CN101634052A - 汽车安全气囊用聚酯工业丝制造方法 - Google Patents

汽车安全气囊用聚酯工业丝制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种加工汽车安全气囊用聚酯工业长丝的生产工艺，依次包括以下步骤：A.加工高粘度聚酯切片：使聚酯切片的粘度达到1.0～1.1dl/g；B.熔融纺丝：将固相聚合后的聚酯切片，输送至纺丝螺杆挤压机，在纺丝螺杆中熔融，经计量泵进入纺丝组件并从喷丝板挤出进行熔体纺丝，喷丝板直径为190～220mm，后经由缓冷加热器加热，再经侧型吹风装置进行冷却成型，然后进入纺丝甬道；C.拉伸卷绕：在丝表面上油，二级高速拉伸，总拉伸倍数为5.0～5.8；在温度为230～250℃的条件下，进行高温松弛热定型，并在卷绕工艺速度2500～3000米/分钟的范围内进行卷绕成型，制得成品。用此方法生产的安全气囊用丝，可以完全替代尼龙66纤维，用于织造涤纶安全气囊织物，大大降低加工成本。

Description

汽车安全气囊用聚酯工业丝制造方法
技术领域
本发明属于化纤产品的制造领域，具体属于一种汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法。
背景技术
汽车安全气囊主要由识别系统(传感器)、充气系统(气体发生器)和气囊三部分组成，当汽车发生碰撞时，由安装在汽车前保险杠上的一对传感器来识别冲击强度，当超过预定强度时，传感器将发出信号触发气体发生器中的推进燃料，由此产生的高温高速气流将原先折叠安装的气囊充涨展开，以保护乘车人员安全。汽车安全气囊具有良好的物理机械性能，要求具有强度高、质量轻、良好的摩擦性能、弹性好，合适的热学性能：应具有高熔点、高焓值，有利于囊体展开时所产生的热负荷，以有效阻燃，高化学稳定性、抗老化性，折叠体积小，织物柔软、在气囊迅速充胀时，不易擦伤人员的脸部皮肤。汽车安全气囊织物的材料之前使用尼龙66细旦工业长丝，是因为尼龙66具有较高的强度和热函值较高，在热空气充胀时能有效阻燃，但尼龙66长丝的生产成本较高，后加工费用也偏高。尼龙纤维具有初始模量低、断裂伸长大、弹性好及热焓量高等特点，自安全气囊发明以来一直占有绝大部分的市场份额，尤其是尼龙66长丝，高强聚酯工业长丝也可用于气囊囊体的织造，典型的规格为250--700dtex，断裂强度为6.6--8.8cN/dtex，断裂伸长20--25％。
聚酯纤维的耐高温性和耐冲击性不如锦纶织物，但随着气囊织物整理技术的发展，聚酯纤维以其成本低、强度高、耐化学性好、受湿度变化的影响不明显等优点而逐渐被用于气囊织物的加工，在设计气囊织物时，选用低旦长丝，可降低气囊质量，使之易于折叠安装。在非涂层织物的开发中，聚酯纤维以其优异的特性成为现今安全气囊原料的研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种加工汽车安全气囊用聚酯工业长丝的生产工艺。用此方法生产的安全气囊用丝，可以完全替代尼龙66纤维，用于织造涤纶安全气囊织物，大大降低加工成本。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
A、加工高粘度聚酯切片：先将聚酯切片原料进行预结晶，然后固相聚合，使聚酯切片的粘度达到1.0～1.1dl/g；
B、熔融纺丝：将固相聚合后的聚酯切片，输送至纺丝螺杆挤压机，螺杆直径为125～150mm，在纺丝螺杆中熔融，经熔体总管分配到各个熔体支管，经计量泵进入纺丝组件并从喷丝板挤出进行熔体纺丝，喷丝板直径为190～220mm，后经由缓冷加热器加热，缓冷加热温度为320～340℃，再经侧型吹风装置进行冷却成型，然后进入纺丝甬道；
C、拉伸卷绕：在丝表面上油，二级高速拉伸，在加热温度75～150℃的条件下，进行拉伸，总拉伸倍数为5.0～5.8；在温度为230～250℃的条件下，进行高温松弛热定型，松弛率9～12％；并在卷绕工艺速度2500～3000米/分钟的范围内进行卷绕成型，制得成品。
所述结晶温度为160～175℃，结晶时间为2.5～3.5小时；固相聚合温度198～220℃，时间为25～27小时。
所述缓冷加热器的直径为190～220mm，高度为100～200mm。
所述的纺丝速度为500～600米/分钟，纺丝温度在298～305℃。
所述纺丝螺杆熔融温度为293～320℃。
所述纺丝螺杆的长径比为24～28。
所述拉伸速度为500～3000米/分钟。
所述侧型吹风装置的侧吹风风温为18～25℃，湿度为RH60％～70％，吹风速度为0.3～0.8米/秒。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、使用高粘聚酯切片(学名：聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文简称：PET)，纺制细旦汽车安全气囊用工业长丝，纤维的断裂强度大于6.6cN/dtex。2、纺制的纤维具有强度高、模量高、耐热和耐老化的特点，单丝纤度低，毛丝少，适合用作安全气囊囊体的织造。3、在替代尼龙66纤维织造安全气囊时，原料成本和后整理成本相对大大降低。涤纶纤维因其回潮率比锦纶66纤维低(前者3％、后者4.5％)，织物透气性增加。开发非涂层涤纶织物可以免除上胶工艺，可以降低昂贵的后加工费用，减少安全气囊的体积和单重，提高柔软性；涤纶纤维原料价格比聚酰胺66纤维便宜，采用涤纶纤维可以有效地降低安全气囊袋的生产成本。4、在用于安全气囊织物时，可以采用轧光工艺，不用上胶，既满足气囊的密封性，又可保证气囊的寿命。
具体实施方式
实施例1
工艺参数如下：
设备：SSP切片连续固相聚合设备；纺丝设备；拉伸卷绕设备。
产品规格：466dtex/96f
原料：有光聚酯切片增粘后粘度1.05；端羧基-COOH≤15mol/t；二甘醇≤1.2％
1、螺杆挤压机
温度℃
1区    2区    3区    4区    5区    6区
300    300    298    295    295    295
2、纺丝温度
300℃
3、缓冷加热温度
330℃
4、泵供量
121g/min
5、侧吹风冷却参数
风速：0.60m/s；湿度：60％；风温：18℃
6、拉伸条件
预拉伸倍数：1.03
一级拉伸倍数：3.4
总拉伸倍数：5.71
拉伸辊    速度m/min    温度℃
GR1       509          90
GR2       524          123/125
GR3       1731         110
GR4       2905         242
GR5       2600         140
松弛率：10.50％
7、卷绕速度：2600m/min
8、网络器压力：第一网络0mpa，
               第二网络0.1mpa
               第三网络0.4mpa
二、具体工艺步骤：
1、加工高粘度聚酯切片：先将原料聚酯切片进行预结晶，切片在搅拌的状态下，使用165℃的热空气逆向加热，使切片进行结晶，时间约3.0小时，然后进入固相聚合塔，使用热氮气进行均匀升温，温度达到210℃，停留时间约26小时，切片粘度从0.655dl/g提高到1.05dl/g；
2、熔融纺丝，将固相聚合后的聚酯切片输送到纺丝螺杆挤压机，螺杆直径为130mm，长径比28，纺丝螺杆挤压机挤出熔体，经熔体总管分配到各个熔体支管，纺丝螺杆熔融温度为293～320℃，经计量泵进入纺丝组件后从喷丝板喷出进行熔体纺丝，喷丝板直径为190mm，由缓冷加热器加热，缓冷加热器温度为330℃，缓冷加热器的直径为190mm，缓冷加热器高度为150mm，再由侧型吹风装置进行冷却成型，侧型吹风装置风速为0.6m/s，吹风温度18℃，吹风湿度60％，丝条冷却后进入纺丝甬道；
3、拉伸卷绕，在6(12)头/位，4位/线，1螺杆/线的情况下纺丝，纺丝速度500～600米/分；纺丝温度在300℃，在丝表面上油，二级高速拉伸，在加热温度90～140℃的条件下，拉伸速度为509～2600米/分钟下进行拉伸，总拉伸倍数为5.71；在温度为230～250℃的条件下，进行高温松弛热定型，松弛率10.50％；并在卷绕工艺速度2600米/分钟的条件下进行卷绕成型，制得成品。
本实例生产的安全气囊用聚酯工业长丝，线密度466dtex/96f，断裂强度大于6.6cN/dtex，变异系数小于4.0％，断裂伸长率23±2％，干热收缩率2.5±1.5％(177℃×10min，0.05cN/dtex)。
实施例2
工艺参数如下：
设备：SSP切片连续固相聚合设备；纺丝设备；拉伸卷绕设备。
产品规格：555dtex/96f
原料：有光聚酯切片增粘后粘度1.05；端羧基-COOH≤15mol/t；二甘醇≤1.2％
1、螺杆挤压机
温度℃
1区    2区    3区    4区    5区    6区
300    300    299    293    293    293
2、纺丝温度
300℃
3、缓冷加热温度
330℃
3、泵供量
144g/min
4、侧吹风冷却参数
风速：0.60m/s；湿度：60％；风温：18℃
5、拉伸条件
预拉伸倍数：1.03
一级拉伸倍数：3.4
总拉伸倍数：5.68
拉伸辊    速度m/min    温度℃
GR1       509          90
GR2       524          123/125
GR3       1731         110
GR4       2905         242
GR5       2600         140
松弛率：10.50％
7、卷绕速度：2600m/min
8、网络器压力：第一网络0mpa，
               第二网络0.1mpa
               第三网络0.4mpa
二、具体工艺步骤：
1、加工高粘度聚酯切片：先将原料聚酯切片进行预结晶，切片在搅拌的状态下，使用165℃的热空气逆向加热，使切片进行结晶，时间约3.0小时，然后进入固相聚合塔，使用热氮气进行均匀升温，温度达到210℃，停留时间约26小时，切片粘度从0.655dl/g提高到1.05dl/g；
2、熔融纺丝，将固相聚合后的聚酯切片输送到纺丝螺杆挤压机，螺杆直径为130mm，长径比28，纺丝螺杆挤压机挤出熔体，经熔体总管分配到各个熔体支管，纺丝螺杆熔融温度为293～300℃，再经计量泵进入纺丝组件后从喷丝板喷出进行熔体纺丝，喷丝板直径为190mm，由缓冷加热器加热，缓冷加热器温度为330℃，缓冷加热器的直径为190mm，缓冷加热器高度为130mm，再由侧型吹风装置进行冷却成型，侧型吹风装置风速为0.6m/s，吹风温度18℃，吹风湿度60％，丝条冷却后进入纺丝甬道，
3、拉伸卷绕，在6(12)头/位，4位/线，1螺杆/线的情况下纺丝，纺丝速度500～600米/分；纺丝温度在300℃；在丝表面上油，二级高速拉伸，在加热温度90～140℃的条件下，拉伸速度为509～2600米/分钟下进行拉伸，总拉伸倍数为5.68；在温度为230～250℃的条件下，进行高温、松弛热定型，松弛率10.50％；并在卷绕工艺速度2600米/分钟的范围内进行卷绕成型，制得成品。
本实例生产的安全气囊用聚酯工业长丝，线密度555dtex/96f，断裂强度大于6.6cN/dtex，变异系数小于4.0％，断裂伸长率23±2％，干热收缩率2.5±1.5％(177℃×10min，0.05cN/dtex)。
实施例3
工艺参数如下：
设备：SSP切片连续固相聚合设备；纺丝设备；拉伸卷绕设备。
产品规格：933dtex/144f
原料：有光聚酯切片增粘后粘度1.05；端羧基-COOH≤15mol/t；二甘醇≤1.2％
1)螺杆挤压机
温度℃
1区    2区    3区    4区    5区    6区
320    315    310    293    293    293
2、纺丝温度
300℃
3、缓冷加热温度
340℃
4、泵供量
279.9g/min
5、侧吹风冷却参数
风速：0.50m/s；湿度：60％；风温：18℃
6、拉伸条件
预拉伸倍数：1.05
一级拉伸倍数：3.5
总拉伸倍数：5.623
拉伸辊    速度m/min    温度℃
GR1    604     88
GR2    634     108/110
GR3    2115    116
GR4    3396    245
GR5    3226    245
GR6    3000    120
松弛率：12％
7、卷绕速度：3000m/min
8、网络器压力：第一网络0mpa，
               第二网络0.1mpa
               第三网络0.4mpa
二、具体工艺步骤：
1、加工高粘度聚酯切片：先将原料聚酯切片进行预结晶，切片在搅拌的状态下，使用165℃的热空气逆向加热，使切片进行结晶，时间约3.0小时，然后进入固相聚合塔，使用热氮气进行均匀升温，温度达到210℃，停留时间约26小时，切片粘度从0.655dl/g提高到1.05dl/g；
2、熔融纺丝，将固相聚合后的聚酯切片输送到纺丝螺杆挤压机，螺杆直径为130mm，长径比28，纺丝螺杆挤压机挤出熔体，经熔体总管分配到各个熔体支管，纺丝螺杆熔融温度为293～320℃，再经计量泵进入纺丝组件后从喷丝板喷出进行熔体纺丝，喷丝板直径为190mm，由缓冷加热器加热，缓冷加热器温度为340℃，缓冷加热器的直径为190mm，缓冷加热器高度为120mm，再由侧型吹风装置进行冷却成型，风速为0.5m/s，吹风温度18℃，吹风湿度60％，丝条冷却后进入纺丝甬道，
3、拉伸卷绕，在6头/位，4位/线，1螺杆/线的情况下纺丝，纺丝速度500～600米/分；纺丝温度在300℃；在丝表面上油，二级高速拉伸，在加热温度88～120℃的条件下，拉伸速度为604～3000米/分钟下进行拉伸，总拉伸倍数为5.623；在温度为230～250℃的条件下，进行高温松弛热定型，松弛率12％；并在卷绕工艺速度3000米/分钟的范围内进行卷绕成型，制得成品。
本实例生产的安全气囊用聚酯工业长丝，线密度933dtex/144f，断裂强度大于6.6cN/dtex，变异系数小于4.0％，断裂伸长率23±2％，干热收缩率2.5±1.5％(177℃×10min，0.05cN/dtex)。
上述3个实施例产品质量指标见下表：
Figure G2009101019057D00091
与尼龙66安全气囊用工业丝质量比较表：
Figure G2009101019057D00092
注：尼龙66工业丝指标取至PHP公司气囊丝质量标准
上述质量数据可以显示，聚酯工业长丝完全可以替代尼龙工业丝作为安全气囊用丝的原料。

Claims (8)

1、汽车安全气囊用聚酯工业丝制造方法，其特征是依次包括以下步骤：
A、加工高粘度聚酯切片：先将聚酯切片原料进行预结晶，然后固相聚合，使聚酯切片的粘度达到1.0～1.1dl/g；
B、熔融纺丝：将固相聚合后的聚酯切片，输送至纺丝螺杆挤压机，螺杆直径为125～150mm，在纺丝螺杆中熔融，经熔体总管分配到各个熔体支管，经计量泵进入纺丝组件并从喷丝板挤出进行熔体纺丝，喷丝板直径为190～220mm，后经由缓冷加热器加热，缓冷加热温度为320～340℃，再经侧型吹风装置进行冷却成型，然后进入纺丝甬道；
C、拉伸卷绕：在丝表面上油，二级高速拉伸，在加热温度75～150℃的条件下，进行拉伸，总拉伸倍数为5.0～5.8；在温度为230～250℃的条件下，进行高温松弛热定型，松弛率9～12％；并在卷绕工艺速度2500～3000米/分钟的范围内进行卷绕成型，制得成品。
2、如权利要求1所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述结晶温度为160～175℃，结晶时间为2.5～3.5小时；固相聚合温度198～220℃，时间为25～27小时。
3、如权利1或2所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述缓冷加热器的直径为190～220mm，高度为100～200mm。
4、如权利1或2所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述的纺丝速度为500～600米/分钟，纺丝温度在298～305℃。
5、如权利要求1或2所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述纺丝螺杆熔融温度为293～320℃。
6、如权利要求1或2所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述纺丝螺杆的长径比为24～28。
7、如权利要求1或2所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述拉伸速度为500～3000米/分钟。
8、如权利要求1或2所述的汽车安全气囊用聚酯工业丝的制造方法，其特征在于：所述侧型吹风装置的侧吹风风温为18～25℃，湿度为RH60％～70％，吹风速度为0.3～0.8米/秒。
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