KR20090026865A - 방탄 헬멧의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방탄 헬멧의 제조방법에 관한 것으로, 파라계 아라미드섬유 또는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유의 직물(평직)을 열가소성 수지나 열경화성 수지에 함침한 프리프레그를 크기가 다르게 재단된 다수장을 적층하여 압착하는 방탄 헬멧의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 프리프레그화 하는 단계; 가장자리에 절취부가 형성된 다양한 크기의 프리프레그를 다수개 적층하되, 가운데 부분에는 작은 크기의 프리프레그를 삽입하여 적층하는 단계; 몰드에 삽입하여 140~180bar의 압력으로 가압성형하되, 150~170℃에서 20~30분간 유지하고, 40~60℃에서 5~15분간 냉각 후 탈형하는 단계;를 포함하여 구성되는 방탄 헬멧의 제조방법이 제공된다.

방탄 헬멧, 프리프레그

Description

방탄 헬멧의 제조방법{Method of bombproof helmet}

본 발명은 방탄 헬멧의 제조방법에 관한 것으로, 파라계 아라미드섬유 또는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유의 직물(평직)을 열가소성 수지나 열경화성 수지에 함침한 프리프레그를 크기가 다르게 재단된 다수장을 적층하여 압착하는 방탄 헬멧의 제조방법에 관한 것이다.

[문헌 1] 한국 실용신안등록 제0392560호, 2005.08.03

[문헌 2] 한국 특허등록 제0573959호, 2006.04.19

[문헌 3] 한국 특허공개번호 제0701976호, 1989.12.22

방탄 헬멧은 Para계 아라미드 섬유 또는 초고분자량 PE 섬유로 된 프리프레그를 다수장 적층하여 헬멧 모양으로 가압 성형하는 방법으로 제조된다.

Para계 아라미드 섬유는 직물로써 사용되고 있는 반면, 초고분자량 PE 섬유는 일방향 섬유직물, 즉 UD 직물을 이용하여 방탄 헬멧을 제조하고 있다.

이러한 헬멧은 반구형뿐만 아니라 귀, 관자놀이를 보호해야 하는 독일형 프릿츠 타입으로 제조할 경우 몰드(Mold) 압력이 균일하게 되지 못한 관계로 헬멧의 몰드에 맞추어 패턴 설계가 필요하다. 이 패턴 설계에 따라 반구형 몰드에 프리프레그가 여러 장 겹쳐 쌓고 압력을 가함으로써 보다 균일한 두께가 성형되기 때문에 패턴 설계가 매우 중요하다.

따라서 프리프레그를 일정 형상으로 재단하여 적층하는데, 종래의 경우는 둥근 형상의 가장자리에 톱니형태로 절취하고, 이를 다수장 적층하여 가압 성형하였다. 그리고 직물의 조직을 여러 가지로 제조하여 밀도 변화를 주거나 직물 형태를 달리하여 성형하였고, 내·외층의 수지를 달리하여 방호력을 높이는 방법들이 있었으나 큰 차이는 없이 공정이 복잡하였으며, 또한 이러한 복잡한 공정에 의해서 균일한 품질을 가질 수 없었다. 더욱이 코팅의 수지가 다름으로써 2단계의 압축공정이 필요하여 불편하고 생산성이 떨어졌다.

특히 종래의 경우는 다수장 적층되는 프리프레그의 크기와 형상이 모두 동일하였기 때문에, 가압성형하게 되면 상부 중앙부는 두껍게 형성되고, 하부 둘레 부 분은 두께가 얇아서 방호력에 있어 큰 차이가 발생하고, 하부 둘레 부분의 방호력은 매우 약해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 균일한 두께를 가지면서 가압 성형될 수 있도록 하기 위하여 다수장 적층되는 프리프레그의 형상을 동일하게 하지 않고, 통상의 크기보다 작은 것을 큰 프리프레그의 적층부 사이 사이에 넣어 가압 성형하는 방법으로 종래의 문제점을 해소하게 된다.

본 발명은 방탄 헬멧의 방호능력을 갖추는데 있어서 품질 관리 측면에서 언제나 일정하게 헬멧을 제조할 수 있게 된다. 즉, 반구형의 헬멧을 균일한 두께로 만들 수 있고, 방호능력에 따라 프리프레그의 적층수를 가감하여 즉시 조절할 수 있으며, 헬멧 제조의 성형조건에 의하여 경제적이고 신속하게 제조할 수 있게 된다.

본 발명은 다수장 적층되는 프리프레그(1)의 크기를 달리하여 제조함에 특징이 있다.

우선 적층되는 프리프레그(1)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 둥근 외형 의 가장자리에 잘려져나간 절취부(2)가 등간격으로 형성되어 있다. 그리고 다수장 적층되는 프리프레그(1)는 도 3과 같이 동일한 크기가 아니라 서로 다른 크기가 무작위의 순서로 적층된다.

따라서 이와 같이 절취부(2)가 있는 프리프레그(1)를 몰드(3)에 넣고 차곡차곡 쌓아간다. 이때 쌓을 때는 인접되는 프리프레그(1)의 절취부(2)가 동일한 위치에 오지 않도록 각각 일정 각도로 회전시키면서 적층한다.

상기와 같이 하지 않으면 헬멧이 반구형이므로 프리프레그(1)를 여러 겹 가압성형할 때 자연히 겹치는 부분이 생기고 이때 주름이 생겨 방호능력의 품질을 보증할 수 없게 된다. 즉 절취부(2)가 있는 가장자리부분의 두께보다 절취부(2)가 없는 중앙부는 주름이 생겨 더 두꺼워지게 된다. 이러한 두께의 차이가 일정한 방탄 능력을 상실하게 한다.

따라서 본 발명에서는 가장자리 부분에 주름이 생기지 않도록 절취부(2)를 형성시킨 프리프레그(1)를 사용하되, 적층되는 사이 사이에 크기가 작은 다른 것을 사용하고, 프리프레그(1)를 적층할 때 30°씩 회전시켜 적층하며, 이것을 몰드(3)에 넣고 압축과 열을 가하면 균일한 두께의 헬멧이 제조된다. 즉, 큰 프리프레그(1)의 사이에 적층된 작은 프리프레그(1)의 절취부(2)가 헬멧의 가운데 부분이 두꺼워지는 것을 방지하게 되어 가압성형이 양호하게 된다.

상기와 같은 제조 방법을 프리프레그(1) 소재별 구체적 실시예를 상술하면 다음과 같다.

우선, 파라계 아라미드섬유를 프리프레그화 하여 사용하는 경우이다. 이 경 우는 가장자리에 절취부(2)가 형성된 다양한 크기의 프리프레그(1)를 다수개 적층한다. 이 때 가운데 부분에는 작은 크기의 프리프레그(1)를 삽입하여 적층한다.

그리고 몰드(3)에 삽입하여 140~180bar의 압력으로 가압성형하되, 150~170℃에서 20~30분간 유지하고, 40~60℃에서 5~15분간 냉각 후 탈형한다.

다음은 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 이용한 경우로서, 위와 마찬가지로 열경화성 수지(Epoxy, 비닐에스터수지, 불포화폴리에스터수지) 등에 침지하여 프리프레그화시킨다.

가장자리에 절취부(2)가 형성된 다양한 크기의 프리프레그(1)를 다수개 적층한다. 이 때 가운데 부분에는 작은 크기의 프리프레그(1)를 삽입하여 적층한다.

그리고 몰드(3)에 넣어 140~180bar의 압력으로 가압성형하되, 초고분자 PE 섬유는 녹는 온도가 120℃이므로 이 이하의 온도인 90~120℃에서 20~30분간 유지하고, 40~60℃에서 5~15분간 냉각 후 탈형한다.

상기의 두가지 실시예에 있어서, 프리프레그(1)를 제조하는 단계에서는 내피와 외피를 다르게 제조한다. 즉, 내피는 15~20중량％, 외피는 35~40중량％를 사용한다.

상기에서 외피는 다수개의 프리프레그(1)가 적층될 때 최외곽의 것을 말하고, 내피는 외피의 내부에 적층되는 것을 말한다.

도 1은 방탄 헬멧의 사시도

도 2는 절취부가 형성된 프리프레그의 사시도

도 3은 크기가 다른 프리프레그의 예시도

도 4는 크기가 다른 프리프레그가 적층되어 몰드에 삽입된 상태도

도 5는 적층된 프리프레그가 가압성형되어 헬멧이 형성된 상태도

도 6은 방탄 헬멧의 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 프리프레그

2 : 절취부

3 : 몰드

Claims (2)

1. 파라계 아라미드섬유를 프리프레그화 하는 단계; 가장자리에 절취부(2)가 형성된 다양한 크기의 프리프레그(1)를 다수개 적층하되, 가운데 부분에는 작은 크기의 프리프레그(1)를 삽입하여 적층하는 단계; 몰드(3)에 삽입하여 140~180bar의 압력으로 가압성형하되, 150~170℃에서 20~30분간 유지하고, 40~60℃에서 5~15분간 냉각 후 탈형하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방탄 헬멧의 제조방법.
2. 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 프리프레그화 하는 단계; 가장자리에 절취부(2)가 형성된 다양한 크기의 프리프레그(1)를 다수개 적층하되, 가운데 부분에는 작은 크기의 프리프레그(1)를 삽입하여 적층하는 단계; 몰드(3)에 넣어 140~180bar의 압력으로 가압성형하되, 90~120℃에서 20~30분간 유지하고, 40~60℃에서 5~15분간 냉각 후 탈형하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방탄 헬멧의 제조방법.

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