KR20150084002A - 실리콘 탄성중합체 및 탑코트를 갖는, 팽창성 안전 장치용 가요성 열 차폐재 - Google Patents

실리콘 탄성중합체 및 탑코트를 갖는, 팽창성 안전 장치용 가요성 열 차폐재 Download PDF

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Abstract

팽창기, 유체 격실, 및 열 차폐재를 포함하는 팽창성 차량 안전 장치가 제공된다. 팽창기는 유체 격실을 팽창시키는 데 사용되는 팽창 유체를 제공할 수 있다. 유체 격실 내에 위치되는 열 차폐재는 천 층, 및 필름에 인접하여 위치되는 열 장벽 층을 포함한다. 장벽 층은 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 탑코트를 포함한다. 열 차폐재는, 고온 막대 내열성 시험에서 시험할 때, 내열성 값이 725℃에서 6초 이상이다.

Description

실리콘 탄성중합체 및 탑코트를 갖는, 팽창성 안전 장치용 가요성 열 차폐재 {FLEXIBLE HEAT SHIELD WITH SILICONE ELASTOMER AND A TOPCOAT FOR INFLATIBLE SAFETY DEVICES}
본 발명은 일반적으로 팽창성 안전 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 안전 장치의 구조물에 사용되는 천(fabric)의 완전성(integrity)을 안전 장치의 팽창 시에 발생하는 고온으로부터 보호하는 데 사용하기 위한 가요성 열 차폐재에 관한 것이다.
팽창성 안전 장치 시스템은 사고 발생 시에 차량 탑승자를 보호하기 위해 자동차 산업에서 사용된다. 이러한 팽창성 안전 장치 시스템은 전형적으로 센서, 팽창기, 및 에어백 또는 다른 팽창성 부품을 포함한다. 사고 발생 시에, 센서가 시작되고, 그에 의해 팽창기를 작동시켜, 탑승자와 차량 내의 잠재적인 위험 표면 사이에 쿠션(cushion)이 놓이도록 에어백을 가스로 채운다. 탑승자를 효과적으로 보호하기 위해서는 이러한 모든 작동이 사고 후 수 밀리초 이내에 일어날 필요가 있다.
일반적으로, 이러한 안전 장치에 사용되는 팽창기는 압축 가스를 방출하는 냉가스형(cold-gas type), 또는 소듐 아지드 또는 알칼리 금속 아지드와 같은 화합물을 연소시키는 불꽃형(pyrotechnic type)으로 분류된다. 불꽃형 팽창기가 더 바람직한데, 그 이유는 아지드 화합물의 연소율이 제어가능하고 재현가능하여 이들 장치가 매우 신뢰성있기 때문이다. 불꽃형 팽창기는 또한 압축 가스 팽창기보다 전체 크기가 더 작고, 더 경량이고, 제조 비용이 덜 드는 경향이 있다.
열 차폐재의 목적은 에어백의 전개 동안 에어백의 완전성을 보호 및 유지하고 전개 후에는 뜨거운 팽창기로 인한 번-쓰루(burn through)를 방지하는 것이다. 불꽃 팽창기는, 10 내지 20 밀리초 만에 700℃ 내지 800℃의 온도에 도달할 수 있지만, 2 내지 3분 동안 300℃ 내지 500℃의 승온에서 유지된다. 그 결과로, 팽창기는 그와 접촉하게 되는 미코팅된 또는 코팅된 천을 용융시켜 에어백을 번-쓰루시킬 수 있다.
에어백의 전개 또는 팽창 동안, 뜨거운 가스는 팽창기를 빠져나오고, 함께 결합된 천으로 형성된 채널들을 통과하여, 가열된 가스가 에어백 전반으로 편향되게 할 수 있다. 따라서, 열 차폐재를 포함함으로써, 팽창기에 의해 발생하는 가스의 열로부터 에어백의 솔기 및 천을 보호해야만 한다. 전형적으로, 열 차폐재는 원하는 코팅 중량에 따라 2 이상의 층으로서 층을 이룰 수 있는 다양한 코트 중량의 실리콘으로 선택적으로 처리된 직포(woven fabric)이다.
470 내지 700 데시텍스(decitex) 또는 dtex 범위의 필라멘트 또는 얀 밀도를 갖는 다양한 천이 현재 사용된다. 가장 일반적인 천은 폴리아미드, 예를 들어, 얀 밀도가 약 580 dtex인 나일론 6,6이다. 전형적으로, 이러한 천은 20 그램/제곱미터 (gsm 또는 g/m2) 내지 150 g/m2의 범위의 코트 중량을 갖는 실리콘 처리제로 코팅된다. 다른 공지된 천 조성물에는 폴리에스테르 및 유리섬유가 포함되지만, 이러한 재료와 관련된 일반적인 취급 문제를 피하기 위해 대부분의 에어백 제조자가 유리 섬유를 이용하지 않는 방향으로 가고 있다. 열 차폐재의 조립체는 뜨거운 가스의 번-쓰루를 방지하기 위해 금속 라이너를 또한 포함할 수 있다. 다른 공지의 접근법은, 천의 2개의 층 사이에 있거나 또는 일부 경우에 천의 하나의 층의 표면 상에 접착된 캘린더링된 고 주도 고무 시트(high consistency rubber sheet)를 사용하는 것을 포함한다. 이러한 고 주도 고무 시트는 600 g/m2 초과의 실리콘을 포함하며, 지나치게 강성(stiff)이거나 비가요성일 수 있다는 점에서 취급이 매우 어려울 수 있으며 재봉 및/또는 패키징이 어려울 수 있다.
종래의 열 차폐재는 유용하지만, 여전히 이상적이지는 않다. 더욱 구체적으로, 공지된 처리제들은 얇게 도포된 경우에 제한된 보호만을 제공할 수 있기 때문에, 코팅된 내부 표면을 갖는 에어백은 번-쓰루에 여전히 민감한 반면에, 두꺼운 고무 시트는 경량이고 적은 부피를 차지해야 한다는 안전 시스템의 전반적인 목표를 무산시킨다. 두꺼운 시트는 또한 높은 마찰계수 때문에 재봉이 어려우며, 모듈 내로 팽창기를 삽입할 때 조립 문제를 일으킬 수 있다. 라이너는 에어백에 더 큰 부피 및 중량을 도입하기 때문에 또한 문제가 있다. 따라서, 종래의 열 차폐재는 허용불가능하게 부피가 크고 비가요성이거나, 아니면 단지 제한된 정도의 보호만을 제공할 수 있다는 결점이 있다.
관련 기술의 열거된 단점 및 다른 제한점을 극복하는 데 있어서, 본 발명은 팽창성 안전 장치에서 열 차폐재로서 사용하기 위한 내열성 층상 복합 시트뿐만 아니라 그러한 층상 복합 시트를 포함하는 팽창성 안전 장치를 제공한다.
내열성 층상 복합 시트는 일반적으로 상부면 및 하부면을 갖는 제1 천 층; 및 상부면 또는 하부면 중 하나에 인접하여 위치되는 열 장벽 층을 포함하며, 열 장벽 층은 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 실리콘 탑코트를 포함한다. 대안적으로, 장벽 층은 천 층 상에 직접 도포된다. 복합 시트는 열 침투 시험(thermal penetration test)에서 725℃에서 6초 이상; 대안적으로 12초 이상; 대안적으로 30 초 이상의 내열성 값을 나타낸다.
선택적으로, 천 층은 천 재료 및 하나 이상의 실리콘 처리제를 포함할 수 있다. 실리콘 처리제는, 열 장벽 층에 인접한 면과 동일한 면 또는 열 장벽 층에 인접한 면의 반대편 중 어느 하나에서 천 재료의 상부면 또는 하부면에 인접할 수 있다.
선택적으로, 열 장벽 층은 하나 이상의 표면을 포함할 수 있는데, 이는 매끄럽거나 또는 텍스쳐화된다.
복합 시트는 제2 천 층을 추가로 포함할 수 있으며, 제2 천 층은 제1 천 층에 반대편인 면 상에서 열 장벽 층에 인접하여 위치하게 된다. 선택적으로, 제2 천 재료는 천 재료 및 적어도 하나의 실리콘 처리제를 포함할 수 있다.
천 층은 직포, 부직포(nonwoven fabric), 또는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 유리섬유, 폴리아미드, 폴리(에틸렌) 테레프탈레이트, 및 이들의 조성물 또는 혼합물로부터 선택되는 중합체 필름 또는 복합재일 수 있다. 직포는 20 dtex 이상의 두께를 갖는 실(thread)들을 가질 수 있다. 천 층이 부직포 또는 중합체 필름인 경우에, 천 층은 평량이 약 40 g/m2 내지 약 400 g/m2일 수 있다.
대안적으로, 장벽 층의 실리콘 탄성중합체는 고형 시트 또는 층이고; 대안적으로, 실리콘 탄성중합체는 셀형 폼(cellular foam) 또는 스펀지이다. 이러한 실리콘 탄성중합체는 고 주도 고무(HCR) 또는 액체 실리콘 고무(LSR) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 복합 시트에 사용되는 실리콘 탄성중합체는 약 100 g/m2 내지 약 600 g/m2의 중량을 나타낸다.
장벽 층의 실리콘 탑코트는, 하나의 분자 내에 평균 하나 이상의 규소 원자-결합된 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산; 유기하이드로겐폴리실록산; 코팅 조성물을 경화시킬 수 있는 임의의 양으로 존재하는 하이드로실릴화 반응 촉매; 및 선택적으로, 보강 충전제 재료, 예를 들어, 실리카를 포함할 수 있다. 실리콘 탑코트는 약 3 g/m2 내지 약 50 g/m2의 중량을 나타내도록 도포될 수 있다. 대안적으로, 실리콘 탑코트는 천 층의 반대편인 장벽 층의 면 상에 위치된다. 바람직한 경우, 열 장벽 층은 2개 이상의 실리콘 탑코트를 포함할 수 있으며; 제1 탑코트는 실리콘 탄성중합체에 인접하여 위치되고, 및 제2 탑코트는 천 층에 의해 제1 탑코트 및 실리콘 탄성중합체로부터 이격된다. 장벽 층의 실리콘 탑코트에 의해 나타나는 강성은, 그의 인장 탄성률 또는 영률(Young's modulus of elasticity)에 의해 측정할 때, 장벽 층의 실리콘 탄성중합체 또는 천 층의 실리콘 처리제에서보다 크다.
천 층의 선택적인 실리콘 처리제는 또한, 하나의 분자 내에 평균 하나 이상의 규소 원자-결합된 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산; 유기하이드로겐폴리실록산; 코팅 조성물을 경화시킬 수 있는 임의의 양으로 존재하는 하이드로실릴화 반응 촉매; 및 보강 충전제, 예를 들어, 실리카를 포함할 수 있다. 실리콘 처리제는 약 10 g/m2 내지 약 400 g/m2의 중량을 나타내도록 도포될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 팽창성 차량 안전 장치는, 팽창 유체를 제공할 수 있는 팽창기; 팽창기에 의해 팽창 가능한 유체 격실; 및 (i) 팽창기에 인접하여 위치되며, 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 실리콘 탑코트를 포함하는 팽창기 랩(wrap), (ii) 유체 격실 내에 위치된 열 차폐재, 및 (iii) 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 하나를 포함한다. 팽창성 차량 안전 장치에 사용되는 팽창기 랩 또는 열 차폐재는 725℃에서 6초 이상의 내열성 값을 나타낸다. (ii)에서의 열 차폐재는 상부면 및 하부면을 갖는 제1 천 층; 및 상부면 또는 하부면 중 하나에 인접하여 위치되는 열 장벽 층을 포함하며, 열 장벽 층은 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층, 예를 들어, 실리콘 시트 또는 실리콘 셀형 폼 또는 스펀지를 포함한다. 실리콘 탄성중합체는 액체 실리콘 고무(LSR) 또는 고 주도 고무(HCR) 중 어느 하나일 수 있다. 차량 안전 장치 내에서, 유체 격실은 전방 에어백, 측면 에어백, 에어 커튼, H- 또는 Y-삭스(socks), 니 백(knee bag), 및 벨트 백(belt bag)으로부터의 하나로서 선택될 수 있다.
선택적으로, 천 층은 하나 이상의 실리콘 처리제를 또한 포함할 수 있다. 열 차폐재는 열 장벽 층에 인접한 면의 반대편인 천 층의 상부면 또는 하부면에 인접한 적어도 하나의 실리콘 처리제를 포함할 수 있다. 열 차폐재는 제1 천 층에 반대편인 면 상의 열 장벽에 인접하여 위치되는 제2 천 층을 또한 포함할 수 있다. 제2 천 층은 필요하다면 선택적인 실리콘 처리제를 또한 포함할 수 있다. 실리콘 처리제는 중량이 약 10 g/m2 내지 약 300 g/m2이다. 실리콘 탄성중합체는 중량이 약 100 내지 약 600 g/m2이다. 실리콘 탑코트는 중량이 약 3 g/m2 내지 약 50 g/m2이다.
추가적인 응용 분야가 본 명세서에 제공된 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 구체적인 실시예는 단지 예시 목적으로 의도되며, 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것이 아님이 이해되어야 한다.
본 명세서에 기재된 도면은 단지 예시 목적을 위한 것이며, 어떠한 식으로든 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것이 아니다.
도 1은, 차량에 사용되며 팽창기, 열 차폐재, 및 에어백을 포함하는 팽창성 안전 장치를 나타낸 개략도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 교시에 따른 도 1의 열 차폐재의 구조물에 사용되는 층상 복합 시트의 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 천 층에 대한 상이한 구성을 나타내는 도 1의 열 차폐재의 구조물에 사용되는 층상 복합 시트의 단면도.
도 4a 내지 도 4j는 장벽 층에 대한 상이한 구성을 나타내는 도 1의 열 차폐재의 구조물에 사용되는 층상 복합 시트의 단면도.
도 5는 표면적의 제곱미터당 장벽 층 중량의 함수로서 도시된, 층상 복합 시트의 내열성을 나타낸 그래프.
도 6은 주사 전자 현미경 (SEM)을 사용하여 얻은, 50X 배율에서의 층상 복합 시트의 단면도.
하기의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적이며 어떠한 식으로든 본 발명 또는 그의 응용 또는 사용을 제한하고자 하는 것이 아니다. 상세한 설명 전반에서, 상응하는 참조 부호는 같거나 상응하는 부분 및 특징부를 지시하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 일반적으로, 사고 시에 차량의 탑승자를 보호할 수 있는 팽창성 안전 장치에서의 사용을 위한 열 차폐재에 관한 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 포함된 교시에 따라 제조되고 사용되는 열 차폐재는, 개념을 더욱 완전하게 예시하기 위하여, 본 명세서 전반에서, 자동차의 운전자 또는 승객을 보호하는 데 사용하기 위한 에어백과 관련하여 설명된다. 특히, 자동차뿐만 아니라 다른 차량, 예를 들어, 모터사이클, 보트, 트럭, 트랙터, 및 오프-로드 차량에 사용되는 바와 같은, 팽창성 좌석 벨트, 팽창성 니 볼스터(knee bolster), 팽창성 헤드 라이너(head liner), H-삭스, Y-삭스, 두부 및 흉부용 백(head thorax bag), SAB 쿠션, 및 팽창성 측면 커튼을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 유형의 팽창성 안전 장치와 관련된 그러한 열 차폐재의 포함 및 사용이 본 발명의 범주에 속하는 것으로 고려된다.
도 1을 참고하면, 팽창성 안전 장치(1)는 일반적으로 에어백(5), 및 에어백(5)을 팽창시킬 수 있는 팽창기(10)를 포함한다. 팽창기(10)는, 점화 시에, 에어백(5)을 팽창시키는 일정 부피의 팽창 유체(15)를 생성하는 점화성 가스 발생 재료를 수용한다. 대안적으로, 팽창기(10)는 보관량의 가압된 팽창 유체(15)를 수용할 수 있거나, 또는 가압된 팽창 유체(15)와 가압된 팽창 유체를 가열하기 위한 점화성 재료의 배합물을 수용할 수 있다. 대안적으로, 팽창 유체(15)는 가스이다.
작동 시에, 팽창기(10)가 작동되면, 팽창기(10)의 하우징의 외측 표면에 만들어진 출구를 통해 팽창기(10)로부터 팽창 유체(15)가 흘러나온다. 팽창기(10)로부터의 팽창 유체(15)의 유동은 전형적으로 팽창기(10)의 중심축을 가로지른다. 팽창 유체(15)는 열 차폐재(20)의 내부 표면에 충돌하며, 이는 유체(15)를 에어백(5)의 표면으로부터 멀리 떨어지게 방향전환시킨다. 다시 말해, 열 차폐재(20)는 팽창 유체(15)가 에어백(5) 내로 유동하게 한다.
열 차폐재(20)의 존재는, 팽창성 안전 장치(1)의 작동 중에, 에어백(5)을 이루는 천의 완전성을 유지한다. 열 차폐재(20)의 목적은 내열성을 제공함으로써, 팽창기(10)에 의해 발생되는 뜨거운 팽창 유체(15)의 충돌에 의해 또는 에어백(5)이 팽창되는 동안 또는 후에 팽창기(10)의 뜨거운 표면과의 접촉에 의해 야기되는 에어백(5)에서의 천의 번-쓰루 또는 용융을 방지하는 것이다. 또한, 열 차폐재로 인해, 제조자는, 장기적인 마모 문제 및 탑승자에 대한 잠재적인 위협을 일으킬 수 있는, 에어백(5) 내의 다양한 금속 하위부품의 존재를 제거하거나 또는 없앨 수 있다. 예를 들어, 운전자의 측면 에어백(5)에서는, 작동 시에 팽창기(10) 내의 소듐 아지드 추진제가 3000℃에서 분해되어 팽창 유체(15)로서 질소 가스를 생성할 것이다. 작동 시에, 팽창기(10)는 10 내지 20 밀리초 만에 700 내지 800℃의 온도에 도달할 수 있으며 300℃ 내지 500℃의 승온에서 2 내지 3분 동안 유지될 것이다. 그 결과로, 뜨거운 팽창 유체(15)의 충돌 또는 팽창기(10)의 표면은 접촉 시에 백을 번-쓰루시킬 수 있거나, 또는 코팅되지 않거나 코팅된 천을 용융시킬 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 팽창성 안전 장치(1)에 사용하기 위한 가요성 열 차폐재(20)가 제공된다. 이러한 열 차폐재(20)는 일반적으로 상부면 및 하부면을 갖는 제1 천 층 및 열 장벽 층을 포함하는 내열성 층상 복합 시트를 포함한다. 열 장벽 층은 제1 천 층의 상부면 (A 면) 또는 하부면 (B 면) 중 하나에 인접하여 위치된다. 대안적으로, 열 장벽 층은 천 층 상에 직접 도포된다. 열 장벽 층은 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 실리콘 탑코트를 추가로 포함한다. 층상 복합 시트는 내열성 값이 725℃에서 6초 이상; 대안적으로, 725℃에서 12초 초과; 대안적으로, 725℃에서 30초 이상이다.
열 차폐재에 사용될 때, 층상 복합 시트는 뜨거운 팽창기, 및 팽창기로부터의 가열된 가스에 직접 노출되는 한 면을 가질 것이다. "번-쓰루 속도", "번-쓰루 시간", 또는 "내열성"으로도 공지된, 내열성 값은, 소정 온도의 막대(rod)가 층상 복합 시트의 노출된 면에 접촉하여 시트를 번-쓰루시키는 데 걸리는 시간을 나타낸다. 본 명세서에 보고된 각각의 내열성 값은 "고온 막대"(Hot Rod) 내열성 시험을 이용하여 결정된다. 더욱 구체적으로, 중량이 50 그램이고 직경 및 길이가 각각 1.27 cm (0.5 인치) 및 5.08 cm (2 인치)인 타입 304 스테인리스 강 원통형 막대 ("관통자"(penetrator))를 725℃의 평형화된 온도로 가열한다. 가열 후에, 뜨거운 관통자를, 시험대에서 팽팽하게 유지된 시험 샘플의 노출된 표면의 13.30 cm (5.25 인치) 위에 위치시킨다. 이어서, 관통자를 떨어뜨려서 원통형 막대의 단부가 시험 샘플의 노출된 표면에 접촉하게 한다. 센서는, 로드가 천에 접촉할 때 타이머를 시작시키고, 막대가 천을 통과할 때 타이머를 중지시킨다. 가열된 막대가 시험 샘플의 표면 상에 머무르는 시간의 양이 시험 샘플의 "내열성"의 측정치이다. 30초 후에는 관통자가 충분히 냉각되고, 그에 의해, 일단 30초의 시간이 지나면, 시험 샘플을 번-쓰루시키지 않을 가능성이 크기 때문에, 30초 초과의 내열성 시간이 가능한 최상 등급인 것으로 널리 여겨진다.
층상 복합 시트에서, 실리콘 탄성중합체는 실리콘 고무 또는 셀형 폼 또는 스펀지의 층일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 태양에 따르면, 액체 실리콘 고무(LSR) 또는 고 주도 고무(HCR)가, 천 층의 표면에 인접하여 위치되는 장벽 층의 일부로서 사용될 수 있다. 천 층은 부직포 또는 직포 재료, 또는 고형 중합체 복합재 또는 필름일 수 있다. 탑코트의 조성은 액체 실리콘 고무(LSR)이다. 장벽 층의 일부로서 폼 또는 스펀지가 사용되는 경우에, 폼 또는 스펀지 셀은, 층상 복합 시트가 열 차폐재로서 사용될 때 천 층에 대한 손상을 완화하는 희생 표면을 제공하는 한편, 탑코트는 작동 중에 폼을 구속하거나 폼의 완전성을 유지하는 수단을 제공한다. 이론에 의해 제한되고자 하지는 않지만, 폼 구조화된 표면의 사용은 표면 탄화(charring)를 통해 층상 복합 시트에 대한 열적 보호를 제공하는 것으로 여겨진다. 열 차폐재의 기하학적 구조에 있어서 실리콘 폼의 사용에 대한 더욱 철저한 논의는, 2012년 7월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/668,702호에서 제공되며, 이의 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
이제 도 2a 내지 도 2d를 참고하면, 층상 복합 시트(50)는 제1 천 층(55) 및 열 장벽 층(60)을 포함한다. 제1 천 층(55)은 상부면 (A면) 및 하부면 (B면)을 갖는다. 열 장벽 층(60)은 천 층(55)의 A면 (도 2a) 또는 천 층(55)의 B면 (도 2b) 중 어느 하나에 인접하여 위치될 수 있다. 대안적으로, 열 장벽 층(60)은 천 층(55) 상에 직접 도포된다 (도 2a 및 도 2b). 선택적으로, 층상 복합 시트(50)는, A면 및 B면을 또한 갖는 제2 천 층(56)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 장벽 층(60)은 제1 및 제2 천 층(55, 56) 둘 모두에 인접하여 위치될 수 있거나(도 2c), 또는 장벽 층(60)은 제1 또는 제2 천 층(55, 56) 중 오직 하나에만 인접하여 위치될 수 있다(도 2d). 제1 및 제2 천 층(55, 56) 각각의 조성은 독립적으로 선택된다. 대안적으로, 제1 및 제2 천 층(55, 56)은 동일한 조성을 가질 수 있다.
이제 도 3a 내지 도 3e를 참고하면, 제1 천 층(55) (도 3b 및 도 3c) 및/또는 제2 천 층(56) (도 3d 및 도 3e)은 천 재료(65, 66) 및 적어도 하나의 실리콘 처리제(70, 71)를 추가로 포함할 수 있다. 실리콘 처리제(70)는, 처리제(70)가 장벽 층(60)에 인접하거나 (도 3b) 또는 장벽 층(60)의 반대편인 천 층(55)의 면 상에 (도 3c) 있도록, 천 재료(65)에 도포될 수 있다. 층상 복합 시트(50)가 제2 천 층(56)을 포함하는 경우, 제2 천 층(56)은 앞서 기재된 바와 같이 장벽 층(60) (도 3d)에 인접할 수 있거나 또는 장벽 층(65)의 반대편인 제1 천 층(55)의 면 상에 위치될 수 있다 (도 3e).
본 발명의 다른 태양에 따르면, 제2 천 층(56)은 천 재료(66) 및 적어도 하나의 제2 실리콘 처리제(71)를 포함할 수 있다. 여전히 도 3a 내지 도 3e를 참고하면, 제2 실리콘 처리제(71)는 장벽 층(60)에 인접하여 위치될 수 있거나 (도 3d) 또는 장벽 층(60)의 반대편인 제2 천 재료(66)의 면 상에 위치될 수 있다 (도 3e).
제1 실리콘 처리제(70) 및 제2 실리콘 처리제(71)는 독립적으로 선택된다. 대안적으로, 제1 실리콘 처리제(70) 및 제2 실리콘 처리제(71)는 동일한 조성을 가질 수 있다. 도 3a 내지 도 3e에 나타낸 각각의 구성에서, 고온의 팽창기 가스에 노출될 층상 복합 시트의 면은, 바람직한 것으로 밝혀진 어느 한 면일 수 있다.
이제 도 4a 내지 도 4j를 참고하면, 장벽 층(60)은 실리콘 탄성중합체(80)의 적어도 하나의 층 및 실리콘 탑코트(90)의 하나 이상의 층을 포함한다 (도 4a). 실리콘 탄성중합체(80)는 장벽 층(60)의 일부로서 천 층(55)에 도포되며, 중량이 100 내지 600 g/m2이다. 대안적으로, 실리콘 탄성중합체(80)는 실리콘 고무 층 또는 실리콘 셀형 폼이다. 실리콘 탑코트(90)는 실리콘 탄성중합체의 표면 상에 도포되며, 중량이 약 1 내지 100 g/m2; 대안적으로, 약 3 내지 50 g/m2; 대안적으로, 약 5 내지 30 g/m2이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 실리콘 탑코트는 시험 및/또는 작동 시에 열에 처음으로 노출되는 표면이 된다 (도 4a). 대안적으로, 실리콘 탑코트는 시험 및/또는 작동 시에 열에 노출되는 마지막 표면일 수 있다 (도 4b). 바람직한 경우, 실리콘 탑코트(90)는, 천 층(55)의 반대편인, 장벽 층, 대안적으로, 실리콘 탄성중합체의 면 상에 위치된다. 천 층(55)은 천 재료(65)(도 4a 및 도 4b) 또는 천 재료(65)와 실리콘 처리제(70)의 조합(도 4c 및 도 4d)을 포함할 수 있다.
여전히 도 4a 내지 도 4j를 참고하면, 복합 시트(50)는, 천 재료(66) (도 4e 내지 도 4f) 또는 천 재료(66)와 실리콘 처리제(71)의 조합 (도 4g 내지 도 4h) 중 어느 하나로 구성된 제2 천 층(56)을 추가로 포함할 수 있다. 복합 시트(50)는 2개 이상의 실리콘 탑코트(90, 91)를 추가로 포함할 수 있으며, 제2 탑코트(91)는 천 층(55, 56)에 의해 장벽 층(60)의 실리콘 탄성중합체(80) 및 제1 탑코트(90)로부터 이격된다 (도 4g 내지 도 4j). 제2 탑코트(91)는 시험 및/또는 작동 시에 열에 처음으로 노출되는 표면이 되도록 (도 4g 및 도 4i), 또는 대안적으로, 시험 및/또는 작동 시에 열에 노출되는 마지막 표면이 되도록 (도 4h 및 도 4j) 위치될 수 있다. 바람직한 경우, 실리콘 탑코트는 천 층의 반대편의 장벽 층의 면 상에 위치된다. 당업자는, 도 4에 도시되지 않은, 천 재료, 실리콘 처리제, 실리콘 탄성중합체 및 실리콘 탑코트의 추가적인 조합이 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 층상 복합 시트(50)는 열 차폐재(20)로서 사용될 때 종래의 재료에 비해 다수의 이점을 제공한다. 예를 들어, 다양한 천 층(55, 56), 예를 들어, 폴리아미드 (예를 들어, 나일론 6,6) 및 폴리에스테르의 직물 또는 부직포 시스템에 장벽 층(60)으로서 도포된 하나 이상의 실리콘 탑코트와 함께, 다양한 액체 실리콘 고무(LSR) 기반 시트 또는 폼, 고 주도 고무(HCR) 기반 실리콘 시트 또는 스펀지, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 층상 복합 시트(50)는, 725℃ 이상의 온도에 접촉하게 될 때 상당한 내열성을 나타낸다. 약 100 g/m2 내지 약 600 g/m2의 코트 중량의 실리콘 탄성중합체 및 약 1 g/m2 내지 약 100 g/m2의 코트 중량의 실리콘 탑코트는 40 내지 50% 덜 코팅된 천 중량의 종래의 재료보다 성능이 뛰어나다. 대안적으로, 약 150 g/m2 내지 약 500 g/m2의 코트 중량을 갖는 실리콘 탄성중합체 및 약 3 g/m2 내지 약 50 g/m2의 코트 중량을 갖는 실리콘 탑코트가 이용될 수 있다. 층상 복합 시트(50)의 사용은 팽창기(15)의 위치 근처에서의 에어백(5)의 구조물 또는 조립체의 더 큰 가요성 및 단순화를 가져온다.
장벽 층(60)의 실리콘 탄성중합체(80)는, 제한 없이 임의의 베이스 재료를 포함하는, 액체 실리콘 고무(LSR) 또는 고 주도 고무(HCR)를 사용하여 제조되는 고체 실리콘 시트 또는 층일 수 있다. 장벽 층(60)의 실리콘 탄성중합체(80)는 또한, 제한 없이 임의의 베이스 재료를 포함하는, 액체 실리콘 고무(LSR)를 사용하여 제조되는 실리콘 셀형 폼 또는 고 주도 고무(HCR)를 사용하여 제조된 실리콘 셀형 스펀지일 수 있다. 셀형 폼 또는 스펀지를 생성하는 데 있어서, 수소 가스, 질소 가스, 수증기, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 당업자에게 공지된 임의의 발포제를 혼합물에 첨가하거나, 또는 원 위치에서(in situ) 반응에 의해 생성하여, 폼 또는 스펀지형 구조를 생성할 수 있다.
실리콘 탄성중합체는 하기 일반식에 따라 정의된 중합체를 포함하는 조성물로부터 제조될 수 있다:
Figure pct00001
상기 식에서, Ra는 -OH, -CH=CH2, -CH3, 또는 다른 알킬 또는 아릴 기를 나타내고, 중합도(DP)는 하첨자 x와 하첨자 y의 합계에 의해 나타난다. 액체 실리콘 고무(LSR) 탄성중합체에서, 사용되는 중합체의 DP는 전형적으로 10 내지 1000의 범위이며, 그에 따라 분자량은 750 내지 75,000의 범위이고; 이들 중합체는 일반적으로 점도가 25℃에서 1,000,000 mPa.s 미만; 대안적으로, 25℃에서 750,000 mPa.s 미만이다. 고 주도 고무(HCR) 실리콘 탄성중합체의 경우에, DP는 전형적으로 5,000 내지 10,000의 범위이다. 따라서, 고 주도 고무 탄성중합체의 제조에 사용되는 중합체 또는 검의 분자량은 350,000 내지 750,000 이상의 범위이고, 그에 따라 검 또는 검-유형 재료와 더욱 일치하는 점도가 얻어진다. 이들 탄성중합체의 제형에 사용되는 중합체 시스템은 단일의 중합체 화학종, 또는 상이한 작용기 또는 분자량을 함유하는 중합체들의 블렌드일 수 있다. 조성물의 나머지 성분들은, 조성물이 탄성중합체로 경화될 수 있도록, Ra 기에 맞추어 선택된다. 복합 시트에 사용되는 실리콘 탄성중합체는 약 100 g/m2 초과 약 600 g/m2 미만의 중량을 나타낸다.
액체 실리콘 고무(LSR) 또는 고 주도 고무(HCR)는 단일 성분 또는 2성분 제형일 수 있다. 액체 실리콘 고무 폼의 생성을 위해 적합한 시판 LSR 제품의 예에는, 특히, SHS-1000 실리콘 폼, 다우 코닝(Dow Corning)(등록상표) 3-8277 폼, 다우 코닝(등록상표) 3-8186 틱소트로픽 폼(Thixotropic Foam), 다우 코닝(등록상표) 3-8235 실리콘 폼, 및 다우 코닝(등록상표) 3-6584 실리콘 폼 (미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation))이 포함된다. 액체 실리콘 고무 시트 또는 층의 생성을 위해 적합한 시판 LSR 제품의 예에는 다우 코닝(등록상표) 35-3115, 다우 코닝(등록상표) LCF-3760, 다우 코닝(등록상표) LCF-3600, 또는 다우 코닝(등록상표) LCF-3730이 포함된다. 고 주도 실리콘 고무 시트 또는 스펀지의 생성을 위해 적합한 HCR 제품의 예에는, 특히, 다우 코닝(등록상표) SHS-2000 실리콘 시트, 또는 다우 코닝(등록상표) 4-7060 실리콘 폼이 포함된다.
1 성분 이상의 재료로서 제조된 실리콘 탄성중합체(80)는 하이드로실릴화 촉매 또는 자유 라디칼 발생제의 존재 하에 반응되는 불포화성을 나타내는 적어도 하나의 폴리다이오르가노실록산과 적어도 하나의 유기하이드로겐실록산을 포함할 수 있다. 적합한 폴리오르가노실록산은 분자당 2개 이상의 알케닐 라디칼을 함유하며 25℃에서 약 10 내지 1,000,000 mPa.s; 대안적으로, 25℃에서 약 100 내지 250,000 mPa.s의 점도를 나타낸다. 알케닐 라디칼은 비닐, 알릴, 및 헥세닐 기 또는 이들의 조합을 포함하고; 대안적으로 알케닐 라디칼은 비닐 기이다. 폴리오르가노실록산 골격 내의 반복 단위의 약 90 퍼센트는 일반식 R1R2SiO로 표시되는 다이오르가노실록산 단위이며, 상기 식에서, R1 및 R2는 독립적으로, 전형적으로 1 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유하는 1가 비치환 및 치환 탄화수소 라디칼들로부터 선택된다. 경화성 폴리오르가노실록산의 특징인 알케닐 라디칼들은 바람직하게는 분자의 말단 실록산 단위에 위치되지만; 하나 이상이 비-말단 실록산 단위에 결합될 수 있다. 폴리다이오르가노실록산의 구체적인 예에는 다이메틸비닐실록시-종결된 다이메틸 실록산, 테트라메틸다이비닐다이실록산이 포함된다.
실리콘 탄성중합체 내의 유기하이드로겐실록산은 경화제로서 기능하여, 유기하이드로겐실록산 내의 규소-결합된 수소 원자가 폴리오르가노실록산의 알케닐 라디칼과 반응하게 한다. 유기하이드로겐실록산 내의 규소-결합된 수소 원자는, 바람직하다면, 조성물을 발포시키기 위한 수소 가스를 발생시키는 데 또한 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 유기하이드로겐실록산은 분자당 평균 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유한다. 규소 원자의 다른 결합가는, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 페닐 기로부터 선택되는 유기 기가 차지할 수 있다. 바람직한 알킬 기에는 메틸, 에틸 및 헥실이 포함된다. 가장 바람직한 유기 기는 메틸 기이다.
유기하이드로겐실록산은 선형, 환형, 또는 분지형 구조를 가질 수 있으며, 단일중합체, 공중합체, 둘 이상의 상이한 단일중합체들의 혼합물, 둘 이상의 상이한 공중합체들의 혼합물, 또는 이들 유형의 중합체들의 혼합물일 수 있다. 사용하기에 적합한 중합체에는, 폴리메틸하이드로겐실록산, 트라이메틸실록시-종결된 폴리메틸하이드로겐실록산, 다이메틸실록산 단위, 메틸하이드로겐실록산 단위 및 트라이메틸실록산 단위의 공중합체들, 및 다이메틸실록산 단위, 메틸하이드로겐실록산 단위 및 다이메틸하이드로겐실록산 단위의 공중합체들이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 유기하이드로겐실록산은 선형 구조를 가지며, 25℃에서 약 1 내지 약 10,000 mPas의 점도를 나타내고, 다이알킬실록산 단위 및 알킬하이드로겐실록산 단위와 트라이알킬실록시 말단 단위를 포함하는데, 알킬 라디칼은 1 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다.
유기하이드로겐실록산의 사용량은, 경화 동안 원하는 가교결합도를 제공하기에, 그리고 선택적으로, 혼합물을 발포시키는 데 필요한 양의 수소 가스를 생성하기에 충분하여야 한다. 일반적으로, 유기하이드로겐실록산의 비율은, 폴리다이오르가노실록산 100 중량부당 약 2 내지 약 80 중량부, 대안적으로 약 5 내지 약 40 중량부의 범위 이내일 것이다. 실리콘 탄성중합체의 조성과 관련된 추가적인 정보가 미국 특허 제6,084,002호, 제5,574,073호, 제4,433,069호, 제5,670,556호, 제5,733,946호, 및 제5,708,043호에서 제공되며, 이들의 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
선택적으로, 실리콘 탄성중합체는, 폴리올, 1작용성 알코올, 실라놀 기-함유 유기실란, 실라놀 기-함유 유기실록산, 및 물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하이드록실 함유 화합물을 포함할 수 있다. 화합물 내의 하이드록실 기는 유기하이드로겐실록산의 규소-결합된 수소 중 일부와 반응하여 수소를 생성하며, 이는 선택적으로, 폼에서 셀을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이들 하이드록실 함유 화합물은 폼 업계의 당업자에 의해서 발포제로서 지칭될 수 있다. 하이드록실 함유 화합물이 폴리올을 포함하는 경우, 폴리올은, 약 3 내지 약 12개의 탄소 원자를 가지며 분자당 평균 2개 이상의 하이드록실 기를 함유하는 유기 알코올이다. 폴리올의 골격을 구성하는 탄소 사슬은 직쇄형 또는 분지형일 수 있거나, 또는 하이드록실 기가 직접 결합되어 있지 않은 방향족 고리를 가질 수 있다. 그러한 폴리올의 몇몇 구체적인 예에는 지방족 다가 알코올, 예를 들어, 1,2-에탄다이올, 2,3-프로판다이올, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 및 1,6-헥산다이올과 같은 다이올; 1,2,3-프로판트라이올; 2,2-비스-하이드록시메틸-1 부탄올; 에리트리톨 및 펜타에리트리톨 (2,2-비스-하이드록시메틸-1,3-프로판다이올)과 같은 테트리톨; 아라비톨, 자일리톨, 및 메틸펜티톨과 같은 페티톨; 만니톨 및 소르비톨과 같은 헥시톨; 및 지환족 다가 알코올, 예를 들어, 사이클로헥산다이올, 사이클로헥산 트라이올, 및 이노시톨이 포함된다. 사후 경화된 재료에서 발포 공정 및/또는 원하는 정도의 방출을 위해 필요한 양의 수소를 얻기 위해서는 충분한 폴리올을 사용해야만 한다. 일반적으로 폴리다이오르가노실록산과 유기하이드로겐실록산의 합계 중량 100 부당 약 0.05 내지 8 중량부의 하이드록실 함유 화합물을 사용해야만 한다. 대안적으로, 하이드록실 함유 화합물의 양은 폴리다이오르가노실록산과 유기하이드로겐실록산의 합계 중량 100부당 0.2 내지 5 중량부이다.
선택적으로, 실리콘 탄성중합체는 비-보강 광물 충전제 및 미분된 보강 충전제로서 내열성 섬유질 또는 셀형 재료를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 내열성 섬유질 또는 셀형 재료는 다양한 무정형 또는 결정질 무기 화합물, 예를 들어, 건식 실리카, 습식 실리카, 석영 및 탄산칼슘; 및 금속 산화물, 예를 들어, 알루미나, 수화 알루미나, 산화제2철 및 이산화티타늄; 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 실리콘 탄성중합체에 첨가되는 섬유질 또는 셀형 재료의 양은 실리콘 탄성중합체의 전체 중량에 대해 약 5 중량% 내지 약 50 중량%; 대안적으로, 약 15 중량% 내지 35 중량%; 대안적으로, 약 30 중량% 내지 35 중량%의 범위일 수 있다. 그러한 충전제는 소수성으로 되도록 처리될 수 있다. 충전제를 처리하는 데 사용되는 화합물은 실란, 예를 들어, 알콕시실란, 알콕시-작용성 올리고실록산, 환형 폴리오르가노실록산, 하이드록실-작용성 올리고실록산, 예를 들어, 다이메틸 실록산 또는 메틸 페닐 실록산, 스테아레이트, 또는 지방산일 수 있다.
실리콘 탄성중합체는 증점뿐만 아니라 다른 목적을 위해 다른 첨가제 및 안료를 또한 포함할 수 있다. 그러한 첨가제의 예에는 실록산 수지, 수소화 피마자유, 및 안료, 예를 들어, 카본 블랙, 산화아연, 염료, 및 헥사메틸다이실록산뿐만 아니라, 다양한 산화방지제, 열안정제, 요변제, 폼 안정제, 자외광 안정제, 난연제, 및 촉매 억제제, 예를 들어, 작업 시간을 증가시기 위한 환형 메틸비닐실록산이 포함된다. 실리콘 탄성중합체는 다양한 성분의 분산에 도움이 되도록 자일렌과 같은 용매를 또한 포함할 수 있다.
경화성 분자 또는 공정은, 하이드로실릴화 촉매 또는 자유 라디칼 발생제, 예를 들어, 유기 퍼옥사이드 또는 자외선의 사용을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 당업자에게 공지된 임의의 분자 또는 공정일 수 있다. 사용하기 위해 선택되는 유기 퍼옥사이드에는 실리콘 고무 처리에 유용한 것으로 당업자에게 공지된 임의의 퍼옥사이드가 포함될 수 있다. 유기 퍼옥사이드의 몇몇 예에는 제한 없이 다이퍼옥시케탈, 퍼옥시다이카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 다이아실 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 케톤 퍼옥사이드, 다이알킬 퍼옥사이드, 또는 하이드로퍼옥사이드의 퍼옥사이드 계열에 속하는 임의의 퍼옥사이드가 포함된다.
하이드로실릴화 촉매는, 하이드로실릴화 반응을 촉진하는 것으로 당업자에게 공지된 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 또는 백금-함유 촉매를 포함하는 백금족 금속 촉매를 포함할 수 있다. 대안적으로, 백금족 촉매는 백금 촉매이다. 그러한 촉매는 또한 유기 알코올 내의 C-OH 기와 SiH 기 사이의 반응을 촉진하여 발포 공정을 위한 수소를 제공하는 데 효율적이다. 적합한 형태의 백금 촉매에는 염화백금산, 1,3-다이에테닐-1,1,2,2-테트라메틸다이실록산 백금 착물, 백금 할라이드 또는 염화백금산과 다이비닐다이실록산의 착물, 및 염화백금산, 다이비닐테트라메틸다이실록산 및 테트라메틸다이실록산의 반응에 의해 형성되는 착물이 포함되지만 이에 한정되지 않는다.
백금 촉매의 양은 일반적으로 폴리다이오르가노실록산과 유기하이드로겐실록산의 합계 중량 백만부당 5 내지 250 중량부의 백금 금속을 제공하는 양이다. 중량 기준 5 ppm (part per million) 미만의 백금의 양은 고무가 형성되기에 불충분한 한편, 중량 기준 200 ppm 초과의 양은 경제적이지 않다. 실리콘 탄성중합체는 속성이 저밀도 또는 고밀도 중 어느 하나일 수 있으며; 대안적으로, 실리콘 탄성중합체는 저밀도이다. 실리콘 탄성중합체는 약 240℃ 미만의 온도, 대안적으로 약 25℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서, 추가된 상대 습도로, 또는 추가된 상대 습도 없이 경화될 수 있다. 실리콘 탄성중합체 층을 경화시키는 조건은 생성되는 재료의 밀도에 영향을 줄 수 있다. 층상 복합 시트에서 실리콘 탄성중합체 구조는 매끄러운 표면 또는 불균일하거나 텍스쳐화된 표면(80)을 나타낼 수 있다.
실리콘 탑코트(90, 91)는: 2개 이상의 규소-결합된 기 R로 말단-블로킹된 실록산 골격을 갖는 유기폴리실록산 중합체 (여기서, R은 올레핀계 불포화 탄화수소 치환체, 알콕시 기, 또는 하이드록실 기를 나타냄); 3개 이상의 규소-결합된 반응성 기 X를 갖는 가교결합 유기규소 재료; 규소-결합된 기 R과 규소-결합된 반응성 기 X 사이의 반응을 촉진할 수 있는 것으로 당업자에게 공지된 임의의 촉매; 및 보강 충전제 및 실질적으로 판상(laminar) 형태를 갖는 충전제를 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 충전제 재료를 포함하는, 규소계 조성물의 코팅일 수 있다. 규소-결합된 조성물은 경화 시에 탄성중합체성 실리콘 탑코트를 형성할 수 있다.
실리콘 탑코트(90, 91)를 형성하는 데 사용하기에 적합한 유기폴리실록산 중합체는 일반식 R1 aR2 bSiO4 -a-b/2의 단위를 갖는 탄성중합체-형성 실리콘계 조성물을 포함하며, 상기 식에서, R1은 18개 이하의 탄소 원자를 갖는 1가 탄화수소 기이고, R2는 1가 탄화수소 또는 탄화수소옥시 기 또는 하이드록실 기이고, a 및 b는 0 내지 3의 값을 갖고, a+b의 합계는 3 이하이다. 대안적으로, R1은 알킬 또는 아릴 기, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 아이소부틸, 헥실, 페닐, 또는 옥틸 기를 나타낸다. 대안적으로, R2는 축합 반응에 적합한 하이드록실 기 또는 알콕시 기, 또는 부가 반응에 적합한 알케닐 또는 알키닐 기 중 어느 하나를 나타낸다. 유기폴리실록산 중합체는 분자당 1개 이상의 알케닐 기를 갖는 구조에 있어서 분지형 또는 선형 중 어느 하나일 수 있다. 대안적으로 유기폴리실록산 중합체는 분자당 2개 이상의 규소-결합된 알케닐 기를 갖는다.
유기폴리실록산은 또한 하기 일반식을 갖는 폴리다이오르가노실록산일 수 있다:
Figure pct00002
상기 식에서, R1은 상기에 정의된 바와 같고, R3은 화학식 - R4 y-CH =CH2를 갖는, 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기를 나타내고, R4는 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 2가 탄화수소 기, 바람직하게는 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기를 나타내고, y는 0 또는 1의 값을 갖고, x는 10 내지 1500, 대안적으로 50 내지 1200, 대안적으로 70 내지 800의 값을 갖는다. 그러한 폴리다이오르가노실록산의 일 예는 점도가 25℃에서 50 내지 250,000 mPa.s; 대안적으로, 100 내지 100,000 mPa.s, 대안적으로 250 내지 60,000 mPa.s인, α,ω-비닐다이메틸실록시 폴리다이메틸실록산 중합체이다.
가교결합 유기규소 재료는 상기한 유기폴리실록산과 반응할 수 있는 임의의 유기규소 화합물일 수 있다. 적합한 유기규소 화합물은, 일반식 R1 aR5bSi04 -a-b/2(상기 식에서, R1뿐만 아니라 a 및 b는 상기에 정의된 바와 같고, R5는 수소 원자, 하이드록실 또는 알콕시 기임)의 적어도 하나의 단위를 포함하는, 단량체, 단일중합체, 공중합체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 가교결합 유기규소 재료는 바람직하게는 실란, 저분자량 유기규소 수지 및 단쇄 유기실록산 중합체로부터 선택된다. 가교결합 유기규소 화합물의 역할을 할 수 있는 적합한 실란의 몇몇 예에는 알킬트라이알콕시 실란, 예를 들어, 메틸트라이메톡시실란, 에틸트라이메톡시실란, 메틸트라이에톡시실란, 및 메틸트라이하이드로실란이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 장벽 층에 사용하기에 적합한 다양한 실리콘 탑코트 조성물에 대한 더욱 철저한 논의가 미국 특허 제6,200,915호, 일본 특허 출원 공개 제2010-083946호, 및 미국 특허 출원 공개 제2006/276585호에서 제공되며, 이들의 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
실리콘 탑코트는, 그의 인장 탄성률 또는 영률에 의해 측정할 때, 장벽 층의 실리콘 탄성중합체 또는 천 층의 실리콘 처리제 중 어느 하나에 의해 나타나는 강성보다 큰 강성을 나타낸다. 대안적으로, 실리콘 탑코트에 의해 나타나는 경도는 실리콘 탄성중합체 또는 실리콘 처리제에 의해 나타나는 경도보다 크다. 실리콘 탑코트의 영률은 실리콘 탄성중합체 또는 실리콘 처리제의 탄성률보다 10% 이상 더 크고; 대안적으로, 20% 이상 더 크고; 대안적으로 25% 이상 더 크다. 대안적으로, 실리콘 탑코트의 영률은 약 2 MPa 초과; 대안적으로, 약 5 MPa 초과이다. 대안적으로, 실리콘 탑코트의 경도는 약 35 듀로미터 (쇼어(Shore) A) 초과; 대안적으로, 약 40 듀로미터 (쇼어 A) 초과이다.
선택적으로, 실리콘 처리제(70, 71)가 또한 천 층(55, 56)의 일부를 구성할 수 있다. 이러한 실리콘 처리제(70, 71)는 당업자에게 공지된 임의의 종래의 실리콘 필름 또는 처리제일 수 있다. 실리콘 처리제(70, 71)는, 지방족 불포화 탄화수소 또는 탄화수소옥시 치환체를 갖는 유기폴리실록산, 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기규소 가교결합제, 지방족 불포화 탄화수소 또는 탄화수소옥시 치환체와 Si-H 기의 반응을 촉진할 수 있는 촉매, 및 실리카 보강 충전제를 포함할 수 있다. 실리카 충전제는, Si-결합된 메틸 및 비닐 기 및 실라놀 말단 기를 함유하는 올리고머성 유기폴리실록산의 실리카 충전제에 기초하여 2 중량% 내지 60 중량%를 포함할 수 있다. 실리콘 처리제는 약 5 MPa 미만; 대안적으로, 약 2 MPa 미만의 영률, 및 약 40 듀로미터 (쇼어 A) 미만; 대안적으로, 약 35 듀로미터 (쇼어 A) 미만의 경도를 나타낸다.
실리콘 처리제(70, 71)는, 4가지 성분, (A), (B), (C) 및 (D)의 혼합물을 포함하는 액체 실리콘 고무(LSR) 필름일 수 있는데, (A)는 하나의 분자 내에 평균 2개 이상의 규소-결합된 알케닐 기를 갖는 100 중량부의 유기폴리실록산이고; (B)는 유기하이드로겐폴리실록산이고; (C)는 코팅 조성물을 경화시킬 수 있는 임의의 양으로 존재하는 하이드로실릴화 반응 촉매이고, (D)는 코팅 조성물의 0.1 내지 50 중량부로 존재하는 보강 실리카 미세 분말이다. 성분 (B)는, (b-1) 하나의 분자 내에 3개 이상의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖고, 수소 원자들 중 적어도 하나는 그 분자 내에 화학식 R HSi02 /2 (상기 식에서, R은 지방족 불포화 결합을 함유하지 않는 비치환 또는 치환 1가 탄화수소 기를 나타냄)로 표시되는 실록산 단위로 존재하는, 유기하이드로겐폴리실록산, (b-2) 오직 분자 사슬의 양측 말단 각각에만 하나의 규소 원자-결합된 수소 원자를 가지며 분자 내에 지방족 불포화 결합은 갖지 않는, 선형 유기하이드로겐폴리실록산, 또는 (b-1)과 (b-2)의 혼합물 중 어느 하나인 것으로 추가로 설명된다.
(b-1) 및 (b-2)에서 유기하이드로겐폴리실록산은, (b-1) 및 (b-2)에 함유된 규소 원자-결합된 수소 원자: 성분 (A)에 함유된 알케닐 기의 몰 비가 약 0.8:1.0 내지 약 2.5:1.0의 범위가 되고 유기하이드로겐폴리실록산 (b-2)에 함유된 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 수가 성분 (B)에 함유된 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 수의 70 내지 100%가 되도록 블렌딩될 수 있다. 유기하이드로겐폴리실록산 (b-2)에 함유된 규소 원자-결합된 수소 원자가 100%인 경우, 성분 (B)는 오직 유기하이드로겐폴리실록산 (b-2)으로만 이루어진다.
실리콘 처리제(70, 71)는 10 g/m2 내지 400 g/m2; 대안적으로, 25 g/m2 내지 200 g/m2의 중량으로 천 층(55, 56)에 도포될 수 있다. 제1 및/또는 제2 천 층(55, 56)의 일부를 구성할 수 있는 실리콘 처리제(70, 71)에 대한 추가적인 설명은 국제 특허 공개 WO 2011/137121호 및 WO 2011/82134호에서 제공되며, 이들의 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
제1 및 제2 천 층(55, 56)은 임의의 중합체 필름 또는 복합재뿐만 아니라, 20 데시텍스 또는 dtex 이상, 대안적으로, 약 200 내지 약 900 dtex의 범위, 대안적으로, 약 470 dtex 내지 약 700 dtex; 대안적으로 약 580 dtex의 필라멘트 또는 얀 밀도를 갖는 임의의 직포 또는 부직포 재료(65, 66)를 포함할 수 있다. 천 재료(65, 66)의 일 예는 경사 및 위사 방향으로 직조된 약 580 dtex의 얀 밀도를 갖는 폴리아미드이다. 직포 재료(65, 66)의 다른 예는 한 방향으로, 예를 들어, 경사 방향으로 직조된 폴리아미드 섬유, 및 다른 방향으로, 예를 들어, 위사 방향으로 직조된 폴리에스테르 섬유를 포함한다. 천 층(55, 56)의 천 재료(65, 66)는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 유리섬유, 폴리(에틸렌) 테레프탈레이트, 및 이들의 조성물 또는 혼합물로 구성된 조성을 가질 수 있다. 천 재료로서 사용될 수 있는 폴리아미드의 구체적인 예에는 나일론 6,6, 및 다른 예, 예를 들어, 파라-아라미드 케블라(Kevlar)(등록상표) 및 메타-아라미드 노멕스(Nomex)(등록상표)가 포함된다.
천 층(55, 56)이 직포 재료(65, 66)인 경우에, 천 재료의 직조 밀도(weave density)는 도포 기준에 기초하여 미리 선택되는 임의의 범위일 수 있으며; 대안적으로 직조 밀도는 약 41x41 내지 약 53x53의 범위일 수 있다. 천 층(55, 56)이 부직포 재료 또는 복합재(65, 66)인 경우에, 필름의 두께는 단위 면적당 중량의 함수로서 결정될 수 있다. 부직포 재료 또는 중합체 복합재는, 천 층(55, 56)으로서 사용될 때, 중량이 약 40 g/m2 내지 약 400 g/m2, 대안적으로 약 70 g/m2 내지 135 g/m2의 범위일 것이다. 천 층(55, 56)은 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있거나, 또는 표면 플루오르화를 포함하지만 이에 한정되지 않는, 당업자에게 공지된 임의의 표면 처리에 노출될 수 있다.
장벽 층(60)의 실리콘 탄성중합체(80)를, 당업자에게 공지된 닙 롤러(nip roller), 나이프 블레이드, 또는 임의의 다른 공정을 통해 천 층(55, 56)에 도포하여 코팅 중량을 임의의 원하거나 목표하는 양으로 제어하고 이형 라이너를 도포할 수 있다. 예를 들어, 액체 실리콘 고무(LSR) 폼을 천 층(55)의 표면 상에 또는 천 층들(55, 56) 사이에 코팅하고, 이어서, 원하는 두께의 셀형 폼 층을 수용하도록 초기 갭이 설정된 롤러들에 통과시킬 수 있다. 이어서, 이형 라이너 (도시하지 않음)를 선택적으로 도포할 수 있다.
나이프 코팅, 딥 코팅, 유동 코팅, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 종래의 기술을 사용하여, 실리콘 탑코트(90, 91)를 실리콘 탄성중합체(80) 또는 천 층(55, 56) 상에 도포할 수 있다. 유사하게, 나이프 코팅, 딥 코팅, 유동 코팅, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 종래 기술을 사용하여, 실리콘 처리제(70, 71)를 또한 천 층(55, 56) 상에 도포할 수 있다.
생성된 층상 복합 시트(50)는 컨버터 롤(converter roll) 형태의 완제품으로서 또는 개별 조각으로서 공급될 수 있다. 개별 조각은 레이저 등을 사용하여 롤로부터 절단될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 팽창 유체를 발생시킬 수 있는 팽창기; 팽창기에 의해 팽창될 수 있는 유체 격실; 및 유체 격실 내에 위치된 열 차폐재를 포함하는 차량 안전 장치가 제공된다. 유체 격실은, 특히, 전방 에어백, 측면 에어백, 에어 커튼, H 또는 Y 삭스, 니 백, 및 벨트 백으로부터의 어느 하나로서 선택된다. 대안적으로, 유체 격실은 전방 에어백 또는 측면 에어백으로서 선택된다.
차량 안전 장치 내의 열 차폐재는 본 명세서에서 앞서 기재된 바와 같은 천 층 및 장벽 층을 포함하는 하나 이상의 층상 복합 시트를 포함한다. 층상 복합 시트에 사용되는 장벽 층은 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 실리콘 탑코트를 포함한다. 대안적으로, 천 층은 천 재료, 및 천 재료의 표면에 도포된 하나 이상의 실리콘 처리제를 포함할 수 있다. 실리콘 탄성중합체는 실리콘 시트 또는 셀형 폼 또는 스펀지일 수 있다. 열 차폐재는 장벽 층에 인접한 면의 반대편인 천 층의 면에 인접한 적어도 하나의 실리콘 처리제를 또한 포함할 수 있다. 원한다면, 열 차폐재에 사용되는 층상 복합 시트는 또한 제2 천 층을 포함할 수 있다. 이러한 제2 천 층은 제1 천 층에 반대편인 면 상의 열 장벽에 인접하여 위치될 수 있다. 적어도 하나의 실리콘 처리제가 선택적으로 제2 천 층의 천 재료에 도포될 수 있다. 선택적으로, 열 차폐재는 추가적인 보호 특성 또는 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 금속 플레이트 또는 열적 라이너를 포함할 수 있다. 열 차폐재는 또한 팽창기의 표면에 인접하여 부착되거나 위치될 수 있다. 실제로, 열 차폐재는 팽창기를 둘러싸거나 에워싸도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 팽창기는 실리콘 탄성중합체 층 및 실리콘 탑코트로 구성된 팽창기 랩에 의해 둘러싸이거나 에워싸일 수 있다. 팽창기 랩은 팽창기에 인접하여 부착되거나 위치될 수 있다. 팽창기 랩의 일반적인 목적은 뜨거운 팽창기와 팽창성 안전 장치의 내부 표면 또는 천 사이의 직접적인 접촉에 대한 내열성을 제공하는 것이다. 팽창기 랩과 조합된 실리콘 탄성중합체 층은, 열 차폐재에 사용되는 열 장벽 층과 관련하여 앞서 기재된 것과 조성에 있어서 유사하거나 동일할 수 있다. 대안적으로, 팽창기 랩으로서 사용되는 실리콘 탄성중합체 층은 실리콘 고무 시트 또는 실리콘 고무 폼 또는 스펀지이고, 실리콘 탑코트는 액체 실리콘 고무 코팅이다. 그러한 팽창기 랩은 또한 열 차폐재와 함께 사용되어 팽창성 안전 장치의 내열성을 추가로 향상시킬 수 있다.
열 장벽 층의 몇몇 예를 하기 방법을 사용하여 본 발명의 교시에 따라 제조하고 비교하였다. 실행 번호 1 내지 6에서는, 2-파트 LSR (SHS-1000 실리콘 폼, 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation))의 파트 A 및 파트 B를 함께 혼합하여 발포성 LSR 혼합물을 형성함으로써, 상이한 양의 액체 실리콘 고무(LSR)를 천 층에 고형 층으로서 도포한다. 이러한 LSR 혼합물을 마일라(Mylar™) 플라스틱의 시트 또는 천 층 상에 붓고, 이어서, 마일라의 제2 시트 또는 제2 천 층을 혼합물 위에 놓는다. 이어서, LSR 혼합물을, 롤러들 사이의 갭이 원하는 두께, 예를 들어, 0.0457 cm 내지 0.140 cm (0.018" 내지 0.055") + 마일라(등록상표) 및 천 층의 2개의 시트의 두께로 설정된 코팅 장치 내의 2개의 평행한 롤러들 또는 실린더들 사이에서 수동 인출(hand-drawn)한다. 일단 LSR 혼합물이 인출되면, 수분 동안, 예를 들어, 3 내지 5분 동안 약 100℃ 미만, 대안적으로 약 50℃ 내지 100℃에서 경화시킨다. 경화된 LSR 층으로부터 마일라(등록상표)의 제거 시에, 실리콘 탄성중합체와 천의 조합 중 일부분은 복합 시트로서 시험하기 위해 보관하는 한편, 수집된 실리콘 탄성중합체와 천의 조합 중 제2 부분에는 유동 코팅 시스템을 사용하여 탑코트를 도포한다. 탑코트를 후속하여 경화시키고, 천 층, 실리콘 탄성중합체, 및 탑코트를 포함하는 재료 중 일부분을 또한 복합 시트로서 시험하기 위해 보관한다.
실행 번호 1 내지 6에서는, 실리콘 처리제 (LCF 35-3115, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션)를 포함하는 700 dtex 나일론 6,6 천 재료를 천 층으로서 사용하고, 액체 실리콘 고무(LCF 3715, 미국 미시간주 소재의 다우 코닝 코포레이션)를 실리콘 탑코트로서 실리콘 탄성중합체에 도포한다. 이제 도 5를 참조하면, 천 층에 도포된 실리콘 탄성중합체의 양은 실행 번호 1에서의 약 205 g/m2 내지 실행 번호 6에서의 약 295 g/m2의 범위이다 (O로 표지된 데이터점 참조). 725℃의 온도에서 관통자를 사용하는 고온 막대 시험에서 시험할 때, 실리콘 탄성중합체/천 층 복합 시트의 내열성은, 실행 번호 1에서의 약 5초 내지 실행 번호 6에서의 약 85초의 범위인 것으로 관측된다. 이들 복합 시트의 내열성은, 실행 번호 1 내지 6에서 측정된 내열성을 비교하여 입증되는 바와 같이, 천 층에 도포된 실리콘 탄성중합체의 양이 증가함에 따라 증가한다 (O로 표지된 데이터점 참조).
비교에 있어서, 실리콘 탄성중합체 층에 실리콘 탑코트를 부가하는 것은 복합 시트의 내열성을 상당히 향상시킨다. 여전히 도 5를 참조하면, 실리콘 탄성중합체에 도포된 실리콘 탑코트의 양은, 실행 번호 1 내지 3 및 실행 번호 5 및 6에서는 8 내지 10 g/m2의 범위인 반면, 실행번호 4에서는 13 g/m2가 부가된다 (Δ로 표지된 데이터점 참조). 도 5에서, 데이터점 (Δ)은, 실리콘 탄성중합체 및 실리콘 탑코트의 양 둘 모두를 포함하는, 장벽 층의 전체 코트 중량의 함수로서 도시된다. 장벽 층의 전체 코트 중량은 실행 번호 1에서의 약 215 g/m2 내지 실행 번호 6에서의 약 305 g/m2의 범위이다. 725℃의 온도에서 관통자를 사용하는 고온 막대 시험에서 시험할 때, 탑코트/실리콘 탄성중합체/천 층 복합 시트의 내열성은 실행 번호 1에서의 약 15초 내지 실행 번호 6에서의 120초 초과의 범위인 것으로 관측된다. 시험은 보통 120초에서 중단되는데, 일단 이러한 시간 길이에 도달하면, 시험에 사용되는 막대가, 더 이상 시험 샘플을 추가로 관통할 만큼 뜨겁지 않기 때문이다. 복합 시트의 내열성은, 실행 번호 1 내지 6에서 측정된 내열성을 비교하여 입증되는 바와 같이 (Δ로 표지된 데이터점 참조), 천 층에 도포된 장벽 층의 전체 양 (셀형 폼 및 탑코트의 조합)이 증가함에 따라 증가한다.
여전히 도 5를 참조하면, 천 층 및 실리콘 탄성중합체를 포함하는 복합 시트에 의해 나타나는 내열성 (O로 표지된 데이터점 참조)과 천 층, 실리콘 탄성중합체, 및 실리콘 탑코트를 포함하는 복합 시트 (Δ로 표지된 데이터점 참조)에 의해 나타나는 내열성 사이의 비교는 각각의 실행에서 내열성의 상당한 개선 또는 향상을 나타낸다. 실행 번호 1 내지 6에서, 실리콘 탄성중합체/천 층 복합 시트에 실리콘 탑코트를 부가할 때 내열성의 100% 초과의 증가가 나타난다. 대안적으로, 실행 번호 3 내지 6에서는, 내열성의 200% 초과의 증가가 관측된다. 탑코트를 약 9 g/m2로 실리콘 탄성중합체에 부가하여 장벽 층을 생성하는 것은, 실리콘 탄성중합체의 양을 약 50 g/m2만큼 증가시키는 것과 유사한 수준으로 복합 시트의 내열성을 증가시킨다 (예를 들어, 실행 번호 1에서의 Δ 점과 실행 번호 3에서의 O 점 비교).
이제 도 6을 참고하면, 본 발명의 교시에 따라 제조된 복합 시트(50)에 대한 한 가지 가능한 구성의 단면을 보여주는 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지가 제공된다. 더욱 구체적으로, 복합 시트(50)는 경사 및 위사 방향 둘 모두로 배향된 섬유를 갖는 직포 층(55)으로 구성된다. 실리콘 탄성중합체(80)는 장벽 층(60)의 일부로서 천 층(55)에 인접하여 위치된다. 실리콘 탑코트(90)를 실리콘 탄성중합체(80)의 표면에 도포하여 장벽 층(60)의 형성을 완료한다.
하기 구체적인 실시예는 본 발명의 교시에 따른 팽창성 안전 장치 내의 열 차폐재의 제조 및 시험을 추가로 예시하기 위해 제공되며 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 당업자는, 본 발명의 개시 내용을 고려하여, 본 명세서에 개시된 특정 실시 형태에서 많은 변경이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 사상 또는 범주를 벗어나거나 넘어서지 않으면서 유사하거나 비슷한 결과를 여전히 얻을 수 있음을 알 것이다.
실시예 1 - 열 장벽 층을 갖는 복합 시트의 내열성
각각 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 구성 A 및 구성 B에 따라 복합 시트를 제조하고 고온 막대 시험을 사용하여 시험한다. 본 실시예에서의 복합 시트는, 700 dtex 나일론 6,6 개방 직조 천 재료(open weave fabric material)를 포함하는 천 층을 포함한다. 천 층은 천 재료에 도포된 어떠한 실리콘 처리제도 포함하지 않는다. 2-파트 액체 실리콘 고무(LSR) 층(실라스틱(Silastic)(등록상표) 591, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션)을 천 층의 표면에 도포하고 경화시킨다. 이어서, 2-파트 액체 실리콘 고무 탑코트를 실리콘 탄성중합체의 표면에 도포하고 경화시켜 장벽 층을 형성한다. 천 층 상에 장벽 층으로서 사용된 실리콘 탄성중합체 및 탑코트의 전체 양은 297 g/m2이다. 복합 시트를 구성 A 및 구성 B 둘 모두에서 시험한다. 구성 A에서, 시험의 실행 중 고온 막대와 처음 접촉하게 되는 표면은 실리콘 탑코트이다 (도 4a 참조). 구성 B에서, 시험의 실행 중 고온 막대와 처음 접촉하게 되는 표면은 천 층이다 (도 4b 참조). 구성 B에서, 실리콘 탑코트는 시험의 실행 중 고온 막대와 접촉하게 되는 마지막 구성 요소이다. 본 실시예에서의 복합 시트의 내열성은, 구성 A에 대해서는 27.1초이고 구성 B에 대해서는 5.1초인 것으로 측정된다. 따라서, 구성 A에 따른 복합 시트를 사용할 때, 구성 B와 비교하여 내열성의 5배 증가가 관측된다.
실시예 2 - 열 장벽 층을 갖는 다른 복합 시트의 내열성
각각 도 4c 및 도 4d에 기재된 바와 같은 구성 C 및 구성 D에 따라 복합 시트를 제조하고 고온 막대 시험을 사용하여 시험한다. 본 실시예에서의 복합 시트는, 470 dtex 나일론 6,6 천 재료 및 30 g/m2의 양의 실리콘 처리제를 포함하는 천 층을 포함한다. 고 주도 고무(HCR) (52 듀로미터, 430% 연신율, S033C, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션)를 천 층의 표면에 도포하고 경화시킨다. 이어서, 2-파트 액체 실리콘 고무 탑코트를 HCR 탄성중합체 층의 표면에 도포하고 경화시켜 장벽 층을 형성한다. 천 층에 도포된 장벽 층으로서 사용된 HCR 및 탑코트의 전체 양은 585 g/m2이다. 복합 시트를 구성 C 및 구성 D 둘 모두에서 시험한다. 구성 C에서, 시험의 실행 중 고온 막대와 처음 접촉하게 되는 표면은 실리콘 탑코트이다 (도 4c 참조). 구성 D에서, 시험의 실행 중 고온 막대와 처음 접촉하게 되는 표면은 천 층이다 (도 4d 참조). 구성 D에서, 실리콘 탑코트는 시험의 실행 중 고온 막대와 접촉하게 되는 마지막 구성 요소이다. 본 실시예에서의 복합 시트의 내열성은 구성 C 및 구성 D 둘 모두에 대해 120초 초과인 것으로 측정된다.
당업자는 층상 복합 시트 및 그로부터 제조된 열 차폐재 제품에 대해 측정되는 특성들이 일상적으로 측정되는 특성들을 나타내며 다수의 상이한 방법에 의해 얻어질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 점도 측정은 브룩필드(Brookfield) 점도계에서, 실리콘 탑코트에 대해서는 10 rpm에서 스핀들 3 그리고 실리콘 탄성중합체에 대해서는 10 rpm에서 스핀들 7을 사용하여 수행한다. 실리콘 탄성중합체의 중량은 실리콘 탄성중합체로 코팅된 천 층의 중량으로부터 천 층의 중량을 빼서 측정하고; 대안적으로, 실리콘 탑코트의 중량은 층상 복합 시트의 총 중량으로부터 천 층 및 실리콘 탄성중합체의 중량을 빼서 얻는다. 경도는, ASTM 2240 시험 프로토콜에 따른 쇼어 A 스케일을 사용하여; 대안적으로, ISO 7619, ISO 868, DIN 53505, 또는 JIS K 6253 시험 프로토콜을 사용하여 측정한다. 영률은 ASTM E111에 따라, 또는 종래의 인장 시험을 수행하기 위한 인장계(tensometer)와 같은 장비를 사용하여 측정한다. 본 명세서에 설명된 방법들은 하나의 그러한 방법을 대표하며, 본 발명의 범주를 넘어서지 않고서 다른 방법들이 이용될 수 있다.
당업자는 본 발명의 복합 시트를 사용하는 것과 관련된 이점을 추가로 이해할 것이다. 더욱 구체적으로, 유리섬유 천을 이용하는 기존의 기술은, 절단하기 어렵고, 절단 시에 유리섬유 입자를 유발하고, 재봉 작업 중 바늘 수명을 단축시키고, 폼보다 더 강성이고, 모든 작업장 환경에서 허용되지는 않는다. 본 발명에 따라 제조되는 복합 시트의 사용은, 종래의 해결책보다 전체 중량이 더 가볍고, 포장이 더 용이하고, 샌드위치 구성에 사용할 때 더 적은 수의 천 층을 산출하는 복합 시트를 제공한다. 또한, 에어백 또는 다른 팽창성 안전 장치에서의 열 싱크(heat sink)로서의 실리콘 탄성중합체의 사용은 에어백에서의 금속 보강재의 사용을 배제하여, 백을 통한 팽창기의 후 멜트-쓰루(post melt through)를 방지할 수 있다. 실리콘 탑코트의 사용은 복합 시트의 전체 중량을 감소시키는데, 3 내지 50 g/m2의 탑코트와 조합된 실리콘 탄성중합체를 사용하는 장벽 층을 갖는 복합 시트에 의해 제공되는 내열성이, 실리콘 탄성중합체로만 구성된 비견되는 중량의 장벽 층을 갖는 복합시트보다 실질적으로 더 크기 때문이다. 또한, 본 발명의 열 장벽 층은 복합 시트의 마찰계수 (CoF)를 약 1.0 CoF 단위 초과; 대안적으로, 2.0 CoF 단위 초과로부터 약 0.5 CoF 단위 미만으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태의 전술한 기재는 예시 및 설명을 위해 제공되었다. 이는 본 발명을 개시된 정확한 실시 형태들로 총망라하거나 제한하고자 하는 것은 아니다. 상기 교시 내용에 비추어 다수의 변경 및 변형이 가능하다.
논의된 실시 형태들은 본 발명의 원리 및 그의 실제 응용에 대한 최상의 설명을 제공하기 위해 선택되고 기재되었으며, 그에 의해 당업자가 다양한 실시 형태로 그리고 고려된 특정 용도에 적합한 다양한 변경 형태로 본 발명의 교시를 이용할 수 있게 한다. 그러한 모든 변경 및 변형은, 정당하게, 합법적으로 그리고 공정하게 권리가 있는 범위에 따라 해석될 때, 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되는 본 발명의 범주에 속한다.

Claims (19)

  1. 내열성 층상 복합 시트로서, 상기 복합 시트는
    상부면 및 하부면을 갖는 제1 천 층(fabric layer); 및
    실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 실리콘 탑코트를 포함하며 상기 상부면 또는 하부면 중 하나에 인접하여 위치되는 열 장벽 층(thermal barrier layer)을 포함하며;
    상기 복합 시트는 내열성 값(thermal resistance value)이 725℃에서 6초 이상인, 내열성 층상 복합 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 천 층은 천 재료, 및 상기 상부면 또는 하부면에 위치되는 하나 이상의 실리콘 처리제를 포함하는, 내열성 층상 복합 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 천 층의 상기 실리콘 처리제는, 상기 열 장벽 층에 인접하거나 또는 상기 열 장벽 층에 인접한 면의 반대편인, 상기 제1 천 층의 상기 상부면 또는 하부면 상에 위치되는, 내열성 층상 복합 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 시트는 상부면 및 하부면을 갖는 제2 천 층을 추가로 포함하고; 상기 제2 천 층은 상기 열 장벽 층에 인접하거나 또는 상기 열 장벽 층의 반대편인 상기 제1 천 층의 면 상에 위치되고; 상기 제2 천 층은 천 재료, 및 선택적으로 상기 상부면 또는 하부면 상에 위치된 하나 이상의 실리콘 처리제를 포함하는, 내열성 층상 복합 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 시트는 내열성 값이 725℃에서 12초 이상이며; 선택적으로, 상기 내열성 값은 725℃에서 30초 이상인, 내열성 층상 복합 시트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천 층의 상기 천 재료는 직포(woven fabric), 부직포(nonwoven fabric), 또는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 유리섬유, 폴리아미드, 폴리(에틸렌) 테레프탈레이트, 및 이들의 조성물 또는 혼합물로부터 선택되는 중합체 필름 또는 복합재인, 내열성 층상 복합 시트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천 층이 직포인 경우에, 상기 천 층은 20 dtex 이상의 두께를 갖는 실(thread)들을 갖고; 상기 천 층이 부직포 또는 중합체 필름인 경우에, 상기 천 층은 평량이 40 g/m2 내지 400 g/m2인, 내열성 층상 복합 시트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 탄성중합체는, 고형 시트로서 또는 셀형 폼(cellular foam) 또는 스펀지로서, 액체 실리콘 고무(liquid silicone rubber; LSR) 또는 고 주도 고무(high consistency rubber; HCR)의 군으로부터의 하나로서 선택되고; 상기 실리콘 탄성중합체는 100 g/m2 내지 600 g/m2의 중량을 나타내는, 내열성 층상 복합 시트.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장벽 층의 상기 실리콘 탑코트의 영률(Young's modulus of elasticity) 또는 경도 중 적어도 하나는 상기 장벽 층의 상기 실리콘 탄성중합체 또는 상기 천 층의 상기 실리콘 처리제의 영률 또는 경도보다 더 큰, 내열성 층상 복합 시트.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 장벽 층은 매끄럽거나 텍스쳐화된 하나 이상의 표면을 포함하는, 내열성 층상 복합 시트.
  11. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 열 장벽 층은 2개 이상의 탑코트를 포함하며, 제1 탑코트는 상기 실리콘 탄성중합체에 인접하여 위치되고, 제2 탑코트는 상기 제2 천 층에 의해 상기 제1 탑코트 및 실리콘 탄성중합체로부터 이격되는, 내열성 층상 복합 시트.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 탑코트는
    하나의 분자 내에 평균 하나 이상의 규소 원자-결합된 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산;
    유기하이드로겐폴리실록산;
    코팅 조성물을 경화시킬 수 있는 임의의 양으로 존재하는 하이드로실릴화 반응 촉매; 및
    선택적으로, 충전제 재료를 포함하는, 내열성 층상 복합 시트.
  13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 탑코트는 3 내지 50 g/m2의 중량을 나타내는, 내열성 층상 복합 시트.
  14. 팽창성 차량 안전 장치로서,
    팽창 유체를 제공할 수 있는 팽창기;
    상기 팽창기에 의해 팽창 가능한 유체 격실; 및
    (i) 상기 팽창기에 인접하여 위치되며, 실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 실리콘 탑코트를 포함하는, 팽창기 랩(wrap);
    (ii) 상기 유체 격실 내에 위치되는 열 차폐재로서, 상기 열 차폐재는,
    상부면 및 하부면을 갖는 제1 천 층; 및
    실리콘 탄성중합체의 적어도 하나의 층 및 하나 이상의 실리콘 탑코트를 포함하며 상기 상부면 또는 하부면 중 하나에 인접하여 위치되는 열 장벽 층을 포함하는, 상기 열 차폐재; 및
    (iii) 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 하나를 포함하며;
    상기 팽창기 랩 또는 열 차폐재는 내열성 값이 725℃에서 6초 이상인, 팽창성 차량 안전 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 천 층은 천 재료, 및 상기 상부면 또는 하부면 상에 위치되는 하나 이상의 실리콘 처리제를 포함하고;
    상기 제1 천 층의 상기 실리콘 처리제는 상기 열 장벽 층에 인접하거나 또는 상기 열 장벽 층에 인접한 면의 반대편인, 상기 제1 천 층의 상기 상부면 또는 하부면 상에 위치되고;
    상기 실리콘 처리제는 10 g/m2 내지 300 g/m2의 중량을 나타내는, 팽창성 차량 안전 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 열 차폐재는 상부면 및 하부면을 갖는 제2 천 층을 추가로 포함하고; 상기 제2 천 층은 상기 제1 천 층에 반대편인 면 상에서 상기 열 장벽 층에 인접하여 위치되고; 상기 제2 천 층은 천 재료, 및 선택적으로 상기 상부면 또는 하부면 상에 위치된 적어도 하나의 실리콘 처리제를 포함하는, 팽창성 차량 안전 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 격실은 전방 에어백, 측면 에어백, 에어 커튼, H- 또는 Y-삭스(socks), 니 백(knee bag), 및 벨트 백으로부터 선택되는, 팽창성 차량 안전 장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 탄성중합체는 중량이 100 내지 600 g/m2인 액체 실리콘 고무(LSR) 및 고 주도 고무(HCR)의 군으로부터의 하나로서 선택되고;
    상기 실리콘 탄성중합체는 시트 또는 층 및 스펀지 또는 폼의 군으로부터의 하나로서 선택되는, 팽창성 차량 안전 장치.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 탑코트는 3 내지 50 g/m2의 중량을 나타내고; 상기 장벽 층의 상기 실리콘 탑코트의 영률 또는 경도 중 적어도 하나는 상기 장벽 층의 상기 실리콘 탄성중합체 또는 상기 천 층의 상기 실리콘 처리제의 영률 또는 경도 중 적어도 하나보다 더 큰, 팽창성 차량 안전 장치.
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