KR200392560Y1 - 방탄 헬멧 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방탄 헬멧에 관한 것으로서, 방탄용 섬유를 주자직 구조(harness satin weave) 또는 능직 구조(twill weave)로 제직한 내부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 내부 프리프레그(prepreg)와, 내부 프리프레그의 상하면에 압축 성형되고 방탄용 섬유를 평직 구조(plain weave)로 제직한 외부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 외부 프리프레그로 구성됨으로써, 무게는 가볍지만 방탄성능, 내침수성 및 내열성 등 환경 저항성이 우수하고, 충격에너지를 흡수 및 분산시키는 능력이 증가하고, 성형공정을 단순화시켜 공정시간 및 비용을 감소시키고, 계면 불량에 의한 층간 분리현상을 방지하고, 특히 미국의 군사규격 MIL-STD-662F에 의한 방탄 능력(0.22 구경, 17grain탄에 대하여 방호 한계 속도가 2,000ft/sec 이상일 것)을 보유하는 방탄 헬멧을 제공한다.

Description

방탄 헬멧{PROTECTIVE HELMET}

본 고안은 방탄 헬멧에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무게는 가볍지만 방탄성능, 내충격성, 내침수성 및 내열성 등 환경 저항성은 우수하고, 충격에너지를 흡수 및 분산시키는 능력이 증가하고, 성형공정을 단순화시켜 공정시간 및 비용을 감소시키고, 계면 불량에 의한 층간 분리현상을 방지하는 방탄 헬멧에 관한 것이다.

일반적으로 방탄 헬멧은 총탄 및 파편에 대한 충격을 흡수하고 분산시켜 충격으로 인한 두부(頭部)의 상해를 방지하여 인명을 보호하기 위한 전투 장비이다.

이와 같은 방탄 헬멧은 개인이 착용하고 작전을 수행하는 장비이므로 충격을 흡수하고 분산시키는 기능 뿐만 아니라, 무게가 가벼워 작전 수행에 지장이 없도록 하는 것이 중요하다.

따라서, 고성능 방탄용 섬유가 보강된 섬유강화 복합재료가 일반적으로 사용되는데, 고성능 방탄용 섬유는 고강도의 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 아라미드(aramid) 섬유가 주로 사용되고 있다.

또한, 복합재료는 평직 구조로 제직된 직물층에 용액형 열경화성 수지가 코팅된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 압축 성형하는 것이 일반적인데, 이는 충격 에너지의 흡수 및 분산 능력이 낮다는 문제점이 있었다.

이에 대한 해결책으로, 최근에는 방탄성능을 향상시키기 위하여 방탄 헬멧의 내부층은 열가소성 폴리우레탄(polyurethane)이 코팅된 프리프레그를 적층하여 1단계 압축 성형하고, 그 내부층의 상면과 하면에는 열경화성 비닐에스터(vinylester) 수지가 코팅된 프리프레그를 2단계로 압축 성형한 방탄 헬멧이 개발되었다.

그러나, 2단계로 압축 성형된 상기 방탄 헬멧은 충격 에너지의 흡수 및 분산 능력은 뛰어나지만, 내부층의 프리프레그와 외부층의 프리프레그가 서로 다른 수지로 코팅됨에 따라 계면이 불량하여 층간 분리현상이 발생하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 무게는 가볍지만 방탄성능, 내침수성 및 내열성 등 환경 저항성이 우수하고, 충격에너지를 흡수 및 분산시키는 능력이 증가하고, 성형공정을 단순화시켜 공정시간 및 비용을 감소시키고, 계면 불량에 의한 층간 분리현상을 방지하는 방탄 헬멧을 제공함을 그 목적으로 한다.

특히, 본 고안은 미국의 군사규격 MIL-STD-662F에 의한 방탄 능력(0.22 구경, 17grain탄에 대하여 방호 한계 속도가 2,000ft/sec 이상일 것)을 보유하는 방탄 헬멧을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 고안은, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 방탄용 섬유를 주자직 구조(harness satin weave) 또는 능직 구조(twill weave)로 제직한 내부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 내부 프리프레그(prepreg)와, 내부 프리프레그의 상하면에 압축 성형되고 방탄용 섬유를 평직 구조(plain weave)로 제직한 외부 직물층에 고인성(高引性) 수지층이 코팅된 외부 프리프레그로 구성되는 방탄 헬멧을 제공한다.

이는 내부 직물층은 주자직 구조 또는 능직 구조로 제직함으로써 직물의 직조 밀도를 달리하여 충격 에너지의 흡수 및 분산 능력을 증가시키고, 외부 직물층은 평직 구조로 제직함으로써 내구성 및 강성을 증가시키기 위함이다.

또한, 내부 프리프레그와 외부 프리프레그를 동일한 고인성 수지로 코팅함으로써 계면 불량에 의한 층간 분리현상을 방지하고, 압축 성형 공정을 단순화시켜 공정 시간 및 비용의 낭비를 방지할 수 있다.

이 경우, 상기 내부 프리프레그는 1 내지 30개의 내부 프리프레그가 적층되어 압축 성형되는데, 이는 내부 프리프레그의 적층 수가 적으면 방탄 헬멧의 무게가 가벼워지고 적층 수가 많으면 방탄 성능이 증가하므로 필요에 따라 선택적으로 조절할 수 있도록 하기 위함이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧의 구성 및 성능을 상세히 설명하면 다음과 같다.

다만, 본 고안을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 고안의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧에 구비되는 외부 직물층의 직물 구조를 도시한 평면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 방탄 헬멧에 구비되는 내부 직물층의 직물 구조를 도시한 평면도로서 도 2는 주자직 구조로 제직된 내부 직물층을 도시한 것이고 도 3은 능직 구조로 제직된 내부 직물층을 도시한 것이며, 도 4는 도 1의 방탄 헬멧의 구성을 도시한 사시도와 확대 부분 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧(100)은, 인체의 두부(頭部)를 수용할 수 있도록 대략 구형상으로 형성된 두부 보호대(110)와, 두부 보호대(110)의 하부 양측에 일체로 형성되어 인체의 귀를 보호할 수 있도록 형성된 귀 보호대(120)와, 각각의 귀 보호대(120)와 일체로 형성되어 인체의 목과 후두부를 보호할 수 있도록 형성된 목 보호대(130)로 구성된다.

여기서, 상기 방탄 헬멧(100)은 방탄용 섬유를 주자직 구조 또는 능직 구조로 제직한 내부 직물층(141)에 고인성 수지층(150)이 코팅된 내부 프리프레그(140)와, 내부 프리프레그(140)의 상하면에 압축 성형되고 방탄용 섬유를 평직 구조로 제직한 외부 직물층(161)에 고인성 수지층(150)이 코팅된 외부 프리프레그(160)로 형성된다.

이 경우, 상기 방탄용 섬유는 제직이 용이하도록 가연(twist)되는데, 섬유의 방탄성 또는 강도의 저하를 방지하기 위해 0.1 내지 1.0 tpi(twist per inch)의 범위내에서 가연되고, 방탄용 섬유는 1 inch² 당 15 올수 내지 25 올수 범위 내에서 제직된다.

또한, 상기 고인성 수지층(150)은 고인성 열경화성 수지(비닐에스터, 에폭시 등) 또는 고인성 열가소성 수지(폴리에틸렌, 우레탄, 아크릴 등) 중 어느 하나로 형성된다.

여기서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 평직(平織) 직물 구조는 경사(161a)와 위사(161b)가 한 올씩 번갈아 교차되는 직물 구조로서 제직이 용이하고 질긴 특성이 있고, 주자직(朱子織) 직물 구조는 경사(141a)가 위사(141b)와 단 한번만 교차하는 직물 구조로서 표면이 부드럽고 광택이 뛰어나고, 능직(綾織) 직물 구조는 빗방향의 무늬가 발생하는 직물 구조로서 직조 밀도가 크고 매우 질긴 특성이 있다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧(100)의 성능은 다음과 같다.

본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧(100)의 방호 한계 속도는 미국 군사 규격 MIL-STD-662F에 의한 방탄성능 시험(0.22 구경, 17grain 탄을 발사한 경우) 결과 2,000ft/sec 이상이었는데, 이는 현재까지 방탄성능이 가장 우수하다고 알려진 일방향(uni-direction) 섬유로 제작된 방탄 헬멧과 동등한 방탄 성능을 가지는 것이다.

또한, 본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧(100)의 총중량은 1,150g 이하이며, 16시간 동안의 침수 후에도 방탄 헬멧의 중량 변화가 1% 이내였으며, 섭씨 105도의 증기에 1시간 30분간 노출된 후에도 층간 분리현상 및 기포 발생이 없었다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 고안의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 실용신안등록청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 무게는 가볍지만 방탄성능, 내침수성 및 내열성 등 환경 저항성이 우수하고, 충격에너지를 흡수 및 분산시키는 능력이 증가하고, 성형공정을 단순화시켜 공정시간 및 비용을 감소시키고, 계면 불량에 의한 층간 분리현상을 방지하는 방탄 헬멧을 제공한다.

특히, 본 고안은 미국의 군사규격 MIL-STD-662F에 의한 방탄 능력(0.22 구경, 17grain탄에 대하여 방호 한계 속도가 2,000ft/sec 이상일 것)을 보유하는 방탄 헬멧을 제공한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 방탄 헬멧에 구비되는 외부 직물층의 직물 구조를 도시한 평면도.

도 2 내지 도 3은 도 1의 방탄 헬멧에 구비되는 내부 직물층의 직물 구조를 도시한 것으로서,

도 2는 주자직 구조로 제직된 내부 직물층의 구조를 도시한 평면도.

도 3은 능직 구조로 제직된 내부 직물층의 구조를 도시한 평면도.

도 4는 도 1의 방탄 헬멧의 구성과 내부의 부분 단면을 확대하여 도시한 사시도 및 확대 부분 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

140 : 내부 프리프레그 141 : 내부 직물층

150 : 고인성 수지층 160 : 외부 프리프레그

161 : 외부 직물층

Claims (8)

1. 방탄용 섬유를 주자직 구조로 제직한 내부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 내부 프리프레그와;

   상기 내부 프리프레그의 상하면에 압축 성형되고, 방탄용 섬유를 평직 구조로 제직한 외부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 외부 프리프레그를;

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
2. 방탄용 섬유를 능직 구조로 제직한 내부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 내부 프리프레그와;

   상기 내부 프리프레그의 상하면에 압축 성형되고, 방탄용 섬유를 평직 구조로 제직한 외부 직물층에 고인성 수지층이 코팅된 외부 프리프레그를;

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 내부 프리프레그는 1 내지 30개가 적층되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
4. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 방탄용 섬유는 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 아라미드(aramid)로 구성되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
5. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고인성 수지층은 고인성 열경화성 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
6. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고인성 수지층은 고인성 열가소성 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
7. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 방탄용 섬유는 0.1 내지 1.0 tpi(twist per inch)의 범위에서 가연되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 내부 직물층과 상기 외부 직물층은 1 inch² 당 15 내지 25 올수의 범위 내에서 제직되는 것을 특징으로 하는 방탄 헬멧.