KR20120002668A - 방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복 - Google Patents

방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복에 관한 것으로서, 상기 방탄복 직물은 경사 및 위사가 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물(10), 상기 아라미드 직물(10) 상에 형성된 1차 발수코팅층(20) 및 상기 1차 발수코팅층(20)위에 형성된 2차 발수코팅층(30)으로 구성된다.
또한 본 발명의 방탄복은 상기 방탄복 직물 10~50매가 적층된 구조이며, 바람직하기로는 방탄복의 일부에 형성된 주머니내에 아라미드 복합 패드(40)가 삽입된 구조이다.
본 발명은 발수성능이 뛰어나 습윤상태에서의 방탄성능이 크게 향상되고, 특히 아라미드 복합 패드(40)가 삽입된 방탄복의 경우에는 방탄성능 시험 후 방탄복의 후면변형이 크게 감소한다.

Description

방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복{Bulletproof fabric and bulletproof vest manufactured by the same}
본 발명은 방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복에 관한 것으로서, 구체적으로는 물에 젖은 상태(이하 "습윤상태"라고 한다)에서의 방탄성능이 크게 향상된 방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복에 관한 것이다.
방탄복은 탄환이나 포탄의 파편으로부터 인체를 보호하기 위해서 개발된 의류로서, 가장 중요한 구비요건은 탄환이나 포탄으로부터 얼마나 안정적으로 인체를 보호할 수 있는가 하는 방탄성능이다.
최근, 건조상태에서의 방탄성능은 물론 습윤 상태에서의 방탄성능도 우수한 방탄복의 개발이 요구되고 있다.
종래 방탄복으로는 제조하는 종래 기술로는 불소계 수지등을 포함하는 발수제 용액 내에 아라미드 직물을 디핑(Dipping) 시킨 다음, 패딩 및 건조하는 방법으로 발수처리된 아라미드 직물 10~50매를 적층시킨 구조의 방탄복이 널리 사용되어 왔다.
그러나, 상기의 종래 방탄복은 아라미드 직물의 발수처리가 약하기 때문에 건조상태의 방탄성능은 우수하지만 습윤상태에서의 방탄성능이 저하되는 문제점이 있었다.
아울러, 상기의 종래 방탄복은 방탄성능 시험시 방탄복의 후면변형이 NIJ(National Institute of Justice) 기준인 44㎜이하를 겨우 만족하는 수준으로서, 보다 엄격한 후면변형 기준이 요구되는 경우에는 적용에 한계가 있는 문제점도 있었다.
이와 같은 종래의 문제점들을 해결할 수 있도록 본 발명에서는 습윤상태에서의 방탄성능이 우수하고, 방탄성능 시험시 방탄복의 후면변형이 NIJ 규격 기준보다 월등하게 우수한 방탄용 직물 및 방탄복을 제공하고자 한다.
이와 같은 과제들을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 방탄용 직물의 발수처리를 2차에 걸쳐 실시하여 방탄용 직물상에 2층의 발수층, 다시 말해 1차 발수코팅층(20)과 2차 발수코팅층(30)을 차례로 형성시킴으로써, 이로 제조된 방탄복의 습윤상태시 방탄성능을 향상시킨다.
또한, 본 발명에서는 고탄성 아라미드 직물(A)내에 수지가 함침되어 있는 제1의 아라미드 프리프레그(X)와 고탄성 아라미드 직물(B) 내에 수지가 함침되어 있는 제2의 아라미드 프리프레그(Y)가 열압착되어 일체로 적층된 구조인 아라미드 복합 패드(40)를 방탄복 일부에 형성된 주머니 내에 삽입하여 방탄성능시 방탄복의 후면변형을 크게 감소시킨다.
본 발명은 발수성능이 뛰어나 습윤상태에서의 방탄성능이 크게 향상되고, 특히 아라미드 복합 패드(40)가 삽입된 방탄복의 경우에는 방탄성능시험 후 방탄복의 후면변형이 크게 감소한다.
도 1은 본 발명에 따른 방탄용 직물의 단면도.
도 2는 본 발명의 방탄복 주머니 내에 삽입되는 아라미드 복합패드의 단면도.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 방탄용 직물은 도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 직물(10) 상에 2개의 발수코팅층, 다시 말해 1차 발수코팅층(20)과 2차 발수코팅층(30)이 차례로 형성된 구조이다.
다시 말해, 본 발명의 방탄용 직물은 경사 및 위사가 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물(10), 상기 아라미드 직물(10) 상에 형성된 1차 발수코팅층(20) 및 상기 1차 발수코팅층(20)위에 형성된 2차 발수코팅층(30)으로 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 방탄용 직물의 단면도이다.
상기 1차 발수코팅층(20)은 발수제, 바람직하기로는 플루오르 카본(Fluorocarbon)을 함유하는 수지층으로서, 아크릴레이트 등의 수지를 용매에 용해한 수지 용액에 발수제인 플루오르 카본을 2~35중량% 첨가, 분산시킨 코팅용액을 아라미드 직물(10) 상에 디핑(Dipping), 스프레이(Spray) 또는 나이프 오버 롤(Knife over roll) 코팅방식 등으로 코팅하는 방법 등으로 형성된다.
1차 발수코팅층(20) 에 포함되는 발수제로는 다양한 발수제들이 사용될 수 있으나, 플루오르 카본 발수제를 사용하는 것이 습윤상태에서도 발수성능을 향상, 유지하는데 보다 바람직하다.
2차 발수코팅층(30) 미세공극들이 불규칙하게 형성된 폴리우레탄 수지층으로서, 폴리우레탄 수지가 디메틸포름아미드 등의 용매에 용해된 폴리우레탄 수지 용액을 상기 1차 발수 코팅(20) 위에 디핑(Dipping), 스프레이(Spray) 또는 나이프 오버 롤(Knife over roll) 코팅방식 등으로 코팅하는 방법으로 형성된다.
상기 2차 발수코팅층(30)은 코팅층 내에 물방울보다 작은 미세 공극들이 불규칙하게 형성되어 있기 때문에 습윤시에도 물방울이 아라미드 직물(10) 내로 침투하는 것을 방지하는 방수기능과 동시에 발수기능을 발현한다.
본 발명에 따른 방탄복은 앞에서 설명한 본 발명의 방탄용 직물, 다시 말해 아라미드 직물(10) 상에 2층의 발수코팅층(20, 30)들이 차례로 형성 구조의 방탄용 직물 10~50매가 적층된 적층체로 구성된다.
본 발명의 방탄용 직물은 아라미드 직물(10) 상에 2층을 발수코팅층(20, 30) 들이 차례로 형성된 구조이기 때문에 발수성능이 크게 향상된다. 그로 인해, 상기 방탄용 직물로 제조된 방탄복은 습윤상태에서의 방탄성능이 크게 향상된다.
상기 방탄복은 방탄복 일부에 형성된 주머니 내에 도 2에 도시된 바와 같은 아라미드 복합 패드(40)가 삽입되어 있는 구조인 것이 방탄성능 시험시 방탄복의 후면변형을 NIJ 규격인 44㎜이내 보다 더 작게 하는데 바람직하다.
도 2는 상기 아라미드 복합 패드(40)의 단면도이다.
상기 아라미드 복합 패드(40)는 경사 및 위사가 총섬도가 500~1,000데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고강도 아라미드 직물(A) 내에 수지(C)가 함침되어 있는 제1의 아라미드 프리프레그(X)와, 경사 및 위사가 총섬도가 840~3,000 데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고탄성 아라미드 직물(B) 내에 수지(C)가 함침되어 있는 제2의 아라미드 프리프레그(Y)가 열압착되어 일체로 적층되어 있는 것을 특징으로된 구조인 것이 방탄성능 시험지 방탄복의 후면변형을 보다 더 작게 하는데 바람직하다.
상기 아라미드 복합 패드(40)는 경사 및 위사가 총섬도가 500~1,000데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고강도 아라미드 직물(A)과 경사 및 위사가 총섬도가 840~3,000 데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고탄성 아라미드 직물(B)이 하이브리드(Hybrid)된 구조이다.
상기 수지(C)는 아라미드 복합 패드의 용도에 따라 적절하게 선택되며, 일례로는 폴리비닐클로라이드 수지 또는 페놀 수지 등이다. 본 발명에서는 상기 수지(C)의 종류를 특별하게 한정하지 않는다.
상기 고강도 아라미드 직물(A) 및 고탄성 아라미드 직물(B)는 발수처리되어 ISO 4920 : 1981방법으로 측정한 최초 발수도가 90~100이고, 300회 마찰 후 발수도가 80~100인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 아라미드 복합패드를 제조하는 방법 중 일례를 살펴보면, 먼저 상기 고강도 아라미드 직물(A) 및 고탄성 아라미드 직물(B)을 발수제 용액에 디핑(Dipping)한 후, 맹글(Mangle)로 패딩하고, 건조 및/또는 열처리하여 발수처리 한다.
이때, 발수제 조성물로는 하이록실레이트 퍼르플루오르알킬에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolmer)를 포함하는 수용액등이 사용될 수 있다.
발수제 조성물의 구체적인 예로는 하드록실레이티드 퍼르플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer) 5 ~ 35 중량%, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycol) 10 ~ 15 중량% 및 물 50 ~ 65중량%로 이루어진 조성물의 1 ~ 5 중량% 수용액 내에 상기 수용액 100 중량부 대비 실리콘 오일 0.1 ~ 1 중량부 및 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 0.5 ~ 10 중량부가 포함된 발수제 등이 사용될 수 있다.
다음으로는, 상기와 같이 발수처리된 상기 고강도 아라미드 직물(A) 및 고탄성 아라미드 직물(B) 각각을 수지(C) 용액이 담긴 욕조 내에 침지(Dipping)시켜 고강도 아라미드 직물(A)의 프리프레그(이하 "제1의 아라미드 프리프레그" 라고 한다)와 고탄성 직물(B)의 프리프레그(이하 "제2의 아라미드 프리프레그" 라고 한다)를 각각 제조한다.
다음으로는, 상기와 같이 제조된 제1의 아라미드 프리프레그(X)와 제2의 아라미드 프리프레그(Y)를 각각 여러매 적층시킨 다음 이들을 열압착(Heat-pressing)시켜 아라미드 복합 패드를 제조한다.
또 다른 방법으로는 발수 처리된 상기 고강도 아라미드 직물(A)과 발수처리된 상기 고탄성 아라미드 직물(B) 사이에 수지 필름을 배열시킨 후, 이들을 열압착시켜 아라미드 복합 패드를 제조한다. 이때 수지 필름은 용융되면서 일부는 상기 고강도 아라미드 직물(A)과 고탄성 아라미드 직물(B) 내로 함침되고, 일부는 계면에서 융착되면서 이들을 일체로 형성하는 역할을 한다.
방탄복 일부에 형성된 주머니 내에 상기 아라미드 복합패드(40)가 삽입된 방탄복은 NIJ 규격에 따른 방탄성능 시험지 후면변형이 40㎜ 이내로 우수하다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해서 보호범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
경사 및 위사가 840데니어/840모노필라멘트인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성된 아라미드 직물(10) 일면에 플루오르 카본을 5중량% 함유하는 폴리아크릴레이트 수지 용액을 디핑(Dipping)방식으로 코팅하여 두께가 1.2㎛인 1차 발수코팅층(20)을 형성하였다.
다음으로, 상기 1차 발수코팅층(20)위에 폴리우레탄 용액을 디핑(Dipping)방식으로 코팅하여 두께가 50㎛인 2차 발수코팅층(30)을 형성하여 방탄용 직물을 제조하였다.
다음으로는, 상기와 같이 제조된 방탄용 직물 32매를 적층하여 방탄복을 제조하였다.
이와 같이 제조한 방탄복의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
경사 및 위사가 섬도가 1.0데니어인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 840개로 이루어져 총섬도가 840데니인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성되는 고강도 아라미드 직물(A)을, 하드록실레이티드 퍼르플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer) 30 중량%, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycol) 15 중량% 및 물 55중량%로 이루어진 조성물의 2.5 중량% 수용액을 제조하고 상기 수용액 100 중량부 대비 실리콘 오일 0.3 중량부 및 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 5 중량부를 첨가한 후 충분히 교반하여 제조한 발수제 조성물 내에 디핑한 후, 맹글로 패딩하고, 건조하여 발수 처리된 고강도 아라미드 직물(A)을 제조하였다.
다음으로는, 발수처리된 고강도 아라미드 직물(A)을 페놀 용액 내에 침지하여 페놀수지가 함침된 고강도 아라미드 직물(A)의 프리프레그, 다시 말해 제1의 아라미드 프리프레그(X)를 제조하였다.
한편, 경사 및 위사가 섬도가 1.5데니어인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 총섬도가 1,500데니인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성되는 고탄성 아라미드 직물(B)을, 하드록실레이티드 퍼르플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer) 30 중량%, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycol) 15 중량% 및 물 55중량%로 이루어진 조성물의 2.5 중량% 수용액을 제조하고 상기 수용액 100 중량부 대비 실리콘 오일 0.3 중량부 및 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 5 중량부를 첨가한 후 충분히 교반하여 제조한 발수제 조성물 내에 디핑한 후, 맹글로 패딩하고, 건조하여 발수 처리된 고탄성 아라미드 직물(B)을 제조하였다.
다음으로는, 발수처리된 고탄성 아라미드 직물(B)을 페놀수지 용액 내에 침지하여 페놀수지가 함침된 고탄성 아라미드 직물(B)의 프리프레그, 다시 말해 제2의 아라미드 프리프레그(Y)를 제조하였다.
다음으로는 상기와 같이 제조된 제1의 아라미드 프리프레그(X) 3매와 제2의 아라미드 프리프레그(Y) 3매를 적층시킨 후, 이들을 열압착하여 아라미드 복합 패드를 제조하였다.
다음으로는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 방탄복 일부에 주머니를 형성한 다음, 여기에 상기와 같이 제조한 아라미드 복합 패드 1매를 삽입하였다.
이와 같이 제조된 방탄복의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
계면활성제로 정련 처리된 전방향족 폴리아미드 직물을, 하드록실레이티드 퍼르플루오로알킬 에틸 아크릴레이트 코폴리머(Hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer) 30 중량%, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene glycol) 15 중량% 및 물 55중량%로 이루어진 조성물의 2.5 중량% 수용액을 제조하고 상기 수용액 100 중량부 대비 실리콘 오일 0.3 중량부 및 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 5 중량부를 첨가한 후 충분히 교반하여 제조한 발수제 조성물 내에 침지(Dipping) 시켜 상기 전방향족 폴리아미드 직물내에 상기 발수제 조성물을 함침 시켰다.
이때, 상기 전방향족 폴리아미드 직물로는 섬도가 1.0인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어진 전방향족 멀티필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 경사밀도 및 위사밀도를 각각 10본/㎝로 하여 평직으로 제직된 직물을 사용하였다.
다음으로는, 맹글(Mangle)을 사용하여 전방향족 폴리아미드 직물내에 함침된 발수제 조성물 중 일부, 다시 말해 60%의 픽업율(Pick-up rate)로 제거한 다음, 계속해서 150℃의 텐더(Tenter) 내에서 1분 동안 건조하여 방탄용 직물을 제조하였다.
다음으로는, 상기와 같이 제조된 방탄용 직물 40매를 적층하여 방탄복을 제조하였다.
이와 같이 제조한 방탄복의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
방탄복의 물성
구분 실시예 1 실시예 2 비교실시예 1
습윤상태에서의 방탄성능(NIJ의 3A V0 규격 만족여부) 만족 만족 만족못함
방탄성능 시험시
방탄복의 후위번형
(㎜)		 40 20 44
상기 표 1의 물성들을 측정시 방탄성능은 아래와 같은 방법으로 측정하였다.
방탄성능 측정
준비된 각 아라미드 복합체를 물에 30분간 침지후 꺼낸 직후 NIJ(National Institute of Justice) 규격 3A등급 기준으로 44 매그넘(44 mag)을 사용하여 방탄성능을 측정하였다. 한편, 44 매그넘의 총알 스피드인 436m/초를 기준으로 허용 기준 범위내에서 V0을 측정하여 방탄성능을 평가하였다.
10 : 아라미드 직물 20 : 1차 발수코팅층
30 : 2차 발수코팅층 40 : 아라미드 복합 패드
A : 고강도 아라미드 직물 B : 고탄성 아라미드 직물
C : 수지 X : 제1의 아라미드 프리프레그
Y : 제2의 아라미드 프리프레그

Claims (8)

  1. 경사 및 위사가 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물(10), 상기 아라미드 직물(10) 상에 형성된 1차 발수코팅층(20) 및 상기 1차 발수코팅층(20)위에 형성된 2차 발수코팅층(30)으로 구성됨을 특징으로 하는 방탄용 직물.
  2. 제1항에 있어서, 1차 발수코팅층(20)은 플루오르 카본(Fluorocarbon)을 함유하는 수지층인 것을 특징으로 하는 방탄용 직물.
  3. 제1항에 있어서, 2차 발수코팅층(30)은 미세 공극들이 형성된 폴리우레탄 수지층인 것을 특징으로 하는 방탄용 직물.
  4. 경사 및 위사가 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 아라미드 직물(10), 상기 아라미드 직물(10) 상에 형성된 1차 발수코팅층(20) 및 상기 1차 발수코팅층(20)위에 형성된 2차 발수코팅층(30)으로 구성된 방탄용 직물 10~50매가 적층된 적층체로 이루어진 방탄복.
  5. 제4항에 있어서, 습윤상태에서의 방탄성능이 NIJ 3A (National Institute of Justice) V0규격 기준을 만족하는 것을 특징으로 하는 방탄복.
  6. 제4항에 있어서, 방탄복의 일부에 형성된 주머니 내에 아라미드 복합 패드(40)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 방탄복.
  7. 제6항에 있어서, 아라미드 복합 패드(40)는 경사 및 위사가 총섬도가 500~1,000데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고강도 아라미드 직물(A) 내에 수지(C)가 함침되어 있는 제1의 아라미드 프리프레그(X)와 경사 및 위사가 총섬도가 840~3,000 데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고탄성 아라미드 직물(B) 내에 수지(C)가 함침되어 있는 제2의 아라미드 프리프레그(Y)가 열압착되어 일체로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 방탄복.
  8. 제6항에 있어서, NIJ 규격에 따른 방탄성능 시험시 방탄복의 후면변형이 40㎜ 이내인 것을 특징으로 하는 방탄복.
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