KR20080081957A - 변형 반응성 점성 액체 중합체가 있는 다축 직물 - Google Patents

변형 반응성 점성 액체 중합체가 있는 다축 직물 Download PDF

Info

Publication number
KR20080081957A
KR20080081957A KR1020087016438A KR20087016438A KR20080081957A KR 20080081957 A KR20080081957 A KR 20080081957A KR 1020087016438 A KR1020087016438 A KR 1020087016438A KR 20087016438 A KR20087016438 A KR 20087016438A KR 20080081957 A KR20080081957 A KR 20080081957A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
yarns
poly
fabric
layer
fibers
Prior art date
Application number
KR1020087016438A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101337052B1 (ko
Inventor
민손 제이. 치오우
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Publication of KR20080081957A publication Critical patent/KR20080081957A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101337052B1 publication Critical patent/KR101337052B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D31/00—Materials specially adapted for outerwear
    • A41D31/04—Materials specially adapted for outerwear characterised by special function or use
    • A41D31/24—Resistant to mechanical stress, e.g. pierce-proof
    • A41D31/245—Resistant to mechanical stress, e.g. pierce-proof using layered materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0471—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers
    • F41H5/0485—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers all the layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2571/00—Protective equipment
    • B32B2571/02—Protective equipment defensive, e.g. armour plates, anti-ballistic clothing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2369—Coating or impregnation improves elasticity, bendability, resiliency, flexibility, or shape retention of the fabric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2615—Coating or impregnation is resistant to penetration by solid implements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2615—Coating or impregnation is resistant to penetration by solid implements
    • Y10T442/2623—Ballistic resistant

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Manufacturing Of Multi-Layer Textile Fabrics (AREA)
  • Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층; 제2 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실에 대해 사행(skew) 또는 오프셋(off-set)인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층; 및 층들 내에서 가로로 인터레이싱된 가로의 실을 포함하며, 여기서 각각의 층은 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 20℃에서의 0점 전단 점도가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅된 것인, 다축 직물에 관한 것이다.
다축 직물, 고점도 중합체, 아라미드, 방호복

Description

변형 반응성 점성 액체 중합체가 있는 다축 직물 {MULTIAXIAL FABRIC WITH STRAIN-RESPONSIVE VISCOUS LIQUID POLYMERS}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 본원에 참조로 도입되는 2005년 12월 8일에 출원된 미국 출원 제60/749,147호의 이익을 청구한다.
본 발명은 탄도 적용에 유용한 다축 직물에 관한 것이다.
개인용 탄도 방호복(personal ballistic body armor), 특히 조끼, 헬멧, 및 다른 물품은 일반적으로 탄환 또는 다른 발사체, 및 무기에 효과적으로 적용되는 임의의 다른 물체, 예컨대 나이프의 관통을 방지하는 기능을 하는 물질로 형성된다. 이러한 물품은 군대를 위해 주로 사용되며, 또한 경찰 및 민간인 용도가 있다. 전투 환경에서 군인 및 경찰관에 의해 사용되는 방호 시스템의 착용감(wearability) 및 전체 효능을 개선시킬 필요성이 증가하고 있다. 방호 시스템의 전체 두께 및 중량은 착용감에 영향을 미칠 수 있으나, 현재 공지된 시스템에서는 이러한 파라미터를 감소시킬 경우 관통에 대한 방호 효능이 손상될 수 있다.
탄도 적용에 대해 공지된 직물은 제2 층의 섬유와 제1 층의 섬유가 사 행(skew)되도록 2개 이상의 단일방향 섬유의 층이 있는 것을 포함함이 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 출원 제2002/0164911호, 제2003/0228815호 및 제2005/0081571호를 참조하기 바란다.
유사 구성물이 결합 물질로 함침되었다. 미국 특허 출원 제2004/0045428호 및 미국 특허 제6,238,768호를 참조하기 바란다. 미국 특허 제5,160,776호에는 매트릭스 물질 중의 특정 고강도 필라멘트의 망상체인 하나 이상의 층이 있는 복합물이 개시되어 있다. 미국 특허 제4,183,993호에는 다수의 위편직 스티치로 형성된 위편직사 직물, 및 그 위편직 직물에서 유지되는 세로로 연장되어 있는 다수의 평행한 경 삽입물(warp insert)을 포함하는 단일방향 강화 직물에서의 적층물의 용도가 개시되어 있다.
미국 특허 제5,935,678호에는 제1 열 및 제2 열의 단일방향으로 배향된 섬유 다발을 포함하는 시트 형태의 탄도 적층 구조체가 개시되어 있다. 제2 열의 섬유 다발은 제1 열의 섬유 다발과 소정의 각도로 혼직된다. 이러한 구성물에서, 중합체 필름이 섬유 다발로 실질적으로 관통되지 않고 제1 열의 섬유 다발 및 제2 열의 섬유 다발이 함께 접착되도록, 중합체 필름은 혼직된 제1 열의 섬유 다발 및 제2 열의 섬유 다발 사이에 존재한다. 미국 특허 제5,677,029호에는 하나 이상의 섬유 층, 및 섬유 층의 전부 또는 일부와 접촉하여 이에 결합된 하나 이상의 중합체 층이 있는 탄도 물품이 개시되어 있다.
제직 층 및 부직 층이 둘 다 있는 특정 직물이 또한 공지되어 있다. 미국 특허 출원 제2004/0132368호를 참조하기 바란다.
성능이 개선된 탄도 직물 및 물품이 필요하다.
<발명의 개요>
제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층,
제2 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실에 대해 사행 또는 오프셋(off-set)인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층, 및
층들이 함께 유지되도록 층들 내에서 가로로 인터레이싱된 가로의 실
을 포함하며, 여기서 각각의 층은 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 20℃에서의 0점 전단 점도(zero shear viscosity)가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅된 것인, 다축 직물을 제공한다.
이러한 직물을 포함하는 의복(garment) 및 물품, 및 이러한 직물의 제조 방법을 또한 제공한다.
상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 단지 예시 및 설명을 위한 것이며, 첨부된 청구의 범위에서 규정되는 본 발명을 제한하지 않는다.
본원에 나타낸 개념의 이해를 돕기 위해, 첨부된 도면에 실시양태를 도시하였다.
도 1은 다축 직물의 구성물에서 사용된 다수의 단일방향 층 및 가로의 섬유의 도시를 포함한다.
당업자는 도면의 물체가 단순성 및 명확성을 위해 도시되었으며 반드시 축척 에 따라 그려진 것이 아님을 안다. 예를 들면, 실시양태의 이해를 돕기 위해, 도면의 일부 물체의 크기가 다른 물체에 비해 비대할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은
제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층,
제2 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층,
층들이 함께 유지되도록 층들 내에서 가로로 인터레이싱된 가로의 실
을 포함하며, 여기서 각각의 층은 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 20℃에서의 0점 전단 점도가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅된 것인, 다축 직물에 관한 것이다.
일부 실시양태에서, 적어도 하나의 복수의 실은 아라미드 섬유를 포함한다. 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 복수의 실은 폴리비스피리다졸 섬유를 포함한다. 1종의 바람직한 폴리비스피리다졸은 폴리[2,6-디이미다조[4,5-b:4,5-e]-피리디닐렌-1,4-(2,5-디히드록시)페닐렌]이다.
적합한 고점도 중합체는 시아노아크릴레이트 접착제, 우레탄 접착제, 지방족 아민 에폭시 수지, 방향족 아민 에폭시 수지, 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(헥실 메타크릴레이트), 폴리(이소프로필 아크릴레이트) 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시양태에서, 가로의 실은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 아라미드, 폴리아렌아졸, 폴리피리다졸 또는 폴리피리도비스이미다졸의 섬유를 포함한다.
특정 실시양태에서, 직물은 제3 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실 및 제2 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제3 실을 포함하는 제3 실 층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, 직물은 제4 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실, 제2 실 및 제3 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제4 실을 포함하는 제4 실 층을 추가로 포함한다.
본원에 기재하는 직물을 포함하는 물품 및 의복을 또한 제공한다.
또한, 본 발명은
제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층과, 제2 방향으로 실질적으로 평행하며 제1 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층을 접촉시키는 단계, 및
층들에 실을 가로로 인터레이싱하여, 다축 직물을 형성하는 단계
를 포함하며, 여기서 각각의 층은 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 20℃에서의 0점 전단 점도가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅된 것인, 직물의 제조 방법에 관한 것이다.
본원의 일부를 형성하는 예시이며 바람직한 실시양태에 대한 하기 상세한 설명을 참조하면, 본 발명을 더 쉽게 이해할 수 있다. 청구의 범위는 본원에 기재되어 있고/있거나 명시되어 있는 특정 장치, 방법, 조건 또는 파라미터에 제한되지 않으며, 본원에서 사용되는 용어는 단지 예로서 특정 실시양태를 설명하기 위한 것이며 청구된 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 달리 명백하게 나타내지 않는 한, 첨부된 청구의 범위를 포함한 본원에서 사용되는 단수 표현은 복수를 포함하는 것이며, 특정 수치 값에 대한 언급은 적어도 그 특정 값을 포함하는 것이다. 값들의 범위를 나타낸 경우, 또다른 실시양태는 한 특정 값에서부터 다른 특정 값까지 또는 한 특정 값에서부터 또는 다른 특정 값까지의 값을 포함한다. 마찬가지로, 선행사 "약"을 사용하여 값을 근사값으로 나타낸 경우, 특정 값이 또다른 실시양태를 형성하는 것으로 해석될 것이다. 모든 범위가 포함되며 조합가능하다.
본원에서 사용되는 용어 "오프셋"은 바로 위가 아님을 단순히 의미한다. 용어 "사행"은 2종의 복수의 실에 대해 언급되는 경우 이들 복수의 실이 서로에 대해 상이한 각도로 놓여 있음을 의미한다. 허용가능한 성능을 제공하는 임의의 각도가 사용될 수 있다. 당업자는 특정 구성물에 대해 최적 사행도를 결정할 수 있다. 예를 들면, 2개의 층에 대해 복수의 실은 0도 및 90도일 수 있다. 다른 예로는 0도/45도/90도 및 0도/45도/90도/45도가 있다.
본 발명은 제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층, 및 제2 방향으로 실질적으로 평행하며 제1 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층을 포함하는 다축 직물에 관한 것이다. 직물의 층들 내에서 가로로 인터레이싱된 실이 사용된다. 층들은 임의의 순서로 배열될 수 있으며, 임의로는 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 분자량이 20,000 내지 100,000이며 20℃에서의 점도가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 추가의 층이 포함될 수 있다. 이러한 층은 제3 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실 및 제2 실에 대해 사행인 복수의 제3 실을 포함하는 제3 실 층을 포함한다. 다른 층은 제4 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실, 제2 실 및 제3 실에 대해 사행인 복수의 제4 실을 포함하는 제4 실 층을 포함한다.
층에서 사용하기에 적합한 섬유의 예에는 중합체, 예컨대 폴리올레핀 (예를 들면, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌), 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리(비닐 알코올), 폴리벤즈아졸, 예컨대 폴리벤즈이미다졸 (PBI), 폴리아라미드, 예컨대 상품명 케블라(KEVLAR, 등록상표) 하에 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이. 아이. 듀폰 드 네모아사(E. I. du Pont de Nemours and Company) (듀폰)에 의해 판매되는 폴리(파라페닐렌 테레프탈아미드), 및 폴리피리다졸, 예컨대 상품명 M5(등록상표) 하에 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 마젤란 시스템즈 인터내셔날(Magellan Systems International)에서 입수가능한 폴리피리도비스이미다졸로부터 제조된 것이 포함된다. 우수한 탄도 내관통성을 제공하기 위해, ASTM D-885에 따른 섬유의 비강도(tenacity)는 약 900 MPa 이상이어야 한다. 바람직하게는, 또한 섬유의 모듈러스는 약 10 GPa 이상이다.
중합체가 폴리아미드인 경우, 아라미드가 바람직하다. "아라미드"는 아미드 (-CO-NH-) 연결의 85％ 이상이 2개의 방향족 고리들에 직접 부착된 폴리아미드를 의미한다. 적합한 아라미드 섬유는 문헌 [Man-Made Fibers - Science and Technology, Volume 2, Section titled Fiber-Forming Aromatic Polyamides, page 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968]에 기재되어 있다. 또한, 아라미드 섬유는 미국 특허 제4,172,938호; 제3,869,429호; 제3,819,587호; 제3,673,143호; 제3,354,127호; 및 제3,094,511호에 개시되어 있다. 첨가제가 아라미드와 함께 사용될 수 있으며, 10 중량％ 이하의 다른 중합체 물질이 아라미드와 블렌딩될 수 있거나, 아라미드의 디아민을 치환하는 다른 디아민을 10％ 포함하거나 아라미드의 이산 클로라이드를 치환하는 다른 이산 클로라이드를 10％ 포함하는 공중합체가 사용될 수 있음이 발견되었다.
바람직한 아라미드는 파라-아라미드이며, 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) (PPD-T)가 바람직한 파라-아라미드이다. PPD-T는 p-페닐렌 디아민과 테레프탈로일 클로라이드를 대략 몰 대 몰 중합하여 생성되는 단일중합체, 및 또한 소량의 다른 디아민과 p-페닐렌 디아민 및 소량의 다른 이산 클로라이드와 테레프탈로일 클로라이드를 혼입하여 생성되는 공중합체를 의미한다. 통상적으로, 다른 디아민 및 다른 이산 클로라이드는 p-페닐렌 디아민 또는 테레프탈로일 클로라이드의 약 10 몰％까지 사용되거나 이를 약간 초과하는 양으로 사용될 수 있되, 단 이러한 다른 디아민 및 이산 클로라이드에는 중합 반응을 방해하는 반응성 기가 없어야 한다. 또한, PPD-T는 다른 방향족 디아민 및 다른 방향족 이산 클로라이드, 예를 들면 2,6-나프탈로일 클로라이드 또는 클로로테레프탈로일 클로라이드 또는 디클로로테레프탈로일 클로라이드 또는 3,4'-디아미노디페닐에테르를 혼입하여 생성되는 공중합체를 의미한다.
중합체가 폴리올레핀인 경우, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 폴리에틸렌은 주 사슬 탄소 원자 100개 당 개질 단위 5개를 초과하지 않게 소량의 사슬 분지 또는 공단량체를 함유할 수 있으며, 또한 그중에 혼합된 약 50 중량％ 이하의 알켄-1-중합체, 특히 저밀도 폴리에틸렌, 프로필렌 등과 같은 1종 이상의 중합체 첨가제, 또는 통상적으로 혼입되는 산화방지제, 윤활제, 자외선 차단제, 착색제 등과 같은 저분자량 첨가제를 함유할 수 있고, 바람직하게는 분자량이 1000000을 초과하는 주로 선형인 폴리에틸렌 물질을 의미한다. 1종의 이러한 중합체는 연장 사슬 폴리에틸렌 (ECPE)으로 통상적으로 공지되어 있다. 마찬가지로, 폴리프로필렌은 바람직하게는 분자량이 1000000을 초과하며 주로 선형인 폴리프로필렌 물질이다. 고분자량 선형 폴리올레핀 섬유는 시판된다. 폴리올레핀 섬유의 제조는 미국 특허 제4,457,985호에 논의되어 있다.
폴리아렌아졸 중합체, 예컨대 폴리벤즈아졸 및 폴리피리다졸은 건조 구성성분의 혼합물을 폴리인산 (PPA) 용액과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 건조 구성성분은 아졸 형성 단량체 및 금속 분말을 포함할 수 있다. 이러한 건조 구성성분의 정확하게 칭량된 배치는 본 발명의 바람직한 실시양태 중 적어도 일부를 사용하여 수득될 수 있다.
아졸 형성 단량체의 예에는 2,5-디머캅토-p-페닐렌 디아민, 테레프탈산, 비스(4-벤조산), 옥시비스(4-벤조산), 2,5-디히드록시테레프탈산, 이소프탈산, 2,5-피리도디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,6-퀴놀린디카르복실산, 2,6-비스(4-카르복시페닐)피리도비스이미다졸, 2,3,5,6-테트라아미노피리딘, 4,6-디아미노레조시놀, 2,5-디아미노히드로퀴논, 1,4-디아미노-2,5-디티오벤젠 또는 이의 임의의 배합물이 포함된다. 바람직하게는, 아졸 형성 단량체는 2,3,5,6-테트라아미노피리딘 및 2,5-디히드록시테레프탈산을 포함한다. 특정 실시양태에서는, 아졸 형성 단량체를 인산화시키는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 인산화 아졸 형성 단량체는 폴리인산 및 금속 촉매의 존재하에 중합된다.
최종 중합체의 분자량을 설정하기 위해, 금속 분말이 사용될 수 있다. 전형적으로, 금속 분말은 철 분말, 주석 분말, 바나듐 분말, 크롬 분말 및 이의 임의의 배합물을 포함한다.
아졸 형성 단량체 및 금속 분말을 혼합한 후, 혼합물을 폴리인산과 반응시켜, 폴리아렌아졸 중합체 용액을 형성한다. 필요에 따라, 추가의 폴리인산이 중합체 용액에 첨가될 수 있다. 전형적으로, 중합체 용액을 다이 또는 방사구를 통해 압출 또는 방사하여, 필라멘트를 제조 또는 방사한다.
폴리벤즈옥사졸 (PBO) 및 폴리벤조티아졸 (PBZ)이 2종의 적합한 폴리벤즈아졸 중합체이다. 이러한 중합체는 PCT 출원 제WO 93/20400호에 기재되어 있다. 바람직하게는, 폴리벤즈옥사졸 및 폴리벤조티아졸은 하기 구조의 반복 단위로 이루어진다.
Figure 112008048692179-PCT00001
상기에서, 질소 원자에 결합되어 있는 방향족 기는 헤테로시클릭일 수 있으나, 바람직하게는 카르보시클릭이며; 융합 또는 비융합 폴리시클릭 계일 수 있으나, 바람직하게는 단일한 6원의 고리이다. 비스아졸의 주 사슬에 있는 기는 바람직하게는 파라-페닐렌 기이나, 그 기는 중합체의 제조를 방해하지 않는 임의의 2가 유기기로 대체될 수 있거나, 기가 전혀 없을 수 있다. 예를 들면, 그 기는 탄소 원자수가 12 이하인 지방족, 톨릴렌, 비페닐렌, 비스페닐렌 에테르 등일 수 있다.
본 발명의 섬유를 제조하는데 사용되는 폴리벤즈옥사졸 및 폴리벤조티아졸에는 25개 이상, 바람직하게는 100개 이상의 반복 단위가 있어야 한다. 중합체의 제조 및 그 중합체의 방사는 상기한 PCT 출원 제WO 93/20400호에 개시되어 있다.
폴리(피리다졸) 중합체로부터 제조된 섬유가 본 발명에서 사용하기에 적합하다. 이러한 중합체는 폴리(피리도이미다졸), 폴리(피리도티아졸), 폴리(피리독사졸), 폴리(피리도비스이미다졸), 폴리(피리도비스티아졸) 및 폴리(피리도비스옥사졸)을 포함한다.
폴리(피리도비스이미다졸)은 강도가 높은 경질 막대형 중합체이다. 폴리(피리도비스이미다졸) 섬유는 고유 점도가 20 dl/g 이상, 또는 25 dl/g 이상, 또는 28 dl/g 이상일 수 있다. 이러한 섬유는 PIPD 섬유 (또한, M5(등록상표) 섬유 및 폴리[2,6-디이미다조[4,5-b:4,5-e]-피리디닐렌-1,4-(2,5-디히드록시)페닐렌]으로부터 제조된 섬유로서 공지되어 있음)를 포함한다. PIPD 섬유는 하기 구조를 기재로 한다.
Figure 112008048692179-PCT00002
폴리(벤즈이미다졸) 섬유가 폴리(비벤즈이미다졸)인 점에서, 폴리(피리도비스이미다졸) 섬유는 잘 알려져 있는 시판되는 PBI 섬유 또는 폴리(벤즈이미다졸) 섬유와 구별될 수 있다. 폴리(비벤즈이미다졸) 섬유는 경질 막대형 중합체가 아니며, 폴리(피리도비스이미다졸)에 비해 섬유 강도가 낮고 인장 모듈러스가 낮다.
평균 모듈러스가 약 310 GPa (2100 g/데니어)이며 평균 비강도가 약 5.8 GPa (39.6 g/데니어) 이하일 가능성이 있는 PIPD 섬유는 보고되어 있다. 이러한 섬유는 문헌 [Brew, et al., Composites Science and Technology, 1999, 59, 1109; Van der Jagt and Beukers, Polymer, 1999, 40, 1035; Sikkema, Polymer, 1998, 39, 5981; Klop and Lammers, Polymer, 1998, 39, 5987; Hageman, et al., Polymer, 1999, 40, 1313]에 기재되어 있다.
직물, 물품, 의복 등에는 추가의 층이 있을 수 있거나, 다른 직물 또는 시트와 인접하는 본원에 기재하는 직물이 있을 수 있다. 고성능 섬유 구조체는 많은 형태, 예컨대 편직 직물, 제직 직물, 단일제직 구조체, 단일방향 시트, 다방향 시트 (예를 들면, 약 20도 내지 90도 사이의 각도로 교차하는 섬유들이 있는 것), 부직 층 (예를 들면, 펠트), 또는 심지어 단일 섬유일 수 있다. 섬유 구조체는 10개, 20개, 40개 또는 60개를 초과하는 본 발명의 개별적인 섬유 구조체 층의 형태일 수 있다.
일부 층은 중합체로 처리될 수 있다. 방호복의 성능을 최적화하기 위해, 처리된 층은 충격 지점에서 멀리 있는 배면에 위치할 수 있거나, 중간에 또는 임의의 다른 방식으로 위치할 수 있다. 중합체 농도는 각각의 처리된 층에 대해 동일할 수 있거나, 팩(pack)에 강성도(stiffness)의 목적하는 변화가 제공되도록 층층이 다양할 수 있다. 처리된 층은 층층이 다양할 수 있는 여러 유형의 직물 구조체들로 이루어진 팩에서 사용될 수 있다.
보호 방호복은 본 발명의 하나의 주요한 용도이다. 고성능 섬유 구조체는 표준 조끼 제조 방법, 예컨대 스티칭에 의해 방호복으로 제조될 수 있다. 제조자는 내관통성, 둔기 외상 및 NIJ 100-98에 따라 미국법무연구소(National Institute of Justice)에 의해 규정된 다른 필요조건을 충족하도록 방호복을 구성할 수 있다. NIJ 100-98에 따라 탄도 패널을 단일 유닛으로 조립하는 방식은 제조자에 따라 상이하다. 일부 경우, 패널의 전체 가장자리 주변에서 다수의 층들을 바이어스(bias) 스티칭하며; 다른 경우, 여러 위치에서 층들을 함께 택(tack) 스티칭한다. 일부 제조자는 다수의 일련의 수직 또는 수평 스티칭을 사용하여 직물을 조립하며; 일부는 심지어 전체 탄도 패널을 퀼팅할 수 있다. 스티칭이 패널의 방탄성을 손상시킨다는 증거는 존재하지 않는다. 그 대신에, 스티칭은 사용되는 직물의 유형에 따라 특히 둔기 외상의 경우에 전체 성능을 개선하는 경향이 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 유리전이온도가 낮은 1종 이상의 고점도 중합체 접착제가 섬유 구조체에 코팅되거나 이에 함침된다. 고점도 중합체 접착제는 중합체 또는 접착제라 다양하게 칭할 수 있다. 또한, 용어 "함침된"이 사용되는 경우 또한 코팅을 포함하려는 것으로 해석되어야 한다. 둔기 외상 내성이 개선되면서 우수한 방탄성이 보존된다. 배면 변형도(back face deformation, BFD)는 둔기 외상의 지표이다. 즉, BFD가 낮을수록, 보호 장비를 착용한 개인이 받을 외상이 감소할 것이다. 섬유 구조체에 낮은 수준으로 함침된 액체 접착제는 탄도 충격 조건 하에서 제직물의 필라멘트들의 미끄럼 마찰을 변화시킴으로써 본질적으로 마찰 증진제로서 작용하는 것으로 여겨진다. 또한, 이러한 물질은 물품, 예컨대 방호복의 관통에 대한 방탄성을 유지하거나 약간 개선하면서 배면 변형도를 감소시킨다. BFD는 밀리미터 (mm)로 나타낸다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 또한 Tg가 약 -40℃ 내지 0℃인 약 1 중량％ 내지 15 중량％의 고점도 접착제가 함침된 (또는, 이로 코팅된) 고성능 섬유 구조체의 하나 이상의 층을 포함하는 물품이다. 유리전이온도는 가열 속도 10℃/분에서 시차 주사 열량계 (DSC)를 사용하여 측정된다. 전이의 중앙 지점이 Tg로 선택된다. Tg는 본원에서 ℃로 나타낸다.
일반적으로, 액체 접착제가 고체 접착제보다 바람직하다. 더 딱딱한 다른 접착제, 및 또한 약 15 중량％ 이상의 접착 첨가제의 존재로 인해 마찰이 너무 높거나 너무 딱딱한 시스템이 탄도 내관통성을 감소시키듯이, 고체 접착제 매트릭스는 탄도 내관통성을 감소시킬 수 있다. 하기한 바와 같이, 이러한 거동은 매우 높은 마찰 및 강성도 (예컨대, 다수의 층이 고속 발사체에 의해 충격을 받는 경우)에 대해 예상된다.
Tg가 낮은 접착제가 있는 직물의 충격 동안의 반응에 대해, 이러한 시스템의 변형률 의존도를 고려하는 것이 중요하다. 이를 실험적으로 해석하는 한 방식은 주파수(frequency) 의존 동역학적 방법을 적용하는 것이다. 시험을 위해, 불활성 유리 지지 직물을 폴리(비닐 프로피오네이트) (PVP) 또는 폴리(헥실 메타크릴레이트) (PHM)로 함침시킨다. 톨루엔이 있는 용액으로부터 PHM을 침착시키고, 톨루엔을 제거한다. 주파수 의존 동역학적 분석 (DMA)에서 상기 샘플을 사용한다. 실험 및 기기는 표준이며, 문헌 ["Use of a Dynamical Mechanical Analyzer to Study Supported Polymers" Starkweather, H. W., Giri, M. R., J. Appl. Polym. Sci., 1982, 27, 1243]에 기재되어 있다. 주파수 의존 유리전이온도는 손실 신호의 최대값으로서 해석된다. 주파수 극한값들이 0.1 Hz 및 30 Hz이면, PHM의 Tg는 각각 -18.5℃ 내지 -2℃의 범위이다. 동일한 주파수 범위에서, PVP의 Tg는 3℃ 내지 12.5℃의 범위이다. 이는 PHM 및 PVP 각각의 활성화 에너지 40 kcal/몰 및 65 kcal/몰에 상응한다. 탄도 충돌(event)의 매우 높은 변형률은 높은 변형 등가 주파수에 기여한다 (≫105 Hz). 이러한 상승된 변형률은 PVP 및 PHM를 액체 상에서 유리질 고체 상으로 쉽게 전환시킨다. 예를 들면, 이러한 PHM의 활성화 에너지를 기준으로 하여, 105 Hz에서 Tg는 25℃로 이동될 것이다. 이러한 값은 탄도 충격에 의해 유도되는 높은 변형률 하에서 실온에서 심지어 PHM도 유리질 상으로 잘 전환됨을 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 고점도 접착제의 Tg는 약 -40℃ 내지 약 0℃, 바람직하게는 약 -35℃ 내지 약 -10℃의 범위이다. 이러한 물질에 대해, 탄도 충돌로부터의 높은 변형률은 이러한 주파수 의존 Tg를 실온을 초과하도록 이동시켜 점성 접착제를 딱딱한 유리질 고체로 전환시키기에 충분하다. 낮은 Tg 및 "유체" 특성으로 인해, 이러한 접착제는 정적 조건 하에서 안락한 보호 조끼를 제조하기 위한 가요성 직물을 제공한다. 유리전이온도가 약 -40℃ 미만인 경우, 변형률은 시스템을 유리질 상으로 전환시키기에 충분하게 높지 않다.
상기한 바와 같이, 일부 바람직한 실시양태에서, 접착제는 고점도 중합체 유체여야 한다. 이는 탄성 고체, 분자량이 매우 높은 중합체, 반결정질 탄성 고체 또는 가교 탄성 고체가 아니어야 한다. 상기와 같은 중합체는 내관통성을 감소시킬 수 있으며, 더 딱딱해서 안락감을 감소시킬 것이다. 또한, 낮은 수준으로 적용되는 고체 접착제는 특히 자가복원되지 않을 것이며, 일단 직물이 실질적으로 변형되면 효능이 손실될 것이다.
이러한 고점도 접착제는 중간 내지 비교적 높은 마찰을 제공한다. Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위인 고점도 접착제에 대해, 건조 직물 대조군 샘플을 초과하게 상승되는 마찰은 BFD와 매우 상호관련되어 있어, 성능 이점에 기여한다. 또한, 함침된 접착제의 점도는 직물 강성도와 상호관련되어 있다.
Tg 이외에, 본 발명에서 사용되는 접착제는 또한 이의 분자량 (Mw) 및 점도에 의해 특성화될 수 있다. 분자량은 중량평균값이며, 전형적으로 겔 투과 크로마토그래피로 결정된다. 점성 유체 중합체의 분자량은, 예를 들면 약 20,000 g/몰 내지 400,000 g/몰 (일부 실시양태에서, 20,000 g/몰 내지 100,000 g/몰)의 범위일 수 있다. 점성 유체 중합체의 목적하는 점도 범위는 약 2×106 내지 약 1013 P이다. 점도는 전형적으로 실온에서 측정되지만, 일반적으로 본원에서 제공하는 대상 접착제의 실온에서의 점도는 표준 기술에 의해 측정하기에 너무 높다. 이 경우, 고온 용융 점도, 용융 흐름 지수 특성화법 또는 다른 정성 유동 특성화법에 외삽함으로써 점도를 추산한다. 중합체 유체의 0점 전단 점도 특성화법에 적용되는 한 전형적인 방법은 콘앤드플레이트(cone-and-plate) 유동법 또는 모세관 점도측정법이다. 예컨대 심지어 Mw가 높아도 Tg가 낮은 실록산 유체의 경우처럼, 상기 범위보다 낮은 점도는 전형적으로 성능을 감소시킬 것이다. 이러한 물질은 윤활로 인해 마찰을 감소시킨다. 문헌 [Briscoe, B. J., Motamedi, F. "The ballistic impact characteristics of aramid fabrics: the influence of interface friction", Wear, 1992, 158(1-2), 229]에 개시되어 있는 바와 같이, 이는 불량한 탄도 성능과 상호관련되어 있다.
적절한 특성을 갖는 액체 접착제는 현탁, 유화 또는 용융 중합을 비롯한 많은 방식으로, 그리고 블렌드 또는 공중합체의 형태로 형성될 수 있다. 본원의 고점도 접착제로서 유용한 중합체의 예에는 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(헥실 메타크릴레이트), 폴리(이소프로필 아크릴레이트) 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체 (여기서, 에틸렌 함량은 38 중량％이며, 메틸 아크릴레이트 함량은 62 중량％임)가 포함된다.
고체 탄성체와 명백하게 상이한 유동성 및 모듈러스 특성을 갖는 고점도 접착제가 탄도 직물에 함침된다. 얼마나 많은 층이 처리되었는지에 따라 폴리아라미드 직물 중 약 1 중량％ 내지 약 15 중량％ 범위의 첨가제 수준에서, 바람직하게 높은 수준의 탄도 내관통성 및 배면 변형도 (둔기 외상의 측정값)가 발견되었다. 이러한 유형의 시스템은 현재 사용되는 직물 조끼에서 충분한 둔기 외상 보호을 제공하는데 필요한 면적 밀도에 비해 약 20％ 내지 30％ 중량 절감을 제공하는 것으로 여겨진다. 본원에서 사용되는 고점도 접착제는, 본 발명에서 바람직한 액체 접착제 성능을 제공할 수 있게 하는 유리전이온도 Tg를 갖고 섬유 구조체에서 점도 및 마찰 효과를 통해 배면 변형도를 제어한다.
본원의 목적을 위해, 용어 "섬유"는 비교적 가요성이고 거시적으로 균질하며, 길이에 수직인 횡단면을 가로지르는 폭에 대한 길이의 비율이 높은 물체로 정의된다. 섬유 횡단면은 임의의 형태일 수 있지만, 전형적으로 원형이다. 본원에서, 용어 "필라멘트" 또는 "연속 필라멘트"는 용어 "섬유"와 상호 교환가능하게 사용된다.
본원에서 사용되는 용어 "스테이플 섬유"는 목적하는 길이로 절단된 섬유, 또는 필라멘트에 비해 길이에 수직인 횡단면을 가로지르는 폭에 대한 길이의 비율이 낮도록 자연 생성되거나, 필라멘트에 비해 길이에 수직인 횡단면을 가로지르는 폭에 대한 길이의 비율이 본질적으로 낮은 섬유를 말한다. 길이는 약 0.1 인치 내지 수 피트로 다양할 수 있다. 일부 실시양태에서, 길이는 0.1 인치 내지 약 8 인치이다. 인조 스테이플 섬유는 면사, 방모사 또는 소모사 방적 설비에서 가공하기에 적합한 길이로 절단된다.
스테이플 섬유는 (a) 길이가 실질적으로 균일할 수 있거나, (b) 길이가 가변성이거나 랜덤할 수 있거나, (c) 스테이플 섬유의 부분집합은 길이가 실질적으로 균일하며 함께 혼합된 다른 부분집합의 스테이플 섬유의 길이는 상이할 수 있다 (이들 부분집합의 스테이플 섬유는 함께 혼합되어 실질적으로 균일한 분포를 형성함).
일부 실시양태에서, 적합한 스테이플 섬유는 길이가 1 cm 내지 30 cm이다. 단섬유 방법(short staple process)에 의해 제조되는 스테이플 섬유는 1 cm 내지 6 cm의 섬유 길이로 생성된다.
스테이플 섬유는 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 스테이플 섬유는 연속 섬유를 신장 절단함으로써 형성될 수 있다 (권축으로서 작용하는 변형된 부분이 있는 스테이플 섬유가 생성됨). 스테이플 섬유는 회전 절단기 또는 기요틴 절단기(guillotine cutter)를 사용하여 연속 직선형 섬유로부터 절단될 수 있거나 (직선형 (즉, 비권축) 스테이플 섬유가 생성됨), 스테이플 섬유의 길이에 따라 톱니형 권축이 있는 권축 연속 섬유로부터 cm 당 8 권축 이하의 권축 (또는, 반복 굴곡) 빈도로 추가로 절단될 수 있다.
신장 절단된 스테이플 섬유는, 절단 대역 조정에 의해 평균 절단 길이가 제어되는 랜덤 가변성 질량의 섬유를 생성하는 소정의 길이의 하나 이상의 절단 대역이 있는 신장 절단 작업 동안 연속 필라멘트의 토우 또는 다발을 절단함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 스테이플 섬유는 당업계에 잘 알려져 있는 전통적인 장섬유 및 단섬유 링 방적 방법을 사용하여 실로 전환될 수 있다. 단섬유에 대해, 전형적으로 3/4 인치 내지 2와1/4 인치 (즉, 1.9 cm 내지 5.7 cm)의 면 시스템 방적 섬유 길이가 사용된다. 장섬유에 대해, 전형적으로 6과1/2 인치 (즉, 16.5 cm) 이하의 소모 또는 방모 시스템 방적 섬유가 사용된다. 그러나, 실은 또한 에어 제트 방적, 오픈 엔드 방적(open end spinning) 및 스테이플 섬유를 사용가능한 실로 전환하는 많은 다른 종류의 방적을 사용하여 방적될 수 있기 때문에, 상기는 링 방적으로 제한하려는 것은 아니다.
신장 절단된 스테이플 섬유는 전형적으로 길이가 7 인치 (즉, 17.8 cm) 이하이며, 전형적인 신장 절단된 토우 내지 톱 스테이플 방법을 사용하여 제조되어 15 인치일 수 있다. 예를 들면 PCT 특허 출원 제WO 0077283호에 기재되어 있는 방법을 통해, 스테이플 섬유는 최대 길이가 약 20 인치 (즉, 51 cm)까지일 수 있다. 이에 따라, 에어 제트를 사용하는 필라멘트 얽힘(entanglement)을 사용하여 섬유들을 방적사로 통합함으로써 비강도가 데시텍스 당 3 내지 7 g인 실이 제조된다. 실에 더 큰 비강도를 제공하기 위해 이러한 실들을 2차 가연할 수 있으며 (즉, 실들을 형성한 후에 가연할 수 있음), 이러한 경우 비강도는 데니어 당 10 내지 18 g (즉, dtex 당 9 내지 17 g) 범위일 수 있다. 일반적으로, 이러한 방법은 섬유에 어느 정도의 권축을 제공하기 때문에 신장 절단된 스테이플 섬유를 권축시킬 필요가 없다.
용어 "연속 필라멘트"는 직경이 비교적 작고, 길이가 스테이플 섬유에 대해 명시한 길이에 비해 더 긴 가요성 섬유를 말한다. 연속 필라멘트 섬유는 당업자에게 잘 알려져 있는 방법에 의해 멀티필라멘트사로 전환될 수 있다.
본 발명의 직물은 편직 또는 제직 직물 또는 부직 구조체를 비롯한, 그러나 이에 제한되지 않는 다수의 형태를 취할 수 있다. 이러한 직물 형태는 당업자에게 잘 알려져 있는 것이다.
"부직" 직물은 단일방향 (매트릭스 수지 내에 함유되어 있는 경우), 펠트, 섬유 배트 등을 비롯한 섬유의 망상체를 의미한다.
"제직" 직물은 임의의 직물 제직, 예컨대 평직, 크로우풋직, 바스켓직, 주자직, 능직 등을 사용하여 제직된 직물을 의미한다. 평직 및 능직이 상품에서 사용되는 가장 통상적인 제직으로 여겨진다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 예시되며, 이는 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
비교 실시예 1
비교 실시예 1에서, 상품명 케블라(등록상표) 129 하에 이. 아이. 듀폰 드 네모아사에서 입수가능한, 선밀도가 필라멘트 당 1.66 dtex이며 비강도가 높은 930 dtex 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 연속 필라멘트사로부터 다축 직물의 층을 제조하였다. 각각의 직물 층을, 상이한 각도로 배열된 4 세트의 인치 당 18개의 평행한 실을 사용하여 구성하고, 데니어가 낮고 비강도가 낮은 루프 형성 폴리에틸렌사의 세트로 함께 결합시켰다. 각각의 다축 직물 층의 면적 밀도는 약 0.27 kg/㎡였다. 다축 직물에서 사용되는 4 세트의 실의 인장 강도는 24.3 g/dtex이고, 섬유의 밀도는 1.44 g/㎤였다. 다축 직물 층의 안정성은 열악했다. 뾰족한 물체를 관통시켜, 다축 직물 층의 실을 비틀고 밀어 제칠 수 있었다. 크기가 약 15"×15"인 다축 직물의 17개의 층을 가장자리 주변에서 함께 그리고 십자수로 스티칭하여, 전체 면적 밀도가 약 4.6 kg/㎡인 복합 구조체를 형성하였다. 이어서, NIJ 탄도 표 준법 0101.04 레벨 II에 따라 357 매그넘 탄환에 대해 조립체의 탄도 V50 및 배면 변형도를 둘 다 시험하였다. 본 실시예의 복합 구조체의 결과, 특히 배면 변형도는 직물 층의 낮은 구조 안정성으로 인해 열악했다.
실시예 1
본 발명의 실시예 1에서, 상품명 케블라(등록상표) 129 하에 이. 아이. 듀폰 드 네모아사에서 입수가능한, 선밀도가 필라멘트 당 1.66 dtex이며 비강도가 높은 930 dtex 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 연속 필라멘트사로부터 다축 직물의 층을 제조하였다. 각각의 직물 층을, 상이한 각도로 배열된 4 세트의 인치 당 18개의 평행한 실을 사용하여 구성하고, 데니어가 낮고 비강도가 낮은 루프 형성 폴리에틸렌사의 세트로 함께 결합시켰다. 각각의 다축 직물 층의 면적 밀도는 약 0.27 kg/㎡였다. 다축 직물에서 사용되는 4 세트의 실의 인장 강도는 24.3 g/dtex이고, 섬유의 밀도는 1.44 g/㎤였다. 또한, Tg가 -40℃ 내지 약 10℃의 범위이고 20℃에서의 0점 전단 용융 점도가 2×106 내지 약 1013 P이고 분자량이 약 20,000 내지 100,000인 고점도 중합체 약 5 중량％로 다축 직물의 층을 코팅하였다. 각각의 코팅된 다축 직물 층의 면적 밀도는 약 0.284 kg/㎡였다. 본 발명의 다축 직물 층의 구조 안정성은 매우 양호했다.
크기가 약 15"×15"인 본 발명의 코팅된 다축 직물의 16개의 층을 가장자리 주변에서 함께 그리고 십자수로 스티칭하여, 전체 면적 밀도가 약 4.5 kg/㎡인 복합 구조체를 형성하였다. 이어서, NIJ 탄도 표준법 0101.04 레벨 II에 따라 357 매그넘 탄환에 대해 조립체의 탄도 V50 및 배면 변형도를 둘 다 시험하였다. 본 실시예의 복합 구조체의 결과, 특히 배면 변형도는 44 mm보다 낮아, 비교 실시예 1에 기재된 종래 기술의 복합 구조체에 비해 훨씬 더 양호했다.
명백하게 하기 위해 별도의 실시양태로 본원에 기재한 특정 특징은 단일 실시양태로 조합하여 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 반대로, 간결하게 하기 위해 단일 실시양태로 기재한 다양한 특징은 별도로 또는 임의의 부분으로 또한 제공될 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층,
    제2 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실에 대해 사행(skew) 또는 오프셋(off-set)인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층, 및
    층들이 함께 유지되도록 층들 내에서 가로로 인터레이싱된 가로의 실
    을 포함하며, 여기서 각각의 층은 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 20℃에서의 0점 전단 점도(zero shear viscosity)가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅된 것인, 다축 직물.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 복수의 실이 아라미드 섬유를 포함하는 것인 직물.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 복수의 실이 폴리비스피리다졸 섬유를 포함하는 것인 직물.
  4. 제3항에 있어서, 폴리비스피리다졸이 폴리[2,6-디이미다조[4,5-b:4,5-e]-피리디닐렌-1,4-(2,5-디히드록시)페닐렌]인 직물.
  5. 제1항에 있어서, 고점도 중합체가 시아노아크릴레이트 접착제, 우레탄 접착제, 지방족 아민 에폭시 수지, 방향족 아민 에폭시 수지, 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(헥실 메타크릴레이트), 폴리(이소프로필 아크릴레이트) 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체 중 하나 이상인 직물.
  6. 제4항에 있어서, 고점도 중합체가 시아노아크릴레이트 접착제, 우레탄 접착제, 지방족 아민 에폭시 수지, 방향족 아민 에폭시 수지, 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(헥실 메타크릴레이트), 폴리(이소프로필 아크릴레이트) 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체 중 하나 이상인 직물.
  7. 제1항에 있어서, 가로의 실이 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 아라미드, 폴리아렌아졸, 폴리피리다졸 또는 폴리피리도비스이미다졸의 섬유를 포함하는 것인 직물.
  8. 제1항에 있어서, 제3 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실 및 제2 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제3 실을 포함하는 제3 실 층을 더 포함하는 직물.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 복수의 실이 아라미드 섬유를 포함하는 것인 직물.
  10. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 복수의 실이 폴리비스피리다졸 섬유를 포함하는 것인 직물.
  11. 제10항에 있어서, 폴리비스피리다졸이 폴리[2,6-디이미다조[4,5-b:4,5-e]-피리디닐렌-1,4-(2,5-디히드록시)페닐렌]인 직물.
  12. 제8항에 있어서, 고점도 중합체가 시아노아크릴레이트 접착제, 우레탄 접착제, 지방족 아민 에폭시 수지, 방향족 아민 에폭시 수지, 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(헥실 메타크릴레이트), 폴리(이소프로필 아크릴레이트) 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체 중 하나 이상인 직물.
  13. 제8항에 있어서, 제4 방향으로 실질적으로 평행하며, 제1 실, 제2 실 및 제3 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제4 실을 포함하는 제4 실 층을 더 포함하는 직물.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 복수의 실이 아라미드 섬유를 포함하는 것인 직물.
  15. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 복수의 실이 폴리비스피리다졸 섬유를 포함하는 것인 직물.
  16. 제15항에 있어서, 폴리비스피리다졸이 폴리[2,6-디이미다조[4,5-b:4,5-e]-피리디닐렌-1,4-(2,5-디히드록시)페닐렌]인 직물.
  17. 제13항에 있어서, 고점도 중합체가 시아노아크릴레이트 접착제, 우레탄 접착제, 지방족 아민 에폭시 수지, 방향족 아민 에폭시 수지, 폴리(비닐 프로피오네이트), 폴리(헥실 메타크릴레이트), 폴리(이소프로필 아크릴레이트) 및 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체 중 하나 이상인 직물.
  18. 제1항의 직물을 포함하는 의복(garment).
  19. 제1항의 직물을 포함하는 물품.
  20. 제1 방향으로 실질적으로 평행한 복수의 제1 실을 포함하는 제1 층과, 제2 방향으로 실질적으로 평행하며 제1 실에 대해 사행 또는 오프셋인 복수의 제2 실을 포함하는 제2 층을 접촉시키는 단계, 및
    층들에 실을 가로로 인터레이싱하여, 다축 직물을 형성하는 단계
    를 포함하며, 여기서 각각의 층은 Tg가 약 -40℃ 내지 약 0℃의 범위이며 20℃에서의 0점 전단 점도가 약 2×106 내지 약 1013 P인 고점도 중합체로 코팅된 것인, 직 물의 제조 방법.
KR1020087016438A 2005-12-08 2006-12-07 변형 반응성 점성 액체 중합체가 있는 다축 직물 KR101337052B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74914705P 2005-12-08 2005-12-08
US60/749,147 2005-12-08
PCT/US2006/061739 WO2007067950A1 (en) 2005-12-08 2006-12-07 Multiaxial fabric with strain-responsive viscous liquid polymers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080081957A true KR20080081957A (ko) 2008-09-10
KR101337052B1 KR101337052B1 (ko) 2013-12-05

Family

ID=37831433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087016438A KR101337052B1 (ko) 2005-12-08 2006-12-07 변형 반응성 점성 액체 중합체가 있는 다축 직물

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8171569B2 (ko)
EP (1) EP1965975B1 (ko)
JP (1) JP5102775B2 (ko)
KR (1) KR101337052B1 (ko)
CN (1) CN101321618B (ko)
BR (1) BRPI0620574A2 (ko)
CA (1) CA2630153A1 (ko)
WO (1) WO2007067950A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140082687A (ko) * 2011-09-06 2014-07-02 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 경질 구조 및 낮은 백페이스 시그너쳐 탄도 ｕｄ/물품 및 제조방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9012339B2 (en) * 2005-12-08 2015-04-21 E I Du Pont De Nemours And Company Multiaxial fabric for ballistic applications
US8166569B1 (en) * 2006-11-29 2012-05-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Multiaxial polyethylene fabric and laminate
US8256019B2 (en) * 2007-08-01 2012-09-04 Honeywell International Inc. Composite ballistic fabric structures for hard armor applications
CN103429422B (zh) 2011-01-12 2016-08-31 小利兰斯坦福大学理事会 复合叠层结构及其制造和使用方法
ITPN20110046A1 (it) * 2011-06-20 2012-12-21 Daniele Marino Protezione dagli agenti atmosferici per veicoli
US9023450B2 (en) 2011-09-06 2015-05-05 Honeywell International Inc. High lap shear strength, low back face signature UD composite and the process of making
US9023451B2 (en) 2011-09-06 2015-05-05 Honeywell International Inc. Rigid structure UHMWPE UD and composite and the process of making
US9194662B1 (en) * 2013-03-15 2015-11-24 Peter D. Poulsen Article for dispersing energy of a blast or impact
US20150030805A1 (en) * 2013-07-29 2015-01-29 Compagnie Chomarat Composite bi-angle and thin-ply laminate tapes and methods for manufacturing and using the same
CN103541108A (zh) * 2013-11-04 2014-01-29 吴江市祥盛纺织品有限公司 一种闪光棉记忆面料
CN103726193A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 吴江金名来丝绸进出口有限公司 一种抗菌面料
CN111020780B (zh) * 2019-12-19 2020-11-24 界首市华宇纺织有限公司 一种高粘度的保暖抗菌纱线及其生产工艺

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3354127A (en) * 1966-04-18 1967-11-21 Du Pont Aromatic copolyamides
US3819587A (en) * 1969-05-23 1974-06-25 Du Pont Wholly aromatic carbocyclic polycarbonamide fiber having orientation angle of less than about 45{20
US3673143A (en) * 1970-06-24 1972-06-27 Du Pont Optically anisotropic spinning dopes of polycarbonamides
US3869429A (en) * 1971-08-17 1975-03-04 Du Pont High strength polyamide fibers and films
JPS53294A (en) * 1976-06-23 1978-01-05 Teijin Ltd Preparation of aromatic polyamide with high degree of polymerization
US4183993A (en) * 1978-01-30 1980-01-15 Gulf States Paper Corporation Reinforced fabric and laminate made therewith
FR2469277A1 (fr) 1979-11-08 1981-05-22 Poudres & Explosifs Ste Nale Dispositif de protection contre les chocs et les explosions constitues de materiaux stratifies a base de fibres et de resine viscoelastique
US4457985A (en) * 1982-03-19 1984-07-03 Allied Corporation Ballistic-resistant article
US5160776A (en) * 1987-07-13 1992-11-03 Allied-Signal Inc. Ballistic-resistant composite article
US5124195A (en) * 1990-01-10 1992-06-23 Allied-Signal Inc. Flexible coated fibrous webs
US5677029A (en) * 1990-11-19 1997-10-14 Alliedsignal Inc. Ballistic resistant fabric articles
US6268301B1 (en) 1992-03-25 2001-07-31 Toyobo Co., Ltd. Ballistic-resistant article and process for making the same
JPH06220288A (ja) * 1993-01-28 1994-08-09 Dainippon Ink & Chem Inc 合成樹脂組成物およびそれをコーティングしてなる繊維
US5354605A (en) * 1993-04-02 1994-10-11 Alliedsignal Inc. Soft armor composite
US5935678A (en) * 1994-05-17 1999-08-10 Park; Andrew D. Ballistic laminate structure in sheet form
JPH0985865A (ja) * 1995-09-27 1997-03-31 Teijin Ltd 耐衝撃性能に優れた硬質複合製品
IT1282143B1 (it) * 1996-04-29 1998-03-12 Citterio Flli Spa Tessuto multiassiale multistrato, atto a essere utilizzato per impieghi balistici e procedimento per realizzare il suddetto tessuto
NL1003405C2 (nl) * 1996-06-24 1998-01-07 Dsm Nv Antiballistisch vormdeel.
JPH10271697A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Nippon Steel Corp 充電装置
IT1317268B1 (it) * 2000-04-17 2003-05-27 Citterio Flli Spa Tessuto multistrato rinforzato e procedimento per la sua realizzazione
EP1384041B1 (en) * 2001-05-03 2013-07-10 Barrday, Inc. Quasi-unidirectional fabric for ballistic applications
US6737368B2 (en) * 2001-12-19 2004-05-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Multiple threat penetration resistant articles
US6841492B2 (en) * 2002-06-07 2005-01-11 Honeywell International Inc. Bi-directional and multi-axial fabrics and fabric composites
AU2003304187A1 (en) * 2002-09-10 2005-01-04 Tex Tech Industries, Inc. Enhanced energy absorbing materials
ITMI20030295A1 (it) * 2003-02-19 2004-08-20 Citterio Flli Spa Materiale composito flessibile resistente alla penetrazione
JP4560829B2 (ja) * 2004-04-15 2010-10-13 日本電気硝子株式会社 複合材料
CA2571371A1 (en) 2004-06-21 2006-12-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Fibrous structures with enhanced ballistic performance
US9012339B2 (en) * 2005-12-08 2015-04-21 E I Du Pont De Nemours And Company Multiaxial fabric for ballistic applications
US7900267B2 (en) * 2005-12-08 2011-03-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Multiaxial fabric

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140082687A (ko) * 2011-09-06 2014-07-02 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 경질 구조 및 낮은 백페이스 시그너쳐 탄도 ｕｄ/물품 및 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN101321618A (zh) 2008-12-10
CN101321618B (zh) 2012-07-18
US8171569B2 (en) 2012-05-08
CA2630153A1 (en) 2007-06-14
EP1965975B1 (en) 2015-11-11
WO2007067950A1 (en) 2007-06-14
BRPI0620574A2 (pt) 2011-11-16
JP2009518526A (ja) 2009-05-07
JP5102775B2 (ja) 2012-12-19
US20090136706A1 (en) 2009-05-28
EP1965975A1 (en) 2008-09-10
KR101337052B1 (ko) 2013-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101393751B1 (ko) 탄도 적용을 위한 다축 직물
KR101313477B1 (ko) 다축 직물
KR101337052B1 (ko) 변형 반응성 점성 액체 중합체가 있는 다축 직물
US8166569B1 (en) Multiaxial polyethylene fabric and laminate
AU745095B2 (en) Hybrid protective composite
AU755697B2 (en) Hybrid protective composite
US7968476B1 (en) Fabric assembly suitable for resisting ballistic objects and method of manufacture
WO2015119696A1 (en) Composites and ballistic resistant armor articles containing the composites
US20120164371A1 (en) Fabric assembly suitable for resisting ballistic objects and method of manufacture
MX2008007113A (en) Multiaxial fabric with strain-responsive viscous liquid polymers
MX2008007115A (en) Multiaxial fabric for ballistic applications
MX2008007116A (es) Tejido multiaxial

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161028

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171027

Year of fee payment: 5