CN102414355A - 用于气囊的聚酯织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含聚酯纤维的用于气囊的织物及其制备方法和包括该织物的用于汽车的气囊，具体而言，涉及一种用于气囊的聚酯织物，该聚酯织物的韧度为3.5～6.0kJ/m3，以及根据ASTM D 2261 TONGUE法测量的抗撕强度为18～30kgf，其中，所述织物包含韧度为70～95J/m3的聚酯纤维。通过使用具有低模量、高强度和高伸长率的聚酯纤维而使所述织物的韧度和抗撕强度最佳化，从而本发明的用于气囊的织物在气囊膨胀时在能量吸收能力和形状稳定性方面优异，且还提供了优异的封装性能和气密性，并且通过使施加给乘员的冲击最小化而能够安全地保护乘员。

Description

用于气囊的聚酯织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于气囊的织物及其制备方法，具体而言，涉及一种包含具有低模量、高强度和高伸长率的聚酯纤维且具有优异的机械性能(例如韧度、抗撕强度等)的用于气囊的织物，其制备方法以及包括该织物的用于汽车的气囊。
背景技术
一般而言，气囊是一种用于保护驾驶员和乘客的装置，其工作机制如下：当行驶中的汽车以大约40km/h以上的速率碰撞时，在碰撞检测传感器检测到碰撞冲击后通过使火药爆炸而向气囊供给气体，从而使气囊膨胀。
用于气囊的织物需要具有如下特征：低透气性以在碰撞时充分展开气囊，高强度和高耐热性以防止气囊本身的损坏或破裂，和挠性(flexibility)以减小给乘员造成的冲击。
特别地，用于汽车的气囊被制成一定的形状，并以折叠的形式以使其体积最小化地安装在汽车的方向盘、门边车顶纵梁(door roof rails)或边柱上，并且当气体发生器工作时其膨胀并展开。
因此，除了织物的良好的机械性能以在气囊被安装在汽车内时有效地保持气囊的折叠性和封装性、防止气囊本身的损坏和破裂、提供气囊垫的良好的展开性以及使对乘员造成的冲击最小化之外，所述气囊具有折叠性和挠性以减小对乘员的冲击也是十分重要的。然而，目前还没有出现能够保持有利于乘员安全的优异的气密性和挠性、充分承受施加到气囊上的冲击且高效地安装在车内的气囊织物。
先前，聚酰胺纤维(例如尼龙66)已经被用作用于气囊的纤维的原料。然而，尼龙66具有优异的抗冲击性，但是其具有比聚酯纤维差的耐湿热性、耐光性和形状稳定性，并且其价格昂贵。
同时，日本专利公开第Hei 04-214437号提出了用于消除上述缺陷的聚酯纤维。然而，当使用现有的聚酯纤维制备气囊时，由于其高刚度，难以安装在车内的狭窄的空间内；由于其高模量和低伸长率，由在高温下的热处理引起过度的热收缩；以及在高温和高湿度的苛刻条件下在保持足够的机械和展开性能方面具有局限性。
因此，需要开发保持优异的机械性能和气密效果的织物，从而用作用于汽车的气囊织物，并且还保持挠性以减小施加到乘员的冲击、封装性以及在高温和高湿度的苛刻条件下的优异的机械性能。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种用于气囊的聚酯织物，该聚酯织物确保优异的机械性能、挠性和封装性，从而用作气囊织物，并且该聚酯织物在高温和高湿度的苛刻条件下保持充分的性能。
本发明的另一方面是提供一种制备上述用于气囊的聚酯织物的方法。
本发明的又一方面是提供一种包括上述用于气囊的聚酯织物的汽车气囊。
本发明提供一种用于气囊的聚酯织物，其具有3.5～6.0kJ/m3的由计算公式1所定义的韧度，和根据ASTM D 2261 TONGUE法测量的18～30kgf的抗撕强度，其中，所述织物包含具有70～95J/m3的由计算公式1所定义的韧度的聚酯纤维。
[计算公式1]
在本发明中，
F表示直至所述聚酯纤维或织物的长度被拉长了dl时提供给该聚酯纤维或织物的载荷，以及
dl表示所述聚酯纤维或织物被拉长了的长度。
本发明还提供一种制备上述用于气囊的聚酯织物的方法，该方法包括如下步骤：由聚酯纤维织造用于气囊的原料织物；洗涤上述织造的用于气囊的原料织物；和对上述经洗涤的织物进行拉幅。
本发明还提供一种用于汽车的气囊，该气囊包括上述用于气囊的聚酯织物。
附图说明
图1显示常规纤维的强度-伸长曲线的一个实例，强度-伸长曲线的面积可以定义为韧度(断裂功，J/m3)。
图2显示根据本发明的实施例1的聚酯织物中包含的聚酯纤维的强度-伸长曲线。
图3显示根据本发明的实施例1的聚酯织物的强度-伸长曲线。
图4显示根据本发明的对比例3的聚酯织物中包含的聚酯纤维的强度-伸长曲线。
图5显示根据本发明的对比例3的聚酯织物的强度-伸长曲线。
具体实施方式
在下文中，更加详细地解释根据本发明的实施方案的用于气囊的聚酯织物、其制备方法和包括该聚酯织物的用于汽车的气囊。然而，下面的实施例仅用于理解本发明，而本发明的范围不限于这些实施例或被这些实施例所限定，并且对于相关领域的技术人员清楚的是这些实施例可以在本发明的范围内进行各种修改。
此外，除非在本说明书中关于下列词汇有特别提及，否则“包括”或“包含”表示包括任何组分(或成分)而不受特别限制，并且其不能解释成排除加入其它组分(或成分)的含义。
在本发明中，用于气囊的织物表示用于制备汽车气囊的机织物或非织造织物。利用剑杆织机(Rapier loom)织造的尼龙6平纹织物或尼龙6非织造织物已经用作用于气囊的常规织物。然而，本发明的用于气囊的织物的特征在于通过使用聚酯纤维，织物具有良好的基本性能，例如形状稳定性、透气性、刚度等。
尽管已经作出很多尝试以将聚酯用作用于气囊的织物或纤维，但为了将聚酯代替现有的聚酰胺(例如尼龙66)用作用于气囊的纤维，应该克服现有的聚酯纤维的缺点。特别地，现有的聚酯纤维具有一些较差的性能，例如，根据其高模量和刚度而低的折叠性，根据其低熔融热容而在高温和高湿度条件的苛刻条件下性能下降，以及根据同样理由的展开性能的下降。
就分子结构而言，聚酯具有比尼龙更刚性的结构，并且具有高模量的特征。因此，当聚酯用作用于气囊的织物并安装在汽车内时，封装性能显著劣化。此外，聚酯分子链上的羧端基(下面称作“CEG”)在高温和高湿度的条件下攻击酯键并使链断裂，这成为老化后性能劣化的原因。
因此，通过使用具有低模量、高抗张强度(tenacity)和高伸长率的聚酯纤维而优化织物的多种性能(例如韧度和抗撕强度)，本发明可以保持织物的优异的形状稳定性、气密性等，同时显著降低刚度，并且可以得到改善作为用于气囊的织物的性能的增强的效果。
特别地，本发明的发明人的实验结果显示：通过使用具有上述特征的聚酯织物作为用于气囊的织物，该用于气囊的织物显示出显著提高的折叠性、形状稳定性和气密效果。上述用于气囊的织物即使在高温和高湿度的苛刻条件下仍然可以保持优异的封装性能、优异的机械性能、防漏气保护、绝缘性能和气密性等。
根据本发明的一个实施方案，提供一种具有特定特征的聚酯织物。所述聚酯织物，即，用于气囊的聚酯织物，可以为具有3.5～6.0kJ/m3的由计算公式1所定义的韧度和根据ASTM D 2261 TONGUE法测量的18～30kgf的抗撕强度的织物，其中，所述织物包含70～95J/m3的具有由计算公式1所定义的韧度的聚酯纤维。
[计算公式1]
在本发明中，
F表示直至所述聚酯纤维或织物的长度被拉长了dl时提供给该聚酯纤维或织物的载荷，以及
dl表示所述聚酯纤维或织物被拉长了的长度。
作为本发明的结果，显示通过使用特殊的具有优异的韧度(断裂功)以吸收并承受高温和高压的气体的能量的聚酯纤维和织物，该纤维和织物可以有效地用于气囊。特别地，当用于气囊的聚酯纤维的韧度为70J/m3～95J/m3，且优选75J/m3～90J/m3，以及用于气囊的织物的韧度为3.5kJ/m3～6.0kJ/m3，且优选3.8kJ/m3～5.7kJ/m3时，该用于气囊的纤维和织物可以有效地吸收并承受气体的能量。
在此，如计算公式1所示，所述韧度为直至拉力使纤维(其涵盖纤维或织物，以下皆如此)断裂时消耗的能量。韧度表示纤维对突然冲击的抗性。当某一纤维被一定载荷F从l拉伸至l+dl时，此时所做的功定义为F·dl，因此通过计算公式1计算使该纤维断裂所需的韧度。也就是说，上述韧度表示纤维和织物的强度-伸长曲线的横截面积(见图1)，并且当用于织物的纤维的抗张强度和伸长率变得越高时，该织物具有更高的韧度。特别地，如果用于气囊的织物的韧度较低，则当气囊被展开时，可以吸收具有高温和高压的气体发生器的瞬间膨胀冲击的织物的抗性变低，因此导致的结果是用于气囊的织物容易被撕裂。因此，例如，当织物的韧度小于3.5kJ/m3时，难以用作用于气囊的织物。
同时，当气囊被展开，气囊被高温和高压气体的瞬间强力所膨胀时，本发明的用于气囊的织物根据应力集中而需要优异的抗撕强度。此时，当使用未涂布织物根据ASTM D 2261 TONGUE法测量时，表示胀破强度的用于气囊的织物的抗撕强度可以为18～30kgf，而当根据ASTM D 2261 TONGUE法测量时，涂布织物的抗撕强度可以为30～60kgf。在此，如果用于气囊的未涂布织物和涂布织物的抗撕强度分别小于18kgf和30kgf，则当气囊被展开时该气囊可能爆裂，并且就气囊的功能而言这可能引起巨大的危险。另一方面，如果用于气囊的未涂布织物和涂布织物的抗撕强度分别大于上限值，即，分别大于30kgf和60kgf，是不合意的，这是因为当气囊被展开时，织物的耐边缘梳化性(edge comb resistance)降低，并且气密性快速劣化。
此外，就分子结构而言，聚酯通常具有比尼龙更刚性的结构，并且显示出高模量的特征，因此当聚酯用作用于气囊的织物时，由于其折叠性和封装性显著劣化，所以难以将气囊安装在汽车的狭窄的空间内。然而，本发明通过使用具有高强度和低模量特征的聚酯纤维可以在保持织物的韧度和抗撕强度的同时显著降低织物的刚度。根据ASTM D 4032法测量的本发明的用于气囊的织物的刚度可以为1.5kgf以下或0.3～1.5kgf，优选1.2kgf以下或0.3～1.2kgf，且更优选0.8kgf以下或0.3～0.8kgf。当与现有的聚酯织物相比，通过显著降低织物的刚度来安装气囊时，本发明的用于气囊的织物可以显示出优异的折叠性和挠性，且提高了封装性。
本发明的织物优选保持所述范围内的刚度，从而有效地将其用于气囊。如果所述刚度太低，则当气囊膨胀时，其不能起到足够的保护支撑的作用；以及当其被安装在汽车内时，因为其形状稳定性变差，所以封装性能也可能劣化。此外，所述刚度可以优选为1.5kgf或小于1.5kgf，从而防止织物变硬而难以折叠，防止封装性劣化和防止织物脱色。特别地，在总细度为460旦或小于460旦的情况下，用于气囊的织物的刚度可以为0.8kgf或小于0.8kgf；在总细度为530旦或大于530旦的情况下，上述刚度可以为1.2kgf或小于1.2kgf。
当织物为未涂布的且ΔP为125Pa时，根据ASTM D 737法测量的用于气囊的织物的静态透气性可以为10.0cfm或小于10.0cfm，例如，0.3～10.0cfm，优选8.0cfm或小于8.0cfm，例如，0.3～8.0cfm，且更优选5.0cfm或小于5.0cfm，例如，0.3～5.0cfm。当织物为未涂布的且ΔP为500Pa时，所述静态透气性可以为14cfm或小于14cfm，例如，4～14cfm，优选12cfm或小于12cfm，例如，4～12cfm。此外，根据ASTM D 6476法测量的用于气囊的织物的动态透气性可以为1700mm/s或小于1700mm/s，优选200～1600mm/s，且更优选400～1400mm/s。所述静态透气性表示在对织物施加一定的压力的条件下穿透织物的空气的量。所述静态透气性可随着单丝的细度(每根丝的旦数)变小和织物的密度增大而减小。此外，所述动态透气性表示当施加30-70kPa的平均瞬时压差时通过织物的空气渗透程度。类似于静态透气性，所述动态透气性随着单丝的细度(每根丝的旦数)变小和织物的密度增大而减小。
特别地，通过在织物上形成橡胶材料的涂布层可以使用于气囊的织物的透气率显著下降，其可以使所述透气率减小至几乎0cfm。特别地，当ΔP为125Pa时，根据ASTM D 737法测量的本发明的用于气囊的涂布织物的透气性可以为0.1cfm或小于0.1cfm，例如，0～0.1cfm，优选0.05cfm或小于0.05cfm，例如，0～0.05cfm。当ΔP为500Pa时，用于气囊的涂布织物的透气性可以为0.3cfm或小于0.3cfm，例如，0～0.3cfm，且优选0.1cfm或小于0.1cfm，例如，0～0.1cfm。
如果未涂布或涂布织物的静态透气性或动态透气性大于上述范围的上限，则在保持用于气囊的织物的气密性方面是不合意的。
在室温下根据ASTM D 5034法测量的用于气囊的织物断裂伸长率可以为25％～60％，且优选30％～50％。优选地，就韧度而言，断裂伸长率为25％或大于25％。同样优选地，就耐边缘梳化性而言，断裂伸长率不超过60％。
根据ASTM D 1776法测量的经纱方向和纬纱方向上的收缩率可以分别为1.0％或小于1.0％，且优选0.8％或小于0.8％。就织物的形状稳定性而言，最优选经纱方向和纬纱方向上的收缩率不超过1.0％。
同时，为了确保用于气囊的织物的优异的性能，优选可以实施多种老化过程以使织物保持提高的性能。用于气囊的织物的老化方法可以为选自热老化、循环老化和湿老化中的至少一种方法。优选地，本发明的用于气囊的织物甚至在三种老化过程(即，热老化、循环老化和湿老化)后仍然可以极好地保持抗张强度和性能。
在本发明中，所述热老化可以按照如下方式进行：在高温且优选在110～130℃的温度下对织物进行热处理300小时或多于300小时，例如300～500小时。所述循环老化可以通过对织物重复进行热老化、湿老化和冷老化来进行。具体地，可以通过重复下面的三步老化步骤2～5次来进行循环老化：在30～45℃的温度和93～97％RH的相对湿度下使织物老化12～48小时；在70～120℃的温度下使织物老化12～48小时；在-10～-45℃的温度下使织物老化12～48小时。所述湿老化可以按照如下方式进行：在高温和高湿度的条件下，优选在60～90℃的温度和93～97％RH的相对湿度的条件下，使织物老化300小时或多于300小时，例如，300～500小时。
特别地，如上所公开的本发明的用于气囊的织物的强度保留可以为80％或大于80％，优选85％或大于85％，且更优选90％或大于90％，该强度保留是基于在室温下测量的强度，以对所述织物进行老化后测量的强度的百分数计算的。因此，作为用于气囊的织物，本发明的织物可以显示出优异的性能，这是因为即使在苛刻条件(例如在高温和高湿度下长时间)下实施老化过程后，所述织物的抗张强度和强度保留仍然保持在优异的范围内。
同时，根据本发明的另一实施方案，提供了由具有特定特征的聚酯纤维制成的聚酯织物。所述聚酯织物可以包括具有110根或多于110根丝且单丝的细度为2.9～6.0 DPF的聚酯纤维。
特别地，通过使用具有高强度、高伸长率和低模量的聚酯纤维来代替具有高强度、低伸长率和高模量的现有的聚酯纤维，本发明可以提供具有优异的形状稳定性、气密性和折叠性，以及当气囊膨胀时具有优异的能量吸收能力的用于气囊的聚酯织物。
由特性粘度为1.05～1.40dl/g，优选1.10～1.35dl/g，且更优选1.15～1.35dl/g的聚酯切片制成的聚酯纤维可以用作用于本发明的气囊的织物。优选聚酯切片的特性粘度为1.05dl/g或大于1.05dl/g，从而使采用切片制备的用于气囊的织物在室温下甚至在高温和高湿度的苛刻条件下老化后仍然保持优异的性能。此外，优选聚酯切片的特性粘度为1.40dl/g或小于1.40dl/g，且优选1.35dl/g或小于1.35dl/g，从而使采用该切片制备的织物显示出低的收缩特征。
所述聚酯纤维的收缩应力可以优选在150℃的温度下为0.005～0.075g/d，该温度对应于普通涂布织物的层叠涂布温度(laminate coating temperature)。上述收缩应力同样优选在200℃的温度下为0.005～0.075g/d，该温度对应于普通涂布织物的溶胶涂布温度。也就是说，当在150℃和200℃下的收缩应力分别为0.005g/d或大于0.005g/d时，可以防止织物由于涂布过程中的加热而流挂。此外，当在150℃和200℃下的收缩应力分别为0.075g/d或小于0.075g/d时，可以降低在涂布过程后的室温冷却过程中的应力松弛(relaxing stress)。
此外，所述聚酯纤维在177℃下的收缩率优选为6.5％或小于6.5％，从而在涂布过程中的热处理期间在超过一定水平的张力下保持编织类型，并防止用于气囊的织物的形状变形。
在本发明中定义的收缩应力是基于在0.10g/d的固定载荷下测得的值，以及收缩率是基于在0.01g/d的固定载荷下测得的值。
在常规聚酯中，所述聚酯纤维优选聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)纤维，更优选包含70mol％或多于70mol％、或者90mol％或多于90mol％的量的PET的PET纤维。
所述聚酯纤维必须保持高强度和低细度以便有效地用作用于气囊的织物，因此，该纤维的总细度可以为400～650旦。此外，优选所述纤维中丝的数量可以为110～210根，且优选130～180根，因为纤维中较多数量的丝可以赋予更柔软的触感，但是太多数量的丝在可纺性方面是不利的。
特别地，本发明的用于气囊的织物可以使用具有优异的根据ASTM D 885法测量的模量(杨氏模量)的聚酯纤维。在1％的伸长率时，即，在被拉长1％时，所述聚酯纤维的模量(杨氏模量)可以为60～100g/de，且优选75～95g/de。此外，在2％的伸长率时，即，在被拉长2％时，所述聚酯纤维的模量(杨氏模量)可以为20～60g/de，且优选22～55g/de。相比之下，现有的工业聚酯纤维的模量(杨氏模量)在1％的伸长率时为110g/de或大于110g/de，在2％的伸长率时为80g/de或大于80g/de，而本发明使用具有极其低模量的聚酯纤维可以制备用于气囊的织物。
所述聚酯纤维的模量表示由强度-应变曲线的弹性范围中的斜率得到的弹性的模量值，所述强度-应变曲线是由拉伸试验得到的，并对应于指示当纤维被双向拉伸时的伸长程度和变形程度的弹性的系数值。当所述纤维的模量较高时，弹性良好，但是织物的刚度可能变差。相反地，当所述模量太低时，所述织物的刚度良好但是弹性恢复性下降，且织物的韧度可能变差。这样，由于用于气囊的织物是由具有比用于工业用途的现有纤维更低的起始模量的聚酯纤维制备的，所以该织物可以解决由现有的聚酯纤维的高刚度引起的问题，并且可以显示出优异的折叠性、挠性和封装性。
此外，所述聚酯纤维可以显示8.3g/d或大于8.3g/d，优选8.3～9.5g/d，且更优选8.6g/d～9.3g/d的抗拉强度(tensile tenacity)，和14％～24％，且优选17％ to 22％的断裂伸长率。所述纤维的干热收缩率为6.5％或大于6.5％，例如，1.0％～6.5％，且优选1.2％～5.0％。
如上所述，通过使用具有最佳范围内的特性粘度、起始模量和伸长率的聚酯纤维，当将本发明的聚酯纤维用作用于气囊的织物时，其可以显示出优异的性能。
所述聚酯纤维可以通过如下步骤来制备：对PET聚合物进行熔融纺丝以制备未拉伸纤维，和对该未拉伸纤维进行拉伸。因为以上各步骤的具体的条件和处理方法都直接/间接地反映在聚酯纤维的性能上，所以可以制备能够有效地用作用于本发明的气囊的织物的聚酯纤维。
特别地，在更优选的实施方案中，可以通过包括如下步骤的方法制备具有高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维：在低温(例如200～300℃)下，对特性粘度为1.05dl/g或大于1.05dl/g且包含70mol％或多于70mol％的PET的高粘度聚合物进行熔融纺丝，从而制备聚酯未拉伸纤维，和以5.0～6.0的拉伸比对该聚酯未拉伸纤维进行拉伸。此时，通过在低温条件下对CEG含量较低的(优选30meq/kg或少于30meq/kg)高粘度PET聚合物进行熔融纺丝，并且优选通过在低温和低速的条件下对上述高粘度PET聚合物进行熔融纺丝，可以最大化地抑制纤维的特性粘度的降低和羧端基(CEG)含量的增加，并且可以在保持纤维的优异的机械性能的同时确保高伸长率特征。此外，通过以5.0～6.0的最佳化拉伸比实施后续的拉伸步骤并抑制纤维的伸长率变差，可以制备具有高抗张强度和高伸长率的低模量聚酯纤维并将该纤维应用到用于气囊的织物。
在此，当在高温(例如超过300℃的温度)下进行熔融纺丝步骤时，引起PET聚合物大量的热降解，特性粘度的下降和CEG含量的增加可能会加剧，由于在高温下分子的取向增强，伸长率的下降和模量的增加可能会加剧，以及纤维表面的损坏可能引起总体性能的劣化，因此是不合意的。如果拉伸过程以过大的拉伸比进行，例如，以超过6.0的拉伸比进行，其可能为过度拉伸水平，而可能产生纤维断裂或多毛，并且通过该方法制备的聚酯纤维难以显示出应用到用于气囊的织物的优选性能。此外，如果拉伸过程以相对较低的拉伸比进行，由于纤维的取向程度低，制备的聚酯纤维的抗张强度可能部分地下降，因此，为了制备适合应用到用于气囊的织物的具有高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维，优选以5.0或大于5.0的拉延比进行拉伸过程。
同时，可以将后续步骤的总体条件控制在优选的范围内，例如，在以高拉伸比条件制备具有高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维的方面，可以优选将松弛率(relaxing ratio)控制为11％～14％。
具有低起始模量、高强度和高伸长率的用于气囊的聚酯纤维可以通过上述公开的工艺优化得到。此外，通过优化熔融纺丝和拉伸工艺，可以使羧端基(CEG)的含量最小化，该羧端基在高湿度条件下作为酸存在且能导致聚酯纤维的基本分子链(basic molecular chain)断裂。因此，这样的聚酯纤维同时显示低起始模量和高伸长率范围，并且可以优选应用到用于具有优异的机械性能、封装性、形状稳定性、抗冲击性和气密效果的气囊的织物。
同时，根据本发明的另一实施方案，本发明的用于气囊的织物可以进一步包括涂布或层压在其表面上的橡胶组分的涂层。所述橡胶组分可以为选自粉末型硅氧烷、液体型硅氧烷、聚氨酯、氯丁二烯(chloroprene)、氯丁橡胶(neoprene rubber)和乳液型硅氧烷树脂中的至少一种，但是涂布橡胶的种类不限于上述物质。然而，就有利于环境和机械性能而言，优选硅氧烷涂层。
每单位面积的橡胶组分涂层中的涂布橡胶组分的量可以为20～200g/m2，且优选20～100g/m2。特别地，在用于侧面帘式气囊的OPW(一片式编织(onepiece woven))型织物的情况下，所述用量优选为30g/m2～95g/m2，以及在用于气囊的平纹型(plain-type)织物的情况下，所述用量优选为20g/m2～50g/m2。
此外，根据本发明的再一实施方案提供了使用聚酯纤维制备用于气囊的织物的方法。本发明的制备用于气囊的织物的方法包括如下步骤：使用所述聚酯纤维织造用于气囊的未涂布织物，洗涤上述织造的用于气囊的未涂布织物，和对上述经洗涤的织物进行拉幅。
在本发明中，所述聚酯纤维通过常规的织造方法、以及洗涤和拉幅步骤可以制备成最终的用于气囊的织物。此时，织物的编织类型不限于特定类型，并且平纹型和一片式编织(OPW)型的编织类型都是优选的。
特别地，本发明的用于气囊的织物可以使用聚酯纤维作为经纱和纬纱通过整经、织造、洗涤和拉幅步骤制备。所述织物可以通过使用常规的编织机来制备，但是并不限于任何特定的编织机。然而，可以通过使用剑杆织机、喷水织机(Water Jet Loom)等制备平纹型织物，以及可以通过提花织机制备OPW-型织物。
然而，通过使用具有比现有纤维低的收缩率且具有高强度和高伸长率的聚酯纤维，本发明可以以高于现有方法的温度实施热处理过程。也就是说，通过对织造的原料织物进行洗涤和拉幅，用橡胶组分涂布该拉幅织物并使其干燥后，本发明可以在140～210℃，优选160～200℃，且最优选175～195℃的硫化温度下实施固化过程。就保持机械性能(例如织物的抗撕强度等)而言，硫化温度必须为140℃或高于140℃；就刚度而言，硫化温度必须在210℃或低于210℃。特别地，可以用多步骤来实施热处理过程，例如，可以在150～170℃下进行第一步热处理过程；在170～190℃下进行第二步热处理过程，和在190～210℃下进行第三步热处理过程。
当本发明的聚酯织物通过高温下的热处理过程制备时，由于聚酯纤维本身的低收缩率特征，通过提高编织密度等可以在很大程度上赋予织物更优异的形状稳定性、气密性、提高的刚度和抗撕强度的效果。
此外，在所述硫化温度下固化时间可以为30～120秒，优选35～100秒，且最优选40～90秒。在此，当固化时间低于30秒时，存在橡胶组分涂层的固化过程不充分、织物的机械性能劣化以及涂层剥离的问题，以及当固化时间大于120秒时，也存在最终织物的厚度和刚度增加和折叠性劣化的问题。
可以用上述披露的橡胶组分涂布本发明的用于气囊的织物的一面或两面，以及橡胶组分的涂层可以通过辊衬刀(knife-over-roll)涂法，刮刀法或喷涂法来形成，但是并不限于上述方法。
通过裁剪和缝纫过程可以将所述用于气囊的涂布织物制成具有一定的形状的气囊垫形式。所述气囊不限于任何特定形状，并且可以制成常规形式。
同时，根据另一实施方案，提供了包括聚酯织物的用于汽车的气囊。此外，提供了包括气囊的气囊系统，该气囊系统可以装配有相关制造商熟知的常规装置。
所述气囊主要分为正面气囊和侧面帘式气囊。作为正面气囊有驾驶员座椅的气囊、乘客座椅的气囊、用于保护侧面的气囊、用于保护膝盖的气囊、用于保护脚踝的气囊和用于保护行人的气囊，而侧面帘式气囊保护乘员免受汽车的侧向碰撞和翻车造成的伤害。因此，本发明的气囊包括正面气囊和侧面帘式气囊这两者。
如上所述，根据本发明，用于气囊的聚酯织物具有优异的形状稳定性、气密性、折叠性等，通过优化聚酯纤维的韧度和织物本身的韧度和抗撕强度而提供了使用该聚酯纤维和织物得到的用于汽车的气囊。
由于使用了低模量、高强度和高伸长率的聚酯纤维，所述用于气囊的织物可以通过高温热处理过程使热收缩最小化，以及，当该聚酯纤维用于制备用于气囊的织物时，可以得到优异的形状稳定性、机械性能和气密效果，通过确保优异的折叠性和挠性还可以显著地提高封装性能，以及通过使施加到乘客身上的冲击最小化可以安全地保护乘客。
因此，本发明的聚酯织物可以非常有利地用于制备汽车气囊。
实施例
在下文中，为了便于理解本发明，提供了优选的实施例和对比例。然而，下面的实施例仅用于阐明本发明，而本发明并不限于此或者被它们限制。
实施例1-5：
在步骤1中通过熔融纺丝设备由具有特定特性粘度的PET切片制备聚酯纤维，通过使用剑杆织机织造用于气囊的原料织物以及对该原料织物进行洗涤和拉幅的过程将上述纤维制成织物，从而制备用于气囊的织物，并利用辊衬刀涂法通过在该织物上涂布液体型硅氧烷橡胶树脂来制备硅氧烷涂层的织物。
此时，PET切片的特性粘度(IV)、CEG含量、熔融纺丝温度、拉伸比、纤维的特性粘度、在1％伸长率和2％伸长率时的模量和抗拉强度、织物的经纱和纬纱的编织密度、编织类型、热处理温度、橡胶组分和涂布树脂的量如在下表1中所示，其它条件遵循制备聚酯纤维的常规条件。
[表1]
Figure BDA0000101599580000141
按照下面的方法测量根据实施例1-5制备的聚酯纤维和织物的性能，测量的性能列于下面的表2中。
(a)纤维/织物的韧度
按照计算公式1计算韧度值(J/m3)
[计算公式1]
Figure BDA0000101599580000142
在此，
F表示直至聚酯纤维或织物的长度被拉长了dl时提供给聚酯纤维或织物的载荷，以及
dl表示聚酯纤维或织物被拉长了的长度。
此时，对涂布前的未涂布织物测量织物的韧度。
(b)抗撕强度
从涂布前的未涂布织物和涂布后的涂布织物上切下尺寸为75mm宽×200mm的样品。根据ASTM D2261 TONGUE法的评估测量织物样品的抗撕强度。根据ASTM D2261 TONGUE法的评估将织物样品的上和下部分分别固定在装置的上夹具和下夹具上，并将织物样品置于夹具的颚板面(jaw faces)的左右间隙之间。接着，该夹具以其颚板面之间76mm的距离设置并以300mm/min的速率向相反的方向移动，即，分别以向上和向下的方向移动。接着，当织物样品被撕裂时测量该织物样品的抗撕强度。
(c)断裂时的抗拉强度和伸长率
从涂布前的未涂布织物上切下织物样品，并根据ASTM D 5034，将其固定在用于测量抗拉强度的装置的下夹具上。接着，在使夹住织物样品的上部分的上夹具向上移动的同时，测量当织物样品断裂时的抗拉强度和伸长率。
(d)收缩率
根据ASTM D 1776测量经纱和纬纱方向的收缩率。首先，从涂布前的未涂布织物上切下样品，并将样品标示20cm处作出标记，其为在经纱和纬纱各自方向收缩之前的长度。然后，在将样品在149℃下热处理1小时之后，测量在收缩后的样品的长度。通过公式{[(收缩前的长度-收缩后的长度)/(收缩前的长度)]×100}计算经纱和纬纱方向的收缩率(％)。
(e)刚度
根据ASTM D 4032使用测量刚度的装置以圆形弯曲法测量涂布前的未涂布织物的刚度。此外，也可以使用测量织物刚度的悬臂法，其是通过使用悬臂测量装置测量织物的折弯长度(bending length)进行测量的，所述装置具有用于使织物折弯的一定角度的斜度。
(f)厚度
根据ASTM D 1777测量涂布前的未涂布织物的厚度。
(g)透气性
根据ASTM D 737，在将涂布前的未涂布织物在20℃和65％RH的条件下存储1天或长于1天之后，将ΔP分别为125Pa和500Pa的压缩空气施加到38cm2的圆形横截面上，测量通过该横截面的空气的量，显示为静态透气性。
此外，根据ASTM D 6476法使用动态透气性试验仪(TEXTEST FX 3350Dynamic Air Permeablity Tester)测量未涂布织物的动态透气性。
[表2]
Figure BDA0000101599580000161
对比例1-5：
在示于下表3的条件下，基本根据与实施例1-5相同的方法制备对比例1-5的聚酯织物。
[表3]
Figure BDA0000101599580000162
Figure BDA0000101599580000171
根据对比例1-5制备的聚酯织物的性能示于下表4中。
[表4]
Figure BDA0000101599580000181
此外，根据实施例1的聚酯纤维和包含该聚酯纤维的织物的强度-伸长曲线示于图2和图3中，根据对比例3的聚酯纤维和包含该聚酯纤维的织物的强度-伸长曲线示于图4和图5中。
如表2和表4所示，可以看出与使用现有聚酯纤维的对比例1-5的用于气囊的织物相比，通过使用具有特定范围内的韧度的高强度、高伸长率和低模量的聚酯纤维，本发明实施例1-5的用于气囊的聚酯织物具有特定范围内的韧度和抗撕强度，且在改善的织物收缩率、刚度、透气性等方面具有优势。
特别地，可以看出实施例1-5的用于气囊的聚酯织物具有3.5～5.6kJ/m3的韧度和34～40kgf的抗撕强度，因此该织物的收缩率为0.7％～0.3％并且非常优异。同时，还可以看出实施例1-5的用于气囊的聚酯织物的刚度为0.35～0.95kgf，且所述织物除了具有优异的形状稳定性和机械性能之外，还具有优异的折叠性和封装性。然而，使用具有低抗张强度、低伸长率、单丝的高细度和高模量(杨氏模量)的聚酯纤维的对比例1-5的用于气囊的织物具有2.5～2.9kJ/m3的韧度和21～24kgf的抗撕强度，因此刚度为1.8～2.3kgf，并且由于织物变得太硬而难以折叠，所以封装性能可能会劣化。此外，对比例1-5的用于气囊的织物的透气性较高，特别是动态透气性为1800～1950mm/s，并且可以看出用于气囊的织物的气密性显著劣化。这样，对比例1-5的所有用于气囊的织物显示出比实施例1-5的用于气囊的织物更高的值，可以看出这些织物在实际应用到用于气囊的织物时存在许多问题。
此外，如图2和图3所示，根据实施例1的用于气囊的纤维和包含该纤维的聚酯织物在强度-伸长曲线中显示出高韧度和低模量，因此在气囊被展开时可以确保如下优点：吸收高温和高压的气体发生器气体能量的能力和气囊垫的气密性良好。另一方面，如在图4和图5中所示，根据对比例3的用于气囊的纤维和包含该纤维的聚酯织物在强度-伸长曲线中显示低抗张强度和高模量，因此，因为在气囊被展开时，吸收高温和高压的气体发生器气体能量的能力较差，并且气囊垫的气密性也较差，所以它们不适合作为用于气囊的织物。
试验性实施例1
通过使用在实施例1-5和比较实施例1-5中的未涂布的未涂布聚酯织物制备气囊垫，并且如表5所示，将用于汽车的气囊制成DAB(驾驶员气囊)垫组件或PAB(乘客气囊)垫组件。以3个热处理条件(室温：25℃×4小时恒温箱存储，热：85℃×4小时恒温箱存储，冷：-30℃×4小时恒温箱存储)进行完成的汽车气囊的展开测试(静态测试)。作为展开测试的结果(静态测试)：如果不存在织物的撕裂，不存在针孔和不存在织物的碳化，则测试评估为“合格”，以及如果存在织物的裂撕、存在针孔和织物的碳化中任意一种情况，则测试结果评估为“不合格”。
对实施例1-5和对比例1-5的用于气囊的未涂布聚酯织物的展开测试(静态测试)的结果示于表5中。
[表5]
Figure BDA0000101599580000201
如表5所示，通过使用具有特定范围内韧度的高强度、高伸长率和低模量的聚酯纤维，包含根据本发明实施例1-5的用于气囊的聚酯织物的汽车气囊具有特定范围内的韧度和抗撕强度，并且其没有显示出织物撕裂、存在针孔或织物碳化，从在三种不同的热处理温度条件下存储气囊之后的展开测试结果可以看出，所有的气囊垫作为汽车的气囊具有优异的性能。
另一方面，在包含对比例1-5的用于气囊的织物(其使用现有的聚酯纤维)的汽车气囊的展开测试结果中，当气囊被展开时，出现织物撕裂、存在针孔和织物碳化，可以看出所有的气囊垫评估为“不合格”，不可能将它们用作实际的气囊。特别是，对包含对比例1-3的织物的DAB(驾驶员气囊)垫组件进行的展开测试显示在该垫的接缝处外缘处的织物的撕裂，对对比例4的垫进行的测试显示在气体发生器的入口处织物的撕裂，以及对对比例5的垫进行的测试显示主板的接缝边缘处织物的撕裂。此外，可以看出，在包含对比例1-5的织物的用于汽车的气囊的展开测试中，织物的撕裂是由缝制部位处的针孔和织物的碳化引起的。因此，当对比例1-5的用于气囊的织物用作实际的汽车气囊垫时，所述气囊可能爆裂，并就其功能而言会引起巨大的危险。
尽管结合目前认为实用的示例性的实施方案描述了本发明，但是应该理解本发明不限于公开的实施方案，而是，相反地，其意欲涵盖在所附的权利要求的实质和范围内的各种修改和等同装置。

Claims (14)

1.一种用于气囊的聚酯织物，其具有3.5～6.0kJ/m3的由计算公式1所定义的韧度，和根据ASTM D 2261 TONGUE法测量的18～30kgf的抗撕强度，其中，所述织物包含具有70～95J/m3的由计算公式1所定义的韧度的聚酯纤维，
[计算公式1]
其中：
F表示直至所述聚酯纤维或织物的长度被拉长了dl时提供给该聚酯纤维或织物的载荷，以及
dl表示所述聚酯纤维或织物被拉长了的长度。
2.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，根据ASTM D 4032法测量的刚度为1.5kgf或小于1.5kgf。
3.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，根据ASTM D 737法测量的静态透气性，当ΔP为125Pa时为10.0cfm或小于10.0cfm，以及当ΔP为500Pa时为14cfm或小于14cfm。
4.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，根据ASTM D 6476法测量的动态透气性为1700mm/s或小于1700mm/s。
5.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，所述织物包含具有110根或多于110根丝的聚酯纤维，并且单丝的细度为2.9～6.0 DPF。
6.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，所述织物包含抗拉强度为8.3g/de或大于8.3g/de、断裂伸长率为14％～24％以及干热收缩率为1.0％～6.5％的聚酯纤维。
7.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，所述织物包含在1％伸长率时杨氏模量为60～100g/de以及在2％伸长率时杨氏模量为20～60g/de的聚酯纤维，所述杨氏模量是根据ASTM D 885法测量的。
8.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，所述织物包含由具有1.05～1.40dl/g的特性粘度的聚酯切片制备的聚酯纤维。
9.根据权利要求1所述的聚酯织物，其中，所述织物涂布有选自粉末型硅氧烷、液体型硅氧烷、聚氨酯、氯丁二烯、氯丁橡胶和乳液型硅氧烷树脂中的至少一种橡胶组分。
10.根据权利要求9所述的聚酯织物，其中，每单位面积上的橡胶组分的涂布量为20～200g/m2。
11.一种制备根据权利要求1～10中任意一项所述的用于气囊的聚酯织物的方法，该方法包括如下步骤：
用聚酯纤维织造用于气囊的原料织物；
洗涤上述织造的用于气囊的原料织物；和
对上述经洗涤的织物进行拉幅。
12.根据权利要求11所述的制备聚酯织物的方法，其中，在所述拉幅步骤中的热处理温度为140～210℃。
13.一种用于汽车的气囊，该气囊包括根据权利要求1～10中任意一项所述的用于气囊的聚酯织物。
14.根据权利要求13所述的气囊，该气囊为正面气囊或侧面帘式气囊。
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