KR20140092849A - 에어백 직물들에 관한 개량 - Google Patents

Abstract

팽창가능 에어백의 솔기 영역을 위한 직물로서, 폴리에스테르로부터 형성되고 약 12% 내지 20%의 파괴점 신장률을 가지고 또한 100℃에서 0.5% 초과의 순간 열 크리프를 갖는 섬유들을 포함하는, 직물.

Description

에어백 직물들에 관한 개량{Improvements Relating to Air-bag Fabrics}

본 발명은 에어백 직물들에 관한 것이며, 구체적으로는 팽창 상태 하에서 에어백의 파열에 저항하도록 적합화된 직물들에 관한 것이다.

현재 차량 에어백들은 일반적으로 직조된 나일론 직물로부터 형성된다. (다른 폴리아미드들과 함께) 나일론은 다년간 에어백들의 제조(및 많은 다른 용례들)에 이용되어 왔으며, 그 속성들은 잘 이해된다.

그런데, 최근 몇 년 동안 나일론 이외의 재료들을 이용하기 위한 추진(drive)이 있어왔으며, 특히 비용 및 환경적 영향(environmental impact)의 이유 때문이다. 만약 가능하다면 에어백들의 제조에 있어 폴리에스테르(또는 유사한 재료들)를 이용함이 바람직하다. 그러나 이러한 재료들로 전환하는 것은 도전을 맞이하는데, 나일론을 이용하여 만들어진 것들과 부합되는 유리한 속성들을 갖는 에어백들을 제조함이 종종 수월하지 않기 때문이다.

본 발명의 목적은 개량된 에어백 직물, 그리고 그것의 결과인 에어백을 제공함이다.

이에 따라, 본 발명의 일 양상에서는 팽창가능 에어백의 솔기 영역(seam region)을 위한 직물이 제공되는 바, 상기 직물은 폴리에스테르로부터 형성된 섬유들을 포함하고, 약 12% 내지 20%의 파괴점 신장률(elongation at break)을 가지며, 또한 100℃에서 0.5%가 넘는 순간 열 크리프(instantaneous thermal creep)를 갖는다.

유리하게는 상기 섬유들의 파괴점 신장률은 16%와 20% 사이이다.

바람직하게는 상기 섬유들의 파괴점 신장률은 약 18%이다.

편리하게는 상기 섬유들의 순간 열 크리프는 100℃에서 약 1.19%와 3.09% 사이이다.

유리하게는 상기 섬유들의 순간 열 크리프는 100℃에서 약 1.9%이다.

바람직하게는 상기 섬유들의 강도(tenacity)는 적어도 700mN/tex이다.

편리하게는 상기 섬유들의 강도는 적어도 770mN/tex이다.

유리하게는 상기 직물은 적어도 부분적으로 상기 직물의 투과성(permeability)을 저감하는 코팅으로 코팅된다.

대안으로 상기 직물은 완전히 또는 실질적으로 비코팅된다(uncoated).

본 발명의 다른 양상에서는 상기한 것들 중 임의의 직물을 포함하는 에어백이 제공된다.

유리하게는 상기 직물은 상기 에어백의 솔기 영역에서 이용된다.

바람직하게는 상이한 직물이 상기 에어백의 적어도 하나의 다른 영역에서 이용된다.

편리하게는 상기 적어도 하나의 다른 직물은, 상기 솔기 영역을 형성하는 직물의 섬유들에 비해 100℃에서 더 낮은 수치의 순간 열 크리프를 갖는 섬유들을 포함한다.

유리하게는 상기 에어백은 일체로 직조된(one piece woven) 에어백이다.

본 발명이 더 쉽게 이해될 수 있도록 하기 위해, 그 실시예들이 이제 첨부된 도 1을 참조하여 예시로써 설명될 것인바, 도 1에는 본 발명에 따라 조립된 에어백의 영역의 개념적인 측면도가 도시된다.

도 1을 참조하면 개념도에 에어백(1)의 솔기가 도시된다. 표현된 실시예에서 상기 에어백(1)은 일체로 직조된(one piece woven: OPW) 에어백인데, 당업자는 본 발명이 이 유형의 에어백들에 한정되지 않음을 이해할 것이다.

상기 에어백(1)의 제1 폐쇄 부분(2)에서, 상기 에어백(1)의 직물은 날실들(3) 및 씨실들(4)로부터 형성된다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 상기 날실들(3) 및 씨실들(4)은 실질적으로 서로 직각으로 배치되고, 각 날실(3)이 직물을 통해 이어짐에 따라 그것이 직면하는 연속적인 씨실들(4) 밑으로 그리고 위로 교번하여 그 각 날실이 통과하도록 상기 날실들(3) 및 씨실들(4)이 서로 직조된다.

상기 에어백(1)의 제1 폐쇄 부분(2)에서, 상기 직물은 날실들과 씨실들의 이중 가닥들로부터 형성된다.

상기 에어백(1)의 솔기 영역(5)에, 서로 떨어진 날실 및 씨실(3, 4)의 2개의 세트들이 나뉘어져 상부층(6) 및 하부층(7)을 형성하고, 각각은 날실 및 씨실들(3, 4)의 단일 세트들로 구성되어 위에서 설명된 바와 같이 서로 직조된다. 상기 상부층과 하부층(6, 7) 사이에 내부 공동(8)이 생성되고, 이는 상기 에어백(1)의 팽창가능 영역을 형성한다. 상기 에어백(1)이 서로 상호연결될 수 있거나 팽창기(미도시)에 독립적으로 연결될 수 있는 각각의 팽창가능한 영역들을 한정하는 여러개의 그러한 내부 공동들을 포함할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

상기 에어백(1)의 팽창에 앞서, 상기 상부층 및 하부층(6)은 서로 대향하여 평평하게 놓이기 쉬우며, 옹골차고 두드러지지 않는(unobtrusive) 방식으로 에어백 모듈 내로 들어맞춰지기 위해 상기 에어백(1)은 말리고(rolled), 그리고/또는 접히기도(folded) 할 것이다. 상기 에어백의 전개 중, 뜨거운 기체가 상기 공동(8) 내로 신속하게 도입될 것이며, 따라 이 공동(8)은 신속하게 팽창되며, 상기 에어백(1)이 팽창되고 전개됨에 따라 상기 상부층 및 하부층(6, 7)은 서로 이탈(separate)된다.

이 팽창이 발생함에 따라 에어백(1)을 형성하는 직물은, 예를 들어 도 1에서 화살표(9)에 의해 표시되는 방향의 현저한 인장력 하에 놓이게 될 것이다.

이것이 발생함에 따라 상기 직물의 실들(3, 4), 특히 (도 1에 도시된 바와 같은 구성에서) 상기 상부층 및 하부층(6, 7)의 상기 씨실들(4)은 상기 솔기(5)를 향해 당겨질 것이다. 이것이 발생함에 따라 상기 실들(3, 4)은 길어지고, 더 가늘어질 것이다. 이는 상기 솔기(5)에 있는 실들(3, 4) 사이의 갭의 결과로 이어질 수 있으며, 상기 솔기에서 상기 에어백(1)으로부터의 제어되지 않은 기체 손실로 이어질 수 있고(상기 에어백(1)의 어느 코팅이라도 갈라졌다면(breached) 특히 그러함), 잠재적으로 상기 에어백의 실패(failure)로 이어진다. 이 현상은 때때로 "코밍(combing)" 또는 "솔기 코밍(seam combing)"으로 알려진다.

일반적으로, 에어백의 전개 중에는 현저한 코밍을 회피함이 요망된다. 단면이 불규칙한, 예를 들어 엠보싱된 섬유들의 이용은 어느 정도 코밍을 예방할 수 있다. 그러나 코밍이 이 기법을 이용하여 완전히 제거될 수는 없다.

에어백들의 제조에 이용되는 실들은 다양한 기계적(mechanical) 속성들을 가진다. 이것들은, 실이 장력 하(under tension)에 놓일 때 상기 실이 파괴되는 지점에서의 상기 실의 길이의 증가를 백분율로 표현한 파괴점 신장률(또는 간단히 "신장(elongation)")을 포함한다.

그러한 실들의 다른 중요한 속성은 강도인데, 이는 일반적으로 cN/tex 또는 mN/tex로 표현된다. 강도는 실이 파열되기 전에 상기 실에 가해질 수 있는 최대 부하에 관한 것이다.

다른 중요한 속성은 순간 열 크리프이다. 당업자가 이해할 바에 따르면, 고온에 노출되는 경우 폴리에스테르 섬유는 장력 하에 가열될 때(장력 하에 가열 없이 상기 섬유가 놓이는 경우와 비교하면) 더 길어지고 더 가늘어질 것이다.

상기 순간 열 크리프를 판별하기 위해, 열 기계적 분석기(thermal mechanical analyser)가 제어된 가열 속도 하에 상기 섬유들의 길이의 변화를 기록하는 데 이용되었다. 하나의 적합한 분석기는 TA 인스트루먼츠 모델 2940(TA Instruments model 2940)이다. 많은 섬유들이 실로부터 무작위로 선택되었으며, 약 65 데시텍스(decitex: dTex)의 다발(bundle)로 병합된다. 그후 이 다발은, 약 10mm의 샘플 길이를 사용하여 상기 분석기에 탑재되었으며, 상기 다발에 약 8.83 cN/tex의 스트레스를 주도록 부하가 가해졌다. 상기 다발은 100°C의 온도까지 133.3°C/min로 가열되었다. 상기 다발의 길이의 증가는 상기 온도가 100°C에 도달했을 때 기록되었다. 그러면 100°C에서의 순간 열 크리프는 초기 길이의 백분율로 표현된 길이의 증가로 한정된다. 당업자는 100°C 이외의 온도에서 순간 열 크리프가 판별되는 방법을 쉽게 이해할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예들에서, 상기 에어백(1)을 형성한 직물; 또는 적어도 상기 에어백(1)의 솔기 영역(3)을 포함하는 직물은, 폴리에스테르 섬유, 또는 약 12% 내지 20%의 파괴점 신장률을 갖는 유사한 재료로부터 형성된 섬유들로부터 형성된다. 더 바람직하게는 상기 파괴점 신장률은 약 16% 내지 20%이다. 가장 바람직하게는 상기 파괴점 신장률은 약 18%이다. 낮은 수치의 파괴점 신장률을 갖는 직물은 그 탄성 한계에 신속하게 도달하며 이는 상기 섬유가 큰 강도를 가지고 있음을 반드시 나타내는 것은 아닌 점이 이해될 것이다.

12% 미만의 파괴점 신장률을 갖는 섬유들은 덜 바람직하며, 이는 에너지가 흡수되고 상기 섬유들을 길게 늘리는 일이 끝나고, 상기 직물들이 큰 힘들 하에 놓여진 때에 일정한 양의 신장이 바람직하기 때문임이 밝혀져 왔다.

그런데, 낮은 수치의 파괴점 신장률을 갖는 섬유들의 이용은 상기 직물에 적용된 코팅이 낮은 장력 하에 놓이는 장점을 부여하고, 따라서 현저한 기체 누출을 방지하고 따라서 상기 에어백의 압력을 유지하는 데에 더 적은 양의 코팅(또는 전혀 코팅이 없음)이 요구된다. 그 다음에 이것은 상기 에어백의 비용 및 무게를 감소시킬 수 있으며, 더 작은(그리고 더 가볍고 더 싼) 팽창기(inflator)를 가능하게 할 수 있다.

상기 신장(elongation) 수치들은 ASTM885에 따라 얻어졌는바, 여기서 개별적인 섬유들은 증가하는 선형 신장력(linear extensive force)을 받았으며, 상기 섬유들이 파괴될 때 그 최대 힘이 기록되었다.

만약 코팅이 이용된다면, 상기 코팅은 바람직하게는 실리콘-기반 또는 폴리우레탄-기반 코팅과 같은 섬유의 투과성을 감소시킬 유형의 것이다. 상기 코팅은, 코팅 재료의 탱크를 통해 직물을 통과시킴 또는 직물 상으로 코팅 재료를 분사(spray)함과 같은 적용 기법들을 통하여 적용될 수 있다. 대안으로, 코팅 재료는 직물 상에 라미네이트된(laminated) 막으로서 제공될 수 있다.

상기 코팅은 모든, 또는 실질적으로 모든 직물에 걸쳐 제공될 수 있다. 대안으로 직물은 상기 에어백(1)의 하나 이상의 솔기 영역들(3)에서만 코팅될 수 있으며, 또는 상기 솔기 영역들(3) 모두에서 코팅될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들에서 상기 에어백을 형성한 직물(또는 적어도 상기 에어백의 솔기 영역을 형성한 직물)은 100℃에서 0.5% 초과의 열 크리프를 갖는 섬유들로부터 형성된다. 더 바람직하게는 상기 직물의 열 크리프는 100℃에서 약 1.19%와 3.09% 사이이며, 가장 바람직하게는 100℃에서 약 1.9%이다.

상대적으로 낮은 파괴점 신장률 및 낮은 열 크리프를 갖는 섬유들은 주변 조건(ambient conditions)에 일반적으로 좋은 것으로 밝혀져 왔다. 그러나 만약 상기 에어백이 뜨거운 조건, 예를 들어 사막 조건에 있거나 또는 뜨거운 차량의 지붕 선(roof line) 아래에 있으면, 상기 에어백의 직물은 팽창에 앞서 열 크리프를 겪을 수 있다. 그런데, 그러한 조건 하에서는 상기 에어백의 팽창기 또한 뜨거울 것이며, 따라서 더 높은 압력 하의 기체를 생성할 것이다. 이 조건들 하에서, 상대적으로 높은 열 크리프를 갖는 직물의 이용은 상대적으로 작은 양의 추가적 솔기 누출만을 허용하기 쉬운데, 이는, 상기 팽창기가 상승된(elevated) 온도에 있다는 사실로 인하여 발생하는 과압 상황을 방지함에 도움이 될 수 있으므로 유리할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 직물들에 의해 제시된 문제는, 주변 온도에서 잘 작동(perform)하고 매우 뜨거운 조건에서도 실패할 가능성이 더 적은 에어백용 직물을 제공하는 문제이다.

에어백 생산의 분야에서, 상대적으로 높은 순간 열 크리프를 갖는 섬유들의 이용에 반하는 편견이 있어 왔다. 그러나 본 발명자들은 놀랍게도 100℃에서 0.5%를 초과하는 순간 열 크리프를 갖는 섬유들의 이용은 고온 조건에서 상기 에어백의 성능에 관한 이점들을 부여한다는 점을 발견했다.

상기 에어백을 형성하는 상기 섬유들은 바람직하게는 700mN/tex 초과의 강도를 가지고, 더 바람직하게는 770 mN/tex 초과의 강도를 갖는다.

본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 전체 에어백(1)을 생성하는 직물은 위에서 기술된 속성들을 갖는 섬유들을 이용하여 형성된다. 다른 실시예들에서, 상기 에어백의 적어도 하나의 솔기를 포함하는 직물은 이 속성들을 갖는 섬유들로부터 형성되는 반면, 상기 에어백의 다른 영역들을 형성하는 직물은 상이한 속성들을 갖는 섬유들로부터 형성된다. 예를 들어, 솔기로부터 떨어진 상기 에어백의 적어도 하나의 영역(예를 들어, 상기 에어백(1)의 팽창가능 부분을 둘러싼 패널(panel)의 영역 또는 상기 에어백(1)의 폐쇄, 이중-두께 부분(2; closed, double-thickness part)의 영역)은 상이한 속성들을 갖는 섬유들로부터 형성된다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 다른 영역들을 형성하는 상기 섬유들은 더 낮은 열 크리프 수치 및/또는 더 낮거나 더 높은 파괴점 신장률 속성을 가질 수 있다.

이 상이한 섬유들의 이용은 예를 들어 상기 에어백(1)의 직조 프로세스 중에 상이한 유형들의 날실 및/또는 씨실 섬유들(3, 4)을 도입함으로써 달성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 예를 들어 상기 에어백(1)의 폐쇄 영역(2)이 직조됨에 따라 비교적 낮은 열적 신장(thermal elongation)을 갖는 제1 유형의 날실 섬유(3)가 상기 직조 프로세스에 이용될 수 있다. 상기 솔기 영역(5)이 직조됨에 따라, 그후 상대적으로 높은 순간 열 크리프 수치를 갖는 제2 유형의 날실 섬유(3)가 상기 직조 프로세스에 도입될 수 있다. 상기 솔기 영역(5)의 직조가 완료되고 상기 상부층 및 상기 하부층(6, 7)의 직조가 개시되면, 상기 제1 유형의 날실 섬유(3)가 다시 이용될 수 있다(또는 사실은 제3의 상이한 유형의 날실 섬유(3)가 도입될 수 있다).

본 발명의 실시예들이 에어백용의 개량된 직물을 제공할 수 있으며, 이는 팽창 하에서, 특히 뜨거운 환경에서의 팽창 하에서 유리한 속성들을 보일 것이라는 점이 이해될 것이다.

본 명세서와 청구항들에 이용된 용어들인, "포함한다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)" 및 그것들의 변형들은 특정 특징들, 단계들 또는 완전체(integer)들이 포함됨을 의미한다. 상기 용어들은 다른 특징들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 제외하는 것으로 해석되어서는 아니된다.

전술한 설명 또는 뒤따르는 청구항들 또는 첨부된 도면들에서 개시되고, 특정 형태들로 표현되거나 또는 상기 개시된 결과를 획득하기 위한 상기 개시된 기능 또는 방법 또는 프로세스를 수행하기 위한 수단의 면으로 표현된 특징들은, 적절하게 개별적으로 또는 그러한 특징들의 임의의 조합으로, 본 발명을 그것들의 다양한 형태들로 실현하기 위해 활용될 수 있다.

Claims (14)

1. 팽창가능 에어백의 솔기 영역을 위한 직물로서, 폴리에스테르로부터 형성되고 약 12% 내지 20%의 파괴점 신장률(elongation at break)을 가지고 또한 100℃에서 0.5% 초과의 순간 열 크리프(instantaneous thermal creep)를 갖는 섬유들을 포함하는, 직물.
2. 제1항에 있어서, 상기 섬유들의 파괴점 신장률은 16% 내지 20% 사이인, 직물.
3. 제2항에 있어서, 상기 섬유들의 파괴점 신장률은 약 18%인, 직물.
4. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유들의 순간 열 크리프는 100℃에서 약 1.19% 내지 3.09% 사이인, 직물.
5. 제4항에 있어서, 상기 섬유들의 순간 열 크리프는 100℃에서 약 1.9%인, 직물.
6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유들의 강도(tenacity)는 적어도 700mN/tex인, 직물.
7. 제6항에 있어서, 상기 섬유들의 강도(tenacity)는 적어도 770mN/tex인, 직물.
8. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직물은 상기 직물의 투과성(permeability)을 저감하는 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되는, 직물.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직물은 완전히 또는 실질적으로 비코팅되는, 직물.
10. 전기한 항들 중 어느 한 항의 직물을 포함하는 에어백.
11. 제10항에 있어서, 상기 직물은 상기 에어백의 솔기 영역에서 이용되는, 에어백.
12. 제11항에 있어서, 상이한 직물이 상기 에어백의 적어도 하나의 다른 영역에서 이용되는, 에어백.
13. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 직물은, 상기 솔기 영역을 형성하는 상기 직물의 상기 섬유들에 비해 100℃에서 더 낮은 값의 순간 열 크리프를 갖는 섬유들을 포함하는, 에어백.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어백은 일체로 직조된(one piece woven) 에어백인, 에어백.
    

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