KR20130135477A - 방탄소재 - Google Patents

방탄소재 Download PDF

Info

Publication number
KR20130135477A
KR20130135477A KR1020120059061A KR20120059061A KR20130135477A KR 20130135477 A KR20130135477 A KR 20130135477A KR 1020120059061 A KR1020120059061 A KR 1020120059061A KR 20120059061 A KR20120059061 A KR 20120059061A KR 20130135477 A KR20130135477 A KR 20130135477A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bulletproof material
fabric
fiber
fabrics
bulletproof
Prior art date
Application number
KR1020120059061A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101589786B1 (ko
Inventor
이창배
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
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 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020120059061A priority Critical patent/KR101589786B1/ko
Publication of KR20130135477A publication Critical patent/KR20130135477A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101589786B1 publication Critical patent/KR101589786B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • D06M17/00—Producing multi-layer textile fabrics
    • 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
    • D03D1/0035—Protective fabrics
    • D03D1/0052—Antiballistic fabrics
    • 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
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
    • D06M11/74—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts
    • 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
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/322—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen
    • D06M13/395—Isocyanates
    • 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
    • D06M15/244—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of halogenated hydrocarbons
    • D06M15/256—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of halogenated hydrocarbons containing fluorine
    • 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
    • F41H1/00—Personal protection gear
    • F41H1/02—Armoured or projectile- or missile-resistant garments; Composite protection fabrics
    • 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
    • F41H5/0478—Fibre- or fabric-reinforced layers in combination with plastics layers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/06—Load-responsive characteristics
    • D10B2401/063—Load-responsive characteristics high strength

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

상대적으로 경량임에도 불구하고 파편에 대한 방탄 성능 개선, 방탄 성능의 지속성 향상, 및 후면 변형 감소를 구현할 수 있는 방탄소재가 개시된다. 본 발명의 방탄소재는 고강도 섬유로 형성된 직물들 및 펠트 원단을 포함하며, 상기 펠트 원단은 불규칙하게 배열된 단섬유들 및 상기 단섬유들 상의 발수층을 포함한다.

Description

방탄소재{Bulletproof Material}
본 발명은 방탄소재에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 상대적으로 경량임에도 불구하고 파편에 대한 방탄 성능 개선, 방탄 성능의 지속성 향상, 및 후면 변형 감소를 구현할 수 있는 방탄소재에 관한 것이다.
방탄제품은 탄환이나 포탄으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 우수한 방탄 성능과 함께 경량성이 요구된다. 그러나, 방탄 성능의 향상을 위해서는 방탄 제품의 경량성이 어느 정도 희생되는 것이 일반적이다. 반대로, 방탄 제품의 경량화는 방탄 성능의 저하를 야기하는 것이 일반적이다.
방탄 제품의 경량화 및 방탄 성능의 향상을 위하여 일방향성 원단(unidirectional fabrics)을 이용하는 것이 공지되어 있다.
한편, 미국 공개특허공보 제US2011/0219943호는 방탄성능을 향상시키기 위하여 고강도 섬유의 직물과 고강도 섬유의 일방향성 원단을 모두 포함하는 복합 원단을 제안하고 있다. 상기 공보는, 복합 원단의 직물이 매트릭스 수지로 코팅되지 않는 것이 바람직하고, 만약 코팅될 때에는 일방향성 원단의 매트릭스 수지와 동일 또는 유사한 화학 구조를 갖는 매트릭스 수지로 코팅되는 것이 바람직하다고 교시하고 있고(공보 단락 [0054] 참조), 직물과 일방향성 원단을 모두 포함하는 방탄 제품이 일방향성 원단들만을 포함하는 방탄 제품에 비해 더욱 우수한 방탄 성능을 가질 뿐만 아니라 탄환 충돌로 인한 후면 변형을 더욱 감소시킬 수 있다고 설명하고 있다(공보 단락 [0054] 참조).
비록, 상기 공보에 의해 제안된 복합 원단이 우수한 방탄 특성을 나타내기는 하지만, 방탄 제품의 경량화, 파편에 대한 방탄 성능, 방탄 성능의 지속성, 및 후면 변형 특성(anti-trauma) 등의 측면들에서 여전히 개선되어야 할 여지가 남아 있다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 방탄소재에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 상대적으로 경량임에도 불구하고 파편에 대한 방탄 성능 개선, 방탄 성능의 지속성 향상, 및 후면 변형 감소를 구현할 수 있는 방탄소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술된 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 탄환이 충돌하게 될 전면 및 그 반대 편의 후면을 갖는 방탄소재로서, 상기 전면 측에 위치한 복수의 직물들(woven fabrics); 및 상기 후면 측에 위치한 적어도 하나의 펠트 원단(felt fabric)를 포함하고, 상기 직물들은 11 g/denier 이상의 강력 및 200 g/denier 이상의 인장 탄성율을 갖는 제1 고강도 섬유로 형성되며, 상기 펠트 원단은, 11 g/denier 이상의 강력, 200 g/denier 이상의 인장 탄성율, 및 1.5 내지 5 데니어의 섬도를 갖는 단섬유들(staple fibers); 및 상기 단섬유들 상의 발수층(water repelling layer)을 포함하고, 상기 발수층은 플루오로카본을 포함하는 발수제가 상기 단섬유들에 가해짐으로써 형성된 것을 특징으로 하는 방탄소재가 제공된다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 방탄소재는 상대적으로 경량임에도 불구하고, 탄환 충돌로 인한 후면 변형이 현저히 감소될 뿐만 아니라, 파편에 대한 우수한 방탄 성능을 나타내며, 우수한 방탄 성능이 오래 동안 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 효과들은 그와 관련된 기술적 구성과 함께 이하에서 자세히 기술될 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄소재의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄소재의 단면도이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방탄소재의 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 방탄소재의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예들에 불과한 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '고강도 섬유'는 11 g/denier 이상의 강력(tenacity) 및 200 g/denier 이상의 인장 탄성율(tensile modulus)를 갖는 섬유를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄소재의 단면도이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄소재(100)는 탄환이 충돌하게 될 전면(FS) 및 그 반대 편의 후면(BS)을 갖는다. 방탄소재(100)는 전면(FS) 측에 위치한 복수의 직물들(110) 및 후면(BS) 측에 위치한 적어도 하나의 펠트 원단(120)을 포함한다.
방탄소재(100)는, 방탄복의 경량화 요구를 만족시키는 면밀도, 예를 들어 3 내지 6.8 kg/m2의 면밀도를 갖기 위하여, 적절한 매수의 직물들(110) 및 펠트 원단(120)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방탄소재(100)는 10 내지 30 매(plies)의 직물들(110) 및 1 또는 2 매의 펠트 원단(120)을 포함한다. 상기 직물들(110)과 펠트 원단(들)(120)은 예를 들어 다이아몬드 스티칭 등의 방법에 의해 서로 결합된다.
전면(FS) 측에 위치한 직물들(110)은 11 g/denier 이상의 강력 및 200 g/denier 이상의 인장 탄성율을 갖는 제1 고강도 섬유로 형성된다.
상기 제1 고강도 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유 또는 아라미드(aramid) 섬유일 수 있으며, 직물들(110) 각각은 150 내지 500 g/m2의 면밀도를 갖는다. 상기 면밀도가 150g/m2 미만이면, 직물(111, 112)에 틈들이 존재할 수 있어 방탄 성능의 저하를 야기할 수 있다. 반면, 상기 면밀도가 500g/m2 를 초과하도록 제직하는 것은 생산 효율의 저하를 야기한다.
후면(BS) 측에 위치한 상기 펠트 원단(120)은, 니들펀칭 또는 워터제트 등에 의해 서로 교락된 상태로 불규칙하게 배열된 단섬유들(staple fibers) 및 상기 단섬유들 상의 발수층(water repelling layer)을 포함한다. 본 발명의 방탄소재(100)는 후면(BS) 측에 펠트 원단(120)을 포함하기 때문에 직물들만으로 구성된 방탄소재는 물론이고 직물과 일방향성 원단을 모두 포함하는 방탄소재에 비해 파편에 대한 방탄 성능 및 후면 변형 특성 면에서 더욱 우수하다.
상기 펠트 원단(120)은 100 내지 600 g/m2의 면밀도를 갖는다. 면밀도가 100g/m2 미만이면 펠트 원단(120)에 틈들이 존재할 수 있어 방탄 성능의 저하를 야기할 수 있다. 반면, 상기 면밀도가 600g/m2 를 초과하도록 펠트 원단(120)이 제조될 경우, 방탄소재의 경량화를 저해하거나 방탄성능의 저하(방탄소재의 면밀도를 적정 수준으로 맞추기 위해 직물의 개수를 감소시킬 경우)를 초래할 수 있다.
펠트 원단(120)의 단섬유들은 38 내지 51 mm의 길이, 및 1.5 내지 5 데니어의 섬도를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌 단섬유 또는 아라미드 단섬유일 수 있다.
초고분자량 폴리에틸렌 단섬유 및 아라미드 단섬유는 수분에 취약하기 때문에 시간의 경과에 따라 그 방탄성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 펠트 원단(120)의 단섬유들 상에 발수층이 형성된다. 펠트 원단(120)의 발수층은 플루오로카본을 포함하는 발수제가 상기 단섬유들에 가해짐으로써 형성된다. 플루오로카본은 펠트 원단(120)에 발수성을 부여하는 역할을 한다. 플루오로카본으로서 하이드록실레이티드 퍼플루오로알킬에틸 아크릴레이트 코폴리머(hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer)가 사용될 수 있다.
한편, 가혹한 환경 하에서 또는 장기간 사용 후에는 플루오로카본과 같은 발수제 성분이 펠트 원단(120)의 단섬유들로부터 제거되고, 그로 인해 수분으로 인한 단섬유의 물성 취하 및 방탄 성능의 급격한 저하가 초래될 수 있다. 따라서, 단섬유와 플루오로카본 사이의 결합을 강화시키기 위하여, 본 발명의 발수층 형성에 사용되는 발수제는 플루오로카본 외에 가교제, 예를 들어 톨루엔 디이소시아네이트 또는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 같은 이소시아네이트계 화합물을 더 포함할 수 있다.
방탄소재(100)가 그 전면(FS)에서 탄환에 의한 물리적 충격을 받을 경우 방탄소재(100)의 전면(FS)이 국부적으로 변형되고, 상기 전면(FS)의 변형이 방탄소재(100)의 후면(BS)으로까지 확산되어 허용 안전 이격 거리를 초과하는 후면 변형이 발생할 수 있다. 방탄소재(100)의 후면 변형이 심각할 경우 착용자에게 치명적 손상을 입힐 수 있다. 따라서, 방탄소재(100)의 후면 변형을 억제하기 위하여, 본 발명의 발수층 형성에 사용되는 발수제는 폴리비닐아세테이트와 같은 경도-강화 수지(hardness-enhancing resin)를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 발수층 형성에 사용되는 발수제는 기포 제거를 위한 소포제(예를 들어, 디프로필렌글리콜) 및 에멀젼 안정제(예를 들어, 사과산)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 발수제는 0.5 내지 10 중량%의 플루오로카본, 0.5 내지 10 중량%의 경도-강화 수지, 0.5 내지 5 중량%의 가교제, 0.1 내지 2 중량%의 소포제, 0.1 내지 2 중량%의 에멀젼 안정제, 및 73 내지 98.3 중량%의 물을 포함할 수 있다.
플루오로카본의 함량이 0.5중량% 미만일 경우 원하는 발수성을 기대하기 어렵고, 그 함량이 10중량%를 초과할 경우 발수성 증가는 크지 않으면서 방탄소재(100)의 유연성이 오히려 떨어질 수 있다.
경도-강화 수지의 함량이 0.5중량% 미만일 경우 방탄소재(100)의 후면 변형 특성 향상이 거의 나타나지 않고, 그 함량이 10중량%를 초과할 경우 방탄소재(100)의 유연성이 떨어져 그것으로 제조된 방탄복의 착용감이 크게 저하된다.
가교제의 함량이 0.5중량% 미만일 경우에는 원하는 만큼의 발수성 유지가 어렵고, 그 함량이 5중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과가 나타나지 않고 제조비만 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명의 직물들(110) 상에도 위의 조성을 갖는 발수제가 가해짐으로써 발수층이 형성된다.
발수제를 직물들(110)의 제1 고강도 섬유들 및 펠트 원단(120)의 단섬유들 상에 가하기 위한 방법으로서, 패딩, 코팅, 침지, 분무, 브러싱, 또는 필름-코팅 등의 방법이 이용될 수 있다. 발수제가 제1 고강도 섬유들 및/또는 단섬유들 상에 가해진 후에는, 120 내지 200℃에서 15 내지 150초 동안 열처리 공정이 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄소재를 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄소재의 단면도이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 방탄소재(200)는 전면(FS) 측에 위치한 복수매의 직물들(210), 후면(BS) 측에 위치한 적어도 하나의 펠트 원단(230), 및 상기 직물들(210)과 상기 펠트 원단(230) 사이에 적어도 하나의 일방향성 원단(unidirectional fabric)(220)을 포함한다.
방탄소재(200)는, 방탄복의 경량화 요구를 만족시키는 면밀도, 예를 들어 3 내지 6.8 kg/m2의 면밀도를 갖기 위하여, 직물들(210),일방향성 원단들(220), 및 펠트 원단(들)(230)을 적절한 매수의 조합으로 포함한다. 상기 직물들(210), 일방향성 원단들(220), 및 펠트 원단(들)(230)은 예를 들어 다이아몬드 스티칭 등의 방법에 의해 서로 결합된다.
전면(FS) 측에 위치한 직물들(210) 및 후면(BS) 측에 위치한 펠트 원단(들)(230) 각각은 앞에서 상세히 설명되었으므로, 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.
직물들(210) 및 펠트 원단(들)(230) 사이의 상기 일방향성 원단(220)은 서로 인접한 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)을 포함한다. 제1 및 제2 섬유층들(221, 222) 각각은 11 g/denier 이상의 강력 및 200 g/denier 이상의 인장 탄성율을 갖는 제2 고강도 섬유들을 포함한다. 상기 제2 고강도 섬유들은 초고밀도 폴리에틸렌 섬유 또는 아라미드 섬유일 수 있다.
각 섬유층(221, 222) 내에서 제2 고강도 섬유들은 실질적으로 평형하게 일방향으로 배열(unidirectionally oriented)되어 있다. 폴리우레탄 수지를 포함하는 조성물로 상기 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)의 제2 고강도 섬유들이 코팅됨으로써 제2 고강도 섬유들의 배열이 유지될 수 있다. 상기 조성물은 스프레이 방식을 통해 상기 제2 고강도 섬유들에 분사되거나, 필름의 형태로 상기 제2 고강도 섬유들에 가해질 수 있다.
제1 섬유층(221)의 제2 고강도 섬유들은 제2 섬유층(222)의 제2 고강도 섬유들과 다른 방향으로 배열되어 있다. 예를 들어, 서로 인접한 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)의 제2 고강도 섬유들이 약 90°의 각도를 이루도록, 상기 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)이 교차접합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)의 교차접합은 다양한 방법들을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)에 함침 또는 코팅되어 있는 조성물이 접합제(bonding agent)로서의 기능을 수행할 수 있다. 선택적으로, 접착제(adhesive), 플라스틱 필름, 또는 다른 적합한 수단을 통해 상기 제1 및 제2 섬유층들(221, 222)이 교차접합될 수 있다. 이러한 교차접합은 연속적 교차접합 방식(continuous cross-plying method)을 통해 수행될 수 있다.
선택적으로, 상기 일방향성 원단(220)은 제3 및 제4 섬유층들(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 및 제4 섬유층들 각각은 일방향으로 배열된 초고밀도 폴리에틸렌 섬유 또는 아라미드 섬유를 포함한다. 이 경우, 제1 내지 제4 섬유층들은 그들의 고강도 섬유들의 회전 각도가 0°/90°/0°/90°되도록 교차접합될 수 있다.
상기 직물들(210)을 구성하는 제1 고강도 섬유는 아라미드 섬유이고, 상기 일방향성 원단(220)의 제 1 및 제2 섬유층들(221, 222)을 구성하는 제2 고강도 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유이며, 상기 펠트 원단(230)을 구성하는 단섬유는 아라미드 단섬유일 수 있다.
상기 직물들 (210) 각각은 150 내지 500 g/m2의 면밀도를 갖고, 상기 일방향성 원단(220)은 100 내지 400 g/m2의 면밀도를 갖고, 상기 펠트 원단(230)은 100 내지 600 g/m2의 면밀도를 가지며, 방탄소재(200) 전체는 3 내지 6.8 kg/m2의 면밀도를 갖는다.
본 실시예의 방탄소재(200)는, 앞의 실시예의 방탄소재(100)의 직물들(110) 일부가 일방향성 원단(220), 구체적으로는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 구성된 일방향성 원단(220)으로 대체된 것이기 때문에 방탄 성능 및 경량화 측면에서 더욱 유리하다. 즉, 제1 고강도 섬유로 형성된 직물들(210)과 제2 고강도 섬유로 형성된 일방향성 원단(220)을 모두 포함하기 때문에, 방탄 특성 측면에서 직물(210)과 일방향성 원단(220)의 상호작용으로 인한 시너지 효과가 발현될 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방탄소재를 설명한다.
도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방탄소재(300)는 전면(FS) 측에 위치한 복수의 직물들(310), 후면(BS) 측에 위치한 적어도 하나의 펠트 원단(330), 및 상기 직물들(310)과 상기 펠트 원단(330) 사이에 적어도 하나의 일방향성 원단(320)을 포함한다는 점에서 도 2에 예시된 방탄소재(200)와 유사하다.
다만, 도 3의 방탄소재(300)의 일방향성 원단(320)은 2개의 폴리머 필름들(323)들을 포함하고 상기 폴리머 필름들(323) 사이에 제1 및 제2 섬유층들(321, 322)이 배치되어 있다는 점에서 폴리머 필름을 갖고 있지 않은 도 2의 일방향성 원단(220)과 상이하다.
상기 폴리머 필름들(323)은 폴리올레핀 수지로 형성될 수 있다. 상기 폴리머 필름들(323)은, 일방향성 원단들(320) 사이의 접합, 일방향성 원단(320)과 직물(310) 사이의 접합, 및 일방향성 원단(320)과 펠트 원단(330) 사이의 접합을 위한 접착제로서의 기능을 수행할 수도 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 방탄소재(100, 200, 300)는 파편에 대하여 670 m/s 이상의 방탄 성능(V50) 및 40mm 이하의 후면 변형 특성을 갖는다. 상기 파편에 대한 방탄 성능(V50)은 MIL-P-46593A에서 규정된 모의 파편탄(fragment simulated projectiles: FSP)을 이용하여 MIL-STD-662F에서 규정된 테스트 방법으로 측정된 값이며, 상기 후면 변형 특성은 NIJ0101.06 버전 Level ⅢA에 적용되고 있는 44 MAG. 탄환을 이용하여 측정된 값이다.
또한, 본 발명에 의하면 방탄소재(100, 200, 300)의 우수한 방탄 성능 및 후면 변형 특성이 가혹한 환경 하에서도 장시간 유지될 수 있다.
이하, 실시예들과 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
<아라미드 직물의 제조>
제조예 1
840 denier의 섬도를 갖는 아라미드 섬유(코오롱 인더스트리 주식회사, 헤라크론® HF 100)를 경사 및 위사로 이용하여 평직을 수행함으로써 아라미드 직물을 제조하였다. 상기 아라미드 직물의 경사밀도 및 위사밀도는 각각 105 본/cm이었다. 상기 직물을 약 60℃에서 Na2CO3를 포함하는 정련제로 처리하고, 수세 및 건조시켰다.
이어서, 정련 처리된 상기 직물을 발수제에 침지시켰다. 상기 발수제는 3중량%의 하이드록실레이티드 퍼플루오로알킬에틸 아크릴레이트 코폴리머, 3중량%의 폴리비닐아세테이트, 3중량%의 톨루엔 디이소시아네이트, 0.3중량%의 디프로필렌 글리콜, 0.3중량%의 사과산, 및 90.4중량%의 물을 포함하였다. 발수제가 함침된 직물을 약160℃에서 60초 동안 열처리함으로써 아라미드 직물을 완성하였다. 상기 아라미드 직물은 205 g/㎡의 면밀도를 가졌다.
<아라미드 펠트 원단의 제조>
제조예 2
2.25 denier의 섬도 및 51 mm의 길이를 갖는 아라미드 단섬유(코오롱 인더스트리 주식회사, 헤라크론® HS625)를 니들펀칭을 통해 교락시킴으로써 아라미드 펠트 원단을 제조하였다. 상기 아라미드 펠트 원단은 450 g/㎡의 면밀도를 가졌다. 상기 펠트 원단을 약 60℃에서 Na2CO3를 포함하는 정련제로 처리하고, 수세 및 건조시켰다.
이어서, 정련 처리된 상기 펠트 원단을 발수제에 침지시켰다. 상기 발수제는 3중량%의 하이드록실레이티드 퍼플루오로알킬에틸 아크릴레이트 코폴리머, 3중량%의 폴리비닐아세테이트, 3중량%의 톨루엔 디이소시아네이트, 0.3중량%의 디프로필렌 글리콜, 0.3중량%의 사과산, 및 90.4중량%의 물을 포함하였다. 발수제가 함침된 펠트 원단을 약160℃에서 60초 동안 열처리함으로써 아라미드 펠트 원단을 완성하였다. 아라미드 펠트 원단은 460 g/㎡의 면밀도를 가졌다.
제조예 3
폴리비닐아세테이트가 발수제에 포함되지 않았고, 발수제 성분 중 물의 함량이 93.4중량%이었다는 것을 제외하고는 전술한 제조예 2와 동일한 방법으로 450 g/㎡의 면밀도를 갖는 아라미드 펠트 원단을 제조하였다.
제조예 4
톨루엔 디이소시아네이트가 발수제에 포함되지 않았고, 발수제 성분 중 물의 함량이 93.4중량%이었다는 것을 제외하고는 전술한 제조예 2와 동일한 방법으로 약 460 g/㎡의 면밀도를 갖는 아라미드 펠트 원단을 제조하였다.
제조예 5
폴리비닐아세테이트 및 톨루엔 디이소시아네이트가 발수제에 포함되지 않았고, 발수제 성분 중 물의 함량이 96.4중량%이었다는 것을 제외하고는 전술한 제조예 2와 동일한 방법으로 약 450 g/㎡의 면밀도를 갖는 아라미드 펠트 원단을 제조하였다.
제조예 6
정련 처리 및 발수 처리가 수행되지 않았다는 것을 제외하고는 위 제조예 2와 동일한 방식으로 약 450 g/㎡의 면밀도를 갖는 아라미드 펠트 원단이 제조되었다.
<초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단의 제조>
제조예 7
1500 denier의 섬도를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유[디에스엠(DSM)사, Dyneema®]의 다발을 공통 평면 상에서 실질적으로 일방향으로 정렬한 후 접착제를 스프레이 방식으로 코팅함으로써 제1 및 제2 섬유층들을 각각 제조하였다. 이어서, 상기 제1 및 제2 섬유층들을 약 90°의 각도로 교차접합함으로써 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단을 완성하였다. 상기 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단은 140 g/㎡의 면밀도를 가졌다.
<실시예들>
실시예 1
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 28매 및 제조예 2를 통해 제조된 아라미드 펠트 원단 1매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 6.20 kg/㎡이었다.
실시예 2
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 28매 및 제조예 3을 통해 제조된 아라미드 펠트 원단 1매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 6.19 kg/㎡이었다.
실시예 3
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 28매 및 제조예 4를 통해 제조된 아라미드 펠트 원단 1매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 6.20 kg/㎡이었다.
실시예 4
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 28매 및 제조예 5를 통해 제조된 아라미드 펠트 원단 1매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 6.19 kg/㎡이었다.
실시예 5
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 14매, 제조예 7을 통해 제조된 초고분자량 에틸렌 일방향성 원단 14매, 및 제조예 2를 통해 제조된 아라미드 펠트 원단 1매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 5.29 kg/㎡이었다.
<비교예>
비교예 1
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 32매만을 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 6.56 kg/㎡이었다.
비교예 2
제조예 7을 통해 제조된 초고분자량 에틸렌 일방향성 원단들 36매만을 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 5.04 kg/㎡이었다.
비교예 3
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 15매 및 제조예 7을 통해 제조된 초고분자량 에틸렌 일방향성 원단들 15매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 5.18 kg/㎡이었다.
비교예 4
제조예 1을 통해 제조된 아라미드 직물들 14매, 제조예 7을 통해 제조된 초고분자량 에틸렌 일방향성 원단들 14매, 및 제조예 6을 통해 제조된 아라미드 펠트 원단 1매를 순차적으로 적층한 후 다이아몬드 스티칭 방법을 통해 서로 결합시킴으로써 방탄소재를 완성하였다. 방탄소재 전체의 면밀도는 5.28 kg/㎡이었다.
상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 방탄소재들 각각의 방탄성능, 후면변형 특성, 초기 발수도, 마찰 후 발수도, 및 방우성을 다음의 방법들로 각각 측정하였고 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
방탄성능( V 50 )
방탄소재 시편(400mm×400mm)의 파편에 대한 방탄 성능 정도를 간접적으로 나타내는 평균 속도(V50)(㎧)는, MIL-P-46593A에서 규정된 모의 파편탄(fragment simulated projectiles: FSP, .22cal)을 이용하여 MIL-STD-662F에서 규정된 테스트 방법에 의해 측정되었다.
침지 후 후면 변형 측정
방탄소재 시편(400mm×400mm)을 30분 동안 물에 침지시킨 후 꺼내어 NIJ0101.06 버전 Level ⅢA .44 MAG. 240grain SJHP로 평균 속도(V0)에서의 충격에 의해 방탄소재 후면부의 돌출된 부분의 깊이(mm)를 측정하였다.

 평균속도
(V50)(m/s)		 침지 후 후면변형
(mm)
실시예1 685 32
실시예2 675 36
실시예3 678 34
실시예4 670 38
실시예5 675 35
비교예1 660 43
비교예2 630 46
비교예3 650 41
비교예4 670 40
100, 200, 300: 방탄소재 110, 210, 310: 직물
120, 230, 330: 펠트 원단 220, 320: 일방향성 원단
221, 321: 제1 섬유층 222, 322: 제2 섬유층
323: 폴리머 필름

Claims (12)

  1. 탄환이 충돌하게 될 전면 및 그 반대 편의 후면을 갖는 방탄소재에 있어서,
    상기 전면 측에 위치한 복수의 직물들(woven fabrics); 및
    상기 후면 측에 위치한 적어도 하나의 펠트 원단(felt fabric)를 포함하고,
    상기 직물들은 11 g/denier 이상의 강력 및 200 g/denier 이상의 인장 탄성율을 갖는 제1 고강도 섬유로 형성되며,
    상기 펠트 원단은,
    1.5 내지 5 데니어의 섬도를 갖는 단섬유들(staple fibers); 및
    상기 단섬유들 상의 발수층(water repelling layer)을 포함하고,
    상기 발수층은 플루오로카본을 포함하는 발수제가 상기 단섬유들에 가해짐으로써 형성된 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직물들과 상기 펠트 원단 사이에 적어도 하나의 일방향성 원단(unidirectional fabric)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일방향성 원단은 서로 인접한 제1 및 제2 섬유층들을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 섬유층들 각각은 일방향으로 배열된(unidirectionally oriented) 11 g/denier 이상의 강력 및 200 g/denier 이상의 인장 탄성율을 갖는 제2 고강도 섬유들을 포함하고,
    상기 제1 섬유층의 제2 고강도 섬유들은 제2 섬유층의 제2 고강도 섬유들과 다른 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 일방향성 원단은 2개의 폴리머 필름들을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 섬유층들은 상기 2개의 폴리머 필름들 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리머 필름들은 폴리올레핀 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 고강도 섬유는 아라미드 섬유이고,
    상기 제2 고강도 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유이며,
    상기 단섬유는 아라미드 단섬유인 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 직물들 각각은 150 내지 500 g/m2의 면밀도를 갖고,
    상기 일방향성 원단은 100 내지 400 g/m2의 면밀도를 갖고,
    상기 펠트 원단은 100 내지 600 g/m2의 면밀도를 가지며,
    상기 방탄소재는 3 내지 6.8 kg/m2의 면밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고강도 섬유는 아라미드 섬유이고,
    상기 단섬유는 아라미드 단섬유인 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 직물들 각각은 150 내지 500 g/m2의 면밀도를 갖고,
    상기 펠트 원단은 100 내지 600 g/m2의 면밀도를 가지며,
    상기 방탄소재는 3 내지 6.8 kg/m2의 면밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발수제는 가교제 및 경도-강화 수지(hardness-enhancing resin)를 더 포함하고,
    상기 가교제는 이소시아네이트계 화합물이고,
    상기 경도-강화 수지는 폴리비닐아세테이트인 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플로오로카본은 하이드록실레이티드 퍼플루오로알킬에틸 아크릴레이트 코폴리머(hydroxylated perfluoroalkylethyl acrylate copolymer)이고,
    상기 가교제는 톨루엔 디이소시아네이트 또는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 방탄소재.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 발수제는 0.5 내지 10 중량%의 플루오로카본, 0.5 내지 10 중량%의 경도-강화 수지, 0.5 내지 5 중량%의 가교제, 0.1 내지 2 중량%의 소포제, 0.1 내지 2 중량%의 에멀젼 안정제, 및 73 내지 98.3 중량%의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄소재.
KR1020120059061A 2012-06-01 2012-06-01 방탄소재 KR101589786B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120059061A KR101589786B1 (ko) 2012-06-01 2012-06-01 방탄소재

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120059061A KR101589786B1 (ko) 2012-06-01 2012-06-01 방탄소재

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130135477A true KR20130135477A (ko) 2013-12-11
KR101589786B1 KR101589786B1 (ko) 2016-01-28

Family

ID=49982699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120059061A KR101589786B1 (ko) 2012-06-01 2012-06-01 방탄소재

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101589786B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107653573A (zh) * 2017-11-06 2018-02-02 北京航天雷特机电工程有限公司 一种具有防弹和防刺功能的芳纶无纬布及包括其的双防服

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539053A (ja) * 2006-03-31 2009-11-12 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ハイブリッド化による改善された液体浸水弾道抵抗性能
US20110117351A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-19 E.I.Du Pont De Nemours And Company Impact Resistant Composite Article
KR20120002668A (ko) * 2010-07-01 2012-01-09 코오롱인더스트리 주식회사 방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539053A (ja) * 2006-03-31 2009-11-12 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ハイブリッド化による改善された液体浸水弾道抵抗性能
US20110117351A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-19 E.I.Du Pont De Nemours And Company Impact Resistant Composite Article
KR20120002668A (ko) * 2010-07-01 2012-01-09 코오롱인더스트리 주식회사 방탄용 직물 및 이로 제조된 방탄복

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107653573A (zh) * 2017-11-06 2018-02-02 北京航天雷特机电工程有限公司 一种具有防弹和防刺功能的芳纶无纬布及包括其的双防服

Also Published As

Publication number Publication date
KR101589786B1 (ko) 2016-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101575397B1 (ko) 방탄소재
JP6502252B2 (ja) 混成繊維一方向性テープおよび複合積層体
CN1071017C (zh) 防弹衣材料
KR101569558B1 (ko) 방탄 원단 및 그 제조방법
KR102025297B1 (ko) 높은 랩 전단 강도, 낮은 백페이스 시그너쳐 ｕｄ 복합체 및 제조방법
KR20100101662A (ko) 라이플총 탄환에 대한 보호용 헬멧
KR20070026851A (ko) 유연성 방탄 조립체
JP2013515637A (ja) 強化軽量の弾道材料
RU2696457C2 (ru) Структура с воздухопроницаемой тканью для осуществления защиты от огнестрельного и холодного оружия
JP2004531653A (ja) ２組の糸の線密度比の高い織物を含んでなる耐貫通性材料
KR101421328B1 (ko) 방탄 헬멧용 복합 원단 및 그것을 포함하는 방탄 헬멧
EP1537374B9 (en) Penetration-resistant material and articles made of the same
KR101459525B1 (ko) 방탄성능이 향상된 방탄직물 및 이로부터 제조된 방탄복
KR20150003471A (ko) 방탄용 복합재료 및 이를 이용하여 제조된 방탄헬멧
KR101589786B1 (ko) 방탄소재
JP4691159B2 (ja) ポリマーストライプで塗膜した、防弾性能の増大した布帛
EP3115492B1 (en) Method for manufacturing stab-resistant fabric using water punching
KR101763125B1 (ko) 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 웹 재료 및 이의 용도
KR102092738B1 (ko) 방탄 또는 방검용 복합재
KR20130063728A (ko) 방탄 헬멧용 복합재 및 그 제조방법
KR20190125619A (ko) 열가소성 폴리머 기반의 방탄방검용 원단과 이의 제조방법 및 이에 의해 제조된 방탄방검용 원단
KR20060022075A (ko) 가요성 방호소재 및 그 제조방법

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: 20190103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 5