用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法與流程

2023-09-17 02:04:10

本發明涉及一種用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法，更具體地，涉及一種用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法，該製造方法不僅可以防止或最小化在織造工序過程中通過上漿工序塗布至紗線的上漿劑的分離，而且通過在織造工序之後有效地從織物基底上除去上漿劑，而可以使織物基底與隨後在織物基底上形成的塗層之間的剝離強度最大化，並且降低安全氣囊織物的剛度。

背景技術：

當衝擊檢測傳感器檢測到以不低於預定速度行駛的車輛的碰撞或傾覆所引起的對車輛的衝擊時，安全氣囊膨脹並展開以保護駕駛員和乘客。

通常，除了織物基底之外，用於安全氣囊的織物還包括塗層以提高織物的氣密性。

雖然主要使用聚醯胺紗線(如尼龍66紗線)來製備織物基底，但是為了滿足降低成本的需要，目前正在研究和開發可以代替聚醯胺紗線的用於安全氣囊的聚酯紗線。

織物基底可以是平紋組織圖案或方平組織圖案的機織織物，或者是OPW(一片式編織)(One Piece Woven)型的機織織物。通過以各種方式交織經紗和緯紗來製備機織織物。例如，根據平織法，經紗在相對較高和相對較低的位置之間交替地且周期性地上升和下降，從而形成空間，並且緯紗沿大致垂直於經紗的方向插入所述空間中。

可以通過循序地進行捲曲工序(warping process)、上漿工序、整經工序、穿經工序等來製備用於織造工序的經紗。在捲曲工序中，基於所設計的經紗的密度和寬度來排布從粗紗架退繞(unwound)的經紗，並將所設計的長度的經紗卷繞在整經軸上。在整經工序中，根據所設計的織物的經紗數，將從整經軸提供的多個經紗放在一起並纏繞在織機軸上。在將經紗卷繞在織機軸上之前進行的上漿工序中，在經紗上塗布上漿劑以提高它們的執扎和織造性能。在穿經工序中，將卷繞在織機軸上的經紗安裝在停經片、綜片和筘上。進行用於使所製備的經紗與緯紗交織的織造工序以得到機織織物。

在上漿工序中通常使用的用於提高用於安全氣囊的機織織物的可織性的上漿劑是丙烯酸類上漿劑(acryl-based sizing agent)。然而，因為與丙烯酸類上漿劑對聚醯胺紗線的粘合強度相比，其對聚酯紗線的粘合強度更差，所以在織造工序過程中產生丙烯酸類上漿劑與聚酯紗線分離的問題。

一旦織造工序完成，粘附於紗線上的上漿劑起到雜質的作用，從而降低織物基底與塗層之間的剝離強度，並且也提高安全氣囊織物的剛度。特別地，由於安裝在車輛中的安全氣囊長時間保持在封閉空間中直到發生事故，因此織物基底與塗層之間的粘合強度很可能進一步劣化，從而提高當安全氣囊通過增壓泵展開時塗層會容易地從織物基底剝離的風險。

技術實現要素：

技術問題

因此，本發明涉及一種用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法，該製造方法基本上消除了由於現有技術的限制和缺點而導致的一個或多個問題。

本發明的一個方面是提供一種用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法，該製造方法不僅可以防止或者最小化通過上漿工序塗布至紗線的上漿劑在織造工序過程中的分離，而且通過在織造工序之後有效地從織物基底上除去上漿劑，而可以使織物基底與隨後在織物基底上形成的塗層之間的剝離強度最大化，並且降低安全氣囊織物的剛度。

本發明的另外的方面和特徵將在下面的描述中部分地闡述，並且通過審查下面的內容部分本發明的另外的方面和特徵對於本領域的普通技術人員將變得顯而易見，或本發明的另外的方面和特徵從本發明的實踐中可以獲知。

技術方案

根據本發明的方面，提供一種用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法，該製造方法包括：在聚酯紗線上塗布聚酯類上漿劑；用塗布有上漿劑的聚酯紗線製造織物基底；在pH為8至10的鹼性條件下從織物基底上除去上漿劑；以及在除去上漿劑後的織物基底上形成塗層以提高氣密性。

除去上漿劑可以包括使織物基底通過pH為8至10的擦洗溶液(scouring solution)。

擦洗溶液可以包含：水；以及全部溶解在水中的鹼性化合物、滲透劑、不溶化劑(insolubilizing agent)和退漿劑。

將100重量份的鹼性化合物、160重量份至190重量份的滲透劑、190重量份至220重量份的不溶化劑和450重量份至550重量份的退漿劑溶解在水中。

除去上漿劑還可以包括使已經通過擦洗溶液的織物基底通過洗滌溶液。

洗滌溶液可以基本上由水組成。

擦洗溶液可以包含在第一和第二擦洗浴中，洗滌溶液可以包含在第一、第二和第三洗滌浴中，第一擦洗浴中的擦洗溶液可以保持在50℃至70℃，第二擦洗浴中的擦洗溶液可以保持在75℃至95℃，第一洗滌浴中的洗滌溶液可以保持在70℃至90℃，第二洗滌浴中的洗滌溶液可以保持在70℃至90℃，第三洗滌浴中的洗滌溶液可以保持在40℃至60℃。

織物基底可以以10m/min至21m/min的速度通過擦洗溶液和洗滌溶液。

所述製造方法還可以包括在形成塗層之前，乾燥除去上漿劑後的織物基底以及熱定型乾燥後的織物基底的步驟。

可以在150℃至190℃下進行熱定型的步驟。

應當理解的是，本發明的上述總體描述和下面的詳細描述是示例性和說明性的，旨在提供對所要求保護的本發明的進一步說明。

有益效果

根據本發明，使用對用於製造織物基底的聚酯紗線具有優異的粘合強度的上漿劑，使得可以防止或者最小化上漿劑在織造工序過程中的分離，並且可以提高加工性能。

此外，在通過織造工序得到織物基底之後，在優化的條件下有效地從織物基底除去上漿劑，使得可以使安全氣囊織物的剛度最小化，並且可以提高織物基底和塗層之間的剝離強度。

此外，利用本發明的安全氣囊織物製造的安全氣囊由於織物的較低的剛度而可以具有優異的可摺疊性和耐存儲性，由於織物基底和塗層之間的高剝離強度而可以具有優異的內壓保持性能，因此，可以更確切地保證駕駛員和乘客的安全，這是安全氣囊的真正目的。

具體實施方式

下文中，將詳細描述本發明的用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法。下面的描述僅是為了幫助理解本發明而提出的實例，並且對於本領域普通技術人員來說顯而易見的是，可以在本發明的範圍內對本發明進行各種修改和改變。

本文所使用的「聚酯類上漿劑」是指基於聚酯樹脂的上漿劑，本文所使用的「丙烯酸類上漿劑」是指基於丙烯酸樹脂的上漿劑。

本發明的用於安全氣囊的聚酯織物的製造方法包括：製備聚酯紗線；在聚酯紗線上塗布聚酯類上漿劑；用塗布有上漿劑的聚酯紗線製造織物基底；在pH為8至10的鹼性條件下從織物基底上除去上漿劑；以及在除去上漿劑後的織物基底上形成塗層以提高氣密性。

本文所使用的聚酯紗線定義為包含90摩爾％以上的聚酯樹脂(例如，PET樹脂)的紗線。

可以通過在270℃至320℃下，以300m/min至1,000m/min的紡絲速度進行熔融紡絲工序形成聚酯未拉伸紗線，然後以總拉伸比為5至7拉伸聚酯未拉伸紗線來製造聚酯紗線。可以在聚酯聚合物的熔融紡絲之後用15℃至60℃的冷卻空氣進行冷卻工序來製造聚酯未拉伸紗線。在未拉伸紗線通過導絲輥之後，可以在吸油量(oil pick-up amount)為0.2％至2％的條件下進行拉伸工序。另外，可以在170℃至250℃下進行用於熱定型所拉伸的紗線的工序。

或者，可以通過在單個過程中進行紡絲和拉伸的直接紡絲和拉伸(DSD)方法製造聚酯紗線。

聚酯紗線可以包含線密度分別為2.5旦尼爾至5.5旦尼爾的多個單絲，並且聚酯紗線的總線密度可以為315旦尼爾至600旦尼爾。

單絲的線密度應該不小於2.5旦尼爾，以防止或者最小化在紡絲工序過程中可能發生的纖維斷裂。另一方面，考慮到通過噴絲頭的熔體的冷卻效率，單絲的線密度優選為不大於5.5旦尼爾。

另外，考慮到當安全氣囊展開時吸收高溫和高壓展開能的吸收性能，紗線的總線密度應該不小於315旦尼爾，以保持優異的機械性能(例如，強度)。另一方面，為了安全氣囊的可摺疊性和重量減輕，紗線的總線密度優選為不大於600旦尼爾。

為了確保在製造用於安全氣囊織物的織物基底時所需的優異的可織性，在聚酯紗線上塗布上漿劑。

要求上漿劑不僅能夠提高紗線的可織性，而且對用於製造織物基底的紗線具有高粘合強度。如果紗線和上漿劑之間的粘合強度不好，則發生在織造工序過程中上漿劑分離的問題。

如上所述，通常使用的用來提高用於安全氣囊的機織織物的可織性的上漿劑是丙烯酸類上漿劑。然而，由於丙烯酸類上漿劑對聚酯紗線的粘合強度比對聚醯胺紗線的粘合強度差，因此，在織造工序過程中產生與聚酯紗線分離的問題。

本發明人進行的不斷研究表明，聚酯類上漿劑可以提高聚酯紗線的可織性，並且也對聚酯紗線具有優異的粘合強度。

也就是說，根據本發明，塗布到聚酯紗線上的上漿劑包含聚酯樹脂。在將聚酯類上膠劑代替丙烯酸類上漿劑塗布到聚酯紗線上之後進行織造工序，使得可以防止或者最小化織造工序過程中上漿劑的分離，並且可以提高可加工性能。

用本發明的塗布有上漿劑的聚酯紗線製造的織物基底可以是具有經紗和緯紗的機織織物或針織物。

機織織物的經紗和緯紗可以以多種方式交織。例如，織物基底可以是平紋組織圖案或方平組織圖案的機織織物或OPW(一片式編織)型機織織物。

根據本發明的一個實施方案，織物基底可以是由下面的式1定義的覆蓋係數(CF)為1,800至2,460的機織織物。

式1：經紗密度(紗線/英寸)×[經紗的線密度(旦尼爾)]1/2+緯紗密度(紗線/英寸)×[緯紗的線密度(旦尼爾)]1/2

如果織物基底的覆蓋係數小於1,800，即使在其上形成塗層，安全氣囊織物也不能滿足關於空氣阻滯性能和內壓保持性能的工業要求。另一方面，如果覆蓋係數大於2,460，則安全氣囊的可摺疊性劣化到難以存儲安全氣囊的程度。

本發明得到的織物基底還包含聚酯類上漿劑。如上所述，由於織物基底上/中的上漿劑作為雜質，其不僅降低織物基底和隨後在其上形成的塗層之間的剝離強度，而且提高安全氣囊織物的剛度。當安全氣囊展開時，織物基底和塗層之間的較低的剝離強度導致塗層容易地從織物基底剝離，從而降低對於駕駛員和乘客的安全所需的安全氣囊的空氣阻滯性能和內壓保持性能。此外，安全氣囊織物的高剛度降低安全氣囊的可摺疊性。

因此，根據本發明，進行從織物基底上除去聚酯類上漿劑的工序。

在織物基底上形成塗層之前，為了充分降低殘留的上漿劑的含量，應當基於上漿劑的種類適當地設定所述工序的條件。

本發明人發現，當將本領域中通常使用的用於除去丙烯酸類上漿劑的不低於pH 11的非常強的鹼性條件應用於除去聚酯類上漿劑的工序時，上漿劑中包含的聚酯樹脂變硬。據推測，通過酸鹼反應生成鹽而導致這種現象。由於這種現象，安全氣囊織物的剛度提高，由此安全氣囊的可摺疊性降低。

本發明人進行的不斷研究表明，當將pH為8至10的相對較弱的鹼性條件應用於從織物基底上除去聚酯類上漿劑的工序時，聚酯類上漿劑可以最有效地從織物基底上除去。

下文中，更詳細地說明根據本發明的一個實施方案的除去上漿劑的工序。

本發明的用於除去上漿劑的工序可以包括使織物基底通過pH為8至10的擦洗溶液的步驟。擦洗溶液可以包含水；以及溶解在水中的鹼性化合物、滲透劑、不溶化劑和退漿劑。

可以將100重量份的鹼性化合物、160至190重量份的滲透劑、190至220重量份的不溶化劑和450至550重量份的退漿劑溶解在擦洗溶液的水中。

例如，可以通過將約2.2kg的鹼性化合物、約1.7kg至1.9kg的滲透劑、約2kg至2.1kg的不溶化劑和約4.9kg至5.1kg的退漿劑溶解在約3噸的水中來製備本發明的擦洗溶液。

鹼性化合物可以是氫氧化鈉(NaOH)、碳酸鈉(Na2CO3)或它們的混合物，並且優選為氫氧化鈉。

滲透劑是使擦洗溶液能夠滲透入織物基底中的試劑，不溶化劑是將諸如上漿劑的雜質保持為在擦洗溶液中不能溶解的固體狀態的試劑，退漿劑是從織物基底上除去上漿劑的試劑。

以這種方式製備擦洗溶液使得上述組分可以很好地混合。例如，將容器的大約一半裝滿水，向其中添加諸如氫氧化鈉的水溶性鹼性化合物，攪拌得到的混合物以充分混合水和鹼性化合物。接著，進一步添加其他組分，如滲透劑、不溶化劑和退漿劑等，並攪拌混合物。將得到的擦洗溶液轉移至擦洗浴中。

任選地，本發明的用於除去上漿劑的工序還可以包括使已經通過擦洗溶液的織物基底通過洗滌浴中包含的洗滌溶液的步驟。洗滌溶液可以基本上由水組成。

任選地，擦洗溶液可以包含在多個擦洗浴中，洗滌溶液也可以包含在多個洗滌浴中。例如，織物基底可以依次通過第一和第二擦洗浴以及第一、第二和第三洗滌浴。

根據本發明的一個實施方案，為了節省能量同時得到幾乎相同水平的除去上漿劑效果，第一擦洗浴中的擦洗溶液可以保持在50℃至70℃，第二擦洗浴中的擦洗溶液可以保持在75℃至95℃，第一洗滌浴中的洗滌溶液可以保持在70℃至90℃，第二洗滌浴中的洗滌溶液可以保持在70℃至90℃，第三洗滌浴中的洗滌溶液可以保持在40℃至60℃。然而，考慮到除去上漿劑效果，最優選地，擦洗溶液和洗滌溶液保持在基本相同的溫度。

根據本發明的一個實施方案，為了從織物基底有效地除去諸如上漿劑的雜質並且使織物基底的收縮最小化，織物基底可以以基本相同的速度，例如，10m/min至21m/min通過擦洗溶液和洗滌溶液。

可以進行乾燥通過洗滌溶液後的溼織物基底的工序。乾燥工序可以通過蒸汽缸進行。該乾燥工序有助於有效地進行隨後的熱定型工序。

然後，可以進行熱定型工序以固定乾燥後的織物基底的形狀，使得該形狀不會由於外部環境而改變。為了使織物基底的熱收縮最小化並且提高織物基底的尺寸穩定性，可以在150℃至190℃下進行熱定型。

在熱定型工序之後，進行冷卻工序以降低織物基底的溫度，然後卷繞冷卻後的織物基底。可以通過冷卻缸進行冷卻工序。

在根據上述方法除去聚酯類上漿劑後的織物基底上形成塗層。塗層是用於提高安全氣囊織物的機械性能、氣密性、空氣阻滯性能和內壓保持性能的層。

可以在織物基底的一個表面或兩個表面上形成塗層。可以使用選自粉末狀矽氧烷(silicone)、液體矽氧烷、聚氨酯、氯丁二烯、氯丁橡膠、聚氯乙烯和乳液型矽氧烷中的至少一種來形成塗層。考慮到安全氣囊展開過程中的氣密性和強度保持性，塗層優選包含粉末狀矽氧烷、液體矽氧烷、水性聚氨酯分散體或它們的混合物。

單位面積的塗布量為15g/m2至150g/m2，優選地為20g/m2至140g/m2，更優選地為30g/m2至130g/m2。如果塗布量小於15g/m2，無法獲得足夠的耐擦洗性和內壓保持性。另一方面，如果塗布量大於150g/m2，安全氣囊的可摺疊性和耐存儲性顯著劣化。

可以使用任何常規的塗布方法，如刮刀塗布、刮片塗布和噴塗等來形成塗層。考慮到塗布均勻性，刮刀塗布是理想的。

在形成塗層之後，可以進行用於硫化(vulcanization)的附加工序。硫化工序可以在150℃至200℃下進行120秒至350秒。

下文中，將描述本發明的詳細實施例和比較例以說明本發明的優點。提供下面的實施例僅用於更好地理解本發明，本發明的範圍不應局限於此。

實施例1

在總線密度為約500旦尼爾的聚酯(PET)紗線上塗布PET類上漿劑(商標：PRS經紗漿料，由Huntsman公司製造)，用塗布有上漿劑的聚酯紗線進行平織，得到覆蓋係數為2400的機織織物。

將機織織物以約20m/分鐘的速度依次通過第一和第二擦洗浴中包含的pH為8的擦洗溶液以及第一、第二和第三洗滌浴中包含的洗滌溶液，從而從機織織物除去上漿劑。

通過將約2.2kg的氫氧化鈉、約1.7kg的滲透劑(商品名：P-350，由Niccakorea有限公司製造)、約2kg的不溶化劑(商標：K-2500，由Niccakorea有限公司製造)和約5kg的退漿劑(商標：Texlon CD，由Daeyang公司製造)溶解在約3噸的水中製造擦洗溶液。洗滌溶液基本上由水組成。

第一擦洗浴中的擦洗溶液保持在約60℃，第二擦洗浴中的擦洗溶液保持在約85℃，第一洗滌浴中的洗滌溶液保持在約80℃，第二洗滌浴中的洗滌溶液保持在約80℃，第三洗滌浴中的洗滌溶液保持在約50℃。

隨後，通過蒸汽缸乾燥機織織物，然後經過保持在150℃至190℃的多個室以便熱定型。

使用刮刀塗布法，用液體矽氧烷樹脂類矽氧烷塗料組合物塗布得到的織物基底，然後乾燥。塗布量為95g/m2。隨後，在200℃下進行硫化工序300秒以使塗料組合物固化並得到具有矽氧烷塗層的安全氣囊織物。

實施例2

除了用於製備擦洗溶液的溶解在水中的氫氧化鈉的量為約3kg並且擦洗溶液的pH為9之外，以與實施例1中相同的方式製造安全氣囊織物。

實施例3

除了用於製備擦洗溶液的溶解在水中的氫氧化鈉的量為約3.8kg並且擦洗溶液的pH為10之外，以與實施例1中相同的方式製造安全氣囊織物。

實施例4

除了將第一和第二擦洗浴中的擦洗溶液以及第一、第二和第三洗滌浴中的洗滌溶液保持在80℃的相同的溫度之外，以與實施例1中相同的方式製造安全氣囊織物。

比較例1

除了使用丙烯酸類上漿劑代替PET類上漿劑之外，以與實施例3中相同的方式製造安全氣囊織物。當製造機織織物時發生上漿劑的分離。

比較例2

除了用於製備擦洗溶液的溶解在水中的氫氧化鈉的量為約6kg並且擦洗溶液的pH為14之外，以與比較例1中相同的方式製造安全氣囊織物。與比較例1相同，當製造機織織物時發生上漿劑的分離。

比較例3

除了用於製備擦洗溶液的溶解在水中的氫氧化鈉的量為約4.2kg並且擦洗溶液的pH為11之外，以與實施例1中相同的方式製造安全氣囊織物。

*殘留上漿劑的含量

根據索氏提取法，分別測量在實施例1至4和比較例1至3中得到的各個熱定型後的機織織物(機織織物上尚未形成塗層)中殘留的上漿劑的含量。

也就是說，測量機織織物樣品的重量(WF)。然後，根據索氏提取法，使用乙醚溶劑提取殘留在機織織物樣品中的上漿劑，以得到提取溶液。測量通過從提取溶液中蒸發乙醚和水而得到的提取物的重量(WE)。然後，根據下面的式2計算熱定型後的機織織物的上漿劑的含量，其結果示於下面的表1中。

式2：殘留上漿劑的含量(％)＝(WE/WF)×100

[表1]

*安全氣囊織物的剛度的測量

根據ASTM D 4032圓形彎曲過程，分別測量在實施例1至4和比較例1至3中得到的各個安全氣囊織物的剛度，其結果示於下面的表2中。

更具體地，從安全氣囊織物得到樣品(100mm×200mm)，對摺成一半，放置在具有孔口的平臺上，並通過棒壓制。測量迫使織物進入平臺的孔口所需的力。

*機織織物與塗層之間的剝離強度的測量

根據國際標準組織的標準測試方法ISO 5981，分別測量在實施例1至4和比較例1至3中得到的各個安全氣囊織物的機織織物與塗層之間的剝離強度，其結果示於下面的表2中。

更具體地，根據ISO 5981，通過耐擦洗性測量裝置測量織物的耐擦洗性。首先，將安全氣囊織物切割成試樣。在對設備加壓時，將織物試樣重複地進行往復運動，以進行耐擦洗性測試。

通過測量在10N的壓力下磨料往復運動的總次數來確定耐擦洗性。在每50個衝程的往復運動之後觀察塗層是否剝離。如果塗層沒有剝離，認為是「合格」，並繼續進行往復運動。如果塗層剝離，認為是「不合格」，停止往復運動，並且將直到塗層從織物上剝離時進行的衝程數作為表示安全氣囊織物的剝離強度的指標。

[表2]

從上面的表2可以看出，在比較例3中製造的安全氣囊織物的剛度大於3.5kgf。如果使用剛度大於3.5kgf的織物用於車輛的安全氣囊，則這種安全氣囊無法通過空氣壓力展開成正常形狀。此外，與實施例1至4的安全氣囊織物相比，塗層在僅經歷2300個衝程之後就從織物上剝離的比較例3中製造的安全氣囊織物表現出相對較低的剝離強度。