KR100792177B1 - 논코트 에어백용 기포 및 에어백용 섬유 - Google Patents

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Abstract

단사의 단면형상이 편평율 1.5~8.0,단사섬도가 10dtex이하, 총 섬도 200~1000dtex의 합성섬유 멀티 필라멘트를 경사/위사의 양쪽, 또는 한 쪽에 이용한 에어백용 기포에 있어서,
(1)커버 팩터가 1700~2200
(2)저압하에서의 통기도(P)가 0.1cc/㎠/sec이하
(3)고압하에서의 통기도(P)가 20cc/㎠/sec이하
를 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 논코트 에어백 기포는, 에어백으로서의 필요한 강력 및 저통기성을 유지하면서, 수납성에도 우수하다.
Figure 112002009708617-pct00001
논코트, 에어백, 합성섬유, 멀티필라멘트

Description

논코트 에어백용 기포 및 에어백용 섬유{AIR-BAG-USE NON-COAT BASE CLOTH AND AIR-BAG-USE FIBER}
본 발명은 논코트 에어백용 기포(基布) 및 에어백용 섬유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 에어백으로서 필요한 강력 및 저통기성을 유지하면서, 수납성에도 우수한 고압 전개용의 논코트 에어백용 기포와 그 에어백용 기포를 부여하는 에어백용 섬유에 관한 것이다.
근래, 에어백은 차량에 탑승한 승객의 안전을 확보하기 위한 장치로서 없어서는 안되는 것이 되어, 차량에의 장착율이 점차 높아지고 있다.
에어백에 대한 요구 항목은, 충돌시에 원활하게 전개하기위한 저통기성 및 백 자체의 손상·파열을 막기 위한 고강력, 나아가서는, 전개시에 승객의 안면 찰상 방지를 위한 유연성 등 여러 가지를 들 수 있다.또, 근래에는 에어백 기포 자체의 접힘성이나 수납성의 향상, 나아가서는 비용절감과 같은 점에 관해서도 중요한 요구 사항이 되어오고 있다.
에어백의 형태에 관해서는, 제직 후의 기포 표면에 수지를 도포한 이른바 코트 기포와 제직 후의 기포를 그대로 사용하는 논코트 기포로 대별된다.에어백으로서 상술의 저통기성을 유지하기 위해서는, 일반적으로 코트 기포가 유리하게 되어 있다.
이제까지, 에어백으로서 적합한 강력 및 저통기성을 손상시키지않고, 접힘성이 우수하며, 수납 용적이 작은 에어백을 실현시키는 기술이 많이 개시되고 있다.예를 들면, 일본 특개평 1-41438 공보에는, 강도 8.5 g/d이상, 또한 단사 섬도가 3데니어 이하의 섬유로 이루어지는 사조(絲條)로 구성된 에어백 기포로 함으로써, 상기의 목적이 달성된다고 되어 있다.그 공보에서는 코트 기포 및 논코트 기포의 차이에 관하여 전혀 언급되어 있지 않지만, 실질적으로는 기포의 표면에 클로로프렌고무 등의 에라스토머를 도포한 이른바 코트 기포에 관한 것으로, 논코트 기포에 당해 기술을 적용한 경우에는, 확실히 강력 및 수납성에 관해서는 만족하지만, 저통기성을 유지한다는 점에서 충분히 만족할 수 있는 것은 아니었다.
또, 일본 특개평 4-201650 호 공보에는, 단사 섬도 1.0∼12데니어, 단사 변형도 1.5∼7.0인 이형 단면을 가지는 단사의 복수개로 이루어지는 폴리아미드 멀티필라멘트를 이용함으로써, 강력 및 접힘성이 우수한 에어백용 기포를 얻는 기술이 개시되어 있다.그러나, 당해 기술에 관해서도 코트 기포에 적용한 경우에만 에어백용 기포로서의 요구 특성을 만족시키지만, 논코트 기포에 관해서는 통풍성의 점, 특히 봉제부에서의 통풍성에 과제가 남는 것이었다.
논코트 기포에 관한 기술로서는 일본 특개평 7-252740호 공보 기재의 방법이 있다.그 공보에서는 편평율 1.5이상, 편평 단면사를 이용함으로써, 저통기성, 접힘성 및 수납성이 우수한 논코트 에어백용 기포가 얻어진다고 되어 있다.그러나, 당해 기술에서는 저압(124Pa)하에서의 통기도가 0.3cc/㎠/sec이상으로서, 근래 요구되는 것보다 낮은 통기성을 충분히 만족할 수 있는 것은 아니었다.
한편, 2000년에 개정된 것에 있어서의 미국 법규 FMVSS208에 대응하기 위해서, 인플레이터의 듀얼화가 검토되고 있다.이 인플레이터는 2단계 전개 방식이 되기때문에, 2단계째의 가스 출력이 종래의 인플레이터의 출력보다도 커진다.그 때문에 고압하에 있어서 종래보다도 저통기성인 것, 또 에어백을 구성하는 봉제부분의 봉제사와 기포의 그물코 어긋남(이하 봉제부 그물코 어긋남이라고 함)을 작게 하는 것이 요구되게 되었다.
이 점에서 보면, 예를 들면, 일본 특허 제 2950954 호 공보에는, 총 섬도 300~400dtex의 실을 이용한 논코트 기포가 개시되어 있지만, 당해 특허에 있어서의 봉제부 그물코 어긋남은 충분히 작다고는 하기 어렵다.또, 일본 특개평 8-2359 호 공보에는, 경위(經緯)의 커버 팩터가 모두 900~1400인 기포에 있어서, 이 기포의 잔류유제 부착량 및 활탈 저항력을 규정한 에어백 기포가 개시되어 있는데, 당해 특허 공개공보에 있어서도, 봉제부 그물코 어긋남을 만족시키기에는 충분하다고는 하기 어렵다.
본 발명은, 상술한 종래 기술에 있어서의 문제점의 해결을 과제로 하여 검토한 결과 달성된 것이다.
즉, 본 발명의 목적은 에어백으로서의 우수한 강력, 저통기성 및 수납성을 겸비하고, 또, 고압전개용 에어백으로서 고압하에서의 저통기성, 봉제부의 저통기성, 나아가서는 봉제부 그물코 어긋남을 개선한 논코트 에어백용 기포 및 에어백용 섬유를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 논코트 에어백용 기포는, 주로 다음의 구성을 가진다.즉,
단사의 단면형상이 편평율 1.5~8.0, 단사 섬도가 10dtex이하, 총 섬도 200~1000dtex의 합성섬유 멀티 필라멘트를 경사/위사의 양쪽, 또는 한 쪽에 이용한 에어백용 기포에 있어서, 하기(1)~(3)을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
(1)커버 팩터가 1700~2200
(2)상압하에서의 통기도가 0.1cc/cm2/sec이하
(3)고압하에서의 통기도가 20cc/cm2/sec이하
또한, 본 발명의 논코트 에어백용 기포에 있어서는, 다음의(a)~(e)가 각각 바람직한 양태이고, 이들의 조건을 적용함으로써, 더욱 우수한 효과의 취득을 기대할 수가 있다.
(a)신장 후에 있어서의 고압하에서의 통기도가 50cc/cm2/sec이하인 것.
(b)합성섬유 멀티 필라멘트의 단사의 장축방향과 기포의 수평방향으로 이루어지는 각도를 코사인으로 표시한 수평도 지수(HI)가 0.75이상인 것.
(c)기포에서 뽑아낸 경사의 잔류 엉킴이 10개/m이하인 것.
(d)기포의 잔류 유분이 0.1중량%이하인 것.
(e)합성섬유 멀티 필라멘트가 황산 상대점도 3.0이상의 폴리아미드로 이루어지는 것.
또, 본 발명의 에어백용 섬유는, 주로 다음의 구성을 가진다.즉,
합성섬유 멀티 필라멘트로 이루어지는 에어백용 섬유로서, 하기(4)~(7)을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 에어백용 섬유.
(4)단사의 단면형상에 있어서 최대 장축길이(a)와 최대 단축길이(b)의 비 (a/b)로 표시되는 편평율이 1.5~8.0
(5)단사의 단면형상에 있어서 최대 단축길이(b)와 최소 단축길이(c)의 비 (c/b)로 표시되는 장축방향의 표면 평탄율이 0.8이상
(6)단사 섬도가 10dtex이하
(7)최대 단축길이(b)가 15㎛이하
또한, 본 발명의 에어백용 섬유는, 다음의 (f), (g)의 조건을 적용함으로써, 더욱 우수한 효과의 취득을 기대할 수가 있다.
(f)긴장 처리후의 엉킴수가 15개/m이하인 것.
(g)합성섬유 멀티 필라멘트가, 황산 상대점도 3.0이상의 폴리아미드인 것.
제1도는, 본 발명의 논코트 에어백용 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트의 단사 단면형상을 나타내는 개략도이다.
제2도는, 본 발명의 에어백용 폴리아미드섬유를 제조하는 방법을 나타내는 개략도이다.
제3도는, 편평단면섬유를 얻기 위한 노즐 토출구멍형상을 나타내는 개략도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하에 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 논코트 에어백용 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트의 총 섬도는 200~1000dtex인 것이 필수이고, 더욱 바람직하게는 200~700dtex이다.총 섬도가 200dtex미만의 경우, 합성섬유 멀티 필라멘트로 구성되는 에어백용 기포는 수납성의 점에서는 만족하지만, 강력이 부족하여 전개시 및 전개후의 승객 충돌시에 백이 파열될 우려가 있어 바람직하지 않다.반대로 총 섬도가 1000dtex를 넘으면, 에어백으로서 충분한 강력이 얻어져 안전성의 면에서는 만족할 수 있지만, 본 발명의 목적의 하나인 우수한 수납성을 유지할 수 없게 된다.
여기서, 에어백은 탑재되는 차종이나 부위에 따라 설계가 다르고, 에어백용 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트의 총 섬도도 적절히 선택된다.예를 들면 통상의 승용차의 경우, 운전석 및 조수석용의 에어백은 총 섬도 300~500dtex의 합성섬유 멀티 필라멘트로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 총 섬도 범위는, 충돌시에 승객을 조기에 구속하기 위한 높은 인플레이터 출력에 견딜 수 있기 위한 고강력과 운전석에서는 핸들 내, 조수석에서는 앞면의 대시보드내와 같은 비교적 좁은 스페이스에 탑재하기 위한 백의 우수한 수납성을 겸비한 것이다.
또, 운전석 및 조수석의 양단에 설치되는 사이드용 에어백에 관해서는 측면 충돌에 의한 충격으로부터 승객을 조기에 구속하기 위한 높은 인플레이터 출력 설정에 견딜 수 있기 위해 고강력이 요구되고, 에어백용 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트의 총 섬도는 450~700dtex인 것이 바람직하다.
또한, 인플레이터블 커튼용의 기포에 관해서는, 좁은 스페이스에의 탑재가 요구되기 때문에, 총 섬도 200~500dtex인 것이 바람직하다.
논코트 에어백용 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트의 단사 섬도에 관해서는 10dtex이하인 것이 필수이고, 바람직하게는 7dtex이하, 더욱 바람직하게는 5dtex이하이다.통상, 단사 섬도가 작은 섬유를 이용할수록, 얻어지는 기포는 유연하여 접힘성이 우수하고 수납성이 양호해진다.또, 단사 섬도가 작아짐과 동시에 커버링성이 향상하고, 그 결과, 기포의 통기성을 억제할 수가 있다.단사 섬도가 10dtex를 넘으면 기포의 접힘성 및 수납성의 악화, 또한 통기성의 증대를 수반하여 에어백 기포로서 충분한 기능을 다하지 못하게 되므로 바람직하지 않다.
또, 단사의 단면형상에 있어서 최대 장축길이(a)와 최대 단축길이(b)의 비 (a/b)로 표시되는 편평율이 1.5 ~ 8.0인 것이 필수이고, 바람직하게는 2.0~6.0이다. 이러한 범위의 편평 단면형상을 가지는 합성섬유 멀티 필라멘트를 사용하여 기포에 제직하면, 제직시의 섬유 전체에 관한 일반적인 장력에 의해서, 각 단사의 장축이 기포의 수평방향으로 배열하게 된다. 그 결과, 기포의 단위 면적당의 간격이 감소하여, 동 섬도의 둥근 단면섬유를 사용한 경우에 비하여, 기포의 통기성을 낮게 억제할 수 있게 된다. 또, 둥근 단면섬유와 동등한 통기성을 확보하는 것을 고려한 경우에 편평 단면섬유의 필요량은 적어진다. 즉, 이러한 범위의 편평 단면섬유를 사용함으로써, 저통기성과 수납성을 겸비한 에어백용 기포를 얻는 것이 가능해진다.편평율이 1.5미만이 되면, 통상의 둥근 단면섬유와의 차가 작아서 편평 단면섬유를 이용하는 효과가 충분히 발휘되지 않는다. 한편, 편평율이 8.0을 넘 으면 편평단면 섬유로서의 효과가 포화될 뿐만아니라, 에어백용 섬유에 요하는 고강도섬유, 구체적으로는 6.5cN/dtex 이상의 강도를 가지는 섬유를, 양호한 품위로 얻는 것이 곤란해지고, 더 나아가서는 제직 공정에 있어서의 공정 통과성을 현저히 악화시키기 때문에 바람직하지 않다.
상기와 같이, 본 발명의 논코트 에어백용 기포에 있어서는, 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트의 단사가 편평 단면형상을 가지고 있고, 그 장축이 기포의 수평방향으로 배열하는 것이 특징이다.
이것을 정량적으로 표현하기 위해서 수평도 지수(HI:Horizontal Index)를 정의하였다.수평도 지수(HI)는, 기포를 구성하는 각 단사의 편평단면의 장축과 기포의 수평방향이 이루는 각도(θ)의 코사인(hi)에 관한 평균치로 나타내기로 한다.
즉 이하의 식으로 산출할 수가 있다.
HI=(Σhi)/f
hi=cosθ 
θ:편평단면의 장축과 기포의 수평방향이 이루는 각도
f:측정한 단사 수
본 발명의 편평 단면섬유를 이용한 기포의 수평도 지수(HI)는 0.75이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.85이상, 더욱 바람직하게는 0.90이상이다.수평도 지수(HI)를 이러한 범위로 함으로써, 상술한 바와 같이 양호한 접힘성 및 수납성, 나아가서는 기포의 통기성을 억제할 수 있어, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명의 논코트 에어백용 기포는, 커버 팩터가 1700~2200인 것이 필수이고, 바람직하게는 1800~2100이다.
여기서, 상기 커버 팩터란, 경사의 총 섬도를 D1(dtex), 직밀도를 N1(개/2.54cm), 위사의 총 섬도를 D2(dtex), 직 밀도를 N2(개/2.54cm)로 했을 때에, (D1×0.9)1/2×N1+(D2×0.9)1/2×N2로 표시되는 값이다.
커버 팩터가 1700미만에서는, 논코트 에어백용 기포에서의 기계적 특성이 저하됨과 동시에, 특히 고압하에서의 통기도(P)가 증대한다.또, 봉제부 그물코 어긋남이 발생하기 쉬워지고, 안전장치로서 충분한 기능을 유지할 수 없게 되기때문에 바람직하지 않다.반대로, 커버 팩터가 2200을 넘으면, 즉 직밀도가 높아지면, 수납성이 악화되기때문에 바람직하지 않다.또, 섬유의 사용량이 증가함으로써 비용면에서도 불리해진다.
이와 같이 커버 팩터는 기포의 통기성 및 수납성과 크게 관계되어 있고, 이 특성이 상기와 같이 적절한 범위에 있는 것이 본 발명의 논코트 에어백용 기포에 관하여 중요하다.
논코트 에어백용 기포에 있어서 저압하에서의 통기도(PL)가 0.1cc/㎠/sec이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 0.08cc/㎠/sec이하이다. 또한, 고압하에서의 통기도(P)가 20cc/㎠/sec이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 15cc/㎠/sec이하이다.
또한, PL이란 JISL1096(6.27.1A법)에 규정되는 방법으로 측정한 통기도이고, P란 직경 10㎝의 원형부분에 층류관식 통기도 측정기를 이용하여, 19.6KPa의 압력으로 조정한 공기를 흐르게 했을 때에 통과하는 공기유량으로 표시되는 통기도이다.
P 및 P는 에어백용 기포의 요구특성, 즉, 에어백의 전개성을 직접 표시하는 값이고, P 및 P를 이러한 범위로 함으로써 안전장치로서 충분한 기능을 다하게 되어, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.P 및 P가 0.1cc/㎠/sec, 20cc/㎠/sec를 넘으면, 충돌시에 있어서 에어백이 원활하게 전개되지 않게 되어, 안전장치의 역할을 담당하지 않기 때문에 바람직하지 않다.
또, 기포의 신장 후에 있어서의 고압하에서의 통기도(Ps)는 50cc/㎠/sec이하인 것이 바람직하다.Ps가 이러한 범위에 있으므로, 백전개 후에 승객이 백에 진입했을 때에 백내압을 유지할 수 있어, 안전성을 확보할 수 있다.
또한, Ps란 세로 20cm, 가로 15cm의 기포 샘플에 있어서, 세로방향으로 인장속도 200mm/min로 1764N의 인장력을 가한 후, 그 중앙부의 직경 10cm의 원형부분에 층류관식 통기도 측정기를 이용하여, 19.6KPa의 압력으로 조정한 공기를 흐르게 했을 때에 통과하는 공기유량으로 표시된다.
기포를 구성하는 경사의 잔류엉킴은 10개/m이하인 것이 바람직하다.잔류엉킴을 이러한 범위로 함으로써 기포의 봉제부 그물코 어긋남을 억제하는 효과를 기대할 수 있다.또, 잔류엉킴은 상술한 수평도 지수(HI)와의 관계가 깊고, 경사 잔류엉킴을 10개/m이하로 함으로써 HI는 증대하는 경향에 있고, 따라서 기포의 통기성의 면에서 만족할 수 있는 결과를 얻을 수 있게 된다.
기포를 구성하는 경사 및 위사에 관한 잔류 유분은 0.1중량%이하인 것이 바람직하다.잔류 유분을 이러한 범위로 함으로써, 단사간에서의 마찰이 향상하고, 기포 자체의 통기성, 특히 봉제부에서의 통기성을 낮게 억제할 수가 있다.
다음에 본 발명의 에어백용 섬유에 관하여 설명한다.
본 발명의 에어백 섬유에 있어서의 단사 단면형상은, 이른바 타원단면, 마름모꼴 단면과는 다른 도 1에 도시한 바와 같은 편평단면이고, 최대 장축길이(a)와 최대 단축길이(b)의 비(a/b)로 표시되는 편평율이 1.5~8.0이다.이 단면형상은 단축을 직경으로 하는 복수개의 원을 1열로 나열한 것과 같은 형상이다.
또, 단사의 단면형상에 관해서는 최대 단축길이(b)와 최소 단축길이(c)의 비(c/b)로 표시되는 장축방향의 표면 평탄율이 0.8이상인 것이 필수이고, 바람직하게는 0.85이상이다.표면 평탄율을 이러한 범위로 함으로써, 단사끼리의 마찰이 증대하고, 그 섬유를 사용한 에어백 기포에 있어서 양호한 통기성을 확보할 수 있다.표면 평탄율이 0.8에 못 미치는 섬유를 이용한 에어백 기포에서는 통기성, 특히 봉제부에서의 통기성이 억제되지않아, 본 발명의 목적으로 하는 에어백용 섬유로서 적합하지 않다.
또한, 최대 단축길이(b)가 15㎛이하인 것, 단사 섬도가 10dtex이하인 것이 필수이다.최대 단축길이(b) 및 단사 섬도를 이러한 범위로 함으로써, 본 발명이 목적으로 하는 논코트 에어백용 기포를 얻기 위한 에어백용 섬유로서 적합하게 이용할 수 있게 된다.
본 발명의 에어백용 섬유의 성분은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에어백용 섬유에 적합한 고강도, 유연성을 달성하기 위해 황산 상대점도가 3.0이상인 폴리아미드인 것이 바람직하다.또, 그 성분은 호모폴리머이거나 공중합성분을 포함하는 것이라도 좋고, 폴리머 중에는 색조, 내후성, 내산화성 등을 개선하는 목적에서 산화티탄, 산화규소, 탄산칼슘 등의 무기물이나 내후제, 내산화제 등의 약제가 포함되어 있어도 좋다.
이어서 본 발명의 에어백용 섬유의 제조 방법에 관하여 설명한다.
본 발명의 에어백용 섬유에 관해서는 통상의 용융 방사법에 의해서 제조할 수가 있다.도 2는 에어백용 폴리아미드섬유의 제조방법의 일례를 나타내고 있다.
용융 방사기에 설치된 방사 노즐팩(0)으로부터 방출된 사조(Y)는 노즐 바로 아래에 설치된 가열영역을 통과한다.여기서 가열영역(1)의 길이는 100~200mm인 것이 바람직하고, 이러한 범위의 길이로 함으로써 본 발명의 에어백섬유로서 적합한 강도와 편평율을 겸비한 섬유가 얻어지기 쉬워진다.이어서 사조(Y)는 냉각부(2)로부터 공급되는 20~50m/min의 냉각풍에 의해 냉각 고화되고, 방사덕트(3)를 통과한 후, 급유부(4)에서 급유를 실시하여 방사 인취롤러(5), (6)로 인취된다.
이어서, 사조(Y)는 순차 고속회전하는 가열롤러군(7), (8), (9)에 감아 걸려서 연신된다.보다 고강도의 섬유를 얻기 위해서는 2단 이상의 복수단 연신하는 것이 바람직하다.다음에, 사조는 장력 조정롤러(10)에 감아 걸려져 이완처리되고, 규제 가이드(12,12') 및 엉킴장치(11)를 거쳐서 엉킴 부여된 후, 권취기(13)에 의해 권취된다.이완처리는 얻어지는 섬유의 수축특성을 결정하는 데 있어서 중요하고, 에어백 섬유로서 적합한 수축율을 얻기 위해서는 통상 3~15%의 이완처리가 실시된다.또, 긴장 처리후의 섬유에 15개/m이하의 엉킴을 실시하기 위해서, 엉킴장치에는 0.05~0.4MPa의 공기압을 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명의 편평 단면섬유를 얻기 위한 노즐 토출구멍형상에 관하여 도3(A)에 나타낸다.토출구멍은 양단 및 내부의 둥근 구멍부분(d)이 슬릿부분(e)으로 연결된 구조를 하고 있다.본 발명에서의 단사섬도, 편평율, 장축방향의 표면 평탄율, 최대 단축길이를 만족하는 편평 단면섬유를  효율좋게 얻기 위해서는, 둥근 구멍(d)의 개수는 2개 이상, 직경 0.15~0.25mm, 슬릿(e) 폭 0.10~0.20mm, 길이 0.10~0.20mm인 것이 바람직하다. 또한, 도 3(B)의 토출구멍형상에서는 장축방향의 표면 평탄율이 악화되는 경향에 있고, 얻어진 섬유를 이용하여 이루어지는 에어백 기포의 통기성의 점에서 문제가 발생하기 쉬워진다.
본 발명에 있어서의 논코트 에어백용 기포의 제조방법, 즉, 기포의 제직방법으로서는, 워터제트룸, 레피어룸, 에어제트룸 등을 이용할 수가 있다. 본 발명이 목적으로 하는 논코트 에어백용 기포를 얻기 위해서는, 기포의 잔류 유분 0.1중량% 이하인 것이 바람직하기때문에, 섬유에 부착되어 있는 유제의 탈락성을 고려하면 워터제트룸으로 제직하는 것이 바람직하다.또, 제직시의 경사장력은 0.2~0.6cN/dtex인 것이 바람직하다. 이러한 범위의 장력조건으로 제직함으로써, 편평 단면섬유가 기포 평면상에서 쉽게 늘어서게 되고, 즉, 수평도 지수(HI)가 향 상하여 기포의 통기성이 보다 낮게 억제되는 효과를 기대할 수 있다.또한 제직 후, 정련처리 및/또는 160~190℃의 열세트처리를 하는 것이 바람직하다.
상기, 본 발명의 양태에 관하여 누누이 상술해 왔지만, 본 발명의 편평 단면섬유를 이용한 기포가 에어백용, 특히 논코트 에어백용 기포로서 적합한 것, 즉, 기포 자체의 저통기성 및 봉제부에서의 저통기성을 유지하고, 접힘성 및 수납성이 우수한 것 등이지만, 이 특징은 이하의 편평 단면 섬유를 이용한 기포 특유의 작용에 의하여 발현되는 것이다.
상술한 바와 같이, (1)본 발명 편평섬유 기포는 제직시에, 섬유를 구성하는 각 단사단면의 장축이 기포의 수평방향으로 배열하고 있기 때문에, 커버링성이 우수하여 저통기성을 가지고, 수납성이 우수하며, 두께가 얇고 유연한 기포가 되는 것, 그리고 또한, (2)본 발명 편평섬유의 각 단사의 단면은 장방형 단면 즉, 단축을 직경으로 하는 복수의 원을 일렬로 나열함으로써 얻어지는 편평단면이다.그리고, 이 단축의 길이는 15㎛이하이고, 예를 들면, 본 발명의 바람직한 범위의 예인 10㎛의 경우, 그 섬도는 1데니어(1.1dtex)이하에 상당하며, 통상 마이크로 파이버로 불리는 영역의 섬유이다.본 발명의 편평섬유는, 이러한 마이크로 파이버를 가로로 배열시킨 것으로 간주할 수가 있고, 그 결과, 수납성이 우수하고, 두께가 얇고 유연한 기포가 얻어지며, 마이크로 파이버로 이루어지는 기포와 공통된 특징을 발현하는 것이다.덧붙여서, 마이크로 파이버로 이루어지는 에어백용 기포에 관해서도 종래부터 개시되고 있지만, 직접 방사로 안정하게 제사하는 것은 곤란하고, 한편, 해도(海島)로 이루어지는 고분자 배열체법에서의 제조는 고비용이 되어, 실 용화가 곤란하다.
본 발명은 종래의 단순한 단사를 가늘게 한 섬유로 이루어지는 기포와 비교하여, 저통기성으로, 수납성이 우수하고, 두께가 얇고 유연하다는 등 발군의 에어백 기포 특성을 가지는데, 그 제조에 관해서도 종래의 용융방사·직접 방사 연신법을 베이스 용이하게 제조할 수가 있어, 매우 실용적이다.
이하에, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 본건 명세서 중 및 이하의 실시예에 기재하는 물성의 측정법은 다음과 같다.
[섬도]
JIS L-1013에 준하여 측정하였다.
[강도, 신도]
JIS L-1013에 준하여, 샘플길이 25cm, 인장속도 30cm/분의 조건으로 측정하였다.
[황산 상대점도]
시료 2.5g을 96% 농황산 25cc에 용해하고, 25℃ 항온조의 일정 온도하에서, 오스트왈드계를 이용하여 측정하였다.
[편평율]
광학 현미경을 이용하여 200배로 확대한 단사단면의 사진을 촬영하여, 장축방향의 최대 장축길이(a) 및 단축방향의 최대 단축길이(b)를 측정하고, 각각 10개 의 평균치로써 다음의 식에 따라서 산출하였다.
편평율=a/b
[수평도 지수(HI)]:
편평율의 측정과 마찬가지로 광학 현미경을 이용하여 200배의 확대 사진을 찍고, 사진상에서 편평 단면섬유의 장축과 기포의 수평방향이 이루는 각도(θ)를 측정하여, 하기의 식에 나타낸 코사인의 평균치를 산출하였다.측정 단사수 f=100으로 하였다.
HI=(Σhi)/f
hi=cosθ
θ:단사에 있어서의 장방형 단면의 장축이 기포의 수평방향과 이루는 각도
f:측정한 단사 수
[표면 평탄율]
광학 현미경을 이용하여 200배로 확대한 단사 단면의 사진을 촬영하여, 단축방향의 최대 장축길이(b) 및 최소 단축길이(c)를 측정하고, 각각 10개의 평균치로써 다음의 식에 따라서 산출하였다.
표면 평탄율=c/b
[잔류 엉킴수, 긴장 처리 후 엉킴수] :
기포의 잔류 엉킴수를 측정하기 위해서, 경사를 1개씩 잡고, 경사 방향에 대해서 20~45。의 각도로 40~60초/m 정도의 속도로 기포로부터 실을 뽑았다.실뽑기에 관하여 길이 1mm 이상의 엉킴부의 개수를 수침법으로 측정하고, 10개의 평균 치로써 섬유 1m당의 엉킴 개수로 환산하였다.수침 바스는 길이 70cm, 폭 15cm, 깊이 5cm의 크기로, 길이방향 양단에서 10cm되는 곳에 칸막이판을 설치한 것을 이용하고, 바스에는 순수한 물을 깊이 약 3cm가 되도록 채웠다. 또한, 유제 등의 불순물의 영향을 배제하기 위해서 측정때마다 순수한 물을 교체하여 측정하였다.
또, 긴장처리 후 엉킴수는, 길이 1.0m의 섬유에 2cN/dtex 상당의 하중을 걸어 5초 경과후 하중을 풀고, 수침법으로 상기와 마찬가지로 측정하였다.
〔잔류 유분]
상기 잔류엉킴의 측정과 동일한 방법으로 경사 및 위사를 뽑아내어 얻은 시료를 JIS L-1096(6.36.1A법)(알코올·벤젠추출 법)에 따라서 측정하였다.그 상세한 것은, 약 5g의 시험편을 취하여, 이것을 정확하게 달고, 속스레(Soxhlet) 추출기에 원통 여과지를 이용하지 않고 가볍게 넣은 후, 부속 플라스크에 용액비 1:2로 조정한 알코올·벤젠 혼합액 120ml을 넣고, 수욕(水浴) 상에서 추출액을 3시간 가열한 후, 시료부에 고인 용액을 플라스크에 되돌렸다.플라스크 내용물을 약 3ml로 농축한 후, 밸런스병에 옮기고, 수욕중에서 용제를 휘산시켜서, 그 잔분의 절대 건조중량을 측정하였다.시험회수는 2회 행하였다.
또, JIS L-1096(3.36.1A법)으로 얻어진 잔류물을 채취하여, 이 잔류물 중에 포함되는 폴리아미드의 모노머·올리고머량(중량%)을 가스 크로마토그래프, 및 고속액체 크로마토그래프로 측정하였다. 또한, 정량용 표준품으로서, 도쿄 화성 특급시약의 아디프산 및 헥사메틸렌아디파미드, 자사에서 조정한 나일론 66환상 3량체 표준품을 이용하였다.
상기의 방법으로 얻어진 2회의 측정치의 평균치로써 하기식에 따라서 유분량을 산출하였다.
유분=알코올·벤젠 추출법 측정치-모노머·올리고머 측정치
[기포 인장강력] :
JIS L-1096(6.12.1A법)에 준하여 측정하였다.
[기포 인열강력] :
JIS L-1096(6.15.2A-2법)에 준하여 측정하였다.
[커버팩터]
경사의 총 섬도를 D1(dtex), 직밀도를 N1(개/2.54cm), 위사의 총 섬도를 D2(dtex), 직밀도를 N2(개/2.54cm)로 하고 , 식(D1×0.9)1/2×N1+(D2×0.9)1/2×N2에 따라서 산출하였다.
〔저압하에서의 통기도(P)]:
JIS L-1096(6.27.1A법)에 준하여 측정하였다.
그 상세한 것은, 세로 20cm, 가로 15cm의 기포 샘플에 있어서, 직경 10cm의 원형부분에 층류관식 통기도 측정기를 이용하여, 124Pa의 압력으로 조정한 공기를 흐르게 했을 때에 통과하는 공기유량(cc/㎠/sec)을 측정하였다.
〔고압하에서의 통기도(P)]:
세로 20cm, 가로 15cm의 기포 샘플에 있어서, 직경 10cm의 원형부분에 층류관식 통기도 측정기를 이용하여, 19.6KPa의 압력으로 조정한 공기를 흐르게 했을 때에 통과하는 공기유량(cc/㎠/sec)을 측정하였다.
〔신장 후 통기도(Ps)]:
세로 20cm, 가로 15cm의 기포 샘플에 있어서, 세로방향으로 인장속도 200mm/min로 1764N의 인장력을 가한 후, 직경 10cm의 원형부분에 층류관식 통기도 측정기를 이용하여, 19.6KPa의 압력으로 조정한 공기를 흐르게 했을 때에 통과하는 공기유량(cc/㎠/sec)을 측정하였다.
[봉제부 통기도] :
세로 20cm, 가로 20cm의 기포 샘플 2매를, 시접을 2cm 형성하고, 1400dtex의 봉제사로, 또한, TV×7 #19의 바늘을 이용하여, 이중고리 재봉으로, 봉제 피치 3mm, 2개의 봉제 거리가 2mm로 JUKI CORPORATION제 MH-380미싱을 이용하여 봉제한, 봉제부를 가지는 기포 샘플의 중앙부분에 있어서, 직경 10cm의 원형부분에 층류관식 통기도 측정기를 이용하여, 19.6KPa의 압력으로 조정한 공기를 흐르게 했을 때에 통과하는 공기유량(cc/㎠/sec)을 측정하였다.
〔봉제부 그물코 어긋남]
세로 7cm, 가로 7cm의 기포 샘플 2매를 채취하여, 세로방향끼리 및 가로방향끼리를 서로 겹쳐서 시접을 2.5cm형성하고, 윗실, 아래실 모두 나일론 6·6 섬유의 1400dtex/1로 구성되는 봉제사로, 또한, TV×7 #19의 바늘을 이용하여, JUKI CORPORATION제 MH-380 미싱을 이용하여 이중고리 재봉에 의해 봉제한 봉제 샘플을, 양단 1cm을 남기고 5cm 폭의 척으로 유지하여 인장 시험기에 세트하고, 1274N의 인장력을 가했을 때의 봉제사와 기포간에 생기는 간격길이를 메저로 읽어서, 간격이 큰 5개소를 측정한 평균치로 나타내었다.
[기포 두께]
60리터 용량의 에어백을 제직하여, 150×150mm의 면적이 되도록 좌우 방향에서 각각 4회 주름으로 접은 후, 다시 상하방향에서 각각 4회 주름으로 접었다. 이 접은 백에, 4000g의 하중을 걸어, 그 때의 백의 두께를 측정하였다.
[실시예 1~13]
엑스투르더형 방사기를 이용하여, 25℃에서의 98% 황산 상대점도가 3.7의 나일론 66칩을 295℃에서 용융 방사하였다.
표1에 나타내는 토출구멍형상을 한 방사노즐을 가지는 방사 팩으로부터 사조를 방출하고, 노즐 바로 아래에 설치된 길이 150mm의 230℃에 가열된 영역을 통과시키고, 냉각부에서 30m/min의 냉각풍을 공급하여 사조를 냉각 고화하고, 급유 롤러로 급유를 실시한 후, 인취롤러, 실공급롤러, 제1연신롤러, 제2연신롤러, 장력조정롤러로 순차 감아걸고, 총 배율 4.1배의 2단 /연신을 행하고, 7%의 이완처리를 실시하여 3800m/min의 속도로 권취기로 권취하였다.또, 이완 처리후에 설치한 엉킴부여 장치에 0.3MPa의 공기압을 공급하여 사조에 엉킴을 부여하였다.상기 방법에 의해 얻어진 에어백용 합성섬유 멀티 필라멘트의 물성을 표1에 나타낸다.
실시예 1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
구금토출구멍형상 둥근구멍 직경(mm) 개수(개) 슬릿구멍 폭(mm) 길이(mm) 0.20 5 0.10 0.10 0.20 3 0.10 0.10 0.15 5 0.10 0.20 0.20 5 0.10 0.10 0.15 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10
섬유물성 총섬도(dtex) 필라멘트수(개) 단사섬도(dtex) 편평율(-) 표면평탄율(-) 최대단축길이(㎛) 강도(cN/dtex) 신도(%) 비등수 수축율(%) 긴장처리후 엉킴수(개/m) 467 96 4.86 3.60 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10 467 96 4.86 2.21 0.97 13 7.86 23.0 6.2 10 467 96 4.86 5.51 0.93 8 7.68 20.4 6.1 12 467 72 6.49 3.42 0.96 13 7.95 23.9 6.3 9 467 144 3.24 3.48 0.97 9 7.72 21.1 6.2 13 467 96 4.86 3.60 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10 467 96 4.86 3.60 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10 467 96 4.86 3.60 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10
실시예 9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13 실시예14
구금토출구멍형상 둥근구멍 직경(mm) 개수(개) 슬릿구멍 폭(mm) 길이(mm) 0.20 5 0.10 0.10 0.20 4 0.10 0.20 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10
섬유물성 총섬도(dtex) 필라멘트수(개) 단사섬도(dtex) 편평율(-) 표면평탄율(-) 최대단축길이(㎛) 강도(cN/dtex) 신도(%) 비등수 수축율(%) 긴장처리후 엉킴수(개/m) 467 96 4.86 3.58 0.96 10 7.67 20.5 6.2 14 467 96 4.86 3.54 0.92 10 7.88 23.4 6.3 10 467 96 4.86 3.51 0.96 10 7.68 24.6 9.0 10 350 72 4.86 3.58 0.96 10 7.96 23.5 6.2 10 700 144 4.86 3.39 0.95 11 8.08 23.4 6.1 8 467 96 4.86 3.60 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10

다음에, 얻어진 합성섬유 멀티 필라멘트를 0.3cN/dtex의 장력하에 200m/min의 속도로 경사를 조정하고, 츠다코마제 워터 제트룸(ZW303)을 이용하여, 회전속도 800rpm의 속도로 제직하였다.이어서, 얻어진 직포를, 알킬벤젠술폰산 소다 0.5g/ℓ 및 소다회 0.5g/ℓ을 포함한 80℃ 온수욕 중에 3분간 침지하고, 이어서 130℃의 분위기하에서 3분간 건조하여 정련처리를 실시하였다.마지막으로 180℃에서 1분간의 열 세트를 하여 에어백용 기포를 얻었다.
상기 방법에 의해 얻어진 논코트 에어백용 기포에 관하여, 직밀도(경사/위사의 개수)및 특성 평가결과를 표2에 나타낸다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
기포특성 직밀도 (가로/세로)(개/2.54cm) 커버팩터(-) 통기도(cc/cm2/sec) 저압(124pa) 고압(19.6kpa) 신장후(19.6kpa) 봉제부(19.6kpa) 봉제부그물코어긋남(mm) 기포두께(mm) 인장강력(N/cm) 인열강력(N) 잔류엉킴수(개/m) 수평도지수(-) 기포잔류 유분(%) 48/48 1967 0.02 11 23 21 1.2 0.27 620 197 4 0.95 0.02 48/48 1967 0.04 15 37 26 1.5 0.27 624 201 3 0.94 0.03 48/48 1967 0.02 8 21 19 1.1 0.27 618 187 4 0.96 0.03 48/48 1967 0.05 14 31 28 1.3 0.27 624 210 4 0.94 0.03 48/48 1967 0.02 9 19 15 1.1 0.26 626 187 5 0.92 0.04 45/45 1844 0.08 19 42 29 1.7 0.24 580 168 3 0.95 0.03 51/51 2090 0.01 6 15 11 1.1 0.29 639 211 4 0.95 0.04 53/53 2172 0.01 6 12 9 0.9 0.32 668 219 4 0.94 0.06

실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13 실시예14 정련 없음
기포특성 직밀도 (가로/세로)(개/2.54cm) 커버팩터(-) 통기도(cc/cm2/sec) 저압(124pa) 고압(19.6kpa) 신장후(19.6kpa) 봉제부(19.6kpa) 봉제부그물코어긋남(mm) 기포두께(mm) 인장강력(N/cm) 인열강력(N) 잔류엉킴수(개/m) 수평도지수(-) 기포잔류 유분(%) 48/48 1967 0.02 11 34 30 1.7 0.27 613 217 6 0.93 0.08 48/48 1967 0.02 12 25 23 1.7 0.27 620 200 4 0.95 0.03 48/48 1967 0.04 14 17 15 0.9 0.27 611 187 4 0.95 0.04 48/48 1967 0.01 8 18 23 1.1 0.24 533 168 3 0.95 0.05 48/48 1967 0.02 10 26 20 1.4 0.36 772 288 4 0.94 0.05 45/45 1844 0.03 12 29 27 1.5 0.27 621 211 5 0.94 0.10
[실시예 14]
직포에서의 정련 공정을 생략한 것 이외는, 실시예1과 동일한 방법으로 에어백용 섬유를 얻어, 제직하고, 열 세트하여 논코트 에어백용 기포를 제조하였다.표1에는 노즐형상, 섬유물성을, 표2에는 기포특성을 각각 나타낸다.
[비교예 1~5]
표3에 나타내는 토출구멍형상을 가진 방사노즐을 이용하여, 실시예1과 동일한 방법으로 에어백용 섬유를 얻었다. 얻어진 에어백용 합성섬유의 물성을 표3에 나타낸다.
비교예 1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7 비교예8
구금토출구멍형상 둥근구멍 직경(mm) 개수(개) 슬릿구멍 폭(mm) 길이(mm) 0.30 1 - - 0.20 5 0.10 0.10 - - 0.20 1.40 0.30 3 0.10 0.20 0.30 2 0.10 0.80 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10 0.20 5 0.10 0.10
섬유물성 총섬도(dtex) 필라멘트수(개) 단사섬도(dtex) 편평율(-) 표면평탄율(-) 최대단축길이(㎛) 강도(cN/dtex) 신도(%) 비등수 수축율(%) 긴장처리후 엉킴수(개/m) 467 96 4.86 1.00 (원형단면) (23) 8.03 24.3 6.2 10 467 96 4.86 3.61 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10 467 96 4.86 3.33 (타원단면) (11) 8.02 22.2 6.1 10 467 96 4.86 3.41 0.71 10 7.91 23.2 6.2 10 467 96 4.86 3.46 0.74 10 7.89 21.2 6.2 10 467 96 4.86 3.61 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10 467 96 4.86 3.56 0.97 10 7.81 22.0 6.2 10 467 96 4.86 3.60 0.97 10 7.92 22.1 6.2 10
이어서 실시예1과 동일한 방법으로, 제직, 정련, 열 세트를 실시하여 논코트 에어백용 기포를 제조하였다.얻어진 기포의 특성을 표4에 나타낸다.
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7 정련 없음 비교예8 열세트 없슴
기포특성 직밀도 (가로/세로)(개/2.54cm) 커버팩터(-) 통기도(cc/cm2/sec) 저압(124pa) 고압(19.6kpa) 신장후(19.6kpa) 봉제부(19.6kpa) 봉제부그물코어긋남(mm) 기포두께(mm) 인장강력(N/cm) 인열강력(N) 잔류엉킴수(개/m) 수평도지수(-) 기포잔류 유분(%) 48/48 1967 0.23 65 96 81 2.5 0.29 623 210 2 - 0.04 55/55 2255 0.03 11 24 20 1.9 0.37 745 250 1 0.94 0.06 48/48 1967 0.16 30 72 62 2.1 0.28 614 192 4 0.87 0.04 48/48 1967 0.02 12 55 33 1.9 0.27 623 193 4 0.96 0.04 48/48 1967 0.02 11 59 35 2.1 0.27 616 199 4 0.95 0.03 48/48 1967 0.15 32 47 33 2.3 0.28 612 192 9 0.72 0.05 48/48 1967 0.12 22 57 38 1.8 0.27 613 191 13 0.84 0.20 48/48 1967 0.06 16 53 35 1.9 0.27 612 189 3 0.93 0.15
[비교예 6]
제직시의 경사 장력을 0.1cN/dtex로서 경사를 조정한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 에어백용 섬유 및 논코트 에어백용 기포를 제조하였다.표 3에는 노즐형상, 섬유물성을, 표4에는 기포특성을 각각 나타낸다.
[비교예 7,8]
비교예 7에서는 정련공정을, 비교예 8에서는 정련공정 및 열 세트처리를 각각 생략한 것이외는, 실시예1과 동일한 방법으로 에어백용 섬유를 얻어, 제직하고, 논코트 에어백용 기포를 제조하였다.표3에는 노즐형상, 섬유물성을, 표 4에는 기포특성을 각각 나타낸다.
표1~표4의 결과로부터, 본 발명의 논코트 에어백용 기포는, 종래의 기포와 비교한 경우, 적합한 강력을 가지고, 또, 저압하에서의 통기 성, 고압하에서의 통기성, 신장후의 통기성, 봉제부에 있어서의 고압하에서의 통기성이 우수하고, 나아가서는 기포의 두께가 얇고 접힘성 및 수납성에도 우수하다.이와 같이 본 발명의 논코트 에어백용 기포는 에어백에 요구되는 모든 특성을 동시에 충족시키는 것이 가능해지는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 논코트 에어백용 기포는, 고강도, 저통기성, 양호한 수납성 등 특성을 겸비하여 고압 전개용의 에어백으로서 적합하게 사용할 수가 있다.또, 본 발명의 에어백용 기포를 구성하는 합성섬유 멀티 필라멘트에 관해서는, 통상의 용융방사·직접 방사 연신법을 베이스로 제조할 수가 있고, 기포에 관해서도 통상의 제직기를 이용하여 제조할 수 있기때문에, 매우 실용적이다.

Claims (10)

  1. 단사의 단면형상이 편평율 1.5~8.0, 단사섬도가 10dtex이하, 총 섬도 200~1000dtex의 합성섬유 멀티 필라멘트를 경사/위사의 양쪽, 또는 한 쪽에 이용한 에어백용 기포에 있어서, 하기(1)~(3)을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
    (1)커버 팩터가 1700~2200
    (2)저압하에서의 통기도(P)가 0.1cc/㎠/sec이하
    (3)고압하에서의 통기도(P)가 20cc/㎠/sec이하
  2. 제 1 항에 있어서, 신장 후에 있어서의 고압하에서의 통기도(Ps)가 50cc/㎠/sec이하인 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 합성섬유 멀티 필라멘트의 단사의 장축방향과 기포의 수평방향으로 이루어지는 각도를 코사인으로 표시한 수평도 지수(HI)가 0.75이상인 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기포로부터 뽑아낸 경사의 잔류 엉킴이 10개/m이하인 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기포의 잔류 유분이 0.1중량% 이하인 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 합성섬유 멀티 필라멘트가 황산 상대점도 3.0이상의 폴리아미드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 논코트 에어백용 기포.
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