）織物の難燃性の試験
織物の難燃性は、ＦＭＶＳＳ３０２の標準試験方法に従って試験される。

（９）周囲環境の加速化による織物に対する老化試験
老化試験は４０８時間で＋１０７℃の高温で実行される。

老化試験は、続いて温暖で湿った以下の条件で１サイクル実行される。［−４０℃、２９時間を越えて→＋２２℃、９５％ＲＨ、１９時間を越えて→＋１０７℃、２９時間を越えて→２２℃、９５％ＲＨ、１９時間を越えて］この試験は合計３サイクル実行される。

（１０）織物の強度のための試験
織物の強度はＡＳＴＭＤ５０３４の標準試験方法に従って試験される。

（実施例１）
図３に示すプロセスに従って、３．３の相対粘度（ＲＶ）を有するポリアミド６６ペレットが、溶融紡糸を実行するために２９２℃の温度で紡糸アセンブリ１の中に導入される。溶融したポリアミド６６は、図２に示す正方形に類似した形の紡糸ノズル２を通って押出される。次いで、繊維は、長さ（Ｌ）が５ｃｍである遅延冷却区画３を通過し、冷却区画４によって供給される冷却空気の下で０．５ｍ／ｓの速度で冷却することによって凝固させられる。冷却区画４を通過する凝固され紡がれた繊維５は、給油装置６を経て給油され、次いで５個のアセンブリの連続延伸ゴデットローラ７、８、９、１０及び１１を通って導入される。繊維は、４．９倍の合計の延伸比で延伸され、７％の範囲で緩和処理を実施された後、インターレース装置（図示せず）によってインターレースが実行される。紡がれた繊維は、巻取り機を用いることによって２９６５ｍ／分の速度で巻き取られる。最後に、正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる延伸糸１２が得られる。このようにして製造される正方形に類似した形の延伸糸は、通気度が低いエアバッグ用ノンコート織物の製造で有用である。

このように製造される延伸糸の物理特性は測定され評価される。試験結果を表１に示す。

（実施例２）
繊維は、実施例２で遅延冷却区画の長さ（Ｌ）が１０ｃｍであることを除いては実施例１の手続及び条件と同一の手順及び条件で製造される。最終的には、正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる延伸糸が形成される。

このように製造される延伸糸の物理特性は測定され評価される。試験を表１に示す。

（実施例３）
繊維は、実施例３で遅延冷却区画の長さ（Ｌ）が１５ｃｍであることを除いては実施例１の手続及び条件と同一の手続及び条件で製造される。最終的には、正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる延伸糸が形成される。

（比較実施例１）
繊維は、比較実施例１では正方形に類似した形のノズルが円形形状のノズルに置換されていることを除いて、実施例３の手続及び条件と同一の手続及び条件で製造される。最終的には、円形の断面のポリアミド繊維からなる延伸糸が形成される。

このようにして製造される延伸糸の物理特性は測定され評価される。試験を表１に示す。

（実施例４）
実施例１により製造される正方形の糸は、５５ストランド／インチの縦方向の密度及び５５ストランド／インチの横方向の密度を有する織物を得るために、ウォータージェット織機を用いることによって平織り、続いて熱湯で収縮加工処理、次いで１１０℃の温度で乾燥が実行される。

得られた織物の通気度が測定され、結果を表２に示す。

（実施例５）
実施例２により製造される正方形の糸は、５５ストランド／インチの縦方向の密度及び５５ストランド／インチの横方向の密度を有する織物を得るために、ウォータージェット織機を用いることによって平織り、続いて熱湯で収縮加工処理、次いで１１０℃の温度で乾燥が実行される。

得られた織物の通気度は測定され、結果を表２に示す。

（実施例６）
実施例３により製造される正方形の糸は、５５ストランド／インチの縦方向の密度及び５５ストランド／インチの横方向の密度を有する織物を得るために、ウォータージェット織機を用いることによって平織り、続いて熱湯で収縮加工処理、次いで１１０℃の温度で乾燥が実行される。

得られた織物の通気度は測定され、結果を表２に示す。

（比較実施例２）
比較実施例１により製造される円形の糸は、５５ストランド／インチの縦方向の密度及び５５ストランド／インチの横方向の密度を有する織物を得るために、ウォータージェット織機を用いることによって平織り、続いて熱湯で収縮加工処理、次いで１１０℃の温度で乾燥が実行される。

得られた織物の通気度は測定され、結果を表２に示す。

（実施例７）
実施例６により製造される正方形の糸から形成された織物の難燃性は測定され、結果を表３に示す。

（比較実施例３）
比較実施例２により製造される円形の糸から形成された織物の難燃性は測定され、結果を表３に示す。

（実施例８）
実施例６により製造される正方形の糸から形成された織物の加速老化試験は、周囲環境の下で実行され、次いで測定される。結果を表４に示す。

（比較実施例４）
比較実施例２により製造される円形の糸から形成された織物の加速老化試験は、周囲環境の下で実行され、次いで測定される。結果を表４に示す。

本発明によると、本発明の方法によって製造される正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸は、知られる方法によって製造される円形の断面のポリアミド繊維からなる糸とは異なる構造物及び物理特性を示す。上述の結果から分かるように、本発明の方法によって製造される正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸は、低い通気性、優れた難燃性及び強度保持比を有している。さらに、円形の断面のポリアミド繊維からなる知られた糸と比較して、本発明の方法による正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸は、高密度の構造物を示し、それによって、糸は、通気度が低いエアバッグ用ノンコート織物の製造でより有用である。

本明細書で説明された本発明の実施形態は現在好ましいが、様々な変更形態及び改善形態は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われうる。本発明の範囲は添付された特許請求の範囲に示され、均等物の意味及び範囲に含まれるすべての変更は、その中に含まれるよう意図されるものである。

正方形に類似した形の糸の断面図である。正方形に類似した形の紡糸ノズルの穴の外観を示す図である。本発明による正方形に類似した形の断面のポリアミド繊維からなる糸を生産するための紡糸プロセスの流れ図である。正方形に類似した形の糸の正方形の等方性保持比（Ａ／Ｂ）を示す図である。正方形に類似した形の糸の正方形の等方性保持比（Ａ／Ｂ）を示し、そこでＡ／Ｂが１．４１４である図である。円の半径が１単位（すなわち、Ｂ＝１）と仮定してＡ／Ｂが１である通例の円形断面の糸の正方形の等方性保持比（Ａ／Ｂ）を示す図である。正方形に類似した形の糸を有する織物の断面図である。円形の糸を有する織物の断面図である。

符号の説明

１紡糸アセンブリ
２正方形に類似した形の紡糸ノズル
３遅延冷却区画
４冷却区画
５溶融し紡がれた糸
６給油手段
７延伸ゴデットローラ
８延伸ゴデットローラ
９延伸ゴデットローラ
１０延伸ゴデットローラ
１１延伸ゴデットローラ
１２正方形に類似した形のポリアミド延伸糸

Claims

ポリアミド原料を溶融するステップと、
次に略正方形状の紡糸ノズルを通じて溶融したポリアミドを押出すステップ
と、
溶融したポリアミドを冷却し固化させるステップと、
次にポリアミド繊維を延伸させるステップと、
を含み、
これにより略正方形状を有する糸の正方形の異方性保持比（Ａ／Ｂ）が１．１００から１．４１４の範囲であるポリアミド繊維から成る延伸糸を得ることができるエアバッグ用ノンコート織物のための略正方形断面を有するポリアミド繊維から成る糸の生産方法であって、
前記略正方形断面を有する糸において、合計の織度が１５０Ｄｅから１０００Ｄｅであり、伸びが破断時における１８％から３０％であり、乾熱収縮が４．０％から１０．０％であることを特徴とする方法。
前記ポリアミド原料がポリアミド６６及びポリアミド４６から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
略正方形断面を有する前記ポリアミド繊維から成る前記延伸糸を、スパン延伸
工程、熱硬化工程、及び緩和工程によって連続した状態で製造することを特徴とする請求
項１に記載の方法。
部分的に方向付けられた略正方形断面を有する前記ポリアミド繊維は、製造後
に、前記延伸糸を得るために、不連続な状態で実施される多段延伸工程、熱硬化工程、及
び緩和工程によって延伸されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記方法から製造される略正方形断面を
有するポリアミド繊維から成ることを特徴とする糸。
略正方形断面を有する前記糸の正方形の異方性保持比（Ａ／Ｂ）が、１．１６０から１．４１４の範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の糸。
通気度が低いエアバッグ用ノンコート織物を製造のために請求項５に記載の糸を利用する方法。
前記糸の正方形の異方性保持比（Ａ／Ｂ）が、１．１６０から１．４１４の範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の利用方法。
通気度が低いエアバッグ用前記ノンコート織物の通気度が、１２４Ｐａの圧力において０．２ｃｃ／ｃｍ２／秒より低いことを特徴とする請求項７に記載の利用方法。
前記ノンコート織物の水平燃焼速度が、ＦＭＶＳＳ３０２試験方法によって決定される６０ｍｍ／分より遅いことを特徴とする請求項７に記載の利用方法。
前記ノンコート織物の強度保持比（％）が、４０８時間に亘って＋１０７℃の温度で加速老化試験を実施した後において９９％より大きいことを特徴とする請求項７に記載の利用方法。
前記ノンコート織物は、２９時間に亘る温度−４０℃の条件と、１９時間に亘る温度＋２２℃且つ相対湿度９５％ＲＨの条件と、２９時間に亘る温度＋１０７℃の条件と、１９時間に亘る温度２２℃且つ相対湿度９５％ＲＨの条件とから成る１サイクルを合計３サイクル実施することによって逐次的に老化された場合であっても、老化試験後に９７％より大きな強度保持比（％）を有する織物を得ることを特徴とする請求項７に記載の利用方法。