KR101189457B1 - Armor materials having shear thickening fluid and method for manufacturing the same - Google Patents

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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 방탄복으로 사용되는 직물에 나노입자를 함유한 전단농화유체를 함침시킴으로써, 외부 충격시 나노입자의 유체클러스트의 생성으로 방탄직물을 구성하는 섬유간의 마찰력을 적절히 증가시켜 충격에너지를 흡수 분산시키어 방탄성능을 향상시킬 수 있고, 방탄복의 무게의 경감과 함께, 직물과 거의 같은 동급의 유연성을 유지하여 착용감을 향상시킬 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 방탄재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전단농화유체를 갖는 방탄재는, 제1 직물층들을 포함하는 전면부와; 전단농화유체가 함침된 제2 직물층들을 포함하는 중앙부와; 상기 전단농화유체가 함침된 제3 직물층들을 포함하는 후면부를 포함하며, 여기서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량과 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.The present invention is impregnated with a shear thickening fluid containing nanoparticles in the fabric used as a body armor, by creating a fluid cluster of nanoparticles during an external impact to properly increase the friction between fibers constituting the bulletproof fabric to absorb and disperse the impact energy It relates to a ballistic material according to an embodiment of the present invention that can improve the ballistic performance, and improve the wearing comfort while maintaining the same flexibility as the fabric with the reduction of the weight of the body armor. To this end, a bulletproof material having a shear thickening fluid according to an embodiment of the present invention, the front portion including the first fabric layer; A central portion comprising second fabric layers impregnated with a shear thickening fluid; And a rear portion including the third fabric layers impregnated with the shear thickening fluid, wherein the amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is greater than that of the shear thickening fluid impregnated in the third fabric layers. It is characterized in that it is set differently from the impregnation amount.

Description

전단농화유체를 갖는 방탄재 및 그 제조 방법{ARMOR MATERIALS HAVING SHEAR THICKENING FLUID AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Bulletproof material having a shear thickening fluid and a method of manufacturing the same {ARMOR MATERIALS HAVING SHEAR THICKENING FLUID AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전단농화유체를 갖는 방탄재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a bulletproof material having a shear thickening fluid and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 방탄복의 재질은 나일론 섬유로부터 시작하여 오늘날에는 섬유 강도가 크게 향상된 아라미드(Aramid) 계의 섬유와 초고분자량의 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene: UHMWPE) 계의 섬유가 주류를 이루고 있다. 이들 섬유는 다양한 형태로 제조되어 방호성능 요구에 따라서 사용되고 있으나, 가장 널리 사용되고 있는 구조는 직물(Fabric) 형태와 섬유를 0도 방향과 90도 방향으로 적층하여 1층을 구성하고 있는 일방향 테이프(Uni-directional tape: UD)가 있다. 방탄복은 방호력의 요구사항에 따라서 이들 소재를 다수의 층으로 적층하여 사용한다. In general, body armor is made of nylon fibers, and today, the main components are aramid fibers and ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers. These fibers are manufactured in various forms and used according to the protection performance requirements, but the most widely used structure is a unidirectional tape (Uni) which forms one layer by laminating fabrics and fibers in a 0 degree direction and a 90 degree direction. -directional tape (UD). Body armor is used by stacking these materials in multiple layers according to the requirements of the protective force.

상기 방탄복에 사용되는 직물의 형태에 있어서는 평직, Twill, 주자직 등이 사용되는데, 직물은 일반적으로 파편탄에 의한 방호성능이 우수하고, 반면에 권총탄에 의한 후면변형에는 다소 약하며, 착용시에 유연성이 우수하다. 일방향 테이프는 파편탄에는 다소 취약하며, 권총탄에 의한 방호력은 우수하나, 소재의 뻣뻣함으로 착용자의 활동성을 억제하여, 높은 방호력을 요구하는 경우에 방탄재의 두께가 두꺼워지게 되어 더욱 활동성에 문제가 대두 되고 있다.In the form of the fabric used in the body armor, plain weave, Twill, runners, etc. are used, the fabric is generally excellent in the protection performance by the debris shot, while slightly weak in the rear deformation caused by the pistol bullet, Excellent flexibility One-way tape is somewhat vulnerable to fragmentation bullets, and has excellent protection against pistols, but the stiffness of the material suppresses the wearer's activity, making the thickness of the bulletproof material thicker when demanding high protection. It is becoming.

일반적으로, 직물은 경사와 위사로 구성되며, 여기에 사용하는 섬유는 용도에 따라서 데니어(Denier: 9000m당 1g)가 다른 것을 사용하여 제직을 한다. 직물의 제직 형태에는 여러 가지가 있으나 개인 방탄복에는 유연성이 높고 얀-얀 사이의 마찰력이 높아 충격에너지 흡수가 우수한 평직(Plain weave)형태가 가장 많이 적용되고 있다. 직물의 경우에는 파편탄이 충돌하면 직물을 구성하고 있는 얀이 인발(Pull-out)되면서 탄의 에너지를 흡수 및 분산하여 정지하게 되는데, 인발의 강도는 얀-얀 간의 마찰력에 의하여 조절되며, 탄자의 에너지가 마찰력이나 얀의 인장 강도를 넘어서면, 탄자는 얀을 파단시키고 관통하게 된다. 한편, 권총탄은 일반적으로 탄자는 납으로 되어 있고, 외부는 구리로 덮여있어, 방탄재에 충돌시에 탄자의 모양이 버섯모양(mushroom)으로 변하여, 신체에 큰 충격을 가하는 것으로 파편탄과는 다른 방탄 메커니즘을 갖고 있다. 따라서, 파편탄은 관통을 저지해야 하며, 권총탄은 후면변형(Back face signature: BFS)을 감소시켜야 만이 인체에 미치는 충격을 완화할 수 있다. 최근의 방탄복은 고속으로 비행하는 파편탄과 볼탄같은 권총탄 방어를 모두 요구하고 있다.Generally, the fabric is composed of warp and weft yarns, and the fibers used here are woven using different deniers (1 g per 9000 m) depending on the application. There are many types of weaving of fabrics, but plain weave is the most widely used for personal body armor because of its high flexibility and high friction between yarn and yarn. In the case of fabrics, when fragmentation collides, the yarns that make up the fabric are pulled out, absorbing and dispersing the energy of the coal, and stopping. The pull strength is controlled by the friction force between yarns and yarns. If the energy of exceeds the frictional force or the tensile strength of the yarn, the bullet will break and penetrate the yarn. On the other hand, pistols are generally made of lead, and the outside is covered with copper, and when the bombardment hits the bulletproof material, the shape of the bullet changes to a mushroom shape, which causes a great impact on the body. It has a different bulletproof mechanism. Therefore, fragmented bullets must block penetration, and pistols can reduce the impact on the human body only by reducing the back face signature (BFS). Modern body armor requires both defense against fragmented bullets and bullets that fly at high speed.

기존의 직물은 얀의 강도 증가 한계와 얀-얀 사이의 마찰력 증대의 어려움으로 고속의 파편탄 관통 저지와 권총탄에 의한 후면변형 감소에 한계를 지니고 있다. 방호력의 증대시에는 UD 소재 사용보다는 직물 사용이 착용자의 활동성을 좋게 하기 때문에 방탄복에는 직물이 더 효과적이다.Existing fabrics have limitations in increasing the strength of the yarns and increasing the friction between the yarns and the yarns, limiting the fast debris penetrating jersey and reducing the rear deformation caused by pistols. For increased protection, fabrics are more effective for body armor because the use of fabrics improves the wearer's mobility rather than the use of UD materials.

기본적으로 방탄재는 외부에서 충격이 가해지면 운동에너지를 신속하게 인접한 섬유나 직물 층에 전달하여 충격을 분산시켜 주어야 방탄성능을 높일 수 있다. 섬유간의 마찰력을 높여 충격에너지를 분산시키기 위하여 미국특허 5,776,839, 5,854,143, 3,649,426 및 3,649,426에서는 팽창성 건조분말(Dilatants)을 섬유에 코팅하거나, 직물에 바르거나 하여 섬유 간의 마찰력을 증가시키어 운동에너지를 분산하는 기술을 개시하였으나 이 기술은 벌키하고, 무겁고 그리고 비교적 유연성을 제한하고 있다.
Basically, the bulletproof material can improve the ballistic performance when the impact is applied from the outside to quickly transmit the kinetic energy to the adjacent fiber or fabric layer to disperse the impact. In order to disperse impact energy by increasing friction between fibers, US Pat. However, this technique is bulky, heavy and has relatively limited flexibility.

본 발명의 목적은, 방탄복으로 사용되는 직물에 나노입자를 함유한 전단농화유체를 함침시킴으로써, 외부 충격시 나노입자의 유체클러스트의 생성으로 방탄직물을 구성하는 섬유간의 마찰력을 적절히 증가시켜 충격에너지를 흡수 분산시키어 방탄성능을 향상시킬 수 있는 방탄재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to impregnate a fabric used as a body armor by impregnating a shear thickening fluid containing nanoparticles, thereby increasing the frictional force between fibers constituting the bulletproof fabric by generating a fluid cluster of nanoparticles during an external impact, thereby improving impact energy. An antiballistic material and a method for producing the same which can be absorbed and dispersed to improve ballistic performance.

본 발명의 다른 목적은, 방탄복으로 사용되는 직물에 전단농화유체를 함침시킴으로써, 방탄복의 무게의 경감과 함께, 직물과 거의 같은 동급의 유연성을 유지하여 착용감을 향상시킬 수 있는 방탄재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to reduce the weight of the body armor by impregnating the shear thickening fluid in the fabric used as the body armor, and to maintain the same level of flexibility as the fabric body, and the anti-ballistic material and its manufacturing method To provide.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전단농화유체를 갖는 방탄재는, 직물층들을 포함하는 방탄재에 있어서, 제1 직물층들을 포함하는 전면부와; 전단농화유체가 함침된 제2 직물층들을 포함하는 중앙부와; 상기 전단농화유체가 함침된 제3 직물층들을 포함하는 후면부를 포함하며, 여기서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량과 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.An antiballistic material having a shear thickening fluid according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the anti-ballistic material comprising a fabric layer, the front portion comprising a first fabric layer; A central portion comprising second fabric layers impregnated with a shear thickening fluid; And a rear portion including the third fabric layers impregnated with the shear thickening fluid, wherein the amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is greater than that of the shear thickening fluid impregnated in the third fabric layers. It is characterized in that it is set differently from the impregnation amount.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전단농화유체는 상기 제2 직물층 및 제3 직물층의 가장 자리 부분에만 함침되는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the shear thickening fluid may be impregnated only at edge portions of the second fabric layer and the third fabric layer.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은, 상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is set to be lower than the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the third fabric layers.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 7%이고, 상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 20%인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the amount of shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is 7%, and the amount of shear thickening fluid impregnated in the third fabric layers is 20%. do.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1 내지 제3 직물층은 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유,폴리프로필렌 섬유,자일론 섬유, 나일론 섬유,유리 섬유,탄소 섬유 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the first to the third fabric layer is characterized in that it comprises any one of aramid fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, xylon fiber, nylon fiber, glass fiber, carbon fiber.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전단농화유체는 실리카 졸을 포함하며, 상기 전단농화유체의 분산매는 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the shear thickening fluid includes a silica sol, and the dispersion medium of the shear thickening fluid includes polyethylene glycol.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전단농화유체는, 유기용매에 분산된 무기 나노입자를 포함하는 유체이며, 상기 무기 나노 입자는 산화규소, 산화알루미늄, 탄산칼슘, 자연광물입자 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 유기용매는 메탄올,에탄올, 에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the shear thickening fluid is a fluid including inorganic nanoparticles dispersed in an organic solvent, and the inorganic nanoparticles are silicon oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, natural mineral particles, or a mixture thereof. It includes, the organic solvent is characterized in that it comprises at least one or more of methanol, ethanol, ethylene glycol and polyethylene glycol.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법은, 직물들을 절단하고, 상기 절단된 직물들을 적층함으로써 다수의 직물층들을 각각 포함하는 전면부, 중앙부, 후면부를 포함하는 방탄재의 제조 방법에 있어서, 상기 중앙부에 포함된 제1 직물층들에 전단농화유체를 함침시키는 단계와; 상기 후면부에 포함된 제2 직물층들에 전단농화유체를 함침시키는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 제1 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량과 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
Method for producing a bulletproof material having a shear thickening fluid according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a front portion, a central portion, a rear portion each comprising a plurality of fabric layers by cutting the fabrics, and laminated the cut fabrics A method of manufacturing a bulletproof material comprising: impregnating a shear thickening fluid into first fabric layers included in the central portion; And impregnating shear thickening fluid in the second fabric layers included in the rear surface, wherein the amount of shear thickening fluid impregnated in the first fabric layers is shear impregnated in the second fabric layers. It is characterized in that it is set differently from the impregnation amount of the thickening fluid.

본 발명의 실시예에 따른 방탄재 및 그 제조 방법은, 방탄복으로 사용되는 직물에 나노입자를 함유한 전단농화유체를 함침시킴으로써, 외부 충격시 나노입자의 유체클러스트의 생성으로 방탄직물을 구성하는 섬유간의 마찰력을 적절히 증가시켜 충격에너지를 흡수 분산시키어 방탄성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The anti-ballistic material according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, by impregnating the shear thickening fluid containing nanoparticles in the fabric used as the body armor, the fiber constituting the ballistic fabric by the production of a fluid cluster of nanoparticles during an external impact By appropriately increasing the frictional force of the liver to absorb and disperse the impact energy has the effect of improving the ballistic performance.

본 발명의 실시예에 따른 방탄재 및 그 제조 방법은, 방탄복으로 사용되는 직물에 전단농화유체를 함침시킴으로써, 방탄복의 무게의 경감과 함께, 직물과 거의 같은 동급의 유연성을 유지하여 착용감을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
The anti-ballistic material according to the embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, by impregnating the shear thickening fluid in the fabric used as the body armor, to reduce the weight of the body armor, while maintaining the same flexibility as the fabric to improve the wearing comfort There is also an effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방탄재를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방탄재의 제1 적층재(전면부)을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방탄재의 제2 적층재(중앙부)을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방탄재의 제3 적층재(후면부)을 나타낸 도이다.
1 is a block diagram showing a bulletproof material according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a first laminated material (front portion) of a bulletproof material according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a second laminate (central portion) of the antiballistic material according to the embodiment of the present invention.
4 is a view showing a third laminate (rear portion) of the antiballistic material according to the embodiment of the present invention.

이하에서는, 방탄복으로 사용되는 직물에 나노입자를 함유한 전단농화유체를 함침시킴으로써, 외부 충격시 나노입자의 유체클러스트의 생성으로 방탄직물을 구성하는 섬유간의 마찰력을 적절히 증가시켜 충격에너지를 흡수 분산시키어 방탄성능을 향상시킬 수 있고, 방탄복의 무게의 경감과 함께, 직물과 거의 같은 동급의 유연성을 유지하여 착용감을 향상시킬 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 방탄재 및 그 제조 방법을 도1 내지 도4를 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, by impregnating the shear thickening fluid containing nanoparticles in the fabric used as the body armor, the impact force is absorbed and dispersed by appropriately increasing the friction force between the fibers constituting the bulletproof fabric by generating a fluid cluster of nanoparticles during an external impact Bulletproof material and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention can improve the bulletproof performance, and improve the wearing comfort while maintaining the same flexibility as the fabric with the reduction of the weight of the body armor. It will be described in detail with reference to 4.

특히, 방탄복의 기술적 과제는 파편탄이나 혹은 권총탄을 단독으로 방어하는 요구에서 위의 두가지 탄을 동시에 방어를 요구하고, 또한 파편탄의 경우에는 고속의 파편탄 방어가 필요하다. 한편, 방호 부위가 이전에는 몸통에 주로 한정되었으나, 최근에는 몸통뿐만이 아니라 목, 어깨, 옆구리, 및 낭심의 보호도 요구됨에 따라서 방탄복의 무게가 점점 증가함에 부피와 두께가 두꺼워져서 활동성에 저해를 주는 관계로, 경량화와 더불어서 착용시의 편의성 및 착용성 개선도 요구되고 있다.In particular, the technical problem of the body armor requires the defense of the above two bullets at the same time in the request of defending fragmented bullets or pistols alone, and in the case of fragmented bullets, high-speed fragmentation defenses are required. On the other hand, although the protective area was previously limited mainly to the torso, recently, not only the torso but also the protection of the neck, shoulders, side, and heart, as the weight of the body armor increases, the volume and thickness become thicker, which impedes activity. As a result, in addition to weight reduction, convenience and wearability improvement are also required.

현재 방탄복은 500~600m/s의 고속 파편탄이나 NIJ(national Institute of Justice)규격에서 요구하는 level III-A, 즉 9mm FMJ와 .44 magnum탄자를 동시에 방어해야 한다. 종래의 직물 형태는 파편탄 방어는 우수하나 권총탄에 의한 후면변형 저항에는 약하며, UD소재는 반대로 파편탄에 취약하며 권총탄에 의한 변형에는 방어력이 우수한다. 그러나, 후자의 소재는 두께가 두꺼워지면 너무 뻣뻣하여 착용자의 편의성을 크게 저하시킨다. 따라서, 이를 해결하기 위하여 본 발명은 직물에 전단농화유체를 처리하여 방호성능을 만족하고, 보다 가벼우면서 유연성을 유지하도록 하는 것이다. 파편탄이나 권총탄을 방어하기 위해서는 전단농화유체의 최적 조건 설정과, 방탄재의 최적설계가 해결되어야 한다.Currently, body armor must defend both 500-600 m / s high-speed fragmentation bullets or level III-A required by the National Institute of Justice (NIJ) standards, 9mm FMJ and .44 magnum bullets simultaneously. Conventional fabric type is excellent in fragmentation bullet protection but weak in rear deformation resistance by pistol bullets, UD material is conversely vulnerable to fragmentation bullet and excellent defense against deformation by pistol bullets. However, the latter material is too stiff when the thickness becomes thick, greatly reducing the wearer's convenience. Therefore, in order to solve this problem, the present invention is to treat the shear thickening fluid in the fabric to satisfy the protective performance, to maintain a lighter and more flexible. In order to defend against debris and pistols, the optimum condition of shear thickening fluid and the optimal design of bulletproof material must be solved.

상기 전단농화유체 함침량에 있어서도, 함침량이 너무 높으면 섬유간의 마찰력이 너무 증가하여 도리어 섬유 파단이 일어나 방호력이 저하된다. 따라서, 본 발명은 방탄복으로 사용되는 직물에 전단농화유체를 함침시키어 외부 충격시 나노입자의 유체클러스트의 생성으로 방탄직물을 구성하는 섬유간의 마찰력을 적절히 증가시키면서 충격에너지를 흡수 분산시키어 방탄성능을 향상시키고, 더불어서 무게의 경감과 함께, 직물과 거의 같은 동급의 유연성을 유지하여 착용감을 향상시키는 것이다. 이를 위하여 전단농화유체의 최적조건을 제시하고, 전단농화유체를 직물의 적층 위치에 따라서 달리하는 구배화 설계를 통하여 고속의 파편탄과 권총탄에 의한 후면변형을 최소화한다.Also in the shear thickening fluid impregnation amount, if the impregnation amount is too high, the friction force between the fibers increases too much, the fiber breakage occurs, and the protective force is lowered. Therefore, the present invention is impregnated with a shear thickening fluid in the fabric used as a body armor to absorb the impact energy while appropriately increasing the friction force between the fibers constituting the ballistic fabric by generating a fluid cluster of nanoparticles during an external impact to improve the ballistic performance In addition to reducing weight, maintaining the same level of flexibility as the fabric to improve the fit. For this purpose, the optimum condition of shear thickening fluid is suggested, and the rear strain caused by high-speed debris and pistols is minimized through the design of a gradient thickening that varies the shear thickening fluid according to the stacking position of the fabric.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방탄재를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing a bulletproof material according to an embodiment of the present invention.

도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방탄재(100)는, 다수의 직물층들을 포함하는 제1 적층재(전면부)(110)와; 전단농화유체(Shear thickening fluid)가 함침(impregnation)된 직물층들을 포함하는 제2 적층재(중앙부)(120)와; 상기 전단농화유체가 함침된 직물층들을 포함하는 제3 적층재(후면부)(130)를 포함하며, 여기서, 상기 제2 적층재(120)에 함침된 전단농화유체의 함침량(예를 들면, 3~15% 또는 7%)은 상기 제3 적층재(130)에 함침된 전단농화유체의 함침량(예를 들면, 15~30% 또는 20%)보다 낮게 설정된다. As shown in Figure 1, the anti-ballistic material 100 according to an embodiment of the present invention, the first laminated material (front portion) 110 including a plurality of fabric layers; A second laminate (center) 120 comprising fabric layers impregnated with a shear thickening fluid; And a third laminate (rear portion) 130 including the fabric layers impregnated with the shear thickening fluid, wherein the amount of the shear thickening fluid impregnated in the second laminate 120 (eg, 3-15% or 7%) is set lower than the impregnation amount (for example, 15-30% or 20%) of the shear thickening fluid impregnated in the third laminate (130).

또한, 상기 제1 적층재(110), 제2 적층재(120), 제3 적층재(130)에 포함된 직물(140)의 층수는 설계자의 의도 또는 요구되는 방탄 성능에 따라 추가 또는 감소될 수 있다. 상기 직물층에 사용된 직물 성분은 아라미드 섬유, 폴리에틸렌섬유,폴리프로필렌섬유,자일론섬유, 나일론 섬유,유리섬유,탄소섬유 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 아라미드섬유의 직물에 사용하는 데니어(Denier: 9000당1g) )는 200~1000를 포함한다. 상기 직물의 형태는 평직,주자직,능직의 직물, 부직포(nonwoven fabric), 니트직물(Knitted fabric)를 포함한다. 상기 평직은 경사와 위사의 인치 당 숫자가 각각 동일하게 25~30을 포함한다. 상기 평직의 직물은 인치당 얀 수를 달리하는 구조로 이루어질 수도 있다.In addition, the number of layers of the fabric 140 included in the first laminate 110, the second laminate 120, and the third laminate 130 may be added or reduced according to the designer's intention or required ballistic performance. Can be. The fabric component used in the fabric layer may be any one or more of aramid fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, xylon fibers, nylon fibers, glass fibers, carbon fibers. Denier (Denier: 1g per 9000) used in the fabric of the aramid fibers includes 200 to 1000. Forms of the fabric include plain weave, runner weave, twill weave, nonwoven fabric, knitted fabric. The plain weave includes 25 to 30, the same number per inch of warp and weft yarn, respectively. The plain weave fabric may have a structure that varies the number of yarns per inch.

본 발명의 실시예에 따른 방탄재(100)는 고속의 Cal.22(5.56mm) 파편탄을 방어하고, "NIJ Standard 0101.06 level III-A" 기준을 동시에 만족하도록 방탄재(110, 120,130)를 배치하여 적층시킨 적층물로 구성된다.Bulletproof material 100 according to an embodiment of the present invention to protect the high-speed Cal.22 (5.56mm) fragmentation bullet, and to meet the bulletproof material (110, 120, 130) at the same time to meet the "NIJ Standard 0101.06 level III-A" standard It consists of the laminated body arrange | positioned and laminated | stacked.

상기 전단농화유체는 농축된 콜로이드 분산용액에서 비 뉴턴유체 흐름특성으로 전단응력 증가와 함께 분산 입자들의 유체클러스트(Hydro-cluster)를 형성하면서 용액의 점성이 불연속적으로 크게 증가하는 현탁액이다. 직물을 전단농화유체에 함침하면, 평상시에는 액체 상태로 존재하여 유연성을 유지하나, 탄자의 충격 시 전단농화유체의 급격한 점도 상승으로 액상이 고상으로 변하며, 이로 인하여 섬유간의 마찰력 증가로 인한 충격에너지 흡수와 분산으로 방탄성능을 크게 증가시킬 수 있다.The shear thickening fluid is a suspension in which the viscosity of the solution is discontinuously increased while forming a fluid cluster of dispersed particles along with an increase in shear stress as a non-Newtonian fluid flow characteristic in the concentrated colloidal dispersion solution. When the fabric is impregnated with the shear thickening fluid, it is normally in a liquid state to maintain flexibility, but when the bombardment is impacted, the liquid phase turns into a solid phase due to the sharp viscosity increase of the shear thickening fluid, thereby absorbing the impact energy due to the increased frictional force between the fibers. And dispersion can greatly increase ballistic performance.

본 발명에서 전단농화유체의 제조에 사용된 나노입자는 45nm의 실리카 졸로서 분산매는 폴리에틸렌글리콜(분자량: # 200)을, 그리고 전단농화유체를 구성하는 입자의 부피분율은 0.5~0.60로 한다. In the present invention, the nanoparticles used in the preparation of the shear thickening fluid are 45 nm silica sol, the dispersion medium is polyethylene glycol (molecular weight: # 200), and the volume fraction of the particles constituting the shear thickening fluid is 0.5 to 0.60.

상기 전단농화유체는 무기 나노입자가 유기용매에 분산되어 있는 졸 형태의 유체로써 사용한 나노입자는 산화규소,산화알루미늄, 탄산칼슘, 자연광물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 상기 유기용매는 에틸렌글리콜,폴리에틸렌글리콜중에서 하나를 포함할 수 있다. 상기 전단농화유체의 입자의 직경은 10~100nm일 수 있다.The shear thickening fluid is a nanoparticle used as a sol-type fluid in which inorganic nanoparticles are dispersed in an organic solvent may include silicon oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, natural minerals or mixtures thereof, and the organic solvent is ethylene It may include one of glycol, polyethylene glycol. The diameter of the shear thickening fluid may be 10 ~ 100nm.

본 발명의 실시예에 따른 직물(또는 섬유)로서 Heracron 600데니어(denier) 폴리아라미드((주)코오롱))로서 고강도의 세사가 사용될 수 있다. 상기 직물(섬유)은 평직 구조를 가진 것으로 경사 X 위사의 수는 인치 당 28 X 28 과 34 X 34 의 두 종류를 사용할 수 있으며, 각각의 면밀도는 150g/m2, 180g/m2 이다. 폴리아라미드 섬유의 필라멘트 인장강도는 26g/d, 인장신도 3.3% 그리고 탄성율은 750g/d 이다. As a woven fabric (or fiber) according to an embodiment of the present invention, high strength fine yarn may be used as Heracron 600 denier polyaramid (KOLON). The fabric (fiber) has a plain weave structure, the number of warp X weft yarn can be used two types of 28 X 28 and 34 X 34 per inch, each of the surface density is 150g / m2, 180g / m2. The filament tensile strength of polyaramid fiber is 26g / d, the tensile elongation 3.3% and the elastic modulus is 750g / d.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방탄재의 제1 적층재(전면부)을 나타낸 도이다.2 is a view showing a first laminated material (front portion) of a bulletproof material according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 적층재(100)의 직물층(110a)들은 전단농화유체를 포함하지 않으며, 400 x 400mm로 절단된다. 여기서, 상기 제1 적층재(100)의 직물층(110a)의 층수는 7 내지 45층이 될 수 있으며, 그 층수는 설계자의 의도 또는 요구되는 방탄 성능에 따라 추가 또는 감소될 수 있다. As shown in FIG. 2, the fabric layers 110a of the first laminate 100 do not include shear thickening fluid and are cut to 400 × 400 mm. Here, the number of layers of the fabric layer 110a of the first laminate 100 may be 7 to 45 layers, and the number of layers may be added or reduced according to the designer's intention or required ballistic performance.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방탄재의 제2 적층재(중앙부)을 나타낸 도이다.3 is a view showing a second laminate (central portion) of the antiballistic material according to the embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제2 적층재(120)의 직물층(120a)에 전단농화유체를 함침 하기 전에 그 직물을 400 x 400mm로 절단한 후에 100℃의 오븐 30분 동안 건조시킨다. 상기 전단농화유체를 메탄올에 일정비율로 희석한 분산액을 그 직물층(120a)에 도포한 후 프레스에서 일정한 압력(예를 들면, 20kg/cm2의 압력)을 가하여 상기 전단농화유체의 분산과 함침이 균일하게 이루어지도록 한다. 이때, 직물층(시편)(120a)의 가장자리로부터 50~80mm 범위까지 전단농화유체를 함침하며, 그 전단농화유체의 함침량은 상기 제3 적층재(130)의 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량보다 낮게 함침한다. 또한, 상기 시편의 중앙부분(120b)은 전단농화유체를 함침시키지 않고 직물 상태 그대로 유지한다. As shown in Figure 3, before impregnating the shear thickening fluid in the fabric layer (120a) of the second laminate 120, the fabric is cut to 400 x 400mm and dried for 30 minutes in an oven at 100 ℃. Dispersing and impregnating the shear thickening fluid by applying a predetermined pressure (for example, a pressure of 20 kg / cm 2) in a press after applying a dispersion of the shear thickening fluid in methanol at a predetermined ratio to the fabric layer 120a. Make it even. At this time, the shear thickening fluid is impregnated to the 50 ~ 80mm range from the edge of the fabric layer (sample) 120a, the amount of the shear thickening fluid impregnated shear thickening impregnated in the fabric layers of the third laminate (130) Impregnation lower than the impregnation amount of the fluid. In addition, the central portion (120b) of the specimen is maintained in the fabric state without impregnating the shear thickening fluid.

또한, 상기 제2 적층재(120)의 1층 이상 직물층의 가장자리로부터 50~80mm 이내 범위에만 상기 전단농화유체로 직물 무게대비 함침량(add-on%)을 1~15wt%로 함침시키고, 그 중앙부분(102b)은 상기 전단농화유체를 함침시키지 않을 수도 있다.In addition, the impregnation amount (add-on%) to the weight of the fabric (add-on%) with the shear thickening fluid only within 50 ~ 80mm from the edge of the one or more layers of the fabric layer of the second laminate 120, 1-15wt%, The central portion 102b may not impregnate the shear thickening fluid.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방탄재의 제3 적층재(후면부)을 나타낸 도이다.4 is a view showing a third laminate (rear portion) of the antiballistic material according to the embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제3 적층재(후면부)(130)의 직물층(시편)(130a)는 전단농화유체의 함침량을 상기 시편(120a)보다 높게 처리하며, 또한 중앙 부분(130b)은 전단농화유체를 함침시키지 않는다. 함침이 완료된 시편은 유압프레스에서 적절한 압력을 가하여 전단농화유체가 용액이 균일하게 함침되고 분산되도록 한다. 여기서, 상기 제3 적층재(130)의 직물층(130a)에 전단농화유체를 함침 하기 전에 그 직물을 400 x 400mm로 절단한 후에 100℃의 오븐 30분 동안 건조시킬 수도 있다. As shown in FIG. 4, the fabric layer (test piece) 130a of the third laminate (rear part) 130 treats the impregnation amount of the shear thickening fluid higher than the test piece 120a, and also has a central portion ( 130b) does not impregnate the shear thickening fluid. The impregnated specimen is then subjected to an appropriate pressure in a hydraulic press so that the shear thickening fluid is uniformly impregnated and dispersed in the solution. Here, before impregnating the shear thickening fluid in the fabric layer 130a of the third laminate 130, the fabric may be cut into 400 × 400 mm and then dried for 100 minutes in an oven at 100 ° C.

이후, 상기 제2 적층재(120) 및 제3 적층재의 직물층(시편)은 70℃의 오븐에서 20분간 건조한다. 상기 건조된 제2 적층재(120)와 제3 적층재(130)는 제1 적층재(110)과 함께 110,120,130 적층 순서로 배열된 후에 적층재(110,120,130)의 가장자리를 면-나일론 혼방사로 박음질함으로써 상기 방탄재(100)를 제조한다.Subsequently, the fabric layer (sample) of the second laminate 120 and the third laminate is dried in an oven at 70 ° C. for 20 minutes. The dried second laminate 120 and the third laminate 130 are arranged together with the first laminate 110 in the 110, 120, 130 stacking order, and then by stitching the edges of the laminate 110, 120, 130 with a cotton-nylon blend yarn. The antiballistic material 100 is prepared.

또한, 상기 제3 적층재(130)의 1층 이상 직물층의 가장자리로부 50~80mm 이내 범위에만 상기 전단농화유체로 직물 무게대비 함침량(add-on%)을 5~30wt% 로 함침시키고, 그 중앙부분(130b)은 상기 전단농화유체를 함침시키지 않을 수도 있다.In addition, the impregnation amount (add-on%) of the weight of the fabric with the shear thickening fluid in the range of 50 ~ 80mm from the edge of the one or more layers of the fabric layer of the third laminate 130 to 5 ~ 30wt% The central portion 130b may not impregnate the shear thickening fluid.

상기 전단농화유체가 함침되는 중앙부(120)와 후면부(130)의 적층재를 구성하는 직물의 섬유의 표면은 방수처리(WRT: Water resistant Treatment)를 하지 않을 수도 있다.The surface of the fiber of the fabric constituting the laminated material of the central portion 120 and the rear portion 130, the impregnated shear thickening fluid may not be a water resistant treatment (WRT).

이하에서는, 상기 제조된 방탄재(100)의 방탄성능을 측정한 결과를 설명한다.Hereinafter, the results of measuring the ballistic resistance of the manufactured ballistic material 100 will be described.

방탄시험은 파편탄과 .44 magnum 권총탄 2종류를 사용하였다. 이는 파편탄은 관통 위주의 탄이고 .44 Magnum탄은 관통보다는 충격시에 후면변형을 크게 일으키어 부상 혹은 사망을 일크키는 것으로 상기의 2종류의 탄은 서로 다른 방탄 메키니즘을 갖고 있어, 이에 대한 방탄시험이 요구된다. 파편탄은 Cal.22 FSP(1.1g)를 사용하였으며, Mil-STD-662F(V50 Ballistic Test for Armor) 규격에 의하여, 시편의 양측면을 크램프로 고정한 후에 탄자의 관통과 비관통 확율이 50%를 나타내는 방호한계인 V50 (BL) 값을 구하였다. .44 Magnum 탄은 NIJ-STD level III-A에 속하는 것으로 탄의 충격에 의한 후면변형 깊이 (Back face signature:BFS) 를 측정하였다. 이를 측정하기 위하여 유점토(Roma Plastina No1)을 사용하였다. 본 발명의 방탄재(100)의 시편을 유점토 위에 올려놓고서 NIJ 규격에 의하여 탄성을 갖는 밴드로 고정을 하였다.The bulletproof test used two types of debris and .44 magnum pistols. This is because fragmentation is a penetration-oriented shot, and .44 Magnum shot causes a rear deformation during impact rather than penetration, causing injury or death. The two types of shots have different bulletproof mechanisms. Bulletproof test is required. The fragment was used with Cal.22 FSP (1.1g), and according to the Mil-STD-662F (V50 Ballistic Test for Armor) specification, after both sides of the specimen were clamped, the penetration and non-penetration probability of the bullet was 50%. The V50 (BL) value which is the protection limit shown is calculated | required. .44 Magnum bullets belong to NIJ-STD level III-A and were measured for back face signature (BFS) due to the impact of the bullet. To measure this, clay clay (Roma Plastina No1) was used. The specimen of the antiballistic material 100 of the present invention was placed on the clay and fixed with a band having elasticity according to the NIJ standard.

탄착의 위치는 NIJ 규격에 따라서 가장자리와 중앙 부위에 4~6발을 사격하였다. 시험이 끝난 후에는 충격으로 변형된 유점토를 스틸 플레이트로 평면으로 밀어낸 후에, 버니캘리퍼스로 변형의 깊이를 측정하였다. NIJ 규격은 최대허용 깊이를 44mm로 제한하고 있다.The location of the impact was 4-6 shots at the edge and center area according to the NIJ standard. After the test was finished, the impact clay deformed clay was pushed into a flat plate with a steel plate, and the depth of deformation was measured with a vernier caliper. The NIJ specification limits the maximum allowable depth to 44mm.

이하에서는, 다양한 실시예에 따른 방탄재의 방탄 시험 결과를 설명한다.Hereinafter, the bulletproof test results of the bulletproof material according to various embodiments will be described.

상기 전단농화유체를 적용하지 않은 직물(110a) 만으로 구성된 제1 적층재(AN)와, 제3 적층재(후면부)(130)의 전제 면적을 전단농화유체 함침량 20%로 처리한 구조(CS), 그리고 제2 적층재(중앙부)(120)와 제3 적층재(후면부)(130)의 함침량을 다르게 구배화 한 시편에 대한 파편탄 및 .44 magnum 결과를 표1에 나타내었다.The first laminated material (AN) consisting of only the fabric (110a) is not applied to the shear thickening fluid and the entire surface area of the third laminated material (rear portion) 130 is treated with a shear thickening fluid impregnation amount of 20% (CS ), And the fragmentation coal and .44 magnum results for the specimens having different gradients of the impregnated amounts of the second laminate (center) 120 and the third laminate (rear) 130 are shown in Table 1.

실시예Example 적층 순서Stacking order 면밀도
(kg/m2)
Surface density
(kg / m2)
V50(m/s)V50 (m / s) 후면변형 (mm)Rear deformation (mm)
가장자리edge 중앙center 1One AN X 38AN X 38 5.555.55 550550 5959 5454 22 AN x 25+CS(20%) x 10AN x 25 + CS (20%) x 10 5.555.55 548548 4848 4141 33 AN X 15+BS(10%) X 10+CS(20%)X10AN X 15 + BS (10%) X 10 + CS (20%) X 10 5.605.60 550550 4646 4040

예를 들면, 제1 실시예는 38층의 직물층으로만 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타내며, 제2 실시예는 25층의 직물층과, 20%의 전단농화유체를 포함한 10층의 직물층으로만 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타내며, 제3 실시예는 15층의 직물층과, 10%의 전단농화유체를 포함한 10층의 직물층과, 20%의 전단농화유체를 포함한 10층의 직물층으로 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타낸다. 즉, 파편탄의 V50 값은 순수 직물과 전단농화유체를 처리하였을 때에 차이가 없었다. 그러나 .44Magnum탄에 의한 후면변형은 큰 차이를 보여주었다. 후면부(CS)만 전단농화유체로 함침하면 제1실시예의 시편(직물층)에 비하여 제2 실시예의 시편은 약 19%, 제3 실시예의 시편은 22% 감소하는 전단농화유체에 의한 효과를 알 수 있다. 한편, 시편의 중앙 부위서의 후면변형도 전단농화유체의 적용 효과가 다소 있음을 알 수 있다. For example, the first embodiment shows the results of a ballistic test of a laminate composed of only 38 fabric layers, and the second embodiment has 25 fabric layers and 10 fabric layers containing 20% shear thickening fluid. Bulletproof test results of a laminate composed only of the present invention, the third embodiment is a fabric layer of 15 layers, 10 layers of fabric layer containing 10% shear thickening fluid, 10 layers of fabric containing 20% shear thickening fluid The result of the bulletproof test of the laminated material which consists of layers is shown. In other words, the V50 value of the debris was not different when pure fabric and shear thickening fluid were treated. However, the rear deformation caused by the .44 Magnum bomb showed a big difference. If only the rear side CS is impregnated with the shear thickening fluid, the shear thickening fluid decreases by about 19% in the sample of Example 2 and 22% in the sample in Example 3, compared with the sample (fabric layer) of the first embodiment. Can be. On the other hand, it can be seen that the rear strain at the central portion of the specimen also has a somewhat effective application of shear thickening fluid.

이하의 실시 예들(표2)에서는 동일 면밀도에서 직조의 조직차이에 따라서 전단농화유체의 함침량 구배화 유무에 따른 방탄성능을 평가하였다. 제4 실시예 및 제6 실시예의 시편(직물층)에 사용한 직조 구조는 28 X 28/inch이고, 제5 실시예 및 제7 실시예의 시편은 34 X 34/inch 조직으로 보다 더 조밀한 구조를 갖는다. 전단농화유체 함침은 본 발명의 특징인 적층재의 가장자리만을 처리하고, 중앙부위는 처리하지 않았다.In the following examples (Table 2), the ballistic performance was evaluated according to the impregnation amount of shear thickening fluid according to the tissue difference of the weave at the same surface density. The woven structure used for the specimens (fabric layer) of Examples 4 and 6 was 28 X 28 / inch, and the specimens of Examples 5 and 7 were 34 X 34 / inch and had a more compact structure. Have Shear thickening fluid impregnation treated only the edge of the laminate, which is a feature of the present invention, but did not process the central portion.

실시예Example 적층 순서Stacking order 면밀도
(kg/m2)
Surface density
(kg / m2)
V50(m/s)V50 (m / s) 후면변형 (mm)Rear deformation (mm)
가장자리edge 중앙center 44 AN X 45AN X 45 6.66.6 607607 5151 4747 55 AN x 37AN x 37 6.66.6 613613 5151 4949 66 AN X 7+BS(7%)X18+CS((20%)x17AN X 7 + BS (7%) X18 + CS ((20%) x17 6.26.2 598598 4141 4040 77 ANX7+BS(7%)x16+CS
(20%)x14
ANX7 + BS (7%) x16 + CS
(20%) x 14
6.26.2 624624 4343 4141

예를 들면, 제4 실시예는 45층의 직물층(AN)으로만 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타내며, 제5 실시예는 37층의 직물층(AN)으로만 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타내며, 제6 실시예는 7층의 직물층(AN)과, 7%의 전단농화유체를 포함한 18층의 직물층(BS)과, 20%의 전단농화유체를 포함한 17층의 직물층(CS)으로 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타내며, 제7 실시예는 7층의 직물층(AN)과, 7%의 전단농화유체를 포함한 16층의 직물층(BS)과, 20%의 전단농화유체를 포함한 14층의 직물층(CS)으로 구성된 적층재의 방탄 시험 결과를 나타낸다. 즉, 파편탄 저지력에 있어서, 제6 내지 제7실시 예에서 사용한 구조는 거의 같은 방호력을 보여주었다. 그러나, 권총탄에 의한 후면변형은 순수 직물 제4실시예에 비하여 제5실시예 및 제6 실시예의 시편(직물층)은 각각 13%와 20% 감소하였다. 따라서, 전단농화유체의 함침량을 구배화시에는 순수 직물에 비하여 무게를 크게 감소시킬 수 있다. 즉, NIJ 규격은 최대 허용 후면변형을 44mm로 제한하고 있어 제6 및 제7 실시예의 시편은 순수 직물에 비하여 13% 이상 무게를 경량화할 수 있다. For example, the fourth embodiment shows the ballistic test results of the laminate composed of only 45 fabric layers (AN), and the fifth embodiment shows the ballistic test results of the laminate composed of only 37 fabric layers (AN). The sixth embodiment shows seven layers of fabric (AN), eighteen layers of fabric (BS) containing 7% shear thickening fluid, and seventeen layers of fabric (CS) containing 20% shear thickening fluid. The ballistic test results of the laminate composed of) are shown. The seventh embodiment shows seven layers of fabric (AN), 16 layers of fabric (BS) including 7% of shear thickening fluid, and 20% of shear thickening fluid. It shows the ballistic test results of the laminate composed of 14 fabric layers (CS) including. That is, in the fragmentation preventing force, the structure used in the sixth to seventh embodiments showed almost the same protective force. However, the rear deformation caused by the pistol was reduced by 13% and 20% in the specimens (fabric layer) of the fifth and sixth embodiments, respectively, compared to the fourth pure fabric. Therefore, when the impregnation amount of the shear thickening fluid is gradient, the weight can be greatly reduced compared to the pure fabric. That is, the NIJ standard limits the maximum allowable back strain to 44 mm, so that the specimens of the sixth and seventh embodiments can be lighter by 13% or more than the pure fabric.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전단농화유체의 함침량 구배화 설계에 따른 방탄재(100)는 기존의 순수 직물 방탄재에 비하여, 고속 비행의 파편탄 탄자를 방어할 수 있으며, 또한 NIJ Standard 0101.06 level III-A 기준을 동시에 만족할 수 있으며, 특히 전단농화유체 적용과 구배화로 경량화할 수 있다.Therefore, the anti-ballistic material 100 according to the impregnation amount gradient design of the shear thickening fluid according to an embodiment of the present invention, it is possible to defend against fragmentation bullet bullets of high-speed flight, compared to the conventional pure textile ballistic material, NIJ Standard 0101.06 level III-A can be satisfied simultaneously, especially with the application of shear thickening fluid and gradient.

또한, 직물에 전단농화유체의 처리로 직물과 같은 유연성을 그대로 유지하여 착용자의 활동성을 높여주고 있다. 특히, 본 발명은 직물형 방탄재에서 방탄력이 가장 취약한 가장자리에 전단농화유체를 처리함으로써, 방탄성능을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the treatment of shear thickening fluid on the fabric to maintain the same flexibility as the fabric to increase the wearer's activity. In particular, the present invention can greatly improve the ballistic performance by treating the shear thickening fluid on the edge of the fabric type bulletproof material is the weakest ballistic force.

본 발명의 실시예에 따른 방판재는 개인 방탄복을 비롯한 지뢰 제거복, 방폭 담요, 야전천막, 및 병사운반용 방호제품,파편탄 방호 텐트, 차량용 방탄재, 탄약 운반차량용 보호재, 각종 방탄재로서 사용될 수 있다.The barrier material according to the embodiment of the present invention can be used as a mine protective suit, including personal body armor, explosion-proof blankets, field tents, and protective products for soldier transport, fragmentation protection tents, vehicle anti-ballistic material, protective material for ammunition transport vehicles, various anti-ballistic materials. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방탄재 및 그 제조 방법은, 방탄복으로 사용되는 직물에 나노입자를 함유한 전단농화유체를 함침시킴으로써, 외부 충격시 나노입자의 유체클러스트의 생성으로 방탄직물을 구성하는 섬유간의 마찰력을 적절히 증가시켜 충격에너지를 흡수 분산시키어 방탄성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the anti-ballistic material according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, by impregnating a shear thickening fluid containing nanoparticles in the fabric used as a body armor, to produce a fluid cluster of nanoparticles during an external impact By appropriately increasing the friction between the fibers constituting the bulletproof fabric to absorb and disperse the impact energy can improve the ballistic performance.

본 발명의 실시예에 따른 방탄재 및 그 제조 방법은, 방탄복으로 사용되는 직물에 전단농화유체를 함침시킴으로써, 방탄복의 무게의 경감과 함께, 직물과 거의 같은 동급의 유연성을 유지하여 착용감을 향상시킬 수 있다.The anti-ballistic material according to the embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, by impregnating the shear thickening fluid in the fabric used as the body armor, to reduce the weight of the body armor, while maintaining the same flexibility as the fabric to improve the wearing comfort Can be.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

110: 제1 적층재 120: 제2 적층재
130: 제3 적층재
110: first laminate 120: second laminate
130: third laminate

Claims (14)

직물층들을 포함하는 방탄재에 있어서,
제1 직물층들을 포함하는 전면부와;
전단농화유체가 함침된 제2 직물층들을 포함하는 중앙부와;
상기 전단농화유체가 함침된 제3 직물층들을 포함하는 후면부를 포함하며, 여기서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량과 서로 다르게 설정되며,
상기 전단농화유체는 상기 제2 직물층 및 제3 직물층의 가장 자리 부분에만 함침되는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재.
In the antiballistic material comprising fabric layers,
A front portion comprising first fabric layers;
A central portion comprising second fabric layers impregnated with a shear thickening fluid;
And a rear portion including the third fabric layers impregnated with the shear thickening fluid, wherein the amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is greater than that of the shear thickening fluid impregnated in the third fabric layers. Is set differently from impregnation amount,
The shear thickening fluid ballistic material having a shear thickening fluid, characterized in that the impregnated only in the edge portion of the second fabric layer and the third fabric layer.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은,
상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재.
The method of claim 1, wherein the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers,
Bulletproof material having a shear thickening fluid, characterized in that the lower than the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the third fabric layers.
제1항에 있어서, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 7%이고, 상기 제3 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 20%인 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재.The shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is 7%, and the shear thickening fluid impregnation amount is 20%. Bulletproof material with thickening fluid. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 직물층은,
아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유,폴리프로필렌 섬유,자일론 섬유, 나일론 섬유,유리 섬유,탄소 섬유 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재.
The method of claim 1, wherein the first to third fabric layer,
Bulletproof material having a shear thickening fluid, characterized in that it comprises any one of aramid fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, xylon fibers, nylon fibers, glass fibers, carbon fibers.
제1항에 있어서, 상기 전단농화유체는 실리카 졸을 포함하며, 상기 전단농화유체의 분산매는 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재.The bulletproof material of claim 1, wherein the shear thickening fluid comprises a silica sol, and the dispersion medium of the shear thickening fluid comprises polyethylene glycol. 제1항에 있어서, 상기 전단농화유체는,
유기용매에 분산된 무기 나노입자를 포함하는 유체이며, 상기 무기 나노 입자는 산화규소, 산화알루미늄, 탄산칼슘, 자연광물입자 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 유기용매는 메탄올,에탄올, 에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재.
The method of claim 1, wherein the shear thickening fluid,
A fluid comprising inorganic nanoparticles dispersed in an organic solvent, wherein the inorganic nanoparticles include silicon oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, natural mineral particles or mixtures thereof, and the organic solvent includes methanol, ethanol, ethylene glycol, Bulletproof material having a shear thickening fluid, characterized in that it comprises at least one or more of polyethylene glycol.
직물들을 절단하고, 상기 절단된 직물들을 적층함으로써 다수의 직물층들을 각각 포함하는 전면부, 중앙부, 후면부를 포함하는 방탄재의 제조 방법에 있어서,
상기 중앙부에 포함된 제1 직물층들에 전단농화유체를 함침시키는 단계와;
상기 후면부에 포함된 제2 직물층들에 전단농화유체를 함침시키는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 제1 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량과 서로 다르게 설정되며,
상기 전단농화유체는 상기 제1 직물층 및 제2 직물층의 가장 자리 부분에만 함침되는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법.
In the method of manufacturing a bulletproof material comprising a front portion, a central portion, a back portion each comprising a plurality of fabric layers by cutting the fabrics, and laminated the cut fabrics,
Impregnating the shear thickening fluid into the first fabric layers included in the central portion;
And impregnating shear thickening fluid in the second fabric layers included in the rear surface, wherein the amount of shear thickening fluid impregnated in the first fabric layers is shear impregnated in the second fabric layers. It is set differently from the impregnation amount of thickening fluid,
The shear thickening fluid is a method for producing a bulletproof material having a shear thickening fluid, characterized in that the impregnated only in the edge portion of the first fabric layer and the second fabric layer.
삭제delete 제8항에 있어서, 상기 제1 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은,
상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법.
The method of claim 8, wherein the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the first fabric layers,
Method for producing a bulletproof material having a shear thickening fluid, characterized in that less than the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers.
제8항에 있어서, 상기 제1 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 3~15%이고, 상기 제2 직물층들에 함침된 전단농화유체의 함침량은 15~30%인 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법.The method of claim 8, wherein the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the first fabric layers is 3 to 15%, the impregnation amount of the shear thickening fluid impregnated in the second fabric layers is 15 to 30%. Method for producing a bulletproof material having a shear thickening fluid characterized in that. 제8항에 있어서, 상기 전면부, 중앙부, 후면부의 직물층들은,
아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유,폴리프로필렌 섬유,자일론 섬유, 나일론 섬유,유리 섬유,탄소 섬유 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법.
The method of claim 8, wherein the front, center, rear fabric layers,
A method for producing a bulletproof material having a shear thickening fluid comprising any one of aramid fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, xylon fiber, nylon fiber, glass fiber, carbon fiber.
제8항에 있어서, 상기 전단농화유체는 실리카 졸을 포함하며, 상기 전단농화유체의 분산매는 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법.The method of claim 8, wherein the shear thickening fluid comprises a silica sol, and the dispersion medium of the shear thickening fluid includes polyethylene glycol. 제8항에 있어서, 상기 전단농화유체는,
유기용매에 분산된 무기 나노입자를 포함하는 유체이며, 상기 무기 나노 입자는 산화규소, 산화알루미늄, 탄산칼슘, 자연광물입자 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 유기용매는 메탄올,에탄올, 에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단농화유체를 갖는 방탄재의 제조 방법.

The method of claim 8, wherein the shear thickening fluid,
A fluid comprising inorganic nanoparticles dispersed in an organic solvent, wherein the inorganic nanoparticles include silicon oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, natural mineral particles or mixtures thereof, and the organic solvent includes methanol, ethanol, ethylene glycol, Method for producing a bulletproof material having a shear thickening fluid, characterized in that it comprises at least one of polyethylene glycol.

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