KR102327592B1 - Aramid composite and helmet manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명의 아라미드 복합재는 아라미드 직물 프리프레그(1), 아라미드 직물 라미네이트(2), 일방향성 원단(3), 아라미드 직물 라미레이트(4) 및 아라미드 직물 프리프레그(5)들이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
본 발명의 아라미드 복합재는 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4)의 접착력을 향상시켜 헬멧 성형시 아라미드 복합재를 이루는 층간 분리가 방지되어 헬멧 성형성이 향상된다. 또한, 본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 가볍고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 아라미드 복합재는 층간 접착력 향상을 위해 일방향성 원단(3)과 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2,4) 사이에 별도의 열가소성 접착 필름을 적층할 필요가 없기 때문에 열가소성 접착 필름 들을 적층시킨 종래의 아라미드 복합재 대비 전체무게를 3% 이상 경량화 시킬 수 있다.The aramid composite of the present invention has a structure in which an aramid fabric prepreg (1), an aramid fabric laminate (2), a unidirectional fabric (3), an aramid fabric laminate (4) and an aramid fabric prepreg (5) are sequentially stacked .
The aramid composite of the present invention improves the adhesion between the unidirectional fabric 3 and the aramid fabric laminate 2 and 4, so that the separation between the layers constituting the aramid composite is prevented during helmet molding, thereby improving helmet moldability. In addition, the aramid composite material of the present invention and the helmet manufactured therewith absorbs shock well upon impact, and at the same time has excellent ballistic properties and is light and can minimize rear deformation upon impact.
In addition, the aramid composite of the present invention does not need to laminate a separate thermoplastic adhesive film between the aramid fabric laminate (2, 4) on which the unidirectional fabric (3) and the thermoplastic polyurethane resin film are laminated to improve interlayer adhesion. Therefore, compared to the conventional aramid composite material laminated with thermoplastic adhesive films, the total weight can be reduced by 3% or more.
Description
본 발명은 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방탄성능을 유지하면서도 경량성이 크게 향상되고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있고, 헬멧 성형성도 뛰어난 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧에 관한 것이다.The present invention relates to an aramid composite material and a helmet manufactured therewith, and more particularly, an aramid composite material and a helmet manufactured therewith, which can maintain bulletproof performance, significantly improve lightness, minimize rear deformation upon impact, and have excellent helmet moldability. is about
방탄제품은 탄환이나 포탄으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 방탄제품의 방탄 성능은 사용하는 재료에 따라 방탄 성능이 크게 좌우된다.Bulletproof products are products to protect the human body from bullets or shells, and the bulletproof performance of bulletproof products largely depends on the materials used.
이러한 방탄용 재료 중 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra high molecular weight polyethylene)은 물보다 낮은 0.98의 비중을 가지고 있어 방탄용 재료로 널리 사용하고 있다.Among these bulletproof materials, ultra high molecular weight polyethylene (Ultra high molecular weight polyethylene) has a specific gravity of 0.98 lower than that of water, so it is widely used as a bulletproof material.
그러나, 초고분자량 폴리에틸렌은 사용 중 물리적 충격을 받는 경우 변형이 크게 일어날 수 있고 열에 약한 특성이 있다. 특히, 헬멧에 적용하는 경우에는 탄 충돌시 국부적으로 내부 표면층이 헬멧 내부까지 변형으로 이어져 허용 안전 이격거리보다 큰 변형이 일어남으로써 우수한 방탄 성능을 얻는데 한계가 있는 실정이었다.However, ultra-high molecular weight polyethylene may be greatly deformed when subjected to a physical impact during use and has a weak property to heat. In particular, when applied to a helmet, when a bullet collides, the internal surface layer is locally deformed to the inside of the helmet, and deformation larger than the allowable safe separation distance occurs, so that there is a limit in obtaining excellent bulletproof performance.
다른 방탄용 재료 중 일반적으로, 아라미드 섬유로 통칭되는 전방향족 폴리아미드 섬유는, 벤젠 고리들이 아미드기(-CONH)를 통해 직선적으로 연결된 구조를 갖는 파라계 아라미드 섬유와 그렇지 않은 메타계 아라미드 섬유를 포함한다. 파라계 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 5㎜정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 널리 사용되고 있다.Among other bulletproof materials, wholly aromatic polyamide fibers commonly referred to as aramid fibers include para-aramid fibers having a structure in which benzene rings are linearly connected through an amide group (-CONH) and meta-aramid fibers that are not. do. Para-aramid fiber has excellent characteristics such as high strength, high elasticity, and low shrinkage.
방탄용 복합재료는 통상적으로, 파라계 아라미드 섬유를 이용하여 아라미드 직물을 제조하고 이러한 아라미드 직물을 수지에 침지 후 건조시켜 반경화 아라미드 직물을 제조하고 이러한 반경화 아라미드 직물들을 여러 겹으로 적층 후 경화시켜 완성한다.Composite materials for bulletproof are usually made of aramid fabrics using para-aramid fibers, immersed in resin and dried to produce semi-hardened aramid fabrics, and these semi-hardened aramid fabrics are laminated in several layers and then cured complete
그러나, 이러한 침지 공정을 이용하여 반경화 아라미드 직물을 제조하는 경우, 수지 용액의 농도 및 스퀴징 압력에 따라 함침된 수지의 량이 달라짐으로써 균일한 중량의 반경화 아라미드 직물을 얻을 수 없고, 아라미드 직물의 양면에 수지가 함침되어 있기 때문에 우수한 경량성의 반경화 아라미드 직물을 얻기가 곤란한 실정이었다.However, in the case of producing a semi-hardened aramid fabric using this immersion process, the amount of impregnated resin varies depending on the concentration of the resin solution and the squeezing pressure, so that a semi-hardened aramid fabric of a uniform weight cannot be obtained, and the Since the resin is impregnated on both sides, it was difficult to obtain an excellent lightweight semi-hardened aramid fabric.
또한, 통상적으로 반경화 아라미드 직물의 제조에 사용되는 페놀 수지는 딱딱한 특성으로 인해 성형성이 떨어지고 아라미드 직물과 강하게 접착하지 못하기 때문에 우수한 방탄성능을 제공하지 못하는 실정이었다.In addition, the phenolic resin typically used for the production of semi-hardened aramid fabrics was a situation that could not provide excellent ballistic performance because the moldability was poor due to the hard properties and did not strongly adhere to the aramid fabrics.
또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2013-0075190호에서는 아라미드 직물에 수지가 함침된 아라미드 프리프레그와 폴리올레핀 직물에 수지가 함침된 폴리올레핀 프리프레그가 적층된 구조를 갖는 하이브리드 복합재 및 이를 이용하여 방탄헬멧을 제조하는 방법을 기재하고 있다.As another prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0075190 discloses a hybrid composite material having a structure in which an aramid prepreg impregnated with an aramid fabric and a polyolefin prepreg impregnated with a resin in a polyolefin fabric are laminated, and bulletproof using the same A method for manufacturing a helmet is described.
또 다른 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-0936059호에서는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단 양면에 아라미드 섬유 프리프레그와 초고분자량 폴리에틸렌섬유 프리프레그가 각각 적층되어 있는 하이브리드 복합재 및 이로 제조된 방탄헬멧을 기재하고 있다.As another prior art, Korean Patent Registration No. 10-0936059 discloses a hybrid composite in which aramid fiber prepreg and ultra high molecular weight polyethylene fiber prepreg are laminated on both sides of a unidirectional fabric in which ultra-high molecular weight polyethylene fibers are arranged in one direction, respectively, and manufacturing thereof Bulletproof helmets are described.
그러나, 상기 종래기술들은 하이브리드 복합재 내에 내충격성이 우수한 아라미드 섬유 또는 아라미드 직물의 함량비율이 너무 낮아서 방탄성은 유지되나 착탄시 후변변형을 줄이는데 한계가 있었다.However, the prior art has a limit in reducing the back deformation upon impact, although the ballistic resistance is maintained because the content ratio of aramid fibers or aramid fabrics having excellent impact resistance in the hybrid composite is too low.
또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2013-0075190호에서는 (ⅰ) 아라미드 직물 또는 초고분자량 폴리에틸렌 직물에 수지가 함침되어 있는 제1직물 프리프레그, (ⅱ) 아라미드 직물 또는 초고분자량 폴리에틸렌 직물에 수지가 코팅되어 있는 제2직물 프리프레그 및 (ⅲ) 서로 섬유배열 방향이 상이한 제1섬유층과 제2섬유층을 구비하는 일방향성 원단을 포함하는 방탄헬멧용 원단을 기재하고 있으나, 상기 종래방법의 경우에는 일방향성 원단이 2층 구조이기 때문에 방탄성능은 우수하나 무게의 경량화가 곤란하고, 충격흡수능력이 뛰어난 아라미드 소재의 함량비율이 낮아 착탄시 방탄헬멧의 후면변형을 줄이는데에는 한계가 있었다.As another prior art, in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2013-0075190, (i) a first fabric prepreg impregnated with a resin in an aramid fabric or ultra-high molecular weight polyethylene fabric, (ii) a resin in an aramid fabric or ultra-high molecular weight polyethylene fabric It describes a fabric for a bulletproof helmet comprising a second fabric prepreg coated with and (iii) a unidirectional fabric having a first fiber layer and a second fiber layer having different fiber arrangement directions from each other, but in the case of the conventional method Because the unidirectional fabric has a two-layer structure, it has excellent bulletproof performance, but it is difficult to reduce the weight, and the content ratio of aramid material with excellent shock absorption ability is low, so there is a limit in reducing the rear deformation of the bulletproof helmet upon impact.
또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2015-0123726호에서는 도 2에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 아라미드 직물에 페놀수지가 함침된 아라미드 직물 프리프레그(1), (ⅱ) 상기 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 페놀-폴리비닐부티랄 혼합 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(2'), (ⅲ) 상기 아라미드 직물 라미네이트(2') 상에 적층되어 있으며, 고강도 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(3), (ⅳ) 상기 일방향성 원단 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 페놀-폴리비닐부티랄 혼합 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(4') 및 (ⅴ) 상기 아라미드 직물 라미네이트(4') 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 페놀수지가 함침된 아라미드 직물 프리프레그(5)로 구성된 아라미드 복합재를 게재하고 있으나, 상기 종래 아라미드 복합재는 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2',4') 사이의 층간 접착력이 약해서 착탄 후 후면 변형율을 줄이는데 한계가 있었다.As another prior art, in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0123726, as shown in FIG. 2, (i) aramid fabric prepreg (1) impregnated with phenolic resin in aramid fabric, (ii) the aramid fabric prepreg (1) is laminated on the aramid fabric laminate (2') having a structure in which a phenol-polyvinyl butyral mixed resin layer is formed on at least one side of the aramid fabric, (iii) on the aramid fabric laminate (2') A unidirectional fabric (3), (iv) laminated on the unidirectional fabric, in which high-strength fibers are arranged in one direction, and a phenol-polyvinyl butyral mixed resin layer is formed on at least one surface of the aramid fabric An aramid fabric laminate (4') and (v) laminated on the aramid fabric laminate (4') having , The conventional aramid composite has a weak interlayer adhesion between the unidirectional fabric (3) and the aramid fabric laminate (2', 4'), so there was a limit in reducing the back strain after impact.
또 다른 종래기술로서 대한민국 출원특허 제10-2014-0184219호 에서는 도 3에 도시된 바와 같이 도 2에 도시된 종래 아라미드 복합재를 구성하는 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2',4') 사이에 열가소성 접착필름(6,7)들을 추가로 더 적층시킨 아라미드 복합재를 게재하고 있으나, 상기 종래 아라미드 복합재는 열가소성 접착 필름(6,7)들을 상기 일방향성 원단(3)과 상기 아라미드 직물 라미네이트(2',4') 사이에 추가로 적층하기 때문에 아라미드 복합재의 층간 접착력을 향상시킬 수는 있지만 아라미드 복합재의 전체무게가 상기 열가소성 접착 필름(6,7)들을 추가로 적층하지 않는 도 2의 종래 아라미드 복합재 대비 3% 이상 증가되어 경량화가 곤란한 문제점이 있었다.As another prior art, in Korea Patent Application No. 10-2014-0184219, as shown in FIG. 3, the unidirectional fabric 3 and the aramid fabric laminate (2', 4') constituting the conventional aramid composite shown in FIG. ) However, the aramid composite material in which the thermoplastic adhesive films (6, 7) are further laminated between Since it is additionally laminated between (2', 4'), the interlayer adhesion of the aramid composite can be improved, but the total weight of the aramid composite is the conventional in FIG. It was increased by 3% or more compared to the aramid composite, so there was a problem in that it was difficult to reduce the weight.
본 발명의 과제는 방탄성이 우수하면서도 착탄시 충격을 잘 흡수하여 후면변형을 최소화할 수 있고, 경량성도 뛰어난 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an aramid composite material and a helmet manufactured therewith, which can minimize rear deformation by absorbing shock well upon impact while having excellent ballistic resistance, and excellent lightness.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 아라미드 직물 프리프레그(1), 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2), 일방향성 원단(3), 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(4) 및 아라미드 직물 프리프레그(5)들이 차례로 적층한 후 이들을 가열, 가압하여 아라미드 복합재를 제조한다.In order to achieve this task, the aramid fabric prepreg (1), the aramid fabric laminate (2) in which the thermoplastic polyurethane resin film is laminated, the unidirectional fabric (3), the aramid fabric in which the thermoplastic polyurethane resin film is laminated Laminate (4) and aramid fabric prepregs (5) are laminated sequentially and then heated and pressed to prepare an aramid composite.
또한, 본 발명은 상기 아라미드 복합재를 금형 내에 투입하여 헬멧을 성형한다.In addition, the present invention molds the helmet by putting the aramid composite material in a mold.
본 발명에서는 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4)의 접착력 개선을 위해 상기 아라미드 직물 라미네이트(2,4)로서 아라미드 직물의 적어도 일면에 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅되어 있는 아라미드 직물 라미네이트를 사용한다.In the present invention, a thermoplastic polyurethane resin film is laminated on at least one side of the aramid fabric as the aramid fabric laminate (2, 4) for improving the adhesion between the unidirectional fabric (3) and the aramid fabric laminate (2, 4). Use laminate.
본 발명의 아라미드 복합재는 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4)의 접착력을 향상시켜 헬멧 성형시 아라미드 복합재를 이루는 층간 분리가 방지되어 헬멧 성형성이 향상된다. 또한, 본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.The aramid composite of the present invention improves the adhesion between the unidirectional fabric 3 and the
또한, 본 발명의 아라미드 복합재는 층간 접착력 향상을 위해 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4) 사이에 별도의 열가소성 접착 필름을 적층할 필요가 없기 때문에 열가소성 접착 필름 들을 적층시킨 종래의 아라미드 복합재 대비 전체무게를 3% 이상 경량화 시킬 수 있다.In addition, the aramid composite of the present invention does not need to laminate a separate thermoplastic adhesive film between the unidirectional fabric (3) and the aramid fabric laminate (2, 4) to improve interlayer adhesion, so the conventional method in which the thermoplastic adhesive films are laminated Compared to aramid composites, the total weight can be reduced by 3% or more.
도 1은 본 발명에 따른 아라미드 복합재의 단면 개략도.
도 2 내지 도 3은 종래 아라미드 복합재의 단면 개략도.1 is a cross-sectional schematic view of an aramid composite according to the present invention.
2 to 3 are cross-sectional schematic views of a conventional aramid composite.
이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 아라미드 복합재는 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그 (1); (ⅱ) 상기 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2); (ⅲ) 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 적층되어 있으며, 고강도 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(3); (ⅳ) 상기 일방향성 원단(3) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(4); 및 (ⅴ) 일방향성 원단(3) 상에 적층된 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(5);를 포함한다.An aramid composite material according to the present invention, as shown in Figure 1 (i) aramid fabric prepreg (1) in which the resin is impregnated in the aramid fabric; (ii) an aramid fabric laminate (2) laminated on the aramid fabric prepreg (1), a thermoplastic polyurethane resin film is laminated on at least one surface of the aramid fabric; (iii) a unidirectional fabric (3) laminated on the aramid fabric laminate (2), in which high-strength fibers are arranged in one direction; (iv) an aramid fabric laminate (4) laminated on the unidirectional fabric (3), and a thermoplastic polyurethane resin film is laminated on at least one side of the aramid fabric; And (v) is laminated on the aramid fabric laminate (4) laminated on the unidirectional fabric (3), the aramid fabric prepreg (5) in which the resin is impregnated in the aramid fabric; includes.
상기 일방향성 원단(3)에 일방향으로 배열되어 있는 고강도 섬유는 아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 또는 탄소섬유 이며, 상기 일방향성 원단(3)에는 서로 다른 2종 이상의 고강도 섬유가 함께 일방향으로 배열되어 있을 수도 있다.The high-strength fibers arranged in one direction in the unidirectional fabric 3 are aramid fibers, ultra-high molecular weight polyethylene fibers or carbon fibers, and in the unidirectional fabric 3, two or more different high-strength fibers are arranged together in one direction. may be
본 발명의 구현일례로서, 상기 일방향성 원단(3)은 상기 고강도 섬유가 아라미드 복합재의 길이방향(이하 "0°방향"이라고 한다)으로 배열되어 있거나 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(이하 "90°방향" 이라고 한다)으로 배열되어 있는 일방향성 원단 1겹으로 구성될 수 있다.As an embodiment of the present invention, the unidirectional fabric 3 is a direction in which the high-strength fibers are arranged in the longitudinal direction of the aramid composite (hereinafter referred to as "0° direction") or perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite (hereinafter referred to as "direction"). It may be composed of one ply of unidirectional fabric arranged in a "90° direction").
본 발명의 또 다른 구현일례로서, 상기 일방향성 원단(3)은 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 고강도 섬유가 배열되어 있는 제1의 일방향성 원단과 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 고강도 섬유가 배열되어 있는 제2의 일방향성 원단이 교호로 1회 내지 2회 반복되게 적층된 구조일 수도 있다. 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단이 교호로 1회 반복되게 적층되면 상기 일방향성 원단(3)은 2겹이 되고, 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단이 교호로 2회 반복되게 적층되면 상기 일방향성 원단(3)은 4겹이 된다.As another embodiment of the present invention, the unidirectional fabric 3 is a first unidirectional fabric in which high-strength fibers are arranged in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite and perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. The second unidirectional fabric in which high-strength fibers are arranged in the direction (90° direction) may be alternately laminated one to two times. When the first unidirectional fabric and the second unidirectional fabric are alternately and repeatedly laminated once, the unidirectional fabric 3 becomes two layers, and the first unidirectional fabric and the second unidirectional fabric alternate. When repeatedly laminated with 2 times, the unidirectional fabric 3 becomes 4 layers.
상기 제1의 일방향성 원단을 구성하는 고강도 섬유와 제2의 일방향성 원단을 구성하는 고강도 섬유는 서로 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다.The high-strength fibers constituting the first unidirectional fabric and the high-strength fibers constituting the second unidirectional fabric may be the same or different from each other.
구체적으로, 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 구성하는 고강도 섬유는 모두 아라미드 섬유로 동일할 수도 있고, 제1의 일방향성 원단을 구성하는 고강도 섬유는 아라미드 섬유이고 제2의 일방향성 원단을 구성하는 고강도 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유일 수도 있다.Specifically, the high-strength fibers constituting the first unidirectional fabric and the second unidirectional fabric may all be the same as aramid fibers, and the high-strength fibers constituting the first unidirectional fabric are aramid fibers and the second one The high-strength fibers constituting the aromatic fabric may be ultra-high molecular weight polyethylene fibers.
또한, 상기 일방향성 원단은 150~300g/㎡의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 상기 밀도가 너무 낮은 경우에는 직물에 공간이 생성될 수 있어 방탄 성능이 떨어질 수 있고, 상기 밀도가 너무 높은 경우에는 직물의 제조가 용이하지 않아 생산 효율이 크게 떨어질 수 있다.In addition, it is preferable that the unidirectional fabric has a density of 150 to 300 g/m 2 . If the density is too low, a space may be created in the fabric and thus the ballistic performance may be deteriorated.
본 발명에서는 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4)의 접착력 개선을 위해 아라미드 직물의 적어도 일면에 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2,4)를 사용한다.In the present invention, an aramid fabric laminate (2, 4) in which a thermoplastic polyurethane resin film is laminated on at least one surface of the aramid fabric for improving the adhesion between the unidirectional fabric (3) and the aramid fabric laminate (2, 4) is used.
아라미드 직물 프리프레그(1)를 구성하는 아라미드 직물에 함침되어 있는 상기의 수지는 열경화성 수지이며, 바람직하기로는 페놀릭 수지 등이다.The above resin impregnated in the aramid fabric constituting the aramid fabric prepreg (1) is a thermosetting resin, preferably a phenolic resin or the like.
본 발명의 아라미드 복합재를 구성하는 아라미드 섬유와 아라미드 직물은 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 중합용매 중에서 중합시킴으로써 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하고, 그 후 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 아라미드 섬유를 제조한다.The aramid fibers and aramid fabrics constituting the aramid composite of the present invention can be manufactured by the following method. An aromatic polyamide polymer is prepared by polymerizing an aromatic diamine and an aromatic diecide chloride in a polymerization solvent, and then a spin dope containing the aromatic polyamide polymer is spun through a spinneret and then solidified to prepare an aramid fiber.
상기 아라미드 섬유는 600~3,000데니어(denier) 범위의 총섬도를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 총섬도가 500데니어 미만일 경우에는 제직 후 밀도를 증가시켜야하므로 생산성이 떨어질 수 있고, 반면 총섬도가 4,000데니어를 초과할 경우에는 제직공정성이 떨어질 수 있다.The aramid fiber preferably has a total fineness in the range of 600 ~ 3,000 denier (denier). If the total fineness is less than 500 denier, productivity may decrease because the density must be increased after weaving, whereas if the total fineness exceeds 4,000 denier, the weaving fairness may be deteriorated.
상기 아라미드 섬유는 20g/d 이상의 인장 강도를 갖는 것이 바람직한데, 만일 낮은 인장 강도를 갖는 아라미드 섬유를 사용할 경우에는 업계에서 요구하는 정도의 방탄 성능을 얻기가 곤란하다.The aramid fiber preferably has a tensile strength of 20 g/d or more, and if an aramid fiber having a low tensile strength is used, it is difficult to obtain the ballistic performance required in the industry.
상기 고강도 섬유 복합재의 지지체 역할을 하는 아라미드 원단은 다양한 형태의 원단을 사용할 수 있으나, 우수한 방탄 성능을 제공하고 제조가 비교적 용이한 아라미드 직물을 사용할 수 있다.The aramid fabric serving as a support for the high-strength fiber composite may use various types of fabric, but an aramid fabric that provides excellent ballistic performance and is relatively easy to manufacture may be used.
상술한 방법으로 제조한 아라미드 섬유를 경사로 적용하여 경사빔을 제조한 후, 상기 경사빔을 직기에 설치하고 아라미드 섬유를 위사로 적용하여 직조함으로써 아라미드 직물을 완성한다. 이때, 상기 아라미드 직물은 평직, 또는 바스켓직 조직이 바람직하다. 이러한 평직 또는 바스켓직 조직은 경사 및 위사가 일정한 굴곡을 이루면서 형성되어 있기 때문에 총탄 등에 의한 외력을 받을 경우, 외력을 균일하게 직물 전체로 분산시킴에 따라 우수한 방탄 성능을 제공할 수 있다.After preparing a warp beam by applying the aramid fiber prepared in the above-described method as a warp, the warp beam is installed on a loom and the aramid fiber is applied as a weft to weave to complete the aramid fabric. In this case, the aramid fabric is preferably a plain weave, or a basket weave. Since such a plain weave or basket weave structure is formed while the warp and weft yarns form a certain bend, when an external force is received by a bullet, it is possible to provide excellent ballistic performance by uniformly distributing the external force throughout the fabric.
또한, 상기 아라미드 직물은 150~520g/㎡의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 상기 밀도가 너무 낮은 경우에는 직물에 공간이 생성될 수 있어 방탄 성능이 떨어질 수 있고, 상기 밀도가 너무 높은 경우에는 직물의 제조가 용이하지 않아 생산 효율이 크게 떨어질 수 있다.In addition, the aramid fabric preferably has a density of 150 ~ 520g / ㎡. If the density is too low, a space may be created in the fabric and thus the ballistic performance may be deteriorated.
본 발명에 따른 아라미드 복합재는 상기 아라미드 직물 프리프레그(1), 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2), 일방향성 원단(3), 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미레이트(4) 및 아라미드 직물 프리프레그(5)들이 차례로 적층한 다음, 이들을 가압, 가열하여 제조한다.The aramid composite material according to the present invention is the aramid fabric prepreg (1), the aramid fabric laminate (2) in which the thermoplastic polyurethane resin film is laminated, the unidirectional fabric (3), the aramid fabric in which the thermoplastic polyurethane resin film is laminated Lamylate (4) and aramid fabric prepregs (5) are laminated one after another, and then they are manufactured by pressing and heating.
본 발명에 따른 헬멧은 상기 아라미드 복합재 다수매를 헬멧 제조용 몰드에 삽입한 후 가압, 성형하여 제조한다.The helmet according to the present invention is manufactured by inserting a plurality of the aramid composite material into a mold for manufacturing a helmet, then pressing and molding.
본 발명에 따른 헬멧은 상기 아라미드 복합재를 포함하되, 전체무게가 1,400g 이하이고, MIL-STD 662F 규정에 따라 측정된 평균속도(V50)가 610~660m/s이고, NIJ LEVEL ⅢA규정에 따라 9mm FMJ를 이용하여 426±15m/s 속도에서의 후면변형이 25~30㎜이다.The helmet according to the present invention includes the aramid composite material, but the total weight is 1,400 g or less, the average speed (V50) measured according to MIL-STD 662F regulations is 610 to 660 m/s, and 9 mm according to NIJ LEVEL IIIA regulations Using FMJ, the rear deformation at 426±15m/s speed is 25~30mm.
본 발명의 아라미드 복합재는 일방향성 원단(3)과 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅 되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2,4)의 접착력을 향상시켜 헬멧 성형시 아라미드 복합재를 이루는 층간 분리가 방지되어 헬멧 성형성이 향상된다. 또한, 본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.The aramid composite of the present invention improves the adhesion of the aramid fabric laminate (2, 4) in which the unidirectional fabric (3) and the thermoplastic polyurethane resin film are laminated, so that the separation between the layers constituting the aramid composite is prevented during helmet molding, thereby preventing helmet moldability This is improved. In addition, the aramid composite material of the present invention and the helmet manufactured therewith absorbs shock well upon impact, and at the same time has excellent ballistic resistance and can minimize rear deformation upon impact.
또한, 본 발명의 아라미드 복합재는 층간 접착력 향상을 위해 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4) 사이에 별도의 열가소성 접착 필름을 적층할 필요가 없기 때문에 열가소성 접착 필름 들을 적층시킨 종래의 아라미드 복합재 대비 전체무게를 3% 이상 경량화 시킬 수 있다.In addition, the aramid composite of the present invention does not need to laminate a separate thermoplastic adhesive film between the unidirectional fabric (3) and the aramid fabric laminate (2, 4) to improve interlayer adhesion, so the conventional method in which the thermoplastic adhesive films are laminated Compared to aramid composites, the total weight can be reduced by 3% or more.
이하, 실시예들과 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples. However, the following examples are only provided to help the understanding of the present invention, so the scope of the present invention should not be limited.
실시예Example 1 One
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.A poly-paraphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diecide chloride, in an N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, and then the polymer was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spin dope, and the spin dope was spun through a spinneret and then solidified to prepare a wholly aromatic aramid fiber of 3,000 denier.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.Then, the aramid fibers were applied to the warp and weft, respectively, and woven in a plain weave to prepare an aramid fabric having a density of 450 g/m 2 .
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenolic resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,5).
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 열가소성 폴리우레탄 수지필름을 라미네이팅 시켜 아라미드 직물 라미네이트(2,4)를 제조하였다.On the other hand, an aramid fabric laminate (2, 4) was prepared by laminating a thermoplastic polyurethane resin film on one side of the aramid fabric prepared as described above.
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 배열시켜 제1의 일방향성 원단을 제조하고, 이와는 별도로 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 배열시켜 제2의 일방향성 원단을 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 교호로 2회 반복되게 적층하여 4겹의 구조를 갖고 밀도가 300g/㎡인 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.On the other hand, the first unidirectional fabric is prepared by arranging the aramid fibers prepared as described above in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite, and separately from this, the aramid fibers prepared as described above are perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. A second unidirectional fabric is manufactured by arranging it in a direction (90° direction) forming An aramid unidirectional fabric (3) having a ply structure and having a density of 300 g/m 2 was prepared.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(5)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 1에 도시된 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate (2) is laminated on the aramid fabric prepreg (1) prepared as described above, and the aramid unidirectional fabric (3) is again laminated on the aramid fabric laminate (2), again Laying the aramid fabric laminate (4) on the aramid unidirectional fabric (3), and finally laminating the aramid fabric prepreg (5) on the aramid fabric laminate (4), then heating and pressing them The aramid composite shown in 1 was prepared.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 10매 및 일방향성 원단 20매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 10 sheets of aramid composite material and 20 sheets of unidirectional fabric prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet and press-molded for 20 minutes under a pressure of 10 mpa and a temperature of 120° C. to prepare a helmet.
제조된 헬멧의 전체무게, 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the total weight, average speed, and rear deformation of the manufactured helmet.
실시예Example 2 2
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.A poly-paraphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diecide chloride, in an N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, and then the polymer was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spin dope, and the spin dope was spun through a spinneret and then solidified to prepare a wholly aromatic aramid fiber of 3,000 denier.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.Then, the aramid fibers were applied to the warp and weft, respectively, and woven in a plain weave to prepare an aramid fabric having a density of 450 g/m 2 .
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenolic resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,5).
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 열가소성 폴리우레탄 수지필름을 라미네이팅 시켜 아라미드 직물 라미네이트(2,4)를 제조하였다.On the other hand, an aramid fabric laminate (2, 4) was prepared by laminating a thermoplastic polyurethane resin film on one side of the aramid fabric prepared as described above.
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 배열시켜 제1의 일방향성 원단을 제조하고, 이와는 별도로 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 배열시켜 제2의 일방향성 원단을 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 교호로 2회 반복되게 적층하여 4겹의 구조를 갖고 밀도가 300g/㎡인 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.On the other hand, the first unidirectional fabric is prepared by arranging the aramid fibers prepared as described above in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite, and separately from this, the aramid fibers prepared as described above are perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. A second unidirectional fabric is manufactured by arranging it in a direction (90° direction) forming An aramid unidirectional fabric (3) having a ply structure and having a density of 300 g/m 2 was prepared.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(5)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 1에 도시된 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate (2) is laminated on the aramid fabric prepreg (1) prepared as described above, and the aramid unidirectional fabric (3) is again laminated on the aramid fabric laminate (2), again Laying the aramid fabric laminate (4) on the aramid unidirectional fabric (3), and finally laminating the aramid fabric prepreg (5) on the aramid fabric laminate (4), then heating and pressing them The aramid composite shown in 1 was prepared.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 15매, 일방향성 원단 10매를 헬멧 제조용 몰드에 삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 15 sheets of the aramid composite material prepared as described above and 10 sheets of unidirectional fabric were inserted into a mold for manufacturing a helmet and press-molded for 20 minutes under a pressure of 10 mpa and a temperature of 120° C. to prepare a helmet.
제조된 헬멧의 전체무게, 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the total weight, average speed, and rear deformation of the manufactured helmet.
비교실시예Comparative Example 1 One
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.A poly-paraphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diecide chloride, in an N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, and then the polymer was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spin dope, and the spin dope was spun through a spinneret and then solidified to prepare a wholly aromatic aramid fiber of 3,000 denier.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.Then, the aramid fibers were applied to the warp and weft, respectively, and woven in a plain weave to prepare an aramid fabric having a density of 450 g/m 2 .
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenolic resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,5).
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀수지와 분자량이 90,000인 35중량의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 이를 아라미드 직물 일면에 라미네이팅시켜 아라미드 직물 라미네이트(2',4')를 제조하였다.On the other hand, after dissolving 65% by weight of phenolic resin having a molecular weight of 550 and 35% by weight of polyvinyl butyral resin having a molecular weight of 90,000 in a methanol solvent in a solids content ratio, the methanol was removed to prepare a resin film, and then this aramid fabric one side aramid fabric laminates (2',4') were prepared by laminating to
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 배열시켜 제1의 일방향성 원단을 제조하고, 이와는 별도로 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 배열시켜 제2의 일방향성 원단을 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 교호로 2회 반복되게 적층하여 4겹의 구조를 갖고 밀도가 300g/㎡인 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.On the other hand, the first unidirectional fabric is prepared by arranging the aramid fibers prepared as described above in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite, and separately from this, the aramid fibers prepared as described above are perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. A second unidirectional fabric is manufactured by arranging it in a direction (90° direction) forming An aramid unidirectional fabric (3) having a ply structure and having a density of 300 g/m 2 was prepared.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(2')를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2') 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4')를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4') 상에 아라미드 직물 프리프레그(5)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 2에 도시된 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate (2') is laminated on the aramid fabric prepreg (1) prepared as described above, and the aramid unidirectional fabric (3) is laminated on the aramid fabric laminate (2') again. , laminating the aramid fabric laminate (4') on the aramid unidirectional fabric (3) again, and finally laminating the aramid fabric prepreg (5) on the aramid fabric laminate (4'), and then heating them, The aramid composite shown in FIG. 2 was prepared by pressing.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 5매 및 일방향성 원단 30매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 5 sheets of the aramid composite material and 30 sheets of unidirectional fabric prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet and press-molded for 20 minutes under a pressure of 10 mpa and a temperature of 120° C. to prepare a helmet.
제조된 헬멧의 전체무게, 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the total weight, average speed, and rear deformation of the manufactured helmet.
비교실시예Comparative Example 2 2
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.A poly-paraphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diecide chloride, in an N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, and then the polymer was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spin dope, and the spin dope was spun through a spinneret and then solidified to prepare a wholly aromatic aramid fiber of 3,000 denier.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.Then, the aramid fibers were applied to the warp and weft, respectively, and woven in a plain weave to prepare an aramid fabric having a density of 450 g/m 2 .
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenolic resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,5).
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀수지와 분자량이 90,000인 35중량의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 이를 아라미드 직물 일면에 라미네이팅시켜 아라미드 직물 라미네이트(2',4')를 제조하였다.On the other hand, after dissolving 65% by weight of phenolic resin having a molecular weight of 550 and 35% by weight of polyvinyl butyral resin having a molecular weight of 90,000 in a methanol solvent in a solids content ratio, the methanol was removed to prepare a resin film, and then this aramid fabric one side aramid fabric laminates (2',4') were prepared by laminating to
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 배열시켜 제1의 일방향성 원단을 제조하고, 이와는 별도로 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 배열시켜 제2의 일방향성 원단을 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 교호로 2회 반복되게 적층하여 4겹의 구조를 갖고 밀도가 300g/㎡인 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.On the other hand, the first unidirectional fabric is prepared by arranging the aramid fibers prepared as described above in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite, and separately from this, the aramid fibers prepared as described above are perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. A second unidirectional fabric is manufactured by arranging it in a direction (90° direction) forming An aramid unidirectional fabric (3) having a ply structure and having a density of 300 g/m 2 was prepared.
한편, 열가소성 폴리우레탄 수지를 이형지 상에 코팅, 건조한 후 이형지를 박리하여 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된 열가소성 접착필름(6,7)을 제조하였다.On the other hand, a thermoplastic polyurethane resin was coated on a release paper, dried, and then the release paper was peeled to prepare a thermoplastic adhesive film (6, 7) composed of a thermoplastic polyurethane resin.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2')를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2') 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4')를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4') 상에 아라미드 직물 프리프레그(5)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 3에 도시된 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate (2') is laminated on the aramid fabric prepreg (1) prepared as described above, and the aramid unidirectional fabric (3) is laminated again on the aramid fabric laminate (2'), Again, the aramid fabric laminate (4') is laminated on the aramid unidirectional fabric (3), and finally the aramid fabric prepreg (5) is laminated on the aramid fabric laminate (4'), and then these are heated and pressed. To prepare an aramid composite shown in FIG.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 10매 및 일방향성 원단 20매를 헬멧 제조용 몰드에 삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 10 sheets of the aramid composite material and 20 sheets of unidirectional fabric prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet and press-molded for 20 minutes under a pressure of 10 mpa and a temperature of 120° C. to prepare a helmet.
제조된 헬멧의 전체무게, 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the total weight, average speed, and rear deformation of the manufactured helmet.
비교실시예Comparative Example 3 3
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.A poly-paraphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diecide chloride, in an N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, and then the polymer was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spin dope, and the spin dope was spun through a spinneret and then solidified to prepare a wholly aromatic aramid fiber of 3,000 denier.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.Then, the aramid fibers were applied to the warp and weft, respectively, and woven in a plain weave to prepare an aramid fabric having a density of 450 g/m 2 .
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenolic resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,5).
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀수지와 분자량이 90,000인 35중량의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 이를 아라미드 직물 일면에 라미네이팅시켜 아라미드 직물 라미네이트(2',4')를 제조하였다.On the other hand, after dissolving a phenolic resin of 65% by weight having a molecular weight of 550 and a polyvinylbutyral resin having a molecular weight of 90,000 in a methanol solvent in a solid content ratio, a resin film was prepared by removing the methanol, and then this aramid fabric one side aramid fabric laminates (2',4') were prepared by laminating to
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 배열시켜 제1의 일방향성 원단을 제조하고, 이와는 별도로 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 배열시켜 제2의 일방향성 원단을 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 교호로 2회 반복되게 적층하여 4겹의 구조를 갖고 밀도가 300g/㎡인 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.On the other hand, the first unidirectional fabric is prepared by arranging the aramid fibers prepared as described above in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite, and separately from this, the aramid fibers prepared as described above are perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. A second unidirectional fabric is manufactured by arranging it in a direction (90° direction) forming An aramid unidirectional fabric (3) having a ply structure and having a density of 300 g/m 2 was prepared.
한편, 열가소성 폴리우레탄 수지를 이형지 상에 코팅, 건조한 후 이형지를 박리하여 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된 열가소성 접착필름(6,7)을 제조하였다.On the other hand, a thermoplastic polyurethane resin was coated on a release paper, dried, and then the release paper was peeled to prepare a thermoplastic adhesive film (6, 7) composed of a thermoplastic polyurethane resin.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2')를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2') 상에 열가소성 접착필름(6)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(6) 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 열가소성 접착필름(7)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(7) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4')를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4') 상에 아라미드 직물 프리프레그(5)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 3에 도시된 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate (2') is laminated on the aramid fabric prepreg (1) prepared as described above, and again the thermoplastic adhesive film (6) is laminated on the aramid fabric laminate (2'), and again Laminating the aramid unidirectional fabric (3) on the thermoplastic adhesive film (6), laminating the thermoplastic adhesive film (7) on the aramid unidirectional fabric (3) again, and again on the thermoplastic adhesive film (7) The aramid fabric laminate (4') is laminated on, and finally, the aramid fabric prepreg (5) is laminated on the aramid fabric laminate (4'), and then heated and pressed to prepare the aramid composite material shown in FIG. 3 did.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 10매, 일방향성 원단 20매, 열가소성 접착필름 4매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 10 sheets of aramid composite material prepared as described above, 20 sheets of unidirectional fabric, and 4 sheets of thermoplastic adhesive film were inserted into a mold for manufacturing a helmet and press-molded for 20 minutes under a pressure of 10 mpa and a temperature of 120 ° C. to prepare a helmet.
제조된 헬멧의 전체무게, 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the total weight, average speed, and rear deformation of the manufactured helmet.
비교실시예Comparative Example 4 4
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.A poly-paraphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diecide chloride, in an N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, and then the polymer was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spin dope, and the spin dope was spun through a spinneret and then solidified to prepare a wholly aromatic aramid fiber of 3,000 denier.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.Then, the aramid fibers were applied to the warp and weft, respectively, and woven in a plain weave to prepare an aramid fabric having a density of 450 g/m 2 .
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenolic resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,5).
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀수지와 분자량이 90,000인 35중량의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 이를 아라미드 직물 일면에 라미네이팅시켜 아라미드 직물 라미네이트(2',4')를 제조하였다.On the other hand, after dissolving 65% by weight of phenolic resin having a molecular weight of 550 and 35% by weight of polyvinyl butyral resin having a molecular weight of 90,000 in a methanol solvent in a solids content ratio, the methanol was removed to prepare a resin film, and then this aramid fabric one side aramid fabric laminates (2',4') were prepared by laminating to
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 배열시켜 제1의 일방향성 원단을 제조하고, 이와는 별도로 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 배열시켜 제2의 일방향성 원단을 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 제1의 일방향성 원단과 제2의 일방향성 원단을 교호로 2회 반복되게 적층하여 4겹의 구조를 갖고 밀도가 300g/㎡인 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.On the other hand, the first unidirectional fabric is prepared by arranging the aramid fibers prepared as described above in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite, and separately from this, the aramid fibers prepared as described above are perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite. A second unidirectional fabric is prepared by arranging it in a direction (90° direction) forming An aramid unidirectional fabric (3) having a ply structure and having a density of 300 g/m 2 was prepared.
한편, 열가소성 폴리우레탄 수지를 이형지 상에 코팅, 건조한 후 이형지를 박리하여 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된 열가소성 접착필름(6,7)을 제조하였다.On the other hand, a thermoplastic polyurethane resin was coated on a release paper, dried, and then the release paper was peeled to prepare a thermoplastic adhesive film (6, 7) composed of a thermoplastic polyurethane resin.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2')를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2') 상에 열가소성 접착필름(6)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(6) 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 열가소성 접착필름(7)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(7) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4')를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4') 상에 아라미드 직물 프리프레그(5)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 3에 도시된 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate (2') is laminated on the aramid fabric prepreg (1) prepared as described above, and again the thermoplastic adhesive film (6) is laminated on the aramid fabric laminate (2'), and again Laminating the aramid unidirectional fabric (3) on the thermoplastic adhesive film (6), laminating the thermoplastic adhesive film (7) on the aramid unidirectional fabric (3) again, and again on the thermoplastic adhesive film (7) The aramid fabric laminate (4') is laminated on, and finally, the aramid fabric prepreg (5) is laminated on the aramid fabric laminate (4'), and then heated and pressed to prepare the aramid composite material shown in FIG. 3 did.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 5매, 일방향성 원단 30매, 열가소성 접착필름 2매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 5 sheets of aramid composite material prepared as described above, 30 sheets of unidirectional fabric, and 2 sheets of thermoplastic adhesive film were inserted into a mold for manufacturing a helmet and press-molded for 20 minutes under a pressure of 10 mpa and a temperature of 120 ° C. to prepare a helmet.
제조된 헬멧의 전체무게, 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the total weight, average speed, and rear deformation of the manufactured helmet.
[m/s]Average speed (V0)
[m/s]
[㎜]back deformation
[mm]
(g)total weight
(g)
표 1의 평균속도(V0)와 후면변형은 아래 방법으로 평가하였다.The average velocity (V0) and back strain in Table 1 were evaluated by the following method.
평균속도(V50) 및 후면 변형 측정Measuring average velocity (V50) and back strain
복합 원단의 방탄 성능 정도를 간접적으로 나타내는 평균 속도(m/s)는, MIL-STD-662F 규정에 따라 Cal.22구경 파편모의탄(FSP)을 이용하여 완전 관통했을 때의 속도와 부분 관통했을 때의 속도를 평균한 값으로부터 측정하였다.The average speed (m/s), which indirectly indicates the degree of bulletproof performance of the composite fabric, is the speed when fully penetrated using a Cal. The speed at the time was measured from the average value.
후면 변형은 NIJ LEVEL ⅢA규정에 따라 9mm FMJ를 이용하여 426±15m/s 속도에서의 충격에 의해 복합 원단 후면부의 돌출된 부분의 최대 직경(mm)을 측정하였다.As for the back deformation, the maximum diameter (mm) of the protruding part of the back side of the composite fabric was measured by impact at a speed of 426±15 m/s using a 9mm FMJ according to the NIJ LEVEL ⅢA regulations.
1,5 : 아라미드 직물 프리프레그
2,4 : 열가소성 폴리우레탄 수지 필름이 라미네이팅되어 있는 아라미드 직물 라미네이트
3 : 일방향성 원단
2',4' : 페놀-폴리비닐부티랄 혼합 수지층이 형성되어 있는 아라미드 직물 라미네이트
6,7 : 열가소성 접착필름1,5: aramid fabric prepreg
2,4: Aramid fabric laminate in which a thermoplastic polyurethane resin film is laminated
3: One-way fabric
2',4': Aramid fabric laminate with a phenol-polyvinyl butyral mixed resin layer formed
6,7: Thermoplastic adhesive film
Claims (7)
(ⅱ) 상기 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(2);
(ⅲ) 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 적층되어 있으며, 고강도 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(3);
(ⅳ) 상기 일방향성 원단(3) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 열가소성 폴리우레탄수지 필름이 라미네이팅되어 있는 아라미드 직물 라미네이트(4); 및
(ⅴ) 일방향성 원단(3) 상에 적층된 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(5);를 포함 하며,
상기 일방향성 원단(3)은 아라미드 복합재의 길이방향(0°방향)으로 고강도 섬유가 배열되어 있는 제1의 일방향성 원단과 아라미드 복합재의 길이방향과 수직을 이루는 방향(90°방향)으로 고강도 섬유가 배열되어 있는 제2의 일방향성 원단이 교호로 1회 내지 2회 반복되게 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.(i) an aramid fabric prepreg (1) in which an aramid fabric is impregnated with a resin;
(ii) an aramid fabric laminate (2) laminated on the aramid fabric prepreg (1), a thermoplastic polyurethane resin film is laminated on at least one side of the aramid fabric;
(iii) a unidirectional fabric (3) laminated on the aramid fabric laminate (2), in which high-strength fibers are arranged in one direction;
(iv) an aramid fabric laminate (4) laminated on the unidirectional fabric (3), and a thermoplastic polyurethane resin film is laminated on at least one surface of the aramid fabric; and
(V) is laminated on the aramid fabric laminate (4) laminated on the unidirectional fabric (3), the aramid fabric prepreg (5) in which the resin is impregnated in the aramid fabric;
The unidirectional fabric 3 is a first unidirectional fabric in which high-strength fibers are arranged in the longitudinal direction (0° direction) of the aramid composite and high-strength fibers in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the aramid composite (90° direction) Aramid composite, characterized in that the second unidirectional fabric in which is arranged is laminated alternately one to two times.
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