KR102111608B1 - 에어백 원단 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

에어백 경량화 요구를 만족시킴과 동시에 우수한 형태안정성을 가지면서도 디라미네이션의 위험이 없어 높은 기밀성을 항상 보장할 수 있는 에어백 원단 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 에어백용 원단은, 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조의 부품성 영역 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조의 비부품성 영역을 포함하는 섬유 기재; 및 상기 섬유 기재 상의 폴리머 층을 포함하되, 상기 제1 및 제2 층들 중 적어도 하나는 평직 패턴의 제1 부분 및 비평직 패턴의 제2 부분을 포함한다.

Description

에어백 원단 및 그 제조방법{Airbag Fabric and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 에어백 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 에어백 경량화 요구를 만족시킴과 동시에 우수한 형태 안정성을 가지면서도 디라미네이션(delamination)의 위험이 없어 우수한 기밀성(공기 차단성)을 항상 보장할 수 있는 에어백 원단 에어백 원단 및 그 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.
에어백용 원단은, 차량 사고 발생 시 원활한 전개를 위하여 낮은 공기투과성을 가져야 하고, 에어백 자체가 손상되는 것을 방지하기 위하여 우수한 기계적 물성(예를 들어, 인장강도, 형태안정성 등)을 가져야 하며, 에어백의 수납성 향상을 위하여 낮은 강연도(stiffness)를 가져야 한다. 이와 동시에, 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 차량의 연비 향상을 위하여 에어백용 원단의 경량화가 지속적으로 요구되고 있다.
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 원사 또는 폴리에스테르 원사가 주로 사용되고 있다. 일반적으로, 상기 섬유 기재는 평직(plain weave) 또는 바스켓직(basket weave)으로 제직된 직물 또는 OPW(One Piece Woven) 타입의 직물이다.
코팅층의 주재료로서 네오프렌 고무가 초창기에 이용되었으나 환경 문제로 인해 더 이상 사용되지 않고 있다.
최근에는 실리콘 수지 또는 폴리우레탄 수지를 직물의 일면 또는 양면 상에 나이프 코팅 방식에 의해 코팅한 실리콘-코팅 원단 또는 폴리우레탄-코팅 원단이 에어백 제조에 이용되고 있다.
그러나, 사이드 커튼(side curtain)과 같이 상대적으로 오랜 시간 동안 부풀어진 상태로 유지되어야 하는 에어백용 원단의 제조에 있어서 나이프 코팅이 적용될 경우 상대적으로 많은 양의 수지가 코팅되어야 하기 때문에, 수지 코팅은 차량의 연비 향상을 위해 지속적으로 강화되는 에어백 원단의 경량화 요구를 만족시킬 수 없다.
수지 코팅의 위와 같은 단점을 극복하기 위하여, 수지 코팅에 비해 경량화 측면에서 유리한 필름 라미네이팅 공법이 제안되었다. 필름 라미네이팅 공법에 의하면, 섬유 기재의 표면 상에 상대적으로 낮은 단위 면적당 중량을 갖는 폴리머 필름이 접착됨으로써 수지 코팅 공법이 적용된 에어백 원단의 기밀성만큼 높은 기밀성을 가지면서도 경량화에 더 유리한 에어백 원단이 제공될 수 있다.
그러나, 에어백 원단의 경량화를 위하여 필름 라미네이팅 공법이 적용될 경우, 시간의 경과에 따라 또는 고압의 에어 주입에 따라 에어백 원단이 섬유 기재와 폴리머 필름으로 디라미네이트(delaminate)되는 현상이 종종 발생한다. 이와 같은 디라미네이션은 에어백 원단의 기밀성을 급격히 떨어뜨리고, 그 결과 자동차 사고 발생 시 탑승객의 안전이 보장될 수 없게 된다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 에어백 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 에어백 경량화 요구를 만족시킴과 동시에 우수한 형태안정성을 가지면서도 디라미네이션의 위험이 없어 높은 기밀성을 항상 보장할 수 있는 에어백 원단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 에어백 경량화 요구를 만족시킴과 동시에 우수한 형태안정성을 가지면서도 디라미네이션의 위험이 없어 높은 기밀성을 항상 보장할 수 있는 에어백 원단을 제조하는 방법을 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, 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조(double-layered structure)의 부품성 영역(inflatable zone) 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조(single-layered structure)의 비부품성 영역(uninflatable zone)을 포함하는 섬유 기재(textile substrate); 및 상기 섬유 기재 상의 폴리머 층을 포함하되, 상기 제1 및 제2 층들 중 적어도 하나는 평직 패턴(plain weave pattern)의 제1 부분 및 비평직 패턴(non-plain weave pattern)의 제2 부분을 포함하는, 에어백 원단이 제공된다.
상기 제1 및 제2 층들 각각이 상기 평직 패턴의 제1 부분 및 상기 비평직 패턴의 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 비평직 패턴은 2×1 제직 패턴, 3×1 제직 패턴, 또는 이들의 혼합 패턴일 수 있다.
상기 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1 내지 3:1일 수 있다.
상기 섬유 기재는 원-피스 제직(one-piece woven) 타입의 섬유 기재이고, 상기 제1 및 제2 층들 각각은 복수의 경사들 및 복수의 위사들을 포함하고, 상기 경사들 및 상기 위사들은 210 내지 1500 데니어의 섬도를 갖고, 상기 경사들의 밀도 및 상기 위사들의 밀도는 25 내지 144 th/inch이며, 상기 경사들 및 상기 위사들 각각은 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리올레핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 폴리머 층은 20 내지 200㎛의 두께 및 15 내지 45 g/m2의 단위면적당 중량을 가질 수 있다.
상기 폴리머 층은, 상기 섬유 기재 상에 배치되며, 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 폴리머를 포함하는 제1 서브층; 및 상기 제1 서브층 상에 배치되며, 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 폴리머를 포함하는 제2 서브층을 포함할 수 있다.
상기 제2 폴리머의 융점은 상기 제1 폴리머의 융점보다 50 내지 70℃ 높을 수 있다.
상기 제1 폴리머는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리아미드, 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리머, 또는 폴리아크릴레이트이고, 상기 제2 폴리머는 폴리아미드, 코폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 또는 에틸렌 코폴리머일 수 있다.
ASTM D 1876에 의해 측정된, 상기 섬유 기재와 상기 폴리머 층 사이의 접착력이 0.5 N/mm 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조의 부품성 영역 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조의 비부품성 영역을 포함하는 섬유 기재를 준비하는 단계; 및 상기 섬유 기재 상에 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계를 포함하되, 상기 제1 및 제2 층들 중 적어도 하나는 평직 패턴의 제1 부분 및 비평직 패턴의 제2 부분을 포함하는, 에어백 원단의 제조방법이 제공된다.
상기 제1 및 제2 층들 각각이 상기 평직 패턴의 제1 부분 및 상기 비평직 패턴의 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 비평직 패턴은 2×1 제직 패턴, 3×1 제직 패턴, 또는 이들의 혼합 패턴일 수 있다.
상기 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1 내지 3:1일 수 있다.
상기 섬유 기재는 원-피스 제직 타입의 섬유 기재이고, 상기 제1 및 제2 층들 각각은 복수의 경사들 및 복수의 위사들을 포함하고, 상기 경사들 및 상기 위사들은 210 내지 1500 데니어의 섬도를 갖고, 상기 경사들의 밀도 및 상기 위사들의 밀도는 25 th/inch 내지 144 th/inch이며, 상기 경사들 및 상기 위사들 각각은 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리올레핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계는, 상기 섬유 기재 상에 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 서브필름을 라미네이팅하는 단계; 및 상기 제1 서브필름 상에 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 서브필름을 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계는, 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 폴리머를 포함하는 제1 서브층 및 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 폴리머를 포함하는 제2 서브층을 포함하는 멀티-레이어 필름을 준비하는 단계; 및 상기 제1 서브층이 상기 섬유 기재 및 상기 제2 서브층 사이에 위치하도록, 상기 멀티-레이어 필름을 상기 섬유 기재 상에 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 폴리머의 융점은 상기 제1 폴리머의 융점보다 50 내지 70℃ 높고, 상기 라미네이팅 단계는 상기 제1 폴리머의 융점보다 30 내지 40℃ 높은 온도에서 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, 수지 코팅 방식 대신에 필름 라미네이팅 방식을 적용함으로써 에어백용 원단이 낮은 단위면적당 중량을 가짐에도 불구하고 우수한 기밀성(즉, 공기 차단성)을 가질 수 있다.
또한, 폴리머 필름이 부착되는 본 발명의 섬유 기재는 평직 패턴을 포함하기 때문에, 비평직 패턴(예를 들어, 2×1 제직 패턴, 3×1 제직 패턴 등)만을 포함하는 섬유 기재에 비해 더 높은 기밀성 및 형태 안정성을 에어백 원단에 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 섬유 기재는 평직 패턴뿐만 아니라 비평직 패턴도 포함하기 때문에 평직 패턴만으로 이루어진 종래의 섬유 기재에 비해 폴리머 필름과의 접착 면적이 더 크다. 이와 같은 접착 면적의 증가는 에어백 원단의 디라미네이션 위험을 상당히 감소시킬 수 있다. 디라미네이션 위험의 제거는 에어백의 높은 기밀성을 어떠한 상황에서도 보장할 수 있고, 결과적으로 자동차 사고로부터의 탑승객 보호를 한층 강화시킬 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 기재의 부품성 영역의 제직 패턴을 개략적으로 보여주고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유 기재의 부품성 영역의 제직 패턴을 개략적으로 보여준다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명한다. 다만, 아래에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 예시적 목적으로 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 에어백 원단은 섬유 기재 및 상기 섬유 기재 상의 폴리머 층을 포함한다.
상기 섬유 기재는, 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조(double-layered structure)의 부품성 영역(inflatable zone) 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조(single-layered structure)의 비부품성 영역(uninflatable zone)을 포함한다. 상기 섬유 기재는 원-피스 제직(one-piece woven: OPW) 타입의 섬유 기재일 수 있다.
차량 사고 발생 시 상기 부품성 영역 내로(즉, 상기 제1 및 제2 층들로 둘러싸인 공간 내로) 공기가 주입되어 에어백이 팽창됨으로써 운전자 및 승객이 사고로부터 보호된다.
본 발명에 의하면, 상기 부품성 영역의 제1 및 제2 층들 중 적어도 하나는 평직 패턴(plain weave pattern)(즉, 1×1 제직 패턴)의 제1 부분 및 비평직 패턴(non-plain weave pattern)의 제2 부분을 포함한다. 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 층들 각각이 상기 평직 패턴의 제1 부분 및 상기 비평직 패턴의 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 비평직 패턴은 n×1 제직 패턴(여기서, n은 2 이상의 자연수)일 수 있다.
본 발명의 섬유 기재는 부품성 영역 내에 평직 패턴을 포함하기 때문에 상기 비평직 패턴(예를 들어, 2×1 제직 패턴, 3×1 제직 패턴 등)만을 포함하는 섬유 기재에 비해 더 높은 기밀성 및 형태 안정성을 에어백 원단에 제공할 수 있다.
한편, 상기 섬유 기재의 부품성 영역이 평직 패턴만으로 이루어진 경우에는 라미네이팅되는 폴리머 필름과 접착하는 상기 부품성 영역의 접착 면적이 부품성 영역의 전제 표면적의 약 50%에 불과하다. 이와 같은 낮은 접착 면적 비율은 에어백 원단의 디라미네이션 위험을 증가시킨다. 이와 같은 디라미네이션은 에어백 원단의 기밀성을 급격히 떨어뜨리기 때문에 자동차 사고 발생 시 탑승객의 안전이 보장될 수 없게 된다.
이에 반해, 본 발명의 섬유 기재는 부품성 영역 내에 평직 패턴뿐만 아니라 비평직 패턴도 포함하기 때문에, 상기 폴리머 층 형성을 위한 라미네이팅 공정이 수행될 때, 평직 패턴만으로 이루어진 종래의 섬유 기재에 비해 더 넓은 면적을 통해 폴리머 필름과 접착될 수 있다.
섬유 기재의 부품성 영역과 폴리머 필름 사이의 이와 같은 접착 면적 증가는 에어백 원단이 섬유 기재와 폴리머 필름으로 디라미네이션될 위험을 상당히 감소시킨다. 디라미네이션 위험의 감소는 에어백의 높은 기밀성을 어떠한 상황에서도 보장하고, 결과적으로 자동차 사고로부터의 운전자 및 승객 보호를 한층 더 강화시킨다.
본 발명의 섬유 기재의 부품성 영역에 평직 패턴과 함께 포함되어 있는 비평직 패턴이 n×1 제직 패턴(여기서, n은 2 이상의 자연수임)이고, 상기 평직 패턴의 제1 부분의 경사 개수 대 상기 비평직 패턴의 제2 부분의 경사 개수의 비율이 k:1이라고 가정할 경우, 상기 부품성 영역의 접착 면적 비율(즉, 부품성 영역의 전체 표면적 중에서 라미네이팅되는 폴리머 필름과 접착하는 면적이 차지하는 비율)은 아래의 식 1에 의해 이론적으로 산출될 수 있다.
식 1: 접착 면적 비율(%) = [(n(k+2)-1)/n(2k+2)]×100
예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 비평직 패턴이 2×1 제직 패턴이고 평직 패턴의 제1 부분(100a)의 경사(101a) 개수 대 비평직 패턴의 제2 부분(100b)의 경사(101b) 개수의 비율이 1:1일 경우(즉, n=2, k=1), 부품성 영역의 접착 면적 비율은 약 62.5%가 된다.
또한, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 비평직 패턴이 3×1 제직 패턴이고 평직 패턴의 제1 부분(200a)의 경사(201a) 개수 대 비평직 패턴의 제2 부분(200b)의 경사(201b) 개수의 비율이 1:1일 경우(즉, n=3, k=1), 부품성 영역의 접착 면적 비율은 약 66.6%가 된다.
도시되지는 않았으나,
n=2이고 k=2일 경우 부품성 접착 면적 비율은 약 58.3%이고,
n=2이고 k=3일 경우 부품성 접착 면적 비율은 약 56.3%이고,
n=3이고 k=2일 경우 부품성 접착 면적 비율은 61.1%이며,
n=3이고 k=3일 경우 부품성 접착 면적 비율은 약 58.3%이다.
정리하면, n(즉, 비평직 패턴에서 각각의 위사에 대응하는 경사들의 개수)이 클수록 그리고 k(즉, 비평직 패턴 부분의 경사 개수에 대한 평직 패턴 부분의 경사 개수의 비율)가 작을수록 부품성 영역의 접착 면적 비율이 커진다. 따라서, 에어백 원단의 디라미네이션을 효과적으로 방지하기 위해서는 k는 3 이하인 것이 바람직하다. 다만, n이 4 이상이거나 k가 1 미만일 경우 섬유 기재의 조직 자체가 무너져버리거나 에어백의 원단의 기밀성이 지나치게 낮아져 운전자 및 승객의 안전이 담보될 수 없다.
따라서, 본 발명의 비평직 패턴은 2×1 제직 패턴, 3×1 제직 패턴, 또는 이들의 혼합 패턴인 것이 바람직하며, 평직 패턴을 갖는 제1 부분의 경사 개수 대 비평직 패턴을 갖는 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1 내지 3:1인 것이 바람직하다.
상기 부품성 영역의 제1 및 제2 층들을 구성하는 경사들 및 상기 위사들 각각은 폴리아미드(예를 들어, 나일론6, 나일론66, 아라미드 등), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트), 및 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 에어백 전개 성능 및 가격을 고려할 때, 나일론계 섬유 또는 폴리에스테르계 섬유가 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 경사들 및 상기 위사들은 210 내지 1500 데니어, 바람직하게는 315 내지 840 데니어의 섬도를 갖는다.
에어백용 원단이 에어백 전개시 고온-고압의 전개 에너지를 흡수할 수 있는 흡수 성능 및 우수한 강도를 가지기 위해서 상기 원사들의 섬도는 210 데니어 이상이어야 한다. 반면, 에어백의 폴딩성 및 경량화를 위해서 상기 원사들의 섬도는1500 데니어 이하인 것이 바람직하다.
유연성, 코팅면의 평활성 등의 관점에서 볼 때, 상기 경사들 및 위사들 각각은 68개 이상의 필라멘트들을 포함하는 멀티필라멘트인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 섬유 기재의 부품성 영역은 25 th/inch 내지 144 th/inch의 경사 밀도 및 위사 밀도를 갖는다. 상기 경사 밀도 및 위사 밀도가 25 th/inch 이상이어야 업계에서 요구하는 최소한의 기계적 강도를 만족시킬 수 있다. 반면, 상기 경사 밀도 및/또는 위사 밀도가 144 th/inch를 초과할 경우 원단이 1 내지 5 N의 낮은 강연도를 만족시킬 수 없어 에어백의 폴딩성 및 수납성이 저하된다.
더욱 구체적으로, 프론탈 에어백을 위한 평직 타입의 섬유 기재는 25 th/inch 내지 60 th/inch의 경사 밀도 및 위사 밀도를 갖고, 원-피스 제직(OPW) 타입의 섬유 기재는 이중층 구조를 갖기 때문에 90 th/inch 내지 144 th/inch의 경사 밀도 및 위사 밀도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 섬유 기재 상의 폴리머 층은 제1 및 제2 서브층들을 포함할 수 있다.
상기 제1 서브층은 상기 섬유 기재 상에 배치되며 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 폴리머를 포함한다. 상기 제2 서브층은 상기 제1 서브층 상에 배치되며 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 폴리머를 포함한다. 상기 제2 폴리머의 융점은 상기 제1 폴리머의 융점보다 50 내지 70℃ 높은 것이 바람직하다.
상기 제2 서브층은 공기 차단 기능을 수행하며, 상기 제1 서브층은 본 발명의 섬유 기재와 상기 제1 서브층의 강압 접착을 매개한다.
상기 제1 폴리머는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리아미드, 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리머, 폴리아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 섬유 기재의 표면과의 접착성과 탄성 측면을 고려할 때, 상기 제1 폴리머는 폴리올레핀, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리아미드, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 제2 폴리머는 폴리아미드, 코폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 에틸렌 코폴리머, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 제1 서브층과의 접착성 및 공기 차단 효과를 고려할 때, 상기 제2 폴리머는 폴리아미드, 코폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 층은 20 내지 200㎛, 바람직하게는 30 내지 150㎛, 더욱 바람직하게는 40 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 폴리머 층의 두께가 20㎛ 미만이면 에어백에 요구되는 최소한의 기밀성도 충족할 수 없게 된다. 반면, 상기 폴리머 층의 두께가 200㎛를 초과할 경우, 에어백용 원단의 강연도가 10N을 초과하게 되어 이것으로 제조된 에어백의 폴딩성 및 수납성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라, 재료의 과다 사용으로 인해 경제성이 나빠진다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 층은 15 내지 45 g/m2, 바람직하게는 20 내지 40 g/m2, 더욱 바람직하게는 25 내지 35 g/m2의 단위면적당 중량을 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 서브층의 단위면적당 중량은 7 내지 22 g/m2, 바람직하게는 10 내지 20 g/m2, 더욱 바람직하게는 12 내지 17 g/m2일 수 있다.
상기 폴리머 층의 단위면적당 중량이 15g/m2 이상이어야만 상기 제1 및 제2 층들의 균일한 두께 확보가 가능할 뿐만 아니라 에어백 원단의 바람직한 기계적 물성이 얻어질 수 있다. 반면, 상기 폴리머 층의 단위면적당 중량이 45g/m2를 초과하면, 에어백 원단의 강연도가 10N을 초과하게 되어 이것으로 제조된 에어백의 폴딩성 및 수납성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라, 재료의 과다 사용으로 인해 경제성이 나빠진다.
위에서 설명한 본 발명의 에어백 원단에 있어서 상기 섬유 기재와 상기 폴리머 층 사이의 접착력은 0.5 N/mm 이상일 수 있다. 상기 접착력은 ASTM D 1876에 따라 측정된 값이다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 방법은 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조의 부품성 영역 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조의 비부품성 영역을 포함하는 섬유 기재를 준비하는 단계 및 상기 섬유 기재 상에 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계를 포함한다. 상기 제1 및 제2 층들 중 적어도 하나는 평직 패턴의 제1 부분 및 비평직 패턴의 제2 부분을 포함한다.
상술한 바와 같이, 상기 섬유 기재는 원-피스 제직 타입의 섬유 기재일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 층들 각각이 상기 평직 패턴의 제1 부분 및 상기 비평직 패턴의 제2 부분을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 비평직 패턴은 2×1 제직 패턴, 3×1 제직 패턴, 또는 이들의 혼합 패턴일 수 있으며, 상기 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1 내지 3:1일 수 있다.
상기 제1 및 제2 층들 각각은 복수의 경사들 및 복수의 위사들을 포함하고, 상기 경사들 및 상기 위사들은 210 내지 1500 데니어의 섬도를 갖고, 상기 경사들의 밀도 및 상기 위사들의 밀도는 25 내지 144 th/inch이며, 상기 경사들 및 상기 위사들 각각은 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리올레핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
폴리머 필름을 섬유 기재 상에 라미네이팅함으로써, 본 발명의 방법에 의해 제조되는 에어백 원단은 낮은 단위면적당 중량을 가짐에도 불구하고 우수한 기밀성(즉, 공기 차단성) 및 높은 형태안정성을 가질 수 있다.
상기 라미네이팅 공정은 롤 캘린더링(roll calendaring) 방식, 플랫베드 캘린더링(flatbed calendaring) 방식, 트랜스퍼 캘린더링(transfer calendaring) 방식, 화염 라미네이팅(flame laminating) 방식 등으로 각각 수행될 수 있는데, 바람직하게는 롤 캘린더링 방식에 의해 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계는, 상기 섬유 기재 상에 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 서브필름을 라미네이팅하는 단계; 및 상기 제1 서브필름 상에 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 서브필름을 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계는, 멀티-레이어 필름을 준비하는 단계 및 상기 멀티-레이어 필름을 상기 섬유 기재 상에 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 멀티-레이어 필름은, 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 폴리머를 포함하는 제1 서브층 및 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 폴리머를 포함하는 제2 서브층을 포함하며, 상기 제1 서브층이 상기 섬유 기재 및 상기 제2 서브층 사이에 위치하도록 상기 섬유 기재 상에 라미네이팅된다.
상기 멀티-레이어 필름의 라미네이팅 공정은 상기 제1 폴리머를 충분히 용융시킬 수 있는 반면 상기 제2 폴리머의 열적 손상을 방지할 수 있는 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 폴리머의 융점은 상기 제1 폴리머의 융점보다 50 내지 70℃ 높고, 상기 라미네이팅 단계는 상기 제1 폴리머의 융점보다 30 내지 40℃ 높은 온도에서 수행된다. 예를 들면, 상기 라미네이팅 공정이 80 내지 180℃, 바람직하게는 120 내지 170℃에서 수행됨으로써, 상기 제1 폴리머가 충분히 용융되어 상기 섬유 기재 내부로 용이하게 침투하여 섬유 기재와의 접착력이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제2 폴리머를 포함하는 제2 서브층이 균일한 두께를 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 폴리머는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리아미드, 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리머, 폴리아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 섬유 기재의 표면과의 접착성과 탄성 측면을 고려할 때, 상기 제1 폴리머는 폴리올레핀, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리아미드, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 폴리머는 폴리아미드, 코폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 에틸렌 코폴리머, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 제1 서브층과의 접착성 및 공기 차단 효과를 고려할 때, 상기 제2 폴리머는 폴리아미드, 코폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
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
144 개의 필라멘트들로 형성되어 500 데니어의 총섬도를 갖는 폴리에스테르(PET) 원사를 경사 및 위사로 이용하여 원-피스 제직(OPW) 타입의 섬유 기재를 제조하였다. 상기 섬유 기재의 부품성 영역의 제1 및 제2 층들 각각은 114 th/inch의 경사 밀도 및 96 th/inch 위사 밀도를 가졌으며, 평직 패턴의 제1 부분 및 2×1 제직 패턴의 제2 부분을 포함하였다. 상기 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1이었다.
125℃의 융점을 갖는 폴리올레핀 층 및 210℃의 융점을 갖는 폴리아미드 층을 포함하는 0.04 mm 두께의 멀티-레이어 필름(제조사: Nolax, 상품명: A23.2276C)을 상기 섬유 기재의 일면 상에 170℃에서 2 N/cm2의 압력으로 열압착시킴으로써(상기 폴리올레핀 층이 상기 섬유 기재와 직접 접촉) 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 2
섬유 기재의 제2 부분이 2×1 제직 패턴이 아닌 3×1 제직 패턴을 가졌다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 3
제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율이 2:1이었다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 4
제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율이 3:1이었다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 5
섬유 기재의 제2 부분이 2×1 제직 패턴이 아닌 3×1 제직 패턴을 가졌고, 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율이 2:1이었다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 6
섬유 기재의 제2 부분이 2×1 제직 패턴이 아닌 4×1 제직 패턴을 가졌다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백 원단을 완성하였다.
실시예 7
제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율이 4:1이었다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백 원단을 완성하였다.
비교예 1
상기 섬유 기재의 부품성 영역이 평직 패턴만으로 이루어졌다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백용 원단을 완성하였다.
비교예 2
상기 섬유 기재의 부품성 영역이 2×1 제직 패턴만으로 이루어졌다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백용 원단을 완성하였다.
비교예 3
상기 섬유 기재의 부품성 영역이 3×1 제직 패턴만으로 이루어졌다는 것을 제외하고는, 위 실시예 1과 동일한 방식으로 에어백용 원단을 완성하였다.
위와 같이 제조된 실시예들 및 비교예들의 에어백용 원단들의 공기투과도 및 섬유 기재와 필름 사이의 접착력을 아래의 방법들에 의해 각각 측정하였고, 그 결과들을 아래의 표 1에 나타내었다.
* 공기투과도
ISO 9237(Determination of The Permeability of Fabrices to Air) 시험법에 따라 에어백 원단을 20℃, 65%RH 하에서 1일 동안 방치한 후, 500Pa 압력의 공기가 100cm2 원형 면을 통과하는 양을 측정하였다.
* 접착력
ASTM D 1876 시험법에 따라 에어백 원단의 섬유 기재 및 멀티-레이어 필름 사이의 접착력을 측정하였다.
실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3
섬유 기재
제직 패턴		 평직
+
2×1		 평직
+
3×1		 평직
+
2×1		 평직
+
2×1		 평직
+
3×1		 평직
+
4×1		 평직
+
2×1
평직
2×1
3×1
평직:비평직 1:1 1:1 2:1 3:1 2:1 1:1 4:1 - - -
공기투과도
(l/dm2/min)		 0 0 0 0 0 0 0 0 - -
접착력
(N/mm)		 0.8 0.9 0.8 0.7 0.8 0.9 0.7 0.4 1.1 1.1
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 섬유 기재가 평직 패턴만을 포함할 경우(비교예 1) 접착력이 만족스럽지 못하였다. 반면, 섬유 기재가 2×1 제직 패턴만을 포함하거나(비교예 2) 3×1 제직 패턴만을 포함할 경우(비교예 3) 조직이 무너져 원단의 형태가 유지되지 못하였다.
100a, 200a : 평직 패턴의 제1 부분
100b : 2×1 제직 패턴의 제2 부분
200b : 3×1 제직 패턴의 제2 부분
101a : 2×1 제직 패턴의 제2 부분의 경사
201a : 3×1 제직 패턴의 제2 부분의 경사
102, 202 : 위사

Claims (18)

  1. 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조(double-layered structure)의 부품성 영역(inflatable zone) 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조(single-layered structure)의 비부품성 영역(uninflatable zone)을 포함하는 섬유 기재(textile substrate); 및
    상기 섬유 기재 상의 폴리머 층을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 층들 각각이 평직 패턴(plain weave pattern)의 제1 부분 및 비평직 패턴(non-plain weave pattern)의 제2 부분을 포함하고 ,
    상기 비평직 패턴은 2Х1 제직 패턴, 3Х1 제직 패턴, 4Х1 제직 패턴, 또는 이들의 혼합 패턴인,
    에어백 원단.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1 내지 4:1인,
    에어백 원단.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 기재는 원-피스 제직(one-piece woven) 타입의 섬유 기재이고,
    상기 제1 및 제2 층들 각각은 복수의 경사들 및 복수의 위사들을 포함하고,
    상기 경사들 및 상기 위사들은 210 내지 1500 데니어의 섬도를 갖고,
    상기 경사들의 밀도 및 상기 위사들의 밀도는 25 th/inch 내지 144 th/inch이며,
    상기 경사들 및 상기 위사들 각각은 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리올레핀 중 적어도 하나를 포함하는,
    에어백 원단.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 층은 20 내지 200㎛의 두께 및 15 내지 45 g/m2의 단위면적당 중량을 갖는,
    에어백 원단.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 층은,
    상기 섬유 기재 상에 배치되며, 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 폴리머를 포함하는 제1 서브층; 및
    상기 제1 서브층 상에 배치되며, 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 폴리머를 포함하는 제2 서브층을 포함하는,
    에어백 원단.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 폴리머의 융점은 상기 제1 폴리머의 융점보다 50 내지 70℃ 높은,
    에어백 원단.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 폴리머는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리아미드, 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리머, 또는 폴리아크릴레이트이고,
    상기 제2 폴리머는 폴리아미드, 코폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 또는 에틸렌 코폴리머인,
    에어백 원단.
  10. 제1항에 있어서,
    ASTM D 1876에 의해 측정된, 상기 섬유 기재와 상기 폴리머 층 사이의 접착력이 0.5 N/mm 이상인,
    에어백 원단.
  11. 제1 및 제2 층들을 갖는 이중층 구조의 부품성 영역 및 상기 부품성 영역을 지지하는 단일층 구조의 비부품성 영역을 포함하는 섬유 기재를 준비하는 단계; 및
    상기 섬유 기재 상에 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 층들 각각이 평직 패턴(plain weave pattern)의 제1 부분 및 비평직 패턴(non-plain weave pattern)의 제2 부분을 포함하고 ,
    상기 비평직 패턴은 2Х1 제직 패턴, 3Х1 제직 패턴, 4Х1 제직 패턴, 또는 이들의 혼합 패턴인,
    에어백 원단의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 부분의 경사 개수 대 상기 제2 부분의 경사 개수의 비율은 1:1 내지 4:1인,
    에어백 원단의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 섬유 기재는 원-피스 제직(one-piece woven) 타입의 섬유 기재이고,
    상기 제1 및 제2 층들 각각은 복수의 경사들 및 복수의 위사들을 포함하고,
    상기 경사들 및 상기 위사들은 210 내지 1500 데니어의 섬도를 갖고,
    상기 경사들의 밀도 및 상기 위사들의 밀도는 25 th/inch 내지 144 th/inch이며,
    상기 경사들 및 상기 위사들 각각은 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리올레핀 중 적어도 하나를 포함하는,
    에어백 원단의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계는,
    상기 섬유 기재 상에 50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 서브필름을 라미네이팅하는 단계; 및
    상기 제1 서브필름 상에 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 서브필름을 라미네이팅하는 단계를 포함하는,
    에어백 원단의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 폴리머 필름을 라미네이팅하는 단계는,
    50 내지 150℃의 융점을 갖는 제1 폴리머를 포함하는 제1 서브층 및 100 내지 220℃의 융점을 갖는 제2 폴리머를 포함하는 제2 서브층을 포함하는 멀티-레이어 필름을 준비하는 단계; 및
    상기 제1 서브층이 상기 섬유 기재 및 상기 제2 서브층 사이에 위치하도록, 상기 멀티-레이어 필름을 상기 섬유 기재 상에 라미네이팅하는 단계를 포함하는,
    에어백 원단의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 폴리머의 융점은 상기 제1 폴리머의 융점보다 50 내지 70℃ 높고,
    상기 라미네이팅 단계는 상기 제1 폴리머의 융점보다 30 내지 40℃ 높은 온도에서 수행되는,
    에어백 원단의 제조방법.
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