KR20150123726A - 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧 - Google Patents

아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧 Download PDF

Info

Publication number
KR20150123726A
KR20150123726A KR1020150056256A KR20150056256A KR20150123726A KR 20150123726 A KR20150123726 A KR 20150123726A KR 1020150056256 A KR1020150056256 A KR 1020150056256A KR 20150056256 A KR20150056256 A KR 20150056256A KR 20150123726 A KR20150123726 A KR 20150123726A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aramid
fabric
aramid fabric
laminate
unidirectional
Prior art date
Application number
KR1020150056256A
Other languages
English (en)
Inventor
심재형
이창배
소재용
김정하
노경환
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
Publication of KR20150123726A publication Critical patent/KR20150123726A/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/60—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides
    • 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
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/59—Polyamides; Polyimides
    • 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
    • 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
    • F41H1/04—Protection helmets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

본 발명의 아라미드 복합재는 아라미드 직물 프리프레그(1), 아라미드 직물 라미네이트(2), 일방향성 원단(3), 아라미드 직물 라미레이트(4) 및 아라미드 직물 프리프레그(5)들이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
본 발명은 상기 아라미드 직물 라미네이트(2)와 일방향성 원단(3) 사이 및/또는 상기 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 추가로 일방향성 원단(6,9)과 아라미드 직물 라미네이트(7,8)가 교호로 1회 이상 반복 적층되어 상기 일방향성 원단(6,9)이 2개의 아라미드 직물 라미네이트 사이에 위치하는 아라미드 복합재를 포함한다.
본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 가볍고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.

Description

아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧{Aramid composite and helmet manufactured thereby}
본 발명은 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방탄성능을 유지하면서도 경량성이 크게 향상되고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있는 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧에 관한 것이다.
방탄제품은 탄환이나 포탄으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 방탄제품의 방탄 성능은 사용하는 재료에 따라 방탄 성능이 크게 좌우된다.
이러한 방탄용 재료 중 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra high molecular weight polyethylene)은 물보다 낮은 0.98의 비중을 가지고 있어 방탄용 재료로 널리 사용하고 있다.
그러나, 초고분자량 폴리에틸렌은 사용 중 물리적 충격을 받는 경우 변형이 크게 일어날 수 있고 열에 약한 특성이 있다. 특히, 헬멧에 적용하는 경우 탄환이 헬멧에 충돌시 국부적으로 내부 표면층이 헬멧 내부까지 변형으로 이어져 허용 안전 이격거리보다 큰 변형이 일어남으로써 우수한 방탄 성능을 얻는데 한계가 있는 실정이었다.
다른 방탄용 재료 중 아라미드 섬유로 통칭되는 전방향족 폴리아미드 섬유는, 벤젠 고리들이 아미드기(-CONH)를 통해 직선적으로 연결된 구조를 갖는 파라계 아라미드 섬유와 그렇지 않은 메타계 아라미드 섬유를 포함한다. 파라계 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 5㎜정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 널리 사용되고 있다.
방탄용 복합재료는 통상적으로, 파라계 아라미드 섬유를 이용하여 아라미드 직물을 제조하고 이러한 아라미드 직물을 수지에 침지 후 건조시켜 반경화 아라미드 직물을 제조하고 이러한 반경화 아라미드 직물들을 여러 겹으로 적층 후 경화시켜 완성한다.
그러나, 이러한 침지 공정을 이용하여 반경화 아라미드 직물을 제조하는 경우, 수지 용액의 농도 및 스퀴징 압력에 따라 함침된 수지의 량이 달라짐으로써 균일한 중량의 반경화 아라미드 직물을 얻을 수 없고, 아라미드 직물의 양면에 수지가 함침되어 있기 때문에 우수한 경량성의 반경화 아라미드 직물을 얻기가 곤란한 실정이었다.
또한, 통상적으로 반경화 아라미드 직물의 제조에 사용되는 페놀 수지는 딱딱한 특성으로 인해 성형성이 떨어지고 아라미드 직물과 강하게 접착하지 못하기 때문에 우수한 방탄성능을 제공하지 못하는 실정이었다.
또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2013-0075190호에서는 아라미드 직물에 수지가 함침된 아라미드 프리프레그와 폴리올레핀 직물에 수지가 함침된 폴리올레핀 프리프레그가 적층된 구조를 갖는 하이브리드 복합재 및 이를 이용하여 방탄헬멧을 제조하는 방법을 기재하고 있다.
또 다른 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-0936059호에서는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단 양면에 아라미드 섬유 프리프레그와 초고분자량 폴리에틸렌섬유 프리프레그가 각각 적층되어 있는 하이브리드 복합재 및 이로 제조된 방탄헬멧을 기재하고 있다.
그러나, 상기 종래기술들은 하이브리드 복합재 내에 내충격성이 우수한 아라미드 섬유 또는 아라미드 직물의 함량비율이 너무 낮아서 방탄성은 유지되나 착탄시 후변변형을 줄이는데 한계가 있었다.
또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2013-0075190호에서는 (ⅰ) 아라미드 직물 또는 초고분자량 폴리에틸렌 직물에 수지가 함침되어 있는 제1직물 프리프레그, (ⅱ) 아라미드 직물 또는 초고분자량 폴리에틸렌 직물에 수지가 코팅되어 있는 제2직물 프리프레그 및 (ⅲ) 서로 섬유배열 방향이 상이한 제1섬유층과 제2섬유층을 구비하는 일방향성 원단을 포함하는 방탄헬멧용 원단을 기재하고 있으나, 상기 종래방법의 경우에는 일방향성 원단이 2층 구조이기 때문에 방탄성능은 우수하나 무게의 경량화가 곤란하고, 충격흡수능이 뛰어난 아라미드 소재의 함량비율이 낮아 착탄시 방탄헬멧의 후면변형을 줄이는데에는 한계가 있었다.
본 발명의 과제는 방탄성이 우수하면서도 경량이고 착탄시 충격을 잘 흡수하여 후면변형을 최소화할 수 있는 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 아라미드 직물 프리프레그(1), 아라미드 직물 라미네이트(2), 일방향성 원단(3), 아라미드 직물 라미네이트(4) 및 아라미드 직물 프리프레그(5)들이 차례로 적층한 후 이들을 가열, 가압하여 아라미드 복합재를 제조한다.
이때, 상기 아라미드 직물 라미네이트(2)와 일방향성 원단(3) 사이 및/또는 상기 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 추가로 일방향성 원단(6,9)과 아라미드 직물 라미네이트(7,8)를 교호로 1회 이상 반복 적층하여 상기 일방향성 원단(6,9)이 2개의 아라미드 직물 라미네이트 사이에 위치하도록한 후 이들을 가열, 가압하여 아라미드 복합재를 제조할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 아라미드 복합재를 금형 내에 투입하여 헬멧을 성형한다.
본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 가볍고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 아라미드 복합재의 단면 개략도.
이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 아라미드 복합재는 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(1); (ⅱ) 상기 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(2); (ⅲ) 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(3); (ⅳ) 상기 일방향성 원단(3) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(4); 및 (ⅴ) 일방향성 원단(3) 상에 적층된 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(5);를 포함한다.
한편, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 도 1에 도시된 아라미드 복합재의 아라미드 직물 라미네이트(2)와 일방향성 원단(3) 사이에 추가적으로 (ⅰ) 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(6)과 (ⅱ) 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(7)가 차례로 적층되어 상기 일방향성 원단(6)이 상기 아라미드 직물 라미네이트(2)와 아라미드 직물 라미네이트(7) 사이에 위치하는 아라미드 복합재를 포함한다.
이때, 상기 일방향성 원단(6)과 아라미드 직물 라미네이트(7)가 교호로 2회 이상 반복 적층될 수 있다.
또한, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 도 1 에 도시된 아라미드 복합재의 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 추가적으로 (ⅰ) 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(8)와 (ⅱ) 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(9)가 차례로 적층되어 상기 일방향성 원단(9)이 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)와 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 위치하는 아라미드 복합재를 포함한다.
이때, 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)와 일방향성 원단(9)가 교호로 2회 이상 반복 적층될 수 있다.
또한, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 도 2에 도시된 아라미드 복합재의 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 추가적으로 (ⅰ) 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(8)와 (ⅱ) 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(9)가 차례로 적층되어 상기 일방향성 원단(9)이 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)와 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 위치하는 아라미드 복합재를 포함한다.
이때, 상기 일방향성 원단(6)과 아라미드 직물 라미네이트(7)가 교호로 2회 이상 반복 적층될 수 있고, 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)와 일방향성 원단(9)이 교호로 2회 이상 반복 적층될 수도 있다.
아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 구성하는 아라미드 직물에 함침되어 있는 상기의 수지는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지이며, 바람직하기로는 우레탄 수지 또는 페놀수지 등이다.
상기 아라미드 직물 라미네이트(2,4,6,8)를 구성하는 수지층, 다시 말해 아라미드 직물의 적어도 일면에 형성된 수지층은 아라미드 직물의 적어도 일면에 라미네이팅 되어 있는 수지 필름일 수도 있고, 아라미드 직물의 적어도 일면에 코팅되어 있는 수지 코팅층일 수도 있지만, 수지필름인 것이 경량화에 보다 바람직하다.
상기 아라미드 직물 라미네이트(2,4,6,8)를 구성하는 수지층, 다시 말해 아라미드 직물의 적어도 일면에 형성된 수지층은 페놀수지, 폴리비닐부티랄 수지 및 가소제를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 상기 페놀수지의 분자량은 500~3,000이고, 상기 폴리비닐부티탈 수지의 분자량은 30,000~120,000인 것이 좋다.
폴리비닐부티랄 수지의 분자량이 상기 범위보다 낮으면 수지 필름이 깨지기 쉬어져 권취된 아라미드 복합재를 풀어줄 때 수지 알갱이가 떨어져 작업성이 저하되고 이로 제조된 방탄헬멧의 성능도 저하된다.
상기 페놀수지의 분자량이 상기 범위보다 높으면 수지 필름이 깨지기 쉬어져 권취된 아라미드 복합재를 풀어줄 때 수지 알갱이가 떨어져 작업성이 저하되고 이로 제조된 헬멧의 성능도 저하된다.
상기 가소제로는 알킬렌, 폴리알킬렌 글리콜, 벤조에이트, 지방족 디올, 알킬렌 폴리올, 및 디에스테르 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 아라미드 복합재를 구성하는 아라미드 섬유와 아라미드 직물은 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 중합용매 중에서 중합시킴으로써 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하고, 그 후 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 포함하는 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 아라미드 섬유를 제조한다.
상기 아라미드 섬유는 600~3,000데니어(denier) 범위의 총섬도를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 총섬도가 500데니어 미만일 경우에는 제직 후 밀도를 증가시켜야하므로 생산성이 떨어질 수 있고, 반면 총섬도가 4,000데니어를 초과할 경우에는 제직공정성이 떨어질 수 있다.
상기 아라미드 섬유는 20g/d 이상의 인장 강도를 갖는 것이 바람직한데, 만일 낮은 인장 강도를 갖는 아라미드 섬유를 사용할 경우에는 업계에서 요구하는 정도의 방탄 성능을 얻기가 곤란하다.
상기 고강도 섬유 복합재의 지지체 역할을 하는 아라미드 원단은 다양한 형태의 원단을 사용할 수 있으나, 우수한 방탄 성능을 제공하고 제조가 비교적 용이한 아라미드 직물을 사용할 수 있다.
상술한 방법으로 제조한 아라미드 섬유를 경사로 적용하여 경사빔을 제조한 후, 상기 경사빔을 직기에 설치하고 아라미드 섬유를 위사로 적용하여 직조함으로써 아라미드 직물을 완성한다. 이때, 상기 아라미드 직물은 평직, 또는 바스켓직 조직이 바람직하다. 이러한 평직 또는 바스켓직 조직은 경사 및 위사가 일정한 굴곡을 이루면서 형성되어 있기 때문에 총탄 등에 의한 외력을 받을 경우, 외력을 균일하게 직물 전체로 분산시킴에 따라 우수한 방탄 성능을 제공할 수 있다.
또한, 상기 아라미드 직물은 150~520g/㎡의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 상기 밀도가 너무 낮은 경우에는 직물에 공간이 생성될 수 있어 방탄 성능이 떨어질 수 있고, 상기 밀도가 너무 높은 경우에는 직물의 제조가 용이하지 않아 생산 효율이 크게 떨어질 수 있다.
본 발명에 따른 아라미드 복합재를 제조하는 구현일례로는 상기 아라미드 직물 프리프레그(1), 아라미드 직물 라미네이트(2), 일방향성 원단(3), 아라미드 직물 라미레이트(4) 및 아라미드 직물 프리프레그(5)들을 차례로 적층한 다음, 이들을 가압, 가열하여 도 1의 아라미드 복합재를 제조한다.
본 발명에 따른 헬멧은 상기 아라미드 복합재 다수매를 헬멧 제조용 몰드에 삽입한 후 가압, 성형하여 제조한다.
본 발명에 따른 헬멧은 상기 아라미드 복합재를 포함하되, 전체무게가 1,400g 이하이고, MIL-STD 662F 규정에 따라 측정된 평균속도(V50)가 600~750m/s이고, NIJ LEVEL ⅢA규정에 따라 9mm FMJ를 이용하여 426±15m/s 속도에서의 후면변형이 30㎜ 이하이다.
본 발명은 아라미드 직물 라미네이트(2,4)를 포함하여 무게가 가볍게 되고, 내충격성이 뛰어난 아라미드 섬유 또는 아라미드 직물의 함량비율이 높아 방탄성이 우수하면서도 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.
이하, 실시예들과 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
실시예 1
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀 수지와 분자량이 90,000인 35중량%의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 상기 수지필름을 라미네이팅 시켜 아라미드 직물 라미네이트(2,4)를 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(1)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 1과 같은 아라미드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 상기 페놀수지를 코팅하여 아라미드 직물 라미네이트(2,4)를 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조된 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(3)을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단(3) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(1)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 1과 같은 아라미드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 3
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀 수지와 분자량이 90,000인 35중량%의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 상기 수지필름을 라미네이팅 시켜 아라미드 직물 라미네이트(2,4,7)를 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(3,6)을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 아라미드 일방향성 원단(6)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(6) 상에 아라미드 직물 라미네이트(7)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(7) 상에 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 일방향성 원단(3) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(1)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 2와 같은 아라미드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 16매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 4
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 상기 페놀수지를 코팅하여 아라미드 직물 라미네이트(2,4,8)를 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조된 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(3,9)을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단(3) 상에 아라미드 직물 라미네이트(8)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(8) 상에 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단(9)을 적층하고, 다시 상기 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단(9) 상에 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(1)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 3과 같은 아라미드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 16매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 5
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 제조하였다.
한편, 고형분 비율로 분자량이 550인 65중량%의 페놀 수지와 분자량이 90,000인 35중량%의 폴리비닐부티랄 수지를 메탄올 용매에 용해시킨 후 메탄올을 제거하여 수지필름을 제조한 다음, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 상기 수지필름을 라미네이팅 시켜 아라미드 직물 라미네이트(2,4,7,8)를 제조하였다.
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(3,6,9)을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 아라미드 일방향성 원단(6)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(6) 상에 아라미드 직물 라미네이트(7)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(7) 상에 상기 아라미드 일방향성 원단(3)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(3) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(8) 상에 상기 아라미드 일방향성 원단(9)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(9) 상에 상기 아라미드 직물 라미네이트(4)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 아라미드 직물 프리프레그(1)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 도 4와 같은 아라미드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 15매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그를 제조하였다.
한편, 올레핀 직물에 비닐에스터수지를 함침시켜 올레핀 직물 프리프레그를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그 상에 올레핀 직물 프리프레그를 적층한다음 이들을 가열, 가압하여 하이브리드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 하이브리드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 2
방향족 디아민인 파라-페닐렌디아민과 방향족 디에시드클로라이드인 테레프탈로일 디클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈 중합용매 내에서 중합시켜 폴리 파라페닐렌테레프탈아미드 중합체를 제조하였고, 그 후 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하고, 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 응고시켜 3,000 데니어의 전방향족 아라미드 섬유를 제조하였다.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그를 제조하였다.
한편, 초고분자량 폴리에틸렌 직물에 비닐에스터수지를 함침시켜 초고분자량 폴리에틸렌 직물 프리프레그를 제조하였다.
한편, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 횡방향으로 배열시켜 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단을 제조하였다.
다음으로 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그 상에 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 직물을 적층하고, 다시 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 직물 상에 초고분자량 폴리에틸렌 직물 프리프레그를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 하이브리드 복합재를 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 하이브리드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
구분 평균속도(V0)
[m/s]		 후면변형
[㎜]
실시예 1 649 28
실시예 2 661 29
실시예 3 672 27
실시예 4 680 27
실시예 5 691 26
비교실시예 1 629 45
비교실시예 2 640 47
표 1의 평균속도(V0)와 후면변형은 아래 방법으로 평가하였다.
평균속도(V50) 및 후면 변형 측정
복합 원단의 방탄 성능 정도를 간접적으로 나타내는 평균 속도(m/s)는, MIL-STD-662F 규정에 따라 Cal.22구경 파편모의탄(FSP)을 이용하여 완전 관통했을 때의 속도와 부분 관통했을 때의 속도를 평균한 값으로부터 측정하였다.
후면 변형은 NIJ LEVEL ⅢA규정에 따라 9mm FMJ를 이용하여 426±15m/s 속도에서의 충격에 의해 복합 원단 후면부의 돌출된 부분의 최대 직경(mm)을 측정하였다.
1,5 : 아라미드 직물 프리프레그
2,4,7,8 : 아라미드 직물 라미네이트
3,6,9 : 일방향성 원단

Claims (11)

  1. (ⅰ) 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그 (1);
    (ⅱ) 상기 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(2);
    (ⅲ) 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(3);
    (ⅳ) 상기 일방향성 원단(3) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(4); 및
    (ⅴ) 일방향성 원단(3) 상에 적층된 상기 아라미드 직물 라미네이트(4) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  2. 제1항에 있어서, 아라미드 직물 라미네이트(2)와 일방향성 원단(3) 사이에 추가적으로 (ⅰ) 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(6)과 (ⅱ) 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(7)가 차례로 적층되어 상기 일방향성 원단(6)이 상기 아라미드 직물 라미네이트(2)와 아라미드 직물 라미네이트(7) 사이에 위치 하는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 일방향성 원단(6)과 아라미드 직물 라미네이트(7)가 교호로 2회 이상 반복 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일방향성 원단(3)과 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 추가적으로 (ⅰ) 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(8)와 (ⅱ) 아라미드 섬유 및 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 중에서 선택된 1종의 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(9)이 차례로 적층되어 상기 일방향성 원단(9)이 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)와 아라미드 직물 라미네이트(4) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아라미드 직물 라미네이트(8)와 일방향성 원단(9)가 교호로 2회 이상 반복 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  6. 제1항,제2항,제3항,제4항 또는 제5항에 있어서, 아라미드 직물 프리프레그(1,5)를 구성하는 아라미드 직물에 함침되어 있는 수지는 우레탄 수지 및 페놀수지 중에서 선택된 1종의 수지인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  7. 제1항,제2항,제3항,제4항 또는 제5항에 있어서, 아라미드 직물 라미네이트(2,4,7,8)를 구성하는 아라미드 직물의 적어도 일면에 형성된 수지층은 페놀수지, 폴리비닐부티랄 수지 및 가소제를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  8. 제7항에 있어서, 페놀수지의 분자량은 500~3,000이고, 폴리비닐부티랄 수지의 분자량은 30,000~120,000인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  9. 제1항,제2항,제3항,제4항 또는 제5항에 있어서, 아라미드 직물 라미네이트(2,4,7,8)를 구성하는 아라미드 직물의 적어도 일면에 형성된 수지층은 아라미드 직물의 적어도 일면에 라미네이팅 되어 있는 수지 필름인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  10. 제1항,제2항,제3항,제4항 또는 제5항에에 있어서, 아라미드 직물 라미네이트(2,4,7,8)를 구성하는 아라미드 직물의 적어도 일면에 형성된 수지층은 아라미드 직물의 적어도 일면에 코팅되어 있는 수지코팅층인 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 아라미드 복합재를 포함하되, 전체무게가 1,400g 이하이고, MIL-STD 662F 규정에 따라 측정된 평균속도(V50)가 600~750m/s이고, NIJ LEVEL ⅢA규정에 따라 9mm FMJ를 이용하여 426±15m/s 속도에서의 후면변형이 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 헬멧.
KR1020150056256A 2014-04-25 2015-04-22 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧 KR20150123726A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140050164 2014-04-25
KR1020140050164 2014-04-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150123726A true KR20150123726A (ko) 2015-11-04

Family

ID=54332788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150056256A KR20150123726A (ko) 2014-04-25 2015-04-22 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20150123726A (ko)
WO (1) WO2015163699A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170073044A (ko) * 2015-12-18 2017-06-28 코오롱인더스트리 주식회사 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07180997A (ja) * 1993-12-22 1995-07-18 Sumitomo Bakelite Co Ltd 防弾用ヘルメット
KR100573959B1 (ko) * 2002-11-15 2006-04-28 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 방탄헬멧 제조방법
KR100936056B1 (ko) * 2009-08-05 2010-01-08 (주)삼양컴텍 하이브리드 방탄헬멧 제조 방법
KR101398748B1 (ko) * 2009-12-18 2014-06-27 코오롱인더스트리 주식회사 방탄용 복합재료 및 이를 이용하여 제조된 방탄용 헬멧
KR101421328B1 (ko) * 2011-12-27 2014-07-30 코오롱인더스트리 주식회사 방탄 헬멧용 복합 원단 및 그것을 포함하는 방탄 헬멧

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170073044A (ko) * 2015-12-18 2017-06-28 코오롱인더스트리 주식회사 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015163699A1 (ko) 2015-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101398748B1 (ko) 방탄용 복합재료 및 이를 이용하여 제조된 방탄용 헬멧
KR101575397B1 (ko) 방탄소재
KR20140138832A (ko) 복합 패널
KR101421328B1 (ko) 방탄 헬멧용 복합 원단 및 그것을 포함하는 방탄 헬멧
KR101181037B1 (ko) 아라미드 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 헬멧
EP2976456B1 (en) High strength fiber composite material and manufacturing method thereof
KR101155765B1 (ko) 아라미드 복합재료 및 그 제조방법
KR102112831B1 (ko) 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧
KR101587050B1 (ko) 방탄헬멧 및 그의 제조방법
KR101273841B1 (ko) 아라미드 복합재 및 그 제조방법
KR20150123726A (ko) 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧
KR102327592B1 (ko) 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧
KR20150003471A (ko) 방탄용 복합재료 및 이를 이용하여 제조된 방탄헬멧
KR101927694B1 (ko) 방탄 시트 및 그것을 포함한 방탄 헬멧
KR101458665B1 (ko) 방탄 헬멧용 복합재 및 그 제조방법
KR101587045B1 (ko) 아라미드 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 헬멧
KR102136382B1 (ko) 아라미드 복합재 및 이를 포함하는 헬멧
KR101587051B1 (ko) 방탄 헬멧 및 그의 제조방법
KR101537259B1 (ko) 방탄헬멧 및 그의 제조방법
KR102143541B1 (ko) 고강도 섬유 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 헬멧
KR101561553B1 (ko) 방탄복용 복합재 및 이를 이용한 방탄복의 제조방법
KR102046091B1 (ko) 라미네이팅된 파라-아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 소재
KR20150075644A (ko) 아라미드 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 헬멧
KR101595729B1 (ko) 방탄소재 및 그의 제조방법
KR101894815B1 (ko) Epi가 다른 복수의 일방향 아라미드 시트를 이용한 경량화된 방탄재