KR101453293B1 - 보호 헬멧 - Google Patents

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KR101453293B1
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애쇼크 배트네이거
로리 엘. 와그너
브라이언 디. 알비즌
브래들리 엘. 그런든
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허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

섬유성 재료의 복수 층 내 두 유형의 고강력 섬유로부터 형성된 헬멧 외피. 상기 섬유성 재료는 수지 매트릭스 내 섬유성 망상구조의 형태이다. 각 유형의 섬유층이 복수로 존재한다. 바람직하게 섬유층의 외부 세트는 아라미드 섬유로부터 형성되고 섬유층의 내부 세트는 고강력 폴리올레핀 섬유로부터 형성된다. 제 3 유형의 섬유 재료가 또한 섬유의 추가 세트로 사용되고 헬멧 외피의 외부층으로 사용될 수 있다. 상기 섬유층의 제 3 유형은 수지 매트릭스 내에도 존재하는 유리섬유로부터 형성된다. 상기 헬멧은 가볍고, 우수한 방탄 특성을 가지며 군용 및 비-군용 적용 모두에 있어서 유용하다.
폴리올레핀, 아라미드, 헬멧, 외피, 방탄

Description

보호 헬멧{Protective helmets}
본 발명은 군용, 법의 강제집행(law enforcement) 및 기타 다른 적용에 유용한 보호 헬멧에 관한 것이다.
보호 헬멧은 잘 알려져 있다. 이러한 헬멧은 군용 및 비-군용의 적용에서 사용되어 왔다. 후자의 예는 법의 강제집행용, 스포츠용 및 다른 유형의 안전 헬멧을 포함한다. 군대 및 강제집행 용도로 사용되는 보호 헬멧은 특히 방탄저항(ballistic resistance)일 것이 요구된다.
현재 가장 잘 알려진 군용 헬멧은 아라미드 섬유로부터, 전형적으로 페놀성 수지와 같은 수지 재료와 함께 아라미드 섬유의 몇몇 층의 형태로 형성된다. 아라미드 섬유로 형성된 헬멧이 예를 들어 미국 특허 4,199,388, 4,778,638 및 4,908,877에 개시된다. 이러한 헬멧은 만족으로운 성능을 갖지만, 상당히 무겁다.
무게가 감소되고 또한 위협적인 발사체에 대한 증가된 방탄저항을 갖는 보호 헬멧을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 외부로부터 내부를 향해 하기를 포함하는 외피(shell)를 포함하는 성형(molded) 헬멧이 제공된다:
제 1 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하는 제 1 복수 섬유층; 및
제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하며, 상기 제 1 복수 섬유층의 섬유가 폴리올레핀 섬유를 포함하는 경우 제 2 복수 섬유층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하고, 상기 제 1 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하는 경우 제 2 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 상기 제 1 복수 섬유층에 부착된 제 2 복수 섬유 층.
본 발명에 따르면, 외부로부터 내부를 향해 하기를 포함하는 외피(shell)를 포함하는 성형(molded) 헬멧이 또한 제공된다:
제 1 수지 매트릭스 내에 유리 섬유를 포함하는 제 1 복수 섬유층;
제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하는, 상기 제 1 복수 섬유층에 부착된 제 2 복수 섬유층; 및
제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력 섬유의 망상구조를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 폴리올레핀 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 상기 제 2 복수 섬유층에 부착된 제 3 복수 섬유층.
나아가, 본 발명에 따르면, 하기의 단계를 포함하는 헬멧 외피의 제조방법이 제공된다:
제 1 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하는 제 1 복수 섬유층을 주형(mold)에 제공하는 단계;
제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하며, 상기 제 1 복수 섬유층의 섬유가 폴리올레핀 섬유를 포함하는 경우 제 2 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하고, 상기 제 1 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하는 경우 제 2 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 제 2 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계; 및
상기 제 1복수 섬유층 및 제 2복수 섬유층에 열 및 압력을 제공하여 상기 제 1 복수 섬유층과 상기 제 2 복수 섬유층을 부착시켜 완전한 헬멧 외피를 형성하는 단계.
본 발명의 또 다른 구현에 따르면, 하기의 단계를 포함하는 헬멧 외피의 제조방법이 제공된다:
제 1 수지 매트릭스 내에 유리 섬유를 포함하는 제 1 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계;
제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력 섬유의 망상구조를 포함하는, 제 2 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계;
제 3 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력 섬유의 망상구조를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 폴리올레핀 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 제 3 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계; 및
상기 제 1 복수 섬유층, 제 2 복수 섬유층 및 제 3복수 섬유층에 열 및 압력을 제공하여, 상기 제 1 복수 섬유층과 상기 제 2 복수 섬유층을 부착시키고, 상기 제 2 복수 섬유층과 상기 제 3복수 섬유층을 부착시켜, 완전한 헬멧 외피를 형성하는 단계.
두 개의 분리된 고강력 섬유의 섬유 망상구조 세트를 이용하여 보다 가벼운 무게의 헬멧을 생산할 수 있는 것을 발견하였다. 나아가, 유리 섬유의 섬유 망상구조의 세번째 세트를 사용하여 헬멧의 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다. 본 발명의 헬멧은 우수한 방탄저항성을 가지며 발사체를 변형시킬 수 있고 파편화되거나 변형된 발사체를 포획할 수 있다. 상기 헬멧은 방탄(ballistic) 보호를 위한 필수적인 보호 시스템을 제공하며 비-방탄 적용에서도 사용될 수 있다.
바람직하게, 두 개의 복수 층으로부터 형성된 구조로, 외부층은 아라미드 섬유로 형성되고 내부층은 고강력 폴리올레핀 섬유(더욱 바람직하게는, 고강력 폴리에틸렌 섬유)로 형성된다. 세 개의 헬멧 재료 성분으로, 외부층은 유리 섬유의 복수 층으로 형성되고, 중간층은 바람직하게는 아라미드 섬유의 복수층으로 형성되고, 내부층은 바람직하게는 복수의 고강력 폴리올레핀 섬유(보다 바람직하게는, 고강력 폴리에틸렌 섬유)로부터 형성된다.
본 발명의 자세한 설명
본 발명의 보호 헬멧은 섬유의 고강력 아라미드 망상구조의 복수층 및 섬유의 고강력 올리폴레핀 망상구조의 복수층을 포함한다. 상술한 바와 같이, 이들은 또한 유리 섬유 망상구조의 복수층을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적으로, 섬유는 길이 치수가 폭 및 두께의 횡 치수보다 훨씬 큰 연장체(elongated body)이다. 따라서, 상기 용어 섬유는 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 리본(ribbon), 스트립(strip), 스테이플(staple) 및 다른 형태의 잘라지거나 절단되거나 또는 불연속적이며 규칙적이거나 불규칙적인 단면을 갖는 섬유를 포함한다. 상기 용어 "섬유"는 어떠한 상술한 복수 또는 이의 조합을 포함한다. 얀(yarn)은 여러 섬유 혹은 필라멘트로 구성된 연속적인 가닥이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 용어 "고강력 섬유"는 약 7g/d 이상의 강력(tenacity)를 갖는 섬유를 의미한다. 바람직하게, 상기 섬유는 ASTM D2256에 의해 측정하는 경우 적어도 약 150g/d의 초기 인장계수(initial tensile moduli) 및 적어도 약 8J/g의 파괴에너지(energies-to-break)를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 용어 "초기 인장 계수", "인장계수" 및 "계수"는 얀에 대해 ASTM 2256에 의해 측정한 탄성(elasticity) 및 엘라스토머 또는 매트릭스 재료에 대해 ASTM D638에 의해 측정한 탄성의 계수를 의미한다.
바람직하게, 상기 고강력 섬유는 약 10g/d 이상, 보다 바람직하게 약 15g/d 이상, 더욱 바람직하게 약 20 g/d 이상, 그리고 가장 바람직하게 약 25g/d 이상의 강력을 갖는다.
본 발명에 유용한 섬유의 단면은 매우 다양하다. 이들은 단면이 구형, 편평하거나 타원형일 수 있다. 이들은 또한 필라멘트의 직선 또는 길이 축으로부터 돌출되는 하나 이상의 규칙적이거나 불규칙적인 로브(lobe)를 갖는 불규칙하거나 규칙적직 다-로브(multi-lobal) 단면일 수 있다. 특히 상기 섬유는 실질적으로 구형, 편평하거나 타원형 단면인 것이 바람직하며, 실질적으로 단면이 구형인 섬유가 가장 바람직하다.
본 명에서에 사용된 고강력 섬유의 얀은 예를 들어 약 50 내지 약 5000 데니어, 보다 바람직하게는 약 200 내지 약 5000 데니어, 더욱 바람직하게는 약 650 내지 약 3000 데니어, 그리고 가장 바람직하게는 약 800 내지 약 1500 데니어와 같은 어떠한 적절한 데니어(denier)일 수 있다.
본 발명의 상기 섬유 망상구조는 바람직하게는 직물, 편물 또는 부직물의 형태이다. 바람직하게, 고강력 복수 섬유층의 층 내 섬유의 적어도 약 50 중량%가 고강력 섬유이다. 보다 바람직하게, 고강력 복수 섬유층의 층 내 섬유의 적어도 약 75 중량%가 고강력 섬유이다. 가장 바람직하게, 고강력 복수 섬유층의 층 내 섬유의 모든 섬유 또는 실질적으로 모든 섬유가 고강력 섬유이다.
본 발명에 따르면, 상기 헬멧 외피는 상이한 방탄 재료 층으로부터 형성된다. 바람직하게, 제 1 유형의 고강력 섬유로부터 형성된 섬유층의 제 1 그룹 및 제 2유형의 고강력 섬유로부터 형성된 섬유층의 제 2 그룹이 있다. 이러한 섬유는 아라미드 섬유이거나 또는 폴리올레핀 섬유이다. 상기 폴리올레핀 섬유는 바람직하게는 고강력 폴리올레핀 섬유 및/또는 고강력 폴리프로필렌 섬유이다. 가장 바람직하게, 상기 폴리올레핀 섬유는 고강력 폴리에틸렌 섬유이며, 이는 또한 연장 사슬 폴리에틸렌 섬유 또는 고배향 고분자량 폴리에틸렌 섬유로서 알려져 있다. 본 명세서에서 유용한 상기 아라미드 및 폴리올레핀 섬유는 우수한 방탄 저항 특성을 갖는다.
미국 특허 4,457,985는 고분자량 폴리에틸렌 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 일반적으로 기술하고, 상기 특허의 상세한 설명은 본 명세서와 모순되지 않는한 참고문헌으로 편입된다. 폴리에틸렌 섬유의 경우, 적절한 섬유는 중량평균분자량이 적어도 약 150,000, 바람직하게는 적어도 약 백만, 그리고 가장 바람직하게는 약 2백만 내지 약 5백만 사이이다. 이러한 고분자량 폴리에틸렌 섬유는 용액 내 스펀(spun)(미국 특허 번호 4,137,394 및 미국 특허 번호 4,356,138 참고), 또는 용액으로부터 필라멘트 스펀하여 겔(gel) 구조를 형성하거나(미국 특허 번호 4,413,110, 독일 공개 번호 3,004,699 및 GB 특허 번호 2051667 참고), 또는 상기 폴리에틸렌 섬유는 롤링(rolling) 및 드로잉(drawing) 공정에 의해 생산될 수 있다(미국 특허 번호 5,702,657 참고). 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상기 용어 폴리에틸렌은 소량(minor amount)의 사슬 분지(chain branching) 또는 100 주(main) 사슬 탄소 원자 당 약 5 변형 단위(modifying unit)를 초과하지 않는 공모노머(comonomer)를 포함할 수 있고, 또한 이에 혼합된 약 50 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 알켄-1-폴리머, 특히 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌, 1차 모노머로 모노-올레핀을 포함하는 공폴리머, 산화 폴리올레핀, 그래프트(graft) 폴리올레핀 공폴리머 및 폴리옥시메틸렌와 같은 폴리머 첨가제, 또는 항산화제, 윤활제, 자외선 스크리닝제, 염료 등과 같이 통상적으로 편입되는 저분자량 첨가제를 포함할 수 있는 우세한 선형(predominantly linear) 폴리에틸렌 재료를 의미한다.
고강력 폴리에틸렌 섬유는 상업적으로 입수가능하며 미국 뉴저지주 모리스톤의 Honeywell International Inc.에 의해 SPECTRA®의 제품명으로 판매된다. 다른 공급처로부터의 폴리에틸렌 섬유 또한 사용될 수 있다.
제조 기술에 따라, 연신비와 온도, 및 다른 조건, 다양한 특성이 이러한 섬유에 부여될 수 있다. 상기 폴리에틸렌 섬유의 강력은 적어도 약 7g/d, 바람직하게는 적어도 약 15g/d, 더욱 바람직하게는 적어도 약 20 g/d, 보다 바람직하게는 정어도 약 25g/d, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 30g/d이다. 유사하게, Instron 인장 실험 장치에 의해 측정한 상기 섬유의 초기 인장계수(initial tensile moduli)는 바람직하게는 적어도 약 300g/d, 더욱 바람직하게는 적어도 약 500g/d, 보다 바람직하게는 적어도 약 1,000g/d, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 1,200g/d이다. 이러한 높은 수치의 초기인장계수 및 강력은 일반적으로 용액성장법(solution-grown) 또는 겔 스피닝(gel spinning) 공정을 사용하는 것에 의해서만 획득된다. 많은 필라멘트는 이들의 형성 재료인 폴리머의 녹는점보다 보다 높은 녹는점을 갖는다. 따라서, 예를 들어, 약 150,000, 약 백만 및 약 2백만 분자량의 고분자량 폴리에틸렌은 일반적으로 벌크에서 138℃의 녹는점을 갖는다. 이러한 재료로 만들어진 고배향 폴리에틸렌 필라멘트는 약 7℃ 내지 약 12℃ 높은 녹는점을 갖는다. 따라서, 녹는점에 있어서의 약간의 증가는 상기 벌크 폴리머와 비교할 때 필라멘트의 결정의 완성 및 높은 결정 배향을 반영한다.
유사하게, 적어도 약 200,000, 바람직하게 적어도 약 백만 및 보다 바람직하게 적어도 약 2백만의 중량평균분자량의 고배향 고분자량 폴리프로필렌 섬유가 사용될 수 있다. 이러한 연장 사슬(extended chain) 폴리프로필렌은 상기한 다양한 참고문헌에서 지시된 기술, 그리고 특히 미국 특허 번호 4,413,110의 기술에 의해 상당히 잘 배향된 필라멘트로 형성될 수 있다. 폴리프로필렌은 폴리에틸렌보다 훨씬 낮은 결정 재료이며, 펜던트 메틸기를 포함하고, 폴리프로필렌으로 획득할 수 있는 강력 수치는 일반적으로 실질적으로 폴리에틸렌에 대해 대응하는 값 미만이다. 따라서, 적절한 강력은 바람직하게는 적어도 약 8g/d, 더욱 바람직하게는 약 11g/d이다. 폴리프로필렌에 대한 상기 초기 인장계수(initial tensile moduli)는 바람직하게는 적어도 약 160g/d, 더욱 바람직하게는 적어도 약 200g/d이다. 상기 폴리프로필렌의 녹는점은 일반적으로 배향 과정에 의해 몇도 상승되어, 상기 폴리프로필렌 필라멘트는 바람직하게 적어도 168℃, 보다 바람직하게 적어도 170℃의 주된 녹는점을 갖는다. 상술한 파라미터에 대한 바람직한 범위는 특히 최종 제품에서 유리하게 향상된 성능을 제공할 수 있다. 적어도 약 200,000의 중량평균분자량을 갖는 섬유를 상술한 파라미터(계수 및 강력)에 대한 바람직한 범위와 결합하는 것은 최종 제품에서 유리하게 향상된 성능을 제공할 수 있다.
아라미드 섬유의 경우, 방향성 폴리아미드로부터 형성된 적절한 섬유가 미국 특허 번호 3,671,542에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서와 모순되지 않는한 참고문헌으로 편입된다. 바람직한 아라미드 섬유는 적어도 약 20g/d의 강력, 적어도 약 400 g/d의 초기인장계수 및 적어도 약 8J/g의 파괴에너지(energies-to-break)를 가질 것이며, 특히 바람직한 아라미드 섬유는 적어도 약 20g/d의 강력 및 적어도 약 20J/g의 파괴에너지(energies-to-break)를 가질 것이다. 가장 바람직한 아라미드 섬유는 적어도 약 20g/d의 강력, 적어도 약 900 g/d의 초기인장계수 및 적어도 약 30J/g의 파괴에너지(energies-to-break)를 가질 것이다. 예를 들어, 적당히 높은 계수 및 강력 값을 갖는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 필라멘트는 특히 방탄저항 합성물의 형성에 유용하다. 예로는 각각 초기인장계수 및 강력의 수치로서 500g/d 및 22g/d를 갖는 Kevlar®29 및 1000g/d 및 22g/d를 갖는Kevlar®49이다. 다른 예로는 400, 640 및 840 데니어로 듀폰(du Pont)로부터 입수할 수 있는 Kevlar®129 및 KM2, 및 1000 데니어를 갖는 Teijin으로부터의 Twaron®T2000이다. 다른 제조사로부터의 아라미드 섬유 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 공(co)-폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드 3,4'옥시디페닐렌 테레프탈아미드)와 같은 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)의 공폴리머가 또한 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 수행에서 유용한 것은 듀폰에 의해 Nomex®의 상품명으로 판매되는 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드) 섬유이다. 다양한 공급처로부터의 아라미드 섬유가 본 발명에서 사용될 수 있다.
고강도(high strength) 섬유가 바람직하게는 직물, 편물 또는 부직물(단방향성으로(unidirectionally) 배향된 섬유의 파일(pile) 또는 랜덤 배향으로 펠트된(felted) 섬유와 같은) 형태의 망상구조 내에 존재한다. 평직, 바스킷직(basket weave), 능직(twill), 사틴(satin), 3차원 직물, 및 이들의 어떠한 변형물과 같은 어떠한 짜임 패턴의 직물이 사용될 수 있다. 평직물이 바람직하며 동일한 경사(warp) 및 위사(weft) 수를 갖는 평직물이 보다 바람직하다.
얀의 각 그룹 내 상기 섬유의 망상구조는 바람직하게는 동일한 직물 포멧이다(예를 들어 직물, 편물 또는 부직물). 택일적으로, 섬유층의 각 그룹의 층 내에 패브릭(fabric) 유형의 혼합으로 존재할 수 있다. 바람직한 일 구현으로, 섬유의 두 그룹 내 섬유층은 직물의 형태이다.
일 구현으로, 패브릭은 바람직하게는 경사(warp) 방향 및 필(fill) 방향 모두에서 약 15 내지 약 55 사이의 EPI(end per inch)(약 5.9 내지 약 21.6 EPC(end per cm))를 가지며, 보다 바람직하게는 약 17 내지 약 45 사이의 EPI(약 6.7 내지 약 17.7의 EPC)를 갖는다. 얀은 바람직하게는 약 375 내지 약 1300의 데니어를 갖는다. 상기 결과는 바람직하게는 평방 야드(yard) 당 약 5 내지 약 19 온스(ounce)(약 169.5 내지 약 644.1 g/m2), 보다 바람직하게는 평방 야드(yard) 당 약 5 내지 약 11의 온스(ounce)(약 169.5 내지 약 373.0 g/m2) 사이의 중량을 갖는 직물이다. 이러한 패브릭의 예는 SPECTRA® 패브릭 스타일 902, 903, 904, 952, 955 및 960으로 지시되는 것이다. 다른 예는 SPECTRA? 패브릭 스타일 912와 같은 바스킷직으로부터 형성된 패브릭을 포함한다. 아라미드 패브릭의 예는 Kevlar® 패브릭 스타일 704, 705, 706, 708, 710, 713, 720, 745 및 755, 및 Twaron® 패브릭 스타일 5704, 5716 및 5931로서 지시되는 것이다. 상술한 패브릭은 예를 들어 미국의 남캘리포니아의 Hexcel of Anderson으로부터 입수가능하다. 당해 기술 분야의 숙련자는 본 명세서에 언급된 패브릭 구조물은 예시를 위한 것이며 본 발명이 이에 제한되는 것이 아님을 이해할 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 패브릭은 편물의 형태일 수 있다. 니트(knit) 구조는 4개의 주된 유형인 트리코(tricot), 라셸(rschel), 네트(net) 및 배향 구조와 함께, 교차 루프(intermeshing loop)을 포함하는 구조(construction)이다. 루프 구조의 특성 상 처음 세개의 카테고리의 니트는 섬유의 강도를 충분히 활용할 수 없기 때문에 적절하지 않다. 그러나, 배향된 니트 구조는 미세 데니어 니트 스티치(fine denier knitted stitches)에 의해 일정한 위치에 고정된 직선 인레이 얀(inlaid yarn)을 사용한다. 상기 얀은 얀의 인터레이싱(interlacing) 영향에 의해 직물에서 발견되는 권축(crimp) 효과 없이 완전히 직선이다. 얀(yarn) 내의 이러한 레이드(laid)는 설계된 요구에 따라 단축, 이축 또는 다축 방향으로 배향될 수 있다. 내력얀(load bearing yarn) 내 레잉(laying)에서 사용된 특정한 니트 장치가 바람직하며 상기 얀은 관통되지 않는다.
택일적으로, 섬유 망상구조의 층의 그룹의 고강도 섬유는 단방향성으로 배향된 섬유, 또는 랜덤 배향으로 펠트된(felted) 섬유의 파일(pile)과 같은 부직물의 형태일 수 있다. 단방향으로 배향된 섬유가 사용되는 경우, 바람직하게 이들은 교차-겹(ply) 배열로 사용되며 이 때 섬유의 제 1 층은 한 방향으로 연장되고 섬유의 제 2층은 상기 제 1층으로부터 90°의 방향으로 연장된다. 상기 각가의 파일은 단방향으로 배향된 섬유이고, 다음 파일은 바람직하게는 서로 회전되며, 예를 들어 0°/90°,0°/90°/0°/90° 또는 0°/45°/90°/45°/0° 또는 다른 각도로 회전된다. 상기 섬유의 망상구조가 펠트 형태인 경우, 이들은 니들펀치(needle punched) 펠트일 수 있다. 펠트는 랜덤으로 배향된 섬유의 부직 망상구조이며, 바람직하게 이 중 적어도 하나는 불연속 섬유이며, 바람직하게는 약 0.25 인치(0.64cm) 내지 약 10 인치(25cm) 범위의 길이를 갖는 스테이플(staple) 섬유이다. 이러한 펠트는 카딩(carding) 플루이드 레잉(fluid laying), 멜트블로운 및 스핀 레잉(spin laying)과 같이 당해 기술분야에 알려진 몇몇 기술에 의해 형성될 수 있다. 상기 섬유의 망상구조는 니들펀칭(needle punching), 스티치 본딩(stitch-bonding), 하이드로-교략(hydro-entanglement), 에어(air) 교략, 스펀본드, 스펀레이스(spun lace) 등과 같은 것에 의해 기계적으로, 접착제와 같이 화학적으로, 또는 섬유를 점결합(point bond)하거나 낮은 녹는점을 갖는 혼합 섬유로 열적으로 강화된다. 상기 바람직한 강화 방법은 니들펀칭 단독이거나 또는 다른 방법 중 하나가 후속하는 것이다. 바람직한 펠트는 니들펀칭 펠트이다.
상기 섬유성(fibrous) 층은 수지 매트릭스 내에 있다. 상기 섬유 파일을 위한 수지 매트릭스는 다양한 엘라스토머 및 바라는 특성을 갖는 다른 재료로부터 형성될 수 있다. 일 구현으로, 이러한 매트릭스 내에 사용된 엘라스토머 재료는 ASTM D638에 의해 측정하는 경우 약 6,000psi(41.4 MPa) 이하의 초기인장계수(탄성의 계수)를 갖는다. 보다 바람직하게, 상기 엘라스토머는 약 2,400 psi(16.5 MPa) 이하의 초기인장계수를 갖는다. 가장 바람직하게, 상기 엘라스토머 재료는 약 1,200 psi(8.23 MPa) 이하의 초기인장계수를 갖는다. 이러한 수지성 재료는 전형적으로 열가소성이지만 열경화성 물질 또한 유용하다.
바람직하게, 상기 수지 매트릭스는 경화되는 경우, ASTM D638 측정에 의해 적어도 약 1×106 pis(6895 MPa)와 같이 높은 인장계수를 갖는 것으로 선택된다. 이러한 재료의 예는 예를 들어 미국 특허 6,642,159에 개시되며, 이는 본 명세서에 모순되지 않는한 참고문헌으로 편입된다.
상기 합성물 층 내 섬유에 대한 수지 매트릭스 재료의 비는 최종 용도에 따라 다양할 수 있다. 상기 수지 매트릭스 재료는 섬유 및 수지 매트릭스의 총 중량의 바람직하게는 약 1 내지 약 98 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 95 중량 퍼센트, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 40 중량 퍼센트, 그리고 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량 퍼센트를 형성한다. 상기 퍼센트는 강화된(consolidated) 패브릭에 기초한다.
열가소성 및 열경화성 수지를 포함하는 다양한 재료가 수지 매트릭스로사 사용될 수 있으며, 후자가 바람직하다. 예를 들어, 어떠한 하기의 재료가 사용될 수 있다: 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 천연고무, 에틸렌-프로필렌 공폴리머, 에틸렌-프로필렌-디엔, 터폴리머, 폴리술피드 폴리머, 열가소성 폴리우레탄, 폴리우레탄 엘라스토머, 클로로술폰화(chlorosulfonated) 폴리에틸렌, 폴리클로로프렌, 디옥틸프탈레이트 또는 당해 기술분야에 잘 알려진 다른 가소제를 이용한 가소화된 폴리비닐클로라이드, 부타디엔 아크릴로니트릴 엘라스토머, 폴리(이소부틸렌-공(co)-이소프렌), 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리에테르, 플루오로엘라스토머, 실리콘 엘라스토머, 열가소성 엘리스토머, 및 에틸렌의 공폴리머. 열경화성 수지의 예는 메틸에틸케톤, 아세톤, 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알콜, 시클로헥산, 에틸 아세톤, 및 이의 조합과 같이 탄소-탄소 포화 용매 내에 용해될 수 있는 것을 포함한다. 이러한 열경화성 수지 중에는 비닐에스테르, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 디알릴 프탈레이트, 페놀 포름알데히드와 같은 페놀성 수지, 폴리비닐 부티랄, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 및 이의 혼합물 등이다. 상술한 미국 특허 6,642,159에 개시된 수지가 포함된다. 바람직한 경화성 수지는 에폭시 수지, 페놀성 수지, 비닐 에스테르 수지, 우레탄 수지 및 폴리에스테르 수지 및 이의 혼합을 포함한다. 폴리에틸렌 섬유 패브릭을 위한 바람직한 열경화성 수지는 적어도 하나의 비닐 에스테르, 디알릴 프탈레이트, 및 임의로 비닐 에스테르 수지의 경화를 위한 촉매를 포함한다.
바람직한 엘라스토머 재료 그룹의 하나는 복합(conjugated) 디엔 및 비닐 방향성 공중합체의 블록 공폴리머이다. 부타디엔 및 이소프렌은 바람직한 복합 디엔 엘라스토머이다. 스티렌, 비닐톨루엔 및 t-부틸 스티렌이 바람직한 복합 방향성 모노머이다. 폴리이소프렌을 편입하는 블록 공폴리머는 수소화되어 포화된 탄화수소 엘라스토머 단편을 갖는 열가소성 엘라스토머를 생산할 수 있다. 상기 폴리머는 R-(BA)x(x=3-150) 형의 단순 트리(tri)-블록 공폴리머일 수 있으며; 상기 식에서 A는 폴리비닐 방향성 모노머로부터의 블록이고 B는 복합 디엔 엘라스토머로부터의 블록이다. 바람직한 수지 매트릭스는 Kraton Polymer LLC로부터 입수가능한 Kraton® D1107 이소프렌-스티렌-이소프렌 블록 공중합체와 같은 이소프렌-스티렌-이소프렌 블록 공중합체이다. 본 명세서에서 유용한 다른 수지 매트릭스는 물에 분산된 폴리우레탄 수지의 공폴리머 혼합과 같은 열가소성 폴리우레탄이다.
상기 수지 재료는 카본 블랙, 실리카 등과 같은 충전제(filler)와 함께 혼합될 수 있고 오일과 함께 연장되고 고무 공학자에게 잘 알려진 방법을 사용하여 황, 퍼옥시드, 금속 산화물 또는 방사선 경화 시스템에 의해 가황될(vulcanized) 수 있다. 상이한 수지의 혼합이 또한 사용될 수 있다.
바람직하게, 상기 각 복수 섬유층의 수지 매트릭스는 다른 복수 섬유층 내 매트릭스 수지와 동일하거나 융화성이다. 상기 "융화성(compatible)"은 상기 수지의 화학적 성질이 각 프리프레그(prepreg) 수지가 동일한 성형(molding) 압력, 온도 및 성형 기간 하에서 처리될 수 있는 것을 의미한다. 이는 상이한 섬유의 두 개 이상의 복수 섬유층이 존재하는 것과 상관없이 헬멧 외피가 하나의 사이클에서 성형될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 특정 구현으로 유리 섬유의 복수의 섬유층이 사용되며, 바람직하게는 상기 헬멧 외피의 외부층으로서 사용된다. 이러한 층은 또한 수지 매트릭스 내 섬유층으로서 형성된다.
유리섬유층에 유용한 수지는 고강력섬유층과 관련하여 상술한 것과 동일하고, 다른 층에 대해 상기에서 기술된 바와 같이 동일한 양으로 섬유층에 존재할 수 있따. E 타입 및 S 타입 섬유를 포함하는 다양한 유형의 유리 섬유가 사용될 수 있다. 상기 유리섬유층은 또한 고강력 섬유층과 관련하여 상기에서 언급된 직물, 편물 및 부직물(단방향성 및 랜덤으로 펠트된 것 모두) 패브릭 유형과 같은 다양한 패브릭 형태 내에 존재할 수 있다. 섬유유리 직물의 예는 스타일 1528, 3731, 3733, 7500, 7532, 7533, 7580, 7624, 7628 및 7645로 지시된 것이며, 이는 Hexel로부터 입수할 수 있다.
섬유유리 프리프레그의 사용에 의해, 상기 섬유유리의 비용은 아라미드 및 폴리에틸렌 패브릭의 비용과 비교할 때 일부이기 때문에 헬멧의 비용이 현저하게 감소할 수 있다. 상기 유리섬유층은 가장 딱딱하며 매우 거칠거칠하다. 따라서, 이들은 바람직하게는 헬멧의 최외부층에 배치된다. 상기 아라미드 섬유층은 우수한 방탄저항 및 적절한 뒷면 변형(back face deformation)을 가지고, 특히 세 개의 섹션 복합물의 중앙 섹션의 용도에 적합하다. 폴리에틸렌 패브릭 복합물은 비교적 유연하고 성형 시 가장 덜 거칠거칠하며 가장 낮은 중량 및 특정 발사체에 대한 가장 높은 방탄저항을 갖는다. 상기 폴리에틸렌 패브릭은 특히 헬멧의 세 개의 섹션 중 내부의 용도에 적합하다. 택일적으로, 세 개의 섹션 헬멧 내에서 상기 폴리에틸렌 층은 복합물 헬멧의 중앙 섹션일 수 있고 상기 아라미드 층은 내부 섹션으로 사용될 수 있다.
상기 헬멧이 고강력 섬유 층의 두 섹션만으로 형성되는 경우, 바람직하게 외부 섹션은 아라미드 층으로 형성되고 내부 섹션은 폴리에틸렌층으로 형성되나, 바람직한 경우 그 반대로 구성될 수 있다.
바람직하게, 각각의 복수 섬유층은 성형(molding) 전에 수지 매트릭스로 코팅되거나 함침되어 프리프레그 패브릭을 형성한다. 일반적으로, 본 발명의 상기 섬유층은 바람직하게는 섬유 망상구조를 먼저 구성하고(예를 들어 직물층으로 시작) 그후 상기 망상구조를 매트릭스 조성물로 코팅하여 형성된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 상기 용어 "코팅"은 섬유 주변의 매트릭스 조성물의 연속 층 또는 상기 섬유 표면 상의 매트릭스 조성물의 불연속층을 갖는 각각의 섬유의 섬유 망상구조를 기술하기 위한 넓은 의미로 사용된다. 전자의 경우에, 상기 섬유는 매트릭스 조성물 내에 완전히 삽입된다고 할 수 있다. 상기 용어 코팅 및 함침은 본 명세서에서 호환가능하게 사용된다. 주형(mold) 내에서 상기 수지 매트릭스를 수지-프리(free) 섬유 층에 도포할 수 있으나, 이는 수지 코팅의 균일성 조절이 어렵기 때문에 바람직하지 않다.
상기 매트릭스 수지 조성물은 용액, 분산 또는 에멀션과 같은 어떠한 적절한 방식으로 상기 섬유성 층 위에 도포될 수 있다. 그 후, 상기 매트릭스-코팅된 섬유 망상구조를 건조시킨다. 상기 매트릭스 수지의 용액, 분산 또는 에멀션은 필라멘트 상으로 스프레이될 수 있다. 택일적으로, 상기 섬유성 층 구조는 디핑(dipping) 또는 롤코터 등의 수단에 의해 수성 용액, 분산 또는 에멀션으로 코팅될 수 있다. 코팅 후, 상기 코팅된 섬유 층은 그 후 건조를 위해 오븐을 통과하여 지나가며 상기 코팅된 섬유 망상구조 층 또는 층들에 충분한 열이 가해져서 매트릭스 조성물 내의 물 또는 다른 액체를 증발시킨다. 상기 코팅된 섬유 망상구조는 그 후 종이 또는 필름 기질(substrate)일 수 있는 캐리어 웹(carrier web) 상에 배치되거나, 또는 상기 패브릭은 매트릭스 수지로 코팅하기 전에 먼저 캐리어 웹 상에 배치될 수 있다. 섬유 층 또는 층들을 포함하는 상기 기질 및 상기 수지 매트릭스는 그 후 알려진 방식으로 연속적인 롤로 감겨질 수 있다.
상기 섬유 망상구조는 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 단방향으로 배열된 섬유 망상구조의 경우에서, 상기 매트릭스 재료로 코팅하기 전에 고강력 필라멘트의 얀다발이 크릴(creel)로부터 공급되어 가이드(guides) 및 하나 이상의 스프레더 바(spreader abr)를 통과하여 시준콤(collimating comb)으로 유도될 수 있다. 상기 시준콤은 상기 필라멘트를 동일 평면으로 그리고 실질적으로 단방향 방식으로 정렬한다.
상기 패브릭층의 수지 매트릭스 코팅에 후속하여, 상기 층들은 바람직하게는 알려진 방식으로 강화되어 프리프레그를 형성한다. "강화(consolidate)"는 상기 매트릭스 재료 및 상기 섬유 망상구조층이 하나의 단일 층으로 결합되는 것을 의미한다. 강화는 건조, 냉각, 가열, 가압 또는 이의 결합을 통해 발생할 수 있다.
복수 섬유층의 각 섹션 내 층의 수는 바라는 헬멧의 유형, 바라는 헬멧의 성능 및 바라는 무게에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 섬유층의 각 섹션 내 층의 수는 약 2 내지 약 40 층, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 25, 및 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 15층의 범위일 수 있다. 상기 복수 섬유층의 각 섹션 내 층의 수는 상이하거나 같을 수 있다. 상기 층은 어떠한 적절한 두께일 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 섬유층 섹션 내 각 층은 약 1 mil 내지 약 40 mils(25 내지 1016 ㎛), 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 30 mils(76 내지 762 ㎛), 그리고 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 20 mils(127 내지 508 ㎛)의 두께를 가질 수 있다. 각각의 복수 섬유 망상구조의 각 층의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다.
유사하게, 복수 섬유층의 각 섹션의 각 층의 무게는 매우 다양할 수 있으나 일반적으로 헬멧의 전체 무게는 착용자의 편안함 및 보호를 위해 허용가능한 범위 내에서 선택된다. 예를 들어, 복수 섬유층의 각 섹션 내 각 층의 무게는 약 5 내지 약 200 그램, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 100 그램, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 75 그램의 범위일 수 있다. 다시, 상기 각각의 복수 섬유 망상구조의 각 층의 무게는 동일하거나 상이할 수 있다. 복수 섬유층의 두 섹션을 갖는 외피의 일 예로, 제 1 복수 섬유층의 총 무게는 약 200(바람직하게는 약 400) 내지 약 600 그램, 그리고 제 2 복수 섬유층의 총 무게는 이에 상응하여 약 600 내지 약 200(바람직하게는 약 400) 그램의 범위이다.
상기 층의 중량비는 바라는 바에 따라 다양하다. 고강력 패브릭의 두 섹션 만으로 형성된 헬멧 외피에 대해, 상기 아라미드-함유 층은 헬멧 외피의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 80 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 35 내지 약 65 중량퍼센트, 그리고 가장 바람직하게는 약 45 내지 약 55 중량퍼센트의 양으로 존재할 수 있다. 이에 상응하여 상기 폴리올레핀-함유층은 헬멧 외피의 총 중량을 기준으로 약 80 내지 약 20 중량 퍼센트, 더욱 바람직하게는 약 65 내지 약 35 중량퍼센트, 그리고 가장 바람직하게는 약 55 내지 약 45 중량퍼센트의 양으로 존재할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 패브릭의 세 개의 섹션으로 형성된 헬멧 외피에 대해, 헬멧 외피의 총 중량을 기준으로 상기 유리 섬유-함유 층은 약 5 내지 약 65 중량퍼센트, 더욱 바람직하게 약 10 내지 약 50 중량 퍼센트, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량 퍼센트의 양으로 존재할 수 있으며; 상기 아라미드-함유 층은 약 5 내지 약 65 중량퍼센트, 더욱 바람직하게 약 10 내지 약 50 중량 퍼센트, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량 퍼센트의 양으로 존재할 수 있으며; 그리고 상기 폴리올레핀-함유 층은 약 5 내지 약 65 중량퍼센트, 더욱 바람직하게 약 10 내지 약 50 중량 퍼센트, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량 퍼센트의 양으로 존재할 수 있다. 이러한 세 개의 패브릭으로 형성된 헬멧 외피의 일 예로, 각각의 제 1, 제 2, 및 제 3 복수 섬유층의 총 중량은 약 250 내지 약 400 그램 범위이다.
군대의 적용에서 널리 사용되어 온 헬멧의 일 유형은 약어 PASGT(Personal Armor System for Ground Troops)에 의해 알려져 있다. 바람직하게, 이러한 중간 헬멧은 약 750 내지 약 1500 그램, 그리고 보다 바람직하게는 약 800 내지 약 1100 그램 범위의 무게를 갖는다.
본 발명의 헬멧 외피를 형성하기 위해, 두 개 이상의 유형의 섬유성 망상구조의 프리프레그가 주형에 적용된다. 두 개의 섹션 또는 프리프레그만이 사용되는 경우, 바람직하게는 매트릭스 내 바라는 수의 개별 층의 아라미드 섬유가 적절한 주형으로 상기 헬멧 외피의 외부 섹션을 형성하기 위한 위치로 배치된다. 상기 주형은 매치드 다이 주형(matched die mold)과 같은 어떠한 바라는 유형일 수 있다. 그 다음 바라는 수의 고강력 폴리에틸렌 섬유의 개별 층을 주형에 배치하고 헬멧 외피의 내부 섹션을 형성하도록 위치시킨다. 물론 상기 순서는 어떤 섬유층이 헬멧의 외부층이 되도록 하는 지에 따라 역으로 될 수 있다. 바람직하게, 상기 수지는 주형 내에 배치되는 경우 비-점착성인 것으로 선택한다. 이는 각각의 층이 서로 미끄러져서 주형을 완전히 채우고 바라는 헬멧 모양을 형성할 수 있도록 한다. 상기 개별적인 층의 수지 또는 수지들이 층 사이에 필요한 결합을 제공하기 때문에, 상기 개별적인 고강력 섬유 층 또는 층의 그룹 사이에 사용하기 위한 접착제를 필요로 하지 않는다. 그러나, 필요한 경우 별도의 접착층 또는 접착층들이 사용될 수 있다.
상기 주형을 완전하고 균일하게 채우고 모든 층을 적절한 배향으로 배치하기 위해 주의를 기울여야 한다. 이는 헬멧 외피 전체의 균일한 성능을 확보한다. 혼성 재료의 결합 부피가 헬멧 주형이 처리할 수 있는 부피를 초과하는 경우, 상기 주형은 밀폐되지 않고 따라서 상기 헬멧은 성형되지 않을 것이다. 혼성 재료의 결합 부피가 헬멧 주형이 처리할 수 있는 부피 미만인 경우, 주형이 상기 재료를 밀폐하지만 성형 압력의 부재로 인해 성형되지 않을 것이다.
상기 주형이 바라는 수 및 유형의 섬유층으로 적절하게 적재된 경우, 상기 헬멧 외피는 바라는 성형 조건에서 성형될 수 있을 것이다. 이러한 조건은 아라미드 패브릭의 독립된 층 및 폴리에틸렌 패브릭의 독립된 층의 성형에서 사용된 조건과 유사할 수 있다. 예를 들어, 성형 온도는 약 65 내지 약 250℃, 더욱 바람직하게는 약 90 내지 약 330℃, 그리고 가장 바람직하게는 약 120 내지 약 320℃의 범위일 수 있다. 클램프 성형(clamp molding) 압력은 예를 들어 약 10 내지 약 500 톤(ton)(10.2 내지 508 미터톤(metric ton)), 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 350 톤(50.8 내지 356 미터톤), 그리고 가장 바람직하게는 약 100 내지 약 200 톤(102 내지 203 미터톤)의 범위일 수 있다. 성형 시간은 약 5 내지 약 60 분, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 35분, 그리고 가장 바람직하게는 약 15 내지 약 25분의 범위일 수 있다.
바라는 성형 조건 하에서, 열경화 수지의 경우 섬유성 망상구조 내에 존재하는 상기 수지 또는 수지들은 경화된다. 이는 개별적인 층 및 층의 그룹이 완전한 단일체로서 바라는 헬멧 모양으로 강하게 결합하는 결과를 가져온다. 각 패브릭 세트의 상기 열경화성 수지는 이들의 계면에서 수지의 교차결합으로 결합되는 것으로 생각된다. 열가소성 수지의 경우 상기 헬멧은 상기 수지의 연화 온도 아래로 냉각되고 그 후 주형으로부터 꺼내진다. 열 및 압력 하에서, 상기 열가소성 수지는 패브릭 층 사이를 흐를뿐만 아니라 또한 완전한 단일체 성형의 결과를 가져온다. 냉각하는 동안 상기 성형 압력이 유지된다. 상기 성형된 제품은 그 후 주형으로부터 꺼내지고 필요한 경우 일부 다듬어진다.
제 1유형의 고강도 섬유 망상구조의 제 1 스택(stack) 및 다른 섬유로부터 형성된 고강도 섬유 망상구조의 제 2 스택을 갖는 것이 바람직하지만, 섬유층의 하나 혹은 양자의 스택에 각각의 섬유 유형의 층을 포함하는 것이 가능하다. 이들은 반복되거나 반복되지 않는 패턴으로 교대될 수 있다. 그러나, 각 스택은 단일 유형의 고강력 섬유 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
상이한 유형의 세 개의 프리프레그의 경우, 헬멧은 바람직하게 먼저 유리 섬유 패브릭 층을 주형에 도입하고, 그 후 아라미드 패브릭 층을 도입하고(이들이 구성의 중간 섹션인 경우) 마지막으로 폴리올레핀 패브릭층을 도입하여(이들이 헬멧 외프의 내부 섹션인 경우) 형성된다. 또, 상기 세 개의 상이한 유형의 프리프레그의 도입 순서는 어떤 프리프레그가 헬멧 외피의 외부층, 중간층 및 내부층이 되기를 바라는지에 따라 다양할 수 있다.
복합물 구조에 사용된 패브릭은 비교적 얇지만 매우 강하다. 개별적인 패브릭층의 바람직한 두께는 약 1 내지 약 36mils(25 내지 911㎛), 더욱 바람직한 두께는 약 5 내지 약 28 mils(127 내지 711㎛), 그리고 가장 바람직한 두께는 약 10 내지 약 23mils(254 내지 584㎛)이다.
하기의 실시예는 본 발명의 보다 완전한 이해를 위한 것으로 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 원리를 설명하기 위한 특정한 기술, 조건, 재료, 비율 및 보고된 자료는 예시적인 것으로 본 발명의 견지를 제한하지 않는다. 모든 퍼센트는 다르게 언급되지 않는 한 중량퍼센트이다.
실시예 1
헬멧 외피를 고강력 아라미드 섬유 층 및 고강력 폴리에틸렌 섬유층으로 형성하였다. 상기 아라미드 섬유는 평직 31 × 31 EPI(ends per inch)(12 × 12 EPC(ends per cm)) 구조의 Kevlar®직물, 스타일 705의 층의 형태이다. 상기 패브릭층은 6.8 oz./sq. yd.(231 g/sq.m)의 무게 및 12mil(305㎛)의 두께이다. 각각의 패브릭층은 하기와 같이 비닐 에스테르 수지(Ashland Chemical로부터의 Derakane 411-45 수지)로 코팅된다. 수지 용액은 아세톤과 같은 산업 용매로 희석하고 경화제를 첨가하여 제조된다. 상기 패브릭을 프레임 상에 탑재하여 균일한 장력을 유지하고 상기 패브릭을 용액에 담가서 수지 혼합물로 완전히 코팅되도록 한다. 상기 코팅된 패브릭을 75℃ 미만의 열에서 충분한 시간동안 건조하여 1% 미만의 휘발성 물질 함량을 획득한다. 그 후 상기 프리프레그 패브릭을 방출(release) 필름 또는 종이로 롤 위에 감싸서 서로간의 직접 접촉을 피한다. 건조 후, 패브릭 층 위 상기 수지 함량은 15.2 중량퍼센트였다.
상기 폴리에틸렌 섬유는 평직 21 × 21 EPI(ends per inch)(8.3 × 8.3 EPC(ends per cm)) 구조의 Spectra® 패브릭 스타일 903의 층의 형태이다. 상기 패브릭층은 7 oz./sq. yd.(237 g/sq.m)의 무게 및 20 mil(508 ㎛)의 두께이다. 상기 폴리에틸렌 패브릭을 동일한 기술에 의해 아라미드 패브릭에 사용된 동일한 비닐 수지로 코팅한다. 건조 후 패브릭 상의 상기 수지 함량은 15.3%였다.
상기 헬멧 외피는 17층의 아라미드 패브릭 및 13 층의 폴리에틸렌 패브릭으로부터 성형되었다. 상기 외피 모양은 0.310 인치(7.8mm)의 헬멧 성형 두께를 갖는 PASGT 주형이었다. 상기 패브릭층은 세 개의 7인치(17.8 cm) 정수리 휠(crown wheel)이 각 헬멧에 있는 핀휠(pinwheel) 패턴의 형태였다. 정수리 파일(pile)은 정수리 영역에서 두께를 보상하는데 사용되는 보다 작은 직경의 핀휠이다. 헬멧의 모양 때문에 정수리 외의 영역은 상기 패브릭의 중첩을 갖는다. 아라미드 층은 아라미드 층이 헬멧 외피의 외부가 되는 방향으로 개별적으로 주형에 배치된다. 상기 폴리에틸렌층을 아라미드층 위에 배치하여 헬멧 외피의 내부가 되도록 한다. 헬멧을 190 톤(193 미터톤(metric ton)) 클램프(clamp) 압력에서 250°F(121 ℃)에서 15분간 성형하였다. 상기 결과의 헬멧은 1035 그램의 트림(trim) 외피 중량을 갖는 다.
상기 헬멧을 MIL-STD-662F 표준 하에서 MIL-P-46593A 표준에 합치하는 17 그레인(grain) 모의파편탄(fragment simulating projectile, FSP)을 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. V50 속도가 각 헬멧 구조에 대해 나타났다. 상기 V50 속도는 발사체가 50% 의 관통 가능성을 갖는 속도를 의미한다.
실시예 2
하기의 차이점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 헬멧을 성형하였다. 세 개의 패브릭 세트를 사용하였다. 외부층은 평직 17 × 12 EPI(ends per inch)(6.7 × 4.7 EPC(ends per cm)) 구조의 Hexel로부터의 섬유유리 직물 스타일 7628이었다. 상기 패브릭층은 6.0 oz./sq. yd.의 무게 및 6.8 mil(172㎛)의 두께이다. 각각의 패브릭층은 하기와 같이 동일한 기술을 사용하여 아라미드 패브릭 및 폴리에틸렌 패브릭에서 사용된 동일한 비닐 에스테르 수지로 코팅한다. 건조 후, 패브릭 층 위 상기 수지 함량은 10.1 중량퍼센트였다.
상기 헬멧 외피는 10층의 유리 패브릭을 외부층으로, 12 층의 아라미드 패브릭을 중간층으로, 12층의 폴리에틸렌 패브릭을 내부층으로 하여 성형하였다. 동일한 중간(medium) PASGT 외피 모양 매치-다이(match-die) 주형을 사용하였다. 상기 헬멧을 실시예 1과 동일한 조건 하에서 성형하였다. 상기 헬멧은 1112 그램의 트림(trim) 외피 중량을 갖는다.
상기 헬멧을 MIL-STD-662F 표준 하에서 MIL-P-46593A 표준에 합치하는 17 그레인(grain) 모의파편탄(fragment simulating projectile, FSP)을 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 3(비교예)
헬멧 외피를 실시예 1에서 사용한 폴리에틸렌 패브릭의 층으로부터 단독으로 형성하였다. 총 25층의 폴리에틸렌 패브릭을 주형안으로 도입하고 헬멧을 실시예 1과 동일한 조건 하에서 성형하였다. 상기 트림(trim) 외피 중량은 849 그램이었다.
상기 헬멧을 MIL-STD-662F 표준 하에서 MIL-P-46593A 표준에 합치하는 17 그레인 FSP를 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 4(비교예)
헬멧 외피를 실시예 1에서 사용된 아라미드 패브릭의 층으로부터 단독으로 형성하였다. 총 33층의 아라미드 패브릭을 주형안으로 도입하고 헬멧을 실시예 1과 동일한 조건 하에서 성형하였다. 상기 트림(trim) 외피 중량은 1103 그램이었다.
상기 헬멧을 MIL-STD-662F 표준 하에서 MIL-P-46593A 표준에 합치하는 17 그레인 FSP를 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 폴리에틸렌 패브릭 층 아라미드 패브릭 층 섬유유리 패브릭 층 트림 외피 중량, 그램 17 그레인 FSP V50, fps(mps)
1 13 17 0 1035 2168(661.2)
2 12 12 10 1112 2144(653.9)
3* 25 0 0 849 2010(613.0)
4* 0 33 0 1103 2095(639.0)
*= 비교예
단일의 성형 방탄 헬멧 외피 내에서 두 개의 방탄 재료의 사용은 17 그레인 FSP 발사체에 대해서 고강력 폴리에틸렌 섬유만으로 또는 아라미드 섬유만으로 형성된 헬멧 외피와 비교할 때 높은 방탄 저항을 제공하는 것을 알 수 있다. 나아가, 단일의 성형 방탄 헬멧 외피 내에서 세 개의 방탄 재료를 사용하는 것은 17 그레인 FSP 발사체에 대해서 가장 높은 방탄 저항을 제공하였다. 후자의 헬멧 비용은 단일 재료 헬멧과 비교할 때 현저하게 감소되었고 이는 단일 재료 헬멧의 현저한 방탄 저항의 희생 없이 획득되었다.
나아가, 매치 다이 성형의 변경을 필요로 하지 않는 두개 이상의 방탄 재료 헬멧 외피 성형 공정은 방탄 헬멧 디자인을 위한 다양한 재료를 선택할 수 있는 추가의 선택을 제공한다. 나아가, 단일 섬유 유형의 헬멧 외피를 생산하는 데 사용되는 것과 동일한 주형이 본 발명의 상기 복수-재료 헬멧 외피의 제조를 위해 사용될 수 있다.
실시예 5
동일한 수의 아라미드 패브릭층 및 동일한 수의 폴리에틸렌 패브릭층을 사용하고, 상기 아라미드 패브릭층을 외부로 하여 실시예 1과 동일한 방식으로 헬멧 외피를 형성하였다.
헬멧 외피를 실시예 1과 동일한 조건 하에서 성형하였다. 상기 트림(trim) 외피 중량은 1039 그램이었다.
상기 헬멧을 9 mm 풀메탈재킷(full metal jacket, FMJ) 124 그레인 총알을 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 6
동일한 수의 섬유유리 패브릭층, 아라미드 패브릭층 및 폴리에틸렌 패브릭층을 사용하여 실시예 2와 동일한 방식으로 헬멧 외피를 형성하였다. 상기 유리섬유 패브릭층을 외부로, 상기 아라미드 패브릭층을 중간으로, 그리고 상기 폴리에틸렌 패브릭층을 내부로 하여, 헬멧 외피를 실시예 1과 동일한 조건 하에서 형성하였다. 상기 트림(trim) 외피 중량은 1122 그램이었다.
상기 헬멧을 9 mm 풀메탈재킷(full metal jacket, FMJ) 124 그레인 총알을 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 7(비교예)
헬멧 외피를 실시예 1에서 사용된 폴리에틸렌 패브릭의 층으로부터 단독으로 형성하였다. 총 25층의 폴리에틸렌 패브릭을 주형안으로 도입하고 헬멧을 실시예 1과 동일한 조건 하에서 성형하였다. 상기 트림(trim) 외피 중량은 853 그램이었다.
상기 헬멧을 9 mm 풀메탈재킷(full metal jacket, FMJ) 124 그레인 총알을 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 8(비교예)
헬멧 외피를 실시예 1에서 사용된 아라미드 패브릭의 층으로부터 단독으로 형성하였다. 총 33층의 아라미드 패브릭을 주형안으로 도입하고 헬멧을 실시예 1과 동일한 조건 하에서 성형하였다. 상기 트림(trim) 외피 중량은 1098 그램이었다.
상기 헬멧을 9 mm 풀메탈재킷(full metal jacket, FMJ) 124 그레인 총알을 이용하여 방탄 성능에 대해 실험하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 폴리에틸렌 패브릭 층 아라미드 패브릭 층 섬유유리 패브릭 층 트림 외피 중량, 그램 9 mm FMJ V50, fps (mps) 9 mm FMJ V50 변형, mm
5 13 17 0 1039 1785(544.4) 51
6 12 12 10 1112 1698(517.8) 32
7* 25 0 0 853 1810(552.1) 45
8* 0 33 0 1098 1758(536.2) 29
*= 비교예
단일의 성형 방탄 헬멧 외피 내에서 두 개의 방탄 재료의 사용은 9 mm FMJ 총알에 대해서 고강력 폴리에틸렌 섬유만으로 또는 아라미드 섬유만으로 형성된 헬멧 외피와 비교할 때 높은 방탄 저항을 제공하고, 또한 허용가능한 뒷면 변형(back face deformation)을 갖는 것을 알 수 있다. 나아가, 단일의 성형 방탄 헬멧 외피 내에서 세 개의 방탄 재료를 사용하는 것은 고강력 프로필렌 섬유만으로 또는 아라미드 섬유만으로 형성된 헬멧 외피와 비교할 때 9 mm FMJ 총알에 대해서 상당한 방탄 저항을 제공하였다. 게다가, 상기 세 개의 방탄 재료 헬멧 외피는 매우 낮은 뒷면 변형을 가지고 따라서 더욱 감소된 뒷면 외상을 가질 것이다. 세 개의 방탄 재료 헬멧의 비용은 단일 재료 헬멧과 비교할 때 현저하게 감소되었고 이는 단일 재료 헬멧 외피와 비교할 때 바라는 방탄 저항의 희생 없이 획득되었다.
본 발명의 헬멧은 우수한 방탄 특성뿐만 아니라 충돌(impact) 저항 및 구조적인 단단함을 갖는다. 이들은 통상적인 헬멧보다 가벼운 중량으로 제조될 수 있다.
상기 헬멧은 군용 및 강제집행(enforcement) 헬멧, 스포츠 헬멧 및 다른 형태의 안전 헬멧과 같은 비-군용의 적용에서 유용하다.
이러한 상세한 설명은 이에 엄격히 제한되는 것은 아니며 나아간 변경 및 변화가 당해 기술분야의 숙련자에게 제안될 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 견지에 포함된다.

Claims (32)

  1. 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 제 1 수지 매트릭스 내에 포함하는 제 1 복수 섬유 층으로서, 상기 제 1 복수 섬유 층의 고강력 섬유의 망상구조는 직물의 형태이고, 상기 제 1 수지는 상기 제 1 복수 섬유 층 총 중량의 10 내지 25 중량 퍼센트를 포함하는, 제 1 복수 섬유 층; 및
    폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 제 2 수지 매트릭스 내에 포함하는, 상기 제 1 복수 섬유 층에 부착된 제 2 복수 섬유 층으로서, 상기 제 2 수지는 상기 제 2 복수 섬유 층 총 중량의 10 내지 25 중량 퍼센트를 포함하고, 상기 제 1 복수 섬유 층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하고 제 2 복수 섬유 층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 제 2 복수 섬유 층
    을 외부로부터 내부를 향해 포함하는 외피(shell)를 포함하는 성형(molded) 헬멧.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유 층의 섬유는 아라미드 섬유로 구성되고, 상기 제 2 복수 섬유 층의 섬유는 폴리올레핀 섬유로 구성되는 헬멧.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유 층의 섬유는 상기 제 1 수지 매트릭스에 완전히 삽입되고, 상기 제 2 복수 섬유 층의 섬유는 상기 제 2 수지 매트릭스에 완전히 삽입되는 헬멧.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1수지 및 상기 제 2수지는 화학적으로 융화가능한(compatible) 헬멧.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1수지 및 상기 제 2수지는 화학적으로 동일한 헬멧.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 복수 섬유 층의 고강력 섬유의 망상구조는 단방향성으로 배향된 부직물 또는 펠트(felted) 패브릭(fabric) 형태인 헬멧.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 복수 섬유 층의 고강력 섬유의 망상구조는 직물 형태인 헬멧.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 수지 및 제 2 수지는 에폭시 수지, 우레탄 수 지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 페놀성 수지 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 헬멧.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 수지 및 제 2 수지는 각각 비닐 에스테르 수지를 포함하는 헬멧.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유 층은 상기 외피의 20 내지 80 중량 퍼센트를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유 층은 이에 대응하여 상기 외피의 80 내지 20 중량 퍼센트를 포함하는 헬멧.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유층의 중량은 상기 제 2 복수 섬유 층의 중량과 동일한 헬멧.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유 층의 섬유는 폴리에틸렌 섬유로 구성되고 상기 제 2 복수 섬유 층의 섬유는 아라미드 섬유로 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 복수 섬유 층의 두 망상구조는 직물 형태인 헬멧.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 수지 및 제 2 수지는 비닐 에스테르 수지를 포함하는 헬멧.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유 층은 2 내지 40 층을 포함하는 헬멧.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유 층의 중량은 200 내지 600 그램의 범위이고, 상기 제 2 복수 섬유 층의 중량은 이에 대응하여 600 내지 200 그램의 범위인 헬멧.
  16. 삭제
  17. 제 1항에 있어서, 제 3 수지 매트릭스 내에 유리 섬유를 포함하는 제 3 복수 섬유 층을 추가로 포함하며, 상기 복수 유리섬유층이 상기 외피의 바깥쪽에 배치되고, 상기 제 3 복수 섬유 층의 섬유는 상기 제 3 수지 매트릭스에 완전히 삽입되는 헬멧.
  18. 제 1 수지 매트릭스 내에 유리 섬유를 포함하는 제 1 복수 섬유층으로서, 상기 제 1 복수 섬유층은 직물의 형태인, 제 1 복수 섬유층;
    제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하는, 상기 제 1 복수 섬유층에 부착된 제 2 복수 섬유층; 및
    제 3 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력 섬유의 망상구조를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 폴리올레핀 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 상기 제 2 복수 섬유층에 부착된 제 3 복수 섬유층
    을 외부로부터 내부를 향해 포함하는 외피(shell)를 포함하는 성형(molded) 헬멧.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유는 아라미드 섬유로 구성되고 상기 제 3 복수 섬유층의 섬유는 폴리에틸렌 섬유로 구성되는 헬멧.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 수지, 상기 제 2 수지 및 상기 제 3 수지 각각은 화학적으로 융화가능한(compatible) 헬멧.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 수지, 상기 제 2 수지 및 상기 제 3 수지 각각은 화학적으로 동일한 헬멧.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유층은 외피의 5 내지 65 중량퍼센트를 구성하고, 상기 제 2 복수 섬유층은 상기 외피의 5 내지 65 중량퍼센트를 구성하며, 상기 제 3 복수 섬유층은 상기 외피의 5 내지 65 중량퍼센트를 구성하는 헬멧.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 제 1복수 섬유층, 상기 제 2 복수 섬유층 및 상기 제 3 복수 섬유층 중 적어도 하나는 단방향성으로 배향된 부직물 또는 펠트(felted) 패브릭의 형태인 헬멧.
  24. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 복수 섬유층 및 제 3 복수 섬유층의 고강도(high strength) 섬유 망상구조는 직물, 편물, 단방향성으로 배향된 부직물 또는 펠트(felted) 패브릭의 형태인 헬멧.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 제 2 복수 섬유층 및 제 3 복수 섬유층의 고강도 섬유 망상구조는 직물의 형태인 헬멧.
  26. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 수지, 제 2 수지 및 제 3 수지는 각각 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀성 수지 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 헬멧.
  27. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 수지, 제 2 수지 및 제 3 수지는 각각 비닐 에스테르 수지를 포함하는 헬멧.
  28. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하며, 그리고 상기 제 3 복수 섬유층은 2 내지 40층을 포함하는 헬멧.
  29. 제 1 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하는 제 1 복수 섬유층을 주형(mold)에 제공하는 단계로서, 상기 제 1 복수 섬유층의 고강력 섬유의 망상구조는 직물의 형태이고, 상기 제 1 수지는 상기 제 1 복수 섬유 층 총 중량의 10 내지 25 중량 퍼센트를 포함하는, 제 1 복수 섬유층을 주형(mold)에 제공하는 단계;
    제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력(high tenacity) 섬유의 망상구조를 포함하는 제 2 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계로서, 상기 제 2 수지는 상기 제 2 복수 섬유 층 총 중량의 10 내지 25 중량 퍼센트를 포함하고, 상기 제 1 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하고, 제 2 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 제 2 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계; 및
    상기 제 1 복수 섬유층 및 제 2 복수 섬유층에 열 및 압력을 제공하여 상기 제 1 복수 섬유층과 상기 제 2 복수 섬유층을 부착시켜 완전한 헬멧 외피를 형성하는 단계
    를 포함하는 헬멧 외피의 제조방법.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 제 1 복수 섬유층은 아라미드 섬유를 포함하고 상기 제 2 복수 섬유층은 고강력 폴리에틸렌 섬유를 포함하며; 상기 제 1 수지 및 제 2 수지는 화학적으로 동일하고, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 페놀성 수지, 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며; 제 1 복수 섬유층 및 제 2 복수 섬유층 각각은 직물이고, 상기 제 1 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하고 상기 제 2 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하는 제조방법.
  31. 제 1 수지 매트릭스 내에 유리 섬유를 포함하는 제 1 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계;
    제 2 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력 섬유의 망상구조를 포함하는, 제 2 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계;
    제 3 수지 매트릭스 내에 폴리올레핀 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함하는 고강력 섬유의 망상구조를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 폴리올레핀 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하고, 상기 제 2 복수 섬유층의 섬유가 아라미드 섬유를 포함하는 경우 제 3 복수 섬유층의 섬유는 폴리올레핀 섬유를 포함하는, 제 3 복수 섬유층을 주형에 제공하는 단계; 및
    상기 제 1 복수 섬유층, 제 2 복수 섬유층 및 제 3 복수 섬유층에 열 및 압력을 제공하여, 상기 제 1 복수 섬유층과 상기 제 2 복수 섬유층을 부착시키고, 상기 제 2 복수 섬유층과 상기 제 3복수 섬유층을 부착시켜, 완전한 헬멧 외피를 형성하는 단계
    를 포함하는 헬멧 외피의 제조방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 제 2 복수 섬유층은 아라미드 섬유를 포함하고 상기 제 3 복수 섬유층은 고강력 폴리에틸렌 섬유를 포함하며; 상기 제 1 수지, 제 2 수지 및 제 3 수지는 화학적으로 동일하고, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 페놀성 소지, 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며; 제 1 복수 섬유층, 제 2 복수 섬유층 및 제 3 복수 섬유층 각각은 직물이고, 상기 제 1 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하고 상기 제 2 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하며 상기 제 3 복수 섬유층은 2 내지 40 층을 포함하는 제조방법.
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