KR102554768B1 - 방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법 - Google Patents

방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사, 응고, 수세, 건조 및 권취하여 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조할때, (ⅰ) 2,000~3,000개의 방사홀들이 천공되어 있으며, (ⅱ) 방사홀의 중심점에서 인접 방사홀의 중심점까지의 거리로 정의되는 방사홀 간격이 0.7~1.1㎜이고, (ⅲ) 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 55㎜ 이하인 방사구금을 사용하고, 상기 방사홀 1개로부터 방사되는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도를 1.0~2.0데니어로 유지시켜주고, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(Air-gap)을 3~15㎜로 유지시켜주고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트가 4~10%의 수분율을 유지하도록 건조시켜 주는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 2가닥의 태섬도 멀티필라멘트를 방사공정 중 또는 방사공정 후 별도 공정으로 합사하는 방식 대신에 단발방식으로, 다시말해 상기 합사공정 없이 한번의 방사공정만으로 단사섬도가 1.0~2.0데니어인 모노필라멘트 2,000개 내지 3,000개로 이루어진 태섬도 멀티필라멘트를 양호한 조업성으로 제조할 수 있기 때문에, 제조공정이 간소화되고 생산성이 높아지고 제조비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 본 발명으로 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트는 이를 구성하는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도가 1.5데니어 이하로 가늘기 때문에, 방탄제품용 원사로 사용될 경우 방탄성능을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법{Method of manufacturing high denier aramid multifilament with excellent bulletproof property}
본 발명은 방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 합사공정 없이 방사공정만을 실시하는 방식(이하 "단발방식"이라고 약칭한다)으로 단사섬도가 1.0~2.0데니어이며 총섬도가 2,000데니어 이상으로서 방탄용 원사로 사용시 방탄성능이 뛰어난 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 양호한 방사조업성으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
총섬도가 3,000데니어 수준인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트는 방탄용 원사로 널리 사용되고 있다.
방탄용 원사로 사용되는 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 종래방법으로는 1,333개의 방사홀들이 천공되어있는 방사구금을 통해 도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사한 후 응고, 수세 및 건조하여 단사섬도가 2.25데니어인 아라미드 모노필라멘트 1,333개로 이루어져 총섬도가 3,000데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 방법이 사용되고 있으나, 상기 종래방법으로 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트는 이를 구성하는 모노필라멘트의 단사섬도가 높고, 모노필라멘트의 개수가 적기 때문에 방탄용 원사로 사용시 방탄성능이 크게 저하되는 문제가 있었다.
방탄용 원사로 사용되는 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 또 다른 종래방법으로는 미국특허 7,976,943호 등에 게재된 바와같이 1,000개의 방사홀들이 천공되어 있는 방사구금을 통해 도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사한 후 응고, 수세 및 건조하여 단사섬도가 1.5데니어인 아라미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 총섬도가 1,500데니어인 아라미드 멀티필라멘트를 제조한 다음, 상기와 같이 제조한 총섬도 1,500데니어의 아라미드 멀티필라멘트 2가닥을 방사공정중에 합사하거나 방사공정 후 별도의 합사공정을 거쳐 합사하여 단사섬도가 1.5데니어인 아라미드 모노필라멘트 2,000개로 이루어져 총섬도가 3,000데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 방법이 사용되고 있으나, 상기 종래 방법은 총섬도가 1,500데니어인 아라미드 멀티필라멘트 2가닥을 합사하는 공정을 추가로 실시해야 하기 때문에 제조비용이 상승되고 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.
한편, 상기 합사공정을 생략하기 위해서 2,000개의 방사홀들이 천공되어 있는 방사구금을 통해 도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사한 후 응고, 수세 및 건조하여 단사섬도가 1.5데니어인 아라미드 모노필라멘트 2,000개로 이루어져 총섬도가 3,000데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 단발방식으로 제조하는 방법도 시도되어 왔으나, 방사조업성이 현저하게 떨어져 상업화가 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 방탄용 원사로 사용시 뛰어난 방탄성능을 구현하는 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 양호한 방사조업성과 간소한 제조공정으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이와같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사, 응고, 수세, 건조 및 권취하여 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조할때, (ⅰ) 2,000~3,000개의 방사홀들이 천공되어 있으며, (ⅱ) 방사홀의 중심점에서 인접 방사홀의 중심점까지의 거리로 정의되는 방사홀 간격이 0.7~1.1㎜이고, (ⅲ) 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 55㎜ 이하인 방사구금을 사용하고, 상기 방사홀 1개로부터 방사되는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도를 1.0~2.0데니어로 유지시켜주고, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(Air-gap)을 3~15㎜로 유지시켜주고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트가 4~10%의 수분율을 유지하도록 건조시켜 준다.
본 발명은 2가닥의 태섬도 멀티필라멘트를 방사공정 중 또는 방사공정 후 별도 공정으로 합사하는 방식 대신에 단발방식으로, 다시말해 상기 합사공정 없이 한번의 방사공정만으로 단사섬도가 1.0~2.0데니어인 모노필라멘트 2,000개 내지 3,000개로 이루어진 태섬도 멀티필라멘트를 양호한 조업성으로 제조할 수 있기 때문에, 제조공정이 간소화되고 생산성이 높아지고 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명으로 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트는 이를 구성하는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도가 1.5데니어 이하로 가늘기 때문에, 방탄제품용 원사로 사용될 경우 방탄성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 아라미드 멀티필라멘트를 제조하는 공정 개략도.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사구금을 통해 대기중으로 방사한 후 방사된 아라미드 멀티필라멘트를 응고액과 접촉시켜 응고시킨 다음 계속해서 수세, 건조 및 권취하여 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조할때, 상기 방사구금(1)으로는 (ⅰ) 2,000~3,000개의 방사홀들이 천공되어 있으며, (ⅱ) 방사홀의 중심점에서 인접 방사홀의 중심점까지의 거리로 정의되는 방사홀 간격이 0.7~1.1㎜이고, (ⅲ) 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 55㎜ 이하인 방사구금을 사용하고, 상기 방사홀 1개로부터 방사되는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도를 1.0~2.0데니어로 유지시켜주고, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(Air-gap)을 3~15㎜로 유지시켜주고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트가 4~10%의 수분율을 유지하도록 건조시켜 주는 것을 특징으로 한다.
상기의 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 제조하는 구현 일례로는 무기염이 첨가된 유기용매에 피라페닐렌디아민을 용해시킨 다음, 여기에 테레프탈로일디클로라이드를 2차에 걸쳐 투입하여 교반하에 반응시켜 아라미드 중합체를 제조한 다음 농황산에 상기 아라미드 중합체를 용해시켜 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 제조한다.
상기 아라미드 중합체를 포함하는 아라미드 방사도프를 제조하는 또 다른 구현일례로는 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한 후, 상기 유기용매에 파라페닐렌디아민과 시아노-파라-페닐렌디아민을 함께 용해시키거나 시아노-파라-페닐렌디아민을 단독으로 용해시켜 혼합용액을 제조한 후, 이어서 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소량의 테레프탈로일디클로라이드를 첨가함으로써 1차 중합을 수행하여 중합용매 내에 예비중합체를 형성한다.
이어서, 상기 중합용매에 테레프탈로일디클로라이드를 추가로 첨가하여 2차 중합을 수행하여 유기용매에 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 공중합 아라미드 공중합체가 녹아있는 방사도프를 제조한다.
이때, 상기 유기용매로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N, N'-디메틸아세트아미드(DMAc), 헥사메틸포스포아미드(HMPA), N, N, N', N'-테트라메틸 우레아(TMU), N, N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염으로는 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr,또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명에서는 상기 방사홀 간격을 0.7~1.1㎜, 바람직하기로는 0.85~0.95㎜로 유지시켜준다. 방사홀 간격이 0.7㎜ 미만일 경우에는 에어갭(G)에서 아라미드 모노필라멘트들이 서로 접합되면서 냉각이 지연되거나 불균일해져 원사강도가 저하되며, 1.1㎜를 초과하는 경우에는 방사구금의 외각에 천공된 방사홀을 통해 방사된 모노필라멘트와 방사구금의 내각에 천공된 방사홀을 통해 방사된 모노필라멘트 간의 물성편차가 증가한다.
본 발명에서는 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 55㎜ 이하가 되도록 설계한다. 상기 가상의 외접원 지름이 55㎜를 초과하는 경우에는 방사중 멀티필라멘트의 외각에 위치하는 모노필라멘트와 내각에 위치하는 모노필라멘트에 가해지는 외력(인장력)이 불균일하게되며, 그로인해 원사의 강도가 저하된다.
본 발명에서는 상기 에어갭(G)을 3~15㎜, 바람직하기로는 5~10㎜로 유지시켜준다. 에어갭(G)이 3㎜ 미만인 경우에는 응고액이 위로 솟구쳐 조업성이 저하되고, 15㎜를 초과하는 경우에는 에어갭 내에서 모노필라멘트들 간의 접합이 심하게 일어난다.
본 발명에서는 상기 방사홀 1개로부터 방사되는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도를 1.0~2.0데니어, 바람직하기로는 1.5데니어 이내로 유지시켜준다. 상기 단사섬도가 2.0데니어를 초과하는 경우에는 방탄용 원사로 사용시 방탄성능이 저하되고, 1.0데니어 미만인 경우에는 방사조업성이 저하된다.
본 발명에서는 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트의 수분율이 4~10%, 바람직하기로는 4~7%가 되도록 수세된 아라미드 멀티필라멘트를 건조시켜 준다. 상기 수분율이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 결정화 및 2차 결합(H-bond)의 생성이 부족하게 되어 원사 강도가 저하된다.
본 발명에서는 상기 응고액의 온도를 1~7℃, 바람직하기로는 3~5℃로 유지시켜 준다. 응고액의 온도가 7℃를 초과하는 경우에는 냉각지연으로 모노필라멘트의 결정배향도가 감소되어 강도가 저하된다. 냉각효율을 높이기 위해서 응고액의 유량을 증가시킬 경우 난류현상이 더 많이 일어나 원사강도가 저하되기 때문에, 응고액의 유량을 증가시키는 것보다는 응고액의 온도를 1~7℃, 바람직하기로는 3~5℃로 낮게하는 것이 원사강도 개선에 더 효과적이다.
본 발명에서는 방사홀로부터 토출되는 상기 방사도프의 온도는 70~85℃, 바람직하기로는 73~80℃로 유지시켜준다. 상기 온도가 85℃를 초과하는 경우에는 냉각지연으로 모노필라멘트의 결정배향도가 감소되어 강도가 저하된다.
본 발명에서는 동일한 방사기대에서 여러가닥의 아라미드 멀티필라멘트들이 동시에 방사되는 경우, 다시말해 다발방사되는 경우, 방사되는 아라미드 멀티필라멘트들 간의 간격을 0.5~1.0㎝로 유지시켜주는 것이 바람직하다.
상기 간격이 0.5㎝ 미만인 경우에는 방사라인(Line)에서 인접하여 주행중인 아라미드 멀티필라멘트들 간에 간섭이 일어나 절사 등이 발생될 수 있고, 상기 간격이 1.0㎝를 초과하는 경우에는 로울러 등과 같은 설비크기가 증가하여 설비비용이 증가 된다.
본 발명은 2가닥의 태섬도 멀티필라멘트를 방사공정 중 또는 방사공정 후 별도 공정으로 합사하는 방식 대신에 단발방식으로, 다시말해 상기 합사공정 없이 한번의 방사공정만으로 단사섬도가 1.0~2.0데니어인 모노필라멘트 2,000개 내지 3,000개로 이루어진 태섬도 멀티필라멘트를 양호한 조업성으로 제조할 수 있기 때문에, 제조공정이 간소화되고 생산성이 높아지고 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명으로 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트는 이를 구성하는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도가 1.5데니어 이하로 가늘기 때문에, 방탄제품용 원사로 사용될 경우 방탄성능을 크게 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명의 보호범위는 하기 실시예만으로 한정되게 해석되어서는 안된다.
실시예 1
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 제조하였다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 2,000개의 방사홀들이 천공되어 있으며, (ⅱ) 방사홀 간격이 0.8㎜이고, (ⅲ) 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 53㎜인 방사구금(1)을 사용하여 상기와 같이 제조된 방사도프를 대기중으로 방사한 후, 방사된 아라미드 멀티필라멘트를 응고조(2) 내로 통과시키면서 응고한 후, 수세장치(3)를 통과시키면서 수세한 후, 건조장치(4)를 통과시키면서 건조한 후, 권취로울러(5)에 권취하여 단사섬도가 1.5데니어인 아라미드 모노필라멘트 2,000개로 이루어져 총섬도가 3,000데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하였다.
이때, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(G)은 7㎜로 유지하였고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트의 수분율은 8%로 유지시켰고, 응고액의 온도는 4℃로 하였고, 방사홀로 방사되는 방사도프의 온도는 78℃로 유지하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경사밀도가 67본/10㎝이고 위사밀도가 67본/10㎝이고, 면밀도가 480g/㎡인 평직 직물을 제직한 다음, 제직된 평직 직물 9매를 적층시켜 아라미드 직물 적층체를 제조한 다음, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)를 측정하였다.
다음으로, 상기 아라미드 직물 적층체와 0.7㎜ 두께의 강판(Steel plate)를 결합시킨 방탄체를 제조한 다음, 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정하였다.
상기 아라미드 멀티필라멘트의 강도 및 탄성율, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50) 및 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 100몰%를 상기 반응기에 넣고 용해시킨 다음, 여기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 아라미드 중합체를 제조한 후 상기 아라미드 중합체를 농황산에 녹여 방사도프를 제조하였다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 2,000개의 방사홀들이 천공되어 있으며, (ⅱ) 방사홀 간격이 0.93㎜이고, (ⅲ) 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 55㎜인 방사구금(1)을 사용하여 상기와 같이 제조된 방사도프를 대기중으로 방사한 후, 방사된 아라미드 멀티필라멘트를 응고조(2) 내로 통과시키면서 응고한 후, 수세장치(3)를 통과시키면서 수세한 후, 건조장치(4)를 통과시키면서 건조한 후, 권취로울러(5)에 권취하여 단사섬도가 1.5데니어인 아라미드 모노필라멘트 2,000개로 이루어져 총섬도가 3,000데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하였다.
이때, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(G)은 10㎜로 유지하였고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트의 수분율은 6%로 유지시켰고, 응고액의 온도는 5℃로 하였고, 방사홀로 방사되는 방사도프의 온도는 80℃로 유지하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경사밀도가 67본/10㎝이고 위사밀도가 67본/10㎝이고, 면밀도가 480g/㎡인 평직 직물을 제직한 다음, 제직된 평직 직물 9매를 적층시켜 아라미드 직물 적층체를 제조한 다음, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)를 측정하였다.
다음으로, 상기 아라미드 직물 적층체와 0.7㎜ 두께의 강판(Steel plate)를 결합시킨 방탄체를 제조한 다음, 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정하였다.
상기 아라미드 멀티필라멘트의 강도 및 탄성율, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50) 및 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 제조하였다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 1,333개의 방사홀들이 천공되어 있는 방사구금(1)을 사용하여 상기와 같이 제조된 방사도프를 대기중으로 방사한 후, 방사된 아라미드 멀티필라멘트를 응고조(2) 내로 통과시키면서 응고한 후, 수세장치(3)를 통과시키면서 수세한 후, 건조장치(4)를 통과시키면서 건조한 후, 권취로울러(5)에 권취하여 단사섬도가 2.25데니어인 아라미드 모노필라멘트 1,333개로 이루어져 총섬도가 3,000데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하였다.
이때, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(G)은 7㎜로 유지하였고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트의 수분율은 8%로 유지시켰고, 응고액의 온도는 4℃로 하였고, 방사홀로 방사되는 방사도프의 온도는 78℃로 유지하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경사밀도가 67본/10㎝이고 위사밀도가 67본/10㎝이고, 면밀도가 480g/㎡인 평직 직물을 제직한 다음, 제직된 평직 직물 9매를 적층시켜 아라미드 직물 적층체를 제조한 다음, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)를 측정하였다.
다음으로, 상기 아라미드 직물 적층체와 0.7㎜ 두께의 강판(Steel plate)를 결합시킨 방탄체를 제조한 다음, 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정하였다.
상기 아라미드 멀티필라멘트의 강도 및 탄성율, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50) 및 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 2
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 제조하였다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 1,000개의 방사홀들이 천공되어 있는 방사구금(1)을 사용하여 상기와 같이 제조된 방사도프를 대기중으로 방사한 후, 방사된 아라미드 멀티필라멘트를 응고조(2) 내로 통과시키면서 응고한 후, 수세장치(3)를 통과시키면서 수세한 후, 건조장치(4)를 통과시키면서 건조한 후, 권취로울러(5)에 권취하여 단사섬도가 1.5데니어인 아라미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 총섬도가 1,500데니어인 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 1,500데니어의 아라미드 멀티필라멘트 2가닥을 합사하여 총섬도가 3,000데니어인 아라미드 태섬도 멀티필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경사밀도가 67본/10㎝이고 위사밀도가 67본/10㎝이고, 면밀도가 480g/㎡인 평직 직물을 제직한 다음, 제직된 평직 직물 9매를 적층시켜 아라미드 직물 적층체를 제조한 다음, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)를 측정하였다.
다음으로, 상기 아라미드 직물 적층체와 0.7㎜ 두께의 강판(Steel plate)를 결합시킨 방탄체를 제조한 다음, 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정하였다.
상기 아라미드 멀티필라멘트의 강도 및 탄성율, 상기 아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50) 및 상기 방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교실시예 1 비교실시예 2
아라미드 멀티필라멘트의 강도(g/d) 22.5 23.2 22.5 24.0
아라미드 멀티필라멘트의 탄성율 (g/d) 620 640 600 700
아라미드 직물 적층체의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)[m/s] 480 485 440 480
방탄체의 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능
(관통수/테스트 횟수)		 0/25 0/25 5/25 0/25
표 1의 5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)와 9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능은 아래와 같이 평가하였다.
5.56㎜ FSP에 대한 방호한계속도(V50)
방탄성능 정도를 간접적으로 나타내는 방호한계속도(m/s)는, MIL-STD-662F 규정에 따라 5.56㎜ 파편모의탄(FSP)을 이용하여 완전관통했을 때의 속도와 부분관통했을 때의 속도를 평균한 값으로부터 측정하였다.
9㎜ FMJ에 대한 관통저지성능( 관통수 /테스트 횟수)
관통저지성능(관통수/테스트 횟수)은 방탄체에 9㎜ FMJ 탄환(8.0g, NIJ 0108.01, NIJ ⅢA)을 426m/초의 속도로 25회 발사했을때 발사된 탄환이 방탄체를 관통하는 횟수로 측정하였다.
1 : 방사구금
G : 에어갭(Air-gap)
2 : 응고조
3 : 수세장치
4 : 건조장치
5 : 권취장치

Claims (4)

  1. 아라미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사구금을 통해 대기중으로 방사한 후 방사된 아라미드 멀티필라멘트를 응고액과 접촉시켜 응고시킨 다음 계속해서 수세, 건조 및 권취하여 태섬도 아라미드 멀티필라멘트를 제조함에 있어서,
    상기 방사구금으로는 (ⅰ) 2,000~3,000개의 방사홀들이 천공되어 있으며,
    (ⅱ) 방사홀의 중심점에서 인접 방사홀의 중심점까지의 거리로 정의되는 방사홀 간격이 0.7~0.95mm이고,
    (ⅲ) 방사구금의 최외각에 천공된 방사홀들을 경유하는 가상의 외접원 지름이 55㎜ 이하인 방사구금을 사용하고, 상기 방사홀 1개로부터 방사되는 아라미드 모노필라멘트의 단사섬도를 1.0~2.0데니어로 유지시켜주고, 방사구금 저면에서 응고액까지의 거리로 정의되는 에어갭(Air-gap)을 3~15㎜로 유지시켜주고, 건조공정을 통과한 아라미드 멀티필라멘트가 4~10%의 수분율을 유지하도록 건조시켜 주며, 상기 방사구금에 천공된 방사홀로 토출되는 상기 방사도프의 온도가 70~85℃인 것을 특징으로 하는,
    방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 응고액의 온도가 1~7℃인 것을 특징으로 하는 방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 여러가닥의 아라미드 멀티필라멘트들이 동일한 방사설비에서 동시에 방사되는 경우 방사되는 아라미드 멀티필라멘트들 간의 간격을 0.5~1.0㎝로 유지시켜 주는 것을 특징으로 하는 방탄성능이 우수한 태섬도 아라미드 멀티필라멘트의 제조방법.
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