KR20180121200A - 파열 영역을 구비하는 에어백 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어백용 직물 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 본 발명은 에어백의 공기 팽창에 따른 충격완화를 개선한 에어백 직물 제조빙법에 대한 것이다.
본 발명의 에어백용 직물은 파열 강도가 상이한 영억을 구비하여, 에어백의 전개 시에 일부분이 먼저 파열되며, 이러한 파열에 순서나 위치 등에 대한 패턴을 조정할 수 있으므로, 상기 에어백용 직물을 사용한 에어백은 효율이 우수하고 안전성이 향상될 수 있다.

Description

파열 영역을 구비하는 에어백 직물의 제조방법{Manufacturing method of Fabric with breaking area for air bags}

본 발명은 에어백용 직물 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 본 발명은 에어백의 공기 팽창에 따른 충격완화를 개선한 에어백 직물 제조방법에 대한 것이다.

부품성이 있는 직물은 차량용 에어백, 구명용 조끼 등의 용도로 사용할 수 있다. 특히, 자동차가 전복하여 구를 경우 운전자나 승객의 머리 부분이 자동차의 유리창이나 측면 구조물에 의하여 다치는 것을 방지할 목적으로 사고시 자동차의 측면 유리창 부위에서 커튼형의 에어백이 펼쳐지게 되는 사이드커튼 형태의 에어백에 부품성 직물을 사용하고 있다. 상기 사이드커튼 형태의 에어백은 사고시 안전하게 승객을 보호하기 위해서 차가 구르는 동안 해당 에어백이 적어도 5초 이상은 부풀려 진 상태로 있어야 하며 이 경우 부품성이 있는 직물이 유용하다.

차량용 에어백 등과 같이 공기부품성을 갖는 제품을 제조하는 방법은 크게 두 개의 직물을 봉제, 융착 또는 접착하여 사용하는 방법과, 두 개층의 직물이 접결점에 의해 부분적으로 접결되어 있는 이중직물을 사용하는 방법으로 구분된다.

사고 시에는 인체의 머리 부분의 보호가 가장 중요하며, 따라서 에어백도 인체의 머리 부분의 보호를 중점으로 한다. 외부의 충격에 의해서 에어백이 전개되는데, 오히려 에어백의 전개 시의 폭압에 의해서 상해를 입는 경우도 빈번하다.

인체의 머리의 보호에 충실하면서, 폭압에 의한 상해 방지에 적합한 에어백이 요구되고 있다.

선행기술 1: 한국공개특허 제1992-006556호(1992.04.27 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 효율이 우수하고 안전성이 향상된 에어백용 직물 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상이한 파열 강도를 갖는 2 이상의 영역을 구비하는 에어백용 직물 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기 파열 강도는 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화에 의해서 조정되는 것을 특징으로 하는 에어백용 직물제조방법을 사용할 수 있다.

그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화는 상기 경상와 위사의 인터레이싱 교차횟수에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 에어백용 직물 제조방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 에어백용 직물은 파열 강도가 상이한 영억을 구비하여, 에어백의 전개 시에 일부분이 먼저 파열되며, 이러한 파열에 순서나 위치 등에 대한 패턴을 조정할 수 있으므로, 상기 에어백용 직물을 사용한 에어백은 효율이 우수하고 안전성이 향상될 수 있다.

본 발명의 기술로부터 같은 재료의 에어백의 크기와 inflation시 공기의 양에 의해서 가장 효율이 높은 에어백의 완충효과를 나타냄으로써 다음과 같은 실질적 기대효과를 가져올 수있다. 즉 동일 충격량을 완충하기 위하여 필요한 에어백의 크기와 inflator의 공기의 양을 줄이거나, 같은 재료로 된 같은 크기의 에어백과 같은 inflator 공기의 양을 가지고 더 큰 충격량을 완충할 수 있는 효과이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 내지 도 58은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백용 직물을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, '포함(또는 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 더불어, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상이한 파열 강도를 갖는 2 이상의 영역을 구비하는 에어백용 직물 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기 파열 강도는 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화에 의해서 조정되는 것을 특징으로 하는 에어백용 직물제조방법을 사용할 수 있다.

그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화는 상기 경상와 위사의 인터레이싱 교차횟수에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 에어백용 직물 제조방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 에어백용 직물은 파열 강도가 상이한 영억을 구비하여, 에어백의 전개 시에 일부분이 먼저 파열되며, 이러한 파열에 순서나 위치 등에 대한 패턴을 조정할 수 있으므로, 상기 에어백용 직물을 사용한 에어백은 효율이 우수하고 안전성이 향상될 수 있다.

전체 구조 : OPW 또는 일반 airbag의 fabric에 특정 위치에 필요한 크기와 형태로 interlacing structure가 다른 조직으로 설계한 직물을 제직하고, 이렇게 제직된 fabric을 적당한 종류의 수지와 두께로 코팅한 에어백.

특정 위치에 필요한 크기와 형태로 경위사의 interlacing structure가 다른 조직이란 직물의 경사, 위사가 서로 interlacing 되지 않고, 경사, 위사 어느 한방향이나 양 방향으로 뜬(float) 갯수가 일반적인 평직, 능직, 주자직이나 그 범주의 변형 조직에서나 보인 것과 같이 경사, 위사 방향으로 많아야 10가닥 정도를 뜬(float) 것을 벗어난 크기로 경사, 위사 방향에서 서로 독립적으로 다르게 뜬 조직으로 된 부분의 영역이 에어백의 필요한 특정 위치에 필요한 크기와 형태로 설계되어 제직된 직물이다.

직물 중 특정 부분의 경위사의 interlacing structure를 변경하여 조절함으로써 coated fabric의 경위사 방향의 인장력은 큰 차이가 없으나 직물 위에 coating된 수지막은 에어백이 팽창했을 때 고압의 internal pressure에 의하여 직물 조직이 벌어지거나 경위사 interlacing된 부분의 정도의 차이로 인한 강력의 차이에 의하여 약한 bursting strength가 된다.

Vent hole 형성 : 특정의 위치에 필요한 크기와 형태로 경위사 interlacing structure가 다른 직물에 코팅을 하게 되면 적절한 수지 종류나 양에 따라 bursting strength가 다르게 되어 약한 bursting strength의 영역이 파열되어 vent hole이 되도록 한다.

여기서 에어백의 전개 과정 중의 inflated airbag에 인체 및 물체가 충격시 internal air pressure가 증가할 때 일정 수준의 압력에서 1차로 가장 약한 영역이 파열되어 vent hole로 작용되게 함. vent hole로부터 air가 빠지면 bounce 되지 않고 계속 감가속도가 이루어지기 때문에 충격이 완화되는 것이다.

위의 과정에서도 충분한 감가속도가 이루어지지 않고 즉 vent hole로 빠지는 air보다 더 큰 airbag의 변형으로 internal air pressure가 증가하면 그 다음 약간 큰 bursting strength로 조절된 영역이 파열되어 2차의 vent hole이 발생되어 다시 한번의 충격 완화가 이루어지게 되어 궁극적으로 15초나 36초의 감가속도 적분 영역에서 최대한의 감가속이 이루어져서 더 낮은 HIC 값이 된다.

위의 과정을 계속 거치도록 즉 순차적으로 강한 bursting strength 부분이 계속적으로 파열되게 하면 최종적으로는 multi-step-attenuation airbag이 된다.

vent hole은 이러한 interlacing의 불균일한 영역에서 만들어진다. 즉 interlacing structure를 조절하는 정도에 따라서 달라지므로, 자카드와 같은 조직변화로 필요한 부분에, 필요한 크기로, 필요한 interlacing 조직 변화, 수지종류 및 양에 따라서도 전체 bursting 은 달라질 수 있다.

그러므로 airbag의 크기, 충격의 양 등에 의하여 vent hole이 될 수 있는 부분의 위치, 크기, 조직이 달라진다.

충격에 의하여 inflated된 airbag의 internal pressure가 일정 수준 올라갔을 때 충격흡수가 일어나도록 특정의 약한 부분에서 1차 bursting이 일어난다. 그 이후 과정의 계속되는 관성의 영향으로 internal pressure의 증가가 더 커서, 1차 rip(rive)된 부분으로 vent 되는 것보다 압축이 더 크게 일어나도록 vent hole의 크기를 어떤 한계 이하로 조절한다.

또한 충격이 큰 경우에는 앞의 1차 과정 이후 vent에 의한 압력 감소보다 관성에 의한 internal pressure의 증가가 크게 되는 경우 1차 vent hole이 된 부분보다 bursting strength가 더 큰 다른 부분에 의하여 새로운 bursting에 의한 2차 vent hole이 만들어짐으로써 충격 흡수가 일어난다.

where t ₁ and t ₂ are the initial and final times (in seconds) of the interval during which HIC attains a maximum value, and acceleration a is measured in gs (standard gravity acceleration). The maximum time duration of HIC, t ₂ - t ₁, is limited to a specific value between 3 and 36　ms, usually 15　ms.

At a HIC of 1000, there is an 18% probability of a severe head injury, a 55% probability of a serious injury and a 90% probability of a moderate head injury to the average adult.

충돌시 인체에 가해지는 충격을 계산하기 위한 실험 계산치 HIC를 줄이기 위하여는 감가속도를 줄이는 것이 필요하다. 본 발명에서는 일정한 압력 이상에서 에어백의 특별히 설계 제직된 원단의 특정 부분의, 특정 크기의, 우선적 파열로 인한 ventilation이 생김으로써 가속도의 크기가 작게 되며, 결과적으로 HIC가 작아지게 하는 것이다.

본 발명의 구체적인 설명으로는 충돌-inflation시 에어백의 공기 팽창으로 인한 내부 압력이 증가할때, 에어백의 직물 밀도가 가장 낮게 제직되어, 파열강도가 낮은 특정 부위가 우선적으로 파열되게 하는 것이며, 직물 밀도가 낮게 제직되는 것은 특정 위치에 필요한 크기로 경, 위사가 interlacing이 되지 않고 floating되게 제직 설계하는 것이다. 에어백의 표면 조직 밀도가 경, 위사 방향으로 일반 조직의 각각 최저 20%가 되게 한다면, 표면에 나타나는 경위사 조직 점이 0.2^2 즉 4%에 지나지 않아 코팅의 피막을 지탱하는 힘이 그만큼 낮아지게 하여 그 부분이 우선적으로 파열에 이르게 되는 것이다. 이렇게 제직 설계에서 경, 위사 방향으로 특정 비율로 floating되게 jacquard설계를 하는 것이 본 발명의 기술의 핵심 기초이다. 또한 특정 비율의 floating 설계된 부분의 크기가 적당히 조절됨으로써 우선 파열된 부분의 크기에 의한 ventilation 정도를 조절할 수 있다. 이 1차의 ventilation에 의해 가속도를 줄여주나 계속되는 충돌 물체의 관성에 의한 내부 압력이 증가할 때 그 다음으로 floating이 덜 약하게 설계된 부분이 2차적으로 파열을 일으켜서 다시 가속도를 줄여줄 수있게 만드는 것이다.

전체적으로 본 발명은 1차로 파열 작용을 하게 될 특정 부위에, 특정 크기로, 특정 비율의 floating 제직 설계를 하고, 1차 부위와 상관성을 갖는 위치, 크기와 비율로 floating설계에 의한 2차, 3차의 파열을 갖게 하는 것이다.

본 발명의 기술로부터 같은 재료의 에어백의 크기와 inflation시 공기의 양에 의해서 가장 효율이 높은 에어백의 완충효과를 나타냄으로써 다음과 같은 실질적 기대효과를 가져올 수있다. 즉 동일 충격량을 완충하기 위하여 필요한 에어백의 크기와 inflator의 공기의 양을 줄이거나, 같은 재료로 된 같은 크기의 에어백과 같은 inflator 공기의 양을 가지고 더 큰 충격량을 완충할 수 있는 효과이다.

직물의 강도를 조절함으로써 작은 크기로도 큰 충격량의 충격흡수도 가능하게 할 수 있는 방법이다. 즉 10층 높이에서 일반적인 직물로 보호가 될려면 매우 큰 airbag을 형성하여야 하고 적절한 internal pressure를 형성하게 하기 위해서는 매우 많은 양의 가스가 필요하여 가스통이 크고 무거우므로 휴대용으로는 불가능해진다. 그러나 본 기술이 p-Aramid나 Polyarylate, PBO, UHMWPE등의 고강도 직물에 적용됐을 때 작은 크기로도 효율적인 충격흡수의 airbag이 만들어진다.

Claims (3)

1. 상이한 파열 강도를 갖는 2 이상의 영역을 구비하는 에어백용 직물 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파열 강도는 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화에 의해서 조정되는 것을 특징으로 하는 에어백용 직물 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화는 상기 경상와 위사의 인터레이싱 교차횟수에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 에어백용 직물 제조방법.

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