JP2017538911A

JP2017538911A - 防弾パネル

Info

Publication number: JP2017538911A
Application number: JP2017530738A
Authority: JP
Inventors: ザイヒュンシム
Original assignee: コーロンインダストリーズインク
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-12-28
Also published as: WO2016108621A1; KR20160081396A; EP3242106A4; EP3242106A1; CN107110628A; US20170343322A1

Abstract

（ｉ）セラミックプレートＡ；（ｉｉ）フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が積層されている少なくとも一つのフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃ；及び（ｉｉｉ）前記セラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとの間に位置し、織物にエポキシ樹脂が含浸されているエポキシ樹脂含浸織物Ｂ；を含む。前記フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はフェノール樹脂が含浸されたアラミド織物であり得、フェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂が含浸されたアラミド織物でもあり得る。本発明によれば、エポキシ樹脂含浸織物ＢがセラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとの間に位置しながら、これらの間の接着力を向上させるので、高温環境下でもセラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが剥離せず、防弾性能が大幅に向上する。また、本発明によれば、それぞれのフェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の間に、従来のように熱可塑性接着フィルムを挿入する必要がないので、作業性が大幅に向上する。【選択図】図１

Description

本発明は防弾パネルに関するものであり、より具体的には、防弾パネルを構成するセラミックプレートとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体がエポキシ樹脂含浸織物によって強固に接着されることで、高温環境下でこれらの剥離が起こらず、防弾性能と作業性が大幅に向上された防弾パネルに関するものである。

防弾製品は弾丸や砲弾から人体を保護するための製品であって、防弾製品の防弾性能は使用する材料によって大きく左右される。

このような防弾用材料のうち、高密度ポリエチレン（ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）は水より低い０．９８の比重を有しているので、防弾用材料として広く使用されている。

しかし、高密度ポリエチレンは使用中に物理的衝撃を受けた場合、大きな変形が生じる恐れがあり、熱に弱い特性があるため、優れた防弾性能を得るには限界があった。

他の防弾用材料のうち、一般的にアラミド繊維と通称される全芳香族ポリアミド繊維は、ベンゼン環がアミド基（−ＣＯＮＨ）を通じて直線状に連結された構造を有するパラ系アラミド繊維と、該パラ系アラミド繊維とは異なる構造を有するメタ系アラミド繊維とを、含む。パラ系アラミド繊維は高強度、高弾性、低収縮性などの優れた特性を有している。従って、５ｍｍ程度太さの細い糸で２トンの自動車を持ち上げるほどの大きな強度を有しているので、防弾用途に広く使用されている。

防弾用複合材料は、通常、パラ系アラミド繊維を用いてアラミド織物を製造し、該製造したアラミド織物を樹脂に浸漬した後乾燥させて、アラミド織物プリプレグを製造し、こうして製造したアラミド織物プリプレグを多層に積層した後、硬化させて完成させる。

一方、セラミックプレートを含む防弾パネル（以下「セラミック防弾パネル」という）は、セラミックプレートにアラミド織物などのような高強度織物を多重に積層して製造されてきた。

現在、前記セラミック防弾パネルの防弾メカニズムは完全に解明されていない状態であるが、銃弾や発射体の破片が初期にセラミックプレートと衝突する際、セラミックプレートが複数の片に破損されながら、ほとんどの運動エネルギーがこのセラミック破片に分散消費される共に、先端部がキノコ状に変形されたり、複数の片に分割されたりして、接触面が増加した状態で進行しながら、積層された防弾繊維に残った全てのエネルギーを消費してもセラミックプレートを通過しないことが知られている。

従来のセラミック防弾パネルとして、特許文献１には、図２に示すように、セラミックプレートＡの一面にエチレン−ビニルアセテート共重合体フィルムなどのような熱可塑性接着フィルムＤと、アラミド織物などのような防弾織物Ｆが順に数回繰り返して積層された構造を有するセラミック防弾パネルが掲載されている。

図２は従来のセラミック防弾パネルを示す概略断面図である。

前記従来のセラミック防弾パネルにおいて、前記熱可塑性接着フィルムＤはセラミックプレートＡと防弾織物Ｆを接着させたり、防弾織物Ｆと防弾織物Ｆを接着させたりする役割をする。

しかし、前記従来のセラミック防弾パネルの場合、熱可塑性接着フィルムＤによって接着されたセラミックプレートＡと防弾織物Ｆ、又は防弾織物Ｆと防弾織物Ｆは接着力が弱く、１００℃以上の高温環境下で剥離される現象が多く発生し、防弾性能が低下する問題があった。

また、前記従来のセラミック防弾パネルを製造するためには、熱可塑性接着フィルムＤを裁断した後、それぞれのフィルムを全ての防弾織物Ｆの間に挿入する必要があるため、作業性が大幅に低下する問題もあった。

韓国特許登録第１０−０９２６７４６号公報

本発明の課題は、高温環境下でも防弾パネルを構成するセラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが剥離せず、防弾性能に優れた防弾パネルを提供することにある。

本発明のもう一つの課題は、従来の熱可塑性接着フィルムを防弾織物の間に挿入させる工程を省略することができるので、製造工程上の作業性を大幅に向上させることができる防弾パネルを提供することにある。

前述の課題を達成するために、本発明においては、図１に示すように、フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を複数枚積層してフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃを製造し、前記フェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体ＣとセラミックプレートＡとの間にエポキシ樹脂含浸織物Ｂを挿入し、これらを強固に接着させて防弾パネルを製造する。

前記フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、フェノール樹脂及びフェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂の中から選択された１種の樹脂が含浸されているアラミド織物を意味する。

本発明によれば、エポキシ樹脂含浸織物ＢがセラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとの間に位置しながら、これらの間の接着力を向上させるので、高温環境下でもセラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが剥離せず、防弾性能が大幅に向上する。

また、本発明によれば、それぞれのフェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の間に、従来のように熱可塑性接着フィルムを挿入する必要がないので、作業性が大幅に向上する。

本発明に係る防弾パネルの一例を示す断面図である。従来のセラミック防弾パネルを示す断面図である。

以下、添付した図面などを参照して本発明を詳細に説明する。

本発明に係る防弾パネルは、図１に示すように、（ｉ）セラミックプレートＡ；（ｉｉ）フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が積層されている少なくとも一つのフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃ；及び（ｉｉｉ）前記セラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとの間に位置し、織物にエポキシ樹脂が含浸されているエポキシ樹脂含浸織物Ｂ；を含む。

図１は本発明の防弾パネルを示す概略断面図である。

言い換えれば、前記フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はフェノール樹脂が含浸されたアラミド織物であり得、フェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂が含浸されたアラミド織物でもあり得る。

前記フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３がフェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂が含浸されたアラミド織物である場合に、フェノール樹脂：ポリビニルブチラール樹脂の混合割合は５０〜６５重量％：５０〜３５重量％であり、前記フェノール樹脂の分子量は３００〜３，０００であり、前記ポリビニルブチラール樹脂の分子量は３０，０００〜１２０，０００であり、更に８０，０００〜１２０，０００であることが作業性の改善や防弾性能の改善側面で好ましい。

着弾時に加えられる衝撃によって含浸された樹脂層が割れる現象を最小化するためには、前記フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３として、フェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂が含浸されたアラミド織物を使用することが好ましい。その理由は、フェノール樹脂よりポリビニルブチラール樹脂が衝撃によって比較的あまり割れないからである。

前記エポキシ樹脂含浸織物Ｂを構成する織物としては、アラミド繊維、炭素繊維織物、ガラス繊維織物などのような高強度織物や通常の合成繊維織物などを使用することができる。

フェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃには２〜３０枚のフェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が積層されることが好ましい。

前記エポキシ樹脂含浸織物Ｂとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃは、図１に示すように、セラミックプレートＡの一面のみに積層されて位置することもあり得、セラミックプレートの両面に積層されて位置することもあり得る。

図１に示すように、セラミックプレートＡの一面のみに前記エポキシ樹脂含浸織物Ｂとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが積層された本発明の防弾パネルで防弾胴衣などの防弾用製品を製造する場合は、セラミックプレートＡの部分が防弾用製品の前面に位置するようにし、エポキシ樹脂含浸織物Ｂとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃは防弾用製品の背面に位置するようにして、着弾時の衝撃によって割れたセラミックプレートＡの破片の撒き散らしを防止すると共に、着弾時防弾用製品の背面変形を最小化することができる。

一方、セラミックプレートＡの両面に前記エポキシ樹脂含浸織物Ｂとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが積層された本発明の防弾パネルの場合は、銃弾が前記セラミックプレートＡと直接衝突することを防止することで、着弾時の衝撃によって割れたセラミックプレートＡの破片の撒き散らしが効果的に防止されると共に、着弾時の背面変形も最小化することができる。

好ましい実施形態において、前記セラミックプレートはアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、又はホウ化タングステンのうち、いずれか一つ以上を含み、高温焼結、高温高圧焼結、ゲルキャスティング又は反応焼結の方法で製造する。

次に、本発明に係る防弾パネルを製造する一つの実施形態を説明する。

まず、アラミド織物にフェノール樹脂又はフェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂を含浸させて、フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）を製造する。

一方、織物にエポキシ樹脂を含浸させて、エポキシ樹脂含浸織物プリプレグを製造する。

次に、防弾パネル製造用金型（Ｍｏｌｄ）内に、前述のように製造した２〜３０枚のフェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグ（Ｐｒｅｐｒｅｇ）を積層し、その上に前述のように製造したエポキシ樹脂含浸織物プリプレグを積層し、その上に再びセラミックプレートを積層した後、１００〜２００ｂａｒの圧力と１２０〜２００℃の温度で２０〜２００分間加圧成型して防弾パネルを製造する。

防弾パネル製造用金型（Ｍｏｌｄ）内に積層された２〜３０枚のフェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを加圧成形した後、２〜３０枚のフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとなる。

また、防弾パネル製造用金型（Ｍｏｌｄ）内に積層されたエポキシ樹脂含浸織物プリプレグは加圧成型した後、硬化されてエポキシ樹脂含浸織物Ｂになり、セラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとの間を強固に接着させるようになる。

以下、実施例と比較例を通じて本発明を具体的に説明する。但し、以下の実施例は本発明の理解を助けるための例示であって、いかなる意味においても本発明の権利範囲を限定するものと解すべきではない。

実施例１
密度が４５０ｇ／m²であり、経糸及び緯糸の繊度が３０００デニールであるアラミド織物に、分子量が３，０００であるフェノール樹脂をメタノール溶媒に溶解させたフェノール溶液を２０重量％含浸させて、フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを製造した。

次に、密度が２００ｇ／m2であるポリエステル織物にエポキシ樹脂溶液を４０重量％含浸させて、エポキシ樹脂含浸織物プリプレグを製造した。

一方、横２５０ｍｍ、縦３００ｍｍ、厚さ６ｍｍのセラミックプレートＡを準備した。

次に、防弾パネル製造用金型に２０枚の前記フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを順に積層した後、その上に１枚の前記エポキシ樹脂含浸織物プリプレグを積層し、再びその上に１枚の前記セラミックプレートＡを積層した。その後、１８０ｂａｒの圧力と１８０℃の温度で１００分間加圧成型して防弾パネルを製造した。

製造した防弾パネルの防弾性能を評価し、その結果を表１に示す。

実施例２
密度が４５０ｇ／m²であり、経糸及び緯糸の繊度が３０００デニールであるアラミド織物に、分子量が３，０００であるフェノール樹脂をメタノール溶媒に溶解させたフェノール溶液を２０重量％含浸させて、フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを製造した。

次に、密度が２００ｇ／m²であるポリエステル織物にエポキシ樹脂溶液を４０重量％含浸させて、エポキシ樹脂含浸織物プリプレグを製造した。

一方、横２５０ｍｍ、縦３００ｍｍ、厚さ６ｍｍのセラミックプレートＡを準備した。
次に、防弾パネル製造用金型に１５枚の前記フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを順に積層した後、その上に１枚の前記エポキシ樹脂含浸織物プリプレグを積層し、再びその上に１枚の前記セラミックプレートＡを積層した。その後、１８０ｂａｒの圧力と１８０℃の温度で１００分間加圧成型して防弾パネルを製造した。

実施例３

密度が４５０ｇ／m²であり、経糸及び緯糸の繊度が３０００デニールであるアラミド織物に、分子量が３，０００であるフェノール樹脂と分子量が９，０００であるポリビニルブチラール樹脂を６０：４０の重量比でメタノール溶媒に溶解させたフェノール／ポリビニルブチラール溶液を２０重量％含浸させて、フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを製造した。

次に、防弾パネル製造用金型に１０枚の前記フェノール樹脂含浸アラミド織物プリプレグを順に積層した後、その上に１枚の前記エポキシ樹脂含浸織物プリプレグを積層し、再びその上に１枚の前記セラミックプレートＡを積層した。その後、１８０ｂａｒの圧力と１８０℃の温度で１００分間加圧成型して防弾パネルを製造した。

比較実施例１
防弾パネル製造用金型内に密度が４５０ｇ／m²であり、経糸及び緯糸の繊度が３０００デニールであるアラミド繊維（Ｆ）とエチレン−酢酸ビニル共重合体で形成された接着フィルムＤの順に１０回繰り返して積層した後、その上に１枚の前記セラミックプレート（横２５０ｍｍ、縦３００ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を積層した。その後、１８０ｂａｒの圧力と１８０℃の温度で１００分間加圧成型して防弾パネルを製造した。

比較実施例２
防弾パネル製造用金型内に密度が４５０ｇ／m²であり、経糸及び緯糸の繊度が３０００デニールであるアラミド繊維（Ｆ）とエチレン−酢酸ビニル共重合体で形成された接着フィルムＤの順に７回繰り返して積層した後、その上に１枚の前記セラミックプレート（横２５０ｍｍ、縦３００ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を積層した。その後、１８０ｂａｒの圧力と１８０℃の温度で１００分間加圧成型して防弾パネルを製造した。

比較実施例３
防弾パネル製造用金型内に密度が４５０ｇ／m²であり、経糸及び緯糸の繊度が３０００デニールであるアラミド繊維（Ｆ）とエチレン−酢酸ビニル共重合体で形成された接着フィルムＤの順に５回繰り返して積層した後、その上に１枚の前記セラミックプレート（横２５０ｍｍ、縦３００ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を積層した。その後、１８０ｂａｒの圧力と１８０℃の温度で１００分間加圧成型して防弾パネルを製造した。
製造した防弾パネルの防弾性能を評価し、その結果を表１に示す。

表１の平均速度（ＶＯ）と背面変形は以下の方法で評価した。

平均速度（Ｖ５０）及び背面変形の測定
複合生地の防弾性能レベルを間接的に示す平均速度（ｍ／ｓ）は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ基準によってＣａ１．２２口径の破片模擬弾（ｆｒａｇｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ、ＦＳＰ）を用いて完全に貫通した時の速度と部分的に貫通した時の速度を平均した値で測定した。

背面変形はＮＩＪＬＥＶＥＬIIIＡ基準によって９ｍｍＦＭＪを用いて、４２６±１５ｍ／ｓの速度での衝撃によって複合生地後部の突出した部分の最大直径（ｍｍ）を測定した。

本発明は、防弾胴衣や防弾ヘルメットなどを製造する防弾素材として有用である。

Ａ：セラミックプレート
Ｂ：エポキシ樹脂含浸織物
Ｃ：フェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体
Ｄ：熱可塑性接着フィルム
Ｆ：防弾織物
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：フェノール樹脂含浸アラミド織物

Claims

（ｉ）セラミックプレートＡ；（ｉｉ）フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が積層されている少なくとも一つのフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃ；及び（ｉｉｉ）前記セラミックプレートＡとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃとの間に位置し、織物にエポキシ樹脂が含浸されているエポキシ樹脂含浸織物Ｂ；を含むことを特徴とする防弾パネル。
前記フェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はフェノール樹脂及びフェノール／ポリビニルブチラール混合樹脂の中から選択された１種の樹脂が含浸されているアラミド織物であることを特徴とする、請求項１に記載の防弾パネル。
フェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃには２〜３０枚のフェノール樹脂含浸アラミド織物Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が積層されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の防弾パネル。
前記セラミックプレートの一面のみに、前記エポキシ樹脂含浸織物Ｂとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが位置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の防弾パネル。
前記セラミックプレートの両面に、前記エポキシ樹脂含浸織物Ｂとフェノール樹脂含浸アラミド織物の積層体Ｃが位置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の防弾パネル。