專利名稱：聚酯織物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣囊織物及其制備方法，且更具體地涉及一種聚酯織物、其制備方法、包括該聚酯織物的用于汽車的氣囊，其中所述聚酯織物使用具有低楊氏模量、高強(qiáng)度和高伸長率的聚酯纖維以賦予良好的機(jī)械性能(例如高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐熱性)。
背景技術(shù)：
一般而言，氣囊是指在汽車以大約40km/h以上的沖擊速率正面碰撞的過程中，在碰撞沖擊傳感器檢測到?jīng)_擊后通過采用爆炸性化學(xué)物質(zhì)而產(chǎn)生氣體并使氣囊墊膨脹來對乘員提供保護(hù)的汽車安全裝置。常規(guī)氣囊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖I圖示說明。如圖I所示，常規(guī)氣囊系統(tǒng)包括氣囊模塊100，其安裝在方向盤中并包括氣體發(fā) 生器121和氣囊124，氣體發(fā)生器121用以在點(diǎn)燃雷管122時產(chǎn)生氣體，氣囊124被氣體膨脹而朝向駕駛員展開；沖擊傳感器130，用以在發(fā)生碰撞時產(chǎn)生沖擊信號；以及電子控制模塊110，用以在接收上述沖擊信號后點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生器121的雷管122。在發(fā)生正面碰撞時，在氣囊系統(tǒng)中的沖擊傳感器130檢測碰撞沖擊并向電子控制模塊110發(fā)送沖擊信號。在識別沖擊信號后，電子控制模塊110點(diǎn)燃雷管122以點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生器121中的氣體發(fā)生器推進(jìn)劑。該燃燒的氣體發(fā)生器推進(jìn)劑迅速產(chǎn)生氣體并使氣囊124膨脹。被膨脹至展開，氣囊接觸駕駛員的胸部以部分吸收由汽車碰撞引起的沖擊負(fù)載。慣性導(dǎo)致駕駛員的頭部和胸部向前移動而撞在氣囊124上，其中氣囊124的氣體通過氣囊124上形成的排出孔而快速地排出來以緩和駕駛員的頭部和胸部的沖擊。在此種方式中，上述氣囊系統(tǒng)有效地減輕正面碰撞時對駕駛員的沖擊以減少二次傷害的風(fēng)險。因此，為了當(dāng)氣囊被安裝在汽車內(nèi)時有效地保持氣囊的折疊性和封裝性、防止氣囊的損壞或破裂、獲得優(yōu)異的氣囊墊展開性能并對乘員的沖擊最小化，確保撓性以減小對乘員的沖擊以及良好的機(jī)械性能(例如低透氣性)以有助于氣囊展開、高強(qiáng)度和高度耐熱性以防止氣囊的損壞或破裂、折疊性是十分重要的。實(shí)際上，還沒有提出能夠?qū)τ诔藛T安全保持氣密效果和撓性、充分承受施加到氣囊上的沖擊，且有效地安裝在汽車內(nèi)的氣囊織物。通常地，聚酰胺纖維(例如尼龍66)已經(jīng)被用作用于氣囊織物的原料。盡管尼龍66具有高抗沖擊性，但是其具有比聚酯纖維差的耐濕熱性、耐光性和尺寸穩(wěn)定性，并且其價格更昂貴。日本專利公開No. Hei 04-214437公開了使用聚酯纖維克服這些問題。然而,在氣囊制備中現(xiàn)有聚酯纖維的使用，由于其極高的硬挺度導(dǎo)致了將氣囊安裝在汽車內(nèi)的狹窄空間的難度，由于其高彈性和低伸長率導(dǎo)致了在高溫?zé)崽幚磉^程中過度的熱收縮，以及在高溫和高濕的苛刻條件下在保持良好的機(jī)械性能和展開性能方面具有局限性。因此，需要開發(fā)一種織物，該織物能夠保持良好的機(jī)械性能和氣密效果，以適合用作汽車氣囊并提供良好的性能，例如用以承受高溫?zé)崽幚淼膬?yōu)異的耐熱性，用以減小對乘員沖擊的高撓性和良好的封裝性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種聚酯織物，該聚酯織物具有良好的機(jī)械性能，例如高強(qiáng)度和高耐熱性、高撓性和良好的封裝性。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述聚酯織物的方法。本發(fā)明的又一目的是提供一種包括上述聚酯織物的用于汽車的氣囊。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種聚酯織物，當(dāng)所述聚酯織物未被涂布時，該聚酯織物由下面計算公式I定義的耐熱常數(shù)(X)是I. O 6. 5 :[計算公式I]耐熱常數(shù)⑴=(ΤX t) / (600 X D)在計算公式I中，T是熱桿在350 750° C的范圍內(nèi)在自由落體過程中的溫度；t是熱桿從與所述聚酯織物的接觸點(diǎn)起穿過該聚酯織物所用的時間(sec) ;D是所述聚酯織物的厚度(mm)。本發(fā)明還提供一種制備上述聚酯織物的方法，該方法包括如下步驟將聚酯纖維織造成用于氣囊的原坯織物(grey fabric);洗滌上述用于氣囊的原坯織物；和對上述經(jīng)洗滌的織物進(jìn)行拉幅。另外，本發(fā)明提供了一種包括上述聚酯織物的用于汽車的氣囊。在下文中，對于根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案的聚酯織物、其制備方法和包括該聚酯織物的用于汽車的氣囊，將給出詳細(xì)的說明，這些實(shí)施方案僅以舉例說明的方式給出，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。將對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對這些實(shí)施方案進(jìn)行各種改變和修改。除非另有說明，否則此處所用的術(shù)語“包含”、“含有”和/或“包括”是指所述組分(或成分)的存在而沒有任何特別限制，而不排除其它組分(或成分)的加入。此處所用的術(shù)語“氣囊織物”是指用于制備汽車氣囊的機(jī)織物或非織造織物。通常使用的氣囊織物包括利用劍桿紡紗機(jī)織造的尼龍6平紋織物，或者包括尼龍6非織造織物。但是，本發(fā)明的氣囊織物使用聚酯纖維，并因此表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能的特征，例如高韌度、高抗撕強(qiáng)度等。為了使用聚酯纖維代替現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)使用的聚酰胺纖維(例如尼龍66)用作氣囊纖維，需要克服與使用聚酯纖維相關(guān)的問題，包括由聚酯纖維的高楊氏模量和高硬挺度引起的折疊性的劣化，由于低熔融熱容(ΛΗ)而導(dǎo)致的機(jī)械性能的劣化以及隨之發(fā)生的展開性能的下降。與尼龍相比，聚酯纖維由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)而顯示更高的硬挺度，并因此具有較更高楊氏模量的特征。因此，聚酯纖維用于折疊于汽車內(nèi)的氣囊織物導(dǎo)致了封裝性的急劇劣化。此外，聚酯分子鏈上的羧端基(在下文中，稱作“CEG”)在高溫和高濕的苛刻條件下攻擊酯鍵而使分子鏈斷裂，使得性能隨著老化的進(jìn)行而劣化。因此，本發(fā)明通過使用具有低楊氏模量、高強(qiáng)度和高伸長率的聚酯纖維并由此使·聚酯纖維的耐熱常數(shù)最優(yōu)化，可以改善用作氣囊織物時的性能，以確保良好的機(jī)械性能和氣密性并顯著降低硬挺度。特別而言，由本發(fā)明的發(fā)明人完成的一系列實(shí)驗(yàn)顯示出使用具有上述特性的聚酯織物來制備氣囊織物使得氣囊織物能夠在高溫和高濕的苛刻條件下保持良好的機(jī)械性能(例如高強(qiáng)度和高耐熱性)、防漏氣性、封裝性能等以及能夠增強(qiáng)折疊性、尺寸穩(wěn)定性和氣密效果，從而當(dāng)用作氣囊織物的織物裝入汽車時確保了更加增強(qiáng)的封裝性。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，提供了一種具有上述特性的聚酯織物。當(dāng)所述聚酯織物未被涂布時，該聚酯織物由下面計算公式I定義的耐熱常數(shù)(X)是I. O 6. 5 :[計算公式I]耐熱常數(shù)(X)= (TXt)/(600XD)在計算公式I中，T是熱桿在350 750° C(攝氏度)的范圍內(nèi)在自由落體過程中的溫度；t是熱桿從與所述聚酯織物的接觸點(diǎn)起穿過該聚酯織物所用的時間(sec)山是所述聚酯織物的厚度(mm)。
從一系列實(shí)驗(yàn)的結(jié)果本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用具有在限定范圍內(nèi)的優(yōu)化的耐熱常數(shù)的特定聚酯織物可以提供能夠有效吸收和承受高溫高壓氣體的能量的氣囊織物。更具體而言，涂布工序之前的“未涂布”聚酯織物的耐熱常數(shù)(X)是I. O 6. 5，優(yōu)選是I. I 5. 8，從而可以非常有效地用作氣囊織物。如計算公式I所定義，此處所用的術(shù)語“耐熱常數(shù)”是指基于所述聚酯織物的厚度熱桿穿過該聚酯織物所用的保持時間(retention time),并表示在高溫條件下氣囊織物的耐熱指數(shù)。所述耐熱常數(shù)是根據(jù)氣囊織物的材料而變化的隨機(jī)值，并用于模擬預(yù)測在氣囊展開時氣囊織物可以承受的由氣體發(fā)生器排出的瞬間高溫高壓氣體的程度。用于氣囊的聚酯織物的熔融熱容△ H越高導(dǎo)致聚酯織物的耐熱性越高。特別而言，聚酯織物較低的耐熱性劣化了該織物承受在氣囊展開時由氣體發(fā)生器排的高溫高壓氣體的耐熱性，所以使用該聚酯織物的氣囊織物易于破裂或熱粘合。因此，當(dāng)在使用橡膠成分進(jìn)行涂布工序之前未涂布織物的耐熱常數(shù)低于I. O時，本發(fā)明的聚酯織物不能用作氣囊織物。聚酯織物極高的耐熱常數(shù)導(dǎo)致極高的結(jié)晶度，從而應(yīng)力集中在晶體上，使得氣囊織物的機(jī)械性能(例如抗張強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度)變差。因此，當(dāng)在使用銅成分進(jìn)行涂布工序之前未涂布聚酯織物的耐熱常數(shù)大于6. 5時，該聚酯織物幾乎不能確保作為氣囊織物的足夠的機(jī)械性能。對于未用橡膠成分涂布的本發(fā)明的聚酯織物，當(dāng)熱桿的溫度T是450°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是I. 20 3. 5，優(yōu)選是I. 28 3. O ;當(dāng)熱桿的溫度T是600°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是I. O 2. 0，優(yōu)選是I. 05 I. 8。另外，當(dāng)熱桿的溫度T是350°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是4. 2 6. 0，優(yōu)選是4. 4 5. 7 ;當(dāng)熱桿的溫度T是750°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是I. O I. 8，優(yōu)選是I. I I. 5。根據(jù)本發(fā)明的用于氣囊的聚酯織物可以包括通過涂布或?qū)訅憾┯迷谠摼埘タ椢锏谋砻嫔系南鹉z涂層。橡膠涂布的聚酯織物的耐熱常數(shù)X可以是2. 8 17.0，優(yōu)選是
3.O 16. 5。此處所用的橡膠成分包括選自粉末型硅橡膠、液體型硅橡膠、聚氨酯、氯丁二烯(chloroprene)、氯丁橡膠(neoprene rubber)和乳液型有機(jī)娃樹脂中的至少一種。用于涂層的橡膠成分的類型不特別限于上面列舉的這些物質(zhì)，但考慮到環(huán)境友好和機(jī)械性能，有機(jī)娃涂層是合意的。橡膠涂層的每單位面積涂布重量是20 200g/m2，優(yōu)選是20 100g/m2。更特別而言，對于OPW (—片式編織(one piece woven))型側(cè)面簾式氣囊織物,所述涂布重量優(yōu)選是30g/m2 95g/m2，以及對于平紋織造氣囊織物，所述涂布重量優(yōu)選是20g/m2 50g/m2。對于包括橡膠涂層的聚酯織物，當(dāng)熱桿的溫度T是450°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是3. 3 10. 0，優(yōu)選是3. 5 9. 5 ;當(dāng)熱桿的溫度T是600°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是3. O 7.0，優(yōu)選是3. 2 6. 5。另外，當(dāng)所述溫度T是350° C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是9. 5 17. 0，優(yōu)選是10. O 16. 5 ;當(dāng)熱桿的溫度T是750°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)X是2. 8 6. 0，優(yōu)選是3 . O 5. 8 ;根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，所述耐熱常數(shù)可以用圖2所示的熱桿測試儀進(jìn)行測量。在熱桿測試儀中，將熱桿加熱直至350 750°C，優(yōu)選380 720 V，并使其從織物的上方落下。使熱桿以自由落體的狀態(tài)下落至聚酯織物。測量熱桿從與聚酯織物的接觸點(diǎn)起完全穿過該織物所用的時間，并應(yīng)用于基于該聚酯織物的厚度的計算公式1，以計算該聚酯織物的耐熱常數(shù)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述熱桿可以置于聚酯織物的上方的距離“d”為約60 85mm。此處所用的熱桿由導(dǎo)熱系數(shù)為40 70W/m · K的金屬或陶瓷材料制成且重量為35 65g?？紤]到當(dāng)氣囊安裝至汽車時確保良好的封裝和折疊性，以及良好的機(jī)械性能和良好的氣密性，根據(jù)ASTM D 1777法測得的所述聚酯織物的厚度是O. 18 O. 43mm,優(yōu)選是O. 25 O. 38mm。另外，考慮到氣囊墊的抗撕強(qiáng)度和氣密性，所述聚酯織物的厚度可以是
O.18mm或大于O. 18mm ;且考慮到氣囊墊的折疊性,所述聚酯織物的厚度可以是O. 43mm或小于 O.43mmη在本發(fā)明的氣囊織物中，所述聚酯織物可以包含具有不同細(xì)度值的聚酯纖維。所述聚酯纖維的細(xì)度可以對用以確保使用該聚酯纖維的氣囊織物的良好機(jī)械性能和高耐熱性的耐熱常數(shù)的最佳范圍有影響。優(yōu)選的是，所述聚酯織物可以包含細(xì)度為400 650旦尼爾的聚酯纖維?？紤]到氣墊的折疊性和吸收在氣囊展開過程中產(chǎn)生的高溫高壓能量的吸收性，所述聚酯纖維的細(xì)度可以是400 650旦尼爾以保持低細(xì)度和高強(qiáng)度。優(yōu)選的是，考慮到能量吸收性，該聚酯纖維具有的細(xì)度是400旦尼爾或大于400旦尼爾；且考慮到為所述氣墊提供良好的折疊性，該聚酯纖維具有的細(xì)度是650旦尼爾或小于650旦尼爾。根據(jù)本發(fā)明的用于氣囊的聚酯織物具有的韌度是3. 5 6. OkJ/m3，優(yōu)選是3. 8
5.7kJ/m3，其中所述韌度由下面計算公式2定義[計算公式2]
斷裂
+鋪度(斷裂功)=JFdl
O在計算公式2中，F(xiàn)表示當(dāng)聚酯纖維或織物的長度增加dl時施加的載荷；dl是聚酯纖維或織物的長度增量。與常規(guī)織物相比，所述聚酯織物具有更高水平的韌度(斷裂功)，從而更有效地吸收高溫高壓氣體的能量。此處所用的“韌度”被定義成所述織物在拉力下斷裂前可以吸收的能量，且也被定義成對瞬間沖擊的抗性。當(dāng)在載荷F下纖維的長度從I增加至Ι+dl時，所做的功為F · dl，使該纖維斷裂所需的韌度由計算公式2給出。換言之，上述韌度由纖維或織物的強(qiáng)度-伸長率曲線下的面積給出。隨著用于形成織物的纖維的強(qiáng)度和伸長率增加，所述織物顯示出更高的韌度。特別地，因?yàn)榈晚g度導(dǎo)致了在氣囊展開時在高溫高壓條件下對來自氣體發(fā)生器的瞬間展開沖擊的低抗性，所以具有低韌度的氣囊織物易于破裂。因此，韌度例如低于3. 5kJ/m3的本發(fā)明的織物不適合用作氣囊織物。另外，當(dāng)本發(fā)明的氣囊織物在氣囊展開過程中被來自高溫和高壓氣體的瞬間強(qiáng)力所膨脹時，本發(fā)明的氣囊織物使應(yīng)力集中，從而顯示了高水平的抗撕強(qiáng)度?？顾簭?qiáng)度表示使氣囊織物斷裂所需的力的大小并根據(jù)ASTM D 2261T0NGUE法進(jìn)行測量。對于不包含單獨(dú)橡膠涂層的未涂布織物的氣囊織物的抗撕強(qiáng)度是18 30kgf，對于涂布織物的抗撕強(qiáng)度是30 60kgf。就這點(diǎn)而言，低于限定范圍的下限的氣囊織物的抗撕強(qiáng)度，即，對于未涂布織物的抗撕強(qiáng)度小于18kgf或?qū)τ谕坎伎椢锏目顾簭?qiáng)度小于30kgf，導(dǎo)致了在展開過程中所述氣囊的斷裂，隨之有氣囊故障的風(fēng)險。另一方面，高于限定范圍的上限的氣囊織物的抗撕強(qiáng)度，即，對于未涂布織物的抗撕強(qiáng)度大于30kgf或?qū)τ谕坎伎椢锏目顾簭?qiáng)度大于60kgf，導(dǎo)致了織物較低的耐邊緣梳化性(edge comb resistance),在氣囊展開的過程中快速地劣化了氣密性。—般而言，聚酯纖維的分子結(jié)構(gòu)使得具有比尼龍纖維等更高的硬挺度，從而具有 更高的楊氏模量，所以聚酯纖維用于氣囊織物導(dǎo)致了折疊性和封裝性的大幅劣化，并使得該氣囊織物難以裝入汽車狹小的空間中。因此，本發(fā)明使用具有高強(qiáng)度和低楊氏模量的聚酯纖維以保持所述織物的韌度和抗撕強(qiáng)度，并顯著降低所述織物的硬挺度。本發(fā)明的氣囊織物具有的硬挺度是I. 5kgf或小于I. 5kgf,或O. 2 I. 5kgf,優(yōu)選是O. 3 I. 2kgf,更優(yōu)選是0.4 O. 8kgf，其中所述硬挺度是根據(jù)ASTM D 4032法測得。像這樣，當(dāng)被安裝至汽車中時，與常規(guī)聚酯織物相比，具有明顯低的硬挺度的本發(fā)明的氣囊織物可以獲得良好的折疊性、高撓性和增強(qiáng)的封裝性。為了用于氣囊，本發(fā)明的織物優(yōu)選具有保持在限定范圍內(nèi)的硬挺度。當(dāng)氣囊膨脹而展開時，織物極低的硬挺度不能確保支持和保護(hù)功能；而織物極高的硬挺度可以降低尺寸穩(wěn)定性，并因此在氣囊裝至汽車中時使封裝性變差。另外，考慮到防止由于折疊極高硬挺織物的難度引起的封裝性劣化，并避免織物變色，所述織物合意的硬挺度是I. 5kgf或小于
I.5kgf，特別是，對于低于460旦尼爾的細(xì)度，硬挺度是O. 8kgf或小于O. 8kgf，而對于550旦尼爾或大于550旦尼爾的細(xì)度，硬挺度是I. 5kgf或小于I. 5kgf。當(dāng)Λ P為125pa時，本發(fā)明的未涂布?xì)饽铱椢锏撵o態(tài)透氣性(根據(jù)ASTM D737法測得)是10. Ocfm或小于10. Ocfm,優(yōu)選是O. 3 8. Ocfm,更優(yōu)選是O. 5 5. Ocfm ;而當(dāng)ΔΡ為500pa時,本發(fā)明的未涂布?xì)饽铱椢锏撵o態(tài)透氣性是14cfm或小于14cfm,優(yōu)選是4 12cfm。另外，該未涂布?xì)饽铱椢锏膭討B(tài)透氣性(根據(jù)ASTM D 6476法測得)是1，700mm/s或小于1，700mm/s,優(yōu)選是200 1，600mm/s,更優(yōu)選的是400 1，400mm/s 此處所用的術(shù)語“靜態(tài)透氣性”是指在預(yù)定壓力下穿透氣囊織物的空氣的量。靜態(tài)透氣性隨著纖維的單絲細(xì)度(每根絲的旦尼爾)的減小和織物密度的增加而降低。此處所用的術(shù)語“動態(tài)透氣性”是指在30 70kpa的平均瞬間壓差下穿透氣囊織物的空氣的量。與靜態(tài)透氣性的方式相同，動態(tài)透氣性隨著纖維的單絲細(xì)度的減小和織物密度的增加而降低。通過包含橡膠涂層，所述氣囊織物的透氣性可以顯著下降，接近Ocfm。由于橡膠涂層，當(dāng)ΛΡ是125pa時，根據(jù)本發(fā)明的涂布?xì)饽铱椢锏撵o態(tài)透氣性(根據(jù)ASTM D 373法測得)是2. Ocfm或小于2. Ocfm,優(yōu)選是O. 3 I. 7cfm,更優(yōu)選是O. 5 I. 5cfm ;當(dāng)Δ P是500pa時,所述涂布?xì)饽铱椢锏撵o態(tài)透氣性是12cfm或小于12cfm,優(yōu)選是4 lOcfm。該涂布織物的動態(tài)透氣性(根據(jù)ASTM D 6476法測得)是1，700mm/s或小于1，700mm/s，優(yōu)選是200 I，600mm/s,更優(yōu)選是 400 I，400mm/s?？紤]到保持氣囊織物的封裝性，未涂布或涂布?xì)饽铱椢锏撵o態(tài)透氣性或動態(tài)透氣性超過如上所限定的相應(yīng)透氣性范圍的上限可能是不合意的。所述氣囊織物根據(jù)ASTM D 5034法在室溫下測得的斷裂伸長率可以為25 60%，優(yōu)選為約30 50%。優(yōu)選的是，考慮到織物的韌度，所述斷裂伸長率是25%或大于25%，考慮到耐邊緣梳化性，所述斷裂伸長率是60%或小于60%。另外，根據(jù)ASTM D 1776法測得的在經(jīng)向或緯向上所述織物的收縮率是I. 0%或小于I. 0%，優(yōu)選是O. 8%或小于O. 8%。最優(yōu)選的是，考慮到尺寸穩(wěn)定性，在經(jīng)向或緯向上的收縮率不大于I. 0%。 優(yōu)選的是，為了確保作為氣囊織物的良好性能，本發(fā)明能夠在以不同方式進(jìn)行的整個老化過程中保持這種增強(qiáng)的性能。老化方法可以包括選自熱老化、循環(huán)老化和濕老化中的至少一種方法。優(yōu)選所述氣囊織物在所有的三種老化過程中保持高水平的強(qiáng)度或其它性能。就這點(diǎn)而言，所述熱老化包括在高溫下，優(yōu)選在110 130°C的范圍內(nèi)對織物進(jìn)行熱處理300小時或多于300小時，或者300 500小時。所述循環(huán)老化包括循環(huán)進(jìn)行熱老化、濕老化和冷老化。優(yōu)選地，所述循環(huán)老化包括重復(fù)進(jìn)行下面的三步老化步驟2 5次在30 45°C和93 97%相對濕度(RH)下進(jìn)行12 48小時的第一步老化，在70 120°C下進(jìn)行12 48小時的第二步老化，和在-10 -45°C下進(jìn)行12 48小時的第三步老化。所述濕老化包括在高溫和高濕的條件下，優(yōu)選在60 90°C和93 97%RH的條件下進(jìn)行老化300小時或多于300小時，或者300 500小時。特別地，本發(fā)明的氣囊織物具有的強(qiáng)度保持為至少80%，優(yōu)選為至少85%，更優(yōu)選為至少90%，其中所述織物的強(qiáng)度保持通過計算在限定條件下老化后的強(qiáng)度相對于在室溫下測得的強(qiáng)度的百分?jǐn)?shù)(%)來確定。像這樣，本發(fā)明在高溫和高濕的苛刻條件下長時間老化的過程中可以保持高水平的強(qiáng)度和強(qiáng)度保持，導(dǎo)致作為氣囊織物的高性能。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案，提供了一種由具有限定特性的聚酯纖維制得的用于氣囊的聚酯織物。該聚酯織物可以包括單絲細(xì)度為2. 5 6. 8DPF的聚酯纖維，每根纖維包含至少110根單絲。本發(fā)明不是使用具有高強(qiáng)度和低伸長率的常規(guī)高模量聚酯纖維，而是使用具有高強(qiáng)度和高伸長率的低模量聚酯纖維以提供用于氣囊的聚酯織物，該聚酯織物的尺寸穩(wěn)定性、氣密性和折疊性，以及在氣囊膨脹的過程中的能量吸收性優(yōu)異。根據(jù)本發(fā)明的用于氣囊的聚酯織物可以包括具有不同細(xì)度值的聚酯纖維。聚酯纖維的細(xì)度可以影響用于確保使用該聚酯纖維的氣囊織物的良好機(jī)械性能和高耐熱性的耐熱常數(shù)的最佳范圍。優(yōu)選的是，所述聚酯織物可以包含細(xì)度是400 650旦尼爾的聚酯纖維?？紤]到氣墊的折疊性和吸收在氣囊展開過程中產(chǎn)生的高溫高壓能量的吸收性，所述聚酯纖維可以具有的細(xì)度是400 650旦尼爾以保持低細(xì)度和高強(qiáng)度。優(yōu)選的是，考慮到能量吸收性，該聚酯纖維具有的細(xì)度是400旦尼爾或大于400旦尼爾；考慮到向氣墊提供良好的折疊性，該聚酯纖維具有的細(xì)度是650旦尼爾或小于650旦尼爾。
所述聚酯織物可以使用由特性粘度是I. 05 2. 0dl/g,優(yōu)選是I. 10 I. 90dl/g的聚酯切片制得的聚酯纖維。為了在室溫下以及在高溫和高濕的苛刻條件下老化的整個過程中保持良好的性能，所述聚酯纖維由特性粘度為I. 05dl/g或大于I. 05dl/g的聚酯切片來制備。為了獲得低收縮率，所述聚酯織物優(yōu)選包含由特性粘度是2. 0dl/g或小于2. Odl/g的聚酯切片制得的聚酯纖維。
優(yōu)選的是，所述聚酯纖維在150°C下具有的收縮應(yīng)カ是O. 005 O. 075g/d，該溫度對應(yīng)于普通涂布織物的層疊涂布溫度(laminate coating temperature);在200°C下所述收縮應(yīng)カ是O. 005 O. 075g/d,該溫度對應(yīng)于普通涂布織物的溶膠涂布溫度。換言之，在150°C或200°C下的收縮應(yīng)カ為O. 005g/d或大于O. 005g/d防止了織物在涂布過程中的加熱情況下流桂，且收縮應(yīng)カ為O. 075g/d或小于O. 075g/d降低了在涂布過程后冷卻至室溫的過程中的應(yīng)カ松弛(relaxing stress)?？紤]到防止所述氣囊織物變形，在涂布過程中的熱處理期間在所述聚酯纖維上施加至少預(yù)定水平的張カ以保持纖維的織造形狀，所以在177°C下的收縮率優(yōu)選是6. 5%或小于 6. 5%ο此處定義的收縮應(yīng)カ是基于在O. 10g/d的固定載荷下的測量值，收縮率是基于在
O.01g/d的固定載荷下的測量值。所述聚酯纖維優(yōu)選是聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)纖維，更優(yōu)選是包含至少70mol%PET的PET纖維，最優(yōu)選是包含至少90mol%PET的PET纖維。較高的單絲數(shù)導(dǎo)致較軟的聚酯纖維，但極高的單絲數(shù)導(dǎo)致低的可紡性。因此，所述單絲數(shù)優(yōu)選是96 160根的范圍內(nèi)。對于所述聚酯纖維，在1%的伸長率(即，在纖維的伸長率是1%的位置)時的楊氏模量在60 100g/de，優(yōu)選在75 95g/de的范圍內(nèi)；在2%的伸長率(即，在纖維的伸長率是2%的位置)時的楊氏模量在20 60g/de，優(yōu)選在22 55g/de的范圍內(nèi)，其中所述楊氏模量根據(jù)ASTM D 885法測量。與楊氏模量在1%的伸長率時為至少IlOg/de且在2%的伸長率時為至少80g/de的常規(guī)聚酯纖維相比，本發(fā)明可以使用具有極低初始楊氏模量的聚酯纖維來制備新型氣囊織物。所述聚酯纖維的楊氏模量是由拉伸試驗(yàn)得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的彈性部分中的斜率限定的彈性的模量，并對應(yīng)于描述當(dāng)物體被在兩端拉伸時的伸長程度和變形程度的彈性模量。高楊氏模量的纖維具有良好的弾性，但是導(dǎo)致了織物硬挺度變差；而極低楊氏模量的纖維具有良好的硬挺度，但具有低的弾性回復(fù)，使纖維的韌度變差。就這點(diǎn)而言，由具有相對低的起始楊氏模量的聚酯纖維制得的氣囊織物克服了與常規(guī)聚酯纖維的高硬挺度有關(guān)的問題，并確保了優(yōu)異的折疊性和封裝性及撓性。所述聚酯纖維的抗張強(qiáng)度是8. 8g/d或大于8. 8g/d，優(yōu)選是8. 8 10. 0g/d,更優(yōu)選是9. 2 9. 8g/d;斷裂伸長率是14 23%，優(yōu)選是15 22%。另外，所述纖維的干收縮率是6. 5%或小于6. 5%，或I. O 6. 5%，優(yōu)選是2. O 5. 6% ;熔融熱容Λ H是40 65J/g，優(yōu)選是45 58J/g。如上所述，本發(fā)明的聚酯織物通過使用具有在最佳范圍內(nèi)的特性粘度、起始楊氏模量和伸長率的聚酯纖維來制備，以賦予氣囊織物良好的性能。所述聚酯纖維可以通過將PET聚合物熔融紡絲成未拉伸纖維然后對該未拉伸纖維進(jìn)行拉伸來制備。以上各步驟的具體的條件或規(guī)程都直接或間接地影響聚酯纖維的性能，因此有助于制備適合用于本發(fā)明的氣囊織物的聚酯纖維。根據(jù)本發(fā)明更優(yōu)選的實(shí)施方案，具有高強(qiáng)度和高伸長率的低模量聚酯纖維可以通過包括如下步驟的方法制備在200 300°C的低溫下，對特性粘度為至少I. 05dl/g且包含至少70mol%的聚對苯ニ甲酸こニ醇酯的高粘度聚合物進(jìn)行熔融紡絲，形成未拉伸聚酯纖維；和以5. O 6. O的拉伸比對上述未拉伸聚酯纖維進(jìn)行拉伸。在該方法中，在低溫下，更優(yōu)選在低溫和低紡絲速率下，對具有低CEG (羧端基)含量(優(yōu)選30meq/kg或少于30meq/g)的高粘度PET聚合物進(jìn)行熔融紡絲，對上述高粘度PET聚合物進(jìn)行熔融紡絲，在這種情況下該熔融紡絲方法最大程度地抑制特性粘度降低和CEG含量増加，保持纖維良好的機(jī)械性能并確保高伸長率。而且，包括以5. O 6. O的最優(yōu)化拉伸比進(jìn)行拉伸的后續(xù)拉伸步驟可以最大程度地抑制伸長率降低，由此制備可以有效地用于制備氣囊織物的具有高強(qiáng)度和高伸長率的低模量聚酯纖維。就這點(diǎn)而言，在熔融紡絲過程中較高的溫度(例如超過300°C )較大程度地導(dǎo)致PET聚合物的熱降解，加劇了特性粘度的下降和CEG含量的増加，増加了分子取向從而促進(jìn)伸長率的下降和楊氏模量的増加，并且導(dǎo)致纖維表面的損壞從而使纖維的總體性能變差。在拉伸過程中極高的拉伸比(例如，大于6. O)導(dǎo)致過度的拉伸，隨之產(chǎn)生了拉伸纖維的斷裂或不規(guī)則，所以由此制得的聚酯纖維不能具有適合用于氣囊織物的性能。另外，在拉伸過程中相對較低的拉伸比導(dǎo)致纖維的取向程度低，從而部分降低了制得的聚酯纖維的強(qiáng)度。因此，在拉伸過程中的拉伸比優(yōu)選為至少5. O,以制得適合用于氣囊織物的具有高強(qiáng)度和高伸長率的低模量聚酯纖維。為了以高拉伸比制備具有高強(qiáng)度和高伸長率的低模量聚酯纖維，后續(xù)エ序可以在最優(yōu)化的條件下進(jìn)行。例如，在制備具有低楊氏模量以及高強(qiáng)度和低收縮率的聚酯纖維的直接紡絲拉伸エ序中，該エ序的條件可以通過以下步驟來有效地最優(yōu)化通過熔融紡絲對高粘度PET聚合物切片進(jìn)行紡絲，并進(jìn)行拉伸、熱定型、松弛和經(jīng)由多步導(dǎo)絲輥卷繞，直到所述纖維卷繞在卷繞單元上。就這點(diǎn)而言，所述拉伸エ序可以在未拉伸纖維以O(shè). 2% 2.0%的上油率(oilpick-up)通過導(dǎo)絲棍之后進(jìn)行。在松弛エ序中，松弛率優(yōu)選在1% 14%的范圍內(nèi)。低于1%的松弛率提供了ー種不具有收縮性但具有類似于高拉伸比下的高度取向的聚酯纖維，導(dǎo)致難以制備具有高伸長率和低楊氏模量的聚酯纖維。超過14%的松弛率導(dǎo)致纖維在導(dǎo)絲輥上的嚴(yán)重顫動，從而劣化了加工性。所述拉伸エ序可以還包括通過在約210 250°C下對未拉伸纖維進(jìn)行熱處理的熱定型エ序。更優(yōu)選的是，考慮到拉伸エ序的適當(dāng)進(jìn)行，所述熱處理可以在230 250°C的溫度下進(jìn)行以提高氣囊纖維的熔融熱容ΛΗ。就這點(diǎn)而言，低于210°C的熱處理溫度導(dǎo)致聚合物的結(jié)晶程度低和由于不充分的熱效應(yīng)而產(chǎn)生的松弛率降低，隨之導(dǎo)致了差的收縮率；而高于250°C的熱處理溫度導(dǎo)致了強(qiáng)度變差以及由于熱降解而在導(dǎo)絲輥上產(chǎn)生的焦油增多，從而劣化加工性。拉伸纖維通過導(dǎo)絲棍的卷繞速度是2000 4000m/min,優(yōu)選是2500 3700m/min。這樣的ェ藝優(yōu)化使得能夠制備具有低起始楊氏模量、高強(qiáng)度和高伸長率的用于氣
10囊的聚酯纖維。另外，熔融紡絲エ藝和拉伸エ藝的優(yōu)化有助于使CEG(羧端基)含量最小化，其中CEG在高濕度條件下起到酸的作用從而使聚酯纖維的分子鏈斷裂。得到的聚酯纖維具有低起始楊氏模量和高伸長率，因此可以優(yōu)選用于具有優(yōu)異的機(jī)械性能、封裝性、尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊性和氣密性的氣囊織物。根據(jù)本發(fā)明的另ー個實(shí)施方案，提供了ー種使用聚酯纖維制備氣囊織物的方法。 制備用于氣囊的聚酯織物的方法包括如下步驟將聚酯纖維織造成用于氣囊的原坯織物；洗滌上述用于氣囊的原坯織物；和對上述經(jīng)洗滌的織物進(jìn)行拉幅。在本發(fā)明中，所述聚酯纖維通過已知的織造、洗滌和拉幅方法可以加工成最終的氣囊織物?？椢锏目椩祛愋蜎]有特別限制，但優(yōu)選包括平紋織造或OPW型織造。特別地，本發(fā)明的氣囊織物可以由用作經(jīng)紗和緯紗的聚酯纖維通過整經(jīng)、織造、洗滌和拉幅來制備。所述織物可以通過使用已知的織機(jī)來織造，所述織機(jī)沒有特別限制，但包括用于平紋織物的劍桿織機(jī)、噴氣織機(jī)(air jet loom)或噴水織機(jī)(Water Jet Loom),以及用于OPW織物的提花織機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括使用具有較高強(qiáng)度、較高伸長率和較低收縮率的聚酯纖維在較高溫度下的熱處理過程。換言之，對織造的原坯織物進(jìn)行洗滌和拉幅，用橡膠成分涂布該拉幅織物，干燥并隨后在140 210°C，優(yōu)選160 200°C，最優(yōu)選175 195°C的硫化溫度下固化?？紤]到織物的機(jī)械性能(例如抗撕強(qiáng)度等)，所述硫化溫度可以是140°C或高于140°C ;且考慮到硬挺度，所述硫化溫度可以是210°C或低于210°C。特別地，所述熱處理可以基于下述順序的多步驟來進(jìn)行，例如，在150 170°C下進(jìn)行的第一歩熱處理，在170 190°C下進(jìn)行的第二步熱處理，和在190 210°C下進(jìn)行的第三步熱處理。通過在高溫下進(jìn)行熱處理來制備本發(fā)明的聚酯織物，由于聚酯纖維的低收縮率特征，可以提高所述聚酯織物的織造密度，導(dǎo)致高的尺寸穩(wěn)定性和高的氣密性、增強(qiáng)的硬挺度和改善的抗撕強(qiáng)度。此外，所述固化步驟可以在上面限定的硫化溫度下進(jìn)行30 120秒，優(yōu)選35 100秒，最優(yōu)選40 90秒。短于30秒的固化時間導(dǎo)致固化橡膠涂層失敗，由此使織物的機(jī)械性能變差，并導(dǎo)致涂層脫離。長于120秒的固化時間導(dǎo)致硬挺度和最終織物產(chǎn)品的厚度的増加，因此折疊性變差。對于本發(fā)明的氣囊織物，織造織物的一面或兩面可以用上述橡膠成分進(jìn)行涂布。橡膠涂層可以采用任何已知的涂布方法來施用，所述涂布方法包括但不特別限于輥襯刀(knife-over-ro11)涂法，刮刀涂法或噴涂法。所述涂布的氣囊織物通過裁剪和縫紉過程可以加工成具有確定形狀的氣囊墊。所述氣囊墊不特別限于任何形狀，并且可以以任何普通形狀來形成。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施方案，提供了包括上述聚酯織物的用于汽車的氣囊和包括該氣囊的氣囊系統(tǒng)，其中該氣囊系統(tǒng)可以裝配有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的裝置。所述氣囊分為正面氣囊和側(cè)面簾式氣囊。正面氣囊包括駕駛員面氣囊、乘員面氣囊、側(cè)面保護(hù)氣囊、膝蓋氣囊、腳踝氣囊和行人氣囊，等等。采用側(cè)面簾式氣囊在發(fā)生汽車的側(cè)面沖擊碰撞或翻轉(zhuǎn)時保護(hù)乘員。因此，本發(fā)明的氣囊包括正面氣囊和側(cè)面簾式氣囊。除了此處所述的必需元件或成分之外，本發(fā)明不排除其它元件或成分的添加或省略，而無特別限制。
本發(fā)明提供了具有良好機(jī)械性能(例如高強(qiáng)度和高耐熱性)的聚酯織物，以及使用該聚酯織物制得的用于汽車的氣囊。所述聚酯織物使用具有低楊氏模量、高強(qiáng)度和高伸長率的聚酯纖維，以在高溫下的整個熱處理過程中使熱收縮最小化，提供優(yōu)異的耐熱性、機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性和氣密效果，并且還確保良好的折疊性和撓性，從而當(dāng)氣囊安裝至汽車內(nèi)時顯著改善封裝性，以及使施加到乘員身上的碰撞沖擊最小化以安全地保護(hù)乘員。因此，本發(fā)明的聚酯織物優(yōu)選可用于制備汽車氣囊。


圖I是常規(guī)氣囊系統(tǒng)的示圖。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的熱桿測試儀(用于測量耐熱常數(shù)的儀器)的照片。圖3是繪制熱桿穿過實(shí)施例I的未涂布聚酯織物所用的時間對熱桿溫度的圖。圖4是繪制熱桿穿過對比例I的未涂布聚酯織物所用的時間對熱桿溫度的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，本發(fā)明將參照優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地說明，給出這些實(shí)施例僅用于舉例說明本發(fā)明并不是用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1-5在一個步驟中通過熔融紡絲機(jī)將具有所限定的特性粘度的PET切片加工成聚酯纖維。通過劍桿織機(jī)將上述聚酯纖維織造成用于氣囊的原坯織物，并進(jìn)行洗滌和拉幅，制得氣囊織物。就這點(diǎn)而言，表I顯示了 PET切片的特性粘度、CEG含量、熔融紡絲溫度、拉伸比和熱處理溫度；纖維的性能，例如韌度、抗撕強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和熔融熱容(ΛΗ);經(jīng)紗和緯紗的織造密度、織造類型、熱處理溫度、橡膠成分和織物的涂布重量。其它條件如在與制備用于氣囊的聚酯織物相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中已知的。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種聚酯織物，當(dāng)該聚酯織物未被涂布時，該聚酯織物由下面計算公式I定義的耐熱常數(shù)⑴是I. O 6. 5 : [計算公式I] 耐熱常數(shù)(X) = (TXt)/(600 XD) 其中，T是熱桿在350 750° C的范圍內(nèi)在自由落體過程中的溫度；t是熱桿從與所述聚酯織物的接觸點(diǎn)起穿過該聚酯織物所用的時間(sec)山是所述聚酯織物的厚度(mm)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酯織物，其中，當(dāng)所述熱桿的溫度⑴是450°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)(X)是I. 20 3. 5 ;當(dāng)所述熱桿的溫度(T)是600°C時，由計算公式I定義的耐熱常數(shù)⑴是I. O 2. O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酯織物，其中，所述聚酯織物包括形成于其上的橡膠成分的涂層，該涂布聚酯織物的耐熱常數(shù)是2. 8 17. O。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酯織物，其中，當(dāng)所述熱桿的溫度(T)是450°C時，所述涂布聚酯織物的耐熱常數(shù)是3. 3 10. O ;當(dāng)所述熱桿的溫度(T)是600°C時，所述涂布聚酯織物的耐熱常數(shù)是3. O 7. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酯織物，其中，所述聚酯織物包含細(xì)度是400 650旦尼爾的聚酯纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酯織物，其中，該聚酯織物包含抗張強(qiáng)度至少是8.8g/de、斷裂伸長率是14 23%、干收縮率是I. O 6. 5%和熔融熱容(Λ H)是40 65J/g的聚酯纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酯織物，其中，該聚酯織物包含由特性粘度是I.05 2.0dl/g的聚酯切片制得的聚酯纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酯織物，其中，所述橡膠成分包含選自粉末型硅橡膠、液體型硅橡膠、聚氨酯、氯丁二烯、氯丁橡膠和乳液型有機(jī)硅樹脂中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酯織物，其中，每單位面積所述橡膠成分的涂布重量是20 200g/m2。
10.一種制備根據(jù)權(quán)利要求I 9中任何一項(xiàng)所述的聚酯織物的方法，包括 將聚酯纖維織造成用于氣囊的原坯織物； 洗滌上述用于氣囊的原坯織物；和 對上述經(jīng)洗滌的織物進(jìn)行拉幅。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述拉幅步驟在140 210°C的硫化溫度下進(jìn)行。
12.一種包含根據(jù)權(quán)利要求I 9中任何一項(xiàng)所述的聚酯織物的用于汽車的氣囊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于汽車的氣囊，其中，所述氣囊是正面氣囊或側(cè)面簾式氣囊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含聚酯纖維的氣囊織物，且更具體地涉及一種在未涂布織物狀態(tài)下耐熱常數(shù)(X)是1.0～6.5的聚酯織物，該聚酯織物的制備方法和包括該聚酯織物的汽車氣囊。本發(fā)明的氣囊織物使用具有低楊氏模量、高強(qiáng)度和高伸長率的聚酯纖維，以賦予良好的機(jī)械性能，例如高強(qiáng)度和高耐熱性，以及良好的折疊性、高尺寸穩(wěn)定性和良好的氣密效果，從而使對乘員的沖擊最小化以安全地保護(hù)乘員。
文檔編號D03D1/02GK102918188SQ201180027005
公開日2013年2月6日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者金宰亨, 郭東震, 金起定, 金熙峻, 尹靖勛, 李相牧 申請人:可隆工業(yè)株式會社