KR20120002669A - 아라미드 복합 패드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아라미드 복합 패드에 관한 것으로서, 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 특징으로 한다.
본 발명은 고강도를 발현하는 제1아라미드 프리프레그(X)와 고탄성을 발현하는 제2아라미드 프리프레그(Y)가 일체로 형성되어 인장강도 및 충격강도가 동시에 우수하다.
그로인해, 본 발명은 방탄복용 보조패드나 각종 보호장구 소재 등으로 유용하다.

Description

아라미드 복합 패드{Aramid composite pad}
본 발명은 아라미드 복합 패드에 관한 것으로서, 구체적으로는 상대적으로 세섬도 원사로 구성된 고강도 아라미드 직물과 상대적으로 태섬도 원사로 구성된 고탄성 아라미드 직물이 하이브리드(Hybrid)되어 인장강도 및 충격강도가 동시에 우수한 아라미드 복합 패드에 관한 것이다.
본 발명에서는 아라미드 직물에 수지가 함침된 1종 이상의 아라미드 프리프레그를 열압착시켜 제조한 성형체를 "아라미드 복합 패드"라 통칭한다.
종래 아라미드 복합 패드는 경사 및 위사가 총섬도가 700~1,000데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고강도 아라미드 직물 또는 상기 고강도 아라미드 직물 내에 수지를 함침시킨 아라미드 프리프레그 2개 이상이 열압착되어 일체로 형성된 구조를 갖는다.
그러나, 상기 종래의 아라미드 복합 패드는 1매 또는 2매 이상의 고강도 아라미드 직물과 이에 함침된 수지만으로 구성되기 때문에 고강도의 물성은 얻을 수 있으나 고탄성의 물성이 부족한 문제가 있었다.
다시 말해, 상기 종래의 아라미드 복합 패드는 인장강도 및 충격강도를 동시에 우수하지 못해서 적용 용도에 한계가 있는 문제점이 있었다.
또 다른 종래 아라미드 복합 패드는 총섬도가 1,500~3,000 데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고탄성 아라미드 직물 또는 상기 고탄성 아라미드 직물 내에 수지를 함침시킨 아라미드 프리프레그 2개 이상이 열압착 되어 일체로 형성된 구조를 갖는다.
그러나, 상기 종래의 아라미드 복합 패드는 1매 또는 2매 이상의 고탄성 아라미드 직물과 이에 함침된 수지만으로 구성되기 때문에 고탄성의 물성은 얻을 수 있으나 고강도의 물성이 부족한 문제가 있었다.
다시 말해, 상기 종래의 아라미드 복합 패드는 인장강도 및 충격강도를 동시에 우수하지 못해서 적용 용도에 한계가 있는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래기술의 문제점들을 해결할 수 있도록 본 발명에서는 인장강도 및 충격강도가 동시에 우수하여 다양한 용도 분야에 적용이 가능한 아라미드 복합 패드를 제공하고자 한다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 경사 및 위사가 총섬도가 500~1,000데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고강도 아라미드 직물과 총섬도가 840~3,000 데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 이루어진 고탄성 아라미드 직물을 동시에 보강재로 포함하는 아라미드 복합 패드를 제조한다.
본 발명은 고강도를 발현하는 제1아라미드 프리프레그(X)와 고탄성을 발현하는 제2아라미드 프리프레그(Y)가 일체로 형성되어 인장강도 및 충격강도가 동시에 우수하다.
그로인해, 본 발명은 방탄복용 보조패드나 각종 보호장구 소재 등으로 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 아라미드 복합 패드의 단면 모식도.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 아라미드 복합 패드는 도 1에 도시된 바와 같이 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 특징으로 한다.
다시 말해, 본 발명은 아라미드 복합 패드내에 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 페놀 수지 또는 변성된 페놀수지 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.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해서 보호범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
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 수지액 내에 침지하여 페놀 수지가 함침된 고강도 아라미드 직물(A)의 프리프레그, 다시 말해 제1의 아라미드 프리프레그(X)를 제조하였다.
한편, 경사 및 위사가 섬도가 1.42데니어인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 1,000개로 이루어져 총섬도가 1,420데니인 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 페놀 수지액 내에 침지하여 페놀 수지가 함침된 고탄성 아라미드 직물(B)의 프리프레그, 다시 말해 제2의 아라미드 프리프레그(Y)를 제조하였다.
다음으로는 상기와 같이 제조된 제1의 아라미드 프리프레그(X) 28매와 제2의 아라미드 프리프레그(Y) 5매를 적층시킨 후, 이들을 열압착하여 아라미드 복합 패드를 제조하였다.
제조한 아라미드 복합패드의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
실시예 1에서 고탄성 아라미드 직물(B)의 종류를 경사 및 위사가 섬도가 1.42데니어인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 2,000개로 이루어져 총섬도가 2,840데니어인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성되는 고탄성 아라미드 직물(B)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 아라미드 복합패드를 제조하였다.
제조한 아라미드 복합 패드의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
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 수지액 내에 침지하여 페놀 수지가 함침된 고강도 아라미드 직물(A)의 프리프레그 38매를 제조하였다.
다음으로는 상기와 같이 제조된 38매의 고강도 아라미드 직물들을 적층시킨 후 이들을 열압착하여 아라미드 복합 패드를 제조하였다.
제조한 아라미드 복합 패드의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 2
경사 및 위사가 섬도가 1.42데니어인 전방향족 폴리아미드 모노필라멘트 2,000개로 이루어져 총섬도가 2,840데니인 전방향족 폴리아미드 멀티필라멘트로 구성되는 고탄성 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 고탄성 아라미드 직물(A)을 제조하였다.
다음으로는, 발수처리된 고탄성 아라미드 직물(A)을 페놀 수지액 내에 침지하여 페놀 수지가 함침된 고탄성 아라미드 직물(A)의 프리프레그 18매를 제조하였다.
다음으로는 상기와 같이 제조된 18매의 고탄성 아라미드 직물들을 적층시킨 후 이들을 열압착하여 아라미드 복합 패드를 제조하였다.
제조한 아라미드 복합 패드의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.
물성측정 결과
구분 실시예 1 실시예 2 비교실시예 1 비교실시예 2
아라미드 복합 패드 물성 방탄성능
[22cal FSP V50(m/s)]		 672 667 637 629
발수처리된 고강도
아라미드 직물(A) 물성		 최초 발수도 100 90 100 -
300회 마찰후
발수도		 90 80 90 -
발수처리된 고강도 아라미드 직물(B) 물성 최초 발수도 100 90 - 90
300회 마찰후 발수도 90 80 - 80
상기 표 1에 기재된 각종 물성은 아래와 같은 방법으로 평가하였다.
방탄 성능 측정
상기 아라미드 복합패드는 MIL-STD-662F 규정에 따라 속도(V50)는 Cal .22구경 파편모의탄(FSP)을 이용하여 완전 관통했을 때의 속도와 부분 관통했을 때의 속도를 평균한 값으로부터 구한다.
최초 발수도
250㎜×250㎜의 샘플에 대해서 ISO 4920 : 1981 방법으로 측정하였다.
300회 마찰후 발수도
250㎜×250㎜의 샘플을 쉬퍼형 웨어 테스터(Shiefer type wear test SAT-250)을 사용하여 300회 마찰한 후 ISO 4920 : 1981 방법으로 측정하였다.
A : 고강도 아라미드 직물
B : 고탄성 아라미드 직물
C : 수지
X : 제1의 아라미드 프리프레그
Y : 제2의 아라미드 프리프레그

Claims (4)

  1. 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 특징으로 하는 아라미드 복합 패드.
  2. 제1항에 있어서, 수지(C)는 페놀 수지 및 변성된 페놀 수지 중에서 선택된 1종의 수지인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합 패드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고강도 아라미드 직물(A)은 발수처리되어 ISO 4920 : 1981방법으로 측정한 최초 발수도가 90~100이고, 300회 마찰 후 발수도가 80~100인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합 패드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고탄성 아라미드 직물(B)은 발수처리되어 ISO 4920 : 1981방법으로 측정한 최초 발수도가 90~100이고, 300회 마찰 후 발수도가 80~100인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합 패드.
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