KR101913234B1 - 복수의 강성 요소들을 포함하는 다층형 구조를 갖춘 탄도 방탄물 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 개인 방탄용 탄도 구조물은, 서로 분리된, 복수의 강성 구조들을 포함하며, 여기서 하나 이상의 강성 요소는 평행하고 단방향 방식으로 배열되는 고분자량 폴리에틸렌 테이프들로 만들어지는 잎들의 레이어링(layering)에 의해 형성되고, 이러한 잎들은 교차하여 쌓이고 고온에서 프레스되며, 접착제 폴리머들이 단일 잎들의 하나 이상의 면에 놓여지고, 하나 이상의 다른 강성 요소가 단방향 수지-함침식 실들의 레이어링에 의해 형성되고, 단방향 실의 각각의 층은 다음의 실과 교차된다. 이러한 레이어링은 고압에서 그리고 고온에서 프레스된다. 바람직한 실시예에서, 총알에 의해 충격을 받는 제 1 의 강성 구조는 초고분자량 폴리에틸렌 실로 구성되는 강성 요소로 만들어진다. 총알 충격에 의해 얻어지는 외상의 정도들은 동일한 중량의 단일체 레이어링에 대하여 상당히 감소된다.

Description

복수의 강성 요소들을 포함하는 다층형 구조를 갖춘 탄도 방탄물 {BALLISTIC PROTECTION WITH MULTI-LAYRED STRUCTURE INCLUDING A PLURALITY OF RIGID ELEMENTS}
본 발명은 탄도 방탄물(ballistic protection)들을 만들기 위한 구조, 특히 별도의 강성 요소들을 조합하는 다층 구조에 관한 것이다.
탄도 방탄물들의 분야에서, 총으로부터 발사된 총알들을 정지시키는 공지된 텍스타일(textile) 구조들이 있고; 이들은 주로 높은 파괴 강도(breaking strength)를 갖는 섬유들 그리고 예컨대 : 웨프트-및-워프(weft-and-warp) 직물, 단방향 직물, 다중 축방향(multiaxial) 직물 등을 포함하는 텍스타일 구조들로 만들어진다. 이러한 구조들은, 정지될 총알의 타입에 따라, 강성 또는 가요성 탄도 방탄물들을 만들기 위해 사용될 수 있다.
사람들을 보호하는 것을 목적으로 하는 탄도 구조들이 단지 총알을 정지시킬 뿐만 아니라, 마찬가지로 총알 충격(그리고 그 이후에 이로부터 초래되는 변형)이 착용자에게 외상(trauma)의 정도(value)들을 야기하지 않는 것이 또한 매우 중요하다: 이러한 외상의 정도들은, 공차 임계(tolerance threshold)를 초과할 때, 치명적일 수 있거나 임의의 경우에, 인간 신체에 의해 흡수되는 높은 충격으로 인해, 공격에 신속하게 반응하는 것을 허용하지 않는다.
가요성 구조들은 주로 권총(hand-gun)들에 의해 발사되는 총알들에 대항하는 방탄물을 위한 민간의(civil) 또는 준 군사(para-military) 분야들에서 사용된다. 이러한 총알들은 쉽게 변형 가능하고 결과적으로 정지시키기 더 쉬우며, 또한 상호 관련된(correlated) 에너지 및 속도는 일반적으로 약 1500 줄(Joule) 및 500 m/sec 보다 더 낮다.
이러한 가요성 구조들은, 위험 시나리오(risk scenario)가, 변형되기 어렵고 4000 줄보다 더욱더 높은 에너지 및 1000 m/sec 보다 더 높은 속도를 갖는 소총(rifle)으로부터 발사된 총알들에 대항하는 방탄물을 또한 포함한다면, 일반적으로 더 작은 치수들의, 강성 구조들과 종종 연관된다.
이러한 복합 구조들은 명백하게 무겁고 착용자가 신속하게 반응하는 것을 허용하지 않는다.
예컨대 F.lli Citterio SpA 의 국제 특허 출원 WO2013/021401 에 설명된, 당 분야에 공지된 해결책들에 따르면, 더 큰 치수들을 갖는 가요성 부분과, 비록 더 작은 치수를 갖지만, 강성 부분의 조합은, 높지만 여전히 용인 가능한 정도들이 도달되는 것을 가능하게 한다.
가요성 부분들의 가능한 제거로 인하여, 결과적인 용인 가능하지 않은 외상의 정도들이 부가적인 비-탄도 요소들을 도입함으로써 보상되어야 하지만, 이는 중량을 증가시킬 것이다.
비록 더 작은 표면에 걸쳐있지만, 주된 위험으로부터 보호하는 단지 경질 플레이트들을 사용하는 것이 이미 널리 알려진 트렌드(trend)이다.
그러나, 연질 구조/강성 구조 조합에서 외상이 연질 구조에 의해 제어되지만, 강성 구조만이 사용되는 때에는, 소총으로부터 발사된 총알에 의해 유도되는 외상은 규정된 값을 크게 초과한다.
따라서, 관통에 대한 높은 내성 및 감소된 변형(결과적인 외상)을 보장할 수 있지만, 동시에, 비-탄도 요소들의 제거로 인해, 제한된 중량을 갖는 탄도 구조를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 목적은 종래 기술과 연관된 문제들 중 적어도 일부를 극복하기 위한 것이다.
본 발명은 이후의 청구항들에 명시된 바와 같은 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 탄도 방탄물이 제공되며, 이는 협동하지만 서로 결합되지 않는, 복수의 별도의 강성 요소들을 포함하며, 각각의 강성 요소들은 고분자량 폴리머(polymer)들의 복수의 층들을 포함하고, 강성 요소들 중 하나 이상의 고분자량 폴리머들의 복수의 층들의 적어도 일부분은 단방향 잎들(unidirectional leaves)의 형태의 고분자량 폴리에틸렌 테이프(tape)들 또는 스트립(strip)들의 적층물(laminate)들을 포함하고; 강성 요소들 중 하나 이상의 고분자량 폴리머들의 복수의 층들의 적어도 부분은 고분자량 폴리에틸렌 섬유들로 만들어진 수지-함침식(resin-impregnated) 섬유 적층물들을 포함하고; 입사하는(incident) 총알의 방향에 대한 제 1 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 제 1 강성 요소에 후속하는 강성 요소 또는 강성 요소들의 단위 표면적당 중량보다 더 크고; 입사하는 총알의 방향에 대한 제 1 강성 요소의 특정 굽힘 계수(bending modulus)의 값은 제 1 강성 요소에 후속하는 강성 요소 또는 강성 요소들의 특정 굽힘 계수보다 더 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 강성 요소들의 단위 표면적당 중량은 제 1 강성 요소로부터 시작하여 입사하는 총알의 방향에 대하여 감소한다. 또한, 유리하게는, 강성 요소들의 특정 굽힘 계수의 값은 제 1 강성 요소로부터 시작하여 입사하는 총알의 방향에 대하여 증가한다.
본 발명에 따른 탄도 방탄물은, 예컨대 고분자량 폴리에틸렌 스트립들 또는 테이프들로 만들어진 요소들과 같은, 탄도 관점에서 열악하게 수행하는 요소들로 구성된 구조들은, 비-단일체(non monolithic) 구조들로 도입된다면, 총알 정지 능력을 손상시키지 않으면서 외상의 정도를 급격하게 감소시키는 것을 가능하게 한다는 이점을 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄도 방탄물에 의해, 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도는, 동일한 조성을 갖지만, 단일체인 구조에 대하여 총알에 의해 유도되는 외상의 정도에 비해 20 % 이상 더 낮다. 탄도 관점에서 덜 수행하는 요소들의 사용은, 실(yarn) 제조 비용들과 비교할 때 테이프 또는 스트립들의 제조에서의 더 좋은 효율로 인한 비용 감소로부터 비롯되는 다른 이점을 야기한다.
유리하게는, 고분자량 폴리에틸렌 섬유들로 만들어진 섬유 적층물들을 포함하는 강성 요소는 입사 총알의 방향을 향하는 측에 위치된다.
바람직한 실시예에서, 단방향 잎들의 형태의 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들의 적층물들은 하나의 층의 단방향 잎들이 다음 층의 잎들에 대하여 약 90°기울어지고, 단일 층들은 하나 이상의 접착제 커버된 면을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 필요한 강성을 얻기 위해, 각각의 요소는 1 내지 300 바(bar)의 압력 그리고 50℃ 내지 200℃ 의 온도로 개별적으로 프레스된다.
바람직한 실시예에서, 텍스타일 요소들은 이후의 : 열가소성 수지(thermoplastic), 열경화성 수지(thermosetting), 탄성중합체(elastomeric), 점성 또는 점탄성(viscoelastic) 폴리머들 중 하나 또는 그 초과에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 함침된다.
선택적으로는, 탄도 방탄물은, 마찬가지로 폴리머 구조로 일체화되고 외측에 그리고 입사 총알의 방향에 대하여 제 1 강성 요소 이전에 위치되는 하나 이상의 세라믹 요소를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 설명된 탄도 방탄물을 포함하는 탄도 방탄품이 제공된다.
본 발명은 탄도 방탄 구조가 관통에 대한 높은 내성으로 그리고 감소된 변형(결과적으로 외상)을 갖지만, 비탄도 요소들의 제거에 의해, 동시에 제한된 중량을 갖고 제조되는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 방탄 요소는 입사 총알들의 정지 능력을 손상시키지 않으면서 외상 감소를 달성하고, 동시에 방탄물 중량 및 비용의 감소를 가능하게 한다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 이점들, 목적들 및 특징들은, 예시적인 예들로서 설명되고, 따라서 그의 범주를 제한하는 것으로서 고려되지 않는, 비제한적인 특별한 실시예들을 참조하며 이후의 설명 및 첨부 도면들로부터 당업자에 의해 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 탄도 방탄물들을 만드는 구조의 개략적인, 수직 단면도이고,
도 2는 가능한 대안적인 실시예에 따른 탄도 방탄물들을 만드는 구조의 개략적인, 수직 단면도이다.
그 본질적인 형태로 감소되고 첨부된 도면들의 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 개인 보호를 위한 탄도 방탄물은, 서로 분리된 복수의 강성 구조들을 포함하고, 여기서 하나 이상의 강성 요소는, 평행하고 단방향 방식으로 배열되는 고분자량 폴리에틸렌 테이프들에 의해 만들어지는 잎들의 레이어링(layering)을 포함하고, 이러한 잎들은 교차하여 쌓이고(cross-piled) 단일 잎들의 하나 이상의 면에 놓인 접착제 폴리머들에 의해 고온으로 프레스되며, 하나 이상의 다른 강성 요소는 단방향 수지-함침식 실들의 레이어링을 포함하고, 단방향 실의 각각의 층은 그 다음 층과 교차되고 온도 및 압력 작용을 받는다. 바람직한 실시예에서, 처음으로 총알에 의해 충격을 받는 강성 구조는 초고분자량 폴리에틸렌 실로 구성되는 강성 요소로 만들어진다. 총알 충격에 의해 얻어지는 외상의 정도들은 동일한 중량의 단일체 레이어링에 대하여 상당히 감소된다.
본 발명에 따른 탄도 방탄물은, 분리되고, 협동하지만 서로 결합되지 않는, 2 이상의 강성 층들을 포함한다. 입사 총알의 방향에 처음으로서 놓이는(즉, 총알에 의해 충격을 받는 첫번째) 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 그 이후의 다른 강성 요소 또는 요소들의 단위 표면적당 중량보다 더 크고, 총알에 의해 충격을 받는 첫번째인, 강성 요소의 특정 굽힘 계수 값은 그 이후의 강성 요소 또는 요소들의 특정 굽힘 계수보다 더 작다.
하나의 실시예에서, 탄도 방탄물은 2 이상의 별도의 강성 요소들을 포함하며, 여기서, 총알에 의해 충격을 받는 제 1 요소의 단위 표면적당 중량은 모든 다른 요소들의 단위 표면적당 특정 중량보다 더 크고; 제 1 요소에 후속하는 요소의 단위 표면적당 특정 중량은 제 1 요소에 대하여 95 % 내지 5 % 사이에 포함된다.
도 1은 제 1 강성 요소(101) 및 제 2 강성 요소(103)를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 탄도 방탄물을 도시한다. 3 개의 강성 요소들(101, 103 및 105)을 포함하는 가능한 대안적인 실시예가 도 2에 도시된다(도 2는 또한 이후에 논의될 선택적인 세라믹 요소를 또한 도시한다).
바람직하게는, 제 1 요소 이후의 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 제 1 요소의 단위 표면적당 중량에 대하여 70 % 내지 20 % 이다.
그 결과, 제 1 요소의 두께는 다른 모든 것들의 두께보다 더 크다.
3 개의 별도의 강성 요소들을 포함하는 실시예에서, 제 2 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 제 1 강성 요소의 단위 표면적당 중량의 95 % 내지 5 %, 바람직하게는 70 % 내지 20 % 이고; 제 3 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 제 1 강성 요소의 중량에 대하여 95 % 내지 5 % 이다.
예컨대, 3 개의 강성이고 별도의 요소들을 갖는 해결책에서, 제 1 요소의 단위 표면적당 중량은 13 ㎏/㎡ 이고, 제 2 요소의 단위 표면적당 중량은 3.5 ㎏/㎡ 이고, 제 3 요소의 단위 표면적당 중량은 2.5 ㎏/㎡ 이다.
3 개의 강성이고 별도의 요소들을 갖춘, 본 발명의 다른 가능한 실시예에서, 제 1 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 13 ㎏/㎡ 이고, 제 2 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 1.5 ㎏/㎡ 이고, 제 3 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 3.5 ㎏/㎡ 이다.
바람직한 실시예에서, 총알에 의해 충격을 받는 첫번째인, 강성 요소의 특정 굽힘 계수는 그 이후의 요소 또는 요소들의 특정 굽힘 계수보다 적어도 10 % 더 낮다. 이러한 조합에 의해, 총알에 의해 충격을 받는 첫번째인, 제 1 요소의 더 작은 굽힘 계수는 에너지가 변형에 의해 흡수되는 것을 가능하게 하고, 동시에 그 다음 층들의 더 높은 굽힘 계수들이 유도된 변형 및 결과적으로, 연관된 외상을 제어하는 것을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 특정 굽힘 계수들은 제 1 요소로부터 시작하여 마지막 요소까지 증가한다.
섬유 재료들을 기본으로 하는 강성 적층물들의 계수의 통상적인 값들은 50 내지 150 ksi 범위이고, 테이프들 또는 플레이트들을 기본으로 하는 적층물들의 특정 굽힘 계수의 통상적인 값들은 200 내지 400 ksi 범위이다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 제 1 강성 요소는 10 g/den 보다 더 큰 인장 강도를 갖고, 1 % 보다 더 큰 파열(rupture)에 대한 연신율(elongation) 그리고 40 ㎬ 보다 더 큰 인장 강도 계수를 갖는 실들로 만들어진 텍스타일 요소에 의해 형성된다. 이러한 제 1 강성 텍스타일 요소는 바람직하게는 UHMW 폴리에틸렌 섬유들, 이를테면, 500,000 보다 더 큰 분자량을 갖는 예컨대 Spectra® 또는 Dyneema® 타입의 섬유들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 분자량은 2,000,000(2 백만) 보다 더 높다. 이러한 섬유들은 바람직하게는, 예컨대 Kraton® 타입의 열가소성 탄성 중합 수지들에 의해 함침되고 그 후, 예컨대 0°/90°또는 ± 45°에서 교차하여 쌓이는, 양방향 구조를 갖춘 연속적인 시이트를 구현하기 위해 적층된다. 이러한 적층물들은, 예컨대 HB50 Dyneema® 또는 Spectra 3137® 로 공지된 적층물들을 포함한다. 또한 중량 및 품질에 관하여 혼합되는, 이러한 잎들의 일부는 겹쳐지고 일반적으로 1 내지 300 바 사이에 포함되는 압력에 의해 그리고 바람직하게는 50 내지 200℃ 의 온도에서 굳어진다.
이러한 프레싱으로부터 초래되는 형태들은 편평할 수 있으며, 특정 요구들에 의존하여, 간단한 곡률 또는 다중 곡률을 갖는다.
제 1 단일체 요소는, 초고분자량 PE 를 기본으로 하는 부분적인 섬유 적층물들을, 고분자량 폴리에틸렌으로 만들어지는 테이프들 또는 스트립들로 만들어지는 적층물들과 조합하여, 아라미딕, 코폴리아라미딕, 폴리벤족사졸, 액정(liquid crystal) 섬유들, 이를테면, 예컨대 Kevlar®, Twaron®, Artec®, PBO, PBT, Vectrac® 섬유들로 만들어지는 적층물들과 조합하여 또한 포함할 수 있다.
고분자량 PE 로 만들어지는 테이프들 또는 스트립들을 포함하는 요소들은 단방향 적층물들의 복수의 층들을 포함하고, 그 후 0°/90°또는 ± 45°사이에 포함되는 놓기(laying) 각도들에 의해 압력 및 온도에 의하여 서로에 대해 콤팩트하게 된다.
이러한 층들은, 하나 이상의 표면 상의 접착제 물질의 존재로 인해, 열 및 압력을 가함으로써 서로 콤팩트하게 될 수 있다.
단방향으로 놓이는, 이러한 테이프들 또는 스트립들, 이를테면, 예컨대 Endumax® 이름 하에 Teijin 에 의해 제조되는 것들은 통상적으로 50/60μ의 두께, 20 내지 26 cN/dtex 의 인장 강도, 1.5 내지 2 % 의 신장, 1400 g/dtex 보다 더 큰 계수 및 2,000,000 보다 더 큰 분자량들을 갖는다.
이러한 적층물들은 50℃ 내지 200℃ 의 범위의 온도에서 그리고 1 내지 300 바 사이에 포함되는 압력들에서 프레스된다.
유사한 제품들은 또한 Tensylon® 의 이름 하에 DuPont®에 의해 또는 BT10® 이름 하에 DSM® 에 의해 제작된다.
아머-관통 총알(armour-piercing bullet)들, 특히, 60 HRC 경도를 갖는 철 또는 텅스텐 카바이드계 합금들로 만들어진 코어들을 갖는, 관통 타입의 보강된 총알들(예컨대, 7.62x51AP)로부터의 천공에 대항하는 증가된 보호를 요구하는, 가능한 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 세라믹 또는 유리 세라믹 요소들(111)이 상기 설명된 구조들과 연관될 수 있다(도 2에 도시된 바와 같이).
예컨대, 카바이드 옥사이드들 또는 니트라이드계 세라믹들로 구현될 수 있는, 상기 세라믹 요소들(111)은 단일체일 수 있거나 또는 병치된(juxtaposed) 세라믹 하위 요소들로 만들어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 세라믹 요소는 폴리머릭(polymeric) 구조로 매립된다.
이러한 세라믹 요소들은 제 1 강성 구조와 직접 접촉할 수 있거나 불연속 층(도 2에 도시되지 않음)에 의해 분리될 수 있다.
세라믹 요소는 일반적으로는 동일한 요소의 파쇄(fragmentation)를 가능한 크게 회피하기 위해 부가적인 구조에 의해 보호된다.
뒷면(back face) 변형의 요구되는 성능에 의존하여 그리고 총알 에너지에 따라 추가의 조합들이 가능하다.
예컨대, 본 발명의 예시된 예들에서, 서로로부터 분리된 2 또는 3 개의 강성 요소들을 포함하는 강성 구조에 대하여 참조가 이루어진다. 이러한 강성 요소들 중 제 1 요소는 섬유 재료로 만들어지지만(도시된 예들에서), 제 2 및/또는 제 3 요소들은 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들의 적층물들로 만들어진다.
하지만, 예컨대, 3 개 초과의 요소들을 포함하는 다른 실시예들이 가능하다. 또한, 제 1 요소(총알 입사 방향으로 돌아가는(turned to) 요소)는 섬유 층들 및 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들의 적층된 층들 양자를 포함하거나, 또는 단지 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들의 적층된 층들만을 포함할 수 있다.
실제로, 임의의 경우에, 구현 세부사항들은, 채택된 해결책의 개념으로부터 이탈함이 없이 그리고 결과적으로, 본 발명의 범주 내에 남아있으면서, 설명되고 예시된 단일 구조 요소들에 대하여 그리고 나타낸 재료들 성질에 대하여 대응하는 방식으로 변할 수 있다.
변경들 및 수정들은 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없이 상기에 대하여 이루어질 수 있는 것이 이해될 것이다. 당연히, 특정 요건들을 만족시키기 위해, 당업자는 상기 설명된 해결책에 많은 수정들 및 변경들을 적용할 수 있다. 특히, 본 개시가 그의 바람직한 실시예들을 참조하여 특정 정확도를 갖고 설명되었지만, 형태 및 세부사항들 뿐만 아니라 다른 실시예들에서 가능한 생략들, 치환들 및 변경들이 가능한 것이 이해되어야 하며, 또한 본 발명의 임의의 개시된 실시예에 관하여 설명된 제작 방법의 특정 요소들 및/또는 단계들은 설계 선택의 일반적인 문제로서 임의의 다른 실시예에 포함될 수 있는 것이 명백하게 의도된다.
예컨대, 구성요소들이 상이한 구조를 갖거나 등가 유닛들을 포함한다면 유사한 고려사항들이 적용된다.
예들 및 시험들
비교 시험들이, 외상의 정도들을 평가하기 위해서뿐만 아니라, 탄도 한계들을 평가하기 위해, 공지된 구조들과 본 발명에 의해 제안된 구조들을 사용하여 이루어졌다.
모든 시험들은 미국 규칙들 NIJ 0101.04 레벨 Ⅲ 에 따라 이루어졌다.
비교 예 1(종래 기술 구조)
Dyneema HB50 의 78 개의 적층된 층들이 단일체 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 프레스되었다. 플레이트는 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 841 18.1 60
비교 예 2(종래 기술 구조)
Dyneema HB50 의 56 개의 적층된 층들 그리고 Tensylon T30A 의 50 개의 층들이 단일체 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 함께 프레스되었다. 플레이트는 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 840 18.3 64
비교 예 3(종래 기술 구조)
Dyneema HB50 의 48 개의 적층된 층들 그리고 Tensylon T30A 의 66 개의 층들이 단일체 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 함께 프레스되었다. 플레이트는 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 850 18.3 50
비교 예 4(종래 기술 구조)
Tensylon T30A 의 66 개의 층들 그리고 Dyneema HB50 의 48 개의 적층된 층들이 단일체 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 함께 프레스되었다. 플레이트는 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 848 18.3 55
비교 예 5(종래 기술 구조)
ENDUMAX SHIELD XF22 의 93 개의 층들이 단일체 플레이트를 형성하기 위해 55 바 그리고 129℃ 에서 함께 프레스되었다. 플레이트는 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다 .
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 848 18.7 48
예 6(본 발명의 실시예에 따른 구조)
Dyneema HB50 의 62 개의 층들이 제 1 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 함께 프레스되었다.
Tensylon T30A 의 36 개의 층들이 제 2 플레이트를 형성하기 위해 95 바 그리고 122℃ 에서 프레스되었다.
이러한 2 개의 별도의 플레이트들의 조합은 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 845 18.5 27
예 7(본 발명의 실시예에 따른 구조)
Dyneema HB50 의 56 개의 층들이 제 1 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 함께 프레스되었다.
Tensylon T30A 의 36 개의 층들이 제 2 플레이트를 형성하기 위해 95 바 그리고 122℃ 에서 프레스되었다.
Tensylon T30A 의 18 개의 층들이 제 3 플레이트를 형성하기 위해 95 바 그리고 122℃ 에서 프레스되었다.
이러한 3 개의 별도의 플레이트들의 조합은 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 842 18.8 24
예 8(본 발명의 실시예에 따른 구조)
Dyneema HB50 의 60 개의 층들이 제 1 플레이트를 형성하기 위해 200 바 그리고 122℃ 에서 함께 프레스되었다.
Tensylon T30A 의 22 개의 층들이 제 2 플레이트를 형성하기 위해 95 바 그리고 122℃ 에서 프레스되었다.
Tensylon T30A 의 11 개의 층들이 제 3 플레이트를 형성하기 위해 95 바 그리고 122℃ 에서 프레스되었다.
이러한 3 개의 별도의 플레이트들의 조합은 총알 충격에 의해 유도되는 외상의 정도들을 확인하기 위해 시험되었다.
총알 타입 속도 중량 ㎏/㎡ 외상 ㎜
NATO 7.62X51 833 17.8 26
부가적인 시험들이, NIJ 0101.04 사양을 사용하여, NATO 7.62X51 의 총알들에 대한 정지 능력(V50)을 확인하기 위해 수행되었고, 이하의 결과들을 갖는다.
비교 예 2 V50 = 910 m/sec.
비교 예 3 V50 = 905 m/sec.
예 6 V50 = 908 m/sec.
예 8 V50 = 920 m/sec.

Claims (15)

  1. 협동하지만 서로 결합되지 않는, 복수의 별도의 강성 요소들을 포함하며, 각각의 강성 요소들은 고분자량 폴리머(polymer)들의 복수의 층들을 포함하는, 탄도 방탄물로서,
    상기 강성 요소들 중 하나 이상의 고분자량 폴리머들의 복수의 층들의 적어도 일부분은 단방향 잎들(unidirectional leaves)의 형태의 고분자량 폴리에틸렌 테이프(tape)들 또는 스트립(strip)들의 적층물(laminate)들을 포함하고; 강성 요소들 중 하나 이상의 고분자량 폴리머들의 복수의 층들의 적어도 일부분은 고분자량 폴리에틸렌 섬유들로 만들어진 수지-함침식(resin-impregnated) 섬유 적층물들을 포함하는, 탄도 방탄물에 있어서,
    입사하는(incident) 총알의 방향에 대한 제 1 강성 요소의 단위 표면적당 중량은 제 1 강성 요소에 후속하는 강성 요소 또는 강성 요소들의 단위 표면적당 중량보다 더 크고; 입사하는 총알의 방향에 대한 제 1 강성 요소의 특정 굽힘 계수(bending modulus)의 값은 제 1 강성 요소 이후의 강성 요소 또는 강성 요소들의 특정 굽힘 계수보다 더 작은 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 강성 요소들의 단위 표면적당 중량은 제 1 강성 요소로부터 시작하여 입사하는 총알의 방향에 대하여 감소하고,
    - 상기 강성 요소들의 특정 굽힘 계수의 값은 제 1 강성 요소로부터 시작하여 입사하는 총알의 방향에 대하여 증가하는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 강성 요소는 열가소성 수지(thermoplastic), 열경화성 수지(thermosetting), 탄성중합체(elastomeric), 점성 또는 점탄성(viscoelastic) 폴리머들에 의해 함침되는 고분자량 폴리에틸렌 실(yarn)들로 만들어지는 섬유 적층물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 강성 요소는 고분자량 폴리에틸렌의 테이프들 또는 스트립들을 기본으로 하는 적층물들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 적층물들의 섬유들은 이후의 재료들 : UHMW 폴리에틸렌 섬유들, 아라미딕, 코폴리아라미딕, 폴리벤족사졸, 폴리벤코티아졸, 액정(liquid crystal) 섬유들 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단방향 잎들의 형태의 상기 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들의 적층물들은 하나의 층의 단방향 잎들이 다음 층의 잎들에 대하여 90°기울어지는 방식으로 놓이는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들의 적층물들을 형성하는 상기 층들은 하나 이상의 접착제 커버된(adhesive-covered) 면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 강성 요소는 1 바(Bar) 내지 300 바 사이의 압력 그리고 50℃ 내지 200℃ 의 범위의 온도에서 개별적으로 프레스되는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    하나의 강성 요소의 단위 표면적당 중량은, 선행하는 강성 요소의 단위 표면적당 중량의 95 % 내지 5 % 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    하나의 강성 요소의 단위 표면적당 중량은, 선행하는 강성 요소의 단위 표면적당 중량의 70 % 내지 20 % 사이인 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하나의 강성 요소의 특정 굽힘 계수는, 선행하는 강성 요소의 특정 굽힘 계수보다 10 % 이상 더 큰 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    협동하지만 서로 결합하지 않는, 3 개의 별도의 강성 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사하는 총알의 방향에 대하여 제 1 강성 요소 이전에 그리고 외측에 위치되며 보강된 폴리머릭(polymeric) 구조에 또한 매립되는 하나 이상의 세라믹(ceramic) 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자량 폴리에틸렌 테이프들 또는 스트립들이 만들어지는 재료는 Tensylon® 또는 Endumax® 또는 BT10® 인 것을 특징으로 하는,
    탄도 방탄물.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 탄도 방탄물을 포함하는,
    탄도 방탄품.
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