KR101039379B1

KR101039379B1 - 방검복 제조방법

Info

Publication number: KR101039379B1
Application number: KR1020090104176A
Authority: KR
Inventors: 정기수; 김연상
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-06-08
Also published as: KR20110047512A

Abstract

본 발명은 방검복 제조방법 제조방법에 관한 것으로, 칼이나 창, 죽창과 같이 끝이 날카로운 물체의 위협으로부터 신체를 보호하기 위해 착용되는 방검복 제조방법에 있어서; 0dtex<선밀도<500 dtex, 직물 조밀도 0.95 이상을 유지하는 아라미드사를 300~500nm의 SiO₂ 나노입자 함침액에 침지시켜 함침하고, 함침된 아마리드사를 직포하여 직물을 만드는 제1층 형성단계와; 금속 소선을 꼬아 스트랜드 와이어를 형성하고, 형성된 스트랜드 와이어를 직조하여 금속 와이어 직물을 만드는 제2층 형성단계와; 상기 제1층 및 제2층을 상하, 좌우 방향으로 다수회 박음질하여 상호 결속시키는 제1,2층 박음질단계와; 상기 제1,2층 박음질단계 후 얇은 수지를 서로 직교되게 다층 배열하고, 가열압착하여 하나의 박판 시트를 만드는 제3층 형성단계와; 상기 제1,2,3층을 상하, 좌우 방향으로 다수회 박음질하여 상호 결속시키는 제1,2,3층 박음질단계를 포함하여 구성되는 방검복 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 기존 방검복처럼 소재 내부에 금속판이나 강화플라스틱판과 같은 보호부재를 내장하지 않아도 되므로 활동성이 향상되고, 경량화가 가능하여 착용감을 향상시키며, 다양한 분야에서 사용될 수 있어 용도의 확대도 가능한 효과를 얻을 수 있다.

방검복, 칼, 송곳, 죽창, 방호, 방침

Description

방검복 제조방법{PROTECT CLOTHING MANUFACTURING METHOD FOR STAB ATTACK}

본 발명은 방검복 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칼이나 송곳과 같이 날카로운 물체의 침투로부터 신체를 보호할 수 있도록 한 방검복 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 총기류로부터 인체를 보호하는 방탄복은 외피와 탄도판 및 그 외피, 그리고 방탄판으로 구성되어 경찰업무나 각종 보안업무시 적의 총기 위협으로부터 신체를 보호할 수 있도록 하는 호신구이다.

이러한 방탄복은 총기 사용이 합법화되어 있는 미국에서 개발이 활발하게 이루어져 왔으며, 특히 이들은 미국법무성 사법연구소의 경찰 방탄복 시험기준에 따라 제조되고 있다.

그런데, 끝이 날카롭고 예리한 칼이나 송곳과 같은 흉기로부터 착용자의 신체를 보호하기 위한 방검복 제조방법의 경우에는 특별한 규정이 없어 제조업체에 따라 다양한 형태로 제조되어 왔다.

최근 경찰업무나 보안업무 외에도 공병 파쇄장과 같이 끝이 날카로운 물체에 의해 인체가 손상받을 수 있는 산업현장, 데모진압을 위한 현장에서 죽창 등과 같 은 끝이 날카로운 물체에 의한 위협으로부터 보호받고자 하는 경우 등 에서도 이와 같은 방검복의 착용이 의무화되고 있고, 또 그 효용성에 의해 수요가 증가하고 있는 추세이다.

하지만, 지금까지 개시된 방검복의 경우는 단순히 방탄복의 형태를 일부 개선한 정도에 그치고 있어 방검을 위한 전용 특수기능을 갖는 방검복이 요구되고 있다.

예컨대, 개시된 방검복의 일예로, 케블러(Kevlar: 듀퐁사의 상품명)를 개량한 것, 투와론(Twaron:엔카사 상품명)을 개량한 것, 강화섬유나 펠트 등의 고강도 및 내열성을 구비한 충격흡수용 특수소재로 이루어진 방탄복을 개량한 것 정도를 들 수 있다.

그러나, 개시된 이들 방검복은 송곳이나 칼날이 뚫고 들어 올 수 없도록 한 층 내지 다층의 금속플레이트를 반드시 내장하고 있고, 또는 고강도 플라스틱을 내장하고 있어 착용자가 이를 착용한 상태에서 작업할 때 움직임이 둔화되므로 작업능률이 현저히 하락하는 단점이 유발된다.

뿐만 아니라, 금속플레이트가 내장된 경우에는 중량이 커져 무겁고, 이로 인해 장시간 착용시 피로감이 급증하며, 작업효율이 급감하므로 생산성이 하락하는 단점도 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 군인 뿐만 아니라 경찰이나 경호원들은 물론 산업현장에서 위험상황에 노출된 상태로 근무하는 작업자들을 칼이나 송곳, 죽창 등과 같이 끝이 날카로운 도구의 위협으로부터 안전하게 보호할 수 있도록 개량되고, 경량화되어 착용감을 향상시킬 수 있으며, 나아가 활동의 편의성도 높인 방검복 제조방법의 제공을 그 주된 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 칼이나 창, 죽창과 같이 끝이 날카로운 물체의 위협으로부터 신체를 보호하기 위해 착용되는 방검복 제조방법에 있어서; 0dtex<선밀도<500 dtex, 직물 조밀도 0.95 이상을 유지하는 아라미드사를 300~500nm의 SiO₂ 나노입자 함침액에 침지시켜 함침하고, 함침된 아마리드사를 직포하여 직물을 만드는 제1층 형성단계와; 금속 소선을 꼬아 스트랜드 와이어를 형성하고, 형성된 스트랜드 와이어를 직조하여 금속 와이어 직물을 만드는 제2층 형성단계와; 상기 제1층 및 제2층을 상하, 좌우 방향으로 다수회 박음질하여 상호 결속시키는 제1,2층 박음질단계와; 상기 제1,2층 박음질단계 후 얇은 수지를 서로 직교되게 다층 배열하고, 가열압착하여 하나의 박판 시트를 만드는 제3층 형성단계와; 상기 제1,2,3층을 상하, 좌우 방향으로 다수회 박음질하여 상호 결 속시키는 제1,2,3층 박음질단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방검복 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 제1층 형성단계에서, 상기 아라미드사에 함침되는 300~500nm의 SiO₂ 나노입자는 전체 중량 대비 54~58중량% 함침되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 제2층 형성단계에서, 상기 제2층을 구성하는 스트랜드 와이어에는 산화알루미늄 또는 탄화붕소가 피막된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 제2층 형성단계에서, 상기 제2층을 구성하는 스트랜드 와이어에는 선 형태의 금속 호일 또는 칩 형태의 금속 호일이 더 포함된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 제3층 형성단계에서, 상기 박판 시트는 페놀성수지 시트, 우레아수지 시트, 가교결합된 형태의 라텍스 시트, 에폭시수지 시트, 폴리아크릴레이트 수지 속에 매립된 경질 고체층을 갖는 시트 중에서 선택된 2종 이상의 얇은 시트인 것에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 방검복의 일 예로 조끼 형태를 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방검복의 층상구조를 보인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 방검복 제조방법을 보인 플로우챠트이고, 도 4는 본 발명에 따른 방검복에 대한 방검 및 방침 테스트 결과를 보인 그래프이다.

본 발명에 따른 방검복은 상의, 하의 상관없이 필요한 의복 형태로 제조될 수 있으며, 이는 재료를 필요한 형상으로 재단하여 바느질함으로써 가능하다.

도시된 도 1의 경우에는 본 발명에 따른 방검복(100)의 실시 가능한 일 예를 나타낸 것으로, 이를 테면 상의에 덧착용하는 조끼 형태를 예시한 것이다.

본 발명에 따른 방검복은 나노입자가 충진된 전단농화유체(STF:Shear Thickening Fluid)를 함침함으로써 방검 혹은 방침 특성을 향상시키도록 하였다.

전단농화유체(STF)는 액체방탄재(Liquid Body Armor)를 개발하는 과정에서 착상된 것으로, 외부의 자극으로 인해 전단변형률이 가해지면 급격한 점성 증가를 통해 액상으로 존재하던 것이 고체화되는 특성을 가진 나노입자 분산액을 말한다.

본 발명은 특히, SiO₂ 입자가 나노입자화 될 때 전단농화 현상에 착안하여 연구 완성된 것으로, 상기 SiO₂ 입자 300~500nm 일 경우 가장 효과적인 전단농화 현상을 일으키는 것에 주목하였다.

실험에 따르면, SiO₂ 입자 300nm 미만일 경우 송곳이나 칼에 의한 방검 기능 이 떨어져 작기는 하지만 구멍이 뚫리는 현상이 발생하였으며, 500nm를 초과할 경우에는 임계치에 달해 더 이상 효과 향상이 없었으므로 상기 범위로 한정하는 것이 합당하다.

이 경우, 본 발명에 따른 SiO₂ 입자는 그 상태로 방검복 제조방법을 제조할 수 없기 때문에 후술되는 특정 소재에 함침되는 형태로 제공된다.

본 발명에 따른 방검복(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1층(110)과 상기 제1층(110)의 상면에 바늘로 박음질되는 제2층(120) 및 상기 제2층(120)의 상면에 바늘로 박음질되는 제3층(130)으로 이루어진 층상 구조를 갖는다.

이때, 상기 제1층(110)은 아라미드사가 직포(Woven Fabric)된 형태로 이루어진다.

특히, 상기 제1층(110)은 망상 구조를 가져야 하는데, 이는 유연성이 보장되어 칼이나 송곳 혹은 죽창과 같은 뾰죡한 물체의 침투로부터 쉽게 끊어지지 않고 탄성완충 기능을 통해 충격을 흡수하면서 방검복(100)이 뚫리는 것을 방지한다.

이 경우, 상기 아라미드사는 선밀도가 0 dtex 초과, 500 dtex 미만을 유지하여야 하며, 직포된 직물의 조밀도는 0.95 이상이어야 한다.

즉, 상기 아라미드사는 0 dtex<선밀도<500 dtex인 조건을 만족시켜야 하는데, 이는 선밀도가 500을 초과할 경우 직포의 부피가 커지고 유연성이 떨어져 방검 효과가 급감하기 때문이며, 또한 직포하기 곤란하기 때문이다.

뿐만 아니라, 직물 조밀도의 경우에도 0.95 미만일 경우 칼이나 송곳 혹은 죽창 등의 침투를 방어하기 어렵고, 침투시 사이 간격이 벌어지면서 침투를 쉽게 허용할 수 있으므로 상기 범위로 한정되어야 한다.

아울러, 상기 제1층(110)을 구성하는 아라미드사는 300~500nm의 SiO₂ 입자로 이루어진 함침액에 침지되어 상기 SiO₂ 입자가 충분히 함침된 상태를 유지하여야 한다.

이는 앞서 설명하였듯이, 상기 SiO₂ 의 나노입자에 의해 전단농화 현상을 유도하여 상기 아라미드사를 통한 창, 검의 최종 침투를 유연성있게 차단하도록 하기 위한 것이다.

그리고, 상기 제2층(120)은 금속 와이어가 직조되어 형성된다.

상기 금속 와이어는 스트랜드(Strand) 형태로 꼬여 이루어진 스트랜드 와이어(Stranded Wire)로서, 일반적인 와이어와는 달리 스트랜드 내의 소선을 각 층별로 다른 피치로 꼬아 각층별 소선은 서로 교차하여 점접촉의 형태를 이루도록 하여 층별 소선간 유동성이 좋아 전체적으로 유연성이 급격히 향상되고, 부분 단선이나 절단 대항성이 급격히 향상되는 장점을 가진다.

이때, 상기 제2층(120)을 구성하는 금속 와이어는 소선 형태의 것이 스트랜드 형태로 꼬인 것으로, 산화알루미늄 또는 탄화붕소와 같은 연마재용 재료가 피막된 금속 소선을 사용하면 창, 검에 대한 방검 효과가 더욱 우수하다.

예컨대, 상기 스트랜드 와이어의 형태는 아래 예시와 같이 다양한 형태로 변형될 수 있다.

(스트랜드 와이어의 단면 예)

한편, 상기 제3층(130)은 경질고체로 이루어진 수지가 시트 형태로 다층을 이룬 구조를 갖는다.

이 경우,상기 수지 시트는 서로 다른 종류의 시트가 직교되게 적층된 구조를 이루며, 바람직하기로는 페놀성수지, 우레아수지, 가교결합된 형태의 라텍스, 에폭시수지, 폴리아크릴레이트 수지 속에 매립된 경질 고체층을 갖는 시트 중 2 종을 선택하여 직교되게 적층된 구조를 이루도록 한다.

이때, 상기 시트 내부에는 앞서 설명한 아라미드사가 매립되면 더욱 좋다.

그리하여, 이들 제1,2,3층(110,120,130)이 가압 압착된 후 가로 및 세로 방향으로 금속 소선으로 박음질됨으로써 본 발명에 따른 방검복 제조방법(100)을 제조할 수 있게 된다.

물론, 상기 제1,2,3층(110,120,130)은 금속 소선으로 박음질되는 것에 국한되지 않고, 더욱 바람직하기로는 앞서 설명한 나노 입자로 함침된 아라미드사로 박음질될 수도 있다.

그리고, 본 발명의 방검복(100) 착용은 제1층(110)이 착용면 안쪽을 이루고, 제3층(130)이 착용면 바깥쪽을 이루도록 함이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 방검복 제조방법에 대하여 도 3을 참고하여 설명하기로 한다.

먼저, 제1층 형성단계(S100)가 수행된다.

상기 제1층 형성단계(S100)는 앞서 설명한 조건의 선밀도와 직물 조밀도를 갖는 아라미드사를 준비하고, 이와 함께 300~500nm의 SiO₂ 나노입자가 분산된 함침액을 준비한 다음 이 함침액에 상기 아라미드사를 충분히 침지시켜 아라미드사 내부로 상기 함침액이 침투하여 연성을 충분히 가질 수 있도록 하는 단계이다.

이때, 상기 제1층 형성단계(S100)에서 함침시 함침율은 전체중량 대비 함침되는 300~500nm의 SiO₂ 나노입자가 54~58중량%가 되도록 함침시킴이 특히 바람직하다.

이는 함침량이 54중량% 미만이 되게 되면 전단농화유체로서의 기능이 미약하고, 58중량%를 초과하게 되면 원소재인 아라미드사의 본래 기능을 약화시키기 때문에 상기 범위로 한정하여 함침시켜야 한다.

이렇게 하여, 함침이 완료되면 이어 제2층 형성단계(S110)가 수행된다.

상기 제2층 형성단계(S110)는 앞서 설명하였듯이, 금속 소선을 스트랜드 와이어 형태로 꼬아 가는 와이어를 만들고, 이 와이어들을 다시 직조하여 직물 형태로 짜는 단계를 말한다.

이 경우, 상기 금속 소선에 금속 호일이 박육 상태로 포함될 수도 있는데, 이때에는 판상이 아닌 단선 형태나 혹은 칩 형태를 유지하도록 하여 스트랜드될 때 미세한 빈 공간을 커버하도록 함이 바람직하다.

이후, 형성된 제1층과 제2층을 박음질하는 단계(S120)가 수행된다.

이때, 상기 제1,2층 박음질단계(S120)는 금속 소선 혹은 300~500nm의 SiO₂ 나노입자가 함침된 아라미드사를 이용하여 가로, 세로 모든 방향으로 박음질될 수 있다.

이어, 제3층 형성단계(S130)가 수행된다.

상기 제3층 형성단계(S130)는 앞서 설명하였듯이, 수지의 배향이 서로 다른 적어도 2종 이상의 것이 직교되게 배열된 다음 적층, 가열 압착되어 박판 형태의 얇은 시트로 구비되는 단계이다.

이렇게 구비된 시트는 다시 제1,2,3층 박음질단계(S140)를 통해 각 층이 서로 완벽한 유기적 연결관계를 갖도록 결속됨으로써 본 발명에 따른 방검복이 최종 제조될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 방검복(100)의 성능 확인을 위해 SiO₂ 입자를 함침하지 않은 경우, 100nm 입자를 함침한 경우, 300nm 입자를 함침한 경우, 500nm를 함침한 경우 에 따른 충격하중실험을 하였다.

이때, 상기 실험은 송곳의 단부에 설치된 로드셀(Load Cell)를 통해 측정하였다.

실험결과, 도 4의 그래프에 나타난 바와 같이, 300nm와 500nm 입자가 함침된 경우에는 방검복의 손상정도가 적고(거의 없음), 300nm 미만, 즉 100nm나 함침하지 않을 경우에는 방검복의 손상이 나타났다.

이와 같이, 본 발명에 따른 방검복(100)은 기존 처럼 방검이나 방침을 위해 별도의 금속편 혹은 강화플라스틱편과 같은 부재를 방검복을 구성하는 소재 일부에 내장시키지 않아도 되기 때문에 착용감이 월등히 향상되고, 활동에 지장을 주지 않아 활동성도 좋아 작업성이 향상되며, 가벼워서 사용상 편의성이 증진된다.

뿐만 아니라, 금속을 소선 형태로 가공하되 스트랜드 와이어 형태를 갖추어 시트(제2층)와 망상 구조체(제1층) 사이에 개재시키되, 유동없이 상호 긴밀한 연결관계를 갖도록 서로 박음질함으로써 방침 혹은 방검 효과가 매우 우수할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 따른 방검복 제조방법의 일 예로 조끼 형태를 보인 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 방검복 제조방법의 층상구조를 보인 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 방검복 제조방법을 보인 플로우챠트,

도 4는 본 발명에 따른 방검복 제조방법에 대한 방검 및 방침 테스트 결과를 보인 그래프.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....방검복 제조방법 110....제1층

120....제2층 130....제3층

Claims

칼이나 창, 죽창과 같이 끝이 날카로운 물체의 위협으로부터 신체를 보호하기 위해 착용되는 방검복 제조방법에 있어서;

0dtex<선밀도<500 dtex, 직물 조밀도 0.95 이상을 유지하는 아라미드사를 300~500nm의 SiO₂ 나노입자 함침액에 침지시켜 함침하고, 함침된 아마리드사를 직포하여 직물을 만드는 제1층 형성단계와;

금속 소선을 꼬아 스트랜드 와이어를 형성하고, 형성된 스트랜드 와이어를 직조하여 금속 와이어 직물을 만드는 제2층 형성단계와;

상기 제1층 및 제2층을 상하, 좌우 방향으로 다수회 박음질하여 상호 결속시키는 제1,2층 박음질단계와;

상기 제1,2층 박음질단계 후 얇은 수지를 서로 직교되게 다층 배열하고, 가열압착하여 하나의 박판 시트를 만드는 제3층 형성단계와;

상기 제1,2,3층을 상하, 좌우 방향으로 다수회 박음질하여 상호 결속시키는 제1,2,3층 박음질단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방검복 제조방법.
청구항 1에 있어서;

상기 제1층 형성단계에서, 상기 아라미드사에 함침되는 300~500nm의 SiO₂ 나노입자는 전체 중량 대비 54~58중량% 함침되는 것을 특징으로 하는 방검복 제조방 법.
청구항 1에 있어서;

상기 제2층 형성단계에서, 상기 제2층을 구성하는 스트랜드 와이어(Stranded Wire)에는 산화알루미늄 또는 탄화붕소가 피막된 것을 특징으로 하는 방검복 제조방법.
청구항 1에 있어서;

상기 제2층 형성단계에서, 상기 제2층을 구성하는 스트랜드 와이어(Stranded Wire)에는 선 형태의 금속 호일 또는 칩 형태의 금속 호일이 더 포함된 것을 특징으로 하는 방검복 제조방법.
청구항 1에 있어서;

상기 제3층 형성단계에서, 상기 박판 시트는 페놀성수지 시트, 우레아수지 시트, 가교결합된 형태의 라텍스 시트, 에폭시수지 시트, 폴리아크릴레이트 수지 속에 매립된 경질 고체층을 갖는 시트 중에서 선택된 2종 이상의 얇은 시트인 것을 특징으로 하는 방검복 제조방법.