KR101668670B1 - 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법 - Google Patents

충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101668670B1
KR101668670B1 KR1020160064624A KR20160064624A KR101668670B1 KR 101668670 B1 KR101668670 B1 KR 101668670B1 KR 1020160064624 A KR1020160064624 A KR 1020160064624A KR 20160064624 A KR20160064624 A KR 20160064624A KR 101668670 B1 KR101668670 B1 KR 101668670B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin
weight
prepreg
parts
bulletproof
Prior art date
Application number
KR1020160064624A
Other languages
English (en)
Inventor
김희상
신동기
김기동
김영남
윤기열
이동희
신동옥
Original Assignee
(주)대성테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)대성테크 filed Critical (주)대성테크
Priority to KR1020160064624A priority Critical patent/KR101668670B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101668670B1 publication Critical patent/KR101668670B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J161/00—Adhesives based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • C09J7/04—
    • C09J7/043—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/21—Paper; Textile fabrics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30—Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/35—Heat-activated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H1/00—Personal protection gear
    • F41H1/04—Protection helmets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0471—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers

Abstract

본 발명은 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 총탄, 파편 등 강한 외부충격에 의해 흡수한 충격파를 내부로 분산시킬 수 있는 중공구 입자, 메조포러스 물질 및, 이들 중공구 입자, 메조포러스 물질의 분산과 매트릭스 수지와의 상용성을 향상시키기 위한 우레이도 실란계 커플링제를 포함하여 접착수지를 제조하고, 이를 고인장섬유 일면에 코팅함으로써 충격 흡수 및 충격 분산성을 극히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 강한 외부충격에도 프리프레그 층간의 박리에 따른 변형과 방탄성능의 감소를 최소하여 피격자의 안전과 생존율을 향상시킬 수 있으며, 더욱이 방탄제품용 프리프레그의 대량생산과 공정단순화로 생산원가를 낮출 수 있도록 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법{BULLETPROOF PREPREG WITH EXCELLENT BALLISTIC IMPACT ENERGY ABSORBING, DISSIPATING AND LIGHTWEIGHT AND MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 총탄, 파편 등 강한 외부충격에 의한 충격파를 내부로 분산시키는 중공구 입자와 메조포러스 물질(mesoporous carbon, mesoporous silica)을 포함하고, 또한 이들 중공구 입자와 메조포로스 물질의 분산과 매트릭스 수지와의 상용성을 향상시키기 위한 우레이도 실란계 커플링제로 구성된 접착수지를 고인장섬유 한쪽 면에 일정한 두께로 코팅한, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 총탄, 파편 등 강한 외부충격으로부터 생명을 보호하기 위한 대표적인 방탄제품인 방탄 헬멧은 방탄력을 부여하도록 고인장섬유에 열경화성수지와 열가소성수지 또는 이들의 혼합수지와 여러 가지 첨가제가 함유된 매트릭스 수지를 액상 또는 필름상태로 함침하거나 코팅된 프리프레그(Prepreg) 형태로 제조하고 이를 제품의 형상에 따라 재단 후 필요 매수를 적층하여 가열, 가압성형 과정을 통해 제조된다.
일반적으로, 방탄 헬멧용 프리프레그의 재료로 사용되고 있는 고인장섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 나일론섬유, 아라미드(Aramid) 섬유 또는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene)섬유 등이 사용되고 있으며, 초고분자량 폴리에틸렌섬유의 경우 아라미드섬유에 비해 가벼우면서 인장력이 강한 특성이 있으나, 열에 약하고 연성이 커서 피탄 시 부분적으로 헬멧 내부변형이 발생하는 현상이 있어, 아라미드섬유 단독 또는 아라미드섬유와 초고분자량 폴리에틸렌섬유 프리프레그를 혼용하여 사용하고 있다.
아라미드섬유 직물에 수지를 함유시켜 프레프레그를 제조하는 알려진 방법으로는 미국군 헬멧 규격인 MIL-H-44099A에 게시된바와 같이 열경화성 수지인 페놀수지(Resole phenolic resin) 와 열가소성수지인 폴리비닐부티랄(Polyvinyl butyral) 수지를 일정비율로 혼합한 수지액에 함침 시키거나 또는 수지를 필름으로 제조하여 아라미드섬유 직물의 일면을 래미네이트(Laminate)하는 방법이 특허문헌 1에 공개되어 있다.
이러한 아라미드섬유 직물을 수지액에 함침 시키는 방법은, 수지액의 농도, 함침시간, 장력조절 등 공정조건에 따라 프리프레그중의 수지함량(RC, Resin Content)이 일정하지 않으며 아라미드섬유 직물의 내부와 표면까지 수지가 스며들게 되어 수지함량이 상대적으로 높아져서 방탄 제품의 무게감량과 방탄성능 및 목표품질에 적합한 수지함량을 가진 프리프레그를 원활히 제조하기가 어려운 문제점이 있다.
또한, 수지를 필름으로 제조하여 아라미드섬유 직물의 일면을 래미네이트(Laminate)하는 방법은 방탄 제품의 성형온도와 가공조건에 적합하도록 물성조절을 위한 가소제와 같은 첨가제를 필요로 하며 래미네이트용 필름제조 공정이 추가됨으로 인하여 방탄제품의 생산원가가 상승되는 문제점이 있다.
그리고 내부 또는 표면에 수지가 코팅된 프리프레그를 여러 겹으로 적층하고 이를 소정의 온도 압력으로 일정시간 프레스 성형하는 과정에서, 열경화성수지와 열가소성수지가 일정비율로 혼합된 수지와 아라미드섬유 직물과의 접착력을 강하게 하기 위한 방법이 특허문헌 2에 실란계 결합제인 3-글리시독실프로필트리메톡시실란(3-glycidoxylpropyltrimethoxysilane)을 상용화제로 사용하여 페놀수지와 폴리비닐부티랄 수지간의 상용성을 부여함으로서 접착력을 향상시킨다고 알려져 있다.
그러나 3-글리시독실프로필트리메톡시실란 실란커플링제만 으로서 페놀수지와 폴리비닐부티랄 수지간의 상용성을 충분히 부여하지 못하며 특히, 총탄, 파편 등 강한 외부충격을 아라미드섬유 직물과 코팅된 매트릭스 수지가 외부 충격파를 흡수하고 이를 헬멧 표면으로 골고루 분산시키지는 못하는 실정이다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1181037호 "아라미드 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 헬멧" 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-1171424호 "아라미드 복합재 및 그 제조방법"
본 발명의 목적은 흡수한 총탄, 파편 등 강한 외부충격에 의한 충격파를 내부로 분산시키는 중공구 입자와 메조포러스 물질(mesoporous carbon, mesoporous silica)을 포함하고, 또한 이들 중공구 입자와 메조포로스 물질의 분산과 매트릭스 수지와의 상용성을 향상시키기 위한 우레이도 실란계 커플링제로 구성된 접착수지를 고인장섬유 한쪽 면에 일정한 두께로 코팅한 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그를 제공하는데 있다.
또한, 방탄 제품의 무게와 방탄성능 및 목표품질에 적합한 수지함량의 프리프레그를 원활히 제조하기 위하여 아라미드섬유 직물의 한쪽 면에 접착수지를 일정한 두께로 코팅함으로서 방탄제품용 프리프레그의 대량생산과 공정단순화로 생산원가를 낮추는데 그 목적이 있다.
본 발명은 방탄용 프리프레그에 있어서, 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 매트릭스 수지와, 중공구 입자 및 실란계 커플링제를 포함하여 이루어지는 접착수지를 섬유 직물의 일면에 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그를 과제의 해결 수단으로 한다.
좀 더 구체적으로 상기 접착수지는, 열경화성수지 100 중량부에 대하여, 열가소성수지 10 ~ 80 중량부, 중공구 입자인 세노스페어 1 ~ 25 중량부, 메조포러스 물질 1 ~ 20 중량부, 실란계 커플링제인 우레이도실란 0.1 ~ 10 중량부, 용제 10 ~ 90 중량부 및 접착수지용 첨가제 0.1 ~ 15 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 섬유 직물은, 탄소섬유, 유리섬유, 나일론 섬유, 아라미드 섬유 또는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어지는 직물인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 열경화성 수지는 페놀수지 또는 에폭시수지를 사용하고, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에테르술폰 수지 또는 폴리비닐포말 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 세노스페어는, 입자크기가 1 ~ 300 미크론인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 아울러, 아세트산, 질산, 메틸알코올 및 물을 1 ~ 2 : 1 ~ 2 : 60 ~ 80 : 20 ~ 40 의 중량비로 혼합한 에칭액에 침적시킨 후, 세척 및 건조하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 메조포러스 물질은, 메조포러스 카본(mesoporous carbon) 또는 메조포러스 실리카(mesoporous silica) 중에서 단독 또는 병용하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 우레이도실란은, 감마-우레이도프로필트리메톡시실란(gamma-Ureidopropyltrimethoxysilane), 감마-우레이도프로필트리에톡시실란(gamma-Ureidopropyltriethoxysilane) 또는 감마-우레이도프로필트리알콕시실란(gamma-Ureidopropyltrialkoxysilane) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 방탄용 프리프레그의 제조방법에 있어서, 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 매트릭스 수지를 제조하는 단계(S100); 상기 매트릭스 수지에 중공구 입자, 메조포러스 물질, 실란계 커플링제, 용제 및 접착수지용 첨가제를 혼합하여 접착수지를 제조하는 단계(S200); 상기 제조된 접착수지를 섬유 직물의 일면에 코팅하는 단계(S300); 및 상기 접착수지가 코팅된 섬유 직물을 건조하는 단계(S400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그의 제조방법을 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 S300 단계는, 콤마 코팅기(Comma coater) 또는 나이프 코팅기(Knife coater)를 이용하여 코팅하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 S400 단계는, 접착수지가 코팅된 섬유 직물을 40 ~ 90℃에서 10 ~ 30 분간 건조하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 S200 단계에서 메조포러스 물질 첨가 시, 용액 상태로 첨가후, 균질기(homogenizer)로 혼합물을 균일하게 교반시키며, 상기 S300 단계에서 코팅 공정 시, 코팅액 주입전에 균질기(homogenizer)로 혼합물의 교반을 병행하면서 코팅액 주입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 강한 외부충격에도 프리프레그 층간의 박리에 따른 변형과 방탄성능의 감소를 최소함으로서 피격자의 안전과 생존율을 향상 시키는 장점이 있을 뿐만 아니라, 방탄제품용 프리프레그의 대량생산과 공정단순화로 생산원가를 낮출 수 있는 장점이 있어서 방탄력을 필요로 하는 방탄 소재분야에 폭넓게 사용 할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기와 같은 효과를 구현하기 위해 포함되는 중공구 입자와 메조포러스 물질의 분산과 매트릭스 수지와의 상용성을 향상시킴으로써, 상기와 같은 효과를 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그의 제조방법을 나타낸 흐름도
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
대표적인 방탄 제품인 방탄 헬멧은 고인장 특성을 가진 아라미드섬유 직물을 열경화성 수지와 열가소성수지를 일정비율로 혼합한 수지액에 함침시키거나 코팅시킨 프리프레그를 방탄 제품의 형태에 따라 재단 후 여러 겹으로 필요 매수를 적층하여 가열, 가압성형 과정을 통해 제조한다.
본 발명에 따른 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그는, 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 매트릭스 수지와, 중공구 입자, 메조포러스 물질 및 실란계 커플링제를 포함하여 이루어지는 접착수지를 섬유 직물의 일면에 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 본 발명에서 사용되는 섬유 직물은, 탄소섬유, 유리섬유, 나일론 섬유, 아라미드 섬유 또는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어지는 직물을 사용하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 방탄용 프리프레그에 적용할 수 있는 공지된 다양한 섬유를 적용할 수 있다.
상기 본 발명에서 사용되는 접착수지는, 본 발명의 주 특징부로써 열경화성수지 100 중량부에 대하여, 열가소성수지 10 ~ 80 중량부, 중공구 입자인 세노스페어 1 ~ 25 중량부, 메조포러스 물질 1 ~ 20 중량부, 실란계 커플링제인 우레이도실란 0.1 ~ 10 중량부, 용제 10 ~ 90 중량부 및 접착수지용 첨가제 0.1 ~ 15 중량부로 이루어진다.
상기 열경화성 수지는 페놀수지 또는 에폭시수지를 사용하며, 열가소성 수지는 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에테르술폰 수지(polyethersulfone, PES) 또는 폴리비닐포말 수지(polyvinyl formal, PVF)를 사용한다. 여기서 열가소성 수지의 함량이 상기 범위(10 ~ 80 중량부)를 벗어날 경우, 프리프레그가 제대로 제조되지 못할 우려가 있다.
본 발명의 프리프레그용 수지에 사용되는 중공구 입자인 세노스페어(Cenosphere)는 내부가 거의 진공상태로 비어있는 중공구 입자로서 총탄, 파편 등 강한 외부충격에 의한 충격파 및 충격음을 내부로 흡수하고 진동하여 이를 프리프레그 층으로 전달하여 방탄 헬멧의 표면으로 충격파를 분산시키는 역할을 한다.
본 발명에 사용되는 세노스페어는 입자의 크기가 1 미크론(micron, ㎛)에서 300 미크론 정도이며 평균 압축강도가 3000psi정도인 외곽껍질은 단단하고 거의 진공상태로 속이 비어있는 저밀도, 경량으로 유동흐름이 뛰어나고 방음특성이 뛰어난 고온 내열성이 매우 큰 알루미노실리케이트(Aluminosilicate) 미세 중공구 입자이다.
상기 세노스페어는 화력발전소의 석탄연소공정 부산물로 생성되는 플라이애시(Fly ash)에는 다양한 형태와 크기를 가진 세라믹입자들이 함유되어있는데, 이들은 연소온도, 석탄의 조성에 따라서 물리화학적 변환에 의해 1%미만의 극히 소량만이 세노스페어로 얻어지고 있다.
본 발명에서 사용되는 세노스페어 중공구 입자의 크기가 너무 크면 프리프레그의 무게를 증가시키게 되는 요인이 되며 매트릭스 수지의 코팅시 고인장섬유 직물표면에 균일하게 분포될 수 없게 되어 흡수한 외부의 충격파와 충격음을 프리프레그 층으로 골고루 전달 분산시키지 못하는 문제가 있으며, 입자의 크기가 너무 작으면 매트릭스 수지내로 기포가 생성될 수 있어, 수지의 접착강도 저하의 요인이 되며 평균입자 분포가 적은 크기의 세노스페어의 사용은 원가 상승의 요인을 제공하므로, 상기 1 ~ 300 미크론 범위 내에서 바람직하게는 평균입자크기가 1 ~ 10 미크론 이내의 세노스페어를 사용하는 것이 바람직하며, 좋게는 5미크론 이하가 적합하지만 여기에 한정되는 것은 아니고, 1 ~ 300 미크론 범위 내에서 적절히 사용할 수 있다.
그리고 세노스페어의 사용량이 많아지면 프리프레그의 무게증가와 제조원가의 상승과 더불어 매트릭스 수지의 유연성을 떨어뜨리고 프리프레그간의 접착력을 감소시키므로 세노스페어의 사용량은 열경화성수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 25 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 사용되는 세노스페어 입자는 후술되어질 실란계 커플링제인 우레이도실란과 매트릭스 수지와의 접착력을 향상시키기 위하여 에칭제로 표면을 활성화하여 사용할 수 있는데, 세노스페어의 표면활성은 아세트산(Acetic acid) : 질산(Nitric acid) : 메틸알코올(Methanol) : 물이 1 ~ 2 : 1 ~ 2 : 60 ~ 80 : 20 ~ 40의 중량비율로 혼합한 에칭액에 세노스페어 입자를 상온에서 5 ~ 20분간 침적시킨 다음 증류수로서 충분히 세척 후 건조하는 과정을 통해 표면을 활성화시킨다. 여기서, 상기 에칭액의 조성 및 표면활성화 조건은 상기 범위에 한정되는 것은 아니고 세노스페어의 함량이나 입자크기 등에 따라 가변적일 수 있다.
본 발명에서 프리프레그용 수지에서 기능성 필러로 사용되는 메조포러스 물질(mesoporous material: mesoporous carbon, mesoporous silica)은 균일한 크기의 미세 기공이 규칙적으로 배열되어있는 다공성 분자채 물질(porous molecular sieve materials)로서, 나노 사이즈의 다양한 크기(2~50nm)의 구멍을 가진, 나노포러스물질(nanoporous material)이다.
상기 메조포러스 물질(mesoporous material: mesoporous carbon, mesoporous silica)은 기존의 수지 필러(탄산칼슘, 천연실리카, 산화티타늄 등)와는 달리, 피탄시 충격파 및 음파를 내부로 흡수하여, 충격 에너지를 헬멧의 전체에 골고루 분산시킴과 동시에, 피탄시 발생하는 열에너지를 분산하는 역할을 한다.
본 발명에 사용된 메조포러스 물질(mesoporous material)은 IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)의 정의에 따르면, 나노미터 크기의 다공성 물질(nanoporous material)을 의미하며, 규칙적인 구조와 균일한 세공 크기를 가지고, 높은 표면적과 큰 기공 부피를 가지는 것이 특징이다.
여기서, 기공(porous)이란 어떠한 물질에 구멍이 뚫려 있다는 것을 의미하고, 나노기공은 그 구멍의 크기가 나노미터(10-9nm)수준이라는 것을 의미한다. 나노미터 수준의 기공을 가지는 물질, 즉 나노포러스물질(nanoporous material)은 기공 크기에 따라, 마이크로포러스(microporous, 2nm 이하), 메조포러스(mesoporous, 2nm~50nm), 마크로포러스(macroporous, 50nm 이상)로 분류할 수 있다. 일반적으로 나노포러스물질(nanoporous material)은 마이크로포러스(microporous), 메조포러스(mesoporous) 물질을 의미한다.
이러한 나노미터 크기의 기공을 가지는 다공성 물질은 높은 표면적을 갖기 때문에, 유·무기 복합재료를 만들 때, 유기 고분자의 호스트(host), 크로마토그래피를 이용한 분리, 대기와 수질에서 유독물질 흡착, 큰 유기 고분자의 형태 선택적 촉매, 담체 물질등의 잠재적 응용성 때문에 많은 연구가 진행되어 왔다.
일반적으로 메조포러스 물질(mesoporous material)은 계면활성제(surfactant)나 친양쪽성 계고분자(amphiphilic polymer)와 같은 유기 분자를 구조 유도 물질로 사용하여 수열 반응을 통하여 합성된다. 계면활성제나 친양쪽성 고분자는 친수성의 머리 부분과 소수성의 꼬리 부분으로 이루어져 있어 수용액내에서 자기 조립(self-assembly) 현상을 통해 다양한 구조의 마이셀(micelle) 또는 액정(liquid crystal) 구조를 이룬다는 것은 알려져 있다. 이렇게 형성된 다양한 형태의 거대 분자(supramolecule)를 거푸집(template)으로 사용하면, 원하는 형태의 메조포러스 물질(mesoporous material)을 합성할 수 있는 것이다.
메조포러스 물질(mesoporous material)은 실리카계(실리카를 기본 골격으로 하는 메조포러스 물질: mesoporous silica)와 비실리카계(무기질 메조포러스 물질: mesoporous carbon, mesoporous alumina, mesoporous titania 등 )등의 연구가 진행되어 왔다. 비실리카계(무기질) 메조포러스 물질은 결정성의 특징이 강한 반면, 실리카계 메조포러스 물질은 합성이 용이하고, 비결정의 구조에 유연성을 가지는 재료이므로, 중심적으로 연구가 진행되어 왔다.
메조포러스 카본(mesoporous carbon)은 메조포러스 실리카의 복제를 통하여 개발되었고, 메조포러스 실리카의 뛰어난 구조적 장점과 카본의 뛰어난 기능성이 합쳐져서, 여러 응용분야로의 가능성이 기대되는 소재이다.
메조포러스 물질(mesoporous material: mesoporous carbon, mesoporous silica)에서, 메조포러스 카본(mesoporous carbon)은 열전도성이 좋으며, 표면적이 크고, 벌집 모양의 다공성 구조로 인하여, 피탄시 충격 에너지의 분산 효과가 크다.
메조포러스 실리카(mesoporous silica)또한, 강한 내충격성 구조로 인하여, 충격 에너지를 분산시키는 효과를 증가시킨다. 결과적으로, 경량의 구조 확보와 내충격성 증가의 효과를 가져온다.
바람직하게 본 발명의 메조포러스 카본은 5 ~ 50nm의 기공 크기, 더욱 바람직하게는 10 ~ 40 nm의 기공 크기를 가질 수 있다.
또한, 바람직하게 본 발명의 메조포러스 카본은 0.5 ~ 2 미크론(micron, ㎛)의 입자 크기, 더욱 바람직하게는 1 ~ 1.5 미크론의 입자 크기를 가진 것이다. 입자 크기가 0.5 미크론 미만인 경우에는 내부 기공 부피 및 기공율이 현저하게 떨어지고, 2미크론을 초과하는 경우에는 실리카의 크기가 너무 커져서 원단 코팅 공정에서 원단 표면에 대한 수지의 부착 효율의 저하가 우려 된다.
바람직하게 본 발명의 메조포러스 실리카는 15 ~ 55 nm의 기공 크기, 더욱 바람직하게는 20 ~ 50 nm의 기공 크기를 가진 것이다.
그리고, 바람직하게 본 발명의 메조포러스 실리카는 0.5 ~ 2 미크론(micron, ㎛)의 입자 크기, 더욱 바람직하게는 1 ~ 1.5 미크론의 입자 크기를 가진 것이다. 입자 크기가 0.5 미크론 미만인 경우에는 내부 기공 부피 및 기공율(기공율의 저하는 경량성 효과에 영향을 미친다.)이 현저하게 떨어지고, 2 미크론을 초과하는 경우에는 실리카의 크기가 너무 커져서 원단 코팅 공정에서 원단 표면에 대한 수지의 부착 효율의 저하가 우려 된다.
본 발명에서는 열경화성 수지와 열가소성수지 혼합물에 경량의 구조 확보, 충격 흡수, 분산성의 효과를 제공할 수 있도록 사용되는 메조포러스 물질(mesoporous material: mesoporous carbon, mesoporous silica)은 메조포러스 카본(mesoporous carbon: Ordered mesoporous carbon CMK-3, Ordered mesoporous carbon CMK-8, porous carbon, Disordered mesoporous carbon, N-doped mesoporous carbon, S-doped mesoporous carbon, Phenanthrene-doped mesoporous carbon 등) 및 메조포러스 실리카(mesoporous silica: spherical mesoporous silica, hydrophobic-spherical mesoporous silica, SBA series, KIT series, MCM 41, MCM 48 등) 중에서 필요에 따라, 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다.
그리고 메조포러스 물질(mesoporous material: mesoporous carbon, mesoporous silica)의 사용량이 많아지면, 프리프레그의 무게 증가 및 제조원가의 상승과 더불어 매트릭스 수지의 유연성 저하, 프리프레그간의 접착력을 감소를 유발시키므로, 첨가되는 메조포러스 물질의 사용량은 열경화성수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부를 사용하는 것이 적합하다.
본 발명에서 사용되는 실란계 커플링제인 우레이도실란은 중공구 입자의 분산과 매트릭스 수지의 상용성을 향상시키기 위하여 혼합되는 것으로, 이의 역할은 열경화성 수지와 열가소성 수지 간의 상용성을 부여함으로서 고인장섬유 직물의 표면에 부착이 잘되게 하는 역할과 이렇게 제조된 프리프레그를 적층하여 고온 가압 성형시 강하게 접착되게 하여 총탄, 파편 등 강한 외부충격에 의한 피격시 프리프레간의 박리현상을 방지함으로서 방탄 헬멧이 관통되거나 내부로 함몰 또는 변형(Deformation)을 최소화하여 두개골 손상을 방지하며, 또한 우레이도실란계 커플링제는 세노스페어의 입자표면이 하이드록실그룹(Hydroxyl group)인 관계로 매트릭스 수지에 균일한 분산이 어려워 뭉치거나 균일하게 혼합되지 못하므로 세노스페어의 표면을 우레이도실란 화합물로 표면 개질함으로서 균일하게 분산되면서 우레이도실란 화합물의 알콕시시릴기(Alkoxysilyl)가 가수분해 되어 세노스페어 표면에 실라놀(Silanol)그룹을 형성하게 되어 결합을 형성하고 다른 반응기는 매트릭스 수지와 결합하여 결합력이 증대되도록 한다. 이는 우레이도실란계 커플링제 분자구조가 반응성 우레이도그룹과 가수분해성 무기 트리메톡시릴(triemethoxysilyl) 또는 트리에톡시릴(triethoxysilyl) 또는 트리알콕시릴(triealkoxysilyl)그룹으로 이루어진 양쪽 기능성을 가지는 유기실란화합물로서 이들의 양쪽 반응특성으로 인하여 무기물과 유기고분자물질 모두에 화학적으로 결합이 가능하여 접착증진과 표면 개질효과를 제공하기 때문이다.
본 발명에서는 열경화성 수지와 열가소성수지 혼합물에 상용성과 접착증진 효과를 제공할 수 있도록 사용되는 우레이도실란은 감마-우레이도프로필트리메톡시실란(Gamma-Ureidopropyltrimethoxysilane) 및 감마-우레이도프로필트리에톡시실란 (Gamma-Ureidopropyltriethoxysilane) 그리고 감마-우레이도프로필트리알콕시실란(Gamma-Ureidopropyltrialkoxysilane) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있으며, 이러한 우레이도실란의 첨가량이 많아지면, 제조원가의 상승과 더불어 매트릭스 수지의 물성을 떨어뜨려 프리프레그간의 접착력을 감소시키므로 상기 열경화성수지 100 중량부에 대하여 우레이도실란 0.1 ~ 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에서는 접착성 수지의 점도 조절을 위한 용제 및 접착수지용 첨가제로써 경화촉진제와 무기물 입자의 분산에 사용되는 분산제를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 용제의 경우 고인장섬유 직물의 직조형태와 특성에 맞추어 코팅할 수지에 용제로 희석하여 점도를 조정하는데, 점도가 너무 낮으면 수지 액이 고인장섬유 직물층 내부로 깊게 침투하거나 배면으로 베어 나올 수 있으며, 점도가 너무 높으면 두께가 불균일하게 코팅될 수 있어 수지량(RC)의 불균일을 초래 할 수 있게 된다. 여기서 용제는 MCS(methyl cellosolve) 또는 DMF(dimethylformamide) 등을 사용할 수 있지만 여기에 한정되는 것은 아니고, 프리프레그용 매트릭스 수지에 사용되는 모든 종류의 용제를 적용할 수 있으며, 특정 종류에 한정하지는 않는다. 그리고, 용제의 함량은 열경화성수지 100 중량부에 대하여 통상 10 ~ 90 중량부로 사용하지만 여기에 한정되는 것은 아니고 섬유 직물의 종류나 특성에 맞게 가변적일 수 있다. 한편 적정한 점도 역시 섬유 직물의 종류나 특성에 맞게 가변적일 수 있으므로 특정 수치에 한정하지는 않는다.
그리고, 경화촉진제 및 분산제는 통상적으로 알려진 열경화성 수지인 페놀수지 또는 에폭시수지에 사용되는 경화촉진제와 무기물 입자의 분산에 사용되는 분산제를 모두 적용할 수 있으며 일예로, 경화촉진제로써 DMA(dimethylamine), 분산제로써 인산에스테르(Phosphate ester) 등을 사용할 수 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 상기 열경화성 수지에 사용되는 모든 종류의 경화촉진제와 분산제를 적용할 수 있으며, 특정 종류에 한정하지는 않는다. 아울러, 이들 첨가제는 열경화성수지 100 중량부에 대하여 각각 0.1 ~ 15 중량부를 사용하는 것이 바람직하지만 여기에 한정되는 것은 아니고 수지의 코팅 두께 등에 따라 가변적일 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 이루어지는 접착수지를 고인장섬유 직물의 일면에 일정한 두께로 코팅하여 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그를 제조하게 된다. 즉, 본 발명에서는 프리프레그를 적층하여 제조되는 방탄 헬멧의 무게를 경량화하기 위하여 고인장섬유 직물에 코팅되는 수지의 무게를 줄이기 위한 방법으로서 직물의 일면에만 일정한 수지량(RC)으로 코팅한다. 직물의 일면만 일정한 수지함량으로 코팅하기 위해서는 콤마 코팅기(Comma coater) 또는 나이프 코팅기(Knife coater)와 같이 슬릿(Silt)의 간격을 조정하여 코팅되는 수지의 두께를 조정할 수 있는 형태의 장치로 목표로 하는 수지량(RC)을 고인장섬유 직물의 임면에 일정한 두께로 코팅할 수 있다. 한편 슬릿간격이 넓게 조정되면 수지량이 많이 코팅되고 슬릿간격이 좁게 조정되면 코팅된 수지량이 적어지게 되어 불균일 코팅으로 인한 불량의 원인이 되므로, 직물의 종류, 접착수지의 종류 및 원하는 두께 등에 맞게 슬릿간격을 적절히 조절하여 코팅한다.
한편, 본 발명에 따른 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 매트릭스 수지를 제조하는 단계(S100)와, 상기 매트릭스 수지에 중공구 입자, 메조포러스 물질, 실란계 커플링제, 용제 및 접착수지용 첨가제를 혼합하여 접착수지를 제조하는 단계(S200)와, 상기 제조된 접착수지를 섬유 직물의 일면에 코팅하는 단계(S300) 및, 상기 접착수지가 코팅된 섬유 직물을 건조하는 단계(S400)를 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 S100 ~ S300 단계에 사용되는 조성 및 장치에 대해서는 이미 상술하였으므로, 그 상세한 설명은 생략하며, 상기 S200 단계에서 메조포러스 물질(mesoporous carbon, mesoporous silica) 첨가 시, 용액 상태로 첨가 후, 균질기(homogenizer)로 혼합물을 균일하게 교반시키는 것이 바람직하다. 입자의 직경이 미크론 단위이므로, 초음파를 톨한 분산 과정을 거쳐야, 입자간의 인력에 의한 입자들의 뭉침 현상(aggregation) 방지 및, 수지내의 고른 분산(scattering) 효과를 가져 올 수 있다. 또한, 상기 S300 단계에서 코팅 공정 시, 코팅액 주입전, 균질기(homogenizer)로 혼합물을 교반을 병행하면서, 코팅액 주입하는 방법이 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 S400 단계에서는 코팅과정을 거친 프리프레그를 적외선 건조기 또는 열풍 건조기에 통과시켜 반 경화 상태로 건조하면 되는데, 건조 온도와 시간은 수지액의 조성과 코팅 수지량(RC)에 따라서 조정할 수 있으며 통상적으로 40 ~ 90℃에서 10 ~ 30 분간 건조가 이루어지며 만일, 건조온도가 40℃ 미만일 경우 건조 시간이 30분을 초과하기 때문에 생산성이 저하되며, 건조온도가 90℃를 초과할 경우 상기 코팅된 수지의 불균일한 경화가 진행되면서 프리프래그간의 접착력이 낮아 질 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다음의 실시예와 비교예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
<실시예 및 비교예>
하기 [표 1]에 따른 배합비로 재료를 혼합하여 수지조성물 비교예 1 ~ 3과 실시예 1 ~ 24를 제조하고, 이를 콤마 코터기를 이용하여 수지량(RC)에 따라 고인장섬유인 아라미드섬유 직물의 일면을 코팅하고 이를 75℃에서 10분간 건조하여 반 경화된 프리프레그를 제조하였다.
상기 제조된 프리프레그를 방탄헬멧의 패턴(Pattern)에 따라 재단한 다음, 이를 16매 겹쳐서 헬멧 제조용 금형몰드에서 150℃에서 150kg/cm2의 압력으로 30분간 가압 성형하여 방탄 헬멧을 제조하고 방탄성능의 평가를 위해 방호탄도한계(V50)와 프리프레그의 부분 박리에 따른 방탄 헬멧의 쉘변형(Shell deformation)정도를 측정하였다.
이때, 방호탄도한계(V50)와 쉘변형은 MIL-STD-662F 시험 규정에 따라 평가하였으며, 그 결과는 아래 [표 2]에 나타내었다.
구분 수지조성(중량부)
열경화성
수지		 열가소성
수지		 세노스페어
(주4)		 OMC
(주5)		 OMS
(주6)		 실란커플링제 경화촉진제
비교예 1 100(페놀) 55(PVB) 0 0 0 0 2.5
비교예 2 100(페놀) 55(PVB) 2 1 1 0 2.5
비교예 3 100(에폭시) 55(PES) 2 1 1 1.0 (주1) 2.5
실시예 1 100(페놀) 55(PVB) 1 3 3 0.1 (주1) 0.1
실시예 2 100(페놀) 55(PVB) 4 5 5
실시예 3 100(페놀) 55(PVB) 2 3 3 1.5 (주1) 2.5
실시예 4 100(페놀) 55(PVB) 4 5 5
실시예 5 100(페놀) 55(PVB) 2 3 3 2.0 (주1) 2.5
실시예 6 100(페놀) 55(PVB) 4 5 5
실시예 7 100(페놀) 55(PVB) 2 3 3 1.0 (주2) 2.5
실시예 8 100(페놀) 55(PVB) 4 5 5
실시예 9 100(페놀) 55(PVB) 2 3 3 1.5 (주2) 2.5
실시예 10 100(페놀) 55(PVB) 4 5 5
실시예 11 100(페놀) 55(PVB) 2 3 3 2.0 (주2) 2.5
실시예 12 100(페놀) 55(PVB) 4 5 5
실시예 13 100(페놀) 55(PVB) 2 3 3 1.0 (주3) 2.5
실시예 14 100(에폭시) 55(PES) 4 5 5
실시예 15 100(에폭시) 55(PES) 2 3 3 1.5 (주3) 2.5
실시예 16 100(에폭시) 55(PES) 4 5 5
실시예 17 100(에폭시) 55(PES) 2 3 3 2.0 (주3) 2.5
실시예 18 100(에폭시) 55(PES) 4 5 5
실시예 19 100(에폭시) 55(PES) 2 3 3 1.0 (주3) 2.5
실시예 20 100(에폭시) 55(PES) 4 5 5
실시예 21 100(에폭시) 55(PES) 2 1 0 1.5 (주3) 2.5
실시예 22 100(에폭시) 55(PES) 4 5 5
실시예 23 100(에폭시) 10(PVF) 2 20 20 10 (주3) 15
실시예 24 100(에폭시) 80(PES) 25 10 10
(주1) gamma-Ureidopropyltrimethoxysilane, GE Advanced Materials
(주2) gamma-Ureidopropyltrialkoxysilane, GE Advanced Materials
(주3) gamma-Ureidopropyltriethoxysilane, PCC group
(주4) PLASFILL 5, D50㎛ 4.5, Ash Resources
(주5) Ordered Mesoporous Carbon(OMC), 10 ~ 40nm
(주6) Ordered Mesoporous Silica(OMS), 20 ~ 50nm
실시 예 수지량(RC)
(중량%)		 적층매수
(매)		 방호탄도한계
(V50, m/sec)		 쉘변형
(mm)
비교예 1 18 16 636 16.2
비교예 2 18 16 638 15.8
비교예 3 18 16 640 15.1
실시예 1 18 16 680 9.0
실시예 2 18 16 666 10.3
실시예 3 18 16 677 9.8
실시예 4 18 16 672 10.1
실시예 5 18 16 676 10.0
실시예 6 18 16 664 10.4
실시예 7 18 16 660 10.9
실시예 8 18 16 656 11.7
실시예 9 18 16 673 10.1
실시예 10 18 16 654 12.0
실시예 11 18 16 670 10.2
실시예 12 18 16 653 12.4
실시예 13 18 16 659 11.1
실시예 14 18 16 647 13.8
실시예 15 18 16 651 12.8
실시예 16 18 16 649 13.4
실시예 17 18 16 668 10.2
실시예 18 18 16 662 10.7
실시예 19 18 16 657 11.5
실시예 20 18 16 641 14.7
실시예 21 18 16 643 14.4
실시예 22 18 16 644 14.2
실시예 23 18 16 650 13.1
실시예 24 18 16 661 10.8
상기 [표 1]과 [표 2]에 나타난 바와 같이, 실란계 커플링제인 우레이도실란과 중공구체인 세노스페어, 메조포러스 물질(mesoporous material: mesoporous carbon, mesoporous silica)을 적절한 비율로 혼합한 것이 이들을 사용하지 않은 프리프레그로 제조된 방탄 헬멧의 방호탄도한계와 쉘변형 측정결과보다 방탄성능이 더 우수함을 알 수 있다. 이는 이들 우레이도실란과 중공구체인 세노스페어가 총탄, 파편 등 강한 외부충격에 의한 충격파를 내부로 분산시키며, 우레이도실란계 커플링제는 이들 중공구 입자의 분산과 매트릭스 수지의 상용성을 향상시켜서 프리프레그간의 접착력을 향상시키기 때문이다.
또한, 프리프레그용 수지를 고인장섬유 직물의 일면에만 일정한 두께로 코팅함으로서 첨가제에 의한 방탄 헬멧의 무게 증가를 피하고 프리프레그 제조공정을 단순화함으로서 생산비용 절감 효과를 가져올 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 충격 흡수 및 충격 분산성 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 매트릭스 수지와, 중공구 입자, 메조포러스 물질 및 실란계 커플링제를 포함하여 이루어지는 접착수지를 섬유 직물의 일면에 코팅하여 이루어지는 방탄용 프리프레그에 있어서,
    상기 접착수지는, 열경화성수지 100 중량부에 대하여, 열가소성수지 10 ~ 80 중량부, 중공구 입자인 세노스페어 1 ~ 25 중량부, 메조포러스 물질 1 ~ 20 중량부, 실란계 커플링제인 우레이도실란 0.1 ~ 10 중량부, 용제 10 ~ 90 중량부 및 접착수지용 첨가제 0.1 ~ 15 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 섬유 직물은,
    탄소섬유, 유리섬유, 나일론 섬유, 아라미드 섬유 또는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어지는 직물인 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 페놀수지 또는 에폭시수지를 사용하고,
    상기 열가소성 수지는 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에테르술폰 수지 또는 폴리비닐포말 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세노스페어는,
    입자크기가 1 ~ 300 미크론인 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 세노스페어는,
    아세트산, 질산, 메틸알코올 및 물을 1 ~ 2 : 1 ~ 2 : 60 ~ 80 : 20 ~ 40의 중량비로 혼합한 에칭액에 침적시킨 후, 세척 및 건조하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 메조포러스 물질은,
    메조포러스 카본(mesoporous carbon) 또는 메조포러스 실리카(mesoporous silica) 중에서 단독 또는 병용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그.
  8. 삭제
  9. 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 매트릭스 수지를 제조하는 단계(S100); 상기 매트릭스 수지에 중공구 입자, 메조포러스 물질, 실란계 커플링제, 용제 및 접착수지용 첨가제를 혼합하여 접착수지를 제조하는 단계(S200); 상기 제조된 접착수지를 섬유 직물의 일면에 코팅하는 단계(S300); 및 상기 접착수지가 코팅된 섬유 직물을 건조하는 단계(S400);를 포함하여 이루어지는 방탄용 프리프레그의 제조방법에 있어서,
    상기 접착수지는, 열경화성수지 100 중량부에 대하여, 열가소성수지 10 ~ 80 중량부, 중공구 입자인 세노스페어 1 ~ 25 중량부, 메조포러스 물질 1 ~ 20 중량부, 실란계 커플링제인 우레이도실란 0.1 ~ 10 중량부, 용제 10 ~ 90 중량부 및 접착수지용 첨가제 0.1 ~ 15 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 S300 단계는,
    콤마 코팅기(Comma coater) 또는 나이프 코팅기(Knife coater)를 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 S400 단계는,
    접착수지가 코팅된 섬유 직물을 40 ~ 90℃에서 10 ~ 30분간 건조하는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그의 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 S200 단계에서 메조포러스 물질 첨가 시, 용액 상태로 첨가후, 균질기(homogenizer)로 혼합물을 균일하게 교반시키며, 상기 S300 단계에서 코팅 공정 시, 코팅액 주입전에 균질기(homogenizer)로 혼합물의 교반을 병행하면서 코팅액 주입하는 것을 특징으로 하는, 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그의 제조방법.
KR1020160064624A 2016-05-26 2016-05-26 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법 KR101668670B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160064624A KR101668670B1 (ko) 2016-05-26 2016-05-26 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160064624A KR101668670B1 (ko) 2016-05-26 2016-05-26 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101668670B1 true KR101668670B1 (ko) 2016-10-25

Family

ID=57446276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160064624A KR101668670B1 (ko) 2016-05-26 2016-05-26 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101668670B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180078567A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 주식회사 신성소재 방탄소재용 프리프레그 및 그 제조장치
KR102283110B1 (ko) * 2020-07-21 2021-07-30 주식회사 디아이씨 휴대전자기기 보호커버 내장용 보강판

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100840345B1 (ko) * 2007-09-21 2008-06-20 금호타이어 주식회사 다공성 실리카를 포함하는 타이어 언더트레드 고무조성물

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100840345B1 (ko) * 2007-09-21 2008-06-20 금호타이어 주식회사 다공성 실리카를 포함하는 타이어 언더트레드 고무조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180078567A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 주식회사 신성소재 방탄소재용 프리프레그 및 그 제조장치
KR102283110B1 (ko) * 2020-07-21 2021-07-30 주식회사 디아이씨 휴대전자기기 보호커버 내장용 보강판

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105820791B (zh) 石墨烯改性聚氨酯组合物、利用其制备的聚氨酯粘合剂、该粘合剂的制备方法
KR101526655B1 (ko) 탄소나노튜브 적용 발포 우레탄 폼을 이용한 자동차용 흡음재와 그 제조방법
AU2017300080B2 (en) Vibration damping system
US9776341B2 (en) Low density composite materials, their production and use
JP5704198B2 (ja) セルロースナノファイバー含有エポキシ樹脂組成物の製造方法、強化マトリクス樹脂及び繊維強化樹脂複合体
KR102065367B1 (ko) 시아네이트 에스테르 수지 조성물 및 프리프레그
KR101668670B1 (ko) 충격 흡수, 분산성 및 경량성이 우수한 방탄용 프리프레그 및 그의 제조방법
JP6970755B2 (ja) プリプレグ及びその製造方法、並びに繊維強化複合材料の製造方法
JP5510092B2 (ja) 修飾セルロース繊維分散液の製造方法及びセルロース複合材料の製造方法
CA2799308A1 (en) Long-term outdoor exposure resistant polyester composite structures and processes for their preparation
CN108604443B (zh) 吸音性表皮材、吸音材及它们的制造方法
WO2017101532A1 (zh) 一种热固性树脂组合物及其用途
CN112239632A (zh) 吸热胶膜及其制备方法
JP7139319B2 (ja) 熱可塑性複合材、熱可塑性複合材の製造方法及びパネル
CN113943471A (zh) 一种低密度预浸料、制备方法及应用
CN115625897B (zh) 一种增韧低密度热熔酚醛树脂预浸料、复合材料及制备方法
CN112254581A (zh) 带有吸热层的防弹插板及其制作方法
CN114932724A (zh) 一种高强度的电磁屏蔽纤维复合材料及其制备方法与应用
KR20210091628A (ko) Smc 천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법
CN110803940B (zh) 一种复合陶瓷填料的制备方法
KR101720162B1 (ko) 압축회복률 및 흡음특성이 우수한 극세사 흡음재 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 흡음재
RU2655805C1 (ru) Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
CN108093614B (zh) 一种隔声吸波隔热环保型复合材料的制备方法
JP2016175970A (ja) プリプレグ及びそれを用いた積層板
KR20210025383A (ko) 경량 프리프레그 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190820

Year of fee payment: 4