CN102959147A - 使用耐热性优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物 - Google Patents
使用耐热性优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物，更具体而言，本发明涉及耐热性和瞬时热变形性经改善的气囊用织物，所述气囊用织物如下制备：通过控制聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的强度和伸长率来制备气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，并用其代替使用由尼龙66制成的纱线的已知气囊用织物。本发明的气囊用织物包含聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，所述纤维通过对特性粘度为0.8dl/g～1.3dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片进行纺丝而制得，所述气囊用织物的450℃耐热性为0.45秒～0.65秒，350℃耐热性为0.75秒～1.0秒。
Description
技术领域
本发明涉及使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物，具体而言，涉及具有增强的耐热性和瞬时热变形率的气囊用织物，所述气囊用织物是使用通过控制聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的强度和伸长率而制造的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维而制得的，从而代替使用由尼龙66形成的纱线的常见气囊用织物。
背景技术
气囊需要低透气率特性来使其易于在汽车碰撞时展开(rupture)，并需要能量吸收性以避免气囊自身的损伤和爆裂。此外，为了更易于收纳，需要与织物自身的折叠性相关的特性。通常使用尼龙66作为具有上述特性的合适纤维。然而，近来，为了节省成本，对尼龙66以外的纤维日益关注。
可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为能够用于气囊的纤维。然而，当聚对苯二甲酸乙二醇酯用作气囊用纱线时，接缝在气囊垫模块测试过程中破裂。为了解决该问题，重要的是使用不降低气囊的能量吸收性的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线。此外，必须改善使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物的柔韧性使其易于收纳。
发明内容
[技术问题]
本发明旨在提供使用聚对苯二甲酸乙二醇酯的气囊用织物，所述织物具有优异的能量吸收性，使得外部接缝在气囊垫扩展测试中的破裂较少，并使其更易于收纳。
[技术方案]
根据本发明的一个示例性实施方式，提供了包含聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维通过对特性粘度为0.8dl/g～1.3dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片(chip)进行纺丝而制得。所述气囊用织物通过下述等式计算出的350℃耐热性为0.45秒～0.65秒：
[等式1]
织物耐热性（秒）=T1–T2
等式1中，T1是加热至350℃的钢棒从织物上方10cm处落下穿过织物的时间，T2是同样的钢棒从同样的高度落下的时间。
根据本发明的另一示例性实施方式，提供了包含聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的气囊用织物，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维通过对特性粘度为0.8dl/g～1.3dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片进行纺丝而制得。所述气囊用织物通过下述等式计算出的450℃耐热性为0.75秒～1.0秒，并且瞬时热变形率为1.0%～5.0%。
[等式2]
织物耐热性（秒）=T3–T4
等式2中，T3是加热至450℃的钢棒从织物上方10cm处落下穿过织物的时间，T4是同样的钢棒从同样的高度落下的时间。
根据本发明的再一示例性实施方式，所述气囊用织物的刚度为5.0N～15.0N。
根据本发明的又一示例性实施方式，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在室温下的强度为8.0g/d～11.0g/d，伸长率为15%～30%。
根据本发明的又一示例性实施方式，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的瞬时热变形率为1.0%～5.0%，单丝细度为4.5丹尼尔以下。
[有益效果]
本发明提供了气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，所述织物克服了常规气囊用织物所具有的柔韧性不足的缺陷，并具有更好的耐热性。结果，使用所述气囊用织物制造的气囊模块可以更容易进行收纳，并且在气囊扩展测试中很少因高温膨胀气体瞬时施加的压力和热量而爆裂。
具体实施方式
本发明提供了气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，所述织物如下制备：通过控制聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的强度和伸长率来制备气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，从而获得优异的耐热性和瞬时热变形率。因此，在气囊垫扩展测试中，外部接缝破裂较少发生，并且气囊用织物的折叠性和收纳性得到改善。
在本发明中，气囊用织物使用通过对特性粘度(IV)为0.8dl/g～1.3dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片进行纺丝而获得的聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝来安全地吸收气囊中火药爆发所产生的废气的瞬时冲击能。特性粘度(IV)小于0.8dl/g的聚酯纱线并不合适，因为聚酯纱线的韧性不足以用作气囊。
制造气囊用合成纤维复丝的树脂可以选自由下述物质组成的组：聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚亚乙基-1,2-二(苯氧基)乙烷-4,4′-二羧酸酯和聚(1,4-亚环己基-二亚甲基对苯二甲酸酯)；包含所述聚合物中的至少一种作为重复单元的共聚物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯/间苯二甲酸乙二醇酯共聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/萘二甲酸丁二醇酯共聚酯，和聚对苯二甲酸丁二醇酯/癸烷二羧酸酯共聚酯；以及所述聚合物和共聚物中至少两种的混合物。其中，在本发明中，就机械特性和纤维形成性而言，最优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂。
本发明的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在室温下的强度可以为8.0g/d～11.0g/d，伸长率为15%～30%。当本发明的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的强度小于8.0g/d时，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维由于所制备的气囊用织物的抗张强度和撕裂强度较低而不适于本发明。
此外，当纤维的伸长率小于15%时，气囊垫突然膨胀时能量吸收性下降，气囊垫因而爆裂，这是不合适的。当纱线制备得使纤维的伸长率大于30%时，由于纱线制造工序的特点而难以充分表现强度。
本发明的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的单丝细度可以为4.5丹尼尔以下，优选为3丹尼尔以下。通常，由于使用具有单丝细度较小的纤维，所获得的织物变得柔软，从而获得优异的折叠性和更好的收纳性。此外，当单丝细度较小时，同时可增强遮盖性(covering property)。结果，可以抑制织物的透气性。当单丝细度大于4.5丹尼尔时，织物的折叠性和收纳性劣化，并且低透气性劣化，因此织物无法适当地用作气囊用织物。
本发明的气囊用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的瞬时热变形率在100℃可以为0.1%～5.0%，优选为2.0%～4.0%。当纤维的瞬时热变形率小于1.0%时，气囊垫因高温气体所致而膨胀时对施加能量的吸收性劣化，因而气囊垫容易爆裂。此外，当纤维的瞬时热变形率大于5.0%时，高温时纤维长度增大，因而在气囊垫因高温气体所致而膨胀时，气囊垫的接缝破裂。因此，失控的膨胀气体将泄漏。
在精炼收缩工序后密度为50纬线或经线/英寸的未涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯织物中，在通过圆形弯曲（circular bend）测定法评价时，刚度可以为约5.0N～15.0N，优选为6.0N～9.0N。当刚度大于15.0N时，织物变硬，因此难以在气囊模块制造中进行收纳，并使气囊垫的扩展性能劣化。
在精炼收缩工序后密度为50纬线或经线/英寸的未涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯织物中，在热钢棒测试中，使用加热至350℃的钢棒测量的耐热性可以为0.75秒～1.0秒。当在350℃测量的耐热性小于0.75秒时，气囊用织物的耐热性过低而无法经受气囊垫扩展时的高温气体，因此气囊的外部接缝容易破裂。当在350℃测量的耐热性大于1.0秒时，由于必须使用单丝细度较大的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线，所以织物的刚度增大，因此气囊用织物难以收纳在模块中。
在精炼收缩工序后密度为50纬线或经线/英寸的未涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯织物中，在热钢棒测试中，使用加热至450℃的钢棒测量的耐热性可以为0.45秒～0.65秒。当在450℃测量的耐热性小于0.45秒时，气囊用织物的耐热性过低而无法经受气囊垫扩展时的高温气体，因此气囊的外部接缝容易破裂。当在450℃测量的耐热性大于0.65秒时，由于必须使用单丝细度较大的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线，所以织物的刚度增大，因此气囊用织物难以收纳在模块中。
本发明中，可以用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维将织物织成具有对称结构的平纹织物。作为另一选择，为了获得更有利的物理性质，可以使用线密度较小的纱线将织物织成具有对称结构的2/2巴拿马织物。
织造织物可以涂覆有重量为15g/m2～60g/m2的涂布剂以确保适于气囊用织物的低透气性，所述涂布剂选自硅类涂布剂、聚氨酯类涂布剂、丙烯酸类涂布剂、氯丁橡胶类涂布剂和氯丁二烯类涂布剂。
实施例和比较例中的物理性质的评价如下进行：
1)特性粘度（I.V.）
将0.1g样品溶解在通过将苯酚和1,1,2,2-四氯乙醇以6:4的重量比（90℃）混合90分钟所配制的试剂中。将所得的溶液转移至乌氏粘度计并在30℃的恒温烘箱中保持10分钟，并使用粘度计和抽吸器测量溶液的滴落时间。还如上所述测量溶剂的滴落时间，然后通过下述等式计算R.V.值和I.V.值。
R.V.=样品滴落时间/溶剂滴落时间
I.V.=1/4×[(R.V.-1)/C]+3/4×(In R.V./C)
上述等式中，C是溶液中样品的浓度(g/100ml)。
2)瞬时热变形率的测量
通过从多根单丝纱线中随机选择单丝来制备厚度为约59丹尼尔的单丝束。将该单丝束安装在TA仪器（型号：TMS Q-400）中以使其长度为10mm，然后对其施加1.0gf/den的应力。施加应力后2分钟时，开始测试并用30分钟将温度由30℃快速升高到100℃。用温度达到100℃时样品的长度增量除以样品的初始长度并表示为百分比，由此获得瞬时热变形率。
3)织物刚度的测量
根据ASTM D4032的说明书，通过圆形弯曲测定法测量织物的刚度。此处，相对于纬线和经线方向测量刚度，纬线和经线方向上获得值的平均值以牛顿(N)为单位显示。
4)织物耐热性的测量方法（350℃热钢棒测试）
将重量为50g、直径为10mm的圆柱形钢棒加热至350℃，然后从气囊用织物上方10cm处垂直落下。此处，热钢棒落下穿过织物的时间为T1，无织物时钢棒落下的时间为T2。通过下述等式测量耐热性。此处，使用了单层未折叠的气囊用织物。
[等式1]
织物耐热性（秒）=T1-T2
5)织物耐热性的测量方法（450℃热钢棒测试）
将重量为50g、直径为10mm的圆柱形钢棒加热至450℃，然后从气囊用织物上方10cm处垂直落下。此处，热钢棒落下穿过织物的时间为T3，无织物时钢棒落下的时间为T4。通过下述等式测量耐热性。此处，使用了单层未折叠的气囊用织物。
[等式2]
织物耐热性（秒）=T3-T4
6)纱线强度和伸长率的测量方法
将纱线样品在标准条件下（即，温度为25℃，相对湿度为65%）的恒温恒湿箱中放置24小时，并使用拉力试验机通过ASTM 2256的方法进行测试。
7)织物的织造和涂覆
用单丝纱线织成平纹织物，使得纱线密度在纬线和经线方向上均为50纬线或经线/英寸。坯布使用连续精炼机在水浴中（由50℃逐渐设定为95℃）进行精炼并收缩，然后通过热加工处理在200℃处理2分钟。随后，利用硅类涂布剂以25g/m2的重量涂覆织物。
8)气囊垫扩展测试
利用经涂覆的气囊用织物制造驾驶员气囊(DAB)模块，并在85℃放置4小时后，在几分钟内对该模块进行静态测试。此处，粉末充气泵（powder inflator）的压力为180kPa，并且在扩展测试后未显示织物撕裂、形成针孔和织物燃烧时，评价为“合格”。然而，在显示出织物撕裂、接缝中形成针孔和织物燃烧中的任何一种时，则评价为“不合格”。
[实施例]
下面，将参考实施例详细描述本发明，但本发明的范围不限于下述实施例和比较例。
实施例1
使用剑杆织机，通过平纹织造法用具有表1中所列特征的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制造气囊用坯布，使其织物密度在纬线和经线方向上均为50纬线或经线/英寸。
实施例2
通过实施例1中所述的方法用具有表1中所列特征的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制造气囊用坯布。
实施例3
通过实施例1中所述的方法用具有表1中所列特征的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制造气囊用坯布。
比较例1
使用剑杆织机，通过平纹织造法用具有表1中所列特征的尼龙66纱线制造气囊用坯布，使其织物密度在纬线和经线方向上均为50纬线或经线/英寸。
比较例2
通过比较例1中所述的方法用具有表1中所列特征的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制造气囊用坯布。
比较例3
通过比较例1中所述的方法用具有表1中所列特征的聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线制造气囊用坯布。
实施例4
实施例1中所制造的坯布使用连续精炼机在水浴中（由50℃逐渐设定为95℃）进行精炼并收缩，然后通过热加工处理在200℃处理2分钟。在未涂覆状态下，测量织物的刚度、350℃耐热性和450℃耐热性，其结果示于表2中。
此外，利用硅类涂布剂以25g/m2的重量涂覆所制造的织物，并在180℃热处理2分钟。利用经热处理的织物制作气囊垫，并进行气囊垫扩展测试。测试结果和在模块中的收纳性示于表2中。
实施例5
通过实施例4中所述的方法处理实施例2中所制造的坯布。所制造的织物的物理性质、气囊垫扩展测试的结果以及在模块中的收纳性示于表2中。
实施例6
通过实施例4中所述的方法处理实施例3中所制造的坯布。所制造的织物的物理性质、气囊垫扩展测试的结果以及在模块中的收纳性示于表2中。
比较例4
比较例1中所制造的坯布使用连续精炼机在水浴中（由50℃逐渐设定为95℃）进行精炼并收缩，然后通过热加工处理在200℃处理2分钟。在未经涂覆状态下，测量织物的刚度、350℃耐热性和450℃耐热性，结果示于表2中。
此外，利用硅类涂布剂以25g/m2的重量涂布所制造的织物，并在180℃热处理2分钟。利用经热处理的织物制作气囊垫，并进行气囊垫扩展测试。测试结果和在模块中的收纳性示于表2中。
比较例5
通过比较例3中所述的方法处理比较例2中所制造的坯布。所制造的织物的物理性质、气囊垫扩展测试的结果以及在模块中的收纳性示于表2中。
比较例6
通过比较例3中所述的方法处理比较例3中所制造的坯布。所制造的织物的物理性质、气囊垫扩展测试的结果以及在模块中的收纳性示于表2中。
[表1]
[表2]
Claims (6)
1.一种气囊用织物，所述气囊用织物包含：
聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维通过对特性粘度为0.8dl/g～1.3dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片进行纺丝而制得，
其中，所述气囊用织物的350℃耐热性为0.75秒～1.0秒，所述耐热性通过下述等式计算出：
[等式1]
织物耐热性（秒）=T1–T2
其中，T1是加热至350℃的钢棒从织物上方10cm处落下穿过织物的时间，T2是同样的钢棒从同样的高度落下的时间。
2.一种气囊用织物，所述气囊用织物包含：
聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维通过对特性粘度为0.8dl/g～1.3dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片进行纺丝而制得，
其中，所述气囊用织物的450℃耐热性为0.45秒～0.65秒，所述耐热性通过下述等式计算出：
[等式2]
织物耐热性（秒）=T3–T4
其中，T3是加热至450℃的钢棒从织物上方10cm处落下穿过织物的时间，T4是同样的钢棒从同样的高度落下的时间。
3.如权利要求1或2所述的气囊用织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的瞬时热变形率为1.0%～5.0%。
4.如权利要求1或2所述的气囊用织物，其中，所述气囊用织物的刚度为5.0N～15.0N。
5.如权利要求1或2所述的气囊用织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在室温下的强度为8.0g/d～11.0g/d，伸长率为15%～30%。
6.如权利要求1或2所述的气囊用织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的单丝细度为4.5丹尼尔以下。
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