KR20110001498A - 사이드 커튼형 에어백, 그의 제조방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템 - Google Patents

사이드 커튼형 에어백, 그의 제조방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템 Download PDF

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KR20110001498A
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이상목
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Abstract

본 발명은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부를 지지하는 비팽창부 및 상기 팽창부와 비팽창부의 경계를 이루는 접합부를 포함하며, 상기 접합부의 접합면에 씸실런트가 도포되어 봉제되고, 상기 접합부는 필링 테스트(peeling test)에서 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)를 나타내며, 상기 팽창부는 2개의 분리된 직물층으로 구성되고, 상기 직물의 커버팩터 값이 1800 이상인 사이드 커튼형 에어백, 그의 제조방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 팽창부와 비팽창부의 경계를 이루는 접합부에서 씸실런트 코팅 등을 효과적으로 적용함으로써, 우수한 성능의 내압유지율 및 기계적 물성을 확보하여 자동차 전복시에도 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.
Figure P1020090059061
사이드 커튼형 에어백, 코헤시브 페일러 모드, 씸실런트, 코팅, 고무성분

Description

사이드 커튼형 에어백, 그의 제조방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템 {A SIDE CURTAIN TYPED AIRBAG, METHOD OF PREPARING THE SAME, AND AIRBAG SYSTEM INCLUDING IT}
본 발명은 자동차 전복시 자동차 측면 유리창이나 구조물에 의해 탑승자가 부상당하는 것을 방지하는 사이드 커튼형 에어백, 그의 제조방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 에어백(air bag)은, 주행중인 차량이 약 40 km/h 이상의 속도에서 정면 충돌시 차량에 가해지는 충돌충격을 충격감지센서에서 감지한 후, 화약을 폭발시켜 에어백 쿠션 내부로 가스를 공급하여 팽창시킴으로써, 운전자 및 승객을 보호하는 장치를 말한다.
사이드 커튼형 에어백은 자동차 전복시 탑승자가 자동차 측면 유리창이나 구조물과 충돌하는 것을 방지할 목적으로 자동차 측면 유리창 또는 측면 구조물에 설치하는 에어백을 말하는 것이다.
자동차 정면에 설치되는 통상의 에어백은 자동차 충돌시 폭발성 가스에 의해 신속하게 부풀려졌다가 다시 짧은 시간 내에 에어백 내의 가스가 배출되어야만, 에 어백에 의해 가해지는 탑승자의 2차 충격을 최소화할 수 있고 운전자의 시야도 확보할 수 있었다. 이를 위해 자동차 정면에 설치되는 종래 에어백 대부분에는 공기를 배출하는 구멍이 설치되어 있다.
그러나, 사이드 커튼 타입의 에어백은 자동차가 전복 또는 구를 경우 자동차의 측면 유리창 또는 측면 구조물로부터 승객의 머리를 보호하는 장치이므로, 자동차가 뒤집혀 구르는 적어도 6초 동안에도 사이드 커튼타입의 에어백이 계속 부풀려 있어 승객의 머리부근을 안전하게 바쳐 주어야 한다. 이를 위해서는 에어백의 봉제부위 및 원단으로부터 가스가 필요 이상으로 새어나가는 일이 없어 우수한 내압유지 성능을 나타내어야 한다. 따라서, 일반적으로 사이드 커튼타입의 에어백에는 공기배출 구멍을 형성하지 않는다.
이러한 사이드 커튼 타입의 에어백에서는 봉제부위로 에어백내 가스가 너무 많이 배출되는 것을 억제할 필요가 있다. 이를 위하여, 미국특허 5,685,347호에서는 에어백의 상부면과 하부면을 자카드 직기 상에서 동시에 직조하여 OPW(One Piece Woven) 형태로 제조하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 상기 방법은 고가의 전자장비가 부착된 자카드 직기가 필요하고 직조 준비를 위한 패턴 입력이 매우 까다로운 문제가 있다. 더욱이, 상기 방법은 제직시 한번이라도 결함이 발생되는 경우 그 주변부위는 에어백용 원단으로 사용할 수 없는 문제도 발생하였다.
또한, 사이드 커튼형 에어백은 기존에 자동차 정면에 설치되는 통상의 에어백에 비해 보다 큰 사이즈를 갖게 됨으로써, 동일한 성능을 유지하면서 그의 부피를 최소화하여 자동차 측면 유리창 또는 측면 구조물 등에 장착되어 접힌 상태를 유지할 수 있어야 한다.
따라서, 자동차 장착시 에어백의 폴딩성 및 패키지성을 효과적으로 유지하며, 에어백 자체의 손상 및 파열을 막고 자동차 전복 등의 사고시 탑승자를 안전하게 보호할 수 있을 정도로 우수한 내압유지 성능을 갖고, 이와 함께 좀더 보편적인 제직 공정이나 재단, 봉제 공정을 통해 저렴한 비용 및 효율화된 공정으로 제조할 수 있는 사이드 커튼형 에어백 개발에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 내압유지 성능 및 기계적 물성이 우수한 사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 우수한 내압유지 성능의 사이드 커튼형 에어백을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부를 지지하는 비팽창부, 및 상기 팽창부와 비팽창부의 경계를 이루는 접합부를 포함하며, 상기 접합부의 접합면에 씸실런트가 도포되어 봉제되고, 상기 접합부는 필링 테스트(peeling test)에서 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)를 나타내며, 상기 팽창부는 2개의 분리된 직물층으로 구성되고, 상기 직물의 커버팩터 값이 하기 계산식 1에 의해 1800 이상인 사이드 커튼형 에어백을 제공한다.
[계산식 1]
커버팩터(CF)
Figure 112009039911512-PAT00001
.
또한, 본 발명은 에어백 원단용 섬유를 이용하여 평직 에어백용 생지를 제직하는 단계, 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계, 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계, 상기 텐터링된 원단을 에어백 형상으로 재단하는 단계, 및 상기 에어백의 접합면에 씸실런트를 도포한 후에 봉제하는 단계를 포함하는 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 에어백을 포함하는 에어백 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 사이드 커튼형 에어백 제조시에 팽창부와 비팽창부 사이의 접합부에 씸실런트 도포 및 원단 처리 등을 최적화함으로써, 접합면의 결합력을 강화시켜 공기에 의해 층분리 부분이 팽창될 경우 공기 유출 현상을 최대한 억제하고, 즉, 우수한 내압유지 성능을 발현하고 에어백 전개시 우수한 전개 성능을 발휘할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 사이드 커튼형 에어백(side curtain type air bag)에 기초하여 상세한 설명을 기술하지만, 이에 국한되지 않고 운전석용 에어백(air bag), 조수석용 에어백, 측면 에어백, 무릎용 에어백(knee air bag) 및 보행자 보호용 에어백(air bag) 등에도 적용 가능하다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 사이드 커튼형 에어백(air bag)의 평면도, 도 2는 상기 도 1의 에어백(air bag)의 접합부 2에 대한 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백 1은 외주부인 비팽창부와 실내부인 팽창부를 포함하며, 2장의 원단으로 이루어진 팽창부(4a 및 4b)는 접합부 2에 의하여 접합되어 있다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 접합부 2에서 는 팽창부 상면 원단 4a 및 하면 원단 4b가 씸실런트(Seam Sealant) 3을 이용하여 접합되어 있으며, 봉제사 5에 의하여 봉합되어 있다.
본 발명에서 접합부라 함은 자동차용 에어백에 있어서 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부와 상기 팽창부를 지지하는 비팽창부의 사이에서 경계를 이루는 부분을 말하는 것으로, 접합부는 에어백 전개시 부품을 발생시키는 기체를 팽창부에서 빠져 나가지 못하게 하며, 팽창하는 기체의 압력에 견디는 역할을 한다. 본 발명에서는 사이드 커튼형 에어백의 접합부에 도 2에 나타낸 바와 같이 씸실런트(Seam Sealant) 3을 이용함과 동시에 봉제사 5에 의한 봉합 방법을 적용하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백용 원단은 통상적으로 제직을 통해 형성된 직물이 주로 사용된다. 상기 직물로는 나일론계 원단, 폴리에스테르계 원단, 아라미드계 원단으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원단을 포함하는 직물을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 직물의 종류 또한 크게 한정되지는 않으나, 에어백용 원단으로써 요구되는 항목인 저통기성, 고강력, 고내열성, 폴딩성 및 고온-고습에서 장시간 방치될 때의 우수한 인장강력 유지율과 내열노화성 그리고 에어백 전개시 2차 피해를 막는 우수한 자기소화성과 우수한 에너지 흡수성 등을 고려하였을 때, 나일론 66 원단을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 원단은 필요에 따라, 내열 향상제, 산화 방지제, 난연제, 및 대전 방지제 등의 첨가제가 처리된 것일 수 있다.
상기 사이드 커튼형 에어백용 원단에 사용되는 섬유로는 나일론계 원사, 폴 리에스테르계 원사 및 아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 에어백용 원단 섬유는 섬도가 210 내지 840 데니어, 바람직하게는 210 내지 525 데니어이며, 좀더 바람직하게는 210 내지 420 데니어이며, 필라멘트 수는 60 내지 200, 바람직하게는 60 내지 150이며, 인장강도는 7.0 내지 10.0 g/d, 바람직하게는 8.2 내지 9.5 g/d이며, 열수축율은 5~7% 수준인 것을 사용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 제직 단계에서 구조가 복잡한 자카드 직기(Jacquard Loom)를 사용하는 OPW(One Piece Woven) 형태의 원단을 사용하지 않고, 일반적인 레피어 직기(Rapier Loom)나 에어제트 직기(Air Jet Loom) 또는 워터제트 직기(Water Jet Loom) 등을 사용하는 평직 형태의 원단을 사용함으로써, 공정을 단순화하고 제조 비용을 효과적으로 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 공기투과도를 낮추기 위하여 상기 에어백용 원단의 한쪽면 또는 양면에 고무성분을 코팅할 수 있다. 상기 코팅에 사용되는 고무 성분은 통상적으로 섬유코팅에 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 분말(powder)형 실리콘, 액상(liquid)형 실리콘, 또는 그의 혼합물을 포함하는 것이 기밀성 및 전개시 강도 유지 측면에서 바람직하다.
상기 고무성분의 점도는 25 ℃에서 300 내지 100,000 cps, 바람직하게는 2,000 내지 60,000 cps, 좀더 바람직하게는 10,000 내지 60,000 cps가 될 수 있다. 상기 고무성분의 점도가 25 ℃에서 300 cps 미만이면, 에어백용 원단에 도포되었을 때 씸실런트와의 적합성이 좋지 않을 수 있으며, 상기 고무성분의 점도가 25 ℃에 서 100,000 cps를 초과하는 경우, 에어백용 원단으로서 인열강도, 스티프니스(Stiffness), 폴딩성 등이 적합하지 않을 수 있다.
상기 고무성분의 코팅은 에어백용 원단의 인열강도 향상 및 평직원단 표면으로의 공기 투과를 효과적으로 차단하기 위한 것이며, 이와 동시에 상기 도 2에서 나타낸 바와 같이 접합부 2의 실런트와의 화학적 결합을 통해 접합성능 및 기밀성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 일례에서, 상기 고무성분은 부가 반응형 2액형 액상 실리콘을 사용할 수 있으며, 이때 상기 고무성분은 말단에 비닐기(-CH=CH2)를 포함하는 폴리실록산과 과량의 실리콘 하이드라이드(-Si-H) 결합을 포함하는 폴리실록산을 부가 반응시키는 것으로, 부가 반응 후에 잔류 실리콘 하이드라이드(-Si-H) 결합을 포함하는 것일 수 있다.
상기 고무 성분이 부가 반응형 2액형 액상 실리콘인 경우, 주제로서 하기 화학식 1을 포함하는 폴리실록산과 전이 금속 촉매가 혼합된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
-[Si(R1)2-O-Si(R2)2-O]-
상기 식에서, R1 및 R2는 각각, 수소, 탄소수 1~8의 저급 알킬기, 비닐기가 될 수 있으며, 적어도 R1 및 R2 중 하나 이상이 비닐기를 포함하는 것이다.
또한, 상기 주제와 함께 경화제로는 하기 화학식 2을 포함하는 폴리실록산과 실리콘계 가교제가 혼합된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
-[Si(R3)2-O-Si(R4)2-O]-
상기 식에서, R3 및 R4는 각각, 수소, 탄소수 1~8의 저급 알킬기, 비닐기가 될 수 있으며, 적어도 R3 및 R4 중 하나 이상이 수소를 포함하는 것이다.
특히, 상기 고무성분은 접합부에 도포된 씸실런트와 실리콘 결합(Si-Si)을 형성하는 것으로 될 수 있다.
상기 고무성분의 코팅은 원단면의 전체에 걸쳐 실시한다. 코팅방법으로는 나이프 코팅법, 닥터블레이드법, 분무 코팅법 등으로 통상의 코팅법을 실시할 수 있으며, 바람직하게는 나이프 코팅법을 사용한다. 이때, 상기 고무성분의 바람직한 코팅량은 단위면적당 20 내지 100 g/㎡, 바람직하게는 25 내지 50 g/㎡인 것이 좋다. 만일 코팅량이 20 g/㎡ 미만일 경우 에어백의 통기량이 많아 전개 후 일정한 압력으로 6초 이상 부푼 상태를 유지할 수가 없으며, 코팅량이 100 g/㎡를 초과할 경우에는 에어백이 너무 두꺼워져 수납성이 나빠짐으로써 바람직하지 않다.
한편, 본 발명의 에어백에서 기밀성을 위해서는 고압의 공기 등에 의한 인장력에 견뎌서 신장이 최소한으로 되는 것이 매우 중요하므로 상기에 기술한 것과 같이 팽창부와 비팽창부가 분리되는 지점 또는 접합부가 시작되는 지점에서 접합면의 점착성 및 결합력이 매우 중요한 요인이 된다.
또한, 본 발명의 에어백은 외부의 인장력에 대하여 신장의 저항력이 높은 평직을 직물층으로 사용하여 이와 같은 문제점을 해결하였으며, 바람직하기로는 하기 계산식 1에 의하여 단면 원단의 커버팩터가 1800 이상 또는 1800 내지 2500, 바람직하게는 1800 내지 2400의 고밀도의 제직에 의하여 공기주머니의 기밀성을 더욱 좋게 할 수 있다. 상기에서 커버팩터가 1800 미만일 때는 공기팽창시 공기가 외부로 쉽게 배출되는 문제가 있으며, 바람직한 범위인 2400을 초과하여 너무 크면 직물의 스티프니스(stiffness)가 커지며 폴딩성이 저하될 수도 있다.
[계산식 1]
커버팩터(CF)
Figure 112009039911512-PAT00002
본 발명의 에어백은 ASTM D 1777법으로 측정한 1개 직물층 원단면의 두께가 0.5 mm 이하이며, ASTM D 4032 써큘러 밴드법으로 측정한 강연도의 값이 3.5 kgf 이하인 것이 바람직하다. 상기 1개 직물층의 두께가 0.5 mm를 초과하는 경우 차량용 에어백으로 사용시 수납이 곤란한 문제가 있고, 강연도가 3.5 kgf를 초과하는 경우 차량용 에어백으로 사용시 공기압에 의해 정상적인 형태로 전개되지 않는 문제가 있다.
또한, 본 발명은 에어백용 원단의 상면과 하면이 접합되어 형성되는 접합부의 접합면(또는 봉제가 필요한 부분)에서 상기 고무 성분이 코팅된 에어백 원단면, 즉 에어백 코팅면에 씸실런트(Seam Sealant)를 도포한다. 이때, 씸실런트의 도포 방법은 통상의 스크린 프린트 방식을 채택할 수 있으나 다양한 접합부와 팽창부 그 리고 비팽창부 등을 갖는 사이드 커튼 에어백의 형상을 고려할 경우 삼축 자동 로보트 디스펜싱 시스템(3-axis Automatic Robot Dispensing System)을 사용하는 것이 바람직하며, 특별히 상기 방식에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에서 씸실런트로는 1액형(one liquid type) 혹은 2액형(two liquid type)의 상온 경화형 실리콘 수지 또는 열경화형 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 또한, 씸실런트의 도포량은 에어백 쿠션의 크기 및 씸 접합부의 길이 등에 따라 달라질 수 있으며, 바람직한 씸실런트의 도포 두께 및 도포 폭을 유지할 수 있도록 하는 측면에서 조정하는 것이 에어백의 계면 접착성, 내압 유지성 등의 성능 측면에서 유리하다.
특히, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 상기 씸실런트가 도포된 접합부는 필링 테스트(peeling test)에서 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)를 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 접합부의 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)는 도 4에 나타낸 바와 같이 에어백 접합부 상하면의 양쪽을 인장시험기(Instron Machine)로 인장시켜 접합면의 분리 정도를 파악하는 필링 테스트(peeling test)에서 접합면의 분리 정도가 균일하게 이뤄진 형태를 지칭한다. 즉, 접합면을 분리한 후에, 분리된 상면과 하면 각각의 무게를 각각 측정하며, 분리된 상면 또는 하면 중 어느 한 쪽의 무게를 100%라 하고 나머지 반대쪽 분리된 상면 또는 하면의 무게를 %로 표시하였을 때, 80% 내지 100%가 되면 균일한 접합면 분리 정도가 이뤄진 것이라 할 수 있다. 이같이 균일한 접합면 분리가 이뤄진 경우, 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)를 나타내는 것이라 할 수 있으며, 상기 접합면 분리 정도는 바람직하게는 80% 내지 100%, 좀더 바람직하게는 90% 내지 100%가 될 수 있다.
상기 필링 테스트는 미국재료시험협회규격(ASTM) D 5822의 방법으로 수행할 수 있으며, 봉목강도(Seam Strength) 측정과 동일한 방법으로 수행한 후에, 분리된 접합면의 계면 모드를 확인하며 수행할 수도 있다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 접합부가 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)를 나타내지 않는 경우, 즉 접합면에서 씸실런트가 균일하게 분리되지 않은 경우에는 에어백 전개시 씸실런트 도포량이 부족한 한쪽 방향으로 기체가 유출됨으로써 공기 유출 방지 및 기밀성 유지가 어려울 수 있으며, 내압 유지 수준이 현저히 저하될 수 있다.
이와 같이, 에어백의 접합부에서 우수한 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode) 특성을 나타낼 수 있도록, 상기 접합부의 씸실런트의 점도, 강도, 신율, 경도 등의 물성을 최적화시킬 수 있다.
상기 씸실런트의 점도는 25 ℃에서 150,000 내지 700,000 cps, 바람직하게는 180,000 내지 600,000 cps, 좀더 바람직하게는 200,000 내지 400,000 cps가 될 수 있다. 상기 씸실런트의 점도가 25 ℃에서 150,000 cps 미만이면, 씸실런트 자체의 인장강도 및 절단 신율이 낮아서 에어백 전개시 고온고압의 가스(gas)를 견뎌낼 수 있는 에너지 흡수 능력이 부족함으로써 에어백의 내압유지 측면에서 바람직하지 않을 수 있고, 상기 씸실런트의 점도가 25 ℃에서 700,000 cps를 초과하는 경우에는 고점도로 인한 씸씰런트의 균일한 도포 작업을 수행할 수 없어서 에어백 전개시 씸 실런트 도포량이 부족한 쪽으로 기체가 유출됨으로써 공기 유출 방지 및 기밀성 유지가 어려울 수 있으며, 내압 유지 수준이 현저히 저하될 수 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 일례에서, 상기 씸실런트는 2액형 상온 경화형 실리콘 수지를 사용할 수 있으며, 이때 상기 씸실런트는 말단에 과량의 비닐기(-CH=CH2)를 포함하는 폴리실록산과 실리콘 하이드라이드(-Si-H) 결합을 포함하는 폴리실록산을 부가 반응시키는 것으로, 부가 반응 후에 잔류 비닐기(-CH=CH2)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 씸씰런트가 부가 반응형 2액형 액상 실리콘인 경우, 주제로서 하기 화학식 3을 포함하는 폴리실록산과 전이 금속 촉매가 혼합된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
-[Si(R5)2-O-Si(R6)2-O]-
상기 식에서, R5 및 R6는 각각, 수소, 탄소수 1~8의 저급 알킬기, 비닐기가 될 수 있으며, 적어도 R5 및 R6 중 하나 이상이 비닐기를 포함하는 것이다.
또한, 상기 주제와 함께 경화제로는 하기 화학식 4를 포함하는 폴리실록산과 실리콘계 가교제가 혼합된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 4]
-[Si(R7)2-O-Si(R8)2-O]-
상기 식에서, R7 및 R8는 각각, 수소, 탄소수 1~8의 저급 알킬기, 비닐기가 될 수 있으며, 적어도 R7 및 R8 중 하나 이상이 수소를 포함하는 것이다.
상기 고무성분에서 전술한 바와 같이, 바람직하게는 상기 씸실런트는 원단에 코팅된 고무성분과 실리콘 결합(Si-Si)을 형성하여 좀더 우수한 접합성능 및 기밀성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 씸실런트에서 부가 반응 촉매를 포함하는 주제와 가교제를 포함하는 경화제 사이의 점도 차이는 50,000 cps 이하 또는 0 내지 50,000 cps이 될 수 있고, 바람직하게는 40,000 cps 이하, 좀더 바람직하게는 30,000 cps 이하가 될 수 있다. 상기 씸실런트에서 주제와 경화제의 점도차가 50,000 cps를 초과하면, 주제와 경화제의 균일한 배합(mixing) 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 상기 씸실런트는 강도 2.5 내지 5 Mpa가 될 수 있으며 경화시키고 나서 실런트 자체 물성으로 신율 1,000% 내지 2,000% 및 경도 5 내지 20이 될 수 있다.
상기 씸실런트의 도포 두께는 봉제가 필요한 부분을 중심으로 한 접합부의 기밀성을 확보할 수 있도록 하는 측면에서 조정될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 1.3 mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.0 mm로 균일하게 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다. 다만, 씸실런트의 코팅 두께가 0.5 mm 미만인 경우에는 에어백 전개시 에어백 코팅면과 씸실런트 도포면 사이에서 계면 분리가 쉽게 발생할 수 있고 인열강도 및 내압유지율의 저하가 또한 발생하여 바람직하지 않을 수 있으며, 1.3 mm를 초과하는 경우에는 에어백의 폴딩성 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 상기 씸실런트의 코팅 폭은 봉제가 필요한 부분을 중심으로 한 접합부의 기밀성을 확보할 수 있도록 하는 측면에서 조정될 수 있으며, 바람직하게는 7 내지 12 mm, 더욱 바람직하게는 8 내지 10 mm로 균일하게 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다. 다만, 씸실런트의 코팅 폭이 7 mm 미만인 경우에는 에어백 전개시 에어백 코팅면과 씸실런트 도포면 사이에서 계면 분리가 쉽게 발생할 수 있고, 또한 인열강도 및 내압유지율의 저하가 발생하여 바람직하지 않으며, 12 mm를 초과하는 경우에는 폴딩성 측면에서 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 에어백의 상면과 하면 접합부에 상기와 같이 씸실런트 도포를 적용한 후에 접합부의 기밀성 향상 및 기계적 물성을 강화할 수 있도록 봉제법을 함께 적용하며, 본 발명의 접합부에서 봉제부분은 별도의 씰링(Sealing) 처리를 하지 않아도 공기 배출량은 크게 증가하지 않는다.
먼저, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 봉제 접합부는 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 p-아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 봉제사를 사용하여 접합되고, 내열성 및 수축성 측면을 고려할 경우 봉제사는 나일론 66, 나일론 46, 헤라크론(p-아라미드계 원사) 등의 원사를 사용하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 나일론 66을 사용할 수 있다.
상기 봉제사의 굵기로는 420 내지 1260 데니어, 바람직하게는 840 내지 1260 데니어를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 강도 및 탄성 측면을 고려할 경우 굵기가 1260 데니어인 봉제사를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 봉제사로는 미국재료시험협회규격 ASTM D 204-97의 방법으로 측정한 인장강도가 58 N 이상, 바람직하게는 58 N 내지 110 N으로 사용할 수 있으며, 바람직한 범위로는 1260 데니어의 경우 89 N 내지 110 N, 840 데니어의 경우 58 N 내지 80 N으로 사용할 수 있다. 봉제사의 인장강도가 상기 범위보다 작은 경우에 봉제부분의 강도가 너무 약하여 에어백 전개시 봉제사가 뜯어지는 문제가 있고, 인장강도가 너무 큰 경우에는 봉제부분의 강도가 너무 강하여 에어백 전개시 에어백 원단 자체가 찢어지는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 접합부는 각 부위별 용도에 따라 효과적인 봉제방법을 선정하여 사용할 수 있으며, 싱글락, 더블락, 싱글 체인, 더블 체인 등의 봉제법 및 땀수를 조절하여 적용할 수 있다. 다만, 바람직하게는 봉제부분의 땀수가 30 내지 55 ea/100mm, 더욱 바람직하게는 40 내지 50 ea/100mm가 되도록 봉제할 수 있다. 이때, 봉제부부의 땀수가 30 ea/100mm 미만이면 봉제부분의 강도가 너무 약하여 에어백 전개시 접합부에서 봉제사가 뜯어지는 문제가 있고, 55 ea/100mm를 초과하는 경우에는 봉제부분의 강도가 너무 강하여 에어백 전개시 원단 자체가 찢어지거나, 에어백 쿠션 형상이 비정상적으로 전개될 수 있으며, 또한 봉제작업의 효율성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 사이드 커튼용 에어백은 평직 직물의 원단의 접합부에 씸실런트 코팅과 봉제법을 적용하는 것을 제외하고는, 통상적인 제직 방법과 정련 과정을 거쳐 일반적인 형태로 재단 공정을 통해 제조될 수 있다.
특히, 본 발명의 사이드 커튼용 에어백은 원단용 섬유를 이용하여 평직 에어 백용 생지를 제직하는 단계, 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계, 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계, 상기 텐터링된 원단을 에어백 형상으로 재단하는 단계, 및 상기 에어백의 접합면에 씸실런트를 도포한 후에 봉제하는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 사이드 커튼용 에어백의 제조 방법에서 제직 단계는 OPW(One Piece Woven) 형태의 원단 제직에 사용되는 구조가 복잡한 자카드 직기(Jacquard Loom)를 사용하지 않고, 일반적인 평직 형태의 원단 제직에 사용되는 레피어 직기(Rapier Loom)나 에어제트 직기(Air Jet Loom) 또는 워터제트 직기(Water Jet Loom) 등을 사용함으로써, 공정을 단순화하고 제조 비용을 효과적으로 절감할 수 있다.
또한, 상기 텐터링 공정에서 열처리 온도는 150 내지 200 ℃, 바람직하게는 160 내지 190 ℃으로 수행할 수 있다. 상기 텐터링 공정의 열처리 온도가 150 ℃ 미만인 경우에는 균일성 및 경도 측면에 좋지 않을 수 있으며, 200 ℃를 초과하는 경우에는 통기도 및 강연도 측면에 좋지 않을 수 있다.
상기 텐테링 원단은 필요에 따라, 공기투과도를 낮출 수 있도록 분말(powder)형 실리콘, 액상(liquid)형 실리콘, 및 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 고무성분을 도포하는 코팅 공정을 추가로 적용할 수 있다.
본 발명의 재단 단계에서 에어백 형상이라 함은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부와 상기 팽창부를 지지하는 비팽창부를 나타내는 형상을 지칭하는 것이다. 상기 재단 단계는 정련 및 텐터링을 거친 원단에 씸실런트의 도포 및 그의 압축 경 화 단계를 수행하기 이전에 레이져 등으로 먼저 재단한 후에, 씸실런트 도포 및 압착/경화를 실시하여 에어백을 제조할 수 있다. 또한, 씸실런트가 도포된 원단을 씸실런트가 도포되지 않은 다른 한쪽의 원단과 압착시킨 후 경화 처리하고 레이져 등으로 재단하여 사이드 커튼 타입 에어백을 제조할 수도 있다. 다만, 레이져 재단을 제조공정의 마지막 단계에서 진행할 경우 발생할 수 있는 수율의 저하 및 정확한 위치의 재단이 어려운 점을 고려할 경우 재단 단계를 먼저 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 씸실런트는 에어백의 상면 또는 하면을 형성하는 어느 한쪽 에어백용 원단 내부면, 즉 접합면에 도포한 다음, 상기 씸실런트가 도포되지 않은 다른 한쪽 에어백용 원단과 압착, 경화시켜 접합부를 형성하는 단계 및 상기 접합부를 봉제하는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다.
이때, 상기 씸실런트는 에어백 쿠션에 20 내지 110 g/min의 코팅량으로 도포함으로써, 사이드 커튼형 에어백의 접합부에서 바람직한 씸실런트 코팅 두께 및 코팅 폭을 형성할 수 있으며, 에어백의 계면접착성, 내압유지성 등의 성능 측면에서 유리하다.
또한, 상기 씸실런트 도포 후에 압착 공정은 20 내지 30 ℃의 온도 하에서 1 내지 3 bar 압력을 가하여 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 팽창부와 비팽창부 사이의 접합부에서 필링 테스트(peeling test)에 따른 페일러 모드(failure mode) 및 직물의 커버팩터 값을 소정의 범위로 특정함으로써, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 자동차 전복 등의 사고시 탑승자를 안전하게 보호할 수 있을 정도로 우수한 내압유지 성능 및 공기 유출 방지, 기밀성을 확보할 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 상기와 같은 우수한 에어백 전개 성능을 확보함과 동시에, 우수한 폴딩성과 기계적 물성 등을 함께 확보할 수 있음에 따라 사이드 커튼형 에어백의 부피를 최소화할 수 있으며, 이를 통해 자동차 장착시 에어백의 폴딩성 및 패키지성을 효과적으로 유지할 수 있음을 알게 되었다.
한편, 본 발명에 따른 사이드 커튼형 에어백의 내압 유지 수준을 측정하기 위한 방법으로, 에어백을 제조 후에 별도의 에이징 공정을 거치지 않고 에어백에 15 bar 이상, 또는 18 bar 이상, 25 bar 이상의 순간압력을 주입하였을 때 초기 에어백 팽창시(전개시) 최대 압력이 40 kPa 이상이며, 6초가 경과한 후의 압력이 25 kPa 이상으로 유지되어야 하는데, 이를 통해 차량 전복사고(Rollover)용도의 사이드 커튼형 에어백으로써 제 기능을 발휘할 수 있다. 특히, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 상기 6초 경과후 내압 유지율이 40% 이상, 바람직하게는 50% 이상으로 매우 우수한 내압 유지 특성을 갖는다.
본 발명의 바람직한 일례에서, 상기 에어백의 내압은 도 3에 나타낸 바와 같은 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 측정 장치에서 1차 고압축 탱크에 질소를 고압으로 충진한 후에, 컴퓨터에 의해 첫번째 솔레노이드 밸브를 열어 2차 탱크에 질소가스가 25 bar까지 충진될 수 있도록 조절한다. 이와 같이 2차 탱크에 충진이 되면 첫번째 솔레노이드 밸브를 닫고, 컴퓨터에 의해 두번째 솔레노이드 밸브를 개방하여, 2차 탱크에 25 bar의 압력으로 충진되어 있던 압축질소가스를 순간적으 로 대기압을 유지하고 있는 에어백으로 빠져나가 에어백을 전개시킨다. 이때의 에어백 내부의 초기 최대 압력을 압력센서를 통해 측정하여 컴퓨터로 측정결과를 전달하고, 수초 경과 후에 다시 압력을 측정하여 컴퓨터로 기록하게 된다.
또한, 실제 고온-고압의 인플레이트에 의하여 에어백이 전개될 경우 파열을 방지하기 위하여, 본 발명의 에어백은 미국재료시험협회규격(ASTM) D 5822의 방법으로 측정한 봉목강도(Seam Strength)가 적어도 1000 N 이상, 바람직하게는 1500 내지 2100 N, 더욱 바람직하게는 1600 내지 1900 N이 바람직하다. 이때, 절단신도는 바람직하게는 40% 이상이 되어야 하며 고무성분 코팅면과 씸실런트(Seam Sealant) 도포면 사이의 계면접착성이 90% 이상의 수준을 유지해야 에어백 전개시, 에어백 쿠션의 씸(Seam) 접합부로 공기가 빠져나가는 것을 최소화함으로써 우수한 내압 유지 성능을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 에어백을 포함하는 에어백 시스템을 제공한다. 상기 에어백 시스템은 당업자들에게 잘 알려진 통상의 장치를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 평직 원단을 이용하며 팽창부와 비팽창부 사이에 씸실런트 접합면이 코헤시브 페일러 모드를 갖도록 하고 원단의 커버팩터를 최적화하여 우수한 내압유지 성능, 기계적 물성, 및 폴딩성을 확보함으로써, 자동차가 전복하거나 구를 경우 탑승자를 자동차 측면 유리창 및 기구들로부터 효과적 으로 보호할 수 있으며, 이와 함께 자동차 장착시 우수한 폴딩성 및 수납성을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
420 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 49x49(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 평직 에어백용 원단 생지를 제직한 후, 정련 및 열고정의 공정을 거친 비코팅(Non-Coating) 원단에 나이프 코팅법(knife over ro1l coating)으로 2액형 실리콘 고무(상품명: TCS7517, 점도: 22,500 cps)를 이용하여 단위면적당 코팅량이 20 g/m2가 되도록 코팅한 후에 에어백용 원단을 제조하였다.
상기 에어백용 원단에 레이져 재단기를 이용하여 각각 상면 및 하면 2장으로 에어백 쿠션 형상을 갖도록 재단하였다. 재단된 에어백용 원단 중에서 에어백의 하면을 형성하는 원단에, 팽창부와 비팽창부의 경계를 이루는 접합부위에 삼축 자동 로보트 디스펜싱 시스템 설비를 사용하여, 2액형의 상온 경화형 실리콘 수지 A(상품명: SE6777, 점도: 220,000 cps, 주제/경화제의 점도차: 20,000 cps, 경도: 10, 강도: 4.5 Mpa, 신율: 1,300%)인 씸실런트를 쿠션 1개당 도포량이 45 g/min가 되도록 도포하였다. 이때, 상기 씸실런트의 도포 두께는 0.8 mm이고, 코팅 폭은 10 mm 가 되도록, 25 ℃ 온도 하에서 1.2 bar 압력을 압착하여 균일한 도포가 이뤄지도록 하였다.
이렇게 씸실런트가 도포된 접합부를 포함하는 에어백 하면용 원단과 실런트가 코팅되지 않은 에어백 상면용 원단을 압착시킨 후 24 시간 동안 상온에서 경화시킨 후에, 상기 접합부의 중심선을 따라 나일론 66 봉제사(ASTM D 204-97 인장강도 106 N, 굵기 1260 데니어)를 이용하여 땀수 45 ea/100mm가 되도록 싱글락(Single Lock) 봉제를 통해 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 하기 계산식 1과 같이 측정한 커버팩터는 2008이였다:
[계산식 1]
커버팩터(CF)
Figure 112009039911512-PAT00003
또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여, 하기와 같은 방법으로 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 90%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
접합면 필링 테스트( peeling test ):
미국재료시험협회규격(ASTM) D 5822의 방법에 따라 에어백 접합부의 상하면의 양쪽에 균일한 힘을 가하여 분리된 접합면의 계면 모드를 확인하였다.
특히, 도 4에 나타낸 바와 같이, 에어백 접합부의 상하면의 양쪽을 인장시험 기(Instron Machine)의 물림쇠 장치(Jaw)가 잡고서 300 mm/min의 조건으로 인장시켜서 접합면을 분리한 후에, 분리된 상면과 하면 각각의 무게를 측정하여 접합면 분리 정도를 상대 비율로 나타내어 양 계면층간의 접착 정도를 확인하였다. 즉, 분리된 상면 또는 하면의 무게를 100%로 기준하여, 나머지 반대쪽 분리된 상면 또는 하면의 무게를 %로 표시하였으며, 분리된 상하면의 무게가 동일한 경우 100%로 표시하였다.
실시예 2
에어백용 원단중에서 하면에 2액형의 상온 경화형 실리콘 수지 B(상품명: TCS777, 점도: 210,000 cps, 주제/경화제의 점도차: 10,000 cps, 경도: 12, 강도: 2.8 Mpa, 신율: 1,200%)인 씸실런트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,008이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 85%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 3
에어백용 원단중에서 하면에 2액형의 상온 경화형 실리콘 수지 C(상품명:X-32-2945, 점도: 300,000 cps, 주제/경화제의 점도차: 30,000 cps, 경도: 5, 강도: 2.5 Mpa, 신율: 1,600%)인 씸실런트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,008이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 90%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 4
에어백용 원단중에서 비코팅(Non-Coating) 원단에 나이프 코팅법(knife over ro1l coating)으로 2액형 실리콘 고무(상품명: TCS7517, 점도: 22,500 cps)를 이용하여 단위면적당 코팅량이 30 g/m2가 되도록 코팅한 후에 에어백용 원단을 제조한 것을 제외하고는 나머지 부분은 실시예 1과 동일한 방법으로 최종 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,008이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 95%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 5
에어백용 원단중에서 비코팅(Non-Coating) 원단에 나이프 코팅법(knife over ro1l coating)으로 2액형 실리콘 고무(상품명: TCS7517, 점도: 22,500 cps)를 이용하여 단위면적당 코팅량이 40 g/m2가 되도록 코팅한 후에 에어백용 원단을 제조한 것을 제외하고는 나머지 부분은 실시예 1과 동일한 방법으로 최종 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,008이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 100%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 6
에어백용 원단중에서 315 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 60x60(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 평직용 에어백 원단 생지를 제직한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,130이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 95%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 7
에어백용 원단중에서 315 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 60x60(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 평직용 에어백 원단 생지를 제직하고 에어백용 원단의 하면에 2액형의 상온 경화형 실리콘 수지 B(상품명: TCS777, 점도: 210,000 cps, 주제/경화제의 점도차: 10,000 cps, 경도: 12, 강도: 2.8 Mpa, 신율: 1,200%)인 씸실런트를 도포한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,130이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 90%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 8
에어백용 원단중에서 315 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 60x60(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 평직용 에어백 원단 생지를 제직하고 에어백용 원단의 하면에 2액형의 상온 경화형 실리콘 수지 C(상품명:X-32-2945, 점도: 300,000 cps, 주제/경화제의 점도차: 30,000 cps, 경도: 5, 강도: 2.5 Mpa, 신율: 1,600%)인 씸실런트를 도포한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,130이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 95%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
비교예 1
420 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 55x55(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 제작된 평직 에어백용 원단을 사용하며, 원단 하면에 상기 실리콘 수지 A 대신에 2액형의 열경화형 실리콘 수지 D(상품명: LR3003, 점도: 180,000 cps, 주 제/경화제의 점도차: 170,000 cps, 경도: 3, 강도: 6 Mpa, 신율: 850%)인 씸실런트의 쿠션 1개당 도포량이 45 g/min가 되도록 도포하고, 에어백 상면용 원단을 압착시킨 후 165 ℃에서 10분 동안 경화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,254이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 0%로 코헤시브 페일러 모드 특성이 나타나지 않는 것을 확인하였다.
비교예 2
420 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 55x55(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 제작된 평직 에어백용 원단을 사용하여 에어백용 원단 중에서 2액형 실리콘 고무(상품명: TCS7517, 점도: 22,500 cps) 대신에 2액형 실리콘 고무(상품명: LR6200, 점도: 32,000 cps)를 이용하여 단위면적당 코팅량이 20 g/m2가 되도록 코팅하고, 원단 하면에 상기 실리콘 수지 A 대신에 2액형의 열경화형 실리콘 수지 D(상품명: LR3003, 점도: 180,000 cps, 주제/경화제의 점도차: 170,000 cps, 경도: 3, 강도: 6 Mpa, 신율: 850%)인 씸실런트의 쿠션 1개당 도포량이 45 g/min가 되도록 도포하고, 에어백 상면용 원단을 압착시킨 후 165 ℃에서 10분 동안 경화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,254이였다. 또한, 상기 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행하여 양 접합면층간의 접착 정도를 확인한 결과, 접합면 분리 정도가 5%로 코헤시브 페일러 모드 특성이 나타나지 않는 것을 확인하였다.
비교예 3
420 데니어의 나일론 66 원사를 사용하여 41x41(경사x위사) 밀도로 래피어직기를 통해 평직 에어백용 원단 생지를 제직하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 최종 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백의 접합면에 대하여 필링 테스트(peeling test)를 수행한 결과, 접합면 분리 정도가 90%로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내지만, 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 1680으로 현저히 저하된 수치를 나타내는 것을 확인하였다.
비교예 4
420D의 나일론 66 원사를 사용하여 57x49(경사x위사)의 밀도로 쟈카드직기를 사용하여 제직시부터 팽창부와 비팽창부를 갖는 사이드 커튼형 에어백용 원단 생지를 제직한 후, 가성소다 용액 배쓰(bath) 및 롤러 방식의 정련 공정을 수행하였다. 상기 정련된 직물을 열처리 온도 180 ℃로 텐터링 공정을 수행하였다. 상기 텐터링 공정을 거친 비코팅(Non-Coating) 원단에 나이프 코팅법(knife over ro1l coating)으로 2액형 실리콘 고무를 이용하여 단위면적당 코팅량이 75 g/m2가 되도록 코팅한 후에 최종적인 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
상기한 방법으로 제조한 에어백 팽창부 직물에 대하여 측정한 커버팩터는 2,172이였다.
상기 실시예 1~8 및 비교예 1~4에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백의 물성을 아래와 같은 방법으로 평가하였다.
a) 에어백 내압 측정
도 3에 나타낸 바와 같이, 공기(Air)로 18 bar의 질소 압축가스를 순간적으로 주입하여 에어백을 전개시킨 후에 에어백 내압의 변화를 시간별로 관찰하였다. 이러한 동작은 전자적으로 제어하여 오차를 최소화하는 것이 바람직하므로, 여기서는 공기의 주입 및 차단 동작을 전자식 제어장치를 사용하였다.
b) 봉목강도
미국재료시험협회규격(ASTM) D 5822의 방법에 따라 에어백 접합부의 상하면의 양쪽에 균일한 힘을 가하여 씸실런트 접합부에 대한 봉목강도를 측정하였다.
c) 스티프니스 ( Stiffness ) 평가
미국재료시험협회규격(ASTM) D 4032에 따른 방법으로 직물의 스티프니스를 측정하였다.
상기 실시예 1~8 및 비교예 1~4에 따라 제조된 에어백의 내압 측정 결과, 및 봉목강도, 스티프니스에 대한 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 커버
팩터		 필링
테스트
(%)		 초기
최고
압력
(Kpa)		 6초
경과후
압력
(Kpa)		 봉목
강도
(N)		 스티프니스
평가결과		 비고
실시예 1 2008 90 95 73 1530 0.67 씸실런트
실시예 2 2008 85 95 50 1500 0.67 씸실런트
실시예 3 2008 90 95 68 1523 0.67 씸실런트
실시예 4 2008 95 100 78 1550 0.75 씸실런트
실시예 5 2008 100 105 82 1590 0.85 씸실런트
실시예 6 2130 95 97 62 1380 0.85 씸실런트
실시예 7 2130 90 97 48 1348 0.85 씸실런트
실시예 8 2130 95 97 58 1370 0.85 씸실런트
비교예 1 2254 0 85 19 1595 1.30 씸실런트
비교예 2 2254 5 89 20 1568 1.35 씸실런트
비교예 3 1680 90 85 20 1420 0.55 씸실런트
비교예 4 2172 - 100 47 1520 1.1 OPW
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 상기 비교예 1~2에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백은 원단의 커버팩터 수치가 높아서 기밀성 측면에서는 유리하나 고밀도 원단으로 인한 원단의 강연도가 높으며, 도포된 2액형 실리콘 수지와의 접착 성능이 낮아 접합면에서의 코헤시브 페일러 모드가 발현되지 않음으로써, 최종 제조된 사이드 커튼형 에어백의 에어백 전개 6초 후의 내압 유지율이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다. 특히, 비교예 1 및 2의 사이드 커튼형 에어백에서 접합면은 각각 도 7 및 8에 나타낸 바와 같이 균일한 분리가 이뤄지지 않아 충분한 내압 유지율을 확보할 수 없음을 알 수 있다.
그러나, 본 발명에 따라 실시예 1 내지 8의 씸씰링형 사이드 커튼 에어백의 봉목강도와 에어백 전개 6초 후의 내압 유지율이 매우 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 특히, OPW 타입의 비교예 3에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백과 비교하였을 때, 이와 유사하거나 높은 치수로 보임으로써, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백이 기밀성 및 전개시 강도 유지 측면에서 매우 우수한 성능을 갖는 것임을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 직물의 강연도를 현저히 낮추어 최적의 후도를 가짐으로 폴딩성이 우수하여 용이하게 접기 작업을 할 수 있고, 접었을 때 부피를 효과적으로 줄일 수 있었으며, 이와 동시에 우수한 내스크럽성으로 마찰에도 강한 특성을 나타내며 잘 벗겨지지 않는 등 기계적 물성이 우수한 코팅층을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.
이와는 달리, 상기 비교예 3에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백은 코헤시브 페일러 모드가 발현됨으로써 씸실런트의 봉목강도 측면에서 바람직한 결과를 얻을 수 있으나, 원단의 커버팩터 수치가 1800 미만의 낮은 수치를 나타냄으로써 최종 제조된 사이드 커튼형 에어백의 에어백 전개 6초 후의 내압 유지율이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다.
한편, 하기 도 5~8에 나타낸 바와 같이, 필링 테스트(peeling test) 결과에서도, 본 발명의 실시예 4 및 5의 사이드 커튼형 에어백에서 접합면이 각각 도 5 및 6에 나타낸 바와 같이 균일한 분포로 코헤시브 페일러 모드 특성을 나타내어 우수한 내압 유지 수준을 발현할 수 있음을 알 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 사이드 커튼형 에어백은 구조가 복잡한 고가의 자카드 직기(Jacquard Loom)를 사용하는 비교예 4와 같은 OPW(One Piece Woven) 타입이 아니면서도 씸실런트의 도포 및 봉제법을 통해 우수한 내압유지 성능을 제공할 수 있다는 점에서 유리할 뿐만 아니라 공정 단순화 및 제조 비용 절감의 우수한 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 평직 원단을 이용하며 팽창부와 비팽창부 사이에 씸실런트에서 페일러 모드(failure mode) 및 직물의 커버팩터를 최적화함으로써, 에어백 전개시에 가스 누출을 방지하는 기밀성을 향상시켜 에어백의 내압유지 성능 및 기계적 물성 등을 개선함과 동시에, 우수한 폴딩성으로 기계적 물성 및 수납성이 현저히 향상된 우수한 성능의 에어백 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 구조가 복잡한 자카드 직기를 사용하지 않음으로써 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사이드 커튼형 에어백을 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사이드 커튼형 에어백의 접합부 2에 대한 단면을 나타낸 모식도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사이드 커튼형 에어백의 내압 측정장치를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사이드 커튼형 에어백의 접합면에 대한 필링 테스트(peeling test)를 나타낸 모식도.
도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 사이드 커튼형 에어백에서 접합면에 대한 필링 테스트(peeling test) 결과로 코헤시브 페일러 모드(계면 분리도 100%)를 나타낸 사진.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 사이드 커튼형 에어백에서 접합면에 대한 필링 테스트(peeling test) 결과로 코헤시브 페일러 모드(계면 분리도 85%)를 나타낸 사진.
도 7은 본 발명의 비교예 2에 따른 사이드 커튼형 에어백에서 접합면에 대한 필링 테스트(peeling test) 결과로 코헤시브 페일러 모드(계면 분리도 5%)를 나타낸 사진.
도 8은 본 발명의 비교예 1에 따른 사이드 커튼형 에어백에서 접합면에 대한 필링 테스트(peeling test) 결과로 코헤시브 페일러 모드(계면 분리도 0%)를 나타낸 사진.

Claims (18)

  1. 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부,
    상기 팽창부를 지지하는 비팽창부, 및
    상기 팽창부와 비팽창부의 경계를 이루는 접합부를 포함하며,
    상기 접합부의 접합면에 씸실런트가 도포되어 봉제되고, 상기 접합부는 필링 테스트(peeling test)에서 코헤시브 페일러 모드(cohesive failure mode)를 나타내며, 상기 팽창부는 2개의 분리된 직물층으로 구성되고, 상기 각 직물의 커버팩터 값이 하기 계산식 1에 의해 1800 이상인 사이드 커튼형 에어백:
    [계산식 1]
    커버팩터(CF)
    Figure 112009039911512-PAT00004
    .
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어백에 15 bar 이상의 순간압력을 주입하였을 때, 초기 에어백 팽창시 최대 압력이 40 kPa 이상이고, 6초후의 유지압력이 25 kPa 이상이 되는 사이드 커튼형 에어백.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 씸실런트 접합부는 미국재료시험협회규격(ASTM) D 5822의 방법으로 측 정한 봉목강도가 1000 N 이상인 사이드 커튼형 에어백.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직물은 나일론계 원단, 폴리에스테르계 원단, 및 아라미드계 원단으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 사이드 커튼형 에어백.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 직물은 분말(powder)형 실리콘, 액상(liquid)형 실리콘, 및 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 고무성분으로 코팅되어 있는 사이드 커튼형 에어백.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고무성분의 단위면적당 코팅량이 20 내지 100 g/m2인 사이드 커튼형 에어백.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고무성분은 접합부에 도포된 씸실런트와 실리콘 결합을 형성하는 것인 사이드 커튼형 에어백.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 씸실런트는 1액형 또는 2액형의 상온 경화형 실리콘 수지 또는 열경화형 실리콘 수지를 포함하는 것인 사이드 커튼형 에어백.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 씸실런트의 코팅 두께가 0.5 내지 1.3 mm인 사이드 커튼형 에어백.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 씸실런트의 코팅 폭이 7 내지 12 mm인 사이드 커튼형 에어백.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 접합부는 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 p-아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 봉제사를 사용하여 봉제되는 사이드 커튼형 에어백.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 접합부는 봉제부분의 땀수가 30 내지 55 ea/100mm가 되도록 봉제되는 사이드 커튼형 에어백.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 접합부는 섬도가 420 내지 1260 데니어의 봉제사를 사용하여 봉제되는 사이드 커튼형 에어백.
  14. 에어백 원단용 섬유를 이용하여 평직 에어백용 생지를 제직하는 단계;
    상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계;
    상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계;
    상기 텐터링된 원단을 에어백 형상으로 재단하는 단계; 및
    상기 에어백의 접합면에 씸실런트를 도포한 후에 봉제하는 단계
    를 포함하는 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 에어백용 원단용 섬유는 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 씸실런트를 20 내지 110 g/min의 코팅량으로 도포하는 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  17. 제14에 있어서,
    상기 씸실런트 도포후 20 내지 30 ℃의 온도 하에서 1 내지 3 bar 압력을 가 하여 압착하는 단계를 추가로 포함하는 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 사이드 커튼형 에어백을 포함하는 에어백 시스템.
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