KR101947220B1

KR101947220B1 - 비코팅 에어백용 직물

Info

Publication number: KR101947220B1
Application number: KR1020147031483A
Authority: KR
Inventors: 히로카즈 니시무라; 도시오 오와리; 싱고 소가베; 미호 야마모토; 유스케 고죠; 요시히로 마츠이; 켄이치 후나키
Original assignee: 도요보 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2019-02-12
Also published as: US20150079864A1; EP2848717B1; US9889816B2; BR112014027036B1; JP5440967B1; EP2848717A1; WO2013168730A1; CN104271822B; EP2848717A4; KR20150014449A; JPWO2013168730A1; CN104271822A; BR112014027036A2

Abstract

본 발명은 파이로 인플레이터에 대해서도 문제없이 사용할 수 있는 비코팅(non-coated) 에어백용 직물을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 비코팅 에어백용 직물은 나일론 66을 90 중량% 이상 포함하는 합성섬유로 이루어지고, 직물의 경사(經絲)의 크림프율이 10.0%~13.0%이며, 직물의 위사(緯絲)의 크림프율이 6.0% 이하인 것, 합성섬유를 구성하는 나일론 66의 황산 상대점도가 3.15 이상 3.7 이하인 것, 합성섬유에 인 성분이 40 ppm 이상 200 ppm 이하 포함되는 것, 및 20℃×65%RH의 환경하에서 ASTM D6476에 기초하여 최고 압력이 80±5 kPa가 되는 조건에서 직물의 동적 통기도를 측정했을 때, 증압에서 감압으로 50 kPa에서 이행할 때의 직물의 이축 신장 변형 히스테리시스가 0.69% 이상 1.0% 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

비코팅 에어백용 직물{Fabric for non-coated airbags}

본 발명은 자동차용 안전장치의 하나인 비코팅 에어백용 직물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 에어백 전개시에 고온 고압의 가스에 폭로되어도 백 파손 등이 없고, 또한 유연하고 경량이며, 콤팩트성이 우수한 비코팅 에어백용 직물에 관한 것이다.

최근 들어 자동차 안전부품의 하나로서 급속히 장착률이 향상되고 있는 에어백은 자동차의 충돌사고시, 충격을 센서가 감지하여 인플레이터로부터 발생되는 고온, 고압의 가스에 의해 에어백을 급속히 전개시켜, 운전자나 동승자의 신체, 특히 머리부가 핸들, 프론트 글래스, 도어 글래스 등에 충돌하는 것을 방지하여 보호하기 위한 것이다. 현재로는 자동차의 전면으로부터의 충돌에 대응하는 운전석이나 조수석용 에어백뿐 아니라, 무릎을 지키는 니 에어백, 측면으로부터의 충돌에 대응하는 사이드 에어백이나 사이드 커튼 에어백, 후방으로부터의 충돌에 대비한 에어백도 채용되고 있다. 게다가 최근에는 충돌되는 보행자를 보호하는 에어백도 알려져 있어, 그 사용 부위는 현재도 계속 늘어나고 있다.

에어백의 생산량이 계속해서 증가하고 있는 가운데, 비용을 낮추기 위해 에어백 모듈로서 조합되는 인플레이터의 간략화가 진행되고 있다. 인플레이터로서는 고압으로 헬륨 등의 불활성 가스를 가둔 금속용기의 마개를 화약으로 파괴함으로써 가스를 방출하는 소위 스토어드 가스 인플레이터(stored gas inflator)나, 화약의 연소열에 의해 충전되어 있는 비교적 적은 가스를 데우는 동시에 화약으로부터의 발생 가스를 조합시키는 소위 하이브리드 인플레이터(hybrid inflator), 파이로 인플레이터(pyro inflator)라 불리는 고체의 가스 발생제인 화약을 연소시키는 심플한 인플레이터가 알려져 있는데, 최근 들어 파이로 인플레이터로의 전환이 진행되고 있다.

파이로 인플레이터는 소형 경량화가 가능한 한편, 화약으로부터 발생하는 불완전 연소 성분이나 화약 연소 잔사에 의한 부유 미립자가 많은 결점을 갖는다. 이 때문에 에어백 내로 흘러 들어가는 가스의 온도가 종래의 인플레이터보다 높아 에어백 기포에 부여하는 열적인 부하가 크다고 하는 문제가 발생하고 있다. 특히 임팩터 평가로 불리는, 전개하는 에어백에 물체를 충돌시켜서 물체의 이동거리를 평가하는 방법에 있어서, 종래 사용되고 있던 에어백용 기포를 사용한 에어백의 경우는 물체의 이동거리가 커져, 경우에 따라서는 「바닥에 닿기」로 불리는 현상, 즉 물체가 에어백 기포의 접합부에 충돌하는 현상이 일어나게 되는 경우가 있었다.

종래, 임팩터 평가에서 합격하는 지표로서는 직물의 통기도를 채용하여, 통기도가 낮은 기포라면 합격하는 것이 일반적이었다(특허문헌 1, 2 참조). 그 측정방법으로서는 차압을 일정하게 유지한 상태의 통기량을 측정하는, 소위 정적 통기도로 불리는 것이나, 압축공기를 순간적으로 기포에 대고 시시각각 변화하는 내부압력과 기포의 변형량을 측정하는, 소위 동적 통기도로 불리는 것이 알려져 있는데, 어느 것도 상온하에서 측정하고 있었다. 그러나 최근의 파이로 인플레이터가 사용되는 에어백의 경우는 에어백용 기포에 있어서 상온의 통기도가 낮은, 즉 에어백으로서 내부압력이 높은 기포라도 임팩터 평가에서 꼭 합격한다고는 할 수 없게 되었다.

당연히 실리콘 코트 천이라면 파이로 인플레이터가 사용되는 에어백이라도 임팩터 시험에서 불합격이 되는 경우는 없지만, 경량·콤팩트성이 부족하여, 차내 인테리어의 디자인 관점에서 생각할 때, 운전석이나 조수석과 같은 콤팩트성이 요구되는 부위에는 사용하기 곤란하기 때문에, 역시 비코팅 천이 바람직하게 사용된다.

한편 인플레이터 가스의 고온화에 대한 검토도 일부에서 진행되고 있다. 그 중 하나로서 에어백 봉제부의 검토도 진행되고 있다. 그러나 이 검토에 있어서도 고온하에서의 평가가 이루어지고 있지 않아, 최근 들어 사용되고 있는 파이로 인플레이터로의 대응이 곤란한 문제가 있었다(특허문헌 3 참조).

일본국 특허공개 평3-137245호 공보 일본국 특허공개 평4-281062호 공보 일본국 특허공개 제2011-131874호 공보

본 발명의 목적은 상기 종래의 문제점을 해결하는 것에 있고, 파이로 인플레이터에 대해서도 문제없이 사용할 수 있는 에어백용 비코팅 기포를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 에어백용 직물은 아래의 (1) 내지 (6)의 구성으로 이루어지는 것이다.

(1) 나일론 66을 90 중량% 이상 포함하는 합성섬유로 이루어지는 에어백용 직물로서, 직물의 경사(經絲)의 크림프율이 10.0~13.0%이고, 직물의 위사(緯絲)의 크림프율이 6.0% 이하인 것, 합성섬유를 구성하는 나일론 66의 황산 상대점도가 3.15 이상 3.7 이하인 것, 합성섬유에 인 성분이 40 ppm 이상 200 ppm 이하 포함되는 것, 및 20℃×65%RH의 환경하에서 ASTM D6476에 기초하여 최고 압력이 80±5 kPa가 되는 조건에서 직물의 동적 통기도를 측정했을 때, 증압에서 감압으로 50 kPa에서 이행할 때의 직물의 이축 신장 변형 히스테리시스가 0.69% 이상 1.0% 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅(non-coated) 에어백용 직물.

(2) 올레핀계 섬유 처리제가 직물에 대해 0.03 중량% 이상 0.60 중량% 이하 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 비코팅 에어백용 직물.

(3) 커버팩터가 1,900 이상 2,300 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 비코팅 에어백용 직물.

(4) 합성섬유의 단사섬도가 2 dtex 이상 7 dtex 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 비코팅 에어백용 직물.

(5) 나일론 66의 카르복실 말단기 농도와 아미노 말단기 농도의 차가 25 밀리당량/㎏ 폴리머 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 비코팅 에어백용 직물.

(6) 직물의 커버팩터를 경사섬도와 위사섬도의 평균값(dtex)으로 나눈 값을 X로 하고, ASTM D4032로 정의되는 경방향의 강연도(剛軟度)(N)를 Y로 했을 때에 Y≤-2.5X＋29의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 비코팅 에어백용 직물.

본 발명의 에어백용 직물은 에어백 전개시에 고온 고압의 가스에 폭로되어도 백 파손 등이 없고, 또한 유연하고 경량이며, 콤팩트성이 우수하여, 특히 운전석이나 조수석용으로 적합하다.

도 1은 동적 통기도 시험으로부터 얻어지는 이축 신장 변형 대 내압의 플롯의 예 및 이축 신장 변형 히스테리시스의 측정 개소를 나타낸다.
도 2는 이축 신장 변형 히스테리시스에 대한 고온 동적 통기도 측정에서의 도달 압력을 나타낸다.

이하, 본 발명의 에어백용 직물을 상세하게 기술한다.

본 발명의 직물에 사용하는 합성섬유로서는 고온 가스에 대한 내구성이 우수한 나일론 66을 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 보다 바람직하게는 100 중량% 사용한다. 합성섬유는 그 일부 또는 전부가 재이용된 원재료로부터 얻어지는 것이어도 된다. 합성섬유에는 원사 제조 공정이나 후가공 공정에서의 공정 통과성을 향상시키기 위해, 각종 첨가제를 함유하고 있어도 전혀 문제는 없다. 첨가제로서는, 예를 들면 산화방지제, 열안정제, 평활제, 대전방지제, 증점제, 난연제 등을 들 수 있다. 또한 이 합성섬유 사조(絲條)는 착색 사조여도 전혀 문제는 없다.

나일론 66의 황산에 의한 상대점도는 3.15 이상 3.7 이하인 것이 필요하다. 상대점도의 하한은 바람직하게는 3.2 이상이고, 보다 바람직하게는 3.3 이상이다. 상대점도의 상한은 바람직하게는 3.65 이하이고, 보다 바람직하게는 3.6 이하이다. 상대점도가 상기 범위 미만이면 후술하는 동적 통기도 측정시에 변형 히스테리시스가 작아지기 쉽다. 한편 상대점도가 상기 범위를 초과하면 중합 비용이 증가할 뿐 아니라 방사 조업성이 악화되기 쉽다.

상대점도를 높인 수지를 사용한 섬유를 사용하여 직물로 함으로써, 상온하에서의 동적 통기도 측정시의 축압(蓄壓)을 낮게 할 수 있고, 고온하에서의 동적 통기도 측정시의 최고 도달 압력을 높게 할 수 있다. 이는 즉 상온하, 고온하 중 어느 것에 있어서도 직물의 통기도를 낮게 억제하는 것이 가능한 것을 나타내고 있다. 그 이유는 변형 히스테리시스가 커지는 것으로부터, 같은 강도, 신도의 원사를 제작하더라도 상대점도를 높임으로써 실로서 유연한 실이 얻어지고 있기 때문이라고 생각된다. 이 유연한 실을 사용한 직물의 두께방향으로 횡단하는 공기압이 걸린 경우, 직물을 구성하는 섬유, 필라멘트가 비교적 자유롭게 이동하여, 직물이 갖는 극간을 메우는 방향으로 이동하기 때문에, 동적 통기도 측정시의 통기도를 낮게 억제할 수 있다.

나일론 66에는 페닐포스폰산 또는 그의 금속염이 인 성분으로서 폴리머 중량당 40 ppm 이상 200 ppm 이하 포함되어 있는 것이 바람직하다. 페닐포스폰산 등은 일반적으로 중합촉매로서 사용되는 경우가 있는데, 본 발명에서는 페닐포스폰산 등을 사용함으로써, 비교적 낮은 상대점도의 수지라도 특히 고온하에서의 동적 통기도에 있어서 높은 내압 유지 성능을 얻을 수 있다. 그 이유는 고온 상태에 있어서 인 성분이 분자쇄의 절단을 억제하는 효과가 있어 분자쇄가 절단되기 어렵기 때문에, 분자쇄끼리의 얽힘이 유지되어 실이 신장되기 어려워져 있는 것으로 생각된다. 또한 파이로 인플레이터로부터 발생하는 열과 인 성분의 존재에 의해 반응이 생기고 분자쇄가 길어지는 것도 상정되어, 전개시의 고온 상태에 의한 분자쇄 절단과 반응에 의한 분자쇄를 길게 하는 반응이 함께 나타나고 있는 것도 생각된다. 인 성분의 함유량은 45 ppm 이상이 바람직하다. 그러나 인 성분이 지나치게 많으면 방사시에 있어서 후중합이 진행됨으로써 겔화가 발생하여 방사 조업성이 악화되는 경우가 있다. 인 성분의 함유량은 바람직하게는 150 ppm 이하이다. 또한 페닐포스폰산 또는 그의 금속염을 포함하는 나일론 66을 얻는 방법으로서는, 용액 중합시에 페닐포스폰산 또는 그의 금속염을 첨가해도 되고, 페닐포스핀산 또는 그의 금속염을 첨가해도 공정 중에서 산화되어 페닐포스폰산 등으로 변화되기 때문에 어느 첨가제를 사용해도 된다.

이러한 인 성분을 특정량 함유하는 직물도 고점도 수지를 사용한 경우와 마찬가지로 유연성을 가지고 있어, 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 커지기 쉽다. 인을 사용함으로써 특히 고온하에서의 최고 압력이 높아져, 에어백 쿠션으로서 바람직한 성능을 가질 수 있다.

동적 통기도 측정기의 측정결과에 있어서 변형 히스테리시스가 큰 것은 순간적인 압력에 대해 기포(base fabric) 전체로 내압을 받아내고, 또한 내압의 유지 능력이 높은 것을 나타내고 있다. 이 결과는 에어백이 차에 탄 사람에 대해서는 충격을 완화시켜 부딪히는 것이 가능해지는 동시에, 차에 탄 사람이 에어백에 충돌 후의 이동량을 결정하는, 즉 「에어백으로부터 공기를 빼는」양의 조정이 쉬운 것을 나타내고 있다. 이들 관점에서 본 발명의 직물은 에어백으로서 바람직한 특징을 가지고 있다.

나일론 66의 카르복실 말단기 농도와 아미노 말단기 농도의 차는 25 밀리당량/㎏ 폴리머 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1~23 밀리당량/㎏ 폴리머이고, 더욱 바람직하게는 2~22 밀리당량/㎏ 폴리머이다. 말단기 농도 차가 크면 고온 상태의 직물의 동적 통기도 측정시의 내부압력이 낮아지기 쉽다. 또한 아미노 말단기 농도 쪽이 많은 경우는 용융시에 3급 아민이 생기기 쉽기 때문에 방사 조업성이 나빠지기 쉽다.

나일론 66은 모노아민이나 모노카르복실산 등의 말단 봉쇄제가 사용되고 있지 않은 것이 바람직하다. 말단 봉쇄제를 사용한 경우는 인 촉매의 효과가 저하될 우려가 있다.

나일론 66의 폴리머의 특징 중 일부에 대해서는 황변 착색, 겔 발생이나 내피로성에 대해서 검토한 예는 있으나, 직물로서 순간적인 고온 가스에 대한 통기를 제어한다고 하는 지견(知見)은 보이지 않는다.

본 발명의 제조방법에서는 사용하는 원사의 총섬도는 100 dtex 이상 500 dtex 이하인 것이 바람직하고, 150 dtex 이상 500 dtex 이하인 것이 더욱 바람직하다. 총섬도가 상기 범위 미만인 경우는 인장강력 및 인열강력이 부족하여 강도적으로 문제가 생길 우려가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 강도적으로 문제는 없지만, 직물의 유연성이 손상되어 수납성이 저하될 우려와 직물 표면이 딱딱해지는 것으로부터 충돌시에 인체의 피부를 손상시킬 우려가 있다. 또한 기계적 특성으로서는 비코팅 에어백용으로 사용될 때 요구되는 직물의 기계적 특성을 만족시키기 위해 절단강도로 8.0 cN/dtex 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8.3 cN/dtex 이상이다. 강도는 높은 편이 바람직하나 현실적으로 사용할 수 있는 섬유의 강도는 12.0 cN/dtex 이하이다.

본 발명의 직물에 사용되는 합성섬유의 비수 수축률은 6~15%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 7% 이상, 더욱 바람직하게는 8% 이상이고, 특히 바람직하게는 7~13%이다. 비수 수축률이 상기 범위보다 작으면 필요한 기포의 잔류 수축률을 얻기 어려워지기 쉽다. 비수 수축률이 상기 범위보다 크면 수축 후의 직물의 두께가 두꺼워지는 동시에 경위방향의 실 사이에 극간을 발생시키게 되어, 수납성이 떨어질 뿐 아니라 통기도의 저감효과도 손상되기 쉽다. 비수 수축률은 JIS-L-1095-9.24법에 준하여 측정한다.

본 발명의 에어백용 직물을 구성하는 사조의 단사섬도는 2 dtex 이상 7 dtex 이하인 것이 바람직하다. 단사섬도가 상기 범위를 초과하면 동적 통기도 측정시의 내부압력이 낮아지기 쉽다. 한편 단사섬도가 상기 범위 미만의 가느다란 경우는 섬유의 생산성이 나빠지기 쉽다.

본 발명의 에어백용 직물을 구성하는 사조의 필라멘트 가닥 수는 60 가닥 이상 300 가닥 이하인 것이 바람직하다. 80~200 가닥이 한층 바람직하다. 필라멘트 가닥 수가 상기 범위 미만이면 수납성이 악화되기 쉬울 뿐 아니라, 동적 통기도 측정시의 내부압력이 낮아지기 쉽다. 한편 필라멘트 가닥 수가 상기 범위를 초과하면 섬유의 생산성이 나빠지기 쉽다.

본 발명의 에어백용 직물의 두께는 0.32 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.30 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.29 ㎜ 이하이다. 두께는 얇은 편이 수납성이 우수하나, 얇게 하기 위해서는 사용하는 섬도도 작아져, 포백(布帛) 강력을 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 이 때문에 두께의 하한은 바람직하게는 0.22 ㎜ 이상, 보다 바람직하게는 0.25 ㎜ 이상이다.

본 발명의 에어백용 직물은 20℃×65%RH의 환경하에서 ASTM D6476에 기초하여 최고 압력이 80±5 kPa가 되는 조건에서 직물의 동적 통기도를 측정했을 때, 증압에서 감압으로 50 kPa에서 이행할 때의 직물의 이축 신장 변형 히스테리시스가 0.69% 이상인 것이 필요하다. 그렇게 함으로써 에어백이 팽창 전개되어 차에 탄 사람을 받아낼 때, 직물로부터의 고온 가스의 누출을 최대한 억제하고, 열교환에 의한 직물의 가열을 억제하여, 직물의 파손을 방지하는 동시에 에어백의 내압을 유지할 수 있다. 변형 히스테리시스의 상한은 특별히 없지만, 에어백용으로 사용되는 기포로서는 현실적으로는 1.0% 이하이다.

본 발명의 에어백용 직물의 커버팩터(CF)는 1,900 이상 2,300 이하인 것이 바람직하다. 2,000~2,300이 한층 바람직하다. 커버팩터가 낮으면 에어백으로서 필요한 물리적 특성(인장강력이나 인열강력)이 낮아지기 쉽다. 또한 초기상태의 통기도에 관해서도 커버팩터가 커다란 영향을 준다. 커버팩터는 큰 편이 통기도가 낮아져 바람직하나, 제직시 및 수납성에 따른 한계가 있다. 또한 커버팩터는 다음의 식과 같이 하여 구하여진다.

본 발명의 에어백용 직물에 잔류하는 유제 성분은 0.03~0.60 중량%인 것이 바람직하다. 유제 성분이 0.03 중량% 미만인 경우, 고온 상태에 있어서의 동적 통기도 측정시의 내부압력이 낮아지기 쉽다. 그 이유로서 섬유－섬유 간 마찰계수를 저감시키는 효과와, 비교적 저융점 유제의 사용에 의한 피막 효과의 2점을 들 수 있다. 유제 성분을 0.03 중량% 이상으로 함으로써 섬유－섬유 간 마찰계수가 저감되기 때문에, 직물을 구성하는 섬유, 필라멘트가 비교적 자유롭게 이동하여 직물이 갖는 극간을 메우는 방향으로 이동하기 때문에, 동적 통기도 측정시의 내부압력을 높게 할 수 있다. 또한 융점이 60℃ 이하인 유제를 사용함으로써 인플레이터로부터의 고온 가스가 천에 닿았을 때에 이 유제가 열에 의해 용융되어, 직물이 갖는 극간을 메우는 방향으로 유제가 이동하여 직물 표면을 덮기 때문에, 동적 통기도 측정시의 내부압력을 높게 할 수 있다. 이 사실로부터, 유제는 융점이 60℃ 이하이면 특별히 제한은 없으나, 유제를 부여하는 공정 상에서, 도포할 때는 에멀젼 형태를 갖고, 부여 후 섬유－섬유 간 마찰계수를 저감시키며, 또한 상온하에서는 고체의 상태로 존재하고, 인플레이터로부터의 고온 가스가 천에 닿았을 때에 용융되는 유제가 바람직하다. 일반적으로 알려져 있는 방사(紡絲)유제, 또는 정경(整經)유제인 예를 들면 아크릴계 유제나 에스테르계 유제는 이들 성능을 충족시키는 것은 알려져 있지 않다. 본 발명에 있어서는 올레핀계 유제가 바람직하게 사용된다. 직물에 대한 부착량은 0.04~0.30 중량%가 보다 바람직하고, 0.05~0.25 중량%가 더욱 바람직하다. 부착량이 0.60 중량%를 초과하면 연소성이 악화되기 쉽다. 또한 유제의 부여방법에 대해서는 특별히 제한은 없고, 방사유제로서 부여해도 되고, 다른 성분의 방사유제를 부여 후, 정경유제로서 부여해도 된다. 더 나아가서는 천의 후가공시에 유제를 소정량, 딥이나 코트(dip or coat)방법에 의해 부여해도 된다.

본 발명의 에어백용 직물은 직물의 커버팩터를 경사섬도와 위사섬도의 평균값(dtex)으로 나눈 값을 X로 하고, ASTM D4032로 정의되는 경방향의 강연도(N)를 Y로 했을 때에, Y≤-2.5X＋29를 충족시키는 것이 바람직하다. 이 관계식을 충족시킴으로써 비코팅 에어백 직물로서 소정의 강도를 가지면서, 인플레이터로부터의 고온 가스로의 내성을 유지, 즉 고온 상태에서의 가스 투과성을 억제하는 것이 가능해지며, 또한 비코팅 천의 경량·콤팩트화를 달성할 수 있다. 이 범위 외의 수치이면 고온 상태에서의 가스 투과성과 경량·콤팩트성을 양립시키는 것이 곤란해지기 쉽다.

에어백용 직물에 있어서 경량이며 콤팩트한 것은 요구 성능 중 하나인데, 동시에 에어백으로서의 강력도 요구된다. 강력을 얻는 것은 높은 섬도를 사용하는 것으로도 달성 가능하지만, 높은 섬도의 사용에 의해 직물의 두께도 증가하여 필연적으로 강연도가 높아진다. 본 발명자는 커버팩터를 섬도로 나눔으로써 「직물 중에 존재하는 섬유에 의해 생기는 직밀도도 고려한 두께」의 항목을 도출하여, 이것과 강연도의 적절한 관계를 명확하게 함으로써 이 요구 성능에 도달한 것이다.

본 발명의 에어백용 직물의 제직방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 직물 물성의 균일성을 감안하면 평직이 좋다. 사용하는 실은 경사·위사는 동일한 것이 아니어도 되고, 예를 들면 굵기나 실 가닥 수, 섬유의 종류가 상이해도 조금도 지장은 없다. 직물 제직의 준비공정에 있어서 올레핀계 유제를 적어도 경사에 부여하는 것이 바람직하다. 올레핀계 유제의 효과는 전술한 바와 같다. 부여방법으로서는 방사유제로서 부여하는 방법도 있는데, 워터제트로 제직하는 경우에 특히 탈락하기 쉽기 때문에 효율이 나쁘다. 방사유제로 부착시키고자 하면 방사시의 열롤러에 유제 성분이 석출되기 쉬워, 그를 위한 청소를 할 필요가 있어 생산성이 나빠진다.

본 발명의 에어백용 직물은 제직 후에 경사방향으로 200 N/m~800 N/m의 장력을 걸면서 160℃ 이상의 온도로 열세팅하는 것이 바람직하다. 고온 세팅시에 있어서의 경사방향의 장력이 200 N/m 미만이면 직물의 품위가 나빠지기 쉽다. 800 N/m를 초과하면 수축률이 높아지기 쉽다. 300~600 N/m가 보다 바람직하다. 또한 160℃ 미만에서는 수축률이 높아지기 쉽고, 230℃를 초과하면 직물이 변색되기 쉽다. 180~210℃가 보다 바람직하다. 처리시간으로서는 특별히 제한이 없으나, 10초 이상 10분 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30초 이상 5분 이하, 특히 1분 이상 3분 이하로 열세팅을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 에어백용 직물은 경사의 크림프율이 10.0~13.0%, 위사의 크림프율이 6.0% 이하인 것이 필요하다. 경사의 크림프율이 13.0%를 초과하면 에어백 전개시의 압력으로 직물이 확장될 때 직물의 메시부도 확대되기 쉬워진다. 특히 직물이 확장될 때는 균일하게 메시가 커지는 것이 아니라 불균일성이 있어 넓어지기 쉬운 메시가 생기게 된다. 당연히 상대적으로 작은 메시보다도 큰 메시를 통과하는 고온 가스량은 많아지기 때문에, 균일한 메시의 직물보다도 불균일한 메시의 직물의 특히 커다란 메시를 갖는 부분이 풀리기 쉽다. 특히 크림프율이 높은 경우는 실의 움직임이 커지기 쉬워, 확장시의 메시가 커지는 것을 본 발명자는 발견하였다. 일반적으로 에어백용 직물은 위사보다도 경사의 크림프율이 큰 것으로부터, 경사의 크림프율을 작게 함으로써 메시부를 작게 하는 것이 가능해져, 에어백 전개시의 내압을 높게 하는 방책을 확립한 것이다. 위사의 크림프율이 6.0%를 초과하면 경사의 크림프율을 13.0% 이하로 해도 직물은 풀리기 쉽다. 또한 경사의 크림프율이 10.0% 미만이 되면 직물이 딱딱해지기 쉬워 유연·콤팩트성이 떨어진다. 경사의 크림프율은 상한으로서 12.5% 이하인 것이 바람직하고, 12.3% 이하인 것이 보다 바람직하다. 하한으로서는 10.5% 이상이 바람직하고, 10.6% 이상이 보다 바람직하다. 위사의 크림프율은 5.5% 이하인 것이 바람직하다. 하한으로서는 3.0% 이상이 바람직하다.

고온시에는 일반적인 기포는 직물 표면으로부터의 통기가 커지기 쉽고, 또한 그 통기량도 인플레이터의 화약량의 편차에 의해 기포 온도가 변화되기 때문에 제어하기 어려우나, 본 발명의 에어백용 직물은 고온 상태에서도 가스가 통기하기 어려워, 그 만큼의 가스를 에어백에 설치된 벤트홀이라 불리는 구멍으로 유도하는 특징이 있다. 이로 인해 임팩터 특성을 설정할 때에는 벤트홀 직경의 크기로 제어할 수 있기 때문에 바닥에 닿는 것을 일으키기 어렵게 할 수 있는 것으로부터, 벤트홀을 갖는 에어백 기포와 파이로 인플레이터의 조합에 최적인 것으로, 운전석, 조수석용 에어백에 적합하게 사용할 수 있다.

실시예

아래에 실시예를 나타내 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 실시예 중에 있어서의 각종 평가는 하기의 방법에 따라 평가하였다.

(1) 섬도

JIS-L-1095-9.4.1에 기재된 방법으로 측정하였다.

(2) 직물의 인장강도 및 파단신도

JIS-L-1096-8.12.1에 의해 측정하였다.

(3) 강연도(剛軟度)

JIS-L-1096-6.19.1.A법(45°캔틸레버법)으로 측정하였다.

(4) 강연도(ASTM)

ASTM D4032(2002)에 의해 측정하였다.

(5) 실온에서의 동적 통기도 측정 및 이축 신장 히스테리시스

실시예, 비교예의 직물을 가로 세로 20 ㎝로 잘라내어 샘플을 제작하였다. 이 샘플을 사용하여 ASTM D6476에 준하여 통기성 시험기로서 텍스텍스트사 제조 FX3350을 사용하여 strat volume으로서 200 ㎤를 사용하고, 각 샘플에 대해 축압량을 150 kPa, 200 kPa, 250 kPa로 변경하여 측정을 행하였다. 이 데이터를 토대로 축압량에 대해 도달 압력을 플롯하여, 최고 압력이 80±5 kPa가 되도록 축압량을 설정하였다.

새로 동일한 크기의 샘플을 제작하여, 상기에 의해 설정한 축압량에서 측정을 행하여, 최고 압력이 80±5 kPa의 범위인 것을 확인하였다. 최고 압력이 이 범위 내에 없는 경우는 재차 축압량을 다시 설정하고, 새로운 샘플을 준비하여 다시 측정하였다.

측정한 압력과 통기 속도의 관계를 L5110 평가 프로그램 LABODATA II(텍스텍스트사 제조)를 사용하여 컴퓨터에 입력하고, 이축 신장 변형 대 압력의 관계를 얻었다. 얻어진 도면의 50 kPa일 때의 강압시의 변형량과 승압시의 변형량의 차로부터 이축 신장 변형 히스테리시스를 구하였다. 또한 측정은 20℃×65%RH의 환경하에서 제어된 실내에서 행하였다.

(6) 가열시의 동적 통기도 및 도달 압력

20 ㎝×20 ㎝의 직물을 180℃의 오븐에 약 1분간 정치하였다. 오븐으로부터 꺼내 1분 이내에 동적 통기도 측정을 행하였다. 이때의 직물의 중심으로부터 반경 3.5 ㎝ 범위 내의 평균 온도는 50~65℃의 범위 내이다. 동적 통기도는 TEXTEXT사 제조 FX3350을 사용하고, 충전압 225 kpa, 충전 용량 200 cc로 측정하였다. 또한 측정 직후의 직물 온도가 50℃ 미만인 경우는 다시 측정하였다. 또한 측정은 20℃×65%RH의 환경하에서 제어된 실내에서 행하였다. 「측정 직후의 직물 온도」는 FLIR System사 제조의 TheamaCAM SC 640을 사용해서 장치 하부로부터 천을 직접 촬영하여 확인하였다.

(7) 황산에 의한 상대점도

속슬렛법으로 유제 성분을 추출한 후의 직물을 시료로 하였다.

96.3±0.1 중량% 시약 특급 농황산 중에 시료 농도가 10 ㎎/㎖가 되도록 시료를 용해시켜 샘플 용액을 조정하고, 20℃±0.05℃의 온도에서 물 낙하 초수 6~7초의 오스트왈드 점도계를 사용하여 용액 상대점도를 측정하였다. 측정시에 동일 점도계를 사용하여, 샘플 용액을 조정했을 때와 동일한 황산 20 ㎖의 낙하시간 T0(초)와, 샘플 용액 20 ㎖의 낙하시간 T1(초)으로부터 상대점도 RV를 하기 식을 이용해서 산출하였다.

RV＝T1/T0

(8) 아미노 말단기 농도

디클로로메탄으로 탈지 처리한 나일론 66 섬유 시료를 정밀하게 달아, 이를 90% 페놀 수용액에 용해시켰다. 완전히 용해한 후, 0.05 N의 염산 수용액으로 용액의 pH가 3이 될 때까지 적정하였다. 적정량으로부터 폴리머 1 ㎏당 아미노 말단기 농도를 산출하였다.

(9) 카르복실 말단기 농도

상기와 동일한 방법으로 탈지 처리한 나일론 66 섬유 시료를 정밀하게 달아, 이를 170℃의 벤질알코올에 용해시켰다. 완전히 용해한 후에 페놀프탈레인 지시약을 첨가하였다. 그 후, 0.1 N의 NaOH 에틸렌글리콜 용액으로 비색 적정하였다. 적정량으로부터 폴리머 1 ㎏당 카르복실 말단기 농도를 산출하였다.

(10) 직물 중의 인 성분의 측정

직물을 스테인리스제 가위로 약 가로 세로 40 ㎜로 잘라내고, 충분한 두께로 포개어 (주)리가쿠사 제조의 RIGAKU ZSX100e(4.0 kW Rh 관구)를 사용하여 형광 X선으로 분석하였다. 측정 직경은 30 ㎜ø로 기본 파라미터법(fundamental parameter method)으로 정량하였다.

실시예 1

용액 중합으로 얻어진 나일론 66 칩에 인 성분이 80 ppm이 되도록 페닐설폰산을 첨가하고, 추가로 산화 방지제로서 요오드화구리의 5 중량% 수용액을 첨가하여 혼합하고, 폴리머 중량에 대해 구리로서 68 ppm 첨가 흡착시켰다. 다음으로 요오드화칼륨의 50 중량% 수용액 및 브롬화칼륨의 20 중량% 수용액을 폴리머 칩 100 중량부에 대해 각각 칼륨으로서 0.1 중량부가 되도록 첨가 흡착시키고, 배치식 고상 중합장치를 사용하여 고상 중합시켜서 황산 상대점도가 3.6인 나일론 66 펠릿을 얻었다.

얻어진 나일론 66 펠릿을 압출기로 공급하고, 297℃에서 용융 방사하였다. 각 방사 구금은 표 1에 나타내는 필라멘트 수가 되는 홀 수가 있는, 토출 구멍이 직경 0.8 ㎜, 랜드 길이 2 ㎜의 것을 사용하였다.

토출량은 계량 펌프에 의해 총섬도가 표 1에 나타내는 값이 되도록 조절하여, 연신, 열세팅 후, 권취하였다. 얻어진 원사의 황산 상대점도(RVf)는 3.57이었다. 얻어진 원사의 물성을 표 1에 나타낸다.

얻어진 원사를 경사, 위사로 사용하여 워터 제트룸에서 제직하였다. 박아 넣기 가닥 수는 경사 55 가닥/2.54 ㎝, 위사 55 가닥/2.54 ㎝가 되도록 설정하였다. 그 후, 건조시키지 않고 열수 수축조를 통과시키고, 계속해서 석션 드럼 건조기를 사용하여 건조 마무리 공정을 통과시켰다. 얻어진 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다.

실시예 2

용융 방사에서의 필라멘트 수, 단사섬도의 설정 이외는 실시예 1과 동일하게 방사 연신을 행하여 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다.

실시예 3

액상 중합 후에 인 성분이 50 ppm이 되도록 페닐포스폰산을 첨가하고, 고상 중합 후의 황산 상대점도가 3.15가 되도록 한 이외는 실시예 1과 동일하게 고상 중합, 방사, 연신, 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다. 직물 중의 인 성분 함유량도 50 ppm이었다.

실시예 4

용융 방사에서의 필라멘트 수, 단사섬도의 설정 이외는 실시예 3과 동일하게 방사 연신을 행하여 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다.

실시예 5

방사 온도를 높게 하여 후중합시키고, 섬유의 황산 상대점도를 3.28로 하여, 제직시의 박아 넣기 가닥 수를 경사 53 가닥/2.54 ㎝, 위사 53 가닥/2.54 ㎝로 설정한 이외는 실시예 4와 동일하게 중합, 방사, 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다.

실시예 6

정경시에 마츠모토 유지제약 제조의 「애프터 왁스 300」(올레핀계 섬유 처리제)을 부여한 이외는 실시예 5와 동일하게 중합, 방사, 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다.

실시예 7

단사섬도의 설정과 제직시의 박아 넣기 가닥 수를 61 가닥으로 한 이외는 실시예 6과 동일하게 중합, 방사, 정직(整織)을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 얻어진 직물은 동적 통기도 측정시의 변형 히스테리시스가 크고, 또한 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 높아, 특히 파이로 인플레이터에 적합한 비코팅 직물이었다.

비교예 1

액상 중합 후에 페닐포스폰산을 첨가하지 않고, 고상 중합에서의 RV를 3.4로 설정한 이외는 실시예 1과 동일하게 중합, 방사, 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다. 이 비교예 1은 중합도가 낮고, 인계 첨가제가 없으며, 올레핀계 섬유 처리제의 부여도 없기 때문에, 변형 히스테리시스가 작은 에어백이 되었다. 이와 동시에, 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 낮아, 파이로 인플레이터에 적합하지 않은 비코팅 직물이었다.

비교예 2

용융 방사에서의 필라멘트 수, 단사섬도의 설정 이외는 비교예 1과 동일하게 중합, 방사, 제직을 행하였다. 얻어진 원사의 물성 및 직물의 물성을 표 1에 나타낸다.

이 비교예 2는 중합도가 낮고, 인계 첨가제가 없으며, 올레핀계 섬유 처리제의 부여도 없기 때문에, 변형 히스테리시스가 작은 에어백이 되었다. 이와 동시에 고온 가열시의 동적 통기도 측정시의 최고 압력이 낮아, 파이로 인플레이터에 적합하지 않은 비코팅 직물이었다.

본 발명의 에어백용 직물은 고온, 고압인 전개시에 에어백의 내열성, 가스 누출 방지성을 향상시킬 수 있고, 에어백 전개시에 고온 고압의 가스에 폭로되어도 백 파손 등이 없으며, 또한 유연하고 경량·콤팩트성이 우수하여, 특히 운전석이나 조수석에 사용하기에 적합하다.

11 실시예 1의 측정값
12 실시예 2의 측정값
13 실시예 3의 측정값
14 실시예 4의 측정값
15 실시예 5의 측정값
16 실시예 6의 측정값
17 실시예 7의 측정값
18 비교예 1의 측정값
19 비교예 2의 측정값
21 가압시의 곡선
22 감압시의 곡선
23 이축 신장 변형 히스테리시스
24 이축 신장 변형 히스테리시스 0.69% 이상의 범위

Claims

나일론 66을 90 중량% 이상 포함하는 합성섬유로 이루어지는 에어백용 직물로서, 직물의 경사(經絲)의 크림프율이 10.0~13.0%이고, 직물의 위사(緯絲)의 크림프율이 6.0% 이하인 것, 합성섬유를 구성하는 나일론 66의 황산 상대점도가 3.15 이상 3.7 이하인 것, 합성섬유에 인 성분이 40 ppm 이상 200 ppm 이하 포함되는 것, 및 20℃×65%RH의 환경하에서 ASTM D6476에 기초하여 최고 압력이 80±5 kPa가 되는 조건에서 직물의 동적 통기도를 측정했을 때, 증압에서 감압으로 50 kPa에서 이행할 때의 직물의 이축 신장 변형 히스테리시스가 0.69% 이상 1.0% 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅(non-coated) 에어백용 직물.
제1항에 있어서,
올레핀계 섬유 처리제가 직물에 대해 0.03 중량% 이상 0.60 중량% 이하 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 비코팅 에어백용 직물.
제1항에 있어서,
커버팩터가 1,900 이상 2,300 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅 에어백용 직물.
제1항에 있어서,
합성섬유의 단사섬도가 2 dtex 이상 7 dtex 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅 에어백용 직물.
제1항에 있어서,
나일론 66의 카르복실 말단기 농도와 아미노 말단기 농도의 차가 25 밀리당량/㎏ 폴리머 이하인 것을 특징으로 하는 비코팅 에어백용 직물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
직물의 커버팩터를 경사섬도와 위사섬도의 평균값(dtex)으로 나눈 값을 X로 하고, ASTM D4032로 정의되는 경방향의 강연도(剛軟度)(N)를 Y로 했을 때에 Y≤-2.5X＋29의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 비코팅 에어백용 직물.