KR101750540B1 - 코팅된 직물 제품 - Google Patents

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KR101750540B1
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윌리암 블랙우드
비토리오 클레리치
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다우 코닝 코포레이션
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Abstract

본 발명은 경화된 오가노폴리실록산 조성물로 코팅된 에어백으로서, 에어백이 유기 폴리머 결합제 중에 분산된 하나 이상의 고형 윤활제를 포함하는 감마 코팅으로 탑 코팅됨을 특징으로 하는 에어백에 관한 것이다.

Description

코팅된 직물 제품{COATED FABRIC PRODUCTS}
본 발명은 운송수단, 예컨대, 자동차의 승객을 보호하기 위한 안전 목적으로 사용되는 에어백의 코팅, 및 에어백으로 제조하고자 하는 에어백 직물의 코팅에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 경화된 오가노폴리실록산 조성물로 코팅된 에어백 및 에어백 직물의 마찰 감소 조성물에 의한 탑 코팅(top coating)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 경화된 오가노폴리실록산 조성물로 코팅된 에어백 및 에어백 직물을 오버코팅(overcoating)하기 위한 코팅 조성물에 관한 것이다.
에어백은 일반적으로는, 예를 들어, 폴리아미드, 예컨대, 아닐론-6,6 또는 폴리에스테르의 합성 섬유로 제조되며, 한쪽 면 이상이 엘라스토머(elastomer) 층으로 피복된 부직포 또는 직포 직물로부터 제조된다. 에어백은 코팅되고, 이어서, 함께 꿰매서 이어져서 충분한 기계적 강도를 제공하는 평탄한 직물 조각들로 제조될 수 있거나, 일체형으로 직조된 시임(seam)들을 지닌 하나의 조각으로 직조될 수 있다. 봉제된 에어백(sewn airbag)은 일반적으로 에어백의 내부가 코팅된 직물 표면으로 조립된다. 원 피스(one piece) 직조된 에어백은 에어백의 외부가 코팅된다. 에어백 또는 에어백 직물을 코팅하는 바람직한 엘라스토머는 실리콘 엘라스토머이며, 그러한 실리콘 엘라스토머는 경화된 오가노폴리실록산 조성물, 특히 하이드로실릴화, 즉, 하나의 폴리오가노실록산의 알케닐기와 또 다른 폴리오가노실록산의 Si-H 기의 반응에 의해서 경화된 실리콘 고무 코팅이다.
실리콘 엘라스토머로 코팅된 에어백은 많은 공개된 특허 및 특허출원, 예를 들어, 미국특허 제5789084호, 제5877256호, 제6709752호, 제6425600호 및 제6511754호, 및 WO-A-08/020605호 및 WO-A-08/020635호에 기재되어 있다.
일부 에어백 적용의 경우에, 가압된 가스가 비교적 장기간 동안 직물 엔벨로프(fabric envelope)에 보유되어야 한다. 이러한 요건은, 예를 들어, 자동차 산업을 위한 측면 커튼 에어백(side curtain airbag)에 존재한다. 이들 측면 커튼 에어백은, 통상의 에어백이 그러한 것과 같이, 충격 시에 팽창하도록 의도된다. 측면 커튼은 승객과 차체 측의 일부, 예를 들어, 창 사이에 쿠션이 있는 커튼을 형성하도록 펼쳐진다. 그러한 의도는 단지 자체의 충격 시의 폭발에 쿠션을 주는 것만이 아니라, 통상의 운전자 및 승객 에어백의 경우와 같이, 승객을 보호하도록 구성되기 때문에, 차가 구르는 경우에, 측면 커튼 에어백은 그러한 구르는 과정 동안 충분히 가압되는 것이 중요하다. 통상의 운전자 및 승객용 에어백이 단지 몇 분의 1초 동안 압력을 보유하는 것을 필요하지만, 측면 커튼 에어백은 수 초 동안 적합한 압력을 유지하는 것이 바람직하다. 가압된 직물 구조가 비교적 장기간 동안 특정의 가스 압력을 유지하는 것이 요망되는 유사한 적용, 예를 들어, 항공기의 비상낙하산 또는 팽창식 래프트(inflatable raft)가 있다. 따라서, 실리콘 고무 코팅에 의해서 주어진 낮은 코팅 중량이지만 개선된 기밀성을 보유한 가요성 및 고온 내성의 이점을 지니는 코팅된 직물에 대한 요구가 있다.
에어백 상의 실리콘 엘라스토머 코팅은 코팅된 직물의 가요성 및 충분히 낮은 가스 투과성의 우수한 조합을 지닌다. 그러나, 실리콘 엘라스토머 코팅은 경화되는 경우에 높은 표면 마찰성을 지닌다. 실리콘 엘라스토머 베이스 코트가 에어백상의 유일한 코팅으로서 남겨지는 경우에, 이러한 베이스 코트의 표면 성질은 에어백이 팽창되는 경우에 블로킹(자동차 내의 에어백의 저장 및 단단한 팩킹 동안 실리콘 표면이 서로 점착됨) 및 아주 높은 스트레스를 유발시키고, 이는 팽창 동안 찢어져서 에어백이 파손되게 할 것이다.
미국특허 제6177366호는 둘 이상의 별도의 구별되는 층들을 포함하는 에어백 코팅 조성물을 기재하고 있다 에어백 표면과 접촉되는 제 1층(베이스 코트)은 실리콘 엘라스토머를 포함한다. 제 2 층(탑코트)은 바람직하게는 실리콘 수지이다.
미국특허 제7198854호는 실리콘 엘라스토머로 코팅된 텍스타일을 위한 마찰 방지 실리콘 바니쉬(anti-friction silicone varnish)를 기재하고 있다. 그러한 바니쉬는 가교를 위한 촉매의 존재하에 서로 반응하는 두 실리콘, 및 분말화된 (코)폴리아미드를 포함하는 미립자 성분을 함유하는 가교 가능한 실리콘 조성물을 포함한다.
본 발명자들은 가교된 실리콘 조성물이, 저마찰 충전재, 예컨대, 탈크(talc)로 고도로 충전되지 않는 한, 저장 동안의 에어백 표면의 블록킹 및 팽창 동안의 에어백의 인열(tearing)을 피하기에 충분하게 낮은 마찰계수를 지니지 않는다는 것을 발견하였다. 에어백 제조업자들은 그러한 고도로 충전된 조성물을 좋아하지 않는데, 그 이유는 탈크가 저장 동안 침강되며, 조성물이 낮은 코팅 중량으로 일정하게 적용되는 것이 어렵기 때문이다.
본 발명의 한 가지 양태에 따르면, 경화된 오가노폴리실록산 조성물로 코팅된 에어백은 유기 폴리머 결합제에 분산된 하나 이상의 고형 윤활제를 포함하는 감마(antifriction) 코팅으로 탑 코팅된다. 유기 폴리머와 관련하여, 본 발명자들은 폴리머 사슬을 형성하는 50% 이상의 원자가 탄소 원자인 폴리머를 의미한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 에어백 또는 에어백 직물이 오가노폴리실록산 조성물로 코팅되는 에어백 또는 에어백 직물을 코팅시키는 공정은 에어백이 하나 이상의 분산된 고형 윤활제의 수성 분산액을 포함하는 감마 코팅 조성물로 탑 코팅됨을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 유기 폴리머 결합제의 분산액 중의 고형 플루오로폴리머의 수성 분산액을 포함하는 감마 코팅 조성물로서, 수성 분산액이 실록산 폴리에테르 습윤화제를 함유함을 특징으로 하는 감마 코팅 조성물을 포함한다.
감마 코팅중에 존재하는 고형 윤활제는, 예를 들어, 플루오로폴리머, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 고형 탄화수소 왁스, 예컨대, 폴리올레핀 왁스, 예를 들어, 미분화된(micronised) 폴리프로필렌 왁스, 또는 PTFE와 왁스의 혼합물을 포함할 수 있다. 고형 윤활제는 추가로 또는 대안적으로 윤활 미네랄, 예컨대, 탈크 미소구체의 형태일 수 있는 탈크, 몬모릴로나이트, 몰리브덴 디설파이드, 그라파이트, 징크 설파이드 또는 트리칼슘 포스페이트, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 미네랄 윤활제, 예컨대, 탈크는 또한 에어백 표면에서의 마찰을 감소시키는데 효과적이며, 고형 윤활제로서의 PTFE를 부분적으로 또는 전체적으로 대체하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명자들은 플루오로폴리머와 탈크의 조합물이 에어백 표면에서의 마찰을 감소시키기에 특히 효과적임을 발견하였다. 놀랍게도, 고형 윤활제로서 PTFE를 함유하는 감마 코팅 조성물에 대한 탈크의 첨가는 코팅된 직물의 마찰계수를 PTFE 단독에 의해서 달성될 수 있는 마찰계수의 절반 또는 그 미만으로, 그리고, 고형 윤활제로서 탈크 단독에 의해서 달성될 수 있는 것보다 훨씬 더 적은 마찰계수로 실질적으로 감소시킬 수 있다.
고형 윤활제 감마 코팅은 바람직하게는 수성 분산액으로부터의 오가노폴리실록산 조성물로 미리 코팅된 에어백 또는 에어백 직물 둘 모두의 경우에 적용된다. 코팅 조성물은 일반적으로 에어백 직물에 대한 고형 윤활제의 접착을 향상시키기 위해서 결합제를 필요로 한다. 결합제는, 예를 들어, 유기 폴리머 결합제일 수 있다. 바람직한 유기 폴리머 결합제는 폴리우레탄, 페놀계 수지, 에폭시 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지, 아미노-포름알데하이드 수지, 비닐 수지, 예를 들어, 폴리비닐 부티랄, 및 폴리아미드이미드 수지를 포함한다. 바람직한 폴리우레탄은 폴리에스테르 폴리올와 방향족 또는 지방족 디이소시아네이트의 코폴리머를 포함한다. 바람직한 페놀계 수지는 페놀과 포름알데하이드의 코폴리머 및 페놀, 포름알데하이드 및 크레졸의 코폴리머를 포함한다. 바람직한 에폭시 수지는 비스페놀 A와 에피클로로하이드린의 코폴리머이다. 따라서, 에어백 직물 표면상에 존재하는 코팅은 유기 폴리머 결합제에 분산된 고형 윤활제를 포함한다. 유기 폴리머 결합제의 수준은, 예를 들어, 건조 코트 중량 기준으로 감마 코팅 조성물의 2 또는 3중량% 내지 50중량% 범위, 즉, 건조 코트 중량 기준으로 감마 코팅 조성물의 2 내지 50중량%, 대안적으로, 3 내지 50중량% 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 건조 코트 중량 기준으로 코팅 조성물의 5 또는 10중량% 내지 35중량%, 즉, 5 내지 35중량%, 대안적으로 10 내지 35중량%의 유기 폴리머 결합제의 수준이 종종 바람직하다.
명확히 하기 위해서, % 값이 제공되는 경우에, 예를 들어, 조성물의 전체 중량은 항상 100%에 달함을 이해해야 한다. 추가로, 건조 코트 중량 기준으로 조성물에서의 범위에 대한 참조는 물 및/또는 공-용매의 중량을 배제하도록 계산된 중량을 의미하도록 의도된다.
본 발명의 한 가지 바람직한 양태에서, 오가노폴리실록산 조성물로 미리 코팅된 에어백 직물에 적용되는 감마 코팅 조성물은, 유기 폴리머 결합제 또는 유기 폴리머 결합제/아미노실란 혼합물의 분산액 중의, 고형 윤활제, 예컨대, 플루오로폴리머 및/또는 탈크의 수성 분산액을 포함한다. 유기 폴리머 결합제 또는 유기 폴리머 결합제/아미노실란 혼합물의 분산액은, 요구되는 경우, 물-혼화성 유기 공-용매를 임의로 함유하는 수용액일 수 있거나, 수성 에멀젼 또는 현탁액일 수 있다. 그러한 에멀젼 또는 현탁액은 일반적으로는 하나 이상의 계면활성제에 의해서 안정화되고, 그러한 계면활성제는 비-이온성, 음이온성, 양이온성 및 양쪽성 계면활성제 및 이들중 둘 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 적합한 비-이온성 계면활성제의 예는 알킬 에톡실레이트 (에톡실화된 지방 알콜) 또는 아르알킬 에톡실레이트, 예컨대, (t-옥틸페녹시)폴리에톡시에탄올이다. 적합한 음이온성 계면활성제의 예는 소듐 도데실벤젠설포네이트이다. 어떠한 적합한 공-용매가 사용될 수 있으며, 조성물 중의 유기 폴리머 결합제에 따라서 선택될 것이지만, 잠재적인 공-용매는, 예를 들어, 알콜 및 n-알킬피롤리돈을 포함한다.
아미노 실란, 예컨대, (에틸렌디아민프로필) 트리메톡시실란 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란 아미노알킬알콕시실란, N-페닐아미노메틸디메톡시메틸실란, N-사이클로헥실-아미노메틸디메톡시메틸실란, N-메틸아미노메틸-디메톡시메틸실란, N-에틸아미노메틸디메톡시-메틸실란, N-프로필아미노메틸디메톡시메틸실란, N-부틸아미노메틸디메톡시메틸실란, (메타크릴로일-옥시메틸)-디메톡시메틸실란, N-(디메톡시메틸-실릴메틸)-O-메틸카르바메이트, 또는 아미노메틸디메톡시메틸실란과 마이클 첨가반응 수용체, 예컨대, 말레산 디에스테르, 푸마르산 디에스테르, 시트라콘산 디에스테르, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르, 신남산 에스테르, 이타콘산 디에스테르, 비닐포스폰산 디에스테르, 비닐설폰산 아릴 에스테르, 비닐 설폰, 비닐 니트릴, 1-니트로에틸렌, 또는 노베나겔 축합반응 생성물(Knoevenagel condensation product), 예컨대, 말론산 디에스테르와 알데하이드, 예컨대, 포름알데하이드, 아세트알데하이드 또는 벤즈알데하이드의 노베나겔 축합반응 생성물의 마이클 첨가반응과 유사한 첨가반응(Michael like addition reaction)으로부터의 생성물이 상기 결합제 시스템과 함께 사용될 수 있다. 존재하는 경우, 유기 폴리머 결합제와 아미노 실란 사이의 비는 건조 중량 기준으로 1:5 내지 9:1 비이다. 전형적으로, 결합제 시스템의 일체 부분을 형성하도록 의도되는 경우에, 상기 아미노실란은 건조 코트 중량을 기준으로 하여 약 10 내지 25중량%의 양으로 존재한다. 아미노실란이 존재하는 경우에, 유기 폴리머 결합제와 아미노 실란 혼합물은, 예를 들어, 건조 중량 기준으로 코팅의 3 내지 70중량%일 수 있다.
감마 코팅은 유기 폴리머 결합제의 분산액중에 고형 윤활제를 분산시킴으로써, 또는 고형 윤활제의 분산액을 유기 폴리머 결합제의 분산액과 혼합함으로써, 고형 윤활제의 분산액중에 유기 폴리머 결합제를 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 기술의 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 플루오로폴리머 고형 윤활제의 분산액이 유기 폴리머 결합제의 분산액과 혼합될 수 있고, 미네랄 고형 윤활제, 예컨대, 탈크가 생성되는 분산액 내로 혼합될 수 있다.
감마 코팅 조성물은 바람직하게는 건조 중량 기준으로 10중량% 내지 90중량%, 더욱 바람직하게는 80중량%의 고형 윤활제, 예를 들어, 3 내지 90중량%, 대안적으로 3 내지 80중량%, 대안적으로, 5 내지 90중량%, 대안적으로, 5 내지 80중량%, 대안적으로, 10 내지 90중량%, 대안적으로, 10 내지 80중량%의 고형 윤활제를 포함한다. 그러한 예는 건조 중량 조성물에 대해서 50 또는 60중량%의 고형 윤활제를 함유하는 조성물을 포함한다. 가장 바람직하게는, 직물 상의 감마 코팅은 건조 중량 기준으로 20 또는 30중량% 내지 75 또는 85중량%의 고형 윤활제, 예를 들어, 건조 중량 기준으로 20중량% 내지 85중량%, 대안적으로, 20중량% 내지 75중량%, 대안적으로, 30중량% 내지 85중량%, 대안적으로, 30중량% 내지 75중량%의 고형 윤활제를 포함한다. 유기 폴리머 결합제는, 예를 들어, 건조 중량 기준으로 코팅의 3 내지 70중량%, 대안적으로 3 내지 50중량%일 수 있다. 상기 조합중 어느 조합에 대한 조성물의 전체 % 양은 100%이다.
고형 미네랄 윤활제, 예컨대, 탈크의 양은 바람직하게는 저장 동안 탈크의 실질적인 침강을 유발시킬 만큼 높지 않아야 한다. PTFE 고형 윤활제를 함유한 코팅에 존재하는 탈크의 양은 바람직하게는 5 또는 10중량% 내지 30 또는 40중량%, 예를 들어, 5중량% 내지 30중량%, 대안적으로, 5중량% 내지 40중량%, 대안적으로, 10중량% 내지 30중량%, 대안적으로는 10중량% 내지 40중량%의 범위에 있다. 단지 고형의 미네랄 윤활제, 예를 들어, 탈크가 조성물에 존재하는 경우, 상기 고형 미네랄 윤활제, 예를 들어, 탈크는 건조 중량 기준으로 코팅의 5 또는 10중량% 내지 80 또는 90중량%, 예를 들어, 5중량% 내지 90중량%, 대안적으로, 5중량% 내지 80중량%, 대안적으로, 10중량% 내지 90중량%, 대안적으로, 10중량% 내지 80중량%의 범위에 있다. 본 발명에 따른 감마 코팅중의 탈크의 사용은 탈크가 분말로서 에어백에 적용되어 블로킹을 방지하는 경우에 분진 조절(dust control)과 연관된 문제를 피하게 한다.
감마 코팅 조성물은 습윤화제를 함유하여 코팅이 경화된 오가노폴리실록산 베이스 코트 상에 도포되는 것을 확실히 할 수 있다. 바람직한 습윤화제 중의 한 가지 유형은 실록산 폴리에테르, 특히, 실리콘 글리콜로도 공지된, 폴리에테르기가 하이드록실-말단되는 폴리옥시에틸렌-실록산이다. 그러한 습윤화제는 알킬 실록산기와 회합된 알킬폴리(에틸렌옥시) 실록산기를 함유하는 실록산 화합물을 포함하며, 그러한 화합물에서, 알킬기는 1 내지 6개의 탄소원자를 함유한다. 이들은 바람직하게는, 2 내지 8개의 실리콘 원자를 함유하는 저분자량의 화합물이다. 예를 들어, 습윤화제는 1 내지 3개의 알킬폴리(에틸렌옥시)실록산기(i) 및 1 내지 4개의 알킬-실록산기(ii)를 함유할 수 있다. 대안적으로, 습윤화제는 하나의 알킬폴리(에틸렌옥시)실록산기(i) 및 두 개의 메틸- 및/또는 에틸-실록산기(ii)를 함유하는 트리실록산일 수 있다. 바람직하게는, 알킬폴리(에틸렌옥시) 실록산기(ii)중의 에틸렌옥시(EO) 단위의 평균 수는 기재된 수를 포함하여 5 내지 12이다. 바람직하게는 알킬폴리(에틸렌옥시) 실록산기(ii)의 말단 단위는 아세톡시, 하이드록실 또는 알콕시 단위(예, 메톡시)이다. 예를 들어, 하기 구조식의 화합물:
Figure 112012046251858-pct00001
여기서,
n = 3 내지 20
R= H, CH3, CH3CH2, CH3CO
다른 R기가 사용될 수 있으며, Si 원자와 EO 사슬 사이의 알킬 사슬의 길이는 1 내지 12 탄소원자, 예를 들어, Si 원자와 EO 사슬 사이에서 프로필 연결을 형성하는 3개의 탄소원자로 다양할 수 있다. 바람직한 예는, 이로 한정되는 것은 아니지만, 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸-3-폴리에톡시프로필-트리실록산을 포함한다. 습윤화제는 바람직하게는 포뮬레이션 중에 10중량% 이하로, 예를 들어, 0.5중량% 또는 1중량% 내지 3중량%로 코팅 조성물에 존재한다.
감마 코팅 조성물은 접착 촉진제를 함유하여 경화된 오가노폴리실록산 베이스 코트에 대한 코팅의 접착을 개선시킬 수 있다. 바람직한 접착 촉진제 중의 하나의 유형은 에폭시실란, 예를 들어, 에폭시알킬트리알콕시실란, 예컨대, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, (알크)아크릴 옥시알킬트리알콕시 실란, 예컨대, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 아미노실란, 예컨대, 상기 언급된 것들이다. 예를 들어, 미국특허 제3,455,877호(참조로 통합됨)에 기재된 바와 같은, 에폭시 및 알콕시 작용성을 지닌 오가노실록산 화합물이 또한 사용될 수 있다. 알콕시 라디칼은 동일하거나 상이하며, 일반적으로는 1 내지 4개의 탄소원자를 지니는 알콕시 라디칼, 예를 들어, 메톡시 또는 에톡시로부터 선택된다. 존재하는 경우, 어떠한 다른 치환체가 바람직하게는 1 내지 8개의 탄소원자를 지니는 알킬기로부터 선택된다. 적합한 실란은, 예를 들어,
Figure 112012046251858-pct00002
-(3,4 에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란을 포함한다.
접착 촉진제는 바람직하게는 포뮬레이션에 5중량% 이하, 예를 들어, 포뮬레이션에 0.2중량% 또는 0.5중량% 내지 1중량%, 즉, 0.2중량% 내지 1중량%, 대안적으로는, 0.5중량% 내지 1중량%로 코팅 조성물에 존재한다. 아미노실록산의 경우에, 접착 촉진제로서 단독으로 사용되는 경우에, 상기 아미노실록산은 조성물중에 5중량% 초과의 양으로는 존재하지 않을 것이다.
감마 코팅 조성물은 방염제를 함유할 수 있다. 에어백은 연소를 지지하지 않는 것이 중요하며, 에어백은 일반적으로는 에어백에 적용 가능한 엄격한 방염 시험을 통과하도록 방염제의 첨가를 필요로 한다. 방염제는 탑 코트에 존재하는 경우에 가장 효과적일 수 있다. 바람직한 방염제의 예는, 바람직하게는 표면 처리되지 않은 알루미늄 트리하이드레이트이다. 감마 코팅 조성물은, 예를 들어, 5 내지 40중량%의 알루미늄 트리하이드레이트를 함유할 수 있다. 직물상의 코팅은, 예를 들어, 건조 중량 기준으로 5 내지 55중량%의 알루미늄 트리하이드레이트를 함유할 수 있다.
감마 코팅 조성물이 미네랄 윤활제, 예컨대, 탈크를 함유하는 경우, 그러한 조성물은 증점제를 함유하여 탈크의 침강을 억제할 수 있다. 증점제는, 예를 들어, 흄드 실리카, 벤토나이트 점토, 또는 폴리머계 증점제, 폴리비닐 알콜일 수 있다. 증점제는 바람직하게는 건조 중량 기준으로 5중량% 이하, 예를 들어, 0.2중량% 또는 0.5중량% 내지 1중량%로 코팅 조성물에 존재한다.
감마 코팅은 롤러 적용(roller application), 그라비어(gravure), 오프셋 롤러(offset roller) 또는 릭 롤러(lick roller)에 의해서, 또는 커튼 코팅에 의해서, 또는 공기 보조되거나 공기 보조 없는 스프레이일 수 있는 스프레이에 의해서, 또는 롤러 상의 나이프에 의해서 코팅된 에어백 또는 코팅된 에어백 직물에 적용될 수 있다. 롤러 적용은 낮은 코팅 중량으로 균일하게 코팅하기에 효과적인 방법으로서 종종 바람직하다. 직물에 전달되는 코팅 조성물의 양은 롤러상의 압력 및/또는 그라비어에서의 에칭된 표면 깊이의 함수이다. 감마 코팅은 바람직하게는 건조 코트 중량 기준으로 1 g/m2 내지 15 g/m2의 코팅 중량으로, 예를 들어, 3 내지 5 g/m2로 적용된다. 1 또는 2 g/m2 만큼 적은 코팅 중량은 요망되는 낮은 마찰계수를 부여하며 블로킹을 방지할 수 있다. 더 높은 코팅 중량, 예를 들어, 5 내지 15 g/m2은 에어백을 밀봉하여 에어백으로부터의 공기압의 손실을 늦추는 추가의 이점을 부여할 수 있다.
감마 코팅 조성물 중의 수성 희석제(물 및 물과 혼합된 어떠한 공-용매)의 양은 코팅에 요망되는 점도 및 요망되는 코팅 중량에 따라서 조절될 수 있다. 일반적으로, 코팅 조성물은 20 내지 75중량%의 고형물 함량을 지니며 80 내지 25중량%의 수성 희석제를 포함한다.
베이스 코트로서 에어백 또는 에어백 직물에 적용되는 오가노폴리실록산 조성물은 상기 언급된 특허에 기재된 것들 중 임의의 것일 수 있다. 오가노폴리실록산 조성물 베이스 코트는 바람직하게는 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체를 지닌 오가노폴리실록산, 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 지닌 유기규소 가교제, 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체를 Si-H 기와 반응시킴을 촉진할 수 있는 촉매 및 보강성 충전재를 포함한다.
오가노폴리실록산 베이스 코트는 일반적으로는 감마 코팅의 적용 전에 경화되지만, 대안적인 공정에서, 감마 코팅 조성물은 비경화된 오가노폴리실록산 베이스 코트에 적용되고, 오가노폴리실록산 베이스 코트 조성물과 감마 코팅 조성물의 조합물이 열 경화된다.
감마 코팅이 경화된 오가노폴리실록산 베이스 코트에 적용되는 경우에, 감마 코팅은 주위 온도에서 경화될 수 있거나, 상승된 온도, 예를 들어, 50 내지 200℃, 특히 100 내지 150℃ 범위에서 더욱 신속하게 경화될 수 있다. 상승된 온도에서 경화시키는 한 가지 가능한 방법은 감마 코팅 조성물을 가열된 기판에, 예를 들어, 오가노폴리실록산 베이스 코트를 열 경화시킨 직후에 코팅된 에어백 또는 에어백 직물에 적용시킴을 포함한다.
감마 코팅 조성물이 비경화된 오가노폴리실록산 베이스 코트에 적용되는 경우에, 적용은 바람직하게는 스프레잉(spraying)에 의한다. 미국특허 제6534126호는 열경화성 액체 실리콘 고무 조성물의 비경화된 표면상으로 분말화된 실리콘 고무의 수성 현탁액을 스프레잉함을 기재하고 있으며, 유사한 기술이 본 발명의 감마 코팅 조성물을 적용시키기 위해서 이용될 수 있다. 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체를 지니는 오가노폴리실록산, 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 지닌 유기규소 가교제 및 촉매를 포함하는 바람직한 오가노폴리실록산 조성물 베이스 코트 및 그러한 베이스 코트의 비경화된 표면에 적용된 본 발명에 따른 감마 코팅 조성물은 100 내지 200℃, 예를 들어, 125 내지 150℃ 범위의 온도에서 직물 표면 상에서 함께 경화될 수 있다.
본 발명의 감마 코팅은 코팅된 에어백 표면에서 마찰을 감소시키고, 그에 따라서, 운송 수단이 사용됨에 따라 에어백이 이동되는 경우의 에어백의 마모를 감소시킨다. 그러한 마모는 에어백의 감소된 압력 보유력을 초래할 수 있다. 감마 코팅은 또한 실리콘 표면의 블로킹, 즉, 저장 동안의 코팅된 표면 서로 간의 스틱킹(sticking) 또는 운송 수단의 에어백 격실 내의 단단한 팩킹(tight packing)을 억제한다. 그러한 블로킹은 에어백이 팽창하는 때에 아주 높은 스트레스를 유발시켜서, 인열(tearing) 또는 직물로부터 실리콘 베이스 코트의 박리에 의한 에어백의 파손을 초래할 수 있다. 본 발명자들은 또한 본 발명에 따른 감마 코팅이 공기압의 손실에 대한 에어백의 밀봉성을 증가시키는 일부 효과를 지니는데, 특히 감마 코팅의 코팅 중량이 5g/m2 초과인 경우에 그러함을 발견하였다. 탑 코트가 에어백의 압력 보유를 개선시키는 것은 특이한 현상이다.
바람직하게는, 본원에 기재된 에어백은 가압된 가스가 비교적 장 시간 동안, 예를 들어, >5초 또는 그 초과 동안, 특히 자동차 산업용의 측면 커튼 에어백 내의 직물 엔벨로프내에 보유되어야 하는 에어백 적용에 특히 유용하다. 이들 측면 커튼 에어백은 통상의 에어백과 같이 충격시에 팽창하도록 의도된다. 측면 커튼은 승객과 차체의 측면, 예를 들어, 창 사이에 쿠션이 있는 커튼을 형성하도록 펼쳐진다. 본 발명은, 통상의 운전자 및 승객용 에어백의 경우와 같이, 충격 자체에 대한 충격을 완화시킬 뿐만 아니라, 예를 들어, 차량이 구르는 경우에 승객을 보호하기 때문에, 측면 커튼 에어백이 그러한 구르는 과정 동안에 충분히 가압되는 것이 중요하다. 통상의 운전자 및 승객 에어백이 단지 몇 분의 1초 동안 압력을 보유하도록 요구되는 반면에, 측면 커튼 에어백은 몇 초 동안 적합한 압력을 유지하는 것이 바람직하다. 가압된 직물 구조가 비교적 장기간 동안 특정의 가스 압력을 유지하는 것이 요망되는 유사한 적용, 예를 들어, 항공기의 비상낙하산 또는 팽창식 래프트가 있다. 따라서, 실리콘 고무 코팅에 의해서 주어진 낮은 코팅 중량이지만 개선된 기밀성을 보유한 가요성 및 고온 내성의 이점을 지니는 코팅된 직물에 대한 요구가 있다.
본 발명이 이하 실시예로 예시되고 있으며, 그러한 실시예에서 부 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한 중량을 기준으로 한다.
실시예 1
1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸-3-폴리에톡시프로필-트리실록산 습윤화제 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 접착 촉진제를 비-이온성 계면활성제에 의해서 안정화된 수성 지방족 폴리우레탄 분산액에 첨가하고, 비-이온성 계면활성제에 의해서 안정화된 PTFE 분말의 수성 분산액과 혼합하여 52% 물, 38% PTFE, 3.0% 우레탄 폴리머, 3.0% 습윤화제, 1.0% 에폭시실란 접착 촉진제 및 3.0% (t-옥틸페녹시)폴리에톡시에탄올 비-이온성 계면활성제를 포함하는 감마 코팅 조성물을 형성시켰다.
상기 감마 코팅은 그라비어 롤러 코팅에 의해서 55 g/m2의 경화된 액체 실리콘 고무로 코팅된 직포 나일론 에어백 직물의 코팅된 표면에 적용되었다. 베이스 코팅은 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체를 지닌 오가노폴리실록산, 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 지닌 유기규소 가교제, 백금 착화합물 촉매 및 실리카 보강성 충전재를 포함한다. 감마 코팅은 140℃에서 열 경화되었다. 상이한 실험에서, 감마 코팅은 3 g/m2 및 6 g/m2의 코트 중량으로 적용되었다.
오버 코팅된 표면의 마찰계수(COF)를 200g의 슬레드(sled)를 사용하여 미국 뉴욕 론콘코마 소재의 Testing Machine Inc.로부터의 TMI Monitor/Slip and Friction Tester에 의해서 ASTM D-1894에 따라 측정하였다. 3 g/m2 감마 코팅으로 코팅된 직물의 COF는 0.9이었고, 6 g/m2 감마 코팅으로 코팅된 직물의 COF는 0.8이었다. 비교해 보면, 경화된 액체 실리콘 고무 베이스 코트로 코팅된 직물의 COF는 1.2 내지 1.9 범위에 있다.
6 g/m2 감마 코팅로 코팅된 직물을 커튼 에어백으로 제조하였다. 10ℓ 탱크를 140kPa로 가압하고 0.2초 이내에 에어백내로 소개(evacuate)시키는 동압 보유 시험(dynamic pressure retention test)으로 에어백을 시험하였다. 에어백 내의 압력은 압력 해제 후에 10초의 기간에 걸쳐서 추적된다. 50kPa에 도달하는데 걸린 시간은 6초였다. 비교해 보면, 경화된 액체 실리콘 고무 베이스 코트 만으로 코팅된 직물로부터 제조된 에어백이 시험되는 경우에, 50kPa에 도달하는데 걸린 시간은 3초였다.
실시예 2
상품명 Imifabi HTP3로 시판되고 있는 평균 입자 크기 4㎛의 탈크가 PTFE와 폴리우레탄 결합제의 분산액내로 혼합됨을 제외하고는 실시예 1을 반복하였다. 감마 코팅의 포뮬레이션은 50% 물, 32% PTFE, 8.3% 탈크, 2.7% 폴리우레탄, 3.0% 습윤화제, 1.0% 접착 촉진제 및 3.0% 비-이온성 계면활성제를 포함하였다.
실시예 2의 3 g/m2 감마 코팅으로 코팅된 직물의 COF는 0.5이었고, 6 g/m2 감마 코팅으로 코팅된 직물의 COF는 0.3이었다. 감마 코팅에서 PTFE와 함께 탈크의 사용은 코팅된 에어백 표면의 COF를 추가로 감소시켰음을 알 수 있다.
실시예 3
지방족 폴리우레탄 및 2,5-푸란디온 1-부텐 코폴리머를 공용매를 함유하는 음이온성 계면활성제에 의해서 안정화된 물에 분산시켰다. PTFE 분산액을 생성되는 분산액과 혼합하여 45.0% 물, 26.0% PTFE, 9.3% 폴리우레탄, 8.3% 푸란디온 부텐 코폴리머, 5.0% 소듐 도데실벤젠 설포네이트 음이온성 계면활성제, 3.0% 이소프로판올, 2.6% N-메틸피롤리돈 및 0.87% 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 포함하는 감마 코팅을 형성시켰다.
실시예 3의 감마 코팅을 그라비어 롤러 코팅에 의해서 경화된 액체 실리콘 고무 코팅으로 코팅된 에어백 직물의 코팅된 표면에 적용시키고, 실시예 1에 기재된 바와 같이 열 경화시켰다. 감소된 마찰 성질이 그라비어 코팅 과정에서의 더 큰 공정 안정성으로 달성되었다.
실시예 4
감마 코팅을 실시예 2의 과정에 의해서 알루미늄 트리하이드레이트를 탈크와 함께 첨가하여 제조하였다. 생성되는 코팅 조성물은 52 부의 물, 38 부의 PTFE, 10 부의 탈크, 20 부의 알루미늄 트리하이드레이트, 3.0 부의 우레탄 폴리머, 2.0 부의 습윤화제, 1.0 부의 에폭시실란 접착 촉진제 및 3.0 부의 (t-옥틸페녹시)폴리에톡시에탄올 비-이온성 계면활성제를 포함하였다.
감마 코팅을 52 g/m2의 경화된 액체 실리콘 고무로 코팅된 1.7m3 직포 나일론 에어백 직물의 코팅된 표면에 8 g/m2으로 그라비어 롤러 코팅에 의해서 적용하였다. 베이스 코팅은 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체를 지닌 오가노폴리실록산, 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 지닌 유기규소 가교제, 백금 착화합물 촉매 및 실리카 보강성 충전재를 포함한다. 감마 코팅은 140℃에서 열 경화되었다. 6 g/m2 감마 코팅으로 코팅된 직물의 COF는 0.3이었다.
그에 따라서 코팅된 에어백을 에어백이 80kPa로 가압되는 압력 보유 시험에 가하였다. 공기 밸브를 폐쇄하고, 에어백 내의 압력을 10초에 걸쳐서 전자적으로 모니터링하였다. 10초 후에, 압력은 58kPa였다.
비교 실험에서, 에어백을 60 g/m2의 실리콘 베이스 코팅으로 코팅하였다. 10초 후에, 압력 보유 시험에서, 압력은 48kPa였다. 따라서, 탑 코트는, 에어백상의 동일한 전체 코팅 중량에서도, 실리콘 고무 단독으로 코팅된 에어백의 압력 보유성을 개선시켰다.

Claims (20)

  1. 경화된 오가노폴리실록산 조성물로 코팅된 에어백으로서, 에어백이 유기 폴리머 결합제에 분산된 하나 이상의 고형 윤활제를 포함하는 감마(antifriction) 코팅으로 탑 코팅(top coating)됨을 특징으로 하는 에어백.
  2. 제 1항에 있어서, 분산된 고형 윤활제가 플루오로폴리머를 포함함을 특징으로 하는 에어백.
  3. 제 2항에 있어서, 분산된 고형 윤활제가 폴리테트라플루오로에틸렌 및/또는 탈크를 포함함을 특징으로 하는 에어백.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 고형 윤활제가 폴리우레탄 결합제 중에 분산됨을 특징으로 하는 에어백.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 감마 코팅이 건조 코트 중량 기준으로 20 내지 90중량%의 고형 윤활제를 포함함을 특징으로 하는 에어백.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 감마 코팅이 방염제로서 5 내지 55중량%의 알루미늄 트리하이드레이트를 함유함을 특징으로 하는 에어백.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 감마 코팅의 코팅 중량이 건조 코트 중량 기준으로 1 내지 15g/m2임을 특징으로 하는 에어백.
  8. 에어백 또는 에어백 직물을 코팅하는 방법으로서, 에어백 또는 에어백 직물이 오가노폴리실록산 베이스 코트를 형성하도록 오가노폴리실록산 조성물로 코팅되고, 에어백이 하나 이상의 분산된 고형 윤활제의 수성 분산액을 포함하는 감마 코팅 조성물로 탑 코팅됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 감마 코팅 조성물이 유기 폴리머 결합제의 수성 분산액 중에 고형 플루오로폴리머 및/또는 탈크의 분산액을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 수성 분산액이 1 내지 3개의 알킬폴리(에틸렌옥시)실록산기(i) 및 1 내지 4개의 알킬-실록산기(ii)를 지닌 실록산 폴리에테르 습윤화제를 함유하고/거나, 수성 분산액이 에폭시실란 또는 아미노실란 접착 촉진제를 함유함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 베이스 코트로서 에어백 또는 에어백 직물에 적용되는 오가노폴리실록산 조성물이 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체를 지닌 오가노폴리실록산, 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 지닌 유기규소 가교제, 지방족 불포화된 하이드로카본 또는 하이드로카본옥시 치환체와 Si-H 기의 반응을 촉진할 수 있는 촉매, 및 보강성 충전재를 포함하고, 감마 코팅의 적용 전에 경화됨을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 오가노폴리실록산 베이스 코트가 감마 코팅 조성물의 적용 전에 경화되거나, 감마 코팅 조성물이 비경화된 오가노폴리실록산 베이스 코트에 적용되고, 오가노폴리실록산 베이스 코트 조성물 및 감마 코팅 조성물의 조합물이 열 경화됨을 특징으로 하는 방법.
  13. 유기 폴리머 결합제의 분산액 중의 고형 플루오로폴리머의 수성 분산액을 포함하는 감마 코팅 조성물로서, 수성 분산액이 실록산 폴리에테르 습윤화제 및/또는 에폭시실란 접착 촉진제를 함유함을 특징으로 하는 감마 코팅 조성물.
  14. 제 13항에 있어서, 실록산 폴리에테르가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸-3-폴리에톡시프로필-트리실록산임을 특징으로 하는 감마 코팅 조성물.
  15. 경화된 오가노폴리실록산 조성물로 코팅된 에어백을 위한 탑 코트로서 유기 폴리머 결합제에 분산된 고형 윤활제를 포함하는 감마 코팅 조성물.
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