KR0140186B1 - 에어백 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 운전자 보호용 에어백 시스템에 사용되는 에어백에 관한 것으로, 적어도 편면에 코팅 수지막을 가지는 직물로된 에어백에서 코팅수지로 실리카를 함유한 고무로 코팅하되 40 내지 60g/m2로 얇게 도포하므로 유연성이 풍부하면서도 내열성 및 기계적 특성이 우수하고, 에어백이 팽창하여 운전자와 충돌시 충격흡수성도 우수하다.

Description

에어백

제 1 도는 본 발명을 시험하는 유연성 시험 설명도이다.

*도면의 주요부분 부호의 설명

1 : 시편2 : 상부 클램프

3 : 하부 클램프A : 에어백 직물부위

B : 에어백 코팅부위

본 발명은 자동차 운전자 보호용 에어백 시스템에 사용되는 에어백에 관한 것으로, 직물에 실리카를 함유하는 실리콘 고무를 코팅시킨 에어백에 관한 것으로, 직물에 실리카를 함유하는 실리콘 고무를 코틴시킨 에어백에 관한 것이다.

최근, 자동차에 있어서, 운전자의 안전확보를 위하여 에어백 시스템 장착의 필요성이 급속히 증가하고 있다. 이러한 에어백은 자동차 충돌사고시 충돌쇼크를 센서가 감지하며, 인플레이터(Inflater,고압가스 발생장치)로 부터 고압가스를 발생시켜, 이가스에 의해 에어백이 순간적으로 팽창하게 되고, 팽창된 에어백이 운전자의 얼굴 및 가슴부위와 자동차 핸들등과의 충돌력을 흡수하여 충돌시 발생할 수 있는 충격 손상을 줄일 수 있게 된다.

보통, 종래 에어백은 200내지 100데니어의 나일론66을 이용한 평직물에, 클로로프렌 등의 합성고무를 편면에 코딩한 직물이 이용되고 있다.에어백을 팽창시키기 위해서 사용되는 인플레이터는 폭약에 의해 가스를 발생시키는 것으로, 에어백이 팽창할 때에는 1000℃ 부근의 열을 발생시키므로 에어백이 팽창하여 사람의 얼굴과 접촉시 백의 내부온도는 300 내지 400℃ 부근인 것으로 알려져 있다.

이러한 고온 가스에 의해 에어백을 구성하는 섬유가 용융되기도 하고 열화되기도 하는 문제가 발생한다. 또한, 에어박은 고온가스에 으ㅟ해 순간적으로 팽창되기 때문에, 기포에 급격한 부하가 걸려, 기포가 파괴되는 경우도 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래의 에어백은 클로로프렌고무, 클로로설폰고무, 부틸고무 등의 합성고무나 천연고무를 50 내지 200g/m²정도로 코팅하여, 기포에 내열성, 난연성, 파열강력을 부여하고 있다.(일본국 특개소 49-47692,64-41438,특개평 2-133268,2-175456) 그러나 이러한 기포는 지극히 유연하지 못하여 자동차 내장제품에 요구되는 컴팩트화에 역행하는 결과를 초래하고 있으며, 운전자 또는 승객이 팽창된 에어백과 충돌시 팽창된 에어백과 충돌시 반발력이 크다는 결점이 있다. 자동차 충돌시 팽창된 에어백의 내압은 0.18 내지 0.20kg/cm²정도이며, 이 에어백에 운전자가 충돌하면 0.8 내지 0.20kg/cm²정도이며, 이 에어백에 운전자가 충돌하면 0.8내지 1.0kg/cm²정도의 내압이 상승한다고 알려져 있는데, 운자가는 팽창된 에어백과 충돌하며 발생하는 반발력으로 인해 튕겨져서 차내의 구조물과 부딪혀 부상을 입는 경우가 있다. 또, 팽창된 에어백에 얼굴을 스쳐서, 이때 발생하는 마찰열로 인해 화상이나 찰과상을 입는 경우도 있다.

종래의 에어백은 폴리아미드계 섬유와 클로로프렌계 고무를 조합하는 것이 대부분으로, 이때 클로로프렌고무는 화학구조중에 염소원가를 갖고 있으며, 이 염소원자는 열에 대하여 비교적 불안정하기 때문에 장기간 일정 온도 이상의 조건에 놓이게 되면, 염화수소(HCl)의 형태로 유리되어 폴리아미드계 섬유의 분자절단을 야기시켜 강력저하를 일으키는 결점을 갖고 있다.

본 발명은 이를 해결코자 하는 것으로 에어백용 직물에 특정 고무를 코팅하여 유연하고 내열성 및 기계적 특성이 우수한 에어백을 제공함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 에어백은 적어도 편면에 코딩수지막을 갖는 직물로 구성된 에어백에 있어서, 코팅수지가 실리카를 함유한 실리콘 고무로 되어 있으며, 도포량이 40내지 60g/m2 의 범위인 것이다.

본 발명에서의 실리콘 고무로서는, 예를들면, 메틸실리콘(methylsilicone : MQ), 메틸비닐실리콘(methy vinyl silicone ; MVQ), 메틸페닐실리콘(methyl phenyl silicone : MPQ), 플루오르 실리콘(fluoro silicone : FQ)등을 사용할수 있으며 이중에서도 기계적 특성, 비용, 가공성 등의 면에서 메틸비닐실리콘이 가장 바람직하다.

본 발명에서 실리콘 고무의 보강성 충전제인 실리카는 코팅수지막의 피막강도를 좌우하는 가장 중요한 충전제이며, 입자직경, 표면적 및 구조에 따라 각기 물성이 다르기 때문에 제품특성에 따라 여려가지가 만들어지고 있다. 충전제로 사용되는 것으로, 예를 들면 Aerosil 200, Hi-Sil 233, Santocel 62, Cab-o-sil h-5등이 있다.

고무에 대한 실리카의 배합량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 실리콘 고무 100중량부당 20 내지 50중량부가 바람직하다. 만일 20중량부 미만을 배합했을 경우는 코팅피막의 강력이 목적하는 만큼 발현되지 못하여 에어백으로서 재기능을 수행하기 어렵게 된다. 또한, 실리카의 배합량이 50중량부를 초과하였을 때에는 실리카의 보강효과가 포화되어 경제적 손실을 야기하며, 실리카의 분산성의 저하를 초래하며, 피막의 기계적 특성을 저하하는 경향도 있다.

실리콘 고무에는 실리카처럼 보강성 충전제로 사용되는 것이외에도, 규조토나 석영분말 등의 중량충전제, 과산화물이나 백금계의, 가류제등이 배합되고 있으며, 때때로 필요에 따라 저분자량의 오르가노-폴리실록산(organo-polysiloxane)등의 가소제가 배합되기도 한다. 실리콘 고무를 코팅함에 있어서, 도포량은 내열성 및 충격흡수성과 관계가 있기 때문에 40내지 60g/m2 이 바람직하고, 40g/m2 미만으로는 목적하느 에어백용 직물의 내열성을 갖추기 어려우며, 또한 직물의 신도가 작아 충돌사고 발생시 충격흡수성이 부족할 우려가 있다. 도포량이 60g/m2를 초과했을 경우에는 내열성이나 충격흡수성은 충분히 만족시키나 도포량의 과다로 이 에어백의 경량화 및 컴팩트화에 역행하는 결과를 초래하며, 또한 원료가격이 높은 실리콘 고무의 단점으로 인해 경제적인 손실을 초래하게 된다.

결국, 본 발명에서 특징적으로 코팅되는 실리카 함유 실리콘 고무는 종래의 클로로프렌 고무와는 달리 분자구조내에 폴리아미드계 섬유의 강력저하를 야기시키는 원자를 갖고 있지 않아서, 장기간의 내구성이 요구되는 에어백에 아주 좋은 소재이다.

상기의 실리콘 고무의 코팅은 직물의 저면 또는 내열성, 기계적 특성이 특히 요구되는 부분, 예를들어 인플레이터(Inflater)주위 부분, 에어백 팽창시 인체와 직접 접촉하는 부분 및 봉제부분 등에 실시함이 바람직하다.

코팅방식으로는 나이프코팅, 롤코팅, 로드코팅, 스프레이코팅 및 라미네이션등 여러가지 방법이 가능하고, 또 필요에 따라 각 고무용액의 희석용액 또는 기타 처리제를 이용하여 함침저리하여도 좋다.

코팅된 직물은 에어백을 형성하는 형태로 절단후 봉제되고, 이리하여 얻은 에어백은 코팅수지 자체가 유연하며, 또 도포량이 적기 때문에 아주 유연성이 풍부하면서도 내열성 및 기계적 특성이 우수할 뿐만 아니라 에어백이 팽창하여 운전자와 충돌시 충격흡수성도 훌륭한 것으로 나타난다.

또한, 최근 자동차의 스티어링 휠(steering wheel)이나 인스톨먼트 패널(installment pannel)의 소형화가 추진되고 있기 때문에, 본 발명은 기존의 에어백에 비하여 기계적 강도를 저하시키지않고도 내열성의 향상을 얻을 수 있으며, 특히 본 에어백은 유연성이 뛰어나고 중량감이 적어 최근의 에어백 시스템의 컴팩트화에 부흥할 수 있다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

[실시예1~4]

전체섬도 420데니어, 모노필라멘트 섬도 6데니어, 강도 8.8g/d의 나일론 66섬유를 이용하여, 경, 위 각각 49분/인치의 밀도를 갖는평직물을 제직한후 통상의 방법으로 정련, 열고정한다.다음으로 메탈비닐실리콘(TSE-201)에 평균입자직경 20μm의 건식 실리카(aerosil 200)를 첨가 배합하였다. 이때 실리카의 배합량은 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60phr (parts per hundred rubber)로 변경하여 7종의 고무를 배합하였다. 이고무를 용제에 용해시켜 점도 약 600포아즈(brookfield 회전점도)의 고무용액을 만든 후 나이프 코터를 이용하여, 표 1에서 처럼 고무의 도포량을 변화시키면서 코팅시켜 만든 에어백용 도포작물을 평가하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시한후 그 결과를 표 1에 나타내었다.

a)내열성 : 도포직물의 일부를 취하여 공기순환 오븐에서 120℃, 15일 처리한 후 인장력을 측정하여, 처리전의 인장력과 비교한 인장력 유지율(%)로 표시한다.

b)파열강력 : ASTM D231에 의거하여 시험하였다.

c)통기도 : ASTM D737에 의거하여 시험하였다.

d)유연성 : 실시예 3의 시편을 제 1 도에 다라 유연성 시험을 하고, 그 휘는 정도를 100으로 보았을때의 상대적인 수치값이며, 그 값이 작을수록 유연성은 나쁘다.

즉, 일정폭(1), 일정길이(8)이상의 에어백 질물 시편(1)을 취하여 상하부 클램프(2,3)에 끼운후 자체하중에 의하여 휘는 정도(제 1 도의 h부분)를 측정하고, 유연성 계수를 다음과 같이 산출한다.

제 1 도의 에어백 직물 시편(1)은 에어백 직물부위(A)와 에어백 코팅부위(B)를 포함한다.

각 시료의 휘는 정도는 각각 5회 측정후, 그 평균치로 유연성 계수를 산출한다.

[비교예 1~6]

실시예의 직물에 표 1과 같이 종래의 클로로프렌고무를 100g/m2 코팅하거나(비교예1), 실리콘 고무만을 50g/m2 코팅(비교예2)하거나, 실시예와 유사하게 코팅하되 실리카 첨가량을 적게하거나(비교예3), 과다하게 첨가하거나(비교예 4), 도포량이 적거나(비교예 5), 또는 도포량을 많게하여 (비교예6) 코팅한 후 실시예와 같은 조건으로 물성을 평가하여 표 1에 함께 나타내었다.

표 1에서 알수 있는 바와 같이 클로로프렌고무를 코팅한 비교예 1의 종래품은 본 발명에 의한 실시예 1~4에 비하여 경제성은 우수하나, 내열성 및 유연성이 떨어진다. 비교예 2의 것은 (실리카 배합량이 0인 실리콘 고무)실시예 1~4에 비하여 파열강력이 아주 떨어지며, 비교예 3(실리카 배합량 =10)및 비교예 4(실리카 배합량 =60)의 것도 에어백용으로 요구되는 파열강력 수준 (통상 650psi)에 못미치는 것을 알수 있다. 또한 비교예 5는 실시예 2에 비하여 도포량이 적은 것으로 내열성이 떨어지고 외관도 불량하며, 에어백용으로 요구되는 통기도 수준(통상 0.15cc/cm2, sec이하)를 만족시키지는 못한다. 그리고 비교예 6은 도포량이 많은 것으로 유연성이 떨어지며, 또 경제적인 불리함이 있음을 알수 있다.

Claims (1)

1. 적어도 평면에 코팅을 실시한 직물로 구성된 에어백에 있어서, 실리콘 고무 100중량부에 대하여 실리카가 20 내지 50중량부 함유된 실리콘 고무 코팅 수지를 40내지 60g/m2의 범위에서 직물에 코팅시킴을 특징으로 하는 에어백.