專利名稱：含有磷改性的聚酯纖維的難燃安全帶和這種聚酯纖維用于制造安全帶的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全帶，它們通過采用磷改性的聚酯纖維成為難燃的。
在最近幾年安全帶成為現(xiàn)代交通工具特別是機動車輛當(dāng)然的組成部分。由于對安全的要求不斷提高，在交通工具中采用安全帶的數(shù)量大大增加。
在本說明書中交通工具可理解為陸地、水路和航空交通工具的所有形式。
安全帶主要由織物制成的，這種織物主要由高強聚酯纖維組成的。
在發(fā)展用于汽車的有關(guān)安全的紡織品部件中強度處于重要地位。如果在事故中安全帶被松開，這樣就在交通工具的內(nèi)部保留有相當(dāng)大的紡織品的表面積。在火災(zāi)事故中對乘車者造成危險，這類似于人們熟知的在住宅領(lǐng)域中的窗簾。
難燃安全帶這個主題長期不被重視。在JP-A-07-166，422中建議含磷化合物的聚酯紗適用于制造安全帶。已知的紗線含有粗顆粒狀的1-100μm粒子，這與典型的纖維直徑如大約30μm相比是非常大的。這些粒子可導(dǎo)致鋸子效應(yīng)，特別是在濃度直至5％(重量)時。此外此種纖維具有大于30％的非常高的最大斷裂伸長。
從JP-A-91-167，312中已知難燃的聚酯纖維用于制造織物，這種織物從它本身考慮適用于制作氣袋。在該文件的公開中只描述了從涂層織物制造氣袋。在該文件中沒有發(fā)現(xiàn)用這種織物制造安全帶的建議。
鑒于在交通工具中不斷提高的對安全的要求，需要一種難燃的安全帶，特別是為減少在事故中造成的火災(zāi)危險和與此相關(guān)的給乘客造成的危險。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，為安全帶提供紗線和織物，它們具有已知紗線和織物的必要的有關(guān)安全的性能和除此之外還具有阻燃性能。
意外地發(fā)現(xiàn)，通過使用難燃的磷改性的聚酯絲可制備難燃的安全帶。
本發(fā)明涉及含有一種織物的安全帶，這種織物含有磷改性共聚酯的高強長絲紗，它的紗線纖度＜2000dtex，單絲纖度≤25dtex并且最大斷裂伸長＜30％，其中以磷的量計，磷改性的共聚酯在聚合物鏈中含有0.1-5％(重量)的，特別是0.2-0.8％(重量)的雙官能團的磷化合物。
按本發(fā)明的安全帶可以小部分或全部由上面定義的高強的磷改性的長絲紗組成。例如可能組成本發(fā)明的安全帶的各紗線體系中只有一個體系是完全或只是部分由這種紗線構(gòu)成的。在各具體情況下對于上面定義的高強和磷改性的長絲紗的需要量，專業(yè)人員可例如以所需的織物強度為依據(jù)，按常規(guī)試驗方法測定。
通過使用磷改性的聚酯纖維可使由此制作的織物的難燃性得以提高。在本說明書中對難燃織物可理解為這樣坯布，它在按DIN4102/B2的燃燒測試中總的燃燒時間比不經(jīng)過磷改性的聚酯的參比坯布至少短5倍(Faktor)，特別是短10倍，并且按DIN54336這種改性聚酯在點火3和15秒鐘后和按DIN54333在點火3秒鐘后沒有出現(xiàn)再燃燒。
除了上述高強和磷改性的長絲紗外，本發(fā)明安全帶所應(yīng)用的紗線也可以一部分由非磷改性的和高強的長絲紗組成的。
該織物優(yōu)選在至少一個方向，例如緯向或經(jīng)向完全由上面定義的高強和磷改性的長絲紗構(gòu)成；特別優(yōu)選的是兩個方向都是由這種長絲紗構(gòu)成的。
按本發(fā)明的安全帶可由含二個或若干個紗線體系的織物組成的；優(yōu)選由二個紗線體系組成的(經(jīng)-和緯紗條)。
更特別優(yōu)選采用至少由二個這樣的紗線體系組成的織物，這些紗線體系各至少90％由上面定義的高強和磷改性的長絲紗組成的。
特別優(yōu)選這樣的如上面定義的安全帶，其高強長絲紗具有＞60cN/tex的，優(yōu)選＞65cN/tex的與細(xì)度有關(guān)的最大拉伸強力和最大斷裂伸長為10-25％。
所采用的聚酯紗的最大拉伸強力和最大斷裂伸長的測定可按DIN53830，第1部分進行。
特別優(yōu)選這樣的如上面定義的安全帶，它的高強長絲紗在200℃的熱空氣收縮＜20％。
所采用的聚酯紗的熱收縮(熱空氣收縮)的測定可按DIN53866，第3部分在溫度為200℃將自由懸掛的紗線樣品處理15分鐘進行測定。采用的樣品是10米絞紗，紗框張力(Haspelspannung)為0.5cN/tex。
另外特別優(yōu)選的實施方式涉及這樣的安全帶，如上面定義的，它們的織物除了含有磷改性共聚酯的高強長絲紗外還含有直徑≤0.5mm的單絲，其中單絲包含磷改性的共聚酯，以含磷量計，磷改性的共聚酯在聚合物鏈中含有0.1-5％(重量)，特別是0.2-0.8％(重量)的雙官能團的磷化合物，單絲賦予安全帶改進的高彈的徑向剛性；因此可防止安全帶的轉(zhuǎn)動。
按本發(fā)明的安全帶另外一個優(yōu)選的實施方式是采用這樣的單絲，它具有與細(xì)度有關(guān)的最大拉伸強力＞35cN/tex和最大斷裂伸長＞15％和/或在180℃的熱收縮＜20％。
更特別優(yōu)選采用這樣的織物，該織物含有由磷改性共聚酯制成的無漿高強長絲紗。
按本發(fā)明的無涂層織物可具有不同的織物結(jié)構(gòu)，優(yōu)選斜紋組織，特別是斜紋K2/2-組織或重平組織。這些組織結(jié)構(gòu)的織物是已知的。
按本發(fā)明的安全帶優(yōu)選含有單位面積重量＜100g/m(幅寬50mm)和織物厚度＜1.5mm的織物。
特別優(yōu)選織物具有最大拉伸強力＞1470daN(在50mm寬帶上測定)和相對延伸率在1000N時＜20％(在50mm寬帶上測定)，兩者測定均按DIN53857，第1部分進行。
按本發(fā)明得到應(yīng)用的高強長絲紗含聚酯長絲，它是由磷改性的共聚酯構(gòu)成的。
對共聚酯而言它可以是一種帶有重復(fù)酯基的任何可紡的共聚物，只要它在聚合物鏈中含有上述給定量的雙官能團的磷化合物。
優(yōu)選采用磷改性的共聚酯的高強長絲，該共聚酯含有化學(xué)式1的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。
-O-OC-Ar1-CO-O-R1- (l)，和它在聚合物鏈中具有化學(xué)式II的結(jié)構(gòu)基團。
其中Ar1是一個二價芳基，R1是一個二價脂族或脂環(huán)基，R2是一個二價脂族，脂環(huán)，芳族或脂芳基和R3是一個一價脂族，脂環(huán)，芳族或脂芳基。
特別優(yōu)選采用上述特征的改性聚酯，其中Ar1是亞苯基或亞萘基，特別是1，4亞苯基或2，6-亞萘基。
同樣特別優(yōu)選采用上述特征的改性聚酯，其中R1是化學(xué)式為-CnH2n-基團，其中n是2和6之間的整數(shù)，特別是亞乙基，或環(huán)己烷二甲醇派生的基團。
同樣特別優(yōu)選采用上述特征的改性聚酯，其中R2是化學(xué)式為-Cm-H2m-基團，其中m是2和10之間的整數(shù)，或具有4-8個碳的，特別是帶有6個碳原子的環(huán)狀烷二基和R3是C1-6烷基，環(huán)己基，苯基，或芐基。
如果在上面定義的結(jié)構(gòu)式中某些基團是二價脂族基，對其則可理解為支化的和特別是直鏈的亞烷基，例如帶有2-20，特別是帶有2-8個碳原子的亞烷基。這樣的基團例如是乙烷-1，2-二基，丙烷-1，3-二基，丁烷-1，4-二基，戊烷-1，5-二基，己烷-1，6-二基或辛烷-1，8-二基。
如果在上面定義的結(jié)構(gòu)式中的某些基團是二價脂環(huán)基，則其可理解為這樣的基團，即具有5-8個，特別具有6個環(huán)碳原子的碳環(huán)基。這類基團的例子是環(huán)己烷-1，4-二基或-CH2-C6H10-CH2-基團。
如果在上面定義的結(jié)構(gòu)式中的某些基團是二價芳基，則其是雜環(huán)-芳基，它可以是單或多核的，或特別是單或多核芳族烴基。在雜環(huán)-芳基情況下它們特別是在芳核上具有一或二個氧，氮或硫原子。
多核芳基可互相稠合在一起或通過C-C鍵或橋基，如-O-，-S-，-CO-或-CO-NH-基相互連接。
二價芳基的價鍵可相互處于對位或在可比較的同軸或相互平行位置，或也可相互處于間位或可比較成角度的位置。
成同軸的或處于相互平行位置的價鍵是相對指向的。同軸的、相對指向的鍵的例子是二苯-4，4’-二基鍵。平行相對指向的鍵的例子是萘-1，5-或-2，6-鍵，而萘-1，8鍵是平行同指向的。
其價鍵相互處于對位或可比較的同軸或平行位置的優(yōu)選二價芳基的例子是帶有相互處于對位自由價鍵的單核芳基，特別是1，4-亞苯基或帶有平行的、相對指向的鍵的二核稠合芳基，特別是1，4-，1，5-和2，6-亞萘基或帶有同軸的相對指向的鍵并通過C-C鍵相連的二核芳基，特別是4，4’-亞聯(lián)苯基。
其價鍵相互處于間位或可比較的成角度位置的優(yōu)選二價芳基的例子是帶有相互間位自由價鍵的單核芳基，特別是1，3-亞苯基或具有相互成角度指向的鍵的二核稠合芳基，特別是1，6-和2，7-亞萘基，或二核通過C-C鍵相連并帶有互相成角度的鍵的芳基，特別是3，4’-亞聯(lián)苯基。
如果某些基團是二價脂芳基，可理解為這樣的基團，它們含有一個或若干個二價芳基，這些芳基通過一價或兩價與一個亞烷基結(jié)合。對這類基團優(yōu)選的例子是-C6H4-CH2-基。
如果某些基是一價脂族基，對其可理解為支化的和特別是直鏈烷基，例如帶有1-6個碳原子的烷基，特別是甲基。
如果某些基是一價脂環(huán)基，對其可理解為帶有5-8個，特別是帶有6個環(huán)碳原子的碳環(huán)基，這類基團的例子是環(huán)己基。
如果某些基團是一價芳基，則其為一核或多核的雜環(huán)芳基，或特別是一核或多核的芳族烴基。在雜環(huán)芳基的情況下，該基團特別是在芳核上帶有一個或二個氧、氮、或硫原子。這類基團的例子是苯基或萘基。
如果某些基團是一價脂芳基，對其可理解為這樣的基團，它們含有一個或若干個芳基，這些芳基通過一價與一個亞烷基相連。這類基團一個優(yōu)選的例子是芐基。
所有這些脂族的，脂環(huán)的，芳族的或脂芳的基團可以用惰性基團取代。對其可理解為是這些取代基，即它們在引入注目的應(yīng)用中無付作用。
例如這些取代基是烷基，烷氧基或鹵素。
如果某些基團是鹵素，則在此例如是氟，溴或特別是氯。
在本發(fā)明特別優(yōu)選采用的長絲紗和/或單絲是由磷改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯制成的長絲紗和單絲。
所采用的高強長絲紗或單絲可以由這樣的改性聚酯組成，它一般具有特性粘度至少為0.5dl/g，特別是0.6-1.5dl/g。特性粘度的測定是在聚酯溶于二氯醋酸的溶液中在25℃進行。
采用的高強長絲紗的紗線纖度＜2000dtex，優(yōu)選是280-1700dtex。作為經(jīng)紗采用的長絲紗一般具有較高的紗線纖度，例如在1100和1700dtex之間，用作緯紗的長絲紗的纖度在550和1100dtex之間。
在所采用的高強長絲紗中長絲的單纖度在≤25dtex范圍內(nèi)，優(yōu)選4-20dtex之間變化。
在所采用的高強長絲紗中的絲的截面或所采用的單絲的截面可以是任意的；例如橢圓狀，二或多葉的，小帶狀或優(yōu)選是圓的。
所采用的磷改性的共聚酯的高強長絲紗是已知的，例如在EP-A-661,393中有描述，其說明書也是本說明書的內(nèi)容。
磷改性的共聚酯的制備可按已知方法通過相應(yīng)的雙官能團的單體組份的縮聚，例如如上述的EP-A-661,393所描述的進行。
高強長絲的制備可按已知的熔融紡絲方法進行，例如在上述EP-A-661,393中所描述的。
構(gòu)成本發(fā)明安全帶的織物可通過已知的織造技術(shù)制造。
按本發(fā)明所采用的織物的紗線體系中至少一種一般具有至少30根紗/cm，優(yōu)選至少35根紗/cm，特別優(yōu)選至少40根紗/cm的經(jīng)緯密度。
按本發(fā)明的安全帶可含有原液著色的聚酯纖維和/或在制成織物后用已知的染色方法進行染色。也可采用不同染色的聚酯纖維。
如果采用原液染色或用消光劑，例如用二氧化鈦制得的聚酯纖維，則纖維中所含顆粒的平均直徑優(yōu)選＜1μm，特別優(yōu)選的是＜0.5μm。
原液染色的聚酯纖維的例子是炭黑染色型的。
本發(fā)明也涉及上面定義的磷改性聚酯纖維用于制造安全帶的用途。
按本發(fā)明的安全帶例如可在汽車，但也可在飛機或其它航空交通以及船上，特別是休閑機動船上采用。本發(fā)明也涉及安全帶在這些交通工具中的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.含有一種織物的安全帶，該織物含有磷改性共聚酯的高強長絲紗，其紗線纖度＜2000dtex，單絲纖度≤25dtex以及最大斷裂伸長＜30％，在此以磷的量計，磷改性的共聚酯在聚合物鏈中含有0.1-5重量％的雙官能團的磷化合物。
2.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，以磷的量計，磷改性的共聚酯在聚合物鏈中含有0.2-0.8重量％的雙官能團的磷化合物。
3.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，這種織物至少由二個紗線體系組成，紗線體系各由至少90重量％的磷改性共聚酯的高強長絲紗組成的。
4.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，高強長絲紗具有與細(xì)度有關(guān)的最大拉伸強力＞60cN/tex，優(yōu)選＞65CN/tex和最大斷裂伸長為10-25％。
5.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，高強長絲紗在200℃的熱空氣收縮＜20％。
6.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，織物除了含磷改性的共聚酯的高強長絲紗外還含有直徑≤0.5mm的單絲，這里單絲包含磷改性共聚酯，以磷的量計，在聚合物鏈中共聚酯含有0.1-5重量％，優(yōu)選0.2-0.8重量％的雙官能團的磷化合物。
7.按權(quán)利要求6的安全帶，其特征在于，單絲具有與細(xì)度有關(guān)的最大拉伸強力＞35cN/tex和最大斷裂伸長＞15％。
8.按權(quán)利要求6的安全帶，其特征在于，單絲具有＜20％的在180℃的熱空氣收縮。
9.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，高強長絲紗是無漿的。
10.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，它的織物具有斜紋組織，特別是敘紋-K-2/2組織或重平組織。
11.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，其織物在50mm幅寬時的單位面積重量＜100g/米且織物厚度＜1.5mm。
12.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，它的織物具有在50mm幅寬時＞1470daN的最大拉伸強力，在1000N和50mm幅寬時相對延伸率＜20％。
13.按權(quán)利要求1的安全帶，其特征在于，磷改性的共聚酯含有化學(xué)式1的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。-O-OC-Ar1-CO-O-R1- (1)和它在聚合物鏈中具有化學(xué)式II的結(jié)構(gòu)基團。
其中Ar1是二價單或多核芳基，R1是二價脂族或脂環(huán)基，R2是二價脂族、脂環(huán)、芳族或脂芳基。R3是一價脂族、脂環(huán)、芳族或脂芳基。
14.按權(quán)利要求13的安全帶，其特征在于，Ar1是亞苯基或亞萘基，特別是1，4-亞苯基或2，6-亞萘基。
15.按權(quán)利要求13的安全帶，其特征在于，R1是化學(xué)式-Cn-H2n-基團，其中n是2和6之間的整數(shù)，特別是亞乙基，或從環(huán)己烷二甲醇派生出的一個基團。
16.按權(quán)利要求13的安全帶，其特征在于，R2是化學(xué)式-CmH2m-基團，其中m是2和10之間的一個整數(shù)，或帶有4-8個碳原子的，優(yōu)選帶有6個碳原子的環(huán)狀烷二基和R3是C1-C6烷基，環(huán)己基，苯基或卞基。
17.磷改性共聚酯的高強長絲紗用于制造安全帶，這種長絲紗的紗線纖度＜2000dtex，單絲纖度≤25dtex，它的最大斷裂伸長＜30％，在此以磷的量計，磷改性的共聚酯在聚合物鏈中含有0.1-5重量％的雙官能團的磷化合物。
18.按權(quán)利要求1的安全帶在汽車、飛機或機動船的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安全帶，它是由含有磷改性的共聚酯高強長絲紗的織物制成的，該長絲紗的紗線纖度＜2000dtex，單絲纖度≤25dte
文檔編號D01F6/84GK1155484SQ96122628
公開日1997年7月30日 申請日期1996年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月11日
發(fā)明者B·伯尼格克 申請人:赫徹斯特特維拉有限公司及兩合公司