KR101167760B1 - 방탄용 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 직물을 제직하는 공정; 상기 직물을 정련하는 공정;

상기 정련된 직물을 전처리하는 공정; 및 상기 전처리된 직물을 발수처리하는 공정을 포함하되, 상기 전처리하는 공정은, 상기 정련된 직물의 수분을 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 발수처리 공정을 수행하기 전에 전처리공정을 수행함으로써 발수제 조성물의 농도가 일정하게 유지될 수 있고 발수제가 직물에 용이하게 침투할 수 있기 때문에 균일하고 우수한 발수성을 갖는 방탄직물을 제조할 수 있다. 따라서, 수분흡수에 따른 방탄특성 저하가 방지되며, 장기간 사용시에도 방탄특성 저하가 최소화될 수 있다.

방탄, 발수, 정련, 전처리

Description

방탄용 직물의 제조방법{Method for manufacturing bulletproof fabric}

본 발명은 방탄용 직물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 균일하고 우수한 발수성을 갖는 방탄용 직물의 제조방법에 관한 것이다.

방탄용 직물은 방탄복, 방탄헬멧, 방탄판 등 다양한 방탄제품에 사용되는 원단이다. 방탄제품은 탄환이나 포탄의 파면으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 이와 같은 방탄제품의 방탄성능은 그 원단인 방탄용 직물의 방탄성능에 크게 좌우된다.

종래의 방탄용 직물은 나일론 또는 아라미드 원사를 이용하여 직물을 제직한 후, 정련공정 및 발수공정을 거쳐 제조되었다.

상기 정련공정은 소정의 정련제를 이용하여 직물에 부착되어 있는 유제나 이물질을 제거하는 공정이고, 상기 발수공정은 직물에 소정의 발수제를 침투시켜 직물이 수분을 흡수하지 않도록 처리하는 공정이다.

방탄용 직물이 수분을 장기간 흡수하게 되면 물성이 저하되어 결국 방탄특성이 떨어지는 문제가 발생하므로 직물에 발수제를 침투시켜 직물의 수분흡수를 최소화함으로써 방탄특성 저하를 방지하는 것이 상기 발수공정의 목적인데, 직물에 유 제나 이물질이 부착되어 있으면 직물에 발수제를 침투시키는 발수공정이 원활히 이루어지지 않게 될 수 있으므로 상기 정련공정은 상기 발수공정의 이전에 수행하는 공정으로 매우 중요한 공정이다. 즉, 상기 정련공정을 통해 직물에 부착되어 있는 유제나 이물질을 완전히 제거해야 상기 발수공정이 원활히 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 정련공정을 통해 직물에 부착된 유제나 이물질을 제거한 후, 바로 발수처리 공정을 수행하게 된다.

그러나, 상기와 같이 정련공정 후 건조 공정을 거치지 않고 바로 발수공정을 수행하는 경우, 정련된 직물의 수분이 발수제 조성물의 농도를 점차 희석시킴에 따라 발수성이 떨어지게 된다.

또한, 아라미드와 같이 강직한 분자 구조를 갖는 직물을 발수처리하는 경우 발수제가 직물 내부까지 용이하게 침투하지 못하여 직물의 표면에만 부착되어 장시간 사용시 발수성이 점차 떨어지게 된다.

이와 같이 직물의 발수성이 떨어지게 되면 방탄용 직물이 수분을 흡수함에 따라 강력이 떨어지게 되고 방탄용 직물의 가장 중요한 요구특성인 방탄특성이 저하되는 결과로 귀결된다.

본 발명은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 정련된 직물을 발수처리하는 공정 이전에 전처리공정을 수행하여 균일하고 우수한 발수성을 갖는 방탄용 직물의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 직물을 제직하는 공정; 상기 직물을 정련하는 공정; 상기 정련된 직물을 전처리하는 공정; 및 상기 전처리된 직물을 발수처리하는 공정을 포함하되, 상기 전처리하는 공정은, 상기 정련된 직물의 수분을 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법을 제공한다.

한편, 상기 정련된 직물의 수분을 조절하는 공정을 수행한 후, 직물의 수분율이 0.1 ~ 3%인 것이 바람직할 수 있다.

상기 전처리하는 공정은, 상기 정련된 직물의 좌우방향으로 장력을 부여하여 상기 정련된 직물의 구김을 펴지게 하는 평탄화하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 전처리하는 공정과 상기 발수처리하는 공정은, 하나의 장치에서 수행될 수 있다.

상기 발수처리하는 공정을 수행하기 바로 직전의 직물 온도는, 발수제가 직물 내부로 용이하게 침투하도록 하기 위해 상기 전처리하는 공정을 바로 마친 직물 온도의 50% 이상을 유지할 수 있다.

상기 전처리하는 공정은, 90 ~ 190℃의 온도에서 수행할 수 있다.

한편, 상기 전처리하는 공정은, 상기 정련된 직물을 6 ~ 50mpm의 속도로 이동시키면서 수행할 수 있다.

상기 발수처리하는 공정은, 120 ~ 200℃의 온도에서 15 ~ 150초 동안 직물을 열처리하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 직물을 제직하는 공정은, 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 평직 또는 바스켓직으로 제직하는 공정을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 발수처리 공정을 수행하기 전에 전처리공정을 수행함으로써 발수제 조성물의 농도를 일정하고 유지시킬 수 있고 발수제가 직물에 용이하게 침투할 수 있기 때문에 균일하고 우수한 발수성을 갖는 방탄직물을 제조할 수 있다. 따라서, 수분흡수에 따른 방탄특성 저하가 방지되며, 장기간 사용시에도 방탄특성 저하가 최소화될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 방탄용 직물은, 직물제조용 섬유를 준비하는 공정, 상기 직물제조용 섬유를 경사 및 위사로 하여 직물을 제직하는 공정, 직물을 정련하는 공정, 직물을 발수처리하는 공정 이전에 전처리하는 공정, 및 직물을 발수처리하는 공정을 거쳐 제조된다. 이에 각 공정을 단계적으로 설명하고자 한다.

먼저, 상기 직물제조용 섬유를 준비하는 공정을 설명한다.

상기 직물제조용 섬유를 준비하는 공정은, 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트를 제조하는 공정으로 이루어질 수 있다. 상기 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트는 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 중합용매 중에서 중합시킴으로써 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하고, 그 후 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 그 후 상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 방사물을 응고시켜 필라멘트를 제조하는 공정을 거쳐 제조될 수 있다.

상기 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트는, 섬도가 0.7~1.6 데니어인 모노 필라멘트 400~1,000개로 구성될 수 있다. 섬도가 1.6 데니어 이하의 가는 모노 필라멘트를 이용할 경우 동일한 섬도의 멀티 필라멘트를 얻기 위해 보다 많은 개수의 모노 필라멘트를 사용할 수 있고, 그에 따라 제조되는 직물의 충격에 대한 흡수력을 증진시킬 수 있다. 섬도가 0.7 데니어 미만의 모노 필라멘트를 이용할 경우 제직성이 떨어질 수 있다.

상기 전방향족 폴리아미드 멀티 필라멘트는 인장강도가 22g/d 이상인 것이 제조되는 직물의 방탄특성향상에 유리하다. 다만, 본 발명에서 전방향족 폴리아미드 모노 필라멘트의 섬도와 개수, 및 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트의 인장 강도를 특별히 한정하는 것은 아니다.

상기 직물을 제직하는 공정은 상기 전방향족 폴리아미드 멀티 필라멘트를 경사 및 위사로 하며 평직(plain) 또는 바스켓직(basket)을 직물조직으로 하여 제직하는 공정으로 이루어질 수 있다. 상기 경사밀도 및 위사밀도는 각각 5 ~ 15 본/㎝ 수준으로 할 수 있고, 얻어지는 직물은 그 인장 강도가 5,000~18,000N/5㎝ 범위인 것이 방탄성 향상을 위해 바람직할 수 있다. 다만, 본 발명에서 직물의 인장 강도, 및 경사밀도와 위사밀도를 특별하게 한정하는 것은 아니다.

상기 직물을 정련하는 공정은 직물을 구성하는 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트에 부착되어 있는 유제나 이물질을 제거하는 공정으로서, 이와 같은 정련공정을 수행하지 않고 후공정인 발수처리공정을 수행하게 되면 발수처리공정이 원활히 이루어지지 않게 된다.

상기 직물을 정련하는 공정은 소정의 정련제 조성물을 수용하는 정련조에 상기 직물을 침지시키는 공정을 포함한다. 여기서, 상기 정련제 조성물은 0.2 ~ 10g/L의 계면활성제 및 0.2 ~ 15g/L의 농도를 갖는 정련제를 포함하고 있다. 한편, 상기 정련제는 수산화 나트륨(NaOH), 탄산 나트륨(Na₂CO₃) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

상기 수산화 나트륨 또는 탄산 나트륨은 유제나 이물질을 제거하는 주성분으로서 정련제의 농도가 0.2g/L 미만이면 원하는 유제나 이물질 제거효과를 얻을 수 없고, 정련제의 농도가 15g/L 초과하면 직물 특성이 저하되어 직물의 강력이 떨어질 수 있다.

상기 계면활성제는 상기 정련제를 직물에 균일하게 분산시키는 역할을 하는 것으로서 음이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 계면활성제를 이용할 수 있고, 그 농도가 0.2g/L보다 작으면 균일한 분 산력을 얻을 수 없어 유제나 이물질 제거효과가 떨어지고, 그 농도가 10g/L보다 크면 직물 특성이 저하되어 직물의 강력이 떨어질 수 있다.

상기 음이온 계면활성제로는 소듐 도데실벤젠 설포네이트(Sodium dodecylbenzene sulfonate), 소듐 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르 설포네이트(sodium polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate), 알킬벤젠 설포네이트(alkylbezene sulfonate) 등을 들 수 있다.

한편, 상기 비이온 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌 노닐페놀 에테르(Polyoxyethylene nonylphenol ether), 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르(Polyoxyethylene tridecyl ether), 폴리옥시에틸렌 옥틸페놀 에테르(Polyoxyethylene octylphenol ether), 에톡시레이티드 알코올(Ethoxylated alcohol)계 등을 들 수 있다.

본 발명의 정련 공정은 다양한 방법에 의해 수행할 수 있다.

먼저, 도 1에 나타낸 방법에 의해 정련 공정을 수행할 수 있다.

도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정련 장치는, 정련제 조성물(115)을 수용하고 있는 복수 개의 정련조(110) 및 수세액(125)을 수용하고 있는 복수 개의 수세조(120)가 일렬로 배열되어 있고, 복수 개의 정련조(110) 및 수세조(120) 사이에는 제1롤러(130a)가 형성되어 있고, 복수 개의 정련조(110) 및 수세조(120) 각각에는 제2롤러(130b) 및 제3롤러(130c)가 형성되어 있는데, 상기 제2롤러(130b)는 상기 정련조(110) 및 수세조(120)의 하부에 위치하고, 상기 제3롤러(130c)는 상기 정련조(110) 및 수세조(120)의 상부에 위치한다. 상기 정련 조(110) 및 수세조(120)는 그 길이가 길기 때문에 직물이 상기 정련조(110) 및 수세조(120) 내부를 이동할 때 처지는 경우가 발생할 수 있고, 이와 같은 직물의 처짐을 방지하기 위해서 높이 차를 두고 제2롤러(130b) 및 제3롤러(130c)를 형성하는 것이다. 도 1에는 정련조(110) 및 수세조(120)가 각각 2개씩 배열되어 있지만, 그 개수는 변경가능하고, 제1롤러(130a), 제2롤러(130b), 및 제3롤러(130c)의 개수도 변경가능하다.

이와 같은 정련 장치를 이용할 경우, 직물은 상기 제1롤러(130a), 제2롤러(130b), 및 제3롤러(130c)에 감긴 상태로 상기 정련조(110)를 거쳐 연속공정으로 상기 수세조(120)까지 이동하면서 정련공정이 수행된다. 상기 직물을 이동하는 속도는 10 ~ 30 mpm 범위로 설정할 수 있다.

한편, 상기 정련조에 상기 직물을 침지시키는 공정 및 상기 직물을 수세하는 공정 사이에 상기 직물을 중화하는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 중화공정은 반드시 수행할 필요는 없으나 전술한 정련제 조성물로서 강염기인 수산화 나트륨을 이용한 경우에는 상기 중화공정을 수행하는 것이 바람직하며, 상기 중화공정은 소량의 초산(CH₃COOH)을 이용하여 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같이 다른 실시예에 따라 정련 공정을 수행할 수 있다.

상기 직물을 정련하는 공정은 상기 정련제 조성물을 수용하는 정련조의 역할을 하는 저장조(210)에 상기 직물을 침지시키는 공정을 포함한다. 한편, 상기 저장 조(210)에 직물을 침지시키는 공정은 온도를 점차로 높이면서 반복 수행할 수 있다. 즉, 상기 저장조(210)를 55 ~ 65℃ 범위로 유지한 상태에서 상기 직물을 1차 침지시키고, 그 후 상기 저장조(210)를 65 ~ 75℃ 범위로 유지한 상태에서 상기 직물을 2차 침지시키고, 그 후 상기 저장조(210)를 85 ~ 95℃ 범위로 유지한 상태에서 상기 직물을 3차 침지시킬 수 있다. 또한, 각각의 온도 범위에서의 침지 공정을 복수 회 반복수행할 수 있으며, 구체적으로는 상기 55 ~ 65℃ 범위에서의 1차 침지공정을 2 ~ 6회 반복수행하고, 상기 65 ~ 75℃ 범위에서의 2차 침지공정을 2 ~ 6회 반복수행하고, 상기 85 ~ 95℃ 범위에서의 3차 침지공정을 2 ~ 6회 반복수행할 수 있다.

이와 같은 정련조에 직물을 침지시키는 공정은 도 2와 같은 장치를 이용하여 수행할 수 있다. 즉, 도 2에서 알 수 있듯이, 정련제 조성물을 담고 있는 액(220)을 수용하는 저장조(210), 상기 저장조(210) 외부에 위치하는 제1테이크업 롤러(230a)와 제2테이크업 롤러(230b), 및 상기 저장조(210) 내부에 위치할 수 있는 가이드 롤러(240)를 포함하는 장치를 이용하여 직물의 침지공정을 수행할 수 있는데, 구체적으로는 상기 액(220)을 수용하는 저장조(210)로서 전술한 정련제 조성물을 수용하는 정련조를 준비하고, 상기 제1테이크업 롤러(230a), 제2테이크업 롤러(230b) 및 가이드 롤러(240)에 직물을 감은 후, 상기 제1테이크업 롤러(230a)에서 직물을 풀어 풀린 직물이 상기 가이드 롤러(240)의 안내에 의해 상기 정련조에 침지되도록 하고 이어서 상기 제2테이크업 롤러(230b)에서 직물을 감게 되며, 이와 같은 공정에 의해 상기 제1테이크업 롤러(230a)에 감긴 직물이 상기 가이드 롤 러(240)를 거쳐 상기 제2테이크업 롤러(230b)로 감기면서 모두 이동하게 되면 1회의 침지공정이 완성되게 되고, 그 후에는 다시 제2테이크업 롤러(230b)에서 직물을 풀어 풀린 직물이 상기 가이드 롤러(240)의 안내에 의해 상기 정련조에 침지되도록 하고 이어서 상기 제1테이크업 롤러(230a)에서 직물을 감아 2회의 침지공정이 완성되게 되며, 이와 같은 공정을 반복함으로써 직물의 침지공정을 반복하여 수행할 수 있게 된다. 따라서, 도 2와 같은 장치를 이용하게 되면 침지공정을 용이하게 반복수행할 수 있으며, 상기 정련조의 온도를 전술한 온도 범위로 점차로 상승시킬 경우, 도 2와 같은 장치 하나만으로 다양한 온도 범위에서 반복적인 침지공정을 수행할 수 있게 된다.

상기 정련조에 직물을 침지시키는 공정 이후에는, 제1수세조에 직물을 침지시켜 상기 직물을 1차 수세하는 공정을 수행할 수 있다. 이와 같은 1차 수세 공정은 상기 제1수세조를 55 ~ 65℃로 유지한 상태에서 2 ~ 10회 수행할 수 있으며, 상기 제1수제조는 도 2와 같은 저장조(210)를 이용할 수 있다. 이때, 제1수세조에는 수세액으로 물을 이용할 수 있다.

상기 직물을 1차 수세하는 공정 이후에는, 중화조에 직물을 침지시켜 상기 직물을 중화한 후, 및 제2수세조에 직물을 침지시켜 상기 직물을 2차 수세하는 공정을 수행할 수 있다. 이와 같은 직물의 중화공정 및 2차 수세공정은 반드시 수행해야 하는 것은 아니지만, 전술한 정련제 조성물로서 강염기인 수산화 나트륨을 이용한 경우에는 중화공정을 수행하고 이어서 2차 수세공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 중화 공정은 상기 중화조를 55 ~ 65℃로 유지한 상태에서 2 ~ 4회 수행하고, 상기 2차 수세공정은 상기 제2수세조를 55 ~ 65℃로 유지한 상태에서 2 ~ 4회 수행할 수 있으며, 이와 같은 중화 공정 및 2차 수세공정도 도 2와 같은 저장조(210)를 이용할 수 있다. 이때, 상기 중화조에는 중화액으로 소량의 초산을 이용할 수 있고, 상기 제2수세조에는 수세액으로 물을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예인 CPB(Cold Pad Batch) 방식에 따라 정련 공정을 수행할 수 있다.

상기 직물을 정련하는 공정은, 상기 정련제 조성물을 수용하는 정련조에 상기 직물을 침지시킨 후, 상기 직물을 소정 시간 동안 숙성시키고, 그 후, 적어도 하나의 수세조에 상기 직물을 침지시켜 수세하는 공정으로 이루어진다.

상기 정련조에 직물을 침지하는 공정은, 도 3에 나타낸 바와 같이 인출롤러(310)에 감겨져 있는 직물을 풀어 가이드 롤러를 통해 정련조(320)에 침지시키고 정련제 조성물의 함량을 일정하게 하고 상기 정련제 조성물이 직물 내부에까지 침투할 수 있도록 하기 위해 압착롤러(mangle roller)(330)에서 압착한 후 권취롤(340)에서 감는 공정을 포함할 수 있다. 한편, 상기 정련조(320)의 온도는 30 ~ 50℃의 범위로 유지할 수 있다.

상기 직물을 숙성시키는 공정은, 상기 정련조(320)에서 침지 공정을 마친 직물을 소정의 숙성고에서 10 ~ 24 시간 동안 수행할 수 있고, 이때, 숙성고의 온도는 30 ~ 50 ℃의 범위로 유지할 수 있다. 상기 직물을 숙성시킬 때 직물을 20 ~ 70 rpm의 속도로 회전할 수 있는데, 이와 같이 직물을 회전하게 되면 정련제 조성물이 직물 전체에 균일하게 침투될 수 있다.

상기 직물을 수세조에 침지시켜 수세하는 공정은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 2 ~ 10개의 복수 개의 수세조(120)에 상기 직물을 연속적으로 침지시키는 공정으로 이루어질 수 있다. 즉, 물과 같은 수세액을 수용하고 있는 복수 개의 수세조(120)를 일렬로 배치한 후, 직물을 첫 번째 수세조(120)에서부터 마지막 수세조(120)까지 연속적으로 이동시키면서 직물을 수세할 수 있으며, 이때, 복수 개의 수세조(120) 사이 및 각각의 수세조(120) 내부에 롤러를 위치시켜 상기 롤러를 통해 직물을 연속적으로 이동시킬 수 있다. 상기 수세조(120)의 길이가 긴 경우 수세조(120) 내부에 복수 개의 롤러를 배치함으로써 직물이 처지는 것을 방지할 수 있다.

상기 수세조의 온도는 첫 번째 수세조는 85 ~ 95℃의 온도범위로 유지하고, 나머지 수세조는 75 ~ 85℃의 온도범위로 유지할 수 있으며, 첫 번째 수세조의 온도를 나머지 수세조의 온도보다 10℃ 정도 높게 유지할 수 있다.

상기 직물을 복수 개의 수세조에 연속적으로 침지시키게 되면, 첫 번째 수세조의 농도가 가장 크게 되고 두 번째 수세조부터 마지막 수세조까지 점차로 수세조의 농도가 낮아지게 되는데, 이는, 수세공정이 진행됨에 따라 직물에서 수세조로 수세되는 물질의 양이 줄어들기 때문이다. 이와 같이, 수세공정이 진행됨에 따라 복수 개의 수세조의 농도가 달라지게 되는데, 마지막 수세조에서 첫 번째 수세조 방향으로 수세액을 오버플로우 되도록 함으로써 복수 개의 수세조 사이의 농도 차를 최소화할 수 있다.

한편, 상기 정련제 조성물로서 강염기인 수산화 나트륨을 이용한 경우에는 상기 직물을 수세하는 공정 이전에 직물을 중화조에 침지시켜 중화하는 공정을 수행할 수 있으며, 이때 중화액으로서 소량의 초산을 이용할 수 있다.

다음, 본 발명의 발수처리 공정을 설명한다.

발수처리 공정은, 전술한 바와 같이 정련 공정을 통해 직물의 표면에 부착된 이물질을 완전히 제거한 후, 발수제에 직물을 침지시키고, 열처리하는 공정으로 이루어질 수 있다.

그러나, 정련된 직물은 많은 수분을 포함하고 있다. 특히, 아라미드 직물은 7% 정도의 공정 수분율을 가지고 있기 때문에, 정련 후 건조공정을 수행하였다 하더라도 장시간 외부에 방치할 경우 자연스럽게 7% 내외의 수분율을 가지게 된다. 만일, 상술한 바와 같이 많은 수분을 함유하고 있는 정련된 직물을 발수제 조성물에 지속적으로 침지시키는 경우, 직물에 있는 수분이 발수제 조성물에 계속적으로 공급됨에 따라 상기 발수제의 농도는 점차 낮아지게 된다. 이에 따라, 장시간 동안 발수처리를 수행되는 경우 발수제의 농도가 처음 것보다 크게 낮아져 제조된 직물의 발수성이 떨어지게 된다.

또한, 비수용성인 발수제는 수분과 상이한 성질을 가짐으로써 만일, 직물이 많은 수분을 내포하고 있는 경우 수분이 발수제의 직물 내부로의 침투를 방해함에 따라 제조된 직물의 발수성이 좋지 않게 된다.

따라서, 본 발명은 발수처리 공정을 수행하기 전에 전처리 공정을 통해 정련된 직물의 수분율을 일정 범위로 조절함으로써, 발수제 조성물의 희석화를 방지하 고 직물 내부로 발수제가 원활하게 침투하도록 도와줌에 따라, 균일하고 우수한 발수성을 갖는 직물을 얻을 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 전처리 공정을 통해 상기 정련된 직물의 수분율을 0.1 ~ 3%로 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 만일, 직물의 수분율이 0.1% 미만이 되도록 전처리 공정이 수행된 경우, 직물이 과도한 열을 받아 직물의 강도가 떨어져 방탄성능이 떨어질 수 있다. 반면, 직물의 수분율이 3%를 초과하는 경우, 균일하게 직물이 건조되지 않아 직물의 부위별로 수분율 편차가 심하게 발생하여 균일한 발수성을 갖는 직물을 얻기가 곤란할 수 있다.

또한, 본 발명은 전처리하는 공정에서 정련된 직물의 좌우방향으로 장력을 부여하여 구김을 펴지게 하는 평탄화하는 공정을 수행하면서 수분율을 조절할 수 있다. 상기 정련된 직물의 좌우 말단을 핀이나 집게를 이용하여 잡아주고 늘려서 장력을 부여할 수 있다. 상기 장력은 전처리 공정 이전의 직물 밀도 대비 95% 이상의 직물 밀도가 유지되도록 장력을 조절하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 평탄화하는 공정에서 장력을 과도하게 부여하여 직물 밀도가 95% 미만으로 떨어질 경우 직물의 방탄성능이 저하할 수 있다.

이렇게 직물의 좌우방향으로 장력을 부여한 상태에서 직물에 열을 부여하면, 상기 정련된 직물의 구김을 펴지게 하여, 이 후 발수처리 공정에서 발수제가 직물 전체에 고르게 함침될 수 있다.

더불어, 본 발명은 전처리하는 공정과 상기 발수처리하는 공정을 하나의 장치에서 수행할 수 있다. 전처리하는 공정과 발수처리하는 공정을 별개로 한 경우, 공정이 복잡해져 생산단가가 증가할 수 있고 방치된 시간, 장소 및 계절에 따라 직물의 수분율이 각기 달라질 수 있어 균일한 발수도를 갖는 방탄용 직물을 제조하기가 곤란할 수 있다.

한편, 상기 전처리하는 공정과 발수처리하는 공정은 연속적으로 이루어지도록 하고, 상기 발수처리 하는 공정을 수행하기 바로 직전의 직물의 온도가 상기 전처리하는 공정을 바로 마친 후 직물의 온도 대비 50%을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 발수제와 직물은 서로 상이한 구조로 되어 있기 때문에 직물 내부로 발수제가 용이하게 침투해 들어가기가 곤란하다. 특히, 아라미드와 같이 강직한 분자구조를 갖는 직물의 경우 발수제가 직물 내부로 침투해 들어가기가 더욱 어려워진다.

따라서, 직물이 열을 부여받은 후, 그 온도 대비 50% 정도의 온도를 유지한 상태에서 발수처리가 수행된다면 직물의 분자사슬의 유동성이 증가하여 발수제의 침투속도가 증가되어 직물의 발수성능이 향상하게 된다.

전술한 직물 내부온도를 유지하기 위해 전처리 공정 후 직물이 냉각될 틈을 주지 않도록 바로 발수처리를 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전처리 공정 및 발수처리 공정은 도 4에 나타낸 바와 같이 수행될 수 있다. 즉 도 4에서 알 수 있듯이, 전처리 공정 및 발수처리 공정은 정련된 직물을 감고 있는 공급롤(410), 상기 직물의 수분율을 일정하게 유지시키기 위해 열을 부여하는 전처리부(420), 발수처리를 수행하기 위한 발수처리부(430), 및 발수처리된 직물을 감는 권취부(440)로 이루어진 장치를 이용하여 수행할 수 있다. 상기 전처리부(420)는, 직물을 원활하게 이동하도록 도와주는 다수의 상부 가이드롤(421a, 421b, 421c, 421d)과 하부 가이드롤(422a, 422b, 422c, 422d)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 발수처리부(430)는, 발수제 조성물이 담긴 발수조(431)와 직물의 발수제 조성물의 함량을 일정하게 조절하기 위한 패딩롤러(432)와 발수제를 직물에 고착시키기 위한 열처리부(433)로 이루어질 수 있다.

상기 전처리 공정은, 직물에 90 ~ 190℃의 온도가 부여된 상태에서 직물이 6 ~ 50mpm의 속도로 이동하면서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 전처리 온도가 90℃ 미만이거나 직물의 이동속도가 50mpm을 초과하면 직물의 수분율이 불균일해져 발수성이 떨어질 수 있고, 반면 전처리 온도가 190℃를 초과하거나 직물의 이동속도가 6mpm 미만이면 직물이 과혹한 열을 받게 되어 방탄성능이 떨어질 수 있기 때문이다.

상기 전처리 공정은 도 4에 도시된 바와 같이 수직형 타입을 사용할 수 있으나 수평적 타입을 사용할 수 있다.

상기 전처리 공정은 직물의 좌우방향으로 장력을 부여한 상태에서 정련된 직물의 구김을 펴지게 하는 평탄화하는 공정을 수행할 수 있는데, 다양한 방법에 의해 상기 직물의 좌우방향으로 장력을 부여할 수 있다. 예를 들어, 둥근 가이드롤을 사용하거나, 핀이나 클립을 사용하여 직물의 좌우 말단을 고정 후 당겨서 장력을 부여할 수 있다.

상기 전처리 공정을 마친 후 연속적으로 발수처리부(430)에서 직물을 발수처리한다. 상기 발수처리부(430)는 도 4에 나타낸 바와 같이 발수조와 패딩롤러 및 열처리부를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 발수조는 발수제 조성물이 담겨져 있 고, 상기 패딩롤러는 직물의 발수제의 함량을 적절하게 조절하며, 상기 열처리부는 상기 발수제가 직물에 강하게 고착되도록 하는 역할을 한다.

상기 발수제는 하드록실레이티드 퍼플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer) 25 ~ 35 중량%, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycol) 10 ~ 15 중량% 및 물 50 ~ 65중량%로 이루어진 조성물의 1 ~ 5 중량% 수용액 내에 상기 수용액 100 중량부 대비 실리콘 오일 0.1 ~ 1 중량부 및 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 0.5 ~ 10 중량부가 포함되어 제조된다.

상기 하드록실레이티드 퍼플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머는 직물에 발수성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 그 첨가량이 25 중량% 미만일 경우 원하는 직물의 발수성을 기대하기 어렵고, 그 첨가량이 35 중량%를 초과할 경우 직물의 발수성이 현저히 증가하지 않는 반면 오히려 직물의 유연성이 떨어질 수 있다.

상기 디프로필렌 글리콜은 발수제 조성물의 성분이 균일하게 분산될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로서, 그 첨가량이 10 중량% 미만일 경우 그 분산기능이 떨어질 수 있고, 그 첨가량이 15 중량%를 초과할 경우 상대적으로 발수성 및 유연성 부여를 위한 조성성분비가 줄어들어 직물의 발수성 및 유연성이 떨어질 수 있다.

상기 조성물의 수용액 내 농도가 1중량% 미만이면 발수처리 효과가 떨어질 수 있고, 5중량%를 초과하면 직물의 표면에 고형분의 과다 부착으로 직물의 유연성 이 떨어질 수 있다.

상기 실리콘 오일은 직물에 유연성을 부여하는 역할을 하는 것으로서 Si-O-Si를 기본골격으로 하며 에멀전(emulsion)화하여 이용되며, 그 첨가량이 0.1 중량부 미만일 경우 원하는 직물의 유연성을 기대하기 어렵고, 그 첨가량이 1.0 중량부를 초과할 경우 직물의 유연성 증가는 크지 않는 반면 직물의 발수성이 오히려 떨어질 수 있다.

상기 이소프로필알콜은 발수제가 직물에 용이하게 침투할 수 있도록 하여 발수성 및 유연성이 장기간 동안 유지될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로서, 그 첨가량이 0.5 중량부 미만일 경우 발수제의 침투성이 다소 떨어질 수 있으며, 그 첨가량이 10 중량부를 초과할 경우 직물의 발수성 및 유연성이 오히려 떨어질 수 있다.

상기 조성의 발수제는 충분히 교반하여 준비하며, 준비된 발수제에 직물을 침지시켜 상기 발수제를 직물에 함침시키고 패딩(padding)공정을 통해 직물이 일정한 함량의 발수제를 갖도록 한 후 열처리하여 발수공정을 완성할 수 있다.

상기 열처리 공정은 120-200℃에서 15-150초 정도로 수행할 수 있는데, 이때 열처리 온도가 120℃ 미만이거나 열처리 시간이 15초 미만이면 발수처리 효과가 떨어질 수 있고, 온도가 200℃를 초과하거나 시간이 150초를 초과하면 직물에 손상을 줄 수 있기 때문이다.

상술한 공정에 의해 제조된 본 발명에 따른 방탄용 직물은, 스프레이 시험방법에 의해 측정된 발수도가 5급 이상으로 우수한 발수성을 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 특성을 갖는 방탄용 직물을 이용한 방탄제품을 제공하는데, 상기 방탄제품으로는 방탄복, 방탄헬멧, 및 방탄판 등을 들 수 있다. 상기 방탄복, 방탄헬멧, 및 방탄판은 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예 들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.

실시예 1

섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노 필라멘트 1,000개로 이루어진 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경사밀도 및 위사밀도를 각각 10본/㎝로 하여 평직으로 직물을 제직하였다.

그 후, 상기 직물을 0.2g/L의 수산화 나트륨(NaOH) 및 0.2 g/L의 에톡시레이티드 알코올(Ethoxylated alcohol)계 비이온 계면활성제로 이루어진 정련제 조성물을 수용하는 정련조에 침지시킨 후, 상기 직물을 초산(CH₃COOH)를 수용하고 있는 중화조에 침지시켜 중화하였고, 연속적으로 수세조에 직물을 침지시켜 수세하였다. 이때, 상기 정련조의 온도는 85℃로 유지하였고, 수세조의 온도는 75℃로 유지하였다.

그 후, 한 장치에서 상기 정련된 직물을 전처리시킨 후 발수제 조성물에 상기 전처리된 직물을 침지한 후 패딩롤러를 통과시켜 열처리하여 방탄용 직물을 제 조하였다.

이때, 상기 전처리 공정은, 도 4와 같이 장력을 부여한 상태에서 직물의 이동속도를 120mpm로 유지하고 온도를 160℃로 설정한 상태에서 수행하였다. 상기 발수제는, 하드록실레이티드 퍼플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer) 30 중량%, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycol) 15 중량% 및 물 55중량%로 이루어진 조성물의 2.5 중량% 수용액을 제조하고 상기 수용액 100 중량부 대비 실리콘 오일 0.3 중량부 및 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 5 중량부를 첨가한 후 충분히 교반하여 얻은 것을 사용하였다. 상기 열처리 공정은, 200℃의 온도에서 25초 동안 수행하였다.

실시예 2

전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 100℃의 온도에서 수행하는 것을 제외하고 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 방탄용 직물을 제조하였다.

실시예 3

전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 120℃의 온도에서 수행하는 것을 제외하고 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 방탄용 직물을 제조하였다.

실시예 4

전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 140℃의 온도에서 수행하는 것을 제외하고 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 방탄용 직물을 제조하였다.

실시예 5

전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 180℃의 온도에서 수행하는 것을 제외하고 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 방탄용 직물을 제조하였다.

비교예 1

전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 수행하지 않고 곧 바로 발수처리를 수행하는 것을 제외하고 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 방탄용 직물을 제조하였다.

비교예 2

전술한 실시예 1에서, 상기 전처리 공정을 80℃의 온도에서 수행하는 것을 제외하고 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 방탄용 직물을 제조하였다.

위 실시예 및 비교예 들에 의해 방탄용 직물의 발수도는 다음과 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

발수도 측정

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 방탄용 직물을 절단하여 250㎜×250㎜의 샘플를 각각 준비하였고, 준비한 각각의 샘플에 대해서 ISO 4920:1981에 의한 스프레이 방법(spray method)으로 발수도를 측정하였다. 이때, 발수도는 90%이상이면 5급, 80%이상이면 4급, 70%이상이면 3급 등으로 분류하였다.

구분	전처리온도(℃)	발수도
실시예 1	160	5급
실시예 2	100	5급
실시예 3	120	5급
실시예 4	140	5급
실시예 5	180	5급
비교예 1	미적용	3급
비교예 2	100	4급

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직물의 정련 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직물의 정련 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직물의 정련 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물의 발수처리 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>

110 : 정련조 120 : 수세조

220 : 액 210 : 저장조

310 : 인출롤러 320 : 정련조

330 : 압착롤러 340 : 권취롤

410 : 공급롤 420 : 전처리부

430 : 발수처리부 440 : 권취부

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 직물을 제직하는 공정;

   상기 직물을 정련하는 공정;

   상기 정련된 직물을 전처리하는 공정; 및

   상기 전처리된 직물을 발수처리하는 공정을 포함하되,

   상기 전처리하는 공정은,

   상기 정련된 직물의 좌우방향으로 장력을 부여하여 상기 정련된 직물의 구김을 펴지게 하는 평탄화하는 공정; 및

   상기 평탄화된 직물의 수분을 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.
4. 직물을 제직하는 공정;

   상기 직물을 정련하는 공정;

   상기 정련된 직물을 전처리하는 공정; 및

   상기 전처리된 직물을 발수처리하는 공정을 포함하되,

   상기 전처리하는 공정은 상기 정련된 직물의 수분을 조절하는 공정을 포함하며,

   상기 전처리하는 공정과 상기 발수처리하는 공정은, 하나의 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 발수처리하는 공정을 수행하기 바로 직전의 직물 온도는, 발수제가 직물 내부로 용이하게 침투하도록 하기 위해 상기 전처리하는 공정을 바로 마친 직물 온도의 50% 이상을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.
6. 직물을 제직하는 공정;

   상기 직물을 정련하는 공정;

   상기 정련된 직물을 전처리하는 공정; 및

   상기 전처리된 직물을 발수처리하는 공정을 포함하되,

   상기 전처리하는 공정은, 90 ~ 190℃의 온도에서 상기 정련된 직물의 수분을 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.
7. 직물을 제직하는 공정;

   상기 직물을 정련하는 공정;

   상기 정련된 직물을 전처리하는 공정; 및

   상기 전처리된 직물을 발수처리하는 공정을 포함하되,

   상기 전처리하는 공정은, 상기 정련된 직물을 6 ~ 50mpm의 속도로 이동시키면서 상기 정련된 직물의 수분을 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.
8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발수처리하는 공정은, 120 ~ 200℃의 온도에서 15 ~ 150초 동안 직물을 열처리하는 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.
9. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 직물을 제직하는 공정은, 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 평직 또는 바스켓직으로 제직하는 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방탄용 직물의 제조방법.

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