专利名称：气袋用底布的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轻质、具有低通气性而且经济性也优异的气袋(airbag)用底布。
背景技术：
近年来，作为汽车安全备件之一，大部分汽车上都装有气袋，当汽车发生冲撞事故时，由传感器感知冲击后，从压送泵产生高温高压气体，并由该气体急速地展开气袋，从而司机或者同乘者的身体向冲撞的方向飞出时，可以防止头部撞到驾驶盘、挡风玻璃、车门玻璃等，因此可以利用该气袋进行保护。
以往在气袋上使用的是包覆有氯丁二烯、氯磺酰化烯烃、聚硅氧烷等合成橡胶的涂装底布，其原因在于这些材料的耐热性、空气隔断性(低通气度)及阻燃性高。
然而，在这些涂装材料中，涂布有氯丁二烯或氯磺酰化烯烃的底布其重量有所增加，而且柔性并不能满足要求，成本也较高，因此若作为气袋用底布使用，就会存在很多问题。另外，至今仍在部分使用的聚硅氧烷涂装底布虽然在很大程度上改善了上述缺点，但尚不能满足要求。
因此，最近采用了未实施涂装的未涂气袋用底布的未涂气袋正成为主流，并且为了轻量化、良好的存放性及低通气度而提出了以下的方案。
例如，(1)如特许第2538934号公报所记载，用8.5g/d以上、3dpf以下的原纱，获得存放性优异的底布的方法；(2)如特开平1-122752号公报所记载，织造高密度织物之后，通过实施收缩加工或压延加工，获得轻质、低通气度底布的方法；(3)如特开平4-2835号公报所记载，通过进行两面压延加工，获得轻质且在124Pa差压下具有0.5cc/cm2/秒以下低通气度的底布的方法；(4)如特开平6-41844号公报所记载，通过向织物实施化学收缩处理，使构成布的丝条溶胀而获得低通气度底布的方法；(5)如特开平8-325888号公报所记载，混合单丝细度为1.5d～7.0d的热塑性合成纤维和0.2d～1.5d的热塑性合成纤维的方法。
但是，上述的以往未涂气袋中均存在问题。即，以往例(1)中，虽然存放性优异，但在通气性方面有待进一步改善。另外，由于缩小了单丝细度，因此容易引起织造时的长丝的断开，在底布质量上或者织造运转上存在诸多问题，织布机的转速也难以提高，织造成本较高。就以往例(2)而言，由于进行压延加工，在制造工序中多了一道工序，这样不仅提高了成本，也有损于柔性。在以往例(3)中，虽然可以获得轻质和低通气度，但此时也因实施压延加工，在制造工序中增加了一道工序，这样不仅提高了成本，也有损于柔性。以往例(4)中，因实施化学处理，制造成本有所提高，而且化学试剂会引起原纱强度的下降即底布强度的下降，若作为气袋使用，其可靠性上存在问题。就以往例(5)而言，因将分别制作的不同单丝细度的2种丝条合并在一起，增加了一道工序，因此存在制造成本上升的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述以往技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供轻质、具有低通气度而且经济性也优异的气袋用底布。
为了解决这种问题，本发明人经精心研究完成了本发明。即，本发明是通过织造(制备并纺织)合成纤维的长丝并经收缩加工而制造的气袋用底布，其特征在于，构成气袋用底布的合成纤维长丝中含有异形截面丝，该异形截面丝的单丝截面扁平度为1.5～5.0，且收缩加工前的合成纤维的沸水收缩率为6～15％。
在本发明的气袋用底布的理想的实施形态中，在织造前的阶段里所述合成纤维的长丝中包含异形截面丝。
另外，本发明的气袋用底布的另一理想的实施形态中，构成气袋用底布的合成纤维的长丝总细度为100dtex～700dtex，单丝细度为0.1dtex～7.0dtex，气袋用底布在20kPa压力下的通气度在0.71/cm2/分钟以下。
图1是扁平丝的截面例。图中，a长径，b短径。
具体实施例方式
本发明的气袋用底布是织造合成纤维的长丝后经收缩加工而制成的，其特征在于加工之后的合成纤维的长丝中包含具有特定的扁平度的异形截面丝，且加工前的合成纤维具有特定的沸水收缩率。
用于本发明的气袋用底布的合成纤维，作为原材料并不特别限定，尤其可以使用尼龙66、尼龙6、尼龙46、尼龙12等脂肪族聚酰胺纤维；聚酰胺类纤维等芳香族聚酰胺纤维；聚丙烯纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯纤维。作为其它的原材料，也可以使用全芳香族聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、PPS纤维、聚醚酮纤维等。其中，从经济性考虑，特别优选聚酯纤维或聚酰胺纤维。另外，这些纤维的一部分或全部由再生原材料获得也可以。此外，为了提高在原纱制造工序或后加工工序中的加工性，这些合成纤维中也可以含有各种添加剂。例如可以含有抗氧化剂、热稳定剂、平光剂、防静电剂、增稠剂、阻燃剂等。还有，这些合成纤维也可以是彩色丝。
本发明的气袋用底布的最大特征是构成气袋用底布的合成纤维的长丝中含有并非通常的圆截面丝而是具有特定的扁平度的异形截面丝。通过采用具有特定扁平度的异形截面丝(以下简称为扁平丝)，在制作成织物时可以使单丝截面的长径相叠置，从而减少织物截面上的单位面积内的空隙。因此，与使用同等细度的圆截面丝编织成同等织密度时相比，可以抑制气袋展开时的通气量。另外，当设计成同等的通气量时，可以减少总的细度，从而可以制作薄且轻的具有柔性的底布。
本发明中的单丝截面的扁平度是用单丝截面形状为近似椭圆形时的长径与短径之比表示的。对该截面不要求必须是严格的椭圆，在不影响整体的扁平性的范围内，部分存在突起或凹部也没有任何影响，也不需要左右对称。在这种情况下，近视为无损其整体外形的椭圆，并将最长的长度设为长径，将最短的长度设为短径，最后求出扁平度即可。
图1中记载了本发明中异形截面的代表例。当然，这只是代表例，并不仅限于此。图1的a为长径，b为短径，扁平度由a/b计算。
为了获得本发明的效果，所述扁平度在1.5～5.0范围内为宜，优选为1.5～4.0。作为截面特别优选椭圆。如果扁平度小于1.5，则扁平的效果会变弱，而如果大于5.0，则会变成制丝时的断丝、起毛的原因，不太理想。另外，没有必要所有的单丝都具有上述范围内的扁平度，只要其中的一部分为1.5～5.0即可。但是，若要加强扁平效果，则具有上述范围的扁平度的单丝数占长丝的总单丝数的50％以上为宜，更优选在70％以上。
用于本发明的扁平丝可采用以往公知的各种方法获得。例如可以通过从异形抽丝头孔喷出聚合物的直接制丝法获得扁平丝，或者也可以采用复合纺丝法同时喷出2种以上的聚合物之后，至少去除1种成分而获得扁平丝。从制丝的容易程度、工序的简单程度考虑，通常优选前者的直接制丝法。
在制作单丝细度特别细的长丝时，使用后者的复合纺丝法为宜。此时，至少去除1种成分可以在拉伸之后或在制作布帛之后进行。
因此，本发明的气袋用底布不仅包括从原纱阶段开始就用扁平丝进行织造的底布，也包括在原纱阶段用通常的圆截面丝进行织造而在制作布帛之后去除一部分成分而作成扁平丝的底布。
本发明的气袋用底布的另一特征在于，用于气袋用底布的合成纤维在收缩加工前的沸水收缩率为6～15％。如果沸水收缩率小于6％，则即使使用扁平丝，在收缩加工之后得不到低通气度，而如果超过15％，收缩加工后的织物的厚度会增加，有损于紧凑化，不太理想。沸水收缩率的优选值为7～13％。本发明的布帛收缩加工中的加热处理温度，并不特别限定，通常在90～200℃实施。从获得低通气性角度考虑，优选在160℃以下进行处理。处理时可以采用热定形机、沸水通道(pass)等进行，并不特别限定，也可以使用织物经纱方向的起喂(over feed)能达到2～15％范围的加工机。
另外，构成本发明的气袋用底布的合成纤维长丝的总细度在100dtex～700dtex，单丝细度在0.1dtex～7.0dtex为宜。更优选的总细度为120dtex～500dtex，单丝细度为0.1dtex～5.0dtex。即，当总细度不足100dtex时，拉伸强度及撕裂强度不够充分，而如果超过700dtex，则虽然强度上不存在问题，但有损于织物的柔性及存放性，且布帛表面变硬，因此冲撞时有可能弄伤人体的皮肤，不太有利。如果单丝细度不足0.1dtex，难以进行纺丝，而且本发明的扁平丝的效果变弱，因此不太理想。相反，如果超过7dtex，有损于织物的柔性，从存放性或对人体的影响角度考虑时不太有利，因此不理想。
另外，本发明的气袋用底布在20kPa压力下的通气度在0.7l/cm2/min以下为宜，更优选在0.5l/cm2/min以下。这里的底布通气度是采用高压通气度试验机(OEM系统(株)制)，从设定为20kPa压力时的通气量求出的。如果上述通气量超过0.7l/cm2/min，则作为气袋时的瞬间展开性能会下降，因此不太理想。
下面说明用于本发明的气袋用底布的合成纤维的制造方法之一例。
构成用于本发明的气袋用底布的合成纤维的聚合物，通常按照熔融纺丝法由抽丝头抽出。在这里，当通过上述的直接制丝法获得扁平丝时，作为该抽丝头使用具有异形孔的抽丝头即可。另外，通过复合纺丝法获得扁平丝时，同时纺出2种以上的聚合物即可。纺丝条件随所使用的聚合物有所不同，可以根据聚合物的粘性或热特性等选择适当的条件。通常为了防止因热造成的聚合物的劣化，聚合物滞留于纺丝机内的时间越短越好，通常在10分钟以内，优选在1～5分钟以内。例如在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚六甲撑己二酰胺纤维时，纺丝温度在280℃-310℃范围内，且在抽丝头的正下方通过长度10-100厘米、200-350℃、相对湿度被控制成85％的加热筒内部。加热筒的长度及温湿度条件可以根据所得丝条的细度、扁平度及长丝数进行最优化而定。所述加热筒有利于迟缓熔融聚合物的固化，表现高强度。
还有，为了防止高温热劣化，必要时也可以用高温惰性气体密封加热筒内的气氛。
纺出的丝条在通过所述高温气氛之后在冷风中被冷却固化，随后被赋予油剂，之后用控制纺丝速度的牵引辊进行牵引。
牵引到牵引辊上的未拉伸丝条通常被连续拉伸，也可以在卷取之后在其它工序中进行拉伸。纺丝速度通常在2000m/分钟以下，且拉伸时采用通常的热拉伸。作为拉伸优选2段以上的多段拉伸。拉伸倍数随未拉伸丝的双重折射、拉伸温度、及多段拉伸时的拉伸比分配等发生变化，通常为1.5-6.0倍，优选2.0-5.5倍。
接着，所述拉伸丝被热固定，改变热固定时的张力及温度也无妨。
进而，在拉伸工序及热固定工序中，可以交织移动丝条。交织可以采用公知的空气交织等方法，例如采用空气交织法时，通过根据所用的丝条的细度及张力来适当改变空气的压力，可以达到高交织度。必要时，可以对所得丝实施热固定处理。
通过上述复合纺丝法获得扁平丝时，在其拉伸后或后述的底布制作之后去除至少1种成分即可。
根据以上的方法，可以获得含单丝截面的扁平度为1.5-5.0的异形截面丝的、总细度为100dtex～700dtex，单丝细度为0.1dtex～7.0dtex的合成纤维。
若要用所述合成纤维制作气袋用底布，则将所得合成纤维直接用作经纱及纬纱，按照通常的方法织造即可。此时，没有必要特别进行捻纱或上浆。对织造方法没有特殊的限定，但从底布物性的均匀性考虑，优选平织。所用的纱即经纱或纬纱可以是单一的，也可以采用不同的细度、纱根数、种类的纤维。织布机可以采用喷气织机、剑杆织机、喷水织机等，并不特殊限定。设定织密度时，如上所述最好使通气量在0.7l/m2/分钟以下。
本发明气袋用底布中，构成气袋用底布的合成纤维的长丝中含有单丝截面的扁平度为1.5-5.0的异形截面丝，且收缩加工前的合成纤维的沸水收缩率为6-15％，因此与由同等细度的圆截面丝构成的底布相比，可以降低通气度。另外，若要获得同样低的通气度，则可以消减总细度或织密度，可以制作薄且轻的布帛。
本发明的气袋用底布必要时在不损害本发明的特性的范围内可以通过公知的方法向底布实施精练、热定形、还有单面或双面的压延加工。另外，为了具有扁平截面，可以设置定形机(セツタ—)。
另外，本发明的气袋用底布对未涂品、涂装品均有效，但从经济性、轻质、紧凑等方面、及再利用的容易程度考虑，优选用于未涂品。
以下根据实施例详细地说明本发明。本文及实施例中的各物性测定如下。
(1)单丝截面的扁平度用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄根据JIS-L-1096-3而调整的布帛的截面照片，并以该照片上的单位长度为基准，将单丝中最宽的位置设为a1(mm)、宽度最窄的位置设为b1(mm)，并用拍摄倍率T(倍)相除后的值分别作为长径a(mm)、短径b(mm)。
a(mm)＝a1/Tb(mm)＝b1/T单丝截面的扁平度为a/b值。
(2)沸水收缩率沸水收缩率是根据JIS-L-1013(热水收缩率B法100℃)测定的。
(3)布帛的覆盖系数布帛覆盖系数(cover factor)K是按照下式算出的。
K＝NW×DW0.5+NF×DF0.5(其中，NW经密度(根/英寸)，DW经纱总细度(dtex)，NF纬密度(根/英寸)，DF纬纱总细度(dtex))。
(4)通气度通气度是采用高压通气度试验机(OEM系统(株)制)，由20kPa压力下的通气量求出的。
(5)厚度布帛的厚度是按照JIS-L-1096-6.5测定的。
实施例1用总细度为470dtex、96长丝、沸水收缩率为8.0％、单丝截面的扁平度为3.3的尼龙66原纱，用喷水织机通过平织织造后，用沸水收缩加工，并在110℃进行干燥处理，获得经密度为49根/英寸、纬密度为49根/英寸的织物。评价该底布的特性，并示于表1中。
实施例2用总细度为350dtex、144长丝、沸水收缩率为8.3％、单丝截面的扁平度为2.8的尼龙66原纱，用喷水织机通过平织织造后，用沸水收缩加工，并在110℃进行干燥处理，获得经密度为52根/英寸、纬密度为52根/英寸的织物。评价该底布的特性，并示于表1中。
比较例1(扁平丝的效果确认)除了作为原纱使用沸水收缩率为8.0％为圆截面丝(单丝截面的扁平度为1.0)以外，采用与实施例1相同的方法得到了织物。评价该底布的特性，并示于表1中。
比较例2(长丝的沸水收缩率的效果确认)除了作为原纱使用沸水收缩率为5.8％、单丝截面的扁平度为3.5的扁平丝以外，采用与实施例1相同的方法得到了织物。评价该底布的特性，并示于表1中。
表1
如表1可知，单丝截面的扁平度及沸水收缩率在本发明范围内的实施例1及实施例2的底布的通气度均非常低。与此相反，单丝截面的扁平度及沸水收缩率在本发明范围以外的比较例1及沸水收缩率在本发明范围外的比较例2的通气度均较高，若用作气袋用底布，就会存在一些问题。
本发明因具有上述构成，可以提供轻质、具有低通气性而且经济性也优异的气袋用底布。
权利要求
1.一种气袋用底布，是通过织造合成纤维的长丝并经收缩加工而制造的，其特征在于，构成气袋用底布的合成纤维长丝中含有异形截面丝，且该异形截面丝的单丝截面扁平度为1.5～5.0，收缩加工前的合成纤维的沸水收缩率为6～15％。
2.根据权利要求1所述的气袋用底布，其特征在于，在织造前的阶段里合成纤维的长丝中含有异形截面丝。
3.根据权利要求1或2所述的气袋用底布，其特征在于，构成气袋用底布的合成纤维长丝的总细度为100dtex～700dtex，单丝细度为0.1dtex～7.0dtex。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气袋用底布，其特征在于，气袋用底布在20kPa压力下的通气度在0.7l/cm2/min以下。
全文摘要
一种气袋用底布，是通过织造合成纤维长丝并经收缩加工而制成的气袋用底布，其特征在于，构成气袋用底布的合成纤维长丝中含有异形截面丝，且该异形截面丝的单丝截面扁平度为1.5～5.0，收缩加工前的合成纤维的沸水收缩率为6～15％。根据本发明可以提供轻质、具有低通气性而且经济性也优异的气袋用底布。
文档编号B60R21/16GK1603174SQ03143499
公开日2005年4月6日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者加纳宪一郎, 浅井治夫 申请人:东洋纺织株式会社