KR101989210B1 - 에어백용 코팅 기포 및 에어백용 코팅 기포의 제조방법 - Google Patents

에어백용 코팅 기포 및 에어백용 코팅 기포의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 합성섬유 필라멘트로 구성된 직물의 적어도 편면에 20 g/㎡ 이하의 실리콘 수지가 도포되어 이루어지는 에어백용 코팅 기포(基布)에 있어서, 코팅 전의 베이스 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하이며, 또한 위사 크림프율과 경사 크림프율의 차가 0.8~3.0%이고, 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포로, 수지의 도포량이 20 g/㎡ 이하라도 고도의 저통기성을 확보한다.

Description

에어백용 코팅 기포 및 에어백용 코팅 기포의 제조방법{Coated fabric for airbag, and process for producing coated fabric for airbag}
본 발명은 자동차용 에어백에 사용하는 코팅 기포에 관한 것으로, 상세하게는 직물에 부착시키는 코팅량을 적게 하더라도 저통기도를 실현하는 에어백용 코팅 기포에 관한 것이다.
최근 들어 자동차 안전 부품의 하나로서 급속히 장착률이 향상되고 있는 에어백은 자동차의 충돌사고시 충격을 센서가 감지하여 인플레이터로부터 고온, 고압의 가스를 발생시키고, 이 가스에 의해 에어백을 급격히 전개시켜서 운전자나 동승자의 신체, 특히 머리부가 핸들, 프론트 글래스, 도어 글래스 등에 충돌하는 것을 방지하여 보호할 목적으로 사용된다. 최근 들어 자동차용 에어백은 운전석, 조수석용뿐 아니라 니 에어백, 사이드 에어백, 커튼 에어백 등의 실용화가 진행되어 복수의 에어백이 장착되는 것이 일반적으로 되어 있다.
탑재되는 에어백의 부위, 수량이 증가함에 따라 에어백 시스템의 추가적인 경량화, 콤팩트화의 요구가 높아져 시스템의 각 부품은 소형화, 경량화를 목표로 하여 설계되고 있다. 이러한 배경으로부터 에어백에 대해서는 세섬도사를 사용한 기포를 사용하는 방책, 또는 코팅 직물의 엘라스토머의 종류, 도포량을 저감시키는 방책이 검토되어 왔다.
예를 들면 에어백용 코팅 기포에 사용하는 필라멘트의 섬도는 940 dtex에서 470 dtex로 가늘어지고, 최근 들어서는 섬도가 350 dtex인 필라멘트를 사용한 기포로 변경되고 있다.
또한 에어백용 코팅 기포에 도포되는 엘라스토머 수지에 대해서도 클로로프렌에서 실리콘 수지로 변경되고 있다. 또한 그 도포량도 90~120 g/㎡에서 40~60 g/㎡로 변경되고, 최근 들어서는 25~40 g/㎡까지 저감되었다. 이들 수단에 의해 수납성의 관점에서는 상당히 향상되었지만 만족할 수 있는 레벨은 아니어서, 추가적인 도포량의 저감에 의한 수납성 개선, 경량화가 요망되고 있다.
한편 특히 내압 유지성이 요구되는 사이드 에어백, 커튼 에어백, 니 에어백 등에는 실리콘 등의 합성고무나 수지를 피복한 코팅 직물이 주로 사용되고 있는데, 20 g/㎡ 이하로 수지량을 저감하면 표면에 위치하는 수지량이 극단적으로 저감되고 수지막의 찢어짐이 발생하기 쉬워 고도의 저통기성을 확보하는 것이 곤란하다는 문제를 가지고 있었다.
이에 실리콘 수지의 도포량을 저감한 에어백용 코팅 기포로서, 엘라스토머 수지가 직물을 구성하는 직사부(織絲部) 1.0에 대해서 직물 메쉬부에 3.0 이상의 막두께비로 편재시킨 에어백이 개시되어 있다(특허문헌 1을 참조).
그러나 상기 에어백은 수납성에 대해서는 개선되어 있지만, 20 g/㎡ 이하의 도포량으로 조정한 경우, 상기와 같이 수지가 편재되어 있는 상태에서는 수지막의 찢어짐이 발생하기 쉬워, 특히 내압 유지성능이 요구되는 에어백에 대해서 저통기성을 충분히 만족시키는 것은 곤란하였다.
또한 합성섬유 직물의 수지 피복면에 위치하는 경사 및 위사의 단면 외주가 그 수지에 의해 90% 이상 포위되고, 수지의 도포량이 20 g/㎡ 이하인 에어백용 코팅 기포가 개시되어 있다(특허문헌 2의 청구항 2를 참조).
그러나 수지가 함침됨으로써 기포와 수지의 접착성은 향상되지만, 직물 표면에 위치하는 수지막이 얇기 때문에 마찬가지로 수지막의 찢어짐이 발생하기 쉬워, 특히 내압 유지성능이 요구되는 에어백에 대해서 저통기성을 충분히 만족시키는 것은 곤란하였다.
일본국 특허 제2853936호 공보 일본국 특허공개 제2008-138305호 공보
본 발명의 목적은 종래 기술로는 해결되지 않은, 수지의 도포량이 20 g/㎡ 이하라도 충분한 저통기성을 확보하는 에어백용 코팅 기포를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 20 g/㎡ 이하의 실리콘 수지가 도포되어 이루어지는 에어백용 코팅 기포(基布)에 있어서, 코팅 전의 베이스 기포의 크림프율 차를 소정의 범위로 함으로써 수지의 도포량이 적더라도 고압하(100 ㎪ 차압하)에서의 통기도를 작게 할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 에어백용 코팅 기포는 얇은 도포라도 저통기이기 때문에, 특히 높은 내압 유지성능이 요구되는 에어백이라도 신뢰성이 우수하고, 콤팩트하게 수납할 수 있어, 차내 디자인의 제약을 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 사용되는 나이프 코팅의 칼날 선단형상의 개략도이다.
상기의 과제를 해결할 수 있는 본 발명의 에어백용 코팅 기포는 아래의 구성으로 이루어진다.
1. 합성섬유 필라멘트로 구성된 직물의 적어도 편면에 20 g/㎡ 이하의 실리콘 수지가 도포되어 이루어지는 에어백용 코팅 기포에 있어서, 코팅된 기포의 경사(經絲) 크림프율이 위사(緯絲) 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하, 위사 크림프율과 경사 크림프율의 차가 0.8~3.0%이며, 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포.
2. 합성섬유 필라멘트로 구성된 직물의 적어도 편면에 20 g/㎡ 이하의 실리콘 수지가 도포되어 이루어지는 에어백용 코팅 기포에 있어서, 코팅 전의 베이스 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하이며, 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포.
3. 제직(製織)시 기포의 경사 장력이 0.16 cN/dtex 이상 0.40 cN/dtex 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2에 기재된 에어백용 코팅 기포.
4. 직물을 구성하는 필라멘트의 총 섬도가 200~470 dtex인 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 에어백용 코팅 기포.
5. 직물의 커버 팩터가 1,800~2,500인 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 에어백용 코팅 기포.
6. 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 에어백용 코팅 기포의 제조방법으로서, 수지의 도포방법이 나이프 코팅 방식이고, 사용하는 나이프의 선단 반경이 0.5 ㎜ 이하이며, 나이프 코팅시에 있어서의 직물의 길이방향의 장력이 0.10 cN/dtex 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포의 제조방법.
아래에 본 발명을 상세하게 기술한다.
본 발명에 있어서 합성섬유 필라멘트로 구성된 직물이란 합성섬유 필라멘트 사조(絲條)를 사용하여 제직되는 직물을 의미한다. 직물은 기계적 강도가 우수하고, 두께를 얇게 할 수 있다고 하는 점에서 우수하다. 직물의 조직은 예를 들면 평직, 능직, 주자직 및 이들의 변화직, 다축직 등을 적용할 수 있고, 그 중에서도 기계적 강도가 보다 우수한 평직물이 특히 바람직하다.
합성섬유로서는 특히 나일론 66, 나일론 6, 나일론 46, 나일론 12 등의 지방족 폴리아미드 섬유, 아라미드 섬유와 같은 방향족 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 섬유가 사용된다. 그 밖에는 전방향족 폴리에스테르 섬유, 폴리파라페닐렌·벤조비스·옥사졸 섬유(PBO 섬유), 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 폴리에테르케톤 섬유 등을 들 수 있다. 다만 경제성을 감안하면 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유가 바람직하고, 특히 바람직하게는 폴리아미드 66이다. 또한 이들 섬유는 그의 일부 또는 전부가 재이용된 원재료로부터 얻어지는 것이어도 된다.
또한 이들 합성섬유에는 원사 제조 공정이나 후가공 공정에서의 공정 통과성을 향상시키기 위해 각종 첨가제를 함유시켜도 된다. 첨가제로서는, 예를 들면 산화방지제, 열안정제, 평활제, 대전방지제, 증점제, 난연제 등을 들 수 있다. 또한 이 합성섬유는 원착사(原着絲)나 제사(製絲) 후 염색한 것이어도 된다. 또한 단사(單絲)의 단면은 통상의 둥근 단면 외에 이형 단면이어도 된다. 합성섬유는 72 필라멘트 이상의 멀티 필라멘트사를 사용하는 것이 유연성, 코팅면의 평활성의 관점에서 바람직하다.
본 발명의 코팅 기포는 직물의 양면에 코팅된 양면 코팅 기포여도 되지만, 수납성의 관점에서 편면에만 코팅되는 편면 코팅 기포가 보다 바람직하다.
코팅 수지는 내열성, 내한성, 난연성을 갖는 실리콘계 수지가 최적이다. 실리콘계 수지의 구체예로서는 부가 중합형 실리콘 고무 등을 들 수 있다. 예를 들면 디메틸실리콘 고무, 메틸비닐실리콘 고무, 메틸페닐실리콘 고무, 트리메틸실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 메틸실리콘 레진, 메틸페닐실리콘 레진, 메틸비닐실리콘 레진, 에폭시 변성 실리콘 레진, 아크릴 변성 실리콘 레진, 폴리에스테르 변성 실리콘 레진 등을 들 수 있다. 그 중에서도 경화 후에 고무 탄성을 갖고, 강도나 신도가 우수하며, 비용면에서도 유리한 메틸비닐실리콘 고무가 적합하다.
실리콘 수지를 사용하는 경우에는 반응 경화제를 사용해도 되고, 예를 들면 백금 분말, 염화백금산, 사염화백금산 등의 백금계 화합물이나, 팔라듐 화합물, 로듐 화합물, 벤조일퍼옥사이드, 파라클로로벤조일퍼옥사이드, 오르토클로로퍼옥사이드 등의 유기 과산화물 등을 사용할 수 있다.
실리콘 고무와 기포의 접착성을 향상시키기 위해서 실리콘 수지에 접착 보조제를 함유시키는 것이 바람직하다. 접착 보조제로서는, 예를 들면 아미노계 실란커플링제, 에폭시 변성 실란커플링제, 비닐계 실란커플링제, 클로르계 실란커플링제 및 메르캅토계 실란커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
실리콘 고무에 첨가하는 무기질 충전제는 종래부터 실리콘 고무의 보강, 점도 조정, 내열성 향상, 난연성 향상 등을 목적으로 하는 충전제로서 사용되고 있다. 가장 대표적인 충전제는 실리카 입자이다. 실리카 입자의 비표면적은 50 ㎡/g 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50~400 ㎡/g, 특히 바람직하게는 100~300 ㎡/g이다. 그 비표면적이 이 범위에 있으면 얻어진 실리콘 경화물에 우수한 인열 강도 특성을 부여하기 쉽다. 비표면적은 BET법에 의해 측정된다. 실리카 입자는 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다. 본 발명에서 사용할 수 있는 실리카 입자로서는 예를 들면 석영, 수정, 규사, 규조토 등의 천연품, 건식 실리카, 실리카퓸, 습식 실리카, 실리카겔, 콜로이달 실리카 등의 합성품을 들 수 있다.
상기의 실리카 입자는 실리콘 고무와 첨가제를 포함하는 수지 조성물에 대해서 보다 양호한 유동성을 부여시키기 쉽게 하기 위해서, 입자의 표면이 소수화처리된 소수성 실리카 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 트리메틸클로로실란, 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란 등의 메틸클로로실란류, 디메틸폴리실록산, 헥사메틸디실라잔, 디비닐테트라메틸디실라잔, 디메틸테트라비닐디실라잔 등의 헥사오르가노디실라잔 등의 유기 규소 화합물이 바람직하다.
실리카 입자의 함유량은 전체 실리콘 수지에 대해서 10~20 질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 12~20 질량%이다. 실리카 입자의 함유량이 10 질량% 미만인 경우, 실리콘 고무의 기계적 강도가 저하되기 쉬워진다. 한편 실리카 입자의 함유량이 20 질량%를 초과하는 경우, 수지 조성물의 유동성이 저하되기 쉬워져 코팅 작업성이 악화될 뿐 아니라 수지가 물러져 접착성이 저감되는 경향이 있다.
본 발명의 코팅 기포는 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 것이 필요하다. 통상의 에어백 전개시에는 30~50 ㎪의 내압이 걸리지만, 추가로 인플레이터의 화약에 의한 열의 영향도 있기 때문에, 포백(布帛)을 표준상태에서 측정할 때에는 100 ㎪ 차압하에서의 통기도를 의논할 필요가 있다. 보다 바람직하게는 0.01 L/㎠/min 이하이다. 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min보다 높으면 특히 내압 유지성능이 요구되는 사이드 에어백, 커튼 에어백, 니 에어백의 경우는 승원 구속성능을 만족시킬 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
통상 수지의 부착량을 적게 하면 기포 표면에 존재하는 수지의 막두께도 얇아지기 때문에, 예를 들면 100 ㎪ 차압하와 같은 고압하에서는 코팅된 수지막이 찢어지기 쉬워 통기도가 증대되는 문제점을 가지고 있었다. 그러나 도포량이 20 g/㎡ 이하의 소량이라도 코팅 전의 베이스 기포의 크림프율을 소정의 범위로 제어하는 것에 의해 코팅 후 기포의 크림프율이 소정의 범위가 됨으로써, 수지의 저도포량화와 고압하에서의 통기도 특성을 양립시키는, 종래 기술로는 해결하지 못했던 신규한 기술 사상을 본 발명자들은 발견한 것이다. 구체적으로는 코팅 전 기포의 경사 크림프율이 4% 이하이고, 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작으며, 이 차가 0~3%가 되는 베이스 기포로, 코팅시의 기포 장력을 소정의 범위로 함으로써 코팅 후 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하, 위사 크림프율과 경사 크림프율의 차가 0.8~3.0%이며, 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 에어백용 코팅 기포를 제공하는 것이다.
에어백용의 베이스 기포와 같은 커버 팩터가 1800을 초과하는 고밀도 직물을 제조하는 경우, 위사를 많이 집어 넣기 위해서 경사의 크림프율은 위사의 크림프율보다 커지는 것이 종래 알려져 있었다. 그러나 본 발명에 있어서 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하이며, 경사·위사 크림프율 차를 0~3%로 설계함으로써 코팅 천으로서 수지의 저도포량화와 고압하에서의 통기도 특성을 양립시키는 방법을 발견한 것이다. 코팅 전 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작게 하고, 또한 경사 크림프율을 4% 이하로 하는 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 AJL과 같이 제직시에 위사방향의 장력이 비교적 낮은 직기를 사용하여 위사방향의 크림프율을 높이는 방법, 제직 후의 정련, 건조 공정에 있어서 천 주행방향에 있어서의 장력을 될 수 있는 한 높게 하는 방법 등이 생각되지만, 제직시의 경사 장력을 가능한 범위에서 높게 하는 방법이 바람직하게 사용된다. 종래의 제직시의 경사 장력으로서는 커버 팩터가 2000 전후에 있어서는 0.15 cN/dtex 이하가 바람직하게 사용되고 있지만, 본원 발명에서는 0.16 cN/dtex 이상, 보다 바람직하게는 0.18 cN/dtex, 더욱 바람직하게는 0.20 cN/dtex 이상이 사용된다. 상한은 특별히 제한하지 않지만, 지나치게 높으면 실 끊어짐에 의한 보풀의 발생이 보이기 때문에, 0.40 cN/dtex 이하, 보다 바람직하게는 0.36 cN/dtex 이하가 바람직하다. 이들 방법에 더하여 제직시 경사방향의 직밀도를 위사방향에 대해서 2% 이상, 바람직하게는 3% 이상, 보다 바람직하게는 3.5% 이상 작아지도록 설계함으로써 경사방향의 크림프율이 위사방향에 대해서 본원 발명 범위의 크림프율이 되기 쉬워 바람직하다. 경사·위사 방향에서의 직밀도 차는 10%를 초과하면 기포의 등방성을 잃기 때문에 바람직하게는 9% 이하, 보다 바람직하게는 8% 이하, 더욱 바람직하게는 6% 이하이다.
또한 기포 제직시의 경사 가닥 수를 줄임으로써 경사에 대한 장력이 걸리기 쉬워지기 때문에 크림프율이 본원 발명 범위에 들어가기 쉬워질 것으로 생각된다.
코팅시에 있어서도 직물의 길이방향으로 장력을 가하는데, 이 장력은 0.01~0.10 cN/dtex로 하는 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써 코팅 후 기포의 크림프율이 본원 기재의 범위가 되어 수지의 저도포량화와 고압하에서의 통기도 특성을 양립할 수 있다. 고압하에서의 통기도 특성을 달성할 수 있는 이유는 명확하지는 않지만, 코팅시에 가해지는 장력이 섬유축방향에 대해서 수직방향인 위사는 코팅시 경사의 이동에 수반하여 천의 주행방향으로 위사의 필라멘트가 퍼지기 때문에 기포의 공극을 메우는 방향이 되어 코팅 후 기포의 통기성은 낮게 유지할 수 있을 것으로 생각된다.
코팅 전 기포의 경사·위사 크림프율 차가 3%보다 큰 경우, 경사가 완전히 신장되어 있거나 위사의 크림프율이 지나치게 큰 것을 나타내고, 코팅시 경사의 이동에 수반되는 위사의 이동을 충분하게 행할 수 없어 기포의 공극을 메울 수 없게 된다. 보다 바람직하게는 0~2.5%이다. 또한 코팅 전 기포에 있어서의 경사 크림프율을 4% 이하로 설정함으로써 나이프에 의한 접압과 직물의 길이방향으로 가해지는 장력에 대한 기포의 움직임이 억제되어, 수지가 직물 내부로 침투하지 않고 기포 표면을 덮은 형태로 건조, 경화할 수 있다. 이 때문에 코팅 후 기포의 통기성은 낮게 유지할 수 있을 것으로 생각된다. 경사 크림프율이 4%보다 크면 코팅 전의 기포 자체의 공극이 많이 존재하기 때문에, 수지가 공극에 들어가 20 g/㎡ 이하의 저도포량이 곤란하다. 또한 코팅시에 장력을 부여해도 경사의 움직임이 크기 때문에 동일하게 공극이 발생하여, 20 g/㎡ 이하의 저도포량은 달성할 수 있어도 수지가 내부에 침투해 있기 때문에 기포 표면을 충분히 덮을 수 없다. 이 때문에 코팅 후의 통기성이 바람직하지 않다.
코팅된 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작고, 또한 위사 크림프율과 경사 크림프율의 차가 0.8~3.0%인 것이 필요하다. 이 크림프율 차를 가짐으로써 기포 표면은 비교적 평탄해지는 동시에 기포 섬유 간의 공극이 저감되어 있어, 20 g/㎡ 이하의 저도포량에 있어서도 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하를 달성할 수 있다. 바람직한 위사 크림프율과 경사 크림프율의 차는 1.0~2.9%이고, 보다 바람직하게는 1.5~2.8%이다.
본 발명에 있어서 사용되는 실리콘 수지의 점도는 15~60 ㎩·sec가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~50 ㎩·sec이다. 일반적으로 실리콘 수지의 막 강신도를 높게 설정하기 위해서는 수지 점도를 높게 함으로써 달성할 수 있지만, 수지 점도가 60 ㎩·sec 이상이 되면 20 g/㎡ 이하의 도표량으로 조정하는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 생긴다. 한편 수지 점도가 15 ㎩·sec 미만인 경우, 목적하는 실리콘 수지의 막 물성이 얻어지지 않을 뿐 아니라, 수지가 직물 내부에 들어가기 때문에 저통기를 달성하는 데에 필요한 수지 두께를 확보하는 것이 곤란해진다. 상기의 점도 범위 내로 조정할 수 있다면 용제계, 무용제계 어느 쪽이어도 상관없지만, 환경에 대한 영향을 고려하면 무용제계가 적합하다.
또한 본 발명에서는 수지 이외의 첨가제를 함유하는 수지 조성물의 경우, 수지 조성물의 점도도 「수지의 점도」라 정의한다.
본 발명에 있어서 수지의 도포량이 20 g/㎡ 이하인 적은 도포량으로 저통기성을 실현하는 코팅 기포를 설계하기 위해서는 수지의 도포방법이 중요하다.
수지를 도포하는 방법으로서는 종래 공지의 방법이 사용되는데, 코팅량 조정의 용이함이나 이물질(돌기물) 혼입시 영향의 관점에서 나이프 코팅이 가장 바람직하다. 본 발명에 있어서 나이프 코팅시에 사용되는 나이프는 그 칼날의 선단 형상으로서 반원형상, 각형상 등을 사용할 수 있다(도 1을 참조).
나이프 코팅을 사용하여 수지의 도포량을 20 g/㎡ 이하로 저감시키기 위해서는 접압, 특히 직물의 길이방향의 기포 장력을 높이는 것이 유효하다. 그러나 종래의 나이프 코팅시에 종래 사용되어 온 나이프 칼날은 선단부가 반원형상인 경우, 예리한 것이라도 선단부 반경(R)이 0.7 ㎜ 정도이다. 그 때문에 수지의 도포량을 20 g/㎡ 이하로 저감시키기 위해서는 직물의 길이방향의 기포 장력을 상당히 높일 필요가 있었다. 그 결과 경사·위사 크림프율의 차가 커져, 크림프율이 큰 방향의 수지막의 두께가 저감하는 현상이 발생하였다. 그 결과, 코팅 전의 베이스 기포의 경사·위사 크림프율 차를 3.0% 이상으로 설계해도, 코팅 후의 압력 완화시에 경사방향 및 위사방향의 크림프율의 차가 커져 크림프율이 큰 방향의 수지막의 두께가 저감하는 현상이 발생하였다. 그 결과, 코팅 전의 베이스 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하이며, 또한 경사·위사 크림프율 차를 0~3%로 설계했다고 하더라도 압력 부하시에 피막이 찢어지기 때문에 낮은 통기도를 유지할 수 없었다.
한편 본 발명에서는 나이프 코팅을 사용하여 코팅 기포를 제조할 때에 선단부 반경(R)이 0.5 ㎜ 미만인 나이프 칼날을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 R이 0.3 ㎜ 이하인 나이프 칼날을 사용하여 기포 장력을 저감시킨 조건에서 코팅을 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 종래의 나이프 칼날보다도 예리한 나이프 칼날을 사용함으로써 기포의 장력을 높이지 않아도 수지의 부착량을 저감시킬 수 있기 때문에, 경사방향 및 위사방향 크림프율을 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 직물 표면에 있어서의 실리콘 수지의 막두께를 두껍게 제어할 수 있기 때문에 높은 통기성능을 유지하는 것이 가능해진다. 또한 나이프 칼날의 선단부 반경은 반지름 게이지(radius gauge)나 레이저광을 사용한 변위 측정장치로 측정할 수 있다.
나이프 코팅에 있어서의 직물의 길이방향의 장력은 0.10 cN/dtex 이하가 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.08 cN/dtex이다. 직물의 길이방향의 장력이 0.10 cN/dtex보다 크면 코팅 전의 베이스 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하이며, 또한 경사·위사 크림프율 차를 0~3%로 설계했다고 하더라도 나이프 하에서 압력 부하시에 직물의 길이방향으로 가해지는 장력에 대한 기포의 움직임이 커져 저통기도를 유지할 수 없게된다.
도포량을 결정하는 조건으로서는 나이프의 압입량도 영향을 미친다. 그러나 나이프의 압입량을 지나치게 올리면 코팅 후의 압력 완화시에 기포의 움직임이 커지기 때문에, 20 g/㎡ 이하의 저도포량으로는 막두께를 균일하게 도포하는 것이 곤란해진다.
도포 후의 코팅제를 건조, 경화시키는 방법으로서는 열풍, 적외광, 마이크로웨이브 등 일반적인 가열방법을 사용할 수 있다. 가열온도, 시간에 대해서는 실리콘 수지가 경화하는 데에 충분한 온도에 도달해 있으면 되고, 바람직하게는 가열온도가 150~220℃이며, 가열시간이 0.2~5분이다.
직물을 구성하는 필라멘트 사조의 총 섬도는 200~470 dtex인 것이 바람직하다. 총 섬도가 470 dtex를 초과하면 기포의 두께가 증대되어 에어백의 수납성이 악화되기 쉬워진다. 한편 총 섬도가 200 dtex 미만에서는 코팅 기포의 인장 강력이나 인열 기계 특성 등의 에어백 작동시의 기계 특성이 저하되기 쉬워진다.
기포가 되는 직물의 커버 팩터는 1,800~2,500이 바람직하고, 특히 바람직하게는 1,900~2,450이다. 커버 팩터가 1,800 미만이면 에어백으로서 필요한 물리 특성(인장 강력이나 인열 강력)이 저하된다. 한편 커버 팩터가 2,500을 초과하는 경우에는 제직시 및 수납성에 의한 한계가 있다. 또한 커버 팩터 CF는 아래 식에 의해 산출한다.
Figure 112014082578942-pct00001
또한 총 섬도의 단위는 dtex, 직밀도의 단위는 가닥/2.54 ㎝이다.
실시예
아래에 실시예를 사용하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 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) 필라멘트 수
필라멘트 사조의 단면 사진으로부터 필라멘트 수를 세었다.
(3) 직물의 밀도
JIS L-1096 8.6.1에 기재된 방법으로 측정하였다.
(4) 크림프율
JIS L-1096 6.7 B법에 기재된 방법으로 측정하였다.
(5) 실리콘 수지막 강신도
실리콘 수지의 0.5 ㎜의 똑같은 두께의 막을 제작하고, 척 간 10 ㎜에서 10 ㎜/min의 속도로 인장시험을 행하여 파단시의 강도 및 신도를 측정하였다. 수지의 건조온도, 시간은 실제로 포백에 도포하고 수지를 경화시킬 때의 조건을 채용하였다.
(6) 도포량
JIS L 1096 8.4.2에 기재된 방법에 따라 코팅 기포의 질량을 측정하였다. 다음으로 블랭크 시료로서 수지를 도포하지 않고 코팅시와 동일한 조건에서 가공처리를 행한 후, JIS L 1096 8.4.2에 기재된 방법에 따라 블랭크 시료의 질량을 측정하였다. 그 후 코팅 기포의 질량과 블랭크 시료의 질량의 차를 도포량으로서 산출하였다. 또한 도포량은 1 ㎡당 질량(g/㎡)으로 표시하였다.
(7) 통기도
100 ㎪ 압력하에서의 통기도를 고압 통기도 측정기(OEM 시스템(주) 제조)를 사용하여 측정하였다.
(8) 코팅시 장력
코팅시에 있어서 소정의 장력이 되도록 천 권취 측 롤러의 토크로부터 나타내어지는 장력을 사용하여 설정하였다. 이 값을 천 폭, 경사의 직밀도, 섬도로 나눈 값을 사용하였다.
(9) 제직시의 경사 장력
실의 장력 측정장치를 사용하여 직기 가동 중에 경사 빔과 백롤러의 중간에 있어서 경사 한 가닥당 가해지는 장력을 측정하였다. 제직 가동시간 10분간의 최대값 5점과 최소값 5점을 추출하여 평균을 취함으로써 경사 한 가닥당 장력으로 하고 섬도로 나눈 값을 사용하였다.
(실시예 1)
총 섬도가 470 dtex, 72 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸(water jet loom)으로 제직하였다. 이어서 비수(沸水)로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하여 경사밀도 45 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 47 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 1,994인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 3.1%, 위사 크림프율은 5.6%였다. 이 직물의 편면에 실리콘 수지의 막 강도가 4.8 ㎫, 막 신도가 378%이고, 수지의 점도가 22 ㎩·sec로 조정된 무용제계 실리콘 수지를, 선단 형상이 반원형상이고 선단부 반경 R이 0.3 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.07 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리하여 도포량을 15 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 저도포량에도 상관없이 매우 낮은 통기도를 나타내었다.
(실시예 2)
총 섬도가 470 dtex, 144 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸으로 제직하였다. 이어서 비수로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하여 경사밀도 45 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 47 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 1,994인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 3.9%, 위사 크림프율은 4.7%였다. 이 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지 및 코팅방법, 조건으로 도포하여 도포량을 14 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 저도포량에도 상관없이 매우 낮은 통기도를 나타내었다.
(실시예 3)
총 섬도가 470 dtex, 144 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸으로 제직하였다. 이어서 비수로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하여 경사밀도 50 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 52 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 2,211인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 3.6%, 위사 크림프율은 5.1%였다. 이 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지를 사용하고, 선단 형상이 반원형상이며 선단부 반경 R이 0.3 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.06 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리하여 도포량을 16 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 저도포량에도 상관없이 매우 낮은 통기도를 나타내었다.
(실시예 4)
총 섬도가 350 dtex, 108 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸으로 제직하였다. 이어서 비수로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하여 경사밀도 54 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 56 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 2,058인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 3.5%, 위사 크림프율은 5.4%였다. 이 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지를 사용하고, 선단 형상이 반원형상이며 선단부 반경 R이 0.3 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.05 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리하여 도포량을 18 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 저도포량에도 상관없이 매우 낮은 통기도를 나타내었다.
(실시예 5)
실시예 1과 동일한 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지를 사용하고, 선단 형상이 반원형상이며 선단부 반경 R이 0.2 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.08 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리하여 도포량을 10 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 저도포량에도 상관없이 매우 낮은 통기도를 나타내었다.
(비교예 1)
총 섬도가 470 dtex, 72 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸으로 제직하였다. 이어서 비수로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하여 경사밀도 46 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 46 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 1,994인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 5.6%, 위사 크림프율은 3.9%였다. 이 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지를 사용하고, 선단 형상이 반원형상이며 선단부 반경 R이 0.3 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.03 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리하여 도포량을 20 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 통기성능이 매우 나빴다. 이는 코팅시에 발생하는 기포의 움직임에 의해 코팅 수지가 내부까지 침투했기 때문에, 부착량이 20 g/㎡를 초과하는 동시에 통기도 저감을 위한 소정의 위치에 코팅 피막이 형성되지 않아 통기도 저감이 달성되지 않았다고 생각된다.
(비교예 2)
총 섬도가 470 dtex, 72 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸으로 제직하였다. 이어서 비수로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하고 경사밀도 46 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 46 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 1,994인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 5.0%, 위사 크림프율은 4.2%였다. 이 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지를 사용하고, 선단 형상이 반원형상이며 선단부 반경 R이 0.3 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.12 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리하여 도포량을 12 g/㎡로 한 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 통기성능이 매우 나빴다. 이는 코팅시에 부여한 기포의 장력이 높고, 직물을 구성하는 경사와 위사의 움직임이 발생함으로써 공극이 생겨, 부착량은 12 g/㎡로 저감되었지만 통기도 저감을 위한 소정의 위치에 코팅 피막이 형성되지 않아 통기도 저감이 달성되지 않았다고 생각된다.
(비교예 3)
총 섬도가 470 dtex, 144 필라멘트의 폴리아미드 66 멀티 필라멘트사를 평직으로 워터 제트 룸으로 제직하였다. 이어서 비수로 수축 가공한 후, 110℃에서 건조 마무리를 하고 경사밀도 46 가닥/2.54 ㎝, 위사밀도 47 가닥/2.54 ㎝, 커버 팩터가 2,016인 직물을 얻었다. 이때 경사 크림프율은 4.5%, 위사 크림프율은 3.5%였다. 이 직물의 편면에 실시예 1과 동일한 실리콘 수지를 사용하고, 선단 형상이 반원형상이며 선단부 반경 R이 0.3 ㎜인 나이프를 사용해서, 코팅시 직물의 길이방향의 장력을 0.07 cN/dtex로 설정하여 플로팅 나이프 코팅으로 도포하였다. 추가로 190℃에서 2분간 경화처리한 후의 도포량이 22 g/㎡인 코팅 기포를 얻었다. 얻어진 코팅 기포의 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다. 얻어진 기포는 통기성능이 양호하였지만 도포량 20 g/㎡ 이하를 달성할 수 없었다. 이는 코팅시에 발생하는 기포의 움직임에 의해 코팅 수지가 내부까지 침투했기 때문에, 부착량이 20 g/㎡를 초과하는 동시에 통기도 저감을 위한 소정의 위치에 코팅 피막이 형성되지 않아 통기도 저감이 달성되지 않았다고 생각된다. 비교예 1과 비교할 때 기포 크림프율, 코팅 장력 등이 본원 발명에 가까운 조건이기 때문에, dpf가 낮은 것에 의한 부착량 증대는 보이지만, 저통기도가 달성되었다고 생각된다.
Figure 112014082578942-pct00002
본 발명의 에어백용 코팅 기포는 저도포량이라도 고도의 통기성을 유지하고, 경량이며 수납성도 우수한 에어백으로서, 운전자나 조수석의 승원에 사용하는 전면 충돌용 에어백뿐 아니라, 특히 내압 유지성능이 요구되는 사이드 에어백, 커튼 에어백, 니 에어백에도 넓은 범위에서 사용할 수 있어 산업상의 기여는 크다.
1 접촉 부분
2 수지

Claims (6)

  1. 합성섬유 필라멘트로 구성된 직물의 적어도 편면에 20 g/㎡ 이하의 실리콘 수지가 도포되어 이루어지는 에어백용 코팅 기포(基布)에 있어서, 코팅된 기포의 경사(經絲) 크림프율이 위사(緯絲) 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하, 위사 크림프율과 경사 크림프율의 차가 0.8~3.0%이며, 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포.
  2. 합성섬유 필라멘트로 구성된 직물의 적어도 편면에 20 g/㎡ 이하의 실리콘 수지가 도포되어 이루어지는 에어백용 코팅 기포에 있어서, 코팅 전의 베이스 기포의 경사 크림프율이 위사 크림프율 보다 작고, 경사 크림프율이 4% 이하이며, 코팅 기포의 100 ㎪ 차압하에서의 통기도가 0.02 L/㎠/min 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제직(製織)시 기포의 경사 장력이 0.16 cN/dtex 이상 0.40 cN/dtex 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    직물을 구성하는 필라멘트의 총 섬도가 200~470 dtex인 에어백용 코팅 기포.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    직물의 커버 팩터가 1,800~2,500인 에어백용 코팅 기포.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 에어백용 코팅 기포의 제조방법으로서, 수지의 도포방법이 나이프 코팅 방식이고, 사용하는 나이프의 선단 반경이 0.5 ㎜ 이하이며, 나이프 코팅시에 있어서의 직물의 길이방향의 장력이 0.10 cN/dtex 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 코팅 기포의 제조방법.
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