CN102459723A - 用于气囊的聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可以应用于气囊织物的聚酯纤维，具体而言，涉及一种聚酯纤维，该聚酯纤维在1.0g/d应力下的伸长率为0.5％或大于0.5％，在4.0g/d应力下的伸长率为4.3％或大于4.3％，在7.0g/d应力下的伸长率为7.5％或大于7.5％，并且初始模量为40～100g/d，本发明还涉及上述聚酯纤维的制备方法和由该聚酯纤维制备的用于气囊的织物。由于本发明的聚酯纤维显著降低硬挺度且保证优异的机械性能，因此当该聚酯纤维用于气囊织物时，可以提供优异的封装性、尺寸稳定性和阻气效果，并且通过使施加到乘员的冲击最小化而可以安全地保护乘员。

Description

用于气囊的聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可以应用于气囊织物的聚酯纤维、其制备方法和使用该聚酯纤维的用于气囊的织物，具体涉及一种具有优异的机械性能、尺寸稳定性和封装性能(packing properties)等的高强度和低模量的聚酯纤维。
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：当以大约40km/h以上的速率行驶的汽车碰撞时，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，图1绘出了常规气囊系统的结构。
如图1所示，常规气囊系统包括：气体发生器121，其通过点燃雷管122产生气体；气囊模块100，其安装在方向盘101中并且包括气囊124，该气囊124通过产生的气体朝向驾驶员座位上的驾驶员膨胀和展开；冲击传感器130，当汽车碰撞时其产生冲击信号；以及电子控制模块(ECM)110，其根据上述冲击信号点燃气体发生器121的雷管122。在上述气囊系统中，当汽车碰撞时，冲击传感器130检测冲击并向ECM发送信号。此时，接收到上述信号的ECM110点燃雷管122，并且在气体发生器121中的气体发生装置被燃烧。该燃烧的气体发生装置迅速产生气体并使气囊124膨胀。膨胀的气囊124接触驾驶员的前上部身体并部分吸收由碰撞引起的冲击负载，且当驾驶员的头部和胸部由于惯性定律向前并且撞击在气囊124上时，该膨胀的气囊124通过气囊上形成的排出孔而快速地从气囊排出气体来进一步吸收对驾驶员的冲击。因此，上述气囊有效地吸收了传递到驾驶员上的冲击，并且可以减少在碰撞时的二次伤害。
如上所述，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，且当气体发生器121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该气囊的折叠性和封装性、防止该气囊本身的损坏和破裂、赋予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，所述气囊还具有折叠性和挠性以减小对乘员的冲击，这是十分重要的。然而，还没有出现一种为了乘员安全能够保持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汽车内的气囊织物。
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、耐光性和尺寸稳定性，并且其价格昂贵。
同时，为了减少上述缺陷，日本专利公开No.Hei 04-214437提出了一种聚酯纤维。然而，当使用现有的聚酯纤维制备气囊时，由于其高模量而难以安装在汽车内狭窄的空间内，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，需要开发一种纤维，该纤维保持优异的尺寸稳定性和阻气效果以用于气囊织物，并且还保持挠性以减小施加到乘员的冲击，保持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纤维，该聚酯纤维确保优异的尺寸稳定性、挠性和封装性，从而用于气囊织物，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聚酯纤维的方法。
本发明的又一方面是提供一种使用上述聚酯纤维制备的织物。
本发明提供一种用于气囊的聚酯纤维，在室温下，其在1.0g/d应力下的伸长率为0.5％或大于0.5％，在4.0g/d应力下的伸长率为4.3％或大于4.3％，且在7.0g/d应力下的伸长率为7.5％或大于7.5％，以及初始模量为40～100g/d。
本发明还提供一种制备上述聚酯纤维的方法，包括以下步骤：在270～300℃下对特性粘度为0.85dl/g或大于0.85dl/g的聚酯聚合物进行熔融纺丝以制备未拉伸的聚酯纤维，和对该未拉伸的聚酯纤维进行拉伸。
本发明进一步提供一种使用上述聚酯纤维制备的用于气囊的织物。
附图说明
图1是显示常规气囊系统的示图。
图2是显示根据本发明一个实施方案制备用于气囊的聚酯纤维的方法的示意流程图。
具体实施方式
下文，更详细地说明根据本发明实施方案的用于气囊的聚酯纤维、制备该聚酯纤维的方法和使用该聚酯纤维制备的用于气囊的织物。然而，下文仅用于理解本发明，而本发明的范围不限于此，并且对于相关领域的技术人员而言，显然这些实施方案可以在本发明的范围内进行多种改变。
此外，除非在本说明书中关于下列用词有特别提及，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。
在对包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合物进行熔融纺丝以制备未拉伸丝和对该未拉伸丝进行拉伸而制备拉伸丝(即，用于气囊的纤维)之后，可以通过对该得到的聚酯纤维进行织造来制备用于气囊的聚酯织物。因此，该聚酯纤维的性能直接/间接反映在用于气囊的聚酯织物中。
特别地，为了将聚酯代替现有的聚酰胺(例如尼龙66)应用于气囊纤维，必须克服现有的聚酯纤维的缺点，例如，根据其高模量和硬挺度而低的折叠性，根据其低熔融热容而在高温和高湿度的苛刻条件下性能下降，以及根据上述性质而展开性能下降。
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，当聚酯用于气囊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，这成为在老化后性能劣化的原因。
因此，由于通过优化聚酯纤维性能(例如，初始模量和伸长率等)的范围，可以保持织物的机械性能(例如韧性和阻气性)，同时显著降低硬挺度，从而本发明的聚酯纤维可以有效地应用于用于气囊的织物。
特别地，由本发明人的实验结果表明：通过由具有上述特性的聚酯纤维制备用于气囊的织物，该用于气囊的织物表现出更加提高的折叠性、尺寸稳定性和阻气效果。该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、防漏气性、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性的聚酯纤维。该聚酯纤维在室温下，在1.0g/d的应力下可以表现出0.5％或大于0.5％的伸长率，在4.0g/d的应力下可以表现出4.3％或大于4.3％的伸长率，在7.0g/d的应力下可以表现出7.5％或大于7.5％的伸长率，并且可以表现出40～100g/d的初始模量。
优选上述聚酯纤维包含PET作为主要成分。在其制备步骤中多种添加剂可以被包含在PET中，因此为了表现出适合于用于气囊的织物的性能，所述纤维可以包含含量为70mol％或大于70mol％的PET，优选包含含量为90mol％或大于90mol％的PET。下文，除非给出特别说明，否则术语PET表示包含含量为70mol％或大于70mol％的PET的聚合物。
根据本发明一个实施方案的聚酯纤维可以在下文将提到的熔融纺丝和拉伸条件下制备，该纤维在室温下，表现出40～100g/d的初始模量，并且当承受1.0g/d的应力时表现出0.5％或大于0.5％的伸长率，当承受4.0g/d的应力时表现出4.3％或大于4.3％的伸长率，当承受7.0g/d的应力时表现出7.5％或大于7.5％的伸长率。
聚酯由于其分子结构而通常具有比尼龙更高的刚性，并且表现出高模量的特性，且当聚酯用于气囊的织物时，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，通过受控制的熔融纺丝和拉伸工艺得到的聚酯纤维显示出高强度和低模量的特性，并且显示出40～100g/d、优选50～100g/d、且更优选55～95g/d的低的初始模量，这低于已知的工业用聚酯纤维。
聚酯纤维的模量表示由强度-伸长曲线的弹性范围内的斜率得到的弹性模量值，所述强度-伸长曲线是由拉伸试验得到的，并对应于弹性系数值，该弹性系数值表明当纤维通过其两侧端被拉伸时伸长程度和变形程度。此外，纤维的初始模量表示在强度-伸长曲线中在“0”点之后弹性范围的接近起始点处的弹性模量值。当纤维的初始模量高时，弹性良好，但是织物的硬挺度可能差。另一方面，当初始模量太低时，织物的硬挺度良好但是弹性回复性下降，且织物的韧度可能差。本发明聚酯纤维的初始模量值在比用于工业用途的现有聚酯纤维低得多的范围内进行优化。这样，由于用于气囊的织物是由具有比现有纤维低的初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织物的高硬挺度引起的问题，因而可以显示出优异的折叠性、挠性和封装性。
除了低初始模量之外，所述聚酯纤维还具有最小化的拉伸的特性。所述聚酯纤维的伸长率在室温下可以为：在1.0g/d的应力下0.5％或大于0.5％，例如0.5％～1.5％，且优选0.7％～1.2％；在4.0g/d的应力下4.3％或大于4.3％，例如4.3％～20％，且优选4.3％～15％；和在7.0g/d的应力下7.5％或大于7.5％，例如7.5％～25％，且优选7.5％～20％。因此，由具有上述特征的聚酯纤维制备的用于气囊的织物可以解决由现有的聚酯织物的高硬挺度引起的问题，因而可以显示出优异的折叠性、挠性和封装性。
同时，所述聚酯纤维可以显示出比现有已知的聚酯纤维更加改善的特性粘度。也就是说，根据本发明的聚酯纤维的特性粘度可以是0.8dl/g或大于0.8dl/g，例如0.8dl/g～1.2dl/g，优选0.85dl/g～1.15dl/g，并且更优选0.90dl/g～1.10dl/g。为了防止上述聚酯纤维应用于气囊时在涂布过程中发生热变形，优选特性粘度保持在上述范围内。
优选所述纤维的特性粘度是0.8dl/g或大于0.8dl/g，从而具有低拉伸比同时表现出高强度，并满足用于气囊的纤维所需的抗拉强度(tenacity)。否则，应将所述聚酯纤维加工成具有高拉伸比，以获得用于气囊的纤维所需的性能。在将高拉伸比应用于所述纤维的情况下，该纤维的取向度可能增加，使得该纤维可能具有高模量。因此，优选在拉伸过程中应用低拉伸比，从而使得能够通过将特性粘度保持为0.8dl/g或大于0.8dl/g而表现出低模量。此外，因为当所述纤维的特性粘度大于1.2dl/g时，在拉伸过程中拉伸张力增加和在拉伸处理时出现一些问题，所以特性粘度优选为1.2dl/g或小于1.2dl/g。特别地，本发明的聚酯纤维通过保持这样高的特性粘度而具有低拉伸比，同时可以具有低硬挺度。本发明的聚酯纤维还具有高强度特性，该特性可以提供给所述用于气囊的织物足够的机械性能、抗冲击性和韧性等。
因此，通过使用具有上述低初始模量和高伸长率并优选高的特性粘度的聚酯纤维，可以制备同时显示出优异的机械性能、封装性能、尺寸稳定性、抗冲击性和阻气性的用于气囊的织物。因此，通过使用所述聚酯纤维，可以制得除了显示出较低硬挺度和优异的折叠性、挠性和封装性之外，还显示出优异的抗冲击性、尺寸稳定性、机械性能和气密性的用于气囊的织物。这种织物可以优选应用于气囊，因为当被安装在汽车内的狭窄空间中时该织物提供良好的折叠性和封装性，同时显示出优异的机械性能、尺寸稳定性和阻气效果。而且，上述用于气囊的织物通过以其优异的挠性而使施加到乘员的冲击最小化，可以安全地保护乘员。
此外，因为本发明的聚酯纤维是在下文将提及的熔融纺丝和拉伸条件下制备的，所以与现有已知聚酯纤维相比，可以显示出大大减少的CEG含量。也就是说，本发明的聚酯纤维的CEG含量可以是50meq/kg或小于50meq/kg，优选40meq/kg或小于40meq/kg，且更优选30meq/kg或小于30meq/kg。聚酯分子链上的CEG在高温和高湿度的条件下攻击酯键并使链断裂，这在老化后使所述纤维的性能劣化。特别是，当CEG含量大于50meq/kg的纤维被应用于气囊时，CEG在高湿度条件下攻击该纤维的酯键并使其断裂，于是性能劣化。因此，优选所述聚酯纤维的CEG含量为50meq/kg或小于50meq/kg。
同时，根据本发明一个实施方案的聚酯纤维可以显示出6.5g/d或大于6.5g/d的抗拉强度(tensile tenacity)，例如6.5g/d～11.0g/d，且优选7.5g/d或大于7.5g/d的抗拉强度，例如7.5g/d～10.0g/d，以及可以显示出13％或大于13％的断裂伸长率，例如13％～35％，且优选15％或大于15％的断裂伸长率，例如15％～25％。此外，所述纤维的干热收缩率可以是10％或小于10％，例如2.0％～10.0％，且优选2.2％或小于2.2％，例如2.2％～10.0％；并且所述纤维的韧度可以为30×10-1g/d或大于30×10-1g/d，例如30×10-1g/d～46×10-1g/d，且优选31×10-1g/d或大于31×10-1g/d，例如31×10-1g/d～44×10-1g/d。如上所述，当本发明的聚酯纤维应用于气囊织物时，通过确保特性粘度、初始模量和伸长率在最佳范围内，该纤维表现出优异的性能以及优异的抗拉强度和其它性能。
此外，本发明的聚酯纤维的收缩力优选在150℃的温度下为0.005～0.075g/d，该温度对应于常用涂层织物的叠层涂布温度(laminate coatingtemperature)，且本发明的聚酯纤维的收缩力还优选在200℃的温度下为0.005～0.075g/d，该温度对应于常用涂层织物的溶胶涂布温度。也就是说，当在150℃和200℃下的收缩力分别为0.005g/d或大于0.005g/d时，可以防止织物由于在涂布过程中加热而下垂(sagging)。当在150℃和200℃下的收缩力分别为0.075g/d或小于0.075g/d时，还可以在涂布过程后在室温冷却过程中降低松弛应力(relaxing stress)。所述收缩力是基于在0.10g/d的固定载荷下测得的值。
为了防止在热处理过程(例如所述涂布过程)中变形，所述聚酯纤维的结晶度可以为40％～55％，优选41％～52％，且更优选41％～50％。当所述纤维应用于气囊时，为了保持热尺寸稳定性，优选结晶度为40％或大于40％。还优选结晶度为55％或小于55％，这是因为当结晶度大于55％时，由于无定形区域减小而冲击吸收性能可能降低。
此外，所述聚酯纤维的单丝细度可以为0.5～20旦尼尔，且优选2.0～10.5旦尼尔。在封装性方面，所述聚酯纤维必须保持高强度和低细度，以使该纤维有效地用于气囊织物。因此，所述纤维的总细度可以是200～1000旦尼尔，优选220～840旦尼尔，且更优选250～600旦尼尔。另外，优选所述纤维中丝的数量可以是50～240根，优选55～220根，且更优选60～200根，这是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。
同时，根据如上所述的本发明一个实施方案的聚酯纤维可以通过如下步骤来制备：对聚酯聚合物(例如PET切片)进行熔融纺丝，以制备未拉伸丝，和对该未拉伸丝进行拉伸。如上所述，因为以上各步骤的具体条件和处理方法都直接/间接地反映在聚酯纤维的性能上，所以可以制备具有上述性能的聚酯纤维。
特别地，表明通过使工艺最优化，可以保证用于气囊的聚酯纤维，在室温下，该聚酯纤维的初始模量为40～100g/d，1.0g/d应力下的伸长率为0.5％或大于0.5％，4.0g/d应力下的伸长率为4.3％或大于4.3％，7.0g/d应力下的伸长率为7.5％或大于7.5％。还表明通过使熔融纺丝和拉伸工艺最优化，可以使CEG的含量最小化，CEG在高湿度条件下以酸的形式存在，从而引起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出低初始模量和高伸长率范围，并且可以优选应用于具有优异的机械性能、封装性、尺寸稳定性、抗冲击性和阻气效果的气囊织物。
下文，更详细地说明制备所述聚酯纤维的方法。
制备所述聚酯纤维的方法包括以下步骤：在270～300℃下对特性粘度为0.85dl/g或大于0.85dl/g的聚酯聚合物进行熔融纺丝，以制备聚酯未拉伸丝，和对该聚酯未拉伸丝进行拉伸。
首先，参考附图简略说明本发明的熔融纺丝和拉伸工艺方面，以使相关领域的技术人员可以容易地实施。
图2是显示根据本发明一个实施方案包括熔融纺丝和拉伸步骤的制备聚酯纤维的方法的示意图。如图2所示，本发明的用于气囊的聚酯纤维的制备方法包括以下步骤：将如上所述的聚酯聚合物熔融，通过喷丝板使该熔融聚合物纺丝，利用骤冷空气使纺成的纤维冷却，利用油辊(或喷油嘴)120供给未拉伸丝纺丝油剂，和使用预交络机(pre-interlacer)130在均匀的气压下将供给未拉伸丝的油剂均匀地分散在纤维的表面上。之后，可以通过如下步骤制备本发明的纤维：通过多步骤拉伸装置141～146对上述未拉伸丝进行拉伸，在第二交络机150处在均匀的压力下使纤维交络，和利用卷绕机160对上述纤维进行卷绕。
同时，为了制备可以有效用于气囊织物的具有高强度和低模量的聚酯纤维，本发明的方法可以使用具有高粘度的聚酯聚合物。特别地，该聚酯聚合物可以在使用二羧酸和二醇的聚酯制备过程中在缩聚反应之后加入二醇来制备。以该方法制备的聚酯聚合物具有高特性粘度和低CEG含量，并且可以有效应用于气囊织物。特别是，由该具有高特性粘度和低CEG含量的聚合物制成的聚酯纤维，即使在加工过程中在高温度和高湿度的苛刻条件下老化之后，也可以保持优异的机械性能、防漏气性和气密性等，从而使用该聚酯纤维制成的织物可以有效地用于气囊。
在本发明的方法中，所述聚酯聚合物可以通过包括以下步骤的方法制备：a)进行二羧酸与二醇的酯化反应，b)进行由上述酯化反应制得的低聚物的缩聚反应，和c)向缩聚的聚合物中加入更多的二醇并进行减压反应。
所述二羧酸可以是选自以下中的至少一种：含有6～24个碳原子(C6-24)的芳族二羧酸、含有6～24个碳原子(C6-24)的脂环族二羧酸、含有2～8个碳原子(C2-8)的链烷二羧酸及其形成酯的衍生物。更具体而言，可以用于制备本发明的聚酯纤维的二羧酸或形成酯的衍生物可以是：C6-24芳族二羧酸，例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、联苯二甲酸、1，4-萘二甲酸和1，5-萘二甲酸等，和其形成酯的衍生物；C6-24脂环族二羧酸，例如1，4-环己烷二甲酸等；和C2-8链烷二羧酸等。
在上述二羧酸中，当考虑到经济性和终产物的性能时，优选使用对苯二甲酸，并且特别是，当一种或多种化合物用作二羧酸时，优选使用包含70mol％或大于70mol％的对苯二甲酸酯的二羧酸。
此外，在上述步骤a)和c)中使用的二醇可以相同或不同，并且可以用于本发明中的二醇可以是选自以下中的至少一种：C2-8链烷二醇、C6-24脂环族二醇、C6-24芳族二醇和它们的环氧乙烷加合物或环氧丙烷加合物。更具体而言，可以用于制备本发明的聚酯的二醇可以是：C2-8链烷二醇，例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇和1，6-己二醇等；C6-24脂环族二醇，例如1，4-环己二醇和1，4-环己烷二甲醇等；C6-24芳族二醇，例如双酚A和双酚S等；和上述芳族二醇的环氧乙烷加合物或环氧丙烷加合物，等等。
本发明的制备聚酯聚合物的方法可以是对苯二甲酸(TPA)方法的应用，该方法包括二羧酸与含有两个OH基团的二醇的酯化。聚酯TPA方法通常是二羧酸与二醇的直接反应，并且是在酯化反应中无需使用其它催化剂的自身酸催化反应。例如，如下面反应式1所示，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是通过对苯二甲酸与乙二醇的酯化反应直接制备的。
[反应式1]
Figure BDA0000116976080000091
在这种TPA反应中，因为二羧酸的不溶性和低反应性而需要保持高温度。通过在高温下进行缩聚反应，同时在高真空条件下加入催化剂，可以将由上述方法制得的低聚物聚合成具有比粘度的聚合物。使用齿轮泵或高压惰性气体(N2)通过喷嘴将制得的聚合物排出。在冷却水中使上述被排出的聚合物固化，切割成适当的大小。
然而，由于含有CEG的二羧酸用作原料，且高温下的酯化和缩聚反应引起热降解并在分子中产生CEG，因此由常规TPA法制备的最终聚酯聚合物含有大量CEG。此外，如上所述，当含有大量CEG的聚酯纤维用于气囊织物时，在高温和高湿度条件下以酸形式存在的CEG引起分子链断裂并使织物的性能劣化。
因此，通过在二羧酸与二醇的缩聚反应后加入二醇并进行用于制备聚酯聚合物的减压反应，本发明可以使CEG含量最小化，通过反应形成具有良好反应性的羟端基，以及提高聚酯聚合物的分子量。
二羧酸与二醇的酯化和缩聚反应可以根据已知为TPA法的常规方法进行，并且上述反应不特别限于特定的操作条件。
然而，根据本发明的优选实施方案，二羧酸与二醇的摩尔比可以是1∶1～1∶5，优选1∶1.1～1∶1.45，且更优选1∶1.2～1∶1.4。在改善聚合物的性能和生产率方面，优选将反应物的摩尔比保持在该范围内。
所述步骤a)的酯化反应可以在230～300℃、优选250～280℃的温度下进行，其反应时间可以是2～7小时，优选3～5小时。在改善聚合物的性能和生产率方面，可以调整酯化的反应时间和反应温度。
此外，所述步骤b)的缩聚反应可以在280～310℃、优选285～295℃的温度，0～10托、优选0～5托的压力下进行。该缩聚反应的反应时间可以是1～5小时，优选2～4小时。在改善聚合物的性能和生产率方面，可以调整缩聚的反应时间和反应温度。
在所述缩聚反应之后，通过如上所述进一步向其中加入二醇和在减压的条件下进行附加反应，通过同时制得的羟端基，可以阻止在所制备的聚合物中的CEG，并可以提高最终聚合物的分子量。
在所述步骤c)中，相对于步骤a)中使用的二醇的总含量，向其中加入的二醇含量可以是0.001～20wt％，优选0.01～15wt％，且更优选0.01～10wt％。在改善聚合物的性能和生产率方面，优选将加入到其中的二醇的含量保持在所述范围内。
此外，可以进行二醇的额外加入，同时保持正常压力。在另外加入二醇之后，可以在减压的条件下进行附加反应。该附加反应可以在1～10托、优选0～5托的减压条件下进行。在改善聚合物的性能和生产率方面，优选保持所述压力范围。
在所述步骤c)中，在完成缩聚反应之后，通过破坏真空状态在保持正常压力的同时，可以加入二醇。在所述步骤c)中的反应温度可以根据减压条件来调整。此外，在所述步骤c)中包括加入二醇的附加反应的反应时间可以是5分钟～1小时，且优选5～30分钟。在改善聚合物的性能和生产率方面，可以调整所述步骤c)中的反应时间和反应温度。
在加入二醇和进行减压反应之后，所制得的聚合物切片(即熔融聚合的聚合物切片)的特性粘度可以是0.4dl/g或大于0.4dl/g，或0.4～0.9dl/g，且优选0.5dl/g或大于0.5dl/g，或0.5～0.8dl/g，在改善聚合物的性能方面这是优选的。
此外，根据情况，在所述步骤c)的减压反应之后，本发明的方法可以另外包括所制得的聚酯聚合物的固态聚合(SSP)步骤。SSP反应可以在220～260℃的温度，优选230～250℃，在10托或小于10托的压力，例如0～10托，且优选1.0托或小于1.0托的压力下进行。SSP步骤的反应时间可以是10～40小时，优选30小时或小于30小时。在提高聚合物的最终粘度和可纺性方面，可以调整SSP步骤的反应时间和反应温度。
通过附加的SSP反应制得的聚酯聚合物(SSP切片)的特性粘度可以是0.7dl/g或大于0.7dl/g，例如0.7～2.0dl/g；优选0.85dl/g或大于0.85dl/g，例如0.85～2.0dl/g；且更优选0.90dl/g或大于0.90dl/g，例如0.90dl/g～2.0dl/g，这是为了改善纤维的性能和聚合物的可纺性而优选的。所述切片的特性粘度可以是0.7dl/g或大于0.7dl/g，以制备具有优选高强度和高断裂伸长率的纤维。而且，所述切片的特性粘度可以是2.0dl/g或小于2.0dl/g，以防止由于切片的熔融温度增高而导致的分子链断裂，和防止喷丝头中压力的增加。
然而，如上所述，优选在制备未拉伸丝的过程中，通过使用具有较高粘度(例如0.85dl/g或大于0.85dl/g)的聚酯聚合物来有效降低聚酯纤维的模量。也就是说，优选在熔融纺丝和拉伸过程中，通过最大程度地保持高粘度范围和采用低拉伸比来制备具有高强度和低模量的聚酯纤维。而且，为了防止由于聚酯聚合物的熔融温度增高而导致的分子链断裂，和为了防止由于喷丝头中的排出速度而引起的压力增加，优选特性粘度为2.0dl/g或小于2.0dl/g。
此外，所述聚酯聚合物分子中的CEG含量可以优选为30meq/kg或小于30meq/kg，从而即使在高温和高湿度条件下，也能保持由上述聚酯聚合物制备的聚酯纤维和用于气囊的织物的优异的性能。特别地，优选所述聚酯聚合物中的CEG含量即使在熔融纺丝和拉伸过程之后也保持在最低范围。因此，由所述聚合物最终制得的聚酯纤维可以保证高强度、优异的尺寸稳定性和优异的机械性能，以及即使在苛刻条件下也表现出优异的性能。在这方面，如果CEG含量大于30meq/kg，则通过熔融纺丝和拉伸过程制得的最终聚酯纤维分子中的CEG含量可能增加到过量，例如增加到大于50meq/kg的范围。在这种情况下，因为在高湿度条件下CEG使酯键断裂，所以纤维本身和由该纤维制备的织物的性能可能劣化。
所述聚酯聚合物优选包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为其主要成分，并且作为用于气囊的纤维，为了保证机械性能，所述聚酯聚合物可以包含70mol％或大于70mol％、优选90mol％或大于90mol％的PET。
同时，根据本发明的方法，所述未拉伸丝可以通过对具有高特性粘度和低CEG含量的聚酯聚合物进行熔融纺丝来制备。
上述熔融纺丝工序可以在低温范围下进行，以使聚酯聚合物的热降解最小化，这是为了得到满足低初始模量和高伸长率范围的聚酯未拉伸丝而优选的。特别地，所述纺丝工序可以在例如270～300℃、优选280～298℃、且更优选282～298℃的低温度范围下进行。优选根据该工序使具有高粘度的聚酯聚合物的性能(例如特性粘度和CEG含量)的劣化减到最小，即，保持聚酯聚合物的高粘度和低CEG含量。此处，纺丝温度是指挤出机的温度。当熔融纺丝工序在高于300℃的温度下进行时，可能引起聚酯聚合物的大量热降解，并且可能扩大特性粘度的降低、分子量的减小和CEG含量的增加。也就是说，由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。另外，该熔融纺丝工序在低于270℃的温度下进行也是不合意的，这是因为，由于N/Z表面冷却，聚酯聚合物的熔融可能是困难的，并且可纺性可能降低。因此，优选熔融纺丝工序在上述温度范围内进行。
作为试验的结果，表明通过在上述低温范围内进行聚酯纤维的熔融纺丝工序，无需在拉伸工序中采用高拉伸比即可获得高强度纤维。特别是，为了使聚酯聚合物的降解反应最小化，保持聚酯聚合物的高特性粘度和保证聚酯纤维的高分子量，在上述低温度范围内的熔融纺丝工序是优选的。另外，因为可以通过以低拉伸比进行拉伸工序而有效降低模量，所以可以获得满足上述性能的聚酯纤维。
此外，所述聚酯聚合物的熔融纺丝工序中的速度可以控制为低速，例如300～1000m/min，优选350～700m/min。优选在较低的纺丝张力下进行该熔融纺丝工序，即，通过使聚酯聚合物的降解反应最小化而使纺丝张力最小化。通过以低纺丝张力和低纺丝速度选择性地进行聚酯聚合物的熔融纺丝工序，可以使聚酯聚合物的降解反应最小化。
同时，通过上述熔融纺丝工序得到的未拉伸丝可以显示出特性粘度为0.8dl/g或大于0.8dl/g，例如0.8dl/g～1.2dl/g，优选0.85dl/g或大于0.85dl/g，例如0.85dl/g～1.15dl/g，且更优选0.90dl/g或大于0.90dl/g，例如0.90dl/g～1.10dl/g。由低温纺丝制得的未拉伸丝分子中的CEG含量可以为50meq/kg或小于50meq/kg，优选40meq/kg或小于40meq/kg，且更优选30meq/kg或小于30meq/kg。未拉伸丝分子中这样的CEG含量即使在拉伸丝中也可以以相同的水平保持，所述拉伸丝即在随后的拉伸工序中被拉伸的聚酯纤维。
特别地，通过如上所述在低温下进行熔融纺丝工序和最大地抑制热降解，具有高特性粘度和低CEG含量的聚酯聚合物可以使在该聚酯聚合物与聚酯纤维之间的特性粘度和CEG含量的差最小化。例如，熔融纺丝和随后的工序可以如此进行，使得所述聚酯聚合物的特性粘度与所述聚酯纤维的特性粘度之间的差为0.5dl/g或小于0.5dl/g，或0～0.5dl/g，且优选0.4dl/g或小于0.4dl/g，或0.1～0.4dl/g。此外，上述工序可以如此进行，使得所述聚酯聚合物的CEG含量与所述聚酯纤维的CEG含量之间的差为20meq/kg或小于20meq/kg，或0～20meq/kg，且优选15meq/kg或小于15meq/kg，或3～15meq/kg。
通过最大化地抑制所述聚酯聚合物的特性粘度的降低和CEG含量的增加，本发明可以保持聚酯纤维的优异的机械性能，同时确保聚酯纤维的良好的伸长率，并且可以制备适合于气囊织物的高强度和低模量的纤维。
可以优选通过纺丝板对所述聚酯聚合物(例如PET切片)进行纺丝，以使单丝的细度为0.5～20旦尼尔，且优选1～15旦尼尔。也就是说，为了减少纺丝过程中的纤维断裂和减少在冷却过程中由于纤维之间的干扰而引起的纤维断裂的可能性，优选单丝细度为1.5旦尼尔或大于1.5旦尼尔。为了提高冷却效率，还优选单丝细度为15旦尼尔或小于15旦尼尔。
所述聚酯未拉伸丝可以在对聚酯聚合物进行熔融纺丝之后，通过另外增加冷却工序来制备。所述冷却工序优选采用15～60℃的冷却空气来进行。根据冷却空气的温度，还优选将该冷却空气的流速控制为0.4～1.5m/s。因此，可以容易地制备显示出本发明实施方案的所有性能的聚酯未拉伸丝。
同时，在通过上述纺丝步骤制备所述聚酯未拉伸丝之后，通过对该未拉伸丝进行拉伸而制备拉伸丝。该拉伸工序可以以5.0～6.0，且优选5.0～5.8的拉伸比进行。通过最佳化的熔融纺丝工艺，所述聚酯未拉伸丝保持其高特性粘度和低初始模量，且聚酯未拉伸丝分子中的CEG含量也被最小化。因此，当以大于6.0的拉伸比进行拉伸工序时，这可能是过度的拉伸水平，从而产生纤维的断裂或多毛，且由于纤维的高度取向而可能获得具有低伸长率和高模量的聚酯纤维。特别是，如果由于这种高拉伸比条件而引起纤维的伸长率降低和纤维的模量增大，则当该纤维应用于气囊织物时，折叠性和封装性可能不会好。另一方面，如果以较低的拉伸比进行拉伸工序，则由于纤维的取向度较低，所以制得的聚酯纤维的抗拉强度可能部分降低。然而，就保证优异的性能而言，如果以5.0或大于5.0的拉伸比进行拉伸工序，则可以制得适合于气囊织物的具有高强度和低模量的聚酯纤维。因此，优选以5.0～6.0的拉伸比进行拉伸工序。
根据本发明的另一适合的实施方案，为了通过直接纺丝和拉伸工序制备为同时满足高抗拉强度和低收缩率性能而具有低模量的聚酯纤维，制备该聚酯纤维的方法，从高粘度聚酯聚合物切片的熔融纺丝工序到利用卷绕机的卷绕工序，可以包括拉伸工序、热定型工序、松弛工序和通过多步导丝辊卷绕工序。
所述拉伸工序可以在使所述未拉伸丝在以0.2％～2.0％的上油率单位的条件下通过导丝辊之后进行。
在松弛工序中的松弛率可以优选为1％～14％。当该松弛率低于1％时，可能难以表现出收缩，并且因为如同在高拉伸比条件下纤维的高度取向，所以还难以制备具有高伸长率和低模量的纤维。另一方面，当该松弛率高于14％时，因为纤维在导丝辊上的颤动变得严重而可能不能保证加工性。
此外，所述拉伸工序可以另外包括在约170～250℃的温度下对未拉伸丝进行热处理的热定型工序。为了拉伸工序的充分进行，可以在优选175～240℃、且更优选180～245℃的温度下对所述纤维进行热处理。当热定型工序的温度低于170℃时，因为热效应不充分和松弛效率下降而可能难以获得收缩。另一方面，当该温度高于250℃时，因为纤维的抗拉强度变差和导丝辊上产生的焦油增多而加工性可能劣化。
此时，卷绕速度可以是2000～4000m/min，且优选2500～3700m/min。
根据本发明的又一实施方案，提供包括上述聚酯纤维的用于气囊的织物。
在本发明中，所述用于气囊的织物是指用于制备汽车气囊的织造织物或非织造织物。本发明的用于气囊的织物特征在于是由上述方法制得的聚酯纤维制备的。
特别地，通过使用具有高抗拉强度-高伸长率和低模量的聚酯纤维而不是具有高抗拉强度-低伸长率和高模量的现有的聚酯纤维，本发明可以提供一种用于气囊的聚酯织物，该用于气囊的聚酯织物具有优异的尺寸稳定性和气密性，优异的折叠性、挠性和封装性，以及当气囊膨胀时优异的能量吸收能力。此外，所述用于气囊的织物不仅在室温下性能优异，而且即使在高温和高湿度的苛刻条件下老化后也能保持优异的机械性能和气密性。
更特别地，本发明的用于气囊的织物的抗拉强度(tensile tenacity)可以是220kgf/inch或大于220kgf/inch，例如220～350kgf/inch，并且优选230kgf/inch或大于230kgf/inch，例如230～300kgf/inch，所述抗拉强度是根据ASTM D5034法在室温下测量的。在现有的气囊所需的性能方面，优选该抗拉强度为220kgf/inch或大于220kgf/inch。在实际的性能表现方面，还优选该抗拉强度为350kgf/inch或小于350kgf/inch。
所述用于气囊的织物的断裂伸长率可以是20％或大于20％，例如20％～60％，且优选30％或大于30％，例如30％～50％，所述断裂伸长率是根据ASTM D 5034法在室温下测量的。在现有的气囊所需的性能方面，优选断裂伸长率为20％或大于20％。在实际的性能表现方面，还优选断裂伸长率为60％或小于60％。
此外，因为织物被高温和高压气体快速膨胀，所以用于气囊的涂层织物要求优异的抗撕强度。因此，抗撕强度表示用于气囊的涂层织物的胀破强度，当根据ASTM D 2261法在室温下测量时，可以为23kgf或大于23kgf，例如23～60kgf，并且优选为25kgf或大于25kgf，例如25kgf～55kgf。如果该涂层织物的抗撕强度在室温下低于最低限，即低于23kgf，则该气囊在其膨胀过程中可能胀破，并且就气囊的功能而言可能引起巨大的危险。
根据本发明的用于气囊的织物经纱方向和纬纱方向上的收缩率可以分别为4.0％或小于4.0％，且优选2.0％或小于2.0％，所述收缩率是根据ASTM D1776法测量的。在保证织物的优异的尺寸稳定性方面，最优选经纱方向和纬纱方向上的收缩率不超过1.0％。
根据ASTM D 737法在室温下测量的织物的透气性可以为10.0cfm或小于10.0cfm，例如，0～10.0cfm。特别地，通过在织物上形成橡胶材料的涂层，可以使用于气囊的织物的透气性显著下降，其可以使所述透气性减小至几乎0cfm。但是，如果橡胶材料没有涂布在所述织物上，则根据ASTM D 737法在室温下测量的本发明的非涂层织物的透气性可以为10.0cfm或小于10.0cfm，例如，0～10.0cfm，优选3.5cfm或小于3.5cfm，例如，0.1～3.5cfm，且更优选1.5cfm或小于1.5cfm，例如，0.5～1.5cfm。如果透气性超过10.0cfm，且优选超过3.5cfm，则在保持用于气囊的织物的气密性方面可能是不合意的。
此外，根据ASTM D 4032法在室温下测量的本发明的用于气囊的织物的硬挺度可以为0.2kgf或大于0.2kgf，例如0.2～1.2kgf，且优选0.5kgf或大于0.5kgf，例如0.5～1.0kgf。特别地，当纤维的总细度为530旦尼尔或大于530旦尼尔时，上述硬挺度可以为1.2kgf或小于1.2kgf，而当纤维的总细度为460旦尼尔或小于460尼尔旦时，上述硬挺度可以为0.8kgf或小于0.8kgf。
本发明的织物优选保持所述范围内的硬挺度，从而有效地将其用于气囊。如果所述硬挺度太低，例如低于0.2kfg，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，因为其尺寸稳定性变差，所以封装性能也可能劣化。此外，所述硬挺度可以优选为1.2kgf或小于1.2kgf，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旦尼尔或小于460旦尼尔的情况下，用于气囊的织物的硬挺度可以为0.8kgf或小于0.8kgf；在总细度为530旦尼尔或大于530旦尼尔的情况下，上述硬挺度可以为1.2kgf或小于1.2kgf。
此外，根据本发明的又一实施方案，提供一种使用所述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以下步骤：由所述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。
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工序可以制备成最终的用于气囊的织物。该织物的织造不限于特定类型，并且优选平纹型(plain type)和一片式织造(one piece woven(OPW))型的两种织造类型。
特别地，本发明的用于气囊的织物可以使用所述聚酯纤维作为经纱和纬纱通过整经、织造、洗涤和拉幅工序来制备。所述织物可以通过使用常规的织机来制备，但是并不限于任何特定的织机。然而，可以通过使用剑杆织机和喷水织机(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。
此外，优选本发明的用于气囊的织物进一步包括用选自以下中的至少一种树脂涂布或层压在其表面上的涂层：有机硅树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂和聚氨酯树脂等，但是涂布树脂的种类不限于上述物质。上述树脂涂层可以通过辊衬刮刀(knife-over-roll)涂法、刮涂法或喷涂法来形成，但是并不限于上述方法。
所述涂层中每单位面积涂布树脂的量可以为20～200g/m2，且优选20～100g/m2。特别地，在用于侧面帘式气囊的OPW型织物的情况下，所述涂布树脂的量优选为30g/m2～95g/m2，以及在用于气囊的平纹型织物的情况下，所述涂布树脂的量优选为20g/m2～50g/m2。
所述用于气囊的涂层织物通过裁剪和缝制工序可以制成具有一定形状的气囊垫形式。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，根据本发明的还一实施方案，提供一种包括所述气囊的气囊系统。该气囊系统可以装配有相关制造商熟知的常规装置。所述气囊可以主要分为正面气囊和侧面帘式气囊。作为正面气囊，有用于驾驶员座的气囊、用于乘客座的气囊、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等多种气囊，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，通过在特定范围内优化初始模量和伸长率等，提供了用于气囊的聚酯纤维，该聚酯纤维可以制备具有优异的挠性和折叠性以及优异的机械性能的用于气囊的织物。
特别地，由于用于气囊的聚酯纤维被优化而具有低模量、高强度和高伸长率，所以当该聚酯纤维用于制备气囊织物时，可以获得优异的尺寸稳定性、机械性能和阻气效果。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而可以安全地保护乘客。
因此，本发明的聚酯纤维和聚酯织物可以非常优选用于制备汽车的气囊。
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，而本发明并不限于这些实施例或者被这些实施例限制。
实施例1-5
根据下面表1中所示的工艺条件，以1.3的摩尔比(乙二醇/对苯二甲酸)在250～280℃的温度范围下进行对苯二甲酸和乙二醇的酯化反应。在该酯化反应之后，所制得的低聚物的缩聚反应在280～290℃的温度范围下进行3小时30分钟，以制备聚合物。
相对于最初加入的乙二醇的总含量，在正常压力条件下，分别以1％和3％的含量加入另外的乙二醇。在0.5托的高真空下进行附加反应1分钟或更长时间。特别地，进行上述附加反应以使通过该附加反应制得的熔融聚合的聚酯聚合物(切片)的特性粘度(IV)变为约0.5～0.8dl/g。
此外，使用由上述缩聚反应和附加反应制得的聚酯聚合物切片，在220～245℃的温度范围下进行固态聚合反应(SSP)，从而制得特性粘度(IV)为0.7～1.3dl/g的SSP聚酯切片。
通过如图1中所示的熔融纺丝和拉伸步骤，将上述SSP聚酯切片制成用于气囊的聚酯纤维。
具体而言，在283～295℃的温度范围下使上述SSP聚酯切片熔融，通过纺丝板排出该熔融的聚酯。上述排出的熔融聚酯通过由套筒式加热器和隔热板构成的延迟骤冷区，被延迟骤冷。
使用辊型上油装置将纺丝油剂施加到上述延迟骤冷的聚酯纤维上。每100重量份纤维，所述油剂的量是0.8重量份。所述纺丝油剂是环氧乙烷/环氧丙烷加合的二醇酯(30重量份)、环氧乙烷加合的二醇酯(15重量份)、甘油三酯(10重量份)、三甲基丙烷三酯(10重量份)和少量抗静电剂的混合物。
上述上油纤维通过预交络机并通过使用导丝辊被拉伸。
在拉伸之后，利用第二交络机对上述拉伸丝进行交络和利用卷绕机对其进行卷绕而制得所述聚酯纤维。
此时，二醇/二羧酸的摩尔比，酯化反应、缩聚反应、加入二醇的附加反应的温度、压力和反应时间，另外加入的二醇相对于最初的二醇的含量比，PET聚合物的特性粘度，分子中的CEG含量，熔融纺丝工序的纺丝速度、纺丝张力和纺丝温度，拉伸比，以及热处理温度等公开于下面表1中，其它条件按照制备聚酯纤维的常规条件。
[表1]
Figure BDA0000116976080000191
Figure BDA0000116976080000201
按照下面的方法测量根据实施例1-5制备的聚酯纤维的性能，所测量的性能列于下面的表2中。
1)结晶度
利用密度梯度法使用正庚烷和四氯化碳在25℃下测量聚酯纤维的密度ρ，并且根据下面计算公式1计算结晶度。
[计算公式1]
Figure BDA0000116976080000202
此处，ρ是纤维的密度，ρc是结晶区的密度(在PET的情况下，ρc＝1.457g/cm3)，ρa是无定形区的密度(在PET的情况下，ρa＝1.336g/cm3)。
2)特性粘度(IV)
用四氯化碳从纤维样品中提取纺丝油剂，以及在160±2℃下将该纤维样品溶解在邻氯苯酚(OCP)中之后，在25℃的温度下使用自动粘度计(Skyvis-4000)测量毛细管中纤维样品的粘度，根据下面计算公式2计算纤维的特性粘度(IV)。
[计算公式2]
特性粘度(IV)＝{(0.0242×Rel)+0.2634}×F
Rel＝(溶解秒数×溶液的比重×粘度系数)/(OCP粘度)
F＝(标准切片的IV)/(以标准操作由标准切片测得的三个IV的平均值)
3)CEG含量
根据ASTM D 664和D 4094法测量聚酯纤维的CEG含量。将0.2g的纤维样品加入到50mL爱伦美氏烧瓶中，将20mL苄醇加入到其中，使用加热板将该烧瓶加热到180℃，保持该温度5分钟以使样品完全溶解。然后，使上述溶液冷却至160℃，当温度达到135℃时向其中加入5～6滴酚酞，用0.02N KOH滴定该溶液，在无色溶液变成粉色的滴定点处由计算公式3计算CEG含量(COOH百万当量/kg样品)。
[计算公式3]
CEG＝(A-B)×20×1/W
此处，A是纤维样品滴定中消耗的KOH的量(mL)，B是空白样品滴定中消耗的KOH的量(mL)，W是纤维样品的重量(kg)。
4)初始模量
根据ASTM D 885法，由强度-伸长曲线的弹性范围内的斜率计算弹性模量值，得到初始模量，所述强度-伸长曲线是由拉伸试验得到的。
5)断裂时的抗拉强度和伸长率
使用万能试验机(Instron Co.)测量断裂时的抗拉强度和伸长率，纤维样品的长度是250mm，拉伸速度是300mm/min，初始负载是0.05g/d。
6)干热收缩率
使用Testrite MK-V装置(Testrite Co.，英国)，以30g的初始张力在180℃的温度下测量干热收缩率2分钟。
7)韧度
由下面计算公式4计算韧度(10-1g/d)。
[计算公式4]
8)单丝的丹尼尔
按照以下方法测量单丝的丹尼尔：使用卷筒选择9000m纤维，对该纤维进行称重以得到纤维的总细度(丹尼尔)，以及用该总细度除以丝的数目。
9)伸长率
在按照与断裂时的抗拉强度和伸长率相同的方法得到强度-伸长曲线之后，在该强度-伸长曲线中确定与各个负载相应的伸长率值。
[表2]
Figure BDA0000116976080000221
对比例1～5
除了示于下面表3中的条件之外，基本根据与实施例1～5相同的方法制备对比例1～5的聚酯纤维。
[表3]
Figure BDA0000116976080000222
Figure BDA0000116976080000231
基本根据与实施例1～5相同的方法，测量根据对比例1～5制备的聚酯纤维的性能，测得的性能列于下面表4中。
[表4]
Figure BDA0000116976080000241
制备例1～5
使用剑杆织机由根据实施例1～5制得的聚酯纤维织造用于气囊的原料织物，通过洗涤和拉幅工序将该原料织物制成用于气囊的织物。然后，用辊衬刮刀涂法将聚氯乙烯(PVC)树脂涂布在上述织物上，从而得到PVC涂层织物。
此时，经纱和纬纱的织造密度、织造类型和织物的涂布树脂的量示于下面表5中，制备例1～5的其它条件按照制备用于气囊的聚酯织物的常规条件。
[表5]
Figure BDA0000116976080000242
按照下面的方法测量使用实施例1～5的聚酯纤维制得的用于气囊的聚酯织物的性能，所测得的性能列于下面表6中。
(a)断裂时的抗拉强度和伸长率
根据ASTM D 5034，从用于气囊的织物上切下织物样品，将该织物样品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时，测量当织物样品断裂时的抗拉强度和伸长率。
(b)抗撕强度
根据ASTM D 2261测量用于气囊的织物的抗撕强度。
(c)收缩率
根据ASTM D 1776测量经纱和纬纱方向上的收缩率。首先，从用于气囊的织物上切下样品，并标示该样品以表示出在沿经纱和纬纱各自方向收缩之前的长度是20cm。然后，在将该样品在149℃下热处理1小时之后，测量在收缩后的样品的长度。由公式{[(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上的收缩率(％)。
(d)硬挺度
根据ASTM D 4032，使用测试硬挺度的装置以圆形弯曲法(circular bendmethod)测量织物的硬挺度。此外，也可以使用测量织物硬挺度的悬臂法，该悬臂法是通过使用悬臂测量装置测量织物的弯曲长度(bending length)来进行的，所述悬臂测量装置具有一定角度的斜面(该斜面用于使织物弯曲)。
(e)厚度
根据ASTM D 1777测量用于气囊的织物的厚度。
(f)透气性
根据ASTM D 737，在将用于气囊的织物在20℃和65％RH的条件下存储1天或更长时间之后，将125Pa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。
[表6]
Figure BDA0000116976080000251
对比制备例1～5
除了使用对比例1～5的聚酯纤维之外，基本根据与制备例1～5相同的方法制备对比制备例1～5的聚酯织物并且测量其性能。所测得的性能结果列于下面表7中。
[表7]
Figure BDA0000116976080000261
如表6所示，可以认识到，制备例1～5的用于气囊的织物是由具有高特性粘度和伸长率以及低初始模量的实施例1～5的聚酯纤维制备的，并具有非常优异的性能。具体而言，制备例1～5的用于气囊的织物具有235～249kgf/inch的抗拉强度、15～21kgf的抗撕强度以及在经纱和纬纱方向上的收缩率分别为0.5％～0.7％和0.3％～0.6％。同时，还认识到，制备例1～5的用于气囊的聚酯织物由于其0.54～0.79kgf的最佳硬挺度范围，所以除了其优异的尺寸稳定性和机械性能之外，还具有优异的折叠性和封装性。
此外，还认识到，由于制备例1～5的用于气囊的织物是使用高强度和低模量的纤维制备的，所以该织物能够显示出在涂层织物的透气性为1.4cfm或小于1.4cfm范围内的优异的气密性。
相反，如表7所示，认识到由使用对比例1～5的聚酯纤维制备的对比制备例1～5的用于气囊的织物不满足上述性能。具体而言，对比制备例1～5的用于气囊的织物具有与制备例的织物相似的抗拉强度，但是该织物的收缩率和抗撕强度显著劣化。对于对比制备例1～5的用于气囊的织物，在经纱和纬纱方向上的收缩率分别为0.8％～1.2％和0.7％～1.1％，以及抗撕强度是10～14kgf。当收缩率和抗撕强度较差的织物用于气囊装置时，由于机械性能劣化而可能发生在膨胀过程中气囊胀破的问题。
另外，认识到对比制备例1～5的涂层织物的透气性显著增加至1.7～2.1cfm，因而气密性较差。当透气性增加时，还可能存在如下问题：当气囊膨胀时气囊的空气容易泄露，且该气囊不能适当地起到保护驾驶员和乘客的作用。

Claims (26)

1.一种用于气囊的聚酯纤维，在室温下，该聚酯纤维在1.0g/d应力下的伸长率为0.5％或大于0.5％，在4.0g/d应力下的伸长率为4.3％或大于4.3％，在7.0g/d应力下的伸长率为7.5％或大于7.5％，并且初始模量为40～100g/d。
2.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，特性粘度是0.8dl/g或大于0.8dl/g。
3.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，羧端基(CEG)的含量为50meq/kg或小于50meq/kg。
4.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，结晶度是40％～55％。
5.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，抗拉强度是6.5g/d或大于6.5g/d，且断裂伸长率是13％或大于13％。
6.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，干热收缩率是10％或小于10％，且韧度是30×10-1g/d或大于30×10-1g/d。
7.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，单丝细度是0.5～20旦尼尔。
8.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，总细度是200～1000旦尼尔。
9.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，丝的数目是50～240根。
10.一种根据权利要求1～9中任一项所述的聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
在270～300℃下对特性粘度为0.85dl/g或大于0.85dl/g的聚酯聚合物进行熔融纺丝以制备聚酯未拉伸丝；和
和对上述聚酯未拉伸丝进行拉伸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚酯聚合物包含70mol％或大于70mol％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚酯聚合物和所述纤维之间的特性粘度的差是0.5dl/g或小于0.5dl/g。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚酯聚合物的羧端基(CEG)的含量为30meq/kg或小于30meq/kg。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚酯聚合物的CEG含量与所述纤维的CEG含量之间的差为20meq/kg或小于20meq/kg。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述熔融纺丝工序以300m/min～1000m/min的纺丝速度进行。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述拉伸工序以5.0～6.0的拉伸比进行。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，在使所述未拉伸丝在0.2％～2.0％的上油率单位(OPU)的条件下通过导丝辊之后，进行所述拉伸工序。
18.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括在对所述未拉伸丝进行拉伸之后在170～250℃温度下的热定型工序。
19.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括在对所述未拉伸丝进行拉伸之后的松弛工序，其中松弛率是1％～14％。
20.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括在对所述未拉伸丝进行拉伸之后的卷绕工序，其中卷绕速度是2000～4000m/min。
21.一种用于气囊的聚酯织物，包括权利要求1～9中任一项的聚酯纤维。
22.根据权利要求21所述的聚酯织物，根据ASTM D 5034法测量的该聚酯织物的抗拉强度是220kgf/inch或大于220kgf/inch。
23.根据权利要求21所述的聚酯织物，根据ASTM D 2261法测量的该聚酯织物的抗撕强度是23kgf或大于23kgf。
24.根据权利要求21所述的聚酯织物，其中，根据ASTM D 1776法测量的在经纱和纬纱方向上的收缩率分别是4.0％或小于4.0％。
25.根据权利要求21所述的聚酯织物，其中，根据ASTM D 4032法测量的硬挺度是0.2kgf或大于0.2kgf。
26.根据权利要求21所述的聚酯织物，其中，根据ASTM D 737法测量的透气性是10.0cfm或小于10.0cfm。
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