JP2000510920A - 荷重均一化糸及びウェビング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、縦糸を含んでなる荷重均一化及び衝突エネルギー吸収ウェビングを提供する。このウェビングをシートベルトに用いた場合、このウェビングは乗り物の衝突の際に約４５０ポンド（約２,０００ニュートン）〜約１,８００ポンド（約８,０００ニュートン）の荷重均一化挙動をもたらす。この糸は、複数の繊維を含んでなり、その縦糸の全ては実質的に同じ力−位置ずれプロフィールを有し、約−４０℃〜約＋７０℃の範囲のガラス転移温度を有するポリマーから作られ、かつポリブチレンテレフタレートホモポリマーからは作られていない。

Description

【発明の詳細な説明】 荷重均一化糸及びウェビング 発明の背景 典型的な乗り物の安全シートベルトシステムは、その乗り物が突然、急激に減 速したときに、その乗り物内で乗員の着席位置に対する乗員の位置ずれを制限す るように設計される。共通に譲渡されている米国特許第３,３２２,１６３号を参 照。典型的なシートベルトシステムは３つの主要部分：リトラクターベルト、胴 ベルト、及びラップベルトを有し、各々のベルトの性能はその力−位置ずれ曲線 （force-displacement curve）によって特徴付けられる。力−位置ずれ曲線の下 の領域は安全拘束によって吸収されたエネルギーと呼ばれる。 現在の乗り物の安全シートベルトは、完全延伸ポリエチレンテレフタレート( ＰＥＴ)繊維から作製され、これは部分的に緩和され（２.７％）、かつ少なくと も７.５ｇ／デニールのテナシティ及び１４％の破断点伸びを有する。しかしな がら、現在のＰＥＴ繊維シートベルトには問題がある。衝突の研究では、乗り物 が最初に衝突した後（例えば、約３５マイル（５６.３ｋｍ）／時の速度）、そ のベルトが拘束力の確立を保証するまで、乗員が着席位置から前方に移動する傾 向にあることが示される。図１に示されるように、ＰＥＴ繊維で作製された比較 的硬いベルトは少なくとも２０００ポンド（約９０００ニュートン）の荷重を乗 員に及ぼしてその乗員のシートベルトの胴位置での胸部及び胸郭損傷を引き起こ し、さらにその乗員が跳ね返ってシート組立体の背部構造物に衝突した際に頸部 及び背部の損傷をも引き起こす。 米国政府の条例では、シートベルトは６,０００ポンドまでの荷重に耐えなけ ればならないことが求められている。車が３５マイル（５６.３ｋｍ）／時の速 度で衝突した場合、車内の平均的な大きさの人間が受ける衝撃エネルギーは胴ベ ルトで少なくとも５００ジュールである。現在のＰＥＴ繊維はこの衝撃エネルギ ーを吸収できるものの、望ましくない力−位置ずれ曲線のために依然として乗員 が被害を受ける。７０ミリ秒のうちに、平均的な大きさの乗客は、図１に示され るように２,０００ポンド（約９,０００ニュートン）までの強い力を受ける。 この衝撃エネルギーを吸収し、乗客に対するシートベルトの荷重を減少させる ため、米国特許第３,５５０,９５７号には、乗員の肩の上に配置されるウェビン グの縫合二重区画を有し、その縫合によりウェビングが初期長さから最終長さま で、予め決定された拘束力の影響の下、制御された速度で伸びるショルダーハー ネスが開示されている。しかしながら、この縫合区画では望ましい量のエネルギ ー吸収が得られず、均一な応答がもたらされず、かつ再利用ができない。米国特 許第４,１３８,１５７号も参照。 米国特許第３,５３０,９０４号には、比較的異なる物理特性を有する２種類の 糸を編むことにより構築された織物が開示され、エネルギー吸収能が示されてい る。米国特許第３,２９６,０６２号；第３,４６４,４５９号；第３,７５６,２８ ８号；第３,８２３,７４８号；第３,８７２,８９５号；第３,９２６,２２７号； 第４,２２８,８２９号；第５,３７６,４４０号；及び日本特許第４−２５７３３ ６号には、さらに、異なるテナシティ及び破断点伸びを有する複数種類の縦糸で 作製されているウェビングが開示されている。このウェビングは多段階屈従性及 び衝撃吸収特性を示す。当業者は、前記参考文献によって教示されるような少な くとも２種類の異なる型の糸を用いる上での欠陥を認識している。米国特許第４ ,７１０,４２３号及び１９８９年１２月１日公開の特開平１−２９８２０９号公 報では、少なくとも２種類の異なる型の糸を用いた場合、エネルギー吸収が段階 的に生じ、したがって、ウェブがエネルギーを連続的かつ滑らかに吸収すること はないことが教示されている。したがって、ある型の縦糸が衝撃エネルギーの一 部を吸収した後であって、他の型の縦糸がその衝撃エネルギーの別の部分を吸収 する前に、人間の身体が望ましくない衝撃に晒される。加えて、これらの型のシ ートベルトは再利用ができない。 米国特許第３,４８６,７９１号には巻き取り装置のようなエネルギー吸収装置 が開示されており、これはクランピング手段によりベルトの緩んだ区画を張りつ めた身体拘束区画から分離するものであって、このクランピング手段が予め決定 されている拘束力の下で緩んだ区画を徐々に繰り出し、それにより張りつめた区 画が伸びて拘束された身体を制御された速度で移動させる。また、この参考文献 には、ベルトに固着され、かつ固形プラスチックエネルギー吸収体に埋め込まれ た係留部材によりベルトを乗り物に係留する装置も記載されている。これら種類 の機械的装置は高価であり、再利用ができず、エネルギー吸収に劣り、かつ制御 が困難である。前述の装置に対する改善が共通に譲渡されている米国特許第５, ５４７,１４３号によって教示されており、これには、回転スプール又はリール 、このリールに固定されたシートベルトウェビング；及び衝突状況の間に生じる 荷重に応答してリールの一部を変形させ、そのようにすることで決定されている 量のエネルギーを分散させる可動ブッシュを含む荷重吸収リトラクターが記載さ れている。 米国特許第４,７１０,４２３号及び公開２９８２０９号には、テナシティが少 なくとも４グラム／デニールであり、最終的な伸びが５０％〜８０％であるＰＥ Ｔ糸を含んでなるウェビングが開示されている。ＰＥＴ糸に固有の物理特性によ り、その実施例では、５％伸びた時に、既に７００ｋｇ（約１５００ポンド）を 上回る荷重に到達していることが示されている。シートベルトによって乗客が被 る損傷は依然として存在し、したがって、ベルトをさらに改変する必要がある。 また、これら２つの特許における実施例には、ＰＥＴ糸が過剰に緩和されている 場合、テナシティが２.３ｇ／デニールに低下することも示されている。 １９９５年４月４日公開の特開平７−９０７１７号公報には、高強度ポリブチ レンテレフタレートホモポリマー（ＰＢＴ）繊維をベースとするエネルギー吸収 ウェビングが開示されている。この繊維のテナシティは５.８ｇ／デニールを上 回り、破断点伸びは１８.０％を上回り、かつ１０％伸びた時の応力は３.０ｇ／ ｄ未満である。しかしながら、この参考文献は、シートベルトを固定して乗員を 保護する初期応力要求を示すＰＢＴ繊維及び初期応力バリヤ（stress barrier） を制御する手段を教示することができていない。 公知の縫合ウェビングアプローチ又は公知の少なくとも２種類の異なる繊維の 使用よりも動作が滑らかであり、公知のクランプアプローチとは異なって再利用 可能であり、かつ初期バリヤ応力及び衝撃エネルギー吸収を制御する能力をも考 慮した、改善されたエネルギー吸収性シートベルトが望ましい。発明の要旨 我々は、当該技術分野における前述の要求に応じるウェビングを開発した。こ れらのウェビングは、シートベルトに用いられた場合、乗り物の衝突の際に約４ ５０ポンド（約２,０００ニュートン）〜約１,８００ポンド（約８,０００ニュ ートン）の異なる荷重均一化挙動を示す。これらの要求を満たすため、このウェ ブは縦糸を含み、該縦糸は：（ａ）該糸が約０.２グラム／デニールから約１.４ グラム／デニール以下の初期バリヤ応力を受けたとき、該糸の伸びは３パーセン ト未満であり、かつその初期モジュラスは約２０〜約１５０グラム／デニールの 範囲であり；（ｂ）該糸が初期バリヤ応力を上回りかつ１.８グラム／デニール 以下の応力を受けたとき、該糸は少なくとも約１０パーセントさらに伸び、かつ ０から１．８グラム／デニール時の伸びまでに吸収されるエネルギーは少なくと も０.０００８ジュール／デニール・メートルであり；そして（ｃ）該糸が１.８ グラム／デニールを上回る応力を受けたとき、そのモジュラスは急激に上昇し、 かつ該糸は少なくとも５グラム／デニールの引張り強度で破断するまでさらに伸 びることを特徴とする力−位置ずれプロフィールを有し、ここで、該糸は複数の 繊維を含んでなり、該縦糸の全てが、実質的に同じ力−位置ずれプロフィールを 有し、約−４０℃〜約＋７０℃の範囲のガラス転移温度を有するポリマーから作 られており、かつポリブチレンテレフタレートホモポリマーからは作られていな い。 “モジュラス”という用語は、ここで用いられる場合、力−位置ずれ曲線の勾 配を意味する。 図２は、本発明の糸及びウェビングのうちの１つの力−位置ずれプロフィール を示す。初期バリア応力は、図２にＩＢＳで示される。本発明のウェブは、良好 な衝撃エネルギー吸収を有し、公知の縫合ウェビングアプローチ又は公知の少な くとも２種類の異なる繊維の使用よりも動作が滑らかであり、公知のクランプア プローチとは異なって再利用可能であり、かつ初期バリヤ応力及び衝撃エネルギ ー吸収を制御する能力も考慮されているため有利である。 本発明の他の利点は、以下の説明、添付の図面、及び添付の請求の範囲から明 らかであろう。図面の簡単な説明 図１は、公知のＰＥＴシートベルトの胴位置での性能を示す。 図２は、本発明の糸及びウェビングのうちの１つの力−位置ずれプロフィール を示す。 図３は、実施例３の糸の力−位置ずれプロフィールを示す。 図４は、実施例４の糸の力−位置ずれプロフィールを示す。 図５は、実施例５の糸の力−位置ずれプロフィールを示す。 図６は、実施例６の０.５インチ（１.２７ｃｍ）ウェブの高速インストロン試 験に基づく力−位置ずれ−エネルギープロフィールを示す。 図７は、実施例７の０.５インチ（１.２７ｃｍ）ウェブの高速インストロン試 験に基づく力−位置ずれ−エネルギープロフィールを示す。 図８は、実施例８のウェブの胴位置での性能を示す。 図９は、実施例９のウェブの胴位置での性能を示す。 好ましい態様の詳細な説明 本発明の糸は以下の力−位置ずれプロフィールを有する。 （ａ）糸が約０.２グラム／デニールから約１.４グラム／デニール以下の初期 バリヤ応力を受けたとき、その糸の伸びは３パーセント未満である。その初期モ ジュラスは約２０グラム／デニール〜約１５０グラム／デニールの範囲であり、 好ましい初期モジュラスは、約５０グラム／デニール〜約１５０グラム／デニー ルの範囲である。初期の高モジュラスは、シートベルトの固定に必要であり、初 期バリヤ応力の高さは、力−位置ずれ曲線の引き続く荷重均一化部分の下で乗員 の衝突エネルギーが全て吸収されることを保証する。 （ｂ）糸が初期バリヤ応力を上回り、かつ１.８グラム／デニール以下の応力 を受けたとき、その糸は少なくとも約１０パーセントさらに伸びる。好ましくは 、糸は約３パーセント〜少なくとも約２０パーセント伸び、０から１.８グラム ／デニール時での伸びまでに吸収されるエネルギーは少なくとも０.０００８ジ ュール／デニール・メートルである。力−位置ずれ曲線のこの部分は、乗員が過 剰の荷重を受けることを防ぐ繊維荷重均一化部分である。 （ｃ）糸が１.８グラム／デニールを上回る応力を受けたとき、そのモジュラ スは急激に上昇し、かつその糸は少なくとも約５グラム／デニールの引張り強度 で破断するまでさらに伸びる。前述の糸を含むシートベルト組立体においては、 乗客の胴位置にかかる荷重は、３５マイル／時（５６.３ｋｍ／時）の衝突速度 でさえ、４５０ポンド（約２,０００ニュートン）という低さにまで減少し得る 。次いで、減少した力は、乗客への潜在的損傷を最小にするか又は無くする。 この糸は、約−４０℃〜約＋７０℃好ましくは約−２０℃〜約＋６０℃、より 好ましくは約−１０℃〜約＋４０℃の範囲のガラス転移温度を有するポリマーで 作製される。ポリマーは、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ジブロックコポ リマー、トリブロックコポリマー、又はセグメント化ブロックコポリマーであり 得る。好ましいホモポリマーの例には、ポリトリメチレンテレフタレート；ポリ イソブチレンテレフタレート；及び長鎖アルキレンテレフタレート並びにナフタ レートポリマーが含まれる。 好ましいランダムコポリエステルの例には、エチレンテレフタレート単位に加 えてアジピン酸エチレン、セバシン酸エチレン、又は他の長鎖アルキレンテレフ タレート単位のような構成成分を含有するコポリエステルが含まれる。 好ましいブロックコポリマーの例には、ジブロック、トリブロック、及びセグ メント化ブロック構造が含まれる。ブロックコポリマーは、少なくとも１種類の 硬質結晶性芳香族ポリエステルブロック及び少なくとも１種類の軟質非晶質脂肪 族ポリエステルブロックを含む。結晶性芳香族ポリエステルには、ポリエチレン テレフタレート；ポリトリメチレンテレフタレート；ポリブチレンテレフタレー ト；ポリイソブチレンテレフタレート；ポリ（２，２−ジメチルプロピレンテレ フタレート）；ポリ［ビス−（ヒドロキシメチル）シクロヘキセンテレフタレー ト］；ポリエチレンナフタレート；ポリブチレンナフタレート；ポリ［ビス−（ ヒドロキシメチル）シクロヘキセンナフタレート］；他のポリアルキレンもしく はポリシクロアルキレンナフタレートのようなホモポリマー、及びエチレンテレ フタレート単位に加えてエチレンイソフタレート；アジピン酸エチレン；セバシ ン酸エチレン；１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート；又は長鎖 アルキレンテレフタレート単位のような構成成分を含有する混合ポリエステルが 含 まれる。芳香族ポリエステルの混合物を用いることもできる。より好ましい芳香 族ポリエステルには、ＰＥＴ及びＰＥＮが含まれる。非晶質脂肪族ポリエステル ブロックについては、それはラクトンモノマーから作製される。ε−カプロラク トンが最も好ましい。加えて、プロピオラクトン、ブチロラクトン、バレロラク トン、高級環状ラクトン、及び２種類以上の型のラクトンを用いることもできる 。ＰＢＴを用いる場合、非晶質脂肪族ポリエステルブロックが１０パーセントを 上回る量存在する。 １９９７年１月２２日出願の共通に譲渡されている係属中の米国特許出願第０ ８／７８８,８９５号（表題DIBLOCK POLYESTER COPOLYMER AND PROCESS FOR MAK ING）及び１９９７年３月１８日出願の共通に譲渡されている係属中の一部継続 特許出願（表題DIBLOCK POLYESTER COPOLYMER AND PROCESS FOR MAKING）の開示 は参照することによりここに組み込まれる。 好ましいジブロックコポリマーの例には、（ａ）芳香族ポリエステルで作製さ れるポリエステルの第１ブロック及び（ｂ）ラクトンモノマーで作製されるポリ エステルの第２ブロックを含むものが含まれる。より好ましくは、この芳香族ポ リエステルは：（ｉ）フェノール及びテトラクロロエタンの重量基準で６０／４ ０の混合物中で測定される、少なくとも約０.６デシリットル／ｇの固有粘度、 及び（ii）２８０℃で少なくとも約７,０００ポアズのニュートン溶融粘度（Ｍ Ｖ）を有する。好ましい芳香族ポリエステルの例には、ポリエチレンテレフタレ ート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）；ポリブチレンテレフタ レート（ＰＢＴ）；ポリブチレンナフタレート；ポリ［ビス−（ヒドロキシメチ ル）シクロヘキセンテレフタレート］；ポリ［ビス−（ヒドロキシメチル）シク ロヘキセンナフタレート］；ポリトリメチレンテレフタレート；ポリイソブチレ ンテレフタレート；ポリ（２,２−ジメチルプロピレンテレフタレート）；他の ポリアルキレンもしくはポリシクロアルキレンナフタレート、及びエチレンテレ フタレート単位に加えてエチレンイソフタレート、アジピン酸エチレン、セバシ ン酸エチレン、１,４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、又は他の アルキレンテレフタレート単位のような構成成分を含有する混合ポリエステルが 含まれる。芳香族ポリエステルの混合物を用いてもよい。市販の芳香族ポリエス テルを用いてもよい。より好ましい芳香族ポリエステルには、ＰＥＴ及びＰＥＮ が含まれる。これらの好ましい芳香族ポリエステルの、フェノール及びテトラク ロロエタンの重量基準で６０／４０の混合物中で測定した固有粘度（ＩＶ）は、 ＰＥＴについては約０.８であり、ＰＥＮについては約０.６である。より好まし いＩＶは、ＰＥＴについては０.９であり、ＰＥＮについては０.７である。好ま しいラクトンには、ε−カプロラクトン、プロピオラクトン、ブチロラクトン、 バレロラクトン、及び高級環状ラクトンが含まれる。２種類以上の型のラクトン を同時に用いることができる。 荷重均一化シートベルトにおいて用いるためには、ＰＥＴ−ポリカプロラクト ンジブロックコポリマーは、好ましくは約１０〜約４５重量パーセント、より好 ましくは約２０〜約３０重量パーセントのポリカプロラクトン濃度を有し得る。 このジブロックコポリマーにおいては、所望の初期バリヤ応力及び衝撃エネルギ ー吸収を荷重均一化性能と共に達成するため、ポリカプロラクトン濃度を変化さ せることができる。 ラクトンの重合において用いられる触媒をこのジブロック共重合に用いること ができる。好ましい触媒は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セ シウム、マグネシウムのような金属をベースとする有機金属、無機酸塩、酸化物 有機酸塩、並びにカルシウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム 、チタン、コバルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アニチモン、ヒ素、セリウム、 ホウ素カドミウム及びマンガンのアルコキシド；並びにそれらの有機金属錯体で ある。より好ましい触媒は、スズ、アルミニウム及びチタンの有機酸塩及び有機 金属化合物である。最も好ましい触媒は、ジアシル化スズ、テトラアシル化スズ 、酸化ジブチルスズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、オクタン酸スズ、四酢酸スズ 、トリイソブチルアルミニウム、テトラブチルチタン、二酸化ゲルマニウム、三 酸化アンチモン、これらの金属のポルフィリン及びフタロシアニン錯体である。 ２種類以上の型の触媒を平行して用いることができる。有用な触媒は市販されて いる。 好ましくは、用いられる触媒の量は、芳香族ポリエステル及びラクトンモノマ ーの総量を基準にして約０.０１〜約０.２重量パーセントである。 この芳香族ポリエステルは、押出機に添加される。芳香族ポリエステルを溶融 させた後に押出機に添加しても、芳香族ポリエステルを押出機に添加した後に押 出機内で溶融させてもよい。本発明者らは、好ましい押出機は二軸スクリュー押 出機であり、それによりポリマー溶融物と粘度が大幅に異なる材料との混合及び 反応が実現可能となることを見出した。有用な二軸スクリュー押出機は市販され ている。 好ましい二軸スクリュー押出機は、逆噛み合いモード（counter intermeshing mode）を提供し、したがって、他の押出機と比較して、良好な分散混合、狭い 滞留時間分布、及び有効な揮発性分除去をもたらす逆回転二軸スクリュー押出機 である。スクリューのプロフィールは、ポリエステルペレットの供給、ポリエス テルペレットの溶融、ラクトンモノマーの注入、混合、反応、揮発性分除去、及 び最後のペレット化又は紡糸を可能にするように設計される。また、押出機のデ ザインも、出発芳香族ポリエステル溶融物の供給を可能にするものである。ラク トンモノマーをポリエステル溶融物に注入する位置で、最も効率的な分散及び分 配混合が生じなければならない。 初期押出温度は、用いられる芳香族ポリエステルの融点（Perkin-Elmerの示差 走査熱量計（ＤＳＣ）によって２ｍｇの試料を毎分２０℃で走査することで得ら れる吸熱の最大から測定したもの）を上回る。好ましい芳香族ポリエステルの融 点は、ＰＥＴについては２５０℃であり、ＰＥＮについては２６６℃である。好 ましい初期押出帯域温度は、芳香族ポリエステルの融点を少なくとも約３０℃上 回るものである。したがって、ＰＥＴの好ましい初期押出温度は少なくとも約２ ８０℃であり、これに対してＰＥＮの好ましい初期押出温度は少なくとも約２９ ６℃である。ジブロックコポリマーの形成を促進し、そしてエステル交換の発生 を最小限にするには、滞留時間及び押出温度プロフィールが重要である。 芳香族ポリエステルを溶融した後、注入したラクトンモノマー及び触媒と混合 するため、溶融温度を好ましくは少なくとも約２０℃、より好ましくは少なくと も約５０℃だけ低下させる。好ましくは、触媒を室温でε−カプロラクトンモノ マーに添加し、そのε−カプロラクトンモノマー／触媒混合物を溶融芳香族ポリ エステルに注入する。したがって、ＰＥＴの反応押出温度は好ましくは約２６０ ℃、より好ましくは約２３０〜約２６０℃であり、これに対してＰＥＮの反応押 出温度は好ましくは約２７６℃、より好ましくは約２４６〜約２７６℃である。 押出機内の“滞留時間”という用語は、ここで用いられる場合、産出速度で除 した押出機容積を意味する。芳香族ポリエステル及びラクトンは約３０分未満の 滞留時間及びジブロックコポリマーを形成するのに十分な温度で押し出される。 好ましい滞留時間は約１５分未満である。より好ましい滞留時間は約１０分未満 であり、最も好ましい滞留時間は約５分未満である。この短い滞留時間は、完全 な重合を保証しながらエステル交換を最小限に止め、この完全な重合とはε−カ プロラクトンモノマーをＰＥＴ鎖の末端にグラフトさせてブロックを形成し、注 入されたε−カプロラクトンモノマーを完全に消費することを意味する。押出量 を犠牲にすることなく押出機容積を増加させ、かつ滞留反応時間を制御するため に、攪拌機が用いられる。滞留分配を推し量るため、本発明者らは、マーカーの 機能を果たす着色ペレットをポリエステルペレットに添加した。“分配時間”と いう用語は、色の出現で始まり色の消失で終了する範囲を意味する。当業者であ れば分かるように、分配時間が減少するに従って、生成物の均一性が増加する。 したがって、好ましい分配時間は約４分未満である。分配時間は、より好ましく は約２分未満であり、最も好ましくは約１分未満である。 繊維の形成は、二軸スクリュー押出機から直接、又は一軸スクリュー押出機か ら別々に紡糸することにより達成することができる。両プロセスとも、押出、紡 糸、延伸及び緩和段階からなる。二軸スクリュー押出機においては、反応及び配 合をポリマー溶融物中で適切なスクリュープロフィール及びプロセス条件で行う ことができる。一軸スクリュー押出機においては、適切なスクリューデザイン及 びプロセス条件でポリマーペレットを供給して溶融させることができる。次に、 均質な溶融物を、スクリーンパック及び紡糸口金を備える紡糸ポットに供給する 。押出されたフィラメントを加熱スリーブに通過させ、周囲空気で急冷させ、そ して特定の速度でゴデットにより巻き取る。次いで、紡糸した糸を、最大強度を 得るために、その最大延伸比まで十分に延伸する。緩和段階ではこの糸が縮んで 所望の応力−歪み曲線を備える糸が生成する。繊維の緩和は、乗り物の衝突にお いて乗客が受ける最大荷重に影響を及ぼす。例えば、ＰＥＴ／２５％ポリカプロ ラ クトン・ジブロックコポリマーでは、乗客が受ける荷重は、十分に延伸した繊維 を５％〜１５％緩和したときに、約１,５００〜約９００ポンド（６８０〜４０ ８ｋｇ）に変化し得る。 本発明のウェブの目的とする用途に依存して、ＵＶ安定化剤のような添加物を その繊維に用いることができる。 “多数の繊維”という用語は、ここで用いられる場合、少なくとも２本の糸、 好ましくはシートベルト用に少なくとも約３４２本の糸を意味する。 シートベルトは、通常、約１０００〜約１５００デニールで破断強度が少なと も約５グラム／デニールの縦糸と約５００〜９００のデニール及び少なくとも約 ５グラム／デニールの破断強度を有する横糸とで織られる。製織条件は、そのシ ートベルトが糸の応力／歪み特性を保持しかつウェビングの強度を維持するよう に選択される。我々の結果では、エネルギー吸収に最も望ましい製織パターンは 、２×２綾織ウェビングである。 本発明のウェブは、米国特許第３,４８６,７９１号によって教示されるものの ようなクランピング装置；米国特許第３,５５０,９５７号によって教示されるも ののような縫合；及び共通に譲渡されている米国特許第５,５４７,１４３号によ って教示される定力リトラクターのような機械式エネルギー吸収装置が存在しな くても、所望の荷重均一化特性を提供する。本発明のウェブ及び糸は、所望の荷 重均一性を提供するもので、９０７１７号公報によって教示されるＰＢＴホモポ リマーとは別の材料で作製される。本発明のウェブは、米国特許第３,７５６,２ ８８号；第３,８２３,７４８号；第３,８７２,８９５号；第４,２８８,８２９号 ；及び第５,３７６,４４０号によって教示される複数の縦糸の力−位置ずれプロ フィールの代わりに、実質的に同じ力−位置ずれプロフィールを有する縦糸を用 いることにより所望の荷重均一性を提供するものである。本発明のウェブは所望 の荷重均一性を提供するもので、米国特許第４,７１０,４２３号及び２９８２０ ９号公報によって教示されるＰＥＴホモポリマーとは別のポリマーで作製される 。 本発明のウェブは、シートベルト、パラシュートハーネス及びライン、ショル ダーハーネス、荷役、安全ネット、トランポリン、高所（high attitudes）作業 員の安全ベルトもしくはハーネス、航空機を減速させるための軍事用アレスタテ ープ、スキーの牽引綱に、並びにヨット係留用もしくは油田やぐら係留用のよう な索類用途において有用である。試験手順： テナシティは、１０インチ（２５.４ｃｍ）のゲージ長さで糸を保持する２つ のグリップを備える、インストロン（Instron）で測定する。次に、この糸を１ ０インチ（２５.４ｃｍ）／分の歪速度で引き、そのデータをロードセルで記録 して、応力−歪曲線を得る。テナシティは、その糸のデニールで除した破断強度 （グラム表示）である。 以下の実施例は、例示のためのものであり、限定しようとするものではない。実施例１： 乾燥ＰＥＴペレット（ＩＶ＝０.９；ＭＶ＝２８０℃で１５,０００ポアズ）を 逆回転二軸スクリュー押出機（直径＝２７ｍｍ、長さ＝１４０４ｍｍ）に１２ポ ンド（５.４ｋｇ）／時の速度で供給した。１つの帯域の長さはスクリューの直 径の約４倍であった。ペレットの溶融を開始し、ポンプ部材で前方に送った。Ｐ ＥＴが溶融した後、予備混合したε−カプロラクトン及び触媒(オクタン酸スズ 、ＰＥＴ−カプロラクトンの０.０９重量％)をピストンポンプにより押出機内の 溶融物に４ポンド(１.８ｋｇ)／時の速度で注入した。先送り混合機(forwarding mixer)が注入点の下に配置された。注入された液体は、分配ミキサー及び分散 ミキサーの両者によりＰＥＴ溶融物と迅速に混合された。次いで、ＰＥＴとε− カプロラクトンの混合物を反応帯域に送り、３.７分の滞留時間で反応を完結さ せた。重合の最後に、真空により溶融物の揮発成分除去を行った。押出条件は表 Ｉにある通りである。次に、そのポリマー溶融物（ＰＥＴ（７５％）−ポリカプ ロラクトン(２５％)）を紡糸口金を備えたスピンポットに供給して繊維を形成す るか、又は三孔ダイを通して押出し、水中で急冷し、そして切断してペレットに した。このジブロックコポリマーは、２３１℃の融点とＩＶ＝０．９８を有した 。これは、ＰＥＴがε−カプロラクトンと共重合したことを示す。 帯域温度の設定点からの偏差は無視できるものであった。 実施例２： 乾燥ＰＥＴペレット（ＩＶ＝０.９；ＭＶ＝２８０℃で１５,０００ポアズ）を 逆回転二軸スクリュー押出機（直径＝２７ｍｍ；長さ＝１４０４ｍｍ）に４.２ ６ポンド（１.９３ｋｇ）／時の速度で供給した。ペレットの溶融を開始し、ポ ンプ部材で前方に送った。 ＰＥＴが溶融した後、予備混合したε−カプロラクトンと触媒（オクタン酸ス ズ、ＰＥＴ−カプロラクトンの０．０３重量％）をピストンポンプにより０.７ ５ポンド（０.３４ｋｇ）／時の速度で押出機に注入した。ＰＥＴ中のε−カプ ロラクトンの量は１５重量パーセントであった。この注入した液体は、注入口の 領域下に取り付けられた分配ミキサー及び分散ミキサーの組み合わせミキサーに よりＰＥＴ溶融物の前後で迅速に混合された。ε−カプロラクトンがＰＥＴ溶融 物を可溶化し、ＰＥＴの溶融温度を２２５℃に低下させた。 ＰＥＴとε−カプロラクトンの混合物を反応帯域に送った。反応帯域内の攪拌 機は、攪拌機とバレルとの間の押出容積の６１％を占めた。押出総容積及び押出 速度（５.０１／時）から約１２分の滞留時間が決定された。この重合プロセス における溶融物は噛み合い攪拌機（intermeshing turbulators）の連続攪拌及び 均質化の下におかれた。 重合の最後に、ＰＥＴ−ポリカプロラクトンコポリマー溶融物を減圧（−７５ ０ミリバール）下にある揮発成分除去帯域に供給した。押出条件は表Ｉにある通 りである。次に、このポリマー（ＰＥＴ（８５％）−ポリカプロラクトン(１５ ％)）を三孔ダイを通して押出し、水中で急冷し、そして切断してペレットとし た。このジブロックコポリマーは２２７℃の融点とＩＶ＝０.９４を有した。こ れは、ＰＥＴがε−カプロラクトンと共重合したことを示す。 以下の実施例の各々については、ＰＥＴ／ポリカプロラクトン繊維の形成は一 軸スクリュー押出機からの紡糸によって達成した。このプロセスは、押出、紡糸 、延伸、及び緩和段階からなる。ポリマーペレットを、押出機の端部での溶融圧 を安定化するための長い計量帯域を有するスクリューを備える、１インチ（２. ５４ｃｍ）ＭＰＭ一軸スクリュー押出機（Ｌ／Ｄ＝３０：１）に供給した。第１ 及び第２帯域でペレットを完全に溶融し、溶融温度を低下させ、そしてスピンポ ットに送入する前に溶融粘度を増加させる目的で、逆温度プロフィールを選択し た。このスピンポットは、スクリーンパック及び２５個の円孔（０.０２４イン チ×０.０７２インチ(０.０６１ｃｍ×０.１８３ｃｍ)）を有する紡糸口金を含 有す るものであった。押出されたフィラメントを加熱スリーブに通過させ、５メート ルのスタック中で周囲空気により急冷した。次いで、この糸を紡糸ラインにおい て紡糸仕上げ剤（spin finish）でコートし、特定の速度でゴデットにより巻き 取ってパッケージを形成した。次いで、紡糸した糸を異なる条件下でその最大延 伸比まで十分に延伸した。次いで、この十分に延伸された糸を高温で緩和させ、 所望の応力−歪曲線の繊維を生成させた。実施例３： ポリマーペレット（実施例１、ＰＥＴ／２５％ポリカプロラクトン）を乾燥さ せ、表IIIに示される温度プロフィールで４６ＲＰＭのスクリュー速度の押出機 に供給した。その押出条件では、バレル圧及びポット圧はそれぞれ１２００ｐｓ ｉ及び５００ｐｓｉであった。紡糸した糸は２５フィラメント及び１６５０デニ ールを有し、これを表IVの条件下で延伸したところ、７.８ｇ／デニールのテナ シティを有していた。十分に延伸した糸は２００デニールであり、融点は２２４ ℃であった。次に、この十分に延伸した糸を室温で第１ロール上に３００ｍ／分 の速度で供給し、１３５℃で第２ロールに移動させて１秒の接触時間で１５％縮 ませ、室温のロール上で急冷させ、そして巻取機に送った。緩和させた糸は２３ ０デニールを有していた。 この糸（ＰＥＴ／２５％ポリカプロラクトン）の応力−歪曲線を図３に示す。 この糸に０.６グラム／デニールの初期バリヤ応力を加えたところ、糸の伸びは ２パーセント未満であり、初期モジュラスは５２グラム／デニールであった。こ の糸に０.６グラム／デニール〜１.８グラム／デニールを加えたところ、糸の伸 びは２〜２０パーセントであり、０〜２０パーセントの間に吸収されたエネルギ ーは０.００１７４ジュール／デニール・メートルであった。この糸に１.８グラ ム／デニールを上回る応力を加えたところ、そのモジュラスは急激に上昇し、糸 は５.８グラム／デニールの引張り強さで破断するまで２０〜３１パーセント伸 びた。実施例４： ポリマーペレット（実施例２、ＰＥＴ／１５％ポリカプロラクトン）を乾燥さ せ、表IIIに示される温度プロフィールで４０ＲＰＭのスクリュー速度の押出機 に 供給した。その押出条件では、バレル圧及びスピンポット圧はそれぞれ８００ｐ ｓｉ及び４００ｐｓｉであった。次に、紡糸した糸を表IVの条件ｂの下で延伸し 、６.５ｇ／デニールのテナシティを有する繊維を得た。この十分に延伸した糸 は２５９デニールであり、融点は２２０℃であった。上述の十分に延伸した糸を 室温で第１ロール上に３００ｍ／分の速度で供給し、１５０℃で第２ロールに移 動させて１秒の接触時間で１０％縮ませ、室温のロール上で急冷させ、そして巻 取機に送った。 図４におけるこの糸（ＰＥＴ／１５％ポリカプロラクトン）の応力−歪曲線を 参照されたい。図４は、望ましい初期バリヤ応力を示す。この繊維が合計で１５ ％までさらに緩和されると、他の望ましい本発明の繊維の特性を達成することが できる。実施例５： ジブロックポリマー（ＰＥＴ（７０％）−ポリカプロラクトン(３０％)）を上 述と同様の方法で調製した。そのポリマーペレット（ＰＥＴ／３０％ポリカプロ ラクトン）を乾燥させ、表・に示される温度プロフィールで４２ＲＰＭのスクリ ュー速度の押出機に供給した。その押出条件では、バレル圧及びスピンポット圧 はそれぞれ９００ｐｓｉ及び５００ｐｓｉであった。次に、紡糸した糸を表IVの 条件ｃの下で延伸し、５.９ｇ／デニールのテナシティを有する繊維を得た。こ の十分に延伸した糸は２７１デニールであり、融点は２２０℃であった。上述の 十分に延伸した糸を室温で第１ロール上に３００ｍ／分の速度で供給し、１５０ ℃で第２ロールに移動させて１秒の接触時間で１０％縮ませ、室温のロール上で 急冷させ、そして巻取機に送った。 この糸（ＰＥＴ／３０％ポリカプロラクトン）の応力−歪曲線を図５に示す。 この糸に０.２グラム／デニールの初期バリヤ応力を加えたところ、糸の伸びは ２パーセント未満であり、初期モジュラスは２０グラム／デニールであった。こ の糸に０.２グラム／デニールから１.８グラム／デニール以下の応力を加えたと ころ、糸の伸びは２〜１４パーセントであり、０〜１４パーセントの間に吸収さ れたエネルギーは０.０００９６ジュール／デニール・メートルであった。この 糸に１.８グラム／デニールを上回る応力を加えたところ、そのモジュラスは急 激に上昇し、糸が５グラム／デニールの引張り強さで破断するまで、１４〜２６ パーセント伸びた。 表 III 押出機 実施例 帯域 帯域 帯域 帯域 ブロック 紡糸 押出速度 スリーブ温度 巻取速度 1(℃) 2(℃) 3(℃) 4(℃) (℃) (℃) (g/分/孔) (℃) (m/分) 3 277 277 277 270 260 260 2 185 280 4 304 293 293 288 271 271 1.6 200 180 5 260 260 260 254 260 260 1.6 200 180 表 IV 実施例 第1ロール温度 ラップ 集束器温度 第2ロール温度 ラップ 延伸比 (℃) (℃) (℃) a 40 7 140 140 10 8.4 b 40 7 150 90 10 7.7 c 30 7 160 160 10 7.4実施例６ ２×２綾織パターンの選択に基づいて、実施例３からの１４００デニールＰＥ Ｔ／２５％ポリカプロラクトンの縦糸９１本を８４０デニールＰＥＴ／２５％ポ リカプロラクトンの横糸と編んで１／２インチ（１.２７ｃｍ）の細片にした。 この試料を高速インストロンを用いて、２２００インチ（５５８８ｃｍ）／分の 荷重速度と３インチ（７.６２ｃｍ）のゲージ長で試験した。これは、３５マイ ル（５６.３ｋｍ）／時での自動車の衝突に相当するものであった。図６に、こ のウェビングが２５０ポンド（１１３ｋｇ）の荷重の下で２０％の歪まで伸び、 そして１１．４Ｊのエネルギーが吸収されたことを示した。これは、乗客に加わ る荷重が１０００ポンド（４５４ｋｇ）に上昇する前に６６３Ｊが胴シートベル ト（５０インチ（１２７ｃｍ）長、２インチ（５.０８ｃｍ）幅）によって吸収 されることに相当した。実施例７ フレームに載せられた、実施例６からの１２インチ（３０.５ｃｍ）長のＰＥ Ｔ／２５％ポリカプロラクトンウェビング（１／２インチ（１.２７ｃｍ）幅） を赤色浴に１０分間浸漬した。次いで、吸水量３０％のウェビングを１１０℃で ３分間予備乾燥し、１２０℃でさらに３分間より十分に乾燥させた。最後に、こ の染色したウェビングを室温まで冷やした。ウェビングの縦糸及び横糸の両者か ら引き抜いた繊維を光学顕微鏡の下で分析した。縦糸及び横糸の両者の繊維が均 一かつ深く染色されていることが明瞭に示された。元の寸法からは最少量の収縮 （＜２％）しか観察されなかった。この染色されたウェビングでの高速インスト ロン試験を図７に示し、そして非染色試料と比較した。これらの結果は、荷重均 一化挙動が染色プロセスにおいて保持されることを示した。 スレッド（sled）試験では、フルサイズに織ったシートベルト（２インチ（５ .０８ｃｍ）幅）を、ベルト巻き取り及びロック機能を有するカートリッジに組 み立てた。次に、この組立体を車両に取り付け、ロードセルを設置してそのシー トベルトに加わる力を測定した。比較例Ａ： ３５マイル（５６.３ｋｍ）／時での試験のためのベースラインを樹立するた め、ダミー（第５０パーセンタイルハイブリッド）を２インチ（５.０８ｃｍ） 幅ＰＥＴシートベルトで締めた。スレッド試験における模擬事故の瞬間、シート ベルトにかかる荷重は衝突の７０ミリ秒後にピークとなった。記録された最大力 は、図１に示されるように、胴位置で９２００Ｎ（２０７０ポンド）であった。実施例８： 実施例３からの１５００デニールＰＥＴ／２５％ポリカプロラクトンの縦糸３ ４２本を実施例３からの５００デニールＰＥＴ／２５％ポリカプロラクトンの横 糸と編み、２×２綾織パターンで２インチ（５.０８ｃｍ）幅シートベルトとし た。このシートベルトをダミー（第５０パーセンタイルハイブリッド）を用いて 試験した。３５マイル（５６.３ｋｍ）／時の速度で、力がピークとなる時間が 衝突の１００ミリ秒後に遅延した。測定された最大力は、胴位置で５７００Ｎ（ １２８０ポンド）であった。図８に示されるように、この新規なウェビングは良 好 に機能し、５,７００ニュートンで荷重均一化挙動を示したが、これは、図１の 比較例Ａの望ましくない性能と対照的なものである。実施例９： 実施例３からの１５００デニールＰＥＴ／２５％ポリカプロラクトンの縦糸３ ４２本を実施例３からの５００デニールＰＥＴ／２５％ポリカプロラクトンの横 糸と編み、２×２綾織パターンで２インチ（５.０８ｃｍ）幅シートベルトとし た。この新規なウェビングをリトラクター及び胴の長さを有するように切断し、 ＰＥＴラップベルトと縫合した。次に、スーパーサイズのダミー（第９５パーセ ンタイルハイブリッド）をスレッド試験のためにベルトで固定した。３５マイル （５６.３ｋｍ）／時の速度で、胴位置で力がピークとなる時間が衝突後１００ ミリ秒に遅延した。測定された最大力は、胴位置で６８００Ｎ（１５３０ポンド ）であった。図９に示されるように、この新規なウェビングは良好に機能し、６ ,８００ニュートンで荷重均一化挙動を示したが、これは、図１の比較例Ａの望 ましくない性能と対照的なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＥＥ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 モーガン，ロバート・クラーク アメリカ合衆国ニュージャージー州07901, サミット，アーヴィング・プレイス ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．力−位置ずれプロフィールを有する糸であって、前記プロフィールが、 （ａ）前記糸が約０．２グラム／デニールから約１．４グラム／デニール以下 の初期バリヤ応力を受けたとき、前記糸の伸びが３パーセント未満で、その初期 モジュラスが約２０〜約１５０グラム／デニールの範囲であり； （ｂ）前記糸が前記初期バリヤ応力を上回るが１.８グラム／デニール以下の 応力を受けたとき、前記糸が更に少なくとも約１０パーセント伸びて、かつ０か ら１.８グラム／デニール時の伸びまでに吸収されるエネルギーが少なくとも約 ０.０００８ジュール／デニール・メートルであり；そして （ｃ）前記糸が１.８グラム／デニールを上回る応力を受けたとき、そのモジ ュラスが急激に上昇して、前記糸が少なくとも約５グラム／デニールの引張り強 度で破断するまで更に伸びるようなものである糸であって、 前記糸は複数の繊維を含んでなり、その繊維の全てが、実質的に同じ力−位置 ずれプロフィールを有し、かつ約−４０℃〜約＋７０℃の範囲のガラス転移温度 を有するポリマーから作られており、ポリブチレンテレフタレートホモポリマー からは作られていない糸。