一种环保安全气囊织物及其制备方法.pdf

本发明涉及一种环保安全气囊织物及其制备方法，组成该气囊织物的原料为聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT长丝，所述聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT长丝的纤度为300-600dtex，单丝根数为80-150根，通过机织全成型工艺并进行包括精练、水洗、干燥、热定型、轧光在内的后整理工艺，无需进行涂层处理即可达到良好的阻气性能以及良好的抗破坏性能，同时该安全气囊具备良好的生物可降解性能，将形成对当前降解性能较差的锦纶、涤纶为基材的安全气囊的有效替代。

权利要求书
1.  一种环保安全气囊织物，其特征在于：所述气囊织物的原料为聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT长丝，其中PTT长丝的纤度为300-600dtex，单丝根数为80-150根。

2.  根据权利要求1所述的一种环保安全气囊织物，其特征在于：气囊织物的经向滑脱抵抗力为700N以上、纬向滑脱抵抗力为650N以上。

3.  根据权利要求1所述的一种环保安全气囊织物，其特征在于：气囊织物的经向表面静态摩擦系数为0.40以上，纬向为0.65以上。

4.  根据权利要求1所述的一种环保安全气囊织物，其特征在于：在500Pa测试压力下，该气囊织物的透气度为1.0-2.5L/dm2/min。

5.  根据权利要求1所述的一种环保安全气囊织物，其特征在于：气囊织物料60天生物降解率达到30％以上。

6.  一种如权利要求1所述的环保安全气囊织物的制备方法，包括：
聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT长丝进行整经、织造、后整理，即得环保安全气囊织物，其中后整理包括精练、水洗、干燥、热定型、轧光。

7.  根据权利要求6所述的一种环保安全气囊织物的制备方法，其特征在于：织造为通过机织全成型工艺进行生产使得气囊织物的囊身部分织物组织为双层平纹基础组织，气囊封边部分织物组织为单层芦席斜纹组织。

8.  根据权利要求7所述的一种环保安全气囊织物的制备方法，其特征在于：所述全成型工艺具体为：采用大提花机织设备，织造时使气囊的囊身部分织物组织为双层平纹基础组织，气囊封边部分织物组织为双层平纹接结组织或芦席斜纹组织，其中双层平纹接结组织由双层平纹基础组织通过表经下沉与里纬接结或里经提升与表纬接结；气囊封边为双封边，且各封边相互独立；双封边之间相距1-2mm，每单个封边宽度设计要为3-6mm。

9.  根据权利要求6所述的一种环保安全气囊织物的制备方法，其特征在于：所述精练温度为30-80℃、水洗温度为20-60℃、干燥温度为50-120℃。

10.  根据权利要求6所述的一种环保安全气囊织物的制备方法，其特征在于：所述热定型为：热定型温度为100-160℃，加工速度为30-50m/min；轧光为：轧光线压力为30.0-220.0kg/cm，轧光速度为8.0-40.0m/min，轧光温度为20℃-200℃，轧光次数为1-3次。

说明书一种环保安全气囊织物及其制备方法
技术领域
本发明属于气囊织物及其制备领域，特别涉及一种环保安全气囊织物及其制备方法。
背景技术
安全气囊织物是安全气囊系统中最重要的组成部分，其性能的好坏直接关系到司乘人员的安全，因此安全气囊织物必须具备包装体积小，快速充气、放气、长期不需维修、优异的机械性能等，目前在工艺上主要有缝制型涂层气囊织物、缝制型无涂层气囊织物以及全成型安全气囊织物这三类工艺。而安全气囊织物目前仍主要使用锦纶工业丝以及涤纶工业丝。
缝制型涂层气囊织物由于耗费大且成本高，得到的织物折叠性较差，包装体积也较大。随后发展出来的缝制型无涂层气囊织物通过采用细度更小、强度更高的原料来生产透气性能更优的气囊用织物，但由于仍需要采用两层不同规格、结构，且两层具有所需不同透气率的织物进行缝合，该类安全气囊织物在气囊四周的缝合边厚度大、不易折叠，折叠后体积仍较大，四周缝边的缝纫材料和缝纫工艺不良也容易安全气囊工作失误进而造成安全隐患。全成型安全气囊织物可以通过无通丝电子提花机或者加装有电子多臂开口机构、双轴积极式自动调节送经机构的多梭箱织机或剑杆织机生产，其中囊身的两层织物的经纬纱采用不同的细度，不同的捻度，并且经纱的密度不同，纬纱的密度相同，囊身的封边为单层芦席斜纹组织，囊身的两层织物由封边连接在一起从而形成一次全成型安全气囊织物。这一类安全气囊可缩短加工流程，节省设备投资，且可以有效地降低成本，从长远角度来看，这一类安全气囊更具有发展前景。
安全气囊织物原料要求细度细，强力高，耐冲击，耐热性好，热容量高，柔软，使用寿命长，可重复使用。目前应用于安全气囊的纤维主要有锦纶和涤纶。由于安全气囊是“一次性”产品，一旦弹出后将需要更换，旧气囊需要回收，同时在传统的安全气囊生产加工过程中有较多的边角料，这些化学物质直接丢弃在自然界将较难降解，同时如若采用了涂层工艺的气囊织物的回收难度高、成本大。采用一种新的环保原料替代锦纶、涤纶生产“一次性使用”的安全气囊织物很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环保安全气囊织物及其制备方法，本发明通过全成型工艺实现安全气囊织物的易于折叠、体积小等。
本发明的一种环保安全气囊织物，所述气囊织物的原料为聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT长丝，其中PTT长丝的纤度为300-600dtex，单丝根数为80-150根。
气囊织物的经向滑脱抵抗力为700N以上、纬向滑脱抵抗力为650N以上。
气囊织物的经向表面静态摩擦系数为0.40以上，纬向为0.65以上。
在500Pa测试压力下，该气囊织物的透气度为1.0-2.5L/dm2/min。
在氧气浓度(3-15％)，温度(58±2℃)，湿度(50-55％)的条件下进行堆肥化，气囊织物料60天生物降解率达到30％以上。
本发明的一种环保安全气囊织物的制备方法，包括：
聚对苯二甲酸丙二醇酯PTT长丝进行整经、织造、后整理，即得环保安全织物，其中后整理包括精练、水洗、干燥、热定型、轧光。
织造为通过机织全成型工艺进行生产使得气囊织物的囊身部分织物组织为双层平纹基础组织，封边部分织物组织为单层芦席斜纹组织。
所述全成型工艺具体为：采用大提花机织设备，织造时使气囊囊身部分织物组织为双层平纹基础组织，气囊封边部分织物组织为双层平纹接结组织或芦席斜纹组织，其中双层平纹接结组织由双层平纹基础组织通过表经下沉与里纬接结或里经提升与表纬接结。气囊封边为双封边，且各封边相互独立。双封边之间相距1-2mm，每单个封边宽度设计要为3-6mm。
所述精练温度为30-80℃、水洗温度为20-60℃、干燥温度为50-120℃。
所述热定型为：热定型温度为100-160℃，加工速度为30-50m/min；轧光为：轧光线压力为30.0-220.0kg/cm，轧光速度为8.0-40.0m/min，轧光温度为20℃-200℃，轧光次数为1-3次。
本发明的技术解决方案如下：本发明的环保安全气囊织物，组成该气囊织物的长丝为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)长丝。PTT纤维具有比涤纶(PET)、锦纶(PA6、PA66)纤维更为优异的性能：PTT纤维具有特别优异的柔软性和弹性回复性，优良的抗折皱性和尺寸稳定性，耐候性、易染色性以及良好的屏障性能，能经受住γ射线消毒，并改进了抗水解稳定性，因而可提供开发高级衣饰和功能性织物，由它制作的服装穿着舒适，触感柔软，易洗、快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，PTT纤维的拉伸回复性、耐污性与锦纶66相当，而其蓬松性与弹性、低静电、耐磨性及低的吸水性均优于锦纶，因此PTT纤维织造所得织物在动态负荷下将能吸收更多的能量，对气囊织物起到更好的保护作用。除此之外，生物质PTT纤维材料的降解性能非常优异。PTT纤维与PET、PA6、PA66相比具 有明显的竞争上风，可广泛应用于服装、家纺及产业用纺织品领域，将逐步替换PET、PA6、PA66成为21世纪的新型化纤。
本发明的环保安全气囊织物，所述聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)长丝的纤度为300～600dtex，所述的安全气囊丝单丝根数为80～150根。如果PTT长丝的纤度小于300dtex的话，就会导致制得的安全气囊织物的强力下降且容易被烧穿；如果PTT长丝的纤度大于600dtex的话，就会导致安全气囊织物手感变硬，不适用于安全气囊的缝制，而纤度大于600dtex的一般用于气囊充气口补强织物。PTT长丝根数也较大影响着安全气囊织物的手感，需控制单丝根数为80根以上。
本发明的新型环保安全气囊织物，该气囊织物的经向滑脱抵抗力为700N以上、纬向滑脱抵抗力为650N以上。滑脱抵抗力过小的话，就会导致安全气囊在打开时受到高温高压气体的作用，造成缝合部位漏气，影响对司乘人员的缓冲保护的效果。
本发明的新型环保安全气囊织物，该气囊织物的经向表面静态摩擦系数为0.40以上，纬向为0.65以上。形成该气囊织物的丝与丝之间的静态摩擦系数比一般织物提高了10％以上，从而提高了该气囊织物的滑脱抵抗力。考虑到制得的气囊织物具有柔软的手感，静态摩擦系数经向优选为0.40～0.50，纬向优选为0.65～0.80。
本发明的新型环保安全气囊织物，在500Pa测试压力下，该气囊织物的透气度为1.0～2.5L/dm2/min，如果该气囊织物的透气度低于1.0L/dm2/min的话，就会导致安全气囊在完成对司乘人员的缓冲后，不能及时的放气而影响司乘人员的逃生；如果该气囊织物的透气度高于2.5L/dm2/min的话，就会影响安全气囊对司乘人员的缓冲效果。
本发明的新型环保安全气囊织物，加工工艺条件为整经、上浆(包括上油或上蜡)、并轴、穿综、穿筘、织造、后整理，后整理加工又包括1次干燥、精练、水洗、2次干燥、热定型。织造过程可通过无通丝电子提花装置或者电子多臂开口机构和多梭箱机构，在织机上进行织造的过程中，使用细度差异、捻度差异、经纬纱密度差异的组合及控制来加工非涂层全成型的上下两层具有不同透气率的安全气囊囊身(充气层)，在非充气层(缝边)使用芦席斜纹组织，气囊囊身的两层织物有封边组织连接在一起，实施方式可参考专利文献(授权公告号为CN202608715U)：采用大提花机织设备，织造时设计气囊囊身部分织物组织为双层平纹基础组织，气囊封边部分织物组织为双层平纹接结组织或芦席斜纹组织，双层平纹接结组织由双层平纹基础组织通过表经下沉与里纬接结或里经提升与表纬接结。气囊封边为双封边，且各封边相互独立。双封边之间相距1-2mm，每单个封边宽度设计要为3-6mm。
后整理加工过程中，精练温度为30～80℃、水洗温度为20～60℃、干燥温度为50～120℃、热定型温度为100～160℃，加工速度为30～50m/min。上述热定型温度的降低，在保证了安全气囊织物其他性能的条件下，降低了透气度。轧光线压力为30.0-220.0kg/cm，轧光速度为8.0-40.0m/min，轧光温度为20℃-200℃，轧光次数为1-3次。经轧光处理过的织物，可以使PTT纤维皱缩，填充织物间隙，达到光洁织物表面，也可以提高气囊织物阻气性能，而且在发生撞车时，当司乘人员扑到充胀的气囊上时，由于气囊织物表面光滑，脸部的皮肤就不易被擦伤。
有益效果
(1)本发明通过全成型工艺实现安全气囊织物的易于折叠、体积较小；同时无需对安全气囊四周进行缝合加工，避免了缝纫材料和缝纫工艺不良引起的不安全因素；非涂层的全成型工艺为后续废旧气囊的回收提供了较大便利；
(2)本发明通过使用聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维作为气囊织物原料，整体提升了气囊织物的使用性能包括耐冲击性、轧光加工的可操作性等，同时使得废旧气囊具备优良的可生物降解性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明中各物性的测试方法均如下：
滑脱抵抗力：
根据ASTMD6479-02滑脱抵抗力的测试标准进行测试。具体方法是，在拉伸试验仪上把50×300mm的试样夹到滑脱抵抗力测试专用的装置上，拉伸试验仪的夹头间距为200mm，以200mm/min的速度进行试验。
静态摩擦系数：
根据ASTMD1894-01塑料薄膜及薄板的静态和动态摩擦系数的测试方法进行摩擦系数测定。具体方法是沿织物经向或纬向分别取样10cm×20cm和10cm×6.5cm，将10cm×20cm样品固定在平板上，保持测试面平整；再将10cm×6.5cm样品通过软连接固定在 感应器上，同样保持测试面平整，并且保证两个样品测试方向同为经向或纬向。启动测试仪，平板开始水平匀速运动并读出摩擦系数值，根据测试结果，计算出摩擦系数平均值。
透气度：
根据ISO9237织物透气度测试标准进行静态透气度测定，具体方法是在测试压力为500Pa时，使用100cm2的标准测试头，测试织物得到的透气度减去测试织物上盖一块亚克力板模拟织物截面方向的透气度，得到该织物静态透气度。
生物降解性：
根据ISO14855-99可控堆肥条件下塑料需氧生物降解性及崩解性测定，检测方法是将试样材料与堆肥接种物混合后放入堆肥化容器中，在氧气浓度(3-15％)，温度(58±2℃)，湿度(50-55％)的条件下进行充分的堆肥化，测定材料降解60天后CO2的最终释放量，用实际的CO2释放量与其理论最大放出量的比值来表示材料的生物降解率。检测参照物为粒径小于20μm的纤维素，只有当参照物60天后降解率大于70％时该试验有效。
实施例1
选取经纬纱纱号均为300Dtex，单丝根数为100根的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)长丝，将上述长丝通过喷水织机进行全成型织造，然后将制得的上述织物再进行精练、水洗、干燥、热定型、轧光，其中精练温度为60℃、水洗温度为30℃、干燥温度为70℃、热定型温度为120℃，加工速度为30m/min，轧光线压力为40.0kg/cm，轧光速度为15.0m/min，轧光温度为40℃，轧光次数为3次，最后制得本发明的高密度无涂层气囊织物，该气囊织物的其他物性示于表1中。
实施例2
选取经纬纱纱号均为600Dtex，单丝根数为150根的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)长丝，将上述长丝通过喷水织机进行全成型织造，然后将制得的上述织物再进行精练、水洗、干燥、热定型、轧光，其中精练温度为80℃、水洗温度为50℃、干燥温度为120℃、热定型温度为160℃，加工速度为50m/min，轧光线压力为80kg/cm，轧光速度为30.0m/min，轧光温度为60℃，轧光次数为3次，最后制得本发明的高密度无涂层气囊织物，该气囊织物的其他物理性质示于表1中。
比较例1
选取经纬纱纱号均为350Dtex，单丝根数为144根的高强锦纶66长丝，将上述长丝通过喷水织机进行全成型织造，然后将制得的上述织物再进行精练、水洗、干燥、热定型，其中精练温度为60℃、水洗温度为30℃、干燥温度为70℃、热定型温度为120℃，加工速度 为30m/min，最后制得本发明的高密度无涂层气囊织物，该气囊织物的其他物性示于表1中。
比较例2
选取经纬纱纱号均为500Dtex，单丝根数为105根的高强涤纶长丝，将上述长丝通过喷水织机进行全成型织造，然后将制得的上述织物再进行精练、水洗、干燥、热定型、轧光，其中精练温度为60℃、水洗温度为30℃、干燥温度为70℃、热定型温度为120℃，加工速度为30m/min，轧光线压力为40.0kg/cm，轧光速度为15.0m/min，轧光温度为40℃，轧光次数为3次，最后制得本发明的高密度无涂层气囊织物，该气囊织物的其他物性示于表1中。