KR20160053312A - Method of manufacturting bulletproof-fiber complex prepreg comprising cnt or graphene and bulletproof articles manufactured by using the same - Google Patents

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KR20160053312A
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cnt
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윤병일
김정일
유기범
최우철
조채욱
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(주) 데크카본
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Abstract

The present invention relates to a producing method of a bulletproof-fiber complex prepreg, comprising the steps of: preparing an impregnation solution by dispersing carbon nanotube(CNT) or graphene particles in a solvent; preparing a bulletproof-fiber complex by impregnating bulletproof fibers in the impregnation solution and drying the bulletproof fibers; preparing a bulletproof-fiber complex layer by processing the bulletproof-fiber complex into layers; and penetrating a thermoplastic resin into at least one side of the bulletproof-fiber complex layer by heat-compressing one thermoplastic resin film into at least one side of the bulletproof-fiber complex layer.

Description

CNT 또는 그라핀을 포함하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 방탄부재 {METHOD OF MANUFACTURTING BULLETPROOF-FIBER COMPLEX PREPREG COMPRISING CNT OR GRAPHENE AND BULLETPROOF ARTICLES MANUFACTURED BY USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a bulletproof fiber composite prepreg comprising carbon nanotubes (CNTs) or graphenes, and a ballistic member manufactured by the method. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 기술은 방탄소재 분야의 기술로서, 가벼우면서도 방호성능이 우수하고, 다양한 탄환에 의한 변형이 적으며 온도 민감성이 개선된 방탄부재의 제조에 관한 기술이다.
This technology is a technology in the field of bulletproof materials, and is a technique for manufacturing a bulletproof member having a lightweight but excellent shielding performance, less distortion due to various bullets, and improved temperature sensitivity.

방탄복 소재로는 1950년대에 나일론 섬유로부터 시작하여, 오늘날 주요 핵심 소재로 사용하고 있는 1970년대에 개발되어 방탄소재 분야의 급 진전의 전환점을 가져온 아라미드(Aramid)계의 섬유와 그리고 1980년대에 개발된 초고분자량의 폴리에틸렌(ultra high molecular weight polyethylene: UHMWPE)계의 섬유가 주류를 이루고 있다.Aramid-based fibers, which were developed in the 1970s, which have been used as core materials for today, starting from nylon fibers in the 1950s and which have made a turning point in the development of bulletproof materials, And ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) based fibers are mainstream.

이들 고강도의 섬유는 다양한 형태로 제조되어 방호성능 요구에 따라서 사용되고 있으나, 가장 널리 사용되고 있는 소재는 직물형과 섬유 얀(Yarn)을 0ㅀ 방향으로 배열하여 여기에 고분자 수지를 코팅한 다음 이를 절단하여 0ㅀ와 90ㅀ 방향으로 적층 후에 성형 한 일방향 테이프(Unidirectional Tape: UD)가 주류를 이루고 있다.Although these high strength fibers are manufactured in various forms and used according to the demand for protection performance, the most widely used materials are a fabric type and a fiber yarn which are arranged in a 0 ㅀ direction and coated with a polymer resin, Unidirectional Tape (UD) formed after lamination in the direction of 0 ㅀ and 90 가 is mainstream.

일반적으로 직물은 경사와 위사로 구성되며, 여기에 사용하는 섬유는 용도에 따라서 데니어(Denier: 9000m당 1g)가 다른 것을 사용하여 제직을 한다. 직물의 제직 형태에는 여러 가지가 있으나 얀-얀 사이의 마찰력이 높아 충격에너지 흡수가 우수한 평직(plain weave)형태가 가장 많이 적용되고 있다. 직물의 경우에는 파편탄(FSP: Fragment Simulating Projectile)이 충돌하면 직물을 구성하고 있는 얀이 인발(Pull-out)되면서 탄의 에너지를 흡수 및 분산하여 정지하게 되는데, 인발 강도는 얀-얀 간의 마찰력에 의하여 조절되며, 탄자의 에너지가 마찰력이나 얀의 인장강도를 넘어서면, 탄자는 얀을 파단시키고 관통하게 된다. 한편 볼탄은 일반적으로 탄자의 코아는 납 재질로 되어 있고, 외피는 구리로 덮여있어, 방탄재와의 충돌시에 탄자의 모양이 버섯모양(mushroom)으로 변하면서 변형 면적이 2~3배 커지게 되어, 후면에 거대한 트라우마를 가져온다.Generally, the fabric is composed of warp and weft, and the weaving is performed by using different denier (1 g per 9000 m) depending on the application. There are many kinds of woven fabrics, but plain weave type having superior impact energy absorption due to high frictional force between yarn and yarn is applied most. In the case of a fabric, when a FSP (Fragment Simulating Projectile) collides, the yarn constituting the fabric is pulled out and absorbs and disperses the energy of the bobbin to stop the yarn. The drawing strength is the friction force between the yarn and the yarn And when the energy of the bullet exceeds the frictional force or the tensile strength of the yarn, the bullet breaks and penetrates the yarn. On the other hand, in the case of ballast, the core of the tanza is made of lead material and the outer surface is covered with copper, so that when the bullet is collided with the bullet material, the shape of the bulge turns into a mushroom, And brings a huge trauma to the rear.

따라서 파편탄은 피탄재와 충돌시에 변형이 크게 일어나지 않고 관통을 진행하기 때문에 파편탄을 저지하기 위해서는 관통 억제가 우수한 소재가 요구되고, 반면에 볼탄은 탄자의 특성상 관통 보다는 탄자의 변형으로 후면에 큰 충격 에너지를 전달하여 후면변형(Back Face Signature: BFS)을 감소시킬 수 있는 방탄 소재가 요구된다.Therefore, in order to prevent the debris from passing through the debris, deformation of the debris does not occur during collision with the debris, and the deformation of the debris is required. On the other hand, A bulletproof material capable of reducing backface signatures (BFS) by transmitting large impact energy is required.

기본적으로 방탄재는 외부에서 충격이 가해지면 운동에너지를 신속하게 인접한 섬유나 다음 층에 전달하여 충격을 분산시켜 주어야 방탄성능을 높일 수 있다. 섬유간의 마찰력을 높여 충격에너지를 분산시키기 위하여 팽창성 건조분말(dilatants)을 섬유에 코팅하거나, 직물에 바르거나 하여 섬유 간의 마찰력을 증가시키어 운동에너지를 분산시키는 기술을 개시하였으나, 이 기술은 벌키(bulky)하고, 무겁고 그리고 비교적 유연성이 제한적인 등의 문제점이 있다.Basically, when a shock is applied to the bulletproof material, the kinetic energy is quickly transmitted to the adjacent fibers or the next layer, and the shock is dispersed to improve the bulletproof performance. Discloses a technique for dispersing kinetic energy by increasing frictional force between fibers by coating expandable dry powders on fibers or applying them to fabrics to disperse impact energy by increasing frictional force between fibers, ), Heavy, and relatively limited flexibility.

최근에는 나노입자를 함유한 전단농화유체(STF: Shear Thickening Fluid)를 아라미드(kevlar) 직물에 함침하여 파편탄 형상의 모의탄으로 저속(250m/s 이하)에서 방탄시험을 수행하였을 때에 기존의 직물에 비하여 방탄 저항성을 크게 향상시킨 결과를 제시하였다. 이 기술은 직물형 방탄재의 장점인 파편탄 방어, 방탄복의 경우에 착용성과 관련된 유연성 그리고 경제성을 그대로 유지하면서 직물 방탄재의 단점인 볼탄 방호력을 높이기 위하여 경사-위사간의 얀의 마찰력을 증가시키어 충격시에 직물 층의 변형을 억제하여 후면변형을 줄여주기 위한 것이다. 그러나 이 기술은 수년간의 사용기간 동안 STF 용액이 휘발되지 않도록 유지하여야 하는 문제를 안고 있다.In recent years, when a bullet-proof test was carried out at a low speed (250 m / s or less) with a sheathed shot of a shear thickening fluid (STF: Shear Thickening Fluid) containing impregnated nanoparticles in a kevlar fabric, The results showed that the bulletproof resistance was significantly improved. This technology increases the frictional force of yarn between warp and weft to increase the ball protection ability which is the disadvantage of the fabric bulletproof material while maintaining the flexibility and economy related to the wearability in the case of the fragmented bulletproof and bulletproof clothing which is the advantage of the fabric bulletproof material. So as to suppress the deformation of the fabric layer and reduce the rear deformation. However, this technique has the problem of keeping the STF solution from volatilizing for years of use.

한편 UD 소재는 섬유가 일직선으로 배향되어 있어 섬유의 강도를 거의 그대로 유지하고 있고, 충격파가 신속하게 절달되어 에너지를 분산시킬 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 경제성 측면에서는 고가로서 단점을 갖고 있다.On the other hand, the UD material maintains almost the strength of the fiber because the fibers are aligned in a straight line, and has the advantage that the shock wave can be quickly transmitted and the energy can be dispersed. However, in terms of economy, it has disadvantages as high price.

오늘날 방탄재의 기본소재로 가장 많이 사용하고 있는 것은 아라미드섬유와 초고분자량폴리에텔렌(UHMPE)섬유이다. 아라미드섬유는 직물형이 주류를 이루고 있고, UHMPE 섬유는 직물형보다는 UD 형 소재로서 많이 사용되고 있다. UHMPE섬유를 사용하여 제조한 일방향테이프 소재가 개인방탄복용을 비롯하여 방탄판 소재로서 각광을 받고 있다. 이는 이 소재가 기존에 경쟁하고 있는 아라미드섬유에 비하여 밀도가 낮아서 방탄재의 경량화를 이룩할 수 있기 때문이다. 그러나 이 소재는 용융점이 낮아서 80℃이상의 환경에서는 방호력이 30% 감소하기 때문에 장시간 사용할 수 없으며, 그리고 충격을 받을시에 변형량이 큰 단점을 갖고 있으며, 경제성측면에서는 UD 소재는 직물에 비하여 고가이다.Today, aramid fibers and ultrahigh molecular weight polyether (UHMPE) fibers are the most commonly used materials for bulletproof materials. Aramid fibers are mainly made of fabric type, and UHMPE fibers are used more as UD type than fabric type. Unidirectional tape material manufactured using UHMPE fiber is getting popular as a bulletproof material including personal bulletproof. This is because the density of the material is lower than that of the existing aramid fiber, which can reduce the weight of the bulletproof material. However, since the melting point of this material is low, it can not be used for a long period of time because the protective power is reduced by 30% in an environment of 80 ° C or higher. Further, the UD material is expensive compared to the fabric in terms of economy.

한편 직물 방탄재로 더 많이 사용하고 있는 아라미드섬유는 UHMPE에 비하여 밀도가 높아 경량화에 단점이 있으나, 용융점이 400℃에 달하여 온도 환경에 따른 방호력 감소는 없다. 경제성 측면에서는 직물은 저렴한 장점을 갖고 있다. 그래서 아라미드 직물의 경제성과 함께 방호력을 증진하는 기술이 다양하게 개발되고 있다. On the other hand, Aramid fiber which is used more as a fabric bulletproofing material has a higher density than UHMPE, but has a disadvantage in weight reduction. However, the melting point reaches 400 ° C and there is no decrease in the protection against temperature environment. In terms of economics, fabrics have a low cost advantage. Therefore, a variety of techniques are being developed to improve the economy of aramid fabrics and their protection.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래 소재의 단점 및 경제성 등의 문제점의 해결을 위하여 고려된 발명으로서, 파편탄과 볼탄 모두에 대해 방탄 성능이 우수하고, 또한 무게가 가볍고 경제성도 갖춘 방탄부재를 제조하기 위한 기본 단위로서, 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a bulletproof member having excellent bulletproof performance against bullet and bullet bullet, lightweight and economical as well as solving problems such as disadvantages and economical problems of the prior art as described above The present invention also provides a method for producing a ballistic resistant fiber composite prepreg as a basic unit for producing the same.

또한 본 발명의 다른 목적은 전술한 방법에 의하여 제조되고, 다양한 적층형태로서 활용될 수 있는 방탄섬유 복합체 프리프레그를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ballistic resistant fiber composite prepreg which is manufactured by the above-described method and can be utilized as various laminated forms.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 방탄섬유 복함체 프리프레그가 적층되어 형성된 방탄부재를 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a bulletproof member having the bulletproof fiber composite envelope prepreg laminated thereon.

본 발명의 일 실시예에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법은, 탄소나노튜브(CNT) 또는 그라핀 입자를 용매에 분산시켜 함침용액을 준비하는 단계; 방탄섬유를 상기 함침 용액에 함침하고 건조시켜 방탄섬유 복합체를 준비하는 단계; 상기 방탄섬유 복합체를 층상으로 가공하여 방탄섬유 복합체층을 준비하는 단계; 및 상기 방탄섬유 복합체층의 적어도 일 면에 적어도 한 장의 열가소성 수지 필름을 열 압착하여, 상기 방탄섬유 복합체층의 적어도 일 면에 상기 열가소성 수지가 침투되도록 하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a ballistic resistant fiber composite prepreg according to an embodiment of the present invention includes: preparing an impregnation solution by dispersing carbon nanotube (CNT) or graphene particles in a solvent; Impregnating the anti-armor fiber with the impregnation solution and drying to prepare a anti-armor fiber composite; Preparing a bulletproof fiber composite material layer by processing the bulletproof fiber composite material into a layer; And thermally bonding at least one thermoplastic resin film to at least one surface of the anti-fogging fiber composite layer to infiltrate the thermoplastic resin on at least one surface of the anti-fogging fiber composite layer.

상기 방탄섬유는 얀(yarn) 형태의 단위 섬유, 또는 직물일 수 있다. 상기 방탄섬유로는 아라미드 섬유, 초고분자량폴리에틸렌(UHMPE) 섬유, 나일론 섬유, 유리섬유 등이 사용될 수 있다.The anti-armor fiber may be a unit fiber in the form of a yarn, or a fabric. As the bulletproof fiber, aramid fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMPE) fiber, nylon fiber, glass fiber and the like can be used.

상기 함침용액의 준비단계는 상기 CNT 또는 그라핀 입자와 상기 방탄섬유의 결합을 촉진하는 고분자 수지를, 상기 함침용액에 더 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.The step of preparing the impregnation solution may further include adding a polymer resin to the impregnation solution to promote the bonding of the CNT or graphene particle and the anti-fogging fiber.

상기 열가소성 수지 필름은 폴리프로필렌 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 이루어진 필름일 수 있다.The thermoplastic resin film may be a film made of a polypropylene resin, a polyurethane resin, or a polyethylene resin.

한편, 상기 방탄섬유 복합체의 준비 단계 이후에, 상기 방탄섬유 복합체를 상기 CNT 또는 그라핀 입자와 상기 방탄섬유의 결합을 촉진하는 고분자 수지 용액에 함침시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of impregnating the anti-fogging fiber composite with a polymer resin solution that promotes bonding of the CNTs or the graphene fibers to the anti-fogging fibers after the step of preparing the anti-fogging fiber composite.

본 발명의 일 실시예에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그는 방탄섬유로 이루어진 직물 내에, CNT 또는 그라핀이 고분자 결합제에 의하여 분산 및 부착되어 있고, 상기 CNT 또는 그라핀의 직물 내 함량이 0.1 내지 10 중량%인 방탄섬유 복합체층, 및 상기 방탄섬유 복합체층의 적어도 일면에 형성되고, 적어도 한 장의 열 가소성 수지 필름이 열압착되어 형성된 열압착 수지 필름층을 포함한다.The protective fabric composite prepreg according to an embodiment of the present invention is characterized in that CNT or graphene is dispersed and attached in a fabric made of a bulletproof fiber and the content of the CNT or graphene in the fabric is 0.1 to 10 wt% %, And a thermocompression resin film layer formed on at least one side of the above-mentioned anti-fogging fiber composite layer and formed by thermally pressing at least one thermoplastic resin film.

본 발명의 일 실시예에 따른 방탄부재는 전술한 방탄섬유 복합체 프리프레그가 상기 열압착 수지 필름층을 접합층으로 하여 반복되어 적층된 프리프레그 적층체를 포함한다.The bulletproof member according to an embodiment of the present invention includes the prepreg laminate in which the above-mentioned bulletproof fiber composite prepreg is repeatedly laminated with the thermosetting resin film layer as a bonding layer.

상기 방탄부재는 서로 다른 방탄섬유를 포함하는 이종의 프리프레그의 적층 부위를 포함할 수 있다.
The bulletproof member may include a laminated portion of different types of prepregs containing different anti-tarnish fibers.

본 발명에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법에 따르면, 종래의 방탄직물의 방탄성능을 극대화 시킴과 더불어 온도에 대한 민감성 개선 및 저중량의 단위 소재 복합체를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to maximize the bulletproof performance of the conventional bullet-proof fabrics, to improve the sensitivity to temperature, and to produce a lightweight composite of unit materials.

상기 단위 소재 복합체로서의 프리프레그는 다양한 적층형태, 성형 방법 등에 의하여, 각종 산업분야의 방탄 제품에 응용될 수 있다.The prepreg as the unit material composite can be applied to various types of industrial products such as bulletproof products by various lamination forms, molding methods and the like.

상기 프리프레그는 CNT, 그라핀 등의 탄소 재료가 균일하게 분산되어 있어, 탄소재료의 기능성이 극대화 될 수 있다.The carbon material such as CNT or graphene is uniformly dispersed in the prepreg, so that the functionality of the carbon material can be maximized.

또한, 방탄판 등 상기 프리프레그를 이용하여 재조된 방탄부재는 파편탄 및 볼탄 모두에 대한 방탄성능이 우수하고, 관통저항력과 변형 저항성이 매우 우수하다. Further, the bulletproof member recycled using the prepreg such as a bulletproof plate has excellent bulletproof performance against both fragmented bullet and bullet, and is excellent in puncture resistance and deformation resistance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법을 포함한 방탄부재의 제조방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그의 층상구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄부재의 적층구조를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 아라미드 섬유에 CNT 섬유가 분산되어 있는 모습을 보여주는 전자현미경 사진이다.
1 is a flowchart conceptually showing a method of manufacturing a bulletproof member including a method of manufacturing a bulletproof fiber composite prepreg according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a layered structure of a protective fabric composite prepreg according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view conceptually showing a laminated structure of a bulletproof member according to an embodiment of the present invention.
4 is an electron micrograph showing a state in which CNT fibers are dispersed in aramid fibers.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그 및 방탄부재의 제조방법을 자세하게 설명하도록 한다. 아울러, 이에 의하여 제조된 방탄섬유 복합체 프리프레그 및 이를 포함한 방탄부재에 대하여 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 설명들은 본 발명에 대한 예시적인 기재일 뿐, 하기 설명에 의하여 본 발명의 기술사상이 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 후술할 청구범위에 의하여 정해진다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method of manufacturing a bulletproof composite fiber prepreg and a bulletproof member according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The prepared ballistic fiber composite prepreg and the ballistic member including it will be described in detail. However, the following description is only an exemplary description of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited by the following description, and the technical idea of the present invention is defined by the claims that follow.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄소재의 제조방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.1 is a flowchart conceptually showing a method for manufacturing a bulletproof material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 우선 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법(S100)은 우선 방탄섬유를 함침시키기 위한 함침용액을 준비단계(S110)로부터 시작한다. 상기 함침용액은 CNT 또는 그라핀 입자를 알콜계 용매 등에 혼합 및 분산시켜 용액화하여 준비될 수 있다. 상기 분산은 초음파 발생기 등이 구비된 용기 내에서 분산될 수 있다.Referring first to FIG. 1, a method (S100) for manufacturing a ballistic resistant fiber composite prepreg will first start an impregnation solution for impregnating the armored fiber from a preparation step (S110). The impregnation solution may be prepared by mixing and dispersing CNT or graphene particles in an alcohol-based solvent or the like and dissolving them. The dispersion may be dispersed in a container equipped with an ultrasonic generator or the like.

상기 CNT로서는 단일벽나노튜브(SWCNT), 다중벽나노튜브(MWCNT) 등이 사용될 수 있다. 상기 함침용액에는 CNT와 그라핀 각각 포함될 수도 있고, CNT 및 그라핀이 동시에 포함될 수도 있다. 상기 CNT 또는 그라핀은 알콜올계 용매 내에 0.01 내지 3 중량%의 농도 포함될 수 있다.As the CNT, a single-walled nanotube (SWCNT), a multi-walled nanotube (MWCNT) or the like can be used. The impregnation solution may contain CNT and graphene, respectively, or CNT and graphene may be included at the same time. The CNT or the graphene may be contained in the alcoholic solvent at a concentration of 0.01 to 3 wt%.

상기 함침용액이 준비되면, 초음파 발생기에 상기 함침용액을 준비하고, 얀 형태의 단위섬유인 방탄섬유를, 예를 들면 연속적으로 함침시키면서 상기 CNT 또는 그라핀 등이 섬유에 부착될 수 있도록 한다(S120). 본 실시예에서는 얀 형태의 단위섬유의 예를 들었으나, 이와 달리 이미 직조된 직조물을 방탄섬유로 사용할 수 있고, 이미 직조된 직물 방탄섬유의 경우, 함침 외에도 함침액을 롤러 및 기타 도구를 사용하여 직물에 충분이 발라주는 방법으로도 CNT 또는 그라핀을 섬유에 도입할 수 있다.When the impregnating solution is prepared, the impregnating solution is prepared in the ultrasonic generator, and the CNT or the graphene or the like is attached to the fibers while continuously impregnating the armor-protecting fibers, for example, yarn-shaped unit fibers (S120 ). In the present embodiment, an example of a yarn-shaped unit fiber has been described. Alternatively, an already woven fabric can be used as a bulletproof fiber. In the case of an already-woven fabric armor fiber, in addition to impregnation, CNT or graphene can also be introduced into the fibers by a process which is sufficient for the fabric to be applied.

상기 방탄섬유로는 아라미드 섬유, 초고분자량폴리에틸렌(UHMPE) 섬유, 나일론 섬유, 유리섬유 등이 사용될 수 있다. 상기 방탄섬유들은 단독으로 사용될 수도 있으나 서로 다른 2종 이상의 방탄섬유를 사용할 수도 있다. 서로 다른 2종의 방탄섬유를 사용할 경우, 최종적으로 서로 다른 2종 이상의 섬유사들을 이용한 직조를 통하여 보다 다양한 요구 물성을 갖는 방탄소재의 제조가 가능하다.As the bulletproof fiber, aramid fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMPE) fiber, nylon fiber, glass fiber and the like can be used. The above-mentioned anti-armor fibers may be used alone, but two or more different anti-armor fibers may be used. When two different kinds of anti-armor fibers are used, it is possible to fabricate a bulletproof material having more various required properties through ultimate weaving using two or more different kinds of fiber yarns.

구체적으로 상기 얀 형태의 방탄섬유(방탄섬유사)들은 보빈(Bobin)에 감겨져 있다 풀리면서, 초음파 발생기가 구비된 함침액 용기 내로 가이드 롤러 등을 통하여 이동하면서 함침이 이루어진다. 이 때, 섬유에는 장력이 가해지는 것이 바람직하며 발생되는 초음파에 의하여 용액 내의 CNT나 그라핀은 침전하지 않고 균일하게 분산된다.Specifically, the yarn-shaped anti-armor fibers (armor fiber yarns) are wound on a bobbin. While being unwound, the yarn is impregnated while moving through a guide roller or the like into an immersion liquid container equipped with an ultrasonic generator. At this time, it is preferable that tension is applied to the fibers, and CNTs or graphenes in the solution are uniformly dispersed without precipitating due to the generated ultrasonic waves.

상기 함침용액은 경우에 따라서, CNT나 그라핀 입자와 방탄섬유의 결합을 촉진하기 위한 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지로서는, 페놀계 수지, 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, PVA 수지페놀계 고분자 등을 사용할 수 있으나, 상기 고분자들 중 함침용액 내에 응집이나 뭉침 현상을 일으킬 수 있는 고분자의 경우, 함침용액 단계에서 포함되지 않는 것이 바람직하다.The impregnating solution may optionally include a polymer resin for promoting the bonding of CNTs or graphene particles to the anti-fogging fibers. As the polymer resin, a phenol resin, an epoxy resin, a urethane resin, an acrylic resin, a PVA resin phenol polymer, or the like can be used. In the case of a polymer capable of causing agglomeration or aggregation in the impregnation solution, It is preferable not to be included in the solution step.

전술한 뭉침이나, 응집을 유발하는 고분자의 경우, 방탄섬유 함침 단계(S120) 이후에 별도의 고분자 용액 내에서의 함침 단계를 더 거치는 것이 바람직하다. 즉, 1차적으로 CNT 또는 그라핀 용액에 함침된 방탄섬유는 2차적으로 고분자 용액에 함침됨으로써, CNT 또는 그라핀이 섬유 조직에 견고하게 결합될 수 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 상기 고분자 용액으로서는 페놀계 수지, 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, PVA 수지페놀계 고분자 등을 사용할 수 있고, 상기 고분자들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 본 실시예에서와 같이, 고분자 수지의 별도 함침과정을 거치는 것은 뭉침현상을 방지하는 데 유리하다. 즉, 일부 고분자의 경우 최초 함침액에 동시에 포함될 경우, 뭉침 현상 등이 발생될 수 있어 1차적인 함침액 단계에서 혼합되지 않으므로, 별도의 함침과정을 거쳐 CNT 또는 그라핀 입자의 섬유 조직 내 결합을 도모하여야 한다.In the case of the above-mentioned lumps or aggregation-inducing polymers, it is preferable to further carry out the impregnation step in a separate polymer solution after the bulletproof fiber impregnation step (S120). Namely, the anti-armor fiber primarily impregnated into the CNT or the graphene solution is secondarily impregnated into the polymer solution, so that the CNT or the graphene can be firmly bonded to the fiber structure. As described above, the polymer solution may be a phenol resin, an epoxy resin, a urethane resin, an acrylic resin, a PVA resin phenol-based polymer, and the like. These polymers may be used alone or in combination of two or more. As in the present embodiment, a separate impregnation process of the polymer resin is advantageous to prevent aggregation. That is, when some polymers are included in the initial impregnation solution at the same time, aggregation may occur, so that they are not mixed in the primary impregnation solution stage. Therefore, the impregnation of CNT or graphene particles in the fibrous tissue .

이와 같이 CNT 또는 그라핀 용액에서의 함침 및 고분자 용액에서의 함침 과정을 거친 방탄섬유는 건조과정을 거치게 됨으로써, 방탄섬유 복합체가 준비될 수 있다.As described above, the anti-fogging fiber impregnated in the CNT or the graphene solution and impregnated in the polymer solution is subjected to the drying process, so that the anti-fogging fiber composite can be prepared.

방탄섬유 복합체가 섬유사 형태인 경우, 직조 및 가공을 통하여 층상으로 가공되며(S130), 공정 시작단계에서부터 직물 형태로 공정을 거친 경우 층상으로 가공된다. 상기 가공은 잘단 등을 통하여 판상으로 가공되는 것을 의미한다. 다만, 이미 요구하는 형상으로서 전 단계 공정을 거친 경우, 별도의 층상 가공 단계(S130) 거치지 않아도 된다.When the armor fiber composite is in the form of fiber yarn, it is processed into a layer through weaving and processing (S130), and is processed into a layer when the fabric is processed in the form of fabric from the beginning of the process. The above processing means that the processing is processed into a plate shape through the tip or the like. However, in the case where the pre-step process has already been performed as a shape already required, it is not necessary to perform a separate layer-forming process (S130).

상기 층상으로 가공되어 방탄섬유 복합체층이 형성되면, 상기 방탄섬유 복합체층의 일 면 또는 양 면에는 열가소성 수지필름이 결합된 후 열 압착되는 단계(S140)를 거치게 된다. 본 실시예에서는 열 압착의 방법을 예시하였으나, 이와 다른 방식일지라도, 열가소성 수지의 핫멜트를 유도하고 압력을 가하는 방법이라면 본 발명에 채용될 수 있다.When the layer is processed to form the anti-fogging fiber composite layer, a thermoplastic resin film is bonded to one side or both sides of the anti-fogging fiber composite layer, followed by thermocompression (S140). Although the method of thermocompression bonding is exemplified in this embodiment, it is possible to employ the thermocompression bonding method in the present invention as long as the hotmelt of the thermoplastic resin is induced and the pressure is applied.

상기 열가소성 수지필름으로서는 폴리프로필렌 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리에틸렌 수지 등이 포함된 필름을 사용할 수 있으며, 상기 수지필름으로서는 상기 수지 중 2종 이상이 블랜딩된 수지필름이 사용될 수도 있다.As the thermoplastic resin film, a film containing a polypropylene resin, a polyurethane resin, or a polyethylene resin may be used. As the resin film, a resin film blended with two or more of the resins may be used.

상기 수지필름은 열압착 등의 방법으로, 상기 방탄섬유 복합체의 일면에 층으로서 형성되지만, 일부의 열가소성 수지는 상기 방탄섬유 복합체의 내부로 침투되어 상기 방탄섬유 복합체의 내부에 분산되어 있는 CNT나 그라핀 성분을 견고하게 결합시키는 역할을 수행한다.The resin film is formed as a layer on one side of the anti-armor fiber composite by a method such as thermocompression bonding, but a part of the thermoplastic resin is penetrated into the anti-armor fiber composite material, And serves to firmly bind the pin component.

상기 열가소성 수지 필름이 열압착되면, 비로소 방탄섬유 복합체 프리프레그가 완성된다.When the thermoplastic resin film is thermally pressed, the ballistic fiber composite prepreg is completed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄섬유 복합체 프리프레그의 층상구조를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a layered structure of a protective fabric composite prepreg according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 방탄섬유 복합체 프리프레그(100)는 CNT 또는 그라핀이 분산되어 섬유에 균일하게 결합되어 있는 방탄섬유 복합체층(110) 및 상기 방탄섬유 복합체층(110)의 적어도 일 면에 형성된 열가소성 수지 필름이 열압착되어 형성된 열압착 수지필름층(115)을 포함한다.2, the anti-vandal fiber composite prepreg 100 may include at least one anti-armor fiber composite layer 110 in which CNTs or graphenes are dispersed and uniformly bonded to fibers, and at least one side of the anti-armor fiber composite layer 110 And a thermosetting resin film layer 115 formed by thermocompression of a thermoplastic resin film formed on the thermosetting resin film layer.

상기 열가소성 수지 필름은 한 장이 사용될 수도 있으나, 복수 장이 사용됨으로써, 요구되는 방탄섬유 복합체 프리프레그(100)의 물성을 만족할 수도 있다.One piece of the thermoplastic resin film may be used, but a plurality of sheets may be used, thereby satisfying the physical properties of the required anti-bulletproof fiber composite prepreg 100.

전술한 바와 같이, 열가소성 수지를 필름 형태로 사용함으로써, 방탄섬유 복합체층(110)에 균일한 수지 침투가 가능할 수 있고, 나아가 사용되는 열가소성 수지를 정량화 함으로써, 열가소성 수지의 함량을 용이하게 조절할 수 있다.As described above, by using the thermoplastic resin in the form of a film, it is possible to uniformly infiltrate the resin into the bulletproof fiber composite layer 110, and further, by quantifying the thermoplastic resin to be used, the content of the thermoplastic resin can be easily controlled .

방탄섬유 복합체 프리프레그(100)는 그 자체로서 제품화하여 유통될 수 있다. 한편, 도 1을 다시 참조하면, 제품제조 단계에서, 상기 방탄섬유 복합체 프리프레그는 적층단계(S150)를 거쳐, 적층체를 이루므로써 방탄판 등, 구체적인 방탄부재로서 활용될 수 있다.The armored fiber composite prepreg 100 can be manufactured and distributed as such. Referring again to FIG. 1, in the step of manufacturing a product, the bulletproof fiber composite prepreg may be used as a specific bulletproof member such as a bulletproof plate by forming a laminate through a lamination step (S150).

상기 방타섬유 복합체 프리프레그(100)는 전술한 바와 같이 선결적으로 준비되어, 방탄부재의 제조과정에 투입될 수도 있으나 이와 다르게, 상기 방탄섬유 복합층(110)이 열압착 수지필름층(115)과 함께 분리되어 방탄부재의 제조단계, 즉, 적층 단계에서 결합될 수도 있다. 즉, 방탄부재의 제조단계에서 통합적으로, 각 층이 가압 결합될 수 있다.The anti-vandal fiber composite prepreg 100 may be preliminarily prepared as described above and may be put into the manufacturing process of the bulletproof member. Alternatively, the anti-vandal fiber composite prepreg 100 may be pre- And may be combined in the manufacturing step of the bulletproof member, that is, the laminating step. That is, each layer can be pressure-bonded integrally in the manufacturing step of the bulletproof member.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄부재의 적층구조를 개념적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view conceptually showing a laminated structure of a bulletproof member according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서 3개의 프리프레그(220, 240, 260)가 적층되어 가압됨으로써(a) 판상의 방탄부재(200)가 제조될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the present embodiment, three prepregs 220, 240 and 260 are laminated and pressed so that (a) a plate-shaped bulletproof member 200 can be manufactured.

상기 프리프레그들은 압력에 의하여 완전한 단일체에 유사한 방탄 성형물로서 가공될 수 있다. 본 실시예에서는 판상의 방탄부재(20)만을 설명하였나, 가공 방법이나 가압 방식 등 다양한 가공 설계를 통하여 다양한 형태의 방탄부재가 제조될 수 있다.The pre-presses can be processed as a bullet-proof molded article similar to a complete monolith by pressure. Although only a plate-shaped bulletproof member 20 is described in this embodiment, various types of bulletproof members can be manufactured through various processing designs such as a processing method and a pressurizing method.

또한, 상기 프리프레그들(220, 240, 260)은 동일한 방탄섬유를 포함할 수도 있으나, 경우에 따라서는 각 프리프레그들(220, 240, 260)이 서로 다른 방탄섬유를 포함할 수 있고, 나아가 각 프리프레그들(220, 240, 260)은 서로 다른 수지 성분을 갖는 열압착 수지필름층을 포함할 수도 있다.In addition, the prepregs 220, 240 and 260 may include the same anti-fogging fibers, but in some cases, the prepregs 220, 240 and 260 may include different anti-fogging fibers, Each of the prepregs 220, 240, and 260 may include a thermocompression resin film layer having different resin components.

도 2를 다시 참조하면, 상기 방탄섬유 복합체층(110) 내의 CNT 또는 그라핀의 함량은 0.1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 상기 CNT 또는 그라핀의 함량은 함침용액의 농도를 조절하거나 함침시간 등을 조절함으로써 조절될 수 있다. Referring again to FIG. 2, the content of CNT or graphene in the anti-armor fiber composite layer 110 is preferably 0.1 to 10% by weight. The content of the CNT or the graphene can be adjusted by adjusting the concentration of the impregnating solution or controlling the impregnation time.

이하 본 발명의 제조방법을 구체적인 실시예를 들어 보다 자세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in more detail with reference to concrete examples.

[실시예] [Example]

실시예 1Example 1

본 실시예에서 사용된 아라미드 섬유는 코오롱인더스트리사의 헤라크론(heracron) 600데니어(denier) 아라미드로서 고강도의 세사를 사용하였다. 직물은 평직 구조로 경사ㅧ위사의 수는 인치 당 27ㅧ27 이상을 사용하였으며, 면밀도는 약 190g/m2이상이었다. 실시예에서 사용된 탄소나노튜브는 다중벽나노튜브를 사용하였으며, CNT는 이소프로판 알콜에 분산하였고 여기에 폐놀계 수지를 0.01wt% 첨가하였다. CNT 함유량은 0.05wt%로 하였다. CNT의 분산은 초음파로 처리하였다. 상기 직물을 전술한 바와 같이 준비된 용액 하에서 함침하였다. 함침 후, CNT가 섬유 표면에 분산된 모습을 사진에서 볼 수 있다. 도 3은 아라미드 섬유에 CNT 섬유가 분산되어 있는 모습을 보여주는 전자현미경 사진이다. 제조된 CNT-아라미드 직물을 적층하고, 폴리우레탄 필름을 접합수단으로하여 각각의 직물 사이에 배치한 후 열압착하여, CNT-아라미드 적층재를 제조하였다. 열압착 조건은 온도는 135℃이었으며, 성형시간은 20분, 성형압력은 40kg/cm2로 하였다.
The aramid fiber used in this example used a high strength cement as the heracron 600 denier aramid from Kolon Industries. The fabric was made of plain weave, and the number of warp and weft yarns was 27 ㅧ 27 or more per inch, and the density was more than 190g / m 2 . The carbon nanotubes used in the examples were multiwall nanotubes, CNTs were dispersed in isopropanol, and 0.01 wt% of phenolic resin was added thereto. The CNT content was 0.05 wt%. Dispersion of CNT was treated with ultrasonic. The fabric was impregnated under the prepared solution as described above. After impregnation, the CNTs dispersed on the fiber surface can be seen in the photograph. 3 is an electron micrograph showing a state in which CNT fibers are dispersed in the aramid fiber. The CNT-aramid fabrics thus produced were laminated, and a polyurethane film was placed between the respective fabrics using the bonding means, followed by thermocompression bonding to produce a CNT-aramid laminated material. The thermocompression condition was a temperature of 135 ° C, a molding time of 20 minutes, and a molding pressure of 40 kg / cm 2 .

실험 1 : 인발강도Experiment 1: Draw strength

실시예 1에서 제조된 적층재를 100mm(L) x 50mm(W)로 절단 한 후에 고정치구를 사용하여 얀을 인발강도를 측정하였다. 얀을 직물에서 뽑아 낼때에 얀-얀 사이의 마찰력이 존재하면 인발강도는 증가한다. 이는 결국 얀이 충격을 받게되면 얀의 마찰로 인하여 변형을 억제하므로써 궁극적으로는 후면변형을 줄일 수 있음을 의미한다. 따라서 얀의 인발시험을 인장시험기에서 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 아래 표 1에서 보듯이 CNT 로 처리한 직물의 경우에는 CNT 가 없는 순수 직물에 비하여 인발강도값이 4~5배나 높게나와서 CNT가 마찰력에 기여하고 있음을 확인하였다.After the laminate prepared in Example 1 was cut into 100 mm (L) x 50 mm (W), the drawing strength of the yarn was measured using a fixing fixture. When pulling the yarn out of the fabric, the pullout strength increases if there is friction between the yarn and the yarn. This in turn means that if the yarn is impacted, the deformation of the yarn due to the friction of the yarn can be suppressed, ultimately reducing the rear deformation. Therefore, the pulling test of the yarn was carried out in a tensile tester, and the following results were obtained. As shown in Table 1 below, the CNT treated fabric showed a draw strength value 4 to 5 times higher than the pure CNT-free fabric, confirming that the CNT contributed to the frictional force.

Figure pat00001
Figure pat00001

실험 2 : 굴곡탄성율Experiment 2: flexural modulus

실시예 1에서 제조된 적층재를 사용하여 3점 굴곡시험을 수행하여 굴곡강도와 굴곡탄성률을 측정하였다. 표 2에서 보듯이 CNT- 아라미드직물은 CNT가 없는 경우에 비하여 굴곡강도는 약 26%, 탄성률은 약 14% 높음을 보여주었다. 따라서 CNT-아라미드 직물 소재는 외부로부터의 하중을 받으면 변형에 대한 저항력이 큼을 알 수 있다. The three-point bending test was performed using the laminate prepared in Example 1 to measure flexural strength and flexural modulus. As shown in Table 2, the CNT-aramid fabric showed a flexural strength of about 26% and an elastic modulus of about 14% higher than that of the CNT-free fabric. Therefore, CNT-aramid fabric material is resistant to deformation when subjected to external load.

소재Material 굴곡강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 굴곡탄성률(MPa) Flexural modulus (MPa) 순수 아라미드섬유Pure aramid fiber 24.0 (±0.97)24.0 (+/- 0.97) 3454 (±145)3454 (+/- 145) CNT 함유 아라미드섬유Aramid fiber containing CNT 30.2 (±0.66)30.2 (+/- 0.66) 3953 (±172)3953 (+ - 172)

이와같이 얀의 인발시험과 직물의 굴곡시험을 통하여 본 발명에서 개발한 아라미드에 CNT 첨가와 이를 고정하기 위한 페놀계 수지 적용, 그리고 적층시에 매트릭스로서 열가소성수지인 폴리우레탄 필름을 소재 개발이 방탄성능이 간접적으로 우수할 것임을 입증하고 있다.
As a result of the drawing test of the yarn and the bending test of the fabric, the development of the polyurethane film as a matrix for the lamination of the aramid and the addition of the CNT to the aramid developed by the present invention, It is proving that it will be excellent indirectly.

실험 3: 방탄성능 실험Experiment 3: Bulletproof performance test

상기 실시예에서 제조된 방탄복합재 대하여 방탄성능시험을 수행하였다. 방탄판재 제작을 위하여 600 데니어로 된 아라미드 직물을 400 x 400mm 로 절단한 후에 준비한 CNT 용액에 함침하였다. 이를 적층하면서 층과 층 사이에 폴리우레탄 필름을 넣어서 유압프레스에서 실시예 1과 같은 조건에서 성형을 하였다.The bulletproof composite material prepared in the above example was subjected to a bulletproof performance test. A 600 denier aramid fabric was cut into 400 x 400 mm for impregnation with the prepared CNT solution. A polyurethane film was placed between the layer and the layer while being laminated, and molding was performed under the same conditions as in Example 1 in a hydraulic press.

2번 째 방탄시편은 UHMPE섬유로 구성된 UD 소재와 혼합하는 하이브리드 적층재를 설계하였다. 전면에는 UHMPE UD 소재층을 그리고 후면에는 CNT-아라미드 직물 층으로 구성하였다. 이들 하이브리드 소재를 적층 후에 위와같은 조건에서 성형을 하여 방탄판을 제조하였다.The second bullet specimen was designed as a hybrid laminated material mixed with UD material composed of UHMPE fiber. UHMPE UD layer on the front side and CNT-aramid fabric layer on the back side. After lamination of these hybrid materials, molding was carried out under the above-mentioned conditions to produce a fireproof board.

방탄성능시험은 파편탄과 권총탄 2종류를 사용하였다. 파편탄은 Cal.22 FSP(1.1g, 17grain)를 사용하였으며, Mil-STD-662F(V50 Ballistic Test for Armor) 및 NATO STD-2920규격에 의하여 탄자의 관통과 비관통 확율이 50%를 나타내는 방호한계인 V50값을 측정하였다. 다음은 NIJ STD-0101.06 규격의 level IIIA에서 9mm 르 탄으로 시험을 하여, 탄의 충격에 의한 후면변형 깊이(Back face signature:BFS)를 측정하였다. 이를 측정하기 위하여 유점토(Roma Plastina No.1)를 사용하였다. 규격에 따라서 6발 사격을 하였으며, 시험이 끝난 후에는 유점토의 변형된 깊이를 측정하였다. NIJ 규격은 최대허용 깊이를 44mm로 제한하고 있다.
The ballistic performance test was carried out using two types of shotgun and pistol guns. The fracture shot was used with Cal.22 FSP (1.1g, 17grain) and was protected by the Mil-STD-662F (V50 Ballistic Test for Armor) and NATO STD-2920 The limit V50 value was measured. The following tests were performed on 9 mm lean at level IIIA of the NIJ STD-0101.06 standard, and the back face signature (BFS) was measured by the impact of the shot. To measure this, a clay loam (Roma Plastina No. 1) was used. Six shots were fired according to the standard, and the deformation depth of the oil clay was measured after the test. The NIJ specification limits the maximum allowable depth to 44 mm.

방탄성능 결과Bulletproof performance result

표 3은 방탄시험 결과를 나타낸다. 표 3에서 보듯이 Cal.22 파편탄에 대한 방호력은 CNT-아라미드직물과 UD를 혼성한 하이브리드가 가장 우수하였다. 순수한 CNT-아라미드 직물의 경우에는 순수 UD로 된 방탄판에 비하여 V50값이 약 8% 낮다. 이는 CNT-아라미드 직물의 경우에는 UDd 에 비하여 다소 Brittle한 특성을 나타내어 파편탄에 의한 관통이 용이하게 발생함을 의미한다. 즉 Brittel 한 성질은 CNT의 첨가로 나타난 결과이다.Table 3 shows the result of the bulletproof test. As shown in Table 3, the protective performance against the Cal.22 fragmentary carbon was the best in the case of hybrid hybrid of CNT-aramid fabric and UD. In the case of pure CNT-aramid fabrics, the V50 value is about 8% lower than that of pure UD. This means that the CNT-aramid fabric exhibits a somewhat brittle characteristic as compared with UDd, which means that the penetration of debris can easily occur. That is to say, Brittel properties are the result of addition of CNT.

한편 9mm FMJ 탄에 의한 후면변형에 있어서는 CNT-아라미드 직물이 가장 우수하다. 이는 앞에서 보았듯이 CNT로 인하여 충격시에 얀-얀의 마찰이 크게 일어나서 직물의 변형을 억제하기 때문이며, 이 결과는 본 발병이 우수하다는 것을 의미한다. 이 결과를 UD와 비교시에 약 2배 이상 우수함을 볼 수 있다. 하이브리드의 경우에는 앞서의 2 소재의 중간 값을 취하고 있다. 따라서 방호하고자 하는 시스템이 볼탄을 위주로 한다면 CNT-아라미드 직물로만으로 설계가 가능하며, 파편탄과 볼탄을 동시에 만족해야 하는 시스템의 경우에는 CNT-아라미드와 UD를 혼성한 하이브리드 설계를 적용할 수 있다. 특히 본 발명의 특징은 오늘날 가장 가벼운 방탄소재로 알려져 있는 HMPE UD 형 소재가 동일 면밀도에서 볼탄의 경우에는 본 발명의 소재가 아주 우수함을 알 수 있고, 파편탄의 경우에는 CNT-아라미드 소재와 HMPE UD 소재를 혼성시에 순수 HMPE UD 소재의 성능을 능가한다는 것이다. 이는 방호력 측면에서 만이 아니고 경제성 측면에서도 CNT-아라미드 직물을 사용하면 적어도 20~30%의 비용을 절감할 수 있는 이점을 갖고 있다.On the other hand, the CNT-aramid fabric is the most excellent for the rear deformation by 9mm FMJ carbon. This is because, as mentioned above, the CNT causes a large friction of the yarn-yarn at the time of impact to suppress the deformation of the fabric, and this result means that the present invention is superior. This result is more than twice as high as that of UD. In the case of a hybrid, the median value of the above two materials is taken. Therefore, if the system to be protected is mainly made of bolts, it can be designed only with CNT-aramid fabric. In case of a system that satisfies both shatter and ballast, hybrid design combining CNT-aramid and UD can be applied. Particularly, the present invention is characterized in that the material of the present invention is excellent when the HMPE UD type material, which is known as the lightest bulletproof material in the present day, has the same area density, and the CNT-aramid material and the HMPE UD It is superior to pure HMPE UD material when mixed material. This is advantageous not only in terms of protection but also in terms of economy, at least by 20-30% when using CNT-aramid fabrics.

Figure pat00002
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Claims (9)

탄소나노튜브(CNT) 또는 그라핀 입자를 용매에 분산시켜 함침용액을 준비하는 단계;
방탄섬유를 상기 함침 용액에 함침하고 건조시켜 방탄섬유 복합체를 준비하는 단계;
상기 방탄섬유 복합체를 층상으로 가공하여 방탄섬유 복합체층을 준비하는 단계; 및
상기 방탄섬유 복합체층의 적어도 일 면에 적어도 한 장의 열가소성 수지 필름을 열 압착하여, 상기 방탄섬유 복합체층의 적어도 일 면에 상기 열가소성 수지가 침투되도록 하는 단계를 포함하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법.
Dispersing carbon nanotube (CNT) or graphene particles in a solvent to prepare an impregnation solution;
Impregnating the anti-armor fiber with the impregnation solution and drying to prepare a anti-armor fiber composite;
Preparing a bulletproof fiber composite material layer by processing the bulletproof fiber composite material into a layer; And
And thermally bonding at least one thermoplastic resin film to at least one surface of the anti-armor fiber composite material layer to infiltrate the thermoplastic resin on at least one surface of the anti-armor fiber composite material layer .
제1항에 있어서,
상기 방탄섬유는 얀(yarn) 형태의 단위 섬유, 또는 직물인 것을 특징으로 하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the anti-armor fiber is a unit fiber in the form of a yarn, or a fabric.
제1항에 있어서,
상기 방탄섬유는 아라미드 섬유, 초고분자량폴리에틸렌(UHMPE) 섬유, 나일론 섬유 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the anti-armor fiber comprises at least one fiber selected from the group consisting of aramid fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMPE) fiber, nylon fiber and glass fiber.
제1항에 있어서,
상기 함침용액의 준비단계는 상기 CNT 또는 그라핀 입자와 상기 방탄섬유의 결합을 촉진하는 고분자 수지를, 상기 함침용액에 더 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the preparation step of the impregnation solution further comprises adding a polymer resin to the impregnation solution to promote the bonding of the CNT or graphene particles to the anti-fogging fiber.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 필름은 폴리프로필렌 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoplastic resin film is made of a polypropylene resin, a polyurethane resin, or a polyethylene resin.
제1항에 있어서,
상기 방탄섬유 복합체의 준비 단계 이후에, 상기 방탄섬유 복합체를 상기 CNT 또는 그라핀 입자와 상기 방탄섬유의 결합을 촉진하는 고분자 수지 용액에 함침시키는 단계를 더 포함하는 방탄섬유 복합체 프리프레그의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of impregnating the ballistic resistant fiber composite with a polymer resin solution which promotes bonding of the CNT or graphene particle and the anti-fogging fiber after the step of preparing the anti-fogging fiber composite.
방탄섬유로 이루어진 직물 내에, CNT 또는 그라핀이 고분자 결합제에 의하여 분산 및 부착되어 있고, 상기 CNT 또는 그라핀의 직물 내 함량이 0.1 내지 10 중량%인 방탄섬유 복합체층; 및
상기 방탄섬유 복합체층의 적어도 일면에 형성되고, 적어도 한 장의 열 가소성 수지 필름이 열압착되어 형성된 열압착 수지 필름층을 포함하는 방탄섬유 복합체 프리프레그.
Wherein the CNT or graphene is dispersed and adhered to the fabric by a polymer binder and the content of CNT or graphene in the fabric is 0.1 to 10% by weight; And
And a thermally compression-bonded resin film layer formed on at least one surface of the bulletproof fiber composite layer and formed by thermally pressing at least one thermoplastic resin film.
제6항의 방탄섬유 복합체 프리프레그가 상기 열압착 수지 필름층을 접합층으로 하여 반복되어 적층된 프리프레그 적층체를 포함하는 방탄부재.
A bulletproof member comprising the prepreg laminate in which the bulletproof fiber composite prepreg of claim 6 is repeatedly laminated with the thermosetting resin film layer as a bonding layer.
제8항에 있어서,
상기 방탄부재는 서로다른 방탄섬유를 포함하는 이종의 프리프레그의 적층 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄부재.



9. The method of claim 8,
Wherein the bulletproof member includes a laminated portion of different types of prepregs including different anti-tarnish fibers.



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