KR101858923B1

KR101858923B1 - 내탄도성 제품

Info

Publication number: KR101858923B1
Application number: KR1020127019024A
Authority: KR
Inventors: 손 요 보벤스헌; 데르 에임 요리스 판; 산야이 라스토히; 율레스 아르만트 빌헬미나 하링스; 아드리안 안톤 스하프
Original assignee: 데이진 아라미드 비.브이.
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2018-05-18
Also published as: CN102762949B; US8993087B2; JP5536903B2; RU2557635C2; EP2516957B1; BR112012015465A2; JP2013515941A; CA2786025A1; RU2012130942A; WO2011076914A1; US20120255430A1; AU2010334840A1; AU2010334840B2; KR20120106839A; CN102762949A; MX2012007421A; ES2643126T3; IL220400A0; ZA201204629B; EP2516957A1

Abstract

본 발명은 강화용 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들의 스택을 포함하는 내탄도성 제품에 관한 것이며, 상기 스택 내에서 상기 선형 인장 부재들의 방향이 단방향성이 아니며, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이고, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 아라미드를 포함한다. 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들은 테이프인 것이 바람직하다. 한 양태에서, 상기 스택은 50중량% 초과의 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하는 층 및 50중량% 초과의 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 층을 포함한다.

Description

내탄도성 제품{BALLISTIC-RESISTANT ARTICLES}

본 발명은 내탄도성 제품(ballistic-resistant article), 내탄도성 제품을 제조하는 데 사용하기에 적합한 시트, 압밀된 시트 팩키지, 및 내탄도성 제품의 제조방법에 관한 것이다.

내탄도성 제품은 당해 분야에 공지되어 있다. 무수한 다양한 종류가 시판중이다. 한편, 예를 들면, 방탄 조끼에 사용하기 위한 연질-내탄도성 제품이 존재한다. 다른 한편으로는, 예를 들면, 방탄 조끼의 다른 형태의 차폐물로서, 또는 헬멧으로서 작용하는 성형체가 존재한다. 추가로, 내탄도성 제품은 차량, 건물, 및 탄도성 충격으로부터 사람, 동물 또는 물건을 보호하는 것을 돕기 위한 기타 물체에서 사용된다.

당해 분야에서, 내탄도성 제품은 종종 아라미드와 같은 고강력 섬유 또는 폴리에틸렌을 함유하는 시트들의 스택(stack)을 포함한다. 용도에 따라, 상기 시트는 함께 프레싱되어 성형품을 형성하거나 가장자리에서 함께 결합하여 연질-내탄도성 제품을 형성할 수 있다. 개선된 특성을 갖는 내탄도성 제품이 요구된다.

내탄도성 패널에서 상이한 재료의 사용이 제안되어 왔다.

WO 2005098343은 경화된 타격 패널 및 지지 패널을 갖는 방호구 시스템(armour system)을 기술한다. 상기 타격 패널에 적합한 것으로 언급된 재료들은 화강암, 세라믹 타일, 벽돌, 유리 및 경화된 콘크리트를 포함한다. 다른 한편으로는, 상기 팩킹 패널에 적합한 것으로 언급된 재료들 중 일부는 유리, 아라미드, 폴리에틸렌, 탄소 및 금속성 재료들을 포함한다.

WO 2008048301은 고인성 섬유의 망상구조물을 포함하는 하나 이상의 섬유층을 포함하는 가요성 방탄체 방호구를 형성하기 위한 복합체 재료에 관한 것이다. 상기 고인성 섬유는 8개 이상의 다른 형태의 섬유 중에서 PE 섬유 및 아라미드 섬유일 수 있다. 상기 문헌은 일반적으로 본 발명의 얀(yarn) 및 직물이 하나 이상의 상이한 섬유들로 구성될 수 있지만 이들 섬유들이 동일한 것이 바람직하다고 언급한다.

내탄도성 재료의 성능의 실질적인 개선은 2가지 유형의 고성능 재료의 조합, 즉 한편으로는 아라미드 재료가 다른 한편으로는 고분자량 폴리에틸렌이 사용되는 경우 수득될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명은 강화용 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들의 스택을 포함하는 내탄도성 제품에 관한 것이며, 상기 스택 내에서 상기 선형 인장 부재들의 방향은 단방향성이 아니며, 상기 선형 인장 부재들 중 일부는 고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이고, 상기 선형 인장 부재들 중 일부는 아라미드를 포함한다.

선형 인장 부재들

본 명세서의 맥락 내에서, 선형 인장 부재라는 용어는 최대 치수인 길이가 두번째로 작은 치수인 폭 및 최소 치수인 두께에 비해 큰 물체를 칭한다. 보다 특히, 길이와 폭 사이의 비가 일반적으로 10 이상이다. 최대 비는 본 발명에서 중요하지 않으며 가공 파라미터에 좌우될 것이다. 일반적인 값으로서, 폭에 대한 길이의 최대 비 1,000,000이 언급될 수 있다.

따라서, 본 발명에 사용되는 선형 인장 부재들은 규칙적 또는 불규칙적 횡단면을 갖는 모노필라멘트, 멀티필라멘트 얀, 트레드, 테이프, 박편, 스테이플 섬유 얀 및 기타 연신 물체들을 포함한다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 선형 인장 부재는 섬유, 즉 길이가 폭 및 두께보다 크면서 폭과 두께는 동일한 크기 범위인 물체이다. 보다 특히, 폭과 두께 사이의 비는 일반적으로 10:1 내지 1:1, 보다 특히 5:1 내지 1:1, 보다 더 특히 3:1 내지 1:1의 범위이다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 섬유는 다소 원형 횡단면을 가질 수 있다. 이러한 경우, 폭은 횡단면의 최대 치수인 반면, 두께는 횡단면의 최소 치수이다.

섬유의 경우, 폭과 두께는 일반적으로 1㎛ 이상, 보다 특히 7㎛ 이상이다. 멀티필라멘트 얀의 경우, 폭과 두께는 예를 들면, 2mm 이하로 상당히 클 수 있다. 모노필라멘트 얀의 경우, 150㎛ 이하의 폭과 두께가 보다 통상적일 수 있다. 특정 예로서, 7 내지 50㎛ 범위의 폭과 두께를 갖는 섬유가 언급될 수 있다.

본 발명에서, 테이프는 길이, 즉 물체의 최대 치수가 물체의 두 번째로 작은 치수인 폭과 물체의 가장 작은 치수인 두께보다 크면서 폭이 또한 두께보다 큰 물체로서 정의된다. 보다 특히, 폭에 대한 길이의 비는 일반적으로 2 이상이다. 테이프 폭 및 스택 크기에 따라, 상기 비는 예를 들면, 4 이상 또는 6 이상으로 더 클 수 있다. 최대 비는 본 발명에서 중요하지 않고 공정 파라미터에 좌우될 것이다. 일반적인 값으로서, 폭에 대한 길이의 최대 비로 200,000이 언급될 수 있다. 폭과 두께 사이의 비는 일반적으로 10:1 초과, 특히 50:1 초과, 보다 더 특히 100:1 초과이다. 폭과 두께 사이의 최대 비는 본 발명에서 중요하지 않다. 이는 일반적으로 2000:1 이하이다.

테이프의 폭은 일반적으로 1mm 이상, 보다 특히 2mm 이상, 보다 더 특히 5mm 이상, 보다 특히 10mm 이상, 보다 더 특히 20mm 이상, 보다 더 특히 40mm 이상이다. 테이프의 폭은 일반적으로 200mm 이하이다. 테이프의 두께는 일반적으로 8㎛ 이상, 특히 10㎛ 이상이다. 테이프의 두께는 일반적으로 150㎛ 이하, 보다 특히 100㎛ 이하이다. 한 양태에서, 높은 선밀도를 갖는 테이프가 사용된다. 본 명세서에서 선밀도는 dtex로 나타낸다. 이는 필름 10.000m의 g 단위 중량이다. 한 양태에서, 선밀도가 3000dtex 이상, 특히 5000dtex 이상, 보다 특히 10000dtex 이상, 보다 더 특히 15000dtex 이상, 또는 20000dtex 이상인 테이프가 사용된다.

테이프의 사용은 매우 우수한 내탄도 성능, 우수한 박리 강도 및 낮은 면적 중량을 갖는 내탄도성 재료의 제조를 가능하게 하기 때문에, 본 발명 내에서 특히 관심을 끄는 것으로 밝혀졌다. 이는 특히 폴리에틸렌의 경우에 해당한다.

본 명세서에서 선형 인장 부재들의 중량%가 언급되는 경우, 이는 항상 이러한 부재의 고강도 성분, 즉 폴리에틸렌, 아라미드 또는 기타 고강도 중합체를 칭한다. 상기 선형 인장 부재에 존재하는 임의의 피막 또는 마감은 상기 매트릭스 재료에 속하는 것으로 산정된다.

스택의 조성

본 발명의 스택은 선형 인장 부재들을 포함하는 시트를 포함한다. 본 명세서에서, 시트라는 용어는 선형 인장 부재들을 포함하는 개별 시트를 칭하며, 상기 시트는 다른 상응하는 시트와 개별적으로 합쳐질 수 있다. 상기 시트는 아래에 설명한 한 바와 같이, 매트릭스 재료를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

본 발명에 따르는 스택에서 사용되는 선형 인장 부재들을 포함하는 시트는 상이한 방식으로 구성될 수 있다.

한 양태에서, 시트는 선형 인장 부재들을 제직함으로써 제조된다. 한 양태에서, 테이프들이 날실 또는 씨실로서 사용되고, 섬유들이 씨실 또는 날실로서 사용된다. 추가의 양태에서, 섬유가 날실 및 씨실 둘 다로 사용된다.

제직법을 사용하여, 폴리에틸렌을 함유하지만 아라미드를 함유하지 않는, 예를 들면, 폴리에틸렌만을 함유하는 시트들, 및 아라미드를 함유하지만 폴리에틸렌을 함유하지 않는, 예를 들면, 아라미드만을 함유하는 시트들을 제조할 수 있다. 이는 또한 아라미드를 포함하는 선형 인장 부재들과 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들 둘 다를 함유하는 시트들을 제조하는 데에도 사용될 수 있다. 한 양태에서, 상기 제직된 시트는 폴리에틸렌 선형 인장 부재와 아라미드 선형 인장 부재 중의 하나를 날실 또는 씨실로서 포함하고 폴리에틸렌 선형 인장 부재와 아라미드 선형 인장 부재 중의 나머지를 씨실 또는 날실로서 포함한다. 또한, 날실 또는 씨실이나, 날실과 씨실 둘 다에 아라미드 선형 인장 부재들 및 폴리에틸렌 선형 인장 부재들의 조합을 사용할 수도 있다.

상기 제직된 시트에서 아라미드와 폴리에틸렌 둘 다를 포함하는 선형 인장 부재들을 사용할 수도 있다.

다양한 통상적인 제직 방법들이 적용될 수 있다. 상기 씨실 부재는 1개, 2개 또는 그 이상의 날실 부재들 위를 교차할 수 있으며, 순차적인 씨실 부재들이 교대로 또는 평행하게 적용될 수 있다. 이와 관련한 한 양태는 평직이며, 여기서 날실 및 씨실은 단순한 십자형 패턴을 형성하도록 정렬된다. 이는 각각의 씨실 부재가 각각의 날실 부재 위 또는 아래를 통과하여 각각의 열(row)이 교대하여 다수의 교차점이 생성되도록 함으로써 제조된다. 추가의 양태는 사틴직(satin weave)을 기본으로 한다. 이 양태에서, 2개 이상의 씨실 부재들은 날실 부재 위에 플로팅되거나 그 반대이며, 2개 이상의 날실 부재들이 하나의 씨실 부재 위에 플로팅된다. 또 다른 추가의 양태는 능직으로부터 유도된다. 본 양태에서, 하나 이상의 날실 부재들이 규칙적으로 반복되는 방식으로 2개 이상의 씨실 부재들 위 또는 아래에 교대로 제직된다. 이는 상기 직물에 직선 또는 점선 대각선 '리브(rib)'의 가시적인 효과를 생성시킨다. 또 다른 추가의 양태는 상기 바스켓직(basket weave)을 기본으로 한다. 바스켓직은 2개 이상의 날실 섬유가 2개 이상의 씨실 섬유와 교대로 교락되는 점을 제외하고는 평직과 기본적으로 동일하다. 2개의 날실과 2개의 씨실이 교차하는 배열은 2×2 바스켓이라고 하지만, 상기 섬유 배열이 대칭일 필요는 없다. 그러므로, 8×2, 5×4 등이 가능하다. 또 다른 추가 양태는 목 레노 직(mock leno weave)을 근거로 한다. 목 레노 직은, 가끔 날실 부재들이 규칙적인 간격이지만 통상 몇 개의 부재들과 떨어져 상기 교대하는 하부-상부 교락으로부터 이탈하는 대신 2개 이상의 부재들마다 교락하는 평직 형태이다. 이는 씨실 방향에서도 유사한 빈도로 발생하며, 전체적인 효과는 두께가 증가하고 표면이 더 거칠어지며 추가의 공극을 갖는 직물이다.

각각의 제직 형태는 연관된 특징들을 갖는다. 예를 들면, 씨실이 하나 또는 소수의 날실 부재들과 교차하고 개별 씨실 부재들이 교대로 또는 거의 교대로 사용되는 시스템이 사용되는 경우, 상기 시트는 비교적 다수의 교차점을 함유할 것이다. 이러한 맥락에서 교차점은 씨실 부재가 상기 시트의 한쪽인 A 쪽으로부터 상기 시트의 다른 쪽인 B 쪽으로 가고 인접한 씨실 부재가 상기 시트의 B 쪽으로부터 A 쪽으로 가는 지점이다. 씨실이 하나 또는 제한된 수의 날실 부재들과 교차하거나 그 반대로 날실이 하나 또는 제한된 수의 씨실 부재들과 교차하는 시스템이 사용되는 경우, 다수의 편향 라인(deflection line)이 존재할 것이다. 편향 라인은 하나의 부재가 시트의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 가는 경우 발생한다. 이는 교차 부재의 가장자리에 의해 형성된다. 어떠한 이론으로 한정하려는 것은 아니지만, 이들 편향 라인은 상기 시트의 X-Y 방향에서 충격 에너지의 소진에 기여한다. 본 발명의 맥락에서, 평직의 사용이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 평직이 비교적 제조하기 용이하기 때문이고 또한 평직이 90°회전이 상기 재료의 특성을 변화시키지 않는다는 점에서 균질하면서 내탄도 성능도 우수하기 때문이다.

적합한 제직 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 흥미로운 테이프 제직 방법에 대해 단 하나의 예만 들자면, EP 1354991을 참조한다.

본 발명의 한 양태에서, 시트 내의 선형 인장 부재들은 단방향성으로 배향되어 있고, 상기 시트 내의 상기 선형 인장 부재들의 방향은 상기 스택 내의 다른 시트들의 선형 인장 부재들의 방향에 대해, 보다 특히 인접한 시트들 내의 선형 인장 부재들의 방향에 대해 회전한다. 스택 내의 총 회전이 45°이상에 달하는 경우 우수한 결과가 달성된다. 바람직하게는, 상기 스택 내의 총 회전은 약 90°에 달한다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 스택은 인접한 시트들을 포함하며, 여기서 한 시트 내의 선형 인장 부재들의 방향은 인접한 시트들 내의 선형 인장 부재들의 방향에 수직이다. 상기 양태에서, 선형 인장 부재들을 평행하게 정렬시킨 다음, 상기 선형 인장 부재들을, 예를 들면 온도 및 압력에 의하거나 매트릭스 재료를 사용함으로써 접착시킴으로써 시트를 제공할 수 있다.

선형 인장 부재들이 섬유인 한 양태에서, 섬유들을 평행하게 정렬시킨 다음, 상기 섬유들이 접착되기에 충분한 양으로 상기 섬유들 사이에 매트릭스 재료를 제공함으로써 시트를 제조할 수 있다.

선형 인장 부재가 테이프인 경우, 테이프들을 평행하게 정렬시킴으로써 적합한 시트를 제조하기 위한 가능성이 많다. 한 양태에서, 평행한 테이프의 단일층을 제공한 다음, 섬유에 대해 상술한 바와 유사하게 매트릭스 재료를 사용하여 이들을 서로 접착시킨다.

또 다른 양태에서, 평행한 테이프들을 중첩 방식으로 제공한 다음, 상기 테이프들을 서로 접착시킴으로써 시트를 제공한다. 한 양태에서, 테이프들을 상기 테이프의 제1 종축 가장자리가 한 쪽 위에 인접한 테이프 아래이고 상기 테이프의 제2 종축 가장자리가 다른 쪽 위의 인접한 테이프 위에 있도록 하는 방식(기와 건축)으로 테이프가 정렬된다. 또 다른 양태에서, 테이프들은 벽돌-적층 방식으로 정렬되며, 여기서 제1 단계는 평행한 테이프의 제1 층을 제공하고 제2 단계는 상기 제1 층에서의 테이프들과 평행한 테이프들의 제2 층을 제공하며, 여기서 제2 층의 테이프들은 제1 층의 테이프들에 비해 오프-셋된다. 필요한 경우, 제3 및 추가 층의 테이프들이 제공될 수 있다. 이어서, 상기 테이프들을 집적하여 온도 및 압력을 사용하거나 매트릭스 재료를 사용하거나 이들을 조합하여 시트를 형성한다.

또한, 제1 방향으로 배향된 테이프 또는 섬유들의 층을 먼저 제공한 다음, 제1 방향에 대한 각도에서 제2 방향으로 정렬된 테이프들 또는 섬유들의 층을 제공한 다음, 상기 층들을 함께 접착시켜 시트를 형성함으로써 시트를 제조할 수 있다.

필요한 경우, 섬유들 및 테이프들이 단일 시트에서 조합하여 사용될 수 있다. 한 양태에서, 상기 시트는 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 함유하되 아라미드 선형 인장 부재들을 함유하지 않는다. 또 다른 양태에서, 상기 시트는 아라미드 선형 인장 부재들을 함유하되 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 함유하지 않는다. 추가의 양태에서, 상기 시트는 아라미드 선형 인장 부재들과 폴리에틸렌 선형 인장 부재들 둘 다를 포함한다. 또한 역시, 아라미드와 폴리에틸렌 둘 다를 함유하는 선형 인장 부재들을 사용할 수 있다.

상기 지시한 바와 같이, 이는 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이고 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 아라미드를 포함하는 본 발명의 내탄도성 제품의 주요한 특징이다. 명백하게는, 폴리에틸렌 단독 또는 아마리드 단독의 선형 인장 부재들 이외에, 본 발명은 또한 아라미드 및 폴리에틸렌 둘 다를 함유하는 선형 인장 부재들의 용도를 포함한다. 혼성 섬유의 사용이 일례로서 언급될 수 있다.

본 발명의 내탄도성 제품은 추가 형태의 고성능 선형 인장 부재들, 예를 들면, 액정 중합체의 선형 인장 부재들, 및 폴리에스테르, 폴리비닐알콜, 폴리올레핀케톤(POK), 폴리벤조비스옥사졸, 폴리벤즈(오비스)이미다졸, 폴리{2,6-디이미다조[4,5-b:4,5-e]-피리디닐렌-1,4(2,5-디하이드록시)페닐렌}(PIPD 또는 M5) 및 폴리아크릴로니트릴과 같은 고배향 중합체의 선형 인장 부재들을 포함할 수 있다.

그러나, 상기 시스템을 가능한 한 단순하게 유지시키기 위해, 내탄도성 제품 내의 선형 인장 부재들이 아라미드 및 폴리에틸렌의 총량의 80중량% 이상, 특히 90중량% 이상, 보다 특히 95중량% 이상인 것이 바람직한 것으로 간주된다. 한 양태에서, 내탄도성 제품 내의 선형 인장 부재들은 필수적으로 아라미드 재료 및 폴리에틸렌으로 이루어진다.

일반적으로, 사용된 선형 인장 부재들의 총 중량을 기준으로 하여, 아라미드의 중량%는 1중량% 이상, 보다 특히 5중량% 이상, 보다 더 특히 10중량% 이상, 보다 더 특히 15중량%, 보다 더 특히 20중량% 이상이다. 아라미드 선형 인장 부재들의 중량%는 일반적으로 60중량% 이하, 보다 특히 50중량% 이하, 보다 더 특히 40중량% 이하이다. 한 양태에서, 아라미드의 중량%는 상기 스택에서 사용된 선형 인장 부재의 총 중량의 1 내지 20중량%, 보다 특히 1 내지 10중량%이며, 잔여량은 바람직하게는 UHMWPE이다. 또 다른 양태에서, 아라미드의 중량%는 15 내지 40중량%, 특히 15 내지 30중량%이고, 잔여량은 바람직하게는 UHMWPE이다. 일반적으로, 사용된 선형 인장 부재들의 총 중량을 기준으로 하여, UHMWPE의 중량%는 10중량% 이상, 보다 특히 15중량% 이상, 보다 더 특히 20중량% 이상이다. 한 양태에서, UHMWPE 부재의 중량%는 40중량% 이상, 50중량% 이상, 또는 심지어 60중량% 이상, 특히 80중량% 이상, 보다 특히 90중량% 이상, 보다 더 특히 95중량% 이상일 수 있다. 일반적으로, 폴리에틸렌의 중량%는 99% 이하일 것이다.

상기 스택 전체에 걸친 상기 아라미드 및 폴리에틸렌 선형 인장 부재들의 분포는 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 한 양태에서, 상기 스택은 폴리에틸렌 선형 인장 부재들과 아라미드 선형 인장 부재들 둘 다를 함유하는 시트를 포함한다. 또 다른 양태에서, 상기 스택은 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하며 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하지 않는 시트들 및/또는 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하고 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하지 않는 시트들을 포함한다.

한 양태에서, 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들 및 아라미드 선형 인장 부재들은 상기 스택의 두께 전체에 걸쳐서 균질하게 분포된다. 즉, 상기 스택이 상기 스택의 평면에 평행한 평면을 따라 분리되는 경우, 이와 같이 수득된 2개 이상의 부분의 조성이 동일하다.

또 다른 양태에서, 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들 및 아라미드 선형 인장 부재들은 상기 스택의 두께 전체에 걸쳐서 불균질하게 분포된다. 즉, 상기 스택이 상기 스택의 평면에 평행한 평면을 따라 분리되는 경우, 이와 같이 수득된 2개 이상의 부분의 조성이 상이하다.

한 양태에서, 상기 스택, 또는 시트들을 함께 압착시킴으로써 상기 스택으로부터 유도된 성형된 패널은, 상이한 조성을 갖는 층들을 포함하며, 여기서 각각의 층은 하나 이상의 시트로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 스택은 2개의 층, 3개의 층 또는 이보다 다수의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 층들은 이에 인접한 층들과 상이한 조성을 갖는다. 각각의 층은 폴리에틸렌계 시트 및 아라미드계 시트의 조합을 포함할 수 있지만, 폴리에틸렌만을 함유하는 층 또는 아라미드만을 함유하는 층일 수 있다.

한 양태에서, 상기 제품은 50중량% 초과의 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하는 층, 및 50중량% 초과의 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 층을 포함한다. 예를 들면, 상기 폴리에틸렌-풍부 층은 일반적으로 50중량% 초과의 폴리에틸렌계 시트와 50중량% 미만의 아라미드계 시트를 포함할 수 있다.

한 양태에서, 50중량% 초과의 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하는 층(이는 또한 추가로 폴리에틸렌-풍부 층으로서 지시된다)은 상기 부재들을 60% 초과, 또는 70% 초과, 또는 80% 초과, 또는 90% 초과, 또는 95% 초과 포함한다. 한 양태에서, 상기 층은 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들로 이루어진다.

상기 폴리에틸렌-풍부 층은 바람직하게는 제품의 타격면이나 타격면 근처에, 바람직하게는 성형된 패널의 타격면에 존재하며, 여기서 탄환을 파열시키는 작용을 할 수 있다. 한 양태에서, 50중량% 초과의 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 층(이는 또한 추가로 아라미드-풍부 층으로서 지시된다)은 상기 부재들을 60% 초과, 또는 70% 초과, 또는 80% 초과, 또는 90% 초과 포함한다. 한 양태에서, 상기 층은 필수적으로 아라미드 선형 인장 부재들로 이루어진다. 한 양태에서, 상기 층은 상기 폴리에틸렌-풍부 층 아래(타격면으로부터 아래)에 존재한다. 상기 양태에서, 상기 아라미드-풍부층은 탄환 파편을 잡고/잡거나 외상을 감소시키는 작용을 할 수 있다. 상기 아라미드 층은 탄환 충격시 상기 패널의 일체성을 보존하는데 추가로 기여한다.

상기 단락에서, 그리고 달리 언급하지 않는 한 나머지 명세서에서, 선형 인장 부재의 한 형태의 중량%는, 매트릭스 재료를 배제한, 상기 층 내의 전체 선형 인장 부재들에 대해 계산된 중량%이다. 따라서, 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들 또는 아라미드 선형 인장 부재들로 이루어진 층들은 매트릭스 재료를 포함할 수 있다.

한 양태에서, 상술한 아라미드-풍부 층은 상기 제품의 최상부에 존재하며, 특히 차폐물 또는 특히 헬멧과 같은 성형된 제품의 경우 그러하다. 상기 층은 상기 제품에 경도를 증가시키고 이의 내화성을 개선시키는 작용을 할 수 있다. 상기 양태에서, 3개 이상의 층을 갖는 스택이 바람직할 수 있으며, 여기서 최상부층은 아라미드-풍부층이고, 제2 층은 폴리에틸렌-풍부층이며, 제3 층은 다시 아라미드-풍부층이다.

추가의 양태에서, 타격면으로부터 아래에 폴리에틸렌-풍부층, 및 폴리에틸렌 및 아라미드를 등량으로 포함하는 층을 포함하는 스택이 고찰된다. 이는 상이한 양의 아라미드를 함유할 수 있는 하나 이상의 아라미드-풍부층과 임의로 조합될 수 있다.

추가의 양태에서, 2개 이상의 폴리에틸렌-풍부층을 포함하고 제1 폴리에틸렌-풍부층이 제2 층에 비해 폴리에틸렌 함량이 더 높은 스택이 고찰된다. 상기 제1 폴리에틸렌-풍부층은 제2 층에 비해 상기 스택의 타격면에 더 가까울 수 있다. 대안으로, 제2 층(즉, 폴리에틸렌 함량이 더 낮은 층)은 상기 스택의 타격면에 더 까까울 수 있다. 이는 각각 상이한 양의 폴리에틸렌 또는 아라미드를 함유할 수 있는 하나 이상의 폴리에틸렌-풍부층 및/또는 아라미드-풍부층과 임의로 조합할 수 있다.

일반적으로, 상기 스택은 전체 스택에 대해 계산된 10 내지 99중량%, 특히 10 내지 90중량%의 폴리에틸렌 풍부층과, 전체 스택에 대해 계산된 1 내지 90중량%, 특히 10 내지 90중량%의 아라미드-풍부층을 포함할 것이다.

한 양태에서, 상기 스택은 30중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이상, 보다 바람직하게는 50중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 60중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 80중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 95중량% 이상의 폴리에틸렌-풍부층(이는 하나 이상의 개별 층들로 있을 수 있다)을 포함한다. 또 다른 양태에서, 상기 스택은 5중량% 이상의 아라미드-풍부층, 특히 10중량% 이상, 보다 특히 15중량% 이상, 보다 더 특히 20중량%의 아라미드-풍부층을 포함한다.

폴리에틸렌의 경우, 상기 선형 인장 부재들은 바람직하게는 폴리에틸렌 테이프이다. 상기 테이프의 바람직한 폭 및 두께 사양의 경우, 일반적으로 테이프에 대해 상술한 바가 언급된다. 상기 테이프는 내탄도성 제품에 사용하기에 적합해야 하는 것이 필수적이며, 상기 내탄도성 용도는 보다 구체적으로 상기 테이프가 높은 인장 강도, 높은 인장 모듈러스, 및 높은 파단 에너지에서 반영되는 높은 에너지 흡수성을 가질 것을 요구한다. 상기 테이프는 인장 강도가 1.0 GPa 이상이고 인장 모듈러스가 40 GPa 이상이며 파단 인장 에너지(tensile energy-to-break)가 15 J/g 이상인 것이 바람직하다.

한 양태에서, 상기 테이프의 인장 강도는 1.2 GPa 이상, 보다 특히 1.5 GPa 이상, 보다 더 특히 1.8 GPa 이상, 보다 더 특히 2.0 GPa 이상이다. 특히 바람직한 양태에서, 상기 인장 모듈러스는 2.5 GPa 이상, 보다 특히 3.0 GPa 이상, 보다 더 특히 4 GPa 이상이다.

또 다른 양태에서, 상기 테이프들은 인장 모듈러스가 50 GPa 이상이다. 상기 모듈러스는 ASTM D882-00에 따라 측정된다. 보다 특히, 상기 테이프들은 인장 모듈러스가 80 GPa 이상, 보다 특히 100 GPa 이상일 수 있다. 바람직한 양태에서, 상기 테이프들은 인장 모듈러스가 120 GPa 이상, 보다 더 특히 140 GPa 이상, 또는 150 GPa 이상이다. 상기 모듈러스는 ASTM D882-00에 따라 측정된다.

또 다른 양태에서, 상기 테이프들은 파단 인장 에너지가 20 J/g 이상, 특히 25 J/g 이상이다. 바람직한 양태에서, 상기 폴리에틸렌 테이프들은 파단 인장 에너지가 30 J/g 이상, 특히 35 J/g 이상, 보다 특히 40 J/g 이상, 보다 더 특히 50 J/g 이상이다. 상기 파단 인장 에너지는 50%/min의 변형률을 사용하여 ASTM D882-00에 따라 측정된다. 이는 응력-변형 곡선하에 단위 질량당 에너지를 적분함으로써 계산된다.

적합한 유형의 폴리에틸렌 테이프 및 섬유와 이의 제조방법에 대한 보다 상세한 사항은 아래에서 제공될 것이다.

상기 아라미드 선형 인장 부재는 섬유 또는 테이프일 수 있다. 상기 섬유들은 모노필라멘트 얀 또는 멀티필라멘트 얀일 수 있다. 적합한 아라미드 섬유는 인성이 2.6 GPa 이상, 보다 바람직하게는 3.1 GPa 이상, 가장 바람직하게는 3.6 GPa 이상이고 모듈러스가 60 GPa 이상, 보다 바람직하게는 75 GPa 이상, 가장 바람직하게는 90 GPa 이상인 아라미드 필라멘트로 이루어진다. 필라멘트의 양 및 적용된 트위스트 형태에 따라, 수득된 가연 섬유 또는 얀의 특성들이 변한다. 정상적인 상황하에, 상기 가연 얀은 인성이 2.1 GPa 이상, 보다 바람직하게는 2.6 GPa 이상, 보다 더 바람직하게는 3.1 GPa 이상, 가장 바람직하게는 3.6 GPa 이상이고, 모듈러스가 60 GPa 이상, 보다 바람직하게는 80 GPa 이상, 가장 바람직하게는 100 GPa 이상이다.

한 양태에서, 아라미드 테이프들이 사용된다. 한 양태에서, 상기 아라미드 테이프들은 아라미드 섬유들을 평행하게 정렬시키고 이들을 매트릭스 재료를 통해 접착시킴으로써 수득된다. 임의로, 이들은 섬유들이 함께 유지되도록 씨실 얀을 대신 또는 추가로 제공함으로써 접착될 수 있다. 이러한 테이프 제조공정은 EP 193478, US 2004/081815, 및 WO 2009/068541에 기술되어 있다.

특정 양태

본 발명의 내탄도성 재료는 강화용 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들의 스택을 포함한다. 이하에서, 본 발명의 다수의 특정 양태들이 논의될 것이다.

한 양태에서, 상기 스택은 개별 시트들이 서로 접착하여 내탄도성 패널을 제공하는, 예를 들면, 방탄 조끼에서 사용하기 위한 압착된 스택이다.

또 다른 양태에서, 상기 스택은, 예를 들면, 2 내지 10개의 시트의 서브스택을 포함한다. 상기 서브스택은 압착된 서브스택 및/또는 가요성 서브스택일 수 있다. 가요성 서브스택은, 예를 들면, 상기 시트들의 가장자리를 함께 스티칭(stitching)함으로써 수득될 수 있다. 압착된 서브스택은 다수의 시트들, 예를 들면, 2개 내지 8개, 예를 들면, 통상 2개, 4개 또는 8개의 시트들의 압밀된 팩키지일 수 있다. 압밀되었다는 것은 상기 시트들이 서로 견고하게 부착됨을 의미하는 것이다. 상기 시트들은 당분야에 공지된 바와 같이 열 및/또는 압력의 인가에 의해 압밀될 수 있다.

또 다른 양태에서, 상기 스택은, 예를 들면, 2개 내지 10개의 시트들의 서브스택을 포함하며, 상기 서브스택은 가장자리에서 합쳐져서 가요성 내탄도성 스택을 형성한다.

한 양태에서, 상기 스택은 2개 이상의 서브스택을 포함하며, 제1 서브스택은 압밀된 스택이고, 제2 서브스택은 상기 제1 서브스택 아래(상기 패널의 타격면으로부터 아래)에 존재하는 가요성 서브스택이다. 상기 양태에서, 제1 서브스택은 바람직하게는 폴리에틸렌-풍부층이고, 제2 서브스택은 바람직하게는 아라미드-풍부층이다.

한 양태에서, 상기 스택은 폴리에틸렌 및/또는 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들의 압착된 서브스택과 폴리에틸렌 및/또는 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 가요성 서브스택을 포함한다. 상기 가요성 서브스택은, 예를 들면, 상기 압착된 서브스택 위에 스티칭되거나 상기 압착된 서브스택 위에 접착될 수 있거나, 상기 서브스택들은 가장자리 상에서 또는 이들을 백 또는 커버 내에 배치함으로써 함께 유지될 수 있다.

상기 스택 내의 선형 인장 부재의 총량에 대해, 한 양태에서, 상기 스택은 1 내지 20중량%, 특히 1 내지 10중량%의 아라미드 선형 인장 부재들과, 바람직하게는 80 내지 99중량%, 특히 90 내지 99중량%의 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함한다(모든 %는 선형 인장 부재의 총 중량을 기준으로 하여 계산된다).

또 다른 양태에서, 상기 스택은 15 내지 40중량%, 특히 15 내지 30중량%의 아라미드 선형 인장 부재들과, 바람직하게는 85 내지 60중량%, 특히 85 내지 70중량%의 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함한다(모든 %는 선형 인장 부재의 총 중량을 기준으로 하여 계산된다).

본 발명의 한 양태에서, 상기 내탄도성 제품은 최상부(즉, 타격면)로부터 최하부까지 제1 층 및 제2 층을 포함하는 스택, 특히 성형된 스택이며, 상기 제1 층은 폴리에틸렌 선형 인장 부재들, 특히 폴리에틸렌 테이프들을 기재로 하는 시트들을 포함한다. 이 양태에서, 제1 층 내의 선형 인장 부재는 70중량% 이상, 특히 80중량% 이상, 보다 더 특히 90중량% 이상, 보다 더 특히 95중량% 이상의 폴리에틸렌으로 이루어진다. 한 양태에서, 상기 제1 층 내의 선형 인장 부재는 필수적으로 폴리에틸렌으로 이루어진다. 폴리에틸렌의 성질에 대해, 본 문헌에서 바람직하다고 표현된 것들을 참조한다. 폴리에틸렌 테이프가 사용되는 경우, 상기 제1 층이 0 내지 12중량%의 매트릭스 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 테이프들을 함께 접착시키기 위해 일부 매트릭스 재료가 필요할 수 있지만, 12중량% 초과의 매트릭스 재료를 제공하는 것은 필요로 하지 않을 수 있고, 상기 패널의 내탄도성에 치명적일 수 있다.

상기 스택의 제1 층은 바람직하게는 상기 스택의 20 내지 99중량%를 구성한다. 한 양태에서, 상기 제1 층은 상기 스택의 30 내지 90중량%, 특히 30 내지 80중량%, 보다 특히 30 내지 70중량%, 보다 특히 40 내지 60중량%를 구성한다. 또 다른 양태에서, 상기 제1 층은 상기 스택의 50 내지 99중량%, 특히 60 내지 99중량%, 보다 특히 70 내지 99중량%를 구성한다. 추가의 양태에서, 상기 제1 층은 상기 스택의 80 내지 99중량%, 보다 특히 90 내지 99중량%, 또는 심지어 95 내지 99중량%를 구성한다.

상기 양태의 내탄도성 재료의 제2 층은 아라미드 선형 인장 부재들, 특히 아라미드 섬유들을 함유하는 시트들을 포함한다. 상기 양태에서, 제2 층 내의 선형 인장 부재들은 70중량% 이상, 특히 80중량% 이상, 보다 더 특히 90중량% 이상의 아라미드 재료로 이루어진다. 한 양태에서, 제2 층 내의 선형 인장 부재들은 필수적으로 아라미드 재료로 이루어진다. 상기 아라미드 선형 인장 부재들은 바람직하게는 섬유들이다.

상기 아라미드-풍부층에서, 매트릭스 재료가 또한 존재할 수 있다. 섬유의 경우, 이는, 예를 들면, 5 내지 30중량%, 보다 특히 15중량%의 범위일 수 있다.

상기 양태의 내탄도성 패널은, 예를 들면, NIJ 표준-0101.04 P-BFS 성능 시험의 클래스 II의 요건을 충족시킬 수 있다. 바람직한 양태에서, 상기 표준의 클래스 IIIa의 요건이 충족되며, 보다 더 바람직한 양태에서 클래스 III의 요건이 충족되거나 보다 더 높은 클래스의 요건이 충족된다.

상기 내탄도 성능은 바람직하게는 낮은 면적당 중량, 특히 19kg/m² 이하, 보다 특히 16kg/m² 이하의 면적당 중량에 의해 수반된다. 일부 양태에서, 상기 스택의 면적당 중량은 15 kg/m² 정도로 낮을 수 있다. 상기 스택의 최소 면적당 중량은 요구되는 최소 내탄도성에 의해 주어진다.

특정 양태에서, 상기 스택은 시트 또는 압밀된 시트 팩키지의 압착된 스택이며, 여기서 제1 층은 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들로 이루어지고 제2 층은 필수적으로 아라미드 선형 인장 부재들로 이루어진다. 상기 스택은 80중량% 이상, 보다 특히 90중량% 이상, 보다 더 특히 95중량% 이상의 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.

또 다른 특정 양태에서, 제1 폴리에틸렌-풍부층은 압착된 서브스택이고, 제2 아라미드-풍부층은 가요성 서브스택이다. 상기 스택은 80중량% 이상, 보다 특히 90중량% 이상, 보다 더 특히 95중량% 이상의 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 상기 양태의 압착된 서브스택은 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들을 포함할 수 있으며, 임의로, 필수적으로 아라미드 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 압착된 서브스택은 필수적으로 폴리에틸렌으로 이루어질 수 있거나, 일반적으로 1중량% 이상, 특히 5중량% 이상, 보다 특히 10중량% 이상, 또는 보다 더 특히 20중량%의 아라미드를 포함할 수 있다.

상기 양태의 가요성 서브스택은 필수적으로 아라미드 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들을 포함할 수 있으며, 임의로, 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들을 추가로 포함할 수 있다. 상기 가요성 서브스택은 바람직하게는 필수적으로 아라미드 선형 인장 부재로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 내탄도성 제품은 최상부로부터 최하부까지 제1 층 및 제2 층을 포함하는 스택, 특히 성형된 스택이며, 상기 각각의 층은 압착된 서브스택이다. 특정 양태에서, 상기 층들은 둘 다 폴리에틸렌-풍부층이고, 각각의 폴리에틸렌-풍부층의 조성은 동일하거나 상이할 수 있다. 보다 더 특정한 양태에서, 상기 타격면에서 또는 상기 타격면에 보다 가까운 위치에서의 압착된 서브스택은 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들 및 필수적으로 아라미드 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들을 함께 압착된 상태로 포함하며, 상기 제2 층은 필수적으로 폴리에틸렌 선형 인장 부재들로 이루어진 시트들을 포함한다.

추가의 양태에서, 상기 내탄도성 제품은 최상부로부터 최하부까지 압착된 층 및 가요성 층을 포함하는 스택이며, 상기 압착된 층은 최상부로부터 최하부까지 제1 폴리에틸렌-풍부층 및 제2 아라미드-풍부층을 포함하며, 상기 가요성 층은 아라미드-풍부층이다. 상기 전체 스택은 바람직하게는 60 내지 99중량%, 바람직하게는 75 내지 90중량%의 폴리에틸렌과 40 내지 1중량%, 바람직하게는 25 내지 10중량%의 아라미드를 포함한다. 상기 아라미드-풍부층은 바람직하게는 압착된 스택의 1 내지 15중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%를 구성한다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 최상부로부터 최하부까지 아라미드-풍부층, 바람직하게는 완전-아라미드 층, 폴리에틸렌-풍부층, 바람직하게는 완전-폴리에틸렌 층, 및 추가의 아라미드-풍부층을 포함하는 구브러진 내탄도성 용품, 특히 헬멧이 고찰된다.

모든 양태에서 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들은 바람직하게는 상기 논의한 바와 같은 테이프들이다. 상기 아라미드 선형 인장 부재들은 바람직하게는 상기 논의한 바와 같은 섬유들이다.

매트릭스 재료

위에서 지시한 바와 같이, 매트릭스 재료는 본 발명에 따르는 내탄도성 재료 중에 존재할 수 있다. 이는 매트릭스 재료가 개별 시트들을 서로 접착시키는데 사용될 수 있는 경우와 같이 상기 내탄도성 제품이 성형된 제품인 경우 특히 흥미롭다.

용어 "매트릭스 재료"는 상기 선형 인장 부재들 및/또는 시트들을 함께 결합시키는 재료를 의미한다. 상기 선형 인장 부재들이 섬유인 경우, 상기 섬유들을 함께 접착시켜 단방향성 시트를 형성하는데 매트릭스 재료가 필요할 수 있다. 제직된 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들을 사용하면, 상기 부재들이 이들의 제직된 구조를 통해 함께 결합됨에 따라, 상기 이유로 매트릭스 재료를 사용할 필요가 없어진다. 그러므로, 이는 매트릭스 재료를 덜 사용하게 하거나 심지어 매트릭스 재료를 아예 사용하지 않게 할 것이다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 내탄도성 성형 제품은 매트릭스 재료를 함유하지 않는다. 상기 매트릭스 재료가 상기 테이프들에 비해 상기 시스템의 내탄도 효율에 덜 기여하는 것으로 사료되는 반면, 상기 매트릭스 비함유 양태는 중량 비당 이의 내탄도성 효율의 비에 관하여 효율적인 재료를 제조할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 내탄도성 제품은 매트릭스 재료를 포함한다. 상기 양태에서, 상기 매트릭스 재료는 상기 재료의 층분리 특성을 개선시키기 위해 제공될 수 있다. 이는 또한 상기 내탄도 성능에도 기여할 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 매트릭스 재료가 상기 시트들 내에 자체적으로 제공되며, 여기서 상기 선형 인장 부재들을 서로 접착시켜, 예를 들면, 단방향성 섬유들의 시트를 제공하거나 제직후 직물을 안정화시키는 것을 도울 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 매트릭스 재료를 시트 상에 제공하여 상기 시트를 상기 스택 내에서 추가의 시트들과 접착시킨다.

상기 시트 상에 매트릭스 재료를 제공하는 한 가지 방식은 상기 시트의 최상부쪽, 최하부쪽 또는 이들 양쪽 위에 매트릭스 재료로 이루어진 하나 이상의 필름을 제공하는 것이다. 필요하다면, 상기 필름들은, 예를 들면, 상기 필름들을 상기 시트와 함께 가열된 가압 롤 또는 프레스에 통과시킴으로써 상기 시트에 접착될 수 있다.

상기 시트들 위에 매트릭스 재료를 제공하는 또 다른 방식은 상기 시트들 위에 유기 매트릭스 재료를 함유하는 액체 재료 소정량을 도포하는 것이다. 상기 양태는 매트릭스 재료를 간단하게 도포하게 하는 이점을 갖는다. 상기 액체 재료는, 예를 들면, 유기 매트릭스 재료의 용액, 분산액 또는 용융물일 수 있다. 상기 매트릭스 재료의 용액 또는 분산액이 사용되는 경우, 상기 방법은 또한 상기 용액 또는 분산액을 증발시키는 단계를 포함한다. 더욱이, 상기 매트릭스 재료는 진공에서 도포될 수 있다. 상기 액체 재료는 경우에 따라 상기 시트의 전체 표면 위에 균질하게 도포될 수 있다. 그러나, 경우에 따라, 상기 매트릭스 재료를 액체 재료의 형태로 상기 시트의 표면 위에 불균질하게 도포할 수도 있다. 예를 들면, 상기 액체 재료는 도트 또는 스트라이프의 형태로 또는 임의의 기타 적합한 패턴으로 도포될 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 매트릭스 재료는 웹의 형태로 도포되며, 여기서 웹은 불연속적 중합체 필름, 즉 구멍이 뚫린 중합체 필름이다. 이는 매트릭스 재료의 중량을 감소시킨다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 매트릭스 재료는 중합체 재료의 박편, 얀 또는 섬유의 형태로 도포되며, 상기 섬유는, 예를 들면, 섬유 웹 또는 기타 중합체성 섬유상 씨실의 제직사 또는 부직사의 형태로 도포된다. 이 또한 매트릭스 재료의 중량을 감소시킨다.

상술한 다양한 양태에서, 상기 매트릭스 재료는 상기 시트 위에 불균질하게 분포된다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 매트릭스 재료는 상기 압착된 스택 내에 불균질하게 분포된다. 상기 양태에서, 보다 다량의 매트릭스 재료가 제공될 수 있으며, 상기 압착된 스택은 스택 특성에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 외부로부터의 영향을 가장 많이 받게 된다.

상기 매트릭스 재료는 전부 또는 부분적으로 중합체 재료로 이루어질 수 있으며, 임의로 중합체들에 일반적으로 사용되는 충전재들을 함유할 수 있다. 상기 중합체는 열경화성 또는 열가소성이거나 이들 둘 다의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 연질 플라스틱이 사용되며, 특히 상기 유기 매트릭스 재료가 (25℃에서의) 인장 모듈러스가 41 MPa 이하인 탄성중합체인 것이 바람직하다. 비-중합체성 유기 매트릭스 재료의 사용이 또한 고찰된다. 상기 매트릭스 재료의 목적은 필요에 따라 상기 테이프들 및/또는 상기 시트들을 함께 접착시키는 것을 돕기 위한 것이며, 이러한 목적을 달성하는 임의의 매트릭스 재료가 매트릭스 재료로서 적합하다. 바람직하게는, 상기 유기 매트릭스 재료의 파단 신도는 상기 강화용 테이프의 파단 신도보다 더 크다. 상기 매트릭스의 파단 신도는 바람직하게는 3 내지 500%이다. 이들 값은 상기 매트릭스 재료가 최종 내탄도성 제품 중에 존재함에 따라 매트릭스 재료에 적용된다.

상기 시트에 적합한 열경화성 중합체 및 열가소성 중합체는, 예를 들면, EP 833742 및 WO-A-91/12136에 열거되어 있다. 바람직하게는, 비닐에스테르, 불포화 폴리에스테르, 에폭사이드 또는 페놀 수지가 열경화성 중합체의 그룹으로부터 매트릭스 재료로서 선택된다. 이들 열경화성 중합체는 일반적으로 경화 조건(소위 B 스테이지)에서 시트 중에 존재하며, 이후 상기 내탄도성 성형품의 압착 동안 시트들의 스택이 경화된다. 열가소성 중합체의 그룹으로부터 폴리우레탄, 폴리비닐, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀 또는 열가소성 탄성중합체성 블록 공중합체, 예를 들면, 폴리이소프렌-폴리에틸렌부틸렌-폴리스티렌 또는 폴리스티렌-폴리이소프렌폴리스티렌 블록 공중합체가 바람직하게는 매트릭스 재료로서 선택된다.

매트릭스 재료가 사용되는 경우, 이는 일반적으로 0.2중량% 이상의 양으로 도포된다. 상기 매트릭스 재료가 1중량% 이상, 보다 특히 2중량% 이상, 일부 경우, 2.5중량% 이상의 양으로 존재하는 것이 바람직할 수 있다. 매트릭스 재료는 일반적으로 30중량% 이하의 양으로 도포된다. 30중량% 초과의 매트릭스 재료의 사용은 일반적으로 상기 성형품의 특성을 개선시키지 않는다.

매트릭스 재료의 양은 상기 선형 인장 부재가 테이프 또는 섬유인지에 따라 좌우될 것이다. 섬유의 경우, 함께 부착된 평행한 섬유들을 함유하는 시트를 제공하기 위해 매트릭스 재료를 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 시트의 매트릭스 함량은 10 내지 30중량%, 특히 15 내지 25중량%가 언급될 수 있다.

상기 선형 인장 부재가 테이프인 경우, 보다 소량의 매트릭스 재료를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 양태에서, 상기 매트릭스 재료가 12중량% 이하, 바람직하게는 8중량% 이하, 보다 바람직하게는 7중량% 이상, 때로는 6.5중량% 이하의 양으로 존재하는 것이 바람직할 수 있다.

아라미드 , 화학 조성

본 명세서의 맥락 내에서, 아라미드라는 용어는 방향족 그룹들로 구성된 선형 거대분자를 칭하며, 여기서 방향족 그룹들의 60% 이상이 아미드, 이미드, 이미다졸, 옥사졸 또는 티아졸 결합에 의해 결합되고 상기 아미드, 이미드, 이미다졸, 옥사졸 또는 티아졸의 85% 이상이 2개의 방향족 환에 직접 결합되며, 이때 이미드, 이미다졸, 옥사졸 또는 티아졸 결합의 수는 아미드 결합의 수를 초과하지 않는다. 바람직한 양태에서, 상기 방향족 그룹의 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상, 보다 더 바람직하게는 95% 이상은 아미드 결합에 의해 결합된다.

한 양태에서, 상기 아미드 결합 중의 40% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상, 보다 더 바람직하게는 90% 이상은 상기 방향족 환의 파라-위치에 존재한다. 바람직하게는, 상기 아라미드는 파라-아라미드, 즉 필수적으로 모든 아미드 결합이 상기 방향족 환의 파라-위치에 접착된 아라미드이다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 아라미드는 필수적으로 하기 A, B, C 및 D 100몰%로 이루어진 방향족 폴리아미드이다:

A. 폴리아미드의 전체 단위를 기준으로 하여, 5몰% 이상 35몰% 미만의 화학식 1의 단위:

위의 화학식 1에서,

Ar¹은 쇄-연장 결합이 공축 또는 평행한 2가 방향족 환이며, 페닐렌, 비페닐렌, 나프틸렌 또는 피리딜렌이고, 이들 각각은 저급 알킬, 저급 알콕시, 할로겐, 니트로 또는 시아노 그룹인 치환기를 가질 수 있고,

X는 0, S 및 NH로 이루어진 그룹으로부터 선택된 환원이며,

상기 벤족사졸, 벤조티아졸 또는 벤즈이미다졸 환의 벤젠 환에 결합된 NH 그룹은 상기 벤젠 환 중에서 X가 결합하고 있는 탄소원자에 대해 메타 또는 파라 위치이다;

B. 폴리아미드의 전체 단위를 기준으로 하여, 0 내지 45몰%의 화학식 2의 단위:

위의 화학식 2에서,

Ar²는 Ar¹과 정의가 동일하고 Ar¹과 동일하거나 상이하거나, 화학식 3의 화합물이다:

C. 상기 화학식 1 및 2의 단위의 총 몰을 기준으로 하여 등몰량의 화학식 4의 구조 단위:

위의 화학식 4에서,

Ar³은

,

또는

(여기서, 상기 환 구조는 임의로 할로겐, 저급 알킬, 저급 알콕시, 니트로 및 시아노로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환기를 임의로 함유한다)이다;

D. 폴리아미드의 전체 단위를 기준으로 하여, 0 내지 90몰%의 화학식 5의 구조 단위:

위의 화학식 5에서,

Ar⁴는 Ar¹과 정의가 동일하고 Ar¹과 동일하거나 상이하다.

바람직한 아라미드는 PPTA로서 공지된 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)이다. PPTA는 p-페닐렌디아민 및 테레프탈로일 클로라이드의 몰 대 몰 중합으로부터 생성된 단독중합체이다. 또 다른 바람직한 아라미드는 각각 p-페닐렌디아민 및 테레프탈로일 클로라이드를 대체해서 기타 디아민 또는 2산 클로라이드를 혼입시켜 생성한 공중합체이다.

폴리에틸렌, 화학 조성 및 제조

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌은 폴리에틸렌, 고분자량 폴리에틸렌 또는 초고분자량 폴리에틸렌으로 지시됨에 따라, 중량 평균 분자량이 300,000 g/mol 이상이다. 본원에서 선형 폴리에틸렌은 100개의 C 원자당 1개 미만의 측쇄를 갖는, 바람직하게는 300개의 C 원자당 1개 미만의 측쇄를 갖는 폴리에틸렌을 의미한다. 상기 폴리에틸렌은 또한 이와 공중합가능한 하나 이상의 기타 알켄(예: 프로필렌, 부텐, 펜텐, 4-메틸펜텐 및 옥텐)을 최대 5몰% 함유할 수 있다. 상기 폴리에틸렌은 중량 평균 분자량이 500,000 g/mol 이상인 것이 특히 바람직할 수 있다. 테이프, 특히 분자량이 1*10⁶ g/mol 이상인 섬유 또는 테이프를 사용하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리에틸렌의 최대 분자량은 중요하지 않다. 일반적으로, 1*10⁸ g/mol의 최대치가 언급될 수 있다. 분자량 분포는 WO 2009/109632에 기술된 바와 같이 측정될 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 폴리에틸렌 선형 인장 부재는 비교적 좁은 분자량 분포로 사용된다. 이는 M_n(수 평균 분자량)에 대한 M_w(중량 평균 분자량)의 비가 6 이하인 것으로 나타낸다. 보다 특히, M_w/M_n 비는 5 이하, 보다 더 특히 4 이하, 보다 더 특히 3 이하이다. 2.5 이하 또는 심지어 2 이하의 M_w/M_n 비를 갖는 재료의 사용이 특히 고찰된다.

본 발명의 바람직한 양태에서, 고분자량 폴리에틸렌 테이프 및 약정된 좁은 분자량 분포는 이들의 XRD 회절 패턴에 의해 입증되는 바와 같은 높은 분자 배향을 갖는다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재는 200/110 평면상 배향 파라미터 Φ가 3 이상인 테이프이다. 상기 200/110 평면상 배향 파라미터 Φ는 반사 기하학에서 측정된 바와 같이 상기 테이프 샘플의 X-선 회절(XRD) 패턴에서 200 피크 영역과 110 피크 영역 사이의 비로서 정의된다. 광각 X-선 산란(WAXS)은 재료의 결정질 구조에 대한 정보를 제공하는 기술이다. 상기 기술은 광각에서 산란되는 브래그(Bragg) 피크의 분석을 칭한다. 브래그 피크는 장거리 구조상 순서로부터 생성된다. WAXS 측정은 회절 패턴, 즉 회절각 2θ(즉, 회절된 빔과 기본 빔 사이의 각)의 함수로서의 세기를 생성시킨다. 상기 200/110 평면상 배향 파라미터는 테이프 표면에 대해 상기 200 및 110 결정 평면의 배향 정도에 대한 정보를 제공한다. 200/110 평면상 배향이 높은 테이프 샘플의 경우, 상기 200 결정 평면들은 상기 테이프 표면에 평행하게 고배향된다. 높은 평면상 배향은 일반적으로 높은 인장 강도 및 높은 파단 인장 에너지를 수반하는 것으로 밝혀졌다. 랜덤하게 배향된 결정자를 갖는 시료에 대해 상기 200 피크 영역과 110 피크 영역 사이의 비는 약 0.4이다. 그러나, 본 발명의 한 양태에서 우선적으로 사용되는 테이프에서, 지수 200을 갖는 결정자들은 상기 필름 표면에 평행하게 우선적으로 배향되어, 200/100 피크 영역 비의 값이 더 높아지며 상기 평면상 배향 파라미터의 값도 더 높아진다. 본 발명에 따르는 내탄도성 재료의 한 양태에서 사용되는 좁은 분자량 분포를 갖는 UHMWPE 테이프는 200/110 평면상 배향 파라미터가 3 이상이다. 상기 값은 4 이상, 보다 특히 5 이상 또는 7 이상인 것이 바람직할 수 있다. 더 높은 값, 예를 들면, 10 이상 또는 심지어 15 이상의 값이 특히 바람직할 수 있다. 상기 파라미터에 대한 이론적 최대치는 상기 피크 영역 110이 0인 경우 무한대이다. 상기 200/110 평면상 배향 파라미터에 대한 높은 값들은 종종 상기 강도 및 파단 에너지에 대한 높은 값들을 수반한다. 상기 파라미터의 측정방법의 경우, WO 2009/109632를 참조한다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 UHMWPE 테이프, 특히 M_w/M_n 비가 6 이하인 UHMWPE 테이프는 DSC 결정화도가 74% 이상, 보다 특히 80% 이상이다. 상기 DSC 결정화도는 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여, 예를 들면, 퍼킨 엘머(Perkin Elmer) DSC7 상에서 다음과 같이 측정될 수 있다. 따라서, 공지된 중량(2mg)의 샘플을 10℃/min의 속도로 30℃로부터 180℃로 가열하고 180℃에서 5분 동안 유지시킨 다음, 10℃/min의 속도로 냉각시킨다. 상기 DSC 스캔의 결과는 온도(x-축)에 대한 열류(heat flow)(mW 또는 mJ/s; y-축)의 그래프로서 플롯팅될 수 있다. 상기 결정화도는 상기 스캔의 가열부분으로부터의 데이타를 사용하여 측정된다. 상기 결정질 용융 전이에 대한 용융 엔탈피 △H(J/g)는 상기 주요 용융 전이(흡열)의 개시 온도 바로 아래에서 측정된 온도로부터 용융이 종결된 것으로 관찰되는 온도 바로 위의 온도까지의 그래프 아래의 면적을 측정함으로써 계산된다. 이어서, 계산된 △H는 약 140℃의 용융 온도에서 100% 결정질 PE에 대해 측정된 이론적 용융 엔탈피(△H_c 293 J/g)와 비교된다. DSC 결정화도 지수는 % 100(△H/△H_c)으로 표현된다. 한 양태에서, 본 발명에서 사용된 테이프는 DSC 결정화도가 85% 이상, 특히 90% 이상이다.

일반적으로, 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들은 중합체 용제 함량이 0.05중량% 미만, 특히 0.025중량% 미만, 보다 특히 0.01중량% 미만이다. 한 양태에서, 본 발명에서 사용된 폴리에틸렌 테이프는 높은 선밀도와 함께 높은 강도를 가질 수 있다. 본원에서, 상기 선밀도는 dtex로 표현된다. 이는 필름 10.000미터당 g 단위의 중량이다. 한 양태에서, 본 발명에 따르는 필름은 선밀도가 3000dtex 이상, 특히 5000dtex 이상, 보다 특히 10000dtex 이상, 보다 더 특히 15000 dtex 이상, 또는 심지어 20000dtex 이상이면서 강도가 상술한 바와 같이 2.0 GPa 이상, 특히 2.5 GPa 이상, 보다 특히 3.0 GPa 이상, 보다 더 특히 3.5 GPa 이상, 보다 더 특히 4 Gpa 이상이다.

본 발명에서 사용하기에 적합한 테이프는 WO 2009/109632에 기술된 것들을 포함하며, 상기 특허문헌의 관련 부분은 본원에 참조로 인용된다.

한 양태에서, 본 발명은 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들을 제공하는 단계, 상기 스택 내의 상기 선형 인장 부재들의 방향이 단방향성이 되지 않도록 하는 방식으로 상기 시트들을 스택킹하는 단계, 및 상기 시트들의 적어도 일부를 서로 접착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 본 발명에 따르는 내탄도성 제품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서 상기 선형 인장 부재들 중 일부는 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이고, 상기 선형 인장 부재들 중 일부는 아라미드를 포함한다. 상기 시트들의 접착은 당해 분야에 공지된 방식으로 수행될 수 있다. 연질-내탄도물의 제조에서, 이는, 예를 들면, 시트들의 가장자리를 스티칭하여 시트 팩키지를 형성함으로써 수행할 수 있다. 한 양태에서, 성형된 내탄도성 패널은 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들을 제공하는 단계, 상기 스택 내의 상기 선형 인장 부재의 방향이 단방향성이 되지 않도록 하는 방식으로 상기 시트들을 스택킹하는 단계, 및 상기 스택을 0.5 MPa 이상의 압력하에 압착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 상기 인가 압력은 충분한 특성들을 갖는 내탄도성 성형품의 형성을 보장하기 위함이다. 상기 압력은 0.5 MPa 이상이다. 50 MPa 이하의 최대 압력이 언급될 수 있다. 필요한 경우, 압착 동안의 온도는, 상기 매트릭스가 상기 선형 인장 부재들 및/또는 시트들을 서로 접착시키는 것을 돕는데 필요한 경우, 상기 매트릭스 재료가 이의 연화점 또는 융점보다 높은 온도가 되도록 선택된다.

승온에서의 압착은, 상기 성형품이 상기 유기 매트릭스 재료의 연화점 또는 융점보다 높고 상기 선형 인장 부재의 연화점 또는 융점보다 낮은 압착 온도에서 특정한 압착 시간 동안 소정의 압력하에 있음을 의미한다. 상기 요구되는 압착 시간 및 압착 온도는 상기 선형 인장 부재들 및 매트릭스 재료의 성질과 상기 성형품의 두께에 따라 좌우되며, 당분야의 숙련가에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 상기 압착이 승온에서 수행되는 경우, 상기 압착된 재료의 냉각 또한 가압하에 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 가압하 냉각은, 최소한 상기 성형품의 구조가 더 이상 대기압하에 이완될 수 없을 정도로 낮은 온도에 도달할 때까지 냉각되는 동안 상기 소정의 최소 압력이 유지됨을 의미한다. 각 경우에 따라 상기 온도를 측정하는 것은 숙련가의 범주에 속한다. 적용될 수 있는 경우, 상기 소정의 최소 압력에서의 냉각은 상기 유기 매트릭스 재료가 거의 또는 완전히 경화 또는 결정화되는 온도로, 그리고 상기 선형 인장 부재들의 이완 온도 미만으로 낮추는 것이 바람직하다. 상기 냉각 동안의 압력이 상기 고온에서의 압력과 같을 필요는 없다. 냉각되는 동안, 상기 압력은 상기 성형품의 수축 및 프레스에 의해 야기되는 압력 감소를 상쇄시키기 위해 적절한 압력 밸브가 유지되도록 모니터링되어야 한다.

상기 시트 내의 선형 인장 부재들이 고분자량 선형 폴리에틸렌의 고연신 테이프를 포함하는 내탄도성 성형품을 제조하기 위해, 상기 매트릭스 재료의 성질에 따라, 상기 압착 온도는 바람직하게는 115 내지 135℃이고, 70℃ 미만으로의 냉각이 일정한 압력에서 수행된다. 본 명세서 내에서, 상기 재료의 온도, 예를 들면, 압착 온도는 상기 성형품의 두께가 절반이 되는 온도를 칭한다.

본 발명의 한 양태에서, 상기 스택은 2 내지 8개, 통상 2개, 4개 또는 8개의 시트를 함유하는 압밀된 시트 팩키지로부터 구성된다. 상기 시트 팩키지 내의 시트들의 배향에 대해, 상기 스택 내부의 시트들의 배향에 대해 위에서 기술한 바를 참조한다.

압밀은 상기 시트들이 서로에 대해 견고하게 부착됨을 의미한다. 상기 시트 팩키지 역시 압착된 경우 매우 우수한 결과들이 달성된다. 상기 시트들은 당해 분야게 공지된 바와 같이 열 및/또는 압력의 인가에 의해 압밀될 수 있다.

실시예

몇 가지 내탄도성 재료가 다음과 같이 제조되었다.

압착된 스택 또는 서브스택은 스택을 형성하기에 적절한 재료와 양의 시트들을 교차 플라잉(cross-plying)함으로써 제조된다. 상기 스택은 60bar의 압력에서 132℃의 온도에서 압착된다. 상기 재료가 냉각되고 상기 프레스로부터 회수되어 압착된 스택 또는 서브스택을 형성한다.

가요성 서브스택은 개별 시트들의 가장자리들을 함께 스티칭함으로써 제조된다.

상기 서브스택이 단일 스택을 형성하기 위해 동시에 성형되지 않는 경우, 상기 서브스택은 사격(shooting) 전에 함께 고정된다.

상기 패널들은 총 면적당 중량이 15.5 kg/m²이다.

PE 시트들은 테이프들을 평행하게 정렬시켜 제1 층을 형성하는 단계, 상기 제1 층 내의 테이프들과 평행하게 오프셋되게 제1 층 위에 테이프들의 하나 이상의 추가 층을 정렬시키는 단계 및 상기 테이프 층들을 가열-프레싱하여 시트를 형성하는 단계에 의해 제조된다. 폭이 80mm이고 두께가 55㎛인 UHMW 폴리에틸렌 테이프들이 사용된다. 상기 테이프들은 인장 강도가 2.3 GPa이고 인장 모듈러스가 165 GPa이다. 단일 형태의 PE 시트들이 사용되었다. 타입 A의 시트들은 약 220㎛ 두께의 0 내지 90°X-플라이들이다(매트릭스 함량: 3중량%).

2가지 타입의 아라미드 시트들이 사용된다. 적층된 아라미드 시트들은 저분자량 PE의 외부 코팅을 갖는 스티렌-이소프렌-스티렌 매트릭스 중의 PPTA 아라미드 섬유들을 단방향성으로 정렬함으로써 제조되었다(매트릭스 함량 약 20중량%). 상기 시스템은 아라미드 UD로서 지시될 것이다. 아라미드 직물을 기재로 하는 시트들은 매트릭스로서 폴리페놀성 수지를 사용하여 데이진(Teijin)으로부터의 트바론(Twaron) CT 736 직물로서 상업적으로 공지된 아라미드 직물에 의해 제조되었다(매트릭스 함량 11중량%). 상기 시스템은 아라미드 직물로서 지시될 것이다.

표 1에 따라 PE 및 아라미드의 양을 변화시키면서, 상응하는 PE-기재의 시트들 및/또는 아라미드-기재의 시트들을 적절하게 스택킹함으로써 상이한 패널들을 제조하였다.

PE:아라미드 비는 상기 시스템의 총 중량을 기준으로 하여 아라미드 시트들(매트릭스 포함)의 중량%에 대한 폴리에틸렌 시트들(매트릭스 포함)의 중량%에 상응한다.

상기 패널들은 NIJ III 01.04.04에 따르는 외상 평가에 대해 시험되었다. 사용된 속도는 838 내지 856 m/s의 범위이다. 탄환들이 상기 패널에서 멈추는 것으로 밝혀졌다. 모두 동일한 조성을 갖는 비교용 패널의 결과들을 평균내었다.

위의 표 2에서,

1 _ SIP: 패널에서 멈춘 탄환

2 _ 3회의 상이한 사격으로부터의 평균치

3 _ 상대적 외상은 외상의 증가 또는 감소 %를 칭하며, 이는 각각 동일한 유형의 PE를 갖는 PE만을 포함하는 패널에 대해 상기 복합 패널(hybrid panel)(PE + 아라미드)의 양의 % 및 음의 %이다.

4 _ 3개의 상이한 패널에 대해 9회의 상이한 사격들로부터의 평균 기준치

표 2의 결과는 복합 패널, 즉 폴리에틸렌과 아라미드를 둘 다 포함하는 패널(실시예 1 내지 5)의 성능이 폴리에틸렌으로 이루어진 패널의 성능과 동일하거나 외상 감소의 경우 오히려 개선되었음(실시예 2 및 4)을 보여준다. 일반적으로 허용되는 외상의 최대량은 44mm임을 주목한다.

도 1 내지 3은 5회 사격한 후 비교실시예 1과 실시예 1 및 3의 패널들의 전면 및 후면의 사진이다.

상기 사진으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 내탄도성 패널의 후면은 아라미드를 포함하는 재료(실시예 1 및 3)에서 현저하게 개선되며, 이로써 상기 탄환 파편은 상기 내탄도성 패널 내에 머무르며, 상기 패널의 후면은 모두 폴리에틸렌인 패널(비교실시예 1)에 비해 개선된다.

Claims

강화용 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들의 스택(stack)을 포함하는 내탄도성 제품(ballistic-resistant article)으로서,
상기 스택 내에서 상기 선형 인장 부재들의 방향이 단방향성이 아니며, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이고, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 아라미드를 포함하고,
상기 스택은, 타격면(strike face)으로부터 아래에,
50중량% 초과의 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하는 제1 층, 및 50중량% 초과의 상기 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 제2 층을 포함하고,
상기 중량%는, 임의의 매트릭스 재료를 제외한, 각각의 층 중의 선형 인장 부재들의 총 중량을 기준으로 한 것인, 내탄도성 제품.
제1항에 있어서, 고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 상기 선형 인장 부재들이, 폭 5mm 이상의 폴리에틸렌 테이프인, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 아라미드를 포함하는 상기 선형 인장 부재들이 PPTA 섬유인, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스택이 폴리에틸렌 선형 인장 부재들과 아라미드 선형 인장 부재들 둘 다를 함유하는 시트들을 포함하는, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스택이 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하고 아라미드형 선형 인장 부재들을 포함하지 않는 시트들, 및 아라미드형 선형 인장 부재들을 포함하고 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하지 않는 시트들인 2종의 시트들 중 1종의 시트들을 포함하거나 이들 2종의 시트 둘 다를 포함하는, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시트들 내의 선형 인장 부재들이 단방향성으로 배향되어 있고, 한 시트 내의 상기 선형 인장 부재들의 방향이, 인접한 한 시트 내의 테이프들의 방향에 대해 회전하는, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 시트가, 제직된 선형 인장 부재들을 포함하는, 내탄도성 제품.
제7항에 있어서, 상기 시트가, 폴리에틸렌 선형 인장 부재와 아라미드 선형 인장 부재 중의 하나를 날실 또는 씨실로서 포함하고, 폴리에틸렌 선형 인장 부재와 아라미드 선형 인장 부재 중의 나머지를 씨실 또는 날실로서 포함하는, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들과 아라미드 선형 인장 부재들이 패널의 두께에 걸쳐 불균질하게 분포되는, 내탄도성 제품.
제1항 또는 제2항에 기재된 내탄도성 제품의 제조에서 사용하기에 적합한 압밀된 시트 팩키지로서,
상기 압밀된 시트 팩키지가 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들을 포함하고, 상기 시트 팩키지 내부의 선형 인장 부재들의 방향이 단방향성이 아니고, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이며, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 아라미드를 포함하고,
상기 스택은, 타격면(strike face)으로부터 아래에,
50중량% 초과의 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하는 제1 층, 및 50중량% 초과의 상기 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 제2 층을 포함하고,
상기 중량%는, 임의의 매트릭스 재료를 제외한, 각각의 층 중의 선형 인장 부재들의 총 중량을 기준으로 한 것인, 압밀된 시트 팩키지.
제1항 또는 제2항에 기재된 내탄도성 제품의 제조방법으로서,
상기 제조방법은, 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들을 제공하는 단계, 스택 내의 상기 선형 인장 부재들의 방향이 단방향성이 되지 않도록 하는 방식으로 상기 시트들을 스택킹하는 단계, 및 상기 시트들의 적어도 일부를 서로 접착시키는 단계를 포함하고,
여기서, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 선형 인장 부재들이고, 상기 선형 인장 부재들 중 일부가 아라미드를 포함하고,
상기 스택은, 타격면(strike face)으로부터 아래에,
50중량% 초과의 상기 폴리에틸렌 선형 인장 부재들을 포함하는 제1 층, 및 50중량% 초과의 상기 아라미드 선형 인장 부재들을 포함하는 제2 층을 포함하고,
상기 중량%는, 임의의 매트릭스 재료를 제외한, 각각의 층 중의 선형 인장 부재들의 총 중량을 기준으로 한 것인, 내탄도성 제품의 제조방법.
제11항에 있어서, 선형 인장 부재들을 포함하는 시트들을 제공하는 단계, 스택 내의 상기 선형 인장 부재들의 방향이 단방향성이 되지 않도록 하는 방식으로 상기 시트들을 스택킹하는 단계, 및 상기 스택을 0.5 MPa 이상의 압력하에 압착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 성형품이 제조되는, 내탄도성 제품의 제조방법.
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