KR19980082641A - 에어백용 원단 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 자동차 충돌시 운전자 및 탑승자를 보호하기 위한 자동차 에어백의 제조에 사용되는 에어백용 원단에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 에어백용 원단으로서 코팅에 따른 공정의 복잡성과 원가상승의 문제를 해결함과 동시에 고밀도 제직으로 원단의 기밀성 및 유연성을 향상시킨다. 또한 원단 제직시의 제직효율도 향상시킨다.
3. 발명의 해결방법의 요지
경사 및 위사가 합성섬유 필라멘트이고, 위사의 강도가 경사의 강도 보다 높고, 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮은 것을 특징으로 하는 비코팅형 에어백용 원단을 제조한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명의 원단은 자동차 에어백 제조용 원단으로 사용된다.

Description

에어백용 원단
본 발명은 자동차 충돌 등의 사고발생시 운전자 및 탑승자를 보호하는 자동차 에어백 제조에 사용되는 원단에 관한 것이다.
최근 각종의 교통수단 특히 자동차에는 충돌시 그 충격으로부터 승객을 보호하기 위한 에어백 시스템이 실용화되고 있는 추세이다. 이러한 에어백은 통상 자동차의 핸들, 대시보드내에 보관하게 되므로 에어백의 부피가 작을수록 좋다. 그리고 에어백은 장시간 동안 고온의 열과 자동차에 의한 진동을 반복적으로 받으므로 우수한 내열성과 내마모성을 가져야 한다.
자동차 사고발생시 승객의 머리와 몸통부분을 보호하기 위한 에어백은 기밀성, 강도, 유연성 및 경량성 등의 특성이 요구된다. 사고발생시 인플레이트에서 나온 고온고압의 가스는 승객보호를 위해서 에어백을 부풀리게 된다. 이때 인플레이트에서 발생한 고온고압의 가스는 에어백 재료인 원단과 직접 접촉하여 에어백이 팽창하게 된다. 만약 에어백용 원단의 기밀성이 낮은 경우 고온고압의 가스는 원단의 표면으로 빠져나와 전개속도에 영향을 줄 뿐만 아니라 승객의 인체와 직접 접촉하게 되어 화상 등의 유해한 결과를 초래하게 된다.
에어백용 원단의 기밀성은 ASTM D 737(측정압력 125Pa) 방법으로 측정한 공기투과도가 0.5CMF 이하가 되는 것이 바람직하다. 여기서 CMF는 1초당 cm2의 면적을 통해 원단을 통과한 공기량(cc) 즉 [cc/cm2·초] 단위를 나타내는 것이다. 또한 에어백용 원단은 고온고압 가스에 의해 급속하게 팽창되므로 우수한 인장강도를 구비하여야 한다. 바람직하기로는 원단의 인장강도가 ASTM D 5034 방법으로 측정시 181kg/인치 이상이 되어야 한다. 또한 에어백용 원단은 에어백 모듈내 수납성을 향상시키고, 자동차 경량화를 위해서 유연성 및 경량성을 구비하여야 한다.
바람직하기로는 두께가 0.04cm 이하이고 무게가 250g/m2이하가 되어야 한다. 이와 같이 에어백용 원단에 요구되는 각종 특성을 만족시키기 위한 종래의 에어백용 원단의 제조방법을 설명한다.
먼저, 일본 공개특허 소64-41438호에는 단사섬도가 3데니어 이하이고 경위사 각각의 원사섬도가 420데니어인 합성섬유 필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경위사 제직밀도가 인치당 24본이 되도록 제직한 후, 기밀성 향상을 위하여 제직된 원단에 고무를 도포하여 에어백용 원단을 제조하는 방법이 게재되어 있다.
이와 같이 제직된 원단 표면에 클로로프렌, 네오프렌 및 실리콘 고무 등으로 코팅하는 방법은 원단의 기밀성 및 열풍차단 효과를 향상시키지만 공정이 복잡하고, 제조원가가 상승되며, 에어백용 원단의 재활용이 곤란한 문제가 있다.
이와 같은 코팅에 따른 여러 문제점을 극복하기 위해서 일본 공개특허 평6-306728호에서는 단사섬도가 0.6∼3.0데니어이고, 1미터당 20개 이상의 교락부를 갖는 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용하여 에어백용 원단을 제직하는 방법이 게재되어 있다. 이때 합성섬유 필라멘트에 교락을 부여한 이유는 고밀도 제직시 경사에 모우가 발생되는 것을 방지하기 위해서이다.
이와 같은 방법은 코팅공정이 생략되어 공정이 간단해지고 제조원가가 절감되는 효과는 있지만 원단의 기밀성이 저하되는 문제가 발생한다. 즉 경위사로 사용되는 합성섬유 필라멘트는 교락부를 갖고 있기 때문에 교락부가 없는 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용하는 경우와 비교시 고밀도로 제직할 수 없기 때문이다.
한국 공개특허 92-16632호에서는 단사섬도가 3.5∼4.5dtex인 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용하여 원단을 제조하는 방법이 게재되어 있다.
이와 같은 방법은 원단의 기밀성 및 유연성을 향상시킬 수는 있으나 제직시 경사에 모우가 발생하여 사실상 고밀도 제직이 불가능하다.
또한 합성섬유 필라멘트를 경위사로 사용할 때 경사에 모우가 발생하는 상기 문제점을 극복하기 위해서 제직전에 경사에 호부를 하는 방법도 제시되고 있지만 이와 같은 방법은 제직 후 수세공정에서 탈호가 제대로 이루어지지 않을 경우 연소성이 증가되고 장기보관시 잔여호부로 인해서 원단에 세균이 번식되어 각종 물성을 저하시키는 문제를 유발하기로 한다.
또한 캐나다 특허 974745호에서는 고밀도 제직시 경사에 모우가 발생하는 문제점을 극복하기 위해서 경위사로 동일한 합성섬유를 사용하면서 경사 제직밀도 보다 위사 제직밀도를 낮게 하는 방법을 제시하고 있으나, 이와 같이 제직된 원단은 경사방향의 원단강도 보다 위사방향의 강도가 낮은 비대칭 구조로서 에어백용 원단에는 부적당한 문제가 있다.
또한 한국 공고특허 95-12684호에서는 경위사로 동일한 합성섬유를 사용하면서 경사 제직밀도와 위사 제직밀도를 동일한 수준으로 제직하는 방법을 제시하고 있다.
이와 같은 방법은 경사방향의 원단강도와 위사방향의 원단강도가 동일한 대칭구조인 원단을 제조할 수 있으나, 제직시 경사의 모우발생 현상이 심각하여 제직성이 저하되며, 위사밀도가 높아 단위시간당 제직효율이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명은 이상에서 설명한 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 한다. 먼저 본 발명의 에어백용 원단은 고무 등을 코팅하지 않는 비코팅형 에어백용 원단에 적합하므로 공정을 간소화시키고 제조원가를 절감시킨다. 또한 경사 및 위사로서 호부공정을 거치지 않은 합성섬유 필라멘트를 사용하므로서 연소성 증가 및 물성저하의 문제점을 해결함과 동시에 고밀도 제직으로 원단의 기밀성을 향상시킨다.
아울러 위사의 강도가 경사의 강도 보다 높아서 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮아도 제직 후 경위사 방향의 원단강도가 비슷한 수준을 유지할 수 있도록 한다.
또한 위사 제직밀도를 경사 제직밀도 보다 낮게 제직하므로서 단위시간당 제직효율을 향상시킬 수 있는 에어백용 원단을 제공하고자 한다.
본 발명은 자동차의 충돌시 그 충격으로부터 승객을 보호하기 위한 에어백용 원단에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 경사 및 위사로 호부와 교락이 되지 않은 합성섬유 필라멘트를 사용하여 제직되며 위사의 강도가 경사의 강도 보다 높고, 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮은 에어백용 원단에 관한 것이다.
본 발명의 에어백용 원단은 공정의 간소화 및 제조비용 절감을 위해서 고밀도로 제직된 원단에 고무 등으로 코팅을 하지 않는 비코팅형 에어백용 원단에 특히 적합하다. 또한 제직효율의 향상을 위하여 위사 제직밀도를 경사 제직밀도 보다 낮게 제직하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명은 경위사 방향의 원단 강도를 비슷한 수준으로 유지시키기 위해서 경사보다 강도가 높은 원사를 위사로 사용하는 것을 특징으로 한다.
그 결과 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮아도 경위사 방향의 원단 강도는 비슷한 수준으로 유지될 수 있다.
본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 비코팅형 에어백용 원단은 강도가 7.0∼9.0g/d이고, 호부처리되지 않은 합성섬유 필라멘트를 경사로 사용하고, 강도가 8.0∼10.0g/d이고, 호부처리되지 않은 합성섬유 필라멘트를 위사로 사용하여 고밀도로 제직하여 제조된다. 이때 경위사의 강도차이는 밀도차이에 따라 달라질 수 있으나 2g/d 이하가 바람직하다. 이때 경사 및 위사의 총섬도는 210∼630데니어가 바람직하다.
제직시 경사 및 위사의 밀도는 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮도록 설정한다.
이와 같이 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮게 설정되어도 앞에서 설명한 바와 같이 위사 강도가 경사 강도 보다 높기 때문에 제직후 경위사 방향의 원단강도는 비슷한 수준으로 유지될 수 있다. 위사 밀도는 경사 밀도의 75∼90% 수준으로 설정하는 것이 바람직하다.
경위사의 섬도에 따라서 경사밀도는 50∼80본/인치, 위사밀도는 30∼70본/인치 수준으로 설정한다. 이와 같이 위사 제직밀도를 경사 제직밀도 보다 낮게 설정하면 제직시 경사의 손상을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 단위시간당 제직효율도 향상시킬 수 있다.
경위사의 제직밀도 차이는 경위사의 강도차이에 따라 달라질 수 있으며 그 차이는 30본/인치 이하가 바람직하다.
본 발명에서 경사 및 위사로 사용하는 합성섬유 필라멘트의 총섬도는 210∼630데니어 수준이 바람직하다. 총섬도가 너무 낮을 경우에는 에어백 모듈내 수납성은 좋으나 인열 및 인장강도가 낮아 에어백용 원단으로는 적합하지 않고, 총섬도가 너무 높을 경우에는 인열 및 인장강도는 우수하나 에어백 모듈내 수납성이 저하된다.
본 발명에서 경사 및 위사로 사용되는 합성섬유 필라멘트는 폴리아미드 66, 폴리아미드 6, 폴리아미드 46 및 폴리에스테르로 구성된 열가소성 수지의 그룹 중에서 선택된 1개 이상의 수지로 제조된다.
본 발명의 에어백용 원단은 평직, 바스켓직 또는 능직으로 제직되며, ASTM D 737(측정압력 125Pa) 방법으로 측정한 공기투과도가 0.50CMF 이하이다.
본 발명의 에어백용 원단은 고무 등으로 코팅처리되지 않아서 간소한 공정에 의해 저렴한 제조비용으로 제조할 수 있으며, 경사 및 위사로 사용되는 합성섬유 필라멘트를 호부처리하지 않아서 호부로 인한 연소성 증가 및 물성 변화를 예방할 수 있다.
아울러 경사 제직밀도 보다 위사 제직밀도를 낮게 하므로서 높은 제직수율로 고밀도의 원단을 제조할 수 있다. 또한 위사밀도를 낮게 하는 대신에 경사보다 강도가 높은 원사를 위사로 사용하여 경위사 방향의 원단강도를 비슷한 수준으로 유지한다.
이상에서 설명한 방법으로 제조된 본 발명의 에어백용 원단은 공기투과도가 0.50CMF 이하이고, 경사방향 원단강도가 181∼265kg/인치이고, 위사방향 원단강도가 185∼245kg/인치이다. 이때 공기투과도는 ASTM D 737(측정압력 125Pa) 방법으로 원단의 강도는 ASTM D 5034 방법으로 측정했다.
원사의 강도는 JIS-L 1017 방법으로 측정했다.
- 인장시험기:저속 신장형(인스트롱사제)
- 시료길이:250mm
- 인장속도:300mm/분
- 분위기온도:25℃ 65% RH
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
강도가 8.2g/d이고 원사섬도가 210데니어인 폴리아미드 66 필라멘트를 호부처리없이 경사로 사용하고, 강도가 9.3g/d이고 원사섬도가 420데니어인 폴리아미드 66 필라멘트를 호부처리없이 위사로 사용하여 평직으로 제직한 후 통상의 정련 및 열고정을 거쳐 경사밀도가 80본/인치이고 위사밀도가 68본/인치인 에어백용 원단을 제조한다. 제조된 원단의 제직효율 공기투과도 및 경위사 방향의 원단강도는 표 2와 같다.
[실시예 2∼4]
경사 및 위사의 섬도, 강도 및 원단밀도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조한다.
제조된 원단의 제직효율, 공기투과도 및 경위사 방향의 원단강도는 표 2와 같다.
[실시예 5∼7]
경사 및 위사의 폴리머 종류 및 원단의 조직을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조한다.
제조된 원단의 제직효율, 공기투과도 및 경위사 방향의 원단강도는 표 2와 같다.
[비교실시예 1∼2]
경사 및 위사의 강도 및 원단밀도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어백용 원단을 제조한다.
제조된 원단의 제직효율, 공기투과도 및 경위사 방향의 원단강도는 표 2와 같다.
[표 1] 제조 조건
[표 2] 원단 물성
본 발명의 비코팅형 에어백용 원단은 위사로 사용된 합성섬유 필라멘트의 강도가 경사로 사용된 합성섬유 필라멘트의 강도보다 높아서, 제직시 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮아도 최종 원단상에서 경위사 방향의 원단강도가 비슷한 수준을 유지할 수 있어서 에어백용 원단에 요구되는 대칭구조를 구비하게 된다.
또한 앞에서 설명한 바와 같이 위사 제직밀도를 경사 제직밀도 보다 낮게 설정하므로서 단위시간당 제직효율을 향상시킬 수 있다. 아울러 고밀도 제직됨에 따라 기밀성 향상을 위한 코팅이 불필요하여 공정이 단순하게 되고 원단의 유연성도 향상된다.

Claims (8)

  1. 제직에 사용된 경사 및 위사가 합성섬유 필라멘트이고, 위사의 강도가 경사의 강도보다 높고, 위사 제직밀도가 경사 제직밀도 보다 낮은 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  2. 1항에 있어서, 경사의 강도가 7.0∼9.0g/d이고, 위사의 강도가 8.0∼10.0g/d인 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  3. 1항에 있어서, 경사의 제직밀도가 50∼80본/인치이고, 위사의 제직밀도가 30∼70본/인치인 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  4. 1항에 있어서, ASTM D 737(측정압력 125Pa) 방법으로 측정한 원단의 공기투과도가 0.50CMF 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  5. 1항에 있어서, ASTM D 5034 방법으로 측정한 경사방향의 원단강도가 181∼265kg/인치이고, 위사방향의 원단강도가 185∼245kg/인치인 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  6. 1항에 있어서, 경사 및 위사의 총섬도가 210데니어 이상 630데니어 이하인 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  7. 1항에 있어서, 합성섬유 필라멘트가 폴리아미드 66, 폴리아미드 6, 폴리아미드 46 및 폴리에스테르로 구성된 열가소성 수지의 그룹중에서 선택된 1개 이상의 수지로 제조된 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
  8. 1항에 있어서, 제직에 사용된 경사 및 위사는 호부처리되지 않은 것을 특징으로 하는 에어백용 원단.
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