KR101187652B1 - 하이브리드 방탄복 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드(Hybrid) 방탄복에 관한 것으로서, 경사 및 위사가 모두 무연(無撚) 상태인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(A)와 전단농화유체(Shear Thickness Fluid)가 함침된 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(B)가 서로 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 가벼운 무게로도 우수한 방탄성을 발현하기 때문에 방탄복 및 방탄판용 재료로 유용하다.
방탄재료, 하이브리드, 직물, 전단농화유체, 세라믹 판, 아라미드, 전방향족, 무연
Description
본 발명은 하이브리드 방탄복에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전단농화유체(Shear Thickness Fluid ; 이하 "STF" 라고한다)가 함침된 아라미드 직물 적층체(B) 상에 경사 및 위사가 꼬임이 가해지지 않는 무연(無撚) 상태의 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성된 아라미드 직물 적층체(A)가 적층되어 가벼운 중량으로도 방탄성이 우수한 하이브리드 방탄재료에 관한 것이다.
종래의 방탄판으로는 고강도 폴리에틸렌 시이트가 널리 사용되어 왔으나, 제조원가가 비싸고 제조가 어려운 문제가 있었다.
또 다른 종래의 방탄판으로는 세라믹 판과 아라미드 직물을 여러 매 적층시킨 아라미드 직물 적층체를 서로 적층시킨 구조의 방탄판이 널리 사용되어 왔다.
한편, 종래의 방탄복으로는 아라미드 직물을 여러 매 적층시킨 아라미드 직물 적층체가 널리 사용되어 왔다.
본 발명에 있어서, 아라미드 직물이란 경사 및 위사로 전방향족 폴리아미드(일명 "아라미드"라고 함) 멀티필라멘트를 사용하여 제직된 직물을 의미한다.
그러나, 종래의 방탄판 또는 방탄복을 구성하는 아라미드 직물은 경사 및 위사 모두가 꼬임이 가해진, 다시 말해 연사(撚絲)된 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트들로 이루어져 있기 때문에 상기 직물에 총알로 인한 충격이 가해지면 경사 및 위사의 꼬임 부분이 약점(Weak point)으로 작용하여 방탄성능이 크게 저하되는 문제가 있었다.
또 다른 방탄재료로는 전단농화유체를 함침시킨 아라미드 직물이 여러 매 겹쳐있는 아라미드 직물 적층체가 일부 사용되고 있으나, 상기의 방탄재료는 820ft/초 이하의 수준인 저속의 파편탄(FSP)에는 방탄성능이 우수하지만 1550ft/초 이상 수준인 고속의 파편탄(FSP)에는 방탄성능이 크게 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 가벼운 중량으로도 우수한 방탄성을 발현하는 하이브리드 방탄복을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 방탄복은 경사 및 위사가 모두 무연(無撚) 상태인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(A)와 전단농화유체(Shear Thickness Fluid)를 함침시킨 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(B)가 서로 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 하이브리드 방탄복은 도 1에 도시된 바와 같이 전단농화유체(Shear Thickness Fluid)를 함침시킨 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(B)의 일면에 경사 및 위사 모두가 무연(無撚) 상태인 아라미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물의 적층체(A)가 적층된 구조를 갖는다.
도 1 은 본 발명에 따른 하이브리드 방탄복의 단면 개략도이다.
전단농화유체(STF)를 함침시킨 아라미드 직물 적층체(B)는 전단농화유체(STF)를 함침시킨 아라미드 직물 여러 매, 예를 들면 2~40매가 서로 겹쳐져 있는 구조이고, 무연의 아라미드 멀티필라멘트로 구성된 아라미드 직물 적층체(A)는 경사 및 위사가 무연의 아라미드 멀티필라멘트인 아라미드 직물 여러 매, 예를 들면 2~40매가 서로 겹쳐져 있는 구조이다.
본 발명에서 상기 아라미드 직물들에 함침된 상기 전단농화유체(STF)는 입자 직경 10~1,000㎚의 무기입자가 비휘발성이고 무독성인 분산용매에 50중량% 이상의 농도로 충진되어 있는 유체이다.
상기 무기입자의 일례는 실리카 입자 등이고, 분산용매의 일례는 폴리에틸렌글리콜 등이다.
상기 전단농화유체(STF)는 아라미드 직물의 전체 중량 대비 30중량~80중량% 함침될 수 있다.
전단농화유체(STF)를 함침시킨 아라미드 직물은 총알 등으로 외부에서 급격한 충격이 가해질 경우 액상에서 고체상으로 상 변화가 일어나 딱딱해지면서 외부 충격이 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
본 발명은 경사 및 위사 모두가 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성되며, 경사 및 위사를 구성하는 상기 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트가 무연(無撚) 상태인 아라미드 직물의 적층체(A)를 포함한다.
아라미드 직물을 구성하는 경사 및 위사가 꼬임을 갖는 경우 총알로 인한 충격이 아라미드 직물에 가해지면 상기 꼬임 부분은 가해진 충격을 상기 직물의 전체 면적으로 효과적으로 분산시키는 것을 방해하는 약점(Weak point)으로 작용하게 되고, 그로 인해 방탄성능이 크게 저하된다.
본 발명에서는 상기와 같은 현상을 방지하여 방탄성능을 획기적으로 개선하기 위해서, 아라미드 직물을 구성하는 경사 및 위사를 무연(無撚)인 아라미드 멀티필라멘트로 구성한다.
상기 아라미드 멀티필라멘트, 즉 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트는 단사섬도가 0.7~1.6 데니어인 아라미드 모노필라멘트 400~1,000개로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 아라미드 멀티필라멘트의 인장강도는 22g/d 이상인 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명에서는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도 및 개수와 아라미드 멀티필라멘트의 인장강도를 특별히 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 아라미드 직물은 인장강도가 5,000~10,000N/5㎝ 이고, 직물조직이 평직 또는 바스켓직인 것이 바람직하고, 경사밀도 및 위사밀도는 각각 5~15본/㎝ 수준인 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명에서는 아라미드 직물의 인장강도, 조직, 경사밀도 및 위사밀도를 특별하게 한정하는 것은 아니다.
상기의 아라미드 직물은 앞에서 설명한 무연(無撚)의 아라미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 평직 또는 바스켓직 등의 조직으로 5~15본/㎝ 수준의 경사 및 위사밀도로 제직하여 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 하이브리드 방탄복은 방탄성능(V50)이 0.22(Cal) 파편탄(FSP) 기준으로 1,550ft/초 이상이다.
방탄성능(V50)은 0.22(Cal) 파편탄(FSP)를 사용하여 Mil-STD-662 방법에 의해 측정한다.
방탄성능(V50)이 1,550ft/초 라고 함은 1,550ft/초의 속도로 0.22(Cal) 파편탄(FSP)을 방탄복에 쏘았을 때 측정 규정에 의한 완전관통과 부분관통의 평균 속도를 의미한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 하이브리드 방탄복은 우수한 방탄성능을 발현하고, 무게가 가볍고, 제조원가도 저렴하다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교실시예를 통하여 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해서 그 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
단사섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 인장강도가 23g/d이고, 꼬임이 부여되지 않아 꼬임수가 0인(무연인) 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 10본/㎝의 경사밀도와 10본/㎝의 위사밀도로 평직으로 제직한 후 불소(F)계 발수제로 처리하여 평직의 아라미드 직물을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 10매를 적층하여 아라미드 직물 적층체(A)를 제조하였다.
한편, 단사섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 인장강도가 23g/d이고, 꼬임이 부여되지 않아 꼬임수가 0인(무연인) 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 10본/㎝의 경사밀도와 10본/㎝의 위사밀도로 평직으로 제직한 후 불소(F)계 발수제로 처리하여 평직의 아라미드 직물을 제조하고, 이를 폴리에틸렌글리콜 내에 입자직경이 100nm인 무기입자가 65중량%로 충진되어 있는 전단농화유체(STF)에 침지하여 상기 전단농화유체(STF)가 40중량% 함침된 아라미드 직물을 제조하고, 계속해서 이를 10매 적층하여 전단농화유체(STF) 함침 아라미드 직물 적층체(B)를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 2개의 아라미드 직물 적층체(A,B)를 서로 적층시켜 하이브리드 방탄복을 제조하였다.
제조된 하이브리드 방탄복의 중량 및 방탄성능을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
아라미드 직물 적층체(A)내 아라미드 직물의 적층매수를 17매로 변경하고, 전단농화유체(STF) 함침 아라미드 직물 적층체(B)내 아라미드 직물의 적층매수를 10매로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 하이브리드 방탄복을 제조하였다.
제조된 하이브리드 방판복의 중량 및 방탄성능을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예
1
단사섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 인장강도가 23g/d이고, 꼬임이 부여되지 않아 꼬임수가 0인(무연인) 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 10본/㎝의 경사밀도와 10본/㎝의 위사밀도로 평직으로 제직한 후 불소(F)계 발수제로 처리하여 평직의 아라미드 직물을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 10매를 적층하여 아라미드 직물 적층체(A)를 제조하였다.
한편, 단사섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 인장강도가 23g/d이고, 꼬임이 부여되지 않아 꼬임수가 0인(무연인) 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 10본/㎝의 경사밀도와 10본/㎝의 위사밀도로 평직으로 제직한 후 불소(F)계 발수제로 처리하여 평직의 아라미드 직물을 제조하고, 계속해서 이를 10매 적층하여 아라미드 직물 적층체(B)를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 2개의 아라미드 직물 적층체(A,B)를 서로 적층시켜 하이브리드 방탄복을 제조하였다.
한편, 단사섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 인장강도가 23g/d이고, 꼬임이 부여되지 않아 꼬임수가 0인(무연인) 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 10본/㎝의 경사밀도와 10본/㎝의 위사밀도로 평직으로 제직한 후 불소(F)계 발수제로 처리하여 평직의 아라미드 직물을 제조하고, 계속해서 이를 10매 적층하여 아라미드 직물 적층체(B)를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 2개의 아라미드 직물 적층체(A,B)를 서로 적층시켜 하이브리드 방탄복을 제조하였다.
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제조된 하이브리드 방탄복의 중량 및 방탄성능을 평가한 결과는 표 1과 같다.
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| 구분 | 총중량(g) | 방탄성능(V50) |
| 실시예1 | 3400 | 2050 ft/초 |
| 실시예2 | 3700 | 2600 ft/초 |
| 비교실시예1 | 3200 | 1750 ft/초 |
표 1에서 비교실시예 1는 방탄복의 총중량이 실시예 1과 비슷하지만 방탄성능(V50)은 실시예 1 보다 낮은 것을 알 수 있다.
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도 1은 본 발명에 따른 하이브리드(Hybrid) 방탄재료의 단면 개략도.
*도면 중 주요부분에 대한 부호설명
A : 경사 및 위사가 모두 무연(無撚) 상태인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체.
B : 전단농화유체(Shear Thickness Fluid)가 함침된 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체.
Claims (7)
- 경사 및 위사가 모두 무연(無撚) 상태인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(A)와 전단농화유체(Shear Thickness Fluid)를 함침시킨 아라미드 직물들이 겹쳐져 있는 아라미드 직물 적층체(B)가 서로 적층되어 있으며, 상기 적층체 (A)가 전면에, 상기 적층체 (B)가 후면에 배치되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
- 제1항에 있어서, 전단농화유체(Shear Thickness Fluid)는 입자직경이 10~1,000㎚의 무기 입자가 비휘발성이고 무독성인 분산용매에 50중량% 이상의 농도로 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
- 제2항에 있어서, 무기입자는 실리카 입자이고, 분산용매는 폴리에틸렌글리콘인 것을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 아라미드 직물의 인장강도가 5,000~10,000N/5㎝인 것을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트는 단사섬도가 0.7~1.6데니어인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 400~1,000개로 구성되는 것 을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트는 인장강도가 22g/d 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 아라미드 직물의 조직이 평직 및 바스켓직 중에서 선택된 1개 조직인 것을 특징으로 하는 하이브리드(Hybrid) 방탄복.
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