KR102123491B1 - Bullet-proof multilayered materials and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래 방탄 복합재의 박리현상 및 수분침투 문제를 방지할 수 있는 방탄 복합재에 관한 것이다. 그리고, 본 발명은 종래 액상수지 코팅공정과 큐어링 공정 없이도 박리현상 및 수분침투가 억제되는 방탄 복합재를 제조할 수 있는 방탄 복합재 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방탄 복합재는 탄환의 관통을 막는 방탄복합층; 및 상기 방탄복합층을 마감하는 커버층을 포함한다.
상기 방탄복합층은, 판형의 세라믹층; 상기 세라믹층 상에 배치되는 방탄섬유층; 및 세라믹층과 상기 방탄섬유층 사이에 개재되어, 상기 세라믹층 상에 상기 방탄섬유층을 접착시키는 제1 수지필름을 포함한다.
상기 커버층은, 0.1 ~ 2.0㎜ 두께를 갖는 포일(foil) 형태의 금속재로 이루어지고, 상기 방탄복합층의 모든 외면 전체를 둘러싸면서 밀폐하는 구조로 구비되는 금속박; 및 상기 방탄복합층과 상기 금속박 사이에 개재되어, 상기 금속박을 상기 방탄복합층 상에 접착시키는 제2 수지필름을 포함한다.The present invention relates to a bullet-proof composite material that can prevent the peeling phenomenon and moisture penetration problem of the conventional bullet-proof composite material. And, the present invention relates to a method for manufacturing a ballistic composite material that can manufacture a bulletproof composite material in which peeling and moisture penetration are suppressed without a conventional liquid resin coating process and a curing process.
The bullet-proof composite material according to the present invention includes a bullet-proof composite layer preventing penetration of bullets; And a cover layer for closing the bulletproof composite layer.
The bullet-proof composite layer includes a plate-shaped ceramic layer; A ballistic fiber layer disposed on the ceramic layer; And a first resin film interposed between the ceramic layer and the ballistic fiber layer to bond the ballistic fiber layer on the ceramic layer.
The cover layer is made of a metal material in the form of a foil having a thickness of 0.1 to 2.0 mm, and a metal foil provided in a structure surrounding and enclosing all the outer surfaces of the bulletproof composite layer; And a second resin film interposed between the bullet-proof composite layer and the metal foil to bond the metal foil on the bullet-proof composite layer.
Description
본 발명은 방탄재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세라믹 플레이트 상에 방탄섬유가 적층되는 구조로 이루어진 방탄 복합재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bullet-proof material, and more particularly, to a ballistic-resistant composite material having a structure in which bullet-proof fibers are laminated on a ceramic plate and a method for manufacturing the same.
방탄재는 화기에서 발사된 탄환이 사람, 선박, 자동차 등에 피탄되었을 때 탄환이 관통하지 못하도록 방어하는 기능을 한다.Bulletproof materials function to prevent bullets from penetrating when bullets fired from firearms are shot down by people, ships, automobiles, etc.
대표적인 방탄재로서 세라믹 방탄재가 있다. 세라믹 방탄재는 고속 총탄에 대한 방탄 효율을 향상시키기 위해서 세라믹 플레이트 후면에 고인장성의 고강도 섬유 또는 직물을 적층하는 방식으로 제조하고 있다.Ceramic ballistic material is a typical ballistic material. Ceramic ballistic materials are manufactured by stacking high-tensile, high-strength fibers or fabrics on the back of a ceramic plate to improve bullet-proof efficiency against high-speed bullets.
이러한 세라믹 방탄재는 세라믹 플레이트의 구성에 의해 크게 두 종류로 구분할 수 있는데, 그 하나는 여러 조각의 세라믹 타일로 구성되고, 다른 하나는 단일 세라믹 플레이트로 구성된다.The ceramic ballistic material can be roughly divided into two types according to the configuration of the ceramic plate, one of which is composed of several pieces of ceramic tiles, and the other is composed of a single ceramic plate.
이 중, 단일 세라믹 플레이트로 구성된 방탄재는 처음 첫 번째 발사체의 충격에 의하여 세라믹 플레이트에 크랙이 생기게 되어 두 번째 이후의 발사체에 대한 방탄효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 단일 세라믹 플레이트는 처음 충격에 의한 크랙이 가급적 충격부위에 국부적으로 국한되어야 하며, 특히 여러 번의 충격에도 방탄효과를 갖기 위해서는 충격 후에도 세라믹 파편을 단단히 고정할 수 있도록 후면에 적층되는 방탄섬유의 물성, 적층방법 및 적정 접착력이 중요하다.Among them, the ballistic material composed of a single ceramic plate may be cracked in the ceramic plate due to the impact of the first projectile, and the ballistic efficiency of the projectile after the second may be reduced. Therefore, in a single ceramic plate, cracks caused by the initial impact should be limited to the impact area as much as possible. Especially, in order to have a bullet-proof effect against multiple impacts, the properties of the bullet-proof fibers stacked on the back side so that the ceramic fragments can be firmly fixed even after impact. , Lamination method and proper adhesion are important.
즉, 세라믹 방탄재는 방탄섬유 내지 방탄직물의 적층방법과 접착방법이 중요하다. 일례로, 미국 등록특허 제6,389,594호는 단일 세라믹 플레이트와 적층 직물의 후면재를 에폭시, 폴리우레탄 수지 등으로 압축 경화시킨 접착방법을 개시하고 있으나, 상기 경우 접착층이 너무 단단해져 오히려 관통성향이 높아지는 문제점이 있었다.That is, in the ceramic ballistic material, the method of laminating and bonding the ballistic fiber to the ballistic fabric is important. As an example, U.S. Patent No. 6,389,594 discloses an adhesive method in which a backing material of a single ceramic plate and a laminated fabric is compression-cured with epoxy, polyurethane resin, etc., but in this case, the adhesive layer becomes too hard and the penetration property increases. there was.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제10-0926746호는 접착필름을 이용하여 세라믹 플레이트 후면에 방탄직물을 접착시키는 방법을 개시하고 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Registration No. 10-0926746 discloses a method of bonding a bulletproof fabric to the back side of a ceramic plate using an adhesive film.
전술한 접착필름을 이용하여 제조되는 종래 세라믹 방탄재는 그 표면에 합성수지 재질인 우의지(비옷 재질)를 커버로 부착하는데, 상기 경우 장기간 사용시 커버가 파손되고 접착층이 박리되며, 이로 인해 방탄재 내부로 수분이 침투되어 방탄성능이 크게 저하되는 문제점이 있었다.The conventional ceramic ballistic material manufactured using the above-described adhesive film attaches a synthetic resin material raincoat (raincoat material) to the surface as a cover, in which case the cover is broken and the adhesive layer is peeled off when used for a long time, thereby causing the inside of the ballistic material. There was a problem in that the penetration of moisture greatly reduced the ballistic performance.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 세라믹 방탄재의 표면에 코팅층을 형성하는 방법이 제시되었다. 이러한 코팅층 형성 공정은 방탄재 표면에 액상의 폴리우레아 또는 액상의 폴리우레탄을 도포한 후 경화시키는 방식으로 이루어진다.To solve this problem, a method of forming a coating layer on the surface of a ceramic ballistic material has been proposed. The coating layer forming process is performed by applying a liquid polyurea or liquid polyurethane to the surface of the bulletproof material and then curing the coating layer.
그런데, 이와 같은 코팅층으로 방탄재의 커버를 형성하는 방식은 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 액상의 코팅재를 도포한 후 경화하는 과정에서 섬유에 수분이 함유된 경우 기포가 발생하게 되고, 코팅층에 존재하는 기포는 코팅층의 박리를 유발하여 결국 방탄재의 방탄성능을 저하시키게 된다.However, the method of forming the cover of the bulletproof material with the coating layer has the following problems. That is, in the process of curing after applying the liquid coating material, air bubbles are generated in the fiber, and air bubbles present in the coating layer cause peeling of the coating layer, which in turn decreases the ballistic performance of the ballistic material.
이러한 기포 문제를 방지하기 위해서는 별도의 수분건조 공정이 추가적으로 필요한데, 이와 같이 수분건조 공정을 더 수행하게 되면, 방탄재 제조에 소요되는 시간이 수십 시간 이상 증가하게 되고, 제품가격이 상승하게 되는 단점이 있었다.In order to prevent such a bubble problem, a separate water drying process is additionally required. If the water drying process is further performed, the time required to manufacture the bulletproof material increases by several tens of hours or more, and the product price increases. there was.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래 방탄 복합재의 박리현상 및 수분침투 문제를 방지할 수 있는 방탄 복합재를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, to provide a bullet-proof composite material that can prevent the peeling phenomenon and moisture penetration problem of the conventional bullet-proof composite material.
본 발명의 또 다른 목적은 종래 액상수지 코팅공정과 큐어링 공정 없이도, 박리현상 및 수분침투가 억제되는 방탄 복합재를 제조할 수 있는 방탄 복합재제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bulletproof composite manufacturing method capable of producing a bulletproof composite material in which peeling phenomenon and moisture penetration are suppressed without a conventional liquid resin coating process and a curing process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방탄 복합재는 탄환의 관통을 막는 방탄복합층; 및 상기 방탄복합층을 마감하는 커버층을 포함한다.The bullet-proof composite material according to the present invention for achieving the above object is a bullet-proof composite layer to prevent the penetration of bullets; And a cover layer for closing the bulletproof composite layer.
상기 방탄복합층은, 판형의 세라믹층; 상기 세라믹층 상에 배치되는 방탄섬유층; 및 세라믹층과 상기 방탄섬유층 사이에 개재되어, 상기 세라믹층 상에 상기 방탄섬유층을 접착시키는 제1 수지필름을 포함한다.The bullet-proof composite layer includes a plate-shaped ceramic layer; A ballistic fiber layer disposed on the ceramic layer; And a first resin film interposed between the ceramic layer and the ballistic fiber layer to bond the ballistic fiber layer on the ceramic layer.
상기 커버층은, 0.1 ~ 2.0㎜ 두께를 갖는 포일(foil) 형태의 금속재로 이루어지고, 상기 방탄복합층의 모든 외면 전체를 둘러싸면서 밀폐하는 구조로 구비되는 금속박; 및 상기 방탄복합층과 상기 금속박 사이에 개재되어, 상기 금속박을 상기 방탄복합층 상에 접착시키는 제2 수지필름을 포함한다.The cover layer is formed of a foil-shaped metal material having a thickness of 0.1 to 2.0 mm, and a metal foil provided in a structure that surrounds and seals all the outer surfaces of the bulletproof composite layer; And a second resin film interposed between the bullet-proof composite layer and the metal foil to bond the metal foil on the bullet-proof composite layer.
그리고, 상기 제2 수지필름의 전체 영역 중 적어도 제1 영역은 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 및 폴리올레핀(PO) 중 적어도 어느 하나로 형성되고, 상기 제1 영역은 상기 금속박과 상기 세라믹층 사이에 위치하고 있는 영역인 것을 특징으로 한다.Further, at least a first region of the entire region of the second resin film is formed of at least one of thermoplastic polyurethane (TPU) and polyolefin (PO), and the first region is located between the metal foil and the ceramic layer. It is characterized by being.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방탄 복합재 제조 방법은, 판형의 세라믹층 상에 제1 수지필름을 적층한 후, 상기 제1 수지필름 상에 방탄섬유층을 적층하여 방탄적층물을 형성하는 단계와; 상기 방탄적층물의 외면 상에 제2 수지필름을 배치한 후, 0.1 ~ 2.0㎜ 두께를 갖는 포일(foil) 형태의 금속박으로 상기 방탄적층물의 모든 외면 전체를 감싸 최종적층물을 형성하는 단계와; 상기 최종적층물을 진공챔버 내부에 투입하여 소정의 압력과 온도를 가하는 단계; 및 상기 제1 수지필름이 용융되어 상기 세라믹층 상에 상기 방탄섬유층이 접착되고, 상기 제2 수지필름이 용융되어 상기 방탄적층물 상에 상기 금속박이 접착되며, 상기 방탄적층물의 모든 외면 전체가 상기 금속박에 의해 둘러싸여 밀폐되는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a bulletproof composite material according to the present invention comprises the steps of laminating a first resin film on a plate-shaped ceramic layer, and then stacking a bulletproof fiber layer on the first resin film to form a bulletproof laminate. Wow; After disposing a second resin film on the outer surface of the bullet-proof laminate, forming a final laminate by wrapping all of the outer surfaces of the bullet-proof laminate with a foil-shaped metal foil having a thickness of 0.1 to 2.0 mm; Putting the final laminate into a vacuum chamber to apply a predetermined pressure and temperature; And the first resin film is melted to bond the bulletproof fiber layer on the ceramic layer, the second resin film is melted to adhere the metal foil on the bulletproof laminate, and all the entire outer surfaces of the bulletproof laminate are the It is surrounded by a metal foil and sealed.
본 발명에 따른 방탄 복합재 및 이의 제조 방법에 의하면, 종래 방탄 복합재의 박리현상 및 수분침투 문제를 해결하기 위해 필요하였던 액상의 폴리우레아 또는 폴리우레탄 코팅공정 및 이 코팅공정에서 발생되는 기포를 제거하기 위한 수분건조 공정을 수행하지 않고, 한 번의 오토 클레이브 공정만으로 이와 같은 박리현상 및 수분침투를 방지할 수 있는 방탄 복합재를 제조할 수 있게 되었다. 이에 따라 공정효율을 극대화할 수 있고, 제조시간을 크게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.According to the bullet-proof composite material according to the present invention and a method for manufacturing the same, a liquid polyurea or polyurethane coating process, which was required to solve the peeling phenomenon and moisture penetration problem of the conventional bullet-proof composite material, and for removing air bubbles generated in the coating process Without performing a water drying process, it is possible to manufacture a bulletproof composite material capable of preventing such peeling and water penetration with only one autoclave process. Accordingly, it is possible to maximize process efficiency and significantly reduce manufacturing time.
도 1은 본 발명에 따른 방탄 복합재의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 방탄 복합재의 내/외부 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 방탄 복합층의 외면을 설명하기 위한 제1 방향 사시도.
도 4는 도 3의 제2 방향 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 방탄 복합재 제조 방법의 공정 흐름도.1 is a cross-sectional view of the ballistic composite according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the internal / external configuration of the ballistic composite according to the present invention.
Figure 3 is a first direction perspective view for explaining the outer surface of the bullet-proof composite layer according to the present invention.
4 is a perspective view in the second direction of FIG. 3.
5 is a process flow diagram of a method for manufacturing a ballistic composite according to the present invention.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "갖다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof, described on the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것인데, 이는 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 명세서에서 지칭하는 "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라 대상 부분의 앞 또는 뒤에 위치하는 경우도 포함한다.In addition, in the present specification, “to or above” means to be positioned above or below the target part, which does not necessarily mean to be located above the gravity direction. That is, the term "on or above" referred to in this specification includes not only the case where the object part is located above or below, but also when it is located before or after the object part.
또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Also, when a portion of an area, plate, or the like is said to be "on or above" another portion, it is not only when the other portion is in contact or spaced "on or above" another portion, but also another portion in the middle. Also included.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in this specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected to the other component, or may be directly connected, but in particular It should be understood that, as long as there is no objection to the contrary, it may or may be connected via another component in the middle.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments, advantages, and features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 방탄 복합재의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방탄 복합재의 내/외부 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a cross-sectional view of the ballistic composite according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the internal / external configuration of the ballistic composite according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 방탄 복합재는 크게 방탄복합층(100) 및 커버층(200)을 포함한다.1 and 2, the ballistic composite according to the present invention largely includes a ballistic composite layer 100 and a
본 발명의 방탄복합층(100)은 피탄시 탄환의 관통을 억제하는 하는 구성으로서, 세부적으로 세라믹층(10), 방탄섬유층(20) 및 제1 수지필름(30)을 포함한다.The bullet-proof composite layer 100 of the present invention is configured to suppress the penetration of bullets during the firing, and includes a
세라믹층(10)은 탄환 또는 발사체의 파편이 이에 충돌할 때 여러 조각으로 파손되면서 대부분의 운동에너지를 분산 소비시키는 기능을 한다. 탄환 또는 파편이 세라믹층(10)에 충돌하면 그 선단부가 버섯모양으로 변형되거나, 여러 조각으로 분할되어 접촉면이 증가된 상태로 방탄섬유층(20)으로 진행하게 되고, 종국에는 방탄섬유층(20)에 남은 에너지를 다 소비함으로써 이의 관통이 억제된다.The
세라믹층(10)은 평판형 내지 곡판형의 판체로 형성될 수 있고, 그 재질은 알루미나(Alumina), 탄화규소(Silicon Carbide), 질화규소(Silicon Nitride), 질화 탄화규소(N-SiC), 탄화붕소(Boron Carbide), 탄화텅스텐(Tungsten Carbide), 및 텅스텐 보라이드(Tungsten Diboride) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
방탄섬유층(20)은 여러 겹의 섬유 또는 직물이 단일체 형태로 형성되어 세라믹층(10)의 후면에 적층된다.
방탄섬유층(20)은 고인장성의 고강도 섬유 또는 직물로 형성될 수 있다. 예컨대, 방탄섬유층(20)은 아라미드 직물, 아라미드 라미네이팅 직물, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene) UD 직물, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene) 섬유, 초고분자량 폴리비닐알콜(Ultra-High Molecular Weight Polyviny Alcohol Fiber) 섬유 및 PBO (p-Phenylene-Benzobisoxazole) 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
제1 수지필름(30)은 세라믹층(10)과 방탄섬유층(20) 사이에 필름 형태로 개재되어, 세라믹층(10)과 방탄섬유층(20)을 상호 합착시키는 기능을 한다.The
제1 수지필름(30)은 소정의 압력과 열을 가해져 용융됨으로써 세라믹층(10)의 후면 상에 방탄섬유층(20)을 접착 고정시킬 수 있다.The
따라서, 제1 수지필름(30)은 열가소성 수지 등과 같이 가열시 용융되어 접착력을 제공할 수 있는 수지필름이라면 어떠한 재질의 필름도 사용 가능하다.Therefore, the
예컨대, 제1 수지필름(30)은 폴리올레핀(PO), 폴리우레탄(PU), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐부티랄(PVB), 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리프로필렌(PP) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 수지재로 형성될 수 있다.For example, the
한편, 세라믹층(10)과 방탄섬유층(20) 간의 접착력을 높이고자 할 경우, 제1 수지필름(30)은 다수 장으로 구성될 수 있다. 상기 경우, 다수 장의 제1 수지필름(30)은 세라믹층(10)과 방탄섬유층(20) 사이에 구비된다.On the other hand, in order to increase the adhesion between the
본 발명의 커버층(200)은 방탄복합층(100)의 외부를 마감하여 외부환경(예컨대, 마찰 등의 외력에 의한 박리/파손)으로부터 보호하고, 특히 투습 등에 의한 방탄성능 저하를 방지하는 기능을 한다.The
이러한 커버층(200)은 금속박(50) 및 제2 수지필름(40)을 포함한다.The
도 3은 본 발명에 따른 방탄 복합층의 외면을 설명하기 위한 제1 방향 사시도이고, 도 4는 도 3의 제2 방향 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 커버층(200)에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.3 is a first direction perspective view for explaining the outer surface of the bulletproof composite layer according to the present invention, and FIG. 4 is a second direction perspective view of FIG. 3. The
커버층(200)의 금속박(50)은 철, 알루미늄, 아연 등의 금속재질로 이루어져 방탄 복합재의 외피를 형성하게 된다.The
특히, 금속박(50)은 얇은 포일(foil) 형태로 형성되고, 이 금속재 포일이 방탄복합층(100)의 모든 외면 전체를 완전히 둘러싸면서 밀폐하는 구조로 부착되는 것을 특징으로 한다.In particular, the
방탄복합층(100)은 세라믹층(10)의 일면 상에 방탄섬유층(20)이 적층된 구조로 이루어진다. 따라서, 세라믹층(10)의 전면이 방탄복합층(100)의 전면(K1)을 구성하고, 방탄섬유층(20)의 후면이 방탄복합층(100)의 후면(K2)을 구성하며, 세라믹층(10)과 방탄섬유층(20)의 각 측면이 방탄복합층(100)의 상/하/좌/우측면(K3,K4, K5,K6)을 구성하게 된다.The ballistic composite layer 100 is made of a structure in which a
이와 같은 구조의 방탄복합층(100)을 기준으로 할 때, 금속박(50)은 방탄복합층(100)의 전면(K1), 후면(K2), 상측면(K3), 하측면(K4), 좌측면(K5) 및 우측면(K6)을 모두 감싸며 덮는 구조로 부착된다.Based on the ballistic composite layer 100 having such a structure, the
즉, 방탄복합층(100)은 이의 모든 외면이 금속박(50)에 의해 둘러싸여 외면 전체가 외부로부터 차폐되도록 구성된다.That is, the bulletproof composite layer 100 is configured such that all of its outer surfaces are surrounded by a
금속박(50)은 0.1 ~ 2.0㎜의 두께로 구성되고, 바람직하게는 0.3 ~ 1.5㎜의 두께로 구성된다. 금속박(50)의 두께를 0.1㎜ 미만으로 형성하면, 방탄 복합재의 사용과정 중 마찰 등의 외력에 의해 쉽게 손상되고, 이는 방탄복합층(100)의 박리 및 수분침투 등을 유발하여 방탄성능을 급격히 저하시킨다. 금속박(50)의 두께를 2.0㎜ 초과로 형성하면, 방탄 복합재의 무게가 상대적으로 무겁게 되고, 특히 금속박(50)이 방탄복합층(100)의 모든 외면을 감싸도록 만드는 작업이 어려워져 생산성이 떨어지게 된다.The
커버층(200)의 제2 수지필름(40)은 방탄복합층(100)과 금속박(50) 사이에 개재되어, 금속박(50)을 방탄복합층(100)의 외면 상에 부착 고정시키는 기능을 한다.The
따라서, 제2 수지필름(40)은 방탄복합층(100)의 전면(K1)의 적어도 일부영역, 후면(K2)의 적어도 일부영역, 상측면(K3)의 적어도 일부영역, 하측면(K4)의 적어도 일부영역, 좌측면(K5)의 적어도 일부영역 및 우측면(K6)의 적어도 일부영역을 각각 덮는 형태로 구비된다.Therefore, the
바람직하게는, 제2 수지필름(40)은 방탄복합층(100)의 모든 외면(예컨대, K1~K6) 전체를 완전히 둘러싸는 구조로 구성될 수 있다.Preferably, the
제2 수지필름(40)은 소정의 압력과 열을 가해져 용융됨으로써 세라믹층(10) 상에 금속박(50)을 접착 고정시킬 수 있다.The
따라서, 제2 수지필름(40)은 열가소성 수지 등과 같이 가열시 용융되어 접착력을 제공할 수 있는 수지필름으로 이루어질 수 있다.Therefore, the
예컨대, 제1 수지필름(30)은 폴리올레핀(PO), 폴리우레탄(PU), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐부티랄(PVB), 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리프로필렌(PP) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 수지재로 형성될 수 있다.For example, the
한편, 제2 수지필름(40)은 금속박(50)을 방탄섬유층(20)에 접착시킬 수 있고, 또한 금속박(50)을 세라믹층(10)에도 접착시킬 수 있어야 한다.On the other hand, the
그런데, 일부 열가소성 수지의 경우, 해당 수지를 이용하여 금속재질(즉, 금속박(50))을 세라믹(즉, 세라믹층(10)) 재질에 접착시 충분한 접착력을 제공하지 못하게 되고, 상기 경우 방탄 복합재의 사용과정 중 마찰 등의 외력에 의해 금속박(50)이 박리되는 현상이 발생될 수 있다.However, in the case of some thermoplastic resins, it is impossible to provide sufficient adhesive strength when bonding a metal material (ie, a metal foil 50) to a ceramic (ie, ceramic layer 10) material using the resin, and in this case, a bulletproof composite material During the course of use, a phenomenon in which the
이처럼 금속박(50)과 세라믹층(10) 간의 접착력을 고려할 때, 제2 수지필름(40)의 전체 영역 중 금속박(50)과 방탄섬유층(20) 사이에 위치하고 있는 영역은 가열시 용융되어 접착력을 제공할 수 있는 수지필름이라면 그 종류를 특별히 한정할 필요는 없으나, 제2 수지필름(40)의 전체 영역 중 적어도 금속박(50)과 세라믹층(10) 사이에 개재되는 영역은 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리올레핀(PO) 중 적어도 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.When considering the adhesive force between the
즉, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 또는 폴리올레핀(PO) 재질의 제2 수지필름(40)을 사용하여 금속박(50)을 세라믹층(10)에 접착할 때, 금속박(50)의 전술한 박리현상이 방지되며 견고한 부착상태를 유지할 수 있게 된다.That is, when the
한편, 공정효율을 고려할 때, 제1 수지필름(30)과 제2 수지필름(40)을 동일한 수지재로 형성하고, 상기 동일한 수지재는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 또는 폴리올레핀 (PO) 재질로 형성할 수 있다. 상기 경우, 일정 압력과 온도로 셋팅된 한 번의 오토 클레이브 공정만으로 금속박(50)과 세라믹층(10)은 물론 금속박(50)-방탄섬유층(20), 세라믹층(10)-방탄섬유층(20) 모두를 상호 접합시킬 수 있으면서 박리현상 및 수분침투를 방지할 수 있는 방탄 복합재를 제조할 수 있는 바, 공정효율을 극대화할 수 있고, 제조시간을 크게 단축할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, when considering process efficiency, the
한편, 금속박(50)과 방탄복합층(100) 간의 접착력을 높이고자 할 경우, 제2 수지필름(40)은 다수 장으로 구성될 수 있다. 상기 경우, 다수 장의 제2 수지필름(40)은 금속박(50)과 방탄복합층(100) 사이에 구비된다.On the other hand, to increase the adhesion between the
도 5는 본 발명에 따른 방탄 복합재 제조 방법의 공정 흐름도이다. 도 1 내지 도 5를 참조하여, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 방탄 복합재의 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.5 is a process flow diagram of a method for manufacturing a ballistic composite according to the present invention. Referring to Figures 1 to 5, it will be described with respect to the manufacturing method of the ballistic composite having the configuration as described above.
먼저, 세라믹층(10)의 표면을 세척한다. 상기 세척은 아세톤을 이용한 초음파 세척으로 수행될 수 있다.First, the surface of the
세라믹층(10)의 세척이 완료되면, 세라믹층(10)의 일면 상에 일정 제1 수지필름(30)을 적층하고, 제1 수지필름(30) 위에 방탄섬유층(20)을 적층하여 방탄적층물을 제작한다(S10).When the cleaning of the
그리고, "세라믹층(10)-제1 수지필름(30)-방탄섬유층(20)" 순으로 이루어진 방탄적층물 위에 제2 수지필름(40)을 배치한 후, 방탄적층물의 모든 외면 전체를 금속박(50)으로 둘러싸 최종적층물을 제작한다(S20). 여기서, 제2 수지필름(40)은 전술한 바와 같이 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리올레핀(PO) 중 적어도 어느 하나로 제조된 것을 사용한다.Then, after arranging the
그리고, 이 최종 적층물을 외부 진공펌프와 연결된 진공백에 담아 진공챔버 내부에 투입한다.Then, the final laminate is put in a vacuum bag connected to an external vacuum pump and put into the vacuum chamber.
상기 진공챔버는 오토 클레이브일 수 있고, 상기 경우 온도계, 압력계, 히터, 진공펌프 및 압축기 등을 구비하여 내부에 열과 압축공기를 동시에 투입할 수 있는 밀폐된 챔버이다.The vacuum chamber may be an autoclave, and in this case, a thermometer, a pressure gauge, a heater, a vacuum pump, and a compressor may be used to simultaneously heat and pressurize air therein.
상기 진공백은 외부 진공펌프와 연결되어 내부공기를 배기함으로써 내부를 진공으로 만들 수 있는 백이며, 열에 잘 견딜 수 있는 내열 필름을 사용한다.The vacuum bag is a bag that is connected to an external vacuum pump to make the inside vacuum by evacuating internal air, and uses a heat-resistant film that can withstand heat well.
외부 진공펌프를 이용하여 진공백 내부를 진공으로 만든 후, 오토클레이브 내부에 100 ~ 145℃의 온도에서 1 ~ 7 시간 동안 600 ~ 1400kPa의 압력을 가하여 방탄 복합재를 성형한다(S30). 이때, 상기 최종 적층물에서 발생하는 휘발성 물질은 진공펌프 측으로 배기된다.After the inside of the vacuum bag is made into a vacuum using an external vacuum pump, a bulletproof composite is formed by applying a pressure of 600 to 1400 kPa for 1 to 7 hours at a temperature of 100 to 145°C inside the autoclave (S30). At this time, the volatile material generated in the final laminate is exhausted to the vacuum pump side.
참고로, 오토클레이브 내부 온도가 100℃ 미만이면 접착력이 떨어져 방탄 복합재의 방탄성능이 떨어지고 박리되는 현상이 발생하고, 내부 온도가 145℃를 초과하면 제1,2 수지필름이 겔화하여 오토클레이브 내에서 액체화되어 각 층을 접합시킬 수 없게 된다.For reference, when the internal temperature of the autoclave is less than 100°C, the adhesive strength is lowered, and the bulletproof performance of the bulletproof composite material is deteriorated and peeling occurs. When the internal temperature exceeds 145°C, the first and second resin films are gelled and within the autoclave. It liquefies, making it impossible to bond each layer.
위와 같은 구조를 갖는 적층물은 진공상태를 유지하면서 일정 시간동안 일정한 압력과 일정한 온도가 가해지면, 제1 수지필름(30)이 용융되어 세라믹층(10) 상에 방탄섬유층(20)이 접착된다(S40). 그리고, 제2 수지필름(40)이 용융되어 방탄적층물 상에 금속박(50)이 접착되어(S40), 방탄적층물의 모든 외면 전체가 금속박(50)에 의해 둘러싸여 밀폐된 구조를 갖는 방탄 복합재가 완성된다(S50).The laminate having the above structure maintains a vacuum state, and when a constant pressure and a constant temperature are applied for a certain period of time, the
한편, 차량 및 선박용 방탄 복합재와 같이 방탄 복합재의 도색이 필요한 경우, 단계 S10 ~ 단계 S50을 통해 완성된 방탄 복합재의 금속박(50) 외면에 도색 소재를 이용하여 도색을 더 실시할 수 있다. 상기 경우, 도색 소재는 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리우레아(polyurea), 수성페인트, 유성페인트, 에나멜페인트, 광명단, 징크로메이타, 실리콘, 퍼터, 플라이머 등이 사용될 수 있다.On the other hand, when it is necessary to paint the ballistic composite material, such as a bulletproof composite material for vehicles and ships, the coating may be further performed using a coating material on the outer surface of the
전술한 바와 같은 방탄 복합재 및 이의 제조 방법에 의하면, 종래 방탄 복합재의 박리현상 및 수분침투 문제를 해결하기 위해 필요하였던 폴리우레아 코팅공정 및 이 코팅공정에서 발생되는 기포를 제거하기 위한 수분건조 공정을 수행하지 않고, 한 번의 오토 클레이브 공정만으로 이와 같은 박리현상 및 수분침투를 방지할 수 있는 방탄 복합재를 제조할 수 있게 되었다.According to the bullet-proof composite material and a method for manufacturing the same, the polyurea coating process and the water-drying process for removing bubbles generated in the coating process are performed to solve the conventional phenomenon of peeling and moisture penetration of the bullet-proof composite material. Instead, it is possible to manufacture a bullet-proof composite material capable of preventing such peeling phenomenon and moisture penetration with only one autoclave process.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described and illustrated using specific terms, such terms are only intended to clearly describe the present invention, and the embodiments and described terms of the present invention are the technical spirit and scope of the following claims. It is obvious that various changes and changes can be made without deviating from. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention and should be said to fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 세라믹층 20: 방탄섬유층
30: 제1 수지필름 40: 제2 수지필름
50: 금속박 100: 방탄복합층
200: 커버층10: ceramic layer 20: bullet-proof fiber layer
30: 1st resin film 40: 2nd resin film
50: metal foil 100: bullet-proof composite layer
200: cover layer
Claims (9)
상기 방탄복합층은,
판형의 세라믹층; 상기 세라믹층 상에 배치되는 방탄섬유층; 및 세라믹층과 상기 방탄섬유층 사이에 개재되어, 상기 세라믹층 상에 상기 방탄섬유층을 접착시키는 제1 수지필름;을 포함하고,
상기 커버층은,
0.3 ~ 1.5㎜의 두께를 갖는 포일(foil) 형태의 금속재로 이루어지고, 상기 방탄복합층의 모든 외면 전체를 둘러싸면서 밀폐하는 구조로 구비되는 금속박; 및 상기 방탄복합층과 상기 금속박 사이에 개재되어, 상기 금속박을 상기 방탄복합층 상에 접착시키는 제2 수지필름;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄 복합재.
A bullet-proof composite layer preventing penetration of bullets; And a cover layer for closing the bulletproof composite layer,
The bulletproof composite layer,
A plate-shaped ceramic layer; A ballistic fiber layer disposed on the ceramic layer; And a first resin film interposed between the ceramic layer and the ballistic fiber layer to bond the ballistic fiber layer on the ceramic layer.
The cover layer,
A metal foil made of a metal material in the form of a foil having a thickness of 0.3 to 1.5 mm, and provided in a structure surrounding and enclosing all the outer surfaces of the bulletproof composite layer; And a second resin film interposed between the bullet-proof composite layer and the metal foil to bond the metal foil on the bullet-proof composite layer.
상기 제2 수지필름의 전체 영역 중 적어도 제1 영역은 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 및 폴리올레핀(PO) 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 제1 영역은 상기 금속박과 상기 세라믹층 사이에 위치하고 있는 영역이며,
상기 방탄섬유층은 상기 제1 수지필름이 용융되어 상기 세라믹층 상에 접착되고,
상기 금속박은 상기 제2 수지필름이 용융되어 상기 방탄복합층 상에 접착된 것을 특징으로 하는 방탄 복합재.
According to claim 2,
At least a first region of the entire region of the second resin film is formed of at least one of thermoplastic polyurethane (TPU) and polyolefin (PO),
The first region is a region located between the metal foil and the ceramic layer,
The bullet-proof fiber layer is melted, the first resin film is bonded to the ceramic layer,
The metal foil is a bullet-proof composite material, characterized in that the second resin film is melted and adhered to the bullet-proof composite layer.
제1 수지필름과 제2 수지필름을 동일한 수지재로 형성되고,
상기 동일한 수지재는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리올레핀(PO) 중 적어도 어느 하나로 형성되며,
상기 방탄섬유층은 상기 제1 수지필름이 용융되어 상기 세라믹층 상에 접착되고,
상기 금속박은 상기 제2 수지필름이 용융되어 상기 방탄복합층 상에 접착된 것을 특징으로 하는 방탄 복합재.
According to claim 2,
The first resin film and the second resin film are formed of the same resin material,
The same resin material is formed of at least one of thermoplastic polyurethane (TPU) and polyolefin (PO),
The bullet-proof fiber layer is melted, the first resin film is bonded to the ceramic layer,
The metal foil is a bullet-proof composite material, characterized in that the second resin film is melted and adhered to the bullet-proof composite layer.
상기 세라믹층은,
알루미나, 탄화규소, 질화규소, 질화 탄화규소, 탄화붕소, 탄화텅스텐 및 텅스텐 보라이드 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 방탄 복합재.
According to claim 2,
The ceramic layer,
Bulletproof composite material characterized in that it is formed of at least one selected from alumina, silicon carbide, silicon nitride, silicon nitride carbide, boron carbide, tungsten carbide and tungsten boride.
상기 방탄섬유층은,
아라미드 직물, 아라미드 라미네이팅 직물, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene) UD 직물, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene) 섬유, 초고분자량 폴리비닐알콜(Ultra-High Molecular Weight Polyviny Alcohol Fiber) 섬유 및 PBO(p-Phenylene-Benzobisoxazole) 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 방탄 복합재
According to claim 2,
The ballistic fiber layer,
Aramid Fabric, Aramid Laminating Fabric, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene (UHMWPE), UD Fabric, Ultra High Molecular Weight Poly-Ethylene (UHMWPE) Fiber, Ultra High Molecular Weight Polyvinyl Alcohol (Ultra-High Molecular) Bulletproof composite material characterized by being formed by at least one selected from Weight Polyviny Alcohol Fiber (PBO) fiber and PBO (p-Phenylene-Benzobisoxazole) fiber
상기 방탄적층물의 외면 상에 제2 수지필름을 배치한 후, 0.1 ~ 2.0㎜ 두께를 갖는 포일(foil) 형태의 금속박으로 상기 방탄적층물의 모든 외면 전체를 감싸 최종적층물을 형성하는 단계;
상기 최종적층물을 진공챔버 내부에 투입하여 소정의 압력과 온도를 가하는 단계; 및
상기 제1 수지필름이 용융되어 상기 세라믹층 상에 상기 방탄섬유층이 접착되고, 상기 제2 수지필름이 용융되어 상기 방탄적층물 상에 상기 금속박이 접착되며, 상기 방탄적층물의 모든 외면 전체가 상기 금속박에 의해 둘러싸여 밀폐되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄 복합재 제조 방법.
Laminating a first resin film on a plate-shaped ceramic layer, and then stacking a ballistic fiber layer on the first resin film to form a bullet-proof laminate;
After disposing a second resin film on the outer surface of the bullet-proof laminate, forming a final laminate by wrapping all of the outer surfaces of the bullet-proof laminate with a foil-shaped metal foil having a thickness of 0.1 to 2.0 mm;
Putting the final laminate into a vacuum chamber to apply a predetermined pressure and temperature; And
The first resin film is melted, the bulletproof fiber layer is adhered to the ceramic layer, the second resin film is melted to adhere the metal foil on the bulletproof laminate, and all of the outer surfaces of the bulletproof laminate are the metal foil. Bulletproof composite material manufacturing method characterized in that it comprises a step of being enclosed by.
상기 제2 수지필름의 전체 영역 중 적어도 제1 영역은 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 및 폴리올레핀(PO) 중 적어도 어느 하나로 형성되고,
상기 제1 영역은 상기 금속박과 상기 세라믹층 사이에 배치되는 영역인 것을 특징으로 하는 방탄 복합재 제조 방법.
The method of claim 7,
At least a first region of the entire region of the second resin film is formed of at least one of thermoplastic polyurethane (TPU) and polyolefin (PO),
The first region is a ballistic composite manufacturing method, characterized in that the region disposed between the metal foil and the ceramic layer.
상기 압력은 600 ~ 1400kPa이고,
상기 온도는 100 ~ 145℃인 것을 특징으로 하는 방탄 복합재 제조 방법.The method of claim 8,
The pressure is 600 ~ 1400kPa,
The temperature is 100 ~ 145 ℃ bulletproof composite manufacturing method characterized in that.
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