KR102083780B1 - 고방탄 제품 및 상기 제품의 제조 방법 - Google Patents

고방탄 제품 및 상기 제품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고방탄 제품 및 상기 제품의 제조 방법을 제공한다. 상기 고방탄 제품은 하이브리드 패널을 포함하며, 여기서, 상기 하이브리드 패널은 a) 복수의 통합된 크로스-플라이들로 이루어진 제1 패키지(여기서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하고, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체를 포함하며, 여기서, 상기 제1 패키지는 탄도 공격 방향을 향하는 표면 및 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 표면을 나타낸다), 및 b) 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지(여기서, 상기 직조 직물 층들은 제2 매트릭스 물질과 함께 제공된 아라미드 섬유들로 이루어지고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 제2 중합체를 포함하고, 여기서, 상기 제2 중합체는 상기 제1 중합체와는 상이하다)를 포함하며, 여기서, 상기 제1 패키지는 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 이의 표면에서 상기 제2 패키지에 결합된다.

Description

고방탄 제품 및 상기 제품의 제조 방법 {HARD-BALLISTIC ARTICLE AND PROCESS TO MANUFACTURE SAID ARTICLE}
본 발명은 고방탄 제품(hard-ballistic article) 및 상기 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
고방탄 제품은 직조 직물 층(woven fabric layer)들의 패키지(package)들 또는 부직 직물 층(non-woven fabric layer)들의 패키지들을 함유하는 것으로 알려져 있다. 상기 패키지들은 서로의 위에 적층(stacking)되어 일체형 패널(monolithic panel)을 형성한다. 추가로, 고방탄 제품은 직조 직물 층들의 패키지들 및 부직 직물 층들의 패키지들을 함유하는 것으로 알려져 있다. 상기 패키지들은 서로의 위에 적층되어 하이브리드 패널(hybrid panel)을 형성한다.
WO 2008/097362 A는, 고에너지 방탄 스레드(ballistic thread)에 대한 적합한 보호를 제공하는 한편 가요성 베스트(vest) 분야에 여전히 적합한 다층(multilayer) 내탄도성 제품을 기술한다. 상기 다층 내탄도성 제품은 가요성 및 반-강성(semi-rigid) 패널 성분들의 조합으로부터 형성된다. 상기 가요성 또는 반-강성 패널은 직조 직물 층들, 부직 직물 층들 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 상기 예에서, WO 2008/0897362 A는, 직조 직물 층들의 패키지들(이는 아라미드 직물로 이루어진 복수의 가요성 층들로 이루어진다), 이어서 반-강성 패널(이는 Gold Shield® 물질로 이루어진 복수의 성형된 층들로 이루어진다), 및 이어서 아라미드 직물로 이루어진 또 다른 복수의 가요성 층들로 이루어진 방탄 숏 팩(ballistic shoot pack)를 기술한다. 상기 예에서, 아라미드 직물의 복수의 가요성 층들 및 Gold Shield® 물질의 복수의 성형된 층들은 다양하다. Gold Shield® 물질은, 2개의 단방향 정렬된(unidirectional aligned) 아라미드 섬유 플라이(ply)들로 이루어진 복합체이며, 여기서, 상기 섬유 플라이들 각각은 수지와 함께 제공되며 상기 섬유 플라이들은 0°/90° 크로스-플라이(cross-ply)되고 통합된다(consolidated). 아라미드 직물은 어떠한 수지도 함유하지 않는다.
WO 2012/098158 A1은, 복수의 섬유 층들(상기 층들 각각은 강도가 적어도 800mN/tex인 섬유들의 네트워크를 포함한다), 예를 들면 아라미드 섬유들, 및 매트릭스 물질(상기 매트릭스 물질은 적어도 하나의 자가-가교결합 아크릴 수지, 및/또는 적어도 하나의 가교결합성 아크릴 수지의 혼합물을 포함한다), 및 적어도 하나의 점착제(tackifier)를 포함하는 내탄도성 제품을 기술한다. WO 2012/098158 A1은, 용어 "섬유들의 네트워크"가, 소정의 구성으로 배열된 복수의 섬유들, 또는 함께 그룹화되어 가연된 또는 가연되지 않은 얀(yarn)(상기 얀들은 소정의 구성으로 배열된다)을 형성하는 복수의 섬유들을 의미함을 설명하며, 상기 섬유 네트워크는 각종 구성들을 가질 수 있음을 설명한다. 예를 들면, 상기 섬유들 또는 얀들은, 펠트 또는 기타 부직물로서 형성될 수 있거나, 네트워크로 편직 또는 직조될 수 있거나, 임의의 기존의 기술들에 의해 네트워크로 형성될 수 있다.
WO 2008/060650 A2는 직조 또는 부직 섬유 구성요소들의 하이브리드로부터 형성된 내탄도성 제품을 기술한다. 상기 하이브리드 구조물은 연질의 가요성 방호복(body armor)의 형성에 특히 유용하다. 내탄도성 제품은 a) 적어도 하나의 직조 섬유 층(woven fibrous layer)을 포함하는 제1 패널, b) 복수의 부직 섬유 층(non-woven fibrous layer)들을 포함하는 제2 패널(상기 부직 섬유 층들 각각은 나머지 부직 섬유 층들과 통합되며, 상기 부직 섬유 층들 각각은 섬유들의 단방향 평행 어레이(array)를 포함하며, 상기 섬유들 각각은 이의 표면 위에, 물에 의한 용해에 대해 저항성이고 하나 이상의 유기 용매들에 의한 용해에 대해 저항성인 중합체 조성물로 코팅된다); 및 c) 적어도 하나의 직조 섬유 층을 포함하는 제3 패널을 순서대로 포함한다. 추가의 내탄도성 제품은, 적어도 하나의 직조 섬유 층을 포함하는 패널이, 각각이 복수의 부직 섬유 층들을 포함하는 패널들(상기 부직 섬유 층들 각각은 나머지 부직 섬유 층들과 통합되며, 상기 부직 섬유 층들 각각은 섬유들의 단방향 평행 어레이를 포함하며, 상기 섬유들 각각은 이의 표면 위에, 물에 의한 용해에 대해 저항성이고 하나 이상의 유기 용매들에 의한 용해에 대해 저항성인 중합체 조성물로 코팅된다) 사이에 샌드위치된다는 점에서, 위에 기재된 제품과는 상이하다. 상기 직조 섬유 층들에 대해, WO 2008/060650 A2는, 통합(consolidation)이 수행되지 않기 때문에 일반적으로 상기 섬유들이 중합체 매트릭스 조성물로 코팅될 필요는 없음을 설명한다. 그러나, 직조 섬유 층들을 포함하는 섬유들은, 중합체 매트릭스 조성물로, 바람직하게는 물에 의한 용해에 대해 저항성이고 하나 이상의 유기 용매들에 의한 용해에 대해 저항성인 중합체 조성물로 코팅될 수 있다.
WO 2008/140567 A2는, a) 어레이에 배열되어 있는 복수의 섬유들, 예를 들면 아라미드 섬유들을 포함하는 직물을 제공하고 b) 상기 직물을 마이크로파 오븐 내에서 가열하고 c) 상기 가열된 직물을 제품으로 성형하고 d) 상기 성형된 직물의 냉각을 허용하는, 내탄도성 제품의 제조를 기술한다. 또한 WO 2008/140567 A2는 통합된 섬유 네트워크의 형성 방법을 기술하며, 섬유들의 상기 통합된 네트워크는 복수의 섬유 층들을 포함하고, 상기 섬유들은 그 위에 중합체 매트릭스 조성물을 갖고; 상기 통합된 섬유 네트워크는 열 및 압력하에 통합되고, 이때 통합의 열은, 상기 중합체 매트릭스 조성물을 적어도 대략 상기 중합체 매트릭스 조성물의 연화점의 온도로 가열하기에 충분한 마이크로파 에너지의 적용에 의해 발생된다. 상기 직물들은 교차하지 않는 직조 및 부직 섬유 층들의 하이브리드 조합을 포함한다. 상기 부직 섬유 층들은 복수의 층들을 포함하고, 각각의 층은 복수의 단방향 정렬된 평행 섬유들을 포함하며, 여기서 상기 층들은, 각각의 인접한 섬유 층의 종단 섬유 방향(longitudinal fiber direction)에 대해 소정 각도로 크로스-플라이되며; 여기서, 상기 섬유들은 임의로 그 위에 중합체 매트릭스를 갖는다. 직조하기 전에, 상기 직조 섬유 층들의 개별 섬유들은, 부직 섬유 층들과 같이 동일한 매트릭스 조성물을 사용하는 부직 섬유 층들과 유사한 방식으로 중합체 매트릭스 조성물로 코팅될 수 있거나 코팅될 수 없다.
US 2012/0174753 A1은 연질 방호복을 기술하며, 당해 문헌의 발명의 가요성이고 연질인 방호복은 강성 또는 경질인 방호복과는 대조적이고 따라서 상당량의 응력이 가해지는 경우 이의 모양을 유지하지 않으며, 붕괴(collapsing)되지 않고 단독으로 서 있을 수 없음을 설명한다. US 2012/0174753 A1은, 본 문헌의 방호복이, 충분한 기계적 강도를 가지며, 상당량의 응력이 가해지는 경우 이의 모양을 유지하고, 붕괴되지 않고 단독으로 서 있을 수 있는 경질 또는 강성인 방호복의 특징들과는 구별됨을 강조하였다. US 2012/0174753 A1은 연질 방호복 분야에 유용한 가요성의 방탄 복합체를 제공하며, 상기 복합체는 적어도 하나의 직조 직물 층, 적어도 하나의 제2 직물 층, 상기 직조 직물 층과 상기 제2 직물 층 사이에 위치한 제1 분리막 층을 포함하고, 상기 제1 분리막 층은 경량의 ?고 가요성인 층을 포함하고, 상기 제1 분리막 층은 상기 직조 직물 층 또는 상기 제2 직물 층에 라미네이트되지 않아서 상기 직조 직물 층 및 상기 제2 직물 층은 서로에 대해 자유롭게 이동한다. 상기 직조 직물 층 및 상기 제2 직물 층은 아라미드 섬유들로 제조될 수 있고, 상기 제2 직물 층은 단방향 지향성 직물로서 형성될 수 있다. 또한 상기 제2 직물 층은 바람직하게는 매트릭스 수지 조성물로 코팅된다.
WO 2008/108882 A2는, 복수의 통합된 섬유 층들을 포함하는 제1 패널(상기 섬유 층들 각각은 약 7g/데니어 이상의 강도(tenacity)를 갖는 복수의 섬유들을 포함하며 이들의 표면 위는 중합체 조성물로 코팅된다) 및 상기 제1 패널에 접착된 제2 패널(상기 제2 패널은 상기 제1 패널과는 상이하고, 상기 제2 패널은 복수의 통합된 섬유 층들을 포함하고, 상기 섬유 층들 각각은 약 7g/데니어 이상의 강도를 갖는 복수의 섬유들을 포함하고 이들의 표면 위는 중합체 조성물로 코팅된다)를 포함하며, 상기 제1 패널은, 상기 제1 패널의 총 중량을 기준으로 하여, 상기 제1 패널 중의 상기 중합체 조성물의 중량 퍼센티지가, 상기 제2 패널의 총 중량을 기준으로 하여, 상기 제2 패널 중의 상기 중합체 조성물의 중량 퍼센티지보다 더 큰, 내탄도성 제품을 기술한다.
위에 기재된 방탄 제품들은 우수한 방탄 성능을 나타낸다. 그러나, 동일한 면 밀도(areal density)에서 더 우수한 방탄 성능을 갖는 방탄 제품들에 대한 수요가 계속 존재한다.
따라서, 본 발명의 근본적인 과제는, 동일한 면 밀도에서 더 우수한 방탄 성능을 나타내는 고방탄 제품을 제공하는 것이다.
상기 과제는 하이브리드 패널을 포함하는 고방탄 제품에 의해 해결되며, 상기 하이브리드 패널은
a) 복수의 통합된 크로스-플라이(consolidated cross-ply)들로 이루어진 제1 패키지(여기서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하고, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체를 포함하며, 여기서, 상기 제1 패키지는 탄도 공격(ballistic attack) 방향을 향하는 표면 및 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 표면을 나타낸다), 및
b) 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지(여기서, 상기 직조 직물 층들은 제2 매트릭스 물질과 함께 제공된 아라미드 섬유들로 이루어지고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 제2 중합체를 포함하고, 여기서, 상기 제2 중합체는 상기 제1 중합체와는 상이하다)
를 포함하며, 여기서, 상기 제1 패키지는 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 이의 표면에서 상기 제2 패키지에 결합된다.
놀랍게도, 본 발명에 따르는 고방탄 제품은, 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제1 패키지의 제1 매트릭스 물질과 동일한 매트릭스 물질과 함께 제공된 단방향 정렬된 직물 층들만을 함유하며 동일한 면 중량(areal weight)을 갖는 고방탄 제품보다, 더 큰 v50-값을 나타낸다.
추가로, 놀랍게도, 본 발명에 따르는 고방탄 제품은, 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제2 패키지의 제2 매트릭스 물질과 동일한 매트릭스 물질과 함께 제공된 직조 직물 층들만을 함유하며 동일한 면 중량을 갖는 고방탄 제품보다, 더 큰 v50-값을 나타낸다.
또한, 놀랍게도, 본 발명에 따르는 고방탄 제품은, 제1 패키지 내의 매트릭스 물질이 제2 패키지 내의 매트릭스 물질과 동일하다는 점에서만 본 발명에 따르는 고방탄 제품과 상이한 비교용 고방탄 제품보다, 더 큰 v50-값을 나타낸다. 본 발명에 따르는 고방탄 제품이 상기 비교용 고방탄 제품보다 다소 더 적은 면 중량을 나타내는 경우에도 상기 효과는 도달될 수 있기 때문에, 이러한 기술적 효과는 더욱 더 놀랍다.
본 발명에서 용어 "면 중량(areal weight)" 및 "면 밀도(areal density)"는 동일한 의미를 가지며, 고려 중인 고방탄 제품 1제곱미터당 상기 고방탄 제품의 질량 그램[g/㎡]으로 정량화한다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "고방탄 제품"은, 상기 제품이 충분한 강인성(stiffness)을 가져서, 상당량의 응력이 가해지는 경우 이의 형태를 유지하고, 붕괴되지 않고 단독으로 서 있을 수 있음을 의미한다. "충분한 강인성"은, 예를 들면, 본 발명에 따르는 고방탄 제품이 데스크(desk) 위에, 이의 면적의 절반은 데스크 위에 놓이고 이의 면적의 나머지 절반은 자유롭게 매달려있는 방식으로 놓이는 경우, 상기 고방탄 제품의 자유롭게 매달려있는 부분에서 휨(bending)이 관찰되지 않음을 의미한다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "제1 매트릭스 물질"은
- 특히, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들의 각각 내의 단방향 정렬된 아라미드 섬유들을 서로 결합시키며, 이에 따라, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들의 각각 내의 섬유들을 안정화시키는 물질, 및
- 크로스-플라잉 후에, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들이 상기 적어도 2개의 층들을 서로 바인딩(binding)시키는 물질
을 의미한다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "크로스-플라이(cross-ply)"는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들의 배열을 의미하며, 여기서, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 상기 적어도 2개의 층들은, 상기 적층된 층들 내의 섬유-방향들의 방향에 대해 특정 각도, 바람직하게는 90°로 서로 적층된다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "통합된 크로스-플라이"는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들이 바람직하게는 제1 매트릭스 물질의 도움으로 서로 결합됨을 의미한다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "섬유"는 길다란 몸체를 의미하며, 이의 길이 치수(length dimension)는 너비 및 두께의 횡방향 치수보다 훨씬 크다. 따라서, "섬유"는 모노필라멘트 섬유, 멀티필라멘트 섬유, 리본, 스트립(strip), 스테이플 섬유(staple fiber), 및 상기한 것들 중의 하나 이상으로부터 제조된 얀, 예를 들면 멀티필라멘트 얀 또는 스테이플 섬유 얀을 포함한다. 특히 바람직한 "섬유"는 멀티필라멘트 얀을 의미한다. 본 발명에서 사용하기 위한 "섬유"의 단면은 매우 다양할 수 있다. 이는 원형, 평면형 또는 장타원형 단면일 수 있다. 이는, 예를 들면 필라멘트 종축으로부터 돌출된 하나 이상의 규칙적이거나 불규칙적인 로브(lobe)들을 갖는 불규칙적이거나 규칙적인 모양의 것일 수 있다. 바람직하게는 "섬유"는 사실상 원형의 단면을 나타낸다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "아라미드 섬유들"은, 섬유-형성 중합체로서의 방향족 폴리아미드로부터 제조된 섬유들을 의미한다. 상기 섬유 형성 중합체에서 상기 아미드(-CO-NH-) 결합의 적어도 85%는 2개의 방향족 환들 위에 직접 바인딩된다. 특히 바람직한 방향족 폴리아미드는 p-아라미드이다. 그 중에서도 p-아라미드 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)가 가장 바람직한 것이다. 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)는 p-페닐렌 디아민과 테레프탈산 디클로라이드의 몰:몰 중합에 의한 것이다. 예를 들면 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)로부터 제조된 멀티필라멘트 얀들로 이루어진 섬유들은 데이진 아라미드(Teijin Aramid)(네덜란드)로부터의 상표명 Twaron®하에 수득할 수 있다.
본 발명에 따른 내탄도성 제품 중의 섬유들의 네트워크를 형성하는데 유용한 추가의 아라미드 섬유들은, 섬유-형성 중합체로서의 방향족 공중합체로부터 형성된 섬유들이다. 상기 방향족 공중합체에서 p-페닐렌 디아민 및/또는 테레프탈산 디클로라이드는 기타 방향족 디아민 및/또는 디카복실산 클로라이드에 의해 부분적으로 또는 완전히 치환된다.
바람직한 양태에서, 본 발명에 따르는 고방탄 제품은
a) 복수의 통합된 크로스-플라이들로 이루어진 제1 패키지(여기서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하며, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체를 포함하고, 여기서, 상기 제1 패키지는 탄도 공격 방향을 향하는 표면 및 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 표면을 나타낸다), 및
b) 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지(여기서, 상기 직조 직물 층들은 제2 매트릭스 물질과 함께 제공된 아라미드 섬유들로 이루어지며, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 제2 중합체를 포함하고, 여기서, 상기 제2 중합체는 상기 제1 중합체와는 상이하다)
로 이루어지며, 여기서, 상기 제1 패키지는 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 이의 표면에서 상기 제2 패키지에 결합된다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 추가의 바람직한 양태에서, 금속성 또는 세라믹 타격면(strike face)은, 탄도 공격 방향을 향하는 상기 제1 패키지의 표면에 결합된다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품은 복수의 통합된 크로스-플라이들로 이루어진 제1 패키지를 포함하며, 여기서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하고, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공된다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "복수의 통합된 크로스-플라이들"은 통합된 크로스-플라이들의 특정 개수 n을 의미한다. 상기 개수 n은 목적하는 탄도 방호에 따라 특정 범위에서 선택될 수 있다. 상기 목적하는 탄도 방호는 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 다수의 용도들을 위한 것이며, 상기 제품이, b)에 정의된 복수의 직조 섬유 층들과 함께, 1 내지 50개의 통합된 크로스-플라이들을 함유하는 경우, n은 1 내지 50의 범위이다. 따라서, 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들이 n개의 통합된 크로스-플라이들을 의미하며 n이 1 내지 50의 범위인 고방탄 제품은, 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태를 구성한다. 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, n은 5 내지 30의 범위, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 20의 범위이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품에서, 상기 제1 패키지의 크로스-플라이들은 통합된다. 본 발명의 범주 내에서 용어 "통합된(consolidated)"은, 각각의 통합된 크로스-플라이에 함유된, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들이 서로 결합되어 있음을 의미한다. 바람직하게는 상기 결합은 상기 제1 매트릭스 물질의 도움으로 달성된다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들 각각은 상기 제1 매트릭스 물질과 함께 제공된다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제1 패키지에 의해 구성된 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하며, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 여기서, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 층들의 개수는, 실질적인 이유들에 의해, 주로, 통합된 크로스-플라이는 바람직하게는 저장 및 수송을 위해 권취 가능할 것이라는 실질적인 요구에 의해, 한정될 것이다. 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 상기 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 2 내지 10개의 층들로 이루어진다. 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 상기 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 2 내지 6개의 층들로 이루어져서, 상기한 특히 바람직한 양태에서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 상기 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 2개 또는 3개 또는 4개의 층들로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제1 패키지는 복수의 크로스-플라이들을 함유하고, 이들 각각은 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하며, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체, 바람직하게는 제1 유기 중합체를 포함한다. 제1, 바람직하게는 유기 중합체는, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 서로 결합시키기에 충분한 중량-퍼센티지로, 단방향 아라미드 섬유들 상에 존재한다. 따라서, 상기 단방향 정렬된 아라미드 섬유들 사이의 각각의 그리고 모든 공간들이 상기 제1 중합체로 충전될 필요는 없으며, 단, 적용된 양의 상기 제1 중합체는, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들이 서로 충분히 바인딩할 수 있게 한다. 예를 들면, 상기 제1 중합체는 상기 섬유들 위에 그리고 상기 섬유들 사이에 반점(spot)들로 분포될 수 있다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 층들 중의 상기 제1 중합체의 농도는 아라미드 섬유들의 중량 + 수분이 없는 제1, 바람직하게는 유기 중합체의 중량에 대해 2 내지 50중량%의 범위이다. 실질적 관점으로부터, 이는, 상기 제1 중합체 2 내지 50중량%는, 상기 제1 중합체를 갖는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들이 0중량%의 물 함량으로 건조된 후에 측정된 것임을 의미한다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 층들 중의 상기 제1 중합체의 농도는 아라미드 섬유들의 중량 + 제1, 바람직하게는 유기 중합체의 중량에 대해 5 내지 30중량%의 범위, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 20중량%의 범위이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 제1 중합체, 바람직하게는 상기 제1 유기 중합체를 포함하는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 층의 면 밀도는 10 내지 250g/㎡의 범위, 특히 바람직하게는 40 내지 100g/㎡의 범위이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 제1 중합체는 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체, 즉, 공중합체이고, 여기서, 스티렌 및 부타디엔의 공중합 파라메터들은 상기 공중합체 쇄 중의 스티렌 및 부타디엔의 무작위 순서(random sequence)를 결정한다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체이다. 본 발명의 범주 내에서 용어 "카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체"는 단량체인 스티렌, 부타디엔 및 임의의 제3 단량체의 공중합에 의해 합성된 공중합체를 의미하며, 여기서, 아래에서 정량화되는 스티렌 및/또는 부타디엔 및/또는 상기 제3 단량체의 적은 일부는 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유한다. 그래서, 용어 "카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체"는 여러 바람직한 양태들을 포함하며, 이들은 아래에 기재되어 있다.
제1의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 스티렌의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔을 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다.
제2의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 부타디엔의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔을 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다.
제3의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 스티렌과 부타디엔 둘 다의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔을 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다.
제4의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 제3 단량체의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔 및 제3 단량체를 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다. 상기 제3 단량체는 에틸렌 불포화된 카복실산들로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 상기 선택된 에틸렌 불포화된 카복실산은 모노카복실산 또는 폴리카복실산 또는 이들 산의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 산은 2 내지 10개의 탄소 쇄 원자들, 즉, C2 -10 쇄를 형성하는 C-원자들을 갖고, 이는 에틸렌 불포화를 함유한다. 상기 카복실산의 탄소 원자는 상기 2 내지 10개의 탄소 쇄 원자들에 포함되지 않는다. 바람직한 모노카복실산의 예는 아크릴산, 메타크릴산 및 크로톤산이다. 폴리카복실산의 예는 말레산, 푸마르산, 이타콘산 및 3-부텐 1,2,3-트리카복실산이다.
제5의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 스티렌 및 제3 단량체 둘 다의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔 및 제3 단량체를 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다.
제6의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 부타디엔 및 제3 단량체 둘 다의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔 및 제3 단량체를 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다.
제7의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체는, 스티렌, 부타디엔 및 제3 단량체의 적은 일부가 적어도 하나의 카복실 그룹을 함유하는, 단량체인 스티렌 및 부타디엔 및 제3 단량체를 공중합시킴으로써 합성된 공중합체이다.
제8의 바람직한 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔은 제1, 제2 또는 제3 양태에 속하는 적어도 하나의 공중합체 및 제4, 제5, 제6 및 제7 양태에 속하는 적어도 하나의 공중합체의 혼합물이다.
위에 기재된 바람직한 양태들의 각각에서, 용어 "카복실 그룹"은 카복실산 그룹을 의미하고, 이는
- 중성 형태 -COOH으로 존재하거나 또는
- -COO- H+으로서 또는 염 -COO- M+(여기서, M+는 금속 양이온이다)으로서 발생할 수 있는 음이온 형태로 존재한다.
위에서 언급된 바와 같이, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 수지의 모든 양태들에서, 각각의 공중합체에 대한, 적어도 하나의 카복실 그룹을 갖는 단량체의 중량 퍼센티지(중량%)는 일반적으로 낮으며, 예를 들면 0.05중량% 내지 10중량%이고, 5중량% 이하로부터 0.05중량%까지의 범위일 수 있다. 또는 상기 중량 퍼센티지는 1중량% 이하 내지 ≥0.05중량%의 범위일 수 있다.
상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 수지의 모든 양태에서, 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 중의 카복실산 (COOH)-그룹의 건조 중량, wCOOH, 및 상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 수지 중의 단량체의 건조 중량, w단량체를 사용하여 수학식 cl = (wCOOH/w단량체)ㆍ100 (%)에 의해 계산된 카복시화 수준, cl은 바람직하게는 0.05% 내지 15.0%의 범위, 더욱 바람직하게는 0.05% 내지 10.0%의 범위, 가장 바람직하게는 0.05% 내지 5.0%의 범위이다.
상기 카복시화된 스티렌 부타디엔 공중합체 수지의 모든 양태에서, 상기 공중합체는 랜덤 공중합체이며, 즉, 스티렌, 부타디엔 및 임의의 제3 단량체의 순서(sequence)가 각각의 바이(bi)- 또는 테르(ter)-공중합의 공중합 파라메터에 의해 정의된 통계적 순서인 중합체이다.
바람직하게는 본 발명의 내탄도성 제품의 제1 매트릭스 물질에 대해 사용되며 카복시화된 또는 카복시화되지 않은 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 수지일 수 있는 적어도 하나의 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 수지는, 바람직하게는 -70℃ 내지 100℃의 범위, 더욱 바람직하게는 -50℃ 내지 30℃의 범위, 가장 바람직하게는 -30℃ 내지 20℃의 범위인 유리 전이 온도 Tg를 나타낸다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 상기 제1 매트릭스 물질은 중합체, 바람직하게는 유기 중합체, 및 점착제를 포함한다. 본 발명의 범주 내에서 용어 "점착제"는, 바람직하게는 본 발명에 따른 내탄도성 제품의 제1 매트릭스 물질 중에 존재하며 상기 제1 매트릭스 물질 중에 균질하게 분포하며, 이에 따라 점착성(tack)을 갖는 제1 매트릭스 물질을 제공하는 화합물을 의미한다. 또한 본 발명의 범주 내에서 용어 "상기 제1 매트릭스 물질 중에 균질하게 분포됨"은, 상기 제1 매트릭스 물질의 모든 용적 요소(volume element) 중의 점착제의 농도가 동일함을 의미한다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 상기 점착제는
- 나무 그루터기(tree stumps)(목재 수지(wood resin)), 수액(sap)(검 로진(gum rosin)) 또는 제지 공정의 부산물들(톨유 로진(tall oil rosin))로부터 유래된 로진 수지들(여기서, 상기 로진 수지는,
- 로진 산과 알코올 사이의 반응에 의해 수득된 로진 에스테르,
- 로진 산 원료의 수소화에 의해 수득된 수소화 로진 에스테르, 또는
- 로진 산의 이량체화로부터 수득된 이량체화된 로진 수지이다), 또는
- 목재 소스(wood source) 또는 감귤류로부터의 테르펜 피드스톡(feedstock)으로부터 유래된 테르펜 수지, 또는
- NP-10, NP-25 및 FN-175와 같은 여러 명칭하에 미국에 소재하는 네빌 케미칼 컴퍼니(Neville Chemical Company)로부터 입수 가능한 탄화수소 수지
로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 상기 점착제는, 중량 퍼센티지로, 상기 제1 매트릭스 물질 수지의 중량에 대해 1중량% 내지 20중량%, 더욱 바람직하게는 1.5중량% 내지 10중량%, 가장 바람직하게는 2중량% 내지 6중량%의 범위로 상기 제1 매트릭스 물질 중에 존재한다. 상기 점착제의 중량 퍼센티지가 1중량% 미만인 경우, 본 발명의 고방탄 제품의 제조 과정에서 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 단층의 취급이 더 어려워질 수 있다. 상기 점착제의 중량 퍼센티지가 20중량%가 넘는 경우, 본 발명의 고방탄 제품의 상기 제1 패키지는 지나치게 강인성이 될 수 있다.
본 발명의 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, 상기 점착제는, 예를 들면, 로진 에스테르 약 58중량%, 물 약 39중량% 및 미국에 소재하는 아리조나 케미칼(Arizona Chemical)로부터의 계면활성제 4중량% 미만을 함유하는 수계(waterborne) 분산액인 Aquatac® 6025에 함유되어 있는 로진 에스테르이다.
복수의 통합된 크로스-플라이들은 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제1 패키지를 구성한다. 상기 제1 패키지에서 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들은 서로 결합된다. 상기 결합은 접착제에 의해 또는 바람직하게는 상기 제1 매트릭스 물질에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품은 복수의 직조 직물 층들의 제2 패키지를 포함하고, 여기서, 상기 직조 직물 층들은, 제2 매트릭스 물질과 함께 제공된 아라미드 섬유들로 이루어진다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "복수의 직조 직물 층들"은 직조 직물 층들의 특정 개수 m을 의미한다. 상기 개수 m은 목적하는 탄도 방호에 따라 특정 범위에서 선택될 수 있다. 상기 목적하는 탄도 방호는 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 다수의 용도들을 위한 것이며, 상기 제품이, a)에 정의된 복수의 통합된 크로스-플라이들과 함께, 1 내지 30개의 직조 직물 층들을 함유하는 경우, m은 1 내지 30의 범위이다. 따라서, 상기 복수의 직조 직물 층들이 m개의 직조 직물 층들을 의미하며 m이 1 내지 30의 범위인 고방탄 제품은, 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태를 구성한다. 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, m은 2 내지 15, 더욱 더 바람직하게는 4 내지 10의 범위이다.
본 발명의 범주 내에서 용어 "제2 매트릭스 물질"은, 인접하는 직조 직물 층들을 서로 결합시켜 이에 따라 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제2 패키지를 형성하는 물질을 의미한다. 그래서, 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제2 패키지를 구성하는 복수의 직조 직물 층들이 접착제에 의해 서로 결합되는 것이 가능할지라도, 바람직하게는, 상기 직조 직물 층들을 서로 바인딩시키기 위해서는 상기 제2 매트릭스 물질이 제공된다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 제2 패키지에 함유된 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하며, 상기 제1 중합체와 상이한 제2 중합체, 바람직하게는 제2 유기 중합체를 포함한다. 본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 상기 제2 중합체는 네오프렌으로도 불리는 폴리클로로프렌이다.
제2, 바람직하게는 유기 중합체는, 이웃하는 직조 층들을 서로 결합시키기에 충분한 중량-퍼센티지로, 상기 직조 직물 층들 위에 존재하고 그리고 상기 직조 직물 층들 내에 부분적으로 존재한다. 따라서, 상기 직조 직물 층들 내의 각각의 그리고 모든 공간이 상기 제2 중합체로 충전될 필요는 없으며, 단, 적용된 양의 상기 제2 중합체는 이웃하는 직조 직물 층들이 서로 충분히 바인딩할 수 있게 한다. 상기 제2 중합체는, 상기 직조 층들의 표면들 중의 하나 위에서 이의 최대를 갖고 그리고 상기 직조 층의 두께를 따라 감소하는 농도 구배를 나타낼 수 있다. 또는, 상기 제2 중합체는, 각각이, 상기 직조 층들의 표면들 중의 하나 위에서 이의 최대를 갖고 그리고 상기 직조 층의 두께를 따라 감소하는, 2가지 농도 구배를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 상기 직조 직물 층들 중의 상기 제2 중합체의 농도는 상기 직조 직물 층 중의 아라미드 섬유들의 중량 + 상기 제2 중합체의 중량에 대해 2 내지 32중량%의 범위이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 특히 바람직한 양태에서, 아라미드 섬유들로 이루어진 상기 직조 직물 층들 중의 상기 제2 중합체의 농도는 아라미드 섬유들의 중량 + 상기 제2 중합체의 중량에 대해 4 내지 16중량%의 범위이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 제2 중합체를 포함하는 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 직조 직물 층의 면 밀도는 100 내지 1000g/㎡, 특히 바람직하게는 400 내지 600g/㎡의 범위이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 바람직한 양태에서, 상기 제1 패키지는, (제1 패키지/제2 패키지) - 결합 층에 의해, 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 이의 표면에서 상기 제2 패키지에 결합된다. 예를 들면, 상기 (제1 패키지/제2 패키지) - 결합 층은 상기 제1 매트릭스 물질의 또는 상기 제2 매트릭스 물질의 용융되고 이어서 고화된 필름일 수 있다.
특히 바람직한 양태에서, 상기 (제1 패키지/제2 패키지) - 결합 층은, 상기 제1 매트릭스 물질과 상기 제2 매트릭스 물질의 고체 혼합물로 이루어진 고화된 혼합된 용융물이다.
본 발명에 따르는 고방탄 제품의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 제1 패키지는, (제1 패키지/금속성 또는 세라믹 타격면) - 결합 층에 의해, 탄도 공격 방향을 향하는 이의 표면에서 금속성 또는 세라믹 타격면에 결합된다. 상기 (제1 패키지/금속성 또는 세라믹 타격면) - 결합 층은 바람직하게는, 접착제 물질의 단층이거나, 또는,
- 상기 금속성 또는 세라믹 타격면의 한쪽 면에 도포된 프라이머 층 P1,
- 탄도 공격 방향을 향하는 상기 제1 패키지의 표면에 도포된 프라이머 층 P2,
- 프라이머 층 P1 위에 코팅된 접착 층 A1, 및
- 프라이머 층 P2 위에 코팅된 접착 층 A2
가 존재하는 다층이다.
본 발명의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 고방탄 제품은 5 내지 40개의 통합된 크로스-플라이들 및 2 내지 18개의 직조 직물 층들을 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 양태에서, 상기 고방탄 제품은 10 내지 25개의 통합된 크로스-플라이들 및 5 내지 14개의 직조 직물 층들을 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 고방탄 제품은 복수의 통합된 크로스-플라이들 n개 및 복수의 직조 직물 층들 m개를 n:m의 비로 포함하며, 여기서, n:m은 (27 내지 33):(12 내지 16)의 범위, 특히 바람직하게는 27:16 내지 22:12의 범위이다.
본 발명의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 고방탄 제품은 통합된 크로스-플라이들의 중량 w1(중량%) 및 직조 직물 층들의 중량 w2(중량%)을 w1:w2의 비로 포함하며, 여기서, w1:w2는 (40 내지 70):(30 내지 60)의 범위, 더욱 바람직하게는 (50 내지 70):(30 내지 50)의 범위, 더욱 더 바람직하게는 (50 내지 60):(40 내지 50)의 범위, 특히 바람직하게는 (54 내지 56):(44 내지 46)의 범위이다.
본 발명의 고방탄 제품의 제조 방법은
i) 복수의 통합된 크로스-플라이들을 제조하는 단계로서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하고, 여기서, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체를 포함하는, 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들을 제조하는 단계,
ii) 복수의 직조 직물 층들을 제조하는 단계로서, 상기 직조 직물 층들은 제2 매트릭스 물질과 함께 제공되는 아라미드 섬유들로 이루어지고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하고, 여기서, 상기 제2 매트릭스 물질은 제2 중합체를 포함하고, 여기서, 상기 제2 중합체는 상기 제1 중합체와는 상이한, 상기 복수의 직조 직물 층들을 제조하는 단계,
iii) 단계 ii)에서 제조된 복수의 직조 직물 층들을 적층하여 상기 복수의 직조 직물 층들의 스택(stack)을 생성시키는 단계,
iv) 단계 i)에서 제조된 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들을 단계 iii)에서 제조된 상기 복수의 직조 직물 층들의 스택의 상부 위에 적층하여, 적층 패널을 생성시키는 단계,
v) 단계 iv)에서 제조된 상기 적층 패널을 프레스(press)로 이동시키고, 상기 프레스를 100 내지 250℃ 범위의 항온(constant temperature)으로 가열하고, 상기 적층 패널을 상기 항온에서 5 내지 150bar 범위의 항압(constant pressure)에서 1 내지 100분 범위의 시간 동안 압축(pressing)하는 단계,
vi) 상기 밀폐된 프레스를 실온까지 냉각시키고 이어서 상기 프레스를 개방하여 하이브리드 패널을 수득하는 단계로서, 여기서, 상기 하이브리드 패널은
- 복수의 통합된 크로스-플라이들을 함유하고 외부 표면을 갖는 제1 패키지, 및
- 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지
를 포함하는, 상기 하이브리드 패널을 수득하는 단계, 및, 임의로,
vii) 상기 제1 패키지의 외부 표면, 즉, 상부 단방향 층의 표면을 갖는 단계 vi)에서 수득한 상기 하이브리드 패널을 금속성 또는 세라믹 타격면에 바인딩(binding)하는 단계
를 포함하며, 바람직하게는 상기 단계들로 이루어진다.
본 발명에 따르는 방법의 단계 i)의 바람직한 양태에서, 아라미드 섬유들은 단방향 정렬되며, 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 특히 제1 매트릭스 물질로 코팅되고, 여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체 및 임의로 점착제를 포함한다. 그 결과, 상기 제1 매트릭스 물질과 함께 제공된 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 제1 단층(제1 1L-UD)이 생성된다.
동일한 방식으로, 적어도 하나의 추가의 1L-UD가 제조된다.
상기 적어도 하나의 추가의 1L-UD는 크로스-플라잉 각도, 바람직하게는 90°로, 상기 제1 1L-UD 위로 크로스-플라잉되어, 상기 제1 매트릭스 물질(여기서, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체 및 임의로 점착제를 포함한다)과 함께 제공된 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하는 크로스-플라이를 수득한다.
상기 크로스-플라이는 통합 과정의 도움으로 통합된다. 바람직하게는, 상기 통합 과정은 통합 압력 pc, 통합 온도 Tc, 및 통합 시간 tc를 가하는 것을 포함하며, 여기서, pc는 20bar 내지 120bar의 범위이고, Tc는 110 내지 200℃의 범위이고, tc는 5 내지 60분의 범위이다. 본 발명에 따르는 방법의 특히 바람직한 양태에서, 단계 i)의 통합 과정은 40bar 내지 70bar 범위의 pc, 130 내지 170℃ 범위의 Tc, 및 10 내지 30분 범위의 tc에서 수행된다.
당해 페이지에서 위에 기재된 작업들은, 본 발명에 따르는 방법의 단계 i)에서 복수의 통합된 크로스-플라이들을 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 방법의 단계 ii)의 바람직한 양태에서, 아라미드 섬유들로 이루어진 상기 직조 직물 층들은, 상기 제2 매트릭스 물질을 각각의 상기 직조 직물 층들 위에 용융-함침(melt-impregnation)시킴으로써, 제2 매트릭스 물질과 함께 제공되며, 여기서, 상기 직조 직물 층들의 표면들 중의 오직 하나 또는 둘 다는 상기 용융-함침에 의해 처리될 수 있다.
본 발명에 따르는 방법에서, 단계 iv) 이전에 단계 iii)으로부터 생성된 상기 복수의 직조 직물 층들의 스택은 열 및/또는 압력에 의해 처리되어 상기 직조 직물 층들을 서로에 대해 예비-고정시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 방법의 단계 v)의 바람직한 양태에서, 상기 프레스 내의 상기 적층 패널은 110 내지 200℃ 범위의 항온으로 가열되고, 상기 항온에서 20 내지 120bar 범위의 항압에서 5 내지 60분 범위의 시간 동안 압축된다.
본 발명에 따르는 방법의 단계 vii)의 바람직한 양태에서, 상기 하이브리드 패널의 외부 표면에 결합된 상기 금속성 또는 세라믹 타격면의 표면과, 상기 하이브리드 패널의 외부 표면은 둘 다, 우선 프라이머-층으로 코팅되고, 이어서 접착제-층으로 코팅되고, 마지막으로 상기 금속성 또는 세라믹 타격면은 상기 접착 층들을 통하여 상기 하이브리드 패널의 외부 표면과 결합된다.
본 발명에 따르는 방법에서, 용어 "제1 매트릭스 물질", "제2 매트릭스 물질", "크로스-플라이", "통합된 크로스-플라이", "섬유", "아라미드 섬유", "복수의 통합된 크로스-플라이들", "점착제", "복수의 직조 직물 층들", "금속성 또는 세라믹 타격면"은, 유사하게, 본 발명의 고방탄 제품에 대해 이미 설명된 바와 동일한 의미를 갖는다.
본 발명은 아래의 실시예들 및 비교 실시예들에서 더욱 상세하게 설명된다.
실시예 1: 세라믹 전면부 플레이트 및 하이브리드 패널을 갖는 고방탄 제품
a) 단일의 단방향 섬유 층(1L- UD )의 제조
폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 멀티필라멘트 얀(트와론(Twaron) 타입 1000; 3360dtex f2000; 제조업자: 네덜란드에 소재하는 데이진 아라미드)들을 크릴(creel)로부터 취하고 리드(reed)를 통과시켜, 서로에 대해 사실상 평행으로 정렬시켰다. 사실상 평행으로 정렬된 얀들은, 리버스 롤 코터(reverse roll coater)를 사용하여, 사전에 희석된 수성 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체 라텍스 분산액(Rovene® 4019, 미국에 소재하는 맬러드 크릭 폴리머스(Mallard Creek Polymers) 제조, 고체 함량 = 52.0 내지 54.0중량%, 점도 = 580cps(브룩필드(Brookfield), 스핀들 LV-2, 20rpm, 25℃); Tg = +14℃, 바인딩된 스티렌 = 62%)으로 코팅하였다. 상기 사전에 희석된 라텍스 분산액은, Rovene® 4019를 수돗물을 사용하여 고체 함량 25중량%으로 희석함으로써 수득하였다. Rovene® 4019 코팅된 얀들은 일련의 스프레더 바(spreader bar)들 위에 스프레딩(spreading)하고, 실리콘 코팅된 이형지 위에 놓고(laid up), 120℃의 온도에서 핫-플레이트를 통과시켜 건조시켜, 단일의 단방향 섬유 층(1L-UD)을 생성시켰다. 상기 1L-UD 중의 수지 농도는, 상기 1L-UD의 총 중량을 기준으로 하여, 즉, 수분이 없는 얀 + 매트릭스의 중량에 대해, 즉, 0.5중량%보다 훨씬 낮은 함수량으로 건조된 상기 1L-UD의 중량에 대해, 13±1중량%이었다. 실질적인 관점으로부터, 이는, 0중량%의 함수량으로 건조시킴을 의미한다. 상기 1L-UD 중의 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 멀티필라멘트 얀들의 면 밀도는 110±5g/㎡이었다. 상기 1L-UD의 평형 함수율(equilibrium moisture content)을 포함하는 상기 1L-UD의 총 면 밀도는, 수지 부하량 및 평형 함수율에 따라, 130±10g/㎡이었으며, 여기서, 상기 ±10g/㎡ 차이는 코팅 조작에서의 불가피한 차이 + 상기 습도에서의 차이에 의한 것이며, 여기서, 상기 1L-UD는 저장된다. 상기 1L-UD에서 Rovene® 4019는 상기 섬유들 위에 그리고 상기 섬유들 사이에 반점들로 분포된다.
b) 2개의 1L- UD 로부터, 라미네이트된 크로스 -플라이(2L- UD )의 제조
a)로부터 생성된 2개의 1L-UD들은 90°의 크로스-플라잉 각도로 크로스-플라잉되었다. 상기 크로스-플라잉된 1L-UD들은, 가열-구역 및 이어서 압축-구역을 갖는 플랫-벨트 라미네이터(flat belt-laminator)에서 라미네이트되었다. 가열-구역에서, 상기 크로스-플라잉된 1L-UD들은 120℃ 핫 벨트들과 접촉하여 15초 동안 가열하고, 압축 구역에서, 상기 가열된 크로스-플라잉된 1L-UD들은 3.5bar 캘린더 롤(calendar roll) 압력에서 압축시키고, 마지막으로 냉각된 벨트들과 접촉함으로써 실온으로 냉각시켜, 상기 2개의 1L-UD들로부터, 라미네이트된 크로스-플라이, 즉, 2L-UD를 생성시켰다. 이러한 방식으로 15개의 2L-UD 크로스-플라이들이 제조되었다.
c) 고무화된 ( rubberized ) 직물의 제조
폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 멀티필라멘트 얀(스타일 T750, 트와론 타입 1000; 3360dtex f2000, 네덜란드에 소재한 데이진 아라미드에서 제조)들로 이루어진 평직물을, 화학물질들을 함유하는 배쓰(bath) 내에서 스코어링(scouring)하고 후속적으로 건조시켰다. 상기 스코어링되고 건조된 평직물은, 한쪽 면을, 이탈리아에 소재하는 Impregnatex로부터 수득된 네오프렌 IMP361 필름 40g/㎡으로, 상기 네오프렌 필름을 용융시킴으로써, 함침시켜, 면 밀도 500g/㎡를 갖는 편면(one-side) 네오프렌-함침된 직조 직물을 생성시키고, 여기서, 상기 네오프렌은, 상기 직조 직물 층의 표면 위에서 이의 최대치를 나타내고 상기 직조 직물 층의 두께를 따라 감소하는 농도 구배를 나타낸다. 이러한 방식으로 7개의 편면 네오프렌-함침된 직조 직물들이 제조되었다.
d) 8 kg /㎡ 압축된 하이브리드 -패널들의 제조
우선, c)에서 제조된 상기 7개의 편면 네오프렌-함침된 직조 직물들을 적층하였다. 적층은, 상기 고무화된 면, 즉, c)에서 상기 네오프렌 필름이 함침되어 있는 면이 고무화되지 않은 면과 항상 연결되어 직조 직물(이의 상부 직물은 이의 상부 면 위에서 네오프렌 함침을 나타낸다)의 스택을 생성시키는 방식으로, 수행되었다.
다음 단계로서, b)에서 제조된 상기 15개의 2L-UD 크로스-플라이들을, 상기 상부 직물의 네오프렌 면이 상기 2L-UD 스택의 하단부 층과 접촉하도록 하는 방식으로, 직조 직물의 스택의 상부 위에 적층하였다. 그 결과, 네오프렌을 제2 매트릭스 중합체로서 갖는 7개의 직조 직물들의 스택의 상부 위에 Rovene® 4019를 제1 매트릭스 중합체로서 갖는 상기 15개의 2L-UD들의 스택으로 이루어진 적층 패널이 생성되었다.
상기 적층 패널을 프레스 내에 놓고 150℃ 및 50bar에서 20분 동안 압축하여, 압축된 패널을 생성시켰다. 상기 프레스가 냉각될 때까지, 상기 압축된 패널을 가압하에 프레스 내에 두었다. 이어서, 상기 프레스를 개방시켜, 압축된 하이브리드-패널을 수득하였다. 이러한 방식으로 4개의 압축된 하이브리드-패널을 제조하였다.
e) 세라믹 플레이트와 하이브리드 패널을 갖는 고방탄 제품의 제조
d)에서 제조된 상기 하이브리드-패널의 상부 UD-층을, 독일에 소재하는 에텍 게젤샤프트 퓌르 테크니쉐 케라미크 게엠베하(Etec Gesellschaft fuer Technische Keramik GmbH)로부터 입수한 7mm 두께의 ALOTEC® 96 SB 세라믹 전면부 플레이트(500×500mm)에 연결(joining)하여, 세라믹 전면부 플레이트 및 상기 하이브리드 패널을 갖는 고방탄 제품을 제조하였다. 상기 세라믹 플레이트의 면 밀도는 26.3kg/㎡이었다. 연결 조작을 위해, 상기 세라믹 전면부 플레이트 및 상기 패널의 연결 면, 즉, 상기 상부 UD-층 둘 다를 프라이머로서의 Sika® 209로 코팅하고 이어서 Biresin® U-1305로 코팅하였다. Sika® 209 및 Biresin® U-1305는 둘 다 독일에 소재하는 지카 도이칠란트 게엠베하(SIKA Deutschland GmbH)로부터 입수 가능하다. 이러한 방식으로, 세라믹 플레이트와 하이브리드 패널을 갖는 4개의 고방탄 제품들을 제조하였다.
f) 방탄 평가
d)에서 제조된 하이브리드 패널을 각각 갖고 여기에 e)에 기재된 바와 같이 세라믹 전면부 플레이트가 연결되어 있는 4개의 고방탄 제품들을, v50, 즉, 발사체들의 50%가 정지하는 속도(m/s)를 측정함으로써, 이들의 방탄능에 대해 평가하였다. 사용된 발사체들은 .308 Winchester FMJ(소프트코어(softcore), 0° 경사)였다. v50의 평가는 예를 들면 MIL STD 662F에 기재된다. 방탄 평가를 위해 4개의 탄환들을 각각의 고방탄 제품의 세라믹 전면부 플레이트 위에 90° 각도로 발사하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
비교 실시예 1: 일체형 2L- UD 패널을 갖는 고방탄 제품
비교 실시예 1은, 네오프렌-함침된 직조 직물을 사용하지 않는다는 점과 15개의 2L-UD 크로스-플라이들 대신에 31개의 2L-UD 크로스-플라이들(이는 실시예 1의 a)와 b)에서 제조되었다)을 사용한다는 점에서, 실시예 1과는 상이하다. 상기 31개의 2L-UD 크로스-플라이들은 서로 적층되어, 적층된 2L-UD 패널이 생성된다.
상기 적층된 2L-UD 패널을 프레스 내에 놓고 150℃ 및 50bar에서 20분 동안 압축하여, 압축된 2L-UD 패널을 생성시켰다. 상기 프레스가 냉각될 때까지, 상기 압축된 2L-UD 패널을 가압하에 프레스 내에 두었다. 이어서, 상기 프레스를 개방시켜, 압축된 일체형 2L-UD 패널을 수득하였다.
상기 압축된 일체형 2L-UD 패널을, 독일에 소재하는 에텍 게젤샤프트 퓌르 테크니쉐 케라미크 게엠베하로부터 입수가능한 7mm 두께의 ALOTEC® 96 SB 세라믹 전면부 플레이트(500×500mm)에 연결하여, 일체형 2L-UD 패널을 갖는 고방탄 제품을 제조하였다. 상기 세라믹 플레이트의 면 밀도는 26.3kg/㎡이었다. 상기 연결 조작을 위해, 상기 세라믹 전면부 플레이트 및 상기 패널의 연결 면, 즉, 상기 상부 UD-층 둘 다를 프라이머로서의 Sika® 209로 코팅하고 이어서 Biresin® U-1305로 코팅하였다. Sika® 209 및 Biresin® U-1305는 둘 다 독일에 소재하는 지카 도이칠란트 게엠베하로부터 입수 가능하다. 상기 고방탄 제품은, 실시예 1의 f)에 기재된 v50을 측정함으로써, 이의 방탄능에 대해 평가하였다. 결과는 표 1에 나타내며, 여기서, 상기 면 밀도는, 상기 세라믹 플레이트의 면 밀도 26.3kg/㎡를 배제시킨다.
비교 실시예 2: 일체형 직물 패널을 갖는 고방탄 제품
비교 실시예 2는, UD 층들이 사용되지 않는다는 점과 7개의 네오프렌-함침된 직조 직물 층들 대신에 15개의 네오프렌-함침된 직조 직물 층들을 사용한다는 점에서, 실시예 1과는 상이하다. 상기 함침은 실시예 1의 c)에서와 같이 그러나 상기 직조 직물의 양쪽 면에서 수행하였다. 그리하여, 직조 직물의 각각의 면을 Impregnatex로부터의 네오프렌 IMP361 필름 40g/㎡으로 함침시켜, 80g/㎡ 네오프렌을 갖는 직조 직물을 생성시키고, 여기서, 상기 네오프렌은 상기 직물의 두께를 가로질러 상기 직조 직물 층의 두께를 따라 감소하고 적어도 상기 직물 두께의 중간에서 0이 되는 농도 구배의 종류로 분포된다. 상기 15개의 양면(양면) 네오프렌 함침된 직조 직물들을 서로의 위에 적층하여, 적층된 직조 패널을 생성시켰다.
상기 적층된 직조 패널을 프레스 내에 놓고 150℃ 및 50bar에서 20분 동안 압축하여, 압축된 직조 패널을 생성시켰다. 상기 프레스가 냉각될 때까지, 상기 압축된 직조 패널을 가압하에 프레스 내에 두었다. 이어서, 상기 프레스를 개방시켜, 압축된 일체형 직조 패널을 수득하였다.
상기 압축된 일체형 직조 패널을, 독일에 소재하는 에텍 게젤샤프트 퓌르 테크니쉐 케라미크 게엠베하로부터 입수가능한 7mm 두께의 ALOTEC® 96 SB 세라믹 전면부 플레이트(500×500mm)에 연결하여, 일체형 직조 패널을 갖는 고방탄 제품을 제조하였다. 상기 세라믹 플레이트의 면 밀도는 26.3kg/㎡이었다. 상기 연결 조작을 위해, 상기 세라믹 전면부 플레이트 및 상기 패널의 연결 면, 즉, 상기 상부 직조 직물 둘 다를 프라이머로서의 Sika® 209로 코팅하고 이어서 Biresin® U-1305로 코팅하였다. Sika® 209 및 Biresin® U-1305는 둘 다 독일에 소재하는 지카 도이칠란트 게엠베하로부터 입수 가능하다. 상기 고방탄 제품은, 실시예 1의 f)에 기재된 v50을 측정함으로써, 이의 방탄능에 대해 평가하였다. 결과는 표 1에 나타내며, 여기서, 상기 면 밀도는, 상기 세라믹 플레이트의 면 밀도 26.3kg/㎡를 배제시킨다.
비교 실시예 1a): UD -패키지 내에서 및 직조된 패키지 내에서 동일한 매트릭스 물질을 나타내는, 세라믹 전면부 플레이트 및 하이브리드 패널을 갖는 고방탄 제품
비교 실시예 1a)은, 네오프렌 IPM361을 갖는 직조 직물의 함침이 Rovene® 4019를 갖는 직조 직물의 함침에 의해 대체되어, 상기 직조 직물이 상기 직조 직물의 총 중량을 기준으로 하여 16중량%를 함유하고 직조 직물 층 1개당 74g/㎡의 면 중량을 나타낸다는 점에서, 실시예 1과는 상이하다. 상기 UD-층들은 상기 UD-층들의 총 중량을 기준으로 하여 13중량%의 Rovene® 4019를 함유하였다. 상기 수득한 고방탄 제품은, 실시예 1의 f)에 기재된 v50을 측정함으로써, 이의 방탄능에 대해 평가하였다. 결과는 표 1에 나타내며, 여기서, 상기 면 밀도는, 상기 세라믹 플레이트의 면 밀도 26.3kg/㎡를 배제시킨다.
Figure 112015078855799-pct00001
실시예 1 및 비교 실시예 1 및 2 로부터 생성된 고방탄 제품들의 방탄 성능의 비교
표 1에 나타낸 바와 같이, 세라믹 전면부 플레이트와 하이브리드 패널을 갖는 실시예 1의 고방탄 제품은, 실시예 1의 고방탄 제품이 더 낮은 면 중량을 갖는다 하더라도, 각각 세라믹 전면부 플레이트를 갖지만 일체형 패널을 갖는 비교 실시예 1 및 2의 고방탄 제품들보다 더 큰 v50-값을 나타낸다.
세라믹 전면부 플레이트와 하이브리드 패널을 갖는 실시예 1의 고방탄 제품은, 실시예 1의 고방탄 제품이 8.6% 더 낮은 면 중량을 갖는다 하더라도, 일체형 UD 패널을 갖는 비교 실시예 1의 고방탄 제품의 v50-값보다 3.7% 더 큰 v50-값을 나타낸다.
세라믹 전면부 플레이트와 하이브리드 패널을 갖는 실시예 1의 고방탄 제품은, 실시예 1의 고방탄 제품이 8.6% 더 낮은 면 중량을 갖는다 하더라도, 일체형 직조 직물 패널을 갖는 비교 실시예 2의 고방탄 제품의 v50-값보다 12.4% 더 큰 v50-값을 나타낸다.
표 1의 결과는, 실시예 1의 제품과 같지만 조금 더 많은 2L-UD 및/또는 조금 더 많은 직조 직물을 가져서 세라믹 전면부 플레이트가 없는 이의 면 밀도가 8.1kg/㎡인, 세라믹 전면부 플레이트와 하이브리드 패널을 갖는 고방탄 제품의 방탄 우월성은, 동일한 면 밀도의 일체형 패널을 갖는 고방탄 제품과 비교하는 경우에 더욱 더 명백함을 나타낸다.
실시예 1 및 비교 실시예 1a)로부터 생성된 고방탄 제품들의 방탄 성능의 비교
표 1에 나타낸 바와 같이, 세라믹 전면부 플레이트와 하이브리드 패널을 갖고, 통합된 크로스-플라이들의 패키지에서 그리고 직조 직물 층들의 패키지에서 상이한 매트릭스 물질들을 갖는, 실시예 1의 고방탄 제품은, 세라믹 전면부 플레이트와 하이브리드 패널을 갖지만 통합된 크로스-플라이들의 패키지에서 그리고 직조 직물 층들의 패키지에서 동일한 매트릭스 물질들을 갖는 비교 실시예 1a)의 고방탄 제품보다 (실시예 1의 방탄 제품은 비교 실시예 1a)의 방탄 제품보다 2.6% 더 적은 면 중량을 가짐에도 불구하고) 11.2% 더 큰 v50-값을 나타낸다.
실시예 2: 하이브리드 패널만을 갖는 고방탄 제품
실시예 2는, 오직,
- 15개의 2L-UD 크로스-플라이들 대신에 16개의 2L-UD 크로스-플라이들을 사용하였고,
- 7개의 편면 네오프렌-함침된 직조 직물들 대신에 8개의 편면 네오프렌-함침된 직조 직물들을 사용하였고,
- 세라믹 전면부 플레이트를 하이브리드 패널들에 연결하지 않았다
는 점에서 실시예 1과는 상이하다.
비교 실시예 3
비교 실시예 3은, 네오프렌-함침된 직조 직물을 사용하지 않으며 16개의 2L-UD 크로스-플라이들 대신에 실시예 1의 a)와 b)에서 제조된 바와 같은 32개의 2L-UD 크로스-플라이들을 사용한다는 점에서, 실시예 2와는 상이하다. 상기 32개의 2L-UD 크로스-플라이들은 서로의 위에 적층되어, 적층된 2L-UD 패널을 생성시킨다.
상기 적층된 2L-UD 패널을 프레스 내에 놓고 150℃ 및 50bar에서 20분 동안 압축하여, 압축된 2L-UD 패널을 생성시켰다. 상기 프레스가 냉각될 때까지, 상기 압축된 2L-UD 패널을 가압하에 프레스 내에 두었다. 이어서, 상기 프레스를 개방시켜, 압축된 일체형 2L-UD 패널을 수득하였다.
비교 실시예 4
당해 실시예는, UD 층들을 사용하지 않으며 8개의 네오프렌-함침된 직조 직물 층들 대신에 15개의 네오프렌-함침된 직조 직물 층들을 사용한다는 점에서, 실시예 2와는 상이하다. 상기 함침은 실시예 1의 c)에서와 같이 그러나 상기 직조 직물의 양쪽 면에서 수행하였다. 그리하여, 직조 직물의 각각의 면을 Impregnatex로부터의 네오프렌 IMP361 필름 40g/㎡으로 함침시켜, 80g/㎡ 네오프렌을 갖는 직조 직물을 생성시켰다. 상기 15개의 양면 네오프렌 함침된 직조 직물들을 서로의 위에 적층하여, 적층된 직조 패널을 생성시켰다.
상기 적층된 직조 패널을 프레스 내에 놓고 150℃ 및 50bar에서 20분 동안 압축하여, 압축된 직조 패널을 생성시켰다. 상기 프레스가 냉각될 때까지, 상기 압축된 직조 패널을 가압하에 프레스 내에 두었다. 이어서, 상기 프레스를 개방시켜, 압축된 일체형 직조 패널을 수득하였다.
실시예 2 및 비교 실시예 3 및 4로부터 생성된 고방탄 제품들의 방탄 성능의 비교
실시예 2 및 비교 실시예 3 및 4로부터 생성된 패널들은, v50, 즉, 발사체들의 50%가 정지하는 속도(m/s)를 측정함으로써, 이들의 방탄능에 대해 평가하였다. 사용된 발사체들은 1.102g의 중량, 0° 경사를 갖는 STANAG 2920에 따르는 FSP였다. v50의 평가는 예를 들면 STANAG 2920에 기재되어 있다. 당해 시험을 위해, 각각의 고방탄 제품의 상기 세라믹 전면부 플레이트 상에서 90° 각도로 발사된 적어도 6개의 탄환들과 함께, 각각의 실시예로부터의 1개 패널을 사용하였다. 실시예 2의 하이브리드 패널은 탄도 공격에 대한 이의 UD-패널을 갖는 것이었다. 결과들은 표 2에 나타낸다.
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 하이브리드 패널을 갖는 실시예 1로부터의 고방탄 제품은, 각각 일체형 패널을 갖는 비교 실시예 1 및 2의 고방탄 제품들보다 (실시예 1의 방탄 제품이 비교 실시예 3의 고방탄 제품보다 더 적은 면 중량을 가짐에도 불구하고) 더 큰 v50-값을 나타낸다.
하이브리드 패널로 이루어진 실시예 2의 고방탄 제품은 일체형 UD 패널을 갖는 비교 실시예 3의 고방탄 제품의 v50-값보다 (실시예 2의 고방탄 제품의 면 밀도가 2.4% 더 적음에도 불구하고) 3.8% 더 큰 v50-값을 나타낸다.
하이브리드 패널로 이루어진 실시예 2의 고방탄 제품은 일체형 직조 직물 패널을 갖는 비교 실시예 4의 고방탄 제품의 v50-값보다 (실시예 2의 고방탄 제품의 면 밀도가 단지 2.6% 더 큼에도 불구하고) 10.0% 더 큰 v50-값을 나타낸다.
Figure 112015078855799-pct00002

Claims (21)

  1. 하이브리드 패널(hybrid panel)을 포함하는 고방탄 제품(hard-ballistic article)으로서,
    상기 하이브리드 패널은
    a) 복수의 통합된 크로스-플라이(consolidated cross-ply)들로 이루어진 제1 패키지로서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하고, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체를 포함하며, 상기 제1 패키지는 탄도 공격(ballistic attack) 방향을 향하는 표면 및 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 표면을 나타내는, 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들로 이루어진 제1 패키지 및
    b) 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지로서, 상기 직조 직물 층들은 제2 매트릭스 물질과 함께 제공된 아라미드 섬유들로 이루어지고, 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하고, 상기 제2 매트릭스 물질은 제2 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체는 상기 제1 중합체와는 상이한, 상기 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지
    를 포함하며,
    상기 제1 패키지는 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 이의 표면에서 상기 제2 패키지에 결합되는, 고방탄 제품.
  2. 제1항에 있어서, 금속성 또는 세라믹 타격면이, 상기 탄도 공격 방향을 향하는 상기 제1 패키지의 표면에 결합되는, 고방탄 제품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들은 n개의 통합된 크로스-플라이들을 의미하며, n이 1 내지 50의 범위인, 고방탄 제품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 통합된 크로스-플라이가, 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 2 내지 10개의 층들로 이루어지는, 고방탄 제품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 층 중의 상기 제1 중합체의 농도가, 상기 아라미드 섬유들의 중량 + 수분이 없는 상기 제1 중합체의 중량에 대해 2 내지 50중량%의 범위인, 고방탄 제품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 중합체를 포함하는 상기 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 층의 면 밀도(areal density)가 10 내지 250g/㎡의 범위인, 고방탄 제품.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 중합체가 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체인, 고방탄 제품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체가 카복시화된 스티렌 부타디엔 랜덤 공중합체인, 고방탄 제품.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 매트릭스 물질이 제1 중합체 및 점착제를 포함하는, 고방탄 제품.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층들은 m개의 직조 직물 층들을 의미하며, m이 1 내지 30의 범위인, 고방탄 제품.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 중합체가 폴리클로로프렌인, 고방탄 제품.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아라미드 섬유들로 이루어진 상기 직조 직물 층들 각각 중의 상기 제2 중합체의 농도가, 상기 직조 직물 층 중의 아라미드 섬유들의 중량 + 상기 제2 중합체의 중량에 대해 2 내지 32중량%의 범위인, 고방탄 제품.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 중합체를 포함하는 아라미드 섬유들로 이루어진 각각의 직조 직물 층의 면 밀도가 100 내지 1000g/㎡의 범위인, 고방탄 제품.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 패키지가, 제1 패키지/제2 패키지 - 결합 층에 의해, 상기 탄도 공격 방향으로부터 반대측을 향하는 이의 표면에서 상기 제2 패키지에 결합되는, 고방탄 제품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 패키지/제2 패키지 - 결합 층이, 상기 제1 매트릭스 물질과 상기 제2 매트릭스 물질의 고체 혼합물로 이루어진 고화된 혼합된 용융물인, 고방탄 제품.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 패키지가, 제1 패키지/금속성 또는 세라믹 타격면 - 결합 층에 의해, 상기 탄도 공격 방향을 향하는 이의 표면에서 금속성 또는 세라믹 타격면에 결합되는, 고방탄 제품.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 패키지/금속성 또는 세라믹 타격면 - 결합 층이 접착제 물질의 단층이거나 다층(multilayer)인, 고방탄 제품.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고방탄 제품이 5 내지 40개의 통합된 크로스-플라이들 및 2 내지 18개의 직조 직물 층들을 포함하는, 고방탄 제품.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고방탄 제품이 복수의 통합된 크로스-플라이들 n개 및 복수의 직조 직물 층들 m개를 n:m의 비로 포함하며, 여기서, n:m이 (27 내지 33):(12 내지 16)의 범위인, 고방탄 제품.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고방탄 제품이 통합된 크로스-플라이들의 중량 w1(중량%) 및 직조 직물 층들의 중량 w2(중량%)을 w1:w2의 비로 포함하며, 여기서, w1:w2가 (40 내지 70):(30 내지 60)의 범위인, 고방탄 제품.
  21. 제1항 또는 제2항에 따르는 고방탄 제품의 제조 방법으로서,
    i) 복수의 통합된 크로스-플라이들을 제조하는 단계로서, 각각의 통합된 크로스-플라이는 단방향 정렬된 아라미드 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 함유하고, 상기 아라미드 섬유들은 제1 매트릭스 물질과 함께 제공되고, 상기 제1 매트릭스 물질은 제1 중합체를 포함하는, 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들을 제조하는 단계,
    ii) 복수의 직조 직물 층들을 제조하는 단계로서, 상기 직조 직물 층들은 제2 매트릭스 물질과 함께 제공되는 아라미드 섬유들로 이루어지고, 상기 제2 매트릭스 물질은 상기 제1 매트릭스 물질과는 상이하고, 상기 제2 매트릭스 물질은 제2 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체는 상기 제1 중합체와는 상이한, 상기 복수의 직조 직물 층들을 제조하는 단계,
    iii) 단계 ii)에서 제조된 복수의 직조 직물 층들을 적층하여 상기 복수의 직조 직물 층들의 스택(stack)을 생성시키는 단계,
    iv) 단계 i)에서 제조된 상기 복수의 통합된 크로스-플라이들을 단계 iii)에서 제조된 상기 복수의 직조 직물 층들의 스택의 상부 위에 적층하여, 적층 패널을 생성시키는 단계,
    v) 단계 iv)에서 제조된 상기 적층 패널을 프레스(press)로 이동시키고, 상기 프레스를 100 내지 250℃ 범위의 항온(constant temperature)으로 가열하고, 상기 적층 패널을 상기 항온에서 5 내지 150bar 범위의 항압(constant pressure)에서 1 내지 100분 범위의 시간 동안 압축하는 단계,
    vi) 밀폐된 프레스를 실온까지 냉각시키고, 이어서 상기 프레스를 개방하여 하이브리드 패널을 수득하는 단계로서, 상기 하이브리드 패널은
    - 복수의 통합된 크로스-플라이들을 함유하고 외부 표면을 갖는 제1 패키지, 및
    - 복수의 직조 직물 층들을 함유하는 제2 패키지
    를 포함하는, 상기 하이브리드 패널을 수득하는 단계, 및, 임의로,
    vii) 상기 제1 패키지의 외부 표면을 갖는 단계 vi)에서 수득한 상기 하이브리드 패널을 금속성 또는 세라믹 타격면에 바인딩(binding)하는 단계
    를 포함하는, 고방탄 제품의 제조 방법.
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