KR20160074931A - Aramid composite and helmet manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방탄성능을 유지하면서도 경량성이 크게 향상되고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있고, 헬멧 성형성도 뛰어난 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧에 관한 것이다.
The present invention relates to an aramid composite material and a helmet made therefrom. More particularly, the present invention relates to an aramid composite material and a helmet made therefrom, which are capable of greatly improving lightweight, minimizing rear surface deformation upon landing, .
방탄제품은 탄환이나 포탄으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 방탄제품의 방탄 성능은 사용하는 재료에 따라 방탄 성능이 크게 좌우된다.Bulletproof products are products for protecting the human body from bullets and shells. The bulletproof performance of bulletproof products greatly depends on the materials used.
이러한 방탄용 재료 중 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra high molecular weight polyethylene)은 물보다 낮은 0.98의 비중을 가지고 있어 방탄용 재료로 널리 사용하고 있다.Among these bulletproof materials, ultra high molecular weight polyethylene has a specific gravity of 0.98 lower than water and is widely used as a bullet proof material.
그러나, 초고분자량 폴리에틸렌은 사용 중 물리적 충격을 받는 경우 변형이 크게 일어날 수 있고 열에 약한 특성이 있다. 특히, 헬멧에 적용하는 경우에는 탄 충돌시 국부적으로 내부 표면층이 헬멧 내부까지 변형으로 이어져 허용 안전 이격거리보다 큰 변형이 일어남으로써 우수한 방탄 성능을 얻는데 한계가 있는 실정이었다.However, ultrahigh molecular weight polyethylene has a characteristic of being highly deformed when subjected to a physical impact during use and weak to heat. Particularly in the case of applying to a helmet, there is a limit in achieving excellent bulletproof performance by locally deforming the inner surface layer to the inside of the helmet at the time of a shot collision, and deformation greater than the allowable safety clearance distance occurs.
다른 방탄용 재료 중 일반적으로, 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.Among other anti-bulletproof materials, wholly aromatic polyamide fibers commonly referred to as aramid fibers include para-aramid fibers having a structure in which benzene rings are linearly connected through an amide group (-CONH) and non-aramid fibers do. Para-aramid fibers have excellent properties such as high strength, high elasticity and low shrinkage, and they are widely used for anti-bullet applications because they have a strong strength enough to lift a 2-tonne automobile by a thin thread having a thickness of about 5 mm.
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.The composite material for bulletproofing typically comprises aramid fabrics made by using para-aramid fibers, dipping these aramid fabrics in a resin and drying them to produce semi-cured aramid fabrics, laminating these semi-cured aramid fabrics in layers and curing It completes.
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.However, when the semi-hardened aramid fabric is produced using the immersion process, the amount of the impregnated resin varies depending on the concentration of the resin solution and the squeegee pressure, so that a uniformly weighted semi-hardened aramid fabric can not be obtained. Since the resin is impregnated on both sides, it has been difficult to obtain a semi-hardened aramid fabric having excellent light weight.
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.In addition, the phenolic resin used in the production of the semi-cured aramid fabric generally has poor moldability due to its rigid nature and fails to provide strong adhesion to the aramid fabric.
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.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0075190 discloses a hybrid composite having a structure in which an aramid prepreg impregnated with a resin in an aramid fabric and a polyolefin prepreg impregnated with a resin in a polyolefin fabric are laminated, Discloses a method for manufacturing a helmet.
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.As another prior art, Korean Patent Registration No. 10-0936059 discloses a hybrid composite material in which aramid fiber prepregs and ultrahigh molecular weight polyethylene fiber prepregs are laminated on both sides of a unidirectional fabric in which ultra high molecular weight polyethylene fibers are arranged in one direction, The helmet is a bulletproof helmet.
그러나, 상기 종래기술들은 하이브리드 복합재 내에 내충격성이 우수한 아라미드 섬유 또는 아라미드 직물의 함량비율이 너무 낮아서 방탄성은 유지되나 착탄시 후변변형을 줄이는데 한계가 있었다.However, in the above-mentioned prior arts, the content ratio of aramid fibers or aramid fabrics excellent in impact resistance is too low in the hybrid composite material, so that the anti-bulletproof property is maintained, but there is a limit in reducing backward deformation at the time of landing.
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.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0075190 discloses a method for producing an aramid fabric or an ultra high molecular weight polyethylene fabric, which comprises impregnating a resin into an aramid fabric or ultra high molecular weight polyethylene fabric, And (iii) a unidirectional fabric having a first fiber layer and a second fiber layer which are different in fiber arrangement direction from each other. However, in the case of the conventional method, Since the unidirectional fabric has a two-layer structure, the bulletproof performance is excellent, but it is difficult to reduce the weight and the content ratio of the aramid material excellent in shock absorbing ability is low, so there is a limit in reducing the rear surface deformation of the bulletproof helmet.
본 발명의 과제는 방탄성이 우수하면서도 경량이고 착탄시 충격을 잘 흡수하여 후면변형을 최소화할 수 있고, 성형성도 뛰어난 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide an aramid composite material which is excellent in elasticity and light weight, absorbs impacts at the time of landing, minimizes rear deformation, and is also excellent in moldability, and a helmet made therefrom.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 아라미드 직물 프리프레그(1), 아라미드 직물 라미네이트(2), 열가소성 접착필름(3), 일방향성 원단(4), 열가소성 접착필름(5), 아라미드 직물 라미네이트(6) 및 아라미드 직물 프리프레그(7)들이 차례로 적층한 후 이들을 가열, 가압하여 아라미드 복합재를 제조한다.In order to achieve the above object, an aramid fabric prepreg 1, an aramid fabric laminate 2, a thermoplastic adhesive film 3, a unidirectional fabric 4, a thermoplastic adhesive film 5, an aramid fabric laminate 6, And
또한, 본 발명은 상기 아라미드 복합재를 금형 내에 투입하여 헬멧을 성형한다.Further, in the present invention, the aramid composite material is injected into a mold to form a helmet.
본 발명에서는 일방향성 원단(4)과 아라미드 직물 라미네이트(2,6)의 접착력 개선을 위해 상기 일방향성 원단(4)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4) 사이 각각에 열가소성 접착필름(3,5)을 적층한다.
In the present invention, a thermoplastic adhesive film (3,5) is provided between the unidirectional fabric (4) and the aramid fabric laminate (2,4) to improve the adhesion between the unidirectional fabric (4) and the aramid fabric laminates (2,6) .
본 발명의 아라미드 복합재는 일방향성 원단(4)과 아라미드 직물 라미네이트(2,6)의 접착력을 향상시켜 헬멧 성형시 아라미드 복합재를 이루는 층간 분리가 방지되어 헬멧 성형성이 향상된다. 또한, 본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 가볍고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.
The aramid composite according to the present invention improves adhesion between the unidirectional fabric 4 and the aramid fabric laminates 2 and 6, thereby preventing delamination of the aramid composite material during helmet formation, thereby improving the helmet formability. In addition, the aramid composite material of the present invention and the helmet made therefrom can absorb shock at the time of adhering, so that it is excellent in elasticity and at the same time, it can be lightweight and minimizes rear deformation upon landing.
도 1은 본 발명에 따른 아라미드 복합재의 단면 개략도.1 is a schematic cross-sectional view of an aramid composite according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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 있는 열가소성 접착필름(3); (ⅳ) 상기 열가소성 접착필름(3) 상에 적층되어 있으며, 고강도 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(4); (ⅴ) 상기 일방향성 원단(3) 상에 적층되어 있는 열가소성 접착필름(5); (ⅵ) 상기 열가소성 접착필름(5) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(6); 및 (ⅶ) 열가소성 접착필름(5) 상에 적층된 상기 아라미드 직물 라미네이트(6) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(7);를 포함한다.As shown in FIG. 1, the aramid composite according to the present invention comprises (i) an aramid fabric prepreg 1 impregnated with an aramid fabric; (Ii) an aramid fabric laminate (2) laminated on the aramid fabric prepreg (1), the aramid fabric laminate having a structure in which a resin layer is formed on at least one side of the aramid fabric; (Iii) a thermoplastic adhesive film (3) laminated on said aramid fabric laminate (2); (Iv) a unidirectional fabric 4 laminated on the thermoplastic adhesive film 3 and having high-strength fibers arranged in one direction; (V) a thermoplastic adhesive film (5) laminated on the unidirectional raw fabric (3); (Vi) an aramid fabric laminate (6) laminated on the thermoplastic adhesive film (5) and having a structure in which a resin layer is formed on at least one side of the aramid fabric; And an aramid fabric prepreg 7 laminated on the aramid fabric laminate 6 laminated on a thermoplastic adhesive film 5 and impregnated with a resin in the aramid fabric.
상기 일방향성 원단(4)에 일방향으로 배열되어 있는 고강도 섬유는 아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유 또는 탄소섬유 이며, 상기 일방향성 원단(4)에는 서로 다른 2종 이상의 고강도 섬유가 함께 일방향으로 배열되어 있을 수도 있다.The high strength fibers arranged in one direction on the unidirectional fabric 4 are aramid fibers, ultra high molecular weight polyethylene fibers or carbon fibers, and two or more different high strength fibers are arranged in one direction in the unidirectional fabric 4 It is possible.
본 발명에서는 일방향성 원단(4)과 아라미드 직물 라미네이트(2,6)의 접착력 개선을 위해 상기 일방향성 원단(4)과 아라미드 직물 라미네이트(2,4) 사이 각각에 열가소성 접착필름(3,5)을 적층해 준다.In the present invention, a thermoplastic adhesive film (3,5) is provided between the unidirectional fabric (4) and the aramid fabric laminate (2,4) to improve the adhesion between the unidirectional fabric (4) and the aramid fabric laminates (2,6) Respectively.
열가소성 접착필름(3,5)은 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(Etylene-Vinyl Acetate Copolymer) 및 열가소성 폴리우레탄수지 중에서 선택된 1종 또는 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된다.The thermoplastic adhesive films (3, 5) are composed of one kind or a thermoplastic polyurethane resin selected from an ethylene-vinyl acetate copolymer (ethylene-vinyl acetate copolymer) and a thermoplastic polyurethane resin.
아라미드 직물 프리프레그(1)를 구성하는 아라미드 직물에 함침되어 있는 상기의 수지는 열경화성 수지이며, 바람직하기로는 페놀릭 수지 등이다.The above-mentioned resin impregnated in the aramid fabric constituting the aramid fabric prepreg 1 is a thermosetting resin, preferably a phenolic resin or the like.
상기 아라미드 직물 라미네이트(2,6)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.The resin layer constituting the aramid fabric laminate (2, 6), that is, the resin layer formed on at least one side of the aramid fabric, may be a resin film laminated on at least one side of the aramid fabric or coated on at least one side of the aramid fabric But it is more preferable that the resin film is lightweight.
상기 아라미드 직물 라미네이트(2,6)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.The resin layer constituting the aramid fabric laminate (2, 6), that is, the resin layer formed on at least one side of the aramid fabric, preferably comprises a phenol resin, a polyvinyl butyral resin and a plasticizer, The molecular weight of the resin is preferably 500 to 3,000, and the molecular weight of the polyvinyl butyral resin is preferably 30,000 to 120,000.
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.If the molecular weight of the polyvinyl butyral resin is lower than the above range, the resin film becomes fragile and the resin granules fall off when the wrapped aramid composite is loosened, and the performance of the bullet-proof helmet thus produced deteriorates.
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.If the molecular weight of the phenolic resin is higher than the above range, the resin film becomes fragile and the resin granules fall off when the wrapped aramid composite is loosened, and the performance of the helmet thus produced deteriorates.
상기 가소제로는 알킬렌, 폴리알킬렌 글리콜, 벤조에이트, 지방족 디올, 알킬렌 폴리올, 및 디에스테르 중 적어도 하나일 수 있다.The plasticizer may be at least one of alkylene, polyalkylene glycol, benzoate, aliphatic diol, alkylene polyol, and diester.
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.The aramid fiber and the aramid fabric constituting the aramid composite of the present invention can be produced by the following method. An aromatic diamine and an aromatic diacid chloride are polymerized in a polymerization solvent to prepare an aromatic polyamide polymer, and then the radial dope containing the aromatic polyamide polymer is spun through a spinneret and solidified to produce an aramid fiber.
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.The aramid fiber preferably has a total fineness in the range of 600 to 3,000 denier. If the total fineness is less than 500 denier, the productivity may be lowered since the density after the weaving is increased, whereas if the total fineness exceeds 4,000 denier, the weaving performance may be lowered.
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.It is preferable that the aramid fiber has a tensile strength of 20 g / d or more. If aramid fibers having a low tensile strength are used, it is difficult to obtain a bulletproof performance as required in the industry.
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.The aramid fabric serving as a support for the high strength fiber composite can use various types of fabrics, but it is possible to use an aramid fabric which provides excellent bulletproof performance and is relatively easy to manufacture.
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.The aramid fabric prepared by the above-mentioned method is applied to the warp yarn to produce the warp beam, the warp beam is set on the weaving machine, and the aramid yarn is weighed to complete the aramid fabric. At this time, the aramid fabric is preferably a plain weave or a basket weave fabric. Since the plain weave or the basket weave is formed by forming a warp and weft with a constant curvature, when an external force such as bullet is received, the external force is uniformly distributed throughout the fabric, thereby providing excellent bulletproof performance.
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.Also, the aramid fabric preferably has a density of 150 to 520 g / m < 2 >. If the density is too low, a space may be formed in the fabric, which may result in deterioration of the bulletproof performance. If the density is too high, the fabrication of the fabric is not easy and the production efficiency may be greatly reduced.
본 발명에 따른 아라미드 복합재는 상기 아라미드 직물 프리프레그(1), 아라미드 직물 라미네이트(2), 열가소성 접착필름(3), 일방향성 원단(4), 열가소성 접착필름(5), 아라미드 직물 라미레이트(6) 및 아라미드 직물 프리프레그(7)들이 차례로 적층한 다음, 이들을 가압, 가열하여 제조한다.The aramid composite according to the present invention comprises the aramid fabric prepreg 1, the aramid fabric laminate 2, the thermoplastic adhesive film 3, the unidirectional fabric 4, the thermoplastic adhesive film 5, the aramid fabric laminate 6 ) And the
본 발명에 따른 헬멧은 상기 아라미드 복합재 다수매를 헬멧 제조용 몰드에 삽입한 후 가압, 성형하여 제조한다.The helmet according to the present invention is manufactured by inserting a plurality of aramid composite materials into a mold for manufacturing a helmet and pressing and molding the same.
본 발명에 따른 헬멧은 상기 아라미드 복합재를 포함하되, 전체무게가 1,400g 이하이고, MIL-STD 662F 규정에 따라 측정된 평균속도(V50)가 610~660m/s이고, NIJ LEVEL ⅢA규정에 따라 9mm FMJ를 이용하여 426±15m/s 속도에서의 후면변형이 25~30㎜이다.The helmet according to the present invention includes the aramid composite material and has a total weight of 1,400 g or less, an average speed (V50) measured in accordance with MIL-STD 662F of 610 to 660 m / s, and 9 mm The back deformation at 426 ± 15 m / s is 25 ~ 30 mm using FMJ.
본 발명의 아라미드 복합재는 일방향성 원단(4)과 아라미드 직물 라미네이트(2,6)의 접착력을 향상시켜 헬멧 성형시 아라미드 복합재를 이루는 층간 분리가 방지되어 헬멧 성형성이 향상된다. 또한, 본 발명의 아라미드 복합재 및 이로 제조된 헬멧은 착탄시 충격을 잘 흡수하여 방탄성이 우수함과 동시에 가볍고 착탄시 후면변형을 최소화할 수 있다.The aramid composite according to the present invention improves adhesion between the unidirectional fabric 4 and the aramid fabric laminates 2 and 6 to prevent delamination of the aramid composite material during helmet formation, thereby improving the helmet formability. In addition, the aramid composite material of the present invention and the helmet made therefrom can absorb shock at the time of adhering, so that it is excellent in elasticity and at the same time, it can be lightweight and minimizes rear deformation upon landing.
이하, 실시예들과 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. It should be noted, however, that the scope of the present invention should not be limited by the following examples.
실시예Example 1 One
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.A polyparaphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diacid chloride, in a N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, Was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a radial dope. The radial dope was radiated through a spinneret and then solidified to produce a 3,000 denier wholly aromatic aramid fiber.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.The aramid fibers were then applied to warp and weft yarns, respectively, and woven into plain weave to produce an aramid fabric having a density of 450 g / m < 2 >.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,7)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenol resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,7).
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(2,6)를 제조하였다.On the other hand, a 65% by weight phenol resin having a molecular weight of 550 and a 35% by weight polyvinyl butyral resin having a molecular weight of 90,000 were dissolved in a methanol solvent, methanol was removed to prepare a resin film, The resin film was laminated on one side of the produced aramid fabric to produce an aramid fabric laminate (2,6).
한편, 상기와 같이 제조된 아라미드 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(4)을 제조하였다.On the other hand, the aramid fibers prepared as described above were arranged in the transverse direction to produce the aramid unidirectional fabric 4.
한편, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 이형지 상에 코팅, 건조한 후 이형지를 박리하여 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체로 구성된 열가소성 접착필름(3,7)을 제조하였다.On the other hand, the ethylene-vinyl acetate copolymer was coated on a release paper and dried, and the release paper was peeled off to prepare a thermoplastic adhesive film (3, 7) composed of an ethylene-vinyl acetate copolymer.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 열가소성 접착필름(3)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(3) 상에 아라미드 일방향성 원단(4)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(4) 상에 열가소성 접착필름(5)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(5) 상에 아라미드 직물 라미네이트(6)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(6) 상에 아라미드 직물 프리프레그(7)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate 2 is laminated on the aramid fabric prepreg 1 produced as described above, the thermoplastic adhesive film 3 is laminated on the aramid fabric laminate 2, The aramid unidirectional fabric 4 is laminated on the adhesive film 3 and the thermoplastic adhesive film 5 is laminated on the aramid unidirectional fabric 4 and then the aramid unidirectional fabric 4 is laminated on the thermoplastic adhesive film 5, And the
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 17 aramid composites prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet, and the helmet was manufactured by press molding at a pressure of 10 mpa and a temperature of 120 캜 for 20 minutes.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.Table 1 shows the results of measuring the average speed and back deformation of the manufactured helmet.
실시예Example 2 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.A polyparaphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diacid chloride, in a N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, Was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a radial dope. The radial dope was radiated through a spinneret and then solidified to produce a 3,000 denier wholly aromatic aramid fiber.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.The aramid fibers were then applied to warp and weft yarns, respectively, and woven into plain weave to produce an aramid fabric having a density of 450 g / m < 2 >.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 분자량이 2,000인 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그(1,7)를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenol resin having a molecular weight of 2,000 to prepare an aramid fabric prepreg (1,7).
상기와 같이 제조된 아라미드 직물 일면에 상기 페놀수지를 코팅하여 아라미드 직물 라미네이트(2,6)를 제조하였다.An aramid fabric laminate (2,6) was prepared by coating the phenolic resin on one side of the aramid fabric prepared as described above.
한편, 상기와 같이 제조된 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 횡방향으로 배열시켜 아라미드 일방향성 원단(4)을 제조하였다.On the other hand, the aramid unidirectional fabric 4 was prepared by arranging the ultrahigh molecular weight polyethylene fibers prepared as described above in the transverse direction.
한편, 열가소성 폴리우레탄 수지를 이형지 상에 코팅, 건조한 후 이형지를 박리하여 열가소성 폴리우레탄 수지로 구성된 열가소성 접착필름(3,7)을 제조하였다.On the other hand, the thermoplastic polyurethane resin was coated on a release paper and dried, and the release paper was peeled off to produce a thermoplastic adhesive film (3, 7) composed of a thermoplastic polyurethane resin.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 아라미드 직물 라미네이트(2)를 적층하고, 다시 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 열가소성 접착필름(3)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(3) 상에 아라미드 일방향성 원단(4)을 적층하고, 다시 상기 아라미드 일방향성 원단(4) 상에 열가소성 접착필름(5)을 적층하고, 다시 상기 열가소성 접착필름(5) 상에 아라미드 직물 라미네이트(6)를 적층하고, 마지막으로 상기 아라미드 직물 라미네이트(6) 상에 아라미드 직물 프리프레그(7)를 적층한 다음, 이들을 가열, 가압하여 아라미드 복합재를 제조하였다.Next, the aramid fabric laminate 2 is laminated on the aramid fabric prepreg 1 produced as described above, the thermoplastic adhesive film 3 is laminated on the aramid fabric laminate 2, The aramid unidirectional fabric 4 is laminated on the adhesive film 3 and the thermoplastic adhesive film 5 is laminated on the aramid unidirectional fabric 4 and then the aramid unidirectional fabric 4 is laminated on the thermoplastic adhesive film 5, And the
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 17 aramid composites prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet, and the helmet was manufactured by press molding at a pressure of 10 mpa and a temperature of 120 캜 for 20 minutes.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
Table 1 shows the results of measuring the average speed and back deformation of the manufactured helmet.
비교실시예Comparative Example 1 One
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.A polyparaphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diacid chloride, in a N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, Was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a radial dope. The radial dope was radiated through a spinneret and then solidified to produce a 3,000 denier wholly aromatic aramid fiber.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.The aramid fibers were then applied to warp and weft yarns, respectively, and woven into plain weave to produce an aramid fabric having a density of 450 g / m < 2 >.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenol resin to prepare an aramid fabric prepreg.
한편, 올레핀 직물에 비닐에스터수지를 함침시켜 올레핀 직물 프리프레그를 제조하였다.On the other hand, the olefin fabric was impregnated with a vinyl ester resin to prepare an olefin fabric prepreg.
다음으로, 상기와 같이 제조된 아라미드 직물 프리프레그 상에 올레핀 직물 프리프레그를 적층한다음 이들을 가열, 가압하여 하이브리드 복합재를 제조하였다.Next, an olefin fabric prepreg was laminated on the aramid fabric prepreg prepared as described above, and then heated and pressed to produce a hybrid composite material.
다음으로, 상기와 같이 제조된 하이브리드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 17 hybrid composite materials prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet, and the helmet was manufactured by press molding at a pressure of 10 mpa and a temperature of 120 캜 for 20 minutes.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
Table 1 shows the results of measuring the average speed and back deformation of the manufactured helmet.
비교실시예Comparative Example 2 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.A polyparaphenylene terephthalamide polymer was prepared by polymerizing para-phenylenediamine, an aromatic diamine, and terephthaloyl dichloride, an aromatic diacid chloride, in a N-methyl-2-pyrrolidone polymerization solvent, Was dissolved in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a radial dope. The radial dope was radiated through a spinneret and then solidified to produce a 3,000 denier wholly aromatic aramid fiber.
그 후, 상기 아라미드 섬유를 경사 및 위사에 각각 적용하고 평직으로 직조하여 450g/㎡의 밀도를 갖는 아라미드 직물을 제조하였다.The aramid fibers were then applied to warp and weft yarns, respectively, and woven into plain weave to produce an aramid fabric having a density of 450 g / m < 2 >.
상기와 같이 제조된 아라미드 직물에 페놀수지를 함침시켜 아라미드 직물 프리프레그를 제조하였다.The aramid fabric prepared as described above was impregnated with a phenol resin to prepare an aramid fabric prepreg.
한편, 초고분자량 폴리에틸렌 직물에 비닐에스터수지를 함침시켜 초고분자량 폴리에틸렌 직물 프리프레그를 제조하였다.On the other hand, ultra high molecular weight polyethylene woven fabric prepregs were impregnated with vinyl ester resin to prepare ultra high molecular weight polyethylene woven fabric prepregs.
한편, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 횡방향으로 배열시켜 초고분자량 폴리에틸렌 일방향성 원단을 제조하였다.On the other hand, ultrahigh molecular weight polyethylene unidirectional fabrics were prepared by arranging ultra high molecular weight polyethylene fibers in the transverse direction.
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.Next, an ultrahigh molecular weight polyethylene unidirectional fabric is laminated on the aramid fabric prepreg prepared as described above, and an ultrahigh molecular weight polyethylene fabric prepreg is laminated on the ultrahigh molecular weight polyethylene unidirectional fabric. Then, they are heated and pressed to form a hybrid composite .
다음으로, 상기와 같이 제조된 하이브리드 복합재 17매를 헬멧 제조용 몰드에삽입하고 10mpa의 압력 및 120℃의 온도하에서 20분간 가압성형하여 헬멧을 제조하였다.Next, 17 hybrid composite materials prepared as described above were inserted into a mold for manufacturing a helmet, and the helmet was manufactured by press molding at a pressure of 10 mpa and a temperature of 120 캜 for 20 minutes.
제조된 헬멧의 평균속도 및 후면변형을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
Table 1 shows the results of measuring the average speed and back deformation of the manufactured helmet.
[m/s]Average speed (V0)
[m / s]
[㎜]Rear deformation
[Mm]
표 1의 평균속도(V0)와 후면변형은 아래 방법으로 평가하였다.The mean velocity (V0) and backside deformation in Table 1 were evaluated by the following methods.
평균속도(Average speed ( V50V50 ) 및 후면 변형 측정) And back deformation measurement
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.The average speed (m / s) that indirectly indicates the degree of bulletproof performance of the composite fabric was found to be the speed and partial penetration of full penetration using Cal.22 caliber fragment shot (FSP) according to MIL-STD-662F Were measured from averaged speed.
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.
Rear deformation was measured by the maximum diameter (mm) of the protruding part of the rear side of the composite fabric by impact at 426 ± 15m / s using 9mm FMJ according to NIJ LEVEL ⅢA specification.
1,7 : 아라미드 직물 프리프레그
2,6 : 아라미드 직물 라미네이트
3,5 : 열가소성 접착필름
4 : 일방향성 원단1,7: aramid fabric prepreg
2,6: aramid fabric laminate
3,5: Thermoplastic adhesive film
4: Unidirectional fabric
Claims (9)
(ⅱ) 상기 아라미드 직물 프리프레그(1) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(2);
(ⅲ) 상기 상기 아라미드 직물 라미네이트(2) 상에 적층되어 있는 열가소성 접착필름(3);
(ⅳ) 열가소성 접착필름(3) 상에 적층되어 있으며, 고강도 섬유가 일방향으로 배열되어 있는 일방향성 원단(4);
(ⅴ) 상기 일방향성 원단(3) 상에 적층되어 있는 열가소성 접착필름(5);
(ⅵ) 상기 열가소성 접착필름(5) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물의 적어도 일면에 수지층이 형성된 구조를 갖는 아라미드 직물 라미네이트(6); 및
(ⅶ) 열가소성 접착필름(5) 상에 적층된 상기 아라미드 직물 라미네이트(6) 상에 적층되어 있으며, 아라미드 직물에 수지가 함침되어 있는 아라미드 직물 프리프레그(7);를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 복합재.(I) an aramid fabric prepreg (1) impregnated with a resin in an aramid fabric;
(Ii) an aramid fabric laminate (2) laminated on the aramid fabric prepreg (1), the aramid fabric laminate having a structure in which a resin layer is formed on at least one side of the aramid fabric;
(Iii) a thermoplastic adhesive film (3) laminated on said aramid fabric laminate (2);
(Iv) a unidirectional fabric 4 laminated on the thermoplastic adhesive film 3 and having high-strength fibers arranged in one direction;
(V) a thermoplastic adhesive film (5) laminated on the unidirectional raw fabric (3);
(Vi) an aramid fabric laminate (6) laminated on the thermoplastic adhesive film (5) and having a structure in which a resin layer is formed on at least one side of the aramid fabric; And
(Iii) an aramid fabric prepreg (7) laminated on the aramid fabric laminate (6) laminated on a thermoplastic adhesive film (5), the aramid fabric prepreg (7) impregnated with a resin in the aramid fabric Composite.
An aramid composite according to any one of claims 1 to 8, wherein the total weight is not more than 1,400 g, the average speed (V50) measured in accordance with MIL-STD 662F is 610 to 660 m / s and the NIJ LEVEL IIA Wherein the rear deformation at a speed of 426 ± 15 m / s is 25 to 30 mm using 9 mm FMJ.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |