(57)【要約】【課題】高温高湿適用において予想外に優れた性能を達成する必要がある特定ポリエステル糸およびそのようなポリエステル糸の特性を同定し、高温高湿条件に長期間暴露した後であっても高度の靭性を有するエアバッグ用の高分子ポリエステル糸を提供する。【解決手段】特定レベルの極限粘度(ＩＶ)および特定レベルのカルボキシル末端基(ＣＥＧ)を有するポリエステル糸から製造したエアバッグクッションは、高温高湿環境において、この用途において予想外に良く機能する。本発明の１つの態様において、約６０当量／１０６ｇ未満、より好ましくは約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧを有するポリエステル糸が特に有用である。他の態様において、少なくとも約０.６のＩＶ値を有するポリエステル糸が優れた特性を示す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
織った高分子ポリエステル糸から部分的になるエアバッグであって、該ポリエステル糸が優れた耐加水分解性を示し、該糸がカルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定することができ、該糸が、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３３６時間にわたって該糸を暴露した後に約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を与えるエアバッグ。
【請求項２】
糸が、さらに少なくとも約０.６のＩＶ値をも示す請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項３】
糸が、さらに少なくとも約０.７のＩＶ値をも示す請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項４】
糸が、さらに約０.５〜約０.８のＩＶ値をも示す請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項５】
糸が、暴露後に少なくとも約４００ポンドの引張強度を与える請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項６】
暴露後の糸における破断エステル結合の算出パーセントが、約０.３％未満である請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項７】
暴露後の糸における破断エステル結合の算出パーセントが、約０.１％未満である請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項８】
ポリエステル糸が、該ポリエステル糸の全体的な耐加水分解性を向上させる作用をする化学的抑制剤または末端基キャッピング剤をさらに含んでなる請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項９】
エアバッグに使用される高分子ポリエステル糸であって、
(ａ)変更を加えたＡＳＴＭ Ｄ５４２７に従って、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間にわたって該糸を暴露した後に約６０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値；および
(ｂ)少なくとも約０.６のＩＶ値；
を示す高分子ポリエステル糸。
【請求項１０】
ポリエステル糸を含んでなるエアバッグクッションであって、該ポリエステル糸が、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間にわたって該糸を暴露した後に約６０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を有するエアバッグクッション。
【請求項１１】
糸が、さらに少なくとも約０.６のＩＶ値をも示す請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１２】
糸が、さらに少なくとも約０.７のＩＶ値をも示す請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１３】
糸が、さらに約０.５〜約０.８のＩＶ値をも示す請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１４】
糸が、暴露後にＡＳＴＭ規格Ｄ５０３４に従って試験したときに、少なくとも約４００ポンドの引張強度を与える請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１５】
暴露後の糸における破断エステル結合の算出パーセントが、約０.３％未満である請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１６】
暴露後の糸における破断エステル結合の算出パーセントが、約０.１％未満である請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１７】
ポリエステル糸が、該ポリエステル糸の耐加水分解性を向上させる作用をする化学的抑制剤または末端基キャッピング剤をさらに含んでなる請求項１０に記載のエアバッグクッション。
【請求項１８】
織った高分子ポリエステル糸から少なくとも部分的になるエアバッグであって、該ポリエステル糸が優れた耐加水分解性を示し、該糸がカルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定することができ、該糸が極限粘度(ＩＶ)値によってさらに特性決定することができ、該糸が、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間にわたって該糸を暴露した後に、
(ａ)少なくとも約０.６のＩＶ値；
(ｂ)約６０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値；および
(ｃ)少なくとも約４００ポンドの引張強度；
を与えるエアバッグ。
【請求項１９】
織った高分子ポリエステル糸から部分的になるエアバッグであって、該ポリエステル糸が優れた耐加水分解性を示し、該糸がカルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定することができ、該糸が、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３３６時間にわたって該糸を暴露した後に、約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を与え、該暴露後の該老化糸が、少なくとも約４００ポンドの引張強度も与えるエアバッグ。
【請求項２０】
ポリエステル糸を含有する少なくとも１つの生地部分を含んでなるエアバッグクッションであって、該ポリエステル糸が３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値および０.６より大のＩＶ値を示すエアバッグクッション。
【請求項２１】
生地部分の引張強度が、暴露後に約２７５ポンドより大である請求項２０に記載のエアバッグクッション。
【請求項２２】
生地部分の引張強度が、暴露後に約４００ポンドより大である請求項２０に記載のエアバッグクッション。
【請求項２３】
ポリエステル糸を含んでなる織ったエアバッグであって、該ポリエステル糸が約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値および約０.６より大のＩＶ値を示すエアバッグ。
【請求項２４】
少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に、ＣＥＧ値が約５０当量／１０６ｇ未満である請求項２３に記載のエアバッグ。
【請求項２５】
少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に、ＣＥＧ値が約４０当量／１０６ｇ未満である請求項２３に記載のエアバッグ。
【請求項２６】
ポリエステル糸からなるエアバッグであって、該ポリエステル糸が、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも１０００時間暴露した後に、該糸の引張強度の少なくとも約８５％を維持するエアバッグ。
【請求項２７】
ポリエステル糸からなるエアバッグであって、該ポリエステル糸が、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に、該糸の引張強度の少なくとも約８５％を維持するエアバッグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定のポリエステル糸ならびに該ポリエステル糸を使用したエアバッグに関する。
【背景技術】
【０００２】
安定化したナイロン６,６糸は、自動車エアバッグクッション用途に好ましい糸として長く使用されている。８.０ｇ／デニールより高い靭性を有する比較的高い強度のナイロン糸が、自動車エアバッグに一般に使用される。
【０００３】
安定化したナイロン６,６糸は、老化試験において一般に優れた性能を示す。エアバッグは、自動車製造会社によって採用される老化試験に合格しなければならない。製造会社は、そのようなエアバッグが高温高湿においてかなりの老化に耐えた後のエアバッグの強度性能に関して、比較的厳しい必要条件を与える。自動車は高温高湿に何年間も曝され、従って、車内に設置された展開モジュール内のエアバッグもその強度を維持して、エアバッグ展開が起こった際にエアバッグが適切に機能しうるようにしなければならない。
【０００４】
過去において、製造会社が自動車エアバッグ用途にポリエステル糸を使用することは比較的稀であった。１つの理由は、ポリエステル糸は高温高湿において徐々に劣化する傾向があるからである。従って、ポリエステル糸は、一部には湿潤老化試験における不充分な性能のゆえに、エアバッグに好適な糸ではなかった。
【０００５】
ポリエステルの靭性は、ある場合に、ポリエステルをさらに延伸する(drawing)ことによって増加させうることが既知である。靭性は、引張強度としても既知である。靭性は、ポリエステル糸の強度の１つの測度である。高レベルの靭性を得るためにポリエステル糸をさらに延伸することの１つの欠点は、そのような製造における延伸工程に付随する過剰コストに関係している。
【０００６】
これまで、約８〜９の靭性を有するポリエステル糸を使用することは、エアバッグ用途に広く使用されている従来の安定化ナイロン６,６糸と比較して、コスト的に有利でなかった。エアバッグ用途に使用可能な従来のポリエステル糸は、現在でも、そのような「加水分解」老化後の長期強度に関する比較的厳しい自動車工業の必要条件を満たさない場合がある。
【０００７】
ポリエステルに関する現在の工業用途は、ポリエステル糸が比較的高い引張強度を長期にわたって維持しながら比較的高い温度および高い湿度に耐えることを一般に必要としない。従って、どのポリエステル糸タイプがエアバッグ使用に適しているかを同定するための情報が先行技術において得られない。
【０００８】
ポリエステル化学は、極めて予測できない技術である。極めて厳しい条件におけるエアパック用途において機能するポリエステル糸の発見または配合は、かなりの研究努力と時間を必要とする場合が多い。
【０００９】
エアバッグ用途においては、他の一般的なポリエステル最終使用用途と比較して、比較的高い湿度および高い温度環境への数千時間の暴露後に、糸がその強度を少なくとも約８５％維持することを一般に必要とする。工業的に既知の大部分のポリエステルは、そのような必要条件を満たすことができない。従って、どの生成物および方法がエアバッグ用途の厳しい試験条件に合格するポリエステル糸を与えるかについて、物理的および化学的特性を見出し、同定し、特性決定し、確立することが望ましい。
【００１０】
一般に、エアバッグ製造工業は、エアバッグ用途のための、ナイロン６,６の使用に代わる信頼できる有効な代替物を必要としている。ナイロン６,６より低いコストの代替物が望ましい。さらに、厳しい自動車試験の必要条件に合格するように、ポリエステル糸を製造し、測定し、評価し、または適用する方法を見出すことも有用である。好ましくない糸の劣化を生じるポリエステル糸の物理的および化学的特性を、同定し、測定することが有用である。これらの特性が同定され、エアバッグ試験の必要条件に相関させれば、エアバッグ用途のための材料を同定することができる。
【００１１】
係属中の同一出願人による米国特許出願[出願番号１０／０４１３７６、発明の名称「低靱性糸から製造したエアバッグ(Airbag Made from Low Tenacity Yarns)」、ミリケンのファイル番号５２８７]が、２００２年１月８日に公開された。この出願は、ある特定用途において、約８.０ｇ／デニール未満の靭性を有する糸をいくつかの適用において使用できるエアバッグシステムを設計しうることを開示している。この開示は、これを行うために、エアバッグの継ぎ目を剪断部分に配置することを特に薦めている。満足のいく形態を得るために、エアバッグに構造的変更を加えている。
【００１２】
図１〜３は、先行技術のポリエステル糸についての加水分解老化の結果を示す。図４および５は、本発明において使用しうる１つの特定のポリエステル糸を用いて行った試験の結果を示す。
【００１３】
現在入手可能なエアバッグポリエステル糸の性能および技術的特性
高温高湿環境(８５℃および９５％相対湿度)でのエアバッグ使用のために現在市販されている既知のポリエステル糸の性能は、８０℃および９５％相対湿度で数千時間の暴露後に一般に望ましいものでないことがわかっている。一般に、ポリエステルは、長期の暴露環境(即ち、約１０００時間より長い暴露)において、ナイロン６,６より性能が劣っている。例えば、エアバッグ使用用に工業において現在提供されている入手可能なポリエステル糸は、８５℃および９５％相対湿度に約３０００時間暴露した際に、約３７％を越える強度を失う。この強度損失レベルは、一般的なエアバッグ用途に許容されないものであり、工業試験の必要条件を満たさない。
【００１４】
図面を参照すると、ポリエステル糸の分解傾向に関係しているポリエステルのどの特徴を測定できるかを同定および特性決定するために、エアバッグ用ポリエステル糸の分解のメカニズムを調べる新規研究を行った。
【００１５】
KoSa CompanyおよびHoneywell Corporationから市販されている６５０デニールポリエステルを評価した。図１〜３において、「ＰＥＴ １」は、KoSa銘柄６５０デニールポリエステル高靭性糸を意味する。図１〜３において、「ＰＥＴ ２」は、エアバッグ用に市販されているHoenywell高靭性ポリエステル糸を意味する。図１は、４１×４１の構成において噴射水流織機で織られた生地形態における２つの先行技術糸の老化挙動を示す。
【００１６】
図１に示すように、曲線の勾配が、暴露時間と共に、かなり劇的に(かつ望ましくなく)変化する。所定量の暴露時間についての引張強度減少の第一部分は一般に、暴露時間の増加と共にさらに加速される漸進的過程である。加速老化は、カルボキシル末端基によって触媒されると考えられる。大きい程度の引張強度減少が、これらの特定のKoSaおよびHoneywellポリエステル糸において観測された。この強度減少は、エアバッグ用途に極めて望ましくない。
【００１７】
本発明のポリエステル糸を公式化および同定する１つの目的は、老化後の上記のような望ましくない引張強度損失を受けないポリエステル糸タイプを見出すことである。驚くべきことに、下記に示すように、そのような糸タイプが見出され、特性決定された。さらに、測定しうる多くの物理的および化学的数値のどの数値が、ポリエステル糸老化挙動およびその結果としての引張強度損失を確実に予測するかを同定することも本発明の目的である。
【００１８】
極限粘度(ＩＶ)およびカルボキシル末端基(ＣＥＧ)の測定によるポリエステルの特性決定
これら試料についての図２および３の極限粘度(分子量)変化およびパーセント減少は、引張強度において観測される変化に対応している。極限粘度(ＩＶ)の減少は、所定の暴露時間後に、かなり速く加速される(即ち、減少する)と考えられる。対照試料におけるカルボキシル末端基(ＣＥＧ)の測定値は、ＰＥＴ １およびＰＥＴ ２についてそれぞれ３４.３および４１当量／１０６ｇであった。ＣＥＧは暴露後すぐに間断なく増加し、３０００時間の終わりには、両方のポリエステルについて濃度が７９.３および１０４ｍ.ｅｑ／ｇｍにまで増加した。この時点で、引張強度のかなりの減少が生じ、これらの糸から製造したエアバッグは、破裂圧力のかなりの減少を示す。従って、それらは使用に適していない。引張強度およびＩＶの勾配の増加は、部分的に、自触媒反応またはポリエステルにおけるエステル結合のさらなる切断によるものと考えられる。この調査に基づいて、ＣＥＧ濃度が約６０当量／１０６ｇを超えた場合に、生地は使用に適していないと考えられる。
【００１９】
図３は、ＰＥＴ ２について少なくとも約８０当量／１０６ｇのＣＥＧ値、およびＰＥＴ １について１００を超えるＣＥＧ値を示す。これは、例えば図５に示され、下記に詳しく示すように、本発明の糸を使用して得たデータと対比させることができる。
【００２０】
エアバッグ使用について、エアバッグを構成する糸は、１０００時間の老化後に、元の強度の約１０％以上を損失すべきでない。図１のデータに基づいて、高温およびより長い暴露時間における、この特定ポリエステルの耐加水分解性が不利であることが相対的に明らかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、エアバッグの製造に適するポリエステル糸ならびに該ポリエステル糸を使用したエアバッグを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
驚くべきことに、特定レベルの極限粘度(ＩＶ)および特定のカルボキシル末端基(ＣＥＧ)レベルを有するポリエステル糸が、エアバッグ用途の高温高湿環境において、予想外に良く機能することが見出された。そのようなポリエステルを織って、優れた老化特性を示すエアバッグを製造することができる。老化に重要であることがわかっている化学的特性を特に選択した場合に、エアバッグ用途にこれまで使用されたことがないポリエステル糸タイプが、そのような適用において機能しうることが見出された。本明細書は、そのような高温高湿適用において予想外に比較的優れた性能を得るのに必要な、特定ポリエステル糸およびそのようなポリエステル糸の特性を明らかにする。重要な特性には、ＣＥＧ値およびＩＶ値の両方が含まれる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施において、ポリエステル鎖のポリマー主鎖が破断メカニズム(それによってポリマー鎖長が顕著に減少する)を受けた場合、ポリエステル強度の望ましくない減少が生じることが見出された。これは極めて望ましくないことである。
【００２４】
下記に示すポリエステルの化学構造：
【化１】
2014065493.tif 000002
の理解に基づいて、高温または高湿条件後のポリエステル主鎖の構造とポリエステル強度の減少との間に、直接的関係が存在することが見出された。これは重要な発見であり、この事実の発見は、エアバッグにおいて充分に機能するポリエステルタイプの特性決定に導く。これが本発明の対象である。
【００２５】
ポリエステル分子の主鎖における最も弱い結合は、エステル結合(Ｏ＝Ｃ−Ｏ)である。それゆえに、エステル結合は、高温高湿環境において攻撃を受けやすいポリエステル分子の唯一の部分であると考えられる。従って、減少したレベルのＣＥＧを有する対照ポリエステル糸が極めて望ましく、これらの糸タイプが本発明の実施に最も有用である。
【００２６】
さらに、ポリエステルポリマーの主鎖における変化を、監視および評価することができる。糸またはポリマーの極限粘度(ＩＶ)変化を測定して、鎖長の減少に伴って減少する分子量の指標を得ることができる。さらに、ＣＥＧ分離を測定して、生じた望ましくない主鎖破断(切断)の程度の指標を得ることができる。このＣＥＧの増加の程度は、ポリエステルの性能において重大な問題である。
【００２７】
エアバッグに望ましいことがわかった特定のＩＶおよびＣＥＧレベルを有するポリエステル糸
本発明において、ポリエステル糸のＩＶおよびＣＥＧを評価することは、どの糸が加水分解老化において充分に機能し、どの糸が機能しないかを決定するのに極めて重要であることがわかった。さらに、エアバッグ用途に必要であることがわかったＩＶおよびＣＥＧの数値を、本明細書に記載のように観測した。そのような化学的特性は一般に、本発明以前にエアバッグに関して特定または同定されていない。即ち、一般に、本発明以前は、糸規格に関して、物理的特性(例えば、靭性、伸び、収縮など)だけに頼っていた。さらに、本発明の実施において、化学的抑制剤および末端基キャッピング剤の添加が、耐老化性を向上させることが見出された。
【００２８】
本明細書に記載するいくつかの種々の態様において実現しうる新規エアバッグを発明した。該エアバッグは、織った高分子ポリエステル糸から部分的になり、該ポリエステル糸は、優れた耐加水分解性を示し、該糸は、カルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定することができ、該糸は、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３３６時間暴露した後に約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を与える。３３６時間という時間は、本明細書に詳しく記載するＡＳＴＭ Ｄ５４２７において指定されている時間である。
【００２９】
さらに、変更を加えたＡＳＴＭ Ｄ５４２７に従って、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に、約６０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を示すポリエステル糸であって、少なくとも約０.６のＩＶ値も与えるポリエステル糸から部分的になるエアバッグも見出された。
【００３０】
本発明の他の態様において、エアバッグは、織った高分子ポリエステル糸から少なくとも部分的になり、該ポリエステル糸は、優れた耐加水分解性を示し、該糸は、カルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定することができ、該糸は、極限粘度(ＩＶ)によってさらに特性決定することができ、該糸は、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に、下記を与える：
(ａ)少なくとも約０.６のＩＶ値；
(ｂ)約６０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値；および
(ｃ)少なくとも約４００ポンドの引張強度。
【００３１】
本発明の実施において、エアバッグは、優れた耐加水分解性を示す織った高分子ポリエステル糸から部分的になっていてもよい。該糸は、カルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定することができ、該糸は、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３３６時間暴露した後に、約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を与える。いくつかの適用において、エアバッグクッションは、ポリエステル糸を含有する少なくとも１つの生地ブランク(fabric blank)をさらに含有してよく、該ポリエステル糸は３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値、および０.６より大のＩＶ値を示す。暴露後に約２７５ポンドより大または約４００ポンドより大の生地の引張強度を有するエアバッグクッションを、本発明の他の態様においても使用することができる。
【００３２】
さらに他の態様において、本発明は、約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値、および約０.６より大のＩＶ値を示すポリエステル糸を含有する織ったエアバッグを提供することができる。
【００３３】
本発明の１つの態様において、エアバッグは、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に、約５０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を付与することができる。さらに他の態様において、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも約３０００時間暴露した後に約４０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値を有するエアバッグが見出された。
【００３４】
本発明のさらに他の態様において、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも１０００時間暴露した後に、少なくとも約８５％の引張強度を維持するポリエステル糸から、エアバッグを構成することができる。本発明のエアバッグは、少なくとも約８５℃の温度および少なくとも約９５％の相対湿度に少なくとも３０００時間暴露した後に、少なくとも約８５％の引張強度を維持するポリエステル糸から構成することもできる。
【００３５】
さらに、ポリエステル製造の間の化学的安定剤および末端基キャッピング剤の使用が有利な場合があることも見出された。即ち、本発明の実施において、化学的安定剤の使用によって耐老化性を向上させることができる。使用しうるそのような安定剤の２つの例は、カルボジイミドおよびケテンイミンである。これらの化学物質は、製糸会社によってポリマーが紡糸される前に、重合段階において導入される。
【００３６】
種々の糸に関する商業的識別データ(commercial identifiers)を下記に示す。本明細書において使用されるＰＥＴ １およびＰＥＴ ２は、エアバッグ使用のために現在市販されているポリエステル糸タイプを意味し、従って、図１〜３に関連して先に記載した先行技術のポリエステル糸である。
【００３７】
「ＭＤ-２１」は、本発明の実施において使用できるポリエステル糸の唯一の特定の供給源を意味する用語である。本明細書に示される「ＭＤ-２１」糸は、韓国のHyosung Corporationによって製造されているポリエステル糸タイプ５６０であり、この糸はこれまで自動車エアバッグ用途に関して、提案もされず、見出されてもいなかった。
【００３８】
公的に利用できるHyosungのウェブサイトにおいて、ＭＤ-２１糸タイプがHyosungによってトラックカバー、テント、日除け用などに提案されている。これは、そのようなポリエステルが過去において、高温および／または高湿条件における長期間の性能を必要とする使用に適していないとする一般的工業見解と一致している。公的に得られる情報は、そのような糸をエアバッグに使用しないよう示唆または教示している。さらに、発明者の知る限り、ＣＥＧおよびＩＶのような化学的特性は一般に容易に得られず、エアバッグ糸に関して見出されておらず公表もされていない。これらの特性がエアバッグ用のポリエステル糸の特性決定に有効であることは、本発明以前には認識されていなかった。
【００３９】
ジオテキスタイル(Geotextile)用に工業において得られる低ＣＥＧを有するいくつかの可能性ある糸が、Kosaによって同定されているが、これらの試料の伸びはエアバッグのようなエネルギー吸収装置に使用するのに不充分であることがわかっている。しかし、Kosaタイプ７８４、７８６および７８７のような他の工業用糸は、ＣＥＧ値が本発明による望ましい範囲にあることを条件として、エアバッグに使用できる。現在、そのような糸は、屋根材、日除けなどのような工業用途に使用されている。従って、本発明の驚くべき発見は、これらおよび多くの他のポリエステル糸が利用可能であり、本発明の実施において適用でき、本発明の実施に従って適用できることである。
【００４０】
本発明は、いかなる特定源からのポリエステル糸にも限定されず、ＭＤ-２１糸または特定製造会社によって製造された糸に特に限定されるものではない。その代わりに、本発明は、本明細書に詳しく記載されているように、そのような糸をエアバッグ使用に適したものにする任意ポリエステル糸の化学的特性の発見によって、その一部が規定される。即ち、エアバッグ使用のための糸を特性決定する新規方法が達成され、同定された。
【００４１】
下記の表１は、比較を目的として、本明細書に記載した種々のポリエステル糸タイプの基本的情報を比較している。
【表１】
2014065493.tif 000003
【００４２】
意外にも、老化後に存在する有利なＣＥＧ値およびＩＶ値および範囲は、エアバッグ用途における使用に関して本発明以前には見出されていなかった。
【００４３】
本発明のポリエステル糸(１つの例として、本明細書に詳しく記載されているＭＤ-２１ポリエステル糸)のＩＶおよびＣＥＧレベルの測定を、老化させた試料において行い、対照試料と比較した。
【００４４】
図４〜６は、ＭＤ-２１糸の使用において使用できる１つのポリエステル糸の性能を示す本研究からのデータを示すものである。
【００４５】
ＭＤ-２１糸から形成した新しい生地からエアバッグを製造し、エアバッグにおける生地の性能を評価した。対照エアバッグにおいて破裂圧力２２Ｐｓｉを得、８５℃および９５％相対湿度で３０００時間後の本発明の老化生地において２０.７Ｐｓｉを得た。
【００４６】
出発ポリマーの特性の改質に加えて、紡糸する前に基礎ポリマーに抑制剤を添加してポリマー鎖の切断を最少限にすることによって、耐加水分解性を向上させることができる。８５℃および９５％ＲＨ(相対湿度)で３０００時間の老化後に約６０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧレベルになるように、ＰＥＴの耐加水分解性を向上させる化学的抑制剤の添加を、本発明の実施において行うことができる。
【００４７】
この目的のために、熱および温度老化暴露を、ＡＳＴＭ規格Ｄ５４２７の指示に従って行う。即ち、その規格に示されている湿潤老化を、約８０℃および約９５％相対湿度(ＲＨ)において湿度室で行う。ＡＳＴＭ規格Ｄ５４２７から提供される試験における唯一の有意な逸脱は、暴露時間の長さである。ＡＳＴＭ規格Ｄ５４２７は試料を３３６時間静置することを求めているが、本明細書に示す試験においては、暴露時間はそれより長くてよい。図面において、例えば、１０００、２０００および３０００時間の暴露時間を使用している(図４〜６参照)が、それは、そのような長時間暴露がいくつかの自動車製造会社によって要求されるからである。従って、これらの暴露時間は、自動車工業の要求に合わせてより長くなる。
【００４８】
エアバッグ工業において、Delphi Automotive Standards for Silicone Coated Cushion Material for Use in Airbag Cushions(これもＡＳＴＭ Ｄ５４２７を参照している)を参照することも一般的である。
【００４９】
本発明の実施において、ポリマー主鎖から破断したエステル結合を、暴露老化時間の関数として算出することができる。本発明の組成物は、一部には自動車試験においてエアバッグが遭遇する条件下でのこのポリエステルの耐老化性により、先行技術ポリエステル糸より顕著かつ予想外に優れた老化特性を示す。
【００５０】
図４および５は、老化暴露後における本発明の糸の性能を示す。図４は、３０００時間のそのような暴露後の、約４００ポンドより大の引張強度を示す。
【００５１】
本発明において、３０未満、より好ましくは２０未満のＣＥＧ値が、対照糸に望ましいと考えられる(初期の老化前の値)。さらに、本発明において、約６０当量／１０６ｇ未満の老化糸のＣＥＧ値が、８５℃および９５％ＲＨで３０００時間の暴露後に望ましいと考えられる。従って、そのような特性を有する基本的にあらゆるポリエステル糸が、本発明における適用に適していると考えられる。
【００５２】
さらに、図５は、本発明の１つの特定の態様(即ち、ＭＤ-２１糸)を使用した場合の、３０００時間の暴露後のさらに有利な約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧレベルを示す。このように、本発明は、８５℃および９５％ＲＨで１０００時間の暴露後に、約６０当量／１０６ｇ未満、より好ましくは約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧレベルを使用することができる。
【００５３】
図６は、本発明の１つの態様における時間経過に伴う破断エステル結合の合計％と比較して、先行技術ポリエステル組成物についての時間経過に伴う破断エステル結合の合計パーセントを示す。図６において、３０００時間後に、約０.３％未満、より好ましくは約０.１未満％の破断エステル結合が、本発明の実施において可能であることがわかる。
【００５４】
図６のデータは、種々の時点でのポリマー構造における破断エステル結合の算出パーセントを示すものであり、これは下記に詳しく示すように算出される。
【００５５】
ＣＥＧを測定する実験手順
使用した手順は、ＣＥＧ測定に関するＡＳＴＭ Ｄ６６４およびＡＳＴＭ Ｄ４０９４に従った。
【００５６】
極限粘度(ＩＶ)を測定する実験手順
下記に示す実験手順によって、規定容量のポリマー(溶液)が粘度計の毛管を通過するのに要する時間を使用して極限粘度を算出した。
先ず、約０.１ｇの所定のポリエステル繊維材料の試料を、溶液に溶解した。溶液は、それぞれ０.４ｇ／１００ｍｌの濃度のフェノールおよび１,１,２,３テトラクロロエタンの６０／４０(重量による)混合物である。
上記のように調製した溶液を、例えばウッベローデ粘度計のような粘度計に装填する。溶液を粘度計に注ぎ、水浴において３０℃で少なくとも１０分間維持し、溶液の流動時間(flow time)をｔ１として記録した。
次に、溶解した糸を含有しない上記の溶液(対照)(即ち、溶媒)を、同じ条件下で、同じ粘度計を使用して、同じ方法で測定した。この測定値はｔ２であり、標準または対照となる。
次に、時間ｔ１を時間ｔ２で割ることによって相対粘度(ＲＶ)を求める。次に、ＲＶを下記の式によって極限粘度(ＩＶ)に変換する：
【数１】
2014065493.tif 000004
[式中、ＲＶは相対粘度であり、ＩＶは極限粘度であり、Ｃは溶液の濃度(ｇ／１００ｍｌ)である]。
【００５７】
主鎖における％破断エステル結合の測定
パーセント破断エステル結合(％ＢＥＢ)は、(加水分解による破断エステル結合)／(対照における全エステル結合)の比率である。このパラメーターは、下記に示すように、特定溶媒を試験に使用して得た上記のＩＶ値から算出した：
【数２】
2014065493.tif 000005
【００５８】
観察結果
上記の分析から、ポリエステル糸の分解を、ＩＶおよびＣＥＧの変化によってモニターしうることが明らかである。本明細書に記載した研究は、特にエアバッグ使用のために同定される、老化後のＣＥＧ、ＩＶおよび糸性能の相関関係を初めて示した。対照ポリマー／糸のＣＥＧレベルが低いほど、分解の程度が低くなる。糸のＩＶは約０.６であるのが有利である。さらに、約３０当量／１０６ｇ未満、より好ましくは約２０当量／１０６ｇ未満の対照ポリエステル糸のＣＥＧレベルが、老化挙動を改善することも見出された。
【００５９】
少なくとも約０.６、または少なくとも約０.７、および約０.５〜０.８のＩＶを有するポリエステル糸が特に有用である。さらに、本発明の他の態様においては、温度／湿度試験に３０００時間暴露した後に、少なくとも約４００ポンドの引張強度を示すポリエステル糸を特徴とする。
【００６０】
約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧを有するポリエステル糸は、自動車試験の必要条件を満たしうることが示された。約３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値は、０.５〜０.８のＩＶ値に良く相関し、そのようなポリエステル糸は優れた老化特性を有しうることが見出された。
【００６１】
本明細書は、例示的態様を記載しているにすぎず、本発明のより広い態様の限定を意図するものではなく、このより広い態様は例示的構成中に包含されることが当業者に理解される。本発明は、特許請求の範囲に例示的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】KoSaから現在入手できる市販６５０デニールポリエステル高靭性糸(図１に「ＰＥＴ １」として示す)およびHoneywell Corporationから現在入手できる６５０デニールポリエステル高靭性糸(図１に「ＰＥＴ ２」として示す)の、８０℃および９５％相対湿度における加水分解老化の際の引張強度変化を示す。
【図２】図１に関して先に記載した糸タイプについての、８０℃および９５％相対湿度における加水分解老化(熱および水分)の際の、極限粘度(「ＩＶ」)変化を示すグラフである。
【図３】図１および２に関して先に記載したポリエステル糸タイプについての、種々の暴露時間レベルでの８０℃および９５％相対湿度における加水分解老化の際の、カルボキシル末端基(「ＣＥＧ」)変化をミクロ当量／ｇ(当量／１０６ｇ)で表す。
【００６３】
【図４】高温高湿条件(８０℃および９５％相対湿度)において、経時の引張強度の最少損失を与える、本発明の実施に使用しうるポリエステル糸を示す。
【図５】本発明の図４のポリエステル糸の加水分解老化性能を示し、８０℃および９５％相対湿度における所定の老化暴露レベル後のＣＥＧ末端基レベルを示す。
【図６】８０℃および９５％相対湿度における暴露時間後の切断エステル結合のパーセントを示し、先行技術の糸(ＰＥＴ １およびＰＥＴ ２)を本発明の糸の１つの態様と比較している。
【図１】
2014065493.tif 000006
【図２】
2014065493.tif 000007
【図３】
2014065493.tif 000008
【図４】
2014065493.tif 000009
【図５】
2014065493.tif 000010
【図６】
2014065493.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月18日(2013.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織った高分子ポリエステル糸を部分的に含んでなるエアバッグであって、該ポリエステル糸が優れた耐加水分解性を示し、該糸がカルボキシル末端基(ＣＥＧ)値によって特性決定され、該糸が、少なくとも８５℃の温度および少なくとも９５％の相対湿度に少なくとも３０００時間にわたって該糸を暴露した後に、３０当量／１０６ｇ未満のＣＥＧ値、少なくとも４００ポンドの引張強度および０.５〜０.８のＩＶ値を示すエアバッグ。
【請求項２】
暴露後の糸における破断エステル結合の算出パーセントが、０.３％未満である請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項３】
暴露後の糸における破断エステル結合の算出パーセントが、０.１％未満である請求項１に記載のエアバッグ。
【請求項４】
ポリエステル糸が、該ポリエステル糸の全体的な耐加水分解性を向上させる作用をする化学的抑制剤または末端基キャッピング剤をさらに含んでなる請求項１に記載のエアバッグ。
【外国語明細書】
2014065493.tif 000012
2014065493.tif 000013
2014065493.tif 000014
2014065493.tif 000015
2014065493.tif 000016
2014065493.tif 000017
2014065493.tif 000018
2014065493.tif 000019
2014065493.tif 000020
2014065493.tif 000021
2014065493.tif 000022
2014065493.tif 000023
2014065493.tif 000024
2014065493.tif 000025
2014065493.tif 000026
2014065493.tif 000027
2014065493.tif 000028
2014065493.tif 000029
2014065493.tif 000030
2014065493.tif 000031
2014065493.tif 000032
2014065493.tif 000033
2014065493.tif 000034
2014065493.tif 000035
2014065493.tif 000036
2014065493.tif 000037
2014065493.tif 000038
2014065493.tif 000039
2014065493.tif 000040