WO2014051385A2 - 에어백용 코팅 원단 - Google Patents

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    • Y10T442/291—Coated or impregnated polyolefin fiber fabric

Definitions

  • the present invention relates to a coated fabric for airbags.
  • the present invention relates to a coating fabric for airbags by applying a specific liquid silicone rubber to the surface of the fabric, excellent mechanical properties and pressure-resistance performance of the coating fabric.
  • an air bag detects a collision stratification applied to a vehicle at a speed of about 40 kra / h at a speed of about 40 kra / h, and then explodes a gunpowder to expel gas into the airbag.
  • a collision stratification applied to a vehicle at a speed of about 40 kra / h at a speed of about 40 kra / h, and then explodes a gunpowder to expel gas into the airbag.
  • it refers to a device that protects the driver and the passenger, and the structure of a general airbag system is as shown in FIG.
  • a general airbag system includes 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.
  • An electronic control for igniting the airbag modules 100 mounted on the steering wheel 101, a shock sensor 130 for generating a shock signal upon collision, and a primer 122 of the inflator 121 according to the stratified signal. It includes a module (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 becomes a front stratification.
  • the electronic control caps 110 that recognizes this ignite the primer 122 to burn the gas generating agent inside the inflator 121.
  • the gas generator thus burned hoees 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 collides with the inflated airbag 124 as the head and chest of the driver move forward by inertia.
  • the gas of the airbag 124 is rapidly discharged to the discharge hole formed in the airbag 124 and fully acts on the front part of the driver. Therefore, the striking force transmitted to the driver By making it effective, the secondary injury can be reduced.
  • curtain airbags used in automobiles are airbags that protect passengers in case of a rollover accident or side stratification, and thus may protect passengers from secondary stratification or vehicle overturning as the internal pressure is maintained for a predetermined time.
  • the airbag due to rapid gas generation in the inpolator may increase the airtightness of the fabric by additionally applying a coating layer in order to exhibit excellent expansion performance and deployment performance during deployment.
  • the existing coating fabric when the existing coating fabric is applied, the elongation of the liquid silicone rubber is low so that the silicone coating layer at the seam area can be torn at the time of deployment, or a hole is generated, causing gas leakage (Air-Leakage). It was difficult to maintain internal pressure.
  • the emission mitigation which evaluates the safety of curtain airbags that protects the occupant's safety in the event of a rollover of a vehicle, has been strengthened, it is demanding the excellent pressure resistance performance of the cushion.
  • the present invention is to provide a coating fabric for airbags that can minimize the damage to the fabric at a strong pressure and temperature during airbag deployment and can maintain excellent inflation performance and internal pressure for a certain time.
  • the present invention also provides a method of manufacturing the coating fabric for the airbag.
  • the present invention provides a coating fabric for an airbag on which a coating layer including a liquid ( ⁇ quid) silicone rubber having an elongation of 1,000% or more, measured by the Korean Industrial Standard KS M 6518 method, is formed on a surface of a fabric.
  • a coating layer including a liquid ( ⁇ quid) silicone rubber having an elongation of 1,000% or more, measured by the Korean Industrial Standard KS M 6518 method is formed on a surface of a fabric.
  • the fabric is selected from the group consisting of nylon fiber, polyester fiber, polyolefin fiber, and aramid fiber It may be to include one or more fibers.
  • the liquid silicone rubber may have a viscosity of 150,000 to 290,000 CP measured by the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 427 method.
  • Coating amount per unit area of the fabric of the liquid silicone rubber may be 15 to 150 g / m 2 .
  • the coating fabric for the airbag of the present invention may have a tear strength of 350 N or more measured by the International Organization for Standardization ISO 13934-2.
  • the coating fabric for the airbag of the present invention may be 2,000 strokes or more the number of scrub resistance measured by the International Organization for Standardization ISO 5981.
  • the invention also provides a coating layer comprising a liquid silicone rubber on the surface of the tentered fabric, the steps of weaving the fabric, refining the woven fabric, tenring the refined fabric, and the surface of the tented fabric.
  • the liquid silicone rubber provides a method of manufacturing a coating fabric for airbags having an elongation of more than 1,000% measured by the method of the Korean Industrial Standard KS M 6518.
  • the coating amount per unit area of the liquid silicone rubber may be 15 to 150 g / m 2 .
  • the manufacturing method of the coating fabric for the air bag may further comprise the step of performing a vulcanization process under a temperature condition of 150 to 200 ° C for the fabric on which the coating layer is formed.
  • a coating fabric for airbags excellent in mechanical properties and pressure resistance retention performance.
  • the coating fabric for airbags uses a coating agent based on a liquid silicone rubber resin of high elongation to significantly improve the adhesion to the fabric, so that the coated surface does not peel off when the inflator is deployed, thereby providing excellent morphological stability, mechanical properties, and air blocking effect. This can minimize passenger stratification and keep passengers safe. Therefore, the cushion to which the coated fabric for airbags according to the present invention is applied can be very preferably used for vehicle airbag systems and the like.
  • FIG. 1 is a view showing a general airbag system.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a scrub resistance measuring apparatus according to the method of the International Organization for Standardization ISO 5981.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing an apparatus for measuring the internal pressure of the airbag according to an embodiment of the present invention.
  • Constant refers to including any component (or component) without particular limitation and should not be construed to exclude the addition of other components (or components).
  • the present invention forms a coating layer containing a specific high elongation liquid silicone rubber during fabrication of airbag fabric, thereby improving gas outflow prevention and airtightness to exhibit excellent airbag inflation and deployment performance even under severe conditions of high temperature and high pressure. At the same time, excellent shape stability can be obtained.
  • a coating fabric for airbags has a coating layer comprising a liquid silicone rubber having an elongation of 1,000% or more, preferably 1,200% or more, more preferably 1,500% or more, measured by the Korean Industrial Standard KS M 6518 method on the surface of the fabric. This can be formed.
  • the airbag fabric refers to a woven fabric or a nonwoven fabric used in the manufacture of an airbag for an automobile, and all of those conventionally available may be used and are not limited thereto.
  • the airbag fabric may be made of one or more fibers selected from the group consisting of nylon fibers, polyester fibers, polyolefin fibers, and aramid fibers.
  • nylon in terms of heat resistance, strength and durability
  • the fineness of the fibers is 210 to 1,500 denier, preferably 315 to
  • the fineness of the fiber is preferably 315 denier or more in terms of strength.
  • the thickness of a yarn is 1,260 denier or less in terms of storage property.
  • the denier is a unit representing the thickness of a yarn or fiber, and is 1 denier when the length of 9,000 m is 1 g.
  • the coating layer is for effectively blocking the mechanical properties of the airbag fabric and air permeation to the plain weave fabric surface, and to improve the bonding performance and airtightness through chemical bonding with the fabric.
  • the coating layer has excellent elongation and excellent seam coverage performance. As a result, there is almost no crack in the coating layer even when the air bag is deployed. see.
  • the coating layer made of such a rubber component may be formed on one or both surfaces of the fabric surface.
  • the airbag fabric of the present invention is characterized by applying a liquid silicone rubber to the coating layer, the elongation of the liquid (liquid) silicone rubber corresponds to the elongation of the liquid silicone rubber itself.
  • the air bag fabric coated with the liquid silicone reduces the gas leakage (Air Leakage) phenomenon in the coating layer when deployed has excellent characteristics in maintaining pressure resistance.
  • the elongation of the liquid silicone rubber in the coating fabric for airbags of the present invention is less than 1,000%, cracks may occur in the silicone rubber during airbag deployment. In addition, gas may leak through these cracks, which may cause a problem in a characteristic of maintaining a constant pressure (25 Kpa) for a predetermined time (6 seconds).
  • the elongation of the silicon exceeds 2,000%, the elongation of the liquid silicone rubber is too large compared to that of the fabric, so that the coating layer increases along with the fabric, thereby causing the fabric to be torn off.
  • the elongation of the liquid silicone rubber may be 2,000% or less, 1,900% or less, or 1,800% or less.
  • the liquid silicone rubber has a viscosity of 300,000 CP or less, or 100,000 to 300,000 CP, preferably 290,000 CP or less, and more preferably 290,000 CP or less, as measured by the American Society for Testing and Materials Standard ASTM D 427. Can be.
  • the viscosity of the liquid silicone rubber may be less than 300,000 CP in terms of workability.
  • the viscosity of the liquid silicone rubber may be 100,000 CP or more or 150,000 CP or more in terms of forming a coating layer of a predetermined thickness or more.
  • the coating amount per unit area of the liquid silicone rubber may be 15 to 150 g / m 2 , preferably 20 to 140 g / m 2 , and more preferably 30 to 130 g / m 2 . .
  • the coating amount may be 15 g / m 2 or more in order to obtain excellent scrub resistance and pressure resistance retention effect.
  • the coating amount may be 150 g / m 2 or less.
  • the airbag coating fabric may be formed with a weaving, refining, and tenting process to form a coating layer including a specific high elongation liquid silicone rubber.
  • the coated fabric for airbags of the present invention comprises the steps of weaving a fabric, refining the woven fabric, tentering the refined fabric, and applying a silicone rubber to the surface of the tented fabric. It may comprise the step of forming a coating layer comprising.
  • the liquid silicone rubber may have an elongation of 1,000% or more as measured by the vulcanized rubber physical test method of the Korean Industrial Standard KS M 6518.
  • the elongation of the liquid silicone rubber may be 1,000% or more or 1,000%, preferably 1,200% or more, and more preferably 1,500% or more.
  • the elongation of the liquid silicone rubber is less than 1,000%, cracks may occur in the coating layer when the airbag is deployed, and gas leaks to maintain the internal pressure, thereby significantly reducing physical properties.Emission mitigation, 6 seconds after deployment KPa internal pressure maintenance) may not be satisfactory.
  • the silicone coating layer is stretched together with the fabric during development, which may cause a problem that the fabric is torn. Therefore, the elongation of the liquid silicone rubber may be 2,000% or less, 1,900% or less, or 1,800% or less.
  • the coated fabric for the airbag may be manufactured by weaving the fabric using fibers as wefts and warp yarns, followed by a refining process and a tentering process.
  • Such weaving step, refining step, and tenter step may be generally applied to known process conditions and methods, and are not particularly limited to specific conditions.
  • the air bag weaving process is a work to make the dough by arranging the warp and weft at regular intervals
  • the weaving form of the fabric in the weaving step of the fabric is not limited to a specific form, all that can be used commonly available Plain weave can be used.
  • the weaving step may be performed using a conventional weaving machine, and is not limited to using any particular loom.
  • the weaving process is a method of weaving using a rapier or Gripper weaving machine and an air jet weaving machine, which is a method of weaving a yarn with a fine needle, and a water jet weaving machine. This can be done using a weaving method and a jacquard weaving machine.
  • the fabric for the airbag has a warp density and a weft density, that is, a weaving density in the warp direction and the weft direction is 36 to 65 th / inch, preferably 38 to 63 th / inch, more preferably 40 to 60 th / inch, respectively.
  • Can be Inclined density and weft density of the polyester fabric may be more than 36 th / inch in terms of ensuring excellent mechanical properties of the fabric for airbags, respectively.
  • the weaving density may be 65 th / inch or less in terms of improving the airtightness of the fabric and improve the folding properties.
  • the fabric For airtightness in the fabric for airbags, the elongation is minimized by enduring tensile forces due to high pressure air, etc. In order to secure sufficient mechanical properties, it is very important to maximize energy absorption performance at high temperature and high pressure gas discharge. Accordingly, the fabric may be further woven and processed so that the cover factor of the fabric becomes 1,800 to 2,460 according to the following formula 1, thereby improving airtightness and energy absorption performance during airbag deployment.
  • cover factor of the fabric when the cover factor of the fabric is less than 1,800, air may easily be discharged to the outside when the air is inflated, and when the cover factor of the fabric exceeds 2,460, the storage and folding properties of the airbag cushion when the air bag is installed This can fall significantly.
  • the fabric thus woven in the present invention can be removed by washing the contamination and foreign substances generated during the production of yarn or weaving fabric through a refining process.
  • a refining process it is possible to remove drugs such as oiling and sizing used to increase the concentration of the yarn.
  • the tentering process is a process of adjusting the density and dimensions of the fabric by adjusting the density of the fabric shrunk in the refining step to a certain level required as a product.
  • the tenter step may be performed under a temperature condition of 150 to 190 ° C, preferably 155 to 185 ° C, more preferably 160 to 180 ° C.
  • the tentering process temperature may be carried out in the range as described above in terms of minimizing the heat shrink of the fabric and improve the dimensional stability.
  • the tentering process may finish the processing process by cooling the fabric using a cooling cylinder and winding the fabric.
  • the tentered fabric may be coated with a liquid silicone rubber on one or both sides of the fabric. Details of the elongation, viscosity, coating weight, coating layer thickness, etc. of the liquid silicone rubber are as described above.
  • the coating of the liquid silicone rubber is the mechanical of the airbag fabric To improve physical properties and effectively block air permeation to the surface of the plain weave fabric, and to improve bonding performance and airtightness through chemical bonding with the fabric.
  • the coating of the liquid silicone rubber is carried out over the entire fabric surface.
  • a coating method a conventional coating method can be performed by a knife coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or the like, and preferably, a knife coating method is used.
  • the coating amount can be adjusted through the sharpness of the blade and the tension of the fabric.
  • the coating process sequence may first be mounted after checking the knife thickness according to the coating weight, and then the liquid membrane plate may be mounted so that the coating agent does not come to the side.
  • the base coating may be performed by setting the height and angle according to the coating weight and then discharging the silicon.
  • the top coating can be carried out in order to suppress the sticking phenomenon of the fabric caused by the thickness and viscosity of the coating. At this time, top coating may be performed by using a gravure roll method.
  • the vulcanization process may be further performed on the fabric on which the coating layer is formed. After the vulcanization process, the coating process is finished.
  • the vulcanization process may be carried out a curing process at a temperature of 150 to 200 ° C, preferably 160 to 190 ° C, and most preferably 165 to 185 ° C.
  • the vulcanization temperature may be 150 ° C or more in terms of improving scrub resistance, and may be 200 ° C or less in terms of securing the desired fabric thickness and stiffness.
  • the curing time at the vulcanization temperature may be carried out in the range of 120 seconds to 300 seconds, preferably 150 seconds to 250 seconds, and most preferably 180 seconds to 240 seconds.
  • the curing time when the curing time is less than 120 seconds, the hardening of the coating layer by the rubber component is not effectively performed, and thus the mechanical properties of the fabric may be lowered and the coating may be peeled off.
  • the curing time exceeds 300 seconds, the stiffness and thickness of the final fabric may be increased, resulting in poor folding.
  • the coating fabric for the air bag of the present invention is measured by the method of the American Society for Testing and Materials (ASTM) D 1777 after 0.5 mm or less or 0.05 to 0.5 kPa, preferably 0.3 mm or less, more preferably 0.2 mm It may be as follows.
  • the fineness of the fiber is applied to 315 denier, 0.38 mm or less for the coating amount of 95 g / m 2 , 0.35 mm or less for the 75 g / m 2 , 0.32 mm or less for 35 g / m 2 Can be thick.
  • the fineness of the fiber is applied to 420 denier, 0.5 mm or less for the coating amount of 95 g / m 2 , 0.45 kPa or less for 75 g / m 2 , 0.39 mm or less for 35 g / m 2 Can be thick.
  • the thickness of the fabric is preferably maintained at a minimum thickness to the extent that it can exhibit a striking strength when mounted on the air bag, and when the thickness of the fabric exceeds 0.5 mm, the folded portion protrudes during storage of the air bag. It can be difficult to mount smoothly.
  • the fabric for the airbag of the present invention is very excellent in scrub resistance showing mechanical strength by friction by applying a high elongation liquid silicone rubber to the surface of the fabric.
  • the fabric for the airbag is excellent scrub as described above not only under normal temperature (24 ° C, 40%) conditions, but also under long-term aging conditions of high temperature and high humidity, for example, under the conditions of 70 ° C, 95%, 408 hr.
  • the airbag fabric of the present invention has an anti-scrub count of at least 2,000 strokes or 2,000 to 5,000 strokes, preferably 2,300 strokes or more, measured at room temperature according to the International Organization for Standardization ISO 5981. For example, it may be more than 2,500 strokes or more than 2,600 strokes.
  • the airbag fabric has a number of scrub resistance of 1,400 strokes or more than 1,400 to 1,400 measured under the long-term aging conditions of high temperature and high humidity
  • the scrub resistance is less than the lower limit of the above-mentioned range, that is, less than 2,000 stroke and 1,400 respectively after long-term aging of room temperature and high temperature and high humidity.
  • the stroke is less than a stroke, a delamination problem occurs in that the coating is peeled off, and when the vehicle is mounted, the coating surface may be easily peeled off by an external force, or the coating surface may be peeled off easily by a high temperature and high pressure gas. As a result, it is difficult to maintain the internal pressure during the deployment of the airbag, which may cause an abnormality in the performance of protecting passengers when the vehicle is straddling. .
  • the coating fabric for airbags has a tear strength that indicates the force required to tear the fabric when measured on the coating fabric by the International Organization for Standardization ISO 13934-2, with a tear strength of 250 N or more, more preferably 300 N or more. This can be The tear strength may be 300 N or more in terms of being able to maintain its shape without rupturing when the airbag made of fabric is deployed.
  • the bark strength according to the method of ASTM D 1683 standard of the American Society for Testing and Materials shall be 150 kgf or more, preferably 160 kgf or more, and more preferably 170 kgf or more when measured on the coated fabric before and after the development test. Can be.
  • the bark strength may be 150 kgf or more in terms of maintaining the shape of the airbag without breaking the joint of the fabric when the airbag made of the fabric is deployed.
  • the airbag fabric of the present invention has excellent mechanical properties such as tear strength and bark strength, even at room temperature as well as after a long time 3 ⁇ 4 under severe conditions of high temperature, high pressure, and high temperature and high humidity.
  • an airbag system including an airbag manufactured using the coating fabric for the airbag.
  • the airbag system can be equipped 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 curtain type airbag protects a passenger in case of a vehicle side stone accident or rollover accident. Therefore,
  • the airbag of the present invention includes both a frontal airbag and a side curtain airbag.
  • the airbag manufactured using the fabric of the present invention exhibits excellent pressure resistance performance, especially as a side curtain type airbag.
  • the maximum pressure at initial air bag expansion (at start) is .40 kPa or more, and the pressure after 6 seconds has elapsed is 25 kPa or more.
  • a side curtain type airbag for rollover use it can exhibit excellent performance.
  • the initial maximum pressure is 50 KPa or more and the holding pressure is 28 KPa after 6 seconds, more preferably the initial maximum.
  • the pressure is 55 KPa or more, and after 6 seconds the holding pressure can be 30 KPa.
  • the airbag according to the present invention can maintain a pressure resistance retention measured at room temperature of 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more even under dark and dark conditions of high temperature and high humidity without a separate aging process.
  • the pressure retention after 6 seconds after the airbag inflation can also exhibit a very good pressure retention characteristics of 50% or more, preferably 60% or more of the initial pressure under the high humidity heating conditions.
  • the internal pressure of the airbag can be measured using the apparatus as shown in FIG.
  • the first solenoid valve is opened by the computer to adjust the nitrogen gas in the secondary tank to 25 bar.
  • the second solenoid valve is opened by the computer, and the compressed nitrogen gas layered at 25 bar pressure in the secondary tank is momentarily maintained in the atmospheric air bag.
  • the initial maximum pressure inside the airbag is measured by the pressure sensor, and the measurement results are transferred to the computer. After a few seconds, the pressure is measured again and recorded by the computer.
  • the non-coating fabric for the air bag was manufactured by continuously performing the tenting process under a temperature condition of 160 ⁇ 180 ° C.
  • the weaving density of the fabric after refining was inclined density 57 th / inch, weft density 49 th / inch.
  • the uncoated fabric thus prepared was coated with a silicone coating agent based on liquid silicone rubber (LSR) resin so that the coating amount of the silicone rubber was 55-95 g / m 2 by knife over air. And dried. After such drying, curing was carried out at a vulcanization temperature of 190 ° C. for 300 seconds to prepare a silicone coating (coating) fabric for the air bag.
  • LSR liquid silicone rubber
  • Scrub resistance of the fabric was evaluated using a scrub resistance measurement apparatus according to the International Organization for Standardization ISO 5981 as shown in FIG. First, cut the specimen with a coated fabric and press the fabric specimen with a press in the scrub test apparatus, hold both sides of the fabric specimen and repeat the movement and perform a scrub test, until the coating layer begins to peel off the fabric. The number of times was measured.
  • the scrub resistance measurement is measured by measuring the total number of reciprocating motions of the wearer under the condition of pressure force 10 N. If the coating layer does not peel off after every 50 strokes, it is "passed” and continues. After the reciprocating motion, the coating layer is peeled off to stop the reciprocating motion as "fail". At this time, the number of 3 ⁇ 4 at the time when the coating layer was peeled off was measured in the inclination / weft direction of the fabric.
  • the coated fabric specimens were subjected to a scrub resistance test under normal temperature conditions and after aging at 70 ° C., 95% and 408 hr, respectively. As described above It was evaluated as "good” when the number of times of scrub resistance measured by the method was 2,000 stroke or more under normal temperature conditions and the said aging conditions. The results of evaluation under normal temperature conditions and the above aging conditions were evaluated as "slightly good” when one or more cases including 1,000 strokes or more and less than 2,000 strokes were included. If one or more of these measurement results included less than 1,000 strokes, the result was evaluated as “bad”.
  • Tear strength is the resistance to tearing, i.e. the strength required to tear a fabric. Prepare the specimen by cutting the center above and below the square specimen. One side was bitten by the upper jig and the other side was bitten by the lower jig for testing.
  • the bark strength is the strength of the junction where the active zone where the gas of the air bag enters and the seam part meet.
  • the specimen was cut to the center of the joint and secured to the lower clamp of the bar strength tester according to ASTM D 5822 standard, and the strength of the airbag cushion specimen was measured while moving the upper clamp upward.
  • the coating fabric for airbags of Examples 1 to 7 according to the present invention serves to protect the cushion fabric during deployment because of the excellent elongation of the coating agent, in extreme environments of high temperature and high pressure It can be seen that the damage of the fabric was minimized.
  • the airbag fabrics of Examples 1 to 7 manufactured by adjusting the coating weight of the coated fabric to an optimum range were found to have significantly improved scrub resistance at room temperature as well as after aging under high temperature and high humidity conditions.
  • excellent scrub resistance characteristics of 2,000 to 3,000 strokes are observed after aging at 3,000 strokes and high humidity conditions at room temperature in both the warp direction and the weft direction.
  • the airbag fabric of Examples 1 to 7 has excellent pressure resistance performance Confirmed.
  • the initial maximum pressure is 45 KPa or more
  • the airbag internal pressure is also 25 KPa or more It can be seen that very good results.
  • the airbag fabric of Comparative Examples 1 to 5 in which the conventional low-elongation liquid silicone rubber was applied to the coating layer was confirmed that the pressure-resistance performance was significantly lowered.
  • the vehicle airbag including the airbag fabric of Comparative Examples 1 to 5 has an initial maximum pressure of less than 45 KPa under normal temperature conditions, and after 6 seconds, the airbag internal pressure is also less than 25 KPa.
  • the airbag fabrics of Comparative Examples 1 to 5 are not applicable to the -over type sight curtain type airbag because the pressure-resistance performance decreases when the actual airbag cushion is applied to an actual vehicle airbag cushion.

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Abstract

본 발명은 에어백용 원단에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 직물의 표면에 대한민국산업규격 KS M 6518 방법으로 측정한 신율이 1,000% 이상인 액상(liquid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층이 형성된 에어백용 코팅 원단 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 액상 실리콘 고무의 신율이 우수하여 고온 고압의 극한 환경에서 에어백 원단의 손상을 최소화로 하여 에어백의 팽창 및 전개 성능이 우수함과 동시에, 우수한 수납성, 형태안정성, 및 공기 차단 효과를 제공하여 자동차 충돌이나 전복시에도 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
에어백용 코팅 원단
【기술분야】
본 발명은 에어백용 코팅 원단에 관한 것이다. 특히， 본 발명은 특정의 액상 실리콘 고무를 원단 표면에 도포하여 코팅 원단의 기계적 물성 및 내압 유지 성능이 우수한 에어백용 코팅 원단에 관한 것이다.
【배경기술]
일반적으로 에어백 (air bag)은， 주행중인 차량이 약 40 kra/h 이상의 속도에서 정면의 층돌시， 차량에 가해지는 충돌층격을 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 (inf later; 121), 그 발생된 가스에 의해 운전석의 운전자 쪽으로 팽창 전개되는 에어백 (124)으로 이루어져 조향 휠 (101)에 장착되는 에어백 모들 (100)과， 충돌시 충격 신호를 발생하는 충격센서 (130)， 및 그 층격 신호에 따라 인풀레이터 (121)의 뇌관 (122)을 점화시키는 전자 제어모들 (Electronic Control Module; 110)를 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 제어모들 (110)은 뇌관 (122)을 점화시켜， 인플레이터 (121) 내부의 가스발생제를 연소시킨다. 이렇게 연소되는 가스발생제는 급속한 가스 발생을 통해 에어백 (124)을 괭창시킨다. 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 충돌될 경우, 에어백 (124)의 가스는 에어백 (124)에 형성된 배출공으로 급속히 배출되며 운전자의 전면부에 완층 작용하게 된다. 따라서， 전면 충돌시 운전자에게 전달되는 층격력을 효과적으로 완층시켜 줌으로써， 2차상해를 경감할 수 있게 된다.
상기와 같이， 자동차에 사용되는 에어백 중 커튼에어백은 전복 사고 또는 측면 층돌시 탑승객을 보호하는 에어백으로 일정 시간 동안 내압이 유지됨에 따라 2차 층돌 또는 차량 전복으로부터 탑승객을 보호 해 줄 수 있다. ·
이렇게 인폴레이터에서 급속한 가스 발생 등에 따른 에어백은 전개 시 우수한 팽창 성능 및 전개 성능이 발휘될 수 있도록 하기 위해서는 코팅층을 추가 적용하여 원단의 기밀성을 높일 수 있다. 그러나, 기존의 코팅 원단을 적용할 경우에 액상 실리콘 고무의 신율이 낮아 전개시 심 (Seam) 부위의 실리콘 코팅층 찢어지거나 Hole이 발생하여 가스가 새어나가는 가스 누출 (Air-Leakage) 발생으로 일정 시간 동안 내압을 유지하기가 어려웠다. 최근 차량의 전복 사고 발생시 탑승자의 안전을 보호하는 커튼 에어백의 안전성을 평가하는 배출 완화 테스트 (Ejection mitigation)가 강화 됨에 따라 쿠션의 우수한 내압 성능을 요구하고 있다 따라서， 에어백 전개시 원단 손상을 최소화하여 우수한 팽창 성능 및 전개 성능을 발휘할 수 있도록 일정 시간 동안 내압을 유지할 수 있는 에어백용 원단 개발에 대한 연구가 필요하다.
【발명의 내용】
【해결하려는 과제】
본 발명은 에어백 전개 시 강한 압력과 온도에 원단의 손상을 최소화로 하며 우수한 팽창 성능과 일정 시간 동안 내압을 유지할 수 있는 에어백용 코팅 원단을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한， 상기 에어백용 코팅 원단의 제조 방법을 제공하고자 한다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 직물의 표면에 대한민국산업규격 KS M 6518 방법으로 측정한 신율이 1,000% 이상인 액상 (Π quid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층이 형성된 에어백용 코팅 원단을 제공한다.
상기 에어백용 코팅 원단에서 직물은 나일론계 섬유， 폴리에스테르계 섬유， 폴리을레핀계 섬유， 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 포함하는 것이 될 수 있다.
본 발명의 에어백용 코팅 원단에서 상기 액상 실리콘 고무는 미국재료시험협회규격 ASTM D 427 방법으로 측정한 점도가 150,000 내지 290,000 CP가 될 수 있다.
상기 액상 실리콘 고무의 직물 단위면적당 코팅량은 15 내지 150 g/m2가 될 수 있다.
본 발명의 에어백용 코팅 원단은 국제표준화기구 ISO 13934-2 방법으로 측정한 인열강도가 350 N 이상일 수 있다.
본 발명의 에어백용 코팅 원단은 국제표준화기구 ISO 5981 방법으로 측정한 내스크럽 횟수가 2,000 스트로크 이상이 될 수 있다.
본 발명은 또한 직물을 제직하는 단계， 및 상기 제직된 직물을 정련하는 단계， 상기 정련된 직물을 텐 링하는 단계, 및 상기 텐터링된 직물의 표면에 액상 (liquid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고， 상기 액상 실리콘 고무는 대한민국산업규격 KS M 6518의 방법으로 측정한 신율이 1，000% 이상이 에어백용 코팅 원단의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 에어백용 코팅 원단에서 상기 액상 실리콘 고무의 직물 단위면적당 코팅량은 15 내지 150 g/m2가 될 수 있다.
상기 에어백용 코팅 원단의 제조 방법은 코팅층이 형성된 직물에 대하여 150 내지 200 °C의 온도 조건 하에서 가황 공정을 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명에 따르면， 특정의 고신율 액상 실리콘 고무를 포함하는 코팅층을 형성시킴으로써， 기계적 물성 및 내압 유지 성능 둥이 우수한 에어백용 코팅 원단이 제공된다.
이러한 에어백용 코팅 원단은, 고신율의 액상 실리콘 고무 수지에 기초한 코팅 약제를 사용하여 원단과의 접착력을 현저히 향상시킴으로써， 인플레이터 전개시 코팅면이 박리되지 않아 우수한 형태안정성， 기계적 물성, 공기 차단 효과를 얻을 수 있어 승객에게 가해지는 층격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다. 따라서， 본 발명에 따른 에어백용 코팅 원단이 적용된 쿠션은 차량용 에어백 시스템 등에 매우 바람직하게 사용될 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 일반적인 에어백 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 국제표준화기구규격 ISO 5981의 방법에 따른 내스크럽성 측정 장치를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에어백 내압의 측정 장치를 나타낸 개략도이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하， 발명의 구체적인 구현예에 따른 에어백용 코팅 원단 및 그의 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만， 이는 발명의 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 발명은 에어백용 원단 제조시에 특정의 고신율 액상 실리콘 고무를 포함하는 코팅층을 형성시킴으로써， 고온 고압의 가혹 조건 하에서도 우수한 에어백 팽창 및 전개 성능을 발휘할 수 있도록, 가스 유출 방지 및 기밀성을 향상시킴과 동시에 우수한 형태안정성을 확보할 수 있다. 발명의 일 구현예에 따르면， 에어백용 코팅 원단이 제공된다. 이러한 에어백용 코팅 원단은 직물의 표면에 대한민국산업규격 KS M 6518 방법으로 측정한 신율이 1,000% 이상， 바람직하게는 1,200% 이상， 좀더 바람직하게는 1,500% 이상인 액상 (liquid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층이 형성된 것이 될 수 있다.
본 발명에서 에어백용 원단이라 함은 자동차용 에어백의 제조에 사용되는 직물 또는 부직포 등을 말하는 것으로， 통상적으로 사용 가능한 것은 모두 사용가능하며 그 종류에 크게 제한되지 아니하다. 예를 들면， 상기 에어백 원단은 나일론계 섬유， 폴리에스테르계 섬유， 폴리을레핀계 섬유， 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 제조될 수 있다. 여기서， 내열성 및 강도 그리고 내구성 측면에서 나일론
66 섬유로 제조하는 것이 바람직하다.
'상기 섬유의 섬도는 210 내지 1,500 데니어， 바람직하게는 315 내지
1,260 데니어를 갖는 것을 사용할 수 있다. 상기 섬유의 섬도는 강도 측면에서 315 데니어 이상이 바람직하다. 또한， 수납성 측면쎄서 원사의 굵기가 1,260 데니어 이하인 것이 바람직하다. 상기 데니어는 원사 또는 섬유의 굵기를 나타내는 단위로서， 길이 9，000 m가 1 g일 경우 1 데니어로 한다.
본 발명의 에어백용 원단에서 코팅층은 에어백용 원단의 기계적 물성 향상 및 평직 원단 표면으로의 공기 투과를 효과적으로 차단하기 위한 것이며， 원단과의 화학적 결합 등을 통해 접합 성능 및 기밀성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 코팅층은 신율이 우수하며 심 도포 (Seam coverage) 성능이 우수하여， 에어백 전개시에도 코팅층의 크랙 (Crack) 발생이 거의 없어 가스 누출 (Air-Leakage) 현상을 현저히 감소시켜 내압 유지에도 우수한 특성을 보인다. 이러한 고무 성분에 의한 코팅층은 직물 표면의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다. 본 발명의 에어백용 원단에서는 이러한 코팅층에 액상 실리콘 고무를 적용하는 것을 특징으로 하며， 상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 신율은 액상 실리콘 고무 자체 신율에 해당하는 것이다. 상기 액상 실리콘이 도포된 에어백 원단은 전개시 코팅층에 가스 누출 (Air— Leakage) 현상을 줄여주어 내압유지에 우수한 특성을 갖는다.
특히， 본 발명의 에어백용 코팅 원단에서 상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 신율이 1,000% 미만인 경우， 에어백 전개시 실리콘 고무에 크랙 (Crack)이 , 발생할 수 있다. 또한， 이러한 크랙을 통하여 가스가 새어나갈 수 있어 일정시간 (6초)동안 일정 압력 (25 Kpa)을 유지해야 하는 특성에 문제가 발생할 수 있다. 다만， 실리콘 신율이 2， 000%를 초과하면 액상 실리콘 고무의 신율을 원단에 비해 너무 크기 때문에 원단과 함께 코팅층이 늘어나 원단이 뜯어질 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 신율은 2,000% 이하, 1,900% 이하, 또는 1,800% 이하가 될 수도 있다.
상기 액상 실리콘 고무는 미국재료시험협회규격 ASTM D 427 방법으로 측정한 점도가 300，000 CP (Cent i Poise) 이하 또는 100,000 내지 300,000 CP, 바람직하게는 290,000 CP 이하， 좀더 바람직하게는 290,000 CP 이하 가 될 수 있다. 상기 액상 실리콘 고무의 점도는 작업성 측면에서 300,000 CP 이하가 될 수 있다. 또한， 상기 액상 실리콘 고무의 점도는 일정 두께 이상의 코팅층 형성 측면에서 100,000 CP 이상 또는 150,000 CP 이상이 될 수 있다.
본 발명에서 상기 액상 실리콘 고무의 직물 단위면적당 코팅량은 15 내지 150 g/m2, 바람직하게는 20 내지 140 g/m2, 좀 더 바람직하게는 30 내지 130 g/m2가 되도록 사용할 수 있다. 우수한 내스크럽성 특성 및 내압 유지 효과를 얻기 위해서는 상기 코팅량은 15 g/m2 이상이 될 수 있다. 또한， 수납성 측면에서 상기 코팅량은 150 g/m2 이하가 될 수 있다.
한편， 발명의 다른 구현예에 따라， 상술한 바와 같은 에어백용 코팅 원단을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 에어백용 코팅 원단은 제직， 정련， 및 텐터링 공정과 함께 특정의 고신율 액상 실리콘 고무를 포함하는 코팅층을 형성시키는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 에어백용 코팅 원단은 직물을 제직하는 단계， 및 상기 제직된 직물을 정련하는 단계， 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계， 및 상기 텐터링된 직물의 표면에 상 (liquid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한， 상기 액상 실리콘 고무는 대한민국산업규격 KS M 6518의 가황 고무 물리 시험 방법으로 측정한 신율이 1,000% 이상일 수 있다.
특히， 상기 액상 실리콘 고무의 신율은 1,000% 이상 또는 1,000% 바람직하게는 1,200% 이상， 좀더 바람직하게는 1,500% 이상이 될 수 있다. 상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 신율이 1,000% 미만인 경우， 에어백 전개시 코팅층에 크랙이 발생하여 가스가 새어나가 내압을 유지 물성이 현저히 떨어짐으로써 배출 완화 테스트 요건 (Ejection mitigation, 전개 후 6초 동안 25 KPa 내압 유지)을 만족할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 다만， 고무의 신율이 큰 액상 실리콘 고무의 경우 전개시 실리콘 코팅층이 원단과 함께 늘어나， 원단이 뜯겨지는 문제점을 야기할 수 있다. 따라서， 상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 신율은 2,000% 이하， 1,900% 이하， 또는 1,800% 이하가 될 수도 있다.
본 발명에서 에어백용 코팅 원단은 섬유를 위사 및 경사로 이용하여 직물을 제직하고， 정련 공정 및 텐터링 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 이러한 제직 단계， 정련 단계， 및 텐터링 단계는 통상적으로 알려진 공정 조건 및 방법을 적용할 수 있으며， 구체적인 조건 등에 크게 제한되지 않는다.
상기 에어백용 원단의 제조 방법에서 섬유의 종류 및 섬도 등에 관한 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
본 발명에서 에어백의 제직 공정은 일정한 간격으로 경사와 위사를 배열하여 생지를 만드는 작업으로， 상기 직물 제직 단계에서 원단의 제직형태는 특정 형태에 국한되지 않으나， 통상적으로 사용 가능한 것은 모두 사용가능하며 일반적으로는 평직인 것을 사용할 수 있다. 또한， 상기 제직 단계는 통상적인 제직기를 사용하여 수행할 수 있으며， 어느 특정 직기를 사용하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대， 상기 제직 공정은 쁘족한 침에 실을 물어서 위사 투입하는 방식인 레피어 (Rapier) 혹은 그리퍼 (Gripper) 제직기 방식과 에어젯 (Air Jet) 제직기를 이용한 제직 방법， 워터젯 (Water Jet) 제직기를 이용한 제직방법 그리고 쟈카드 (Jacquard) 제직기를 이용한 방법 등으로 이뤄질 수 있다.
상기 에어백용 원단은 경사밀도 및 위사밀도， 즉， 경사방향 및 위사방향의 제직밀도가 각각 36 내지 65 th/inch, 바람직하게는 38 내지 63 th/inch, 좀더 바람직하게는 40 내지 60 th/inch가 될 수 있다. 상기 폴리에스테르 원단의 경사밀도 및 위사밀도는 에어백용 원단의 우수한 기계적 물성 확보 측면에서는 각각 36 th/inch 이상이 될 수 있다. 또한， 상기 제직밀도는 원단의 기밀도를 향상시키고 폴딩성을 향상시키는 측면에서 각각 65 th/inch 이하가 될 수 있다.
상기 에어백용 원단에서 기밀성을 위해서는 고압의 공기 등에 의한 인장력에 견뎌서 신장이 최소한으로 되고， 이와 동시에 에어백 작동시 충분한 기계적 물성을 확보하기 위해서는 고온 고압의 가스 배출에서 에너지 흡수 성능이 최대한으로 되는 것이 매우 중요하다. 이에 따라， 상기 원단은 하기 계산식 1에 의하여 원단의 커버팩터가 1,800 내지 2, 460이 되도록 제직 및 가공함으로써 에어백 전개시 기밀성 및 에너지 흡수 성능을 더욱 좋게 할 수 있다.
[계산식 1] 커버팩터 (CF) = 경사일도 X
Figure imgf000010_0001
여기서， 상기 원단의 커버팩터가 1,800 미만일 때는 공기 팽창시 공기가 외부로 쉽게 배출되는 문제가 발생할 수 있으며， 상기 원단의 커버팩터가 2 ,460을 초과할 경우 에어백 장착시 에어백 쿠션의 수납성 및 폴딩성이 현저히 떨어질 수 있다.
본 발명에서 이렇게 제직된 직물은 정련 공정을 통해 원사 생산시 또는 원단 제직시 발생하는 오염 및 이물질 등을 씻어 제거할 수 있다. 특히， 제직 과정 중에는 원사의 집속성을 높이기 위하여 사용하는 유제 (oiling)와 호제 (sizing) 등의 약제를 제거할 수 있다.
상기 텐터링 공정은 상기 정련 단계에서 수축된 원단의 밀도를 제품으로서 요구되는 일정 수준으로 조정해줌으로써 원단의 밀도 및 치수를 조절해주는 공정이다. 본 발명에서 상기 텐터링 단계는 150 내지 190 °C, 바람직하게는 155 내지 185 °C, 좀더 바람직하게는 160 내지 180 °C의 온도 조건 하에서 수행할 수 있다. 상기 텐터링 공정 온도는 원단의 열수축을 최소화하고 치수 안정성을 향상시키는 측면에서 상술한 바와 같은 범위로 수행할 수 있다.
상기 텐터링 공정은 원단을 쿨링 실린더를 이용하여 식혀준 후 권취함으로써 가공 공정을 마무리할 수 있다.
상기 텐터링된 직물은， 직물의 일면 또는 양면에 액상 (liquid) 실리콘 고무를 코팅하는 단계를 실시할 수 있다. 상기 액상 실리콘 고무의 신율， 점도， 코팅 중량， 및 코팅층 두께 등에 관한 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 코팅은 에어백용 원단의 기계적 물성 향상 및 평직 원단 표면으로의 공기 투과를 효과적으로 차단하기 위한 것이며， 원단과의 화학적 결합 등을 통해 접합 성능 및 기밀성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 액상 (liquid) 실리콘 고무의 코팅은 원단면의 전체에 걸쳐 실시한다. 코팅 방법으로는 나이프 코팅법, 닥터블레이드법, 분무 코팅법 등으로 통상의 코팅법을 실시할 수 있으며， 바람직하게는 나이프 코팅법을 사용한다.
예컨대， 나이프 오버 에어 (knife over air) 방식을 이용하면， 코팅량은 칼날의 날카로운 정도와 원단의 장력을 통해 조잘할 수 있다. 코팅 공정 순서는 먼저 코팅 중량에 따라 나이프 두께 확인 후 장착을 한 후 코팅 약제가 옆으로 홀러 내지 않도록 액막이 판 장착을 할 수 있다. 또한， 코팅 중량에 따라 높이와 각도를 세팅한 후 실리콘 토출을 진행함으로써， 베이스 코팅 (Base coating) 작업을 수행할 수 있다. 한편， 코팅의 두께와 점성으로 발생한 원단의 붙는 현상을 억제하기 위하여 탑코팅 작업을 진행할 수 있다. 이 때， 그라비아 를 (Gravure roll) 방식을 이용하여 탑 코팅 (Top coating)을 진행할 수 있다.
이렇게 코팅이 끝난 원단을 건조시켜주고 코팅 약제를 경화시키기 위해, 상기 코팅층이 형성된 직물에 대하여 추가로 가황 공정을 수행할 수 있다. 가황공정을 마지막으로 코팅공정이 마무리가 된다.
상기 가황공정은 150 내지 200 °C, 바람직하게는 160 내지 190 °C， 및 가장 바람직하게는 165 내지 185 °C의 온도에서 경화시키는 과정을 수행할 수 있다. 상기 가황온도는 내스크럽성 향상 측면에서 150 °C 이상이 될 수 있으며 , 바람직한 원단 두께 및 강연도 확보 측면에서 200 °C 이하가 될 수 있다. 또한， 상기 가황온도에서 경화 시간은 120 초 내지 300 초， 바람직하게는 150 초 내지 250 초， 및 가장 바람직하게는 180 초 내지 240 초 범위에서 수행할 수 있다. 여기서, 상기 경화시간이 120 초 미만인 경우에 고무 성분에 의한 코팅층의 경화 작업이 효과적으로 이뤄지지 않아 원단의 기계적 물성이 저하되며 코팅이 벗겨질 수 있다. 반면에， 상기 경화 시간이 300 초를 초과하는 경우에 최종 제조된 원단의 강연도 및 후도가 증가하여 폴딩성이 떨어질 수도 있다.
본 발명에서는 상술한 바와 같이 에어백용 원단의 제조 공정 중 특정의 고신율 액상 실리콘 고무를 코팅 중량 등올 최적화하여 우수한 내압 유지 성능 및 전개 성능을 확보할 수 있다.
한편， 본 발명의 에어백용 코팅 원단은 미국재료시험협회규격 (ASTM) D 1777의 방법으로 측정한 후도가 0.5 mm 이하 또는 0.05 내지 0.5 圆， 바람직하게는 0.3 mm 이하， 좀더 바람직하게는 0.2 mm 이하가 될 수 있다. 특히， 섬유의 섬도를 315 데니어로 적용하며， 코팅량이 95 g/m2인 경우에는 0.38 mm 이하， 75 g/m2인 경우에는 0.35 mm 이하， 35 g/m2인 경우에는 0.32 mm 이하의 두께가 될 수 있다. 또한， 섬유의 섬도를 420 데니어로 적용하며， 코팅량이 95 g/m2인 경우에는 0.5 mm 이하， 75 g/m2인 경우에는 0.45 隱 이하， 35 g/m2인 경우에는 0.39 mm 이하의 두께가 될 수 있다. 상기 원단의 후도는 에어백에 장착시 층분한 강도를 나타낼 수 있는 정도에서 최소한의 두께를 유지하는 게 바람직하며, 상기 원단의 후도가 0.5 mm를 초과하는 경우에는 에어백 수납시 접힌 부분이 돌출되어 매끄럽게 장착하기 어려울 수 있다.
본 발명의 에어백용 원단은 직물의 표면에 고신율 액상 실리콘 고무를 도포함으로써， 마찰에 의한 기계적 강도를 나타내는 내스크럽성이 매우 우수하게 나타난다. 특히, 상기 에어백용 원단은 상온 (24 °C, 40%) 조건 하에서뿐만 아니라 고온 다습의 장기 에이징 조건 하에서， 예컨대， 70 °C, 95%, 408 hr의 조건 하에서도 상술한 바와 같은 우수한 내스크럽 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 에어백용 원단은 국제표준화기구 ISO 5981 방법에 따라 상온에서 측정한 내스크럽 횟수가 2,000 스트로크 (stroke) 이상 또는 2,000 내지 5,000 스트로크 (stroke)， 바람직하게는 2,300 스트로크 (stroke) 이상， 좀더 바람직하게는 2，500 스트로크 (stroke) 이상， 또는 2，600 스트로크 (stroke) 이상이 될 수 있다. 이와 함께， 상기 에어백용 원단은 고온 다습의 장기 에이징 조건 하에서 측정한 내스크럽 횟수가 1，400 스트로크 (stroke) 이상 또는 1，400 내지
4,500 스트로크 (stroke), 바람직하게는 1，450 스트로크 (stroke) 이상， 좀더 바람직하게는 1,500 스트로크 (stroke) 이상이 될 수 있다. 여기서， 상기 내스크럽성이 상술한 범위의 하한값 미만인 경우， 즉， 상온 및 고온 다습의 장기 에이징후에 각각 2,000 스트로크 (stroke) 미만 및 1，400 스트로크 (stroke) 미만인 경우에는 코팅이 벗겨지는 박리 현상 (delamination) 문제가 발생하며， 자동차 장착시 외부 힘에 의해 쉽게 코팅면이 벗겨지거나， 또는 코팅면이 고온 고압 가스 등에 의해 쉽게 벗겨질 수 있다. 이로써， 에어백 전개시 내압 유지가 잘 되지 않아 차량 층돌시 승객을 보호하는 성능에 이상을 초래할 수도 있다. . 상기 에어백용 코팅 원단은 직물을 찢는 데 필요한 힘을 나타내는 인열강도를 국제표준화기구 ISO 13934-2 방법으로 코팅 원단에 대하여 측정하였을 때， 인열강도가 250 N 이상， 좀더 바람직하게는 300 N 이상이 될 수 있다. 상기 인열강도는 원단으로 제작된 에어백이 전개되었을 때 파열되지 않고 그 형상을 유지할 수 있는 측면에서 300 N 이상이 될 수 있다.
또한， 상기 에어백용 코팅 원단에 대해 에어백 팽창부의 액티브존 (Active zone)과 심 (Seam)이 만나는 접결부의 강도를 나타내는 봉목 강도를 측정할 수 있다. 특히， 미국재료시험협회규격 ASTM D 1683의 방법에 따른 봉목강도는 전개테스트 전 /후 코팅 원단에 대하여 측정하였을 때， 150 kgf 이상， 바람직하게는 160 kgf 이상， 좀더 바람직하게는 170 kgf 이상이 될 수 있다. 상기 봉목강도는 상기 원단으로 제작된 에어백이 전개시 원단의 접합부가 파열되지 않고 에어백의 형상을 유지하는 측면에서 150 kgf 이상이 될 수 있다.
본 발명의 에어백용 원단은 전술한 바와 같이 상온에서뿐만 아니라 고온 고압 및 고온 다습의 가혹 조건 하에서의 장시간 에이 ¾ 후에도 인열강도 및 봉목강도 등의 기계적 물성이 우수한 장점이 있다.
한편， 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상기 에어백용 코팅 원단을 이용하여 제조된 에어백을 포함하는 에어백 시스템이 제공한다.
상기 에어백 시스템은 관련 업자들에게 잘 알려진 통상의 장치를 구비할 수 있다. 상기 에어백은 크게 프론탈 에어백 (Frontal Airbag)과 사이드 커튼 에어백 (Side Curtain Airbag)으로 구분될 수 있다. 상기 프론탈용 에어백에는 운전석용， 조수석용, 측면보호용， 무릎보호용， 발목보호용， 보행자 보호용 에어백 등이 있으며， 사이드 커튼 타입 에어백은 자동차 측면층돌이나 전복사고시 승객을 보호하게 된다. 따라서， 본 발명의 에어백은 프론탈용 에어백과 사이드 커튼 에어백을 모두 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 원단을 사용하여 제조된 에어백은， 특히 사이드 커튼 타입 에어백으로서 우수한 내압 유지 성능을 나타낸다. 예컨대， 에어백을 제조 후에 별도의 에이징 공정을 거치지 않고 에어백에 25 bar의 순간압력을 주입하였을 때 초기 에어백 팽창시 (전개시) 최대 압력이 .40 kPa 이상이몌 6초가 경과한 후의 압력이 25 kPa 이상으로 유지될 수 있어 전복사고 (Rollover)용도의 사이드 커튼형 에어백으로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
상기 에어백은 상온 조건 하에서 상기 에어백에 25 bar의 순간압력으로 주입하고 에어백 내압을 측정했을 시， 바람직하게는 초기 최대 압력이 50 KPa 이상， 6 초 후 유지압력이 28 KPa, 좀더 바람직하게는 초기 최대 압력이 55 KPa 이상， 6 초 후 유지압력이 30 KPa이 될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 에어백은 고온 다습의 가흑 조건 하에서도 별도의 에이징 공정 없이 상온에서 측정했던 내압유지율을 70% 이상， 바람직하게는 80% 이상， 더욱 바람직하게는 90% 이상 유지할 수 있다. 또한， 이렇게 에어백 팽창하고 6초 경과후 내압 유지율 또한 상기 고습 가온 조건 하에서 초기 압력의 50% 이상， 바람직하게는 60% 이상으로 매우 우수한 내압 유지 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 바람직한 일례에서， 상기 에어백의 내압은 도 3에 나타낸 바와 같은 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 측정 장치에서 1차 고압축 탱크에 질소를 고압으로 층진한 후에, 컴퓨터에 의해 첫번째 솔레노이드 밸브를 열어 2차 탱크에 질소가스가 25 bar까지 층진될 수 있도록 조절한다. 이와 같이 2차 탱크에 층진이 되면 첫번째 솔레노이드 밸브를 닫고， 컴퓨터에 의해 두번째 솔레노이드 밸브를 개방하여， 2차 탱크에 25 bar의 압력으로 층진되어 있던 압축질소가스를 순간적으로 대기압을 유지하고 있는 에어백으로 빠져나가 에어백을 전개시킨다. 이때의 에어백 내부의 초기 최대 압력을 압력센서를 통해 측정하여 컴퓨터로 측정결과를 전달하고， 수초 경과후에 다시 압력을 측정하여 컴퓨터로 기록하게 된다. 본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다. 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]
실시예 1~7
420 데니어， 나일론 66 섬유를 사용하여 자카드 제직기로 에어백용 원단 생지를 제직하였다. 이때, 제직 밀도는 경사밀도 53 th/inch, 위사밀도 46 th/inch이 되도록 하였다
상기 원단 생지는 약제조 및 수세조를 통과시키는 정련 공정을 진행한 후에， 160~180 °C 온도 조건 하에서 텐터링 공정을 연속으로 진행하여 에어백용 비코팅 (non-coating) 원단을 제조하였다. 여기서， 정련 후 원단의 제직 밀도는 경사밀도 57 th/inch, 위사밀도 49 th/inch가 되었다.
이렇게 제조된 비코팅 원단에 액상 실리콘 고무 (LSR) 수지를 기초로 하는 실리콘 코팅 약제를 사용하여， 나이프 오버 에어 (knife over air) 방식으로 실리콘 고무의 코팅량이 55~95 g/m2가 되도록 코팅하고 건조시켰다. 이렇게 건조시킨 후에， 가황 온도 190 °C에서 300 초 동안 경화시켜 에어백용 실리콘 코팅 (coating) 원단을 제조하였다.
이때, 상기 액상 실리콘 고무에 대하여 대한민국산업규격 KS M 6518의 방법에 따라 측정한 신율 및 미국재료시험협회규격 ASTM D 427 방법으로 측정한 점도는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. 실시예 1~7에 사용한 원사의 종류 및 코팅 중량 등은 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며， 나머지 조건은 에어백용 원단 제조를 위한 통상적인 조건에 따랐다. 【표 1]
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상기 실시예 1~7에 따라 제조된 에어백용 원단에 대하여 다음의 방법으로 다양한 물성을 측정하였으며， 측정된 물성은 하기 표 2에 정리하였다.
(a) 내스크럽성
도 2에 나타낸 바와 같은 국제표준화기구규격 ISO 5981에 따른 내스크럽성 측정 장치를 사용하여 원단의 내스크럽 특성을 평가하였다. 먼저， 코팅 원단으로 시편을 재단하여 상기 스크럽 테스트 장치에서 프레스 (PRESS)로 원단 시편을 눌러주고 원단 시편의 양쪽을 잡고 반복 운동시켜주며 스크럽 테스트를 실시하여, 원단에 코팅층이 벗겨지기 시작하기 전까지의 횟수를 측정하였다.
이때， 내스크럽성 측정은 하중 (pressure force) 10 N의 조건 하에서 마모자의 왕복운동 전체 횟수를 측정하여 나타내는데， 매 50회 (stroke)마다의 왕복운동 후 코팅층이 벗져지지 않으면 "pass"되어 계속해서 왕복운동을 진행하고， 코팅층이 벗겨지게 되면 "fail"로 상기 왕복운동을 중지하게 되는데. 이때의 코팅층이 벗겨지는 시점의 ¾수를 원단의 경사 /위사 방향으로 각각 측정하였다.
상기 코팅 원단 시편은 각각 상온 조건 및 70°C, 95%, 408 hr에서 에이징 후의 조건으로 내스크럽성 테스트를 수행하였다. 상술한 바와 같은 방법으로 측정한 내스크럽성 횟수가 상온 조건 및 상기 에이징 조건 하에서 모두 2,000 스토로크 (stroke) 이상인 경우에 "양호"로 평가하였다. 상온 조건 및 상기 에이징 조건 하에서 측정한 결과 중 1,000 스트로크 (stroke) 이상 내지 2,000 스트로크 (stroke) 미만인 경우가 하나 이상 포함된 경우에는 "약간 좋음"으로 평가하였다. 이러한 측정 결과 중 1，000 스트로크 (stroke) 미만인 경우가 하나 이상 포함된 경우에는 "불량 "으로 평가하였다.
(b) 인열강도
독일공업규격 DIN 53356에 따라 경사 /위사 방향의 인열강도를 측정하였다.
인열강도란 인열에 대한 저항 즉， 직물을 찢는 데 필요한 힘을 말한다. 사각형의 시편 위， 아래 중앙을 잘라서 시편을 준비한다. 한 쪽은 상부의 지그에 물리고 다른 한 쪽은 하부 지그에 물려 테스트를 진행하였다.
(c) 봉목강도
미국재료시험협회규격 ASTM D 5822에 따라 전개테스트 전 /후 코팅 원단 동일 위치의 봉목강도를 측정하였다.
봉목강도란 에어백의 가스가 들어가는 액티브 존 (Chamber)과 심 (seam) 부위가 만나는 접결부의 강도를 말한다. 접결부를 중앙에 오도록 시편을 재단하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 5822에 따른 봉목강도 측정장치의 하부 클램프에 고정시키고， 상부 클램프를 위로 이동시키면서 에어백 쿠션 시편이 파단될 때의 강도를 측정하였다
(d) 내압유지 테스트
도 3에 나타낸 바와 같이， 공기 (Air)로 25 bar의 질소압축가스를 순간적으로 주입하여 에어백을 전개시킨 후에， 에어백 내압의 변화를 시간별로 관찰하여， 순간압력 주입시 초기 최고 압력 및 6초 경과후의 에어백 내압을 각각 측정하였다.
【표 2】
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0002
비교예 1~5
하기 표 3에 기재된 조건을 제외하고는 실시예 1~5와 동일한
Figure imgf000018_0001
따라 비교예 1~5의 에어백용 원단을 제조하였다.
【표 3】
Figure imgf000018_0003
비교예 1~5에 따라 제조된 에어백용 원단에 대하여， 상술한 바와 같은 방법으로 다양한 물성을 측정하였으며, 측정된 물성은 하기 표
4에 정리하였다.
【표 4】
Figure imgf000019_0001
상기 표 2에서 보는 것과 같이， 본 발명에 따른 실시예 1~7의 에어백용 코팅 원단은 코팅 약제의 신율이 우수하기 때문에 전개시 쿠션 원단을 보호하는 역할을 해주므로， 고온과 고압의 극한 환경에서 원단의 손상을 최소화하였음을 알 수 있다. 특히， 코팅 원단의 코팅 중량을 최적 범위로 조절하여 제조한 실시예 1~7의 에어백용 원단은 상온에서는 물론이고， 고온 다습한 조건의 에이징 후에도 현저히 향상된 내스크럽성을 갖는 것으로 확인되었다. 특히， 실시예 1~7의 에어백용 원단의 경우， 경사방향 및 위사방향 모두 상온에서 3,000 스트로크 및 고은 다습 조건의 에이징 후에 2,000 내지 3,000 스트로크의 우수한 내스크럽 특성이 나타남을 알 수 있다.
반면에， 상기 표 4에서 보는 것과 같이， 700% 내지 900% 정도에 불과한 액상 실리콘 고무를 적용하여 제조한 비교예 1~5의 에어백용 원단은 이러한 특성을 층족하지 못함이 확인되었다. 특히, 비교예 3~4의 에어백용 원단은 전개 후 에어백 원단의 인열강도는 현저히 감소하는 결과를 보였다. 더욱이, 비교예 3~4의 에어백용 원단은 에이징 이후 스크럽이 1,000 스트로크 미만으로 현지히 떨어짐을 알 수 있다.
또한， 상기 표 2에서 보는 바와 같이， 본 발명에 따라 신율이 우수한 코팅 약제를 적용함으로써 전개 후 코팅 원단의 손상이 최소화 됨에 따라， 실시예 1~7의 에어백용 원단은 우수한 내압 유지 성능올 갖는 것임을 확인하였다. 특히, 실시예 1~7의 에어백용 원단을 포함하는 차량용 에어백에 대하여 상온 조건 하에서 각각 에어백 내압 유지 성능을 테스트한 결과， 모두 초기 최고 압력 45 KPa 이상이며， 6초 경과후 에어백 내압 또한 25 KPa 이상으로 매우 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
반면에， 통상적인 저신율의 액상 실리콘 고무를 코팅층에 적용한 비교예 1~5의 에어백용 원단은 내압 유지 성능이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다. 특히， 비교예 1~5의 에어백용 원단을 포함하는 차량용 에어백은 상온 조건 하에서 초기 최고 압력 45 KPa 미만이며， 6초 경과후 에어백 내압 또한 25 KPa 미만으로 내압 유지 성능이 현저히 떨어졌다. 이로써， 비교예 1~5의 에어백용 원단을 사용하는 경우에， 롤 -오버 타입의 사이드 커튼형 에어백으로 차량 장착시 에어백으로서 제 기능 발휘가 어려움을 알 수 있다. 즉， 비교예 1~5의 에어백용 원단은 실제 차량용 에어백 쿠션으로 적용시 내압 유지 성능이 저하되어 를 -오버 타입의 사이트 커튼형 에어백으로 적용할 수 가 없다.

Claims

【특허청구범위】
【청구항 1】
직물의 표면에 대한민국산업규격 KS M 6518 방밥으로 측정한 신율이 1,000% 이상인 액상 (liquid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층이 형성된 에어백용 코팅 원단.
【청구항 2】
제 1항에 있어서，
상기 직물은 나일론계 섬유， 폴리에스테르계 섬유， 폴리을레핀계 섬유， 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유를 포함하는 것인 에어백 코팅 원단.
【청구항 3】
제 1항에 있어서，
상기 액상 실리콘 고무는 미국재료시험협회규격 ASTM D 427 방법으로 측정한 점도가 150,000 내지 290,000 CP인 에어백용 코팅 원단.
【청구항 4】
제 1항에 있어서，
상기 액상 실리콘 고무의 직물 단위면적당 코팅량이 15 내지 150 g/m2인 에어백용 코팅 원단.
【청구항 5]
제 1항에 있어서，
국제표준화기구 ISO 13934-2 방법으로 측정한 인열강도가 350 N 이상인 에어백용 코팅 원단.
【청구항 6】
제 1항에 있어서，
국제표준화기구 ISO 5981 방법으로 측정한 내스크럽 횟수가 2,000 스트로크 이상인 에어백용 코팅 원단.
【청구항 7】
직물을 제직하는 단계， 및
상기 제직된 직물을 정련하는 단계，
상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계， 및 상기 텐터링된 직물의 표면에 액상 (liQuid) 실리콘 고무를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하고， 상기 액상 실리콘 고무는 대한민국산업규격 KS M 6518의 방법으로 측정한 신율이 1，000% 이상인 제 1항 내지 게 7항 중 어느 한 항에 따른 에어백용 코팅 원단의 제조 방법 .
【청구항 8】
제 7항에 있어서，
상기 액상 실리콘 고무의 직물 단위면적당 코팅량이 15 내지 150 g/m2인 에어백용 코팅 원단의 제조 방법 .
【청구항 9]
거 17항에 있어서，
상기 코팅층이 형성된 직물에 대하여 150 내지 200 °C의 온도 조건 하에서 가황 공정을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 에어백용 코팅 원단의 제조 방법 .
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