CN102959146A - 聚酯纤维及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安全带、织带等的工业用高强度聚酯纤维，特别是，涉及在常温测量时，1.0g/d应力下的伸长率为0.5%以上、4.0g/d应力下的伸长率为4.3%以上、7.0g/d应力下的伸长率为7.5%以上的聚酯纤维及其制造方法。通过将本发明的聚酯纤维优化成具有高强度、低模量、高伸长率，从而确保优异的机械性能，因此能够制造出具有优异的冲击吸收性能的同时耐磨性和耐热强度保持率显著提高的安全带。

Description

聚酯纤维及其制造方法
技术领域
本发明涉及使用在安全带等的工业用高强度聚酯纤维及其制造方法，更具体地说，涉及具有优异的机械性能和耐磨性、耐热强度保持率、冲击吸收性能等的高强度低模量聚酯纤维及其制造方法。
背景技术
以聚对苯二甲酸乙二醇酯（以下简称为“PET”）为代表的聚酯（Polyester），由于机械强度、耐化学性等优异，因此广泛使用于纤维、薄膜或树脂用途等。例如，纤维的情况，不仅以医疗用途使用，例如，也作为轮胎帘布（tire cord）、带子（belt）、软管（hose）等橡胶制品的加强用材料等，广泛使用在工业材料领域。
在这种工业材料用聚酯纤维中，目前，作为安全带用原丝，广泛使用以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主要成分的高强度聚酯纤维。这种安全带用原丝不仅要保持高强度，被制造成安全带之后，为了大幅减少与安全带导向器反复摩擦和系解安全带时取出或收纳带来的摩擦，要求具有良好的滑动效率。
为了使这种安全带用聚酯纤维具有足够的滑动效率，一般在制造聚酯纤维时加入含有润滑剂的乳剂。然而，一般安全带用聚酯纱线未着色，因此制造之后需要进行染色加工，而在原丝制造过程中加入的含有润滑剂的乳剂在所述染色过程中被脱落。因此，仅通过在制造过程中加入润滑剂，难以对安全带用聚酯纤维提供足够的润滑性。
此外，一般地，现有的安全带用聚酯纤维，利用原丝制造织带（Webbing）之后进行染色过程时，因高温热处理导致强度降低，因此仅以通过高强度纱线提高强度的方向进行了技术开发。安全带用原丝主要起到发生车祸时为了保护乘客而将乘客紧固在车体上以减少二次伤害的作用，因此保持原丝强度是非常重要的。然而，将这种具有高模量、低伸长率的聚酯纤维用作安全带用原丝时，不仅用于降低安装在汽车上使用时所产生的摩擦的滑动效率显著下降，还存在车辆碰撞时由于安全带本身的僵硬导致乘客受伤的问题。
因此，作为用于安全带等的工业用高强度聚酯纤维，需要开发出保持优异的机械性能和高强度的同时，显著提高可减少施加于乘客的冲击的柔韧性、耐磨性、强度保持率等的纤维。
发明内容
技术问题
本发明目的在于，提供一种聚酯纤维，能够用于安全带、织带等的具有高强度、低模量、高伸长率特性，不仅能够将事故发生时由于安全带本身的僵硬而导致的二次伤害最小化，还具有优异的机械性能和耐磨性、强度保持率。
另外，本发明目的在于，提供一种所述聚酯纤维的制造方法。
技术解决方法
本发明提供一种聚酯纤维，在常温测量时，1.0g/d应力下的伸长率为0.4%以上，4.0g/d应力下的伸长率为3.5%以上，7.0g/d应力下的伸长率为6.0%以上。
另外，本发明提供一种所述聚酯纤维的制造方法，其包括如下步骤：将具有1.0dl/g以上特性粘度的聚酯聚合物，在270℃至310℃温度下进行熔融纺丝，以制造未拉伸聚酯丝的步骤；以及拉伸所述未拉伸聚酯丝的步骤。
下面，进一步详细说明发明的具体实施例涉及的聚酯纤维及其制造方法。然而，这些仅作为发明的一个示例而提出，发明的保护范围并不限定于此，不言而喻，对本领域的普通技术人员来说，在发明的保护范围内可进行各种变形。
此外，本说明书中的“包括”或“含有”是指无任何限制的包括某构成要素（或者组成成分），而不能解释为排除增加其它构成要素（或者组成成分），除非文章中明确表示。
一般，作为安全带用原丝，广泛使用以聚对苯二甲酸乙二醇酯（以下简称为“PET”）为主要成分的高强度聚酯纤维。而且，这种安全带用丝不仅要保持高强度，同时应具有良好的滑动效率，以便安装在汽车上使用时降低系解过程中所产生的摩擦。
这种安全带要起到发生车祸时为了保护乘客而将乘客紧固在车体上以减少二次伤害的作用，所以设计成高强度丝，因此主要使用高模量、低伸长率的聚酯纤维。特别是，聚酯在分子结构上与尼龙等相比，具有高刚性（stiffness）的结构，因此具有高模量（high modulus）的特性。
然而，使用这种高刚性的现有高模量聚酯纤维来制造安全带时，车辆碰撞时，安全带过度僵直成为导致人员受伤的原因。
因此，本发明通过优化含于聚酯纤维的单丝的伸长率范围，能够有效地使用于保持高强度的同时具有优异的冲击吸收性能，且耐磨性及耐热强度保持率显著提高的安全带的制造中。
特别是，通过发明人的实验结果已知，通过使用具有规定特性的聚酯纤维来制造安全带等，能够确保优异的机械性能的同时进一步提高滑动特性和冲击吸收性能等。
因此，根据本发明的一实施例，本发明提供一种具有规定特性的聚酯纤维。所述聚酯纤维，在常温测量时，1.0g/d应力下的伸长率可以为0.4%以上，4.0g/d应力下的伸长率为3.5%以上，7.0g/d应力下的伸长率为6.0%以上。
优选这种聚酯纤维以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为主要成分。此时，所述PET在其制造过程中可以添加各种添加剂，在制造安全带时，为了确保优异的机械性能，优选至少可以含有70摩尔%以上，更优选含有90摩尔%以上。下面，在没有特殊说明的情况下，术语聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是指聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）聚合物为70摩尔%以上的情况。
所述发明的一实施例涉及的聚酯纤维，在后述熔融纺丝和拉伸条件下制造，表现出聚酯原丝在常温测量时，1.0g/d应力下的伸长率为0.4%以上、4.0g/d应力下的伸长率为3.5%以上、7.0g/d应力下的伸长率为6.0%以上的特性。
现有的聚酯通常具有高刚性（stiffness）的分子结构，因此，表现出高模量的特性，而作为安全带来制造时，冲击吸收性能和滑动特性显著下降。然而，通过经调节的熔融纺丝和拉伸工序获得的所述聚酯纤维，表现出高强度、低模量的特性，与已知的工业用聚酯原丝相比，表现出较低的初始模量。特别是，所述聚酯纤维可以表现出40至100g/d，优选50至100g/d，更优选55至95g/d的初始模量。此外，本发明的聚酯纤维具有如此低的初始模量的同时伸长率被最小化的特征。即，所述聚酯纤维在常温下测量时，聚酯原丝在1.0g/d的应力下，可以伸长0.4%以上或0.4%至1.8%，优选0.7%以上或0.7%至1.5%；在4.0g/d的应力下，伸长3.5%以上或3.5%至20%，优选4.0以上或4.0%至18%；在7.0g/d的应力下，伸长6.0%以上或6.0%至25%，优选7.0%以上或7.0%至20%。由于具有如此低的初始模量和低伸长率的特性，因此，所述聚酯纤维能够解决含有现有的高模量、低伸长率纤维的安全带中所存在的低耐磨性和冲击吸收性能下降的问题等，而表现出优异的机械性能的同时进一步提高的耐磨性、强度保持率等。
所述聚酯纤维通过美国材料与试验协会标准ASTM D 885方法测量的模量（Young′s modulus），在伸长率为1%、即被伸长了1%时，可以为60至100g/de，优选为75至95g/de；在伸长率为2%、即被伸长了2%时，可以为20至60g/de，优选为22至55g/de。作为现有的工业用丝聚酯纤维的情况，在被伸长了1%时，模量（Young′s modulus）为110g/de以上，在被伸长了2%时，模量为80g/de以上，与其相比，本发明的聚酯原丝可具有明显低的模量。
此时，所述聚酯纤维的模量是根据拉伸试验所得到的应力-应变曲线图的弹性区间斜率所获得的弹性系数的属性值，相当于表示在两侧拉伸物体时物体被拉长程度和变形程度的弹性率的值。所述纤维的模量高，则弹性好，但容易疲劳，即，长时间使用时出现性能下降，此外，由于过度僵硬，所以发生事故时，可能发生因安全带本身而受伤的情况。然而，模量过低的情况，发生事故时不能束紧乘客从而可能撞到车辆内部发生二次受伤。如此，由与现有技术相比具有低初始模量范围的聚酯纤维制造的安全带，不仅可以减少现有的安全带在发生事故时因安全带本身僵硬而导致的二次受伤，还能够尽量减少长时间使用带来的性能下降现象。特别是，本发明的聚酯纤维，能够解决因长时间使用导致安全带使用时不能满足最佳性能范围从而在发生事故时不能束紧乘客等问题，表现出优异的机械性能的同时，表现出进一步提高的耐磨性、强度保持率等。
与此同时，所述聚酯纤维与已知的聚酯纤维相比，可表现出进一步提高的特性粘度，即，特性粘度为0.8dl/g以上或0.8dl/g至1.2dl/g，优选为0.85dl/g以上或0.85dl/g至1.15dl/g，更优选为0.90dl/g以上或0.90dl/g至1.10dl/g。优选所述特性粘度确保在该范围内，以便使用聚酯纤维制造安全带时表现出足够的韧性（toughness）。
特别是，所述原丝的特性粘度为0.8dl/g以上时，表现出低伸长率、高强度，从而能够满足作为安全带所需的强度，因此优选，否则，只能发挥出高伸长率的性能。若适用高伸长率时，纤维的取向度提高，从而能够获得高模量性能。因此，优选将所述原丝的特性粘度保持在0.8dl/g以上，以便适用低伸长率来发挥出低模量。此外，若所述聚酯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，从而可能发生工艺上的问题，因此，更进一步优选为1.2dl/g以下。特别是，本发明的聚酯纤维保持有如此高的特性粘度，所以能够确保在车辆碰撞时以足够的强度支撑乘客的高强度特性，同时以低伸长率表现出进一步提高的冲击吸收特性。
因此，利用表现出如此低初始模量和高伸长率、优选高特性粘度的聚酯纤维，能够制造出同时表现出优异的机械性能和耐磨性、耐热强度保持率、冲击吸收效果的安全带或织带产品。因此，利用所述聚酯纤维，能够显著降低安全带制造过程中的热变形和强度下降，从而确保优异的机械性能和强度保持率，同时将车辆碰撞时安全带本身施加于乘客的冲击最小化，从而保护乘客的安全。
另一方面，所述发明的一实施例涉及的聚酯纤维，可以表现出，拉伸强度为8.8g/d以上或8.8g/d至11.0g/d，优选为9.0g/d以上或9.0g/d至10.0g/d，断裂伸长率为13%以上或13%至27%，优选为14%以上或14%至25%。此外，所述聚酯纤维可以表现出，干热收缩率为9%以下或1.5%至8%，优选为8%以下或2%至8%。所述干热收缩率以在177℃温度下施加两分钟0.01g/d的恒定负荷的情况下测量的值为标准。
如上所述，通过将特性粘度和初始模量、伸长率等确保在最佳范围内，本发明的聚酯纤维不仅能够确保优异的强度和性能，作为安全带制造时，还能够发挥出优异的耐磨性和耐热强度保持率等性能。
所述聚酯纤维的单丝纤度可以为8.0DPF以上或8.0至20DPF，优选为8.5DPF以上或8.5至18DPF。所述原丝为了有效地用在安全带或织带产品中，应该在安全带的厚度和组件（Module）安装方面上保持低纤度、高强度，因此可适用的原丝总纤度为400至1800旦（denier），优选为500至1700旦。虽然所述原丝的单丝数量越多越柔软，但太多时纺丝性差，因此，单丝数量可以为50至240，优选为55至220。
此外，为了防止所述聚酯纤维在涂布等热处理过程中变形，其结晶度可以为43%至50%，优选为44%至49%，更优选为44%至48%。为了使用于安全带用面料时保持热稳定性等，所述原丝的结晶度可以为40%以上，但结晶度大于55%时，非结晶区域减少，因此可能发生冲击吸收性能下降的问题，所以优选为55%以下。
此外，所述聚酯纤维还可以包含添加剂，以防止纺丝时纤维丝损坏，提高原丝的耐磨性，并使强度下降最小化。特别是，所述聚酯纤维可以包含选自由TiO2、SiO2、BaSO4等组成的组中的一种以上的无机添加剂。此时，相对于所述聚酯纤维，所包含的所述无机添加剂的含量可以为100至1200ppm，优选含量为200至1000ppm。为了有效的染色性和使拉伸过程中的丝损坏最小化，所述无机添加剂的含量可以为100ppm以上，优选为200ppm以上。此外，为了改善纤维的纺丝性和确保原丝的优异机械性能，所述无机添加剂的含量可以为1200ppm以下，优选为1000ppm以下。
另一方面，如上所述的本发明的一实施例涉及的聚酯纤维，可以通过将聚酯聚合物进行熔融纺丝而制造未拉伸丝之后，拉伸所述未拉伸丝的方法制造，而如上所述的，该各步骤的具体条件或进行方法，直接/间接地影响聚酯纤维的性能，因此能够制造出具有所述性能的聚酯纤维。
特别是，通过如上所述的工序最佳化，能够确保在常温测量时，1.0g/d应力下的聚酯原丝的伸长率为0.4%以上、在4.0g/d应力下的伸长率为3.5%以上、在7.0g/d应力下的伸长率为6.0%以上的聚酯纤维。这种聚酯纤维同时表现出低初始模量和高伸长率范围，因此，可优选用于具有优异机械性能和耐磨性、强度保持率、冲击吸收性能的安全带或织带产品中。
下面分别对聚酯纤维制造方法的各步骤进行详细说明。
所述聚酯纤维的制造方法，包括如下步骤：将特性粘度为1.0dl/g以上的聚酯聚合物，在270℃至310℃温度下进行熔融纺丝，以制造未拉伸聚酯丝的步骤；拉伸所述未拉伸聚酯丝的步骤。
首先，参照附图，简要说明本发明的熔融纺丝和拉伸工序的实施方式，使得本发明所属技术领域的普通技术人员容易实施。
图1是模拟示出本发明的一实施例涉及的包括所述熔融纺丝和拉伸步骤的聚酯纤维的制造工序的工序图。如图1所示，本发明涉及的聚酯纤维的制造方法，可以将通过上述方法制造的聚酯切片加以熔融，并将通过纺丝机进行纺丝的熔融聚合物以骤冷空气（quenching-air）进行冷却，之后利用乳剂辊120（或喷油孔）对未拉伸丝赋予乳剂，并使用预交织机（pre-interlacer）130将赋予未拉伸丝的乳剂以恒定气压均匀分布在原丝表面上。然后，经多级拉伸机141-146的拉伸过程之后，用第二交织机（2nd Interlacer）150以规定压力对原丝进行交络（intermingle）并卷绕在卷绕机160上，从而制造原丝。
本发明的制造方法，首先将含有聚对苯二甲酸乙二醇酯的高粘度聚合物进行熔融纺丝而制造未拉伸聚酯丝。
此时，为了获得满足低初始模量和高伸长率范围的未拉伸聚酯丝，优选所述熔融纺丝工序在较低温度范围内进行，以尽可能减少聚酯聚合物的热分解。特别是，可以例如在270℃至310℃的温度下，优选在280℃至305℃的温度下，更优选在282℃至298℃的温度下进行低温纺丝，以便减少工序导致聚酯聚合物的特性粘度和CEG含量等性能下降，即，能够使聚酯聚合物保持高特性粘度和低CEG含量。在此，纺丝温度是指挤出机（Extruder）的温度，当所述熔融纺丝工序在大于310℃的温度下进行时，聚酯聚合物发生大量热分解，从而随着特性粘度的下降导致分子量减少和CEG含量增加，且由于原丝表面受损，导致整体性能下降，因此并不优选。与此相反，所述熔融纺丝工序在小于270℃的温度下进行时，聚酯聚合物难以熔融，且通过N/Z表面冷却，纺丝性也降低，因此优选在所述温度范围内进行熔融纺丝工序。
所述聚酯聚合物优选包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为主要成分。此时，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在其制造步骤中可以添加各种添加剂，作为安全带制造时，为了确保优异的机械性能，至少可以含有70摩尔%以上，更优选含有90摩尔%以上。
此外，所述聚酯聚合物可以包含选自由TiO2、SiO2、BaSO4等组成的组中的一种以上的无机添加剂。此时，相对于所述聚酯聚合物，所述无机添加剂的含量可以为100至1200ppm，优选含量为200至1000ppm。有关该无机添加剂的详细内容如上所述。
试验结果显示出，在如此低的温度范围内进行PET的熔融纺丝工序，能够将聚酯聚合物的分解反应最小化，从而保持高特性粘度来确保高分子量，因此在后续的拉伸工序中不使用高拉伸比率也能够获得高强度原丝，这样通过低拉伸工序，能够有效降低模量，因此能够获得满足上述性能的聚酯纤维。
此外，在所述熔融纺丝工序中，例如，可以将熔融纺丝所述聚酯聚合物的速度调节为300m/min至1000m/min的低速，优选为350m/min至700m/min，以便在最小化聚酯聚合物分解反应的方面上，能够以更低的纺丝张力进行。
另一方面，经该熔融纺丝工序制造的未拉伸丝，可表现出特性粘度为0.8dl/g以上或0.8dl/g至1.2dl/g，优选为0.85dl/g至1.15dl/g，更优选为0.90dl/g至1.10dl/g。
特别是，如上所述，为了制造高强度低模量的聚酯纤维，优选在未拉伸丝的制造工序中使用高粘度聚酯聚合物，例如特性粘度为1.0dl/g以上的聚酯聚合物，通过熔融纺丝和拉伸工序，最大限度地保持该高粘度范围，从而能够以低伸长率发挥出高强度，能够有效降低模量。然而，为了防止所述聚酯聚合物的熔融温度上升导致的分子链断裂和因吐出量使喷丝组件压力增加，更优选特性粘度为2.0dl/g以下。
另外，优选所述PET切片通过被设计成使得单丝纤度在8.0DPF以上或8.0DPF至20DPF、优选在8.5DPF以上或8.5DPF至18DPF范围内的纺丝机纺丝。即，为了减少在纺丝过程中发生断丝现象和冷却时互相干扰而发生断丝现象，优选单丝旦数为8.0DPF以上，而为了提高冷却效率，更优选单丝纤度为20DPF以下。
此外，所述PET进行熔融纺丝之后，可以增加进行冷却工序，从而制造所述未拉伸PET丝。优选该冷却工序通过施加15℃至60℃的冷却风的方法来进行，在各冷却风温度条件下，优选将冷却风量调节为0.4m/s至1.5m/s。由此，能够更容易制造表现出本发明一实施例涉及的所有性能的未拉伸PET丝。
另一方面，通过该纺丝步骤制造未拉伸聚酯丝之后，拉伸该未拉伸丝制造拉伸丝。此时，所述拉伸工序可以在总拉伸比为5.0至6.5，优选为5.0至6.2的条件下进行。所述未拉伸聚酯丝通过优化熔融纺丝工序来保持高特性粘度和低初始模量。因此，在大于6.5的高拉伸比条件下进行所述拉伸工序时，由于拉伸过度，可能发生所述拉伸丝断线或起毛等现象，并且由于纤维的高取向度，可能制造出低伸长率高模量的原丝。特别是，在如此高的拉伸比条件下，原丝的伸长率下降而模量增加时，作为安全带等使用时，耐磨性和耐热强度保持率等不佳。相反，在较低拉伸比条件下进行拉伸工序，则由于纤维取向度低，因此可能降低聚酯纤维的部分强度。然而，在性能方面，在5.0以上的拉伸比条件下进行拉伸工序，则能够制造例如适合用于安全带等的高强度低模量的聚酯纤维，因此，优选所述拉伸工序在5.0至6.5的拉伸比条件下进行。
根据本发明的又另一实施方式，为了通过纺丝拉伸工序直接制造同时满足高强度和低收缩性质的同时低模量的聚酯纤维，使用高粘度的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物切片进行熔融纺丝之后，在卷线机上卷绕之前，通过多级的导丝辊，并可以包括拉伸、热定型、松弛、卷绕的工序。
所述拉伸工序可以在使所述未拉伸丝以上油量为0.2%至2.0%的条件下通过导丝辊之后进行。
优选在所述松弛工序中松弛率为1%至14%，若小于1%时，无法表现出收缩率，而与高拉伸比条件下的情况同样，因形成高的纤维取向度，因此难以制造高伸长率低模量的纤维。若大于14%时，导丝辊上的丝震颤严重，从而难以确保操作性。
此外，在所述拉伸工序中，可以增加在大致170至250℃的温度下对所述未拉伸丝进行热处理的热定型工序，为了适当进行所述拉伸工序，可优选以175℃至240℃的温度，更优选以180℃至245℃的温度进行热处理。在此，若温度低于170℃时，热效应不足，从而松弛率下降，收缩率难以达到，若大于250℃时，因热分解可能降低原丝强度和增加辊上所产生的焦油，从而降低操作性。
此时，卷绕速度可以为2000m/min至4000m/min，优选为2500m/min至3700m/min。
另一方面，本发明的聚酯纤维表现出高强度、低模量、高伸长率的特性，因此能够作为安全带和轮胎帘布（tire cord）、软管（hose）、管（tube）等橡胶加强用纤维或渔网用纤维等，在各种用途的工业材料上适当使用。本发明提供一种含有聚酯纤维的安全带等。
特别是，可以将本发明的聚酯纤维作为纬丝和经丝利用并进行整经（beaming）、编织工序之后制造安全带等。所述安全带等可以使用通常的窄幅编织机来制造，但并不限定使用某种特定织机。然而，以平纹形式编织时，可以使用剑杆织机（Rapier Loom）、喷气织机（Air Jet Loom）或喷水织机（WaterJet Loom）等制造。
使用本发明的聚酯纤维制造的安全带等，在通过六角棒的耐磨性评价中所测量的强度保持率可以为85%以上，优选为90%以上，更优选为95%以上。此外，在通过所述六角棒的耐磨性评价中所测量的拉伸强度可以为2950kgf以上，优选为3000kgf以上，更优选为3050kgf以上。所述安全带如上所述的表现出优异的耐磨特性，因此即使长时间使用，也能够将性能下降最小化，在发生事故时可有效发挥出束紧乘客的作用。
此外，所述安全带的耐热强度保持率可以为85%以上，优选为90%以上，更优选为95%以上。一般情况下，安全带在高温环境下进行染色工序而形成产品。在这种情况下，使用现有的聚酯纤维时，为了对应染色底布的伸长率，在200℃以上的高温条件下染色时收缩1%～20%。而在这种情况下，因染色过程中收缩，所以安全带与坯布相比机械性能等显著下降。然而，本发明的聚酯纤维具有高强度、低模量、高伸长率的特性，因此染色时并不为对应染色底布的伸长率而收缩，反而被拉伸的同时进行染色，因此能够确保优异的机械性能，即使在高温环境下进行染色工序，也能够取得通过优异的耐热强度保持率来保持或改善染色底布性能的效果。
另一方面，所述安全带的冲击吸收率可以为45%以上，优选为50以上，更优选为55以上。所述安全带的吸收冲击率可以以卸载负荷时的工作量与施加最大负荷时的工作量之比来测量。本发明的安全带与现有的相比，具有更高的冲击吸收率，因此，发生事故时能够将对乘客的冲击最小化，同时能够预防因安全带本身而受伤的情况。
在本发明中，除了上述记载的内容之外的事项，根据需要可以增加或删除，因此在本发明中并不特别限定。
发明效果
根据本发明，提供一种将初始模量、伸长率、收缩率、强度等优化在规定范围内，由此具有优异机械性能的同时具有优异的耐磨性、强度保持率等的聚酯纤维。
这种聚酯纤维具有被优化的高强度、低模量、高伸长率，因此不仅可以显著降低收缩率，获得优异的机械性能，与此同时还能够确保优异的耐磨性、强度保持率和冲击吸收性能，因此可以确保车辆碰撞时能够以足够大的强度来支撑乘客的高强度特性的同时，对乘客的冲击最小化，从而能够保护乘客的安全。
附图说明
图1是模拟示出本发明的一实施例涉及的聚酯纤维制造工序的工序图。
图2是示出通过六角棒评价含有本发明一实施例涉及的聚酯纤维的安全带的耐磨性时可使用的装置的模拟图。
图3是表示用于评价含有本发明一实施例涉及的聚酯纤维的安全带的冲击吸收性能的负荷-伸长曲线的一例示图。
具体实施方式
下面，为了有助于理解本发明示出了优选实施例，然而，下述实施例仅用于例示本发明，本发明的保护范围并不限定于下述实施例。
实施例1-5
将具有规定特性粘度的聚酯聚合物熔融纺丝之后，进行冷却而制造未拉伸聚酯丝之后，以规定的拉伸比拉伸所述未拉伸丝的同时进行热处理，从而制造聚酯纤维。此时，聚酯聚合物的特性粘度和进行熔融纺丝工序时的纺丝速度和纺丝张力、纺丝温度条件、拉伸比、热处理温度，如下表1所示，其它条件遵循制造聚酯纤维时的通常条件。
表1
分类 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
切片的特性粘度(dl/g) 1.05 1.07 1.12 1.18 1.2
纺丝温度（℃） 283 290 293 295 295
拉伸比 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3
热处理温度（℃） 240 235 235 235 240
以下面的方法测量了根据所述实施例1~5制造的聚酯纤维的性能，所测量的性能总结在下表2中。
1）拉伸强度和断裂伸长率
使用万能试验机（Instron）测量聚酯原丝的拉伸强度和断裂伸长率，将样品的长度设定为250mm，拉伸速度设定为300mm/min，初始负荷设定为0.05g/d。
而且，在根据如此测量的拉伸强度和伸长率的强度-伸长率曲线中，确认了对应各拉伸强度（1.0g/d、5.0g/d、8.8g/d）的伸长率值（%），此外，确认了原丝的最高强度时的强度（g/d）和最大伸长率（%）。
2）初始模量
以美国材料与试验协会标准ASTM D 885的方法测量了模量（Young′smodulus）和强度-伸长率，将在各伸长率1%和2%、即伸长了1%和2%时的模量，表示在下表2中。
3）干热收缩率
使用英国Testrite公司的Testrite MK-V设备，在177℃温度下施加2分钟0.01g/d恒定负荷的条件下进行了测量。
4）结晶度
根据利用正庚烷和四氯化碳的密度梯度柱法，在25℃温度下测量了聚酯纤维的密度ρ,并根据下面的数式1计算出结晶度。
数式1
Figure BDA00002670328100121
在所述数式中，ρ表示原丝密度，ρc表示结晶密度（PET的情况为1.457g/cm3），ρa表示非结晶密度（PET的情况为1.336g/cm3）。
5）特性粘度
利用四氯化碳从样品中提取乳剂，并在160+2℃温度下使用邻氯苯酚（OCP、Ortho Chloro Phenol）进行溶解之后，在25℃温度条件下利用自动粘度测量仪（Skyvis-4000）测量了粘度管中的样品粘度，并通过下面的数式2计算出聚酯纤维的特性粘度（IV、intrinsic viscosity）。
数式2
特性粘度（IV）={(0.0242×Rel)+0.2634}×F
在上述数式中，
Rel=（溶液秒数×溶液比重×粘度系数）/OCP粘度，
F=标准切片的IV/以标准动作测量标准切片的三个平均IV。
6）单丝纤度
利用卷轴取9000m原丝，并称其重量，算出原丝的总纤度（Denier）之后除以单丝数量的方法测量单丝纤度。
表2
分类 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
结晶度（%） 48.4 47.2 47.5 48.2 47.9
原丝特性粘度（dl/g） 0.85 0.88 0.92 0.97 1.01
初始模量（g/d） 94 88 79 73 66
拉伸强度（g/d） 9.3 9.2 9.2 8.8 9.1
断裂伸长率（%） 14 16 17 18 19
干热收缩率（%） 5.7 5.8 6.5 7.4 7.8
单丝纤度（de） 10.41 10.83 8.3 10.41 11.6
总纤度（de） 1500 1300 1000 1000 800
应力1.0g/d时的伸长率(%) 0.7 0.84 0.88 0.94 1.1
应力4.0g/d时的伸长率(%) 6.0 6.5 7.1 7.6 8.5
应力7.0g/d时的伸长率(%) 7.2 7.3 8.1 9.2 10.4
比较例1~5
除了下表3所记载的条件之外，以与实施例1~5相同的方法制造了比较例1~5的聚酯纤维。
表3
分类 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5
切片的特性粘度(dl/g) 0.85 0.88 0.92 0.94 0.98
纺丝温度（℃） 311 312 313 314 315
拉伸比 6.05 6.0 5.95 5.9 5.85
热处理温度（℃） 220 220 220 210 210
根据所述比较例1~5制造的聚酯纤维的性能，总结在下表4中。
表4
分类 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5
结晶度（%） 42.8 42.9 42.5 42.3 42.2
原丝特性粘度（dl/g） 0.60 0.65 0.70 0.85 0.88
初始模量（g/d） 110 107 104 103 101
拉伸强度（g/d） 8.5 8.3 8.2 8.0 8.3
断裂伸长率（%） 10 11 12 12 12
干热收缩率（%） 9.5 9.2 9.1 9.3 8.9
单丝纤度（de） 7.6 7.4 7.0 4.38 4.16
总纤度（de） 1900 1850 1750 450 400
应力1.0g/d时的伸长率(％) 0.3 0.33 0.35 0.37 0.349
应力4.0g/d时的伸长率(%) 2.9 3.0 3.1 3.3 3.4
应力7.0g/d时的伸长率(%) 5.0 5.1 5.3 5.6 5.8
制造例1~5
使用根据实施例1~5制造的聚酯纤维，通过窄幅织机编织织带（webbing）之后，经染色工序制造安全带样品，并通过如下方法测量了性能。
A）通过六角棒评价耐磨性
以如下方法测量评价了有关所述安全带样品通过六角棒的耐磨性。
首先，将安全带样品附着在图2所示的实验装置上，在样品的一端上悬挂2.35±0.05kg重量的重锤，而另一端横跨六角棒并固定在振动卷筒上。使样品以每分钟30±1次、行程330±30mm在六角棒的两个角处进行2500次往返摩擦，之后使用万能材料试验机（Instron）测量了样品的拉伸强度和强度保持率。此时，六角棒的使用过一次的角不再重复使用。
特别是，所述安全带样品的强度保持率是根据美国材料与试验协会标准ASTM D 2256方法测量的，所述样品的拉伸强度，在温度20±2℃、相对湿度65%±2%下放置24小时之后，将夹具之间距离设定为220±20mm，之后以100mm/分钟的拉伸速度施加负荷直至样品断裂，并测量了断裂时的拉伸强度。
b）评价耐热强度保持率
以如下方法测量评价了所述安全带样品的耐热强度保持率。
对所述安全带样品，首先测量在进行染色工序之前的坯布织带的拉伸强度t1,然后测量了吸收（Pick-up）染色槽中的染色液之后在200℃以上的高温下进行热处理后的被染色底布织带的拉伸强度t2，且根据染色底布强度与所述坯布强度的百分比值算出了耐热强度保持率(%，t2/t1×100)。此时，安全带样品的拉伸强度，如上所述的根据美国材料与试验协会标准ASTM D 2256方法测量。
C）冲击吸收性能评价
以如下所述方法测量评价了所述安全带样品的冲击吸收性能。
首先，所述安全带样品在温度20±2℃、相对湿度65%±2%下放置24小时之后，将夹具之间距离设定为220±20mm，之后以100mm/分钟的拉伸速度施加负荷，达到最大负荷1130kg（11.1kN）时立即以与拉伸时相同的速度减少负荷，从而算出如图3所示的负荷-伸长曲线值。
在此，用初始负荷的标距长度除以自初始负荷到最大负荷的伸长-负荷曲线中的工作量面积（△ABD），来算出每单位长度的工作量。此外，算出伸长-负荷曲线AB和除去负荷时的曲线BC所包围的工作量面积（△ABC），根据下面的数式3算出相当于冲击吸收性能的工作量比%。
数式3
工作量比=（△ABC/△ABD）×100
将使用根据实施例1～5制造的聚酯纤维制造的安全带的性能测量结果，表示在下表5中。
表5
Figure BDA00002670328100151
比较制造例1～5
除了使用根据比较例1～5制造的聚酯纤维之外，以与制造例1～5相同的方法制造安全带样品之后，测量性能，并表示在下表6中。
Figure BDA00002670328100152
从上述表5中可知，使用根据实施例1～5制造的具有高特性粘度、伸长率和低初始模量等的聚酯纤维制造的制造例1～5的安全带，在评价耐磨性之后，强度保持率为95.8%至98.5%，拉伸强度为3150kgf至3210kgf，同时在200℃以上的高温条件下进行染色工序之后的耐热强度保持率为100%以上，具有非常优异的特性。此外，所述制造例1～5的安全带，具有冲击吸收性能为63%至70%的优异的安全带特性，因此可知具有优异的耐冲击吸收性能和强度保持率等。
与此相反，从上述表6中可知，使用根据比较例1～5的聚酯纤维制造的比较制造例1～5的安全带，这些特性并不明显。特别是，可知比较制造例1～5的安全带，在评价耐磨性之后，强度保持率仅为78.2%至81.5%，拉伸强度显著降低到2880kgf至2930kgf。特别是，可知在200℃以上的高温条件下进行染色工序之后，耐热强度保持率为85%以下，非常差。与此同时，可知比较制造例1～5的安全带，冲击吸收性能显著降低到32%至44%，在这种情况下发生事故时，由于冲击吸收性能下降可导致乘客受伤。特别是，如上所述，比较制造例1～5的安全带，由于强度保持率显著下降，因此长期使用时性能急剧下降，从而发生事故时有可能难以保护乘客。

Claims (12)

1.一种聚酯纤维，在常温测量时，1.0g/d应力下的伸长率为0.4%以上，4.0g/d应力下的伸长率为3.5%以上，7.0g/d应力下的伸长率为6.0%以上。
2.如权利要求1所述的聚酯纤维，其总纤度为400至1800旦。
3.如权利要求1所述的聚酯纤维，单丝纤度为8.0DPF以上，单丝数量为50至240根。
4.如权利要求1所述的聚酯纤维，其特性粘度为0.8dl/g以上。
5.如权利要求1所述的聚酯纤维，其拉伸强度为8.8g/d以上，断裂伸长率为13%以上，干热收缩率为9%以下。
6.权利要求1至5中任一项所述的聚酯纤维的制造方法，包括如下步骤：
将特性粘度为1.0dl/g以上的聚酯聚合物，在270至310℃的温度下进行熔融纺丝，以制造未拉伸聚酯丝的步骤；以及
对所述未拉伸聚酯丝进行拉伸的步骤。
7.如权利要求6所述的聚酯纤维的制造方法，其中，
所述拉伸工序以5.0至6.5的拉伸比进行。
8.如权利要求6所述的聚酯纤维的制造方法，其中，
所述聚酯聚合物包含选自TiO2、SiO2和BaSO4中的一种以上的无机添加剂。
9.如权利要求8所述的聚酯纤维的制造方法，其中，
相对于所述聚酯聚合物，所述无机添加剂的含量为100至1200ppm。
10.一种安全带，包含权利要求1至5中任一项所述的聚酯纤维。
11.如权利要求10所述的安全带，其强度保持率为85%以上。
12.如权利要求10所述的安全带，其冲击吸收率为45%以上。
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