KR20110077813A - 에어백용 원단의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 이용하여 에어백용 생지를 제직하는 단계; 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계; 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계; 및 상기 텐터링된 직물을 150 내지 210 ℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 에어백용 원단의 제조방법, 이로부터 제조되는 에어백용 원단, 및 이를 포함하는 차량용 에어백에 관한 것이다.

에어백 원단, 열처리 온도, 고강력, 고내열성, 공기차단성, 강연도

Description

에어백용 원단의 제조방법{A METHOD OF PREPARING FABRIC FOR AIRBAG}

본 발명은 에어백용 원단의 제조방법, 이로부터 제조되는 에어백용 원단, 및 이를 포함하는 차량용 에어백에 관한 것이다.

일반적으로 에어백(air bag)은, 주행중인 차량이 약 40km/h 이상의 속도에서 정면의 충돌시, 차량에 가해지는 충돌충격을 충격감지센서에서 감지한 후, 화약을 폭발시켜 에어백 내부로 가스를 공급하여 팽창시킴으로써, 운전자 및 승객을 보호하는 장치를 말하는 것이며, 일반적인 에어백 시스템의 구조는 도 1에 도시한 것과 같다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 일반적인 에어백 시스템은 뇌관(122)의 점화에 의해 가스를 발생시키는 인플레이터(inflater; 121), 그 발생된 가스에 의해 운전석의 운전자 쪽으로 팽창 전개되는 에어백(124)으로 이루어져 조향 휠(101)에 장착되는 에어백 모듈(100)과, 충돌시 충격 신호를 발생하는 충격센서(130), 및 그 충격 신호에 따라 인플레이터(121)의 뇌관(122)을 점화시키는 전자 제어모듈(Electronic Control Module; 110)를 포함하여 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 에어백 시스템은 차량이 정면 충돌하게 되면, 충격 센서(130)에서 충격을 감지 하여 전자 제어모듈(110)에 신호를 전달한다. 이 때, 이를 인식한 전자 제어모듈(110)은 뇌관(122)을 점화시켜, 인플레이터(121) 내부의 가스발생제를 연소시킨다. 이렇게 연소되는 가스발생제는 급속한 가스 발생을 통해 에어백(124)을 팽창시킨다. 이렇게 팽창되어 전개된 에어백(124)은 운전자의 전면 상체와 접촉하면서 충돌에 의한 충격하중을 부분적으로 흡수하고, 관성에 의해 운전자의 머리와 가슴이 전방으로 나아가면서 팽창된 에어백(124)과 충돌될 경우, 에어백(124)의 가스는 에어백(124)에 형성된 배출공으로 급속히 배출되며 운전자의 전면부에 완충 작용하게 된다. 따라서, 전면 충돌시 운전자에게 전달되는 충격력을 효과적으로 완충시킴으로써, 2차 상해를 경감할 수 있게 된다.

상기와 같이, 자동차에 사용되는 에어백은 일정한 형태로 제조된 후, 그 부피를 최소화하기 위하여 접힌 상태로 자동차의 핸들이나 자동차 측면 유리창 또는 측면 구조물 등에 장착되어 접힌 상태를 유지하였다가 인플레이터(121) 작동시 에어백이 팽창되어 전개될 수 있도록 한다.

특히, 자동차 장착시 에어백의 폴딩성 및 패키지성을 효과적으로 유지하며, 에어백 자체의 손상 및 파열을 막고 우수한 에어백 쿠션 전개 성능을 발휘하고, 승객에게 가해지는 충격을 최소화하기 위해서는, 충돌시에 원활하게 전개되기 위한 저통기성, 에어백 자체의 손상 및 파열을 막기 위한 고강력, 고내열성 등의 우수한 기계적 물성과 함께 폴딩성, 및 승객에게 가해지는 충격을 줄이기 위한 유연성이 매우 중요하다. 그렇지만, 승객의 안전을 위하여 우수한 공기 차단효과 및 유연성을 동시에 유지하며, 에어백이 받는 충격에 충분히 견디고 상기 인플레이터(121)로 부터 발생되는 고온 고압의 가스에 충분히 견딜 수 있으며, 자동차내에 효과적으로 장착되어 사용할 수 에어백용 원단은 제안되어 있지 않은 상황이다.

따라서, 자동차 장착시 에어백의 폴딩성 및 패키지성을 효과적으로 유지하며, 에어백 자체의 손상 및 파열을 막고 우수한 에어백 쿠션 전개 성능을 발휘할 수 있는 우수한 내열성 등의 기계적 물성 및 승객에게 가해지는 충격을 최소화하기 위한 우수한 폴딩성, 유연성 등을 갖는 에어백용 원단을 제조하는 공정 개발에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 에어백용 원단에 사용 가능하도록 고강력 및 고내열성의 우수한 기계적 물성, 유연성, 수납성을 확보할 수 있는 에어백용 원단을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조되는 에어백용 원단 및 이를 포함하는 차량용 에어백을 제공하고자 한다.

본 발명은 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 이용하여 에어백용 생지를 제직하는 단계; 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계; 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계; 및 상기 텐터링된 직물을 150 내지 210 ℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 에어백용 원단의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조되는 에어백용 원단 및 이를 포함하는 차량용 에어백을 제공한다.

이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 에어백용 원단, 그의 제조 방법, 및 이를 포함하는 차량용 에어백에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명에 대한 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.

추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.

본 발명에서 에어백용 원단이라 함은 자동차용 에어백의 제조에 사용되는 직물 또는 부직포 등을 말하는 것으로, 통상적으로 사용 가능한 것은 모두 사용가능하며 그 종류에 크게 제한되지 아니하다. 예를 들면, 상기 에어백 쿠션용 원단은 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 제조되고, 내열성 및 강성 측면에서 나일론 66 섬유로 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 섬유의 섬도는 210 내지 1,500 데니어, 바람직하게는 315 내지 1,260 데니어를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 강도 측면에서 섬도가 210 데니어 이상이 바람직하고, 수납성 측면에서 봉제사 굵기가 1,500 데니어 이하인 것이 바람직하다. 상기 데니어는 원사 또는 섬유의 굵기를 나타내는 단위로서, 길이 9000 m가 1 g일 경우 1 데니어로 한다.

본 발명에서 에어백용 원단은 상기 섬유를 위사 및 경사로 이용하여 비밍(beaming), 제직, 정련, 텐터링, 열처리 공정, 및 코팅 공정 등을 거쳐 제조될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에어백용 원단의 제조방법은 상기 비밍, 제직, 정련 및 텐터링 단계는 통상적인 방법으로 수행할 수 있으며, 텐터링된 직물을 열처리 온도 150 내지 210 ℃에서 열처리하여 열고정(heat setting)시키는 것을 특징으로 한다.

좀더 상세하게는, 본 발명의 에어백용 원단의 제조방법은 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 이용하여 에어백용 생지를 제직하는 단계, 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계, 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계, 및 상기 텐터링된 직물을 150 내지 210 ℃에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 에어백용 생지를 제직하는 단계에서 원단의 제직형태는 특정 형태에 국한되지 않으나, 통상적으로 사용 가능한 것은 모두 사용가능하며 일반적으로는 평직인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 제직 단계는 통상적인 제직기를 사용하여 수행할 수 있으며, 어느 특정 직기를 사용하는 것에 한정되지 않는다. 다만, 바람직하게는 자카드, 레피어(Rapier), 워터제트룸(Water Jet Loom) 또는 에어제트룸(Air Jet Loom) 등의 직기를 사용할 수 있다.

본 발명에서는 상기 제직된 생지를 정련 및 텐터링하는 공정을 거쳐, 텐터링된 직물에 150 내지 210 ℃, 바람직하게는 152 내지 205 ℃, 및 가장 바람직하게는 154 내지 200 ℃의 온도에서 열처리하여 열고정(heat setting)시키는 과정을 수행하며, 상기 열처리 온도는 우수한 물성 확보 측면에서 150 ℃ 이상이 되어야 하며, 형상적 측면에서 210 ℃ 이하가 되어야 한다.

또한, 상기 열처리 온도에서 열고정(heat setting) 시간은 16 내지 50 sec, 바람직하게는 17 내지 49 sec, 및 가장 바람직하게는 18 내지 48 sec 범위에서 수행할 수 있다. 여기서, 상기 열고정(heat setting) 시간이 16 sec 미만인 경우에 에어백 원단의 기계적 물성을 만족하지 않고, 상기 열고정(heat setting) 시간이 50 sec를 초과하는 경우에 최종 제조된 원단의 강연도가 증가하여 폴딩성이 떨어지는 문제가 발생한다.

또한, 본 발명에서 상기와 같이 열처리된 직물은 하기 계산식 1로 정의되는 내열 상수가 1.3 내지 10.5 min/mm가 될 수 있다.

[계산식 1]

내열상수(X) = (T×100)/D

상기 계산식 1에서,

T는 400 ℃의 핫-로드를 자유낙하시켜, 상기 핫-로드가 상기 직물과 접촉한 후부터 상기 직물을 통과할 때까지 걸린 시간(min)을 나타내고,

D는 직물의 후도(mm)를 나타낸다.

본 발명자들의 실험 결과, 소정의 범위로 최적화된 열처리 온도로 열처리 공정을 수행함에 따라, 고온-고압의 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있는 에어백용 원단을 제조할 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 이같이 열처리된 직물에서 고무 성분으로 코팅 처리 전의 내열 상수(X)가 1.3 내지 10.5 min/mm, 바람직하게는 1.4 내지 9.5 min/mm, 좀더 바람직하게는 1.5 내지 8.5 min/mm를 나타냄에 따라, 고온-고압 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있어 고강력 고내열성의 에어백용 원단을 제조할 수 있음이 확인되었다.

이때, 내열상수라 함은 상기 계산식 1로 나타낸 바와 같이 열처리된 직물의 후도를 기준으로 고온의 핫-로드가 원단을 통과할 때까지의 단위 시간을 나타낸 것으로서, 고온 조건 하에서 직물의 내열성 지수를 의미한다. 특히, 상기 에어백용 원단 직물의 내열 상수가 작아지면 에어백 전개시 인플레이터에서 발생하는 고온-고압 가스에 대하여 충분히 견딜 수 있는 원단의 내열성이 떨어지기 때문에, 에어백용 원단으로 적용시 파열되거나 열융착 등이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서 상기 열처리된 직물의 내열 상수는, 예를 들어, 고무 성분이 코팅 처리되기 전의 비코팅 직물에서 1.3 min/mm 미만이 될 경우에는 에어백용 원단으로 적용이 어렵게 될 수 있다. 반면에, 상기 열처리된 직물의 내열 상수가 너무 커지면 원단의 결정화도가 지나치게 높아져 결정에 응력이 집중되지기 때문에, 에어백용 원단의 인장강도 및 인열강도 등의 기계적 물성이 저하되게 된다. 따라서, 본 발명에서 상기 열처리된 직물의 내열 상수는, 예를 들어, 고무 성분이 코팅 처리되기 전의 비코팅 직물에서 10.5 min/mm를 초과할 경우에는 우수한 기계적 물성을 갖는 에어백용 원단을 제조하기 어려울 수 있다.

본 발명의 바람직한 일례에서, 상기 내열 상수는 도 2에 나타낸 바와 같은 핫-로드 테스터(hot rod tester) 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 테스터에서 핫-로드는 내열 상수 테스트가 수행될 온도까지 가열될 수만 있다면, 특별한 한정 없이 모든 재질, 예컨대 금속, 세라믹 등의 다양한 재질로 제조되어 사용될 수 있다. 상기 측정 장치에서 핫-로드(hot rod tester)를 300 내지 700 ℃, 바람직하게는 350 내지 650 ℃로 가열하여 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 핫-로드를 400 ℃로 가열하여 사용할 수 있다. 상기 핫-로드는 이렇게 가열하여 상기 열처리된 직물로부터 거리(d)가 100 내지 180 mm 떨어지도록 상기 직물의 위쪽 방향에 핫-로드를 배치한다. 이같이 가열된 핫-로드를 상기 직물의 상단에서 직물 쪽으로 자유낙 하시킨 후에, 상기 핫-로드가 열처리된 직물과 접촉한 후부터 핫-로드가 상기 직물을 완전히 통과할 때까지의 시간을 측정하고, 이 측정값을 열처리된 직물의 후도를 기준으로 하여 상기 계산식 1에 따라 산측하면 본 발명에 따라 제조된 직물의 내열 상수를 구할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 열처리된 직물에 대한 후도는 미국재료시험협회규격 ASTM D 1777 에 따라 측정할 수 있으며, 우수한 기계적 물성 및 공기 차단 효과와 함께 차량 장착시 우수한 수납성 및 폴딩성을 확보하는 측면에서 0.250 내지 0.450 mm, 바람직하게는 0.260 내지 0.440 mm, 좀더 바람직하게는 0.270 내지 0.430 mm가 될 수 있다. 상기 직물의 후도는 에어백 원단의 조직 및 제직 측면에서 0.250 mm 이상이 될 수 있으며, 폴딩성 측면에서 0.450 mm 이하가 될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 다양한 섬유를 다양한 섬도 범위로, 예컨대, 210 내지 1,500 데니어 정도로 사용하여 에어백용 원단을 제조할 수 있다. 다만, 이러한 섬유의 섬도에 따라 에어백용 원단 적용시 충분한 기계적 물성 및 내열성을 확보하기 위한 내열 상수의 최적 물성 범위가 달라질 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 열처리된 직물은 210 데니어 이상부터 550 데니어 이하까지의 섬도를 갖는 섬유를 포함할 수 있으며, 이 때 고무 성분으로 코팅 처리 전의 열처리된 직물에 대하여 상기 계산식 1에 따라 정의되는 내열 상수는 4.0 내지 10.0 min/mm, 바람직하게는 4.2 내지 9.8 min/mm, 좀더 바람직하게는 4.4 내지 9.6 min/mm가 될 수 있다.

상기 열처리된 직물은 550 데니어 초과 또는 555 데니어 이상부터 1,500 데 니어 이하까지의 섬도를 갖는 섬유를 포함할 수 있으며, 이 때 고무 성분으로 코팅 처리 전의 열처리된 직물에 대하여 상기 계산식 1에 따라 정의되는 내열 상수는 4.6 내지 10.5 min/mm, 바람직하게는 4.8 내지 10.3 min/mm, 좀더 바람직하게는 5.0 내지 10.1 min/mm가 될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 직물의 일면 또는 양면에 고무성분에 의한 코팅 또는 라미네이팅 공정을 추가로 실시할 수 있으며, 상기 고무성분으로는 분말(powder)형 실리콘, 액상(liquid)형 실리콘, 폴리우레탄, 클로로프로렌, 네오프렌고무, 및 에멀젼형 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있으며, 코팅 고무 성분의 종류는 상기 언급된 물질에만 한정되지는 않는다. 다만, 친환경 및 기계적 특성 측면에서 실리콘 코팅이 바람직하다.

상기 고무성분 코팅층의 단위면적당 코팅량은 20 내지 200 g/m², 바람직하게는 20 내지 150 g/m², 좀더 바람직하게는 30 내지 100 g/m² 되도록 사용할 수 있으며, 내압 유지 효과를 얻기 위해서는 상기 코팅량이 20 g/m² 이상이 되어야 하며, 폴딩성 및 수납성 측면에서 상기 코팅량이 200 g/m² 이하가 바람직하다. 특히, 더욱 바람직하게는 OPW(One Piece Woven) 타입의 사이드 커튼 에어백용 원단의 경우에 있어서는 상기 코팅량이 30 g/m² 내지 95 g/m²가 바람직하고, 에어백용 평직 원단의 경우는 상기 코팅량이 20 g/m² 내지 50 g/m² 수준이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 에어백 원단을 제공한다. 본 발명에 따라 제조된 에어백용 원단은 재단 및 박음질 과정 등의 추가 가공 처리 공정을 거쳐 일정한 형태의 에어백으로 제조될 수 있다. 상기 에어백은 특별한 형태에 국한되지 아니하며 일반적인 형태로 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 에어백용 원단은 특히, 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 포함하고, 150 내지 210 ℃에서 열처리하여 열고정(heat setting)시킨 것이 될 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격(ASTM) D 4032의 방법으로 측정한 강연도가 강연도가 2.5 kgf 이하 또는 0.2 내지 2.5 kgf, 바람직하게는 2.4 kgf 이하 또는 0.3 내지 2.4 kgf, 좀더 바람직하게는 2.3 kgf 이하 또는 0.4 내지 2.3 kgf을 나타낼 수 있다. 이같이 고온의 열처리 공정을 통해 본 발명은 원단의 강연도를 기존에 비해 현저히 낮출 수 있으며, 이에 따라 우수한 폴딩성과 유연성, 및 에어백 장착시 향상된 수납성을 갖는 에어백용 원단을 제조할 수 있다. 특히, 420 데니어 이상의 섬유를 사용하는 경우에도 2.5 kgf 이하가 되는 것이 좋다.

본 발명에 따라 제조된 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 5034의 방법으로 측정한 인장강도가 170 kgf/inch 이상이며, 바람직하게는 175 kgf/inch 이상 될 수 있다. 이때, 에어백 원단 전개시 고온 고압의 가스에 견딜 수 있도록 상기 원단의 인장강도가 170 kgf/inch 이상이 될 수 있다. 상기 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 5034 방법으로 상온에서 측정한 인장 신도가 17% 내지 65%, 바람직하게는 18% 내지 62%로 될 수 있다. 여기서, 물성적 측면에서는 상기 인장 신도가 17% 이상이 바람직하고, 활탈 저항력 측면에서는 상기 인장 신도가 65%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 1776의 방법으로 측정한 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 각각 4.2% 이하, 바람직하게는 4.0% 이하로 될 수 있다. 여기서, 원단의 형태안정성 측면에서는 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 3.5%를 초과하지 않는 것이 가장 바람직하다.

한편, 본 발명은 상술한 바와 같은 방법으로 제조된 에어백용 원단을 포함하는 차량용 에어백이 제공된다. 또한, 상기의 에어백을 포함하는 에어백 시스템이 제공되며, 상기 에어백 시스템은 관련 업자들에게 잘 알려진 통상의 장치를 구비할 수 있다.

상기 에어백은 크게 프론탈 에어백(Frontal Airbag)과 사이드 커튼 에어백(Side Curtain Airbag)으로 구분될 수 있다. 상기 프론탈용 에어백에는 운전석용, 조수석용, 측면보호용, 무릎보호용, 발목보호용, 보행자 보호용 에어백 등이 있으며, 사이드 커튼 타입 에어백은 자동차 측면충돌이나 전복사고시 승객을 보호하게 된다. 따라서, 본 발명의 에어백은 프론탈용 에어백과 사이드 커튼 에어백을 모두 포함한다.

본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능 한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.

본 발명은 에어백용 원단의 제조 공정상에서 열처리 공정 조건을 최적화하여 강연도를 현저히 낮추고 후도가 최적화하는 동시에, 고강력 및 고내열성의 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 에어백용 원단은 고온의 열처리 공정을 수행함으로써 열수축을 최소화하며 우수한 내열성, 기계적 물성, 형태안정성 등을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 이와 동시에 우수한 폴딩성 및 유연성을 확보할 수 있어 자동차 장착시 수납성을 현저히 개선하고 동시에 승객에게 가해지는 충격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

따라서, 본 발명의 에어백용 원단은 차량용 에어백 제조 등에 매우 바람직하게 사용될 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 1~4

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로, 소정의 섬도를 갖는 원사를 사용하여 래피어직기를 통해 에어백용 원단 생지를 제직하고, 정련 및 텐터링 공정, 열처 리 공정을 거쳐 에어백용 원단을 제조하였다.

이때, 원사의 종류 및 총섬도, 필라멘트수, 원단의 경사 및 위사 제직밀도, 제직형태, 텐터링된 직물에 대한 열처리 온도, 열고정(heat setting) 시간은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. 이외에 나머지 조건은 에어백용 원단 제조를 위한 통상적인 조건에 따랐다.

비교예 1~2

하기 표 1에 기재된 조건을 제외하고는 실시예 1~4와 동일한 방법에 따라 비교예 1~2의 에어백용 원단을 제조하였다.

구 분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2
원사 종류	나일론66	나일론66	나일론66	나일론66	나일론66	나일론66
총섬도 (de)	420	630	630	630	420	420
필라멘트수	68F	105F	105F	210F	68F	68F
제직밀도(경사×위사)	49x49	41X41	41X41	39X39	49x49	49x49
제직형태	평직	평직	평직	평직	평직	평직
열처리온도(℃)	190	195/155	195/155	170	145	220
열고정 시간(sec)	24	24	24	24	24	24

실험예

상기 실시예 1~4 및 비교예 1~2에 따라 제조된 에어백용 원단에 대하여 다음의 방법으로 물성을 측정하였으며, 측정된 물성은 하기 표 2에 정리하였다.

(a) 후도

미국재료시험협회규격 ASTM D 1777 방법에 따라 에어백용 원단의 후도를 측정하였다.

(b) 내열상수

텐터링 직물을 열처리한 후에, 상기 직물을 가로50mm×세로50mm의 시편으로 재단하여 도 2에 나타낸 바와 같은 핫-로드 테스터(Hot Rod Tester) 장치에 상기 시편을 장착하고, 온도 400 ℃에서 핫-로드 테스터(Hot Rod Tester) M/C-챔버 40분 방치 후에 400 ℃의 핫-로드(STS304/스테인레스 스틸 재질, 직경 10 mm, 길이 82 mm)를 상기 시편으로부터 거리(d)가 약 130 mm 정도 떨어지도록 시편의 위쪽 방향에 배치하고, 상기 위치에서 핫-로드를 시편쪽으로 자유낙하시켰다. 이같이 자유낙하시킨 핫-로드가 시편을 접촉한 후부터 시편을 완전히 통과할 때까지의 시간(T, min)을 측정하고, 하기 계산식 1에 의해 내열상수(X, min/mm) 값을 계산하였다. 이러한 측정을 각각의 직물에 대하여 10회 반복하여 실시한 후에, 평균 내열 상수를 산측하여 하기의 표 2에 나타내었다.

[계산식 1]

내열상수(X) = (T×100)/D

상기 계산식 1에서,

T는 300 내지 700 ℃의 핫-로드를 자유낙하시켜, 상기 핫-로드가 상기 직물과 접촉한 후부터 상기 직물을 통과할 때까지 걸린 시간(min)을 나타내고,

D는 직물의 후도(mm)를 나타낸다.

(c) 강연도

도 3은 상기 미국재료시험협회규격(ASTM) D 4032 방법에 따른 강연도 측정장치를 도시한 모식도이다. 상기 측정장치를 이용하여 써큘라벤드법(Circular Bend)법으로 원단의 강연도를 측정하였다.

먼저, 강연도를 측정하기 위한 장치는 가운데 부분에 원형의 구멍(34)이 있는 지지대(32)와 누름판(33)으로 구성되어 있으며, 에어백용 원단의 시편(31)은 지지대의 두 배 크기로 재단하여 반으로 접어서 지지대(32) 위에 올려 놓았다. 상기 지지대 위에 올려놓은 원단(31)을 누름판(33)으로 눌러주면서 강연도를 측정하였다.

또한, 강연도 측정법으로 켄티레버법을 적용할 수 있으며, 원단에 굽힘을 주기 위하여 일정각도의 경사를 준 시험대인 켄티레버 측정기기를 이용하여 원단 굽힘 길이 측정을 통해 강연도를 측정할 수 있다.

(d) 인열강도

제조된 에어백용 원단을 사용하여 각각의 시편으로 가로75mm×세로200mm를 재단한 후, 상기 시편의 윗쪽과 아랫쪽 각각을 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE에 따른 장치에서 상단 및 하단의 물림 장치면(jaw face)의 좌우공간 사이에 위치시키고, 상기 물림 장치면(jaw face) 간격을 기준으로 300 mm/min 인열속도로 에어백용 원단의 인열강도를 측정하였다.

(e) 인장강도 및 인장신도

제조된 에어백용 원단으로 시편을 재단하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 5034에 따른 인장강도 측정장치의 하부 클램프에 고정시키고, 상부 클램프를 위로 이동시키면서 에어백용 원단 시편이 파단될 때의 강도 및 신도를 측정하였다.

(f) 경사 및 위사 방향 원단수축율

미국재료시험협회규격 ASTM D 1776에 따라 경/위사 방향의 원단수축율을 측정하였다. 먼저, 제조된 에어백용 원단으로 시편을 재단한 후, 경사 및 위사 방향으로 수축 전 길이인 20 cm씩을 표시하고 149 ℃에서 1시간 동안 챔버에서 열처리한 시편의 수축한 길이를 측정하여 경사방향 및 위사방향의 원단수축율 {(수축전 길이 - 수축후 길이)/ 수축전 길이 x 100%} 측정하였다.

구 분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2
강연도(kgf)		0.83	1.04	0.99	0.70	0.72	2.55
인열강도(kgf)		18	28	26	27.4	15	10
인장강도(kgf/inch)		259	328	430	279	250	168
인장신도(%)		40	44	37	38	33	15
후도(mm)		0.31	0.38	0.39	0.36	0.37	0.31
내열상수(min/mm)		6.4	7.09	6.49	6.63	1.05	11.5
원단수축율 (%)	경사	0.6	0.7	0.7	0.5	0.5	0.4
	위사	0.4	0.4	0.9	0.4	0.6	0.4

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 최적의 온도 범위로 열처리 공정을 수행하여 제조된 실시예 1~4의 에어백용 원단은 강연도가 0.70 내지 0.83 kgf으로 자동차 장착시 우수한 수납성 및 폴딩성, 유연성을 확보할 수 있음을 알 수 있다. 이와 동시에, 실시예 1~4의 에어백용 원단은 내열상수가 6.4 내지 7.09 min/mm 이며, 인열강도가 18 내지 28 kgf이고 인장강도가 259 내지 430 kgf/inch 이며, 원단 수축율 또한 0.4% 내지 0.9%로 고강력 고내열성의 우수한 기계적 물성을 갖는 것임을 알 수 있다.

반면에, 낮은 온도 범위에서 열처리 공정을 수행한 비교예 1의 경우에는 내열상수가 1.05 min/mm로 에어백 전개시 고온 고압 가스에 대한 충분한 내열성을 확보하기 어려움을 알 수 있다. 또한, 너무 높은 범위에서 열처리 공정을 수행한 비교예 2의 경우에는 강연도가 2.55 kgf으로 자동차 장착시 폴딩성과 유연성이 현저히 떨어지며, 인열강도 또한 168 kgf/inch에 불과하여 에어백용 원단으로서 기계적 물성이 현저히 저하됨을 알 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예 1~4에 따라 제조된 에어백용 원단은 고강력 고내열성으로 기계적 물성이 우수하고 향상된 원단 수축율을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 강연도를 현저히 낮추어 폴딩성이 우수하여 용이하게 접기 작업을 할 수 있고 접었을 때 부피를 효과적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 에어백 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내열 상수의 측정장치를 나타낸 사진이다.

도 3은 미국재료시험협회규격(ASTM) D 4032에 따른 강연도 측정장치를 도시한 모식도이다.

Claims (8)

1. 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 이용하여 에어백용 생지를 제직하는 단계;

   상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계;

   상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계; 및

   상기 텐터링된 직물을 150 내지 210 ℃에서 열처리하는 단계

   를 포함하는 에어백용 원단의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열처리 온도에서 열고정 시간은 16 내지 50 sec인 에어백용 원단의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 섬유는 210 내지 1,500 데니어의 섬도를 갖는 것인 에어백용 원단의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 열처리된 직물은 하기 계산식 1로 정의되는 내열 상수가 1.3 내지 10.5 min/mm인 에어백용 원단의 제조방법:

   [계산식 1]

   내열상수(X) = (T×100)/D

   상기 계산식 1에서,

   T는 400 ℃의 핫-로드를 자유낙하시켜, 상기 핫-로드가 상기 직물과 접촉한 후부터 상기 직물을 통과할 때까지 걸린 시간(min)을 나타내고,

   D는 직물의 후도(mm)를 나타냄.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 에어백용 원단.
6. 제5항에 있어서,

   미국재료시험협회규격 ASTM D 4032 방법에 따른 강연도가 1.5 kgf 이하인 에어백용 원단.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 에어백용 원단을 포함하는 차량용 에어백.
8. 제7항에 있어서,

   상기 에어백은 프론탈용 에어백 또는 사이드 커튼형 에어백인 차량용 에어백.

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