KR19980035537A - 에어백용 기포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어백용 원단에 클로로프렌계 고무수지 90 ∼ 95중량부에 이피디엠(Ethylene Propylene Dien Monomer)계 고무수지 10 ∼ 5중량부를 함유하는 고무코팅액이 코팅된 에어백용 기포에 관한 것으로서, 상기한 고무코팅액은 가황특성 및 가공분산성이 우수하여 이를 적용한 에어백용 기포는 내마모성 및 내열특성이 우수하고 제조원가도 저렴하다.

Description

에어백용 기포 및 그 제조방법

본 발명은 에어백용 기포에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가황특성 및 가공분산성이 개선된 고무코팅액이 적용되어 내마모성 및 내열특성이 우수하고 제조원가도 저렴한 에어백용 기포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 교통기관, 특히 자동차에는 충돌시 승객보호용 안전장치인 에어백시스템이 실용화되고 있는 추세이다. 이러한 에어백은 실제 작동하기 전에 자동차 핸들이나 대시보드내에 오랜시간동안 협소한 곳에 접혀져서 보관되어 있기 때문에, 하절기에는 자동차 내부의 온도가 고온으로 올라가고 엔진부에서 고온의 열이 발생하여 에어백에 반복적으로 열충격을 주게되며, 동절기에는 그와 반대로 저온의 반복 열작용을 받아서 에어백 원단의 기계적 특성이 시간이 흐를수록 점점 저하된다.

또한, 에어백 시스템의 작동시에 가스발생기(인플레이트)에서 발생하는 고온(약 400도℃)의 가스가 에어백 원단 표면에 닿을 경우 에어백 원단의 물성이 하락되므로 에어백은 그 기능을 완전하게 수행 할 수 있을 정도의 내열특성 및 내마모성을 가져야 한다.

이러한 에어백은 자동차의 충돌시 질소개스의 주입으로 에어백이 풍선처럼 전개되어져서 승객의 안전을 보호하게 되는데, 통상 자동차의 핸들, 대시보드내에 보관하게 되므로 에어백의 부피는 작을수록 좋다. 그리고 에어백은 장시간 고온의 열과 자동차에 의한 진동을 반복적으로 받으므로 우수한 내열성과 내마모성을 가져야 한다.

통상적으로 에어백용 기포는 나일론 66 섬유로 원단 직물을 제직한 후 정련 및 예비세트를 실시하고 그 후, 클로로프렌계 고무코팅액을 에어백용 원단에 코팅하여 제조한다. 이러한 고무코팅액을 에어백용 원단에 코팅하는 이유는 질소가스 주입에 의한 에어백 전개시 질소가스에 의해 발생되는 고열에 견디는 내열성을 부여함과 동시에 높은 공기차단성을 주기 위한 것이다.

그러나, 클로로프렌계 고무는 고온에서 장기간 보관시 열분해하여 할로겐화 수소를 발생하고 이와 같이 발생된 할로겐화 수소는 나일론 원단을 열화시켜 물성을 크게 저하시키게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래방법으로는 일본 공개특허공보 소 49-47692호가 있다. 이는 나일론 기포지위에 클로로프렌 고무층을 도포할 시 클로로프렌계 고무에 지르코늄게 화합물을 첨가하여 발생되는 할로겐화 수소를 흡착시켜 기포의 내구성 저하를 방지하는 방법이다. 그러나, 이 방법으로도 발생되는 할로겐화 수소를 완벽하게 차단할 수는 없다.

또한, 일본 공개특허공보 평 2-133268호에서는 클로로프렌 고무층과 나일론 기포사이에 할로겐 비함유고무가 75%이상인 고무층을 도포하여 할로겐화 수소의 나일론 기포에의 영향을 막아 내구성을 향상시키는 방법을 제시하고 있으나, 밀폐된 수납공간내에서 발생된 할로겐화 수소가 고무층이 코팅된 반대면에도 영향을 미치게 되므로 완벽하다고 할 수 없다. 그리고, 할로겐화 수소의 침투방비를 위해 고무를 처리한 후, 다시 클로로프렌 고무층을 코팅함으로서 이중으로 도포가 되어 원단의 두께도 두꺼워지고, 수납공간도 커지는 단점을 갖고 있다.

그리하여 에어백에 충분한 내열성을 부여하기 위해 본 출원인은 대한민국특허 제87768호의 발명에 의해 클로로프렌계 고무수지와 이피디엠계 고무수지를 컴파운딩 훈련법으로 혼합하여 제조된 액을 원단에 코팅함으로서 내열성이 우수한 에어백용 기포를 제조하게 되었다. 상기 특허의 고무코팅액은 클로로프렌계 고무수지 70 ∼ 80중량부에 이피디엠EPDM;(Ethylene Propylene Dien Monomer)계 고무수지 30 ∼ 20중량부를 배합시킨 것이다.

그러나, 상기의 고무코팅액으로 코팅된 원단은 내열성은 뛰어나지만 고무코팅의 가황진행정도를 나타내는 가황토오크가 불량하고 가황속도가 내려 내마모성에 문제가 있으며, 또한 클로로프렌계 고무수지와 이피디엠계 고무수지를 블랜딩하여 고무코팅액을 제조할 때, 이피디엠계 고무수지의 배합비 20∼30부에서는 클로로프렌계 고무수지와 이피디엠계 고무수지와의 상분리현상인 양극화 또는 몰림현상으로 분산 불량이 일어나 가공상의 어려움을 겪게 되고 그 결과 제조원가가 상승하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 문제점을 감안하여 가황특성 및 가공분산성이 우수한 고무코팅액을 적용하여 내마모성 및 내열특성이 우수한 에어백용 기포를 낮은 제조원가로 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 가황토오크가 40 1b-inch 이상, 마모후 인장강도가 120 kgf/cm 이상인 에어백용 기포가 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 에어백용 원단에 고무코팅액이 코팅된 에어백용 기포에 있어서, 상기 고무코팅액이 클로로프렌계 고무 컴파운드 90 ∼ 95 중량부에 이피디엠계 고무 컴파운드 10 ∼ 5 중량부를 함유하는 것임을 특징으로 하는 에어백용 기포가 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 의해 제공되는 에어백용 기포는 가황토오크가 40 1b-inch 이상, 마모후 인장강도가 120 kgf/cm 이상인 것을 특징으로 한다. 가황토오크가 낮으면 마모인장강도도 비례하여 낮아지며, 낮은 정도가 심하면 차량충돌로 인해 에어백용 가스 주입으로 전개될 때 파열될 우려가 있어 제기능을 충분히 발휘하지 못하게 된다. 또한 에어백이 모듈에 장착된 후 장기간 경과하여도 내열성 및 내환경성 등과 같은 내구성이 우수하여야 하며, 만일 그렇지 못한 경우에는 에어백을 안심하고 이용할 수 없게 된다. 따라서, 에어백은 상기한 바와 같은 가황토오크와 마모후 인장강도 특성을 보유하도록 하는것이다 중요하다.

본 발명에 에어백 제조방법에 있어서, 원단에 코팅되는 고무코팅액의 구성성분중 이피디엠계 고무 컴파운드가 10 ∼ 5중량부의 상대적으로 낮은 배합비율로 첨가된다. 만일 이피디엠계 고무 컴파운드의 배합비율이 10중량부를 초과하게 되면, 고무 블랜드 방법에 의한 고무코팅액의 제조시 클로로프렌계 고무수지와 이피디엠계 고무수지와의 상분리현상인 양극화 또는 몰림현상으로 인한 분산 불량이 발생하여 가공상의 어려움이 있으며, 5중량부 미만의 경우에는 내열특성 발휘가 곤란하다.

한편, 에어백용 기포를 제조하기 위한 공정에 있어서, 고무코팅액을 원단에 코팅하고 코팅면에 형성된 코팅층을 네크워크상으로 형성시키기 위한 가황반응을 실시할 때, 통상적으로 스텐터(Stenter) 등의 열풍가황기에서 가황을 진행한다. 이때 열풍가황 같은 공정은 열용량이 작고 고무의 특성상 열전도도가 상당히 불량하기 때문에 급속가황이 되도록 하지 않으면 열용량을 소화하지 못하여 결과적으로 가황불량이 일어나서 고무의 물성하락을 가져오며, 가황중의 가열산소에 의한 산화 반응이 진행될 우려가 있기 때문에 가황속도 향상, 즉 가황시간 단축이 상당히 중요하게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 클로로프렌계 고무 컴파운드와 이피디엠계 고무 컴파운드에 가황을 위해 가황제, 가황촉진제 등이 배합되어 고무 블랜드에 의한 가황토오크 불량, 가황속도 느려짐 및 내마모성 저하의 문제를 해소한다.

고무 컴파운드의 제조에 첨가하기에 바람직한 가황제의 예로는 마그네시아, 산화아연 등이 있고, 가황촉진제의 예로는 이미다졸린계 가황촉진제, 티우람계 가황 촉진제, 구아닌딘계 가황촉진제 등이 있다.

또한, 클로로프렌계 고무 컴파운드와 이피디엠계 고무 컴파운드는 노화방지제, 산화방지제, 가공제, 프로세스 오일 등을 추가 배합하여 제조할 수 있다.

본 발명에 적용하기에 바람직한 고무 컴파운드는 다음과 같다.

클로로프렌계 고무 컴파운드는 무니점도 50 ∼ 70인 것이 바람직하다. 클로로프렌계 고무 컴파운드의 무니점도가 50 미만의 경우에는 클로로프렌계 고무 컴파운드의 기계적 물성(강도 등)이 약화되며, 70 초과의 경우에는 컴파운드가 너무 단단하여 가공성이 불량하게 된다. 클로로프렌계 고무 컴파운드는 클로로프렌계 고무수지에 디페닐아민계 노화방지제, 페놀계 산화방지제, 과산화물 산화방지제, 에이치 에이 에프 카본 블랙, 가황제인 마그네시아, 산화아연, 프로세스 오일, 이미다졸린계 가황촉진제, 티우람계 가황촉진제가 배합된 것이 바람직하다.

이피디엠계 고무 컴파운드는 무니점도 40 ∼ 60인 것이 바람직하다. 이피디엠계 고무 컴파운드의 무니점도가 40 미만의 경우에는 이피디엠계 고무 컴파운드의 기계적 물성이 약화되며, 60 초과의 경우에는 컴파운드가 너무 단단하여 가공성이 불량하게 된다. 이피디엠계 고무 컴파운드는 이피디엠계 고무수지에 에이치 에이 에프 카본 블랙, 산화아연, 나프템계 오일, 티우람계 가황촉진제, 구아닌딘계 가황촉진제가 배합된 것이 바람직하다.

이와 같이 배합된 고무 컴파운드는 균일하게 혼련되고, 혼련하여 제조한 고무코팅액은 가황속도가 빠르며, 이를 코팅하여 제조한 에어백용 기포는 가황진행정도를 나타내는 가황 토오크(T_H)가 40 Lb-in 이상, 마모후 인장강도가 120kgf/cm 이상이 되어 우수한 성능의 에어백의 제조에 적합하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로 부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

[실시예 1]

다음과 같이 준비한 클로로프렌계 고무 컴파운드 90중량부와 이피디엠계 고무 컴파운드 10중량부를 배합하여 최종 용액점도가 300포이즈인 에어백용 코팅용액을 제조하였다.

◇ 클로로프렌계 고무 컴파운드 … 무니점도가 60인 클로로프렌계 고무수지의 100중량부에 디페닐아민계 노화방지제 10중량부, 페놀계 산화방지제 1중량부, 과산화물 산화방지제 1중량부, 에이치 에이 에프 카본 블랙 50중량부,가황제인 마그네시아 8중량부, 산화아연 5중량부, 프로세스 오일 10중량부, 이미다졸린계 가황촉진제 3중량부, 티우람계 가황촉진제 1중량부를 투입하고 혼련하여 제조한 클로로프렌계 고무수지의 마스타배치.

◇ 이피디엠계 고무 컴파운드 … 무니점도가 53이고, 에틸렌 대 프로필렌의 조성비율이 56 : 44인 이피디엠계 고무수지 100중량부에 에이치 에이 에프카본블랙 10중량부, 산화아연 5중량부, 나프텐계 오일 25중량부, 티우람계 가황촉진제 1중량부, 구아닌딘계 가황촉진제 2중량부를 투입하고 혼련하여 이피디엠계 고무수지의 마스타배치.

이와 같이 제조한 코팅용액을 다음과 같이하여 준비한 직물원단에 직접 1회의 코팅을 실시한 후, 100℃ × 3분간 건조하고, 이를 다시 170℃ × 8분간 가황하여 에어백용 원단을 얻었다. 코팅수단으로는 나이프를 사용하였다.

◇ 직물 원단 … 나일론-66의 420 데니어 70필라멘트의 원사를 사용하여 직밀도 경위사 방향 각각 49*49본/인치를 제직하고 통상의 방법으로 정련, 예비세트를 실시하여 제조.

제조된 에어백용 기포의 마모도, 마모후의 인장강신도, 장기내열성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었고, 고무 코팅액의 가황토오크, 가황시간, 분산성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

측정방법

◆ 고무코팅액의 가황토오크 및 가황시간 : 몬산토(Monsanto)사의 큐어메터(Curemeter) 모델명 MDR 2000E를 사용하여, 온도 170℃, 공기압 60psi, 이동 다이 진동수(Moving Die Frequency) 100 cycle/min(=1.66 Hz), 진폭(oscillation amplitude) ±1°의 조건에서 가황시간 및 가황토오크를 측정.

◆ 에어백용 기포의 마모도 : 태버 마찰시험기(Taber Abrasion Tester)를 사용하여 ASTM D 3389-85a Method B로 측정. 가황원단의 코팅층을 마모시킨 후, 마모에 따른 중량손실분(mg)을 측정하여 평가. 가황이 충분하게 되었으면 중량손실이 적고, 가황이 불량하면 중량손실이 크며 코팅층의 분리가 일어난다.

◆ 마모후의 에어백용 기포의 장기내열성 : ASTM D 3389-B5a 방법B로 마모도 측정후, 120℃ ×150초 내열처리한 시편을 ASTM D 1682 방법으로 장기내열성 시험하여 측정. 만능재료시험기를 사용.

[비교예 1]

클로로프렌계 고무 컴파운드의 배합량을 70중량불로 하고 이피디엠계 고무 컴파운드의 배합량을 30중량부로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교예 2]

클로로프렌계 고무 컴파운드의 배합량을 80중량부로 하고 이피디엠계 고무 컴파운드의 배합량을 20중량부로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[표 1]

[표 2]

※ 가황속도는 가황시간이 단축되면 빠른 것으로 볼 수 있으며, 높은 토오크(Torque)값을 가지면 가황진행에 따른 가황된 분자구조가 네트워크 구조로 잘 형성되었음을 나타낸다. T_L은 낮은 토오크값이며, T_H은 높은 토오크값이다.

상기 표 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 실시예 1과 2에서는 우수한 인장강신도 및 가황특성, 마모도, 장기내열성을 볼 수 있었으나, 본 발명에서 벗어난 비교예 1과 2는 장기내열성은 우수하였으나, 인장강도, 신도 및 가황특성, 마모도에서는 모두 불량하였다.

상술한 바와 같은 본 발명은 가황속도 및 가황토오크와 같은 가황특성 및 가공분산성이 우수한 고무코팅액의 적용에 의해 내열성이 우수하면서도 내마모성이 우수한 에어백용 기포를 저렴한 제조원가로 제공하는 것을 가능하게 한다.

Claims (4)

1. 에어백용 원단에 클로로프렌계 고무 컴파운드는 90 ∼ 95중량부에 이피디엠계 고무 컴파운드 10 ∼ 5중량부를 함유하는 고무코팅액을 코팅함을 특징으로 하는 에어백용 기포의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 클로로프렌계 고무 컴파운드가 50 ∼ 70의 무니점도를 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 기포의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이피디엠계 고무 컴파운드가 40 ∼ 60의 무니점도를 갖는 것을 특징으로 하는 에어백용 기포의 제조방법.
4. 가황토오크(T_H)가 40 Lb-in 이상이고, 마모후 인장강도가 120kgf/cm 이상인 것을 특징으로 하는 에어백용 기포.