CN103109004B - 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。具体而言，本发明涉及一种聚酯纤维，该聚酯纤维在185℃热处理2分钟后在施加1.0g/d的拉伸强度时伸长率为1.65%～2.5%，并且在拉伸强度从8.0g/d到最大强度时附加伸长的伸长率在0.5%～5%的范围内。本发明还涉及所述聚酯纤维的制备方法以及由该聚酯纤维制成的气囊织物。本发明的聚酯纤维同时具有低初始杨氏模量和优异的机械特性，因此，它可以提供优异的封装性、尺寸稳定性和优异的气密效果，同时使作用到乘客上的冲击最小化，从而安全地保护乘客。

Description

聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及可用于气囊织物的聚酯纤维，具体说，涉及具有优异的机械性能、柔韧性、尺寸稳定性等的高强度、高伸长率和低杨氏模量聚酯纤维、该聚酯纤维的制备方法、以及使用该聚酯纤维的气囊织物。
背景技术
一般而言，气囊是指这样一种装置，它通过检测以大约40km/h以上的速度行驶的汽车在正面碰撞时作用到车上的碰撞冲击、然后使火药爆炸以向气囊提供气体从而使气囊膨胀来保护驾驶员和乘客。
气囊织物所要求的特性包括低透气性（以便在碰撞时平稳展开）、高强度、高耐热性（以防止气囊自身损坏和爆裂）、以及柔韧性（以减小对乘客的冲击）。
特别地，将汽车中使用的气囊制成特定的形状，然后，为了使体积最小化，将其以折叠状态安装在汽车把手、侧玻璃窗或侧面结构等上并维持该折叠状态，当充气装置工作时，使其可以膨胀并展开。
因此，为了有效地保持气囊在装入汽车中时的折叠性和封装性、防止气囊自身的损坏或爆裂、呈现优异的气囊垫展开性能、以及使作用在乘客上的冲击最小化，非常重要的是，气囊织物必须有优异的机械特性和折叠性以及用于减小对乘客冲击的柔韧性。然而，可以维持优异的气密效果和柔韧性以确保乘客安全、可以充分承受作用到气囊上的冲击、以及可以有效地装在汽车内的气囊织物还没有出现。
在现有技术中，使用聚酰胺纤维（例如尼龙66等）作为气囊纱线的原料。尽管尼龙66具有优异的抗冲击性，但其在耐湿热性、耐光性和尺寸稳定性上比聚酯纤维差，并且原始成本昂贵。
同时，日本专利公告No.04-214437提出使用聚酯纤维以减小上述缺陷。然而，如果使用现有的聚酯纤维制造气囊，那么，在装入汽车中时由于硬挺度高而难以封装在小的空间中，由于弹性大以及伸长率低使得高温热处理会产生过度的热收缩，以及在高温高湿的苛刻条件下保持充分的机械特性和展开性能受到限制。
因此，需要开发一种纤维，该纤维可以保持优异的机械特性和气密效果以适合用作气囊织物，并可以保持柔韧性以减小对乘客的冲击、保持封装性以及在高温和高湿的苛刻条件下保持优异的机械特性。
发明内容
本发明的一个方面是，提供一种聚酯纤维，该聚酯纤维可以呈现优异的尺寸稳定性、机械特性和柔韧性，并且可以在高温高湿的苛刻条件下保持充分的性能，使得该聚酯纤维能够用作气囊织物。
本发明的另一方面是，提供所述聚酯纤维的一种制备方法。
本发明的再一方面是，提供使用上述聚酯纤维制备的气囊织物。
本发明提供一种聚酯纤维，该聚酯纤维在185℃下热处理2分钟后在施加1.0g/d的拉伸强度时的伸长率为1.65%～2.5%，并且拉伸强度从8.0g/d到最大拉伸强度时附加伸长的伸长率在0.5%到5%的范围内。
本发明还提供一种制备所述聚酯纤维的方法，该方法包括的步骤有：在270～320℃对特性粘度为1.2dl/g或大于1.2dl/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。
本发明还提供使用上述聚酯纤维制得的气囊织物。
附图说明
图1是过程图，示意性地示出了本发明一个实施例所述的用于气囊的聚酯纤维的制备过程；
图2示出了普通纤维的强度-伸长率曲线的一个例子，可以将该强度-伸长率曲线下的面积定义为韧度（断裂功,J/m3）；
图3示出了例5所述的聚酯纤维的强度-伸长率曲线，该曲线是在185℃下热处理2分钟后测得的；
图4示出了例5所述的聚酯纤维的强度-伸长率曲线，该曲线是在室温下测得的；
图5示出了对比例5所述的聚酯纤维的强度-伸长率曲线，该曲线是在185℃下热处理2分钟后测得的；
图6示出了对比例5所述的聚酯纤维的强度-伸长率曲线，该曲线是在室温下测得的。
具体实施方式
在下文中将详细说明具体实施例所述的聚酯纤维、该聚酯纤维的制备方法以及由该聚酯纤维制得的气囊织物。然而，这些作为例子示出，本发明的范围不限于此，而且对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在本发明的范围内可以做出各种变型。
这里，除非另有说明，否则，术语“包含”或“包括”是指包含任何组分（或成分）而没有具体限制，而且不应解释为排除其它组分（或成分）的添加。
用于气囊的聚酯织物可以通过下述步骤来制备：对包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（在下文中，称为“PET”）的聚合物进行熔体纺丝以制备未拉伸纤维、对该未拉伸纤维进行拉伸以获得拉伸过的纤维，然后对所获得的聚酯纤维进行织造。因此，所述聚酯纤维的特性直接或间接地反映在用于气囊的聚酯织物的性能上。
然而，为了在气囊织物上应用聚酯纤维以代替现有的聚酰胺纤维（例如尼龙66等），必须克服现有聚酯纤维的由高杨氏模量和高硬挺度等引起的折叠性的降低、由低熔融热容量引起的高温和高湿苛刻条件下的物理特性的劣化、以及随之而来的展开性能的劣化。
具体说，聚酯纤维必须具有高强度、高伸长率和高干热收缩率的特性，以便用于气囊织物，但现有的聚酯纤维不能同时满足强度、伸长率和干热收缩率上的这些优异特性。同样，在使用现有PET纤维的情形中，与尼龙相比，所要求的特性是不同的，因此，如果在织物制备中进行热处理，则织物的强度和伸长率会变低，而且由于气囊织物的气密性降低难以提供优异的气密效果。另外，由于现有的聚酯纤维具有刚性分子链，如果使用其作为气囊织物并安装在汽车中，则封装性会显著降低。此外，所述聚酯分子链中的羧端基（在下文中，称作“CEG”）在高温高湿条件下会攻击酯键从而使分子链断裂，于是，老化后使物理性能劣化。
因此，本发明优化了在例如气囊织物制备期间实施热处理时的聚酯纤维的物理特性（例如强度、伸长率、收缩率、初始杨氏模量等）的范围，从而显著地降低了硬挺度，同时保持了优异的机械特性（例如韧度、气密性能等），从而使其能够有效地用于气囊织物。
具体地，本发明人的实验结果显示，由具有特定特性的聚酯纤维制造气囊织物，则可以呈现出更加提高了的折叠性、尺寸稳定性、耐久性和气密效果，因此，当用作气囊织物时，可以保持更优异的用于汽车安装的封装性、优异的机械特性（甚至在高温高湿的苛刻条件下）、以及防漏气性、气密性等。
因此，根据本发明的一个实施例，提供一种具有特定特性的聚酯纤维。该聚酯纤维在185℃热处理2分钟后在施加1.0g/d的拉伸强度时的伸长率可以为1.65%～2.5%。另外，该聚酯纤维在拉伸强度从8.0g/d到最大拉伸强度时附加伸长的伸长率可以在0.5%到5%的范围内。
所述聚酯纤维可以优选包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为主要成分。在制备过程中可以添加各种添加剂，而且为了呈现适用于气囊织物的合适特性，所述聚酯纤维可以包含至少70mol%、更优选地至少90mol%的PET。在下文中，不加特别说明，PET是指PET聚合物含量为70mol%或大于70mol%的情形。
本发明的一个实施例所述的聚酯纤维在下面述及的熔体纺丝和拉伸条件下制得，并且在185℃热处理2分钟后在施加1.0g/d的拉伸强度时呈现出1.65%～2.5%的伸长率，以及在拉伸强度从8.0g/d到最大拉伸强度时附加伸长的伸长率在0.5%到5%的范围内。
如上所述，由于常规聚酯的分子结构特性之故，如果它在制备织物时进行热处理，那么，与尼龙等相比，气囊织物的气密性会降低，因此难以提供优异的气密效果。由于聚酯具有刚性分子链和硬挺度高的结构，因此，它呈现出高的杨氏模量，而且在用作气囊织物时，封装性和折叠性显著降低，使其难以保存在汽车的狭窄空间内。然而，本发明所述的使用高粘度切片通过受控熔体纺丝和拉伸过程获得的聚酯纤维呈现出高的强度和低的杨氏模量，并且与已知的工业聚酯纤维相比呈现出较低的初始杨氏模量。具体说，本发明所述的聚酯纤维同时具有低的初始杨氏模量和最小化的伸长率。
就是说，所述聚酯纤维在185℃热处理2分钟后在施加1.0g/d的拉伸强度时可以具有1.65%～2.5%、优选为1.7%～2.45%的伸长率，以及在拉伸强度从8.0g/d到最大拉伸强度时附加伸长的伸长率可以在0.5%到5%、优选为0.7%～4%的范围内。所述聚酯纤维在185℃热处理2分钟后在施加5.0g/d的拉伸强度时可以具有16～22%、优选为16.5～21%的伸长率。具体说，所述聚酯纤维在185℃热处理2分钟后在20%的伸长率下可以具有4.5g/d或大于4.5g/d、或者4.5～7.0g/d的抗拉强度。由于低初始杨氏模量和低伸长率特性之故，由所述高强度、高伸长率、低杨氏模量聚酯纤维制备的气囊织物可以克服现有PET织物的高硬挺度等问题，并呈现出优异的折叠性、柔韧性和封装性。
根据本发明，通过将强度-伸长率曲线控制在最佳范围内以便吸收气囊工作时瞬间产生的冲击能量，可以提高所述最终织物的机械特性和折叠性等。为了提供优异的气密性和折叠性，使得织物初始可以安全地吸收气囊内的爆炸所产生的释放气体的瞬间冲击能量并且同时可以有效地展开，高强度、高伸长率和低初始杨氏模量是必要的。具体说，考虑到在制备织物时进行热处理，在特定条件下进行热处理之后，所述纤维的强度-伸长率曲线必须满足所述强度条件下的上述伸长率范围。
同时，在没有热处理的情况下所述聚酯纤维在室温（25℃）下在施加1.0g/d的拉伸强度时可以伸长0.8～2.0%，优选为0.85～1.5%，而且在拉伸强度从8.8g/d到最大拉伸强度时附加伸长的伸长率在1.5%到5%、优选为1.7%～4.7%的范围内。此外，所述聚酯纤维在室温下在施加5.0g/d的拉伸强度时可以伸长6.5～16.5%，优选为7.2～14.0%。
所述聚酯纤维在185℃下热处理2分钟之后测得的伸长率可以为所述纤维在室温下测得的伸长率的105%或大于105%，或者说105%～160%，优选为108%或大于108%，或者说108%～150%，更优选为112%或大于112%，或者说112%～140%。所述聚酯纤维在185℃下热处理2分钟之后测得的抗拉强度可以为所述纤维在室温下测得的抗拉强度的90%或大于90%，或者说90%～100%，优选为91.5%或大于91.5%，或者说91.5%～100%。同样，本发明的聚酯纤维可以使纤维的强度和伸长率的降低最小化，甚至在185℃热处理2分钟之后也是如此，而且具体说，在没有降低强度的情况下却增加了伸长率，由此在制成气囊织物时提供了优异的机械特性和高的尺寸稳定性和折叠性，同时气密效果提高。
在185℃热处理2分钟之后测得的强度-伸长率曲线上，所述聚酯纤维在断裂点（纤维在施加到其上的张力作用下发生断裂之处）的最大抗拉强度可以为8.1g/d到9.5g/d，优选为8.3g/d到9.3g/d，更优选为8.4g/d到9.0g/d。在185℃处理2分钟之后测得的所述聚酯纤维的最大伸长率可以为20%到35%，优选为21%到32%，更优选为22%到28%。在室温（25℃）下测得的强度-伸长率曲线上，所述聚酯纤维在断裂点（纤维在施加到其上的张力作用下发生断裂之处）的最大强度可以为8.9g/d到11.0g/d，优选为9.0g/d到10g/d，更优选为9.1g/d到9.8g/d。在室温（25℃）下测得的所述聚酯纤维的最大伸长率可以为15%到30%，优选为16%到26%，更优选为17%到25%。
同时，热处理之后通过美国材料试验协会（ASTM）D885测得，本发明所述的聚酯纤维的杨氏模量在1%的伸长率下（即，在该纤维伸长1%的点处）可以为55～70g/de，优选为58～67g/de，在2%的伸长率下（即，在该纤维伸长2%的点处）可以为35～52g/de，优选为38～48g/de。室温下通过ASTM D885测得，所述聚酯纤维的杨氏模量在1%的伸长率下（即，在该纤维伸长1%的点处）可以为60～110g/de，优选为75～105g/de，在2%的伸长率下（即，在该纤维伸长2%的点处）可以为50～87g/de，优选为55～85g/de。普通的工业聚酯纤维在热处理之后和在室温下测得的1%伸长率下的杨氏模量分别为72g/de或大于72g/de以及115g/de或大于115g/de。另外，普通的工业聚酯纤维在热处理之后和在室温下测得的2%伸长率下的杨氏模量分别为53g/de或大于53g/de以及90g/de或大于90g/de。因此，本发明所述的聚酯纤维具有显著低的杨氏模量，在室温下以及甚至在热处理之后都是如此。
所述聚酯树脂的杨氏模量是在拉伸试验中所获的应力-应变图上从弹性段的斜率得到的弹性系数的特性值，它与物体从两端拉伸时显示出伸展和变形程度的弹性模量相对应。如果纤维的杨氏模量高，那么弹性好，但纤维的硬挺度会劣化，而如果纤维的杨氏模量太低，那么纤维的硬挺度好，但弹性恢复力会降低，因而韧度会劣化。同样，由在室温下甚至在热处理之后相对于现有聚酯纤维而言初始杨氏模量低的聚酯纤维制备的气囊织物可以克服现有聚酯纤维的高韧度问题等，并呈现出优异的折叠性、柔韧性和封装性。
所述聚酯纤维与现有的聚酯纤维相比可以呈现出更加提高了的特性粘度，具体说，特性粘度为0.8dl/g或大于0.8dl/g，或者说0.8dl/g到1.2dl/g，优选为，0.85dl/g或大于0.85dl/g，或者说0.85dl/g到1.15dl/g，更优选为0.9dl/g或大于0.9dl/g，或者说0.9dl/g到1.1dl/g。当所述聚酯纤维用于气囊织物时，可以优选确保特性粘度在上述范围内，以便在涂布过程中不会产生热变形等。
所述聚酯纤维优选具有0.8dl/g或大于0.8dl/g的特性粘度，以便在低拉伸比的情况下呈现高强度，从而满足气囊纤维所要求的强度。否则，它只能在高拉伸比的情况下呈现特性。如果使用高拉伸比，那么纤维的取向度会增加，从而呈现高的杨氏模量特性，因此难以使织物实现优异的折叠性。因此，优选将纤维的特性粘度维持为0.8dl/g或大于0.8dl/g，以便使用低拉伸比呈现低杨氏模量。如果所述纤维的粘度为1.2dl/g或大于1.2dl/g，在拉伸时拉伸力会增加，从而引起过程问题，因此，优选取1.2dl/g或小于1.2dl/g。具体说，本发明所述的聚酯纤维将特性粘度维持在这样高的程度上，从而在低拉伸比的情况下向气囊织物提供低硬挺度，同时向气囊织物提供足够的机械特性和高的强度特性（诸如抗冲击性、韧度等）。
因此，使用具有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，可以制备同时呈现出优异的机械特性、封装性、尺寸稳定性、抗冲击性和气密效果的气囊织物。因此，使用所述聚酯纤维，可以获得呈现优异的抗冲击性、尺寸稳定性、机械特性和气密性同时呈现较低硬挺度、以及折叠性和封装性的气囊织物。所述用于气囊的聚酯织物呈现出优异的机械特性、尺寸稳定性和气密效果，当装入汽车内的狭窄空间中时提供优异的折叠性和封装性，并因优异的柔韧性使施加到乘客上的冲击最小化，从而安全地保护乘客。因此，可以将其优选用于气囊织物等。
此外，由于本发明所述的聚酯纤维在下文描述的熔体纺丝和拉伸条件下制得，因此，它可以比现有聚酯纤维呈现出显著降低的羧端基（CEG）含量。即，所述聚酯纤维可以呈现出的CEG含量为45meq/kg或小于45meq/kg，优选为40meq/kg或小于40meq/kg，更优选为35meq/kg或小于35meq/kg。聚酯分子链上的羧端基（CEG）在高温高湿条件下攻击酯键从而使分子链断裂，因此在老化后使特性劣化。具体说，如果所述聚酯纤维的CEG含量超过45meq/kg，那么，当所述纤维用于气囊时，CEG在高湿条件下使酯键断裂，从而引起特性劣化。所以，CEG含量可以优选为45meq/kg或小于45meq/kg。
同时，如上所述，在185℃热处理2分钟后，本发明的一个实施例所述的聚酯纤维的抗拉强度可以为8.1g/d到9.5g/d，优选为8.3g/d到9.3g/d，更优选为8.4g/d到9.0g/d，断裂时的伸长率可以为20%到35%，优选为21%到32%，更优选为22%到28%。此外，在没有热处理在室温下时，所述纤维的抗拉强度可以为8.9g/d到11.0g/d，优选为9.0g/d到10g/d，更优选为9.1g/d到9.8g/d，断裂时的伸长率可以为15%到30%，优选为16%到26%，更优选为17%到25%。
所述聚酯纤维可以呈现70～120J/m3的韧度，韧度由下面的计算公式1定义。
[计算公式1]
在计算公式1中，F表示当所述聚酯纤维的长度增加dl时施加的载荷；以及dl是所述聚酯纤维的长度增量。
由于所述聚酯纤维与现有的纤维相比具有高的韧度（断裂功），因此它可以有效地吸收并承受高温高压气体能量。具体说，185℃热处理2分钟后从所述纤维的强度-伸长率曲线上根据计算公式1计算的所述纤维的韧度可以为70J/m3～120J/m3，优选为75J/m3～110J/m3。室温下测得的所述纤维的韧度可以为70J/m3～120J/m3，优选为85J/m3～115J/m3。由于本发明所述的聚酯纤维具有高强度、高伸长率和低初始杨氏模量特性，因此它可以使抗拉强度的降低最小化，并确保有提高了的伸长率，即使在185℃下热处理2分钟后也是如此。因此，它可以确保优异的韧度，与室温下测得的韧度在同一范围内。然而，根据情况，185℃下热处理2分钟后测得的所述聚酯纤维的韧度可以为室温下测得的所述聚酯纤维的韧度的90%或大于90%，优选为93%或大于93%，更优选为95%或大于95%。由于本发明所述的聚酯纤维在室温下以及在热处理后呈现出高韧度，因此，它可以有效地吸收并承受高温高压气体能量。所以，它可以非常有效地用作气囊织物。
韧度是纤维（包括纱线或织物）在张力作用下断裂前所消耗的能量，如计算公式1所表示，它意味着纤维对突然冲击的抵抗力。当纤维的长度在载荷F下从l增加到l+dl时，功为F·dl，因此，断裂纤维所需要的韧度如计算公式1所述。即，韧度由纱线和织物的强度伸长率曲线的截面积表示（参见图2），而且当用于织物的纤维的强度和伸长率比较高时，该织物的韧度就变高。具体说，如果气囊织物的韧度变低，那么，在气囊展开时，所述织物的用于有效吸收高温高压膨胀气体的瞬间展开冲击力的抗性变低，从而导致气囊织物撕裂。因此，如果用于气囊的所述聚酯织物的韧度例如低于70kJ/m3，那么它难以用作气囊织物。
如上所述，通过确保特性粘度、初始杨氏模量和伸长率的最佳范围，本发明所述的聚酯纤维可以呈现优异的强度和特性，并在制备成气囊织物时呈现出优异的性能。
具体说，本发明的一个实施例所述的聚酯纤维的在室温下测得的干热收缩率可以为1.0%或大于1.0%，或者说1.0%～10%，优选为1.5%或大于1.5%，或者说1.5%～8.0%，更优选为2.0%或大于2.0%，或者说2.0%～6.0%。同样，通过保持所述聚酯纤维的干热收缩率的最佳范围，可以在高强度、高伸长率和低杨氏模量特性的情况下实现优异的强度和柔韧性，同时，通过优异的收缩率特性可以有效地控制所述织物的透气性，并且可以提高机械特性，诸如边角耐精梳性（edge comb resistance）。
所述聚酯纤维的收缩应力在150℃下可以优选为0.005～0.075g/d，该温度对应于普通涂层织物的层叠涂布温度（laminate coating temperature），而在200℃下可以优选为0.005～0.075g/d，该温度对应于普通涂层织物的溶胶涂布温度。换言之，150℃和200℃下的收缩应力应该分别为0.005g/d或大于0.005g/d，以防止织物在涂布过程中因热而发生变形，并且应该为0.075g/d或小于0.075g/d，以便织物在涂布过程后在室温下冷却时缓解松弛应力（relaxationstress）。所述收缩应力基于在0.10g/d的恒定载荷下所测得的值
如上所述，为了防止热处理过程（例如涂布等）中的变形，所述聚酯纤维的结晶度可以为40%～55%，优选为41%～52%，更优选为41%～50%。所述纤维的结晶度应该为40%或大于40%，以便在所述纤维应用于气囊织物时保持热尺寸稳定性。如果结晶度大于55%，那么非晶区域会减少，从而降低冲击吸收性能，因此，结晶度可以优选为55%或小于55%。
所述聚酯纤维的单丝细度可以为2.5～6.8DPF，优选为2.92～4.55DPF。就气囊垫的折叠性以及气囊展开时吸收高温高压展开能量的吸收性能而言，应该保持低细度和高强度，使得所述纤维可以有效地用于气囊织物。因此，所述纤维的总细度可以为400～650旦尼尔。当所述纤维的长丝数较大时，可以提供软感，但如果所述长丝数太大，则可纺性会不好，因此，长丝数可以为96～100。
同时，本发明的一个实施例所述的聚酯纤维可以通过对PET进行熔体纺丝以制备未拉伸纤维、然后对该未拉伸纤维进行拉伸而制得。如上所述，各步骤的具体条件或方法可以直接或间接地反映在聚酯纤维的特性中，而且可以制备出具有上述特性的聚酯纤维。
具体说，已经发现，通过上述过程优化，可以获得如下用于气囊的聚酯纤维，该纤维在185℃热处理2分钟之后在施加1.0g/d的拉伸强度时伸长率为1.65%～2.5%。此外，所述聚酯纤维在8.0g/d的拉伸强度到最大拉伸强度下附加伸长的伸长率可以在0.5%～5%的范围内。还发现，通过熔体纺丝和拉伸过程的最优化，可以使CEG（羧端基）最少化，而CEG在高湿度条件下作为酸存在，从而引起聚酯纤维的基本分子链断裂。因此，所述聚酯纤维可以同时呈现低初始杨氏模量和高伸长率，因此可以优选地应用于具有优异的机械特性和封装性、尺寸稳定性、抗冲击性和气密效果的气囊织物中。
在下文中，根据各个步骤详细地说明所述聚酯纤维的制备方法。
用于气囊的所述聚酯纤维的制备方法包括下述步骤：在270～320℃下对特性粘度为1.2dl/g或大于1.2dl/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。
首先，将参考附图说明所述熔体纺丝和拉伸过程，使得本领域的技术人员可以容易地工作。
图1是过程图，示意地示出了包括熔体纺丝和拉伸步骤的聚酯纤维制备过程。如图1所示，根据本发明所述的用于气囊的聚酯纤维的制备方法，将上述方法制备的聚酯切片熔化，熔化的聚合物通过喷丝头进行纺丝并利用冷却空气进行冷却，利用乳液辊120（或喷油嘴）向未拉伸纤维提供乳液，使用前交络机130在恒定的气压下将提供给所述未拉伸纤维的乳液均匀地散布在所述纤维的表面上。然后，通过多级拉伸机141～146进行拉伸过程，最后，所述纤维在第二交络机150处在恒定压力下进行交络，并在卷绕机160中进行卷绕以制得纤维。
首先，本发明所述的制备方法对包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的高粘度聚合物进行熔体纺丝以制得未拉伸的聚酯纤维。
此时，为了获得满足低初始杨氏模量和高伸长率范围的未拉伸聚酯纤维，可以优选地在低温范围内进行所述熔体纺丝过程，以便使PET聚合物的热分解最小化。具体说，纺丝可以在例如270～320℃、优选为273～315℃、更优选为275～310℃、进一步优选为280～300℃的低温下进行，以便使高粘度PET聚合物的特性（诸如特性粘度和CEG含量）的劣化最小化，即，使聚酯聚合物保持高特性粘度和低CEG含量。纺丝温度是指挤出机的温度，如果所述熔体纺丝在高于320℃的温度下进行，那么，所述PET聚合物的热分解会大量发生。因此，所述纤维的特性粘度会下降，从而降低分子量并增加CEG含量，而且由于所述纤维的表面损伤之故，总的特性会劣化。同时，如果所述熔体纺丝在低于270℃的温度下进行，那么，会难以将所述PET聚合物熔化，并且由于N/Z表面冷却之故，可纺性会下降。因此，所述熔体纺丝过程可以优选在上述温度范围内进行。
实验结果揭示出，通过在所述低温范围内进行PET的熔体纺丝，使PET聚合物的分解最小化并保持高的特性粘度。因此，在随后的拉伸过程中无需采用高拉伸比即可获得具有高分子量和高强度的纤维。另外，由于可以进行低拉伸比过程，因此，可以有效地降低杨氏模量并可以获得满足上述特性的聚酯。
在所述熔体纺丝过程中，可以将所述PET聚合物的熔体纺丝速度控制为300～1,000m/min，优选为350～700m/min的低速，以便在较低的纺丝张力下进行，即，使纺丝张力最小化，以使所述聚酯聚合物的分解最小化。通过选择在低纺丝张力和低纺丝速度下进行PET的熔体纺丝过程，可以进一步使PET分解最小化。
同时，通过所述熔体纺丝过程得到的未拉伸纤维可以呈现的特性粘度为0.8dl/g或大于0.8dl/g，或者说0.8dl/g～1.2dl/g，优选为0.85dl/g或大于0.85dl/g，或者说0.85dl/g～1.15dl/g，更优选为0.90dl/g或大于0.90dl/g，或者说0.9dl/g～1.10dl/g。通过所述低温纺丝所获得的未拉伸纤维的CEG含量可以为45meq/kg或小于45meq/kg，优选为40meq/kg或小于40meq/kg，更优选为35meq/kg或小于35meq/kg。所述未拉伸纤维的分子中的CEG含量可以保持为与进行随后的拉伸过程后得到的拉伸过的纤维中（即，所述聚酯纤维中）同样的水平。
具体说，如上所述，为了制备高强度低杨氏模量聚酯纤维，在所述未拉伸纤维的制备过程中可以优选使用高粘度PET聚合物，例如特性粘度为1.2dl/g或大于1.2dl/g、或者说1.2～2.0dl/g，优选为1.25dl/g或大于1.25dl/g、或者说1.25～1.85dl/g的PET聚合物，并且通过熔体纺丝和拉伸过程最大程度地保持高粘度范围，以便在低拉伸比时呈现高强度，从而有效地降低杨氏模量。然而，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，特性粘度可以优选取2.0dl/g或小于2.0dl/g。
同时，所述PET聚合物分子中的CEG含量可以优选为30meq/kg或小于30meq/kg，使得当所制备的聚酯纤维应用于气囊织物时即使在高温高湿条件下也可以保持优异的特性。优选地，所述PET聚合物的CEG含量即使在进行熔体纺丝和拉伸过程之后也保持得最低，使得最终制得的聚酯纤维可以呈现高强度、优异的尺寸稳定性、机械特性、以及在苛刻条件下优异的特性。就这点而言，如果所述PET切片的CEG含量大于30meq/kg，那么通过熔体纺丝和拉伸过程最终制备的聚酯纤维的分子中的CEG含量会过度增加，例如超过30～45meq/kg，而且在高湿条件下CEG会使酯键断裂，从而引起纤维自身以及由其制备的织物的特性的劣化。
具体说，通过在上述低温条件下对具有高粘度和低CEG含量的PET聚合物进行熔体纺丝以最大程度抑制该PET聚合物的热分解，可以使EPT聚合物和聚酯纤维之间的特性粘度和CEG含量的差异最小化。例如，可以进行熔体纺丝及随后的过程，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最优化。PET聚合物的特性粘度与聚酯纤维之间的特性粘度的差异可以变为0.7dl/g或小于0.7dl/g，或者说0～0.7dl/g，优选为0.5dl/g或小于0.5dl/g，或者说0.1～0.5dl/g。此外，可以进行上述过程，使得所述PET聚合物与所述聚酯纤维之间的CEG含量的差异可以变为20meq/kg或小于20meq/kg，或者说0～20meq/kg，优选为15meq/kg或小于15meq/kg，或者说3～15meq/kg。
本发明可以最大程度地抑制PET聚合物的特性粘度的降低和CEG含量的增加，因此保持了聚酯纤维的优异的机械特性，同时确保了优异的伸长率，并制备出适合于气囊织物的高强度低杨氏模量纤维。
另外，优选地，可以通过设计成单丝细度可变为2.5～6.8DPF、优选为2.92～4.55DPF的喷丝头对所述PET切片进行纺丝。也就是说，为了降低纺丝过程中纤维断裂以及冷却过程中因干扰而导致的纤维断裂的可能性，单丝的细度可以优选为2.5DPF或大于2.5DPF，而为了提高冷却效率，单丝的细度可以优选为6.8DPF或小于6.8DPF。
在对PET聚合物进行熔体纺丝后，可以另外进行冷却过程以制备未拉伸PET纤维。优选地，可以通过加入15～60℃的冷却空气进行所述冷却过程，而且优选地可以将冷却空气量控制为0.4～1.5m/s。因此，可以更容易地制备出呈现本发明的一个实施例所述的所有特性的未拉伸PET纤维。
同时，通过纺丝制备出未拉伸的聚酯纤维之后，对该未拉伸的纤维进行拉伸以制备拉伸过的纤维。所述拉伸过程可以以5.0～6.5、优选为5.0～6.2的总拉伸比进行。通过熔体纺丝过程的优化，所述未拉伸的聚酯纤维保持高特性粘度和低初始杨氏模量，而且分子中具有最低的CEG含量。因此，如果所述拉伸过程以大于6.5的高拉伸比进行，那么，会发生过度拉伸，从而引起纤维断裂或起球，而且，由于高的纤维取向度之故会制备出具有低伸长率和高杨氏模量的纤维。具体说，在高拉伸比条件下纤维的伸长率降低而杨氏模量增加，在用于气囊织物时，可用性和封装性会不好。相反，如果拉伸过程在相对低的拉伸比下进行，那么纤维取向度会低，因此由其制备的聚酯纤维的强度会部分降低。然而，如果拉伸过程在5.0以上的拉伸比下进行，那么，可以制备出适合用于气囊织物等的高强度低杨氏模量聚酯纤维。因此，所述拉伸过程可以优选在5.0到6.5的拉伸比下进行。
根据本发明的另一实施例，为了通过直接纺丝和拉伸制备出满足高强度和低收缩率的低杨氏模量聚酯纤维，对高粘度聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物切片进行熔体纺丝，然后使其通过多级导丝辊，并对其进行拉伸、热定形、松弛以及卷绕，最终卷绕在卷绕机上。
所述未拉伸纤维在0.2%～2.0%的上油量下通过导丝辊之后，可以进行所述拉伸过程。
在所述松弛过程中，松弛率可以为14%或小于14%，或者说1%～14%，优选为10%或小于10%，或者说1%～10%，更优选为7%或小于7%，或者说1.1%～7%。松弛率的低限可以选择在允许足够收缩率的范围内，例如，它可以为1%或大于1%。根据情况，如果松弛率太低，例如，如果它小于1%，那么，由于高的纤维取向（像在高拉伸比下那样）之故，难以制备高伸长率低杨氏模量纤维，而如果它大于14%，那么，在导丝辊上纤维振动会变得严重，因此，可操作性会得不到保证。
在拉伸过程中，可以进一步进行热定形过程，用于在约170～250℃对所述未拉伸纤维进行热处理，优选地，为了合适地进行所述拉伸过程，可以在172～245℃、更优选地在175～220℃进行该过程。如果温度低于170℃，那么，热效应会不足，从而降低了松弛效率，因此，收缩率会实现不了。如果温度高于250℃，那么，由于热分解之故纤维强度会降低，并且在导丝辊上会产生很多焦油，因此，可操作性会降低。具体说，如果所述热定形过程在较低的温度范围内进行，从而将松弛效率控制在理想范围内，那么，在制成气囊织物时，由于优化的收缩率特性之故，可以获得优异的气密性。
所述卷绕速度可以为2000～4000m/min，优选为2500～3700m/min。
根据本发明的又一实施例，提供一种包括上述聚酯纤维的用于气囊的聚酯织物。
此处所用的“气囊织物”是指用于制备汽车气囊的织造织物或非织造织物，它使用由上述过程制得的聚酯纤维来制备。
具体说，通过使用具有高强度-高伸长率和低杨氏模量的聚酯纤维替代现有的具有高强度-低伸长率和高杨氏模量的聚酯纤维，本发明可以提供一种用于气囊的聚酯织物，该聚酯织物具有优异的气囊膨胀时的能量吸收性能，优异的尺寸稳定性、气密性能，优异的折叠性、柔韧性和封装性。另外，所述气囊织物可以具有优异的室温特性，并保持优异的机械特性和气密性等，即使在高温高湿条件下老化之后也是如此。
更具体地说，本发明所述的气囊织物的抗拉强度可以为200～370kgf/inch，优选为210～340kgf/inch，如根据美国材料标准与试验协会（ASTM）D5034在室温下测得的那样。就现有气囊所要求的特性而言，优选地，所述抗拉强度可以为200kgf/inch或大于200kgf/inch，为了实际的特性表现，优选地，该抗拉强度可以为370kgf/inch或小于370kgf/inch。
所述气囊织物的断裂伸长率可以为20%～60%，优选为30%～50%，如根据美国材料标准与试验协会ASTM D5034在室温下测得的。就现有气囊所要求的特性而言，优选地，所述断裂伸长率可以为20%或大于20%，为了实际的特性表现，优选地，该断裂伸长率可以为60%或小于60%。
所述聚酯织物的韧度可以为3.5～6.0kJ/m3，该韧度由下面的计算公式2定义：
[计算公式2]
在计算公式2中，F表示当所述聚酯织物的长度增加dl时施加的载荷；而dl为所述聚酯织物的长度增量。
由于所述聚酯织物相比于现有的聚酯织物具有高的韧度，因此它可以有效地吸收并承受高温高压气体能量。具体说，由于用于气囊的所述聚酯织物呈现出的韧度为3.5kJ/m3～6.0kJ/m3，优选为3.8kJ/m3～5.7kJ/m3，它可以有效地吸收和承受高温高压气体能量，因此，它可以非常有效地用于气囊纤维或织物。如果气囊织物的韧度降低，那么，织物在气囊展开时用于充分吸收高温高压膨胀气体的瞬间展开冲击力的抗性会变低，从而导致气囊织物容易撕裂。因此，如果织物的韧度例如低于3.5kJ/m3，那么它难以用于气囊织物。
所述聚酯织物要求有优异的抗扯强度，因为该织物在高温高压气体作用下迅速膨胀，未涂布织物的抗扯强度（它示出了气囊织物的破裂强度）可以为18～30kgf，如根据ASTM D2261TONGUE测得的，而涂布织物的抗扯强度可以为30～60kgf，如根据ASTM D2261TONGUE测得的。如果用于气囊的未涂布和涂布织物的抗扯强度分别小于18kgf和30kgf，那么，当气囊展开时气囊会破裂，从而导致气囊功能的很大危险。相反，如果用于气囊的未涂布和涂布织物的抗扯强度分别大于30kgf和60kgf，那么，所述织物的边角耐精梳性会降低，并且气囊展开时气密性能会迅速下降。
如所述的，由于所述聚酯织物使用了具有优异收缩率特性的高强度高伸长率低杨氏模量纤维，因此，可以实现优异的边角耐精梳性，同时提高了机械特性、对高温高压气体的能量吸收、以及最终织物的折叠性。具体说，所述聚酯织物的边角耐精梳性可以为350N或大于350N，或者说350～1000N，优选为380N或大于380N，或者说380～970N，如根据ASTM D6479在室温（25℃）下测得的。此外，在90℃下测量时，所述聚酯织物的边角耐精梳性可以为300N或大于300N，或者说300～970N，优选为320N或大于320N，或者说320～950N。如果在室温（25℃）和在90℃下测量时，所述聚酯织物的边角耐精梳性分别小于350N和小于300N，那么，当气囊展开时，气囊垫缝制部的织物强度会迅速劣化。因此，当气囊实际展开时，由于针孔的产生和接缝的推挤，所述织物会发生撕裂。
对于所述聚酯织物的气密性而言，该织物必须承受高压空气所引起的张力等，并具有最小的伸长率，而对于气囊工作时足够的机械特性而言，非常重要的是，该织物在高温高压气体释放时具有最大的能量吸收。因此，对所述织物进行织造，使其覆盖系数（由下面的计算公式3给出）优化在1800～2460、优选为1880～2360的范围内，从而增强封装性能和气囊展开时的能量吸收性能。
[计算公式3]
如果所述织物的覆盖系数小于1800，那么，当空气膨胀时，空气可以容易地泄漏出去，而如果所述织物的覆盖系数大于2460，那么，当安装气囊时，气囊垫的封装性和折叠性会大大降低。
本发明所述的气囊织物的径向/纬向织物收缩率可以分别为1.0%或小于1.0%，优选为0.8%或小于0.8%，如根据ASTM D1776测得的，在老化后，径向/纬向织物收缩率可以分别为1.0%或小于1.0%，优选为0.8%或小于0.8%。对于织物的尺寸稳定性而言，优选地，径向/纬向织物收缩率不要超过1.0%。
如所述的，通过使用具有高强度低杨氏模量特性的聚酯纤维，该聚酯纤维可以保持韧度和抗扯强度，同时具有显著较低的硬挺度。所述气囊织物可以呈现的硬挺度根据ASTM D4032测得为1.5kgf或小于1.5kgf，或者说0.3～1.5kgf，优选为1.2kgf或小于1.2kgf，或者说0.3～1.2kgf，更优选为0.8kgf或小于0.8kgf，或者说0.3～0.8kgf。由于与现有聚酯织物相比硬挺度可以显著降低，因此，本发明所述的气囊织物可以呈现出优异的折叠性和柔韧性以及改善了的安装气囊时的封装性。
所述纤维优选保持上述硬挺度范围，使得它可以用于气囊，如果硬挺度太低，那么，当气囊膨胀并展开时，不能实现足够的保护和支撑功能，并且在汽车中安装时尺寸稳定性会降低，从而降低封装性。另外，为了防止太硬挺的状态所引起的折叠困难导致封装性降低，所述硬挺度可以优选为1.5kgf或小于1.5kgf，具体说，如果所述纤维小于460旦尼尔，则硬挺度可以优选为0.8kgf或小于0.8kgf，而如果所述纤维小于550旦尼尔，则硬挺度可以优选为1.5kgf或小于1.5kgf。
根据ASTM D737，当ΔP为125pa时，所述未涂布织物的静态透气率可以为10.0cfm或小于10.0cfm，或者说0.3～10.0cfm，优选为8.0cfm或小于8.0cfm，或者说0.3～8.0cfm，更优选为5.0cfm或小于5.0cfm，或者说0.3～5.0cfm。另外，当ΔP为500pa时，所述未涂布织物的静态透气率可以为14cfm或小于14cfm，或者说4～14cfm，优选为12cfm或小于12cfm，或者说4～12cfm。动态透气率可以为1,700mm/s或小于1,700mm/s，优选为1,600mm/s或小于1,600mm/s，或者说200～1,600mm/s，更优选为1,400mm/s或小于1,400mm/s，或者说400～1,400mm/s。静态透气率是指在气囊织物上施加恒定压力时透过该织物的空气量，当织物的每根丝的旦数较小且织物密度较大时静态透气率会较低。另外，动态透气率是指在施加30～70kPa的平均瞬时压差时空气透过织物的程度，当织物的每根丝的旦数较小且织物密度较大时动态透气率会较低，类似于静态透气率。
具体说，通过在所述织物中包含橡胶基涂层，所述聚酯织物透气率可以显著降低，可以实现透气率接近0cfm。然而，在进行橡胶涂布的情形中，根据ASTM D373，当ΔP为125pa时，用于气囊的涂布织物的静态透气率可以为0.1cfm或小于0.1cfm，或者说0～0.1cfm，优选为0.05cfm或小于0.05cfm，或者说0～0.05cfm，而当ΔP为500pa时，该静态透气率可以为0.3cfm或小于0.3cfm，或者说0～0.3cfm，优选为0.1cfm或小于0.1cfm，或者说0～0.1cfm。
如果所述未涂布和涂布聚酯织物的静态透气率或动态透气率超过上述上限，那么，就保持所述气囊织物的气密性而言，不优选使用。
根据本发明的另一个实施例，提供一种使用聚酯纤维制备气囊织物的方法。该气囊织物的制备方法包括：使用上述聚酯纤维织造用于气囊的原料织物，洗涤所述用于气囊的织造织物，以及对所述精制织物热定形。
所述聚酯纤维可以通过普通的织造、洗涤和热定形过程，并制成最终的气囊织物。织造类型没有特别限制，可优选使用平纹织造类型和一片式织造（OPW）类型。
具体说，可以使用所述聚酯纤维作为经线和纬线，通过整经（beaming）、织造、洗涤和热定形过程制备本发明所述的气囊织物。所述织物可以使用普通的织造机来制备，而所述织造机无特别限制。然而，平纹织造型织物可以使用剑杆织机（rapier loom）、喷气织机（air jet loom）或喷水织机（water jetloom）等来制备，而OPW型织物可以使用提花织机（Jacquard loom）来制备。
此外，优选地，本发明所述的气囊织物还可以包括表面涂布层或层叠涂布层，所述涂层由硅树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯树脂等中的至少一种组成，但涂布树脂的种类不限于此。所述树脂涂层可以通过刀涂（knife coating）法、刮涂（doctor blade）法或喷涂法来涂布，但不限于此。
树脂涂层的单位面积的涂量可以为20～200g/m2，优选为20～100g/m2。具体说，在用于侧帘气囊的OPW型织物的情形中，所述涂量可以优选为30g/m2～95g/m2，在用于气囊的平纹织造型织物的情形中，所述涂量可以优选为20g/m2～50g/m2。
所述用于气囊的涂布织物经过裁剪和缝纫过程，并制成具有确定形状的气囊垫。气囊形状不作特别限制，可以制成普通形状。
同时，根据本发明的另一实施例，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公知的装置。所述气囊主要分为正面气囊和侧帘气囊。所述正面气囊可以包括驾驶员座位气囊、乘客座位气囊、侧面保护气囊、膝保护气囊、踝保护气囊、行人保护气囊等，而汽车发生侧碰或翻车时，所述侧帘式气囊可以保护乘客。因此，本发明所述的气囊包括正面气囊和侧帘气囊。
在本发明中，必要时可以添加或删去上述公开之外的内容项，本发明对其不作特别限制。
本发明的效果
根据本发明，提供一种用于气囊的聚酯纤维，该聚酯纤维具有优化的初始杨氏模量、伸长率、收缩率、强度等，因此可以制成具有优异的机械特性、柔韧性和折叠性的气囊织物。
由于所述用于气囊的聚酯纤维具有低杨氏模量、高强度和高伸长率，因此，将其运用于气囊织物时可以获得优异的尺寸稳定性、机械特性气密效果，同时，可以获得优异的折叠性和柔韧性，因此显著地提高了装入汽车时的封装性，并使乘客受到的冲击最小化，从而安全地保护了乘客。
因此，本发明所述的聚酯纤维和使用该聚酯纤维的聚酯织物可特别优选地用于气囊的制备等。
在下文中，给出优选例和对比例，用于理解本发明，然而，下面的例子仅用于说明本发明，本发明不限于此，也不受其限制。
例1～5
对具有特定特性粘度和CEG含量的PET聚合物进行熔体纺丝和冷却以制备未拉伸聚酯纤维，然后，对所述未拉伸纤维进行热处理，同时以特定的拉伸比进行拉伸，从而制备聚酯纤维。所述PET聚合物的特性粘度和CEG含量、以及纺丝速率、纺丝张力、纺丝温度、拉伸比和热处理温度示于下面的表1中，其它条件是用于制备聚酯纤维的常用条件。
[表1]
例1 例2 例3 例4 例5
PET含量(mol%) 100 100 100 100 100
PET切片的特性粘度(dl/g) 1.25 1.33 1.40 1.50 1.60
PET切片的CEG(meq/kg) 30 27 24 23 22
纺丝温度(℃) 293 295 295 295 295
总拉伸比 5.99 6.03 6.07 6.11 6.15
热处理温度(℃) 235 239 243 240 244
松弛率(%) 5.6 5.7 5.8 6.1 6.3
对于例1～5中制得的聚酯纤维，室温特性的测量如下，结果总结在下面的表2中。
（1）抗拉强度和断裂伸长率
根据ASTM D2256，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。计量长度为250mm，拉伸速度为300mm/min，初始负载为0.05g/d，使用橡胶面夹具进行测量。
在根据测量到的拉伸强度和伸长率绘出的强度-伸长率曲线中，确定出与每个拉伸强度（1.0g/d、5.0g/d、8.8g/d）对应的伸长率值（%），并确定出所述纤维在最大强度点处的强度（g/d）和最大伸长率（%）。
（2）干热收缩率
使用Testrite MK-V（英国Testrite Co.的产品），在180℃在30g的初始张力下2分钟测量干热收缩率。
（3）杨氏模量
根据ASTM D885测量杨氏模量和强度-伸长率。1%和2%伸长率下（即，在伸长1%和2%的点处）的各杨氏模量示于下面的表2中。
（4）纤维韧度
韧度（J/m3）根据下面的计算公式1来计算。
[计算公式1]
在计算公式1中，F表示当所述聚酯纤维的长度增加dl时施加的载荷；而dl是所述聚酯纤维的长度增量。
（5）结晶度
使用正庚烷和四氯化碳根据密度梯度柱法在25℃下测量聚酯纤维的密度ρ，根据下面的计算公式4计算结晶度。
[计算公式4]
其中，ρ为纤维的密度，ρc为晶体区的密度（对于PET，ρc=1.457g/cm3），ρa为非晶区的密度（对于PET，ρa=1.336g/cm3）。
（6）特性粘度
用四氯化碳从样品中提取乳液，并将其在160±2℃下溶解在邻氯苯酚（OCP）中，然后，使用自动粘度计（Skyvis-4000）在粘度计管中测量样品的粘度，并根据下面的计算公式5计算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
Rel=(溶液秒数×溶液比重×粘度系数)/(OCP粘度)；以及
F=(标准切片的IV)/(用标准操作从标准切片测得的三个IV的平均值)
（7）CEG含量
根据ASTM D664和D4094标准测量聚酯纤维的CEG含量。具体说，将0.2g的样品加入到50mL爱伦美氏烧瓶中，添加20mL苯甲醇，使用加热板将温度升至180℃并保持5分钟以便使样品完全溶解，冷却到160℃，并且当温度达到135℃时加入5～6滴酚酞，用0.02N KOH对所述混合物进行滴定，在滴定点（颜色从无色变为粉色之处）通过下面的计算公式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表示样品滴定所消耗的KOH的量（mL）；B表示空白样品滴定所消耗的KOH的量（mL）；而W为样品的重量（g）。
（8）单纤维细度
使用卷轴取9000m纤维，并对其称重以获得该纤维的总细度（旦尼尔），将总细度除以长丝数来计算单纤维细度。
[表2]
在185℃热处理2分钟后，通过上述方法测量根据例1～5制备的聚酯纤维的特性，并将其总结在下面的表3中。
然而，不是在强度-伸长率曲线上确定8.8g/d抗拉强度下的伸长率（%），而是确定8.0g/d抗拉强度下的伸长率（%），以及在20%伸长率下确定抗拉强度测量值（g/d）。
[表3]
对比例1～5
除了下面表4中所描述的条件外，对比例1～5中的聚酯纤维的制备方法与例1～5相同。
[表4]
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
PET含量(mol%) 100 100 100 100 100
PET切片的特性粘度(dl/g) 0.85 0.90 0.95 0.90 0.95
PET切片的CEG(meq/kg) 50 47 43 47 43
纺丝温度(℃) 301 302 305 302 305
总拉伸比 4.95 5.03 5.10 5.03 5.10
热处理温度(℃) 220 223 227 223 227
松弛率(%) 4.7 4.75 4.8 4.75 4.8
使用与例1-5同样的方法，不进行热处理，在室温下测量根据对比例1-5制备的聚酯纤维的特性，并将其总结在下面的表5中。
[表5]
使用与例1-5同样的方法，在185℃热处理2分钟后，测量根据对比例1-5制备的聚酯纤维的特性，并将其总结在下面的表6中。
[表6]
图3和图4分别示出了根据例5所述的聚酯纤维在室温下和在185℃热处理2分钟后测量的强度-伸长率曲线。图5和图6分别示出了根据对比例5所述的聚酯纤维在室温下和在185℃热处理2分钟后测量的强度-伸长率曲线。
如图3和图4所示，尽管根据例5所述的用于气囊的纤维在185℃热处理2分钟后与室温相比抗拉强度呈现出轻微降低，但优异的抗拉强度范围保持在8.81g/d，并且由于PET聚合物的分子取向的重新排列之故伸长率显著提高，因此，与室温相比，最终纤维的韧度没有显著降低。因此，根据例5所述的聚酯纤维具有高强度、高伸长率和低杨氏模量的优异特性，从而在应用于汽车气囊织物时实现了优异的机械特性和气密效果。
相反，如图5和图6所示，根据对比例5所述的用于气囊的纤维在185℃热处理2分钟之后呈现出大大降低的抗拉强度，并且抗拉强度变为约5.3g/d，这不适合用于气囊织物。同样，由于根据对比例5所述的聚酯纤维呈现出低韧度和低初始杨氏模量，因此当用于气囊织物时，强度显著降低，高温高压膨胀气体能量的吸收能力降低，而且气囊垫的封装性能劣化，因此，它不适合用作气囊织物。
制备例1～5
使用根据例1～5制备的聚酯纤维，通过剑杆织机织成用于气囊的原料织物，通过洗涤和热定形制备气囊织物，并利用辊衬刀涂法将液体硅橡胶（LSR）树脂涂布在所述织物上，以制备硅涂布织物。
所述织物的经纬织造密度、织造类型和树脂涂量示于下面的表7中，其它条件为制备用于气囊的聚酯织物的常用条件。
[表7]
使用根据例1～5制备的聚酯纤维制备用于气囊的每种聚酯织物，测量其特性，并总结在下面的表8中。
（a）织物的韧度
织物的韧度（J/m3）根据下面的计算公式2来计算：
[计算公式2]
在计算公式2中，F表示当所述聚酯织物的长度增加dl时施加的载荷；以及dl是所述聚酯织物的长度增量。这里，在涂布之前对未涂布织物测量织物的韧度。
（b）抗扯强度
根据ASTM D2261TONGUE测量未涂布织物的抗扯强度。
首先，将未涂布织物切成75mm×200mm的样品。根据ASTM D2261TONGUE，将样品的上端和下端分别置于装置中的上端和下端的颚面（jawfaces）的左右间隙之间。然后，所述颚面间隔取76mm，以300mm/min的速度各朝相反的方向移动（即，上装置朝着向上方向，下装置朝着向下方向），当所述织物被撕裂时测量强度。
（c）抗拉强度和断裂伸长率
根据ASTM D5034，将未涂布织物切成样品，将样品固定在抗拉强度测量设备的下夹具上，同时使上夹具向上移动，测量气囊织物样品断裂时的强度和伸长率。
（d）边角耐精梳性
在涂布前，使用所述未涂布织物根据ASTM D6479在室温（25℃）和90℃下测量所述织物的边角耐精梳性。
（e）覆盖系数（CF）
根据下面的计算公式3计算所述未涂布织物的覆盖系数值。
[计算公式3]
（f）织物在经向和纬向的收缩率
根据ASTM D1776测量织物在经向和纬向的收缩率。首先，将未涂布织物切成样品，收缩前在经向和纬向上各标出20cm长度，并对在149℃的腔内热处理1小时的样品的收缩长度进行测量，以测量织物在径向和纬向的收缩率{(收缩前的长度-收缩后的长度)/收缩前的长度×100%}。
（g）硬挺度
根据ASTM D4032，使用硬挺度测量设备通过圆形弯曲测试法测量所述未涂布织物的硬挺度。另外，悬臂法可以用作硬挺度测量方法，其中，使用悬臂测量设备（它是以预定角度倾斜以向织物提供弯曲的测试台）通过测量织物弯曲长度可以测量硬挺度。
（h）厚度
根据ASTM D1777测量所述未涂布织物的厚度。
（i）透气性
根据ASTM D737，将所述未涂布织物在20℃和65%RH下保存1天或多于1天，然后，测量ΔP分别为125pa和500pa的空气通过38cm2圆形横截面的量，以作为静态透气率。
另外，根据ASTM D6476，使用TEXTEST FX3350动态透气率测试仪测量所述未涂布织物的动态透气率。
[表8]
对比制备例1～5
除了使用对比例1～5中的聚酯纤维替代根据例1～5制备的聚酯纤维之外，对比制备例1～5中的用于气囊的聚酯织物的测量方法与制备例1～5相同，对特性进行测量，并将其总结在下面的表9中。
[表9]
如表8所示，使用例1～5中的具有如热处理后测量到的优化的抗拉强度和伸长率范围以及低初始杨氏模量的聚酯纤维制备的制备例1～5中的气囊织物呈现出的韧度为3.75～5.6kJ/m3、未涂布织物的抗扯强度为19～26kgf、抗拉强度为227～305kgf/inch、以及织物收缩率在径向和纬向分别为0.4%～0.5%和0.3～0.4%，从而该气囊织物具有非常优异的特性。同时证实，制备例1～5中的用于气囊的聚酯织物具有理想的硬挺度范围（0.35～1.0kgf），因此具有优异的尺寸稳定性、机械特性、折叠性和封装性。
具体说，由于制备例1～5中的气囊织物使用高强度高伸长率低杨氏模量纤维，因此，未涂布织物呈现出ΔP=125pa时的静态透气率为0.6～1.0cfm，ΔP=500pa时的静态透气率为5.4～9.5cfm，因此获得了优异的气密性。尽管与对比制备例1～5相比所述织物呈现出较低的覆盖系数值，但它呈现出非常优异的边角耐精梳性值，其在25℃和90℃时分别为430-535N和380-495N，因此，大大地改善了气囊垫展开时垫缝部分的爆裂。
相反，如表9所示，使用对比例1～5的聚酯纤维制得的对比制备例1～5的气囊织物呈现出的经向/纬向收缩率为0.9～1.3%，抗拉强度为182～198kgf/inch，未涂布织物的抗扯强度在13～20kgf。同样，如果将机械特性（包括抗拉强度和抗扯强度等）显著降低的织物用于气囊装置，那么，由于机械特性的降低，会引起诸如气囊展开时气囊爆裂等问题。
对比制备例1～5中的未涂布织物呈现出大大增加了的静态透气率，ΔP=125pa时静态透气率为2.1～2.4cfm，ΔP=500pa时静态透气率为12.5～13.5cfm，可以看到，气密性降低了。同样，如果透气率增加，那么，当气囊展开时空气可以容易地泄漏出去，并且气囊的功能不能得到充分的展现。尽管与制备例1～5相比织物的覆盖系数值是高的，但25℃和90℃时的边角耐精梳性分别显著地降低为270～327N和255～298N，因此，当气囊垫展开时，垫缝部的爆裂会显著地发生，就乘客的安全而言，这会是一个严重的问题。
实验例1
使用制备例1～5和对比制备例1～5中的用于气囊的未涂布聚酯织物制备气囊垫，并将用于汽车的气囊制成DAB（司机气囊）垫组件或PAB（乘客气囊）垫组件，如下面的表10所示。
对于制备出的汽车气囊，在三种热处理条件（室温：25℃×4小时恒温箱保存，热：85℃×4小时恒温箱保存，冷：-30℃×4小时恒温箱保存）下进行静态试验。作为静态试验的结果，如果无织物撕裂、无针孔生成以及无织物碳化，则判断为“合格”，而如果织物撕裂、针孔生成或织物碳化之一发生，则判断为“不合格”。
使用制备例1～5和对比制备例1～5中的未涂布聚酯织物制备的气囊垫的静态试验结果示于下面的表10中。
[表10]
如表10所示，汽车气囊包括制备例1～5中的气囊织物，该气囊织物使用例1～5中的具有如热处理后测量到的优化的抗拉强度和伸长率范围以及低初始杨氏模量的聚酯纤维制备，在3种热处理条件下进行所述气囊的静态试验的结果表明，没有发生织物撕裂、针孔生成或织物碳化等，因此，可以看到，所有的气囊垫作为汽车气囊具有优异的性能。
相反，包含用对比例1～5中的聚酯纤维制备的对比制备例1～5中的气囊织物的汽车气囊的静态试验结果表明，由于当气囊展开时发生了织物撕裂、针孔生成或织物碳化等，所有的气囊垫都被判断为“不合格”，因此，这些气囊垫实际上不能用作气囊。具体说，在包含对比制备例1、2、3中的织物的DAB（司机气囊）垫组件的静态试验中，在该气囊垫的外缝部发生了织物撕裂。在对比制备例4的情形中，在所述充气装置的进口处发生了织物撕裂。在对比制备例5的情形中，在主板缝部发生了织物撕裂。另外，在包含对比制备例1～5中的织物的汽车气囊的静态试验中，织物撕裂源于缝制部处的针孔生成以及织物碳化，因此与其同时发生。因此，如果对比制备例1～5中的气囊织物在实际中用于汽车的气囊垫，那么，由于气囊的爆裂等原因会引起气囊功能上的严重危险。

Claims (22)

1.一种聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，该聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在185℃热处理2分钟后在施加1.0g/d的拉伸强度时的伸长率为1.65％～2.5％，该聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在拉伸强度从8.0g/d到最大强度时附加伸长的伸长率在0.5％～5％的范围内，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的制备方法包括如下步骤：
在270～320℃对特性粘度为1.2dl/g或大于1.2dl/g并且CEG含量为30meq/kg或小于30meq/kg的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物进行熔体纺丝以制得未拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；以及
对该未拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维进行拉伸。
2.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在185℃热处理2分钟后在施加5.0g/d的拉伸强度时的伸长率为16％～22％。
3.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在室温下在施加1.0g/d的拉伸强度时的伸长率为0.8％～2.0％，并且在拉伸强度从8.8g/d到最大强度时附加伸长的伸长率在1.5％～5％的范围内。
4.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在室温下在施加5.0g/d的拉伸强度时的伸长率为6.5％～13.5％。
5.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维在185℃热处理2分钟后在20％的伸长率下抗拉强度为4.5g/d或大于4.5g/d。
6.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述纤维在185℃热处理2分钟后测得的伸长率为所述纤维在室温下测得的伸长率的105％或大于105％。
7.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述纤维在185℃热处理2分钟后测得的抗拉强度为所述纤维在室温下测得的抗拉强度的90％或大于90％。
8.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的杨氏模量根据ASTM D885测得为1％的伸长率下55～70g/de，2％的伸长率下35～52g/de。
9.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的韧度为70J/m3～120J/m3，所述韧度由下面的计算公式1定义：
[计算公式1]
其中，F表示当所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的长度增加dl时施加的载荷；以及dl为所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的长度增量。
10.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的总细度为400～650旦尼尔。
11.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维具有2.5～6.8DPF的单纤维细度，并包括96～160股长丝。
12.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的结晶度为40％～55％。
13.一种权利要求1～12中任何一项所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
在270～320℃对特性粘度为1.2dl/g或大于1.2dl/g并且CEG含量为30meq/kg或小于30meq/kg的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物进行熔体纺丝以制得未拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；以及
对该未拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维进行拉伸。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物和所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维之间的特性粘度之差为0.7dl/g或小于0.7dl/g。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，以5.0～6.5的总拉伸比进行所述拉伸过程。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：热定形过程，用于在对所述未拉伸的纤维拉伸之后，在170～250℃对所述纤维进行热处理。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括：在对所述未拉伸的纤维拉伸之后，以14％或小于14％的松弛率对所述纤维进行松弛的步骤。
18.一种聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯织物包含权利要求1～12中任何一项所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
19.根据权利要求18所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯织物的硬挺度根据ASTM D4032测得为1.5kgf或小于1.5kgf。
20.根据权利要求18所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯织物在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，所述静态透气率根据ASTM D737测得。
21.根据权利要求18所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯织物的动态透气率根据ASTM D6476测得为1,700mm/s或小于1,700mm/s。
22.根据权利要求18所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯织物，其中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯织物的边角耐精梳性在室温下为350N或大于350N，在90℃时为300N或大于300N，所述边角耐精梳性根据ASTM D6479测得。
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