KR102080641B1 - 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

원사에 부여된 호제가 제직공정 중에 탈락하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 제직공정이 완료된 후에 상기 호제를 섬유 기재로부터 효과적으로 제거함으로써 상기 섬유 기재와 그 위에 후속적으로 형성될 코팅층 사이의 박리강도를 극대화시키고 에어백 원단의 강연도를 낮출 수 있는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 방법은, 폴리에스테르 원사에 폴리에스테르계 호제를 가하는 단계; 상기 호제가 가해진 폴리에스테르 원사를 이용하여 섬유 기재를 제조하는 단계; pH 8-10의 알칼리 조건 하에서 상기 섬유 기재로부터 상기 호제를 제거하는 단계; 및 상기 호제가 제거된 섬유 기재 상에 고무 성분을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법{Method for Manufacturing Polyester Fabric for Airbag}
본 발명은 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 가호공정을 통해 원사에 부여된 호제가 제직공정 중에 탈락하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 제직공정이 완료된 후에 상기 호제를 섬유 기재로부터 효과적으로 제거함으로써 상기 섬유 기재와 그 위에 후속적으로 형성될 코팅층 사이의 박리강도를 극대화시키고 에어백 원단의 강연도를 낮출 수 있는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법에 관한 것이다.
소정 속도 이상으로 주행중인 차량의 충돌 또는 전복시 차량에 가해지는 충격을 충격감지센서가 감지하면, 에어백이 팽창 전개됨으로써 차량의 운전자 및 승객이 사고로부터 보호된다.
일반적으로, 에어백용 원단은 섬유 기재(textile substrate) 외에 원단의 기밀성을 높이기 위한 코팅층(coating layer)을 더 포함한다.
섬유 기재의 제조를 위하여 나일론 66 등의 폴리아미드 원사가 주로 사용되었으나, 비용절감 등의 요구를 만족시키기 위하여 최근에는 폴리아미드 원사를 대체할 수 있는 에어백용 폴리에스테르 원사에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
섬유 기재는 평직(plain weave) 또는 바스켓직(basket weave)으로 제직된 직물 또는 OPW(One Piece Woven) 타입의 직물일 수 있다. 직물은 다양한 방법에 의해 경사(warp)와 위사(weft)를 교차시킴으로써 제조된다. 예를 들어, 평직에 의하면, 경사들이 상대적으로 높은 위치와 상대적으로 낮은 위치 사이에서 교호적으로 그리고 주기적으로 승하강하면서 공간을 형성하고, 위사들이 상기 경사들과 거의 직각으로 교차되도록 상기 공간으로 삽입된다.
제직에 사용되는 경사는 정경공정(warping), 가호공정(sizing), 비밍공정(beaming), 통경공정(drawing-in) 등을 순차적으로 수행함으로써 준비될 수 있다. 정경공정은, 크릴(creel)로부터 경사들을 풀어내어 설계된 경사 밀도와 폭에 맞추어 경사들을 배열하고 설계된 직물의 길이만큼 상기 경사들을 정경빔(warper beam)에 감는 공정이다. 비밍공정은, 다수의 정경빔으로부터 제공되는 경사들을 설계된 직물의 경사 본(本)수로 합본하여 직기빔(loom beam)에 감는 공정이다. 가호공정은, 상기 경사들을 직기빔에 감기 직전에 그 집속성 및 제직성을 향상시키기 위하여 호제(sizing agent)를 상기 경사들에 부여하는 공정이다. 통경공정은, 직기빔에 감겨 있는 경사들을 드로퍼(dropper), 종광(heald), 및 바디(reed)에 끼우는 공정이다. 이렇게 준비된 경사들을 위사들과 교차시키는 제직 공정이 수행됨으로써 직물이 완성된다.
에어백용 직물의 제직성 향상을 위하여 가호공정에서 통상적으로 이용되고 있는 호제는 아크릴계 호제이다. 그러나, 아크릴계 호제는 폴리에스테르 원사와의 접착력이 폴리아미드 원사와의 접착력에 비해 좋지 않아 제직 공정 중에 폴리에스테르 원사로부터 탈락하는 문제가 발생하고 있다.
한편, 일단 제직 공정이 완료된 후에는, 원사에 붙어있는 호제가 불순물로 작용하여 섬유 기재와 코팅층 사이의 박리강도를 약화시킬 뿐만 아니라 에어백 원단의 강연도(stiffness)를 증가시킨다. 특히, 자동차에 장착된 에어백은 사고 발생 전까지 밀폐된 공간에 장시간 보관되기 때문에, 습도 등의 요인들로 인해 섬유 기재와 코팅층 사이의 접착력이 더욱 저하될 수 있고, 그로 인해 인플레이터에 의해 에어백이 전개될 때 코팅층이 섬유 기재로부터 쉽게 박리될 위험이 크다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 가호공정을 통해 원사에 부여된 호제가 제직공정 중에 탈락하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 제직공정이 완료된 후에 상기 호제를 섬유 기재로부터 효과적으로 제거함으로써 상기 섬유 기재와 그 위에 후속적으로 형성될 코팅층 사이의 박리강도 극대화시키고 에어백 원단의 강연도를 낮출 수 있는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 폴리에스테르 원사에 폴리에스테르계 호제를 가하는 단계; 상기 호제가 가해진 폴리에스테르 원사를 이용하여 섬유 기재를 제조하는 단계; pH 8-10의 알칼리 조건 하에서 상기 섬유 기재로부터 상기 호제를 제거하는 단계; 및 상기 호제가 제거된 섬유 기재 상에 고무 성분을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법이 제공된다.
상기 호제 제거 단계는 상기 섬유 기재를 pH 8-10의 정련액(scouring solution)을 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정련액은 물, 및 상기 물에 용해되어 있는 알칼리 화합물, 침투제(permeating agent), 불용화제(insolubilizing agent), 및 호발제(desizing agent)를 포함할 수 있다.
상기 정련액은 100 중량부의 알칼리 화합물, 160 내지 190 중량부의 침투제, 190 내지 220 중량부의 불용화제, 및 450 내지 550 중량부의 호발제가 상기 물에 용해되어 있다.
상기 호제 제거 단계는 상기 정련액을 통과한 상기 섬유 기재를 수세액을 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수세액은 물만으로 이루어질 수 있다.
상기 정련액은 제1 및 제2 정련조들에 담겨 있고, 상기 수세액은 제1 내지 제3 수세조들에 담겨 있되, 상기 제1 정련조의 정련액은 50 내지 70 ℃로 유지되고, 상기 제2 정련조의 정련액은 75 내지 95 ℃로 유지되고, 상기 제1 수제조의 수세액은 70 내지 90 ℃로 유지되고, 상기 제2 수제조의 수세액은 70 내지 90 ℃로 유지되고, 상기 제3 수세조의 수세액은 40 내지 60 ℃로 유지될 수있다.
상기 섬유 기재는 상기 정련액 및 상기 수세액을 10 내지 21 m/min의 속도로 통과할 수 있다.
상기 코팅층 형성 전에, 상기 호제가 제거된 섬유 기재를 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 섬유 기재를 열고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 열고정 단계는 150 내지 190 ℃에서 수행될 수 있다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 의하면, 섬유 기재의 제조에 사용되는 폴리에스테르 원사에 대하여 우수한 접착력을 갖는 호제를 사용함으로써 제직 공정 중의 호제 탈락을 방지 또는 최소화하고 공정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제직 공정을 통해 섬유 기재가 완성된 후에는 최적의 조건 하에서 상기 호제를 상기 섬유 기재로부터 효과적으로 제거함으로써, 에어백 원단의 강연도를 최소화할 뿐만 아니라 섬유 기재와 코팅층 사이의 박리강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 에어백 원단을 이용하여 제조되는 에어백은 원단의 낮은 강연도 덕분에 우수한 폴딩성 및 수납성을 가질 수 있고, 섬유 기재와 코팅층 사이의 높은 박리강도 덕분에 우수한 내압 유지 성능을 나타낼 수 있으며, 결과적으로 본연의 목적인 탑승자 안전을 더욱 확실히 보장할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 다만, 아래의 내용은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예들에 불과한 것으로서 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 권리범위 내에서 이들의 다양한 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
본 명세서에서 폴리에스테르계 호제는 폴리에스테르 수지를 기초로 한(polyester-based) 호제를 의미하고, 아크릴계 호제는 아크릴 수지를 기초로 한(acryl-based) 호제를 의미한다.
본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법은 폴리에스테르 원사를 준비하는 단계, 폴리에스테르계 호제를 상기 폴리에스테르 원사에 가하는 단계, 상기 호제가 가해진 폴리에스테르 원사를 이용하여 섬유 기재를 제조하는 단계, pH 8-10의 알칼리 조건 하에서 상기 섬유 기재로부터 상기 호제를 제거하는 단계, 및 상기 호제가 제거된 섬유 기재 상에 고무 성분을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서 폴리에스테르 원사는 폴리에스테르 수지(예를 들어, PET)를 90 몰% 이상 포함하는 원사로 정의된다.
상기 폴리에스테르 원사는, 폴리에스테르 중합체(예를 들어, PET)를 270 내지 320 ℃에서 300 내지 1,000 m/min의 방사속도로 용융 방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조한 후 상기 폴리에스테르 미연신사를 5 내지 7의 총연신비로 연신함으로써 제조될 수 있다. 폴리에스테르 중합체를 용융 방사한 후 15 내지 60 ℃의 냉각풍을 이용한 냉각 공정을 수행함으로써 폴리에스테르 미연신사를 제조할 수 있다. 상기 연신 공정은 상기 미연신사를 오일 픽업량 0.2 내지 2%의 조건 하에서 고뎃 롤러를 통과시킨 후에 수행될 수 있다. 연신사를 170 내지 250 ℃에서 열고정시키는 공정이 추가적으로 수행될 수도 있다.
대안적으로, 방사와 연신이 단일공정에서 연속적으로 이루어지는 직접 방사 연신(Direct Spinning & Drawing: DSD) 방식으로 통해 상기 폴리에스테르 원사가 제조될 수도 있다.
상기 폴리에스테르 원사는 2.5 내지 5.5 데니어의 섬도를 갖는 다수의 모노필라멘트들을 포함하고, 315 내지 600 데니어의 총섬도를 가질 수 있다.
방사 공정 중 사절 발생을 방지 또는 최소화하기 위해서 상기 모노필라멘트의 섬도는 2.5 데니어 이상이어야 한다. 반면, 구금을 통과한 용융물의 냉각 효율을 고려할 때, 상기 모노필라멘트의 섬도는 5.5 데니어 이하인 것이 바람직하다.
또한, 에어백 전개시 고온-고압의 전개 에너지를 흡수할 수 있는 흡수 성능 측면에서 우수한 기계적 물성(예를 들어, 강도)이 유지되기 위해서 상기 원사의 총섬도는 315 데니어 이상이어야 한다. 반면, 에어백의 폴딩성 및 경량화를 위해서 상기 원사의 총섬도는 600 데니어 이하인 것이 바람직하다.
에어백 원단을 위한 섬유 기재를 제조할 때 우수한 제직성을 담보하기 위해서, 상기 폴리에스테르 원사에 호제가 부여된다.
상기 호제는 원사의 제직성을 향상시킬 수 있어야 할 뿐만 아니라 섬유 기재의 제조에 사용되는 원사에 대하여 우수한 접착력을 가질 것이 요구된다. 만약 상기 원사와 호제 사이의 접착력이 좋지 않으면 제직 공정 중에 호제가 탈락하는 문제가 발생한다.
전술한 바와 같이, 에어백용 직물의 제직성 향상을 위하여 통상적으로 이용되고 있는 호제는 아크릴계 호제이다. 그러나, 아크릴계 호제는 폴리에스테르 원사와의 접착력이 폴리아미드 원사와의 접착력에 비해 좋지 않아 제직 공정 중에 폴리에스테르 원사로부터 탈락하는 문제가 발생하고 있다.
연구를 거듭한 결과, 본 발명자들은 폴리에스테르계 호제가 폴리에스테르 원사의 제직성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폴리에스테르 원사와의 접착력도 우수하다는 사실을 찾아내었다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 폴리에스테르 원사에 가해지는 호제는 폴리에스테르 수지를 포함한다. 아크릴계 호제 대신에 폴리에스테르계 호제를 폴리에스테르계 원사에 가한 후 제직 공정을 실시함으로써 제직 공정 중의 호제 탈락을 방지 또는 최소화하고 공정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 호제가 가해진 폴리에스테르 원사를 이용하여 제조되는 섬유 기재는 경사 및 위사를 갖는 직물이거나 또는 편직물일 수 있다.
상기 직물의 경사들 및 위사들은 다양한 방법에 의해 교차될 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 기재는 평직 또는 바스켓직으로 제직된 직물 또는 OPW(One Piece Woven) 타입의 직물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 섬유 기재는 하기의 식1에 의해 정의되는 커버팩터(CF)가 1,800 내지 2,460인 직물일 수 있다.
식1:
Figure 112014093635320-pat00001
상기 섬유 기재의 커버팩터가 1,800 미만이면 코팅층을 형성한다고 하더라도 에어백 원단의 공기 차단성 및 내압 유지 성능이 업계의 요구를 만족시킬 수 없다. 반면, 상기 커버팩터가 2,460을 초과하면 에어백 수납이 곤란할 정도로 에어백의 폴딩성이 저하된다.
이와 같이 제조된 본 발명의 섬유 기재는 폴리에스테르계 호제를 여전히 포함하고 있다. 전술한 바와 같이, 섬유 기재 상의/내의 호제는 불순물로 작용하여 섬유 기재와 후속 공정에서 형성될 코팅층 사이의 박리강도를 약화시킬 뿐만 아니라 에어백 원단의 강연도를 높인다. 섬유 기재와 코팅층 사이의 낮은 박리강도는 에어백이 전개될 때 코팅층이 섬유 기재로부터 쉽게 박리될 수 있도록 함으로써 탑승객 보호를 위해 요구되는 에어백의 공기 차단성 및 내압 유지 성능을 저하시킨다. 또한, 에어백 원단의 높은 강연도는 에어백의 폴딩성을 악화시킨다.
따라서, 본 발명에 의하면, 상기 폴리에스테르계 호제를 섬유 기재로부터 제거시키기 위한 공정이 수행된다.
한편, 섬유 기재 상에 코팅층을 형성하기 전에 잔류 호제 함량을 충분히 낮추기 위해서는 상기 호제의 종류에 맞도록 공정 조건들이 적절히 세팅되어야 한다.
본 발명자들은, 본 기술분야에서 통상적으로 사용되고 있는 아크릴계 호제를 제거할 때 적용되는 pH 11 이상의 매우 강한 알칼리성 조건을 폴리에스테르계 호제 제거 공정에도 적용할 경우, 호제 내에 포함되어 있는 폴리에스테르 수지가 섬유 기재 내에서 굳어버리는 현상이 발생함을 발견하였다. 산-염기 반응에 의한 염 생성이 이와 같은 현상을 유발한다고 추측된다. 이와 같은 현상으로 말미암아 에어백 원단의 강연도(stiffness)가 높아져 에어백의 폴딩성이 저하되는 문제가 야기된다.
연구를 거듭한 결과, 본 발명자들은 상기 섬유 기재로부터 상기 폴리에스테르계 호제를 제거하는 공정에서 pH 8-10의 상대적으로 약한 알칼리 조건을 적용할 때 상기 폴리에스테르계 호제가 상기 섬유 기재로부터 가장 효과적으로 제거될 수 있음을 발견하였다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 호제 제거 공정을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 호제 제거 공정은 상기 섬유 기재를 pH 8-10의 정련액(scouring solution)을 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 정련액은 물, 및 상기 물에 용해되어 있는 알칼리 화합물, 침투제(permeating agent), 불용화제(insolubilizing agent), 및 호발제(desizing agent)를 포함할 수 있다.
상기 정련액은 100 중량부의 알칼리 화합물, 160 내지 190 중량부의 침투제, 190 내지 220 중량부의 불용화제, 및 450 내지 550 중량부의 호발제가 상기 물에 용해되어 있을 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 정련액은 약 3톤의 물에 약 2.2 kg의 알칼리 화합물, 약 1.7 내지 1.8 kg의 침투제, 약 2 내지 2.1 kg의 불용제, 약 4.9 내지 5.1 kg의 호발제를 용해시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 알칼리 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 수산화나트륨이다.
상기 침투제는 정련액이 섬유 기재 내에 스며들 수 있도록 하기 위한 것이고, 상기 불용화제는 호제와 같은 불순물이 정련액에 녹지않고 고체 상태로 유지되도록 하기 위한 것이며, 상기 호발제는 섬유 기재로부터 호제를 제거하기 위한 것이다.
상기 정련액은 상술한 성분들이 잘 섞일 수 있도록 제조된다. 예를 들어, 용기의 약 절반을 물로 채우고 수산화나트륨 등의 수용성 알칼리 화합물을 첨가한 후 교반함으로써 물과 알칼리 화합물이 잘 섞이도록 한다. 이어서, 침투제, 불용화제, 호발제 등의 나머지 성분들을 추가로 첨가한 후 교반한다. 이렇게 준비된 정련액을 정련조로 옮긴다.
선택적으로, 본 발명의 호제 제거 공정은 상기 정련액을 통과한 상기 섬유 기재를 수세조에 담겨있는 수세액을 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수세액은 물만으로 이루어질 수 있다.
선택적으로, 상기 정련액은 복수개의 정련조들에 담겨질 수 있고 상기 수세액도 복수개의 수세조들에 담겨질 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 기재가 제1 및 제2 정련조들과 제1 내지 제3 수세조들을 순차적으로 통과할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 호제 제거 효과를 거의 동등한 수준으로 달성하면서도 에너지를 절감하기 위하여, 상기 제1 정련조의 정련액은 50 내지 70 ℃, 상기 제2 정련조의 정련액은 75 내지 95 ℃, 상기 제1 수제조의 수세액은 70 내지 90 ℃, 상기 제2 수제조의 수세액은 70 내지 90 ℃, 상기 제3 수세조의 수세액은 40 내지 60 ℃로 각각 유지될 수 있다. 그러나, 상기 정련액과 수세액은 실질적으로 동일한 온도로 유지되는 것이 호제 제거 효과 측면에서 가장 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 섬유 기재로부터 호제와 같은 불순물을 효과적으로 제거하고 섬유 기재 수축을 최소화하기 위하여, 상기 섬유 기재가 상기 정련액과 수세액을 실질적으로 동일한 속도, 예를 들어 10 내지 21 m/min의 속도로 통과할 수 있다.
수세액을 통과한 젖은 상태의 섬유 기재를 건조시키기 위한 공정이 실시될 수 있다. 상기 건조 공정은 스팀 실린더를 이용하여 수행될 수 있다. 이와 같은 건조 공정은 후속의 열고정 공정이 효과적으로 수행될 수 있도록 도와준다.
이어서, 건조된 섬유 기재가 외부 영향에 의해 변형되지 않도록 그 형태를 고정시키기 위한 열고정 공정이 수행될 수 있다. 섬유 기재의 열수축을 최소화하고 그 치수안정성을 향상시키기 위하여, 상기 열고정 단계는 150 내지 190 ℃에서 수행될 수 있다.
상기 열고정 공정 후, 섬유 기재의 온도를 낮추어 주기 위한 냉각 공정이 수행된 후 냉각된 섬유 기재를 권취한다. 상기 냉각 공정은 쿨링 실린더를 이용하여 수행될 수 있다.
전술한 방식을 통해 폴리에스테르계 호제가 제거된 섬유 기재 상에 고무 성분을 포함하는 코팅층이 형성된다. 상기 코팅층은 에어백 원단의 기계적 물성, 기밀성, 공기 차단성, 및 내압 유지 성능을 향상시키기 위한 것이다.
상기 코팅층은 상기 섬유 기재의 일면 또는 양면 상에 형성될 수 있다. 상기 고무 성분으로는 분말형 실리콘, 액상형 실리콘, 폴리우레탄, 클로로프렌, 네오프렌, 폴리비닐클로라이드, 및 에멀젼형 실리콘으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 에어백의 기밀성 및 전개시 강도 유지 측면에서, 상기 코팅층은 분말형 실리콘, 액상형 실리콘, 또는 그 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 코팅층의 단위면적당 코팅량은 15 내지 150 g/m2, 바람직하게는 20 내지 140 g/m2, 더욱 바람직하게는 30 내지 130 g/m2이다. 상기 코팅량이 15 g/m2 미만일 경우 우수한 내스크럽성 특성 및 내압 유지 성능을 얻을 수 없다. 반면, 상기 코팅량이 150 g/m2 을 초과하면 에어백의 폴딩성 및 수납성이 현격히 떨어진다.
상기 코팅층은 나이프 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 분무 코팅 등의 통상의 코팅법을 통해 형성될 수 있는데, 나이프 코팅이 코팅의 균일성 측면에서 바람직하다.
코팅층이 형성된 후, 코팅제의 경화를 위한 가황 공정이 추가로 수행될 수 있다. 상기 가황 공정은 150 내지 200 ℃에서 120 내지 350 초 동안 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명의 효과를 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이들이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
약 500 데니어의 총섬도를 갖는 폴리에스테르(PET) 원사에 PET계 호제(Huntsman 社, 상표명: TESCOL®PRS warp size)를 가하였고, 상기 호제가 부착된 폴리에스테르 원사를 이용하여 평직을 수행함으로써 커버팩터 2400의 직물을 제조하였다.
상기 직물을 제1 및 제2 정련조들에 담겨있는 pH 8의 정련액 및 제1 내지 제3 수세조들에 담겨있는 수세액을 약 20 m/min의 속도로 순차적으로 통과시킴으로써 상기 호제를 제거하였다.
상기 정련액은 약 3톤의 물에 약 2.2 kg의 수산화나트륨, 약 1.7 kg의 침투제(니카코리아 社, 상표명: P-350), 약 2 kg의 불용제(니카코리아 社, 상표명: K-2500), 약 5 kg의 호발제(대양 社, 상표명: Texlon CD)를 용해시킴으로써 제조되었고, 상기 수세액은 물만으로 이루어졌다.
상기 제1 정련조의 정련액은 약 60℃, 상기 제2 정련조의 정련액은 약 85℃, 상기 제1 수제조의 수세액은 약 80℃, 상기 제2 수제조의 수세액은 약 80℃, 상기 제3 수세조의 수세액은 약 50℃로 각각 유지되었다.
이어서, 스팀 실린더를 이용하여 상기 직물을 건조시킨 후, 150 내지 190 ℃로 유지되는 복수개의 챔버들을 통과시킴으로써 열고정시켰다.
이와 같이 제조된 섬유 기재 상에 액상 실리콘 수지를 기초로 하는 실리콘 코팅제를 나이프 코팅 방식을 이용하여 95 g/m2의 코팅량으로 코팅하고 건조시켰다. 이어서, 200 ℃에서 300 초 동안 가황 공정을 수행함으로써 상기 코팅제를 경화시켜 실리콘 코팅층을 갖는 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 2
상기 정련액 제조시 물에 용해된 수산화나트륨의 양이 약 3 kg이었고, 상기 정련액의 pH가 9이었다는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어백 원단이 완성되었다.
실시예 3
상기 정련액 제조시 물에 용해된 수산화나트륨의 양이 약 3.8 kg이었고, 상기 정련액의 pH가 10이었다는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어백 원단이 완성되었다.
실시예 4
상기 제1 및 제2 정련조들의 정련액과 상기 제1 내지 제3 수세조들의 수세액이 모두 동일하게 80℃로 유지되었다는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어백 원단이 완성되었다.
비교예 1
PET계 호제 대신에 아크릴계 호제가 사용되었다는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 에어백 원단이 완성되었다. 직물 제조시에 호제가 탈락하는 현상이 발생하였다.
비교예 2
상기 정련액 제조시 물에 용해된 수산화나트륨의 양이 약 6 kg이었고, 상기 정련액의 pH가 14이었다는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 에어백 원단이 완성되었다. 비교예 1과 마찬가지로 직물 제조시에 호제가 탈락하는 현상이 발생하였다.
비교예 3
상기 정련액 제조시 물에 용해된 수산화나트륨의 양이 약 4.2 kg이었고, 상기 정련액의 pH가 11이었다는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어백 원단이 완성되었다.
* 잔류 호제 함량
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 열고정된 직물들(코팅층 형성 전)에 남아있는 호제의 함량을 속슬렛 추출법(Soxhlet extraction method)을 이용하여 각각 구하였다.
즉, 상기 직물의 시편의 중량(WF)을 측정하였다. 이어서, 속슬렛 추출법에 따라 에틸에테르 용매를 사용하여 상기 직물 시편에 남아있는 호제를 추출하여 추출액을 얻었다. 상기 추출액으로부터 에테르와 수분을 증발시킴으로써 얻어진 추출물의 중량(WE)을 측정하였다. 이어서, 하기의 식2에 의해 열고정된 직물의 호제 함량을 산출하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
식2: 잔류 호제 함량(%) = (WE/WF) × 100
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
잔류
호제
함량(%)

0.33

0.36

0.4

0.29

0.42

0.36

0.48
* 에어백 원단의 강연도( stiffness ) 측정
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 에어백 원단들의 강연도를 ASTM D 4032 써큘러 밴드법에 의해 각각 측정한 후, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
구체적으로, 에어백 원단으로부터 100mm × 200mm의 샘플을 채취하고, 받침대 위에 준비한 샘플을 반으로 접은 다음 상기 받침대 위에 놓고 위에서 바(Bar)로 샘플을 눌렀을 때 받침대의 구멍으로 원단을 밀고 내려가는 힘을 측정하였다.
* 직물과 코팅층 사이의 박리강도 측정
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 에어백 원단들에 있어서, 직물과 코팅층 사이의 박리강도를 국제표준화기구규격인 ISO 5981에 의해 각각 측정한 후, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
구체적으로, ISO 5981에 따른 내스크럽성 측정 장치를 사용하여 원단의 내스크럽 특성을 평가하였다. 먼저, 에어백 원단으로 시편을 재단하여 상기 장치에서 프레스(press)로 원단 시편을 눌러주고 원단 시편의 양쪽을 잡고 반복 운동시켜주며 내스크럽성 테스트를 실시하였다.
이때, 내스크럽성 측정은 하중(pressure force) 10N의 조건 하에서 마모자의 왕복운동 전체 횟수를 측정하여 나타내는데, 매 50회 스트로크(stroke)마다의 왕복운동 후 코팅층이 벗겨지지 않으면 "pass"되어 계속해서 왕복운동을 진행하고, 코팅층이 벗겨지게 되면 "fail"로 처리하고 상기 왕복운동을 중지한 후 직물로부터 코팅층이 벗겨지기 직전까지의 스트로크 횟수를 상기 에어백 원단의 박리강도를 나타내는 지표로 간주하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
강연도(kgf) 1.89 1.93 1.83 1.78 1.85 1.82 4.74
박리강도
(stroke No.)
3000 2900 2800 3000 2500 2700 2300
위 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 3에 의해 제조된 에어백 원단의 강연도는 3.5 kgf를 초과하였는데, 원단의 강연도가 3.5 kgf를 초과할 경우 차량용 에어백으로 사용시 공기압에 의해 정상적인 형태로 전개되지 않는 문제가 있다. 또한, 비교예 3에 의해 제조된 에어백 원단의 경우, 2300회의 스트로크만에 코팅층이 직물로부터 분리됨으로써 실시예 1 내지 4의 에어백 원단들 대비 상대적으로 낮은 박리강도를 나타내었다.

Claims (10)

  1. 폴리에스테르 원사에 폴리에스테르계 호제를 가하는 단계;
    상기 호제가 가해진 폴리에스테르 원사를 이용하여 섬유 기재를 제조하는 단계;
    pH 8-10의 알칼리 조건 하에서 상기 섬유 기재로부터 상기 호제를 제거하는 단계; 및
    상기 호제가 제거된 섬유 기재 상에 고무 성분을 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 호제 제거 단계는 상기 섬유 기재를 pH 8-10의 정련액(scouring solution)을 통과시키는 단계를 포함하고,
    상기 정련액은 물, 및 상기 물에 용해된 알칼리 화합물, 침투제(permeating agent), 불용화제(insolubilizing agent), 및 호발제(desizing agent)를 포함하며,
    상기 알칼리 화합물은 상기 정련액의 총 중량에 대하여 0.07 내지 0.13 중량%로 포함하는,
    에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정련액은 100 중량부의 알칼리 화합물, 160 내지 190 중량부의 침투제, 190 내지 220 중량부의 불용화제, 및 450 내지 550 중량부의 호발제가 상기 물에 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 호제 제거 단계는 상기 정련액을 통과한 상기 섬유 기재를 수세액을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수세액은 물만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 정련액은 제1 및 제2 정련조들에 담겨 있고,
    상기 수세액은 제1 내지 제3 수세조들에 담겨 있되,
    상기 제1 정련조의 정련액은 50 내지 70 ℃로 유지되고,
    상기 제2 정련조의 정련액은 75 내지 95 ℃로 유지되고,
    상기 제1 수제조의 수세액은 70 내지 90 ℃로 유지되고,
    상기 제2 수제조의 수세액은 70 내지 90 ℃로 유지되고, 상기 제3 수세조의 수세액은 40 내지 60 ℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 섬유 기재는 상기 정련액 및 상기 수세액을 10 내지 21 m/min의 속도로 통과하는 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층 형성 전에,
    상기 호제가 제거된 섬유 기재를 건조시키는 단계; 및
    상기 건조된 섬유 기재를 열고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열고정 단계는 150 내지 190 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조방법.
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