KR102046091B1

KR102046091B1 - 라미네이팅된 파라-아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 소재

Info

Publication number: KR102046091B1
Application number: KR1020180166924A
Authority: KR
Inventors: 윤주영
Original assignee: 윤주영
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-11-18

Abstract

본 명세서에는 라미네이팅된 파라-아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 소재가 개시된다. 본 발명의 일 측면인 방탄 또는 방검용 제재는, 유연하고, 가벼워 방탄복 등으로 제조시 착용자의 사용감이 우수하다. 또한, 적층된 직물간 탈리 현상이 없어, 방탄 및 방검 성능이 우수하며, 장기간 사용하더라도 방탄 및 방검 성능이 저하되지 않는다.

Description

라미네이팅된 파라-아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 소재{STAB AND BULLET PROOF MATEIAL COMPRISING LAMINATED PARA-ARAMID WOVEN FABRICS}

본 명세서에는 라미네이팅된 파라-아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 소재가 개시된다.

방탄/방검복은 탄환 등으로부터 인체를 보호하기 위하여 개발된 의류의 일종으로서, 방탄/방검 성능은 물론이고, 경량성과 유연성이 절실히 요구된다.

통상 방탄/방검복은 케블라와 같은 아라미드 섬유, 고강도 폴리에틸렌(HMPE, High Molecular Weight Polyethylene) 등으로 제조된다. 그 중 고강도 폴리에틸렌은 강도의 한계로 인해, 근접거리 충돌 및 초고속 충돌에 대한 완충력이 떨어져, 물리적 충격을 받을 경우 변형이 크게 일어날 수 있고 열에 약해 쉽게 파열되는 문제가 있어, 케블라에 비하여 선호도가 떨어진다.

아라미드 섬유를 이용한 방탄/방검용 제재는 통상적으로, 아라미드 섬유를 이용하여 아라미드 직물을 제조하고, 제조된 아라미드 직물에 다양한 종류의 고분자 수지를 함침시켜 반경화 아라미드 직물을 제조한 후, 반경화 아라미드 직물을 몰드에 여러 겹으로 적층한 후 경화시켜 제조한다. 또한 직물 제조시 폴리에스테르 등의 아라미드 섬유와 다른 종류의 섬유를 함께 사용하기도 한다.

그러나, 이러한 제재는 적층되는 직물의 수에 비해 방탄 성능 개선 효과가 미미하고, 제재의 유연성이 크게 저하되는 문제점을 갖고 있으며, 이종의 섬유 혼용으로 인해 방탄 성능과 내구성이 저하되는 문제점이 보고되고 있다.

KR 10-2015-0003471 A

일 측면에서, 본 발명의 목적은 아라미드 섬유를 활용한 소재의 방탄 및 방검 성능을 개선하는 것이다.

일 측면에서, 본 발명의 목적은 유연성과 경량성이 우수한 방탄 및 방검 소재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일 측면에서, 아라미드 직물을 포함하는 제1 직물층; 및 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 라미네이팅된 아라미드 직물을 포함하는 제2 직물층을 포함하고, 상기 제2 직물층의 직물은, 직물의 총 중량을 기준으로, 20~30 중량%의 열가소성 수지 라미네이팅 코팅을 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재를 제공한다.

본 발명의 일 측면인 방탄 또는 방검용 제재는, 유연하고, 가벼워 방탄복 등으로 제조시 착용자의 사용감이 우수하다. 또한, 적층된 직물간 탈리 현상이 없어, 방탄 및 방검 성능이 우수하며, 장기간 사용하더라도 방탄 및 방검 성능이 저하되지 않는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 일 측면에서, 방탄 또는 방검용 소재로서, 상기 소재는, 아라미드 직물을 포함하는 제1 직물층; 및 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 라미네이팅된 아라미드 직물을 포함하는 제2 직물층을 포함하고, 상기 제2 직물층의 직물은, 직물의 총 중량을 기준으로, 20~30 중량%의 열가소성 수지 라미네이팅 코팅을 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재(material)이다.

바람직하게 상기 제2 직물층의 라미네이팅 코팅은 제2 직물층의 총 중량을 기준으로 22~28%로 포함될 수 있다.

제2 직물층 내 라미네이팅 코팅층의 함량이 상기 함량범위를 만족할 때, 더욱 우수한 방탄, 및 방검 효과를 기대할 수 있다. 또한, 상기 함량범위 이상 포함될 경우 소재의 유연성이 크게 떨어지고, 소재의 경량성이 저하되는 문제점이 있다.

본 명세서에서 직물이란 경사와 위사가 서로 상하로 교차하여 짜여진 평면체의 천을 의미할 수 있다.

상기 직물은, 평직, 능직, 또는 주자직을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

평직은 씨실과 날실이 각각 한 올씩 1본 마다 번갈아 상하로 부침하면서 교차하는 직물을 의미할 수 있다.

능직은, 사문직이라고도 불리우며, 날실 또는 씨실이 두 올이나 그 이상 건너뛰어서 교차되어, 비스듬한 방향으로 무늬가 나타나게 짜는 방법에 의하여 제조되는 직물을 의미할 수 있다.

주자직은, 수자직이라고도 불리우며, 경사나 위사가 직물표면에 많이 나타나게 하는 조직을 의미할 수 있다.

일 측면에서, 상기 열가소성 또는 열경화성 수지는, 우레탄계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 나이론계 수지 또는 테프론계 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 측면에서, 상기 소재는 15~25 겹의 제1 직물층; 및 15~25 겹의 제2 직물층을 포함할 수 있다. 상기 소재는, 바람직하게, 18~23겹의 제1 직물층 및 18~23 겹의 제2 직물층을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 19~21 겹의 제1 직물층과 19~21 겹의 제2 직물층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 아라미드 직물의 면밀도는 100~300g/m²일 수 있으며, 라미네이팅 코팅된 아라미드 직물의 면밀도는 125~400g/m²일 수 있다.

바람직하게 상기 아라미드 직물의 면밀도는 100~250 g/m², 더욱 바람직하게, 130~230 g/m²일 수 있다.

바람직하게, 상기 라미네이팅 코팅된 아라미드 직물의 면밀도는 130~300 g/m², 더욱 바람직하게, 230~300 g/m²일 수 있다.

상기 제1 직물층과 제2 직물층 각각의 면밀도가 상기 범위를 만족할 때, 더욱 우수한 방탄, 및 방검 효과를 기대할 수 있다. 또한, 면밀도가 상기 범위를 초과할 경우 소재의 유연성이 크게 떨어지고, 소재의 경량성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 일 측면에서, 상기 소재는, 소재의 내면에 위치하는 제1 직물층; 및 소재의 표면에 위치하는 제2 직물층을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 소재의 가장 상단부와 가장 하단부 표면에는 제2 직물층이 위치하고, 그 사이에는 제1 직물층이 위치할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제2 직물층 8~12 겹-제1 직물층 8~12겹-제1 직물층 8~12겹-제2 직물층 8~12겹 순으로 적층될 수 있다.

일 측면에서, 상기 아라미드는, 파라-아라미드를 포함할 수 있다.

파라 아라미드는 아미드 결합이 벤젠고리의 파라 위치에 결합한 폴리-파라-페닐렌-텔레프탈아미드를 의미할 수 있고, 그 반복 단위는 아래 그림과 같다.

<그림 1. 파라-아라미드의 반복구조>

상기 파라 아라미드 섬유는, 하기 중 하나 이상의 특성을 포함할 수 있다:

i) 200 내지 1500데니어(denier)의 섬유 직경;

ii) 22~28 g/d의 인장강도.

상기 직물에 포함되는 파라 아라미드 섬유의 특성이, 상기 범위를 벗어나게 되면, 방탄/방검 성능 및/또는 유연성이 저하될 수 있다.

일 측면에서, 본 발명은, 상기 방탄 또는 방검용 제재를 포함하는 방탄 또는 방검용 물품이다.

상기 물품은, 제한되지 않고, 의류 또는 헬멧을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 제조예와 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다. 하기 제조예와 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 이를 통해 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석하여서는 아니된다.

[제조예]

[제조예 1] 아라미드 직물층 및 라미네이팅된 아라미드 직물층 제조

대한민국특허 제910536호에 근거하여 파라아라미드 멀티필라멘트를 제조하였다. 멀티필라멘트 물성은, 섬도 1000 데니어, 인장강도 27 g/d, 신도 3.5%를 나타내었다. 상기 파라아라미드 멀티필라멘트를 평직(경위사 밀도 24X24)으로 제직하여 중량 170 g/m²인 직물을 제조하였다. 상기 직물을 40~100℃ 온도에서 계면활성제(Na₂CO₃)를 첨가한 수용액에서 정련을 거친 후 수세 및 건조공정을 거쳤다. 정련 공정을 거친 파라아라미드 직물에, 나일론(PA계) 수지 필름을 자외선 히터와 NIP ROLLER를 이용하여 200~300℃ 온도에서 압착시켜, 면밀도가 270 g/m²인 라미네이팅된 파라아라미드 직물을 제조하였다.

[제조예 2] 방탄/방검 소재의 제조

라미네이팅 된 직물 10겹을 가장 아래 층에 깔고, 그 위에 라미네이팅 되지 않은 직물을 10겹씩 2회 적층하였고, 그 위에 라미네이팅된 직물 10겹을 적층하여 방탄/방검 소재를 제조하였다.

또한, 라미네이팅되지 않은 직물만을 40층 적층한 소재, 라미네이팅된 직물과 라미네이팅되지 않은 직물 1겹씩 교차하여 총 20겹씩 적층한 소재, 라미네이팅 되지 않은 직물 20겹을 연속으로 적층하고, 그 위에 라미네이팅된 직물 20겹을 적층한 소재를 비교예로서 제조하였다.

[실험예 1] 방탄/방검 성능 확인

방탄 및 방검 성능은 각각 NIJ 0115.00.00 표준과, NIJ 0101.06 표준에 의하여 측정하였다.

그 결과는 아래 표 1에 기재된 바와 같다.

	TEST 종류	라미네이팅 되지 않은 직물만 사용시(40겹)	라미네이팅된 직물(20겹) 라미네이팅되지 않은 직물(20겹)을 1겹씩 교차 적층시	①라미네이팅 직물 20겹 ②neat 직물 20겹	①라미네이팅 직물 10겹 ② neat 직물 10겹 ③ neat 직물 10겹 ④라미네이팅 직물 10겹
방탄성능	LEVEL IIIA (.44Mag)	31mm(후면변형)	38mm(후면변형)	33mm(후면변형)	35mm(후면변형)
방검성능	LEVEL 2 (E1)	(0, 0, 0)	(0, 0, 0)	(0, 0, 0)	(0, 0, 0)
방검성능	LEVEL 2 (E2)	(7, 22, 0)	(4, 19, 0)	(3, 14, 0)	(0, 11, 0)
전체성능평가		4번째 우수	3번째 우수	2번째 우수	가장 우수

그 결과, 라미네이팅되지 않은 직물이 소재의 안쪽면에, 라미네이팅된 직물이 라미네이팅된 직물의 적층구조 표면에 위치할 때, 방탄 및 방검 성능이 대체적으로 가장 우수함을 알 수 있었다(표 1).

Claims

방탄 또는 방검용 소재로서,
상기 소재는,
아라미드 직물을 포함하는 제1 직물층; 및
열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 라미네이팅된 아라미드 직물을 포함하는 제2 직물층을 포함하고,
상기 제2 직물층의 직물은, 직물의 총 중량을 기준으로, 20~30 중량%의 열가소성 수지 라미네이팅 코팅을 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항에 있어서,
상기 소재는,
15~25 겹의 제1 직물층; 및
15~25 겹의 제2 직물층을 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항에 있어서,
상기 아라미드 직물의 면밀도는 100~300g/m²인, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항에 있어서,
상기 라미네이팅 코팅된 아라미드 직물의 면밀도는 125~400g/m²인, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항에 있어서,
상기 소재는,
소재의 내면에 위치하는 제1 직물층; 및
소재의 표면에 위치하는 제2 직물층을 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항에 있어서,
상기 아라미드는, 파라-아라미드를 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항에 있어서,
상기 직물은, 하기 중 하나 이상의 특성을 포함하는 원사를 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재:
i) 200~1500 데니어의 섬유 직경; 및
ii) 22~28g/d의 인장강도.
제1항에 있어서,
상기 직물은, 주자직, 평직 또는 능직을 포함하는, 방탄 또는 방검용 소재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방탄 또는 방검용 소재를 포함하는, 방탄 또는 방검용 물품.
제9항에 있어서,
상기 물품은, 의류 또는 헬멧을 포함하는, 방탄 또는 방검용 물품.