KR101229550B1 - 방탄복용 직물적층구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경사방향 및 위사방향으로 직물띠가 교차하여 형성된 한장이상의 제1섬유시트와 멀티필라멘트로 제직된 한장이상의 제2섬유시트가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조에 관한 것으로서 본 발명에 의해 중량이 높으며 뻣뻣하여 착용시 동작성이 저하되었던 종래의 방탄복의 문제점을 극복하여 우수한 방탄성능을 보유하면서도 유연성이 있고 통기성이 우수하며 경량인 방탄복용 직물적층구조를 제공할 수 있었다.

Description

방탄복용 직물적층구조{Fabric Layer For Bulletproof Clothes}

본 발명은 총기로부터 인체를 보호하기 위한 방탄복의 방탄소재로 활용하기 위한 직물적층구조에 관한 것이다.

방탄복은 발사되는 총알이나 폭발로 발생하는 파편 등으로부터 우리의 몸을 보호하는 보호복으로서 소프트타입과 하드타입으로 나눌 수 있다. 소프트타입의 방탄복은 여러겹의 직물이나 섬유복합직물의 적층구조로 되어 있으며 소구경권총이나 섬유복합직물의 적층구조로 되어 있으며 소구경권총이나 산탄총알, 수류탄의 파편으로부터 인체를 보호하는데 사용된다. 소총이상의 충격자로부터 보호받기 위해서는 상기 소프트타입에 금속이나 세라믹판을 보강한 하드타입의 방탄복이 사용된다. 일반적으로 소프트타입은 경찰관이나 보안요원 보디가드등이 사용하며, 하드타입은 용병, 특수부대요원등의 군인들이 사용하고 있다.

이러한 방탄복은 강력한 섬유층을 이용하여 날아오는 총알의 모양을 변형시키고 그물과 같은 형상으로 포획함으로써 총알로부터의 힘을 넓은 영역으로 분산시킨다. 따라서 방탄복은 총알의 변화로부터 발생하는 에너지를 흡수함으로써 총알이 섬유층을 완전히 관통하는 것을 막는 역할을 한다. 총알의 변형으로 섬유층의 일부는 파손될 수 있으나 이 결과 에너지는 더 넓은 영역으로 분산되게 된다.

비록 방탄복이 총알을 막아주기는 하지만 총알의 에너지가 어느 정도는 인체에도 영향을 미치게 된다. 그렇기 때문에 방탄복을 입었다할지라도 총알을 맞은 부분의 인체에는 충격이 가해지게 된다. 따라서 방탄복의 성능을 평가하는 데는 방탄의 성능뿐만 아니라 인체에 비치는 충격까지도 고려하여야 한다.

방탄복은 세계 제2차대전이래부터 급속도로 발전하기 시작하였는데, 1945년 미국은 유리섬유복합직물로 적층된 방탄복을 개발하였으며, 한국전쟁중에는 나일론직물에 섬유강화플라스틱이나 알루미늄을 접목한 방탄복이 개발되었다. 한편, 1970년대 중반에 듀폰의 케블라를 사용한 방탄복이 개발되어 경찰관등이 사용할 수 있는 방탄복으로 사용되었다. 그 후 케블라와 철판을 소재로 한 방탄복이 널리 사용되었으나 큰 파편이나 고속총알을 심장부위에 맞았을 때에는 그 충격으로부터 인명을 보호할 수 가 없는 문제점이 발생하였다. 이러한 문제점을 보완하기 위한 여러종류의 방탄복이 개발되었으나 그 무게가 무거워 경찰관이나 경호원등이 일상생활에서 착용하기는 어려운 문제점을 안고 있었다.

이러한 방탄소재에 대한 연구는 원사개발측면부터 직조방법 및 적층방법에 있어서 다양하게 이루어지고 있다. 특히, 고강력원사를 이용한 직조기술을 적용하여 직물을 강인하게 함으로써 탄도체의 관통을 막거나, 직물을 성글고 유연하게 직조함으로써 탄환의 충격에너지의 분산을 유도하는 방식의 기술이 다양하게 시도되어 왔다. 그 일례로 대한민국 공개특허공보 제1996-0010933호에서는 직물의 경위사에 있어 한쪽은 관통방지, 다른 한쪽은 충격시 신장을 통한 에너지 흡수를 목적으로 경위사를 상이한 실을 사용한 방탄용 직물을 제조하는 기술을 개시하고 있으나 직물의 유연성이 부족하고 중량이 과다한 문제점이 있었다.

그러므로 본 발명에 의하면 상기 종래의 방탄복이 중량이 높으며 뻣뻣하여 착용시 동작성이 저하되었던 문제점을 극복하여 유연성이 있으면서 우수한 방탄성능을 보유한 경량 방탄복용 직물적층구조를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 경사방향 및 위사방향으로 직물띠가 교차하여 형성된 한장이상의 제1섬유시트와 멀티필라멘트로 제직된 한장이상의 제2섬유시트가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조가 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 방탄복용 직물적층구조는 방탄복의 내부에 삽입되는 방탄소재로 사용하기 위한 것으로서, 경사방향 및 위사방향으로 직물띠가 교차하여 형성된 한장이상의 제1섬유시트와 멀티필라멘트로 제직된 한장이상의 제2섬유시트가 적층되어 이루어진 것이다.

즉, 본 발명의 방탄복용 직물적층구조는 고강도원사를 사용하여 만들어진 시트인 제1섬유시트와 제2섬유시트의 적층구조로서 탄환이 각 섬유시트를 관통하는 때의 탄환 운동에너지 흡수의 극대화 및 마찰력 증진효과가 우수하면서 직물조직의 형태안정성이 우수한 적층구조를 제공함으로써 유연하고 경량이면서도 우수한 방탄능력을 가지도록 한 것이다.

본 발명의 제1섬유시트 및 제2섬유시트의 구성섬유는 아라미드섬유, 초고분자량폴리에칠렌섬유, 폴리벤족사졸섬유 및 탄소섬유 중 어느 하나로 된 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 방탄복용 직물적층구조의 구성요소인 제1섬유시트의 일례는 도 1에 도시된 바와 같이 경사방향 및 위사방향 중 어느 한 방향으로만 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물띠(1)로 이루어지고 나머지 한방향은 평직조직으로 제직된 직물띠, 즉 평직직물띠(2)로 이루어진 시트를 사용한다. 상기 세폭직물로는 띠직물, 원형직물띠 등을 사용할 수 있다. 이러한 제1섬유시트를 제조하기 위한 한 방법으로는 평직조직으로 제직된 직물을 경사방향으로 일정간격을 두고 절개하여 준비한 후, 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물(1)을 일정넓이로 절단하여 띠모양을 이루어 상기 평직조직의 절개면 사이로 넣어 한올의 평직조직으로 제직된 직물띠(2)마다 부침을 하도록 하여 도 1과 같이 제조할 수 있다. 다른 방법으로는 각각 준비된 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물띠(1)를 위사방향으로, 평직조직으로 제직된 직물띠(2)를 경사방향으로 공급하여 전체적으로 평직조직과 같이 제1섬유시트를 제공할 수도 있겠다.

본 발명의 방탄복용 직물적층구조의 구성요소인 제1섬유시트의 또 다른 일례는 경사방향 및 위사방향 모두 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물띠로 이루어지도록 할 수 있다. 상기 제1섬유시트의 예에서 상기 직물띠는 브레이드직물띠, 세폭직물 중 두가지 이상이 교호로 배열되도록 할 수도 있겠다.

일반적으로 직물조직 중 평직은 직물밀도가 높고 직물의 형태안정성이 우수하나 단위면적당 중량이 높으며 방탄소재로 사용하는 경우에 탄환의 마찰력증진효과가 낮다. 그러나 직물조직중 브레이드직물, 세폭직물은 직물의 형태안정성은 평직보다 좋지 않으나 단위면적당 중량이 낮을 뿐만 아니라 탄환이 관통하는 때에 탄환의 운동에너지흡수의 극대화 및 마찰력을 증진시킬 수 있도록 경ㆍ위사의 유격이 이루어 질 수 있다. 그 중에서도 특히, 브레이드 조직의 경우 사의 절단이 없이 일정 각도로 계속해서 연결되어 제직된 형태이기 때문에 탄환의 충격전파가 용이할 것으로 판단된다. 상기 브레이드(Braid)조직은 도 3 및 도 4와 같이 경사와 위사가 제직방향으로부터 일정한 각도를 형성하여 제직한 것으로서 각 경사가 위사와 1 대 1로 부침을 형성하지 아니하고 2올이상을 건너뛰면서 부침한 조직으로서 2축 브레이드조직 또는 3축 브레이드조직이 바람직하다.

본 발명의 도 2에 도시된 상기 제1섬유시트(100)가 경사방향으로 평직조직으로 제직된 직물띠로, 위사방향으로 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물띠(1)로 형성되는 경우에 직물적층구조의 유연성제고, 브레이드조직의 단위면적당 중량저감, 탄환 운동에너지 흡수의 극대화 및 마찰력 증진효과 및 평직조직의 형태안정성 제고효과를 가져올 수 있는 것이다.

도 2에 도시된 제2섬유시트(200)는 멀티필라멘트로 이루어진 평직조직의 직물로서 방탄복용 직물적층구조의 후면부 즉, 인체에 가까워지는 부위로 적층됨으로써 전체 방탄복용 직물적층구조의 형태를 유지하는 역할을 한다. 경우에 따라서는 상기 제1섬유시트와 상기 제2섬유시트를 교호로 적층시킬 수도 있다.

본 발명의 방탄복용 직물적층구조는 상기 제1섬유시트가 2~10장이 적층되고,

상기 제2섬유시트가 2~20장이 적층되어 이루어 진 것이 전체 방탄복용 직물적층구조의 단위면적당 중량을 낮추는데 효과적이다.

특히, 상기 적층된 제1섬유시트는 도 2에 도시된 바와 같이 표면에 나타나는 직물띠의 방향이 직교하도록 2장이상(100,100’)이 적층되도록 하여 브레이드조직과 같은 직물띠의 중첩에 따른 탄환의 관통시 탄환의 운동에너지흡수의 극대화 및 마찰력증진효과를 극대화할 수 있어 바람직하다.

한편, 본 발명의 방탄복용 직물적층체의 형태안정성 및 방탄성능의 향상을 위해 상기 제1섬유시트는 경사방향의 띠와 위사방향의 띠가 봉제되어 일체화되도록 할 수도 있다.

그러므로 본 발명에 의하면 상기 종래의 방탄복이 중량이 높으며 뻣뻣하여 착용시 동작성이 저하되었던 문제점을 극복하여 우수한 방탄성능을 보유하면서도 유연성이 있고 통기성이 우수하며 경량인 방탄복용 직물적층구조를 제공할 수 있었다.

도 1은 본 발명의 방탄복용 직물적층구조의 제1섬유시트의 표면사진이다.
도 2는 본 발명의 방탄복용 직물적층구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 방탄복용 직물적층구조의 제1섬유시트의 구성요소인 브레이드직물의 한예인 2축블레이드의 표면사진이다.
도 4는 본 발명의 방탄복용 직물적층구조의 제1섬유시트의 구성요소인 브레이드직물의 한예인 3축블레이드의 표면사진이다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 방탄복용 직물적층구조에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

섬도 840d, 파단강도 26.5g/d, 신도 3.6% 및 영률 800g/d 인 아라미드 필라멘트를 사용하여 평직조직으로 아라미드직물을 제직한 후 경사방향으로 2.2㎝간격을 두고 절개한 후, 동일한 아라미드 필라멘트를 사용하여 2축브레이드조직을 제직한 후 2.4㎝의 폭으로 절단하여 직물띠로 만든 후, 상기 준비된 평직조직의 절개면 사이로 넣어 한올의 평직띠마다 부침을 하도록 하여 도 1과 같이 제1섬유시트를 준비하였다.

한편, 상기 제1섬유시트의 평직부분과 동일하게 평직조직을 제직하여 상기 제1섬유시트와 같은 넓이로 절단하여 준비하였다.

상기 제1섬유시트 5장을 적층시키되 표면에 나타나는 브레이드조직의 방향이 직교하도록 적층한 후, 상기 준비된 제2섬유시트 12장을 상기 제1섬유시트의 후면부에 적층하여 본 발명의 방탄복용 직물적층구조를 제조하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서 준비된 평직조직의 제2섬유시트만을 36장 적층하여 방탄복용 직물적층구조를 제조하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1의 물성 및 NIJ Standard-0101.06 Standard of Ballistic Test (탄두무게:8.05g, 장약량:0.398g, 탄환속도 434.489m/s)에 따라 방탄성능을 평가하여 다음 표 1에 나타내었다.

구 분	무게(g)	단위면적당무게(g/㎠)	후면변형깊이(㎜)	변형직경 (㎜)	관통장수
실시예 1	946.81	0.592	39	61, 67.5	제1섬유시트 3장, 제2섬유시트 7장
비교예 1	1,132.2	0.708	38	58.3, 69.3	12.3장

상기 표 1에서와 같이 실시예 1과 비교예 1은 동등한 수준의 후면변형깊이와 변형직경을 나타내어 NIJ 규격에 부합되는 동등한 방탄성능을 가지고 있으나, 실시예 1은 비교예 1에 비해 중량을 15% 이상 경량화 시킨 경우임을 알 수 있다. 뿐만 아니라 실시예에 있어서 후면변형의 너비 차이가 비교예에 비하여 낮게 나타나서 방향에 따른 편차도 축소되어 탄환의 운동에너지흡수가 균일함을 확인할 수 있었다.

1 : 브레이드조직으로 제직된 직물띠
2 : 평직조직으로 제직된 직물띠
100 : 제1섬유시트
200 : 제2섬유시트

Claims (11)

1. 경사방향 및 위사방향으로 직물띠가 교차하여 형성된 한장이상의 제1섬유시트와 멀티필라멘트로 제직된 한장이상의 제2섬유시트가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1섬유시트는 경사방향 및 위사방향 중 어느 한 방향으로만 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물띠로 이루어지고 나머지 한방향은 평직조직으로 제직된 직물띠로 이루어지고, 상기 제2섬유시트는 멀티필라멘트로 이루어진 평직조직의 직물인 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1섬유시트는 경사방향 및 위사방향 모두 브레이드직물띠, 세폭직물 중 어느 하나인 직물띠로 이루어지고, 상기 제2섬유시트는 멀티필라멘트로 이루어진 평직조직의 직물인 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 제1섬유시트 및 제2섬유시트는 아라미드섬유, 초고분자량폴리에칠렌섬유, 폴리벤족사졸섬유 및 탄소섬유 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1섬유시트는 2~10장이 적층되고, 상기 제2섬유시트는 2~20장이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서, 상기 적층된 제1섬유시트는 직물띠의 방향이 직교하도록 2장이상이 적층된 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
9. 제 6항에 있어서, 상기 제2섬유시트는 상기 제1섬유시트의 후면부에 적층되는 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
   
10. 제 1항에 있어서, 상기 제1섬유시트와 상기 제2섬유시트는 교호로 적층되는 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.
    
11. 제 1항에 있어서, 상기 제1섬유시트는 경사방향의 직물띠와 위사방향의 직물띠가 봉제되어 일체화된 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물적층구조.

Images