KR20100101674A - 니트릴 고무 바인더에 기초한 내환경성 탄도 복합체 - Google Patents

니트릴 고무 바인더에 기초한 내환경성 탄도 복합체 Download PDF

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데이비드 에이. 허스트
브라이언 디. 알비즌
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Abstract

해수 및 유기 용매, 예컨대, 가솔린 및 다른 석유-베이스 물품과 같은 액체에 노출된 후에서 뛰어난 방탄성을 유지하는 방탄 직물 및 물품이 제공된다. 상기 직물은 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 갖는 니트릴 고무 바인더 중합체로 코팅된 고성능 섬유로 형성되며 니트릴 고무와 불소-함유 물질의 혼합물인 바인더로 임의로 코팅된다.

Description

니트릴 고무 바인더에 기초한 내환경성 탄도 복합체{Environmentally Resistant Ballistic Composite Based on a Nitrile Rubber Binder}
본 발명은 액체 노출로 인한 열화(deterioration)에 대한 저항성이 우수한 방탄 물품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 해수와 같은 액체 및 가솔린 및 다른 석유-베이스 제품과 같은 유기 용매에 노출된 후에 이들의 우수한 방탄성(ballistic resistance performance)을 유지하는 방탄 직물 및 물품에 관한 것이다.
발사체(projectiles)에 대한 우수한 저항성을 갖는 고강도 섬유를 포함하는 방탄 물품은 잘 알려져 있다. 방탄 조끼, 헬멧, 차량용 패널 및 군장비의 구성 부재와 같은 물품은 고강도 섬유를 포함하는 직물로 전형적으로 제조된다. 통상적으로 사용되는 고강도 섬유로는 폴리에틸렌 섬유, 폴리(페닐렌디아민 테레프탈아미드)와 같은 아라미드 섬유, 그라파이트 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유 등을 포함한다. 조끼 혹은 조끼의 일부분과 같은 많은 적용에서, 상기 섬유는 직조 혹은 편직된 직물로 사용될 수 있다. 다른 적용에서, 상기 섬유는 중합체 매트릭스로 캡슐화되거나 혹은 임베디드되어 단단한 혹은 유연한 직조된(woven) 혹은 부직(non-woven) 직물로 형성된다. 바람직하게, 본 발명에 의한 직물을 형성하는 개개의 섬유 각각은 바인더 (매트릭스) 물질로 실질적으로 코팅되거나 혹은 캡슐화된다.
다양한 방탄 구성이 헬멧, 패널 및 조끼와 같은 단단한 혹은 부드러운 방호 물품(armor articles)의 형성에 유용한 것으로 알려져 있다. 예를들어, U.S. 특허 4,403,012, 4,457,985, 4,613,535, 4,623,574, 4,650,710, 4,737,402, 4,748,064, 5,552,208, 5,587,230, 6,642,159, 6,841,492, 6,846,758는 신장된 사슬 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 물질로 제조된 고강도 섬유를 포함하는 방탄 복합체를 기술하고 있으며, 이들 문헌은 모두 본 명세서에 참고로 포함된다. 상기 복합체는 총알, 포탄, 파편 등과 같은 발사체로 부터의 고속 충격에 의한 침투 및 관통에 대하여 다양한 정도의 저항성을 나타낸다.
예를들어, U.S. 특허 4,623,574 및 4,748,064는 탄성중합체 매트릭스내에 임베디드된 고강도 섬유를 포함하는 단순한 복합체 구조를 개시한다. U.S. 특허 4,650,710는 고강도의, 연장된 사슬 폴리올레핀(신장된 사슬 polyolefin, ECP)섬유로 구성된 다수의 가용성 층을 포함하는 가요성 물품의 제조를 개시한다. 네트워크 섬유는 저모듈러스 탄성중합체 재료로 코팅된다. U.S. 특허 5,552,208 및 5,587,230 고강도 섬유의 최소 하나의 네트워크 및 비닐 에스테르 및 디알릴 프탈레이트를 포함하는 매트릭스 조성물을 포함하는 물품 및 물품 제조방법을 개시한다. U.S. 특허 6,642,159는 매트릭스에 위치하는 필라멘트의 네트워크를 포함하는 다수의 섬유층과 이들 사이의 탄성중합체 층을 갖는 경성(rigid) 내충격성 복합체를 개시한다. 상기 복합체는 발사체의 관통에 대한 방호물의 보호를 증대시키기 위해 단단한 플레이트에 결합된다.
단단한 혹은 경성인 신체 방호물은 우수한 방탄성을 제공하지만, 매우 뻣뻣하고 부피가 클 수 있다. 따라서, 방탄 조끼와 같은 신체 방호복은 가요성 혹은 부드러운 방호 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 가요성 혹은 부드러운 재료는 우수한 방탄성을 나타내지만, 이들은 또한, 민물(fresh water), 해수 및 유기 용매, 예컨데, 석유(petroleum), 가솔린, 건 루베(gun lube) 및 석유로 부터 유래된 다른 용매를 포함하는 액체에 대하여 저조한 저항성을 나타낸다. 이러한 재료가 액체에 노출되거나 혹은 침지되는 경우에, 이러한 재료의 방탄성능이 저하되는 것으로 알려져 있으므로 이는 문제시 된다. 더욱이, 직물의 내구성 및 내마모성 뿐만 아니라, 내수성 혹은 내화학물질성을 개선하기 위해 직물 표면에 보호필름을 적용하는 것이 알려져 있지만, 상기 필름으로 인하여 직물의 무게가 증가한다.따라서, 다양한 액체와 접촉되거나 혹은 다양한 액체에 침지된 후에도 허용가능한표준 방탄성을 나타내며, 또한, 중합체 바인더 코팅 뿐만 아니다, 보호 표면필름을 사용하지 않더라도 우수한 내구성을 갖는 부드럽고, 가요성 있는 방탄 재료가 이 기술분야에서 요구된다. 본 발명은 상기 필요성에 대한 해결방안을 제공하는 것이다.
상기한 요구되는 모든 특성을 제공할 수 있는 통상의 바인더 재료 (이 기술분야에서는 일반적으로 중합체 "매트릭스" 재료로 칭하여진다.)는 거의 없다. 니트릴 고무 중합체가 이들의 해수에 의한 용해(dissolution), 침투(penetration) 및/또는 증발(transpiration) 에 대한 저항성 및 하나 또는 그 이상의 유기 용매, 예컨데, 디젤 가솔린, 비-디젤 가솔린, 건 루베(gun lube), 석유 및 석유로 부터 유래된 유기 용매에 의한 용해(dissolution), 침투(penetration) 및/또는 증발(transpiration)에 대한 저항성으로 인하여 다른 기술분야에서는 바람직하다. 니트릴 고무 혹은 니트릴 고무-함유 코팅이 잠재적으로 유해한 액체에 장기간 동안 노출된 후에 방탄 직물의 방탄성 유지에 이롭게 기여하며, 우수한 가요성을 유지되며, 이러한 잇점을 달성하기 위해 표면 보호필름을 필요로 하지 않는다. 방탄 섬유 재료를 니트릴 고무 혹은 니트릴-함유 중합체 및 불소-함유 올리고머 및 불소-함유 수지를 포함하는 불소-함유 중합체의 혼합물을 포함하는 조성물로 코팅하는 경우에, 우수한 방탄 및 환경적 특성이 또한 달성된다.
본 발명은 어레이(an array)로 정렬된 다수의 섬유를 포함하며, 상기 섬유는 합체되어 직물을 형성하며, 상기 섬유는 약 7g/denier 이상의 인성(tenacity) 및 약 150g/denier 이상의 인장 모듈러스(tensile modulus)를 가지며; 그리고 상기 섬유는 그 위에 니트릴 고무 중합체를 포함하는 중합체 바인더 물질을 가지며, 상기 바인더는 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 또는 그 이상의 유기 용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 가지며, 상기 니트릴 고무 중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 가지며, 상기 중합체 바인더 물질은 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%를 구성하는 직조되지 않은(non-woven) 방탄 직물을 제공한다.
본 발명은 또한, 방탄 직물 제조방법을 제공하며, 상기 방법은 단계 Ⅰ) 또는 단계 Ⅱ)를 포함하며, 여기서;
Ⅰ) 중합체 바인더 물질을 다수의 섬유상에 적용하는 단계 그리고 그 후에, 상기 섬유로 부터 부직물을 형성하는 단계; 상기 섬유는 약 7g/denier 이상의 인성(tenacity) 및 약 150g/denier 이상의 인장 모듈러스(tensile modulus)를 가지며; 상기 중합체 바인더 물질(material)은 니트릴 고무 중합체를 포함하며, 상기 바인더는 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 또는 그 이상의 유기 용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 가지며, 상기 니트릴 고무 중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 가지며, 상기 중합체 바인더 물질은 상기 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%를 구성하거나; 혹은
Ⅱ) 다수의 섬유를 적어도 하나의 섬유층으로 조직화(organizing)하는 단계, 그 후에, 부직물을 형성하도록 적어도 하나의 섬유층을 중합체 바인더 물질과 결합하는 단계(combining)를 포함하며; 상기 섬유는 약 7g/denier 이상의 인성(tenacity) 및 약 150g/denier 이상의 인장 모듈러스(tensile modulus)를 가지며; 상기 중합체 바인더 물질(material)은 니트릴 고무 중합체를 포함하며, 상기 바인더는 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 또는 그 이상의 유기 용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 가지며, 상기 니트릴 고무 중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 가지며, 상기 중합체 바인더 물질은 상기 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%를 구성한다.
나아가, 본 발명은 적어도 하나의 불소-함유 물질 및 적어도 하나의 니트릴 고무 삼중합체의 혼합물을 포함하는 중합체 조성물을 제공한다.
본 발명의 방탄 물질 및 물품은 물, 특히 해수 및 유기용매, 특히, 가솔린과 같은 석유로 부터 유래된 용매에 노출된 후에도 뛰어난 탄도 관통 저항성( ballistic penetration resistance)이 유지된다.
본 발명의 방탄 물질 및 물품은 물, 특히 해수 및 유기용매, 특히, 가솔린과 같은 석유로 부터 유래된 용매에 노출된 후에도 뛰어난 탄도 관통 저항성( ballistic penetration resistance)을 유지(보유)함을 특징으로 한다. 본 발명의 방탄(ballistic resistant) 직물 및 물품은 니트릴 고무 중합체를 포함하며, 물, 예컨대 해수에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 이상의 유기 용매, 예컨대 디젤 가솔린, 비-디젤 가솔린(non-diesel gasoline), 건 루베(gun lube), 석유 및 석유로 부터 유래된 유기용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 갖는 중합체 바인더 물질로 코팅된 고인성 섬유로 형성된다.
본 발명에 의한 목적에서, 뛰어난 탄도 관통 저항성을 갖는 물품은 변형 발사체(deformable projectiles)에 대한 우수한 저항성 및 파편(fragments), 예컨대, 유산탄(shrapnel)의 관통에 대한 우수한 저항성을 나타낸다. 본 발명에 의한 물품은 액체에 노출된 후에, 파편, 특히, 16-그레인 라이트 서큘러 실린더(16-grain Right Circular Cylinder, RCC)에 대한 방탄 성능이 특히 높게 유지됨을 나타낸다. 본 발명의 목적에서, "섬유(fiber)"는 폭 및 두께를 가로지르는 치수에 비하여 길이 치수가 훨씬 큰 신장체(elongate body)이다. 본 발명에 사용되는 섬유의 횡-단면(cross-section)은 매우 다양할 수 있다. 이들은 횡단면이 원형, 평평한 형태(flat) 혹은 가늘고 긴 형태(oblong)일 수 있다. 따라서, 용어 섬유는 필라멘트(filaments), 리본(ribbons), 스트립(strips) 및 규칙적인 혹은 불규칙적인 횡단면을 갖는 것 등을 포함한다. 이들은 또한, 섬유의 길이축 혹은 세로축으로 부터 돌출하는 하나 이상의 규칙적인 혹은 불규칙적인 로브(lobes)를 갖는 불규적적인 혹은 규칙적인 멀티-로브 횡단면(multi-lobal cross-section)일 수 있다. 섬유가 단일 로브이며, 실질적으로 원형 횡단면을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현에서, 본 발명의 방탄 직물은 단일층, 모노리스 구성요소(single-layer, monolithic element)로 통합되는, 오버래핑된, 부직 섬유 플라이(overlapping, non-woven fibrous plies)를 다수 포함하는 부직물이다. 상기 구현에서, 각각의 플라이(ply)는 단일 방향, 실질적으로 평행한 어레이(array)로 정렬된 오버래핑되지 않은 섬유의 배열(arrangement)을 포함한다. 이러한 타입의 섬유 배열은 이 기술분야에 "유니테이프(unitape)"(단일방향 테이프)로 알려져 있으며, 본 명세서에서 "단일 플라이(single ply)"라 한다. 본 명세서에서 사용된 "어레이(array)"는 섬유 혹은 얀의 정연한 배열을 기술하며, "평행한 어레이 (parallel array)"는 섬유 혹은 얀의 정연한 평행한 배열을 기술한다. 섬유 "층(layer)"은 하나 이상의 플라이를 포함하는 직조된(woven) 혹은 직조되지 않은(non- woven) 섬유 혹은 얀의 평평한 배열을 기술한다. 본 명세서에서 사용된 "단일-층(single-layer)" 구조는 단일의 일원화된 구조로 통합되는, 하나 이상의 개개의 섬유 플라이로 이루어지는 모노리스 구조를 말한다. "통합(consolidating)"은 각각의 섬유 플라이와 함께 중합체 바인더 물질이 단일의 일원화된 층( a single unitary layer)으로 결합됨을 의미한다. 통합(consolidation)은 건조, 냉각(cooling), 가열, 가압 혹은 이들의 조합에 의해 일어날 수 있다. 용어 "복합체(composite)"는 섬유와 중합체 바인더 물질의 통합된 조합을 말한다.
본 발명의 바람직한 부직물은 다수의 적층된, 오버래핑 플라이(다수의 유니테이프)를 포함하며, 각각의 단일한 플라이의 길이 섬유방향에 대하여, 상기 각각의 단일한 플라이(유니테이프)의 평행한 섬유는 각각의 인접한 단일 플라이의 평행한 섬유에 대하여 직교(0°/90°)하도록 위치된다. 오버래핑 부직 섬유 플라이의 적층(stack)은 열과 압력하에 혹은 개개의 섬유 플라이의 중합체 수지 조성물 코팅을 부착(adhering)시켜서 단일-층, 모노리스 구성요소를 형성하도록 통합되며, 단일-층, 모노리스 구성요소는 이 기술분야에서 단일-층, 통합된 네트워크(a single-layer, consolidated network)로 칭하여지며, 여기서, "통합된 네트워크(consolidated network)"는 섬유 플라이와 중합체 바인더 물질의 통합된(병합된(merged))된 조합을 기술한다. 본 명세서에서 사용된 중합체 바인더 물질은 또한, 이 기술분야에서 중합체 매트릭스 조성물로 칭하여 진다. 용어 "중합체 바인더 물질" 및 "중합체 매트릭스 조성물"은 본 명세서에서 상호교환적으로 사용되며, 접착특성으로 혹은 잘 알려져 있는 열 및/또는 압력 조건이 가하여진 후에, 섬유가 서로 결합(bind)시키는 물질을 말한다.
이 기술분야에 통상적으로 알려져 있는 바와 같이, 하나의 플라이의 섬유 정렬 방향(alignment direction)이 다른 플라이의 섬유 정렬 방향에 대하여 일정한 각도로 회전되도록 개개의 섬유 플라이가 크로스-플라이(cross-ply)되는 경우에, 우수한 방탄성이 달성된다. 보다 바람직하게, 섬유 플라이는 0°및 90°각도로 직교하도록 크로스-플라이되지만, 인접한 플라이는 다른 플라이의 길이 섬유 방향(longitudinal fiber direction)에 대하여 사실상 약 0°내지 약 90°사이의 어떠한 각도로 배열될 수 있다. 예를들어, 5개의 플라이 부직 구조는 0°/45°/90°/45°/0°혹은 다른 각도의 방향으로된 플라이를 가질 수 있다. 이와 같이 회전된 단일방향 정렬(alignments)은 예를들어, U.S. 특허 4,457,985; 4,748,064; 4,916,000; 4,403,012; 4,623,573; 및 4,737,402에 기술되어 있다.
가장 전형적으로, 부직물은 1 내지 약 6개의 플라이를 포함하지만, 다양한 적용처에서 요구되는 바에 따라, 약 10 내지 약 20개의 플라이와 같이 많은 플라이를 포함할 수 있다. 플라이의 수가 증가할 수록 많을 수록 방탄성이 커지지만 또한 중량도 커진다. 따라서, 본 발명의 섬유 혹은 물품을 형성하는 섬유 플라이의 수는 직물 혹은 물품의 최종 용도에 따라 달라진다. 예를들어, 군용 신체 방호 조끼는 바람직한 1.0 pound/ft2의 면밀도(areal density)(4.9 kg/㎡)가 달성되는 복합체 물품을 형성하기 위해, 총 약 20 플라이 (혹은 층) 내지 약 60개의 개개의 플라이 (혹은 층)를 필요로 할 수 있으며, 상기 플라이/층은 본 명세서에 기술된 고-강도 섬유로 형성된 직조된(woven), 편직된(knitted), 펠트된(felted) 혹은 직조되지 않은(non- woven) 직물 (평행하여 배향된 섬유 혹은 다른 배치(arrangements))일 수 있다. 다른 구현에서, 법 집행(law enforcement)용 신체 방호 조끼는 NIJ(National Institute of Justice) 위험도(Threat Level)에 따라 다른 플라이/층(plies/layers)의 수를 가질 수 있다. 예를들어, NIJ 위험도ⅢA 조끼는 총 22 플라이/층 일 수 있다. 낮은 NIJ 위험도에 대하여는 더 적은 플라이/층이 사용될 수 있다.
통합된 부직물은 U.S. 특허 6,642,159에 기술된 방법과 같은 잘-알려져 있는 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 특허는 본 명세서에 참고로 포함된다. 나아가, 본 발명의 섬유 플라이는 섬유 대신에 얀을 또한 포함할 수 있으며, 여기서 "얀(yarn)"은 다수의 필라멘트로 구성되는 스트랜드(strnad)이다. 직조되지 않은(non-woven) 섬유 플라이는 평행한 어레이 대신에 랜덤 배향(random orientation)된 섬유를 포함하며, 통상적으로 알려져 있는 기술을 사용하여 형성된 펠트 구조를 또한 포함할 수 있다. 본 발명의 물품은 또한, 직조된 직물(woven fabrics), 단일방향 섬유 플라이로 형성된 부직물(non-woven fabrics) 및 부직 펠트 직물의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현에서, 본 발명의 방탄 직물은 직조된 직물(woven fabrics)을 포함한다. 직조된 직물은 어떠한 직물의 짜임(weave), 예컨대, 평직(plain weave), 크로우풋 짜임(crowfoot weave), 바스켓 짜임(basket weave), 수자직(satin weave), 능직(twill weave) 등을 사용하는 이 기술분야에 잘 알려져 있는 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 평직이 가장 일반적이며, 여기서 섬유는 직교 직물은 0°/90°배향(orientation)으로 서로 짜여진다. 다른 구현에서, 혼성구조(hybrid structure)로 조립될 수 있으며, 여기서 직조된 직물과 부직물이 합하여지고 예를들어, 통합(consolidation)으로 상호 연결(interconnected)될 수 있다. 짜기(weaving) 전에, 각각의 직조된 직물 재료의 개개의 섬유는 부직물에서와 유사한 방식으로 본 발명에 의한 중합체 바인더 물질로 코팅되거나 혹은 코팅되지 않을 수 있다.
본 발명의 직물을 형성하는 섬유는 고강도, 고인장 모듈러스 섬유를 포함한다. 본 명세서에서 사용된, "고강도, 고인장 모듈러스 섬유"는 바람직하게는 적어도 약 7 g/denier 이상의 인성(tenacity), 바람직하게는 적어도 약 150 g/denier 이상의 인장 모듈러스(tensile modulus) 그리고 바람직하게는 적어도 약 8 J/g 이상의 파단 에너지(energy-to-break)를 갖는 것이며, 각각은 ASTM D2256로 측정된다. 본 명세서에 사용된, 용어 "데니어(denier)"는 선형 밀도(linear density)의 단위를 말하며, 섬유 혹은 얀 9000 미터당 그램 질량과 같다. 본 명세서에서 사용된 용어 "인성(tenacity)"는 스트레스되지 않은 시편(unstressed specimen)의 단위 선형밀도 (데니어)당 힘(force)(grams)으로 표현되는 인장 스트레스(tensile stress)를 말한다. 섬유의 "초기 모듈러스(initial modulus)"는 변형에 대한 저항성인 물질의 대표적인 특성이다. 용어 "인장 모듈러스(tensile modulus)"는 인성 변화 (데니어당 그램-포스(grams-force), g/d로 나타내어짐) 대 스트레인(strain) 변화 (본래 섬유 길이의 분획(fraction)으로 나타내어짐 (in/in))의 비를 말한다.
특히 적합한 고-강도, 고 인장모듈러스 물질로는 폴리올레핀 섬유, 특히 신장된 사슬(extended chain) 폴리올레핀 섬유, 예컨대 고배향된, 고분자량 폴리에틸렌 섬유, 특히 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 및 초고분자량 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 또한 적합한 것은 아라미드 섬유, 특히 파라-아라미드 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 나트탈레이트 섬유, 신장된 사슬 폴리비닐 알코올 섬유, 신장된 사슬 폴리아크릴로니트릴 섬유, 폴리벤자졸 섬유(polybenzazole 섬유), 예컨대 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole, PBO) 및 폴리벤조티아졸(PBT) 섬유, 액정 코폴리에스테르 섬유이다. 이들 섬유 타입 각각은 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있다.
폴리에틸렌의 경우에, 바람직한 섬유는 적어도 500,000, 바람직하게는 적어도 약 백만 그리고 보다 바람직하게는 2백만 내지 5백만 사이의 분자량을 갖는 신장된 사슬 폴리에틸렌이다. 이러한 신장된 사슬 폴리에틸렌 (신장된 사슬 폴리에틸렌 , ECPE) 섬유는 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 4,137,394 혹은 4,356,138에 기술되어 있는 것과 같은 용액 스피닝 공정으로 성장될 수 있거나 혹은 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 4,551,296 및 5,006,390에 기술되어 있는 것과 같이 겔 구조를 형성하도록 용액으로 부터 방사될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 섬유 타입은 Honeywell International Inc.에서 상표 SPECTRA®로 판매되는 폴리에틸렌 섬유이다. SPECTRA® 섬유는 이 기술분야에 잘 알려져 있으며, 예를들어, U.S. 특허 4,623,547 및 4,748,064에 기술되어 있다.
또한, 특히 바람직한 것은 아라미드 (방향족 폴리아미드) 혹은 파라-아라미드 섬유이다. 이러한 것은 상업적으로 이용가능하며, 예를들어, U.S. 특허 3,671,542에 기술되어 있다. 예를들어, 유용한 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)필라멘트는 상표명 KEVLAR®로 DuPont사에서 상업적으로 제조된다. 본 발명의 실시에 또한 유용한 것은 상표명 NOMEX®로 DuPont사에서 상업적으로 제조되는 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드) 섬유, 상표명 TWARON®로 테이진(Teijin)에서 성업적으로 제조되는 섬유; 상표명 Heracron®로 한국의 Kolon Industries, Inc에서 상업적으로 제조되는 아라미드 섬유; 러시아의 Kamensk Volokno JSC에서 상업적으로 제조되는 p-아라미드 섬유 SVM™ 및 Rusar™ 및 러시아의 JSC Chim Volokno에서 상업적으로 제조되는 Armos™ p-아라미드 섬유이다.
본 발명의 실시에 적합한 폴리벤자졸 섬유는 상업적으로 이용가능하며, 예를들어, 각각 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 5,286,833, 5,296,185, 5,356,584, 5,534,205 및 6,040,050에 개시되어 있다. 본 발명의 실시에 적합한 액정 코폴리에스테르 섬유는 상업적으로 이용가능하며, 예를들어, 각각 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 3,975,487; 4,118,372 및 4,161,470에 개시되어 있다.
적합한 폴리프로필렌 섬유로는 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 4,413,110에 기술되어 있는 고배향된 신장된 사슬 폴리프로필렌 (ECPP)섬유를 포함한다. 적합한 폴리비닐 알코올 (PV-OH) 섬유는 예를들어, 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 4,440,711 및 4,599,267에 기술되어 있다. 적합한 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 섬유는 예를들어, 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 4,535,027에 기술되어 있다. 각각의 이들 섬유 타입은 통상적으로 알려져 있으며, 광범위하게 상업적으로 이용가능하다.
본 발명에 사용하기에 적합한 다른 섬유 타입으로는 유리 섬유, 탄소로 부터 형성된 섬유, 현무암(basalt) 혹은 다른 무기물로 부터 형성된 섬유, 경질 막대형 섬유(rigid rod 섬유), 예컨대, M5® 섬유 및 상기한 모든 재료의 조합을 포함하며, 이들 모두는 상업적으로 이용가능하다. 예를들어, 섬유상 플라이는 SPECTRA® 섬유와 Kevlar® 섬유의 조합으로 부터 형성될 수 있다. M5® 섬유는 피리도비스이미다졸-2,6-디일(2,5-디히드록시-p-페닐렌)을 포함하는 단단한 막대형 섬유이며, Magellan Systems International(리치몬드, 버지니아)에서 제조되며, 예를들어, 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 5,674,969, 5,939,553, 5,945,537, 및 6,040,478에 기술되어 있다. 특히 바람직한 섬유로는 M5® 섬유, 폴리에틸렌 SPECTRA® 섬유, 아라미드 Kevlar® 섬유 및 아라미드 TWARON® 섬유를 포함한다. 상기 섬유는 어떠한 적합한 데니어, 예컨대, 예를들어, 50 내지 약 3000 데니어, 보다 바람직하게는 약 200 내지 3000 데니어, 가장 바람직하게는 약 650 내지 약 1500 데니어일 수 있다.
본 발명의 목적에 가장 바람직한 섬유는 고-강도, 고인장 모듈러스의 신장된 사슬 폴리에틸렌 섬유 혹은 고-강도, 고인장 모듈러스 파라-아라미드 섬유이다. 상기한 바와 같이, 고-강도, 고인장 모듈러스 섬유는 약 7 g/denier 이상의 바람직한 인성(tenacity), 약 150 g/denier 이상의 바람직한 인장 모듈러스 및 8 J/g 이상의 바람직한 파단 에너지를 갖는 것이며, 각각은 ASTM D2256로 측정된다. 본 발명의 바람직한 구현에서, 섬유의 인성는 약 15 g/denier 이상, 바람직하게는 약 20 g/denier 이상, 보다 바람직하게는 약 25 g/denier 이상 그리고 가장 바람직하게는 약 30 g/denier 이상이어야 한다. 본 발명의 섬유는 또한, 약 300 g/denier 이상, 보다 바람직하게는 약 400 g/denier 이상, 보다 바람직하게는 약 500 g/denier 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 1,000 g/denier 이상 그리고 가장 바람직하게는 약 1,500 g/denier 이상의 바람직한 인장 모듈러스를 갖는다. 본 발명의 섬유는 또한, 약 15 J/g 이상, 보다 바람직하게는 약 25 J/g 이상, 보다 바람직하게는 약 30 J/g 이상의 바람직한 파단에너지(energy-to-break)를 가지며 그리고 가장 바람직하게는 약 40 J/g 이상의 파단에너지를 갖는다.
이들 조합된 고강도 특성(high strength properties)은 잘-알려져 있는 공정을 사용하여 얻을 수 있다. U.S. 특허 4,413,110, 4,440,711, 4,535,027, 4,457,985, 4,623,547 4,650,710 및 4,748,064는 본 발명에 사용되는 바람직한 고강도, 신장된 사슬 폴리에틸렌 섬유의 형성에 대하여 일반적으로 기재하고 있다. 용액 성장(solution grown) 혹은 겔 섬유(gel fiber) 공정을 포함하는 이러한 방법은 이 기술분야에 잘 알려져 있다. 파라-아라미드 섬유를 포함하는 각각의 다른 바람직한 섬유 타입을 형성하는 방법 또한, 이 기술분야에 통상적으로 알려져 있으며 상기 섬유는 상업적으로 이용가능하다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 직조된 직물 혹은 부직물에 존재하는 각각의 섬유는 하나 이상의 표면을 가지며, 상기 섬유의 표면은 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 이상의 유기 용매에 의한 용해에 대한 저항성이 있는 중합체 바인더 물질로 적어도 부분적으로 코팅된다. 일반적으로, 중합체 바인더 물질의 코팅은 다수의 섬유 플라이를 효과적으로 병합, 즉, 통합하기 위해 필요하다. 가장 바람직하게는, 개개의 섬유 각각의 표면이 바람직하게는 100%로 상기 중합체 물질로 커버되도록 각 섬유의 외부 표면(outer surface)은 물 및 유기 용매 저항성 중합체 바인더 물질로 코팅된다. 직물이 다수의 얀을 포함하는 경우에, 얀의 단일 스트랜드를 형성하는 각각의 섬유는 중합체 바인더 물질로 바람직하게 코팅된다.
상기한 바와 같이, 방탄 직물을 구성하는 섬유는 이 기술분야에서 또한 중합체 매트릭스 물질로 통상적으로 칭하여지는 중합체 바인더 물질로 코팅된다. 상기 중합체 바인더 물질은 하나 이상의 구성성분을 포함하며, 상기 섬유 및 섬유 플라이(즉, 다수의 유니테이프)가 서로 통합 혹은 병합되는 것을 용이하게 한다. 상기 섬유 층을 형성하는 각 섬유의 표면은 중합체 매트릭스 물질로 적어도 부분적으로 코팅되며, 상기 본 발명의 직물을 형성하는 섬유 각각은 바인더 물질로 바람직하게는 실질적으로 코팅된다.
본 발명의 섬유는 니트릴 고무 중합체, 바람직하게는 경화되지 않은 (가교되지 않은) 니트릴 고무를 포함하는 바인더 물질로 코팅된다. 경화된 혹은 가교된 니트릴 고무는 경화되지 않은 니트릴 고무 보다 높은 모듈러스를 가지며, 따라서, 가교되지 않은 물질보더 더 뻣뻣하며(stiff), 이는 일부의 부드러운 신체 방호 적용물에서 우려되는 것이다. 니트릴 고무 중합체는 물, 예를들어, 염수 및 유기 용매, 예컨대, 가솔린에 대한 바람직한 저항성이 달성되며, 직물에 대한 우수한 박리 강도 및 가요성(flexibility)을 부여하므로 특히 바람직한 것이다. 상기 우수한 박리 강도 및 가요성은 모두 우수한 내구성을 나타낸다. 니트릴 고무 중합체는 아크릴로니트릴과 부타디엔의 불포화 공중합체류이며, 다른 특성을 갖는 많은 다른 종류가 이용가능하다. 예를들어, 유기용매, 예컨대 오일 및 가솔린에 대한 바람직한 저항성은 니트릴 고무의 아크릴로니트릴 함량 대 부타디엔 함량을 조절하므로써 제어되거나 혹은 다른 특성, 예컨대 극온 저항성(resistance to extreme temperatures)과 균형되도록 할 수 있다. 극성으로 인하여, 높은 아크릴로니트릴 함량을 갖는 니트릴 고무가 낮은 아크릴로니트릴 함량을 갖는 니트릴 고무에 비하여 오일 및 가솔린에 대하여 우수한 저항성을 갖는다. 낮은 아크릴로니트릴 함량을 갖는 니트릴 고무또한, (높은 아크릴로니트릴 함량을 갖는 중합체 정도로 우수하지는 않지만,) 오일 및 가솔린에 대한 우수한 저항성을 나타내지만, 우수한 가요성 및 탄성(resilience)을 나타냄에 반하여, 높은 아크릴로니트릴 함량을 갖는 중합체는 높은 강성(stiffness) 및 낮은 가요성을 나타낸다. 본 발명에서, 요구되는 방탄 직물의 타입에 따라 아크릴로니트릴과 부타디엔 사이의 균형을 유지하는 것이 중요하다.
일반적으로, 니트릴 고무 바인더 (혹은 바인더의 니트릴 고무 성분)는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 갖는다. 부드러운 방호적용용에 대하여, 니트릴 고무는 약 15 wt.% 내지 약 30 wt.%, 보다 바람직하게는 약 20wt.% 내지 약 30 wt.%의 아크릴로니트릴 함량을 갖는 것이 바람직하다. 가요성 있는 부드러운 방호 물품의 형성에 대하여, 니트릴 고무는 ASTM D638 시험절차에 따라 약 6,000psi (41.4 MPa) 이하 혹은 37℃에서 측정된, 낮은 인장 모듈러스, 특히 초기 인장 모듈러스를 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게, 가요성 있는 부드러운 방호물에 대한 니트릴 고무의 초기 인장 모듈러스는 약 4,000 psi(27.6 MPa) 이하, 보다 바람직하게는 약 2400 psi (16.5 MPa) 이하, 보다 바람직하게는 1200 psi (8.23 MPa) 이하, 그리고 가장 바람직하게는 약 500 psi (3.45 MPa) 이하이다. 니트릴 고무의 유리전이온도(Tg)는 약 0℃ 미만, 보다 바람직하게는 약 -40℃ 미만, 그리고 가장 바람직하게는 약 -50℃ 미만인 것이 바람직하다. 또한, 니트릴 고무는 적어도 약 50%, 보다 바람직하게는 적어도 약 100%의 바람직한 파단신율(elongation to break)을 가지며, 가장 바람직하게는 적어도 약 300%의 파단신율을 갖는다.
단단한 방호 적용용에서, 상기 니트릴 고무는 약 31 wt.% 내지 약 50 wt.%, 보다 바람직하게는 약 40 wt.% 내지 약 50 wt.%의 바람직한 아크릴로니트릴 함량을 갖는 것이 바람직하다. 아크릴로니트릴 함량이 높은 니트릴 고무 바인더는 아크릴로니트릴 물질이 낮은 것에 비하여 높은 인장 모듈러스를 가지며, 따라서, 경성(rigid) 방호 적용용에 특히 매우 적합하다. 또한, 가교된 니트릴 고무가 가교되지 않은 고무에 비하여 높은 인장 모듈러스를 갖는다. 특히 니트릴 고무에 대하여 적어도 3가지의 구별되는 가교 메카니즘이 있으며, 한 가지는 단단한 방호물(ZnO)에 더 적합하고 두 가지는 부드러운 방호물(황 및 과산화물)에 더 적합하다. 이들 구별되는 메카니즘은 필요에 따라, 조합되거나 조작될 수 있다. 낮은 모듈러스 니트릴 고무-베이스 복합체가 광범위한 용도에 적합하지만, 높은 모듈러스 물질이 경질(rigid) 및 단단한 방호물의 제조에는 더 적합하다. 본 명세서에서 사용된 용어, 인장 모듈러스는 섬유에 대하여는 ASTM 2256로 그리고 중합체 조성물 물질에 대하여는 ASTM D638으로 측정된 탄성 모듈러스(modulus of elasticity)를 의미한다.
본 발명의 바람직한 구현에서, 상기 니트릴 고무 중합체는 아크릴로니트릴 단량체, 부타디엔 단량체 및 다른 단량체 성분, 예컨대 N-메틸올 아크릴아미드 혹은 카르복시산, 예컨대 메타크릴산을 포함하는 니트릴 고무 삼중합체를 포함한다. 바람직하게, 상기 니트릴 고무는 카르복실화된 니트릴 고무(XNBR) 삼중합체를 포함한다. 바람직한 XNBR 삼중합체는 카르복시산 단량체를 약 0.1 wt% 내지 약 20 wt%, 보다 바람직하게는 약 1 wt.% 내지 약 10 wt.%로 바람직하게 포함하며, 가장 바람직하게는 카르복시산 단량체를 약 1wt.% 내지 약 5 wt.%로 포함한다. 이들 양으로 한정되는 것은 아니다. 카르복실화된 니트릴 고무를 포함하는 바인더 물질은 뛰어난 내마모성 및 우수한 강도를 갖는 직물로 제조되므로 바람직한 것이다. 이러한 삼중합체는 이 기술분야에 잘 알려져 있으며, 예를들어, Dow Reichhold Specialty Latex, LLC.(Research Triangle Park, NC)에서 상표명 TYLAC® 68073으로 상업적으로 이용할 수 있다. 유용한 카르복실화된 니트릴 고무 삼중합체가 또한, 예를들어, U.S. 특허 6,127,469, 6,548,604 및 7,030,193에 기술되어 있으며, 이들 특허는 본 명세서에 참고로 포함된다. 다른 바람직한 삼중합체는 아크릴로니트릴 단량체, 부타디엔 단량체 및 N-메틸올 아크릴아미드(NMA)로 구성된다. 상기 타입 삼중합체의일예는 HYCAR® 1572X64이며, 이는 Emerald Performance Materials(Akron, Ohio)에서 상업적으로 구입할 수 있다.
상기 타입의 다른 유용한 삼중합체는 예를들어, U.S. 특허 5,783,625 및 캐나다 특허 CAl 190343에 기술되어 있으며, 이들 특허문헌의 개시사항은 본 명세서에 참고로 포함된다. 바람직한 아크릴로니트릴/부타디엔/NMA 삼중합체는 NMA 단량체 약 0.3 wt% 내지 약 10 wt %, 보다 바람직하게는 약 1 wt.% 내지 약 10 wt.%, 그리고 가장 바람직하게는 NMA 단량체 약 2 wt.% 내지 약 4 wt.%를 바람직하게 포함한다. U.S. 특허 5,783,625은 0.3% 내지 10%의 자체-가교(self-crosslmking) NMA 단량체의 유용한 범위를 기술하고 있다. 캐나다 특허 CAl190343은 (A) 컨쥬게이션된 디올레핀, α,β-불포화 니트릴 및 α,β-불포화 카르복시산 에스테르로 구성되는 삼중합체 10-90wt%, (B) 황-가황가능한(sulfur-vulcanizable) 아크릴 고무 10-90wt% 및 (C) 컨쥬게이티드 디올레핀 및 10-60wt%의 결합된(combined) α,β- 불포화 니트릴 함량을 갖는 α,β-불포화 니트릴로 구성되는 공중합체 0-40wt%를 포함하는 고무 조성물을 제공한다. 상기 고무 조성물은 우수한 가공성(processability), 내오일성 및 내열성을 갖는다.
임의로, 본 발명의 니트릴고무는 개선된 내구성 및 내환경성(environmental resistance)이 개선되도록 수소화될 수 있다. 특히, 수소화된 니트릴 고무(HNBR)는 우수한 기계적 특성, 내 열-산화 및 화학물질성(thermo-oxidative and chemical resistant properties) 및 우수한 오퍼레이션 온도 범위를 갖는다. 수소화된 니트릴 고무는 이 기술분야에 잘 알려져 있다.
본 발명의 다른 구현에서, 중합체 바인더 물질은 니트릴 고무 및 플루오로중합체 및/또는 플루오로카본 수지의 혼합물을 포함할 수 있다. 니트릴 고무 뿐만 아니라, 불소-함유 물질도 갖지 않는 것으로 부터 형성된 직물에 비하여, 니트릴 고무 성분 및 하나 또는 그 이상의 불소-함유 성분의 혼합물을 포함하는 중합체 바인더 물질은 염수 혹은 가솔린에 침지한 후에 현저하게 개선된 V50 보유 %, 즉, 본 발명의 실시예에 기술된 바와 같이, 95%이상 보유함을 발견하였다. 본 명세서에서 사용된 "불소-함유" 물질은 플루오로중합체 및 플루오로카본-함유 물질 (즉, 플루오로카본 수지)를 포함한다. 일반적으로, "플루오로카본 수지"는 플루오로카본 그룹을 포함하는 중합체를 말한다. 이러한 혼합물이 형성되는 경우에, 니트릴 고무 중합체 및 플루오로중합체/플루오로카본 수지 사이에는 반응이 일어나지 않는다. 공중합체는 형성되지 않으며, 단지 물리적으로 혼합된다. 일반적으로 니트릴 고무 보다 낮은 분자량을 갖는 플루오로중합체/플루오로카본 수지는 자체가 경계, 여컨대 외부 직물 표면(즉, 공기-대-바인더 경계면, 즉, 외부 표면 및 섬유-대-바인더 경계면, 즉, 내부 표면)에 집중(concentrate) 및 조직(organize)화된다. 플루오로카본 수지의 표면에서의 분배는 복합체의 내환경성(environmental resistance)(염수, 가솔린 등) 개선 측면에서 플루오로카본 수지의 효율을 증가시킨다. 일 구현에서, 니트릴 고무 타입은 제한되지 않으며, 예를들어, XNBR, HNBR 혹은 비-수소화된 니트릴 고무를 포함할 수 있다.
불소-함유 물질, 특히, 플루오로중합체 및 플루오로카본 수지 물질은 이들의 우수한 내화학성 및 수분차단성에 대하여 통상적으로 잘 알려져 있다. 본 발명에 유용한 플루오로중합체 및 플루오로카본 수지 물질로는 플루오로중합체 단일중합체, 플루오로중합체 공중합체 혹은 이들의 혼합물을 포함하며, 이들은 이 기술분야에 잘 알려져 있으며, 예를들어, U.S. 특허 4,510,301, 4,544,721 및 5,139,878에 기술되어 있다. 유용한 플루오로중합체의 예로는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 클로로트리플루오로에틸렌의 단일중합체 및 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 플루오르화된 에틸렌-프로필렌 공중합체, 퍼플루오로알콕시에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 및 이들의 공중합체 및 혼합물을 포함한다.
바람직한 플루오로중합체로는 폴리클로로트리플루오로에틸렌의 단일중합체 및 공중합체를 포함한다. 특히 바람직한 것은 상표명 ACLON™로 판매되며, Honeywell International Inc(Morristown, New Jersey)에서 상업적으로 이용가능한 PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌 단일중합체)이다. 가장 바람직한 플루오로중합체 혹은 플루오로카본 수지로는 통상의 폴리에테르 (즉, 플루오로카본- 개질된 폴리에테르), 폴리에스테르 (즉, 플루오로카본-개질된 폴리에스테르), 폴리음이온(polyanions) (즉, 플루오로카본-개질된 폴리음이온) 예컨대, 폴리아크릴산 (즉, 플루오로카본-개질된 폴리아크릴산) 혹은 폴리아크릴레이트 (즉, 플루오로카본-개질된 폴리아크릴레이트), 및 폴리우레탄 (즉, 플루오로카본- 개질된 폴리우레탄)상에 플로오로 카본 곁-사슬을 그라프팅, 콘덴싱(condensing) 혹은 반응시켜 형성되거나 혹은 이들에 플로오로카본 곁사슬-함유 단량체 (예컨대, 퍼플루오로옥타노 아크릴레이트(퍼플루오로octanoic 아크릴ate)를 공중합하여 형성된 플루오로카본-개질된 중합체, 특히 플루오로-올리고머 및 플루오로중합체를 포함한다. 특히 바람직한 플루오로카본 수지는 Clariant International, Ltd.(스위스)에서 상업적으로 이용가능한 NUV A® TTHU, 퍼플루오로알킬 아크릴 공중합체이다. 이들 플루오로카본 곁사슬 혹은 퍼플루오로 화합물은 털로머화 공정(telomerization process)으로 일반적으로 제조되며, C8 플루오로카본으로 칭하여진다. 예를들어, 플루오로중합체 혹은 플루오로카본 수지는 플루오로텔로머(fluorotelomer)를 형성하는 불포화 플루오로-화합물의 텔로머화로 부터 유래될 수 있으며, 여기서, 상기 플루오로텔로머는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리음이온, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트 혹은 폴리우레탄과 반응되도록 추가적으로 개질되며, 그 후, 상기 플루오로텔로머는 상기 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리음이온, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트 혹은 폴리우레탄상에 그라프트된다. 플루오로카본 수지는 또한, 예를들어, 플루오로카본 곁사슬-함유 단량체와 통상의 단량체의 공중합으로 형성될 수 있으며, 예컨대, 올리고머는 부틸 아크릴레이트 혹은 에틸 아크릴레이트 및 퍼플루오로옥타노 아크릴레이트(perfluorooctanoic acrylate)의 공중합체로 형성된다. 이들 플루오로카본-함유 중합체의 대표적인 우수한 예는 NUV A® 플루오로중합체 제품이며, 이는 Clariant International, Ltd.(스위스)에서 상업적으로 이용할 수 있다. 퍼플루오로 산-베이스, 퍼플루오로 아크릴레이트-베이스 및 퍼플루오로 알코올-베이스 곁사슬을 갖는 다른 플루오로카본 수지, 플루오로-올리고머 및 플루오로중합체가 또한 가장 바람직한 것이다. 짧은 길이, 예컨대, C6, C4 또는 C2의 플루오로카본 곁사슬을 갖는 플루오로중합체 및 플루오로카본 수지가 또한 적합하며, 예컨대, Omnova Solutions, Inc(Fairlawn, Ohio)에서 상업적으로 이용가능한 POLYFOX™ 플루오로화학물질을 예로들 수 있다. 일반적으로, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 플루오로카본-함유 성분 및 니트릴 고무 성분은 이들의 혼화성(miscibility) 및 혼합성(blendability)이 용이하게 되도록 혼합될 때에, 모두 웨트(wet)하며, 웨트 블렌드(wet blend)로서 섬유에 적용된다.
플루오로중합체 및 플루오로카본 수지가 환경차단성(environmental barrier properties)을 증가시키지만, 최적의 가공성(processability property) 및 가요성(flexibility property) 뿐만 아니라 방탄 복합체에서 유용한 것으로 일반적으로 여겨지는 다른 물리적 특성이 부족한 경향이 있다. 이들 중요한 특성은 니트릴 고무 성분에 의해 제공되며, 또한, 이들은 뛰어난 바인더 물질을 형성한다.
혼합물에서, 니트릴 고무 성분 대 불소-함유 성분의 비율은 니트릴 고무 성분의 물리적 특성이 혼합된 매트릭스 조성물의 물리적 특성 보다 우세하게 되도록 설정되어야 한다. 적어도, 니트릴 고무 성분이 불소-함유 성분 보다 과량이어야 한다. 불소-함유 성분의 물리적 특성은 2차적으로 중요하다. 불소-함유 성분 혹은 성분들은 이들의 물 및 가솔린을 물리치는 성능 뿐만 아니라, 니트릴 고무 성분과 안정한 혹은 유용한 혼합 에멀션/분산물로 혼합되는 이들의 성능으로 인하여 선택된 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에서, 불소-함유 성분은 니트릴 고무 함유 중합체 바인더 물질의 약 1wt% 내지 약 50wt%를 구성한다. 보다 바람직하게는, 상기 불소-함유 성분은 니트릴 고무-함유 중합체 바인더 물질의 약 3wt% 내지 약 35wt%, 보다 바람직하게는 약 5wt% 내지 약 25wt% 그리고 보다 바람직하게는 니트릴 고무-함유 중합체 바인더 물질의 약 5wt% 내지 약 20wt%를 구성한다. 상기 중합체 조성물 제조에 사용되는 니트릴 고무 분산물은 바람직하게는 약 30% 내지 약 50%의 고형분 함량을 갖지만, 상기 범위 밖의 고형분 함량도 가능하다. 상기 중합체 조성물 제조에 사용되는 플루오로카본 수지 분산물은 바람직하게는 약 8% 내지 약 30%의 고형분 함량을 갖지만, 상기 범위 밖의 고형분 함량도 또한, 가능하다. 플루오로중합체/플루오로카본 수지를 포함하는 드라이(dry) 바인더는 가장 바람직하게는 약 8% 내지 약 12%, (고체-중-고체(solids-on-solids))의 플루오로중합체/플루오로카본 수지 고형분 함량을 포함한다. 예를들어, 니트릴 고무 분산물 85 wt.% (40% 고형분) 및 플루오로카본 수지 분산물 15 wt.%(25% 고형분)을 포함하는 혼합물은, 드라이 혼합물을 형성하도록 건조된다면, 드라이 플루오로카본 수지를 9.93% 포함할 것이다.
적어도 하나의 불소-함유 물질 및 적어도 하나의 니트릴 고무 삼중합체의 혼합물을 포함하는 새로운 중합체 조성물이 본 발명에 특히 유용함을 찾아냈다. 이러한 혼합물의 형성시, 니트릴 고무 중합체와 플루오로중합체/플루오로카본 수지 사이에 반응이 일어나지 않으며 공중합체가 형성되지 않는다. 물리적으로 혼합될 뿐이다. 상기 니트릴 고무 삼중합체는 3가지의 다른 단량체: 아크릴로니트릴 단량체 성분, 디엔 단량체 성분 및 제 3 단량체 성분으로 제조된 공중합체이다. 상기 디엔 단량체 성분으로는 바람직하게는 부타디엔을 포함한다. 상기 제3 단량체 성분은 바람직하게는 자체-가교 단량체(self-crosslmking monomer)이며, 바람직하게는 카르복시산 혹은 불포화 카르복시산의 에스테르를 포함한다. 유용한 자체-가교 단량체는 예를들어, 본 명세서에 참고로 포함된 U.S. 특허 5,783,625에 기술되어 있다. 보다 특히, 유용한 제 3 단량체 성분의 예로는 이로써 제한하는 것은 아니지만, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N,N'-디메틸올아크릴아미드, N,N'- 디메틸올메타크릴아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메톡시메틸아크릴아미드, N-메톡시메틸메타크릴아미드, N-에톡시메틸아크릴아미드 N-에톡시메틸메타크릴아미드, N-부톡시메틸아크릴아미드, N-부톡시메틸메타크릴아미드 및 N,N'- 메틸렌-비스아크릴아미드, N-(아닐리노페닐)아크릴아미드, N-(아닐리노페닐)메타크릴아미드, N-(아닐리노페닐)신남아미드, N-(아닐리노페닐)크로톤아미드, N-(아닐리노페닐)아미노-2-히드록시프로필 알릴 에테르, N-(아닐리노페닐)아미노-2-히드록시프로필 메트알릴 에테르, 5-N-(4-아닐리노페닐)아미노-2-히드록시펜틸 아크릴레이트 및 5-N-(4-아닐리노페닐)아미노-2-히드록시펜틸 메타크릴레이트를 포함한다. 또한, 유용한 것은 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 트리플루오로에틸 아크릴레이트, 트리플루오로에틸 메타크릴레이트, 테트라플루오로프로필 아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트, 에틸 이타코네이트, 부틸 푸마레이트, 부틸 말레이트, 메톡시메틸 아크릴레이트, 메톡시메틸 메타크릴레이트, 에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시에틸 메타크릴레이트, 메톡시에톡시에틸 아크릴레이트 및 메톡시에톡시에틸 메타크릴레이트; 아크릴산 및 메타크릴산의 시아노알킬 에스테르, 예컨대, 시아노메틸 아크릴레이트, 시아노메틸 메타크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 2-시아노에틸 메타크릴레이트, 1-시아노프로필 아크릴레이트, 1-시아노프로필 메타크릴레이트, 2-에틸-6-시아노헥실 아크릴레이트, 2-에틸-6-시아노헥실 메타크릴레이트, 3-시아노프로필 아크릴레이트 및 3-시아노프로필 메타크릴레이트; 플루오로알킬 비닐 에테르, 예컨대 플루오로에틸 비닐 에테르; 및 비닐피리딘을 포함한다.
본 발명의 독특한 니트릴 고무/플루오로중합체 (플루오로카본) 중합체 조성물의 니트릴 고무 삼중합체 성분은 바람직하게는 아크릴로니트릴을 약 15 wt.% 내지 약 50 wt.%, 보다 바람직하게는 약 15 wt.% 내지 약 40 wt.% 그리고 가장 바람직하게는 약 15 wt.% 내지 약 30 wt.%로 포함한다. 본 발명의 새로운 중합체의 니트릴 고무 삼중합체 성분은 바람직하게는 부타디엔을 약 40 wt.% 내지 약 84.9 wt.%, 보다 바람직하게는 약 55 wt.% 내지 약 84.5 wt.% 그리고 가장 바람직하게는 약 66 wt.% 내지 약 83 wt.%로 포함한다. 본 발명의 새로운 중합체의 니트릴 고무 삼중합체 성분은 바람직하게는 상기 제3 단량체 성분을 약 0.1 wt.% 내지 약 10 wt.%, 보다 바람직하게는 약 0.5 wt.% 내지 약 5 wt.% 그리고 가장 바람직하게는 약 2 wt.% 내지 약 4 wt.%로 포함한다.
가장 바람직하게, 상기 니트릴 고무 삼중합체는 아크릴로니트릴 단량체 성분, 부타디엔 단량체 성분 및 N-메틸올 아크릴아미드 혹은 카르복시산 단량체 성분으로 부터 형성된 삼중합체를 포함한다. 가장 바람직한 니트릴 고무 삼중합체는 카르복시화된 니트릴 고무를 포함한다. 본 발명에 의한 새로운 중합체의 니트릴 고무 삼중합체 성분은 바람직하게는 상기 중합체 조성물의 약 60 wt.% 내지 약 99 wt.%, 보다 바람직하게는 약 75 wt.% 내지 약 97 wt.% 그리고 가장 바람직하게는 약 85 wt.% 내지 약 95 wt.%를 구성한다. 따라서, 본 발명에 의한 새로운 중합체의 불소-함유 성분은 바람직하게는 상기 중합체 조성물의 약 1 wt.% 내지 약 40 wt.%, 보다 바람직하게는 약 3 wt.% 내지 약 25 wt.% 그리고 가장 바람직하게는 약 5 wt.% 내지 약 15 wt.% (고형분-중-고형분(solids-on-solids))를 구성한다. 유용한 불소-함유 물질은 상기한 바와 같다.
바람직하게 상기 중합체 바인더 물질은 적어도 하나의 계면활성제를 추가로 포함한다. 놀랍게도, 본 발명의 바인더에 계면활성제를 첨가하므로써 개개의 섬유에 대한 바인더 코팅의 개선된 균일성(uniformity)이 달성됨을 발견하였다. 또한, 계면활성제의 첨가는 혼합된 분산물의 안정성을 증가시키며, 니트릴 고무/플루오로카본 수지 혼합물의 에어-대-바인더(air-to-binder) 및 섬유-대-바인더(fiber-to-binder)의 경계면에 존재하면, 플루오로카본 수지 분배(distribution)의 균일성을 촉진함을 발견하였다. 상기 계면활성제는 플루오로중합체가 존재하든지 혹은 존재하지 않든지, 포함될 수 있다. 적합한 계면활성제의 비-제한적인 예로는 음이온성, 양이온성, 양쪽성 및 비-이온성 계면활성제를 포함한다. 일반적으로 비-이온성 계면활성제가 물에 대하여 가장 제한된 용해도를 가지며, 음이온성 계면활성제와 염을 형성하지 않으므로 바람직한 것이다. 더욱이, 중합체 바인더 물질은 높은 전하밀도로 인하여 분산물의 응집이 초래될 수 있으므로음이온성 및 양이온성 계면활성제에 매우 민감한다. 비-이온성 계면활성제는 전형적으로, 분산된 중합체(미셀(micelles) 함유 고형분)의 물성에 지장을 주지 않거나 혹은 최소한의 지장을 나타낸다. 바람직한 비-이온성 계면활성제로는 지방산 및 지방산 알코올에 기초한 비-이온성 계면활성제, 특히 친수성-친유성 밸런스 (hydrophile-lipophile balance, HLB) 값이 7 내지 10인 것을 포함한다. 특히 바람직한 계면활성제는 비-이온성 폴리에틸렌-글리콜-트리메틸노닐-에테르, 예컨대 Dow 케미컬사(Midland, Michigan)에서 상업적으로 이용가능한 TERGITOL® TMN-3 계면활성제이다. TERGITOL® TMN-3은 낮은 농도에서 낮은 표면장력을 제공하므로 바람직하다. 낮은 표면장력은 상분 분산물이 잘 퍼져서 개개 섬유 각각의 커버를 확실하게 하도록 요구된다. TERGITOL® TMN-3는 약 8의 HLB 값을 가지며 표면장력 감소를 돕는 탄소 사슬 브랜치(branching)를 갖는다. 또한, 유용한 것은 Clariant GmbH 사 (독일)에서 이용가능한 Fluowet® 플루오로계면활성제, 특히 Fluowet® OTN과 같은 비-이온성 플루오로계면활성제이다. 그러나, 플루오로계면활성제는 환경적 우려로 인하여 허용되지 않을 수 있다. 또한, 유용한 것을 올렌산으로 부분적으로 말단-캡트된(end-capped) 에톡시화된 피마자유와 함께 사용되는 실리콘 계면활성제이다.
본 발명의 바람직한 구현에서, 계면활성제가 존재하며, 중합체 바인더 물질의 약 0.01 wt% 내지 약 10 wt%, 보다 바람직하게는 약 0.05 wt% 내지 약 5 wt% 그리고 가장 바람직하게는 중합체 바인더 물질의 약 0.1 wt% 내지 약 2.5 wt%를 구성한다. 이 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 중합체 조성물은 또한, 카본 블랙 혹은 실리카와 같은 필러를 포함할 수 있거나, 오일로 익스텐드(extend)될 수 있거나 혹은 황, 과산화물, 금속 산화물 혹은 조사 경화 시스템 (radiation cure systems)으로 경화(vulcanize,가황)될 수 있다.
충분한 방탄성을 갖는 직물 물품을 제조하기 위해, 상기 직물을 형성하는 섬유의 비율은 바람직하게는 섬유와 중합체 바인더 물질의 약 50wt% 내지 약 98wt%, 보다 바람직하게는 약 70% 내지 약 95%, 그리고 가장 바람직하게는 섬유와 중합체 바인더 물질의 약 78wt% 내지 약 90wt%를 구성한다. 따라서, 중합체 바인더 물질은 바람직하게는 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%, 보다 바람직하게는 약 5% 내지 약 30%, 그리고 가장 바람직하게는 직물의 10wt% 내지 약 22wt%를 구성하며, 16wt%가 가장 바람직하다.
중합체 바인더 물질의 적용은 부직 섬유 플라이를 통합(consolidating)하기 전에 행하여지며, 상기 바인더 코팅은 어떠한 이미-존재하는 섬유 피니시(pre-existing fiber finish), 예컨대 스핀 피니시(spin finish)의 상부(top)에 적용되거나 혹은 어떠한 이미-존재하는 섬유 피니시를 부분적으로 혹은 완전히 제거한 후에 적용될 수 있다. 본 발명의 섬유는 중합체 바인더 물질로 코팅되거나, 함침되거나, 임베디드되거나 혹은 상기 조성물을 섬유에 적용하여 중합체 바인더 물질을 다른 방식으로 적용한 다음에 복합체가 형성되도록 코팅된 섬유를 통합(consolidating)한다. 상기 바인더 물질은 먼저 다수의 섬유상에 적용되고 그 다음에 섬유로 부터 최소 하나의 섬유 플라이가 형성되며, 여기서 개개의 섬유는 순차적으로 혹은 동시에 코팅된다. 또한, 적어도 하나의 섬유 플라이가 먼저 형성된 다음에 상기 최소 하나의 섬유 플라이에 중합체 바인더 물질이 적용될 수 있다.
본 발명의 목적에서, 용어 "코팅된"은 중합체 바인더 물질이 섬유 표면에 적용되는 방법에 제한되지 않으며 섬유 표면상에 중합체 조성물을 적용하는 어떠한 적합한 방법이 사용될 수 있다. 예를들어, 상기 중합체 바인더 물질은 섬유 표면상에 조성물 용액을 분사 혹은 롤 코팅하여 용액 형태로 적용될 수 있으며, 여기서 용액의 일부는 바람직한 중합체 혹은 중합체들로 이루어지며, 용액의 일부는 상기 중합체 혹은 중합체들을 용해 혹은 분산시킨 다음에 건조될 수 있는 용매로 이루어진다. 다른 방법에서 코팅 물질의 새로운 중합체는 섬유에 액체로, 점착성 있는 고상으로 혹은 서스펜션 중의 입자로 혹은 유동 베드(fluidized bed)로 적용된다. 또한, 코팅은 적용 온도에서 섬유의 특성에 악영향을 미치지 않는 적합한 용매중의 용액, 에멀션 혹은 분산물로서 적용될 수 있다. 예를들어, 상기 섬유는 섬유가 실질적으로 코팅되도록 중합체 바인더 물질의 용액을 통과하도록 운반되며 그 후에 건조되어 코팅된 섬유를 형성한다. 그 후, 결과물인 코팅된 섬유는 원하는 형태( configuration)로 배열된다. 다른 코팅 기술에서, 섬유 플라이 혹은 짜여진 직물은 먼저 배열된 다음에, 개개의 직물 각각이 중합체 바인더 물질로 적어도 부분적으로 코팅되도록 상기 플라이 혹은 직물을 적합한 용매에 용해된 중합체 바인더 물질을 포함하는 용액조내에 담근(dip) 다음에 용매의 증발 혹은 휘발로 건조된다. 담그는 절차는 바람직한 양의 중합체 바인더 물질 코팅이 상기 섬유상에 높여지도록, 바람직하게는 중합체 바인더 물질이 개개의 섬유 각각을 캡슐화하거나(encapsulating) 혹은 섬유 표면적의 전부 혹은 실질적으로 전부를 커버(covering)하도록 필요에 따라 수 회 반복될 수 있다.
중합체를 용해 혹은 분산시킬 수 있는 어떠한 액체가 사용될 수 있으나, 바람직한 용매 그룹으로는 물, 파라핀 오일 및 방향족 용매 혹은 탄화수소 용매를 포함하며, 예시적인 특정한 용매로는 파라핀 오일, 자일렌, 톨루엔, 옥탄, 시클로헥산, 메틸 에틸 케톤(MEK) 및 아세톤을 포함한다. 코팅 중합체를 용매에 용해 혹은 분산시키는데 사용되는 기술은 다양한 기재상에 유사한 물질의 코팅에 통상적으로 사용되는 기술일 수 있다.
코팅을 섬유에 적용하는 다른 기술이 사용될 수 있으며, 섬유에 고온 스트레칭 오퍼레이션(stretching operation)을 적용하기 전에, 섬유에서 용매를 제거하기 전에 혹은 후에 (겔-스피닝 (gel-spinning) 섬유 형성 기술이 사용되면), 고모듈러스 전구체(겔 섬유)를 코팅하는 것을 포함한다. 그 후, 상기 섬유는 고온에서 스트레치되어 코팅된 섬유로 제조된다. 상기 겔 섬유는 바람직한 코팅을 얻을 수 있는 조건하에서 적합한 코팅조성물 용액에 통과될 수 있다. 겔 섬유에서 고분자량 중합체의 결정화(crystallization)는 섬유를 상기 용액에 통과시키기 전에 일어날 수 있거나 혹은 일어나지 않을 수 있다. 또한, 상기 섬유는 적합한 중합체 분말의 유동 베드(fluidized bed) 내로 압출(extrude)될 수 있다. 더욱이, 스트레칭 오퍼레이션 혹은 다른 조작 공정(manipulative process), 예를들어, 용매교환, 건조 등이 행하여지면, 상기 코팅은 최종 섬유의 전구 물질에 적용될 수 있다. 본 발명의 가장 바람직한 구현에서, 본 발명의 섬유는 먼저 중합체 바인더 물질로 코팅된 다음에, 다수의 섬유가 직물 혹은 부직물이 되도록 배열(arranging)될 수 있다. 이러한 기술은 이 기술분야에 잘 알려져 있다.
이 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 통합(consolidation)은 플라이가 단일의 직물로 결합되기에 충분한 열 및 압력 조건하에서 개개의 섬유 플라이를 서로 위에 위치시켜서 행하여진다. 통합은 약 50℃ 내지 약 175℃, 바람직하게는 약 105℃ 내지 약 175℃ 범위의 온도 및 약 5 psig (0.034 MPa) 내지 약 2500 psig (17 MPa)의 압력범위에서, 약 0.01 초 내지 약 24 시간, 바람직하게는 약 0.02초 내지 약 2 시간동안 행하여 질 수 있다. 가열시에, 중합체 바인더 물질이 완전히 용융되지 않고, 점성이 있게 혹은 흐르게 할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 중합체 바인더 물질이 용융되면, 복합체가 형성되도록 하는데 비교적 적은 압력이 요구되며, 중합체 바인더 물질이 단지 점성 지점(sticking point) 까지만 가열되면, 전형적으로 더 많은 압력이 요구된다. 통합은 또한, 열 및/또는 압력 필요없이 제 1 섬유 웹을 제 2 섬유 웹에 웨트 라미네이션하여 달성될 수 있다. 이 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 바와 같이, 통합은 칼렌터 세트(calender set), 평탄한-베드 라미네이터(flat-bed laminator), 프레스(press) 혹은 오토클레이브(autoclave)에서 행하여질 수 있다.
또한, 통합은 적합한 몰딩 장치내에서 열 및 압력하에 몰딩(molding)하여 달성될 수 있다. 일반적으로 몰딩은 약 50 psi (344.7 kPa) 내지 약 5000 psi (34470 kPa), 보다 바람직하게는 약 100 psi (689.5 kPa) 내지 약 1500 psi (10340 kPa), 가장 바람직하게는 약 150 psi (1034 kPa) 내지 약 1000 psi (6895 kPa)에서 행하여진다. 또한 몰딩은 약 500 psi (3447 kPa) 내지 약 5000 psi, 보다 바람직하게는 약 750 psi (5171 kPa) 내지 약 5000 psi 그리고 보다 바람직하게는 약 1000 psi 내지 약 5000 psi의 높은 압력에서 행하여 질 수 있다. 상기 몰딩단계는 약 4초 내지 약 45 분이 소요될 수 있다. 바람직한 몰딩 온도 범위는 약 200 ℉ (~93℃) 내지 약 350℉ (~177℃), 보다 바람직하게는 약 200℉ 내지 약 300℉ (~149℃)의 온도 그리고 가장 바람직하게는 약 200℉ 내지 약 280℉ (~121℃)의 온도이다. 본 발명의 직물이 몰딩되는 압력은 결과물인 몰드된 물품은 강성(stiffness) 혹은 가요성에 직접적인 영향을 미친다. 특히, 직물이 몰드되는 압력이 높을 수록, 강성이 커지며, 그 반대도 마찬가지이다. 몰딩 압력 뿐만 아니라, 직물 플라이 및 중합체 바인더 물질 타입의 양, 두께 및 조성 또한, 본 발명의 직물로 부터 형성되는 물품의 강성에 직접적으로 영향을 미친다.
본 명세서에 기술된 몰딩 및 통합기술 각각은 유사하지만, 각각의 공정은 다르다. 특히, 몰딩은 배치 공정이며, 통합은 연속공정이다. 더욱이, 평평한 패널을 형성하는 경우에, 몰딩은 몰드, 예컨대, 형상을 갖는 몰드 (shaped mold) 혹은 매치-다이 몰드(match-die mold)의 사용을 전형적으로 포함하지만, 결과물이 평평한 제품이어야할 필요는 없다. 일반적으로 통합은 평평한-베드 라미네어터(flat-bed laminator), 칼렌더 닙 세트(calendar nip set)에서 행하여 지거나 혹은 웨트 라미네이션으로 형하여져서 부드러운 신체 방호직물로 제조될 수 있다. 전형적으로 몰딩은 단단한 방호물, 예를들어 경질 플레이트의 제조에 사용된다. 본 발명에서, 부드러운 신체 방호물의 형성 및 통합기술이 바람직한 것이다.
어떠한 공정에서도, 적합한 온도, 압력 및 시간은 중합체 바인더 코팅 물질의 타입, 중합체 바인더 함량(결합된(combinded) 코팅의 중합체 바인더 함량), 사용된 공정(process) 및 섬유 타입에 의존한다. 본 발명에서 형성된 직물은 이들 표면이 매끄럽게(smooth) 혹은 광택나게 하도록 열 및 압력하에서 임의로 칼렌더링될 수 있다. 칼렌더링 방법은 이 기술분야에 잘 알려져 있다.
개개의 직물의 두께는 개개의 섬유의 두께에 상응할 것이다. 바람직한 직조된 직물(woven fabric)은 층(layer)당 약 25 ㎛ 내지 약 500㎛, 보다 바람직하게는 약 50㎛ 내지 약 385㎛ 그리고 가장 바람직하게는 층당 약 75㎛ 내지 약 255㎛의 바람직한 두께를 가질 수 있다. 바람직한 부직물, 즉, 직조되지 않은, 단일-층, 통합된 네트워크는 약 12㎛ 내지 약 500㎛, 보다 바람직하게는 약 50㎛ 내지 약 385㎛ 그리고 가장 바람직하게는 약 75㎛ 내지 약 255㎛의 바람직한 두께를 가질 수 있으며, 단일-층의 통합된 네트워크는 전형적으로 2개의 통합된 플라이 (즉, 2개의 유니테이프)를 포함한다. 예외적으로, 비교예에서 사용된 비교예 A 복합체에서, 복합체의 단일층은 4개의 플라이를 포함한다. 이러한 두께가 바람직하지만, 특정한 필요성을 만족시키기 위해서 다른 두께로 제조될 수 있는 것으로 이해되며, 이는 본 발명의 범위에 또한 포함된다.
본 발명의 직물은 약 50 grams/㎡ (gsm) (0.01 lb/ft2 (psf)) 내지 약 1000 gsm (0.2 psf)의 바람직한 면밀도(areal density)를 가질 수 있다. 본 발명의 직물에 대한 보다 바람직한 면밀도는 약 70 gsm (0.014 psf) 내지 약 500 gsm (0.1 psf) 범위일 수 있다. 본 발명에 의한 직물의 가장 바람직한 면밀도는 약 100 gsm (0.02 psf) 내지 약 250 gsm (0.05 psf) 범위일 수 있다. 서로 위에 적층된 직물의 다수의 개개의 층으로 이루어지는, 본 발명의 물품은 나아가 약 1000 gsm (0.2 psf) 내지 약 40,000 gsm (8.0 psf), 보다 바람직하게는 약 2000 gsm (0.40 psf) 내지 약 30,000 gsm (6.0 psf), 보다 바람직하게는 약 3000 gsm (0.60 psf) 내지 약 20,000 gsm (4.0 psf), 그리고 가장 바람직하게는 약 3750 gsm (0.75 psf) 내지 약 10,000 gsm (2.0 psf)의 바람직한 면밀도를 가질 수 있다.
본 발명의 구조물(structures)은 잘 알려져 있는 기술을 사용하여 다양한 다른 방탄 물품을 형성하도록 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를들어, 방탄 물품을 형성하기에 적합한 기술이 예를들어, U.S. 특허 4,623,574, 4,650,710, 4,748,064, 5,552,208, 5,587,230, 6,642,159, 6,841,492 및 6,846,758에 기술되어 있다. 상기 구조물은 많은 탄도 위협, 예컨대, 9mm FMJ(full metal jacket) 탄환 및 수류탄(hand-grenades), 대포탄(artillery shells), IED(Improvised Explosive Devices) 및 군사 및 평화유지 임무 중에 접하게 되는 다른 이러한 것들의 폭발로 인하여 발생되는 다양한 파편의 위협에 대하여 군인들이 사용하는 의복, 예컨대, 조끼, 바지, 모자 혹은 다른 의류용 물품을 포함하는 가요성(flexible)의 부드러운 방호물품, 및 커버(covers) 혹은 블랭킷(blankets)의 형성에 특히 유용하다.
본 명세서에서 사용된 "부드러운(soft)" 혹은 "가요성(flexible)" 방호물은 현저한 양의 스트레스가 가하여지는 경우에 이의 형태를 유지하지 않는 방호물이다. 상기 구조물은 또한, 경질의 단단한 방호물 형성에 유용하다. "단단한(hard)" 방호물은 충분한 기계적 강도를 가지므로, 현저한 양의 스트레스가 가하여지는 경우에 구조적인 단단함(rigidity)을 유지하며 붕괴되지 않고 독립적으로 유지될 수 있는 물품, 예컨대 헬멧, 군용 차량의 패널 혹은 보호용 쉴드(protective shields)을 의미한다. 상기 구조물은 물품으로 형성되도록 다수의 구별되는 시이트로 잘려서 적층되거나 혹은 이들은 물품을 형성하도록 후속적으로 사용되는 전구체로 형성될 수 있다. 이러한 기술은 이 기술분야에 잘 알려져 있다.
본 발명의 의복은 이 기술분야에 통상적으로 알려져 있는 방법으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 의복은 본 발명의 방탄물품을 의류 물품과 결합(adjoining)시켜서 형성될 수 있다. 예를들어, 조끼는 본 발명의 방탄 구조물과 결합된(adjoined) 일반적인 직물 조끼를 포함할 수 있으며, 여기서, 본 발명의 구조물은 전략적으로 위치되는 포켓내에 삽입된다. 이는 탄도에 대한 보호가 극대화되도록 하는 한편, 조끼의 중량을 최소화한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "결합 (adjoining 혹은 adjoined)"은 방탄 물품이 조끼 혹은 다른 의류 물품에서 임의로 쉽게 제거되도록 부착(attaching), 예컨대, 다른 직물과의 재봉(sewing) 혹은 점착(adhering) 등 뿐만 아니라, 부착되지 않는(un-attached) 커플링(coupling) 혹은 병치(juxtaposition)를 포함하는 것으로 의도된다. 가요성 시이트(sheets), 조끼, 및 다른 의복과 같은 가용성 구조물의 형성에 사용되는 물품은 저 인장 모듈러스 바인더 물질을 사용하여 바람직하게 형성된다. 헬멧 및 방호물과 같은 단단한 물품은, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 고 인장 모듈러스 바인더 물질을 사용하여 형성된다.
방탄성은 이 기술분야에 잘 알려져 있는 표준 시험절차를 사용하여 측정된다. 특히, 구조물의 보호력(protective power) 혹은 내관통성(penetration resistance)은 발사체의 50%가 복합체를 관통하고 50%는 쉴드(shield)에 의해 중지되는 충격속도(impacting velocity)를 인용하여 일반적으로 표현되며, 이는 V50 값으로 또한 알려져 있다. 본 명세서에서 사용된 물품의 "내관통성(penetration resistance)"은 지정된 위협, 예컨대 탄환, 파편, 유산탄(shrapnel) 등을 포함하는 물리적 물체 및 폭발에 의한 굉음 및 돌풍과 같은 비-물리적 물체의 관통에 대한 저항성이다. 동일한 면밀도(면적으로 나눈 복합체의 중량)의 복합체에 대하여, V50 값이 높을 수록 복합체의 방탄성이 더 우수하다. 본 발명에 의한 물품의 방탄성은 많은 요인, 특히, 직물 제조에 사용되는 섬유의 타입, 복합체중 섬유의 중량 퍼센트, 수지 매트릭스의 물리적 특성의 적합성, 복합체를 이루는 직물의 층의 수 및 복합체의 총 면밀도에 따라 달라질 것이다. 그러나, 해수에 의한 용해 혹은 침투에 대한 저항성 및 하나 이상의 유기 용매에 의한 용해 혹은 침투에 대한 저항성이 있는 중합체 바인더 물질의 사용은 본 발명에 의한 물품의 탄도 특성(ballistic properties)에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 또한, 본 발명에 의한 직물은 실시에에서 설명한 바와 같이, 직물의 우수한 박리 강도(peel strength) 및 가요성을 나타내어지는 뛰어난 내구성을 갖는다.
다음의 실시예는 본 발명을 설명하는 것이다:
실시예
다양한 직물 샘플에 대하여 이하에서 예시적으로 시험하였다. 표 1은 실시예 및 비교예에서 시험된 직물 샘플을 기술한다. 샘플 A에 대하여, 바인더는 개질되지 않은, 수-베이스(water-based) 폴리우레탄 중합체이다. 샘플 B에 대하여, 바인더는 상표명 PRINLIN®로 Henkel Technologies(Dusseldorf, 독일)에서 상업적으로 이용할 수 있는 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체의 로진 에스테르-개질된 분산물이다. 샘플 C에 대하여, 바인더는 플루오로카본-개질된, 수-베이스 아크릴 중합체(Noveon, Inc.(Cleveland, Ohio)에서 상업적으로 이용가능한 HYCAR® 26-1199로 판매되는 아크릴 공중합체 84.5 wt.%; Clariant International, Ltd.(스위스)에서 상업적으로 이용가능한 NUVA®NT X490 플루오로카본 수지 15 wt.%; 및 Dow Chemical Company(Midland, Michigan)에서 상업적으로 이용가능한 Dow TERGITOL® TMN-3 비-이온성 계면활성제 0.5wt%)이다. 샘플 D에 대하여, 바인더는 플루오로카본-개질된 폴리우레탄 중합체(Noveon, Inc.에서 SANCURE® 20025로 판매되는 폴리우레탄 중합체 84.5 wt.%; NUVA®NT X490 플루오로카본 수지 15 wt.%; 및 Dow TERGITOL® TMN-3 비-이온성 계면활성제 0.5wt% )이다. 샘플 E에 대하여, 바인더는 본 발명의 플루오로중합체/니트릴 고무 혼합물(Dow Reichhold (North Carolina)에서 TYLAC®68073로 판매되는 니트릴 고무 중합체 84.5wt%; NUVA® TTHU 플루오로카본 수지 15 wt.%; 및 0.5% Dow TERGITOL® TMN-3 비-이온성 계면활성제)이다. 직물 샘플 F 및 G는 바인더가 사용되지 않은 직조된 직물이다.
직물 샘플 A 및 C-E는 2겹-플라이(2개의 유니테이프), 0°/90°구조의 부직, 아라미드-베이스 직물이었다. 상기 직물은 섬유 면밀도(fiber areal density, FAD)가 45 gsm인 1000-데니어 TWARON® 타입 2000 아라미드섬유로 제조되며, 섬유 함량은 85% 였다. 직물 샘플 B는 유사하지만, 4겹-플라이 0°/90°/0°/90°구조였으며, 플라이의 두 바깥쪽면에 라미네이트된 0.25-mil 두께의 LDPE 필름 층을 갖는다. 각각의 플라이는 섬유 함량이 85%였으나, LDPE 필름을 포함하는 최종 구조는 약 80%의 섬유 함량을 갖는다. 각 플라이(유니테이프)의 섬유 면밀도(FAD)는 45 gsm 였다. 부직물은 일체화된 직물(integrated fabrics)로 통합되었다. 직물 샘플 F는 500-데니어, TWARON® Type 2000 아라미드섬유로 제조된 직조된(woven), 아라미드 베이스 직물이었으며, 피크 카운트(pick count)는 28 x 28 그리고 섬유 함량은 100%였다. 직물 샘플 G는 600-데니어, KEVLAR® KM2 아라미드섬유로 제조된 직조된, 아라미드 베이스 직물이었으며, 피크 카운트(pick count)는 29 x 29 그리고 섬유 함량은 100%였다. 직물 샘플을 하기 표 1에 정리하였다.
샘플 구조 섬유 타입 수지 섬유 %
A 2-플라이, 0°/90°
부직물		 1000-데니어
아라미드		 폴리우레탄 85%
B 4-플라이,
0°/90°/0°/90°
LDPE 필름이 오버-라미네이트된(over-laminate) 부직물		 1000-데니어
아라미드		 로진 에스테르-개질된 S-I-S 고무 78%
C 2-플라이, 0°/90°
부직물		 1000-데니어
아라미드		 개질된 아크릴 85%
D 2-플라이, 0°/90°
부직물		 1000-데니어
아라미드		 개질된
폴리우레탄		 85%
E 2-플라이, 0°/90°
부직물		 1000-데니어
아라미드		 개질된
니트릴 고무		 85%
F 28 x 28 직조됨 500-데니어, TWARON® Type 2000 아라미드 없음 100%
G 29 x 29 직조됨 600-데니어, KEVLAR® KM2
아라미드		 없음 100%
방탄 방호물은 방탄 직물의 개개의 층을 추가하거나 감소시켜서 원하는 V50이 달성되도록 디자인 혹은 구성될 수 있다. 이들의 실험 목적에서, 물품의 구조는 물품의 총 면밀도(TAD)(섬유 및 중합체 바인더 물질을 포함하는 직물의 면밀도)가 1.00±0.02 psf이 되도록 충분한 수의 직물 층을 적층하여 표준화되었다. 개개의 직물층의 TAD에 따라, 0.98 psf 내지 1.02 psf사이의 물품의 목적 TAD를 유지하기 위해 필요한 층의 카운트(count)는 샘플 A, C, D 및 E에 대하여 44 내지 47의 범위였다. 샘플 B에 대하여, 1.00 PSF의 TAD가 되도록 하기 위해서 총 21층이 필요하다. 샘플 F에 대하여, 1.00 PSF의 TAD가 되도록 하기 위해서는 직조된 아라미드 Style #275580, 총 39층을 필요로 한다. 샘플 G에 대하여, 1.00 PSF의 TAD가 되도록 하기 위해서는 직조된 아라미드 Style #751, 총 32층을 필요로 한다. 그 후, 이들 직물 적층(stack)은 각각 나일론 직물 립-스탑 캐리어(rip-stop carrier)내에 위치되며, 그 후에 폐쇄되도록 스티치(stitch)되었다. 이 지점에서, 상기 어셈블리는 시험이 행하여지는 탄도 물품 샘플로 여겨졌다.
중합체 바인더 물질을 포함하며, 부직물의 각각의 단일 유니테이프 플라이의 TAD는 52.5 gsm 내지 54.0 gsm 범위였다. 샘플 A, C, D 및 E에 대한 각각의 직물 층의 TAD (2-플라이 직물에 대한 TAD는 각각의 단일-플라이의 TAD의 두배와 같음.)는 105 gsm 내지 108 gsm 범위였다. 샘플 B에 대하여, 직물층에 대한 TAD는 218 gsm 내지 228 gsm 범위였다. 직물 각층은 명목상 15" x 15" 정사각형 이었다. 그 후, 이들 직물층은 상기한 바와 같이 물품으로 어셈블링되었다.
몇가지의 다른 직물 시험 팩의 V50 방탄성은 각각 염수(salt water)에 침지한 후에 그리고 가솔린에 침지한 후에 평가하였다. 발명예 5 및 12는 염수 및 가솔린 침지 후에 발명 직물 샘플 E의 성능을 나타낸다. 비교예 1-4, 6-11 및 13-14는 염수 및 가솔린 침지 후에 비교 직물 샘플 A-D 및 F-G의 성능을 나타낸다. 상기 시험 결과를 표 2 및 3에 나타내었다. 또한, 가솔린 혹은 물 침지 없이 부가적인 시험을 행하였으며, 그 결과를 표 4-7에 나타내었다. 표 4는 MIL-STD-662F의 표준 시험조건에 따른 17 그레인(grain) FSP 파편 (파편 확인: MIL-P-46593A)에 대한 상기 직물의 탄도 시험(ballistic testing)결과를 나타낸다. 표 5는 MIL-STD-662F의 표준 시험조건에 따른 9mm, 124 그레인, FMJ (full metal jacket) 탄환에 대한 직물의 탄도 시험결과를 나타낸다. 표 6은 ASTM D4032의 원형 벤드 시험법(circular bend test metho)에 의한 각 샘플의 가요성을 설명한다. 표 7은 ASTM D 1876-01 시험법에 따른 각각의 부직물 샘플 (샘플 A-E)의 박리강도/층간 결합강도 (interlayer bond strength)를 설명한다.
염수 및 가솔린 환경에 노출된 후의 탄도 평가 및 시험 샘플 제조 절차에 대하여 다음에 설명한다:
A. 환경에 노출된 후의 중합체 바인더 물질의 탄도 평가 절차
하드웨어:
1. 염수 침지 트레이 - 플라스틱, 평평한-바닥, 상부-개방 콘테이너, 18" 폭 x 24" 길이 x 6" 깊이.
2. 프레임 및 클립 건조.
3. 가솔린 침지 챔버 - 스테인레스 스틸 인크로져(stainless steel enclosure), 약 24-인치 폭 x 24-인치 깊이 x 36-인치 높이. 상기 인크로져는 정면 출입 도어, 상부 출입 리드(lid) 및 왼쪽 벽과 오른쪽 벽을 브리징(bridging)하는 수개의 탑재 바(mounting bars).
4. 가솔린 침지 운반 캐리어.
5. 저울(Weighing scale).
6. 지워지지 않는 마커 펜.
7. 타이머.
8. 탄도 탑재 프레임 (Ballistic mounting frame).
9. 발사(firing)하고 16-그레인 RCC 파편의 속도를 측정할 수 있는 탄도 레인지(Ballistics range).
물질:
1. 평가되는 15 -인치 x 15 -인치 정사각형의 부직물.
2. 16-인치 x 16-인치의 나일론 "립-스탑(rip-stop)" 캐리어.
3. 탈이온수.
4. 바다 소금(sea salt)(혹은 염화 나트륨과 염화 마그네슘의 혼합물).
5. U.S. 일반-등급(regular-grade) (87-옥탄, 무연) 가솔린 5 갤론.
6. 16-그레인 RCC 파편.
B. 시험 팩 제조 절차
1. 각 직물의 15 -인치 x 15 -인치 정사각형 샘플 10개를 칭량하여 직물 샘플의 총 면밀도 (TAD)를 측정하였다.
2. 1.00 lb/ft2 (PSF) +/- 0.02 PSF의 샘플 TAD가 같아지게 하는데 필요한 이들 샘플의 수를 결정하였다. 이 수는 "층 카운트 (Layer Count)"로 규정되었다.
3. 각각의 직물에 대하여 15-인치 x 15-인치 사각형의 12개 적층(stakcs)을 준비하였다. 각각의 적층에서 직물의 2-플라이 층의 수 (혹은 샘플 B 직물에 대하여는 4-플라이)는 "층 카운트"와 같았으며, 각각의 샘플에서 섬유의 일정한 배향(orientation)이 유지되었다(즉, 각각의 샘플에서 최상부 플라이의 섬유는 모두 동일한 방향이다.).
4. 모든 12개 적층이 요구되는 "층 카운터"를 갖는 경우에, 각각의 적층을 칭량하여 명목상 1.00 PSF 테스트 팩 (사격 팩(shoot pack))이 되도록 하는데 필요한 "층 카운터"의 조절이 필요한지 여부를 결정하였다. 적층 사이의 층 수의 어떠한 불일치는 1.00 PSF. 직물 샘플의 12개 상당 적층이 되도록 조절되었다.
5. 1.00 lb. 직물층의 12개 상당 적층이 형성되면, 각각을 16-인치 x 16-인치 나일론 "립-스탑" 캐리어에 삽입하였다. 테스트 팩을 포함하도록 상기 캐리어의 개구부 말단을 봉재하였다. 각각의 캐리어/테스트 팩을 코너 스티치(stitch)하였다.
6. 지워지지 않는 마커를 사용하여, 각 테스트 팩에 대한 특유한 식별자를 포함하여 각 테스트 팩의 모든 상세한 사항을 캐리어 표면에 기록하였다. 나일론 캐리어를 포함하여 상기 테스트 팩을 다시-칭량하였다.
7. 12개 테스트 팩을 3개 테스트 팩으로 하여 4 그룹으로 나누었다: 한 그룹은 염수 침지 시험에 대한 드라이 규준(dry control)으로 사용되었으며; 다른 그룹은 염수 침지 시험에 사용되었으며; 다른 그룹은 가솔린 침지 시험에 대한 드라이 규준으로 사용되었으며; 마지막 그룹은 가솔린 침지 시험에 사용되었다.
C. 24-시간 염수 침지
1. 2개의 가득찬 500-gram 콘테이너의 Morton Sea Salt를 빈 깨끗한 염수(salt water) 침지 트레이에 부었다. 상기 염을 깨끗한 수돗물 7 갤론으로 덮었다. 상기 트레이는 트레이의 6-인치 깊이중 약 3-인치가 채워졌으며 상기 염이 모두 용해될 때까지 스파튤라(spatula)로 교반되었다. Morton Sea Salt 대신에, 수돗물에 용해된 3.0% 염화 나트륨 및 0.5% 염화 마그네슘 용액이 사용될 수 있다.
2. 염수 침지 시험용으로 지정된 그룹중에서 샘플 하나를 선택하고 이의 드라이 중량이 미리 기록된 중량과 일치하는지를 확인하였다.
3. 첫번째 염수 침지 시험 샘플을 염수 용액에 완전히 침지하였다. 1시간 간격으로, 상기 염수 용액에 테스트 팩을 하나 더 침지시켰다.
4. 제 1 테스트 팩이 염수 용액에 24시간동안 침지되면, 상기 샘플은 탄도 시험용으로 준비된 것이다.
D. 염수 침지에 대한 탄도시험
1. 상기 테스트 팩을 염수 용액에서 제거하고, 건조 프레임의 한 코너에 매달아서 15분 동안 드립-건조(drip-dry)되도록 하였다.
2. 상기 드립-건조된 샘플을 탄도 레인지로 운반하고 웨트(wet) 중량을 칭량하였다.
3. 상기 샘플을 탄도 탑재 프레임(ballistic mounting frame)내에 삽입하고 상기 어셈블리를 상기 발사 레인지(firing range) 내에 놓았다.
4. MIL-STD-662E 시험법에 따라 일련의 16-그레인 RCC 파편을 샘플에 발사하였다. 발사체의 속도를 샘플의 완전 관통과 샘플의 부분 관통의 혼합이 달성되도록 조절되었다. 각각의 발사에 대한 속도를 측정하였으며 샘플에 대한 V50를 일반적으로 인정된 통계학적 분석 툴(tools)을 사용하여 측정하였다.
5. 그 후에, 드라이 규준 그룹(dry control group)중의 샘플 하나를 비교하기 위해 단계 3 및 4에 따라 시험하였다.
6. 상기 단계를 모든 지정된 염수 침지 시험 샘플 및 드라이 규준 샘플에 대하여 계속하였으며 각각에 대한 V50 를 측정하였다.
E. 4-시간 가솔린 침지
1. U.S. 일반 등급(regular grade) (87-옥탄, 무연) 가솔린 5 갤론을 가솔린 침지 챔버에 부었다.
2. 가솔린 침지 시험에 대하여 지정된 그룹의 샘플 하나를 선택하고 이의 드라이 중량이 미리 기록되어있는 중량과 일치하는지를 확인하였다.
3. 제 1 가솔린 침지 시험 샘플을 가솔린에 완전히 침지하였다. 한 시간 간격으로, 상기 가솔린에 테스트 팩을 하나 더 침지시켰다.
4. 일단 제 1 테스트 팩을 Gasoline Immersion Chamber에 4시간 동안 침지되면, 제 1 샘플은 탄도시험 준비가 된 것이다.
F. 가솔린 침지에 대한 탄소시험
1. 4 시간 후에, 제 1 샘플을 가솔린에서 들어 올려서 챔버 상부를 가로지르는 탑재 바(mounting bars)중 하나에 고정하였다. 상기 샘플을 15분 동안 드립-건조(drip-dry)시켰다.
2. 15분의 드립-건조 후에, 샘플을 탑재 바에서 제거하여 가솔린 침지 운반 캐리어내에 놓고 뚜껑을 닫았다.
3. 그 후, 캐리어를 탄소 실험실로 옮기고 샘플을 침량하여 웨트 중량을 기록하였다.
4. 상기 샘플을 탄도 탑재 프레임에 삽입하고 상기 어셈블리를 발사 레인지내에 놓았다.
5. MIL-STD-662E 시험법에 따라 일련의 16-그레인 RCC 파편을 샘플에 발사하였다. 발사체의 속도를 샘플의 완전 관통과 샘플의 부분 관통의 혼합이 달성되도록 조절되었다. 각각의 발사에 대한 속도를 측정하였으며 샘플에 대한 V50를 일반적으로 인정된 통계학적 분석 툴(tools)을 사용하여 측정하였다.
6. 그 후에, 드라이 규준 그룹(dry control group) 중의 샘플 하나를 비교하기 위해 단계 3 및 4에 따라 시험하였다.
7. 상기 단계를 모든 지정된 가솔린 침지 시험 샘플 및 드라이 규준 샘플에 대하여 계속하였으며 각각에 대한 V50 를 측정하였다.
G. 결과
[표 2]
Figure pct00001

상기 표는 건조 및 24시간 염수 침지 후의 경우 모두에, 16 그레인 RCC 파편에 대한 샘플 E의 우수한 성능을 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00002

상기 표는 건조 및 4시간 가솔린 침지 후의 경우 모두에, 16 그레인 RCC 파편에 대한 샘플 E의 우수한 성능을 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00003

상기 표는 유사한 제품 및 직조된 아리미드 직물에 대한 샘플 E의 우수한 파편 성능을 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00004

상기 표는 유사한 제품 및 직조된 아리미드 직물에 대한 샘플 E의 우수한 탄환 성능을 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00005

상기 표는 유사한 부직물 제품에 비하여 샘플 E의 높은 가요성을 나타낸다. 시험은 ASTM D4032 원형 벤드 시험법(Circular Bend testing method)에 따라 행하였다.
[표 7]
Figure pct00006

상기 표는 샘플 E의 층간 결합강도의 높은 수준 및 일관성을 나타낸다.
상기 시험은 직조된 아라미드 직물에 대하여는 적용되지 않았다.
본 발명을 특정한 구현예를 참고하여 특히 나타내고 기술하였으나, 이 기술분야의 기술자는 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 가능함을 용이하게 이해할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 특허청구범위는 개시된 구현예, 상기한 사항에 대한 대체물 및 이들에 대한 등가물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 어레이(array)로 정렬된 다수의 섬유를 포함하며, 상기 섬유는 합체되어 직물을 형성하며, 상기 섬유는 약 7g/denier 이상의 인성 및 약 150g/denier 이상의 인장 모듈러스를 가지며; 그리고 상기 섬유는 그 위에 니트릴 고무 중합체를 포함하는 중합체 바인더 물질을 가지며, 상기 바인더는 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 이상의 유기 용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 가지며, 상기 니트릴 고무 중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 가지며, 상기 중합체 바인더 물질은 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%를 구성하는 부직(non-woven), 방탄 직물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 니트릴 고무 중합체는 경화되지 않는 방탄 직물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 니트릴 고무 중합체는 니트릴 고무 삼중합체를 포함하는 방탄 직물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중합체 바인더 물질은 니트릴 고무 중합체와 불소-함유 물질의 혼합물을 포함하는 방탄 직물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 중합체 바인더 물질은 최소 하나의 계면활성제를 추가로 포함하는 방탄 직물.
  6. 청구항 1의 방탄 직물로 형성된 방탄 물품.
  7. 단계 Ⅰ) 또는 단계 Ⅱ)를 포함하며, 여기서;
    Ⅰ) 중합체 바인더 물질을 다수의 섬유상에 적용하는 단계 그리고 그 후에, 상기 섬유로 부직물을 형성하는 단계; 상기 섬유는 약 7g/denier 이상의 인성 및 약 150g/denier 이상의 인장 모듈러스를 가지며; 상기 중합체 바인더 물질은 니트릴 고무 중합체를 포함하며, 상기 바인더는 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 이상의 유기 용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 가지며, 상기 니트릴 고무 중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 가지며, 상기 중합체 바인더 물질은 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%를 구성하거나; 혹은
    Ⅱ) 다수의 섬유를 적어도 하나의 섬유층으로 조직화하는 단계(organizing), 그 후에, 부직물을 형성하도록 적어도 하나의 섬유층을 중합체 바인더 물질과 결합하는 단계(combining)를 포함하며; 상기 섬유는 약 7g/denier 이상의 인성 및 약 150g/denier 이상의 인장 모듈러스를 가지며; 상기 중합체 바인더 물질은 니트릴 고무 중합체를 포함하며, 상기 바인더는 물에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성 및 하나 또는 그 이상의 유기 용매에 의한 용해, 침투 및/또는 증발에 대한 저항성을 가지며, 상기 니트릴 고무 중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 가지며, 상기 중합체 바인더 물질은 직물의 약 2wt% 내지 약 50wt%를 구성하는, 방탄 직물 제조방법.
  8. 적어도 하나의 불소-함유 물질 및 적어도 하나의 니트릴 고무 삼중합체의 혼합물을 포함하는 중합체 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 니트릴 고무 삼중합체는 약 15wt% 내지 약 50wt%의 아크릴로니트릴 함량을 갖는 중합체 조성물.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 불소-함유 물질은 상기 중합체 조성물의 약 5wt% 내지 약 20wt%를 구성하는 중합체 조성물.
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