KR100264064B1 - 비코팅형 에어백용 원단 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 자동차 충돌시 운전자 및 탑승자를 보호하기 위한 자동차 에어백의 제조에 사용되는 비코팅형 원단에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 비코팅형 원단으로서 코팅에 따른 공정의 복잡성과 원가상승의 문제를 해결함과 동시에 원단의 기밀성 및 유연성을 향상시킨다. 또한 원단 제직시의 제직효율도 향상시킨다.
3. 발명의 해결방법의 요지
호부처리가 되지 않은 합성섬유 필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 원단을 제직한다. 이때 위사의 단사섬도 (1.5∼6.0 미만 데니어) 는 경사의 단사섬도 (6∼12 데니어) 보다 낮은 것을 사용한다. 또한 경사 및 위사의 총섬도가 210∼840 데니어가 되도록 한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명의 비코팅형 원단은 자동차 에어백 제조용 원단으로 사용된다.

Description

[발명의 명칭]
비코팅형 에어백용 원단
[발명의 상세한 설명]
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 자동차 충돌 등의 사고발생시 운전자 및 탑승자를 보호하는 자동차 에어백 제조에 사용되는 비코팅형 원단에 관한 것이다.
최근 각종의 교통수단 특히 자동차에는 충돌시 그 충격으로부터 승객을 보호하기 위한 에어백 시스템이 실용화되고 있는 추세이다. 이러한 에어백은 통상 자동차의 핸들, 대시보드내에 보관하게 되므로 에어백의 부피가 작을수록 좋다. 그리고 에어백은 장시간 동안 고온의 열과 자동차에 의한 진동을 반복적으로 받으므로 우수한 내열성과 내마모성을 가져야 한다.
자동차 사고발생시 승객의 머리와 몸통부분을 보호하기 위한 에어백은 기밀성, 강도, 유연성 및 경량성 등의 특성이 요구된다. 사고발생시 인플레이트에서 나온 고온고압의 가스는 승객보호를 위해서 에어백을 부풀리게 된다. 이때 인플레이트에서 발생한 고온고압의 가스는 에어백 재료인 원단과 직접 접촉하여 에어백이 팽창하게 된다. 만약 에어백용 원단의 기밀성이 낮은 경우 고온 고압의 가스는 원단의 표면으로 빠져나와 승객의 인체와 직접 접촉하게 되어 질식사 등의 유해한 결과를 초래하게 된다.
에어백용 원단의 기밀성은 1.27cm H2O의 기압차에서 측정한 공기투과도가 0.5 cc/(cm2.초) 이하가 되는 것이 바람직하다.
또한 에어백용 원단은 고온고압 가스에 의해 급속하게 팽창되므로 우수한 인장강도를 구비하여야 한다. 바람직하기로는 인장강도가 ASTM D 5034 방법으로 측정시 181Kg/인치 이상이 되어야 한다. 또한 에어백용 원단은 에어백 모듈내 수납성을 향상시키고, 자동차 경량화를 위해서 유연성 및 경량성을 구비하여야 한다.
바람직하기로는 두께가 0.04cm 이하이고 무게가 250g/m2이하가 되어야 한다.
이와 같이 에어백용 원단에 요구되는 각종 특성을 만족시키기 위한 종래의 에어백용 원단의 제조방법을 설명한다.
먼저, 일본 공개특허 소 64-41438 호에는 단사섬도가 3 데니어 이하이고 경위사 각각의 원사섬도가 840 데니어인 합성섬유 필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경위사 밀도가 인치당 24 본 이 되도록 제직한 후, 기밀성 향상을 위하여 제직된 원단에 고무를 도포하여 에어백용 원단을 제조하는 방법이 게재되어 있다.
이와 같이 제직된 원단 표면에 클로로프렌, 네오프렌 및 실리콘 고무 등으로 코팅하는 방법은 원단의 기밀성 및 열풍차단 효과를 향상시키지만 공정이 복잡하고, 제조원가가 상승되며, 에어백용 원단의 재활용이 곤란한 문제가 있다.
이와 같은 코팅에 따른 여러 문제점을 극복하기 위해서 일본 공개특허 평6-306728 호에서는 단사섬도가 0.6∼3.0 데니어이고, 1 미터당 20개 이상의 교락부를 갖는 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용하여 에어백용 원단을 제직하는 방법이 게재되어 있다. 이때 합성섬유 필라멘트에 교락을 부여한 이유는 고밀도 제직시 경사에 모우가 발생되는 것을 방지하기 위해서이다.
이와 같은 방법은 코팅 공정이 생략되어 공정이 간단해지고 제조원가가 절감되는 효과는 있지만 원단의 기밀성이 저하되는 문제가 발생한다.
교락부로 인한 고밀도 제직의 불가능한 상기 문제점을 해결하기 위해서 한국 공개특허 92-16632 호에서는 단사섬도가 3.5∼4.5 dtex 이고 교락부를 갖지 않는 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용하여 고밀도의 원단을 제조하는 방법이 게재되어 있다.
이와 같은 방법은 에어백용 원단의 기밀성을 향상시킬 수는 있으나 제직시 경사에 모우가 발생하여 사실상 고밀도 제직이 불가능하다.
또한 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용시 경사에 모우가 발생하는 상기 문제점을 극복하기 위해서 제직전에 경사에 호부를 하는 방법도 제시되고 있지만 이와 같은 방법은 제직 후 수세공정에서 탈호가 제대로 이루어지지 않을 경우 연소성이 증가되고 장기보관시 잔여호부로 인해서 원단에 세균이 번식되어 각종 물성을 저하시키는 문제를 유발하기로 한다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명은 이상에서 설명한 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 한다. 먼저 제직된 원단에 고무 등을 코팅하지 않으므로서 공정을 간소화시키고 제조원가를 절감시킨다. 또한 경사 및 위사로서 호부나 교락공정을 거치지 않은 합성섬유 필라멘트를 사용하므로서 연소성 증가 및 물성저하의 문제점을 해결함과 동시에 고밀도 제직으로 원단에 기밀성을 향상시킨다.
아울러 위사 단사섬도보다 경사 단사섬도를 굵게하여 경사의 모우발생을 방지하므로서 고밀도 제직이 가능하고 위사의 단사섬도가 가늘어 원단의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 즉 간단한 공정 및 낮은 제조원가로 기밀성, 유연성 및 경량성이 우수한 에어백용 원단을 높은 제직효율로 제조하고자 한다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명은 자동차의 충돌시 그 충격으로 부터 승백을 보호하기 위한 에어백용 원단에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 경사 및 위사로 호부와 교락이 되지않은 합성섬유 필라멘트를 사용하여 제직되며 경사의 단사섬도보다 위사의 단사섬도가 낮은 비코팅형 에어백용 원단에 관한 것이다.
본 발명의 에어백용 원단은 공정의 간소화 및 제조비용 절감을 위해서 고밀도로 제직된 원단에 고무등으로 코팅을 하지 않는다. 또한 경사의 모우발생 방지를 위해서 경사의 단사섬도를 위사의 단사섬도보다 굵게하고, 고밀도 제직을 위해 호부처리 하지 않은 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명은 경사의 모우발생을 최소화 하기위해서 위사보다 높은 단사섬도를 갖는 합성섬유 필라멘트를 경사로 사용하고, 고밀도 제직을 위해서 경사 단사섬도보다 낮은 단사섬도를 갖는 합성섬유 필라멘트를 위사로 사용하는 것을 특징으로 한다. 그 결과 호부처리 없이도 경사의 모우 발생을 최소화 시킴과 동시에 높은 제직효율로 고밀도 제직이 가능하도록 하는 것이다.
본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 비코팅형 에어백용 원단은 위사의 단사섬도보다 굵고, 호부 처리 되지 않은 합성섬유 필라멘트를 경사로 사용하고, 경사의 단사섬도보다 가늘고 호부처리 되지 않은 합성섬유 필라멘트를 위사로 사용하여 고밀도로 제직하여 제조된다. 이때 경사 및 위사의 총섬도는 210∼840 데니어가 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 경사의 단사섬도는 6∼12 데니어가 바람직하다.
경사의 단사섬도가 본 발명의 범위보다 낮을 경우에는 제직시 경사에 모우가 발생하여 고밀도 제직이 어렵게 될 우려가 있다. 한편 경사의 단사섬도가 본 발명의 범위보다 높을 경우에는 원단의 기밀성이 낮아지고, 이의 보완을 위해서는 상대적으로 위사의 단사섬도를 더욱 낮게 하여야 된다. 위사의 단사섬도를 너무 낮게한 경우에는 제직중 위사의 절단이 빈발할 위험이 높고, 경사방향의 유연성이 저하되어 에어백 모듈내에 에어백이 밀도있게 수납하기 어렵게 될 수 있다.
또한 본 발명에서 사용하는 위사의 단사섬도는 1.5∼6.0 데니어 미만이 바람직하다. 위사의 단사섬도가 본 발명의 범위보다 낮을 경우에는 앞에서 설명한 바와 같이 제직중 위사 절단이 빈발할 가능성이 높다. 한편 위사의 단사섬도가 본 발명의 범위보다 높을 경우에는 원단의 기밀성이 저하될 우려가 있다. 기밀성 및 제직 효율을 동시에 향상시키기 위해서는 경사의 단사섬도가 위사의 단사섬도보다 2데니어 이상 굵은 것이 바람직하다.
본 발명에서 경사 및 위사로 사용하는 합성섬유 필라멘트의 총섬도는 210∼840 데니어 수준이 바람직하다. 총섬도가 너무 낮을 경우에는 에어백 모듈내 수납성은 좋으나 인열 및 인장강도가 낮아 에어백용 원단으로는 적합하지 않고, 총섬도가 너무 높을 경우에는 인열 및 인장강도는 우수하나 에어백 모듈내 수납성이 저하된다.
본 발명에서 경사 및 위사로 사용되는 합성섬유 필라멘트는 폴리아미드 66, 폴리아미드 6, 폴리아미드 46 및 폴리에스테르로 구성된 열가소성 수지의 그룹중에서 선택된 1개 이상의 수지로 제조된다.
본 발명의 에어백용 원단은 평직, 바스켓직 또는 능직으로 제직되며, 1.27 cm H2O 의 기압차에서 측정한 공기투과도가 0.5cc/(cm2.초) 이하이다.
본 발명의 에어백용 원단은 고무등으로 코팅처리되지 않아서 간소한 공정에 의해 저렴한 제조비용으로 제조할 수 있으며, 경사로 사용되는 합성섬유 필라멘트를 호부처리 하지 않아서 호부로 인한 연소성 증가 및 물성 변화를 예방할 수 있다.
아울러 경사의 단사섬도를 크게하고 위사의 단사섬도를 적게 하므로서 고밀도 제직시 경사에 모우가 발생되는 문제점을 해소하여 높은 제직수율로 고밀도의 원단을 제조할 수 있다.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
단사섬도가 6.2 데니어이고, 원사섬도가 420 데니어인 폴리아미드 66 필라멘트를 호부처리 없이 경사로 사용하고 단사섬도가 3.1 데니어이고, 원사섬도가 420 데니어인 폴리아미드 66 필라멘트를 호부처리 없이 위사로 사용하여 평직으로 제직한 후 통상의 정련 및 열고정을 거쳐 경사밀도가 58 본/인치이고 위사 밀도가 53 본/인치인 에어백용 원단을 제조하였다. 이때 제직효율은 94% 이였고 제직된 원단의 공기투과도는 0.23cc/(cm2.초) 였다.
[실시예 3]
경사 및 위사의 단사섬도와 경사 및 위사의 원단밀도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조하였다. 제직효율 및 제직된 원단의 공기투과도는 표 3과 같다.
[실시예 4~5]
경사 및 위사의 폴리머 종류, 경사 및 위사의 단사섬도, 경사 및 위사의 원사섬도, 제직시 원단의 조직, 경사 및 위사의 밀도를 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조하였다.
제직효율 및 제직된 원단의 공기투과도는 표 3과 같다.
[비교실시예 1~5]
경사 및 위사의 단사섬도와 경사 및 위사의 원단밀도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조하였다. 제직효율 및 제직된 원단의 공기투과도는 표 3과 같다.
[비교실시예 6~9]
경사 및 위사의 폴리머 종류, 경사 및 위사의 단사섬도, 경사 및 위사의 원사섬도, 제직시 원단의 조직, 경사 및 위사의 밀도를 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조하였다. 제직효율 및 제직된 원단의 공기투과도는 표 3과 같다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002
[표 3]
Figure kpo00003
* 공기투과도는 1.27cm H2O 의 기압차에서 측정하였다.
실시예 1과 비교실시예 1을 비교해 볼 때 실시예 1은 경사의 단사섬도가 높고 위사의 단사섬도는 낮지만 비교실시예 1은 경사 및 위사의 단사섬도가 모두 낮다. 그러나 제조된 원단의 공기투과도는 비슷하다.
결국 위사의 단사섬도 만을 낮게 하여도 우수한 기밀성의 원단을 제조할 수 있었다.
실시예 2와 비교실시예 4를 비교해 보면 모두 단위 면적당 단사의 수가 비슷하여 제직된 원단의 공기투과도도 같다. 그러나 실시예 2의 경우에는 비교실시예 4의 경우보다 제직효율이 우수하였다.
실시예 3과 비교실시예 5를 비교해 볼 때 실시예 3의 위사 단사섬도가 비교실시예 5의 위사 단사섬도보다 낮으나 경사의 단사섬도는 동일하다.
그 결과 제직효율은 양자모두 98%로 매우 우수하였으나 제직된 원단의 공기투과도를 비교해 볼 때 비교실시예 5는 위사 단사섬도가 높아 원단의 기밀성이 에어백용 원단으로는 부적당한 수준이였다.
실시예 4∼5 및 비교실시예 6∼9에서는 폴리머 종류 등을 변경해 실시한 결과 본 발명의 범위에 속하는 실시예 4∼5 의 경우에는 제직효율 및 원단의 기밀성이 우수하였으나 본 발명의 범위를 벗어나는 비교실시예 6∼9의 경우에는 제직효율 및 원단의 기밀성이 저하되었다.

Claims (8)

  1. 제직에 사용된 경사 및 위사가 합성섬유 필라멘트이고, 위사의 단사섬도가 경사의 단사섬도보다 낮은 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  2. 1항에 있어서, 경사의 단사섬도가 6 데니어 이상 12 데니어 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  3. 1항에 있어서, 위사의 단사섬도가 1.5 데니어 이상 6.0 데니어 미만인 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  4. 1항에 있어서, 경사의 단사섬도와 위사의 단사섬도 차이가 2데니어 이상인 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  5. 1항에 있어서, 경사 및 위사의 총섬도가 210 데니어 이상 840 데니어 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  6. 1항에 있어서, 에어백용 원단이 평직, 바스켓직 또는 능직으로 제직된 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  7. 1항에 있어서, 1.27cm H2O의 기압차에서 측정한 공기투과도가 0.5cc/(cm2.초) 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
  8. 1항에 있어서, 제직에 사용된 경사 및 위사는 호부처리 되지 않은 것을 특 징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단.
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