KR102201330B1 - 공기부품성 에어백 원단 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 일 방향으로 배열된 경사, 상기 경사와 교차하는 위사, 상기 경사에 코팅되어 있는 제1 코팅층 및 상기 제1 코팅층 및 상기 위사에 코팅된 제2 코팅층을 포함하고, 상기 제1 코팅층은 수분산 폴리우레탄에 의해 형성되며 폴리우레탄을 포함하고, 상기 제2 코팅층은 상기 경사에 코팅된 제1 코팅층의 상부 및 상기 위사 상부에서 일체로 형성된, 에어백 원단을 제공한다.

Description

공기부품성 에어백 원단 및 그 제조방법{Inflatable Airbag Textile and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 공기부품성 에어백 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 높은 생산성을 위하여 원-피스 제직(One-Piece Woven: OPW) 타입의 섬유 기재로 제조되며, 적은 코팅량으로도 사이드 커튼 에어백에 요구되는 우수한 기밀성을 가지며 경량인 에어백 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
소정 속도 이상으로 주행중인 차량의 충돌 또는 전복시 차량에 가해지는 충격이 충격감지센서에 감지되면, 에어백이 팽창 전개되어 차량의 운전자 및 승객을 사고로부터 보호한다.
일반적으로, 에어백 원단은 섬유 기재(fabric substrate) 및 기밀성을 높이기 위한 수지 코팅층(resin coating layer)을 포함한다.
구체적으로, 공기부품성 에어백은, 평직(plain weave) 또는 바스켓직(basket weave)으로 제직된 섬유 기재를 제단 및 봉제(cut & sewing)하는 방식에 의해 제조되거나, 상기 제단 및 봉제 방식에 의해 만들어진 접합부(seam)를 실런트로 처리하는 접합부-실링(seam-sealing) 방식에 의해 제조되거나, 또는 섬유 기재의 제직 과정에서 이중층 구조의 팽창부를 형성하는 원-피스 제직(One Piece Woven: OPW) 방법으로 제조된다.
이 중, 사이드 커튼 에어백의 제조에는, 생산성 면에서 유리한 OPW 방법으로 제조된 섬유 기재가 주로 사용되고 있다. 이러한 OPW 방법으로 제조된 섬유 기재는 주입되는 공기에 의해 부풀려질 수 있는 이중층 구조(two-layered structure)의 팽창부를 갖는다.
사이드 커튼 에어백은 차량의 전복(roll-over)시 탑승객을 보호하기 위해 상대적으로 오랜 시간 동안 부풀어진 형태를 유지하여야 하기 때문에, 높은 기밀성을 가져야 한다. 따라서, 사이드 커튼 에어백은 섬유 기재 외에 섬유 기재에 코팅된 수지 코팅층을 더 포함한다.
OPW 방법으로 제직된 섬유 기재의 기밀성 및 공기 내압 특성 향상을 위해 종래 실리콘 코팅이 주로 적용되었다. 그러나, 최근 경량화 및 제조원가 절감을 위해 실리콘이 아닌 수분산 폴리머를 이용한 코팅을 적용하는 시도들이 이루어지고 있다. 이 때 수분산 폴리머로, 수분산 폴리아크릴레이트 또는 수분산 폴리우레탄 등이 사용되고 있다.
이중 수분산 폴리우레탄을 이용한 코팅은, 실리콘 코팅 대비 적은 코팅량(coating add-on)으로도 우수한 공기 내압성능을 나타내는 장점을 가지고 있으나, 실리콘 코팅과 비교하여 섬유 기재와의 결합력이 약하여 접착 내구성이 약한 단점을 가지고 있다.
특히, 자동차에 장착된 에어백은 실제 전개 성능을 발휘하기 전까지 매우 밀폐된 공간에 장시간 보관되는데, 시간이 지남에 따라 섬유 기재와 코팅층 사이의 접착력이 저하되어 코팅층의 박리가 발생할 수 있다. 따라서, 안정적인 에어백 작동을 위해, 섬유 기재에 대해 코팅층이 우수한 접착력을 가지는 것이 필요하다.
종래, 에어백 원단의 제조 방법에 따르면, 섬유 기재와 코팅층 사이의 접착력 향상을 위해 정련공정이 실시되었다. 하지만 정련공정에 많은 시간과 비용이 소요되며, 정련공정이 수질오염 등 환경오염을 유발하는 문제점이 있다.
따라서, 정련공정을 생략하고도 코팅층이 섬유 기재에 강한 부착력으로 장시간 부착되도록 할 수 있는 에어백 원단의 개발이 필요하다.
본 발명은 위와 같은 관련 기술분야의 요구를 만족시킬 수 있는 에어백 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 강한 접착력으로 섬유 기재에 코팅되어 있는 코팅층을 포함하는 에어백 원단을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 정련 공정을 생략하고도, 섬유 기재와 코팅층이 강한 접착력으로 서로 부착되도록 하는 에어백 원단의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 다른 일 실시예는, 높은 생산성을 위하여 원-피스 제직(One-Piece Woven: OPW) 방법으로 제조되며, 적은 코팅량으로도 사이드 커튼 에어백에 요구되는 우수한 기밀성을 가질 수 있으며 경량인 에어백 원단을 제공하고자 한다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 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 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 일 방향으로 배열된 경사, 상기 경사와 교차하는 위사, 상기 경사에코팅된 제1 코팅층 및 상기 제1 코팅층 및 상기 위사에 코팅된 제2 코팅층을 포함하고, 상기 제1 코팅층은 수분산 폴리우레탄에 의해 형성되며 폴리우레탄을 포함하고, 상기 제2 코팅층은 상기 경사에 코팅된 제1 코팅층의 상부 및 상기 위사의 상부에서 일체로 형성된, 에어백 원단을 제공한다.
상기 폴리우레탄은 상기 경사에 대해 0.5 중량% 내지 3.0 중량%의 픽업율(pick up ratio)로 코팅되어 있다.
상기 폴리우레탄은 800% 내지 1000%의 고무신율을 갖는다.
상기 폴리우레탄은, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(Poly(tetramethylene ether)glycol, PTMG)계 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계의 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2 코팅층은, 15g/m2 내지 50g/m2의 단위면적당 중량을 갖는다.
상기 제2 코팅층은 400% 내지 1500%의 고무신율을 갖는 폴리우레탄을 포함한다.
상기 제2 코팅층은 적어도 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜계(PTMG)계 폴리우레탄 및 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 경사 및 위사는 각각 폴리아미드 및 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 제1 코팅층 형성용 조성물로 경사를 코팅하여 상기 경사에 제1 코팅층을 형성하는 단계, 상기 제1 코팅층으로 코팅된 상기 경사 및 위사를 이용하여 섬유 기재를 제직(weaving)하는 단계 및 제2 코팅층 형성용 조성물로 상기 섬유 기재를 코팅하여 상기 섬유 기재에 제2 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 코팅층 형성용 조성물은 수분산 폴리우레탄을 포함하는 에어백 원단의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 경사를 상기 제1 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 단계를 포함한다.
상기 제1 코팅층 형성용 조성물은, 90 내지 99.9 중량%의 상기 수분산 폴리우레탄 및 0.1 내지 10 중량%의 첨가제를 포함한다.
상기 수분산 폴리우레탄은 폴리우레탄 및 물을 포함하며, 상기 폴리우레탄은 상기 경사에 대해 0.5 중량% 내지 3.0 중량%의 픽업율(pick up ratio)로 코팅된다.
상기 수분산 폴리우레탄은 800% 내지 1000%의 고무신율을 갖는다.
상기 수분산 폴리우레탄은, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(Poly(tetramethylene ether)glycol, PTMG)계 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2 코팅층은, 15g/m2 내지 50g/m2의 단위면적당 중량으로 상기 섬유 기재에 코팅된다.
상기 제2 코팅층 형성용 조성물은 400% 내지 1500%의 고무신율을 갖는 폴리우레탄을 포함한다.
상기 제2 코팅층 형성용 조성물은 폴리카보네이트계 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG)계 폴리우레탄 및 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함한다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐이며, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사이드 커튼 에어백에 요구되는 우수한 기밀성을 가질 뿐 아니라 경량인 에어백 원단이 높은 생산성으로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정련 공정 없이도 섬유 기재 상에 코팅층이 용이하게 형성될 수 있으며, 상대적으로 적은 코팅량으로도 우수한 기밀성을 발휘할 수 있는 경량의 에어백이 구현될 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 차량용 커튼 에어백 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따른 에어백 원단의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에어백 원단의 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 아래에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 예시적 목적으로 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
먼저, 도 1을 참조하여 차량용 에어백의 구조를 설명한다.
도 1은 차량용 커튼 에어백 시스템(100)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 커튼 에어백 시스템(100)은, 루프 사이드 레일(101)의 내측면을 따라 일정구간에 걸쳐 배치되는 에어백(110), 에어백(110)을 루프 사이드 레일(101)에 고정하는 쿠션 홀더(111), 에어백(110)의 내부에 설치되며 가스 토출구(121)를 갖는 가스 주입용 부재(120), 가스 주입용 부재(120)의 일단에 결합되는 인플레이터 유닛(130) 및 에어백(110)의 전개시 에어백(110)이 상하 또는 좌우 방향으로 넓게 펴질 수 있도록 가이드 하는 테더(140)를 포함한다.
가스 주입용 부재(120)는 튜브 또는 파이프 형상을 가지며, 외주면 일측에 일정 간격을 두고 배열되는 복수의 가스 토출구(121)를 포함한다.
인플레이터 유닛(130)은 가스 주입용 부재(120)의 일단과 연통된다. 인플레이터 유닛(130)과 가스 주입용 부재(120)의 연결부위는 에어백(110)에 의해 감싸지고, 클램프(131)에 의해 조여져 견고하게 밀폐된다. 또한, 인플레이터 유닛(130)은 자동차의 충돌을 감지하는 충돌감지센서(미도시)와 전기적으로 연결된다.
테더(140)는 에어백(110)의 전개시 에어백(110)이 상하 또는 좌우 방향으로 넓게 펴질 수 있도록 에어백(110)을 가이드한다.
에어백(110)은 가스 토출구(121)와 연통되며 가스 주입용 부재(120) 주위를 밀폐한다. 에어백(110)의 일측은 차량의 프론트 필러(front pillar)에 의해 지지된다. 차량의 충돌시 충돌감지센서(미도시)로부터 신호가 감지되면, 인플레이터 유닛(130)으로부터 작동가스가 발생되어 가스 주입용 부재(120) 내부로 분출되고, 이 분출된 가스는 다시 가스 주입용 부재(120)의 가스 토출구(121)를 통해 에어백(110) 내부로 분출되어 에어백(110)을 일정 부피로 팽창시킨다.
차량에 사용되는 에어백(110)은 일정한 형태로 제조된 후, 그 부피를 최소화하기 위하여 접힌 상태로 차량의 핸들, 자동차 측면 유리창 또는 측면 구조물 등에 장착된다. 차량의 충돌시 인플레이터 유닛(130)으로부터 에어백(110) 내부로 가스가 공급되어 에어백(110)이 팽창함으로써, 운전자 및 승객이 충돌로부터 보호된다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따른 에어백 원단(200)의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)은, 일 방향으로 배열된 경사(211), 경사(211)와 교차하는 위사(212), 경사(211)에 코팅된 제1 코팅층(221) 및 제1 코팅층(221) 및 위사(212)를 코팅하는 제2 코팅층(222)을 포함한다.
구체적으로, 제1 코팅층(221)으로 코팅된 경사(211)와 코팅되지 않은 위사(212)의 제직(weaving)에 의해 섬유 기재(210)가 만들어지며, 제2 코팅층(222)은 섬유 기재(210)를 전체적으로 코팅한다.
경사(211)와 위사(212)는 각각 400 내지 500D의 섬도를 갖는 원사로 이루어질 수 있다.
에어백 전개시 고온-고압의 전개 에너지를 흡수할 수 있는 흡수 성능 측면에서 우수한 기계적 물성, 예를 들어, 우수한 강도를 가지도록 하기 위해 경사(211)와 위사(212)의 섬도는 각각 400D 이상으로 유지된다. 반면, 에어백의 폴딩성 및 경량화를 위해 경사(211)와 위사(212)의 섬도는 각각 500D 이하로 조정된다.
이와 같이, 에어백 원단(200)을 구성하는 경사(211)와 위사(212)가 각각 400 내지 500D의 섬도를 가져 경량이기 때문에, 에어백의 경량화가 가능하다.
경사(211) 및 위사(212) 각각은 폴리아미드 및 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 폴리아미드를 포함하는 원사로, 예를 들어, 나일론66이 있다. 또한, 폴리에스테르를 포함하는 원사로 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)은, 경사(211)만을 코팅하는 제1 코팅층(221)과 경사(211)와 위사(212)를 모두 코팅하는 제2 코팅층(222)을 포함한다. 여기서, 제1 코팅층(221)과 제2 코팅층(222)을 통합하여 코팅층(220) 이라고도 한다. 제1 코팅층(221)과 제2 코팅층(222)은 시인 가능한 경계를 가진다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 코팅층(221)은 경사(211)를 코팅한다. 구체적으로, 제1 코팅층(221)은 경사(211)를 코팅하지만, 위사(212)를 코팅하지 않는다. 다만, 제2 코팅층(212) 형성 과정에서, 경사(211)에 코팅되어 있던 제1 코팅층(221) 물질의 일부가 위사(212)로 이동(migration)할 수 있다.
본 발명이 일 실시예에 따르면, 제1 코팅층 형성용 조성물에 의해 경사(211)가 코팅되어 제1 코팅층(221)이 만들어질 수 있다.
제1 코팅층(221)은 폴리우레탄을 포함한다. 예를 들어, 수분산 폴리우레탄을 포함하는 제1 코팅층 형성용 조성물에 경사(211)가 침지된 후 건조되어, 경사(211) 상에 제1 코팅층(221)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 코팅층(221)은 수분산 폴리우레탄(polyurethane dispersion, PUD)에 의하여 형성될 수 있다. 즉, 제1 코팅층(221)은 수분산 폴리우레탄에서 유래된(derived from) 폴리우레탄을 포함한다. 이러한 폴리우레탄은 수분산성(water dispersion property)을 가진다.
폴리우레탄은 경사(211)에 대해 0.5 중량% 내지 3.0 중량%의 픽업율(pick up ratio)로 코팅된다. 픽업율은 아래 식 1로 계산될 수 있다.
[식 1]
픽업율(%) = [(폴리우레탄 중량)/(경사의 건조 중량)] x 100
제1 코팅층(221)은 제2 코팅층(222)의 코팅성을 향상시킨다.
폴리우레탄의 픽업율이 0.5 중량% 미만인 경우, 제1 코팅층(221)에 의한 제2 코팅층(222)의 코팅성 향상 효과가 미미하거나 그 효과가 발생하지 않을 수 있다. 픽업율이 3.0 중량%를 초과하는 경우, 과량의 폴리우레탄으로 인하여, 섬유 기재(210)의 제직 효율이 저하될 수 있으며, 에어백 원단(200)의 중량이 증가할 수 있다.
제1 코팅층(221)에 포함된 폴리우레탄은 800% 내지 1000%의 고무신율을 가질 수 있다. 폴리우레탄의 고무신율이 800% 미만인 경우, 경질형의 고무 특성으로 인해 원단(섬유 기재)의 경직성(stiffness)이 과도하게 높아지는 문제가 있으며, 경사(211)에 대한 폴리우레탄의 코팅성이 저하되며, 경사(211)의 수축 또는 팽창시 폴리우레탄이 경사(211)로부터 박리될 수 있다. 반면, 폴리우레탄의 고무신율이 1000%을 초과하는 경우, 끈적임(Sticky) 특성이 높아져 후공정 시, 제직 작업성이 저하되고 원단면끼리 서로 붙는 블로킹(blocking) 문제가 발생된다.
폴리우레탄의 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 수분산성을 갖는 폴리우레탄이라면 제한 없이 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 코팅층(221)의 폴리우레탄으로 사용될 수 있다.
일반적으로 폴리우레탄은 이소시아테이트와 폴리올로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리우레탄 제조를 위한 폴리올로, 폴리에스테르계 폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(Poly-tetramethylene ether glycol, PTMG), 에테르계 폴리올, 아크릴레이트계 폴리올 및 카보네이트계 폴리올 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리에스테르계 폴리올과 함께 카보네이트계 폴리올 및 에테르계 폴리올 중 적어도 하나가 혼합되어 이루어진 폴리올이 이소시아네이트와 반응하여 제조된 수분산 폴리우레탄에 의해 제1 코팅층(211)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄은, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG)계 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계의 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리우레탄으로, 폴리에스테르계의 주쇄에 카보네이트기 및 에테르기 중 적어도 하나가 포함되어 있는, 폴리에스테르-카보네이트계 폴리우레탄 또는 폴리에스테르-에테르계 폴리우레탄이 사용될 수 있다.
제2 코팅층(222)은, 제1 코팅층(221)으로 코팅된 경사(211)와 코팅되지 않은 위사(212)의 제직(weaving)에 의해 형성된 섬유 기재(210)를 코팅한다. 구체적으로, 제2 코팅층(222)은 제1 코팅층(221)으로 코팅된 경사(211) 및 위사(212)를 코팅한다. 도 3을 참조하면, 제2 코팅층(222)은 경사(211)의 상부 및 위사(212) 상부에서 일체로 형성된다.
한편, 도 3에, 제2 코팅층(222)이 섬유 기재(210)를 완전히 감싸도록 배치된 것이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 코팅층(222)은 섬유 기재(210)의 일면에 코팅될 수도 있다.
제2 코팅층(222)에 의해 에어백 원단(200)의 기밀성이 향상된다. 또한, 제2 코팅층(222)이 섬유 기재(210)를 구성하는 경사(211)와 위사(212)의 상대적 움직임을 방지하거나 최소화하기 때문에, 제2 코팅층(222)에 의해 에어백 원단(200)의 기계적 물성들, 예를 들어, 인장 강도, 활탈 저항력 등이 향상될 수 있다.
종래, 섬유 기재의 제직을 위해 유제 처리가 이루어지는 것이 일반적이다. 그에 따라, 에어백 원단 제조를 위해 섬유 기재를 코팅하기 전, 섬유 기재에 포함된 유제성분을 제거하기 위한 정련공정이 실시되었다. 유제 성분이 섬유 기재와 코팅층 사이의 접착성을 저하시키기 때문에, 종래 정련 공정은 필수적인 것으로 인식되었다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 유제 대신 경사(211)에 수분산 폴리우레탄이 코팅된다. 따라서, 별도의 정련공정 없이도 섬유 기재(210)가 바로 코팅될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 에어백 원단(200)의 제조 공정이 간단해지고, 공정 비용이 감소된다.
제2 코팅층(222)은 폴리우레탄을 포함한다. 예를 들어, 제2 코팅층(222)은 폴리카보네이트계 폴리올을 이용하여 제조된 폴리카보네이트계의 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
또한, 제2 코팅층(222)은 제1 코팅층(221)과 동일한 종류의 수분산 폴리우레탄을 포함할 수도 있다. 즉, 제2 코팅층(222)은 폴리카보네이트계의 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜계(PTMG)계 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 폴리에스테르계 폴리올과 함께 카보네이트계 폴리올 및 에테르계 폴리올 중 적어도 하나가 혼합되어 이루어진 폴리올이 이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄이 제조될 수 있다. 이러한 폴리우레탄은 폴리에스테르계의 주쇄에 카보네이트기 및 에테르기 중 적어도 하나가 포함되어 있는 구조를 가질 수 있다.
경사(211)에 코팅된 제1 코팅층(221)에 포함된 폴리우레탄은 경사(211)를 구성하는 복수의 필라멘트 각각에 침투하여 이들을 코팅할 수 있다. 따라서, 제1 코팅층(221)은 경사(211)에 대해 우수한 접착력을 가진다. 또한, 폴리우레탄을 포함하는 제2 코팅층(222)이 이러한 제1 코팅층(221)에 대해 우수한 접착력을 가지기 때문에, 제1 코팅층(221)에 의해 섬유 기재(210)와 제2 코팅층(222)의 접착력 및 접착 유지력이 향상된다.
그에 따라, 제2 코팅층(222)에 의해, 에어백 원단(200)의 가스 기밀성 및 공기부품 특성이 향상되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)을 이용한 에어백의 성능이 향상된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 코팅층(222)은 15g/m2 내지 50g/m2의 단위면적당 중량을 가질 수 있다.
제2 코팅층(222)의 단위면적당 중량이 15g/m2 미만인 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)으로 만들어진 에어백의 공기 내압 성능이 저하될 수 있다. 반면, 제2 코팅층(222)의 단위면적당 중량이 50g/m2를 초과하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)으로 만들어진 에어백의 경량화 이루어지기 어려우며, 코팅 재료의 과다 사용으로 인한 원가상승이 발생하고, 에어백 표면의 끈적임(tacky) 증가로 인해 내블로킹성에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제2 코팅층(222)은 400% 내지 1500%의 고무신율을 갖는 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
제2 코팅층(222)에 포함된 폴리우레탄의 고무신율이 400% 미만인 경우, 폴리우레탄의 인성(toughness)이 저하되며 이는 에어백의 공기부품특성(내압성)을 저하시키는 원인이 된다. 반면, 폴리우레탄의 고무신율이 1500%을 초과하는 경우, 코팅성분의 끈적임(tacky)성이 증가하여 경화 후에도 원단면 간 서로 붙어버리는 블로킹성 문제가 발생된다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에어백 원단(300)의 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에어백 원단(300)은 일 방향으로 배열된 경사(311), 경사(311)와 교차하는 위사(312), 경사(311)를 코팅하는 제1 코팅층(321) 및 제1 코팅층(321)으로 코팅된 경사(311) 및 위사(312)를 코팅하는 제2 코팅층(322)을 포함한다.
도 2에 도시된 에어백 원단(200)을 참조하면, 경사(211)와 위사(212) 사이의 공간들이 제2 코팅층(222)에 의해 완전히 막혀 있지 않다. 반면, 도 4에 도시된 에어백 원단(300)에 있어서, 경사(311)와 위사(312) 사이의 공간들이 제2 코팅층(322)에 의해 실질적으로 전부 막혀 있다.
경사(311)와 위사(312) 사이의 공간들이 제2 코팅층(322)으로 채워지는 정도는 에어백 원단(300)에 요구되는 통기성의 정도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 낮은 통기성을 요구하는 사이드 커튼용 에어백 원단을 제조할 때는 상대적으로 높은 점도의 제2 코팅층 형성용 조성물을 사용함으로써, 경사(311)와 위사(312) 사이의 공간들이 제2 코팅층(322)에 의해 거의 막히도록 할 수 있다. 반면, 높은 통기성을 요구하는 에어백 원단을 제조할 때는 상대적으로 낮은 점도의 제2 코팅층 형성용 조성물을 사용함으로써, 경사(311)와 위사(312) 사이의 공간들 중 상당 부분이 제2 코팅층(322)에 의해 막히지 않도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 원단(200)의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 중복을 피하기 위해, 이미 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에어백 원단(200)의 제조방법은, 제1 코팅층 형성용 조성물로 경사(211)를 코팅하여 경사(211)에 제1 코팅층(221)을 형성하는 단계, 제1 코팅층(221)으로 코팅된 경사(211) 및 위사(212)를 이용하여 섬유 기재(210)을 제직(weaving)하는 단계 및 제2 코팅층 형성용 조성물로 섬유 기재(210)를 코팅하여 섬유 기재(210)에 제2 코팅층(222)을 형성하는 단계를 포함한다.
경사(211) 및 위사(212)는 각각 폴리아미드 및 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함하며, 각각 400 내지 500 D의 섬도를 가질 수 있다.
제1 코팅층 형성용 조성물은 수분산 폴리우레탄(polyurethane dispersion, PUD)을 포함한다. 즉, 제1 코팅층(221)은 조성물은 수분산 폴리우레탄(PUD)에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 섬유 기재(210)의 제직에 사용되는 경사(211)에는 제1 코팅층(221)이 형성되지만, 위사(212)에는 제1 코팅층(212)이 형성되지 않는다.
제1 코팅층(221)을 형성하는 단계는, 경사(211)를 제1 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 단계를 포함할 수 있다. 경사(211)가 제1 코팅층 형성용 조성물에 침지된 후 건조됨으로써, 경사(211)에 제1 코팅층(221)이 형성될 수 있다. 제1 코팅층 형성용 조성물은 수분산 폴리우레탄을 포함한다. 또한, 제1 코팅용 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층 형성용 조성물은, 조성물 전체 중량에 대하여, 90 내지 99.9 중량%의 수분산 폴리우레탄 및 0.1 내지 10 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다.
이와 같이, 제1 코팅층 형성용 조성물이 수분산 폴리우레탄으로 이루어지거나, 수분산 폴리우레탄에 소량의 첨가제가 혼합되어 이루어지므로, 제1 코팅층(221)은 수분산 폴리우레탄에 의하여 형성된다고 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 수분산 폴리우레탄은 물(H2O) 및 물에 분산된 폴리우레탄을 포함한다.
제1 코팅층 형성용 조성물에 있어서, 수분산 폴리우레탄의 함량이 90 중량% 미만인 경우 코팅 효율이 저하되어 수분산 폴리우레탄에 의한 폴리우레탄의 코팅 양이 감소될 수 있다. 반면, 수분산 폴리우레탄의 함량이 99.9 중량%를 초과하는 경우, 과량의 수분산 폴리우레탄 대비 가교제, 첨가제의 부족으로 인해 분산성이 저하되고, 불균일한 가교 또는 코팅이 이루어질 수 있다.제1 코팅층 형성용 조성물의 수분산 폴리우레탄에 포함된 폴리우레탄은 800% 내지 1000%의 고무신율을 갖는다.
수분산 폴리우레탄은, 예를 들어, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜계(PTMG) 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계의 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 수분산 폴리우레탄은 폴리에스테르계 폴리올과 함께 카보네이트계 폴리올 및 에테르계 폴리올 중 적어도 하나가 혼합되어 이루어진 폴리올이 이소시아네이트와 반응하여 제조된 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 이러한 폴리우레탄으로, 폴리에스테르계의 주쇄에 카보네이트기 및 에테르기 중 적어도 하나가 포함되어 있는, 폴리에스테르-카보네이트계 폴리우레탄 또는 폴리에스테르-에테르계 폴리우레탄이 있다.
수분산 폴리우레탄은, 예를 들어, 30 내지 60 중량%의 폴리우레탄 및 40 내지 70 중량%의 물을 포함할 수 있다.
또한, 수분산 폴리우레탄(PUD)에 포함된 폴리우레탄의 함량이 30 중량% 미만인 경우 코팅 효율이 저하되어 제1 코팅층(221)을 구성하는 폴리우레탄의 코팅 양이 감소될 수 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우 과량의 폴리우레탄으로 인해 분산성이 저하되고, 불균일한 코팅이 이루어질 수 있다.
수분산 폴리우레탄(PUD)에 있어서, 폴리우레탄은 물에 분산된 상태로 존재한다. 수분산 폴리우레탄(PUD)에 포함된 물의 함량이 40 중량% 미만인 경우 폴리우레탄의 분산성이 저하된다. 반면, 물의 함량이 70 중량%를 초과하는 경우, 과도한 양의 물로 인하여 코팅 효율이 저하되어 폴리우레탄의 코팅 양이 감소될 수 있고, 건조에 장시간이 소요될 수 있다.
첨가제로, 습윤제, 가교제 및 난연제 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 코팅층 형성용 조성물은 0.1 내지 1 중량%의 습윤제, 1 내지 5 중량%의 가교제 및 1 내지 5 중량%의 난연제를 포함할 수 있다.
습윤제는 경사(211)에 대한 수분산 폴리우레탄의 침투력을 향상시키며, 수분산 폴리우레탄이 경사(211)로 균일하게 침투하도록 한다. 습윤제로, 실리콘 계열의 습윤제가 사용될 수 있다.
가교제는 경사(211)와 제1 코팅층(221)의 부착력을 향상시킨다.
난연제는 에어백 원단(200)의 난연 특성을 향상시킨다. 난연제로, 예를 들어, 비할로겐 인계 난연제가 사용될 수 있다.
제1 코팅층 형성용 조성물을 이용한 경사(211)의 코팅에 의해, 폴리우레탄이 0.5 중량% 내지 3.0 중량%의 픽업율(pick up ratio)로 경사(211)에 코팅된다.
다음, 제1 코팅층(211)으로 코팅된 경사(211) 및 위사(212)를 이용하여 섬유 기재(210)를 제직(weaving)한다. 이 때, 위사(212)에는 제1 코팅층(211)이 코팅되지 않은 상태이다.
섬유 기재(210)는, 예를 들어, 원-피스 제직(One Piece Woven: OPW) 방식으로 제조될 수 있다. 이 때, 제카드 제직 설비가 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명의 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 평직(plain weave) 또는 바스켓직(basket weave)으로 섬유 기재(210)를 제직한 후 이를제단 및 봉제하여 에어백의 팽창부를 형성할 수 있다. 또한, 평직(plain weave) 또는 바스켓직(basket weave)으로 제직된 섬유 기재(210)를 제단 및 봉제하여 형성된 접합부(seam)를 실런트로 처리하는 접합부-실링(seam-sealing) 방식으로 에어백을 제조할 수도 있다.
다음, 제2 코팅층 형성용 조성물로 섬유 기재(210)를 코팅하여, 섬유 기재(210)에 제2 코팅층(222)을 형성한다.
종래, 제직 특성 향상을 위해, 경사(211) 및 위사(212)에 유제 또는 호제가 부여되었다. 따라서, 코팅층 형성 전 섬유 기재(210)로부터 유제 또는 호제를 제거하기 위해, 섬유 기재(210)를 정련조에서 정련하는 공정이 필요하였다.
그러나, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제직 전 경사(211) 및 위사(212)에 유제 또는 호제가 부여되지 않는다. 대신, 경사(211)에 제1 코팅층(221)이 형성된다.
그에 따라, 정련공정이 생략될 수 있기 때문에, 에어백 원단(200)의 제조 공정이 단순해진다. 또한, 제1 코팅층(221)은 제2 코팅층(222)과 우수한 코팅성을 가지기 때문에, 제2 코팅층(222)이 섬유 기재(210)에 강하고 안정적으로 부착될 수 있다.
섬유 기재(210)에 제2 코팅층(222)을 형성하는 단계는, 제2 코팅층 형성용 조성물을 섬유 기재(210)에 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 위해, 나이프(knife) 코팅 설비가 사용될 수 있다.
또한, 제2 코팅층(222)은 침지 방법에 의하여 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제2 코팅층(222)을 형성하는 단계는, 섬유 기재(210)를 제2 코팅층 형성용 조성물에 침지하고 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 섬유 기재(210)가 제2 코팅층 형성용 조성물에 침지된 후 건조됨으로써, 섬유 기재(210) 상에 제2 코팅층(222)이 형성될 수 있다.
제2 코팅층 형성용 조성물은 제1 코팅층 형성용 조성물과 동일한 조성을 가질 수도 있고 다른 조성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제2 코팅층 형성용 조성물은, 20 내지 60 중량%의 폴리우레탄, 30 내지 75 중량%의 물 및 1.0 내지 20 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 물과 폴리우레탄이 혼합되어 있는 수분산 폴리우레탄이 사용되는 경우, 제2 코팅층 형성용 조성물은, 80 내지 99 중량%의 수분산 폴리우레탄 및 1 내지 20 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다.
폴리우레탄은, 폴리카보네이트계 폴리올이 사용되어 제조된 폴리카보네이트계 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명의 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 코팅층 형성용 조성물은, 폴리카보네이트계 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜계(PTMG) 폴리우레탄 및 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 코팅용 조성물은 폴리에스테르계 폴리올과 함께 카보네이트계 폴리올 및 에테르계 폴리올 중 적어도 하나가 혼합되어 이루어진 폴리올이 이소시아네이트와 반응하여 제조된 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 이러한 폴리우레탄으로, 폴리에스테르계의 주쇄에 카보네이트기 및 에테르기 중 적어도 하나가 포함되어 있는, 폴리에스테르-카보네이트계 폴리우레탄 또는 폴리에스테르-에테르계 폴리우레탄이 있다.
또한, 제2 코팅층 형성용 조성물에 포함된 폴리우레탄은 400% 내지 1500%의 고무 신율을 가질 수 있다.
제2 코팅층 형성용 조성물은, 첨가제로, 0.1 내지 1 중량%의 습윤제, 1 내지 5 중량%의 유연제, 1 내지 5 중량%의 가교제, 1 내지 5 중량%의 난연제, 1 내지 5 중량%의 점증제, 1 내지 5 중량%의 산화방지제, 0.1 내지 3 중량%의 안료 및 0.1 내지 2 중량부의 블록킹 방지제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
습윤제는 섬유 기재(210)에 대한 폴리우레탄의 침투력을 향상시켜, 제2 코팅층(222)에 포함된 폴리우레탄이 섬유 기재(210)로 균일하게 침투하도록 한다. 습윤제로, 실리콘 계열의 습윤제가 사용될 수 있다.
가교제는 섬유 기재(210)와 제2 코팅층(222)의 부착력을 향상시킨다.
난연제는 에어백 원단(200)의 난연 특성을 향상시키기 위한 것이다. 난연제로, 예를 들어, 비할로겐 인계 난연제가 사용될 수 있다.
블로킹 방지제는 에어백 원단(200)이 서로 부착되는 것을 방지한다. 보다 구체적으로, 블로킹 방지제는 이중층 구조로 이루어진 에어백의 팽창부에서 에어백 원단(200)이 서로 부착되는 것을 방지한다.
이 밖에, 첨가제로 유연제, 점증제, 산화방지제, 안료 등이 사용될 수 있다.
에어백 원단(200)의 통기성은 제2 코팅층 형성용 조성물에 포함된 폴리우레탄의 농도를 조정함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 낮은 통기성이 요구되는 사이드 커튼 에어백 원단을 제조할 때는, 상대적으로 높은 농도의 폴리우레탄을 포함하는 제2 코팅층 형성용 조성물을 사용함으로써 섬유 기재(210)의 간극들이 제2 코팅층(222)에 의해 거의 막히도록 수 있다.
제2 코팅층 형성용 조성물로 코팅된 섬유 기재(210)는 건조 수단에 의해 건조될 수 있다. 건조 수단으로, 예를 들어 텐터 오븐(tenter oven)이 사용될 수 있다. 제2 코팅층 형성용 조성물의 용매 성분인 물이 증발됨으로써 섬유 기재(210)를 코팅하는 제2 코팅층(222)이 형성된다.
갑작스러운 고온 건조는 제2 코팅층(222)의 손상을 유발할 수 있으므로, 건조 단계는 다단으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제2 코팅층 형성용 조성물로 코팅된 섬유 기재(210)를 90 내지 110℃에서 예비건조(predrying) 시킨 후 건조 온도를 점차 상승시키면서 최종적으로는 150 내지 170℃에서 완전건조시킬 수 있다.
이어, 에어백 원단(200)의 온도를 낮추기 위한 냉각 공정이 수행될 수 있다.
에어백 원단(200)에서 제2 코팅층(222)의 도포량(add-on)은, 에어백 원단(200)의 경량화 및 기계적 물성을 종합적으로 고려할 때, 15 내지 50 g/m2의 범위로 조정될 수 있다. 즉, 제2 코팅층(222)은, 15g/m2 내지 50g/m2의 단위면적당 중량으로 섬유 기재(210)에 코팅될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적 실시예 및 비교예들을 통해 본 발명의 효과를 설명한다. 다만, 하기의 실시예와 비교예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이들이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
<실시예 1>
420 D의 섬도를 갖는 폴리아미드66(PA66) 원사를 경사(211)와 위사(212)로 사용하였다.
폴리에스테르계 폴리우레탄을 포함하는 수분산 폴리우레탄을 사용하여 제1 코팅층 형성용 조성물을 제조하였다. 구체적으로, 제1 코팅층 형성용 조성물은 94중량%의 폴리에스테르계 수분산 폴리우레탄(바이엘머티리얼사이언스, IMPRANILㄾ DL-1554), 3.0중량%의 가교제(바이엘머티리얼사이언스, DESMODURㄾ N3900), 3.0중량%의 난연제(KhaiEL, FlamEL RFL2.2)로 이루어졌다.
경사(211)를 제1 코팅층 형성용 조성물에 침지하고 건조하여, 경사(211)에 제1 코팅층(221)을 형성하였다. 이 때, 폴리우레탄의 픽업율은 1.0%가 되도록 하였다.
이와 같이 준비된 경사(211)와 코팅되지 않은 위사(212)를 이용하여, 자카드 제직설비로 OPW 제직을 실시하였다. 이 때, 단면을 기준으로 최종 가공밀도가 57 x 49th/inch가 되도록 섬유 기재(210)를 직조하였다.
다음, 85중량%의 폴리에스테르-카보네이트계 폴리우레탄(바이엘머티리얼사이언스, IMPRANILㄾ DLU), 1.0 중량%의 실리콘계 유연제(다우코닝실리콘, DC52), 3.0 중량%의 가교제(바이엘머티리얼사이언스, DESMODURㄾ N3900), 5.0 중량%의 난연제(KhiEL, FlamEL RFL2.2) 및 3.0 중량%의 증점제(Borchers, Borchi-Gelㄾ ALA), 2.9 중량%의 산화방지제(Songwon, Songnoxㄾ DW2450), 0.1 중량%의 안료(Wooshin, Aqualor Green 483L) 포함하는 제2 코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.
나이프(Knife)가 장착된 코팅 설비를 이용하여 제2 코팅층 형성용 조성물을 섬유 기재(210)에 코팅하고 건조하여, 제2 코팅층(222)을 형성하였다. 제2 코팅층(222)의 도포량(add-on)은 30~35g/m2가 되도록 하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 420 D의 섬도를 갖는 폴리아미드66(PA66) 원사를 경사(211)와 위사(212)로 사용하였다.
경사(211)에 유제 처리를 하고, 자카드 제직설비로 OPW 제직을 실시하였다. 이 때, 단면을 기준으로 최종 가공밀도가 57x49th/inch가 되도록 섬유 기재를 제조하였다.
다음, 정련조에 담겨있는 pH 6.5의 정련액 및 수세조에 담겨있는 수세액을 섬유 기재가 15 m/min의 속도로 순차적으로 통과하도록 하여 정련 공정을 실시하였다. 정련 공정에 의해 유제가 제거되었다.
정련액은 0.6 중량%의 비이온계 유화제(Huntsman社의 INVATEXㄾ PRE), 0.2 중량%의 음이온계 분산제(Huntsman社의 INVATEXㄾ CS), 및 99.2 중량%의 물을 포함하였고, 수세액은 물로 이루어졌다. 정련조의 정련액은 70℃로 유지되었고, 수제조의 수세액은 80℃로 유지되었다.
다음, 액상 실리콘으로 섬유 기재를 코팅하였다. 실리콘 코팅량(add-on)은 30~35g/m2가 되도록 하였다.
<비교예 2>
실시예 1과 동일하게, 420 D의 섬도를 갖는 폴리아미드66(PA66) 원사를 경사(211)와 위사(212)로 사용하였다.
경사(211)에 유제 처리를 하고, 자카드 제직설비로 OPW 제직을 실시하였다. 이 때, 단면을 기준으로 최종 가공밀도가 57x49th/inch가 되도록 섬유 기재를 제조하였다.
다음, 정련조에 담겨있는 pH 6.5의 정련액 및 수세조에 담겨있는 수세액을 섬유 기재가 15 m/min의 속도로 순차적으로 통과하도록 하여 정련 공정을 실시하였다. 정련 공정에 의해 유제가 제거되었다.
정련액은 0.6 중량%의 비이온계 유화제(Huntsman社의 INVATEXㄾ PRE), 0.2 중량%의 음이온계 분산제(Huntsman社의 INVATEXㄾ CS), 및 99.2 중량%의 물을 포함하였고, 수세액은 물로 이루어졌다. 정련조의 정련액은 70℃로 유지되었고, 수제조의 수세액은 80℃로 유지되었다.
다음, 정련된 섬유 기재에, 실시예 1에서 제조된 제2 코팅층 형성용 조성물을 이용하여 나이프 코팅 방법으로 코팅층을 형성하였다. 코팅층의 코팅량(add-on)은 30~35g/m2가 되도록 하였다.
<비교예 3>
실시예 1과 동일하게, 420 D의 섬도를 갖는 폴리아미드66(PA66) 원사를 경사(211)와 위사(212)로 사용하였다.
경사(211)에 에스테르계 호제(Huntsman 社, TESCOLㄾPRS warp size)를 가하였다. 호제로 처리된 경사(211)를 이용하여 자카드 제직설비로 OPW 제직을 실시하였다. 이 때, 단면을 기준으로 최종 가공밀도가 57 x 49 th/inch가 되도록 섬유 기재를 제조하였다.
섬유 기재가 pH 8의 정련액 및 수세액을 약 20 m/min의 속도로 순차적으로 통과하도록 하여 호제를 제거하였다. 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, 수세액은 물로 이루어졌다.
다음, 정련된 섬유 기재에, 실시예 1에서 제조된 제2 코팅층 형성용 조성물을 이용하여 나이프 코팅 방법으로 코팅층을 형성하였다. 코팅층의 코팅량(add-on)은 30~35g/m2가 되도록 하였다.
위와 같이 제조된 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 에어백 원단들의 단위면적당 중량, 공기투과도, 인장강도, 활탈 저항력, 내접착성 및 6초 후 내압 유지율을 아래의 방법들에 의해 각각 측정하였고, 그 결과들을 아래의 표 1에 나타내었다.
[단위면적당 중량 측정]
ISO 3801 방법에 의거하여, 샘플링 전용 원형 커터기를 이용하여 단면적이 1 m2 인 원형 시편을 채취한 후, 시편 무게 측정용 저울을 이용하여 단위면적당 중량을 측정하였다.
[공기투과도 측정]
ISO 9237 규격에 의거하여 정적공기투과도 시험기를 사용하여, 항온항습 공간에서 24시간 동안 충분히 컨디셔닝된 시편의 공기투과도를 측정되었다. 이때, 공기투과도 측정 면적은 100cm2 이었으며, 시험인자로서 부분 진공(partial vacuum) 조건은 500Pa로 설정하였다.
[인장강도 측정]
인장강도는, ISO 13934-1 Cut strip 방법으로 측정하였다. 가로 50mm, 세로 350mm의 시편을 채취한 후 만능인장 시험기를 이용하여 클램프 길이 200mm, 크로스헤드 속도 200mm/min으로 인장시험을 실시하였고, 시편이 파괴되는 시점의 인장강도를 측정하였다.
[활탈저항력 측정]
활탈저항력 측정을 위해, ASTM D6479 방법에 의거하여 가로 50mm, 세로 270mm 사이즈의 시편을 채취하였다. 채취된 시편의 하단부를 니들이 특정 간격으로 배열되어 있는 활탈저항력 측정 전용 지그 픽스쳐(Jig fixture)에 고정시키고, 시편의 상단부를 폭이 최소 60mm인 플레이트 죠(plate jaw)에 장착하였다. 이어서, 만능인장시험기를 이용하여 200mm/min의 크로스헤드(crosshead) 속도로 길이방향으로 시편을 인장시켜 시편에서 활탈이 발생되는 시점의 강력을 측정하였다.
[내접착성 측정]
코팅층과 섬유 기재의 내접착성 측정을 위해, ISO 5981 방법에 의거하여 가로 50mm, 세로 100mm 사이즈의 시편을 채취하였다. 채취된 시편의 코팅면이 위로 향하도록 시편을 내마모 시험기(flex abrasion tester)에 클램핑 한 후, 10N 하중 하에서 3.0cycle/sec의 속도로 rubbing 시켜 코팅면이 벗겨지는 횟수를 측정하였다. 이 때, 50 스트로크(50 strokes) 단위로 코팅면 박리 유무를 측정하였다
[6초 후 내압 유지율]
에어백의 내압성능을 측정하였다. 시험에 사용된 내압성능평가장치로 MICROSYS社의 "SUREFIRE airbag deployment system"을 사용하였고, 내압시험에 사용된 기체는 질소(N2) 가스이다. 쿠션 볼륨을 감안하여 쿠션의 초기 최대내압이 100 kPa가 되도록 인플레이팅 압력조건을 설정하여 전개시험을 실시하였으며, 쿠션에 부착된 압력센서를 통하여 시간대별 압력변화를 실시간으로 측정하였다. 실험에서 얻어진 시간대별 내압 그래프에서 6초 후, 내압(kPa)을 측정하여 초기 피크(initial peak)에서 6초 후까지의 내압 유지율을 산출하였다.
실시예1 비교예1 비교예2 비교예3
경사x위사 밀도(th/inch) 57 x 49 57 x 49 57 x 49 57 x 49
코팅방식 나이프 코팅 나이프 코팅 나이프 코팅 나이프 코팅
단위 면적당 중량(g/m2) 256 255 253 256
공기투과도(l/dm2/min) 0.00 0.24 0.02 0.04
인장강도(경사/위사)(N/5cm) 3482/3312 3274/3105 3324/3256 3245/3133
활탈저항력(경사/위사) 1148/1057 725/632 545/468 612/564
내접착성(경사/위사)(strokes) 2000/2000 1200/1200 400/300 300/300
6초 후 내압유지율(%) 58 10 45 40
표 1을 참조하면, 제1 코팅층(221)으로 코팅된 경사(211)를 이용하여 제직된 섬유 기재(210) 상에 제2 코팅층이 형성되어 이루어진 실시예 1에 따른 에어백 원단은 낮은 공기 투과도를 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1에 따른 에어백 원단은 우수한 인장강도를 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제1 코팅층(211)이 섬유 기재(210)와 제2 코팅층(222) 사이의 가교 역할을 하여, 제2 코팅층(222)이 우수한 접착력을 가지기 때문에, 실시예 1에 따른 에어백 원단은 비교예 1 내지 3 따른 에어백 원단보다 우수한 활탈 저항력, 내접착성 및 내압유지율(6초후 내압 유지율)을 가지는 것을 확인할 수 있다.
100: 커튼 에어백 시스템
110: 에어백
120: 가스 주입용 부재
130: 인플레이터 유닛
140: 테더
200, 300: 에어백 원단
210: 섬유 기재
211, 311: 경사
212, 312: 위사
221, 321: 제1 코팅층
222, 322: 제2 코팅층

Claims (17)

  1. 일 방향으로 배열된 경사; 상기 경사와 교차하는 위사; 수분산 폴리우레탄에 의해 형성되고, 폴리우레탄을 포함하는 제1 코팅층; 및 제2 코팅층을 포함하고,
    상기 제1 코팅층은 상기 경사만을 코팅하고, 위사를 코팅하지 않으며,
    상기 제2 코팅층은 상기 경사에 코팅된 제1 코팅층의 상부 및 상기 위사의 상부에서 일체로 형성되고,
    상기 제2 코팅층은, 15g/m2 내지 50g/m2의 단위면적당 중량을 갖는,
    에어백 원단.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 상기 경사에 대해 0.5 중량% 내지 3.0 중량%의 픽업율(pick up ratio)로 코팅되어 있는, 에어백 원단.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 800% 내지 1000%의 고무신율을 갖는, 에어백 원단.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(Poly(tetramethylene ether)glycol, PTMG)계 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계의 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함하는, 에어백 원단.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코팅층은 400% 내지 1500%의 고무신율을 갖는 폴리우레탄을 포함하는, 에어백 원단.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코팅층은 폴리카보네이트계 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜계(PTMG)계 폴리우레탄 및 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함하는, 에어백 원단.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경사 및 위사는 각각 폴리아미드 및 폴리에스테르 중 적어도 하나를 포함하는 에어백 원단.
  9. 제1 코팅층 형성용 조성물로 경사를 코팅하여, 상기 경사에 제1 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 제1 코팅층으로 코팅된 상기 경사 및 위사를 이용하여 섬유 기재를 제직(weaving)하는 단계; 및
    제2 코팅층 형성용 조성물로 상기 섬유 기재를 코팅하여, 상기 섬유 기재에 제2 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 코팅층 형성용 조성물은 수분산 폴리우레탄을 포함하는,
    제1항에 따른 에어백 원단의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 경사를 상기 제1 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 단계를 포함하는, 에어백 원단의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 코팅층 형성용 조성물은,
    90 내지 99.9 중량%의 상기 수분산 폴리우레탄; 및
    0.1 내지 10 중량%의 첨가제;
    를 포함하는 에어백 원단의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수분산 폴리우레탄은 폴리우레탄 및 물을 포함하며,
    상기 폴리우레탄은 상기 경사에 대해 0.5 중량% 내지 3.0 중량%의 픽업율(pick up ratio)로 코팅되는, 에어백 원단의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 800% 내지 1000%의 고무신율을 갖는, 에어백 원단의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 수분산 폴리우레탄은, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(Poly(tetramethylene ether)glycol, PTMG)계 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함하는, 에어백 원단의 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제2 코팅층 형성용 조성물은 400% 내지 1500%의 고무신율을 갖는 폴리우레탄을 포함하는, 에어백 원단의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 제2 코팅층 형성용 조성물은 폴리카보네이트계 폴리우레탄, 폴리에스테르계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG)계 폴리우레탄 및 폴리아크릴레이트계 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함하는 에어백 원단의 제조방법.
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