JPH02277816A - 延伸エラストマーフィラメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は９例えば米国特許筒４，５４５，６１４号明細
書に開示の請求項１の前文に明記されている延伸エラス
トマーフィラメントに関する。さらに詳細には本発明は
、標準的なＡＳＴＭ　Ｄ−６３８引張試験法に従って試
験したときに、二元モジュラス（ｄｕａｌｍｏｄｕｌｕ
ｓ）タイプすなわち低引張モジュラスと高引張モジュラ
スの二段モジュラスタイプの物理的挙動を示すような延
伸エラストマーフィラメントに関する。

本発明の特徴は、静的負荷支持条件下での高い快適指数
及び路面の衝撃を吸収するためのより高い負荷支持特性
を与えるために１サスペンシツンスパンの方向に二段モ
ジュラスが得られるよう延伸することのできるブロック
コポリマー材料から形成される車両用シートアセンブリ
においてシートサスペンションエレメントに使用される
二元モジュラス−延伸エラストマーフィラメントを提供
することにある。

（従来の技術） 従来１乗客が快適に惑じるような静的負荷支持特性と動
的負荷支持特性を有する車両用シートアセンブリを提供
するための自動車・車両用途に対しては、米国特許筒３
．１６１，４３６号明細書に記載のタイプの成形フオー
ム緩衝エレメントが使用されている。このような用途に
おいては、車両本体に接続されるシートアセンブリフレ
ームの一部を形成する剛性バッキング部材（ｂａｃｋｔ
ｎｇ　ｗｒｅ麟ｂｅｒ）によってエレメントが支持され
ている。フオーム緩衝エレメントの弾性率と該エレメン
トの厚さは２種々の乗客の重量と体形に適合し且つ快適
な状態で乗客の重量と体形を支持するような静的変形を
与えるよう選定される。

フオーム１１街エレメントは弾性率を有し、車両のサス
ペンションシステムを介してシートアセンブリに伝達さ
れる動的衝撃を吸収するような寸法となっている。この
ような場合においては、シートエレメントの弾性率と寸
法は、該フオームエレメントが剛性バッキング部材に完
全に突き当たったり、また完全に“底をついたり”（す
なわち平らになる）することなく衝撃負荷を吸収するよ
う選定される。

このような目的は、静的負荷条件下にて心地よい感触を
有する弾性材料に衝撃負荷が吸、収されるような、ある
厚さのフオームエレメントを使用することによってのみ
達成することができる。フオームエレメントのこうした
厚さは、車両用シートアセンブリの重量を増大させるこ
とになる。

米国特許筒２．２５１．３１８号明細書と第４．５４５
．６１４号明細書は、エラストマー・ウェッピング・ス
トリップ（ｅｌａｓｔｏｓ＋ｅｒｉｃ　ｗｅｂｂｉｎｇ
　５ｔｒｌｐｓ）を車両用シートフレーム構成成分間で
伸張してシートカバー用すスベンシッンを形成させる。

という車両用シートアセンブリについて開示している。

米国特許筒２，２５１．３１８号明細書の場合、シート
アセンブリに静的心地よさを付与するスポンジのような
フオーム材料の１つの層によって該ストリップが被覆さ
れている。ストランプ構成成分は、衝撃負荷を受は入れ
るよう配列される。ストラップは、該ストランプの天然
ゴム物質が過剰に撓まないよう抑制するために布帛によ
って強化されている。

米国特許筒４，５４５．６１４号明細書では、サスペン
ションシステムの“底づき（ｂｏｔｔｏａ＋ｉｎｇ−ｏ
ｕｔ）”を防ぐために、高度の変形においである引張モ
ジュラス（天然ゴムの複数の引張モジュラスからなる）
を有する材料のストリップ又は繊維を使用している。ス
トリップ、フィラメント又はストランプを使用する場合
、滑らかなシート表面を与えるだめのカバーが必要とな
る。このようなカバーは。

ある期間使用した後において、下にあるストリップ配列
物の形状に固定されたり又は変形したりすることがある
。

改°良された特性（例えば、引張強さ、耐クリープ性、
耐磨耗性、及び耐透過性等）を得るために。

種々のポリマー材料に対して延伸が行われる。こうした
ポリマー材料としては、結晶質熱可塑性樹脂、非晶質熱
可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及び従来の架橋可能
なエラストマー等がある。しかしながら、フィラメント
の形態におけるこれら市販材料はいずれも、シートサス
ペンション用としては使用することができない、ある種
の市販フィラメントは１弾性が高く且つ快適さに優れて
いるが２引張モジユラスの値が低いために支持性能が劣
る。また、引張モジュラスの値が高くて且つ支持性能の
優れている他のフィラメントがあるが。

快適さの点で劣っている。

本発明による延伸エラストマーフィラメントは。

請求項１の特徴付は部分において明記しである内容を特
徴とする。

（発明が解決しようとするｉＩ題） 従って本発明の目的は、シートサスペンションにおいて
快適さを与え、且つシートサスペンションに現在使用さ
れているフオーム材料の厚さを大幅に滅失させることの
できる。かなりフレキシブルなエラストマーフィラメン
トを提供することにある。

本発明の他の目的は１弾性挙動と高引張モジュラスの物
理的特性の良好なバランスを存する。シートサスペンシ
ョン用の延伸エラストマーフィラメントを提供すること
にある。

本発明のさらに他の目的は、材料の分子構造を配向させ
るために押出中に伸張され１次いでフィラメントに二段
モジュラス特性を確実に付与するためにアニールして材
料の配向が固定される。という延伸エラストマーフィラ
メントを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、車両の振動を吸収し且つ負
荷の増大に対応して支持性能が増大する延伸エラストマ
ーフィラメントを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は先ず、シートサスペンション用に適切に使用す
ることができるような、延伸後に二段モジュラス挙動を
示す適切な材料を選択することによって実施することが
できる。このような適切な材料は、ポリブチレンテレフ
タレートとポリテトラメチレングリコールとのブロック
コポリマーやポリブチレンテレフタレートとポリエチレ
ングリコール／ポリプロピレングリコールとのブロック
コポリマーのような熱可塑性エラストマーから選択する
ことができる。ということを発明者らは見出した。

先ず、適切な計量型スクリューを備えた小径押出機を使
用してフィラメントを紡糸する。押出機による処理の後
、フィラメントを２７°Ｃの温度にて１．４の比に予備
延伸する。延伸の第２の段階においてフィラメントを５
０℃の温度で５．０以上の比に延伸し１次いで熱風炉中
１２０〜１４０°Ｃの温度でアニールする。アニール工
程中、フィラメントは０．８４の比に収縮する。フィラ
メントの全体としての延伸比は５〜７の範囲である。

本発明の新規延伸プロセスを施した延伸フィラメントは
、非延伸フィラメントに比べて５倍以上の引張強さを有
する。さらに重要なことには、延伸フィラメントと非延
伸フィラメントは、低い歪値（すなわち最高１０％まで
の歪）においては類似の応力／歪挙動を有するけれども
、高い歪値においては非延伸フィラメントは応力が変化
しなくなり、延伸フィラメントの場合は応力が急激に上
昇するようになる。この点が１発明者が二段モジュラス
挙動と呼んだ理由である。従って、いずれのフィラメン
トも、少ない伸びにてシートサスペンション用として使
用されているときには軟らかくて心地よく感じられる。

しかしながら負荷が増大した場合、非延伸フィラメント
は支持性能がほとんど無くなるが、一方、延伸フィラメ
ントは必要な支持性能を提供して、シートサスペンショ
ンの“底づき”によって乗客がシートフレームに接触し
ないよう防止する。

本発明はさらに、複数の処理工程からなる種々の新規構
造物及び集成体に関するものであり１本発明のさらに他
の目的、新規な特性、及び利点は本明細書の一部を形成
している添付図面を参照しつつ行う以下の好ましい実施
態様の詳細な説明から当接術者には明らかとなろう。

第１図には１本発明によるエラストマーフィラメントを
製造するための、溶融紡糸・延伸操作の概略図が示され
ている。

先ず、長さ対直径比が２０＝１の計量型スクリューを備
えた２５．４１１＋ｍ径の押出機Ｉ２を使用してフィラ
メント１０を紡糸する。ポリブチレンテレフタレートと
ポリテトラメチレングリコールとのブロックコポリマー
に対し、　２６０　℃にて押出を行う、グイキ中ピラリ
−（ｄｉｅ　ｃａｐｉｌｌａｒｙ）（図示せず）の直径
は２ＩＩＩｌである。紡糸されたフィラメント１０は先
ず２０°Ｃの冷却水を満たした水冷塔１４に入って充分
に冷却されてから、第１の組のカレンダーロール１６に
進む、カレンダーロール１６を出た後、エラストマーフ
ィラメントは２７°Ｃに設定された予備延伸オーブン１
８に入り、そして第２の組のカレンダーロール２０に送
られて延伸される。フィラメントの予備延伸は、　１．
１４のＬル。比にて行われる（このときしは予備延伸後
におけるフィラメントの最終長さであり、　Ｌｏは最初
の長さである）。

５０°Ｃに設定された延伸オーブン２２と第３の組のカ
レンダーロール２４を介して、５．０以上のＬ八。

比にてフィラメントの最終延伸が行われる０発明者らは
、他のいくつかの延伸温度（最高１２０°Ｃまで）にて
試みたが、いずれも同等の満足できる結果が得られた。

最終延伸の後、延伸エラストマーフィラメントを熱風炉
２６中にて１２０〜１４０“Ｃでアニールしてから２巻
上スプール２８によって巻き上げられる。アニール工程
中、エラストマーフィラメントは０．８４のＬル。比に
収縮する。フィラメント全体としての延伸比は５．０以
上である。

発明者らが使用した熱可塑性エラストマーの１種は、　
０．３１モル分率の結晶質ポリブチレンテレフタレート
と０．６９モル分率の非晶質ポリテトラメチレングリコ
ールからなるブロックコポリマーである。この熱可塑性
エラストマーは、米国のデュポン社からハイトレル（Ｒ
，Ｔ、Ｍ、）４０５６として市販されている。該熱可塑
性エラストマーの物理的特性を第１表に示す。

第１表 第１表に示した引張特性は、標準のＡＳ’ｒＭ　Ｄ−６
３８引張試験法に従い、　１．６ｗｓ＋厚さの押出シー
トに対し、室温及び５０８ｍｍ／分のクロスヘツド速度
にて。

インストロン試験機を使用して求めたものである。

第２図かられかるように１本エラストマー材料は高弾性
であり、非常に高い極限伸びの値と２３ＭＰａの引張強
さを有している０本エラストマー材料はそのままではシ
ートサスペンション用材料としては不適切である。なぜ
なら２本材料は充分な支持性能を与えないからである。

たとえ本材料を十分な量で使用して静的条件下にて良好
な支持性能が得られるとしても、シートサスベンシラン
に急激な負荷が加わったとき（例えば、自動車が路面の
くぼみ上を走行したとき）１本シートサスペンシッンは
かなり伸張して′°底づき“°を起こすであろう。

延伸工程の後、ポリブチレンテレフタレートとポリテト
ラメチレングリコールのコポリマーの引張強さは、延伸
フィラメントに関して約１４０ＭＰａに大幅に増大した
。このことは５第２図の曲線Ａにて示されている。第２
．３．及び４図においては。

横軸は％伸びを表わし、縦軸はメガ−パスカル単位゛の
応力を表わしている。最も重要なことには２つのフィラ
メントは低い歪値（最高１０％歪まで）においては類似
の応力／歪挙動を存するが、より高い歪値においては、
非延伸サンプル（曲ｋｍ　Ｃ）は応力が変わらなくなり
、延伸サンプル（曲線Ａ）は応力が急激に上昇する０曲
線Ａにおいては低引張モジュラスと高引張モジュラスの
二段挙動がみられ、高引張モジュラスは低引張モジュラ
スの２倍以上ある。従って、これら２種のフィラメント
はいずれも、低い伸びでのシートサスペンション用とし
ては軟らかくて心地よ（惑じる。しかしなだら、負荷が
増大した場合、非延伸フィラメントはほとんど支持性能
をもたなくなるが、延伸フィラメントは必要な支持性能
を提供し５乗客がシートフレームに接触しないよう防止
する。

ポリブチレンチレフクレートとポリテトラメチレングリ
コールのブロックコポリマーに関して。

５以上の延伸比にてエラストマーフィラメントを延伸す
るとより高強度のフィラメントが得られる。

ということを発明者らは見出した。同時に、より高い延
伸比において応力／歪曲線の所望の特性が保持される。

このことは第３図の曲線Ｂに示されている０曲線Ｂに対
する延伸比は６である０発明者らはさらに、いくつかの
フィラメントに対して７の延伸比を適用したが、同様に
満足できる結果が得られた。

さらに重要なことに１本ブロックコポリマーを３．５と
いうより低い延伸比で延伸すると、より低い強度のフィ
ラメントが得られるだけでなく、所望の応力／歪曲線を
もたないフィラメントが得られる。ということを発明者
らは見出した。このことは第４図の曲線りに示されてい
る。３．５という低い延伸比で得られた延伸フィラメン
トは高い歪において剛性化しない、ことがわかる。

さらに発明者らは２本ブロックコポリマーの延伸に及ぼ
すアニール温度の影響について検討した。

例えば、延伸工程後のアニール温度を１２０°Ｃから１
４０℃に上昇させることによって、物理的特性の均一性
が大幅に改良された。このことは第■表に示されている
。

第ｎ表 ２つの異なる温度にてアニールしたフィラメントの破断
時の平均負荷と平均極限歪は頽偵している。しかしなが
ら、アニール温度が１２０°Ｃの場合。

実験値のバラツキ（第■表に示されている最大値と最小
値との差）はかなり大きい、１４０℃でアニールしたサ
ンプルの場合、こうした実験値のバラツキは大幅に減少
する。第■図に示したいずれの場合も、　１０個のサン
プルについて試験した。

発明者らはさらに、アニール温度を上げると延伸フィラ
メントの寸法安定性が改良されることを見出した。この
ことは、第ｕ表において、制限の無い状態で１５分間１
３０℃の温度に暴露された後１２０℃でアニールしたサ
ンプルの収１１（ａ（６３％）に比べて、　　１４０℃
でアニールしたサンプルの収縮値（２１％）の方が低い
ことにより示されている。

発明者らはさらば、ブロックコポリマーの物理的特性に
及ぼすフィラメント直径の影響について検討した。これ
は第１表に示されている。

第１表 いくつかの延伸フィラメントサンプルの場合。

紡糸・延伸後においてフィラメントの直径は０．５１−
一から０．３３ｍ−に減少した。径の小さい方のフィラ
メントは径の大きい方のフィラメントとほぼ同じ極限歪
を有しているが、引張強さは６０％向上した。

ということを発明者らは見出した。このことは極めて重
要な発見である。なぜなら、より小さな径のフィラメン
トを使用することができれば１強度を同等に保持しつつ
かなりの材料ｆｊ！ｉ減が可能となるからである。

発明者らはさらに、他の熱可塑性エラストマー材料から
得られたエラストマーフィラメントについても検討した
。検討を行ったうちの１つの材料は、　０．２５モル分
率の結晶賞ポリブチレンテレフタレート／ポリブチレン
イソフタレートと０．７５モル分率の非晶質ポリエチレ
ングリコール／ポリプロピレングリコールからなるブロ
ックコポリマーである。本ブロックコポリマーは、デュ
ポン社からハイトレル（Ｒ，Ｔ、Ｍ、）４０７４として
市販されている。

本ブロックコポリマーの硬度は、ポリブチレンテレフタ
レートとポリテトラメチレングリコールのブロックコポ
リマーの硬度と同等である。

他のポリエステルとしては、ポリブチレンテレフタレー
ト／ポリヘキセンテレフタレート結晶質部とポリテトラ
メチレングリコール非晶質部のブロックコポリマーがあ
る。これらのポリマーにおいては、非晶質部は０．５モ
ル分率以上の濃度にて存在している０発明者らはさらに
、ポリウレタン結晶質部とポリテトラメチレングリコー
ル非晶質部（０，５モル分率以上）からなるポリウレタ
ン熱可塑性エラストマーを含む他のブロックコポリマー
も本発明において同等に機能する、ということを見出し
た。

シートサスペンションエレメントに適切に使用ことので
きるような二段モジュラス＄勅を示すブロックコポリマ
ーを得るためには、該ブロックコポリマーの非晶質部が
コポリマー全体の０．５モル分率未満であってはならｔ
（い、ということを発明者らは見出した。このことは、
熱可塑性エラストマー材料からエラストマーフィラメン
トを作製する際の重要な要件である。

本発明の好ましい１つの実施態様のみについて詳細に説
明してきたが７　当接術者にとって、特許請求の範囲に
記載の本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形が可
能であることは明らかであろ

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に従ってエラストマーフィラメントを
製造するための溶融紡糸と延伸の操作を示した概略図で
ある。 第２図は、非延伸エラストマーフィラメントと延伸エラ
ストマーフィラメントの応力／歪曲線を示している。 第３図は、延伸エラストマーフィラメントの応力／歪曲
線を示しており１曲線Ａは延伸比５にて延伸したエラス
トマーフィラメントに対するものそして曲線Ｂは延伸比
６にて延伸したエラストマーフィラメントに対するもの
である。 第４図は、延伸エラストマーフィラメントの応力／歪曲
線を示しており１曲線Ａは延伸比５にて延伸した延伸し
たエラストマーフィラメントに対するもの、そして曲線
りは延伸比３．５にて延伸したエラストマーフィラメン
トに対するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性エラストマー材料から紡糸した延伸エラス
   トマーフィラメントであって、 前記熱可塑性エラストマー材料が、ポリブチレンテレフ
   タレートとポリテトラメチレングリコールとのブロック
   コポリマー；ポリブチレンテレフタレート／ポリブチレ
   ンイソフタレートとポリエチレングリコール／ポリプロ
   ピレングリコールとのブロックコポリマー；ポリブチレ
   ンテレフタレート／ポリヘキセンテレフタレートとポリ
   テトラメチレングリコールとのブロックコポリマー；又
   はポリウレタンとポリテトラメチレングリコールとのブ
   ロックコポリマーであること； 各ブロックコポリマーにおける前記のポリブチレンテレ
   フタレート、ポリブチレンテレフタレート／ポリブチレ
   ンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート／ポリ
   ヘキセンテレフタレートのモル分率が０．５未満である
   こと； そしてＡＳＴＭＤ−６３８引張試験法に従って試験した
   ときに、前記延伸エラストマーフィラメントが低い引張
   モジュラスと高い引張モジュラスの二段挙動を示すよう
   、前記エラストマーフィラメントの５００〜７００％の
   伸びが得られるような延伸比にて２０〜１２０℃の温度
   で前記延伸エラストマーフィラメントを伸張することに
   よって、前記紡糸後に前記延伸エラストマーフィラメン
   トをさらに延伸すること； を特徴とする前記延伸エラストマーフィラメント。 ２、前記ＡＳＴＭＤ−６３８引張試験法に従って前記延
   伸エラストマーフィラメントを試験したときに、前記延
   伸エラストマーフィラメントの高引張モジュラスが前記
   延伸エラストマーフィラメントの低引張モジュラスの少
   なくとも２倍であることを特徴とする、請求項１記載の
   延伸エラストマーフィラメント。 ３、前記延伸エラストマーフィラメントの前記のさらな
   る延伸後に、前記延伸エラストマーフィラメントを引き
   続き１２０〜１４０℃の温度にてアニールすることを特
   徴とする、請求項１又は２に記載の延伸エラストマーフ
   ィラメント。