CN102918187A - 聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可用于气囊织物的聚酯纤维，更具体地说，涉及一种聚酯纤维，该聚酯纤维的制备方法和由该聚酯纤维制得的气囊织物，其中，所述聚酯纤维在室温下在1.0g/d的抗拉强度下的伸长率为0.8～2.0%，并在8.8g/d～最大值的抗拉强度下的附加伸长率为1.5～5%。本发明的聚酯纤维确保低的初始杨氏模量和良好的机械特性，可以用在气囊织物上，不仅提供优异的气密效果及封装特性和尺寸稳定性，而且也使作用在乘员上的碰撞冲击最小化，从而保护乘员的安全。

Description

聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可用于气囊织物的聚酯纤维，更具体地说，涉及一种高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维、该聚酯纤维的制备方法、以及包含该聚酯纤维的气囊织物，其中，所述高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维具有良好的机械性能、高的柔韧性和高的尺寸稳定性。
背景技术
一般而言，气囊是指汽车以大约40km/h以上的冲击速率正面碰撞时，一旦通过碰撞冲击传感器检测到撞击就利用易爆炸的化学物质产生气体并使气囊垫充气从而对乘员提供保护的汽车安全装置。
气囊织物的要求是，低透气性以利于气囊展开、高强度和高耐热性以防止气囊损坏或破裂、以及高柔韧性(flexibility)以减小对乘员的冲击。
特别地，汽车的气囊被制成限定的尺寸，它可以折叠到汽车中的方向盘、门板等内，以将其体积减至最小，然后，当充气装置工作时它可以充气展开。
因此，为了将气囊装进汽车中时有效地保持气囊的折叠和封装特性、防止气囊损坏或破裂、在展开气囊垫并对乘员的冲击最小化上获得高性能，非常重要的是，气囊织物确保有良好的机械特性、良好的折叠特性和高的柔韧性，以减小对乘员的冲击。实际上，还没有出现这样的气囊织物，该气囊织物能够保持乘员安全所需的气密效果和柔韧性上的优异性、能够充分承受施加到气囊上的冲击，并能够有效地装在汽车内。
通常，使用聚酰胺纤维(例如尼龙66)作为气囊织物的原料。尽管尼龙66具有高的抗冲击性，但其在耐湿热性、耐光性和尺寸稳定性上比聚酯纤维差，并且价格更昂贵。
日本专利公告No.Hei 04-214437公开了使用聚酯纤维克服这些问题。然而，在气囊制备中使用现有的聚酯纤维时，由于其极高的硬挺度，会导致将气囊装入汽车内的狭窄空间中的难度，由于其高的弹性和低的伸长率，会导致高温热处理过程中的过度的热收缩，以及在高温和高湿的苛刻条件下在保持良好的机械特性和展开特性方面具有局限性。
因此，需要开发一种纤维，该纤维能够保持良好的机械特性和气密效果以适合用在汽车气囊中，并能够提供用以减小对乘员冲击的高的柔韧性、良好的封装性、以及在高温和高压的苛刻条件下保持良好机械特性的能力。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种聚酯纤维，该聚酯纤维在机械特性、柔韧性和尺寸稳定性上确保优异性以适合用在气囊织物中，并在高温和高湿的苛刻条件下保持优异的性能。
本发明的另一目的是，提供一种制备上述聚酯纤维的方法。
本发明的又一目的是，提供一种使用上述聚酯纤维制得的气囊织物。
本发明提供一种聚酯纤维，该聚酯纤维在室温下在1.0g/d的抗拉强度下的伸长率为0.8～2.0%，并在8.8g/d到最大值的抗拉强度下的附加伸长率为1.5～5%。
本发明也提供一种制备所述聚酯纤维的方法，该方法包括：在270～305℃(摄氏度)用特性粘度为1.05～2.0dl/g的聚酯聚合物下进行熔体纺丝以制得未拉伸的聚酯纤维；以及对该未拉伸的聚酯纤维进行拉伸。
本发明也提供一种使用上述聚酯纤维制得的气囊织物。
在下文中，根据本发明的特定实施例，对一种聚酯纤维、该聚酯纤维的制备方法和由该聚酯纤维制得的气囊织物给出详细的说明，所述说明仅以示例的方式给出且不意在限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在本发明的范围内对所述实施例可以进行各种改变和修改。
除非另有说明，否则，此处所用术语“包含”和/或“包括”具体是指没有任何特殊限制地存在所述及的组分(或成分)，但不排除其它组分(或成分)的加入。
用于气囊的聚酯织物可以通过下述步骤来制备：将聚对苯二甲酸乙二醇酯(在下文中，称为“PET”)聚合物熔体纺丝成未拉伸纤维、对该未拉伸纤维进行拉伸，然后将该拉伸过的聚酯纤维织成聚酯织物。因此，所述聚酯纤维的特性可以直接或间接地影响所述用于气囊的聚酯织物的性能。
为了使用所述聚酯纤维代替现有技术中使用的聚酰胺纤维（例如尼龙66）作为气囊纤维，需要克服与该聚酯纤维的使用相关的问题，包括由所述聚酯纤维的高模量和高硬挺度引起的折叠特性的劣化、由低熔化热容量引起的在高温和高湿的苛刻条件下性能的劣化，以及随之而来的展开性能的劣化。
相比于现有尼龙纤维，所述聚酯纤维具有低的收缩率，从而导致在所述织物制备中的热处理期间气囊织物封装性能的劣化，以及所述聚酯纤维具有硬挺的分子链，从而大大地劣化了所述气囊装入汽车时该气囊的聚酯织物的封装特性。此外，在聚酯分子链上的羧端基(在下文中，称作“CEG”)在高温和高湿的条件下攻击酯键而使分子链断裂，于是，随着老化的进行，使性能劣化。
因此，通过对性能(例如强度、伸长率、初始杨氏模量等)的范围进行优化从而显著降低硬挺度并保持优异的机械特性(例如韧度和抗扯强度、以及气密性能)，本发明可以有效地用于气囊织物。
特别地，本发明的发明人从一系列实验的结果中发现，在制备气囊织物时使用具有所述特性的聚酯纤维可以增强气囊织物的折叠性、尺寸稳定性和气密效果，使得即使在高温和高湿的苛刻条件下，所述气囊也可以保持良好的装入汽车中时的封装特性、良好的机械特性、优异的漏气保护性能和优异的封装性能。
根据本发明的一个实施方案，提供一种具有确定特性的聚酯纤维。该聚酯纤维在室温下在1.0g/d的抗拉强度下的伸长率为0.8～2.0%，并在8.8g/d到最大值的抗拉强度下的附加伸长率为1.5～5%。
优选地，所述聚酯纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为主要成分。此处，在制备PET的步骤中可以将各种添加剂添加到PET中。为了提供适用于气囊织物的特性，所述聚酯纤维可以包含至少70mol%，更优选地至少90mol%的PET。若无另外特别说明，此处所用的术语“PET”是指至少70mol%的PET聚合物。
根据本发明的一个实施方案的聚酯纤维在下面将述及的熔体纺丝和拉伸条件下制得，从而在室温下在1.0g/d的抗拉强度下具有0.8～2.0%的伸长率，并在8.8g/d到最大值的抗拉强度下具有1.5～5%的附加伸长率。
一般而言，聚酯纤维的分子结构使其具有比尼龙纤维等更高的硬挺度，从而具有更高的杨氏模量，所以，将聚酯纤维用于气囊织物会导致折叠特性和封装特性的大幅劣化，从而使所述气囊织物难以装入汽车的狭小空间中。与之相反，通过在受控条件下的熔体纺丝和拉伸而制得的聚酯纤维可以具有高的强度和低的杨氏模量，以及比工业使用的已知的聚酯纤维更低的初始杨氏模量。
特别而言，本发明的聚酯纤维的特征在于最小化的伸长率和低的初始杨氏模量。换言之，所述聚酯纤维包含多条聚酯长丝，该聚酯长丝在室温下在1.0g/d的抗拉强度下具有0.8～2.0%，优选为0.85～1.2%的伸长率；以及在室温下在8.8g/d到最大值的抗拉强度下具有1.5～5%，优选为约1.7～4.7%的附加伸长率。当所述聚酯长丝在室温下受到5.0g/d的抗拉强度时，所述聚酯纤维还具有6.5～13.5%，优选为7.5～12%的伸长率。由于所述聚酯纤维低的初始杨氏模量和低的伸长率，由所述聚酯纤维制得的气囊织物克服了现有PET织物的与高硬挺度有关的问题，并显示了良好的折叠和封装特性以及高的柔韧性。
为了吸收在展开的气囊上瞬间产生的冲击能量，可以将所述纤维的强度-伸长率曲线控制在最优化的范围内，以提高最终织物的机械特性和折叠特性。为了使所述织物安全地吸收早期气囊内易爆性化学物质引燃后释放的气体的瞬间冲击能量，并获取良好的封装性能和折叠特性以实现有效的展开性能，与高强度和高伸长率一道低初始杨氏模量是必要的。就这点而言，本发明的纤维要求所具有的强度-伸长率曲线满足伸长率相对于强度在上述确定范围的条件。。
另外，本发明的聚酯纤维在强度-伸长率曲线上的由拉力拉断的断裂点处，可以具有的最大强度是9.0g/d或大于9.0g/d，或者是9.0～10.0g/d，优选是9.2g/d或大于9.2g/d，或者是9.2～9.8g/d；最大伸长率是14%或大于14%，或者是14～23%，优选的是15%或大于15%，或者是15～22%。
特别而言，为了吸收在展开的气囊上瞬间产生的冲击能量，通过将所述聚酯纤维的断裂伸长率和干收缩率（dry shrinkage）控制在最优化的范围内，可以提高最终织物的机械特性和折叠特性。为了获得良好的折叠特性连同气囊展开时良好的韧度和抗扯强度，与高强度和高伸长率一道低干收缩率是必要的。就这点而言，本发明的聚酯纤维可以具有的断裂伸长率S1是14%或大于14%，或者是14～23%，优选是15%或大于15%，或者是15～22%；以及干收缩率S2是1.2%或大于1.2%，或者是1.2～6.5%，优选是1.5%或大于1.5%，或者是1.5～5.7%。另外，所述断裂伸长率S1和所述干收缩率S2的总和由下面计算公式1限定：
[计算公式1]
18≤S1+S2≤25
在所述计算公式中，S1是所述聚酯纤维的断裂伸长率(%)；和S2是所述聚酯纤维的干收缩率(%)。
所述纤维的断裂伸长率S1和干收缩率S2的总和可以是18～25%，优选是20～24%。由于所述聚酯纤维的这个低伸长率特性，由该聚酯纤维制得的气囊织物克服了现有PET织物的与高硬挺度有关的问题，并显示了良好的折叠和封装特性以及高的柔韧性。
特别而言，通过将计算公式1中的S1所表示的纤维的断裂伸长率（即伸长率的值）保持为14%或大于14%，所述聚酯纤维可以确保高韧度和低初始杨氏模量。因此，使用所述聚酯纤维的气囊织物不仅可以充分吸收高温高压气体能量，而且可以确保良好的折叠特性以赋予装入汽车的气囊良好的封装特性，以及确保气囊展开过程中的良好展开特性。除了所述纤维的断裂伸长率，也可以将计算公式1中的S2所表示的纤维的干收缩率保持在1.2%或大于1.2%，以防止实际纤维制造过程中导丝辊的高弛豫或高温所引起的颤动导致纤维断裂，并提高纤维制造的可加工性。同时，考虑到使用所述聚酯纤维的气囊织物的韧度和封装性，由计算公式1表示的所述纤维的断裂伸长率和干收缩率的总和优选是18%或大于18%；考虑到用于气囊的所述纤维的可纺性和可加工性，由计算公式1表示的所述纤维的断裂伸长率和干收缩率的总和优选是25%或小于25%。
另外，通过将本发明所述的聚酯纤维的强度-伸长率曲线控制在最优化的范围内，可以增强最终织物的机械特性和折叠特性。特别而言，所述聚酯纤维可以具有高强度和低杨氏模量特性，该杨氏模量比现有的工业用聚酯纤维的杨氏模量低。更具体而言，根据ASTM D 885法测得的所述聚酯纤维在1%伸长率下的杨氏模量M1是60～100g/de，优选是75～95g/de；而所述聚酯纤维在2%伸长率下的杨氏模量M2是20～60g/de，优选是22～55g/de。本发明的聚酯纤维具有比现有的工业用聚酯纤维低得多的杨氏模量，而现有的工业用聚酯纤维在1%伸长率下的杨氏模量至少是110g/de，在2%伸长率下的杨氏模量至少是80g/de。
至于所述聚酯纤维的初始杨氏模量，1%伸长率下的杨氏模量M1与2%伸长率下的杨氏模量M2之比(M1/M2)由下面计算公式2限定：
[计算公式2]
1.7≤M1/M2≤3.5
在所述计算公式中，M1是所述聚酯纤维在1%伸长率下的杨氏模量(g/de)；而M2是所述聚酯纤维在2%伸长率下的杨氏模量(g/de)。
从计算公式2中可以看出，1%伸长率下的杨氏模量M1与2%伸长率下的杨氏模量M2之比(M1/M2)是1.7～3.5，优选的是1.9～3.3。所述聚酯纤维要求在特定伸长率条件下的杨氏模量的确定范围内具有低的初始杨氏模量，使得使用所述聚酯纤维的气囊织物能够获得良好的封装性能和折叠特性，以便安全地吸收早期气囊内易爆性化学物质引燃后释放的气体的瞬间冲击能量，并有效地实施展开。
所述聚酯纤维的杨氏模量是弹性模量，定义为在拉伸测试中获得的应力-应变曲线的弹性部分的斜率，它对应于描述物体的两端被拉伸时该物体伸长和变形的程度的弹性模量。杨氏模量高的纤维具有良好的弹性，但是导致了织物劣化的硬挺度；而杨氏模量极低的纤维具有良好的硬挺度，但具有低的弹性恢复性，劣化了织物的机械性能(例如韧度等)。就这点而言，由初始杨氏模量在最优化范围内较低的聚酯纤维制得的气囊织物克服了现有聚酯纤维的与高硬挺度有关的问题，并确保了折叠和封装特性及柔韧性的优异性。
特别而言，考虑到获得气囊纤维的良好特性所需的晶体结构和取向，计算公式2中的M1表示的1%伸长率下的纤维的杨氏模量优选是60g/de或大于60g/de，考虑到气囊垫的折叠特性，该杨氏模量优选是100g/de或小于100g/de。考虑到气囊展开过程中气囊垫的快速展开性能，计算公式2中的M2表示的2%伸长率下的纤维的杨氏模量优选是20g/de或大于20g/de，考虑到所述气囊垫的折叠特性，该杨氏模量优选是60g/de或小于60g/de。另外，为了获得气囊织物的良好特性和气囊垫的展开性能，1%伸长率下的杨氏模量M1与2%伸长率下的杨氏模量M2之比(M1/M2)优选是1.7或大于1.7，考虑到气囊织物的折叠特性，1%伸长率下的杨氏模量M1与2%伸长率下的杨氏模量M2之比(M 1/M2)优选是3.5或小于3.5。
所述聚酯纤维相对于现有纤维来说也具有增强的特性粘度，即，根据本发明的聚酯纤维的特性粘度是0.8dl/g或大于0.8dl/g，或者是0.8dl/g～1.2dl/g，优选是0.85dl/g或大于0.85dl/g，或者是0.85dl/g～1.15dl/g，更优选是0.9dl/g或大于0.9dl/g，或者是0.9dl/g～1.1dl/g。为了防止在涂布过程中用于气囊的所述聚酯纤维发生热变形，特性粘度优选地保持在上述范围内。
所述纤维的特性粘度优选是0.8dl/g或大于0.8dl/g，以获得高强度和低伸长率，从而满足气囊纤维的需求，而低于0.8dl/g的特性粘度导致纤维的高伸长率。这样的高伸长率导致了增加的取向度以及由此而来的高杨氏模量，所以该织物不能获得良好的折叠特性。因此优选地，通过将纤维的特性粘度维持在0.8dl/g或大于0.8dl/g来实现低的伸长率以及由此而来的低杨氏模量。大于1.2dl/g的特性粘度增加了拉伸过程中的拉伸张力，从而导致该过程中出现问题。1.2dl/g或小于1.2dl/g的特性粘度是更优选的。通过保持这样的高水平特性粘度，本发明的聚酯纤维可以提供低硬挺度以及低伸长率和高强度，这赋予足够良好的机械特性、抗冲击性和韧度以用于气囊织物。
因此，使用具有这种低初始杨氏模量和高伸长率、优选具有高特性粘度的聚酯纤维，可以制备出机械特性、封装特性、尺寸稳定性、抗冲击性和气密效果优异的气囊织物。因此，所述聚酯纤维的使用导致生产出具有优异的抗冲击性、尺寸稳定性、机械特性和封装性能、以及较低硬挺度、良好的折叠和封装特性和良好的柔韧性的气囊织物。制得的所述用于气囊的聚酯织物具有优异的机械特性、尺寸稳定性和气密效果，提供当装入汽车内的狭窄空间中时良好的折叠和封装特性，并以良好的柔韧性使施加到乘员的冲击最小化，从而安全地保护乘员，所以可以优选使用所述聚酯织物作为气囊织物等。
根据本发明的一个实施方案的聚酯纤维是在下文描述的熔体纺丝和拉伸条件下制备的，从而相对于现有聚酯纤维来说具有非常低的CEG(羧端基)含量，即，该含量是50meq/kg或小于50meq/kg，优选为40meq/kg或小于40meq/kg，更优选为30meq/kg或小于30meq/kg。聚酯分子链上的CEG在高温和高湿的条件下攻击酯键从而使分子链断裂，这就使特性随着老化的进行而劣化。在气囊中使用所述聚酯纤维的情形中，由于CEG在高温和高湿条件下使酯键断裂，所以大于50meq/kg的CEG含量会导致特性的劣化。因此，CEG含量优选为50meq/kg或小于50meq/kg。
另一方面，根据本发明的一个实施方案的聚酯纤维具有的韧度为70～95J/m3，其中，该韧度由下面的计算公式3来定义。如上所述，通过将特性粘度、初始杨氏模量和伸长率保持在最优化的范围内，本发明的聚酯纤维可以确保气囊织物所需的优异的性能以及良好水平的强度和特性。
[计算公式3]
在所述计算公式中，F表示当所述聚酯纤维或织物的长度增加dl时施加的载荷；以及dl是所述聚酯纤维或织物的长度增量。
相比于现有的纤维，所述聚酯纤维具有更高水平的韧度(断裂功)，因而更有效地吸收高温高压气体的能量。更具体而言，所述聚酯纤维具有的韧度是70～95J/m3，优选的是75～90J/m3，所以能够有效地吸收高温高压气体的能量，并能够更有效地用作气囊的纤维。
此处所用术语“韧度”被定义为纤维(在下文中，也包括织物)在拉力作用下断裂前可以吸收的能量数量，如计算公式3所示，并且也被定义为对作用在纤维上的瞬间冲击的抗性。当纤维的长度在载荷F下从l增加至l+dl时，所做的功为F·dl，使纤维断裂所需的韧度由计算公式3给出。换言之，上述韧度由纤维和织物的强度-伸长率曲线下的面积给出(见图2)。随着用于形成织物的纤维的强度和伸长率的增加，所述织物呈现出更高的韧度。特别地，因为低韧度导致在气囊展开时在高温高压条件下对来自充气装置的瞬间展开冲击的抗性较低，所以具有低韧度的气囊织物易于破裂。因此，韧度例如低于70kJ/m3的本发明的纤维不适合用于气囊织物。
如上所述，通过确保特性粘度、初始杨氏模量和伸长率在最优化的范围内，本发明的聚酯纤维在用于制备气囊织物时，不仅可以确保高水平的强度和特性，而且可以实现优异的性能。
优选地，所述聚酯纤维的收缩应力在150℃下为0.005～0.075g/d，该温度对应于常用涂层织物的层叠涂布温度(laminate coating temperature)；所述聚酯纤维的收缩应力在200℃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。换言之，在150℃或200℃下至少为0.005g/d的收缩应力防止织物在涂布过程中在热的作用下发生下垂(sagging)，而0.075g/d或小于0.075g/d的收缩应力则降低了在涂布过程后的冷却至室温的过程中的弛豫应力(relaxation stress)。所述收缩应力基于在0.10g/d的固定载荷下所测得的值。
为了防止在热处理过程(例如所述涂布过程)中所述织物的变形，所述聚酯纤维的结晶度在40%～55%、优选为41%～52%、更优选为41%～50%的范围内。为了在所述纤维应用于气囊织物时保持热尺寸稳定性，需要所述纤维的结晶度为40%或大于40%；优选为55%或小于55%，这是因为，大于55%的结晶度导致在无定形区域减少，由此导致冲击吸收性能的劣化。
另外，所述聚合物纤维具有的长丝细度是2.5～6.8DPF(每根长丝的旦数)，优选是2.92～4.55DPF。为了在气囊织物中的有效使用，考虑到所述气囊垫的折叠性能以及气囊展开过程中吸收高温高压展开能量的吸收性能，所述纤维优选具有的总纤度为400～650旦尼尔，以便保持低细度和高强度。考虑到能量吸收性能，所述纤维的细度优选是400旦尼尔或大于400旦尼尔；而为了确保气囊垫的良好折叠特性，所述纤维的细度优选是650旦尼尔或小于650旦尼尔。较多的长丝数导致较软的聚酯纤维，但极多的长丝数导致低的可纺性。因此，优选的长丝数是96～160。
根据本发明的一个实施方案的上述聚酯纤维可以通过将PET聚合物熔体纺丝成未拉伸纤维然后对该未拉伸纤维进行拉伸而制得。各步骤的具体条件或过程直接或间接地影响聚酯纤维的特性，因此对具有上述特性的聚酯纤维的生产产生作用。
已经发现，通过所述过程的上述优化，用于气囊的聚酯纤维可以制成在室温下在1.0g/d的抗拉强度下伸长率是0.8～2.0%，以及在8.8g/d～最大值的抗拉强度下附加伸长率是1.5～5%。另外也表明，所述熔体纺丝和拉伸工序的这种最优化可以使CEG的含量最小化，而CEG在高湿度条件下像酸一样，引起聚酯纤维的基本分子链(fundamental molecular chain)断裂。因此，所述聚酯纤维具有低初始杨氏模量和高伸长率，从而可以优选地应用于具有优异的机械特性、封装特性、尺寸稳定性、抗冲击性和气密效果的气囊织物中。
在下文中，以逐步的方式进一步详细地说明所述聚酯纤维的制备方法。
所述聚酯纤维的制备方法包括：在270～305℃下对特性粘度为1.05～2.0dl/g的聚酯聚合物进行熔体纺丝以制备未拉伸的聚酯纤维；以及对该未拉伸的聚酯纤维进行拉伸。
下面将参考附图向本领域的技术人员概括描述本发明中的熔体纺丝和拉伸工艺。
图1是示意图，示出了本发明一个实施方案所述的包括熔体纺丝和拉伸步骤的聚酯纤维制备方法。在本发明所述的聚酯纤维的制备方法中，如图1所示，将上述方法制备的聚酯切片熔化，通过喷丝头进行纺丝，然后利用冷却空气进行急速冷却。油剂通过油辊(或喷油嘴)120运用在未拉伸纤维上，然后在预定的气压下均匀地散布在所述未拉伸纤维的表面上。所述未拉伸纤维通过多步骤拉伸机器141～146进行拉伸，而拉伸过的纤维在第二交络机150处在预定的压力下进行混合，并在卷绕单元160中进行卷绕以制得纤维。
首先，在本发明的制备方法中，对高粘度的聚酯聚合物进行熔融纺丝以制得未拉伸的聚酯纤维。所述聚酯聚合物可以包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为主要组分，优选至少为70mol%，更优选至少为90mol%的PET。
为了制得具有低初始杨氏模量和高伸长率的未拉伸聚酯纤维，所述熔体纺丝工序优选在低温下进行，以便将所述PET聚合物的热降解最小化。更具体而言，所述低温纺丝在例如270～305℃、优选为280～300℃、更优选为282~298℃的纺丝温度下进行，以便在所述过程中使所述高粘度PET聚合物的性能(例如特性粘度和CEG含量)的劣化最小化，即，使所述PET聚合物保持高粘度和低CEG含量。此处所用纺丝温度是指挤出机的温度。纺丝温度高于305℃的熔体纺丝工序可能引起PET聚合物的热降解，从而降低特性粘度，这样就强化了分子量的减小和CEG含量的增加，从而因纤维表面的损坏而劣化了总体特性。相反，纺丝温度低于270℃的熔体纺丝工序可能致使PET聚合物难以熔化，从而由于N/Z表面冷却劣化了PET聚合物的可纺性。因此，熔体纺丝工序优选在上述温度范围内进行。
一系列实验的结果揭示出，通过在上述低温下进行PET聚合物的熔体纺丝，以使该PET聚合物的降解反应最小化并保持高特性粘度和由此导致的高分子量，在随后的拉伸工序中无需采用高拉伸比即可获得高强度纤维，以及通过以低拉伸比进行拉伸工序以有效降低杨氏模量，可以制备出性能在上述范围内的聚酯纤维。
此外，为了使PET聚合物的降解最小化，可以对该PET聚合物在低熔体纺丝速率下（例如在300～1,000m/min，优选在350～700m/min的范围内）进行熔体纺丝工序，以便提供低的纺丝张力，即，使纺丝张力最小化。这种低纺丝张力和低纺丝速率条件下的所述PET聚合物的熔体纺丝工序可以进一步使得该PET聚合物的降解最小化。
在熔体纺丝工序后得到的未拉伸纤维可以具有的特性粘度为0.8dl/g或大于0.8dl/g，或者是0.8dl/g～1.2dl/g，优选为0.85dl/g或大于0.85dl/g，或者是0.85dl/g～1.15dl/g，更优选是0.9dl/g或大于0.9dl/g，或者是0.9dl/g～1.1dl/g。所述未拉伸纤维的分子中的CEG含量可以为50meq/kg或小于50meq/kg，优选是40meq/kg或小于40meq/kg，更优选为30meq/kg或小于30meq/kg。所述未拉伸纤维的分子中的CEG含量可以保持为与在随后的拉伸工序后得到的拉伸过的纤维(即，聚酯纤维)中的相同的水平。
如上所述，为了制得具有高强度和低杨氏模量的聚酯纤维，在制备未拉伸纤维时优选使用高粘度PET聚合物(例如特性粘度为1.05dl/g或大于1.05dl/g的PET聚合物)，并且在整个熔体纺丝和拉伸过程中，该高粘度保持在所述范围的最高水平上，以得到具有低拉伸比的高强度，从而有效地降低杨氏模量。为了防止由于PET聚合物的熔化温度增高而导致的分子链断裂以及为了防止由于喷丝组件的排出量而引起的压力增加，所述特性粘度更优选为2.0dl/g或小于2.0dl/g。
另一方面，所述PET聚合物分子中的CEG含量优选为30meq/kg或小于30meq/kg，使得当所述聚酯纤维应用于气囊织物时可以在高温和高湿条件下保持良好特性。所述PET聚合物的低CEG含量在整个熔体纺丝和拉伸过程中优选保持在所述范围的最低水平上，使得最终制得的聚酯纤维可以确保高强度、高尺寸稳定性、良好的机械特性、以及即使在苛刻条件下也可得到这种良好特性的能力。就这点而言，所述PET切片大于30meq/kg的CEG含量导致在熔体纺丝和拉伸工序后所述聚酯纤维分子中的CEG含量的过度增加，例如超过30～50meq/kg，由此在高湿度条件下CEG使酯键断裂，从而劣化了所述纤维以及使用该纤维的织物的特性。
特别地，具有高粘度和低CEG含量的PET聚合物在如上所述的低温下进行熔体纺丝工序，所述低温最大程度地抑制了PET聚合物的热降解，从而使在所述PET聚合物与所述聚酯纤维之间的特性粘度和CEG含量的差异最小化。例如，可以进行熔体纺丝和拉伸工序，使得所述PET聚合物与所述聚酯纤维之间的特性粘度的差异为0.8dl/g或小于0.8dl/g，或者是0～0.8dl/g，优选为0.7dl/g或小于0.7dl/g，或者是0.1～0.7dl/g。此外，可以进行上述工序，使得所述PET聚合物与所述聚酯纤维之间的分子中的CEG含量的差异为20meq/kg或小于20meq/kg，或者是0~20meq/kg，优选是15meq/kg或小于15meq/kg，或者是3～15meq/kg。
通过最大程度地抑制所述PET聚合物的特性粘度的降低和CEG含量的增加，本发明可以保持所述聚酯纤维的良好的机械特性，并确保高的伸长率，从而制备出适合于气囊织物的具有高强度的低模量纤维。
优选地，通过设计成使单丝细度在2.5～6.8DPF的范围内的喷丝头对所述PET切片进行纺丝。也就是说，为了在纺丝过程中减少纤维断裂以及在冷却过程中减小由于其它长丝的干扰而引起的纤维断裂的风险，单丝的细度至少为2.5DPF，为了提高冷却效率，单丝的细度可以为6.8DPF或小于6.8DPF。
在所述PET聚合物的熔体纺丝工序之后，进行冷却工序以制备未拉伸的PET纤维。优选在15～60℃下施用冷却空气、同时在冷却空气的各个温度条件下将冷却空气流控制在0.4～1.5m/s的范围内来进行所述冷却工序。这就更容易地制备具有本发明的一个实施方案所述的确定特性的未拉伸的PET纤维。
对通过上述纺丝工序制备的未拉伸纤维进行拉伸工序，以制备拉伸过的纤维。该拉伸工序可以以5.0～6.0、优选为5.15～6.4的总拉伸比进行。通过熔体纺丝工艺的最忧化，所述未拉伸的聚酯纤维具有高特性粘度和低初始杨氏模量，同时分子中具有最低水平的CEG含量。以极高拉伸比(例如大于6.5)进行的拉伸工序可能导致过度的拉伸，引起拉伸过的纤维的断裂或不规则，并导致纤维极高的取向度，这导致制备出具有低伸长率和高杨氏模量的纤维。由于所述纤维在这种高拉伸比的拉伸条件下伸长率降低以及杨氏模量增加，因此，使用该纤维的气囊织物在折叠和封装特性上可能不好。相反，以较低的拉伸比进行的拉伸工序导致所述纤维的低取向度，所以使用该纤维的聚酯在强度上会部分地劣化。但是，考虑到特性以至少5.0的拉伸比进行的拉伸工序可以制得具有高强度和低杨氏模量的聚酯纤维，该聚酯纤维适合用于气囊织物等。因此，优选以5.0～6.5的拉伸比进行拉伸工序。
根据本发明的另一优选实施方案，所述制备方法可以包括拉伸、热定型、弛豫和卷绕，其中，高粘度PET切片进行熔体纺丝，并通过多步骤导丝辊卷绕在卷绕机单元上，以便通过直接纺丝拉伸工序制备出具有高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维。
所述未拉伸纤维可以在通过上油率为0.2%～2.0%的导丝辊之后进行所述拉伸工序。
在弛豫工序中，弛豫率优选在1%～14%的范围内。低于1%的弛豫率提供一种没有收缩但在高拉伸比下取向度高的聚酯纤维，导致不能制备出具有高伸长率和低杨氏模量的聚酯纤维。高于14%的弛豫率导致纤维在导丝辊上严重颤动，劣化了可加工性。
所述拉伸工序可以另外包括用于在约170～250℃下对未拉伸纤维进行热处理的热定型工序。对于合适进行的拉伸工序，所述热处理可以优选在175～240℃、更优选在180～245℃下进行。就这点而言，低于170℃的热处理温度导致由于不充分的热效应引起的弛豫效率下降，随之产生差的收缩率；而高于250℃的热处理温度导致强度的劣化和由于热降解而在导丝辊上产生的焦油的增多，从而劣化了可加工性。
所述卷绕速度为2000～4000m/min，优选为2500~3700m/min。
根据本发明的又一实施方案，提供一种包括上述聚酯纤维的气囊织物。
此处所用的术语“气囊织物”是指用于制备汽车气囊的织造或非织造织物，它使用由上述方法制得的聚酯纤维来制备。
本发明不使用现有的具有高强度和低伸长率的高模量聚酯纤维，本发明使用具有高强度和高伸长率的低模量聚酯纤维来提供一种用于气囊的聚酯织物，该聚酯织物具有优异的尺寸稳定性、气密性能、折叠特性、柔韧性和封装特性，以及优异的气囊膨胀时的能量吸收性能。所述气囊织物不仅在室温下具有良好的特性，而且在高温和高湿的苛刻条件下在整个老化过程中也能保持良好的机械特性和优异的封装性能。
更特别地，本发明的气囊织物的抗拉强度为220～350kgf/inch，优选为230～300kgf/inch，如根据ASTM D 5034法在室温下测量的那样。考虑到气囊所要求的特性，优选地，该抗拉强度为220kgf/inch或大于220kgf/inch；为了实际实现该特性，优选地，该抗拉强度为350kgf/inch或小于350kgf/inch。
本发明的气囊织物具有的断裂伸长率是20%～60%，优选为约30%～50%，如根据ASTM D 5034法在室温下测量到的。考虑到气囊所要求的特性，优选地，所述断裂伸长率为20%或大于20%；为了实际实现该特性，所述断裂伸长率为60%或小于60%。
所述聚酯织物的韧度为3.5～6.0kJ/m3，其中该韧度由下面的计算公式3定义：
[计算公式3]
Figure BDA00002494895500141
在计算公式3中，F表示当所述聚酯纤维或织物的长度增加dl时施加的载荷；以及dl是所述聚酯纤维或织物的长度增量。
相比于现有的聚酯织物，所述聚酯织物具有更高水平的韧度(断裂功)，因而更有效地吸收高温高压气体的能量。更具体而言，韧度为3.5～6.0kJ/m3、优选为3.8～5.7kJ/m3的聚酯织物能吸收和耐受高温高压气体的能量，因而可以非常有效地用作气囊织物。因为低韧度导致在气囊展开时在高温高压条件下对来自充气装置的瞬间展开冲击的抗性较低，所以具有低韧度的气囊织物易于破裂。因此，韧度例如低于3.5kJ/m3的本发明的织物不适合用作气囊织物。
另外，所述气囊织物要求在被高温高压气体迅速膨胀时具有高水平的抗扯强度。对未涂布织物根据ASTM 2261TONGUE法测量时，表示所述气囊织物的破裂强度的所述抗扯强度是18～30kgf；对涂布织物根据ASTM 2261TONGUE法测量时，该抗扯强度是30～60kgf。就这点而言，气囊织物的抗扯强度低于所述范围的下限值，即，对于未涂布织物抗扯强度小于18kgf或对于涂布织物抗扯强度小于30kgf，会导致所述气囊在展开过程中断裂，因此有气囊故障的风险。另一方面，气囊织物的抗扯强度高于上述范围的上限值，即，对于未涂布织物抗扯强度大于30kgf或对于涂布织物抗扯强度大于60kgf，会导致织物的边缘梳化抗性(edge comb resistance)较低，急遽劣化了气囊在展开时的气密性能。
对于本发明的气囊织物，根据ASTM D 1776法测得，经向或纬向上的收缩率是1.0%或小于1.0%，优选是0.8%或小于0.8%。即使在老化工序后，经向或纬向上的收缩率也是1.0%或小于1.0%，优选是0.8%或小于0.8%。考虑到所述织物的尺寸稳定性，优选地，经向或纬向上的收缩率不超过1.0%。
如上所述，使用具有高强度和低杨氏模量的聚酯纤维，所述气囊织物可以保持优异的韧度和抗扯强度，并大幅降低硬挺度。对于所述气囊织物，根据ASTM D 4032法测得的韧度是1.5kgf或小于1.5kgf，或者是0.3～1.5kgf，优选是1.2kgf或小于1.2kgf，或者是0.3～1.2kgf，更优选的是0.8kgf或小于0.8kgf，或者是0.3～0.8kgf。相比于现有聚酯织物，本发明的气囊织物具有非常低的硬挺度，因此，在装入汽车中时呈现出优异的折叠特性、柔韧性和封装特性。
为了用作气囊织物，优选地，本发明的织物保持上述范围的硬挺度。极低的硬挺度不能在所述气囊膨胀展开时提供足够的保护/支持功能，并且会劣化所述气囊装入汽车中时保持形状的能力，导致封装特性的劣化。为了防止气囊织物极高的硬挺度(极高的硬挺度使该织物难以折叠到汽车中)导致封装特性劣化，所述织物的硬挺度优选是1.5kgf或小于1.5kgf，特别是，当所述织物的细度是460旦尼尔或低于460旦尼尔时，所述织物的硬挺度是0.8kgf或小于0.8kgf，而当所述织物的细度是550旦尼尔或大于550旦尼尔时，所述织物的硬挺度是1.5kgf或小于1.5kgf。
对于本发明所述的气囊织物，当ΔP为125pa时，根据ASTM D 737法测得的未涂布的气囊织物的静态透气率是10.0cfm或小于10.0cfm，或者是0.3～10.0cfm，优选的是8.0cfm或小于8.0cfm，或者是0.3～8.0cfm，更优选的是5.0cfm或小于5.0cfm，或者是0.3～5.0cfm；而当ΔP为500pa时，该静态透气率是14cfm或小于14cfm，或者是4～14cfm，优选的是12cfm或小于12cfm，或者是4～12cfm。另外，根据ASTM D 6476法测得的动态透气率是1,700mm/s或小于1,700mm/s，优选的是1,600mm/s或小于1,600mm/s，或者是200～1,600mm/s，更优选的是1,400mm/s或小于1,400mm/s，或者是400～1,400mm/s。此处所用术语“静态透气率”是指在预定压力下穿透所述气囊织物的空气量。该静态透气率随着纤维的长丝细度(每根丝的旦数)的降低和织物密度的增加而降低。此处所用术语“动态透气率”是指在30～70kpa的平均瞬时压差下穿透所述气囊织物的空气量。与静态透气率的方式相同，动态透气率随着纤维的长丝细度的降低和织物密度的增加而降低。
通过包括橡胶涂层，所述气囊织物可以确保透气性大幅降低，接近0cfm。由于该橡胶涂层，当ΔP为125pa时，根据ASTM D 373法测得的本发明所述的涂布过的气囊织物的静态透气率是0.1cfm或小于0.1cfm，优选的是0～0.1cfm，更优选的是0.05cfm或小于0.05cfm，或者是0～0.005cfm；当ΔP是500pa时，该静态透气率是0.3cfm或小于0.3cfm，优选的是0～0.3cfm，优选的是0.1cfm或小于0.1cfm，或者是0～0.1cfm。
为了保持所述气囊织物的封装性能，不希望本发明所述的气囊织物（未涂布的或涂布过的）的静态透气率或动态透气率大于上述相应的透气性范围的上限。
根据本发明的另一个实施方案，提供一种使用聚酯纤维制备气囊织物的方法。本发明所述的气囊织物的制备方法包括：将聚酯纤维织成用于气囊的原料织物；洗涤该用于气囊的原料织物；以及对该洗涤过的织物进行拉幅。
在本发明中，通过已知的织造、洗涤(scouring)和拉幅(tentering)方法可以将所述聚酯纤维加工成最终的气囊织物。织物的织造类型没有特别限制，但优选包括平纹织造或OPW型织造。
特别地，可以通过整经（beaming）、织造、洗涤和拉幅由所述聚酯纤维作为经线和纬线来制备本发明的气囊织物。所述织物可以用已知的织造机来织造，所述织造机无特别限制，但包括用于平纹织物的剑杆织机(rapier loom)、喷气织机(air jet loom)或喷水织机(water jet loom)，以及用于OPW织物的提花织机(Jacquard loom)。
优选地，本发明的气囊织物还包括涂层，该涂层由有机硅树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂或聚氨酯树脂中的至少一种组成，其中，所述涂层通过涂布或层压应用到所述气囊织物的表面上。所述涂布树脂的种类不特别限于上述物质。所述树脂涂层可以通过任何已知的涂布方法来使用，这些方法包括，但不特别限于，辊衬刮刀（knife over-roll）涂法、刮涂法(doctor blade coating)或喷涂法。
所述橡胶涂层的单位面积的涂重是20～200g/m2，优选是20～100g/m2。更具体而言，对于OPW(one piece woven，一片式织造)型侧帘式气囊织物，所述涂重优选是30g/m2～95g/m2，对于平纹织造的气囊织物，所述涂重优选是20g/m2～50g/m2。
通过裁剪和缝纫工序，可以将所述涂布过的气囊织物加工成确定形状的气囊垫。所述气囊垫的形状不作特别限制，可以形成任何普通形状。
根据本发明的另一实施方案，提供一种包括上述气囊的气囊系统。所述气囊系统可以装配有本领域普通技术人员熟知的装置。所述气囊分为正面气囊和侧帘式气囊。所述正面气囊包括驾驶员侧气囊、乘员侧气囊、侧面保护气囊、膝部气囊、踝部气囊和行人用气囊等等。汽车发生侧向冲击碰撞或翻车时，侧帘式气囊就展开以保护乘员。因此，本发明的气囊包括正面气囊和侧帘式气囊。
必要时，除了此处所述的元件或组分外，本发明不排除添加或省略其它元件或组分，这些元件或组分无特别限制。
本发明提供一种聚酯纤维和使用该聚酯纤维制得的气囊织物，其中，所述聚酯纤维具有大幅降低的硬挺度和良好的机械特性，例如高的韧度和高的抗扯强度。
通过最优化而获得高强度、高伸长率和低杨氏模量的所述气囊织物可以用作气囊织物，以赋予优异的尺寸稳定性、机械特性和气密效果，也确保良好的折叠特性和高的柔韧性，由此，显著改善了装入汽车内时的封装特性，并使施加到乘员身上的碰撞冲击最小化，从而保护乘员的安全。
因此，本发明的聚酯纤维和使用该聚酯纤维的聚酯织物可优选地用于汽车气囊的制备。
附图说明
图1是示意图，示出了本发明一个实施方案所述的聚酯纤维的制备方法；
图2是常规纤维的强度-伸长率曲线的例子，其中，将强度-伸长率曲线下的面积定义为韧度(断裂功,J/m3)；
图3是根据本发明的实施例1的聚酯纤维的强度-伸长率曲线；
图4是根据本发明的对比例1的聚酯纤维的强度-伸长率曲线。
具体实施方式
在下文中，将参照优选实施例详细说明本发明，给出这些实施例仅用于举例说明本发明，并不意在限制本发明的范围。
实施例1～5
对具有确定特性粘度和CEG含量的PET聚合物进行熔体纺丝和冷却以制备未拉伸纤维。以确定的拉伸比对该未拉伸纤维进行拉伸并对其进行热处理以制得聚合物纤维。就这点而言，表1示出了所述PET聚合物的特性粘度、分子中的CEG含量、熔体纺丝速率和纺丝张力、纺丝温度、拉伸比以及热处理温度。其它条件在与制备聚酯纤维相关的现有技术中是已知的。
[表1]
Figure BDA00002494895500181
根据下面方法对实施例1～5中制得的聚酯纤维就特性进行测量。测量结果示于表2中。
(1)抗拉强度和断裂伸长率
使用万能试验机(Instron)测量所述聚酯纤维的抗拉强度和断裂伸长率，其中，样品的长度是250mm，拉伸速度是300mm/min，初始丝负载(initial rodstrength)是0.05g/d。
绘出抗拉强度和断裂伸长率的强度-伸长率曲线用于确定与每种抗拉强度(1.0g/d、5.0g/d或8.8g/d)对应的伸长率(%)、强度(g/d)以及纤维最大强度处的最大伸长率(%)。
(2)干收缩率
使用Testrite MK-V装置(Testrite,英国)，在180℃和30g的超级张力（ultra-tension）的条件下测量干收缩率2分钟。
(3)杨氏模量
根据ASTM D 885法测量杨氏模量和强度/伸长率。表2示出了1%伸长率或2%伸长率下（即，在纤维的伸长率为1%或2%的位置处）的杨氏模量的测量结果。
(4)韧度
所述纤维的韧度(J/m3)根据下面的计算公式3来确定：
[计算公式3]
在计算公式3中，F表示当所述聚酯纤维或织物的长度增加dl时施加的载荷；dl是所述聚酯纤维或织物的长度增量。
(5)结晶度
根据密度梯度柱法使用正庚烷和四氯化碳在25℃下测量聚酯纤维的密度p，所述结晶度由下面的计算公式4来定义：
[计算公式4]
Figure BDA00002494895500192
在计算公式4中，p是所述聚酯纤维的密度，pc为晶体密度(对于PET，p为1.457g/cm3)，pa是非晶密度(对于PET，pa为1.336g/cm3)。
(6)特性粘度
用四氯化碳从样品中提取油相，在160±2℃下使用邻氯苯酚(OCP)溶解，使用自动粘度计(Skyvis-4000)在粘度计管中测量样品粘度。根据下面的计算公式5确定所述聚酯纤维的特性粘度(IV)：
[计算公式5]
特性粘度(IV)={(0.0242×Rel)+0.2634}×F
在计算公式5中，
Rel=(溶液秒数×溶液密度×粘度系数)/(OCP粘度)；以及
F=(标准切片的IV)/(通过标准切片的标准操作测得的三个IV的平均值)
(7)CEG含量
为了确定所述聚酯纤维的CEG含量，根据ASTM D 664和D 4094标准，将0.2g的样品加入到50ml爱伦美氏烧瓶中，在加入20ml苄醇后，在180℃的加热板上5分钟使样品完全溶解。将溶解的样品冷却至160℃，当温度达到135℃时混入5～6滴酚酞，用0.02N KOH进行滴定，直到样品从无色溶液变成粉色，以根据下面的计算公式6计算CEG含量(COOH百万当量/kg样品)。
[计算公式6]
CEG=(A-B)×20×1/W
在计算公式6中，A是用于滴定样品的KOH的量(mL)；B是用于滴定空白样品的KOH的量(mL)；W是样品的重量(kg)。
(8)长丝细度
为了确定长丝细度，对切成9000m长的纤维进行称重以确定该纤维的总细度(丹尼尔)，然后将其除以长丝的数目。
[表2]
Figure BDA00002494895500211
对比例1～5
对比例1～5的聚酯纤维在下面表3中给出的条件下制得，除此之外，以与实施例1～5中描述的相同方式执行步骤。
[表3]
Figure BDA00002494895500212
测量对比例1～5中制得的聚酯纤维的特性，性能的测量结果示于表4中。
[表4]
Figure BDA00002494895500213
Figure BDA00002494895500221
根据实施例1和对比例1的聚酯纤维的强度-伸长率曲线分别示于图3和图4中。
根据实施例1的用于气囊的纤维具有高强度，即在图3中所示的强度-伸长率曲线中，具有9.1g/d的最高强度，其中，初始斜率相当低，显示出低的初始杨氏模量。因此，实施1中的聚酯纤维具有高强度、高伸长率和低杨氏模量的良好特性，从而在应用于汽车气囊织物时可以确保良好的机械特性和气密效果。
相反，根据对比例1的用于气囊的纤维在图4的强度-伸长率曲线中的断裂处具有不大于6.9g/d的最高强度，其中，初始斜率相当高，显示出高的初始杨氏模量。换言之，该纤维具有低韧度和高杨氏模量。具有这样的低韧度和高初始杨氏模量的对比例1中的聚酯纤维，在应用于气囊织物时，显示出吸收充气装置产生的高温高压气体能量的能力很差，并劣化了气囊垫的封装性能，所以不适合用在气囊织物中。
制备例1～5
将实施例1～5中制得的每种聚酯纤维通过剑杆织机织成用于气囊的原料织物，并对该原料织物进行洗涤和拉幅以制得气囊织物。这样获得的气囊织物利用辊衬刀涂法使用液体硅橡胶(LSR)树脂进行涂布，以制备硅涂层织物。
所述织物的经纬织造密度、织造类型和树脂涂重示于表5中。其它条件在与用于气囊的聚酯织物的制备相关的现有技术中是已知的。
[表5]
Figure BDA00002494895500231
根据下面的方法测量由实施例1～5的聚酯纤维制得的聚酯织物的特性。测量结果示于表6中。
(a)韧度
所述织物的韧度(J/m3)根据下面的计算公式3来确定：
[计算公式3]
Figure BDA00002494895500232
在计算公式3中，F表示当所述聚酯纤维或织物的长度增加dl时施加的载荷；以及dl是所述聚酯纤维或织物的长度增量。
在涂布工序之前测量未涂布织物的织物韧度。
(b)抗扯强度
从涂布工序前的未涂布织物和涂布工序后的涂布织物上切下尺寸为75mm×200mm的测试样品。根据ASTM D 2261TONGUE规程，在测试机中，将每个样品的上端和下端分别夹在上下颚面（jaw faces）的左右间隙之间。基于所述颚面间的距离，所述颚面以300mm/min的撕扯速率分开，该颚面之间的间隙以76mm/min增加，以测量所述气囊织物的抗扯强度。
(c)抗拉强度和断裂伸长率
将涂布工序前的未涂布织物切成测试样品，根据ASTM D 5034法，将样品夹在拉力试验机的静止的下夹具上，同时使上夹具向上移动，测量气囊织物样品断裂时的抗拉强度T1和断裂伸长率。
(d)经向和纬向收缩率
根据ASTM D 1776法测量织物的经向和纬向收缩率。在该过程中，将涂布工序前的未涂布织物切成测试样品。收缩之前，在样品织物中的经向和纬向上标出20cm长的线。在149℃的腔中热处理1小时之后，对收缩样品织物上的标线长度进行测量，以按如下公式确定经向和纬向收缩率：
(收缩前的长度-收缩后的长度)/收缩前的长度×100%
(e)硬挺度
根据ASTM D 4032的方法(圆形弯曲测试法)使用硬挺度测试机评价涂布工序前的未涂布织物的硬挺度。硬挺度测试采用悬臂法，其中硬挺度测试机使用以预定角度倾斜以弯曲织物的测试台来测量弯曲后的织物长度。
(f)厚度
根据ASTM D 1777法测量涂布工序前的未涂布织物的厚度。
(g)透气性
根据ASTM D 737法，将涂布工序前的未涂布织物在20℃和65%RH的条件下保存1小时或长于1小时。静态透气率由通过尺寸为38cm2的圆形横截面的空气体积来确定，其中气压ΔP是125pa或500pa。
另外，根据ASTM D 6476使用动态透气测试仪(TEXTEST FX 3350)测量所述未涂布织物的动态透气率。
[表6]
Figure BDA00002494895500241
Figure BDA00002494895500251
对比制备例1～5
将对比例1～5的聚酯纤维用于制备对比制备例1～5的聚酯织物，除此之外，本过程以与制备例1～5中描述的相同的方式进行。特性的测试结果示于表7中。
[表7]
Figure BDA00002494895500252
Figure BDA00002494895500261
如表6所示，使用实施例1～5的聚酯纤维(获得了低初始杨氏模量和最优化范围内的抗拉强度和伸长率)制得的制备例1～5的气囊织物显示出良好的特性，例如抗拉强度为227～305kgf/inch、未涂布织物的抗扯强度在19～26kgf的范围内、经向收缩率为0.4～0.5%以及纬向收缩率为0.3～0.4%。另外，制备例1～5的聚酯织物具有在最佳范围0.35kgf～1.0kgf内的硬挺度，从而显著增强了折叠和封装特性以及尺寸稳定性和机械特性。
使用具有低初始杨氏模量、高强度和高伸长率的聚酯纤维，制备例1～5的气囊织物显示出良好的封装性能，例如在ΔP=125pa时，未涂布织物的静态透气率在0.6～1.0cfm的范围内，而在ΔP=500pa时该静态透气率在5.4～9.5cfm的范围内。
相反，如表7所示，使用对比例1～5的聚酯纤维制得的对比制备例1～5的气囊织物具有不能令人满意的特性。更具体而言，对比制备例1～5的气囊织物的性能非常差，例如，经向/纬向收缩率为0.9～1.3%，抗拉强度为187～200kgf/inch，未涂布织物的抗扯强度在13～20kgf的范围内。在气囊装置中使用机械特性(例如抗拉强度和抗扯强度)极差的织物可能导致与机械特性的劣化相关的问题，例如气囊在展开过程中断裂。
而且，对比制备例1～5的未涂布织物具有非常大的静态透气率，例如，在ΔP=125pa时静态透气率为2.1～2.4cfm，在ΔP=500pa时静态透气率为12.5～13.5cfm，这显示了封装性能的劣化。这种透气性的增加导致使气囊失效的漏气。

Claims (18)

1.一种聚酯纤维，该聚酯纤维在室温下在1.0g/d的抗拉强度下的伸长率为0.8～2.0%，并在8.8g/d～最大值的抗拉强度下的附加伸长率为1.5～5%。
2.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，所述聚酯纤维在室温下在5.0g/d的抗拉强度下的伸长率为6.5～13.5%。
3.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，所述聚酯纤维具有至少14%的断裂伸长率和至少1.2%的干收缩率。
4.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，断裂伸长率(S1)和干收缩率(S2)的总和由下面的计算公式1限定：
[计算公式1]
18≤S1+S2≤25
其中，S1是所述聚酯纤维的断裂伸长率(%)；而S2是所述聚酯纤维的干收缩率(%)。
5.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，所述聚酯纤维在1%伸长率下的杨氏模量为60～100g/de以及在2%伸长率下的杨氏模量为20～60g/de，其中，所述杨氏模量是根据ASTM D 885法测得的。
6.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，1%伸长率下的杨氏模量M1与2%伸长率下的杨氏模量M2之比(M1/M2)由下面的计算公式2限定：
[计算公式2]
1.7≤M1/M2≤3.5
其中，M1是根据ASTM D 885法在室温下测得的所述聚酯纤维在1%伸长率下的杨氏模量(g/de)；M2是根据ASTM D 885法在室温下测得的所述聚酯纤维在2%伸长率下的杨氏模量(g/de)。
7.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，所述聚酯纤维具有的总细度为400～650丹尼尔。
8.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，所述聚酯纤维的长丝细度为2.5～6.8DPF和长丝数为96～160。
9.根据权利要求1所述的聚酯纤维，其中，所述聚酯纤维由特性粘度为1.05～2.0dl/g的聚酯切片制得。
10.一种制备权利要求1～9中任何一项所述的聚酯纤维的方法，包括：在270～305℃下对特性粘度为1.05～2.0dl/g的聚酯聚合物进行熔体纺丝以制得未拉伸的聚酯纤维；以及对该未拉伸的聚酯纤维进行拉伸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，以5.0～6.5的总拉伸比进行所述拉伸步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：在对所述未拉伸的聚酯纤维进行拉伸步骤之后，在170～250℃下对所述聚酯纤维进行热定型。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：在对所述未拉伸的聚酯纤维进行拉伸步骤之后，在1～14%的弛豫率下对所述聚酯纤维进行弛豫。
14.一种聚酯织物，所述聚酯织物包含权利要求1～9中任何一项所述的聚酯纤维。
15.根据权利要求14所述的聚酯织物，其中，所述聚酯织物具有根据ASTM D 4032法测得的1.5kgf或小于1.5kgf的硬挺度。
16.根据权利要求14所述的聚酯织物，其中，所述聚酯织物具有根据ASTM D 2261TONGUE法测得的18kgf或大于18kgf的抗扯强度。
17.根据权利要求14所述的聚酯织物，其中，所述聚酯织物在ΔP为125pa时的静态透气率为10.0cfm或小于10.0cfm，在ΔP为500pa时的静态透气率为14cfm或小于14cfm，其中，所述静态透气率是根据ASTM D 737法测得的。
18.根据权利要求14所述的聚酯织物，其中，所述聚酯织物的根据ASTMD 6476法测得的动态透气率为1,700mm/s或小于1,700mm/s。
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