KR20120111416A

KR20120111416A - 폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120111416A
Application number: KR1020110029868A
Authority: KR
Inventors: 김재형; 곽동진; 이상목
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-10-10

Abstract

본 발명은 에어백용 원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 고강력 고신율 및 저모듈러스의 폴리에스테르 원사를 포함하여 장기간의 다습한 열처리 이후에도 강인성 및 에너지 흡수 성능이 우수한 폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 차량용 에어백에 관한 것이다.
본 발명의 폴리에스테르 원단은 섬도가 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사를 포함하고, 50 ℃ 및 95 %RH의 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리 후 측정한 원단의 WTSRI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고 WTERI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상을 유지함으로써, 승객에게 가해지는 충격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법 {POLYESTER FABRICS AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 에어백용 원단 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 고강력 고신율 및 저모듈러스의 폴리에스테르 원사를 포함하여 장기간의 다습한 열처리 이후에도 강인성 및 에너지 흡수 성능이 우수한 폴리에스테르 원단 및 그의 제조 방법, 이를 포함하는 차량용 에어백에 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 말한다.

에어백용 원단으로서 요구되는 항목은 충돌시에 원활하게 전개되기 위한 저통기성, 에어백 자체의 손상 및 파열을 막기 위한 고강력, 고내열성 및 승객에게 가해지는 충격을 줄이기 위한 유연성 등이 있다.

특히, 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 등이 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 충격을 최소화하기 위해서는, 에어백 원단의 우수한 기계적 물성과 함께 폴딩성 및 승객에게 가해지는 충격을 줄이기 위한 유연성이 매우 중요하다. 그렇지만, 승객의 안전을 위하여 우수한 공기 차단효과 및 유연성을 동시에 유지하며, 에어백이 받는 충격에 충분히 견디고 자동차내에 효과적으로 장착되어 사용할 수 에어백용 원단은 제안되어 있지 않은 상황이다.

종래에는 나일론 66 등의 폴리아미드 섬유가 에어백용 원사의 재료로 사용되고 있으나 나일론 66은 내충격성이 우수하지만 폴리에스테르 섬유에 비해 내습열성, 내광성, 형태안정성의 측면에서 뒤떨어지고 원료 가격이 매우 높은 단점이 있다.

한편, 일본특허공개공보 평04-214437호에는 이러한 결점이 경감되는 폴리에스테르 섬유의 사용이 제안되어 있다. 그러나, 이같이 기존의 폴리에스테르 원사를 사용하여 에어백을 제조하는 경우에는 높은 강연도(stiffness)로 인해 자동차내에 장착시 좁은 공간에 수납하기 어렵고, 고탄성율과 저신율로 인해 고온의 열처리 등에서 과도한 열수축 발생하며, 고온의 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, 승객에게 가해지는 충격을 줄이기 위한 유연성, 수납성, 및 장시간 수납상태로 존재하게 되는 에어백 쿠션의 특징상, 장기간의 다습한 가혹 조건 하에서도 우수한 물성을 유지하는 특성을 갖는 섬유 원단 개발에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 에어백용 원단에 사용 가능하도록 우수한 기계적 물성, 유연성, 수납성을 확보하며, 장시간의 다습한 가혹 조건 하에서 충분한 성능을 유지하는 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.

본 발명은 섬도가 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사를 포함하고, 하기 계산식 1에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 2에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상인 폴리에스테르 원단을 제공한다.

[계산식 1]

WTSRI¹⁰⁰⁰ = TS¹/ TS⁰

[계산식 2]

WTERI¹⁰⁰⁰ = TE¹/ TE⁰

상기 식 중에서,

WTSRI¹⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index)를 나타낸 것이고,

WTS⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이며,

WTS¹은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리 한 후 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이고,

WTERI¹⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)를 나타낸 것이며,

WTE⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장신도(%)이고,

WTE¹은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리 한 측정한 원단의 인장신도(%)이다.

본 발명은 또한, 섬도가 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사로 에어백용 생지를 제직하는 단계, 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계, 및 상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계를 포함하는 상기 에어백용 폴리에스테르 원단의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 에어백용 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 직기나 에어젯 직기로 제직된 나일론 66 평직물 또는 나일론 66 부직포를 사용하고 있으나, 본 발명의 에어백용 원단은 폴리에스테르 원사를 사용하여 형태안정성, 강인성, 공기투과도, 강연도 등의 기본적인 물성이 우수한 특징을 갖는다.

다만, 종래의 나일론 66 등 폴리아미드 섬유 대신에 폴리에스테르를 에어백용 원사로 적용하기 위해서는, 기존에 폴리에스테르 원사의 높은 모듈러스와 강연도 등에 따른 폴딩성 저하 및 낮은 용융 열용량으로부터 기인한 장기간의 다습한 열처리 조건 하에서 물성 저하, 이에 따른 전개 성능 저하를 극복할 수 있어야 한다.

폴리에스테르는 분자구조상 나일론 등에 비해 강연성(stiffness)이 높은 구조를 가지게 되어 높은 모듈러스(high modulus)의 특성을 갖게 된다. 이로 인해, 에어백용 원단으로 사용하여 자동차에 장착할 경우 수납성(packing)이 현저히 떨어지게 된다. 또한, 폴리에스테르 분자쇄내의 카르복실 말단기(Carboxyl End Group, 이하, "CEG"라 함)는 고온 및 고습 조건에서 에스테르기(ester bond)를 공격하여 분자쇄 절단을 가져와 에이징후 물성을 저하시키는 원인이 된다.

이에 따라, 본 발명은 고강력 고신율의 저모듈러스 폴리에스테르 원사를 사용하여 원사의 섬도 및 원단의 인장강도, 인장신도 등의 물성 범위를 최적화함으로써, 강연도를 현저히 낮추면서도 우수한 기계적 물성 및 공기 차단 성능 등을 유지할 수 있어 에어백용 원단으로서 향상된 물성 개선 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명자들의 실험 결과, 소정의 특성을 갖는 폴리에스테르 원단으로 에어백 쿠션을 제조함에 따라, 보다 향상된 폴딩성, 형태안정성, 및 공기 차단 효과를 나타내어 에어백용 원단으로 사용시 자동차 장착 등에서 보다 우수한 수납성(packing) 및 고온 고습의 가혹 조건 하에서도 우수한 기계적 물성, 공기 유출 방지, 기밀성 등을 유지할 수 있음이 밝혀졌다.

이에 발명의 일 구현예에 따라, 소정의 특성을 갖는 폴리에스테르 원단이 제공된다. 이러한 폴리에스테르 원단, 즉, 에어백용 폴리에스테르 원단은 섬도가 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사를 포함하고, 하기 계산식 1에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 2에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상이 될 수 있다.

[계산식 1]

WTSRI¹⁰⁰⁰ = TS¹/ TS⁰

[계산식 2]

WTERI¹⁰⁰⁰ = TE¹/ TE⁰

상기 식 중에서,

또한, 상기 폴리에스테르 원단은 50℃ x 95%RH 조건에서 2,000 시간 동안 열처리 후 측정한 하기 계산식 3에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI²⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 4에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI²⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상이 될 수 있다.

[계산식 3]

WTSRI²⁰⁰⁰ = WTS²/ WTS⁰

[계산식 4]

WTERI²⁰⁰⁰ = WTE²/ WTE⁰

상기 식 중에서,

WTSRI²⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index)를 나타낸 것이고,

WTS²은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리 한 후 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이고,

WTERI²⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)를 나타낸 것이며,

WTE²은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리 한 측정한 원단의 인장신도(%)이다.

또한, 상기 폴리에스테르 원단은 50℃ x 95%RH 조건에서 3,000 시간 동안 열처리 후 측정한 하기 계산식 5에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI³⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 6에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI³⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상이 될 수 있다.

[계산식 5]

WTSRI³⁰⁰⁰ = WTS³/ WTS⁰

[계산식 6]

WTERI³⁰⁰⁰ = WTE³/ WTE⁰

상기 식 중에서,

WTSRI³⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index)를 나타낸 것이고,

WTS³은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리 한 후 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이고,

WTERI³⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)를 나타낸 것이며,

WTE³은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리 한 측정한 원단의 인장신도(%)이다.

본 발명자들의 실험 결과, 기존의 폴리에스테르 원사에 비해 고강력 고신율의 낮은 모듈러스를 갖는 폴리에스테르 원사를 사용하여 원단의 인장강도 및 인장신도를 최적화함에 따라, 고온-고압 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있는 에어백용 원단이 제공될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 상기 원단은 저섬도 고강력의 폴리에스테르 원사를 포함할 수 있으며, 상기 폴리에스테르 원사는 섬도가 300 내지 700 데니어가 될 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 원단은 50℃ x 95%RH 조건에서 1,000 시간 동안 열처리 후 측정한 상기 계산식 1에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI¹⁰⁰⁰는 0.88 이상, 바람직하게는 0.90 이상이 될 수 있으며, 상기 계산식 2에 나타낸 바와 같은 원단의 이고, WTERI¹⁰⁰⁰이 0.83 이상, 바람직하게는 0.85 이상이 될 수 있으며, 이는 폴리에스테르 원사와 원단의 물성을 최적화하여 달성할 수 있다. 이러한 원사 및 원단의 물성의 최적화를 통해, 상기 에어백용 폴리에스테르 원단은 기존의 PET 원단에 비해 향상된 강인성 및 에너지 흡수 성능을 확보하고, 높은 강연도(stiffness) 문제 등을 해결하며 우수한 유연성, 및 수납성을 나타낼 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 원단은 상기 계산식 3 및 계산식 4에 나타낸 바와 같이, 50℃ x 95%RH 조건에서 2,000 시간 동안 열처리 후 측정한 원단의 WTSRI²⁰⁰⁰는 0.88 이상, 바람직하게는 0.90 이상이고, WTERI²⁰⁰⁰이 0.83 이상, 바람직하게는 0.85 이상이 될 수 있도록 최적화될 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 원단은 상기 계산식 5 및 계산식 6에 나타낸 바와 같이, 50℃ x 95%RH 조건에서 3,000 시간 동안 열처리 후 측정한 원단의 WTSRI³⁰⁰⁰는 0.88 이상, 바람직하게는 0.90 이상이고, WTERI³⁰⁰⁰이 0.83 이상, 바람직하게는 0.85 이상이 될 수 있도록 최적화될 수 있다.

본 발명에서는 에어백 작동시 순간적으로 발생하는 충격에너지를 효과적으로 흡수하기 위해서는 원단을 구성하는 원사의 섬도와 함께 원단의 인장강도 및 인장신도를 동시에 최적 범위로 조절함으로써 최종 직물의 기계적 물성 및 폴딩성 등을 함께 높일 수 있다. 에어백 내부의 화약 폭발로 발생하는 배출 가스의 순간적인 충격 에너지를 초기에 직물이 안전하게 흡수하고, 이와 동시에 효과적인 전개가 이뤄지고 우수한 폴딩성을 갖기 위해서는 인장강도 및 인장신도를 함께 최적화할 필요가 있다. 이때, 본 발명에서 원단의 인장강도 및 인장신도는 상술한 바와 같은 원단의 강신도 유지 지수 범위를 충족시킬 수 있도록 하는 것이 필요하다. 특히, 상기 계산식 1, 2 그리고 3에서 표현되는 원단의 인장강도, 즉, 폴리에스테르 원단의 열처리 전과 열처리 후의 인장강도는 2,500 N/5cm 이상 또는 2,500 내지 4,800 N/5cm, 바람직하게는 2,550 N/5cm 이상 또는 2,550 내지 4,750 N/5cm, 좀더 바람직하게는 2,600 N/5cm 이상 또는 2,600 내지 4,700 N/5cm가 될 수 있다. 또한, 상기 계산식 1, 2, 그리고 3에서 표현되는 원단의 열처리 전과 열처리 후의 인장신도, 즉, 폴리에스테르 원단의 경사방향 20% 이상 또는 20% 내지 60% 바람직하게는 21% 이상 또는 21% 내지 58%, 좀더 바람직하게는 22% 이상 또는 22% 내지 56% 가 될 수 있다. 이와 같이 원단의 인장강도를 2,500 N/5cm 이상으로 유지함과 동시에 원단의 인장신도 20% 이상으로 유지함으로써, 높은 강인성(toughness)과 함께 에어백 전개시 충분한 에너지 흡수 성능을 확보할 수 있다. 상기 원단의 인장강도 및 인장신도를 최소값 이상으로 유지하지 못할 경우, 에어백 전개시 원단 찢어짐의 원인으로 작용하여 탑승자를 효과적으로 보호하지 못하여 손상을 입힐 수도 있다.

또한, 상기 원단의 다습한 열처리 후 WTSRI¹⁰⁰⁰, WTSRI²⁰⁰⁰, WTSRI³⁰⁰⁰ 수치는 상기 계산식 1, 3, 및 5에 나타낸 바와 같이 0.88 이상으로 유지되어야 하는데, 이는 자동차 충돌에 의한 에어백 전개가 되기 전까지 장기간 동안 다습한 기후 조건에서 자동차 모듈에 수납된 상태로 유지되어 있을 수 있는 에어백 쿠션의 특성상, 에어백 모듈에 장기간 수납되어 있더라도 자동차 충돌에 의한 에어백 전개시 고온-고압의 인플레이터 압력을 에어백 원단이 흡수함으로써 탑승자를 보호하는 측면에서는 그 수치가 갖는 의미가 중요하며, 만약 0.88 미만의 수치를 나타낼 경우 에어백 모듈의 다습한 기후 조건에서 장기간 방치되어서 실제 자동차 충돌에 의한 에어백 전개시 차량 내 승객의 안전을 절대 보호하지 못한 최악의 상황이 일어날 수 있다.

또한, 상기 원단의 다습한 열처리 이후에 원단의 WTERI¹⁰⁰⁰, WTERI²⁰⁰⁰, WTERI³⁰⁰⁰ 수치는 상기 계산식 2, 4, 및 6에 나타낸 바와 같이 0.83 이상으로 유지되어야 하는데, 그 수치가 0.83 미만이 될 경우에는 앞서 설명한 내용처럼 다습한 기후 조건에서 장기간 동안 자동차 에어백 모듈에 수납된 상태에서, 자동차 사고에 의한 에어백 전개시 에어백 원단 물성이 급격히 떨어지게 되어 자동차 승객의 안전을 보호할 수 없게 된다.

본 발명의 에어백용 폴리에스테르 원단은 하기 계산식 7로 정의되는 강인성(Toughness)이 3.2 kJ/㎥ 이상 또는 3.2 kJ/㎥ 내지 6.5 kJ/㎥ 인 것이 될 수 있다.

[계산식 7]

상기 계산식 7에서,

F는 폴리에스테르 원단의 길이가 dl만큼 늘어날 때에 가해지는 하중을 나타내고,

dl은 폴리에스테르 원단의 길이가 늘어난 길이를 나타낸다.

상기 폴리에스테르 원단은 기존의 원단에 비해 높은 수준의 강인성(Toughness, 파단일)을 충족함에 따라 고온-고압의 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있다. 이때, 강인성이라 함은 상기 계산식 7로 나타낸 바와 같이 원단이 인장력에 의하여 끊어질 때까지 소비되는 에너지로서, 급격한 충격에 대한 섬유의 저항성을 의미한다. 어떤 섬유가 하중 F에서 그 길이가 l에서 l+dl로 늘어날 경우, 이 때 한 일(work)은 F?dl이 되므로, 섬유를 절단하는 데 필요한 강인성은 상기 계산식 7과 같다. 즉, 이러한 강인성은 원사 및 원단의 강-신도 곡선의 단면적을 나타내는 것으로서(도 1 참조), 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 충격을 충분히 흡수할 수 있는 원단의 저항성이 낮아지기 때문에, 에어백용 원단이 쉽게 찢어지는 결과를 초래하게 된다. 따라서, 본 발명에서 원단의 강인성이, 예를 들어, 3.2 kJ/㎥ 미만이 될 경우에는 에어백용 원단으로 적용이 어렵게 될 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 원단은 고온-고압의 가스에 의해 급속하게 팽창됨으로 우수한 인열강도 수준이 요구되는데, 상기 에어백용 원단의 파열 강도를 나타내는 인열강도는 비코팅 원단에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE 방법으로 측정하였을 때 15 내지 35 kgf가 될 수 있으며, 코팅 원단에 대한 인열강도는 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE 방법으로 측정하였을 때, 25 내지 65 kgf가 될 수 있다. 여기서, 에어백용 원단의 인열강도가 비코팅 원단 및 코팅 원단 각각에서 상기 하한값, 즉, 각각 15 kgf 및 25kgf 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 35 kgf 및 65 kgf를 초과하는 경우에는, 원단의 활탈저항력(Edge Comb Resistance)이 낮아지며 에어백 전개시 공기차단성이 급격히 나빠지며 바람직하지 못할 수 있다.

상기 폴리에스테르 원단은 상술한 바와 같이 고강력 고신율의 저모듈러스 원사를 사용함으로써, 우수한 활탈저항력(Edge Comb Resistance)를 확보하여 최종 직물의 기계적 물성, 고온 고압 가스에 대한 에너지 흡수 성능, 및 폴딩성 등을 동시에 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 폴리에스테르 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 6479 방법으로 상온(25 ℃)에서 측정한 활탈저항력이 280 N 이상 또는 280 N 내지 1,100 N이 될 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 원단은 90 ℃에서 측정한 활탈저항력이 240 N 이상 또는 240 N 내지 1,000 N이 될 수 있다. 이 때, 상기 폴리에스테르 원단의 활탈저항력은 상온(25 ℃) 및 90 ℃에서 측정시, 각각 280 N 미만 및 240 N 미만인 경우에는 에어백 전개시 에어백 쿠션 봉제부위의 원단 강도가 급격히 나빠짐으로써, 실제 에어백 전개시 원단에서 핀홀(pin hole) 발생과 봉목 밀림 현상으로 인한 원단 찢어짐 현상이 발생되어 바람직하지 못할 수 있다.

이 때, 상기 폴리에스테르 원단은 경사밀도 및 위사밀도, 즉, 경사방향 및 위사방향의 제직밀도가 각각 36 내지 65가 될 수 있다. 상기 폴리에스테르 원단의 경사밀도 및 위사밀도는 에어백용 원단의 강인성 및 활탈저항력을 확보하는 측면에서는 각각 36 이상이 될 수 있으며, 원단의 폴딩성을 향상시키고 인열강도를 낮추는 측면에서 각각 65 이하가 될 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 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 8에 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 8]

커버팩터(CF)

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 발명에 따른 폴리에스테르 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 1776의 방법으로 측정한 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 각각 1.0% 이하, 바람직하게는 0.8% 이하가 될 수 있으며, 상기 에이징을 실시한 후에 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 각각 1.0% 이하, 바람직하게는 0.8% 이하가 될 수 있다. 여기서, 원단의 형태안정성 측면에서는 경사방향 및 위사방향의 원단수축율이 1.0%를 초과하지 않는 것이 가장 바람직하다.

상기 폴리에스테르 원단은 전술한 바와 같이, 고강력 저모듈러스의 특성 갖는 폴리에스테르 원사를 사용하여 원단의 강인성 및 인열강도를 유지함과 동시에, 원단의 강연도(stiffness)를 현저히 낮출 수 있다. 상기 에어백용 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 4032 방법에 따른 강연도가 2.0 kgf 이하 또는 0.3 내지 2.0 kgf를 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. 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 충분한 보호 지지 기능을 하지 못할 수도 있으며, 차량 장착시에도 형태 유지 성능이 떨어져 수납성이 저하될 수 있다. 또한, 너무 딱딱한 상태가 되어 접기 어렵게 되어 수납성이 저하되는 것을 방지하고 원단의 변색 현상을 방지하기 위해서는, 상기 강연도는 2.0 kgf 이하가 바람직하고, 특히 460 데니어 미만인 경우에는 0.8 kgf 이하가 바람직하며, 550 데니어 이상인 경우에도 2.0 kgf 이하가 되는 것이 좋다.

상기 폴리에스테르 원단의 미국재료시험협회규격 ASTM D 737 방법에 따른 정적 공기투과도는, 비코팅 원단에 대하여 △P가 125 pa일 때 10.0 cfm 이하 또는 0.3 내지 10.0 cfm, 바람직하게는 8.0 cfm 이하 또는 0.3 내지 8.0 cfm, 더욱 바람직하게는 5.0 cfm 이하 또는 0.3 내지 5.0 cfm로 될 수 있으며, △P가 500 pa일 때 14 cfm 이하 또는 4 내지 14 cfm, 바람직하게는 12 cfm 이하 또는 4 내지 12 cfm로 될 수 있다. 또한, 미국재료시험협회규격 ASTM D 6476 방법에 따른 동적 공기투과도는 1,700 mm/s 이하, 바람직하게는 1,600 mm/s 이하 또는 200 내지 1,600 mm/s, 보다 바람직하게는 1,400 mm/s 이하 또는 400 내지 1,400 mm/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, 상기 폴리에스테르 원단의 공기투과도는 원단에 고무성분 코팅층을 포함시킴으로써 현저히 낮출 수 있으며, 거의 0 cfm에 근사한 값의 공기투과도를 확보할 수도 있다. 다만, 이같이 고무성분 코팅을 수행한 경우에, 본 발명의 에어백용 코팅 원단은 미국재료시험협회규격 ASTM D 737 방법에 따른 정적 공기투과도가 △P가 125 pa일 때 0.1 cfm 이하 또는 0 내지 0.1 cfm, 바람직하게는 0.05 cfm 이하 또는 0 내지 0.05 cfm으로 될 수 있으며, △P가 500 pa일 때 0.3 cfm 이하 또는 0 내지 0.3 cfm, 바람직하게는 0.1 cfm 이하 또는 0 내지 0.1 cfm으로 될 수 있다.

여기서, 본 발명의 폴리에스테르 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.

상기 폴리에스테르 원단은 바람직하게는 표면에 코팅 또는 라미네이트된 고무 성분 코팅층을 더욱 포함할 수 있다. 상기 고무성분으로는 분말(powder)형 실리콘, 액상(liquid)형 실리콘, 폴리우레탄, 클로로프렌, 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 액상 실리콘 코팅이 바람직하다.

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 커튼 에어백용 원단의 경우에 있어서는 상기 코팅량이 30 g/m² 내지 95 g/m²가 바람직하고, 에어백용 평직 원단의 경우는 상기 코팅량이 20 g/m² 내지 50 g/m² 수준이 바람직하다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 원단은 국제표준화기구규격 ISO 5981의 방법에 따른 내스크럽성 횟수가 600 회 이상 또는 600 내지 2,500 회가 될 수 있다. 특히, 에어백용 원단이 충분한 내스크럽 특성을 갖지 못하는 경우, 고온 다습한 기후 조건에 에어백 쿠션이 모듈에 수납된 상태에 있을 경우 실제 자동차 충돌에 의한 에어백 전개시 코팅층이 심하게 벗겨지며 고온-고압의 인플레이터 압축 가스 압력을 에어백 쿠션이 견디지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 본 발명의 폴리에스테르 원단은 바람직하게는, 기존의 나일론 66용 액상 실리콘 코팅 약제가 아닌 에어백용 폴리에스테르 원단에 적합한 액상 실리콘 코팅 약제를 적용함으로써 우수한 내스크럽 성능을 만족할 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 원단에 사용 가능한 액상 실리콘 코팅 약제는 기본(base) 실리콘 고분자의 점도 조절과 함께 폴리에스테르 원단과 실리콘 약제와의 접착력 강화를 위하여, 접착촉진제 및 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 접착 촉진제는 전체 코팅 약제의 총중량 100 중량부에 대하여 약 0.2 내지 8.0 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 7.5 중량부를 포함될 수 있으며, 상기 가교제 성분은 약 0.2 내지 8.0 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 7.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 접착촉진제로는 1,3,5-트리스(트리메톡시실릴프로필) 이소시아네이트 혹은 3-글리시독시프로필트리메톡시 실란 등을 사용할 수 있으며, 상기 가교제로는 2개 이상의 반응성 수소화규소 관능기를 갖는 실리콘 가교 결합제를 사용할 수 있다. 또한, 상기 액상 실리콘 코팅 약제는 상온(25℃)에서 측정한 점도가 30,000 내지 350,000 mPaㆍs, 바람직하게는 35,000 내지 330,000 mPaㆍs가 될 수 있다.

상기 코팅원단의 경우 에어백 쿠션으로 적용시 우수한 수납성 및 폴딩성 확보 측면에서뿐만 아니라, 에어백 쿠션 전개시 고온-고압의 인플레이터 가스 압력을 견디면서 강한 마찰에도 견디기 위해서는 충분한 내스크럽성이 필요한데 특히, 에어백 쿠션이 자동차 내에서 장기 수납상태로 장착되어 있는 상황에서 시간 경과에 따른 코팅약제 층이 쉽게 벗겨질 경우 에어백전개시에 심각한 원단 손상이 유발되어 자동차 승객의 안전을 확보할 수 없게 될 수 있다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 소정의 특성을 갖는 폴리에스테르 원사로 제조된 폴리에스테르 원단이 제공된다. 이러한 에어백용 폴리에스테르 원단에 사용되는 폴리에스테르 원사는 저섬도 고강력으로 유지해야 하므로, 섬도가 300 내지 700 데니어로 될 수 있다.

특히, 본 발명은 기존에 고강력, 저신율, 높은 모듈러스를 갖는 폴리에스테르 원사가 아닌 고강력, 고신율, 낮은 모듈러스의 특성을 가질 뿐만 아니라, 장기간의 고온 다습한 조건하에서도 물성 저하 없이 우수한 물성을 유지하는 폴리에스테르 원사를 개발하기 위해서 별도의 말단기 봉쇄제, 산화방지제, 가수분해 방지제 등을 폴리에스테르 고분자 칩에 적용할 수 있다. 이같이 별도의 말단기 봉쇄제, 산화방지제, 가수분해 방지제를 추가로 포함하는 폴리에스테르 원사를 에어백 제품(쿠션/원단)에 적용함으로써, 실제 자동차 충돌에 의한 에어백 쿠션 전개시 고온-고압의 인플레이터 전개에너지를 흡수할 수 있는 성능이 우수할 뿐만 아니라, 장기간의 고온 다습한 기후 조건에서 에어백 쿠션이 수납된 상태에 있더라도 원단 물성의 저하 없이 우수한 형태안정성과 강인성을 갖는 에어백용 폴리에스테르 원단을 제공할 수 있다.

본 발명의 원단에는 이전에 알려진 폴리에스테르 원사에 비해 보다 향상된 고유점도, 즉, 0.8 dl/g 이상 또는 0.8 내지 1.3 dl/g의 고유점도를 나타내는 원사를 사용할 수 있다. 상기 에어백용 원단이 장기간의 고온 열처리 조건 및 고습의 가혹 조건에서 우수한 물성을 유지하기 위해서는, 상기 범위의 고유점도를 갖는 폴리에스테르 원사를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 원사의 고유점도는 0.8 dl/g 이상이 될 수 있으며, 높은 고유점도에 의한 폴리에스테르 고분자의 분자량이 증대됨으로써 저연신 조건으로도 고강력의 물성을 발휘할 수 있는 에어백용 원사를 제작할 수 있으며, 이러한 원사의 사용을 통해 에어백용 원단으로 제조시 요구 강력을 만족시킬 수 있어 바람직하다. 그렇지 못할 경우 고연신 조건으로 고강력의 물성을 발현할 수 밖에 없게 되는데 이럴 경우 섬유의 배향도가 상승하여 높은 모듈러스의 물성이 나타나므로, 원단의 우수한 폴딩성 등을 달성하기 어렵다. 따라서, 상기 원사의 고유점도를 0.8 dl/g이상으로 유지하여 저연신을 적용하여 저모듈러스 발현이 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 원사 점도가 1.3 dl/g 이상이면 연신시 연신 장력이 상승하여 공정상 문제를 발생시킬 수 있으므로, 1.3 dl/g 이하가 좀더 바람직하다. 특히, 본 발명의 폴리에스테르 원사는 이같이 높은 정도의 고유점도를 유지함으로써, 저연신으로 낮은 강연도를 제공함과 동시에 에어백용 원단에 충분한 기계적 물성 및 내충격성, 강인성(toughness) 등을 제공할 수 있는 고강력 특성이 더욱 부여될 수 있다.

이와 동시에, 장기간의 고온 다습한 열처리 이후에도 인장강도 및 인장신도의 물성 저하를 방지하기 위해서는 기존의 폴리에스테르 고분자 제법과 달리, 고온 다습 조건 하에서 장시간 열처리에 따른 폴리에스테르 고분자 주쇄의 체인 절단 현상을 방지하기 위하여 말단기 봉쇄제, 가수분해 방지제, 산화방지제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 말단기 봉쇄제, 가수분해 방지제, 산화방지제 등은 폴리에스테르 중합체 100 중량부에 대하여 0.1에서 2.0 중량부, 바람직하게는 0.3 내지 1.7 중량부로 포함될 수 있다. 예컨대, 상기 폴리에스테르 고분자는 1차 산화방지제로서 페놀릭아민(Phenolic amine)계 산화방지제인 N,N′-핵산-1,6-디일비스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐-프로피온아미드)를 200 내지 1,500 ppm 함유하고, 2차 산화방지제인 N,N'-트리메틸렌비스-(3-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피온아미드)를 0.2 내지 1.0 wt%로 함유할 수 있다. 또한, 가수분해 방지제로는 카보디이미드계 가수분해 방지제를 0.1 내지 0.7 wt%로 함유할 수 있다. 상기 말단기 봉제쇄로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 1종 이상을 사용할 수 있으며, 가교제의 수산기 당량에 대하여 0.5 내지 5 당량으로 사용할 수 있다.

[화학식 1]

식 중에서, X는 수소, 탄소수 1~6의 지방족 탄화수소 라디칼, 알콕시기, 아릴옥시기 또는 할로겐 원소이다.

상기 폴리에스테르 원사는 상온에서 미국재료시험협회규격 ASTM D 885의 방법으로 측정한 원사의 모듈러스(Young's modulus)가 신도 1%에서 즉, 1% 신장된 지점에서 60 내지 115 g/de, 바람직하게는 75 내지 105 g/de이며, 신도 2%에서 즉, 2% 신장된 지점에서 50 내지 90 g/de, 바람직하게는 55 내지 88 g/de가 될 수 있다. 그러나 기존의 일반 산업용사 폴리에스테르 원사의 경우 상온에서 측정한 1% 신장된 지점에서의 모듈러스(Young's modulus)는 115 g/de 이상이며, 2% 신장된 지점에서의 모듈러스는 90 g/de 이상이 값을 가짐으로써, 본 발명의 폴리에스테르 원사는 기존 폴리에스테르 산업용사 대비 현저히 낮은 모듈러스를 갖는 것을 알 수 있다.

이 때, 상기 폴리에스테르 원사의 모듈러스는 인장시험시 얻어지는 응력-변형도 선도의 탄성 구간 기울기로부터 얻어지는 탄성계수의 물성값으로, 물체를 양쪽에서 잡아 늘일 때, 물체의 늘어나는 정도와 변형되는 정도를 나타내는 탄성률에 해당하는 값이다. 상기 섬유의 모듈러스가 높으면 탄성은 좋으나 원단의 강연도(stiffness)가 나빠질 수 있으며, 모듈러스가 너무 낮을 경우 원단의 강연도는 좋으나 탄성회복력이 낮아져서 원단의 강인성이 나빠질 수 있다. 이같이, 상온에서뿐만 아니라 열처리 후에서도 기존에 비해 낮은 범위의 초기 모듈러스를 갖는 폴리에스테르 원사로부터 제조된 에어백용 원단은 기존의 폴리에스테르 원단의 높은 강연도(stiffness) 문제 등을 해결하고, 우수한 폴딩성, 유연성, 및 수납성을 나타낼 수 있다.

상기 폴리에스테르 원사의 강인성(Toughness)은 상기 계산식 7에서 폴리에스테르 원단 대신에 폴리에스테르 원사를 사용하여 측정할 수 있으며, 상온에서 측정한 원사의 강인성은 60 내지 130 J/㎥가 될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 기존의 폴리에스테르 원사에 비해 높은 수준의 강인성(Toughness, 파단일)을 충족하는 특정 폴리에스테르 원사를 사용함에 따라, 고온-고압의 가스의 에너지를 효과적으로 흡수하고 견딜 수 있는 에어백용 원단이 제공될 수 있다.

따라서, 이러한 낮은 초기 모듈러스 및 높은 신율, 바람직하게는 높은 고유점도를 나타내는 폴리에스테르 원사를 이용하여 우수한 기계적 물성 및 수납성, 형태안정성, 내충격성, 공기 차단 효과를 동시에 나타내는 에어백용 원단을 제조하는 것이 가능해진다. 그러므로, 본 발명의 폴리에스테르 원단은 상기 폴리에스테르 원사를 이용하여, 보다 낮은 강연도 및 폴딩성, 유연성, 수납성을 나타내면서도, 우수한 내충격성, 형태안정성, 기계적 물성, 기밀성을 나타내는 에어백용 원단으로 제조될 수 있다. 이러한 폴리에스테르 원단은 우수한 기계적 물성, 형태 안정성, 공기 차단 효과를 나타내면서도 자동차의 좁은 공간에 장착시 우수한 폴딩성, 수납성을 제공함과 동시에 우수한 유연성으로 승객에게 가해지는 충격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있으므로, 에어백용 원단 등으로 바람직하게 적용될 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 원사는, 원사의 일반적인 코팅 직물의 코팅 온도에 해당하는 150 ℃에서 200 ℃의 온도 범위에서의 수축응력이 0.005 내지 0.075 g/d인 것이 바람직하다. 즉, 상기 150 ℃와 200 ℃에서의 수축응력이 각각 0.005 g/d 이상은 되어야 코팅 공정중에서 열에 의한 원단의 처짐 현상을 막을 수 있고, 0.075 g/d 이하가 되어야 코팅공정을 지나 상온에서 냉각될 때 이완응력을 완화시킬 수 있다. 상기 수축응력은 0.10 g/d의 고정 하중 하에서 측정한 값을 기준으로 한다.

특히, 상기 폴리에스테르 원사는 상온에서 측정한 건열수축율이 1.0% 이상 또는 1.0% 내지 10%, 바람직하게는 1.5% 이상 또는 1.5% 내지 8.0%, 좀더 바람직하게는 2.0% 이상 또는 2.0% 내지 6.0%를 나타낼 수 있다. 이와 같이 폴리에스테르 원사의 건열수축율을 최적 범위로 유지함으로써, 고강도 고신율의 저모듈러스 특성으로 우수한 강도 및 유연성을 확보함과 동시에 우수한 수축율 특성을 통하여 원단의 공기투과도를 효과적으로 제어하고 활탈저항력 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 코팅 등의 열처리 공정에서 변형을 방지하기 위해서는, 상기 폴리에스테르 원사는 또한, 결정화도가 40% 내지 55%이며, 바람직하게는 41% 내지 52%, 더욱 바람직하게는 41% 내지 50%가 될 수 있다. 이러한 상기 원사의 결정화도는 에어백용 원단에 적용시 열적 형태안정성 유지 등을 위하여 40% 이상이 되어야 하며, 상기 결정화도가 55%를 초과하는 경우에 비결정 영역이 감소함으로 충격 흡수 성능이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있어 55% 이하가 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴리에스테르 원사는 상온에서 원사의 인장강도는 8.5 g/d 내지 11.0 g/d가 될 수 있으며, 바람직하게는 8.7 g/d 내지 10 g/d, 바람직하게는 9.0 g/d 내지 9.8 g/d를 나타낼 수 있으며, 절단신도는 15% 내지 30%, 바람직하게는 16% 내지 26%, 좀더 바람직하게는 17% 내지 25%를 나타낼 수 있다.

상기 폴리에스테르 원사는 통상의 폴리에스테르 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 원사인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 PET를 90몰% 이상 포함하는 PET 원사인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 원단에는 고유점도가 1.05 dl/g 이상 또는 1.05 내지 2.0 dl/g인 폴리에스테르 중합체, 즉, PET 칩으로 제조된 폴리에스테르 원사를 사용할 수 있다. 상기 에어백용 원단이 상온 및 장기간의 고온 열처리 이후에도 우수한 물성을 유지하기 위해서는, 폴리에스테르 원사를 고유점도 1.05 dl/g 이상인 폴리에스테르 중합체로 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 원사 제조시 중합체의 열적 안정성을 확보하고 분자쇄 절단에 따른 카르복실 말단기 함량 증가를 최소화하기 위해서는 고유점도 2.0 dl/g 이하인 폴리에스테르 중합체로 제조함을 물론, 고온의 장시간 열처리에 따른 폴리에스테르 고분자 주쇄의 체인 절단 현상을 방지하기 위하여 말단기 봉쇄제, 가수분해 방지제, 산화방지제 등이 함유된 폴리에스테르 원사를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 폴리에스테르 원사는 카르복실 말단기(CEG, Carboxyl End Group) 함량이 낮은, 바람직하게는 30 meq/kg 이하의 고점도 PET 중합체를 사용하여 제조된 것으로, 고강력 고신율의 특성을 갖는 것이 될 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 원사는 단사섬도가 2.5 내지 6.8 DPF인 것이 될 수 있다. 상기 원사의 단사섬도는 에어백용 원단의 제직성능 및 원사 제조(방사) 성능 측면에서 2.5 DPF 이상이 바람직하고, 에어백용 원단의 공기차단성 및 수납성 측면에서 6.8 DPF 이하가 바람직하다. 상기 원사의 필라멘트수는 많을수록 소프트한 촉감을 줄 수 있으나, 너무 많은 경우에는 방사성이 좋지 않을 수 있으므로, 필라멘트수는 96 내지 160으로 될 수 있다.

이미 상술한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 원단은 고유점도, 내열성, 초기 모듈러스 및 신율 범위를 최적 범위로 갖는 폴리에스테르 원사를 사용함으로써, 에어백용 원단으로 제조시 우수한 성능을 발휘할 수 있다.

본 발명의 원단 제조에 사용되는 폴리에스테르 원사는 PET 중합체를 용융 방사하여 미연신사를 제조하는 공정과 상기 미연신사를 연신하는 공정이 하나의 공정으로 연결된 방법으로 제조될 수 있다. 이러한 원사 제조 공정에서, 각 단계의 구체적 조건이나 진행 방법이 폴리에스테르 원사의 물성에 직/간접적으로 반영되어 본 발명의 에어백용 원단에 효과적으로 사용할 수 있는 폴리에스테르 원사가 제조될 수 있다.

특히, 좀더 바람직한 일 구현예에서, 상기 고강력 고신율의 저모듈러스 폴리에스테르 원사는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 90 몰% 이상을 포함하고 고유점도가 1.05 dl/g 이상인 고점도 중합체를 사용하여 270 내지 320 ℃의 저온에서 용융 방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조하는 단계, 및 상기 폴리에스테르 미연신사를 4.8 내지 6.7의 연신비 조건 하에서 연신하는 단계를 포함하는 방법으로 제조할 수 있다. 이 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 4.8 내지 6.7의 최적화된 연신비 조건 하에서 연신을 수행함으로써, 원사의 신율 저하를 최대한 억제하며, 고강력 고신율의 저모듈러스를 갖는 폴리에스테르 원사를 제조하여 에어백용 원단에 효과적으로 적용할 수 있다.

여기서, 상기 용융 방사 공정을 고온으로 수행할 경우, 예컨대, 320 ℃를 초과하여 수행할 경우에는 PET 중합체의 열분해가 다량으로 발생하여 고유점도 저하 및 CEG 함량의 증가가 커질 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 고온에서 분자내 배향성 증가로 신율의 저하 및 모듈러스 증가가 커질 수 있고, 원사의 표면 손상으로 전반적인 물성 저하를 초래할 수 있어 바람직하지 않다. 이와 함께, 너무 높은 연신비, 예컨대 6.7을 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 원사 역시 에어백용 원단으로 사용하기에 바람직한 물성을 나타내기 어렵다. 그리고, 비교적 낮은 연신비 하에서 연신 공정을 진행하면, 섬유 배향도가 낮아 이로부터 제조된 폴리에스테르 원사의 강도가 일부 낮아질 수 있으므로, 바람직하게는 4.8 이상의 연신비 하에서 연신 공정을 수행하는 것이 에어백용 원단 등에 적용되기에 적합한 고강력 고신율 저모듈러스의 폴리에스테르 원사의 제조가 가능하다.

한편, 이같이 높은 연신비 조건 하에서 고강력이면서도 저모듈러스의 고신율인 폴리에스테르 원사를 제조하는 측면에서, 후속 공정의 제반 조건, 예를 들어, 이완율 등을 적절한 범위로 조절하여 수행할 수 있다. 이 때, 상기 이완률은 16% 이하 또는 1% 내지 16%가 될 수 있으며, 바람직하게는 10% 이하 또는 1% 내지 10%, 좀더 바람직하게는 7% 이하 또는 1.1% 내지 7%가 될 수 있다. 상기 이완률의 하한값은 원사에 충분한 수축율을 발현할 수 있도록 하는 범위에서 선정할 수 있으며, 예컨대, 1% 이상이 될 수 있다. 경우에 따라, 상기 이완율이 너무 작으면, 예컨대, 1% 미만이 될 경우에는, 높은 연신비 조건 하에서와 마찬가지로 높은 섬유 배향도 형성에 따라 고신율 저모듈러스 섬유 제조가 어려워질 수 있다. 또한, 상기 이완률이 16%를 초과할 경우에는 고뎃 를러상에서 사떨림이 심해져서 작업성을 확보하기 어려울 수 있다.

상기와 같은 공정 최적화를 통해 낮은 초기 모듈러스를 갖고 고강력 고신율의 에어백용 폴리에스테르 원사를 확보할 수 있다. 또한, 이러한 용융 방사 및 연신 공정의 최적화를 통해, 높은 습도 조건 하에서 산으로 존재하여 폴리에스테르 원사의 기본 분자쇄 절단을 유발시키는 카르복실 말단기(CEG, Carboxyl End Group)를 최소화할 수 있다. 따라서, 이러한 폴리에스테르 원사는 낮은 초기 모듈러스 및 높은 신율 범위를 동시에 나타내어 우수한 기계적 물성 및 수납성, 형태안정성, 강인성, 내충격성, 공기 차단 효과를 갖는 에어백용 원단에 바람직하게 적용될 수 있다.

한편, 발명의 또다른 구현예에 따라, 폴리에스테르 원사를 사용한 에어백용 원단의 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 에어백용 원단의 제조방법은 섬도 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사를 사용하여 에어백용 생지를 제직하는 단계, 상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계, 및 상기 정련된 직물을 열고정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리에스테르 원사는 통상적인 제직 방법과, 정련 및 텐터링 공정을 거쳐서 최종적인 에어백용 원단으로 제조될 수 있다. 이때, 원단의 제직형태는 특정 형태에 국한되지 않으며 평직 타입과 OPW(One Piece Woven) 타입의 제직형태 모두가 바람직하다.

특히, 본 발명의 에어백용 원단은 상기 폴리에스테르 원사를 위사 및 경사로 이용하여 비밍(beaming), 제직, 정련, 및 열고정 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, OPW 형태의 원단은 자카드 직기(Jacquard Loom)를 사용하여 제조할 수 있다.

다만, 본 발명은 기존의 폴리에스테르 원사에 비해 고강력 고신율의 낮은 수축율을 갖는 폴리에스테르 원사를 사용함에 따라, 기존에 비해 좀더 높은 온도에서 열처리 공정을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 상기 제직된 생지를 정련 및 열고정을 하는 공정을 거치게 되는데, 에어백용 원단으로서 우수한 물성을 발현하고 장기간의 고온 열처리 후에도 원단의 물성 유지를 위해서는 열고정 공정중 pin 타입 설비의 오버피드(OF)를 2~5% 수준으로 유지하고, 열고정 공정을 연속 2번 내지 3번 처리하는 것도 바람직하다. 열고정된 직물에 고무성분으로 코팅하고 건조한 후에 가황온도를 140 내지 210 ℃에서 경화시키는 과정을 수행하는데, 상기 가황온도는 원단의 인열강도 등 기계적 물성 유지 측면에서 140 ℃ 이상이 되어야 하며, 강연도 측면에서 210 ℃ 이하가 되어야 한다. 특히, 장기간의 고온 열처리후에도 우수한 물성 유지를 위해서는 상기 열처리 공정을 다단계로 수행할 수 있으며, 예를 들어 150 내지 170 ℃에서 1차 열처리 공정을 수행한 후에, 170 내지 190 ℃에서 2차 열처리 공정을 수행한 후에, 190 내지 210 ℃에서 3차 열처리 공정을 수행할 수 있다.

이같이 본 발명의 폴리에스테르 원단을 고온 열처리 공정을 통해 제조하는 경우에, 폴리에스테르 원사 자체의 최적화된 수축율 특성으로 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 직물의 일면 또는 양면에 전술한 바와 같은 고무성분에 의한 코팅을 실시할 수 있으며, 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 커튼 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.

본 발명에 따르면, 에어백 전개시 에너지 흡수 성능 등이 우수한 폴리에스테르 원단 및 이를 이용해 얻어지는 차량용 에어백이 제공된다.

이러한 폴리에스테르 원단은 낮은 모듈러스, 고강력, 고신율의 폴리에스테르 원사를 사용하여 고온의 열처리 공정을 통해서도 열수축을 최소화하며 우수한 형태안정성, 기계적 물성, 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 충격을 최소화하여 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다. 특히, 장기간의 고온 다습한 열처리 이후에도 인장강도, 인장신도 등의 물성 유지 수준이 매우 우수한 에어백용 원단 및 쿠션을 제조함으로써, 실제 고온 다습한 조건 하에서 장기간 동안 수납된 상태로 있던 에어백이 자동차 충돌사고로 쿠션이 전개될 경우에도 안전하게 승객을 보호할 수 있는 우수한 장점을 가지게 된다.

따라서, 본 발명의 폴리에스테르 원단은 차량용 에어백 제조 등에 매우 바람직하게 사용될 수 있다.

도 1은 일반적인 섬유의 강-신도 곡선의 예를 나타내는 것으로, 이러한 강-신도 곡선의 면적이 강인성(Toughness; 파단일, J/㎥)으로 정의될 수 있다.
도 2는 국제표준화기구규격 ISO 5981에 따른 내스크럽성 측정장치를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 따른 폴리에스테르 원단의 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 Wet 에이징 전(상온)과 에이징 후(1,000 시간; 2,000 시간; 3,000 시간)의 인장강도 그래프이다.
도 4은 본 발명의 실시예 5에 따른 폴리에스테르 원단의 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 Wet 에이징 전(상온)과 에이징 후(1,000 시간; 2,000 시간; 3,000 시간)의 인장신도 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예 5에 따른 폴리에스테르 원단의 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 Wet 에이징 전(상온)과 에이징 후(1,000 시간; 2,000 시간; 3,000 시간)의 인장강도 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교예 5에 따른 폴리에스테르 원단의 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 Wet 에이징 전(상온)과 에이징 후(1,000 시간; 2,000 시간; 3,000 시간)의 인장신도 그래프이다.

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

1.2~1.85 dl/g의 고유점도를 갖는 PET 칩을 용융 방사기를 통해 방사온도 302~308 ℃ 및 연신비 6.09의 조건 하에서 1 step으로 폴리에스테르 원사를 제조한 후에, 상기 원사를 사용하여 래피어직기를 통해 에어백용 원단 생지를 제직하였다. 상기 원단 생지를 정련 후 OF는 약 4.0%를 주고 열처리 공정을 연속 2회로 진행하여 에어백용 원단을 제조하고, 상기 원단에 액상 실리콘 고무(LSR) 수지를 나이프 코팅(knife over ro1l coating)방법으로 코팅하여 실리콘 코팅된 원단을 제조하였다.

상기 액상 실리콘 코팅 약제는 상온(25℃)에서 측정한 점도가 52,000 mPaㆍs이며, 상기 실리콘 고무(LSR) 수지와 함께 전체 코팅 약제의 총중량 100 중량부에 대하여 접착촉진제로서 1,3,5-트리스(트리메톡시실릴프로필) 이소시아네이트를 0.75 wt%를 포함하고, 가교제로서 2개 이상의 반응성 수소화규소 관능기를 갖는 실리콘 가교 결합제를 0.60 wt% 포함하는 것이다.

이때, 폴리에스테르 원사의 고유점도, 강인성, 신도 1% 및 2%에서 모듈러스, 인장강도, 절단신도, 건열수축율 등의 물성은 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며, 상기 원사의 물성은 상온(25℃ x 65%RH)에서 측정하였다.

또한, 원단의 경사 및 위사 제직밀도, 제직형태, 열처리 온도, 고무성분, 수지 코팅량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며, 나머지 조건은 에어백용 폴리에스테르 원단 제조를 위한 통상적인 조건에 따랐다.

구 분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
PET 함량(몰%)	100	100	100	100	100
원사의 고유점도(dl/g)	0.98	1.01	1.03	1.01	1.03
원사의 강인성 (Toughness, J/㎥)	103	106	110	108	111
원사의 모듈러스 (신도 1%에서, g/de)	99	99	96	94	96
원사의 모듈러스 (신도 2%에서, g/de)	79	77	76	77	75
원사의 인장강도(g/de)	9.10	9.19	9.25	9.31	9.35
원사의 절단신도(%)	17.3	17.6	18.2	18.3	18.6
단사섬도 (DPF)	3.83	3.54	3.19	4.92	4.44
총섬도 (de)	460	460	460	640	640
필라멘트수	120	130	144	130	144
제직밀도(경사×위사)	49x49	49x49	49x49	42x42	42x42
제직형태	평직	평직	평직	평직	평직
열처리/가황온도(℃)	160~180	165~185	170~190	160~185	165~190
고무성분	액상실리콘	액상실리콘	액상실리콘	액상실리콘	액상실리콘
고무 코팅량(g/m²)	25	25	25	25	25

상기 실시예 1~5에 따라 제조된 폴리에스테르 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index) 및 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)는 다음과 같은 방법으로 측정하였으며, 관련 물성 측정 값은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

먼저, 상기 폴리에스테르 원단에 대하여, 코팅 처리 전의 비코팅된 원단으로 별도의 열처리 없이 상온 조건 하에서 원단 시편을 재단하고, 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 각각 1,000 시간, 2,000 시간, 3,000 시간 동안 열처리한 후의 원단 시편을 재단하였다. 상기 폴리에스테르 원단 시편을 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법에 따른 인장강신도 측정 장치의 하부 클램프에 고정시키고, 상부 클램프를 위로 이동시키면서 에어백 원단 시편이 파단될 때의 인장강도 및 인장신도를 측정하였다.

한편, 이렇게 측정한 원단의 상온에서의 인장강도(WTS⁰) 및 인장신도(WTE⁰)와 50℃ x 95%RH 조건에서 1,000 시간 동안 열처리한 후에 측정한 원단의 인장강도(WTS¹) 및 인장신도(WTE¹) 값을 사용하여, 하기 계산식 1에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI¹⁰⁰⁰ 지수와 하기 계산식 2에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI¹⁰⁰⁰ 지수를 산측하였다.

[계산식 1]

WTSRI¹⁰⁰⁰ = WTS¹/ WTS⁰

[계산식 2]

WTERI¹⁰⁰⁰ = WTE¹/ WTE⁰

또한, 상기한 바와 같이 측정한 상온에서의 인장강도(WTS⁰) 및 인장신도(WTE⁰)와 50℃ x 95%RH 조건에서 2,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도(WTS²) 및 인장신도(WTE²) 값을 사용하여, 하기 계산식 3에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI²⁰⁰⁰ 지수와 하기 계산식 4에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI²⁰⁰⁰ 지수를 산측하였다.

[계산식 3]

WTSRI²⁰⁰⁰ = WTS²/W TS⁰

[계산식 4]

WTERI²⁰⁰⁰ = WTE²/ WTE⁰

또한, 상기한 바와 같이 측정한 상온에서의 인장강도(WTS⁰) 및 인장신도(WTE⁰)와 50℃ x 95%RH 조건에서 3,000 시간 동안 열처리한 원단의 인장강도(WTS³) 및 인장신도(WTE³) 값을 사용하여, 하기 계산식 5에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI³⁰⁰⁰ 지수와 하기 계산식 6에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI³⁰⁰⁰ 지수를 산측하였다.

[계산식 5]

WTSRI³⁰⁰⁰ = WTS³/ WTS⁰

[계산식 6]

WTERI³⁰⁰⁰ = WTE³/ WTE⁰

구 분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
WTS⁰(N/5cm)	3450	3510	3535	4120	4155
WTS¹(N/5cm)	3381	3475	3517	4087	4113
WTS²(N/5cm)	3357	3457	3489	4058	4093
WTS³(N/5cm)	3398	3454	3503	4009	4093
WTSRI¹⁰⁰⁰	0.980	0.990	0.995	0.992	0.990
WTSRI²⁰⁰⁰	0.973	0.985	0.987	0.985	0.985
WTSRI³⁰⁰⁰	0.985	0.984	0.991	0.973	0.985
WTE⁰(%)	30.0	32.3	32.5	33.3	34.5
WTE¹(%)	29.7	32.0	32.1	32.8	34.2
WTE²(%)	29.5	31.8	31.8	32.9	34.1
WTE³(%)	29.3	31.9	31.9	32.5	33.6
WTERI¹⁰⁰⁰	0.989	0.991	0.989	0.985	0.992
WTERI²⁰⁰⁰	0.983	0.983	0.978	0.989	0.988
WTERI³⁰⁰⁰	0.975	0.987	0.982	0.975	0.975

한편, 실시예 5에 따른 폴리에스테르 원단의 50℃ x 95%RH 조건에서 Wet 에이징 전(상온)과 에이징 후(1,000 시간; 2,000 시간; 3,000 시간)에 측정한 인장강도 및 인장신도를 각각 도 3 및 도 4에 나타내었다.

도 3 및 도 4는 실시예 5에 따른 고온 다습한 조건 하에서 열처리 시간(1,000 시간, 2,000 시간, 3,000 시간)에 따른 인장강도 및 인장신도의 상온대비 유지 수준을 보여주는 그래프이다. 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 5의 폴리에스테르 원단은 3,000 시간이 경과한 후에도 우수한 인장강도와 인장신도의 안정성을 보여주고 있다. 이는 에어백 쿠션이 장시간 동안 고온 다습한 기후 조건의 자동차에 수납되어 있는 상태로 존재하더라도 자동차 충돌에 의한 에어백 쿠션이 전개될 경우 충분한 에너지 흡수성능을 가지게 됨으로써, 자동차 충돌시 승객을 안전하게 보호할 수 있는 척도로서 큰 의미기 있다.

한편, 도 5 및 도 6은 비교예 5에 따른 고온의 열처리 시간(1,000 시간, 2,000 시간, 3,000 시간)에 따른 인장강도 및 인장신도의 상온 대비 유지 수준을 보여주는 그래프이다. 그러나, 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 비교예 5의 폴리에스테르 원단은 열처리 시간이 증대될수록 물성 하락이 크며, 최종 3,000 시간이 경과한 시점에서는 상온 대비 약 54% 수준에 불과한 인장강도와 인장신도 값을 갖는 것을 알 수 있다. 이로써, 비교예 5의 폴리에스테르 원단을 사용한 에어백 쿠션이 장시간 동안 고온 다습한 기후 조건의 자동차에 수납되어 있는 상태에서 자동차 충돌시 에어백 쿠션이 전개되더라도 고온-고압의 인플레이터 에너지를 흡수할 수 있는 성능이 부족하게 되고 결국에는 승객을 안전을 보호하지 못하는 결과를 초래하게 된다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 자동차 충돌사고가 없을 경우 고온 다습한 기후조건에서 장기간 동안 자동차 안에서 수납된 상태로 있을 수 있는 에어백 쿠션 모듈이 실제 어느 수준까지 물성 유지가 될 수 있는지를 파악할 수 있는 고습의 열처리(50℃ x 95%RH 1,000 시간, 2,000 시간, 3,000 시간) 후에 측정한 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단의 인장강도유지지수(WTSRI)의 경우 0.973에서 0.995 사이의 우수한 수치를 보이고 있으며, 인장신도유지지수(WTERI)의 경우도 0.975에서 0.992 사이의 우수한 수치를 보이고 있기에 본 발명에서 개발한 고강력 고절신의 저모듈러스의 원사를 사용한 폴리에스테르 원단의 경우 에어백 쿠션으로 적용시 고습의 장기간 방치된 상황에서도 자동차 충돌 사고시 승객의 안전을 보호하는 측면에서 매우 뛰어난 성능을 보일 수 있다.

또한, 상기 실시예 1~5에 따라 제조된 폴리에스테르 원단에 대하여 다음의 방법으로 다양한 원단 물성을 측정하였으며, 측정된 원단 물성은 하기 표 3에 정리하였다.

(a) 인열강도

미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE에 따라 코팅 원단에 대한 인열강도를 측정하였다.

먼저, 상기 실시예 1~5에 따라 제조된 코팅 원단을 사용하여 각각의 시편으로 가로75mm×세로200mm를 재단한 후, 상기 시편의 윗쪽과 아랫쪽 각각을 미국재료시험협회규격 ASTM D 2261 TONGUE에 따른 장치에서 상단 및 하단의 물림 장치면(jaw face)의 좌우공간 사이에 위치시켰다. 그 후에, 상기 물림 장치면(jaw face)의 간격은 76 mm를 기준으로 하여, 각각 반대 방향으로, 즉, 상단의 물림 장치는 상부쪽으로 하단의 물질 장치는 하부쪽으로 300 mm/min 속도로 이동시키면서 원단이 파열될 때의 강도를 측정하였다.

(b) 원단의 강인성(Toughness)

하기 계산식 7에 의해 강인성(Toughness, J/㎥) 값을 계산하였다.

[계산식 7]

상기 계산식 7에서,

dl은 폴리에스테르 원단의 길이가 늘어난 길이를 나타낸다.

이때, 원단의 강인성은 코팅 처리 전의 비코팅된 원단으로 측정하였다.

(c) 활탈저항력

코팅 처리 전의 비코팅된 원단을 사용하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 6479에 따른 방법으로 상온(25 ℃) 및 90 ℃에서 원단의 활탈저항력을 각각 측정하였다.

(d) 커버팩터(CF)

하기 계산식 8에 의해 비코팅 원단에 대한 커버팩터 값을 계산하였다.

[계산식 8]

커버팩터(CF)

(e) 원단수축율

미국재료시험협회규격 ASTM D 1776에 따라 경사/위사 방향의 원단수축율을 측정하였다. 먼저, 코팅 처리 전의 비코팅된 원단으로 시편을 재단한 후, 경사 및 위사 방향으로 수축 전 길이인 20 cm씩을 표시하고 149 ℃에서 1 시간 동안 챔버에서 열처리한 시편의 수축한 길이를 측정하여 경사방향 및 위사방향의 원단수축율 {(수축전 길이 - 수축후 길이)/ 수축전 길이 x 100%} 측정하였다.

(f) 강연도

코팅 처리 전의 비코팅된 원단에 대하여 미국재료시험협회규격 ASTM D 4032에 따른 강연도 측정장치를 이용하여 써큘라벤드법(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.

(g) 후도

미국재료시험협회규격 ASTM D 1777 에 따라 코팅 처리 전의 비코팅된 원단의 후도를 측정하였다.

(h) 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 횟수를 측정하였다.

이와 같이 측정한 내스크럽성 횟수가 600회 이상인 경우를 "양호"로 평가하고 600회 미만인 경우를 "불량"으로 평가하였다.

구 분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
원단의 강인성 (Toughness, kJ/㎥)		3.85	3.97	4.08	5.71	5.88
원단의 인열강도(kgf)/코팅		34	35	38	41	44
원단의 활탈저항력(25℃)		410	427	445	580	597
원단의 활탈저항력(90℃)		393	410	438	568	581
원단의 커버팩터		2,102	2,102	2,102	2,125	2,125
원단수축율 (%)	경사	0.4	0.3	0.3	0.5	0.3
원단수축율 (%)	위사	0.5	0.5	0.4	0.4	0.5
강연도(kgf)		0.54	0.55	0.57	1.08	1.11
후도(mm)		288	289	288	357	357
내스크럽 횟수(회)		1000	1000	1000	1000	1000
내스크럽성 평가		양호	양호	양호	양호	양호

비교예 1~5

하기 표 4에 기재된 조건을 제외하고는 실시예 1~5와 동일한 방법에 따라 비교예 1~5의 에어백용 폴리에스테르 원단을 제조하였다.

구 분	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
PET 함량(몰%)	100	100	100	100	100
원사의 고유점도(dl/g)	0.58	0.60	0.60	0.58	0.62
원사의 강인성 (Toughness, J/㎥)	53	55	57	58	60
원사의 모듈러스 (신도 1%에서, g/de)	118	121	128	122	128
원사의 모듈러스 (신도 2%에서, g/de)	93	96	96	96	95
원사의 인장강도(g/de)	6.6	6.7	6.9	6.8	7.3
원사의 절단신도(%)	11.4	12.2	13.4	13.7	14.2
건열수축율(%)	14.9	13.1	11.0	11.4	11.3
단사섬도(DPF)	9.2	9.2	9.2	9.41	8.89
총섬도(de)	460	460	460	640	640
필라멘트수	50	50	50	68	72
제직밀도(경사×위사)	49x49	49x49	49x49	42x42	42x42
제직형태	평직	평직	평직	평직	평직
열처리/가황 온도(℃)	165	170	175	170	175
고무성분	액상실리콘	액상실리콘	액상실리콘	액상실리콘	액상실리콘
고무 코팅량(g/m²)	25	25	25	25	25

상기 비교예 1~5에 따라 제조된 폴리에스테르 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index) 및 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index) 등은 하기 표 5 에 나타낸 바와 같다.

구 분	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
WTS⁰(N/5cm)	1995	2104	2130	2810	2825
WTS¹(N/5cm)	1616	1641	1887	2164	2232
WTS²(N/5cm)	1496	1431	1555	1939	2006
WTS³(N/5cm)	1317	1304	1406	1855	1808
WTSRI¹⁰⁰⁰	0.810	0.780	0.886	0.770	0.780
WTSRI²⁰⁰⁰	0.750	0.620	0.730	0.690	0.710
WTSRI³⁰⁰⁰	0.660	0.620	0.660	0.660	0.640
WTE⁰(%)	13.4	14.3	14.5	13.8	14.5
WTE¹(%)	11.0	11.2	11.5	11.6	11.3
WTE²(%)	9.8	8.9	10.0	8.6	10.0
WTE³(%)	8.4	8.2	9.0	8.0	7.8
WTERI¹⁰⁰⁰	0.820	0.780	0.793	0.841	0.780
WTERI²⁰⁰⁰	0.730	0.620	0.690	0.620	0.690
WTERI³⁰⁰⁰	0.630	0.570	0.620	0.580	0.540

한편, 비교예 5에 따른 폴리에스테르 원단의 50℃ x 95%RH 조건에서 Wet 에이징 전(상온)과 에이징 후(1,000 시간; 2,000 시간; 3,000 시간)에 측정한 인장강도 및 인장신도를 각각 도 5 및 도 6에 나타내었다.

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 자동차 충돌사고가 없을 경우 고온 다습한 기후조건에서 장기간 동안 자동차 안에서 수납된 상태로 있을 수 있는 에어백 쿠션 모듈이 실제 어느 수준까지 물성 유지가 될 수 있는지를 파악할 수 있는 고습의 열처리(50℃ x 95%RH 1,000 시간, 2,000 시간, 3,000 시간) 후에 측정한 비교예 1~5의 폴리에스테르 원단의 인장강도유지지수(WTSRI)와 인장신도유지지수(WTERI) 값이 급격한 하락을 보이고 있는데, 인장강도유지지수(WTSRI)의 경우 0.620에서 0.886 사이의 수치를 보이고 있으며, 인장신도유지지수(WTERI)의 경우 0.540에서 0.841 사이의 수치를 보임으로써, 실제 고온 다습한 기후조건에서 장시간 동안 자동차 모듈 안에서 에어백 쿠션이 수납된 상태로 있을 경우 실제 자동차 충돌에 의한 에어백 쿠션이 전개되더라도 자동차 승객의 안전을 절대 보호하지 못하는 문제점을 보일 수 있다.

상기 비교예 1~5에 따라 제조된 폴리에스테르 원단에 대한 물성을 하기 표 6 에 정리하였다.

구 분		비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
원단의 강인성 (Toughness, kJ/㎥)		2.4	2.6	2.6	2.6	2.8
원단의 인열강도(kgf)/코팅		19	19	20	22	22
원단의 활탈저항력(25℃)		258	268	272	318	329
원단의 활탈저항력(90℃)		240	247	252	292	293
원단의 커버팩터		2,102	2,102	2,102	2,125	2,125
원단수축율 (%)	경사	1.4	1.3	1.3	1.2	1.2
원단수축율 (%)	위사	1.2	1.1	1.0	1.0	1.1
강연도(kgf)		1.88	1.88	1.87	2.5	2.6
후도(mm)		290	290	290	359	3509
내스크럽 횟수(회)		20	20	20	30	30
내스크럽성 평가		불량	불량	불량	불량	불량

상기 표 1~3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 고강력 고신율의 저모듈러스 폴리에스테르 원사를 사용하여 인장강도 및 인장신도의 강신도 지수를 최적화한 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단은 강인성이 3.85 내지 5.88 kJ/m³이며, 코팅 원단의 인열강도가 34 내지 44 kgf가 됨으로써, 에어백 전개시 고온-고압의 인플레이터 가스(gas)를 충분히 견딜 수 있는 우수한 기계적 물성을 나타내었다. 또한, 상기 원단은 경사방향 및 위사방향에서 원단 수축율이 각각 0.3% 내지 0.5% 및 0.3% 내지 0.5%로 매우 우수한 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 이와 동시에, 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단은 강연도가 0.54 내지 1.11 kgf로 우수한 최적 범위를 가짐으로써, 우수한 형태안정성과 함께 우수한 폴딩성, 수납성을 갖는 것임을 확인할 수 있다.

특히, 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단은 고강력 고절신의 저모듈러스의 원사를 사용하여 원단의 커버팩터는 2,102 내지 2,125이며, 25 ℃ 및 90 ℃에서의 활탈저항력 값이 각각 410 N 내지 597 N 및 393 N 내지 581 N로 매우 우수한 값을 보임으로써, 에어백 쿠션 전개시 쿠션 외곽시접(seam) 부위에서의 봉목 미어짐 현상이 크게 향상되고, 쿠션의 기밀성 및 에너지 흡수 성능을 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

반면에, 상기 표 4~6에서 보는 것과 같이, 저점도의 일반 산업용 폴리에스테르 원사를 사용한 비교예 1~5의 폴리에스테르 원단의 경우 이러한 특성을 충족하지 못함이 확인되었다. 특히, 비교예 1~5의 폴리에스테르 원단은 경사방향 및 위사방향의 수축율이 각각 1.2% 내지 1.4% 및 1.0% 내지 1.2%이며, 코팅 원단의 인열강도가 19 내지 22 kgf로 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 이같이 인열강도 등의 기계적 물성이 현저히 떨어지는 원단이 에어백 장치에 사용되는 경우, 에어백 전개시 에어백이 파열되는 등의 기계적 물성 저하에 따른 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 비교예 1~5에 따른 원단의 커버팩터는 2,102 내지 2,125로 실시예 1~5의 원단과 동일한 값을 가짐에도 불구하고, 25 ℃ 및 90 ℃에서의 활탈저항력 값이 각각 258 N 내지 329 N 및 240 N 내지 293 N로 현저히 떨어짐으로써, 에어백 쿠션 전개시 쿠션 외곽시접(seam) 부위에서의 봉목 미어짐 현상이 크게 발생되어 고객의 안전에 큰 문제점이 될 수 있음을 알 수 있다.

실험예 1

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~5에서 코팅 공정을 수행하지 않은 폴리에스테르 비코팅 원단을 사용하여 에어백 쿠션을 제조하고, 각각 하기 표 7에 나타낸 바와 같이 DAB(driver airbag) 쿠션 어셈블리 또는 PAB(passenger airbag) 쿠션 어셈블리로 차량용 에어백을 제작하였다. 이렇게 완성된 차량용 에어백에 대하여, 3 가지 열처리 조건(상온: 25 ℃ x 4 hr 오븐 방치, Hot: 85 ℃ x 4 hr 오븐 방치, Cold: -30 ℃ x 4 hr 오븐 방치) 하에서 정적 전개 성능 테스트(static test)를 실시하였다. 상기 정적 전개 성능 테스트(static test)를 실시한 결과, 원단 찢어짐, 핀홀(pin hole) 발생, 및 원단 탄화 현상이 발생하지 않는 경우에 "Pass"로 평가하고, 원단 찢어짐, 봉제부 핀홀(pin hole) 발생, 또는 원단 탄화 현상 중 어느 한 가지라도 발생한 경우에는 "Fail"로 평가하였다. 여기서 전개 테스트 결과가 "Pass"인 경우는 에어백용 쿠션으로 사용이 가능하나, "Fail"인 경우는 에어백용 쿠션으로 사용이 불가능함을 의미한다.

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~5의 폴리에스테르 비코팅 원단을 사용하여 제조된 에어백 쿠션에 대한 정적 전개 성능 테스트(static test) 결과는 하기 표 7에 나타내었다.

구분	쿠션 사양	화약식 인플레이터 압력(kPa)	화약식 인플레이터 온도(℃)	상온 전개테스트 (Static)	Hot 전개테스트 (Static)	Cold 전개테스트 (Static)
실시예1	DAB	175	420	Pass	Pass	Pass
실시예2	DAB	175	420	Pass	Pass	Pass
실시예3	DAB	175	420	Pass	Pass	Pass
실시예4	PAB	310	600	Pass	Pass	Pass
실시예5	PAB	310	600	Pass	Pass	Pass
비교예1	DAB	175	420	Fail	Fail	Fail
비교예2	DAB	175	420	Fail	Fail	Fail
비교예3	DAB	175	420	Fail	Fail	Fail
비교예4	PAB	310	600	Fail	Fail	Fail
비교예5	PAB	310	600	Fail	Fail	Fail

실험예 2

상기 실험예 1의 정적 전개 테스트(static test)에서 "Pass"로 평가된 실시예 1~5의 폴리에스테르 비코팅 원단을 사용하여 제조된 에어백 쿠션에 대하여, 추가로 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)를 실시하였다.

상기 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)는 하기 표 8에 나타낸 바와 같이 쿠션 어셈블리 사양 및 인플레이터 압력을 달리한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 전면용 에어백을 제작하여 실시하였으며, 그의 평가 결과는 하기 표 8에 나타낸 바와 같다.

구분	쿠션 사양	화약식 인플레이터 압력 (kPa)	화약식 인플레이터 온도 (℃)	상온 전개테스트 (Upper Limit)	Hot 전개테스트 (Upper Limit)	Cold 전개테스트 (Upper Limit)
실시예1	DAB	240	550	Pass	Pass	Pass
실시예2	DAB	240	550	Pass	Pass	Pass
실시예3	DAB	240	550	Pass	Pass	Pass
실시예4	PAB	370	740	Pass	Pass	Pass
실시예5	PAB	370	740	Pass	Pass	Pass

상기 표 7 및 표 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 특정 섬도 범위의 폴리에스테르 원사를 사용하여 인장강도 및 인장신도 범위를 최적화한 실시예 1~5의 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백에 대하여 각각 3 가지 열처리 온도 조건 하에서 오븐에 방치한 후 정적 전개 성능 테스트(static test) 및 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)를 모두 진행한 결과, 원단 찢어짐, 봉제부 핀홀(pin hole) 발생, 및 원단 탄화 현상 등이 발생하지 않아 모두 차량용 에어백으로서 우수한 성능을 갖는 것임을 알 수 있다.

여기서 정적 전개 성능 테스트(static test)의 경우는 초기 에어백용 쿠션이 설계되어 평가를 받는 가장 기본적인 전개 테스트로서 에어백쿠션이 장착된 모듈 상태에서만 평가를 하며, 인플레이터가 낼 수 있는 가장 정상적인(normal) 온도와 전개 압력 하에서 평가가 진행된다. 상기 정적 전개 성능 테스트(static test)가 정상적으로 완료될 경우에, 다음 단계로 진행되는 평가가 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)이다. 상기 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)는 인플레이터가 낼 수 있는 가장 높은 온도와 전개 압력하에서 평가가 진행되는 것인데, 가장 가혹한(고온의 온도와 높은 압력) 조건에서 진행되는 평가이기에 실제 이 단계에서 성능이 만족되지 못하는 경우가 매우 많으며, 최종적으로는 정적 전개 성능 테스트(static test)와 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)가 함께 "Pass"로 평가되어야 에어백용 쿠션으로 양산 적용될 수 있다.

반면에, 비교예 1~5의 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백에 대한 정적 전개 성능 테스트(static test) 결과에서는, 에어백 전개시 원단 찢어짐, 원단 마찰에 의한 원단 판단현상, 봉제부 핀홀(pin hole) 발생으로 인한 원단 판단현상, 원단 탄화 현상 등으로 인해 각 쿠션 모두가 "Fail"로 평가되었다. 이로써, 비교예 1~5의 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백은 한계 전개 성능 테스트(upper limit test)가 평가를 진행하기 전에, 이미 실제 에어백으로서 사용이 불가능한 것임을 알 수 있다. 특히, 비교예 1, 2, 3의 원단을 포함하는 DAB(driver airbag) 쿠션 어셈블리에 대한 전개 테스트에서는 쿠션의 인플레이터 입구부와 외곽 봉제부 그리고 테더부에서 대량의 원단 찢어짐 현상이 발생하였으며, 비교예 4, 5의 경우에서는 인플레이터 입구부에서 원단 찢어짐과 함께 테더부에서의 핀홀 발생 및 원단 마찰에 의한 쿠션 프론트 판넬(front panel)부 원단 찢어짐이 발생하였다.

또한, 이러한 비교예 1~5의 원단을 포함하는 차량용 에어백에 대한 전개 테스트(static test)에서, 원단 찢어짐은 기본적으로 폴리에스테르 원사 및 원단 자체의 물성이 매우 낮은 수준이며, 원단 봉제부 핀홀(pin hole) 발생, 내마찰성 부족, 원단 탄화 현상 등으로부터 기인하여 함께 발생되었음을 확인할 수 있었다. 따라서, 비교예 1~5의 에어백용 원단은 실제 차량용 에어백 쿠션으로 적용시 에어백 파열 등으로 에어백 기능에 커다란 위험을 초래할 수 있다. 아울러, 상온, 고온, 저온의 짧은 열처리 시간 조건하에서도 에어백 쿠션으로서의 성능을 만족하지 못하는 원단이 고온 다습한 조건에서 장기간 동안 수납된 상태에 있는 상태에서 자동차 충돌 사고가 발생될 경우 승객의 안전은 전혀 보장하지 못하는 결과가 초래된다.

Claims

섬도가 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사를 포함하고,
하기 계산식 1에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 2에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI¹⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상인 폴리에스테르 원단:
[계산식 1]
WTSRI¹⁰⁰⁰ = TS¹/ TS⁰
[계산식 2]
WTERI¹⁰⁰⁰ = TE¹/ TE⁰
상기 식 중에서,
WTSRI¹⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index)를 나타낸 것이고,
WTS⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이며,
WTS¹은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리 한 후 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이고,
WTERI¹⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)를 나타낸 것이며,
WTE⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장신도(%)이고,
WTE¹은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 1,000 시간 동안 열처리 한 측정한 원단의 인장신도(%)임.
제1항에 있어서,
하기 계산식 3에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI²⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 4에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI²⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상인 폴리에스테르 원단:
[계산식 3]
WTSRI²⁰⁰⁰ = WTS²/ WTS⁰
[계산식 4]
WTERI²⁰⁰⁰ = WTE²/ WTE⁰
상기 식 중에서,
WTSRI²⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index)를 나타낸 것이고,
WTS⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이며,
WTS²은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리 한 후 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이고,
WTERI²⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)를 나타낸 것이며,
WTE⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장신도(%)이고,
WTE²은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 2,000 시간 동안 열처리 한 측정한 원단의 인장신도(%)임.
제1항에 있어서,
하기 계산식 5에 나타낸 바와 같은 원단의 WTSRI³⁰⁰⁰ 지수가 0.88 이상이고, 하기 계산식 6에 나타낸 바와 같은 원단의 WTERI³⁰⁰⁰ 지수가 0.83 이상인 폴리에스테르 원단:
[계산식 5]
WTSRI³⁰⁰⁰ = WTS³/ WTS⁰
[계산식 6]
WTERI³⁰⁰⁰ = WTE³/ WTE⁰
상기 식 중에서,
WTSRI³⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장강도 유지 지수(WTSRI: Wet Tensile Strength Retention Index)를 나타낸 것이고,
WTS⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이며,
WTS³은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리 한 후 측정한 원단의 인장강도(N/5cm)이고,
WTERI³⁰⁰⁰은 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리한 후 측정한 원단의 인장신도 유지 지수(WTERI: Wet Tensile Elongation Retention Index)를 나타낸 것이며,
WTE⁰는 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 상온에서 측정한 원단의 인장신도(%)이고,
WTE³은 국제표준화기구규격 ISO 13934-1 방법으로 50 ℃ 및 95 %RH 조건 하에서 3,000 시간 동안 열처리 한 측정한 원단의 인장신도(%)임.
제1항에 있어서,
하기 계산식 7로 정의되는 강인성(Toughness)이 3.2 kJ/㎥ 이상인 폴리에스테르 원단:
[계산식 7]

상기 식 중에서, F는 폴리에스테르 원단의 길이가 dl만큼 늘어날 때에 가해지는 하중을 나타냄.
제1항에 있어서,
미국재료시험협회규격 ASTM D 4032 방법에 따른 강연도가 2.0 kgf 이하인 폴리에스테르 원단.
미국재료시험협회규격 ASTM D 6479 방법으로 상온에서 측정한 활탈저항력이 280 N 이상이고, 90 ℃에서 측정한 활탈저항력이 240 N 이상인 폴리에스테르 원단.
제1항에 있어서,
상온에서 측정한 원사의 인장강도가 8.5 g/d 내지 11.0 g/d이며 절단신도가 15% 내지 30%인 폴리에스테르 원사를 포함하는 폴리에스테르 원단.
제1항에 있어서,
미국재료시험협회규격 ASTM D 885의 방법으로 상온에서 측정한 모듈러스(Young's modulus)가 신도 1%에서 60 내지 110 g/de이며, 신도 2%에서 50 내지 87 g/de인 폴리에스테르 원사를 포함하는 폴리에스테르 원단.
제1항에 있어서,
하기 계산식 8로 정의되는 원단의 커버팩터가 1,800 내지 2,460인 에어백용 폴리에스테르 원단:
[계산식 8]
커버팩터(CF)
제1항에 있어서,
분말(powder)형 실리콘, 액상(liquid)형 실리콘, 폴리우레탄, 클로로프렌, 네오프렌고무, 및 에멀젼형 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고무성분으로 코팅되어 있는 폴리에스테르 원단.
제10항에 있어서,
상기 고무성분의 단위면적당 코팅량이 20 내지 200 g/m²인 폴리에스테르 원단.
섬도 300 내지 700 데니어인 폴리에스테르 원사로 에어백용 생지를 제직하는 단계,
상기 제직된 에어백용 생지를 정련하는 단계, 및
상기 정련된 직물을 텐터링하는 단계
를 포함하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 원단의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 텐터링 단계에서 열처리 온도는 140 내지 210 ℃인 폴리에스테르 원단의 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 원단을 포함하는 차량용 에어백.
제14항에 있어서,
상기 에어백은 프론탈용 에어백 또는 사이드 커튼형 에어백인 차량용 에어백.