KR20190123555A - 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법 - Google Patents

산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나일론 원사를 활용하여 제조된 원단에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅하여 접착력 및 인열강도를 극대화 시킨 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법에 관한 것으로 나일론 원사를 경사와 위사로 하여 교직물을 제조하는 교직물 제조단계, 상기 교직물에 우레탄계 프라이머를 도포한 후, 건조하는 전처리 단계 및 상기 전처리 단계를 거친 교직물에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하는 코팅단계;를 포함한다.

Description

산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법{Method for manufacturing seam sealing fabric for mountain ski airbag}
본 발명은 산악스키 에어백 성형 시, 접착원단으로 사용되는 심 실링 원단의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 나일론 원사를 활용하여 제조된 원단에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅하여 접착력 및 인열강도를 극대화시킨 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법에 관한 것이다.
산악스키는 자연의 눈 덮인 산악지형에서 스키를 이용하여 트레킹 및 등반 그리고 활강을 하며 눈 덮인 산을 오르고 내려오는 겨울 스포츠이다. 산악스키는 오래전부터 유럽알프스 중심국과 북미에서 대표적인 겨울철 아웃도아 스포츠로 자리 잡고 있으며 현재는 히말라야 등반. 남극탐험 및 7대륙 최고봉에서도 산악스키를 즐기는 경우가 발생하고 있다.
산악스키에선 활강 도중 눈사태가 일어날 때가 종종 있다. 이때 눈사태에 휩쓸릴 경우, 사람은 같은 무게의 눈에 비해 부피가 작고 밀도가 크기 때문에 부력에 의해 눈 아래로 매몰되어 버리며, 눈사태에 갇히면 산소가 부족해 위험해질 수 있다. 이때, 에어백은 눈이 짓누르는 압박으로부터 머리와 흉부를 보호할 수 있으며, 산악스키용 에어백은 150L의 풍선을 부풀려 순식간에 부피를 키워 밀도를 떨어뜨리는 방식으로 사람이 눈사태 표면 위로 떠오르게 해 부상 위험을 줄이는 것은 물론 생존율까지 높여줄 수 있다.
특히, 상기와 같은 산악스키용 에어백은 섬유 구조체로서, 내구성이 우수한 코팅원단을 사용하여 눈의 압력에 견딜 수 있도록 높은 강성이 요구되며, 공간확보 기능을 높이기 위한 경량성 및 내통기성(150L 팽창, 3초), 그리고 강한 인장강도, 인열강도 등 산악 환경에서 장기 간 사용될 수 있도록 내구성이 요구되고 있다.
이와 관련된 문헌으로 한국 공개특허 제10-2017-0010400호에 '개인 보호용 모듈화 에어백 시스템'이 개시되어 있으나, 상기 선행문헌은 에어백 모듈 시스템에 관한 것이며, 산악스키 환경에 특화된 에어백 소재와 관련된 기술의 개발은 미미한 상황이다.
한편, 심(Seam)은 단일 또는 여러 매의 소재가 연속하여 봉합된 상태를 말하며, 방수성 부여, 의복형태의 고정, 의복의 외관유지, 물성보강 등을 목적으로 봉제선 부분을 마감처리 한 것을 심 실링(Seam sealing)이라 한다. 산악스키용 애어백에서는 튜브형태의 에어백 성형 시, 심 실링 원단을 심에 열융착으로 접착시켜 마감을 처리하고 있으며, 이러한 산악스키용 에어백에 적용될 수 있도록 접착력 및 인열강도가 우수한 심 실링 원단에 대한 니즈가 증가하고 있는 상황이다.
본 발명은 접착강도 및 인열강도를 극대화할 수 있는 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법은 나일론 원사를 경사와 위사로 하여 교직물을 제조하는 교직물 제조단계, 상기 교직물에 우레탄계 프라이머를 도포한 후, 건조하는 전처리 단계 및 상기 전처리 단계를 거친 교직물에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 코팅단계는 130℃ 내지 140℃의 온도에서, 15초 내지 30초 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 열가소성 폴리우레탄 필름의 두께는 150um인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법은 나일론 원사를 이용한 원단을 활용하여 심 실링원단을 제조하므로, 심 실링 원단의 인열강도를 극대화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 열가소성 폴리우레탄 필름을 코팅하되, 접착강도를 극대화할 수 있는 코팅조건을 제시하고 있으므로 심 실링 원단의 접착강도를 극대화할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 교직물 원단의 단면을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 산악스키 에어백용 심 실링 원단의 인장강도, 인장신도 및 인열강도를 시험한 시험 성적서이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 산악스키 에어백용 심 실링 원단의 접착강도를 시험한 시험 성적서이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 산악스키 에어백용 심 실링 원단의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어백용 심 실링 원단의 제조방법은 교직물 제조단계(S100), 프라이머를 도포하는 전처리단계(S300), 열가소성 폴리우레탄 필름을 코팅하는 코팅단계(S500)를 포함한다.
먼저, 교직물 제조단계(S100)는 나일론 원사를 경사와 위사로 하여 교직물을 제조하는 단계이다. 이때, 교직물 원단은 립스탑(Rip Stop) 조직의 형태로 제직되는 것이 바람직하다. 립스탑 조직의 원단은 바둑판 형태로 파열이나, 찢어짐에 강하며, 찢어지더라도 찢어짐이 확대되지 않고 주변에 손상이 없는 것이 특징으로, 에어백의 심 실링 원단에 사용되기에 적합한 원단의 제직형태이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 교직물 원단의 단면을 촬영한 사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 나일론 원사가 경사 및 위사로써 서로 교차되도록 제직되어 있는 것을 확인할 수 있다.
나일론 원사 N210/48 s/d를 각각 위사와 경사로 하여 제조된 교직물의 인장강도, 인장신도 및 인열강도를 측정한 결과, 인장강도는 세로방향 1,689N/50mm, 가로방향 1,273N/mm으로 측정되었으며, 인장신도는 세로방향 48.4%, 가로방향 32.3%로 측정되었고, 인열강도는 세로방향 109.5N, 가로방향 92.9N로 측정되었다. 이와 같이 나일론 원사을 활용하여 제조된 교직물은 인열강도가 매우 우수함을 알 수 있다.
다음으로 전처리 단계(S300)가 수행된다. 전처리 단계는 교직물 제조단계(S100)에서 제조된 교직물의 상면에 우레탄계 프라이머를 도포하여 심 실링 원단의 인열강도 및 접착강도를 향상시키는 단계이며, 프라이머 도포 후 70℃ 내지 80℃의 온도에서 건조해주는 것이 바람직하다. 이는 프라이머를 교직물 원단에 고착시키기 위한 단계로 건조 온도가 70℃ 미만인 경우, 프라이머가 원단에 완전히 고착되지 않을 수 있으며, 건조 온도가 80℃를 초과하면 열에의해 원단이 손상될 수 있으므로 교직물 원단은 프라이머 도포 후 70℃ 내지 80℃의 온도에서 건조되는 것이 바람직하다.
이때, 프라이머의 효과를 극대화하기 위해 프라이머 처리 후 베이스코팅 및 탑 코팅을 추가로 더 수행할 수 있으며, 베이스 코팅 및 탑 코팅은 폴리우레탄계 수지가 사용될 수 있다.
또한, 프라이머로는 저점도 변성 우레탄계 프라이머 또는 중점도 OH 말단의 프라이머, 또는 이들이 혼합된 프라이머를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 중점도 OH 말단의 우레탄계 프라이머는 점도 조절을 위해 유기용제에 5:5 비율로 희석시켜 사용하는 것이 바람직하다. 베이스 코팅 및 탑 코팅 여부 및 프라이머 종류에 따른 인열강도 및 코팅 접착강도는 하기한 실험예 1에서 설명하기로 한다.
마지막으로 코팅단계(S500)가 수행된다. 코팅단계는 전처리 단계(S300)에서 프라이머가 도포된 교직물의 상면에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하는 단계이다. 이때, 열가소성 폴리우레탄 필름은 에어백 원단에 접착되는 면으로 에어백 원단과 높은 코팅 접착력을 가지는 것이 중요하다.
이때, 코팅단계(S500)는 130℃ 내지 140℃의 온도에서, 15초 내지 30초 동안 수행되는 것이 바람직하며, 열가소성 폴리우레탄 필름의 두께는 150um인 것이 바람직하다. 이는 150um 미만 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름이 사용되는 경우 에어백 원단과 충분한 코팅 접착력을 확보하기 어려우며, 150um를 초과하는 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름이 사용되는 경우, 원단의 두께가 두꺼워지며 제조비용이 증가할 수 있기 때문이다.
또한, 라미네이팅 온도가 130℃ 미만의 온도에서 또는 20초미만으로 라미네이팅 되는 경우, 마찬가지로 에어백 원단과 충분한 코팅 접착력을 확보하기 어렵다. 반면, 140℃를 초과하는 온도 또는 30초 이상으로 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하면 원단이 손상될 우려가 있다.
이와 같은 라미네이팅 조건 및 열가소성 폴리우레탄 필름의 두께는 코팅 접착력을 극대화시킬 수 있는 조건으로 출원인이 다수의 실험 끝에 도출한것이며, 이와 관련된 내용은 하기한 실험예 2에서 더 자세하게 설명하기로 한다.
한편, 본 명세서 상에서 코팅 접착력이란, 심 실링원단이 부착되는 기재와의 접착력을 말하며, 본 발명에서는 에어백 원단과 본 발명에 따라 제조된 심 실링 원단 사이의 접착력을 말한다.
이와 같이 본 발명에 따라 제조된 심 실링 원단의 인장강도, 인장신도, 인열강도 및 접착강도를 한국의류시험연구원에 의뢰하여 측정하였으며, 그 결과를 도 3 내지 도 4에 나타내었다. 이때, 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조 시, 사용된 프라이머는 저점도 변성 우레탄계 프라이머 및 OH 말단의 중점도 우레탄계 프라이머가 혼합된 프라이머이며, 베이스 코팅 및 탑 코팅을 모두 실시하였으며, 열가소성 폴리우레탄 필름은 150um의 두께로, 130℃의 온도에서 20초간 코팅하였다. 이때, OH 말단의 중점도 우레탄계 프라이머는 유기용제에 5;5비율로 희석한 후, 저점도 변성 우레탄계 프라이머와 혼합하였으며, 베이스 코팅 및 탑 코팅은 프라이머 도포 후, 베이스 코팅-탑 코팅 순으로 실시하였다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 심 실링 원단의 인장강도는 세로방향이 1,400N/50mm, 가로방향이 1,354N/50mm이며, 인장신도는 세로방향 25%, 가로방향 24.7%로 측정되었다. 그리고 인열강도는 세로방향이 130.6N, 가로방향이 112.0N 이며, 접착강도는 332.8N/50mm로 측정되었다.
이와 같이 본 발명에 따라 프라이머 처리 및 열가소성 폴리우레탄을 코팅한 심 실링 원단의 인열강도 및 접착강도가 단순히 나일론 원사를 활용하여 제조한 원단보다 우수함을 알 수 있다.
하기한 실험예 1 및 실험예 2에서 프라이머 종류, 열가소성 폴리우레탄의 라미네이팅 조건에 따른 심 실링원단의 인열강도 및 코팅 접착력을 실험하였다.
<실험예 1>
본 실험예 1에서는 베이스 코팅 및 탑 코팅처리 여부와, 프라이머 종류에 따른 산악스키 에어백용 심 실링원단의 인열강도 및 코팅 접착력을 실험하였다.
본 실험예 1에서는 나일론 원사를 활용하여 제조된 교직물의 상면에 우레탄계 프라이머를 도포한 후 70℃ 내지 80℃의 온도로 건조하여 인열강도 및 접착력을 실험하였다.
이때, 실시예 1 내지 4에서는 우레탄계 프라이머로 저점도 변성 우레탄계 프라이머를 사용하되, ㈜하스의 LB717-2 제품을 사용하였으며, 실시예 5 내지 8에서는 중점도 OH말단의 우레탄계 프라이머를 사용하되, ㈜하스의 LB 224제품을 유기용제(MEK)에 5:5로 희석하여 사용하였고, 실시예 9 내지 11에서는 상기 실시예 1 내지 8에 사용된 저점도 변성우레탄계 프라이머 및 유기용제에 5:5로 희석된 중점도 OH 말단 우레탄계 프라이머를 혼합하여 사용하였다. 또한, 각 실시 예마다 베이스 코팅, 탑 코팅의 여부에 따른 인열강도 및 코팅접착력을 비교하기 위해 프라이머가 도포된 교직물 원단에 폴리우레탄계 수지로 베이스 코팅 및 탑 코팅을 선택적으로 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1 내지 표 3에 기재하였다.
실시예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
베이스 코팅 - 1회 - 1회
탑 코팅 - - 1회 1회
인열강도
(N)		 65 60 54 85
코팅접착력(N/5cm) 164 256 230 290
실시예 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
베이스 코팅 - 1회 - 1회
탑 코팅 - - 1회 1회
인열강도
(N)		 75 72 54 65
코팅접착력(N/5cm) 171 180 230 240
실시예 실시예 9 실시예 10 실시예 11
베이스 코팅 - 1회 1회
탑 코팅 - - 1회
인열강도
(N)		 58 68 87
코팅접착력(N/5cm) 270 290 320
상기 표 1 내지 표 3에 나타난 바와 같이, 저점도 변성 우레탄계 프라이머를 사용하며, 베이스 코팅 및 탑 코팅을 실시한 실험예 4의 인열강도가 85N, 코팅 접착력 290N/5cm로 높은 수준으로 나타났다. 또한, 저점도 변성 우레탄계 프라이머 및 중점도 OH 말단의 우레탄계 프라이머를 혼합하여 도포하고, 베이스 코팅 및 탑 코팅을 실시한 실험예 11의 인열강도가 87N, 코팅 접착력이 320N/5cm로 가장 높게 나타났다.
이에 따라, 프라이머는 저점도 변성 우레탄계 프라이머 및 유기용제에 5:5로 중점도 OH말단의 우레탄계 프라이머를 혼합하여 사용하되, 프라이머 도포 후, 폴리우레탄계 수지로 베이스 코팅 및 탑 코팅을 함께 실시해주는 것이 바람직함을 알 수 있다.
<실험예 2>
본 실험예 2에서는 열가소성 폴리우레탄 필름의 두께 및 라미네이팅 조건에 따른 코팅 접착력을 비교하였다.
실험예 2에서는 상기 실험예 1의 실시예 11에 따라 전처리된 교직물의 상면에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하였다.
실시예 1 내지 4에서는 100um 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름(TPU 필름)을 라미네이팅 하되, 라미네이팅 온도를 100℃에서 140℃까지, 라미네팅 시간을 10초에서 20초로 달리하였으며, 실시예 5 내지 8에서는 150um 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름(TPU 필름)을 라미네이팅 하되, 라미네이팅 온도를 100℃에서 140℃까지, 라미네이팅 시간을 10초, 15초, 20초로 달리하여 실험하였다. 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 심 실링 원단의 코팅 접착력을 실험한 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
TPU
필름 두께(um)		 100 150
프레스 온도(℃) 100 120 130 140 100 120 130 140
시간 10초 X X X X X X △ △
15초 X X X △ X △ △ ○
20초 X △ △ △ X △ ○ ○
상기 표 4에 도시된 X는 코팅접착력(N/5cm)이 200 미만 경우를 나타내며, △는 코팅접착력(N/5cm)이 200 이상 250 미만인 경우를 나타내고, ○는 코팅접착력(N/5cm)이 250이상인 경우를 나타낸 것이다.
상기 표 4에 도시된 바와 같이, 코팅단계는 열가소성 폴리우레탄 필름(TPU 필름)의 두께가 150um이며, 130℃ 내지 140℃의 온도에서 20초 동안 수행되는 것이 코팅 접착력을 극대화할 수 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 온도보다 더 높은 온도에서 또는 더 오랜 시간동안 동안 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하는 경우, 원단이 손상될 우려가 있으므로 열가소성 폴리우레탄 필름은 130℃ 내지 140℃온도에서, 20초 내지 30초 동안 라미네이팅 되는 것이 바람직하다.
상기한 실험예 1 및 실험예 2를 통해 심 실링원단의 인열강도 및 코팅 접착력을 극대화시킬 수 있는 조건을 도출하였으며, 이에 따라, 본 발명에 따른 산악스키 에어백용 심 실링 원단은 저점도 변성 우레탄계 프라이머 및 중점도 OH말단의 프라이머가 혼합되어 도포되되, 프라이머 도포 시, 탑 코팅 및 베이스 코팅이 함께 수행되는 것이 바람직하며, 150um 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름을 130℃ 내지 140℃의 온도에서 20초 내지 30초 동안 라미네이팅 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (3)

  1. 나일론 원사를 경사와 위사로 하여 교직물을 제조하는 교직물 제조단계;
    상기 교직물에 우레탄계 프라이머를 도포한 후, 건조하는 전처리 단계; 및
    상기 전처리 단계를 거친 교직물에 열가소성 폴리우레탄 필름을 라미네이팅 하는 코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅단계는,
    130℃ 내지 140℃의 온도에서, 20초 내지 30초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리우레탄 필름의 두께는 150um인 것을 특징으로 하는 산악스키 에어백용 심 실링 원단 제조방법.
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