用于安全带的聚酯纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于安全带等的工业高强度的聚酯纤维及其制备方法。更具体而言， 本发明涉及具有优异的机械性能、耐磨性、耐热强度保留性和冲击吸收性等的安全带用高 强度聚酯纤维，以及该聚酯纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于优异的机械强度和耐化学性等，以聚对苯二甲酸乙二醇酯（下文，称为 "PET"）为代表的聚酯广泛用于纤维、膜或树脂等。例如，纤维广泛用于工业材料，例如作为 橡胶补强材料，如轮胎帘子线、皮带和软管等，以及用于医疗用途。
[0003] 目前，在用于工业材料的聚酯纤维中，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯作为主要组分 的高强度聚酯纤维广泛用作安全带用纱线。当然，安全带用纱线应当保持高强度，而且在被 制成安全带后还应当具有良好的滑动效率，以便极大地减少与皮带扣（sash guide)之间反 复的摩擦，以及当拉出和固定安全带以约束和脱离约束时所产生的摩擦。
[0004] 如此，为了向安全带用聚酯纤维赋予足够的滑动效率，通常，在制备聚酯纤维时提 供含有润滑剂的乳剂。然而，由于安全带用聚酯纤维通常没有颜色，因此在编织后需要染色 工艺，而在染色工艺中，在纱线制备工艺中提供的含润滑剂的乳剂可能会被消除。为此，仅 仅通过在制备工艺中提供润滑剂，难以向安全带用聚酯纤维引入足够的润滑性。
[0005] 另外，通常，如果常规的安全带用聚酯纤维经过使用纱线制备织带产品和染色的 工艺，由于高温热处理强度可能会降低，因此，已经开发了仅仅使用高强度纱线提高强度的 技术。由于安全带用纱线基本上用于在汽车事故时将乘客固定在车体上，从而降低二次损 害，为了最好地保护乘客，非常重要的是保持纱线的强度。然而，如果将具有高模量和低断 裂伸长率的聚酯纤维用于安全带用纱线，则用于减少在汽车内安装和使用安全带时产生的 摩擦的滑动效率会显著降低，由于安全带本身的刚度，车祸时这可能使乘客受伤。
[0006] 因此，需要开发用于安全带等的工业高强度聚酯纤维，这种聚酯纤维保持优异的 机械性质和高强度，具有显著提高的柔软度、耐磨性和强度保留性等，以减少对乘客的冲 击。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本发明的一个目的是提供一种表现出适用于安全带和织带等的高强度、低模量和 高伸长率的聚酯纤维，该聚酯纤维具有优异的机械性能、耐磨性和强度保留性，使得事故时 由于安全带本身的刚度带来的二次伤害降低到最小程度。
[0009] 本发明的另一目的是提供一种制备该聚酯纤维的方法。
[0010] 本发明的又一目的是提供包含该聚酯纤维的安全带。
[0011] 技术方案
[0012] 本发明提供一种安全带用聚酯纤维，其特性粘度为0. 8至1. 5dl/g，拉伸强度为 8. 8g/d以上，总细度为400至1800旦尼尔。
[0013] 本发明还提供一种制备安全带用聚酯纤维的方法，包括在270至310°C对特性粘 度为0. 8dl/g以上的聚酯聚合物进行熔融纺丝以制备未拉伸聚酯纱线，以及拉伸该未拉伸 聚酯纱线。
[0014] 本发明还提供一种包含所述聚酯纤维的安全带。
[0015] 在下文中，将描述根据本发明的具体实施方案的安全带用聚酯纤维、该聚酯纤维 的制备方法以及使用该聚酯纤维生产的安全带。然而，提出这些实施例仅用于举例说明本 发明，而本发明的范围并不局限于此。对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在本发明 的范围内示例性实施方案的各种改变是可行的。
[0016] 此外，除非文中特别指明，"包括"、"包含"和"含有"意指包括任意组成元素（或组 成成分）而没有特别限制，并且不应理解为排除其它组成元素（或组成成分）的加入。
[0017] 通常，作为安全带用纱线，广泛使用包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（下文，称为 "PET"）作为主要组分的高强度聚酯纤维。另外，当然，安全带用纱线应当保持高强度，而且 还应当具有良好的滑动效率以显著地降低当在汽车内安装和使用时在约束/脱离约束的 过程中反复的摩擦。
[0018] 由于安全带用来在汽车事故时将乘客固定在车体上，从而降低二次伤害以保护乘 客，其使用高强度的纱线设计，因此，主要使用具有高模量和低断裂伸长率的聚酯纤维。尤 其，由于分子结构，聚酯比尼龙等具有更高的刚度，从而具有高模量性质。
[0019] 然而，如果常规的具有高刚度的高模量聚酯被用于制造安全带，在车祸时，由于安 全带过高的刚度可能会对乘客造成伤害。
[0020] 因此，本发明的聚酯纤维可以有效地用于制造安全带，这种安全带在保持高强度 的同时，具有优异的冲击吸收率，显著提高的耐磨性和耐热强度保留性。
[0021] 本发明人的实验结果发现，当具有特定性质的聚酯纤维用于制造安全带等时，可 以确保更加提高的滑动性质和冲击吸收率等，以及优异的机械性质。
[0022] 因此，根据本发明的一个示例性实施方案，提供具有预定性质的安全带用聚酯纤 维。该安全带用聚酯纤维的特性粘度为〇. 8至1. 5dl/g，拉伸强度为8. 8g/d以上，总细度为 400至1800旦尼尔。
[0023] 尤其，在制造安全带时，通过优化纱线的特性粘度、拉伸强度和总细度，可以设计 本发明以具有280纱/英寸以下的低织纱数。而且，本发明可以获得具有高强度、低模量和 高伸长率性质的聚酯纤维。本发明的聚酯纤维可以有效制成安全带，所述安全带在安装至 汽车上后可以使得在发生事故时由安全带本身的硬挺度导致的二次损伤最小化，而且所述 聚酯纤维也具有优异的机械性能、柔软度、耐磨性和强度保留。
[0024] 优选本发明的聚酯纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)作为主要组分。在PET 的制备过程中，可以加入各种添加剂，而且为了在被制成安全带时确保优异的机械性能， PET的含量可以为至少70mol %以上，更优选90mol %以上。下文中，如果没有其他特别说 明，术语聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)是指包含70mol%以上的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)聚合物的情况。
[0025] 根据本发明的一个示例性实施方案的聚酯纤维在如下所述的熔融纺丝和拉伸条 件下制备，从而表现出特性粘度为〇. 8至1. 5dl/g，拉伸强度为8. 8g/d以上，以及总细度为 400至1800旦尼尔的优化的特性。
[0026] 与目前已知的聚酯纤维相比，本发明的安全带用聚酯纤维可以具有改善的特性粘 度，即0. 8dl/g至1. 5dl/g，优选0. 9dl/g至1. 4dl/g。优选确保特性粘度在上述范围内，使 得当该聚酯纤维用于制备安全带时表现出足够的韧性。尤其是，由于该纤维可以以低拉伸 比表现出高强度以满足安全带所需要的强度，优选纱线的特性粘度为〇. 8dl/g以上。相反， 如果特性粘度小于〇. 8dl/g，则仅在高拉伸比下可以表现出所述性质。然后，如果应用了高 拉伸比，则纤维的取向度可能增大，以获得高模量性质。因此，优选维持纱线的特性粘度为 0. 8dl/g以上，以应用低拉伸比，使得表现出低模量。另外，如果聚酯纤维的特性粘度大于 1. 5dl/g，拉伸过程中拉伸张力可能会增大，而在该过程中产生问题，因此更优选特性粘度 为1. 5dl/g以下。
[0027] 另外，聚酯纤维的拉伸强度可以为8. 8g/d以上，或8. 8g/d至15. Og/d，优选9. 5g/ d以上，更优选10. Og/d以上。在确保优异的强度以使得由所述纤维制造的安全带可以有效 地支撑乘客方面，所述聚酯纤维的拉伸强度可以为8. 8g/d以上。另外，所述聚酯纤维的伸 长率可以为10%至17%，优选11 %至16%，更优选12%至15%。就使乘客的不适和对乘 客的二次伤害（这是由最终制得的安全带的过度的硬挺度所导致的）最小化而言，聚酯纤 维的伸长率可以为10%以上。另外，就使用所述聚酯纤维制得的安全带保持足够的反弹距 离以保护乘客并安全地支撑乘客而言，伸长率可以为17%以下。
[0028] 本发明的聚酯纤维在汽车碰撞时可以以足够的强度确保用于支撑乘客的高强度 性质，而且通过维持如此高的特性粘度和拉伸强度，在如下所述的熔融纺丝和拉伸条件下， 可以以低拉伸比进一步提供更加改善的冲击吸收性能。
[0029] 此外，由于为了有效地用于安全带或织带产品，就安全带的厚度和组件安装而言， 聚酯纤维应当保持低细度和高强度，纱线可以具有适用的400至1800旦尼尔的总细度，优 选500至1700旦尼尔。就在制造安全带时确保足够高强度的物理性质而言，所述纤维的总 细度可以为400旦尼尔以上，就最小化编织密度以确保优异的厚度并从而改善织物柔软度 而言，所述纤维的总细度可以为1800旦尼尔以下。通过优化总细度等，可以设计用于制造 安全带的聚酯纤维以具有280纱/英寸以下的低织纱数，并获得纱线的高强度、低模量和高 伸长率性质。此聚酯纤维可以有效制成安全带，所述安全带在安装至汽车上后可以使得在 发生事故时由安全带本身的