WO2011122801A2 - 폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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    • Y10T442/2631—Coating or impregnation provides heat or fire protection
    • Y10T442/2721—Nitrogen containing

Definitions

  • the present invention relates to a fabric for airbags and a method for manufacturing the same, and more particularly, a polyester fabric having a high strength and high heat resistance mechanical properties using a low modulus and a high strength high elongation polyester fiber, and a method for manufacturing the same; It relates to a vehicle airbag including the same.
  • an air bag detects a stratification stratification applied to a vehicle at a speed of about 40 km / h or more at a speed of about 40 km / h, and then explodes a gunpowder to expel gas into the airbag. It refers to a device that protects the driver and the passenger by supplying and inflating, and the structure of a general airbag system is as shown in FIG.
  • a general airbag system consists of an inflator 121 that generates gas by ignition of the primer 122, and an airbag 124 that is inflated and deployed toward the driver of the driver's seat by the generated gas.
  • the airbag module 100 mounted to the steering wheel 101, the stratification sensor 130 for generating a stratification signal when stratification, and electronic control modules for igniting the primer 122 of the inflator 121 according to the stratification signal. It includes a (Electronic Control Module) 110.
  • the airbag system configured as described above transmits a signal to the electronic control heads 110 by detecting the stratification by the stratification sensor 130 when the vehicle makes a front stratification.
  • the electronic control module 110 that recognizes this ignites the primer 122, and burns the gas generating agent inside the inflator 121.
  • the gas generator thus burned inflates the airbag 124 through rapid gas generation.
  • the inflated and deployed airbag 124 partially absorbs the stratified load caused by the stratification while contacting the driver's front upper body, and the inertia is stratified with the inflated airbag 124 as the head and chest of the driver move forward.
  • the gas of the airbag 124 is discharged rapidly into the discharge hole formed in the airbag 124 and the bottom of the driver Will work. Therefore, the secondary injury can be reduced by effectively stiffening the laminar force transmitted to the driver at the time of the front stratification.
  • the inflator 121 is operated while being mounted on the handle of the vehicle, the side window of the vehicle, or the side structure of the vehicle in a folded state to minimize the volume thereof, and maintaining the folded state. Allow the airbag to inflate and deploy.
  • nylon 66 Conventionally, polyamide fibers such as nylon 66 have been used as a material for yarn for airbags.
  • nylon 66 has excellent layer resistance but is inferior in terms of moist heat resistance, light resistance, shape stability and high raw material cost compared to polyester fiber.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-214437 proposes the use of polyester fibers in which such defects are alleviated.
  • it is difficult to store them in a narrow space when mounted in a vehicle due to high stiffness and excessive heat shrinkage at high temperature heat treatment due to high elasticity and low elongation. Occurs, and there is a limit to maintaining sufficient mechanical properties and development performance under the harsh conditions of high temperature and high humidity.
  • the present invention is to provide a polyester fabric that can ensure excellent mechanical properties, flexibility, storage properties of high strength and high heat resistance.
  • the present invention also provides a method of manufacturing the polyester fabric.
  • the present invention also provides a vehicle airbag comprising the polyester fabric.
  • the present invention provides a polyester fabric having a heat-resistant constant 00 defined by Equation 1 below is 1.0 to 6.5 in an uncoated fabric state.
  • T is the temperature of the free-falling hot-rod has a temperature range of 350 to 750 ° C
  • t denotes the time taken to free fall the hot rod, from the contact of the hot rod to the polyester fabric until it passes through the polyester fabric;
  • the present invention also provides a method for producing the polyester fabric, comprising the steps of weaving the dough for airbags with polyester fibers, refining the woven fabric for airbags, and tentering the refined fabric. do.
  • the present invention also provides a vehicle airbag comprising the polyester fabric.
  • a vehicle airbag comprising the polyester fabric.
  • the airbag fabric refers to a fabric or a nonwoven fabric used for the manufacture of an airbag for an automobile.
  • a nylon 6 plain fabric or a nylon 6 nonwoven fabric woven with a rapier loom is used.
  • the airbag fabric of the present invention has excellent mechanical properties such as toughness and tear strength by using polyester fiber.
  • polyester as an airbag yarn instead of polyamide fiber such as nylon 66, it is due to the low fold heat and low melting heat capacity ( ⁇ ) due to the high modulus and stiffness of polyester fiber. It should be possible to overcome the deterioration of mechanical properties and consequently deterioration of deployment performance.
  • Polyester has a high stiffness structure compared to nylon in the molecular structure has a high modulus characteristics. Because of this, when used as a fabric for the air bag to be mounted on the car (packing) is significantly reduced.
  • the carboxyl end groups (hereinafter referred to as "CEG") in the polyester molecular chain attack the ester bond under high temperature and high humidity conditions to cause molecular chain cleavage, thereby deteriorating physical properties after aging.
  • the present invention by optimizing the heat resistance constant of the polyester fabric using a high modulus polyester fiber of high modulus of low modulus, while ensuring excellent mechanical properties and air barrier performance, while reducing the stiffness significantly for airbags Improved physical properties can be obtained when applied as a fabric.
  • the fabric for the air bag by manufacturing the fabric for the air bag with a polyester fabric having a predetermined characteristic, it maintains excellent mechanical properties, air leakage prevention, airtightness, etc., even under the harsh conditions of high temperature and high humidity It has been found that more excellent folding property, shape stability, and air blocking effect can be used to secure better packing when used as a fabric for airbags.
  • a polyester fabric having a predetermined characteristic.
  • a polyester fabric that is, a polyester fabric for an air bag, may have a heat resistance constant (X) defined by Equation 1 below in a non-coated fabric state of 1.0 to 6.5.
  • T is the temperature of the free-falling hot-rod having a temperature range of 350 to 750 ° C .
  • t represents the time taken to free fall the hot rod, from the contact of the hot rod to the polyester fabric until it passes through the polyester fabric
  • the heat resistance refers to the residence time until the hot rod passes through the fabric based on the thickness of the ground polyester fiber as shown in the above formula 1 and the high temperature. Under conditions It means the heat resistance index of the fabric for airbags.
  • the heat resistance constant is an arbitrary value that varies depending on the fabric material for the airbag, and simulates how much the fabric for the airbag can withstand the instantaneous hot-high pressure gas emitted from the inflator when the airbag is deployed. As a heat-resistant constant that can be seen, the higher the fusion heat capacity ( ⁇ ) of the polyester yarn for the airbag, the higher the heat resistance constant of the fabric for the airbag.
  • the heat resistance constant of the polyester fabric when the heat resistance constant of the polyester fabric is small, the heat resistance of the fabric that can withstand the high temperature and high pressure gas generated in the inflator during airbag deployment is inferior. Will occur. Therefore, the heat resistance constant of the polyester fabric in the present invention, for example, when the rubber component is less than 1.0 in the uncoated fabric before the coating treatment may be difficult to apply to the fabric for the air bag. On the other hand, if the heat resistance constant of the polyester fabric is too large, the crystallinity of the fabric is too high, so that the stress is concentrated in the crystal, mechanical properties such as tensile strength and tear strength of the fabric for the airbag is lowered. Therefore, in the present invention, the heat resistance constant of the polyester fabric, for example, when the rubber component is more than 6.5 in the uncoated fabric state before the coating treatment, it may be difficult to secure the mechanical properties divided into airbag fabrics. .
  • the polyester fabric in the present invention are hot from the non-coated fabric without any extra rubber component coating layer-is 1.20 to when the 450 ° C temperature (T) of the rod, a heat-resistant constant (X) defined by the formula 1 3.5, preferably 1.28 to 3.0, when the temperature (T) of the hot-rod is 600 ° C., the heat-resistant constant (X) defined by the formula 1 is 1.0 to 2.0, preferably 1.05 to 1.8 Can be.
  • the polyester fabric when the temperature (T) of the hot-rod is 350 ° C, the heat-resistant constant (X) defined by the formula 1 is 4.2 to 6.0, preferably 4.4 to 5.7, the hot-rod When the temperature (T) of 750 ° C, the heat-resistant constant (X) defined by the formula 1 may be 1.0 to 1.8, preferably 1.1 to 1.5.
  • Polyester fabric for airbag of the present invention is the polyester fabric It may include a rubber component coating layer formed by coating or laminated on the surface, the polyester fabric coated with the rubber component may have a heat resistance (X) of 2.8 to 17.0, preferably ⁇ 3.0 to 16.5.
  • the rubber component may include at least one selected from the group consisting of powder type silicone, liquid type silicone, polyurethane, chloroprene, neoprene rubber, and emulsion type silicone resin.
  • the kind of rubber component is not limited only to the above-mentioned materials.
  • silicone coating is preferable in terms of environmentally friendly and mechanical properties.
  • the coating amount per unit area of the rubber component coating layer may be used to 20 to 200 g / m 2 , preferably 20 to 100 g / m 2 .
  • the coating amount is preferably 30 g / m 2 to 95 g / m 2
  • the coating amount is 20 g / m 2 to 50 g / m 2 levels are preferred.
  • the heat resistance constant (X) defined by the above formula 1 is 3.3 to 10.0, preferably When 3.5 to 9.5 and the temperature (T) of the hot-rod is 600 ° C., the heat-resistant constant (X) defined by the formula 1 may be 3.0 to 7.0, preferably 3.2 to 6.5.
  • the polyester fabric is hot - when the temperature (T) of the load 350 ° C, heat resistance constant (X) defined by the formula 1 9 0.5 to 17.0, preferably from 10.0 to 16.5 and the hot- When the temperature (T) of the rod is 750 ° C, the heat-resistant constant (X) defined by the above formula 1 may be 2.8 to 6.0, preferably 3.0 to 5.8.
  • the heat resistance constant can be measured using a hot rod tester as shown in FIG. The hot rod is placed in the measuring device so that the hot rod tester is heated to 350 to 750 ° C., preferably 380 to 720 ° C, and then dropped in an upward direction of the fabric.
  • the hot rod After freely dropping the heated hot rod onto the polyester fabric from the top of the fabric, the hot rod may pass through the fabric completely after the hot rod contacts the polyester fabric.
  • the acid value is calculated according to the above formula 1 based on the thickness of the polyester fabric, the heat resistance constant of the polyester fabric can be obtained.
  • the hot rod may be disposed in an upward direction of the fabric so that a distance (d) from the polyester fabric is about 60 to 85 mm away.
  • the hot rod has a thermal conductivity of 40 to 70 W / m.
  • a metal or ceramic material of K and having a weight of 35 to 65 g can be used.
  • the thickness of the polyester fabric in the present invention can be measured according to the American Material Testing Association standard ASTM D 1777, the side to ensure excellent storage properties and folding properties when mounting the vehicle with excellent mechanical properties and air barrier effect In the range of 0.18 to 0.43 kPa, preferably 0.25 to 0.38 kPa.
  • the thickness of the polyester fabric may be 0.18 mm or more in terms of tear strength and air barrier property of the airbag cushion, and may be 0.43 mm or less in terms of folding property of the airbag cushion.
  • the polyester fabric may include polyester fibers of various fineness. However, depending on the fineness of the fiber of the polyester, the optimum physical properties of the heat resistance constant to ensure the mechanical properties and heat resistance when the fabric for the air bag may vary.
  • the polyester fabric is particularly preferably polyester fibers having a fineness of 400 to 650 denier.
  • the polyester fiber has to be maintained at a low fineness and high strength in terms of the folding performance of the cushion and the absorbing ability to absorb high-pressure deployment energy during airbag deployment, and thus the fineness may be 400 to 650 deniers.
  • the polyester fiber preferably has a fineness of 400 denier or more in terms of energy absorption performance, and preferably has a fineness of 650 denier or less in terms of securing excellent folding property of the airbag cushion.
  • the polyester fabric for airbags of the present invention may have a toughness of 3.5 kJ / m 3 to 6.0 kJ / m 3 , preferably 3.8 kJ / n to 5.7 kJ / m 3 , which is defined by Equation 2 below. have. [Calculation 2]
  • F denotes the load applied when the length of the polyester fiber or fabric increases by dl
  • dl represents the lengthened length of the polyester fiber or fabric.
  • Polyester fabric of the present invention by striking a higher level of toughness (breaking days) than the conventional, it can be provided for the fabric for the air bag that can effectively absorb and withstand the energy of hot-high pressure gas.
  • the toughness is energy consumed until the fiber (including the yarn or the fabric; the same below) is broken by the tensile force, as represented by the formula 2, and means the resistance of the fiber to the rapid stratification. If a fiber increases its length from 1 to 1 + dl at load F, then the work is F ⁇ dl, so the toughness required to cut the fiber is as shown in Equation 2 above.
  • the toughness represents the cross-sectional area of the yarn and the fabric's strength-elongation curve, and the higher the strength and elongation of the yarn used in the fabric, the higher the toughness expressed in the fabric.
  • the toughness of the fabric for the airbag is lowered, the resistance of the fabric that can sufficiently absorb the instantaneous development layer of the inflator having high temperature and high pressure during the deployment of the airbag becomes low, and thus, the fabric for the airbag may be easily torn. .
  • the fabric for airbags of the present invention can be effectively applied to fabrics for airbags, for example, by securing the toughness of 3.5 kJ / m 1 or more.
  • the fabric for the airbag of the present invention may have an excellent level of tear strength according to the male concentration when the airbag is rapidly inflated with the instantaneous large force of high temperature-high pressure gas during deployment of the airbag.
  • the tear strength indicating the burst strength of the fabric for the air bag is measured by the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 2261 TONGUE method for an uncoated fabric that does not include a separate rubber component coating layer on the polyester fabric. It can be up to 30 kgf, the tear strength of the coated fabric is ASTM D 2261 TONGUE When measured by the method, it may be 30 to 60 kgf.
  • the tear strength of the airbag fabric when the tear strength of the airbag fabric is less than the lower limit, that is, 18 kgf and 30 kgf, respectively, in the uncoated fabric and the coated fabric, the airbag bursts when the airbag is deployed, which may cause a great risk to the airbag function. It may be.
  • the tear strength of the fabric for airbag exceeds the upper limit, i.e. 30 kgf and 60 kgf, respectively, in the uncoated fabric and the coated fabric, the edge comb resistance of the fabric is lowered and the airbag is deployed. It may be undesirable because the air barrier property deteriorates sharply.
  • polyester generally has a structure of high stiffness compared to nylon due to its molecular structure, and thus exhibits high modulus characteristics, and when used as an airbag fabric, foldability and packing are remarkably poor. Storage in the narrow space of the car becomes difficult. Accordingly, the present invention, by using a polyester fiber having a high strength low modulus characteristics, while maintaining the toughness and tear strength of the fabric, it is possible to significantly lower the stiffness of the fabric.
  • Fabric for airbag of the present invention may exhibit a degree of stiffness less than 1.5 kgf or 0.2 to 1.5 kgf, preferably 0.3 to 1.2 kgf, more preferably 0.4 to 0.8 kgf according to the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 4032 method. . As such, the stiffness of the fabric is significantly lowered than that of the conventional polyester fabric, and thus, the airbag of the present invention can exhibit excellent folding and flexibility, and improved storage performance when the airbag is mounted.
  • the fabric of the present invention preferably maintains the range of the stiffness in order to use for airbags, and if the stiffness is too low, it may not have a sufficient protective support function when inflating and deploying the airbag, and maintain the shape even when the vehicle is mounted Poor performance may deteriorate storage property.
  • the stiffness is preferably 1.5 kgf or less, particularly when less than 460 denier, 0.8 kgf or less. In the case of 550 denier or more, it is preferable to be 1.5 kgf or less.
  • the static air permeability can be 10.0 cfm or less, preferably 0.3 to 8.0 cfm, more preferably 0.5 to 5.0 cfm when ⁇ is 125 pa for uncoated fabrics, and 14 cfm or less when ⁇ is 500 pa , Preferably 4 to 12 cfm.
  • the dynamic air permeability according to the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 6476 method for the uncoated fabric is 1,700 ⁇ / s or less, preferably 200 to 1600 ⁇ / s, more preferably 400 to 1400 ⁇ / s Can be.
  • the static air permeability refers to the amount of air that penetrates into the fabric when a certain pressure is applied to the fabric for the airbag, and may have a lower value as the yarn per filament is smaller and the density of the fabric is higher.
  • the dynamic air permeability refers to the degree of air permeation to the fabric when the average instantaneous differential pressure of 30 to 70 kPa is applied. The smaller the fineness of the yarn and the higher the density of the fabric, the lower the value as the static air permeability. Can have
  • the air permeability of the fabric for the air bag can be significantly lowered by including a rubber component coating layer formed on the polyester fabric of the fabric, and can also secure an air permeability of approximately 0 cfm.
  • the coating fabric for airbags of the present invention has a static air permeability according to the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 737 , method, when ⁇ is 125 pa, 2.0 cfm or less, preferably It may be 0.3 to 1.7 cfm, more preferably 0.5 to 1.5 cfm, when ⁇ is 500 pa 12 cfm or less, preferably 4 to 10 cfm.
  • the dynamic air permeability according to the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 6476 method is 1,700 mm / s or less, preferably 200 to 1,600 mm / s, more preferably 400 to 1,400 ⁇ / s Can be.
  • the fabric for the airbag of the present invention is the side for maintaining the airtightness of the fabric for the airbag when the uncoated fabric and the coated fabric exceeds the upper limit of the static air permeability range, respectively, or exceeds the upper limit of the dynamic air permeability range May be undesirable.
  • Fabric for airbag according to the present invention can be cut to 25% to 60%, preferably 303 ⁇ 4 to 50% of the elongation at room temperature measured by the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 5034 method.
  • the cutting in terms of the toughness of the fabric Elongation is preferably 25% or more, and it is preferable that the cut elongation does not exceed 60% in terms of the lubrication resistance.
  • the fabric may have a fabric shrinkage in the warp direction and the weft direction measured by the method of ASTM D 1776, respectively, 1.0% or less, preferably 0.8% or less. In terms of the shape stability of the excitation fabric, it is most preferable that the fabric shrinkage ratio in the warp direction and the weft direction do not exceed 1.0%.
  • the aging may be performed at least one selected from the group consisting of high temperature aging, cycle aging, and high humidity aging.
  • the aging is performed. After this, the strength and physical properties can be maintained to an excellent degree.
  • the high temperature aging is made of a heat treatment of the fabric at a high temperature, preferably at a temperature of 110 to 130 ° C or more 300 hours or 300 to 500 hours may be made.
  • cycle aging is performed by repeatedly performing high temperature aging, high humidity aging, and low temperature aging on the fabric, preferably for 12 to 48 hours at a temperature of 30 to 45 ° C and a relative humidity of 93 to 97% RH.
  • the process of aging for 12 to 48 hours at 70 to 120 ° C. and aging for 12 to 48 hours at ⁇ 10 to ⁇ 45 ° C. may be performed two to five times.
  • Humidity aging consists of aging the fabric under high temperature and high humidity conditions, preferably by aging for at least 300 hours or at 300-500 hours at a temperature of 60-90 ° C. and a relative humidity of 93-97 3 ⁇ 4RH. .
  • the fabric for the airbag of the present invention after aging under the above conditions, the strength retention calculated by% of the strength measured at room temperature is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more. Can be. As such, even after long-term aging under severe conditions of high temperature and high humidity, the strength and strength of the fabric are maintained in an excellent range, thereby being excellent as an airbag fabric. Performance can be exhibited.
  • a polyester fabric for airbags made of polyester fibers having certain properties.
  • the polyester fabric may have a single yarn fineness of 2.5 DPF to 6.8 DPF, and may include polyester fibers having filaments of at least 110 strands of the applied fiber.
  • the present invention by using a polyester fiber having a high modulus low modulus low modulus, rather than a polyester fiber having a high modulus of high modulus low elongation, it is not only excellent in energy absorption capacity during airbag inflation but also excellent form It is possible to provide a polyester fabric for airbags having stability, air barrier properties and excellent folding properties.
  • the polyester fabric for airbags of the present invention may include polyester fibers of various fineness. However, depending on the fineness of the fiber of the polyester, the optimum physical properties of the heat resistance constant to secure the mechanical properties and heat resistance when the fabric for the shear bag may vary.
  • the polyester fabric may in particular use polyester fibers having a fineness of preferably 400 to 650 denier.
  • the polyester fiber should be maintained at low fineness and high strength in terms of the folding performance of the cushion and the hop number performance capable of absorbing high-pressure deployment energy during airbag deployment, and thus the fineness may be 400 to 650 deniers.
  • the polyester fiber preferably has a fineness of 400 denier or more in terms of energy absorption performance, and preferably has a fineness of 650 denier or less in terms of securing excellent folding property of the airbag cushion.
  • the polyester fabric of the present invention may use polyester fibers made of polyester chips having an intrinsic viscosity of 1.05 to 2.0 dl / g, preferably 1.10 to 1.90 dl / g.
  • polyester fibers made of polyester chips having an intrinsic viscosity of 1.05 to 2.0 dl / g, preferably 1.10 to 1.90 dl / g.
  • polyester fibers from polyester chips having an intrinsic viscosity of 1.05 dl / g or more.
  • the polyester fiber has a shrinkage force of 0.005 to 0.075 g / d at 150 C corresponding to a laminate coating temperature of a general coating fabric, and a shrinkage stress at 200 ° C corresponding to a sol coating temperature of a general coating fabric. It is preferable that it is 0.005-0.075 g / d. That is, the shrinkage forces at 150 ° C and 200 ° C should be 0.005 g / d or more, respectively, to prevent the sagging of the fabric due to heat during the coating process, and should be 0.075 g / d or less at room temperature after the coating process. Relaxing stress can be relieved when cooled.
  • the polyester fiber is preferably a shrinkage ratio of 6.5% or less at ⁇ 77 ° C in order to maintain the woven form to give a certain level or more during the heat treatment during the coating process to prevent the deformation of the fabric for airbags.
  • the shrinkage force defined in the present invention is based on a value measured under a fixed load of 0.10 g / d, and the shrinkage rate is based on a value measured under a fixed load of 0.01 g / d.
  • the said polyester fiber is a polyethylene terephthalate (PET) yarn among normal polyester, More preferably, it is a PET yarn containing 70 mol ⁇ 3> or more of PET, Preferably it is 90 mol% or more.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the more filaments of the polyester fiber can enjoy a soft touch, too .
  • the radioactivity may not be good, so the number of filaments can be 96 to 160.
  • the polyester fabric is 60 to 100 g / de, preferably 75 at the point where the Young's modulus measured by the method of the American Material Testing Association ASTM D 885 at 1% elongation, that is 1% elongation
  • Polyester fibers of from 20 to 60 g / de, preferably from 22 to 55 g / de, at points of elongation of 2% elongation, ie 2% elongation, may be used.
  • the modulus (Young's modulus) at the point where 1% elongation of the modulus of conventional polyester fibers is 110 g / de or more, and the modulus at the point where 2% elongation is 80 g / de or more.
  • polyester fibers with significantly lower initial modulus can be used to produce the fabric for the airbag of the present invention. It is.
  • the modulus of the polyester fiber is a physical property value of the elastic modulus obtained from the stress section strainer of the stress-strain diagram obtained in the tensile test, and the degree of stretching and deformation of the object when the object is stretched from both sides. It is a value corresponding to modulus of elasticity. If the modulus of the fiber is high, the elasticity is good but the stiffness of the fabric may be worse. If the modulus is too low, the fabric's stiffness is good but the elasticity of the fabric may be lowered, resulting in poor toughness of the fabric.
  • the polyester fabric of the present invention which is made from polyester fibers having a lower initial initial modulus, solves the high stiffness problem of conventional polyester fabrics, and has excellent foldability, flexibility, And storage properties.
  • the polyester fiber has a tensile strength of 8.8 g / d or more, preferably 8.8 to 10.0 g / d, more preferably 9.2 g / d to 9.8 g / d, elongation at break 14% to 23%, Preferably 15% to 223 ⁇ 4.
  • the yarn may exhibit a dry heat shrinkage of 6.5% or less or 1.0% to 6.53 ⁇ 4, preferably 2.0% to 5.6%, and a melt heat capacity ( ⁇ ) of 40 to 65 J / g, preferably 45 to 58 It may represent J / g.
  • the polyester fabric for airbags of the present invention is produced using polyester fibers having an intrinsic viscosity, initial modulus, and elongation range in an optimum range, and can exhibit excellent performance when manufactured with fabric for airbags.
  • the polyester fiber may be prepared by melt spinning a PET polymer to prepare a non-drawn yarn, and a method of stretching the non-drawn yarn, and specific conditions and processing methods of each of these steps may be directly or indirectly related to physical properties of the polyester fiber. Reflected to the polyester fiber which can be effectively used in the fabric for airbags of the present invention can be produced.
  • the high strength, high elongation low modulus polyester fiber is a low temperature of 200 to 300 ° C using a high viscosity polymer comprising a polyethylene terephthalate 70 mol% or more and an intrinsic viscosity of 1.05 dl / g or more 1, which prepares polyester undrawn yarn by melt spinning at And it can be prepared by the method comprising the step of stretching the polyester non-stretched yarn under a draw ratio of 5.0 to 6.0.
  • the intrinsic viscosity of the yarn is obtained by melt spinning under low temperature conditions, more preferably under low temperature / low speed conditions, using a high viscosity PET polymer having a low carboxyl end group (CEG) content, preferably 30 meq / kg or less. It is possible to suppress the degradation and increase the CEG content to the maximum, and to maintain the excellent mechanical properties of the yarn and at the same time secure high elongation characteristics. Furthermore, by performing the drawing under the optimized drawing ratio conditions of 5.0 to 6.0 in the subsequent drawing process, by reducing the elongation of the yarn as much as possible to prepare a polyester fiber having a high modulus low modulus of low modulus effectively to the fabric fabric for airbags Applicable
  • melt spinning process when the melt spinning process is carried out at a high temperature, for example, when it is performed in excess of 300 ° C. pyrolysis of the PET polymer may occur in a large amount, thereby decreasing the intrinsic viscosity and increasing the CEG content. Increasing the orientation resistance is not preferable because the elongation can be lowered and the modulus increases, and the surface damage of the yarn can lead to a decrease in the overall physical properties.
  • the drawing process is carried out under too high draw ratios, for example, draw ratios exceeding 6.0, the overstretched level may result in cutting or mooring of the drawn yarns. It is difficult to exhibit desirable physical properties for use as a fabric.
  • the drawing process when the drawing process is performed under a relatively low drawing ratio, since the fiber orientation is low, the strength of the polyester fiber manufactured therefrom may be partially lowered.
  • the drawing process is carried out under a drawing ratio of 5.0 or more. It is possible to produce polyester fibers of high strength, high elongation and low modulus suitable for.
  • a high strength and low modulus high elongation polyester fiber under such high draw ratio conditions it can be carried out by optimizing the following processes and conditions.
  • a high viscosity polyethylene terephthalate polymerized chip is used in order to produce low modulus polyester fibers while satisfying the properties of high strength and low shrinkage by direct spinning. It can effectively optimize all the conditions of this process, including the process of drawing, heat setting, relaxing and winding through a multi-stage gouger to melt spinning, and then winding it to the winder.
  • the stretching step may be carried out after passing the uncoated yarn through the gouge lor under the condition of the oil pickup amount 0.2% to 2.0).
  • the relaxation rate is preferably 1% to 14%, and when it is less than 1%, it is difficult to express the shrinkage rate, and high elongation low modulus fiber may be difficult to manufacture as high fiber orientation is formed as in the high draw ratio condition. In the case of exceeding 14%, the noise on the high-pressure roller becomes severe and workability cannot be secured.
  • the stretching process may further perform a heat setting process for heat-treating the undrawn yarn at a temperature of approximately 210 to 250 ° C. More preferably, the stretching is performed to improve the melting heat capacity ( ⁇ ) of the yarn for airbags. It is recommended that the heat treatment be performed at a temperature of 230 to 250 ° C. for proper progress of the process.
  • the thermal effect is not sufficient, so that not only the crystallinity of the polymer crystal structure is insufficient, but also the relaxation efficiency is reduced, so that it is difficult to achieve excellent shrinkage, and when it exceeds 250 C, the yarn strength decreases due to thermal decomposition. And the generation of tar on the roller may increase, leading to a decrease in workability.
  • the winding speed for the stretched yarn passing through the high roller may be performed at 2,000 to 4,000 m / min, preferably 2,500 to 3,700 m / min.
  • the polyester fiber exhibits a low initial modulus and a high elongation range at the same time, and thus can be preferably applied to an airbag fabric having excellent mechanical properties and storage properties, shape stability, layer resistance, and air barrier effect.
  • a method for producing a fabric for airbags using polyester fibers may include the step of weaving the dough for the airbag, the step of refining the woven airbag dough, and the step of tentering the refined fabric.
  • the polyester fiber may be produced as a final airbag fabric through a conventional weaving method, refining and tentering process.
  • the weaving form of the fabric is not limited to a particular form, both the plain weave type and 0PW (0ne Piece Woven) type of woven form is preferred.
  • the fabric for the airbag of the present invention can be produced through beaming, weaving, refining, and tenterizing process using the polyester fiber in the weft and warp.
  • the fabric can be produced using a conventional weaving machine, and is not limited to using any particular loom.
  • plain weave fabrics can be manufactured using Rapier Loom, Air Jet Loom, or Water Jet Loom, and 0PW fabrics are Jacquard loom. rd Loom).
  • the present invention by using a polyester fiber having a low shrinkage of high strength and high elongation than conventional, it can be carried out a heat treatment process at a higher temperature than conventional. That is, in the present invention, the woven dough is subjected to a process of refining and tentering, after coating with a rubber component on the tentered fabric and drying the vulcanizing temperature 140 to 210 preferably 160 to 200 ° C, and most preferably The curing process is performed at 175 to 195 ° C.
  • the vulcanization temperature should be 140 ° C or more in terms of maintaining mechanical properties such as tear strength of the fabric, and 210 ° C or less in terms of stiffness.
  • the heat treatment process can be carried out in a multi-step, for example, after performing the first heat treatment process at 150 to 170 ° C, after performing the second heat treatment process at 170 to 190 ° C, 190 to 210 °
  • the third heat treatment process may be performed at C.
  • the polyester fabric of the present invention when the polyester fabric of the present invention is manufactured through a high silver heat treatment process, the density of the material is reduced due to the low shrinkage property of the polyester fiber itself. By improving the etc., it is possible to give more excellent morphological stability and air blocking effect, improvement in ductility and improvement in tear strength.
  • the curing time at the vulcanization temperature may be carried out in the range of 30 to 120 seconds, preferably 35 to 100 seconds, and most preferably 40 to 90 seconds.
  • the curing time is less than 30 seconds, there is a problem that the hardening of the coating layer by the rubber component is not effectively performed, and thus the mechanical properties of the fabric are lowered, so that the coating is peeled off.
  • the curing time is longer than 120 seconds, Due to the increase in the stiffness and thickness of the final fabric is produced a problem of poor folding properties.
  • the airbag fabric of the present invention can be coated on the one or both sides of the fabric by the rubber component as described above, the coating layer of the rubber component can be applied by knife coating method doctor blade method, or spray coating method. However, this also is not limited to the above-mentioned method.
  • the coated airbag fabric may be manufactured in the form of an airbag cushion having a predetermined shape while cutting and sewing.
  • the airbag is not limited to a particular form and may be manufactured in a general form.
  • a vehicle airbag comprising the polyester fabric described above.
  • an airbag system comprising the above airbag, which may be provided with conventional devices well known to those skilled in the art.
  • the airbag may be largely classified into a frontal airbag and a side curtain airbag.
  • the frontal airbag includes a driver's seat, a passenger seat, a side protection, a knee protection, ankle protection, a pedestrian protection airbag, and the side-curve type airbag protects passengers in a vehicle collision or rollover accident. Accordingly, the airbag of the present invention includes both a frontal airbag and a side curtain airbag.
  • Polyester fabrics and vehicle airbags obtained using the same are provided. These polyester fabrics use low modulus, high strength and high elongation polyester fibers to minimize heat shrinkage even through high temperature heat treatment process and obtain excellent heat resistance, mechanical properties, shape stability, and air barrier effect. At the same time, it is possible to secure excellent folding and flexibility, which significantly improves the storage performance of the vehicle and at the same time minimizes the stratification to the passengers, thereby protecting the occupants.
  • the polyester fabric of the present invention can be very preferably used for the production of vehicle airbags and the like.
  • FIG. 1 is a view showing a general airbag system.
  • FIG. 2 is a photograph showing an apparatus for measuring heat resistance according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a graph showing the time taken to pass through the polyester fabric according to the hot-rod temperature of the polyester uncoated fabric prepared according to Example 1.
  • Figure 4 is a graph showing the time taken to pass through the polyester fabric according to the hot-rod temperature of the polyester uncoated fabric prepared according to Comparative Example 1.
  • the intrinsic viscosity, CEG content, melt spinning temperature, draw ratio, heat treatment of PET chip Physical properties such as temperature, toughness of yarn, tear strength, tensile strength, melt heat capacity ( ⁇ ), and warp and weft density of fabric, weaving form, heat treatment temperature, rubber composition, coating amount are as shown in Table 1 below.
  • the coating layer forming process of the rubber component was performed by a knife over (knife over roll coating) method.
  • the remaining conditions were in accordance with conventional conditions for the production of polyester fabric for airbags.
  • the hot-rod tester as shown in FIG. rod tester
  • the specimen was mounted on a device.
  • hot-rod steel material, diameter 10 mm, length 82 mm, weight 50 g, thermal conductivity 55 W / m.K
  • the distance (d) from the specimen was placed in the upward direction of the specimen so as to be about 76 mm away, at which point the hot rod was freely dropped towards the specimen.
  • the time (t, sec) from the free-falling hot-rods after contacting the specimen to the complete passage of the specimen was measured, and the heat resistance constant was calculated by the following Equation 1.
  • a graph of the time taken to pass through the polyester fabric according to the hot-rod temperature of the polyester uncoated fabric according to Example 1 (t, sec) is shown in FIG. 3.
  • the residence time of the free-falling hot rod was measured and the above formula According to 1, each heat-resistant constant was calculated
  • the average heat resistance constant was calculated and shown in Table 2 below.
  • T is the temperature of the free-falling hot-rod has a temperature range of 350 to 750 t
  • t denotes the time taken to free fall the hot rod, from the contact of the hot rod to the polyester fabric until it passes through the polyester fabric, in seconds
  • D represents the thickness of the polyester fabric (mm), and in the case of the coated fabric, the thickness of the fabric including the coating layer (mm).
  • Toughness (J / m 3 ) values were calculated by the following Equation 2. [Calculation 2] Toughness (breaking day)
  • F represents the load applied when the length of the polyester fiber or fabric is increased by dl
  • dl represents the lengthened length of the polyester fiber or fabric. At this time, the toughness of the fabric was measured with an uncoated fabric before coating treatment.
  • Fabric shrinkage in the weft and weft directions was measured according to the American Society for Testing and Materials, ASTM D 1776. First, after cutting the specimen with an uncoated fabric before coating treatment, mark the length of 20 cm before shrinking in the warp and weft directions, and measure the shrunk length of the specimen heat-treated in the chamber at 149 ° C for 1 hour. Fabric shrinkage in the direction and weft direction length before shrinkage-length after shrinkage) / length before shrinkage X 100% ⁇ .
  • the uncoated fabric before coating treatment was measured by the circular bend method using a ductility measuring device according to the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 4032.
  • the cantilever method can be applied as a method of measuring the stiffness, and the stiffness can be measured by measuring the bend length of the fabric using a cantilever measuring device, which is a test bench that is inclined at an angle to give a bend to the fabric. .
  • polyester fabrics of Comparative Examples 1 to 5 were prepared in the same manner as in Examples 1 to 5 except for the conditions described in Table 3 below.
  • the polyester fabrics of Examples 1 to 5 exhibit a heat resistance constant of 1.3 to 2.69 in the uncoated fabric state when the hot-rod actual temperature is 450 ° C, and uncoated when the hot-rod actual temperature is 600 ° C.
  • the heat-resistant constant of 1.11 to 1.53 in the fabric state the fabric shrinkage rate is 0.3% to 0.5%
  • the toughness is 3.75 to 5.6 kJ / m 3
  • the tear strength of the uncoated fabric is 19 to 26 kgf
  • the tensile strength Is 227 to 305 kgf / inch of course, it can be seen that the lecture has a very excellent characteristic of 0.35 to 1.0 kgf.
  • the polyester fabric of the present invention having a specific heat resistance constant using a polyester fiber having high strength and low modulus (Young's modulus) has an optimum physical property range as an airbag fabric, It can be seen that excellent folding stability and storage property can be secured along with excellent shape stability and mechanical properties.
  • the actual hot-rod temperature is 450 ° C.
  • uncoated fabric state shows a heat resistance of 0.92 to 1.16 and hot-rod ' actual temperature At 600 ° C, it exhibits a heat-resistant constant of 0.82 to 0.93 in the uncoated fabric state, which significantly increases the fabric shrinkage rate to 0.9% to 1.33 ⁇ 4, tensile strength of 187 to 200 kgf / inch, and tearing steel of uncoated fabric.
  • the degree is 13 to 20 kgf, it can be seen that the mechanical strength of the fabric is also significantly decreased. Therefore, the airbag fabrics of Comparative Examples 1 to 3 showed disadvantageous physical property values in both mechanical properties and shape stability compared to the airbag fabrics of Examples 1 to 5, and it was confirmed that there are many problems to be applied to actual airbag fabrics.

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 섬유를 포함하는 에어백용 원단에 관한 것으로, 특히, 내열 상수(X)가 비코팅 원단 상태에서 1.0 내지 6.5인 폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 차량용 에어백에 관한 것이다. 본 발명의 에어백용 원단은 낮은 모듈러스, 고강도, 고신율의 폴리에스테르 섬유를 사용하여 고강력 및 고내열성의 기계적 물성이 우수하고, 이와 동시에 우수한 수납성, 형태안정성, 및 공기 차단 효과를 제공하며 승객에게 가해지는 충격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법
【기술분야】
본 발명은 에어백용 원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로， 보다 상세하게는 낮은 모들러스 및 고강도 고신율의 폴리에스테르 섬유를 사용하여 고강력 및 고내열성의 기계적 물성이 우수한 폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법， 이를 포함하는 차량용 에어백에 관한 것이다.
【배경기술】
일반적으로 에어백 (air bag)은, 주행중인 차량이 약 40 km/h 이상의 속도에서 정면의 충돌시， 차량에 가해지는 층돌층격을 층격감지센서에서 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 (inflator; 121), 그 발생된 가스에 의해 운전석의 운전자 쪽으로 팽창 전개되는 에어백 (124)으로 이루어져 조향 훨 (101)에 장착되는 에어백 모듈 (100)과， 층돌시 층격 신호를 발생하는 층격센서 (130)， 및 그 층격 신호에 따라 인플레이터 (121)의 뇌관 (122)을 점화시키는 전자 제어모들 (Electronic Control Module; 110)을 포함하여 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 에어백 시스템은 차량이 정면 층돌하게 되면 층격 센서 (130)에서 층격을 감지하여 전자 제어모들 (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 층돌에 의한 층격하중을 부분적으로 흡수하고, 관성에 의해 운전자의 머리와 가슴이 전방으로 나아가면서 팽창된 에어백 (124)과 층돌될 경우， 에어백 (124)의 가스는 에어백 (124)에 형성된 배출공으로 급속히 배출되며 운전자의 전면부에 완층 작용하게 된다. 따라서， 전면 층돌시 운전자에게 전달되는 층격력을 효과적으로 완층시켜 줌으로서, 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.
따라서, 자동차 장착시 에어백의 폴딩성 및 패키지성을 효과적으로 유지하며， 에어백 자체의 손상 및 파열을 막고 우수한 에어백 쿠션 전개 성능을 발휘하고， 승객에게 가해지는 층격을 최소화하기 위해서는， 층돌시에 원활하게 전개되기 위한 저통기성， 에어백 자체의 손상 및 파열을 막기 위한 고강력， 고내열성 등의 우수한 기계적 물성과 함께 폴딩성, 및 승객에게 가해지는 층격을 줄이기 위한 유연성이 매우 중요하다. 그렇지만, 승객의 안전을 위하여 우수한 공기 차단효과 및 유연성을 동시에 유지하며， 에어백이 받는 층격에 층분히 견디고 상기 인플레이터 (121)로부터 발생되는 고온 고압의 가스에 층분히 견딜 수 있으며, 자동차내에 효과적으로 장착되어 사용할 수 에어백용 원단은 제안되어 있지 않은 상황이다.
종래에는 나일론 66등의 폴리아미드 섬유가 에어백용 원사의 재료로 사용된 바 있다. 그러나, 나일론 66은 내층격성이 우수하지만 폴리에스테르 섬유에 비해 내습열성， 내광성, 형태안정성의 측면에서 뒤떨어지고 원료 비용도 높은 단점이 있다.
한편， 일본특허공개공보 평 04-214437호에는 이러한 결점이 경감되는 폴리에스테르 섬유의 사용이 제안되어 있다. 그러나， 이같이 기존의 폴리에스테르 섬유를 사용하여 에어백을 제조하는 경우에는 높은 강연도 (stiffness)로 인해 자동차내에 장착시 좁은 공간에 수납하기 어렵고， 고탄성율과 저신율로 인해 고온의 열처리 등에서 과도한 열수축이 발생하며， 고온 고습의 가혹 조건 하에서 충분한 기계적 물성 및 전개 성능을 유지하는 데 한계가 있어 왔다.
따라서， 차량용 에어백용 원단으로 사용하기에 적합하게 우수한 기계적 물성 및 공기차단 효과를 유지하며， 고온의 열처리 등에서도 층분히 견딜 수 있은 우수한 내열성을 갖고, 승객에게 가해지는 층격을 줄이기. 위한 유연성 및 수납성 등의 우수한 물성 특성을 갖는 섬유 원단 개발에 대한 연구가 필요하다.
【발명의 내용】
【해결하려는 과제】
본 발명은 고강력 및 고내열성의 우수한 기계적 물성， 유연성， 수납성을 확보할 수 있는 폴리에스테르 원단을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한， 상기 폴리에스테르 원단을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백을 제공하고자 한다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 하기 계산식 1로 정의되는 내열 상수 00가 비코팅 원단 상태에서 1.0 내지 6.5인 폴리에스테르 원단을 제공한다.
[계산식 1]
내열상수 (X) = (Txt)/(600XD)
상기 계산식 1에서，
T는 자유 낙하시키는 핫-로드의 온도로서 350 내지 750 °C의 온도 범위를 가지며，
t는 상기 핫 -로드를 자유 낙하시켜， 상기 핫-로드가 폴리에스테르 원단과 접촉한 후부터 상기 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간 (sec)을 나타내고ᅳ
D는 상기 폴리에스테르 원단의 후도 (誦)를 나타낸다.
본 발명은 또한, 폴리에스테르 섬유로 에어백용 생지를 제직하는 단계， 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계， 및 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계를 포함하는 상기 폴리에스테르 원단의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백을 제공한다. 이하， 발명의 구체적인 구현예에 따른 폴리에스테르 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， 일반적인 에어백용 원단으로는 ·래피어 직기로 제직된 나일론 6 평직물 또는 나일론 6 부직포를 사용하고 있으나， 본 발명의 에어백용 원단은 폴리에스테르 섬유를 사용하여 강인성 및 인열강도 등의 기계적 물성이 우수한 특징을 갖는다. 다만, 종래의 나일론 66 등 폴리아미드 섬유 대신에 폴리에스테르를 에어백용 원사로 적용하기 위해서는， 기존에 폴리에스테르 섬유의 높은 모들러스와 강연도 둥에 따른 폴딩성 저하 및 낮은 용융 열용량 (ΔΗ)으로부터 기인한 기계적 물성 저하, 이에 따른 전개 성능 저하를 극복할 수 있어야 한다.
폴리에스테르는 분자구조상 나일론 등에 비해 강연성 (stiffness)이 높은 구조를 가지게 되어 높은 모들러스 (high modulus)의 특성을 갖게 된다. 이로 인해， 에어백용 원단으로 사용하여 자동차에 장착할 경우 수납성 (packing)이 현저히 떨어지게 된다. 또한, 폴리에스테르 분자쇄 내의 카르복실 말단기 (Carboxyl End Group, 이하, "CEG"라 함)는 고온 고습 조건에서 에스테르기 (ester bond)를 공격하여 분자쇄 절단을 가져와 에이징후 물성을 저하시키는 원인이 된다.
이에 따라， 본 발명은 낮은 모듈러스의 고강도 고신율 폴리에스테르 섬유를 사용하여 폴리에스테르 원단의 내열 상수를 최적화함으로써， 우수한 기계적 물성 및 공기 차단 성능 등을 확보함과 동시에 강연도를 현저히 낮출 수 있어 에어백용 원단으로서 적용시 향상된 물성 개선 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명자들의 실험 결과， 소정의 특성을 갖는 폴리에스테르 직물로 에어백용 원단을 제조함에 따라, 고온 고습의 가혹 조건 하에서도 고강력 및 고내열성의 우수한 기계적 물성， 공기 유출 방지， 기밀성 등을 유지할 수 있으며， 보다 향상된 폴딩성， 형태안정성， 및 공기 차단 효과를 나타내어 에어백용 원단으로 사용시 자동차 장착 등에서 보다 우수한 수납성 (packing)을 확보할 수 있음이 밝혀졌다.
이에 발명의 일 구현예에 따라， 소정의 특성을 갖는 폴리에스테르 원단이 제공된다. 이러한 폴리에스테르 원단， 즉， 에어백용 폴리에스테르 원단은 하기 계산식 1로 정의되는 내열 상수 (X)가 비코팅 원단 상태에서 1.0 내지 6.5가 될 수 있다.
[계산식 1]
내열상수 (X) = (Txt)/(600XD)
상기 계산식 1에서，
T는 자유 낙하시키는 핫-로드의 온도로서 350 내지 750 °C의 온도 범위를 가지며, ；
t는 상기 핫-로드를 자유 낙하시켜, 상기 핫-로드가 폴리에스테르 원단과 접촉한 후부터 상기 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간 (sec)을 나타내고，
D는 상기 폴리에스테르 원단의 후도 (隱)를 나타낸다.
본 발명자들의 실험 결과, 소정의 범위로 최적화된 내열 상수를 갖는 특정의 폴리에스테르 원단을 사용함에 따라， 고온-고압의 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있는 에어백용 원단이 제공될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 상기 폴리에스테르 원단에서 고무 성분으로 코팅 처리 전의 비코팅 원단에 대한 내열 상수 (X)가 1.0 내지 6.5， 바람직하게는 1.1 내지 5.8을 나타냄에 따라, 고온 -고압 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있어 에어백용 원단으로 매우 효과적으로 사용될 수 있음이 확인되었다.
이때, 내열 상수라 함은 상기 계산식 1로 나타낸 바와 갈이 폴리에스테르 원단의 후도를 기준으로 고온의 핫 -로드 (Hot Rod)가 원단을 통과할 때까지의 체류 시간을 의미하는 것으로 것으로서， 고온 조건 하에서 에어백용 원단의 내열성 지수를 의미한다. 상기 내열 상수는 에어백용 원단 재질에 따라 변화되는 임의 값이며, 실제 에어백이 전개될 경우 인플레이터에서 분출되는 순간적인 고온-고압의 가스에 대하여 에어백용 원단이 얼마만큼 견딜 수 있는지를 시뮬레이션 (simulation) 해 볼 수 있는 내열상수로서, 에어백용 폴리에스테르 원사의 융융열용량 (ΔΗ)이 높을수록 에어백용 원단의 내열 상수는 높은 값을 가지게 된다.
특히， 상기 폴리에스테르 원단의 내열 상수가 작아지면 에어백 전개시 인플레이터에서 발생하는 고온 -고압 가스에 대하여 층분히 견딜 수 있는 원단의 내열성이 떨어지기 때문에, 에어백용 원단으로 적용시 파열되거나 열융착 등이 발생하게 된다. 따라서， 본 발명에서 상기 폴리에스테르 원단의 내열 상수는, 예를 들어， 고무 성분이 코팅 처리되기 전의 비코팅 원단에서 1.0 미만이 될 경우에는 에어백용 원단으로 적용이 어렵게 될 수 있다. 반면에， 상기 폴리에스테르 원단의 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 폴리에스테르 원단의 내열 상수는, 예를 들어， 고무 성분이 코팅 처리되기 전의 비코팅 원단 상태에서 6.5를 초과할 경우에는 에어백용 원단으로서 층분한 기계적 물성을 확보하기 어려울 수 있다.
한편， 본 발명에서 상기 폴리에스테르 원단은 별도의 고무 성분 코팅층 없이 비코팅 원단 상태에서 핫-로드의 온도 (T)가 450 °C일 때, 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 1.20 내지 3.5， 바람직하게는 1.28 내지 3.0이고， 상기 핫-로드의 온도 (T)가 600 °C일 때， 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 1.0 내지 2.0， 바람직하게는 1.05 내지 1.8가 될 수 있다. 또한， 상기 폴리에스테르 원단은 핫-로드의 온도 (T)가 350 °C일 때， 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 4.2 내지 6.0， 바람직하게는 4.4 내지 5.7이고， 상기 핫-로드의 온도 (T)가 750 °C일 때， 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 1.0 내지 1.8， 바람직하게는 1.1 내지 1.5가 될 수 있다.
본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단은 상기 폴리에스테르 원단 표면에 코팅 또는 라미네이트되어 형성된 고무 성분 코팅층을 포함하는 것이 될 수 있으며, 이렇게 고무 성분으로 코팅 처리된 폴리에스테르 원단은 내열 상수 (X)가 2.8 내지 17.0， 바람직하게^ 3.0 내지 16.5을 나타낼 수 있다.
이때， 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 100 g/m2가 되도록 사용할 수 있다. 특히, 0PW(0ne Piece Woven) 타입의 사이드 커튼 에어백용 원단의 경우에 있어서는 상기 코팅량이 30 g/m2 내지 95 g/m2가 바람직하고, 에어백용 평직원단의 경우는 상기 코팅량이 20 g/m2 내지 50 g/m2 수준이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 원단은 고무 성분 코팅층을 포함하는 코팅 원단일 경우에 핫-로드의 온도 (T)가 450 °C일 때， 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 3.3 내지 10.0， 바람직하게는 3.5 내지 9.5 이고, 상기 핫- 로드의 온도 (T)가 600 °C일 때, 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 3.0 내지 7.0, 바람직하게는 3.2 내지 6.5 가 될 수 있다. 또한， 상기 폴리에스테르 원단은 핫-로드의 온도 (T)가 350 °C일 때, 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 9.5 내지 17.0， 바람직하게는 10.0 내지 16.5 이고 상기 핫—로드의 온도 (T)가 750 °C일 때， 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 2.8 내지 6.0, 바람직하게는 3.0 내지 5.8 가 될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일례에서， 상기 내열 상수는 도 2에 나타낸 바와 같은 장치 (hot rod tester)를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 측정 장치에서 핫 -로드 (hot rod tester)를 350 내지 750 °C， 바람직하게는 380 내지 720 °C로 가열한 후에 상기 원단의 위쪽 방향에서 떨어질 수 있도록 핫-로드를 배치한다. 이같이 가열된 핫-로드를 상기 원단의 상단에서 폴리에스테르 원단 쪽으로 자유낙하시킨 후에， 상기 핫-로드가 폴리에스테르 원단과 접촉한 후부터 핫-로드가 상기 원단을 완전히 통과할 때까지의 시간을 측정하고, 이 , 측정값을 폴리에스테르 원단의 후도를 기준으로 하여 상기 계산식 1에 따라 산측하면 상기 폴리에스테르 원단의 내열 상수를 구할 수 있다.
특히， 본 발명의 구체적인 바람직한 일 구현예에서， 상기 핫—로드는 상기 폴리에스테르 원단으로부터 거리 (d)가 60 내지 85讓 정도 떨어지도록 상기 원단의 위쪽 방향에 배치할 수 있다. 상기 핫-로드는 열전도율 40 내지 70 W/m . K인 금속 또는 세라믹 재질이며, 중량이 35 내지 65 g인 것을 사용할 수 있다.
또한， 본 발명에서 상기 폴리에스테르 원단에 대한 후도는 미국재료시험협회규격 ASTM D 1777에 따라 측정할 수 있으며， 우수한 기계적 물성 및 공기 차단 효과와 함께 차량 장착시 우수한 수납성 및 폴딩성을 확보하는 측면에서 0.18 내지 0.43 隱， 바람직하게는 0.25 내지 0.38 隱가 될 수 있다. 상기 폴리에스테르 원단의 후도는 에어백 쿠션의 인열강도 및 공기차단성 측면에서는 0.18 隱 이상이 될 수 있으며， 에어백 쿠션의 폴딩성 측면에서 0.43 mm 이하가 될 수 있다.
본 발명의 에어백용 원단에서 상기 폴리에스테르 원단은 다양한 섬도의 폴리에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 다만， 이러한 폴리에스테르의 섬유의 섬도에 따라 에어백용 원단 적용시 층분한 기계적 물성 및 내열성을 확보하기 위한 내열 상수의 최적 물성 범위가 달라질 수 있다. 상기 폴리에스테르 원단은 특히， 바람직하게는 400 내지 650 데니어의 섬도를 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용할 수 있다. 상기 폴리에스테르 섬유는 쿠션의 폴딩 성능과 에어백 전개시 고온-고압의 전개에너지를 흡수할 수 있는 흡수성능 측면에서 저섬도 고강력으로 유지해야 하므로， 섬도가 400 내지 650 데니어가 될 수 있다. 상기 폴리에스테르 섬유는 에너지 흡수 성능 측면에서 400 데니어 이상의 섬도를 갖는 것이 바람직하고， 에어백 쿠션의 우수한 폴딩성 확보 측면에서 650 데니어 이하의 섬도를 갖는 것이 바람직하다.
한편， 본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단은 하기 계산식 2로 정의되는 강인성 (Toughness)이 3.5 kJ/m3 내지 6.0 kJ/m3 , 바람직하게는 3.8 kJ/n 내지 5.7 kJ/m3가 될 수 있다. [계산식 2]
Figure imgf000010_0001
상기 계산식 1에서,
F는.폴리에스테르 섬유 또는 원단의 길아가 dl만큼 늘어날 때에 가해지는 하중을 나타내고，
dl은 폴리에스테르 섬유 또는 원단의 길이가 늘어난 길이를 나타낸다.
본 발명의 폴리에스테르 원단은 기존에 비해 높은 수준의 강인성 (Toughness, 파단일)을 층족함으로써, 고온-고압의 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있는 에어백용 원단이 제공될 수 있다. 이때， 강인성이라 함은 상기 계산식 2로 나타낸 바와 같이 섬유 (원사 또는 원단을 포괄함; 이하 동일함)가 인장력에 의하여 끊어질 때까지 소비되는 에너지로서， 급격한 층격에 대한 섬유의 저항성을 의미한다. 어떤 섬유가 하중 F에서 그 길이가 1에서 1+dl로 늘어날 경우, 이 때 한 일 (work)은 F - dl이 되므로, 섬유를 절단하는 데 필요한 강인성은 상기 계산식 2와 같다. 즉， 이러한 강인성은 원사 및 원단의 강 -신도 곡선의 단면적을 나타내는 것으로서, 원단에 사용되는 원사의 강도 및 신도 값이 높을수록 원단에서 발현되는 강인성은 높은 값을 가지게 된다. 특히， 에어백용 원단의 강인성이 낮아지면 에어백 전개시 고온-고압을 갖는 인플레이터의 순간적인 전개 층격을 층분히 흡수할 수 있는 원단의 저항성이 낮아지기 때문에， 에어백용 원단이 쉽게 찢어지는 결과를 초래할 수 있다. 이에 따라， 본 발명의 에어백용 원단은， 예를 들어， 3.5 kJ/m1 이상의 강인성을 확보함으로써， 에어백용 원단으로 효과적으로 적용할 수 있다.
이와 함께， 본 발명의 에어백용 원단은 에어백 전개시 고온 -고압 가스의 순간적인 큰 힘으로 급속하게 팽창될 경우 웅력 집중에 따라 우수한 수준의 인열강도를 갖을 수 있다. 이 때， 상기 에어백용 원단의 파열 강도를 나타내는 인열강도는 폴리에스테르 원단상에 별도의 고무 성분 코팅층을 포함하지 않는 비코팅 원단에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE 방법으로 측정하였을 때 18 내지 30 kgf가 될 수 있으며 , 코팅 원단에 대한 인열강도는 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE 방법으로 측정하였을 때, 30 내지 60 kgf가 될 수 있다. 여기서， 에어백용 원단의 인열강도가 비코팅 원단 및 코팅 원단 각각에서 상기 하한값， 즉, 각각 18 kgf 및 30 kgf 미만인 경우에는， 에어백의 전개시 에어백의 파열이 발생함으로써 에어백 기능에 커다란 위험을 초래할 수도 있다. 반면에， 에어백용 원단의 인열강도가 비코팅 원단 및 코팅 원단 각각에서 상기 상한값， 즉， 각각 30 kgf 및 60 kgf를 초과하는 경우에는， 원단의 활탈 저항력 (Edge Comb Resistance)이 낮아지며 에어백 전개시 공기차단성이 급격히 나빠짐으로써 바람직하지 못할 수 있다.
또한, 일반적으로 폴리에스테르는 분자 구조상 나일론 등에 비해 강연성 (stiffness)이 높은 구조를 갖는 것으로， 이로 인해 높은 모들러스의 특성을 나타내며 에어백용 원단으로 사용시 폴딩성 및 패킹성 (packing)이 현저히 떨어져， 자동차의 좁은 공간에 수납이 어렵게 된다. 이에 따라, 본 발명은 고강력 저모들러스의 특성 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용하여， 원단의 강인성 및 인열강도를 유지함과 동시에, 원단의 강연도 (stiffness)를 현저히 낮출 수 있다. 본 발명의 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 4032 방법에 따른 강연도가 1.5 kgf 이하 또는 0.2 내지 1.5 kgf, 바람직하게는 0.3 내지 1.2 kgf, 좀더 바람직하게는 0.4 내지 0.8 kgf을 나타낼 수 있다. 이같이 기존의 폴리에스테르 원단에 비해 원단의 강연도 (stiffness)를 현저히 낮추게 됨에 따라, 본 발명의 에어백용, 원단은 우수한 폴딩성과 유연성， 및 에어백 장착시 향상된 수납성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 원단은 에어백용으로 사용하기 위해서는 상기 강연도 범위를 유지하는 것이 바람직하고， 강연도가 너무 낮은 경우에는 에어백 팽창 전개시 층분한 보호 지지 기능을 하지 못할 수도 있으며， 차량 장착시에도 형태 유지 성능이 떨어져 수납성이 저하될 수 있다. 또한， 너무 딱딱한 상태가 되어 접기 어렵게 됨으로써 수납성이 저하되는 것을 방지하고, 원단의 변색 현상을 방지하기 위해서는， 상기 강연도는 1.5 kgf 이하가 바람직하고, 특히 460 데니어 미만인 경우에는 0.8 kgf 이하가 바람직하며, 550 데니어 이상인 경우에도 1.5 kgf 이하가 되는 것이 좋다. 상기 에어백용 원단의 미국재료시험협회규격 ASTM D 737 방법에 따른 정적 공기투과도는， 비코팅 원단에 대하여 ΔΡ가 125 pa일 때 10.0 cfm 이하， 바람직하게는 0.3 내지 8.0 cfm, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5.0 cfm로 될 수 있으며, ΔΡ가 500 pa일 때 14 cfm 이하, 바람직하게는 4 내지 12 cfm로 될 수 있다. 또한， 상기 비코팅 원단에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 6476 방법에 따른 동적 공기투과도는 1,700 隱 /s 이하， 바람직하게는 200 내지 1600 隱 /s, 보다 바람직하게는 400 내지 1400 隱 /s로 될 수 있다. 이때， 정적 공기투과도라 함은 에어백용 원단에 일정한 압력 부여시 원단으로 투과하는 공기량을 의미하는 것으로, 원사의 단섬도 (Denier per Filament)가 작고 원단의 밀도가 높을수록 낮은 값을 가질 수 있다. 또한， 동적 공기투과도라 함은 30~70 kPa의 평균 순간 차등 압력을 부여할 경우 원단으로의 공기투과 정도를 의미하는 것으로， 정적 공기투과도처럼 원사의 단섬도가 작고 원단의 밀도가 높을수록 낮은 값을 가질 수 있다.
특히， 에어백용 원단의 공기투과도는 원단의 폴리에스테르 원단상에 형성된 고무 성분 코팅층을 포함함으로써 현저히 낮출 수 있으며， 거의 0 cfm에 근사한 값의 공기투과도를 확보할 수도 있다. 다만， 이같이 고무 성분 코팅층을 포함하는 경우에， 본 발명의 에어백용 코팅 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 737, 방법에 따른 정적 공기투과도가, ΔΡ가 125 pa일 때 2.0 cfm 이하， 바람직하게는 0.3 내지 1.7 cfm, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5 cfm로 될 수 있으며， ΔΡ가 500 pa일 때 12 cfm 이하, 바람직하게는 4 내지 10 cfm로 될 수 있다. 또한， 상기 코팅 원단에 대하여， 미국재료시험협회규격 ASTM D 6476 방법에 따른 동적 공기투과도는 1,700 mm/s 이하， 바람직하게는 200내지 1,600 mm/s, 보다 바람직하게는 400 내지 1,400隱 /s로 될 수 있다.
여기서， 본 발명의 에어백용 원단은 비코팅 원단 및 코팅 원단에 대하여 각각 상기 정적 공기투과도 범위의 상한값을 초과하거나， 또는 동적 공기투과도 범위의 상한값을 초과하는 경우에는 에어백용 원단의 기밀성을 유지하는 측면에서는 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 5034 방법으로 상온에서 측정한 절단 신도가 25% 내지 60%， 바람직하게는 30¾ 내지 50%로 될 수 있다. 여기서， 원단의 강인성 측면에서는 상기 절단 신도가 25% 이상이 바람직하고， 활탈 저항력 측면에서는 상기 절단 신도가 60%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
또한， 상기 원단은 ASTM D 1776의 방법으로 측정한 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 각각 1.0% 이하， 바람직하게는 0.8% 이하로 될 수 있다. 여기세 원단의 형태안정성 측면에서는 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 1.0%를 초과하지 않는 것이 가장 바람직하다.
한편， 본 발명은 에어백용 원단으로서 우수한 성능을 확보할 수 있도록 하기 위하여， 다양한 에이징을 수행하여 향상된 물성이 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 이때， 상기 에이징으로는 고온 에이징 (Heat aging), 사이클 에이징 (Cycle aging), 및 고습 에이징 (Humidity aging)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 수행할 수 있으며， 바람직하게는 상기 3 가지 에이징을 수행한 후에도 우수한 정도로 강도 및 물성이 유지되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 고온 에이징 (Heat aging)은 원단을 고온에서 열처리하는 것으로 이뤄지며， 바람직하게는 온도 110 내지 130 °C에서 300 시간 이상 또는 300 내지 500 시간 동안 열처리하는 것으로 이뤄질 수 있다. 또한, 사이클 에이징 (Cycle aging)은 원단에 대하여 고온 에이징ᅳ 고습 에이징, 저온 에이징을 반복 수행하는 것으로 이뤄지며, 바람직하게는 온도 30 내지 45 °C, 상대습도 93 내지 97 %RH에서 12 내지 48 시간 동안 에이징한 후에 70 내지 120 °C에서 12 내지 48 시간 동안 에이징하고， -10 내지 -45 °C에서 12 내지 48 시간 동안 에이징하는 공정을 2회 내지 5회 반복 실시하는 것으로 이뤄질 수 있다. 고습 에이징 (Humidity aging)은 원단을 고온 다습 조건 하에서 에이징하는 것으로 이뤄지며， 바람직하게는 온도 60 내지 90 °C 및 상대습도 93 내지 97 ¾RH에서 300 시간 이상 또는 300 내지 500 시간 동안 에이징 하는 것으로 이뤄질 수 있다.
특히, 본 발명의 에어백용 원단은 상기 조건으로 에이징후에 강력을 상온에서 측정한 강력에 대하여 %로 계산한 강력유지율이 80% 이상， 바람직하게는 85% 이상， 좀더 바람직하게는 90% 이상이 될 수 있다. 이같이 고온 및 고습의 가혹 조건 하에서 장시간 에이징 후에도 원단의 강도 및 강력유지율이 우수한 범위로 유지됨으로써, 에어백용 원단으로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
한편， 발명의 다른 구현예에 따라， 소정의 특성을 갖는 폴리에스테르 섬유로 제조되는 에어백용 폴리에스테르 원단이 제공된다. 상기 폴리에스테르 원단은 단사섬도 2.5 DPF 내지 6.8 DPF이고, 적용되는 섬유의 필라멘트가 110 가닥 이상으로 형성된 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것이 될 수 있다.
특히， 본 발명은 기존에 고강도 저신율의 높은 모듈러스를 갖는 폴리에스테르 섬유가 아닌 고강도 고신율의 낮은 모들러스를 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용함으로써, 에어백 팽창시의 에너지 흡수 능력이 우수할 뿐만 아니라 우수한 형태안정성과 공기 차단성 및 우수한 폴딩성을 갖는 에어백용 폴리에스테르 원단을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단은 다양한 섬도의 폴리에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 폴리에스테르의 섬유의 섬도에 따라 쎄어백용 원단 적용시 층분한 기계적 물성 및 내열성을 확보하기 위한 내열 상수의 최적 물성 범위가 달라질 수 있다. 상기 폴리에스테르 원단은 특히, 바람직하게는 400 내지 650 데니어의 섬도를 갖는 플리에스테르 섬유를 사용할 수 있다. 상기 폴리에스테르 섬유는 쿠션의 폴딩 성능과 에어백 전개시 고온-고압의 전개에너지를 흡수할 수 있는 홉수성능 측면에서 저섬도 고강력으로 유지해야 하므로， 섬도가 400 내지 650 데니어가 될 수 있다. 상기 폴리에스테르 섬유는 에너지 흡수 성능 측면에서 400 데니어 이상의 섬도를 갖는 것이 바람직하고， 에어백 쿠션의 우수한 폴딩성 확보 측면에서 650 데니어 이하의 섬도를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리에스테르 원단은 고유점도가 1.05 내지 2.0 dl/g, 바람직하게는 1.10 내지 1.90 dl/g인 폴리에스테르 칩으로 제조된 폴리에스테르 섬유를 사용할 수 있다. 상기 폴리에스테르 원단이 상온 및 고온， 고습의 가혹 조건 하에서 에이징 후에도 우수한 물성을 유지하기 위해서는, 폴리에스테르 섬유를 고유점도 1.05 dl/g 이상인 폴리에스테르 칩으로 제조하는 것이 바람직하다. 또한， 저수축의 특성을 발현하기 위하여 고유점도 2.0 dl/g 이하인 폴리에스테르 칩으로 제조된 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것이 바람직하다 .
상기 폴리에스테르 섬유는 일반적인 코팅 직물의 라미네이트 코팅 온도에 해당하는 150 C 에서의 수축웅력이 0.005 내지 0.075 g/d인 것이 바람직하고, 일반적인 코팅 원단의 졸 코팅 온도에 해당하는 200 °C에서의 수축응력이 0.005 내지 0.075 g/d인 것이 바람직하다. 즉， 상기 150 °C와 200 °C에서의 수축웅력이 각각 0.005 g/d 이상은 되어야 코팅 공정중 열에 의한 원단의 처짐 현상을 막을 수 있고, 0.075 g/d 이하가 되어야 코팅공정을 지나 상온에서 냉각될 때 이완응력을 완화시킬 수 있다.
또한， 상기 폴리에스테르 섬유는 코팅공정 중 열처리시 일정 수준 이상의 장력을 주어 제직형태를 유지하여 결과적으로 에어백용 원단의 형태 변형을 방지하기 위해 Γ77 °C에서의 수축율이 6.5% 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서 정의하는 상기 수축웅력은 0.10 g/d의 고정 하중 하에서 측정한 값을 기준으로 하며， 수축율은 0.01 g/d의 고정 하중 하에서 측정한 값을 기준으로 한다.
상기 폴리에스테르 섬유는 통상의 폴리에스테르 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 원사인 것이 바람직하고， 더욱 바람직하게는 PET를 70 몰¾ 이상, 바람직하게는 90몰% 이상 포함하는 PET 원사인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리에스테르 섬유의 필라멘트수는 많을수록 소프트한 촉감을 즐 수 있으나, 너무 .많은 경우에는 방사성이 좋지 않을 수 있으므로, 필라멘트수는 96 내지 160으로 될 수 있다.
특히， 상기 폴리에스테르 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 885의 방법으로 측정한 모들러스 (Young's modulus)가 신도 1%에서 즉, 1% 신장된 지점에서 60 내지 100 g/de, 바람직하게는 75 내지 95 g/de이며， 신도 2%에서 즉， 2% 신장된 지점에서 20 내지 60 g/de, 바람직하게는 22 내지 55 g/de인 폴리에스테르 섬유를 사용할 수 있다. 이는 통상의 폴리에스테르 섬유의 모들러스 (Young's modulus)가 1% 신장된 지점에서의 모듈러스 (Young's modulus)가 110 g/de 이상이며， 2% 신장된 지점에서의 모들러스가 80 g/de 이상인 것과 비교시， 현저히 낮은 초기 모들러스를 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용하여 본 발명의 에어백용 원단을 제조할 수 있는 것이다.
이 때， 상기 폴리에스테르 섬유의 모들러스는 인장시험시 얻어지는 응력- 변형도 선도의 탄성 구간 기을기로부터 얻어지는 탄성계수의 물성값으로， 물체를 양쪽에서 잡아 늘일 때， 물체의 늘어나는 정도와 변형되는.정도를 나타내는 탄성률에 해당하는 값이다. 상기 섬유의 모들러스가 높으면 탄성은 좋으나 원단의 강연도 (stiffness)가 나빠질 수 있으며， 모들러스가 너무 낮을 경우 원단의 강연도는 좋으나 탄성회복력이 낮아져서 원단의 강인성이 나빠질 수 있다. 이같이， 기존에 비해 낮은 범위의 초기 모들러스를 갖는 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는 본 발명의 폴리에스테르 원단은 기존의 폴리에스테르 원단의 높은 강연도 (stiffness) 문제 등을 해결하고， 우수한 폴딩성， 유연성, 및 수납성을 나타낼 수 있다. 한편， 상기 폴리에스테르 섬유는 인장강도가 8.8 g/d 이상， 바람직하게는 8.8 내지 10.0 g/d, 보다 바람직하게는 9.2 g/d 내지 9.8 g/d이고， 절단신도가 14% 내지 23%， 바람직하게는 15% 내지 22¾를 나타낼 수 있다. 또한， 상기 원사는 건열수축율이 6.5% 이하 또는 1.0% 내지 6.5¾， 바람직하게는 2.0 % 내지 5.6 %을 나타낼 수 있고, 용융 열용량 (ΔΗ)이 40 내지 65 J/g, 바람직하게는 45 내지 58 J/g를 나타낼 수 있다.
이미 상술한 바와 같이, 본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단은 고유점도 및 초기 모듈러스, 신율 범위를 최적 범위로 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용하여 제조하여， 에어백용 원단으로 제조시 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
상기 폴리에스테르 섬유는 PET 증합체를 용융 방사하여 미연신사를 제조하고, 상기 미연신사를 연신하는 방법으로 제조될 수 있고, 이들 각 단계의 구체적 조건이나 진행 방법이 폴리에스테르 섬유의 물성에 직 ·간접적으로 반영되어 본 발명의 에어백용 원단에 효과적으로 사용할 수 있는 폴리에스테르 섬유가 제조될 수 있다.
특히， 좀더 바람직한 일 구현예에서, 상기 고강도 고신율 저모듈러스 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 70 몰% 이상 포함하고 고유점도가 1.05 dl/g 이상인 고점도 증합체를 사용하여 200 내지 300 °C의 저온에서 용융 방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조하는 단겨 1， 및 상기 폴리에스테르 미연신사를 5.0 내지 6.0의 연신비 조건 하에서 연신하는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다. 아 때, 카르복실 말단기 (CEG) 함량이 낮은， 바람직하게는 30 meq/kg 이하의 고점도 PET 중합체를 사용하여 저온 조건 하에서， 더욱 바람직하게는 저온 /저속 조건 하에서 용융 방사함으로써， 원사의 고유점도 저하 및 CEG 함량 증가를 최대한으로 억제하고， 원사의 우수한 기계적 물성을 유지하면서 동시에 고신율 특성을 확보할 수 있다. 더욱이， 후속의 연신 공정에서 5.0 내지 6.0의 최적화된 연신비 조건 하에서 연신을 수행함으로써， 원사의 신율 저하를 최대한 억제함으로써 고강도 고신율의 저모들러스를 갖는 폴리에스테르 섬유를 제조하여 에어백용 원단 직물에 효과적으로 적용할 수 있다.
여기서， 상기 용융 방사 공정을 고온으로 수행할 경우， 예컨대, 300 °C를 초과하여 수행할 경우에는 PET 중합체의 열분해가 다량으로 발생하여 고유점도 저하 및 CEG 함량의 증가가 커질 수 있으며ᅳ 고온에서 분자내 배향성 증가로 신율의 저하 및 모들러스 증가가 커질 수 있고, 원사의 표면 손상으로 전반적인 물성 저하를 초래할 수 있어 바람직하지 않다. 또한， 너무 높은 연신비, 예컨대 6.0을 초과하는 연신비 조건 하에서 상기 연신 공정을 진행하면, 과연신 수준이 되어 상기 연신사에 절사 또는 모우 등이 발생할 수 있어 위 제조 방법을 통해 제조된 폴리에스테르 섬유 역시 에어백용 원단으로 사용하기에 바람직한 물성을 나타내기 어렵다. 그리고， 비교적 낮은 연신비 하에서 연신 공정을 진행하면， 섬유 배향도가 낮아 이로부터 제조된 폴리에스테르 섬유의 강도가 일부 낮아질 수 있으므로, 바람직하게는 5.0 이상의 연신비 하에서 연신 공정을 수행하는 것이 에어백용 원단 등에 적용되기에 적합한 고강도 고신율 저모들러스의 폴리에스테르 섬유의 제조가 가능하다.
한편， 이같이 높은 연신비 조건 하에서 고강도이면서도 저모듈러스의 고신율인 폴리에스테르 섬유를 제조하는 측면에서， 후속 공정와 제반 조건을 최적화하여 수행할 수 있다. 특히， 직접 방사 연신 공정으로 고강도 및 저수축의 성질을 동시에 만족시키면서 낮은 모들러스의 폴리에스테르 섬유를 제조하기 위하여 고점도의 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합 칩을 사용하여 용융 방사한 다음， 와인더에 권취하기까지 다단 고뎃 를러를 거치며 연신， 열고정, 이완, 권취하는 공정을 포함하여， 이러한 공정의 제반 조건을 효과적으로 최적화할 수 있다.
이러한 측면에서, 상기 연신 공정은 상기 미연신사를 오일 픽업량 0.2% 내지 2.0)의 조건 하에서 고뎃 를러를 통과시킨 후에 수행할 수 있다. 상기 이완 과정에서 이완률은 1% 내지 14%가 바람직하며 , 1% 미만일 경우에는 수축율의 발현이 어려우며 높은 연신비 조건 하에서와 마찬가지로 높은 섬유 배향도 형성에 따라 고신율 저모들러스 섬유 제조가 어려워질 수 있으며, 14%를 초과할 경우에는 고뎃 롤러상에서 사떨림이 심해져서 작업성을 확보할 수가 없다.
또한， 상기 연신 공정에서는 상기 미연신사를 대략 210 내지 250 °C의 온도 하에서 열처리하는 열고정 공정을 추가로 수행할 수 있으나， 좀더 바람직하게는 에어백용 원사의 용융 열용량 (ΔΗ) 향상을 위해서는 상기 연신 공정의 적절한 진행을 위해 230 내지 250 °C 의 온도로 열처리를 하는 것이 좋다. 여기서， 은도가 210 °C 미만일 경우에는 열적 효과가 층분하지 못함으로써 고분자 결정구조의 결정화도가 부족할 뿐만 아니라 이완효율도 떨어짐으로써 우수한 수축률 달성이 어려우며 , 250 C를 초과할 경우에는 열분해에 의한 원사강도 저하 및 롤러상 타르 발생이 증가하여 작업성이 저하될 수 있다.
이때， 상기 고뎃 롤러를 통과하는 연신사에 대한 권취속도는 2,000 내지 4,000 m/min, 바람직하게는 2,500 내지 3,700 m/min으로 수행할 수 있다.
상기와 같은 공정 최적화를 통해 낮은 초기 모들러스를 갖고 고강도 고신율의 에어백용 폴리에스테르 섬유를 확보할 수 있다. 또한， 이러한 용융 방사 및 연신 공정의 최적화를 통해， 높은 습도 조건 하에서 산으로 존재하여 폴리에스테르 섬유의 기본 분자쇄 절단을 유발시키는 카르복실 말단기 (CEG, Car boxy 1 End Group)를 최소화할 수 있다. 따라서， 이러한 폴리에스테르 섬유는 낮은 초기 모들러스 및 높은 신율 범위를 동시에 나타내어 우수한 기계적 물성 및 수납성, 형태안정성, 내층격성， 공기 차단 효과를 갖는 에어백용 원단에 바람직하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 구현예에 따라， 폴리에스테르 섬유를 사용한 에어백용 원단의 제조 방법이 제공된다. 상기 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조 방법은 에어백용 생지를 제직하는 단계, 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하여 하는 단계， 및 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 폴리에스테르 섬유는 통상적인 제직 방법과， 정련 및 텐터링 공정을 거쳐서 최종적인 에어백용 원단으로 제조될 수 있다. 이때， 원단의 제직형태는 특정 형태에 국한되지 않으며 평직 타입과 0PW(0ne Piece Woven) 타입의 제직형태 모두가 바람직하다.
특히, 본 발명의 에어백용 원단은 상기 폴리에스테르 섬유를 위사 및 경사로 이용하여 비밍 (beaming), 제직， 정련， 및 텐터링 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 상기 원단은 통상적인 제직기를 사용하여 제조할 수 있으며， 어느 특정 직기를 사용하는 것에 한정되지 않는다. 다만, 평직형태의 원단은 레피어 직기 (Rapier Loom)나 에어제트 직기 (Air Jet Loom) 또는 워터제트 직기 (Water Jet Loom) 등을 사용하여 제조할 수 있으며， 0PW 형태의 원단은 자카드 직기 (Jacqu rd Loom)를 사용하여 제조할 수 있다.
다만， 본 발명은 기존에 비해 고강도 고신율의 낮은 수축율을 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용함에 따라， 기존에 비해 좀더 높은 온도에서 열처리 공정을 수행할 수 있다. 즉， 본 발명에서는 상기 제직된 생지를 정련 및 텐터링하는 공정을 거쳐， 텐터링된 직물에 고무성분으로 코팅하고 건조한 후에 가황온도 140 내지 210 바람직하게는 160 내지 200 °C， 및 가장 바람직하게는 175 내지 195 °C에서 경화시키는 과정을 수행하며， 상기 가황온도는 원단의 인열강도 등 기계적 물성 유지 측면에서 140 °C 이상이 되어야 하며, 강연도 측면에서 210 °C 이하가 되어야 한다. 특히, 상기 열처리 공정은 다단계로 수행할 수 있으며, 예를 들어 150 내지 170 °C에서 1차 열처리 공정을 수행한 후에, 170 내지 190 °C에서 2차 열처리 공정을 수행한 후에, 190 내지 210 °C에서 3차 열처리 공정을 수행할 수 있다.
이같이 본 발명의 폴리에스테르 원단을 고은 열처리 공정을 통해 제조하는 경우에， 폴리에스테르 섬유 자체의 저수축율 특성으로 제질 밀도 등을 향상시킴으로써 , 우수한 형태안정성 및 공기 차단 효과， 강연성 향상 및 인열강도 개선 효과를 더욱 크게 부여할 수 있다.
또한， 상기 가황온도에서 경화 시간은 30 내지 120 초， 바람직하게는 35 내지 100 초， 및 가장 바람직하게는 40 내지 90 초 범위에서 수행할 수 있다. 여기서， 상기 경화시간이 30 초 미만인 경우에 고무성분에 의한 코팅층의 경화 작업이 효과적으로 이뤄지지 않아 원단의 기계적 물성이 저하되어 코팅이 벗겨지는 등의 문제가 있으며, 상기 경화 시간이 120 초를 초과하는 경우에 최종 제조된 원단의 강연도 및 후도가 증가하여 폴딩성이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명의 에어백용 원단은 원단의 일면 또는 양면에 전술한 바와 같은 고무성분에 의한 코팅을 실시할 수 밌으며， 상기 고무성분의 코팅층은 나이프 코트법 닥터블레이드법， 또는 분무코팅법으로 적용할 수 있지만， 이 또한 상기 언급된 방법에만 한정되지는 않는다.
이렇게 코팅된 에어백용 원단은 재단과 봉제공정을 거치면서 일정한 형태를 갖는 에어백 쿠션 형태로 제조될 수 있다. 상기 에어백은 특별한 형태에 국한되지 아니하며 일반적인 형태로 제조될 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상술한 폴리에스테르 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 커른 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 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
【발명의 효과】
본 발명에 따르면， 고강력 및 고내열성의 우수한 기계적 물성을 갖는 폴리에스테르 원단 및 이를 이용해 얻어지는 차량용 에어백이 제공된다. 이러한 폴리에스테르 원단은 낮은 모들러스， 고강도, 고신율의 폴리에스테르 섬유를 사용하여 고온의 열처리 공정을 통해서도 열수축을 최소화하며 우수한 내열성， 기계적 물성， 형태안정성, 및 공기 차단 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라， 이와 동시에 우수한 폴딩성 및 유연성을 확보할 수 있어 자동차 장착시 수납성을 현저히 개선하고 동시에 승객에게 가해지는 층격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.
따라서, 본 발명의 폴리에스테르 원단은 차량용 에어백 제조 등에 매우 바람직하게 사용될 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 일반적인 에어백 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내열 상수의 측정장치를 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 폴리에스테르 비코팅 원단의 핫 -로드 온도에 따른 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간을 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 1에 따라 제조된 폴리에스테르 비코팅 원단의 핫 -로드 온도에 따른 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간을 나타낸 그래프이다.
【발명을 실시하기 위한구체적인 내용】
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 1~5
소정의 고유점도를 갖는 PET 칩을 용융 방사기를 통해 1 스텝 (step)으로 폴리에스테르 섬유를 제조한 후에， 상기 원사를 사용하여 래피어직기를 통해 에어백용 원단 생지를 제직하고， 정련 및 텐터링 공정을 거쳐 폴리에스테르 원단을 제조하였다.
이때， PET 칩의 고유점도， CEG 함량， 용융방사온도， 연신비， 열처리 온도, 원사의 강인성， 인열강도, 인장강도， 용융 열용량 (ΔΗ) 등의 물성， 및 원단의 경사 및 위사 제직밀도， 제직형태， 열처리 온도， 고무성분， 코팅량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며， 고무 성분의 코팅층 형성 공정은 나이프 코팅 (knife over roll coating) 방법 등으로 수행하였다. 이외에 나머지 조건은 에어백용 폴리에스테르 원단 제조를 위한 통상적인 조건에 따랐다.
[표 1]
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
PET 함량 (몰 %) 100 100 100 100 100
PET 칩의 고유점도 (dl/g) 1.25 1.33 1.40 1.55 1.75
PET 칩의 CEG (meq/kg) 30 27 24 23 22
방사온도 rc) 293 295 295 295 295
연신비 5.99 6.03 6.07 6.11 6.15 원사의 열처리온도 rc) 235 239 243 240 244 원사의 고유점도 (dl/g) 0.93 0.97 1.05 1.11 1.20 원사의 강인성
79 80 86 87 86 (Toughness, J/m')
원사의 모들러스
85 84 79 78 82 (신도 1¾에서， g/de)
원사의 모들러스
47.0 46.6 26.8 26.3 26.0 (신도 2%에서 , g/de)
원사의 인장강도 (g/d) 9.1 9.2 9.25 9.3 9.35 원사의절단신도 (¾) 16.5 17 18.7 ' 19.0 18.5 원사의 용융열용량 (ΔΗ) 47.6 48.6 49.5 51 52.5 건열수축율 (%) 5.2 5.3 2.8 4.0 5.3 단사섬도 (DPF) 3.82 3.23 2.92 4.61 4.17 총섬도 (de) 420 420 420 600 600 필라멘트수 110 130 144 130 144 제직밀도 (경사 X위사) 49x49 49x49 49x49 43x43 43x43 제직형태 평직 평직 평직 평직 평직 가황온도 rc) 180 185 190 185 190
액상 액상 액상 액상 액상 고무성분
실리콘 실리콘 실리콘 실리콘 실리콘 고무 코팅량 (g/m 2) 25 25 25 25 25 상기 실시예 1~5에 따라 제조된 폴리에스테르 원단에 대하여 다음의 방법으로 물성을 측정하였으며 측정된 물성은 하기 표 2에 정리하였다. (a) 후도
고무 성분이 코팅 처리 전의 비코팅된 폴리에스테르 직물 및 고무 성분 코팅된 폴리에스테르 원단을 사용하여 각각의 후도 (D)를 미국재료시험협회규격 ASTM D 1777에 따라 측정하였다. (b) 내열상수
고무 성분이 코팅 처리 전의 비코팅된 폴리에스테르 직물 및 고무 성분 코팅된 폴리에스테르 원단을 사용하여 각각의 시편으로 가로 50mm X세로 50隱를 재단한 후, 도 2에 나타낸 바와 같은 핫 -로드 테스터 (hot rod tester) 장치에 상기 시편을 장착하였다. 또한， 상기 테스터 장치에서 핫 -로드 (스틸 재질, 직경 10 mm, 길이 82 mm, 무게 50 g, 열전도율 55 W/m . K)를 승온 속도 20 °C/min로 가열하여 각각 450 °C 및 600 °C의 온도 (T)로 달군 후에 상기 시편으로부터 거리 (d)가 76 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, sec)을 측정하고， 하기 계산식 1에 의해 내열상수 값을 계산하였다.
실시예 1에 따른 폴리에스테르 비코팅 원단의 핫 -로드 온도에 따른 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간 (t, sec)에 대한 그래프를 도 3에 나타내었다. 이와 동일한 방법으로 나머지 폴리에스테르 원단에 대하여서도， 자유낙하시킨 핫-로드의 체류 시간올 측정하고 상기 계산식 1에 따라 각각의 내열상수를 산측하였다. 특히， 이러한 측정을 각각의 폴리에스테르 원단에 대하여 10회 반복하여 실시한 후에， 평균 내열 상수를 산측하여 하기의 표 2에 나타내었다.
[계산식 1]
내열상수 (X) = (Txt)/(600XD)
상기 계산식 1에서，
T는 자유 낙하시키는 핫-로드의 온도로서 350 내지 750 t의 온도 범위를 가지며，
t는 상기 핫-로드를 자유 낙하시켜， 상기 핫-로드가 폴리에스테르 원단과 접촉한 후부터 상기 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간 (sec)을 나타내고
D는 상기 폴리에스테르 원단의 후도 (mm)를 나타내며， 코팅 원단의 경우 코팅층을 포함하는 원단의 후도 (mm)를 나타낸다.
(c) 강인성 (Toughness)
하기 계산식 2에 의해 강인성 (Toughness, J/m3) 값을 계산하였다. [계산식 2] 강인성 (Toughness， 파단일)
Figure imgf000024_0001
상기 계산식 2에서，
F는 폴리에스테르 섬유 또는 원단의 길이가 dl만큼 늘어날 때에 가해지는 하중을 나타내고，
dl은 폴리에스테르 섬유 또는 원단의 길이가 늘어난 길이를 나타낸다. 이때， 원단의 강인성은 코팅 처리 전의 비코팅된 원단으로 측정하였다.
(d) 인열강도
코팅 처리 전의 비코팅된 원단 및 코팅 처리후의 코팅된 원단을 사용하여 각각의 시편으로 가로 75mm X세로 200mm를 재단한 후， 상기 시편의 위쪽과 아래쪽 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 76 mm/min, 300 mm/min 인열속도로 에어백용 원단의 인열강도를 측정하였다.
(e) 인장강도 및 절단신도
코팅 처리 전의 비코팅된 원단으로 시편을 재단하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 5034에 따른 인장강도 측정장치의 하부 클램프에 고정시키고， 상부 클램프를 위로 이동시키면서 에어백 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， 코팅 처리 전의 비코팅된 원단으로 시편을 재단한 후， 경사 및 위사 방향으로 수축 전 길이인 20 cm씩을 표시하고 149 °C에서 1 시간 동안 챔버에서 열처리한 시편의 수축한 길이를 측정하여 경사방향 및 위사방향의 원단수축율 수축전 길이 - 수축후 길이) / 수축전 길이 X 100%} 측정하였다.
(g) 강연도
코팅 처리 전의 비코팅된 원단에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 4032에 따른 강연도 측정장치를 이용하여 써클라벤드법 (Circular Bend)법으로 원단의 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. .
(h) 공기투과도
미국재료시험협회규격 ASTM D 737에 따라 코팅 처리 전의 비코팅된 원단을 20 °C, 65 %RH 하에서 1일 이상 방치한 후， ΔΡ가 각각 125 pa 및 500 pa의 압력의 공기가 38 cm2의 원형단면을 통과하는 양을 측정하여 정적 공기투과도로 나타내었다.
또한， ASTM D 6476에 따라 동적 공기투과도 시험기 (TEXTEST FX 3350Dynamic Air Permeability Tester)를 사용하여 상기 비코팅 원단의 동적 공기투과도를 측정하여 나타내었다.
[표 2]
Figure imgf000026_0001
투과도 /
ΔΡ = 500 pa 9.5 9.3 9.2 5.4 5.4 비코팅 (cfm)
동적 공기투과도 /비코팅 (腿 /s) 620 610 590 450 430 비교예 1~3
하기 표 3에 기재된 조건을 제외하고는 실시예 1~5와 동일한 따라 비교예 1~5의 폴리에스테르 원단을 제조하였다.
[표 3]
구 분 비교예 1 비교예 2 비교예 3
PET 함량 (몰 %) 100 100 100
PET 칩의 고유점도 (dl/g) 0.85 0.90 0.95
PET 칩의 CEG (meq/kg) 50 47 43 방사온도 rc) 301 302 305 연신비 4.95 5.03 5.10 원사의 열처리온도 rc) 198 202 205 원사의 고유점도 (dl/g) 0.61 0.63 0.65 원사의 강인성
59 63 67 (Toughness, J/ m!)
원사의 모들러스
115 119 125 (신도 1¾에서， g/de)
원사의 모들러스
85 91 93 (신도 2¾에서， g/de)
원사의 인장강도 (g/d) 6.9 7.2 7.5 원사의절단신도 (%) 10 11 13 원사의 용융열용량 (ΔΗ) 30.5 32.1 32.5 건열수축율 (¾) 15.5 15 13.7 단사섬도 (DPF) 6.18 6.18 6.18 총섬도 (de) 420 420 420 필라멘트수 68 68 68 제직밀도 (경사 X위사) 49x49 49x49 49x49 제직형태 평직 평직 평직 가황온도 rc) 180 185 190 고무성분 액상 실리콘 액상 실리콘 액상 실리콘 고무 코팅량 (g/m 2) 25 25 25 상기 비교예 1~3에 따라 제조된 폴리에스테르 원단에 대한 물성을 하기 표 4 에 정리하였다. 이때， 비교예 1에 따른 폴리에스테르 비코팅 원단의 핫 -로드 온도에 따른 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간 (t, sec)에 대한 그래프를 도 4에 나타내었으며， 상술한 바와 같은 방법으로 비교예 1~3의 폴리에스테르 원단에 대한 각각의 내열상수를 산측하였다.
[표 4]
구 분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 원단의 강인성
2.4 2.5 2.7
(Toughness, kJ/n )
원단의 인열강도 (kgf)/비코팅 13 14 15 원단의 인열강도 (kgf)/코팅 21 23 23 원단의 인장강도 (kgf /inch) 183 190 195
원단의 절단신도 (¾) 18 20 20
강연도 (kgf) 1.8 1.8 1.8 후도 )/비코팅 0.265 0.265 0.265 내열상수 /비코팅
0.92 0.95 0.95 (at 450 °C , Hot Rod)
내열상수 /비코팅
0.82 0.84 0.84 (at 600 °C , Hot Rod)
후도 /코팅 0.271 0.271 0.271 내열상수 /코팅
4.83 4.84 4.85 (at 450 °C, Hot Rod) 내열상수 /코팅
4.35 4.35 4.35
(at 600 °C, Hot Rod)
원단수축을 경사 1.3 1.3 1.2
(%) 위사 1.2 1.0 0.9 정적 공기 ΔΡ = 125 pa 2.5 2.4 2.4 투과도 (cfm) ΔΡ = 500 pa 13.8 13.7 13.6 동적 공기투과도 /비코팅 (誦 /s) 1950 1920 1910 상기 표 2 및 4에 나타낸 바와 같이， 본 발명에 따라 고강도 고신율의 낮은 모듈러스 (Young's modulus)를 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용하여 특정 범위의 내열 상수를 갖는 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단은 기존의 폴리에스테르 섬유를 사용한 비교예 1~3의 에어백용 원단에 비해 우수한 기계적 물성 및 향상된 원단 수축율， 강연도 및 공기투과도 등에서 우수한 물성을 갖는 것임을 알 수 있다.
특히, 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단은 핫 -로드 실제 온도가 450 °C일 때 비코팅 원단 상태에서 1.3 내지 2.69의 내열상수를 나타내고, 핫—로드 실제 온도가 600 °C일 때 비코팅 원단 상태에서 1.11 내지 1.53의 내열상수를 나타냄으로써， 원단수축율이 0.3% 내지 0.5%이며， 강인성이 3.75 내지 5.6 kJ/m3이고， 비코팅 원단의 인열강도가 19 내지 26 kgf이며, 인장강도가 227 내지 305 kgf/ inch임은 물론， 강연도가 0.35 내지 1.0 kgf로 매우 우수한 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 고강도 고신율의 낮은 모들러스 (Young' s modulus)를 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용하여 특정 범위의 내열 상수를 갖는 본 발명의 폴리에스테르 원단은 에어백용 원단으로서 최적의 물성 범위를 가짐으로써, 우수한 형태안정성 및 기계적 물성과 함께 우수한 폴딩성， 수납성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
그러나， 기존의 저강도， 저신율, 높은 단사섬도， 높은 모듈러스 (Young' s modulus)를 갖는 폴리에스테르 섬유를 사용한 비교예 1~3의 에어백용 원단의 경우 핫 -로드 실제 온도가 450 °C일 때 비코팅 원단 상태에서 0.92 내지 1.16의 내열상수를 나타내고 핫-로드' 실제 온도가 600 °C일 때 비코팅 원단 상태에서 0.82 내지 0.93의 내열상수를 나타냄으로써， 원단수축율이 0.9% 내지 1.3¾로 현저히 증가하고， 인장강도가 187 내지 200 kgf/inch이며， 비코팅 원단의 인열강도가 13 내지 20 kgf로서 원단의 기계적 강도 또한 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 따라서, 비교예 1~3의 에어백용 원단은 상기 실시예 1~5의 에어백용 원단 대비 기계적 물성 및 형태안정성 등에서 모두 불리한 물성값을 보임으로써， 실제 에어백용 원단으로 적용하기에는 문제점이 많은 것으로 확인되었다.

Claims

【특허청구범위】 【청구항 11 하기 계산식 1로 정의되는 내열 상수 (X)가 비코팅 원단 상태에서 1.0 내지 6.5인 폴리에스테르 원단:
[계산식 1]
내열상수 (X) = (Txt)/(600XD)
상기 계산식 1에서，
T는 자유 낙하시키는 핫-로드의 온도로서 350 내지 750 t의 온도 범위를 가지며，
t는 상기 핫-로드를 자유 낙하시켜， 상기 핫-로드가 폴리에스테르 원단과 접촉한 후부터 상기 폴리에스테르 원단을 통과할 때까지 걸린 시간 (sec)을 나타내고,
D는 상기 폴리에스테르 원단의 후도 (隱)를 나타냄.
【청구항 2】
제 1항에 있어서
상기 핫-로드의 온도 (T)가 450 °C일 때, 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 00는 1.20 내지 3.5이고，
상기 핫-로드의 온도 (T)가 600 °C일 때, 상기 계산식 1로 정의되는 내열상수 (X)는 1.0 내지 2.0인 폴리에스테르 원단.
【청구항 3】
제 1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 원단상에 형성된 고무 성분의 코팅층을 포함하고， 코팅된 폴리에스테르 원단의 내열 상수가 2.8 내지 17.0인 폴리에스테르 원단.
【청구항 4】
제 3항에 있어서,
상기 핫-로드의 온도 (T)가 450 °C일 때， 코팅된 폴리에스테르 원단의 내열 상수가 3.3 내지 10.0 이고
상기 핫-로드의 온도 (T)가 600 °C일 때， 코팅된 폴리에스테르 원단의 내열 상수가 3.0 내지 7.0 인 폴리에스테르 원단.
【청구항 5]
제 1항에 있어서，
상기 원단은 400 내지 650 데니어의 섬도를 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것인 폴리에스테르 원단.
【청구항 6】
제 1항에 있어서，
상기 원단은 인장강도 8.8 g/de 이상， 절신 14% 내지 23¾， 건열수축율 1.0% 내지 6.5%， 및 용융 열용량 (ΔΗ)이 40 내지 65 J/g인 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것인 폴리에스테르 원단.
【청구항 7】
제 1항에 있어서，
상기 원단은 고유점도가 1.05 내지 2.0 dl/g인 폴리에스테르 칩으로부터 제조된 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것인 폴리에스테르 원단.
【청구항 8】
제 3항에 있어서，
상기 고무 성분은 분말 (powder)형 실리콘, 액상 (liquid)형 실리콘， 폴리우레탄， 클로로프로렌， 네오프렌고무， 및 에멀젼형 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 폴리에스테르 원단.
【청구항 9】
제 3항에 있어서，
상기 고무성분의 단위면적당 코팅량이 20 내지 200 g/m2인 폴리에스테르 원단.
【청구항 10】
폴리에스테르 섬유로 에어백용 생지를 제직하는 단계，
상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계， 및
상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계
를 포함하는， 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 원단의 제조 방법 .
[청구항 11】
제 10항에 있어서, 상기 텐터링 단계에서 가황온도는 140 내지 210 °C인 폴리에스테르 원단의 제조방법.
【청구항 12】
저 U항 내지 계 9항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백.
【청구항 13】
제 12항에 있어서，
상기 에어백은 프론탈용 에어백 또는 사이드 커튼형 에어백인 차량용 에어백.
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