KR100246517B1 - 자동차의 에어백용 나이론원단의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유연성과 수납성이 우수하며 통기도가 1cc/cm2/sec이하인 자동차의 에어백용 나이론원단의 제조방법으로서 코팅처리를 하지 않고 또 칼렌더링을 하지 않으면서 간단한 제조공정으로 제조하는 방법임.
본 발명은 단사섬도가 3 ~ 4데니어이고 비수수축율이 8%이상인 폴리아미드멀티필라멘트사의 직물을 100 ~ 130℃로 정련하고 100 ~ 150℃로 건조 및 히트셋팅하여 제조하는 방법임.

Description

[발명의 명칭]
자동차의 에어백용 나이론원단의 제조방법
[발명의 상세한 설명]
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 자동차의 에어백용 나이론원단, 특히 코팅하지 않은 나이론원단의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 에어백은 내열성, 난연성, 공기차단성 및 유연성이 요구되고 있으며, 특히 적절한 통기도와 유연성은 매우 중요한 인자이다.
통기도의 조절방법으로 종래에는 주로 실리콘이나 합성고무등을 코팅하는 방법이 많이 이용되고 있다.
즉, 일본특개소 49-47692 에서는 지르코니움화합물이 소량 첨가된 클로로프렌 고무를 나이론 원단에 코팅하였고, 일본 특개평 2-185843에서는 실리콘 고무를 사용하여 나이론 원단에 코팅하였다. 그러나 이러한 코팅원단은 난코팅(none coating)원단에 비해 제조비가 높고 원단 자체도 거칠고 무거워 자동차에 장착시 수납성이 나쁘다는 단점이 있다. 예를들어 스티어링 휠(steering wheel)내에 에어백을 접어넣기 위해 소요되는 격납 공간은 코팅된 원단의 경우가 코팅안된 원단의것보다 10 ~ 20%정도 크다.
이러한 이유로 난코팅용 에어백을 제조하기 위하여 다음의 여러 가지 방법이 제시되고 있다. 유럽공개특허 314867 호에서는 연속적인 수축 및 열고정 그리고 칼렌다링을 통해 원단의 통기도를 조절하였다. 그러나 이 방법은 비용이 상당히 높은 칼렌다링 공정을 거쳐야한다는 단점이 있고, 경위사의 구성이 달라 양방향으로 동일한 강력을 요구하는 자동차업체의 요구에 부적합하다. 일본 공개특허 평 4-281062 호에서는 단사섬도가 4데니어이상의 나이론 66원사를 이용하여 낮은 통기도를 갖도록 수축 및 열고정하였는데, 가공된 원단이 다소 스티프(stiff)하여 수납성 및 유연성이 떨어지는 단점이 있다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명은 상술한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결한것으로서, 사용할 원사의 적절한 선택과 정련 및 열고정조건을 합목적으로 결합시킴으로서 적절한 통기도를 가지며 수납성과 유연성이 좋은 자동차의 에어백용 난코팅 나이론원단을 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 단서섬도가 3 ~ 4데니어이고 총섬도가 200 ~ 600데니어인 나이론 멀티필라멘트사를 사용하였다.
더욱 구체적으로는 420데니어/110필라멘트(단사섬도 3.8데니어)사, 420데니어/136필라멘트(단사섬도 3.1데니어)사, 315데니어/102필라멘트(단사섬도 3.1데니어)사, 그리고 210데니어/68필라멘트(단사섬도 3.1데니어)사를 사용하였다.
만약 단사섬도가 4데니어를 초과하면 원단의 유연성이 저하되고 통기도에 있어서도 에어백으로서 요구되는 1.0cc/cm2/sec 이하를 만족시키지 못하며(비교예 4), 3데니어미만일 경우에는 제직할 때 경사절단과 위사뭉침등의 장애가 발생하여 원단의 품위를 떨어뜨리는 단점이 있다.(비교예 5)
또 본 발명에 사용되는 나이론 멀티필라멘트사는 비수수축율이 8%이상인 것이다.
만일 비수수축율이 8%미만이면 정련 및 열고정시킬 때 충분한 열수축이 일어나지 않아서 원하는 통기도를 얻기 어렵다.
제직시 생지의 품질 안정화를 위하여 경사는 준비공정에서 사이징(sizing)을 실시하는 것이 좋으며, 나이론 직물의 경우 호제는 보통 아크릴계를 많이 사용한다. 단 경사에 부착된 과잉의 호제는 제직시 바디에 달라 붙어서 오히려 품질을 떨어뜨리는 요인이 되기도 하고 또 강력한 바디침에 의한 호제의 비산으로 제직실의 환경을 오염시키는 요인이 되기도 하므로 적정량을 선택하는 것이 좋다.
에어백용 원단을 제직하기 위한 직기는 일반적으로 워터제트직기, 에어제트직기 그리고 레피아등 제직코자하는 직물의 용도 및 규격에 따라 여러 가지 직기가 사용가능하며 특정직기로 국한되지는 않는다. 그러나 최근에는 생산성 때문에 에어제트직기의 이용이 적극적으로 검토되고 있다.
제직된 원단은 호부작업에서 부착된 호제와 제직시 또는 롤링시 오염된 불순물을 제거할 필요가 있으며 이를 위하여 정련공정을 거치게 된다. 에어백원단은 구성된 원사가 무연사이고 원단의 밀도가 높아 공정시 주름을 받기 쉬우므로 특히 정련시 주의를 기울여야 한다. 그리고 일반적으로 나이론 직물의 정련이 그러하듯이 상압직가, 고압직가, 보일오프 또는 연속정련기등 다수의 정련기가 이용될 수 있으며, 정련후 정련제의 제거를 위한 수세공정이 필요하다. 본 발명에서는 상압직가 및 고압직가를 이용하여 에어백 원단을 정련하였으며, 두가지 모두 정련기 내에서의 롤링에 의한 주름발생을 방지하기 위하여 원단에 걸리는 장력을 최소화 할 수 있도록 별도로 장력을 조절하는 장치를 부착하여 사용하였다. 또한 원단의 표면속도를 일정하게 유지할 수 있도록 등포속 장치도 부착사용하였다. 고온으로 가열된 정련액 내에서 원단은 이미 알고있는 원사의 비수수축율 만큼 수축하게되며 이를 통하여 원하는 가공지의 밀도를 얻을 수 있다. 이때 발생하는 정련에 의한 수축은 가능한 한 짧은 시간내에 이루어지는 것이 에어백 원단의 특성발휘 및 제조비용의 절감을 위하여 좋은데, 이를 위해 본 발명에서는 고압직가를 사용하였다. 고압직가는 외부에서 압력조정이 가능하여 내부의 온도를 조절할 수 있는 것이 좋다. 통상적으로 고압직가의 경우, 폴리에스터 직물의 염색을 위하여 130 ~140℃의 고온영역에서 사용되는데, 에어백 원단의 경우는 나이론을 사용하고 있으므로 이보다 약간 낮은 온도가 좋다. 본 발명에서는 정련온도를 100 ~ 130℃로 하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.
만일 100℃미만으로 정련을 했을 경우에는 원사의 보유 수축율을 충분히 발휘하게 하지 못하여 경위사 밀도를 높일 수 없으며, 통기도도 원하는 수준을 얻을 수 없었다.(비교예 1) 또 정련온도가 130℃를 초과하면 원사가 과수축되어 경위밀도가 과대해진다. 또한 고온에서 과도하게 노출되어 원사를 황변시키고 제품의 품위를 떨어뜨림과 동시에 원단이 스티프(stiff)하게 되어 통기도도 상당히 떨어지는 결과를 얻게 된다.(비교예 2)
본 발명에서는 정련된 원단의 건조 및 열고정을 위하여 일반적으로 핀 텐타 또는 S-텐타를 이용하여 히트셋팅을 실시하는데, 에어백 원단등과 같은 태섬도의 후직물은 설비에 따라 다르지만 일반적으로 20 ~ 50m/분의 속도로 셋팅을 하게 된다. 이때의 히트셋팅온도는 100 ~ 150℃가 좋다. 100℃미만에서는 정련시 나이론에 흡수된 수분을 완전하며 신속하게 제거하기가 어렵고, 150℃를 초과하면 나이론 필라멘트가 고온 노출로 인하여 스티프(stiff)하게 되어 통기도 불량을 초래하게 된다.(비교예 3)
[실시예 1 ~ 4]
단사섬도가 3.1데니어이고 총섬도가 각각 420, 315, 210데니어, 그리고 단사섬도가 3.8데니어이고 총섬도가 420데니어의 나이론 66원사 4종을 이용하여 경사빔을 제조후 사이징을 실시하였다. 이때의 호제부착량은 사의 중량에 대하여 3.0 ~ 3.5%이었다. 준비된 경사빔을 2매바디로 1본통(1本通)하여 통경하고 도요다 에어제트직기에 걸어서 제직준비를 마쳤다. 에어노즐이 부착된 에어제트직기로 고밀도직물을 얻기 위하여 경사장력을 일반적인 나이론 직물보다 약간 높은 약 450kg수준으로 조정하고 600rpm으로 제직을 실시하였다. 제직된 생지의 밀도(경×위, 본/in)는 사용된 원사의 데니어별로 각각 52×52, 58×58, 그리고 64×64로 측정되었다. 제직된 생지를 검단기를 이용하여 결점수를 조사하고 이 결과로 제직성을 평가하였다. 준비된 생지를 고압직가를 이용하여 준비된 정련액을 투입후 온도를 110℃로 고정하여 정련을 실시하고 오바플로우(over flow)시키면서 수세를 실시하였다. 수세된 정련지를 140℃의 핀 텐타를 이용하여 체류시간을 2분으로하여 건조 및 히트셋팅을 실시하여 본 발명의 에어백용 원단을 얻었다. 이렇게 준비된 원단의 경위밀도, 통기도, 유연성을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure kpo00001
표 1로 알 수 있는 바와같이 실시예 1 ~ 4의 경우 모두 에어백용 난코팅원단으로서 요구되는 통기도 수준, 제직성 그리고 유연성등 모두 만족스러운 결과를 얻었음을 알 수 있다.
[비교예 1 ~ 6]
실시예 1 ~ 4와 비교하기 위하여 비교예 1에서 정련 온도를 95℃로, 비교예 2에서 정련온도를 135℃로 비교예 3에서 건조 및 히트셋팅온도를 180℃로 하여 결과를 표 2에서 비교하였다. 비교예 1 ~ 3은 정련 혹은 히트셋팅온도가 적정치 못하여 밀도부족과 통기도 부족의 결과를 얻었다. 비교예 4 및 비교예 5는 단사섬도를 달리한 것으로 단사섬도가 4데니어를 초과하면 통기도 및 유연성이 미흡하고, 단사섬도가 3미만에서는 제직성이 미흡함을 알 수 있다. 비교예 6은 비수수축율이 6%인 나이론 66사의 420데니어 136 필라멘트 원사를 사용한 것으로 가공공정은 실시예 1과 동일하게 하였는바 밀도가 규격 미달되고 통기도도 미흡하였다.
Figure kpo00002
측정방법 ;
통기도 : KS K 0570 프라지아 시험법으로 공기압력 125파스칼에서 실시하였다.
제직성 : 원단생지를 육안으로 검사하여, 결점수에 따라 다음의 4가지 등급으로 분류하고, 이중에서 A급 및 B급은 양호로 판단하고, C급은 미흡, D급은 불량으로 평가함.
A : 결점수 0개/100yds
B : 결점수 1 ~ 2개/100yds
C : 결점수 3 ~ 8개/100yds
D : 결점수 9개/100yds
유연성 : KS K 0538 강연도시험법(캔티레버법)을 사용하여 원단의 유연성을 각각 평가한 것으로, 에어백으로서 요구되는 6cm이하는 양호, 6 ~ 8cm는 미흡, 8cm이상은 불량으로 평가함.
[발명의 효과]
본 발명으로 제조한 자동차 에어백용 나이론원단은 통기도가 1.0cc/cm2/sec이하이므로 자동차의 에어백용으로 적합하고, 동시에 유연성이 양호하므로 수납성이 우수하다.
또, 본 발명은 코팅을 하지 않으며 칼렌더링공정을 필요로 하지 않으므로 매우 간단한 제조공정만으로 저렴하게 에어백용 나이론원단을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

  1. 비수수축율이 8%이상이고 단사섬도가 3 ~ 4데니어인 나이론 멀티필라멘트사의 직물을 100 ~ 130℃에서 정련하고 100 ~ 150℃에서 히트셋팅하여 제조함을 특징으로 하는 자동차의 에어백용 나이론 원단의 제조방법.
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