KR20120078662A - 사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템 - Google Patents

사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템 Download PDF

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KR20120078662A
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윤정훈
이상목
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Abstract

본 발명은 사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템에 관한 것으로, 특히, 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및 상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하며, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부는 에어백 원단의 재단 방향에 따라 형성되는 복수의 제1 봉제 라인을 포함하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태의 제2 봉제 라인을 포함하는 사이드 커튼형 에어백 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 에어백 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 에어백 팽창시 순간적인 강한 압력에 의해 충격을 가장 쉽게 받는 에어백 쿠션의 가스 주입부 하단에 봉제 패턴을 최적화하여 적용함으로써, 별도의 보강포를 덧대지 않고도 충분한 지지 효과 및 파열 방지 효과를 달성할 수 있어 자동차 전복시에도 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템 {A SIDE CURTAIN TYPED AIRBAG AND AIRBAG SYSTEM INCLUDING IT}
본 발명은 사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어백 팽창시 순간적인 강한 압력에 견딜 수 있는 우수한 내구성 및 내압 유지 성능을 갖는 사이드 커튼형 에어백, 그의 제조 방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 에어백(air bag)은, 주행중인 차량이 약 40 km/h 이상의 속도에서 정면의 충돌시, 차량에 가해지는 충돌충격을 충격감지센서에서 감지한 후, 화약을 폭발시켜 에어백 쿠션 내부로 가스를 공급하여 팽창시킴으로써, 운전자 및 승객을 보호하는 장치를 말하는 것이며, 일반적인 에어백 쿠션 시스템의 구조는 도 1에 도시한 것과 같다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 일반적인 에어백 쿠션 시스템은 뇌관(122)의 점화에 의해 가스를 발생시키는 인플레이터(inflator; 121), 그 발생된 가스에 의해 운전석의 운전자 쪽으로 팽창 전개되는 에어백 쿠션(124)으로 이루어져 조향 휠(101)에 장착되는 에어백 쿠션 모듈(100)과, 충돌시 충격 신호를 발생하는 충격센서(130), 및 그 충격 신호에 따라 인플레이터(121)의 뇌관(122)을 점화시키는 전자 제어모듈(Electronic Control Module; 110)를 포함하여 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 에어백 쿠션 시스템은 차량이 정면 충돌하게 되면, 충격 센서(130)에서 충격을 감지하여 전자 제어모듈(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 쿠션(124)을 팽창시킨다. 이렇게 팽창되어 전개된 에어백 쿠션(124)은 운전자의 전면 상체와 접촉하면서 충돌에 의한 충격하중을 부분적으로 흡수하고, 관성에 의해 운전자의 머리와 가슴이 전방으로 나아가면서 팽창된 에어백 쿠션(124)과 충돌될 경우, 에어백 쿠션(124)의 가스는 에어백 쿠션(124)에 형성된 배출공으로 급속히 배출되며 운전자의 전면부에 완충 작용하게 된다.
특히, 사이드 커튼형 에어백은 자동차 전복시 탑승자가 자동차 측면 유리창이나 구조물과 충돌하는 것을 방지할 목적으로 자동차 측면 유리창 또는 측면 구조물에 설치하는 에어백을 말하는 것이다. 이러한 사이드 커튼 타입의 에어백은 자동차가 전복 또는 구를 경우 자동차의 측면 유리창 또는 측면 구조물로부터 승객의 머리를 보호하는 장치이므로, 자동차가 뒤집혀 구르는 적어도 6초 동안에도 사이드 커튼타입의 에어백이 계속 부풀려 있어 승객의 머리부근을 안전하게 보호해 주어야 한다. 이를 위하여, 사이드 커튼형 에어백은 좀더 강력하고 급속한 가스 발생을 통해 에어백 쿠션의 우수한 내압 유지 성능을 도모하게 된다.
그러나, 이같이 사이드 커튼 에어백 전개시 우수한 팽창 성능 및 전개 성능을 달성하기 위한 급속한 가스 발생 등으로 인하여 에어백 쿠션이 파손되는 경우가 발생한다. 특히, 에어백 쿠션의 가스 주입구(inflator throat) 하단부는 급속한 가스 발생시 순간적인 강한 압력에 가장 큰 충격을 받으며 쉽게 찢어지거나 파열되는 문제가 자주 발생한다. 이러한 문제점은 봉제부에 적용되는 봉제사의 재질 변경으로만은 한계가 있으며 보강포를 추가로 사용할 수 밖에 없었으며, 별도의 보강포를 추가로 덧대지 않고도 가스 주입구 하단의 봉제부의 물성을 최적화할 수 있는 기술 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 에어백 전개시 우수한 팽창 성능 및 전개 성능을 발휘할 수 있도록, 우수한 기계적 물성 및 내압 유지 성능의 봉제부를 갖는 사이드 커튼형 에어백 개발에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 가스 주입구 하단부의 봉제 방법을 최적화하여 우수한 기계적 물성 및 내압 유지 성능을 갖는 사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및 상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하며, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부는 에어백 원단의 재단 방향에 따라 형성되는 복수의 제1 봉제 라인을 포함하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태의 제2 봉제 라인을 포함하고, 상기 제2 봉제 라인은 10 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하는 형태로 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백을 제공한다.
본 발명은 또한, 하나 이상의 직물제 원단을 에어백 형상으로 재단하는 단계; 및 상기 직물제 원단을 봉제 접합하는 단계를 포함하고, 상기 에어백은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및 상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하는 것이며, 상기 봉제 접합 공정은 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부에 직물제 원단의 재단 방향에 따라 복수의 제1 봉제 라인을 형성하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태로 제2 봉제 라인을 형성하고, 상기 제2 봉제 라인은 10 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하는 형태로 봉제하는 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 사이드 커튼형 에어백을 포함하는 에어백 시스템을 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현 예에 따른 사이드 커튼형 에어백, 그의 제조 방법, 및 이를 포함하는 에어백 시스템에 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 발명은 사이드 커튼형 에어백의 가스 주입부(inflator throat) 하단 봉제부에 최적화된 봉제 조건 및 이를 위한 봉제 방법을 적용함으로써, 에어백 팽창시 우수한 전개 성능과 함께 우수한 기계적 물성을 발휘할 수 있도록, 봉제부의 봉목 강도 및 신율을 향상시키고 우수한 내압 유지 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 사이드 커튼형 에어백(side curtain type air bag)에 기초하여 상세한 설명을 기술하지만, 이에 국한되지 않고 운전석용 에어백(air bag), 조수석용 에어백, 측면 에어백, 무릎용 에어백(knee air bag) 및 보행자 보호용 에어백(air bag) 등에도 적용 가능하다.
사이드 커튼형 에어백은 일반적으로 원단을 봉제하여 접합함으로써, 외주부인 비팽창부와 실내부인 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부를 포함할 수 있다. 상기 팽창부는 인플레이터가 터졌을 때 상기 가스 주입부를 통해 공급되는 기체에 의해 부품성을 갖는 부분이며, 상기 비팽창부는 이러한 팽창부와 가스 주입부를 지지하는 부분이다. 특히, 상기 비팽창부는 일반적으로 봉제 접합 공정을 통해 상기 팽창부 및 가스 주입부와 구분되어 형성될 수 있다. 이러한 봉제 접합 공정의 성능에 따라, 에어백 전개시 부품을 발생시키는 기체를 팽창부에서 빠져 나가지 못하게 하며, 팽창하는 기체의 압력에 견디는 역할을 효과적으로 수행할 수 있다.
특히, 사이드 커튼형 에어백을 제조함에 있어서, 에어백 쿠션의 가스 주입부(inflator throat) 하단은 에어백 전개시 순간적인 강한 압력에 의해 충격을 가장 쉽게 받으며, 이에 따라 쉽게 찢어지거나 파열되는 문제가 자주 발생하였다. 이에 따라, 종래의 경우, OPW(One Piece Woven) 타입의 하단부에 3x3 조직 강화 패턴을 삽입하거나, 별도의 평직 보강 부품을 추가로 봉제를 하거나, 간단하게 U자형 봉제를 적용하고 있다. 그러나, 별도의 보강포를 대어 봉제를 하는 경우, 별도 부품 추가에 따른 Cost 증가 문제가 발생하고 있으며, 보강 부품 없이 단순히 U자형 봉제만 추가할 경우, 하단부를 충분히 지지해주지 못하여 쉽게 파열되는 문제가 있어 왔다.
본 발명자들의 실험 결과, 사이드 커튼형 에어백의 가스 주입부(inflator throat) 하단에 최적화된 제1 봉제 라인과 제2 봉제 라인을 적용함으로써, 봉제부 물성이 최적화되어 에어백 팽창시 우수한 전개 성능과 함께 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있음이 밝혀졌다.
이에 따라, 본 발명은 에어백 팽창시 급속한 가스 발생에 의한 강한 압력에 대하여 순간적으로 집중되는 응력을 분산시킴과 동시에 충분한 강직성을 확보함으로써, 에어백 전개시 우수한 팽창 성능과 함께 우수한 기계적 물성 및 내압 유지 성능에서도 향상된 물성 개선 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따라, 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부에 소정의 특성을 갖는 봉제부를 포함하는 사이드 커튼형 에어백이 제공된다. 이러한 사이드 커튼형 에어백은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및 상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하며, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부에 대한 봉제 방법 및 봉제 조건을 최적화한 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부, 즉, 가스 주입부(inflator throat) 하단의 비팽창부는 에어백 원단의 재단 방향에 따라 형성되는 복수의 제1 봉제 라인을 포함하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태의 제2 봉제 라인을 포함하고, 상기 제2 봉제 라인은 10 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하는 형태로 봉제된 것이 될 수 있다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서, 제1 봉제 라인은 락 스티치(Lock stitch) 타입의 봉제부가 될 수 있으며, 강화측면에서 최소 100 mm당 30개 이상의 땀을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 봉제 라인은 락 스티치(Lock stitch) 혹은 체인 스티치(Chain stitch) 형태의 봉제부가 될 수 있으며, 강화 측면에서 제1 봉제 라인과 충분한 교착점을 형성함과 동시에 최소 100 mm당 30개 이상의 땀을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 봉제 라인의 끝단부 풀림을 방지하기 위해, 최소 5 mm 이상의 백 스티치(Back stitch)가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제1 봉제 라인은 원단의 재단 방향에 따라 다양한 형태를 갖는 것이 될 수 있으며, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부의 재단선이 직선인 경우 복수의 직선 봉제선이 될 수 있으며, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부의 재단선이 U자 형태나 기타 곡선인 경우에는 동일한 형태의 U자 형태나 기타 곡선 형태의 봉제선이 될 수 있다. 상기 제1 봉제 라인은 강화 측면에서 쿠션의 재단면과 동일한 형태가 바람직하며, 파열되는 방향과 서로 교착이 되는 방향으로 봉제 형성할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 제1 봉제 라인은 각 봉제 라인 사이의 간격이 2 mm 내지 6 mm, 바람직하게는 3 mm 내지 5 mm, 좀더 바람직하게는 2 mm 내지 3 mm가 될 수 있다. 상기 제1 봉제 라인 사이의 간격은 지지부 강화 측면에서 2 mm 이상이 될 수 있으며, 공정통과성 측면에서 6 mm 이하가 될 수 있다.
또한, 상기 제1 봉제 라인은 락 스티치(Lock stitch) 혹은 체인 스티치(Chain stitch)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 봉제법이 적용될 수 있다. 상기 제1 봉제 라인은 지지부 강화측면에서 락 스티치(Lock stitch) 봉제법을 적용하는 것이 바람직하다.
상기 제1 봉제 라인의 땀수는 20 내지 80 ea/100mm, 바람직하게는 30 내지 40 ea/100mm, 좀더 바람직하게는 50 내지 60 ea/100mm가 될 수 있다. 상기 제1 봉제 라인의 땀수는 지지부 강화측면에서 30 ea/100mm 이상이 될 수 있으며, 공정통과성 측면에서 60 ea/100mm 이하가 될 수 있다.
이 때, 상기 제1 봉제 라인은 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 봉제사를 사용할 수 있다. 상기 제1 봉제 라인은 지지부 강화측면에서 나일론계, 폴리에스테르계, 아라미드계등의 봉제사를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 봉제 라인의 봉제사는 굵기, 즉, 섬도가 215 내지 2,200 데니어, 바람직하게는 840 내지 2,200 데니어, 좀더 바람직하게는 1,260 내지 1,800 데니어가 될 수 있다. 상기 제1 봉제 라인에 사용되는 봉제사의 섬도는 지지부 강화 측면에서 215 데니어 이상이 될 수 있으며, 효율적인 공정 통과성 유지 측면에서 2,200 데니어 이하가 될 수 있다. 상기 데니어는 원사 또는 섬유의 굵기를 나타내는 단위로서, 길이 9,000 m가 1 g일 경우 1 데니어로 한다.
특히, 제1 봉제 라인 기본적으로 하단부 영역을 기본 지지해주는 뼈대 역할을 하는 봉제부이다. 따라서, 상기 봉제부에는 락 스티치(Lock stitch) 타입이 추천되며, 땀수는 기본 봉제 땀수인 30~40 ea/100mm의 땀수가 바람직하다.
봉제 라인의 간격은 특별히 규제가 없지만, 일정하게 3 mm 정도의 간격을 가지고 있다. 봉제사는 나일론계 혹은 폴리에스테르계, 아라미드계가 사용될 수 있으며, 제1 봉제 라인은 기본 지지부이므로 가급적 1,260 데니어 이상의 봉제사를 사용할 수 있다. 봉제사의 섬도가 상기 범위의 하한값 미만의 봉제사를 적용할 경우, 강도가 약하여 충분히 지지해주지 못할 수 잇다. 또한, 제2 봉제 라인이 형성될 경우, 교착되는 점에서 봉제사가 쉽게 손상되어 봉제부가 오히려 약해질 가능성도 있으므로, 가급적 최소 1,260 데니어의 봉제사를 사용할 수 있다.
아울러 봉제 마무리 부분이 풀림을 방지하기위해, 제1 봉제 라인의 끝단부에 별도의 백 스티치(Back stitch)를 최소 5 mm 이상 부여할 수 있다.
한편, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부는 상기 제1 봉제 라인과 함께 제2 봉제 라인이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 봉제 라인은 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 것이며, 상기 교차선은 상기 복수의 제1 봉제 라인 중 2 이상을 가로지르는 직선 또는 곡선이 될 수 있다. 하단부 강화 측면에서 상기 제2 봉제 라인은 제1 봉제 라인 중 2 이상의 가로지르는 교차선을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 봉제 라인은 복수의 제1 봉제 라인 중 2 이상을 가로지르는 이러한 교차선을 3개 이상 또는 3 내지 10 개를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 봉제 라인은 최소 10 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하며, 바람직하게는 8 mm당 1개 이상의, 좀더 바람직하게는 6 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하는 형태로 봉제될 수 있다. 특히, 상기 제2 봉제 라인은 지그재그 형태, 다이아몬드 형태, 트위스트 형태, 또는 원형 형태로 봉제될 수 있다. 상기 제2 봉제 라인은 지지부 강화 측면에서 교차점을 많이 형성하는 지그재그 형태로 봉제되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 제2 봉제 라인은 락 스티치(Lock stitch) 혹은 체인 스티치(Chain stitch) 타입으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 봉제법이 적용될 수 있다. 상기 제2 봉제 라인은 지지부 강화 측면에서 락 스티치(Lock stitch) 봉제법을 적용하는 것이 바람직하다.
상기 제2 봉제 라인의 땀수는 30 내지 60 ea/100mm, 바람직하게는 30 내지 40, 좀더 바람직하게는 40 내지 60가 될 수 있다. 상기 제2 봉제 라인의 땀수는 지지부 강화 측면에서 30 ea/100mm 이상이 될 수 있으며, 원활한 공정 통과성 유지 측면에서 60 ea/100mm 이하가 될 수 있다.
또한, 상기 제2 봉제 라인은 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 봉제사를 사용할 수 있다. 상기 제2 봉제 라인은 지지부 강화 측면에서 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 아라미드계 원사 등의 봉제사를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2 봉제 라인의 봉제사는 굵기, 즉, 섬도가 215 내지 2,200 데니어, 바람직하게는 840 내지 2,200 데니어, 좀더 바람직하게는 1,260 내지 1,800 데니어가 될 수 있다. 상기 제2 봉제 라인에 사용되는 봉제사의 섬도는 지지부 강화 측면에서 215 데니어 이상이 될 수 있으며, 공정통과성 측면에서 2,200 데니어 이하가 될 수 있다. 상기 데니어는 원사 또는 섬유의 굵기를 나타내는 단위로서, 길이 9,000 m가 1 g 일 경우 1 데니어로 한다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 상기 비팽창부의 봉제부, 즉, 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부의 봉제부는 미국재료시험협회규격 ASTM D 1683의 방법으로 측정한 봉목강도가 100 kgf/inch 이상 또는 100 내지 400 kgf/inch가 될 수 있다. 또한, 상기 비팽창부의 봉제부는 미국재료시험협회규격 ASTM D 1683의 방법으로 측정한 신율이 80% 이하 또는 15% 내지 80%가 될 수 있다.
본 발명에 따른 사이드 커튼형 에어백의 봉제부는 최적범위로 봉제 부분의 강도를 확보하고 효과적인 내압 유지 성능을 달성하는 측면에서 상기 범위로 봉목강도 및 신율을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 에어백에 25 bar의 순간 압력을 주입하고 에어백 내압을 측정했을 때, 초기 에어백 팽창시(전개시) 최대 압력이 바람직하게는 100 KPa 이상이 될 수 있다. 이러한 우수한 내압 유지 성능을 통해 본 발명의 사이드 커튼형 에어백이 차량용 에어백 시스템에 장착시 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일례에서, 상기 사이드 커튼형 에어백의 내압은 도 2에 나타낸 바와 같은 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 측정 장치에서 1차 고압축 탱크에 질소를 고압으로 충진한 후에, 컴퓨터에 의해 첫 번째 솔레노이드 밸브를 열어 2차 탱크에 질소가스가 25 bar까지 충진될 수 있도록 조절한다. 이와 같이 2차 탱크에 충진이 되면 첫 번째 솔레노이드 밸브를 닫고, 컴퓨터에 의해 두 번째 솔레노이드 밸브를 개방하여, 2차 탱크에 25 bar의 압력으로 충진되어 있던 압축질소가스를 순간적으로 대기압을 유지하고 있는 에어백으로 빠져나가 에어백을 전개시킨다. 이 때의 에어백 내부의 초기 최대 압력을 압력 센서를 통해 측정하여 컴퓨터로 기록하게 된다.
따라서, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 바람직하게는, 상기 조건을 만족하여 25 bar의 순간 압력으로 주입하고, 초기 최대 압력이 100 KPa 이상이며, 봉제부의 봉목강도가 100 kgf 이상이고, 신율이 80% 이하가 될 수 있다.
한편, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 직물제 원단은 이 분야에서 에어백 제조용으로 사용 가능한 것으로 알려진 직물 또는 부직포를 모두 사용 가능하며, 그 종류에 크게 제한되지 아니하다. 예를 들면, 상기 직물 또는 부직포는 나일론계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 및 아라미드계 섬유로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 섬유를 포함하는 직물 또는 부직포를 사용할 수 있다. 예컨대, 나일론 66, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 또는 및 폴리프로필렌(PP) 등을 포함하는 직물제 원단을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 직물제 원단의 제직 형태나 부직포의 종류 또한 크게 한정되지 않으나, 봉제부분의 강도 등을 고려하였을 때 나일론 66 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 직물제 원단은 통상적인 제직 방법과, 정련 및 열고정 과정을 거쳐 에어백 쿠션 원단으로 제조된 후에, 필요한 경우, 실리콘 고무 코팅 등 추가 공정을 통해 가공될 수도 있다. 이렇게 코팅된 에어백 쿠션 원단은 전술한 바와 같은 재단 및 봉제 과정을 거쳐 일정한 형태의 에어백 쿠션으로 제조된다. 이 때, 상기 에어백 쿠션은 특별한 형태에 국한되지 아니하며 일반적인 형태로 제조될 수 있다.
특히, 상기 직물제 원단은 바람직하게는 표면에 일면 또는 양면으로 코팅 또는 라미네이트된 고무 성분 코팅층을 더욱 포함할 수 있다. 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.
이 때, 상기 고무성분 코팅층의 단위면적당 코팅량은 20 내지 200 g/m2, 바람직하게는 20 내지 100 g/m2가 되도록 사용할 수 있다. 특히, OPW(One Piece Woven) 타입의 사이드 커튼형 에어백 등을 제조하는 경우에 있어서는 상기 코팅량이 30 내지 95 g/m2가 바람직하고, 평직 타입의 원단인 경우는 상기 코팅량이 20 내지 50 g/m2 수준이 바람직하다.
사이드 커튼 에어백의 경우, 기능에따라 크게 퍼스트 임팩트(first impact) 타입과 롤 오버(roll over) 타입으로 구분할 수 있다. 특히, 퍼스트 임팩트(first impact) 타입의 경우, 측면충돌 시 1차 충격에 의한 탑승자 보호함. 주로 50 g/m2 미만의 코팅 도포량을 가지는 OPW 타입 제품 혹은 컷앤쏘우 타입(Cut & Sew type) 제품이 이에 해당될 수 있다. 또한, 롤 오버(roll over) 타입의 경우, 측면 충돌 시 1차 충격은 물론 차량 전복사고에 따른 2차 충격으로부터 탑승자를 보호하기 위해 충분한 내압유지성능을 보유한 사이드 커튼 에어백 제품이다. 내압 테스트(test)에서 초기 전개 6초 혹은 10초 이후에도 내압 25 kpa 이상을 보유할 경우, 롤 오버(roll over) 성능을 구현한다고 할 수 있다. OPW 타입 제품에서는 기본적으로 50 g/m2 이상의 도포량을 보유하여야 충분히 원단 공극을 커버하게 될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 따라, 가스 주입부(inflator throat) 하단 봉제부에 최적화된 봉제 조건 및 이를 위한 봉제 방법을 적용하여 사이드 커튼형 에어백을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법은 하나 이상의 직물제 원단을 에어백 형상으로 재단하는 단계; 및 상기 직물제 원단을 봉제 접합하는 단계;를 포함하고, 상기 에어백은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및 상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하는 것이며, 상기 봉제 접합 공정은 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부에 봉제 방법 및 봉제 조건을 최적화한 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 봉제 접합 공정은 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부, 즉, 가스 주입부(inflator throat) 하단의 비팽창부에서 직물제 원단의 재단 방향에 따라 복수의 제1 봉제 라인을 형성하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태로 제2 봉제 라인을 형성하는 것이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제1 봉제 라인 및 제2 봉제 라인은 각각 싱글락, 더블락, 싱글 체인, 및 더블 체인으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 봉제법이 적용될 수 있다.
이때, 상기 제1 봉제 라인은 땀수가 20 내지 80 ea/100mm, 바람직하게는 30 내지 40 ea/100mm, 좀더 바람직하게는 50 내지 60 ea/100mm가 되도록 봉제될 수 있다. 상기 제1 봉제 라인은 지지부 강화 측면에서 땀수가 20 ea/100mm 이상이 되도록 봉제될 수 있으며, 효율적인 공정 통과성 확보 측면에서 80 ea/100mm 이하가 되도록 봉제될 수 있다.
상기 제2 봉제 라인은 땀수가 30 내지 60 ea/100mm, 바람직하게는 30 내지 40, 좀더 바람직하게는 40 내지 60가 되도록 봉제될 수 있다. 상기 제2 봉제 라인의 땀수는 지지부 강화 측면에서 30 ea/100mm 이상으로 봉제될 수 있으며, 공정 통과성 측면에서 60 ea/100mm 이하로 봉제될 수 있다.
또한, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백에서 직물제 원단 및 제1 봉제 라인과 제2 봉제 라인의 봉제사 종류, 각각의 형태 등은 상술한 바와 같으며, 이와 관련한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상술한 바와 같은 사이드 커튼형 에어백을 포함하는 에어백 시스템을 제공한다. 특히, 상기 에어백 시스템은 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부에 소정의 특성을 갖는 봉제부를 포함하는 사이드 커튼형 에어백을 포함하는 것이 될 수 있으며, 상기 에어백 시스템은 당업자들에게 잘 알려진 통상의 장치를 구비할 수 있다.
상기 에어백은 크게 정면 에어백(프론트형 에어백)과 측면 에어백으로 구분될 수 있다. 상기 정면 에어백은 운전적, 조수석, 무릎, 발목 등등의 종류가 있고, 측면 에어백은 자동차의 측면 에어백과 커튼형 에어백이 있다. 이에 따라, 상기 에어백은 프론트형 에어백, 측면 에어백 또는 커튼형 에어백이 될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
본 발명에 따르면, 우수한 기계적 물성과 내압 유지 성능을 갖는 사이드 커튼형 에어백 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 에어백 시스템이 제공된다.
이러한 사이드 커튼형 에어백은 가스 주입부(inflator throat) 하단 봉제부를 최적화함으로써 에어백 팽창시 급속한 가스 발생에 의한 강한 압력에 대하여 순간적으로 집중되는 응력을 분산시킴과 동시에 충분한 강직성을 확보하며, 우수한 기계적 물성과 내압 유지 성능을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 이와 함께 우수한 형태안정성 및 공기 차단 효과를 제공하며 승객에게 가해지는 충격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사이드 커튼형 에어백은 차량용 에어백 시스템 등에 매우 바람직하게 사용될 수 있다.
도 1은 일반적인 에어백 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 쿠션의 내압 측정장치를 나타낸 모식도.
도 3는 본 발명의 일 구현예에 따라 2개의 제1 봉제 라인을 형성한 후에 지그재그(Zig-zag) 형태로 제2 봉제 라인을 제조한 사이드 커튼형 에어백의 모식도.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라 3개의 제1 봉제 라인을 형성한 후에 지그재그(Zig-zag) 형태로 제2 봉제 라인을 제조한 사이드 커튼형 에어백의 모식도.
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 1~4
하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로 직물을 제직한 후, 정련 및 텐터링 공정을 거친 비코팅(Non-Coating) 원단 또는 나이프 코팅(knife over ro1l coating) 방법을 적용한 코팅(Coating) 원단을 에어백용 직물제 원단으로 사용하였다. 상기 직물제 원단에 레이저 재단기를 이용하여 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부를 지지하는 비팽창부, 및 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부를 포함하며 에어백 형상으로 재단하였다. 이렇게 에어백 형상으로 재단된 직물제 원단에 대하여 봉제 접합 공정을 수행하였다. 상기 봉제 접합 공정은 하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 봉제 조건을 적용하여 원단의 재단 라인을 따라 복수의 제1 봉제 라인을 형성한 후에, 상기 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태로 제2 봉제 라인을 형성하여 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다.
특히, 실시예 1은 도 3에 나타낸 바와 같은 형태로 2개의 제1 봉제 라인을 형성한 후에 지그재그(Zig-zag) 형태로 제2 봉제 라인을 형성하였으며, 실시예 2~4는 도 4에 나타낸 바와 같은 형태로 3개의 제1 봉제 라인을 형성한 후에 지그재그(Zig-zag) 형태로 제2 봉제 라인을 형성하였다.
이때, 제1 봉제 라인 및 제2 봉제 라인 각각의 봉제사 종류, 봉제법, 땀수, 및 제1 봉제 라인간 간격, 제2 봉제 라인 지그재그 간격간 파라미터, 원단의 종류 및 제직형태, 코팅 성분, 코팅량 등은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. 이외에 나머지 조건은 사이드 커튼형 에어백 제조를 위한 통상적인 조건에 따랐다.
구 분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
원단의 종류 나일론 66 나일론 66 나일론 66 나일론 66
원단의 총섬도(de) 420 420 420 420
원단의 제직밀도 57X49 57X49 57X49 57X49
원단의 제직형태(평직/OPW) OPW OPW OPW OPW
고무 성분 실리콘 실리콘 실리콘 실리콘
고무 코팅량 (g/m2) 75 75 75 75
제1
봉제
라인		 봉제사 종류 Nylon66 Nylon66 Nylon66 Nylon66
봉제사 총섬도(de) 1,260 1,260 1,260 1,260
봉제법 Lock Chain LOCK Chain
봉제 땀수(ea/100mm) 35 35 35 35
제1 봉제라인 갯수 2 3 3 3
제1 봉제라인 간격(mm) 3 3 3 3
제2
봉제
라인		 봉제사 종류 나일론 66 나일론 66 p-아라미드 p-아라미드
봉제사 총섬도(de) 1,260 1,260 840 840
봉제법 Lock Lock Lock Lock
봉제 땀수(ea/100mm) 35 35 35 45
교차점 갯수(ea/10mm) 1 2 1 2
제2 봉제라인 형태 Zig-zag Zig-zag Zig-zag Zig-zag
비교예 1~4
하기 표 2에 기재된 바와 같이 조건을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1~4와 동일한 방법에 따라 비교예 1~4의 사이드 커튼형 에어백을 제조하였다. 특히, 비교예 1은 제2 봉제 라인 없이 제1 봉제 라인만 형성한 형태로 제조하였다.
구 분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
원단의 종류 나일론 66 나일론 66 나일론 66 나일론 66
원단의 총섬도(de) 420 420 420 420
원단의 제직밀도 57X49 57X49 57X49 57X49
원단의 제직형태(평직/OPW) OPW OPW OPW OPW
고무성분 실리콘 실리콘 실리콘 실리콘
고무 코팅량 (g/m2) 75 75 75 75
제1
봉제
라인		 봉제사 종류 나일론 66 나일론 66 나일론 66 나일론 66
봉제사 총섬도(de) 1,260 1,260 1,260 1,260
봉제법 Lock Lock Lock Chain
봉제 땀수(ea/100mm) 35 35 35 35
제1 봉제라인 갯수 2 2 3 3
제1 봉제라인 간격(mm) 3 3 3 3
제2
봉제
라인		 봉제사 종류 없음 나일론 66 나일론 66 p-아라미드
봉제사 총섬도(de) 없음 1,260 1,260 1,260
봉제법 없음 Lock Lock Lock
봉제 땀수(ea/100mm) 없음 20 35 35
교차점 갯수(ea/10mm) 없음 0 0 0
제2 봉제라인 형태 없음 Straight Zig-Zag Zig-Zag
실험예
실시예 1~4 및 비교예 1~4에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백에 대하여 다음의 방법으로 물성을 측정하였다.
a) 봉목강도 및 신율
상기 사이드 커튼형 에어백에서 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부, 즉, 가스 주입구(inflator throat) 하단부의 봉제부에 대한 봉목강도 및 신율을 측정하였다.
먼저, 상기 제1 봉제 라인과 제2 봉제 라인이 형성된 에어백 시편을 미국재료시험협회규격 ASTM D 1683의 방법에 따른 측정장치의 하부 클램프에 고정시키고, 상부 클램프를 위로 이동시키면서 에어백 쿠션 시편이 파단될 때의 봉목강도 및 신율을 측정하였다.
b) 인열강도
실시예 1~4 및 비교예 1~4에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백에 대하여 인열강도를 ISO 13937-2의 방법으로 측정하였다.
c) 에어백 쿠션 전개 시험을 통한 내구성 평가
실시예 1~4 및 비교예 1~4에 따라 제조된 사이드 커튼형 에어백에 대하여 에어백 쿠션 전개 시험을 실시하였다.
이때 인플레이터 하단부 찢김이 발생하기 쉬운 형태의 OPW 쿠션을 사용하였으며, 실제 인플레이터 부품이 장착된 상태로 모듈을 조립한 후, 전개 시험을 실시하였다. 에어백 전개 시험은 인플레이터가 장착된 사이드 커튼 에어백 모듈 부품을 시험용 지그에 장착한 후, 인플레이터부에 연결된 커넥터에 전기 신호를 주어 에어백을 전개시켜, 상기 봉제 패턴이 적용된 부위의 파열 여부를 확인하여 사이드 커튼형 에어백의 내구성 평가를 수행하였다.
상기 방법에 따라 측정한 사이드 커튼형 에어백의 물성 평가 결과를 하기 표 3에 정리하였다.
구분 봉목강도(N) 봉목신율(%) 인열강도(N) 쿠션 전개 시험 결과
실시예 1 2,320 58 485 파열 없음
실시예 2 2,056 52 532 파열 없음
실시예 3 1,795 57 487 파열 없음
실시예 4 2,531 62 595 파열 없음
비교예 1 1,362 47 322 파열 발생
비교예 2 1,214 48 384 파열 발생
비교예 3 1,612 53 345 파열 발생
비교예 4 1,523 52 326 파열 발생
상기 표 3에서 보는 것과 같이, 실시예 1 내지 4의 사이드 커튼형 에어백은 비교예 1 내지 4에 비해 우수한 강신도를 나타내며, 에어백 쿠션 전개 평가에서도 매우 우수한 내구성을 나타내는 것임이 확인되었다. 특히, 가스 주입구 하단의 봉제부를 제1 봉제 라인과 제2 봉제 라인으로 최적화한 실시예 1 내지 4의 사이드 커튼형 에어백은 현저히 향상된 우수한 내구성능을 구현할 수 있는 것으로 확인되었다. 반면에, 비교예 1 내지 4의 사이드 커튼형 에어백은 이러한 특정 봉제 패턴에 의한 보강효과를 확보할 수 없어 쉽게 파열됨을 확인하였다.
따라서, 상술한 바와 같이, 가스 주입구 하단부의 봉제부를 제1 봉제 라인과 제2 봉제 라인으로 최적화하여 적용함으로써, 에어백 전개시 순간적인 강한 압력에도 쉽게 찢어지거나 파열되는 현상이 없으며, 우수한 에어백 전개 성능과 함께 우수한 형태안정성 및 공기 차단 효과를 갖는 사이드 커튼형 에어백을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (18)

  1. 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부,
    상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및
    상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하며,
    상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부는 에어백 원단의 재단 방향에 따라 형성되는 복수의 제1 봉제 라인을 포함하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태의 제2 봉제 라인을 포함하고, 상기 제2 봉제 라인은 10 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하는 형태로 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교차선은 상기 복수의 제1 봉제 라인 중 2 이상을 가로지르는 직선 또는 곡선인 사이드 커튼형 에어백.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 봉제 라인은 제1 봉제 라인과 3개 이상의 교차선을 포함하는 형태로 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 봉제 라인은 지그재그 형태, 다이아몬드 형태, 트위스트 형태, 또는 원형 형태로 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 봉제 라인 및 제2 봉제 라인은 각각 싱글락, 더블락, 싱글 체인, 및 더블 체인으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 봉제법이 적용된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 봉제 라인은 땀수가 20 내지 80 ea/100mm가 되도록 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 봉제 라인은 땀수가 30 내지 40 ea/100mm가 되도록 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 봉제 라인은 각 봉제 라인 사이 간격이 2 mm 내지 6 mm가 되도록 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 봉제 라인 및 제2 봉제 라인은 각각 나일론계 원사, 폴리에스테르계 원사 및 아라미드계 원사로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 봉제사를 사용하여 봉제되는 사이드 커튼형 에어백.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 봉제 라인 및 제2 봉제 라인은 각각 섬도가 215 내지 1800 데니어의 봉제사를 사용하여 봉제되는 사이드 커튼형 에어백.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 비팽창부의 봉제부에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 1683의 방법으로 측정한 봉목강도가 100 kgf/inch 이상인 사이드 커튼형 에어백.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 비팽창부의 봉제부에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 1683의 방법으로 측정한 신율이 80% 이하인 사이드 커튼형 에어백.
  13. 제1항에 있어서,
    에어백에 25 bar의 순간압력을 주입하였을 때, 초기 에어백 팽창시 최대 압력이 100 kPa 이상이 되는 사이드 커튼형 에어백.
  14. 하나 이상의 직물제 원단을 에어백 형상으로 재단하는 단계; 및
    상기 직물제 원단을 봉제 접합하는 단계;를 포함하고,
    상기 에어백은 기체에 의해 부품성을 갖는 팽창부, 상기 팽창부에 기체를 공급하는 가스 주입부, 및 상기 팽창부 및 가스 주입부를 지지하는 비팽창부를 포함하는 것이며,
    상기 봉제 접합 공정은 상기 팽창부와 가스 주입부의 경계 측 비팽창부에 직물제 원단의 재단 방향에 따라 복수의 제1 봉제 라인을 형성하고, 상기 복수의 제1 봉제 라인 사이를 연결하도록 제1 봉제 라인과 복수의 교차선을 형성하는 형태로 제2 봉제 라인을 형성하고, 상기 제2 봉제 라인은 10 mm당 1개 이상의 교차점을 포함하는 형태로 봉제하는 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 봉제 라인 및 제2 봉제 라인은 각각 싱글락, 더블락, 싱글 체인, 및 더블 체인으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 봉제법이 적용된 것인 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 봉제 라인은 땀수가 20 내지 80 ea/100mm가 되도록 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 봉제 라인은 땀수가 30 내지 40 ea/100mm가 되도록 봉제된 것인 사이드 커튼형 에어백의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 사이드 커튼형 에어백을 포함하는 에어백 시스템.
KR1020110147561A 2010-12-31 2011-12-30 사이드 커튼형 에어백 및 이를 포함하는 에어백 시스템 KR20120078662A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101864888B1 (ko) * 2017-03-03 2018-06-07 (주)두올 커튼에어백 쿠션

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101864888B1 (ko) * 2017-03-03 2018-06-07 (주)두올 커튼에어백 쿠션

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