KR20140027381A

KR20140027381A - 방탄 패널

Info

Publication number: KR20140027381A
Application number: KR1020137032004A
Authority: KR
Inventors: 하아스 마크-얀 드; 친칼벤 파텔
Original assignee: 데이진 아라미드 비.브이.; 바데이 인코포레이티드
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2014-03-06
Also published as: EP2705324A1; RU2013153382A; US20140069270A1; CN103562670A; JP2014517900A; WO2012150169A1

Abstract

본 발명은 제1 스택 및 제2 스택을 적어도 포함하는 방탄 패널로서, 상기 제1 스택은 제1종의 얀으로 제조된 복수의 제1 라미네이트들을 갖고 상기 제2 스택은 제2종의 얀으로 제조된 복수의 제2 라미네이트들을 가지며, 상기 제1종의 얀은 ASTM D1907에 의해 측정된 선밀도가 1001dtex 이상이고 ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.2dtex 이하이며, 상기 제2종의 얀은 ASTM D 1907에 의해 측정된 선밀도가 1000dtex 이하이고 ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.3dtex 이상인, 방탄 패널에 관한 것이다.

Description

방탄 패널 {ANTIBALLISTIC PANEL}

본 발명은 제1종 스택 및 제2종 스택을 적어도 포함하는 방탄 패널에 관한 것이다.

방탄 패널은 관련 분야에 익히 공지되어 있다.

예를 들면, 방탄 패널은 WO 2008/14020에 기재되어 있다. 본 문헌에 따르는 패널은 제1 섬유 층 및 제2 섬유 층을 포함하며, 여기서 제1 섬유 층과 제2 섬유 층은 상이한 타입의 고인성(high tenacity) 섬유를 갖는다. 상기 제1 섬유 층 및 제2 섬유 층은 복수의 플라이(ply)들로 형성되며, 이들은 함께 라미네이팅되어 있다.

US 2005/0003727의 문헌은 방검 패널과 방탄 패널을 조합한다. 상기 방검 패널의 직물들은 선밀도가 55 내지 660dtex이고 필라멘트 선밀도가 0.33 내지 8.9dtex인 얀(yarn)들로부터 제조된다. 상기 방탄 패널의 직물들은 선밀도가 110 내지 930dtex이고 필라멘트 선밀도가 0.33 내지 8.9dtex인 얀들로부터 제조된다.

DE 37 43 243은 2개 이상의 층들의 라미네이트를 기술하며, 이들 층 중의 1개 층 이상이 아라미드 얀들 및 하나 이상의 중합체 필름의 섬유 직물이다. 상기 얀은 선밀도가 420dtex 이상, 바람직하게는 1610 내지 8050dtex이고, 상기 필라멘트는 선밀도가 0.8 내지 1.2dtex이다.

문헌 WO 2008/115913에는 다중층 복합 직물이 기재되어 있다. 또한, 이러한 복합 직물은 고인성 섬유들을 갖는 제1 층 및 제2 층을 포함하며, 상기 층들은 직접적으로 또는 간접적으로 함께 결합된다.

문헌 US 2005/0153098은 혼성-라미네이트된 시트를 기재한다. 상기 시트는 라미네이트들을 포함하며, 각각의 라미네이트는 상이한 층들을 포함한다. 제1 층 및 제4 층은 제1종의 섬유로 제조되고 제2 층 및 제3 층은 제2종의 상이한 섬유로 제조된다.

선행 기술의 문헌에서, 상기 상이한 섬유 타입들이 서로 조합되어 사용된다. 이는, 상이한 섬유 타입들이 1개 층에서 서로 조합되거나 상이한 섬유 타입들의 층들이 라미네이트를 형성함을 의미한다. 이러한 조합에서는, 특수한 종류의 섬유의 긍정적인 효과가 다른 종류의 섬유에 의해 묻힌다.

따라서, 본 발명의 목적은 상이한 섬유 타입들의 특성들이 다른 섬유 타입에 의해 긍정적인 영향을 받는 방탄 패널을 생성하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방탄 패널에 의해 달성된다.

청구항 1에 따르는 방탄 패널은 제1종의 스택(제1 스택) 및 제2종의 스택(제2 스택)을 적어도 포함하며, 상기 제1종의 스택은 제1종의 얀으로 제조된 복수의 제1 라미네이트들을 갖고 상기 제2종의 스택은 제2종의 얀으로 제조된 복수의 제2 라미네이트들을 가지며, 상기 제1종의 얀은 ASTM D1907에 의해 측정된 선밀도가 1001dtex 이상이고 ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정되고 상기 얀의 선밀도를 필라멘트의 갯수로 나눔으로써 계산되는 필라멘트 선밀도가 1.2dtex 이하이며, 제2종의 얀은 ASTM D 1907에 의해 측정된 선밀도가 1000dtex 이하이고 ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정되는 필라멘트 선밀도가 1.3dtex 이상이다.

제1 스택이 얀으로서 오직 제1종의 얀만을 나타내고 제2 스택이 얀으로서 오직 제2종의 얀만을 나타낸다는 사실로 인해, 이들 상이한 종류의 얀 섬유들의 특성은 그대로 남아있다. 상이한 섬유들의 얀으로 제조된 두 가지 상이한 종류의 스택들을 포함하는 패널은, 2개의 스택들을 포함하는 패널로서, 이때 각각의 스택은 두 가지 타입의 상이한 섬유들로 이루어지는 패널보다 더욱 우수한 방탄 성능을 가진 것으로 나타났다. 당 분야의 숙련가들에게 이러한 결과는 완전히 놀랍다.

용어 선밀도는 단위 길이당 질량의 척도로서 이해되어야 하며, 이는 스트링 또는 기타 1차원 대상들의 특징이다. 가장 흔히 사용되는 단위는 실제로 데시텍스(decitex), 약칭하면 dtex이며, 이는 10,000미터당 그램 단위의 질량이다.

본 발명의 목적상, 얀은 섬유 및/또는 필라멘트를 포함하며, 이로써 섬유는 길이 치수가 너비 및 두께의 횡방향 치수보다 훨씬 큰 연장체이다. 섬유는 하나 이상의 필라멘트를 포함한다. 따라서, 용어 섬유는, 규칙적이거나 불규칙적인 단면을 갖는, 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 리본, 스트립, 스테이플, 및 토막쳐지거나(chopped) 절단되거나(cut) 불연속적인 섬유 또는 필라멘트의 기타 형태들 등을 포함한다.

라미네이트는 2개 이상의 얀 층들(또는 섬유 층들로도 불림)과 매트릭스 재료와의 조합물로서 이해되어야 한다. 바람직하게는, 모든 섬유 층은 매트릭스 재료, 가장 바람직하게는 동일한 매트릭스 재료로 함침된다. 상이한 매트릭스 재료들이 사용되는 경우, 상기 매트릭스 재료들은 서로로부터 구별된다. 제1 매트릭스 재료로서 예를 들면 엘라스토머가 사용될 수 있다. 제2 매트릭스 재료로서 에폭시 수지가 사용될 수 있다. 또 다른 바람직한 양태에서, 상이한 섬유 층들 중의 매트릭스 재료들은 동일하거나 상이하고, 상이한 섬유 층들은 상이한 매트릭스 함량들을 갖는다. 특히 바람직한 양태에서, 라미네이트는 2개의 외부 표면 상에 필름을 갖는다. 바람직하게는, 라미네이트는 4개의 섬유 층을 포함하며, 이로써 각각의 섬유 층은 매트릭스 재료로 함침된다.

얀 층은 동의어로 섬유 층으로도 불린다. 바람직하게는, 섬유 층은 일방향성 섬유 층 또는 제직된 섬유 층이다. 상기 언급된 층들은 둘 다 매트릭스 재료로 함침될 수 있다. 스택은 일방향성 섬유 층 또는 제직된 섬유 층 또는 이들 두 가지 종류의 층들의 조합만을 나타낼 수 있다.

제1 스택 및 제2 스택은 복수의 라미네이트들을 포함한다. 상기 라미네이트들 각각은 바람직하게는 2개 이상의 섬유 층들을 포함한다. 제1 스택은 제1종의 섬유들로 제조된 라미네이트들을 나타낸다. 바람직하게는, 어떠한 다른 섬유도 상기 라미네이트들에 사용되지 않으므로, 제1 스택에도 사용되지 않는다. 제2 스택은 또한 복수의 라미네이트들을 나타내지만, 제2 스택의 라미네이트들은 제2종의 섬유들로 제조된다. 바람직하게는, 어떠한 다른 섬유들(또는 얀)도 제2 스택에서 라미네이트들에 사용되지 않는다. 이로 인해, 제1 스택 및 제2 스택은 상이한 섬유들(또는 얀)로 제조되며, 여기서 상기 섬유들은 사용된 선밀도 및 필라멘트 선밀도의 견지에서 구분된다.

바람직한 양태에서, 제1 스택 및/또는 제2 스택의 하나 이상의 층은 테이프로 제조된다. 이는, 상기 제1 스택 및/또는 제2 스택의 하나 이상의 라미네이트가 (하나 이상의 얀 층 중에서) 테이프로 제조된 하나 이상의 층을 포함함을 의미한다.

바람직하게는, 제1 스택 및/또는 제2 스택의 복수의 라미네이트들 각각은 하나 이상의 일방향성 섬유 층들을 포함하고, 더욱 바람직하게는 각각의 라미네이트는 2개 이상의 일방향성 섬유 층들을 포함하며, 가장 바람직하게는 4개의 일방향성 섬유 층들을 포함한다. 바람직하게는, 상기 일방향성 층들의 얀의 섬유들은 메트릭스 중에 있다. 라미네이트에서 층의 섬유 방향은 동일한 라미네이트의 인접한 층의 섬유 방향에 대해 각을 이루며, 상기 각은 바람직하게는 40°내지 100°, 더욱 바람직하게는 45° 내지 95°, 가장 바람직하게는 90°이다.

일방향성 섬유 층들은 공동의 섬유 방향을 따라 서로 평행하게 배열된 얀의 섬유들에 의해 빌드 업(build up)된다. 바람직한 양태에서, 상기 라미네이트의 하나 이상의 층은 일방향으로 정렬된 테이프를 포함한다. 상기 층들을 위한 수지 매트릭스 재료는 바람직한 특징들을 갖는 광범위한 엘라스토머 재료들로부터 형성될 수 있다. 하나의 양태에서, 이러한 매트릭스에 사용되는 엘라스토머 재료는 ASTM D638에 따라 측정된 초기 인장 모듈러스(탄성 모듈러스)가 약 6,000psi(41.4MPa) 이하이다. 더욱 바람직하게는, 상기 엘라스토머는 초기 인장 모듈러스가 약 2,400psi(16.5MPa) 이하이다. 가장 바람직하게는, 상기 엘라스토머 재료는 초기 인장 모듈러스가 약 1,200psi(8.23MPa) 이하이다. 이들 수지 재료는 통상적으로 열가소성 성질을 갖지만, 열경화성 재료 또한 유용하다. 상기 층에서 섬유에 대한 수지 재료의 비율은 최종 용도에 따라 광범위하게 변할 수 있으며, 일반적으로, 매트릭스 및 섬유 중량에 대해 매트릭스 중량을 기준으로 하여 5 내지 26%의 범위이다. 적합한 매트릭스 재료는 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌) 블럭 공중합체, SBR(스티렌 부타디엔 고무), 폴리우레탄, 에틸렌 아크릴산, 폴리비닐 부티랄이다.

바람직하게는, 제1 스택 및/또는 제2 스택의 하나 이상의 라미네이트는 제직된 섬유 층을 적어도 포함한다.

바람직하게는, 제1 스택 및/또는 제2 스택을 빌드 업하는 라미네이트의 갯수는 1 내지 30이다. 이는 제1 스택 및/또는 제2 스택이 2 내지 120개의 층을 가짐을 의미한다.

바람직하게는, 상기 패널은 신체 면(body face)과 타격 면(strike face)을 갖고 이로써 제1 스택은 상기 패널의 타격 면에 배열되고 제2 스택은 상기 패널의 신체 면에 배열된다. 상기 신체 면은 착용자의 신체를 향해 배열된다. 또 다른 바람직한 양태에서, 제1 스택은 상기 신체 면에 배열되고 제2 스택은 상기 타격 면에 배열된다.

제1 스택의 층들에 적합한 섬유는 트바론(Twaron®) 타입 2000, 1100dtex, 1000 필라멘트, 트바론 타입 D2600, 1100dtex, 2000 필라멘트(개발 제품)과 같은 아라미드 섬유일 수 있다.

제2 스택의 층들에 적합한 섬유는 또한 트바론 타입 2000, 840dtex, 500 필라멘트와 같은 아라미드 섬유일 수 있다.

바람직하게는, 제1 스택 및/또는 제2 스택의 하나 이상의 라미네이트는 이의 외부 표면 상에 하나 이상의 필름을 갖는다. 라미네이트가 각각의 외부 표면 상에 필름을 갖는 경우가 특히 바람직하다. 이는, 제1 스택 및/또는 제2 스택의 각각의 라미네이트가 바람직하게는 2개의 필름들을 포함하며, 이로써 상기 필름들이 상기 라미네이트의 외부 표면 상에 배열됨을 의미한다. 상기 필름들은 상기 층들 상에 포함되어, 예를 들면, 상이한 층들이 서로에 대해 슬라이딩될 수 있도록 허용할 수 있다. 상기 필름들은 통상적으로 각각의 층의 1개 면 또는 양쪽 면에 부착될 수 있다. 폴리올레핀으로 제조된 필름, 예를 들면, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 필름, 및 폴리에스테르 필름, 나일론 필름, 폴리카보네이트 필름 등과 같은 임의의 적합한 필름이 사용될 수 있다. 이들 필름은 임의의 바람직한 두께일 수 있다. 통상의 필름 두께는 약 2 내지 20㎛ 범위이다.

바람직하게는, 상기 패널은 경질 또는 연질 방탄 용도로 사용된다.

바람직하게는, 제1 스택은 복수의 일방향성 층들을 포함하며, 이로써 각각의 층은 1.1dtex 필라멘트들을 포함하는 1100dtex 아라미드 얀으로 제조된다. 상기 층들은 매트릭스 재료로서의 로벤(Rovene®) 4019(제조원: MCP, 멜러드 크릭 폴리머스(Mallard Creek Polymers))로 함침된다. 당해 양태에서, 제2 스택은 복수의 일방향성 층들을 포함하며, 이로써 각각의 층은 1.68dtex 필라멘트들을 포함하는 840dtex 아라미드 얀으로 제조된다. 제2 스택에 대한 층들은 약 60%의 로벤 4220 및 약 40%의 로벤 4176의 매트릭스 혼합물로 함침된다. 제1 스택 또는 제2 스택은 타격 면 또는 신체 면 상에 배열될 수 있다.

또 다른 바람직한 양태에서, 제1 스택은 1.68dtex 필라멘트들을 포함하는 840dtex 아라미드 얀으로 제조된 복수의 일방향성 층들을 포함한다. 상기 층들은 매트릭스 재료로서의 로벤 4019로 함침된다. 당해 양태에서, 제2 스택은 복수의 일방향성 층들을 포함하며, 이로써 각각의 층은 1.1dtex 필라멘트들을 포함하는 1100dtex 아라미드 얀으로 제조된다. 제2 스택에 대한 층들은 약 60%의 로벤 4220 및 약 40%의 로벤 4176의 매트릭스 혼합물로 함침된다. 제1 스택 또는 제2 스택은 타격 면 또는 신체 면 상에 배열될 수 있다.

또 다른 바람직한 양태에서, 제1 스택은 1.1dtex 필라멘트들을 포함하는 1100dtex 아라미드 얀으로 제조된 복수의 일방향성 층들을 포함한다. 상기 층들은 매트릭스 재료로서의 로플렉스(Rhoplex®) E-358(제조원: 롬 앤 하스(Rohm and Haas))로 함침된다. 당해 양태에서, 제2 스택은 복수의 일방향성 층들을 포함하며, 이로써 각각의 층은 1.68dtex 필라멘트들을 포함하는 840dtex 아라미드 얀으로 제조된다. 제2 스택에 대한 층들은 약 60%의 로벤 4220 및 약 40%의 로벤 4176의 매트릭스 혼합물로 함침된다. 제1 스택 또는 제2 스택은 타격 면 또는 신체 면 상에 배열될 수 있다.

또 다른 바람직한 양태에서, 제1 스택은 1.68dtex 필라멘트들을 포함하는 840dtex 아라미드 얀으로 제조된 복수의 일방향성 층들을 포함한다. 상기 층들은 매트릭스 재료로서의 로플렉스 E-358로 함침된다. 당해 양태에서, 제2 스택은 복수의 일방향성 층들을 포함하며, 이로써 각각의 층은 1.1dtex 필라멘트들을 포함하는 1100dtex 아라미드 얀으로 제조된다. 제2 스택에 대한 층들은 약 60%의 로벤 4220 및 약 40%의 로벤 4176의 매트릭스 혼합물로 함침된다. 제1 스택 또는 제2 스택은 타격 면 또는 신체 면 상에 배열될 수 있다.

위에서 거론된 4개의 양태들에서 모든 % 값은 용적 값이다.

본 발명은 도면에 의해 추가로 명료해진다.
도 1은 제1종의 스택 및 제2종의 스택을 포함하는 패널을 도시적으로 도시한다.
도 2는 에너지 흡수율과 관련한 선밀도의 영향을 도시한다.

도 1에 방탄 패널(3)이 도식적으로 도시된다. 패널(3)은 각각 하나의 라미네이트를 갖는 제1 스택(1) 및 제2 스택(2)을 포함한다. 도 1의 양태에서, 제1 스택(1)(이는 제1 라미네이트를 의미한다)(및 또한 제2 스택(2), 이는 제2 라미네이트를 의미한다)은 필름 층(4), 제1 일방향성 섬유 층(5), 제2 일방향성 섬유 층(6) 및 또 다른 필름 층(7)에 의해 빌드 업된다. 제1 일방향성 섬유 층(5) 및 제2 일방향성 섬유 층(6)은 매트릭스 재료로 함침된다. 상기 일방향성 섬유 층들(5 및 6)은 서로에 대해 크로스 플라이(cross ply)되며, 이는, 상기 섬유 층(5)의 섬유 방향이 섬유 층(6)의 섬유 방향에 대해 대략 90°의 각도를 갖는 것을 의미한다. 당해 양태에서, 제1 스택(1) 및 제2 스택(2)은 동일한 부재들(2개의 일방향성 섬유 층들(5, 6) 및 2개의 필름 층들(4, 7))을 갖는다. 또한, 제1 스택(1)이 4개의 섬유 층들을 포함하고 제2 스택(2)이 2개의 섬유 층들을 포함하는 것, 또는 제1 스택(1)이 2개의 섬유 층들을 포함하고 제2 스택(2)이 4개의 섬유 층들을 포함하는 것이 가능하다. 모든 양태에서, 제1 스택(1)은, 상기 사용된 섬유와 관련해서 제2 스택(2)으로부터 구별된다. 상기 섬유 층들(5, 6) 및 상기 필름 층들(4, 7)은 함께 라미네이팅되어 제1 스택(1)을 형성한다. 일반적으로, 제1 스택(1)을 위한 라미네이트 및/또는 제2 스택(2)을 위한 라미네이트를 빌드 업하기 위해 상기 필름 층들의 존재 또는 부재하에 상기 섬유 층들을 함께 라미네이팅시키는 것이 바람직하다. 제1 스택 및/또는 제2 스택을 형성하기 위해 상기 라미네이트들은 바람직하게는 서로의 위에 배열된다. 이는, 상기 스택 내부에서 상기 라미네이트들이 바람직하게는 함께 결합되지 않음을 의미한다.

실시예

실시예에서, 각각 4개의 섬유 층들로 이루어진 4개의 라미네이트들이 빌드 업된다. 각각의 섬유 층은 일방향성 섬유 층(UD)이고, 이로써 각각의 라미네이트에서 섬유 층들의 섬유들의 섬유 방향은 0°, 90°, 0°, 90°이었다. 각각의 섬유 층에 대한 매트릭스 시스템으로서, 프린린(Prinlin) B7137 AL(제조원: 헨켈(Henkel))이 선택되었며, 이는 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블럭 공중합체로 이루어진다. 상기 UD 섬유 층을 제작하는 동안, 상기 수계 매트릭스 시스템은 상기 섬유 층의 섬유(얀)에 대한 키스 롤(kiss roll)을 통해 도포되며, 이후 핫 플레이트 상에서 건조된다. 매트릭스 농도는 무수 일방향성 섬유 층으로부터 결정되었으며(즉, 무수 얀 중량을 기준으로 한 농도) 표 1에 제시된다. 4개의 일방향성 섬유 층들은 표 1에 제시된 라미네이팅 조건을 사용함으로써 4-플라이 라미네이트로 라미네이팅되었으며, 상기 라미네이트의 각각의 외부면 상에 1개의 10㎛ LDPE 필름을 갖는다(각각의 라미네이트는 2개의 필름-층을 포함한다). 총체적으로, LDPE-필름을 갖는 4-플라이 라미네이트는 상기 라미네이터 속으로 3회 전달되었다: 제1회는 2-플라이 라미네이션을 위한 것(이는 2개의 UD 섬유 층들이 함께 라미네이팅됨을 의미한다)이고, 제2회는 4-플라이 라미네이션을 위한 것(이는 2개의 2-플라이 시트가 하나의 4-플라이 라미네이트로 라미네이팅됨을 의미한다)이고, 제3회는 상기 4-플라이 상에의 LDPE-필름 라미네이션을 위한 것이다. 온도(T) 및 라미네이팅 속도(v)는 각각의 통과시 비슷한 수준으로 유지시켰고, 압력은 변화시켰으며, 표 1에서 각각 P1(제1 라미네이션), P2(제2 라미네이션) 및 P3(제3 라미네이션)으로 제시된다. 양쪽 면 상에 LDPE-필름을 갖는 4-플라이 구성(construction)의 단위 면적당 밀도는 ASTM D3776-96에 따라 측정되었다. 매트릭스 함량(중량%)은 무수 섬유 중량을 기준으로 한다:

매트릭스 함량 = (매트릭스 중량/무수 섬유 중량) × 100%

모든 라미네이트들(4-플라이들 + 외부면 둘 다 상의 LDPE-필름)은 동일한 조건에서 시험되었다. 제1 센서는 상기 라미네이트로부터 12cm 거리에 배치된다. 제2 센서는 상기 라미네이터로부터 12cm 거리에 (총구에 대해) 상기 라미네이트 뒤에 배치되었다. 총구와 라미네이트 사이의 거리는 30cm이었다. 제1 센서와 제2 센서는 탄환 속도를 측정한다. 상기 탄환은 공기 소총으로부터 발사된다. 상기 라미네이트는 시험 샘플 조각들로 절단되며, 이로써 통상의 시험 샘플 치수는 118 ×118mm이다. 상기 사용된 탄환 타입은 구경이 .22(5.5mm)이고 중량이 0.92g인 납계 수퍼 H-포인트(Super H-point)(필드 라인)(제조원: 알유아게 아모텍 게엠베하( RUAG Ammotec GmbH))이다. 상기 탄환의 유입 속도는 240m/s 내지 약 360m/s의 범위에서 변할 수 있다.

상기 라미네이트를 통해 진행한 후의 탄환의 동적 에너지(½*질량_탄환*v² _탄환)를, 상기 라미네이트를 통한 진행을 차단하기 전의 탄환의 동적 에너지로부터 빼고 이후에 이를 상기 라미네이트의 단위면적당 밀도로 나눔으로써, 비에너지 흡수율(SEA: specific energy absorption)을 결정할 수 있다.

제1 라미네이트

제1 라미네이트에서, 얀(섬유) 재료로서, 얀 트바론 타입 2000, f1000, 1100dtex를 사용하였다. 상기 얀은 ASTM D1907에 따라 측정한 선밀도가 1100dtex이고, ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.1dtex이며, ASTM D7269에 따라 측정된 % 단위의 파단 신도가 3.5이고, ASTM D7269에 따라 측정된 인장 모듈러스가 91GPa이었다.

제2 라미네이트

제2 라미네이트에서, 얀 재료로서, 얀 트바론 타입 1000, f1000, 1680dtex를 사용하였다. 상기 얀은 ASTM D7269에 따라 측정된 인장 모듈러스가 71GPa이고, ASTM D1907에 따라 측정한 얀의 선밀도가 1680dtex이고, ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.68dtex이며, ASTM D7269에 따라 측정된 % 단위의 파단 신도가 3.6이었다.

제3 라미네이트

제3 라미네이트에서, 얀 재료로서, 얀 트바론 타입 2000, f500, 840dtex를 사용하였다. 상기 얀은 ASTM D7269에 따라 측정된 인장 모듈러스가 91GPa이고, ASTM D1907에 따라 측정한 얀의 선밀도가 840dtex이고, ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.68dtex이며, ASTM D7269에 따라 측정된 % 단위의 파단 신도가 3.5이었다.

제4 라미네이트

제4 라미네이트에서, 얀 재료로서, 얀 트바론 D2600(개발 타입), f2000, 1100dtex를 사용하였다. 상기 얀은 ASTM D7269에 따라 측정된 인장 모듈러스가 94GPa이고, ASTM D1907에 따라 측정한 얀의 선밀도가 1100dtex이고, ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 0.55dtex이었다. ASTM D7269에 따라 측정된 파단 신도는 3.6%이었다.

도 2에서, 상기 라미네이트들의 비에너지 흡수율(SEA)은 유입 탄환 속도의 함수로서 도시된다. 곡선 1'는 제1 라미네이트(트바론 타입 2000, f1000, 1100dtex)에 대한 탄환 속도와 관련된 비에너지 흡수율(SEA)을 나타낸다. 곡선 2'는 제2 라미네이트(트바론 타입 1000, f1000, 1680dtex)에 대한 탄환 속도와 관련된 비에너지 흡수율(SEA)을 나타내고, 곡선 3'는 제3 라미네이트(트바론 타입 2000, f500, 840dtex)에 대한 탄환 속도와 관련된 비에너지 흡수율(SEA)을 나타내며, 곡선 4'는 제4 라미네이트(트바론 D2600(개발 타입), f2000, 1100dtex)에 대한 탄환 속도와 관련된 비에너지 흡수율(SEA)을 나타낸다. 각각의 유입 탄환 속도에 대해 가능한 한 더 높은 SEA-값을 갖는 것을 목적으로 함을 알 수 있다. 상기 1' 곡선은 얀 선밀도가 비교적 낮지만 필라멘트 선밀도가 높은 얀으로 제조된 라미네이트를 나타낸다. 곡선 1'와 비교하면, 곡선 4'는 (얀에 대한) 선밀도가 낮고 필라멘트 선밀도가 매우 낮은 얀으로 제조된 라미네이트를 나타내는 것으로 간주된다. 특히, 높은 탄환 속도 영역에서 얀들(1' 및 4')은 둘 다 대략 동일한 SEA 값을 갖는 것으로 보인다. 제4 라미네이트의 경우(곡선 4'로 나타냄) 상기 얀의 제작이 고가이고 복잡하다는 사실로 인해, 높은 유입 탄환 속도의 경우 상기 스택의 전면부에서 제1 라미네이트(곡선 1'로 나타냄)의 얀을 사용하는 것이 바람직하다.

곡선 1' 및 4'를 곡선 3'와 비교하면, 도시된 범위의 탄환 속도의 경우, 비교적 더 높은 얀 섬도(1100dtex) 및 비교적 낮은 필라멘트 섬도(0.55dtex 및 1.1dtex)가, 비교적 낮은 얀 섬도(840dtex) 및 비교적 높은 필라멘트 섬도(1.68dtex)에 비해 바람직할 것으로 보인다. 더 높은 얀 섬도는 더 낮은 얀 섬도에 비해 가격면에서 유리하므로, 방탄 및 가격 양쪽 면에서 유리하다.

따라서, 가격을 낮추는 동시에 방탄 성능을 증가시키는 한 가지 방법은, 높은 얀 번수/낮은 필라멘트 번수(예를 들면, 1100dtex f2000)의 1개 스택을 갖는 혼성 구조일 것이다. 이는 예측되지 않는데, 그 이유는, 당 분야의 숙련가가 얀 섬도가 낮을수록 우수하다고 믿기 때문이다. 상기 패널에서 낮은 얀 번수/높은 필라멘트 번수(840dtex f500)를 유지하는 이유는, 얇은(보다 가요성인) UD에 대한 얀-스프레딩 공정이 덜 복잡하기 때문이며, 따라서, 더 낮은 얀 섬도를 갖는 더 가요성인 층들을 제조하여 더 가요성인 적용(application)을 얻는 것이 더욱 용이하다.

1 제1 스택
2 제2 스택
3 패널
4 필름(필름 층)
5 섬유 층
6 섬유 층
7 필름(필름 층)
1 ' 곡선
2' 곡선
3' 곡선
4' 곡선

Claims

제1 스택(1) 및 제2 스택(2)을 적어도 포함하는 방탄 패널(3)로서, 상기 제1 스택(1)은 제1종의 얀(yarn)으로 제조된 복수의 제1 라미네이트들을 갖고 상기 제2 스택(2)은 제2종의 얀으로 제조된 복수의 제2 라미네이트들을 가지며, 상기 제1종의 얀은 ASTM D1907에 의해 측정된 선밀도가 1001dtex 이상이고 ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.2dtex 이하이며, 상기 제2종의 얀은 ASTM D 1907에 의해 측정된 선밀도가 1000dtex 이하이고 ASTM D1577-07, 옵션 C-2에 의해 측정된 필라멘트 선밀도가 1.3dtex 이상인, 방탄 패널(3).
제1항에 있어서, 상기 제1 스택(1) 및/또는 상기 제2 스택(2)의 각각의 라미네이트가 하나 이상의 일방향성 섬유 층(5, 6)을 포함하는, 방탄 패널(3).
제2항에 있어서, 상기 라미네이트의 2개 이상의 일방향성 섬유 층들(5, 6)의 섬유들이 서로에 대해 90°의 각도로 배열되는, 방탄 패널(3).
제1항에 있어서, 상기 제1 스택(1) 및/또는 상기 제2 스택(2)의 각각의 라미네이트가 하나 이상의 제직된 섬유 층을 포함하는, 방탄 패널(3).
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널(3)이 신체 면(body face) 및 타격 면(strike face)을 갖고, 상기 제1 스택(1)이 상기 패널(3)의 상기 타격 면에 배열되고 상기 제2 스택(2)이 상기 패널(3)의 상기 신체 면에 배열되는, 방탄 패널(3).
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널(3)이 신체 면 및 타격 면을 갖고, 상기 제2 스택(1)이 상기 패널(3)의 상기 타격 면에 배열되고 상기 제1 스택(2)이 상기 패널(3)의 상기 신체 면에 배열되는, 방탄 패널(3).
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 스택 및/또는 상기 제2 스택(1, 2)의 하나 이상의 라미네이트가 이의 외부 표면 상에 하나 이상의 필름(4, 7)을 갖는, 방탄 패널(3).
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 얀이 D7269에 따라 측정된 파단 인성이 2250mN/tex 이상이고 상기 제2 얀이 D7269에 따라 측정된 파단 인성이 2249mN/tex 이하인, 방탄 패널(3).
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 얀이 D7269에 따라 측정된 파단 인성이 2250mN/tex 이상이고 상기 제1 얀이 D7269에 따라 측정된 파단 인성이 2249mN/tex 이하인, 방탄 패널(3).