CN102713031A - 气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维及由其制造的织物 - Google Patents

气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维及由其制造的织物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，其具有的特性粘度为0.8～1.3，并且是通过纺织复丝聚对苯二甲酸乙二醇酯制造的。本发明的用于制造气囊的聚对苯二甲酸乙二醇酯织物具有改进的能量吸收能力，这是通过调节聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的强度/变形曲线而产生的。为调节强度/变形曲线，复丝聚对苯二甲酸乙二醇酯经受下列应力：室温时初期应力为1.0g/d，伸长率小于4%，随后的中期应力为4.5g/d，伸长率小于12%，直至至少7.0g/d的拉伸强度并恰好至纤维发生断裂的点，从而使得聚对苯二甲酸乙二醇酯具有的伸长率为15%以上，端羧基(CEG)含量为小于35mmol/kg，纤维细度为小于5旦尼尔。

Description

气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维及由其制造的织物
技术领域
本发明涉及气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维以及由其制造的气囊用织物，更具体而言，本发明涉及在缝制贴边部分具有改进的断裂性质的气囊用织物，所以当通过调节聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的强度/变形曲线而将聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝应用于气囊用织物时，在气囊垫的展开试验中能够防止通过纺织特性粘度为0.8～1.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片(chip)而制造的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的断裂。
背景技术
气囊用织物需要具有各种不同的特性，例如碰撞时顺利展开气囊的低透气性、防止气囊自身损伤/破裂的高能量吸收能力、以及改善保存性的织物自身的折叠性。尼龙66材料已经广泛用作适合于此类气囊织物的各种要求的纤维。近些年，考虑到节省成本等经济效率方面，日益关注的是纤维材料而非尼龙66。
为了使聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线应用于气囊，在气囊垫模块展开试验中应当解决气囊的断裂问题。为此，已经尝试改善聚对苯二甲酸乙二醇酯气囊的能量吸收能力并防止在气囊膨胀时该气囊在气囊的缝制贴边部分断裂。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制造的气囊用织物，其在缝制贴边部分具有改善的断裂性质，因此，通过调节聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的强度/变形曲线，在气囊垫的展开试验中能够防止聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的断裂。
技术方案
本发明的一个方面提供通过纺织特性粘度为0.8～1.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片而制造的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝。此处，所述气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的特征在于其具有如下的强度-变形曲线：当所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝于室温经受1.0g/d的初期应力时其伸长小于4%、经受4.5g/d的中期应力时其伸长小于12%、以及在至少为7.0g/d的拉伸强度直至切断纤维为止其伸长为3%以上，并且所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的断裂伸长率为15%以上，单纤维细度(single fiber thickness)为5旦尼尔以下。
根据本发明的一个示例性实施方式，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的以纱线的F/F静摩擦系数除以纱线的F/M静摩擦系数而计算的值为1.5以上。
根据本发明的另一个示例性实施方式，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的端羧基(CEG)含量为35mmol/kg以下。
根据本发明的又一个示例性实施方式，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的最大热应力为0.2g/d～0.5g/d。
根据本发明的又一个示例性实施方式，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的总纤维细度(total fiber thickness)为150旦尼尔～1000旦尼尔。
本发明的另一个方面提供了一种由聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝织制的气囊用织物。此处，该气囊用织物是通过用选自由硅类涂布剂、聚氨酯类涂布剂、丙烯酸涂布剂、氯丁橡胶类涂布剂和氯丁二烯类涂布剂组成的组中的一种涂布剂以15g/m2～60g/m2的含量涂布所述气囊用织物而制备的。
有利效果
根据本发明，使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，能够制得在气囊垫展开试验中在贴边部分具有改进的断裂性质的气囊用织物。此处，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有如下的强度-变形曲线：当所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝于室温经受1.0g/d的初期应力时其伸长小于4%、经受4.5g/d的中期应力时其伸长小于12%、以及在至少为7.0g/d的拉伸强度下直至纤维切断为止其伸长率为3%以上，并且所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的断裂伸长率为15%以上，以纱线的F/F静摩擦系数除以纱线的F/M静摩擦系数而计算获得的值为1.5以上，端羧基(CEG)含量为35mmol/kg以下，以及单纤维细度为5旦尼尔以下。
具体实施方式
在下文中将详细地描述本发明的示例性实施方式。不过，本发明并不限于以下公开的实施方式，而是可以以各种形式来执行。描述下列实施方式是为了使得本领域的普通技术人员能够实施并实践本发明。
尽管术语第一第二等等可用来描述各种要素，不过这些元件并不被这些术语所限制。这些术语仅是用于将一种要素与另一种要素区分开来。例如，第一要素可以被称为第二要素，类似地，第二要素也可以被称为第一要素，并不会背离示例性实施方式的范围。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列条目的任意组合及所有组合。
应当理解，当一个要素被指为与另一个要素“连接”或“结合”时，该要素可直接连接或结合另一个要素，或者也可以存在插入性要素。相反，当一个要素被指为与另一个要素“直接连接”或“直接结合”时，则其之间不存在插入性要素。
本文中使用的术语只为描述具体的实施方式，而非意图限制示例性实施方式。单数形式的“a”、“an”和“the”意图也包括复数形式，除非上下文另有明确表示。进而还应理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”和/或“含有”指明存在所声明的特征、整数、步骤、操作、元素、成分和/或其群组时，但并不排除存在或加入一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元素、成分和/或其群组。
本发明旨在提供一种缝制贴边部分具有改进的断裂性质的气囊用织物，所以当通过调节聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的强度/变形曲线而使聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝应用于气囊用织物时，在气囊垫展开试验中能够防止通过纺织特性粘度为0.8～1.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片而制造的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的断裂。
为了使气囊用织物能够安全地吸收因气囊内的火药爆炸而产生的排出气的瞬间的冲击能，在本发明中使用通过纺织特性粘度(IV)为0.8～1.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片而得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝。树脂的特性粘度为小于0.8dl/g的聚酯纱线是不理想的，因为该聚酯纱线不具有足够的韧性。
除了聚对苯二甲酸乙二醇酯之外，用于形成本发明的气囊用复丝的树脂可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚乙烯-1,2-双(苯氧基)乙烷-4,4’-二羧酸酯、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯和包括所述聚合物作为一个或多个重复单元的共聚物。所述树脂的具体实例可选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚间苯二甲酸乙二醇酯共聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚萘二甲酸丁二醇酯共聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚癸二酸丁二醇酯共聚酯以及这些聚合物和共聚物的至少两种的混合物组成的组。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂因其机械性质和纤维形成特性而特别优选用于本发明。
本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维可具有35mmol/kg以下的端羧基(CEG)含量。当聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线的CEG含量超过35mmol/kg时，纱线的耐水解性可能劣化，因此在高温高湿条件下难以维持气囊用织物的性能。
在强度/变形曲线中，适合于用作本发明的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝的纤维在该纤维经受1.0g/d的应力时可伸长小于4%。当聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝在1.0g/d的初期应力下伸长为4%以上时，织物可能会突然变形并在初期即受损。
此外，当复丝经受4.5g/d的中期应力时，复丝可以伸长小于12%。当复丝在4.5g/d的中期应力下伸长为12%以上时，人体可能会因织物的透气程度的突然增大而被排出气体灼伤。
另外，由聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝制造的织物在至少7.0g/d的拉伸强度下直至纤维切断为止可伸长3%以上，从而使织物具有适合于用作气囊的拉伸强度和撕裂强度。在当纤维在至少7.0g/d的拉伸强度下直至纤维切断为止伸长小于3%时，这是存在问题的，因为纤维吸收拉伸负荷的最大能力不足。结果，当纤维由低重量的织物织制时，纤维的拉伸强度和撕裂强度可能不足。
根据本发明，气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝可具有15%以上的断裂伸长率。当复丝的断裂伸长率小于15%时，气囊垫突然膨胀时的能量吸收能力可能劣化，因而垫子可能会爆裂。
根据本发明，气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝可具有0.2g/d～0.6g/d的最大热应力。在最大热应力小于0.2g/d的纱线的生产条件下，纱线的强度不够，而在最大热应力大于0.6g/d的纱线的生产条件下，纱线具有较低的伸长率。结果，在气囊垫展开试验中气囊垫容易爆裂。
根据本发明，气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的总纤维细度为150旦尼尔～1000旦尼尔，更优选为200旦尼尔～700旦尼尔。当使用总纤维细度小于150旦尼尔的纱线时，气囊用织物的保存性不够，在气囊展开期间及展开后乘客冲撞气囊时，气囊可能会破裂。相反，当总纤维细度超过1000旦尼尔时，气囊因具有足够的强度而具有令人满意的安全性，但是气囊的保存性因织物厚度的增大而降低。
构成气囊用织物的复丝可优选具有5旦尼尔以下的单纤维细度，更优选为4.5旦尼尔以下。通常，当使用具有较低的单纤维细度的纤维时，得到的织物是柔软的，因而具有优异的折叠性和良好的保存性。而且，随单纤维细度的减小，遮盖性质(coveringproperty)得到改善。结果，可以控制织物的透气性。当单纤维细度超过5旦尼尔时，织物的折叠性和保存性可能下降，低透气性也会劣化。因此，织物不足以用作气囊用织物。
根据本发明，F/F摩擦系数的比值是指通过用聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线的纤维之间的静摩擦系数(F/F μs)除以纤维与金属之间的静摩擦系数(F/M μs)得到的值。F/F摩擦系数的比值优选为1.5以上。更优选的是，其F/F摩擦系数的比值优选为2.0以上的纱线应用于气囊用织物。当F/F摩擦系数的比值小于1.5时，纤维之间的摩擦系数不足，因此缝制贴边部分在气囊垫展开试验中的断裂现象增多。
为了充分地将F/F摩擦系数的比值增加至1.5以上并确保良好的纺织加工性，重要的是选择合适的纺丝乳液。乳液类型或溶剂类型均可用作纺丝乳液的类型。不过，理想的是使用F/F摩擦系数相对高于F/M摩擦系数的乳液。根据本发明的一个示例性实施方式，气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线可以通过纺织选自纺丝乳液的乳液类型的纺丝溶液以0.6%的OPU附着量来制备。
使用喷气或喷水织机可以获得根据本发明的制备方法制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。不过，由于织物中的残留油不得不以0.1重量%以下的含量存在，因此考虑到附着于纤维的乳液的脱落性时使用喷水织机制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。而且，织制的纤维可进行精炼处理和160℃～190℃的热固化。
当织物是由本发明的制备方法制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维织制时，理想的是织制具有对称结构的平纹织物。为了选择性获得有吸引力的织物，可以由具有对称结构的2/2巴拿马式机织布织制具有较低线密度的丝。
织制的织物可以用选自由硅类涂布剂、聚氨酯类涂布剂、丙烯酸涂布剂、氯丁橡胶类涂布剂和氯丁二烯类涂布剂组成的组中的一种涂布剂以15g/m2～60g/m2的含量涂布，所述涂布剂用于确保适用于气囊用织物的低透气性。
实施例
根据本发明，如下测定并评估实施例和比较例的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线的物理性质。
1)特性粘度(I.V.)
使苯酚与1,1,2,2-四氯乙醇以6:4的重量比混合，将0.1g测试样品在由此获得的试剂（90℃）中溶解90分钟。之后，将得到的样品溶液转移至乌氏（Ubbelohde）粘度计中，并在30℃的恒温槽中保持10分钟。然后，使用粘度计和吸气器计算样品溶液的下降时间（秒）。另外，以与上述相同的方式获得溶剂的下降时间（秒）。然后，使用下列等式计算R.V.值和I.V.值。
R.V.=测试样品的下降时间（秒）/溶剂的下降时间（秒）
I.V.=1/4×[(R.V.-1)/C]+3/4×(In R.V./C)
在以上等式中，C表示样品溶液中测试样品的浓度（g/100ml）。
2)纱线的热应力的测定
使用热应力测试仪(型号名：KE-3LS，由KANEBO市售可得)将纱线制备为直径10cm的圈状，并悬挂于上/下端钩。然后，对测试样品施加0.05g/den的初期负荷，并以2.2℃/秒的速率加热测试样品。在该情况中，测定测试样品中产生的应力并绘制成图。
3)纱线的CEG含量的测定
使用测试方法“GG7”（Geosynthetic Research Institute(GRI)）分析CEG含量，并以单位mmol/kg表示。
4)纱线的强度伸长率(tenacity elongation)的测定
使纱线在保持于标准条件（即，温度25℃，相对湿度65%）下的恒温/恒湿室中保持24小时，然后，根据ASTM 2256方法使用拉力测试机测定测试样品。
5)纱线的摩擦牢度
使用摩擦测试仪（型号名：YF-850，由TORAY市售可得）以3cm/分钟的速率摩擦纱线时测定纤维之间的静摩擦系数（F/F，μs）。此外，用纱线以200m/分钟的速率摩擦镀Ni金属时测定纤维与金属之间的静摩擦系数（F/M，μs）。然后，以F/F μs值除以F/M μs值来计算F/F摩擦系数的比值。
6)织物的拉伸强度
使Instron 4465（由Instron，US市售可得）在标准条件（20℃，65%相对湿度）下根据ASTM D 5034标准方法保持24小时。然后，测定宽度为10cm和长度为15cm的织物的拉伸强度。
7)织物的撕裂强度
使Instron 4465（由Instron，US市售可得）在标准条件（20℃，65%相对湿度）下根据ASTM D 2261标准方法保持24小时。然后，测定织物的撕裂强度。
8)织物的空气渗透率
使用Frazier空气渗透率测试仪根据ASDM 737标准方法在125Pa的压力下测定织物的空气渗透率。
9)气囊垫展开试验
由气囊用织物制造模块，并使其在85℃保持4小时。之后，在3分钟内对该模块进行展开试验以确定该模块是否断裂，并评估为“合格”或“不合格”。
下面，将参考一下实施例详细描述本发明。不过，应当理解这些实施例并不意图限制或限定本发明的范围。
实施例1
使用喷水织机由具有表1中所列特性的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制备气囊用坯布，以使该平纹布具有每英寸50×50的织物。在该情况中，此处使用的纺丝乳液是具有相对较高的F/F摩擦系数的选自乳液型纺丝乳液（由Takemoto市售可得）的乳液（商品名：TNX-021），并以0.6%的OPU附着量纺织。
比较例1
以与实施例1中相同的方式由具有表1中所列特性的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制备气囊用坯布。
在该情况中，此处使用的纺丝乳液是具有相对较高的F/F摩擦系数的选自乳液型纺丝乳液（由Croda-WooBang Cc.,Ltd.市售可得）的乳液（商品名：TN-0071T），并以0.6%的OPU附着量纺织。
表1
Figure BDA00001795839200071
实施例2
使实施例1中制备的坯布通过95℃的水浴，以使该坯布精炼并热收缩。之后，使该坯布在185℃热固定2分钟。然后，通过用硅类涂布剂以25g/m2的含量涂布坯布来制备气囊用织物。评估由此制备的织物的物理性质，也对该织物进行气囊垫展开试验。结果列于下表2中。
比较例2
通过以与实施例2相同的方式处理比较例1中制备的坯布来制备气囊用织物。然后，评估该织物的物理性质，也对该织物进行气囊垫展开试验。结果列于下表2中。
表2
Figure BDA00001795839200081
实施例3
使用喷水织机，由聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线来制备气囊用坯布，以使该平纹布可以具有每英寸50×50的织物。所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线通过纺织过程在GR4温度为250℃、GR5温度为170℃和松弛比为9.2%的条件下制备以具有表3中所列特性。
比较例3
以与实施例3相同的方式由聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线来制备气囊用坯布，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线以与实施例3相同的条件制备以具有表3中所列特性，不同之处在于纺织过程中的下列条件：GR4温度为175℃、GR5温度为100℃、松弛比为1.9%。
表3
Figure BDA00001795839200082
实施例4
使实施例3中制备的坯布通过95℃的水浴，以使该坯布精炼并热收缩。之后，使该坯布在185℃热固定2分钟。然后，通过用硅类涂布剂以25g/m2的含量来涂布坯布。
评估由此制备的织物的物理性质，也对该织物进行气囊垫展开试验。结果列于下表4中。
比较例4
通过以与实施例4相同的方式处理比较例3中制备的坯布来制备气囊用织物。然后，评估该织物的物理性质，也对该织物进行气囊垫展开试验。结果列于下表4中。
表4
Figure BDA00001795839200091
尽管参考了本发明的某些示例性实施方式显示并描述了本发明，不过本领域的技术人员应当理解，此处可以对形式及细节进行各种变化，而不会背离由所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝，其是通过纺织特性粘度(IV)为0.8～1.3的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片而制造的，
其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有如下的强度-变形曲线：当所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝于室温经受1.0g/d的初期应力时其伸长小于4%、经受4.5g/d的中期应力时其伸长小于12%、以及在至少为7.0g/d的拉伸强度下直至纤维切断为止其伸长3%以上，并且所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的断裂伸长率为15%以上，单纤维细度为5旦尼尔以下。
2.如权利要求1所述的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的以纱线的F/F静摩擦系数除以纱线的F/M静摩擦系数而计算的值为1.5以上。
3.如权利要求1所述的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的端羧基(CEG)含量为35mmol/kg以下。
4.如权利要求1所述的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的最大热应力为0.2g/d～0.5g/d。
5.如权利要求1所述的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝具有的总纤维细度为150旦尼尔～1000旦尼尔。
6.一种由权利要求1中所限定的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝织制的气囊用织物。
7.一种气囊用涂层织物，所述气囊用涂层织物是通过用选自由硅类涂布剂、聚氨酯类涂布剂、丙烯酸涂布剂、氯丁橡胶类涂布剂和氯丁二烯类涂布剂组成的组中的一种涂布剂以15g/m2～60g/m2的含量涂布权利要求6中所限定的气囊用织物来制备的，并具有以下物理性质：
(1)拉伸强度：190kgf～300kgf，(2)撕裂强度：25kgf～40kgf，和(3)空气渗透率：0.5立方英尺/分钟(CFM)以下。
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