KR20170119326A - 탄도 저항성 시트 및 이러한 시트의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 코어 층(12-1) 및 2 개의 페이스 층(12-2; 12-3)을 가진 3 층 하이브리드 구조를 포함하는 탄도 저항성 시트에 관한 것으로서, 이때 상기 코어 층은 제 1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나의 제 1 단층을 포함하고, 각각의 상기 페이스 층은, 각각 제 2 UD 배향된 섬유 및 제 3 UD 배향된 섬유를 포함하는 적어도 하나의 제 2 단층 및 적어도 하나의 제 3 단층을 포함하며, 상기 페이스 층의 강성이 코어 층의 강성보다 크다.

Description

탄도 저항성 시트 및 이러한 시트의 용도
본원에 개시된 실시양태는 탄도 저항성(ballistic resistant) 시트, 상기 시트를 포함하는 물품 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 당업계에서, 본 발명에 따른 탄도 저항성 시트는 하이브리드 탄도 저항성 시트로 종종 지칭된다. 이 실시양태는 특히 탄도 저항성 물품, 바람직하게는 연질 탄도 저항성 물품(예 : 탄도 저항성 조끼 등)의 제조를 용이하게 하도록 구성된다. 바람직한 형태에서, 탄도 저항성 시트는, 제 1 단방향-배향된 강화 섬유 및 임의적으로 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 1 단층으로 형성된 코어 층을 포함하며, 이때 상기 코어 층이 각각의 페이스 층에 끼워져 있고, 각각의 페이스 층이 제 2 단방향-배향된 강화 섬유 및 임의적으로 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개의 제 2 단층으로 형성되는, 다중 단층 구조이다.
매트릭스 물질과 함께 단방향(UD) 배향된 강화 섬유를 함유하는 다중 단층을 포함하는 탄도 저항성 시트는, 예를 들면, 미국 특허 제 4,623,574 호, 제 5,766,725 호 및 제 7,527,854 호 및 미국 특허 출원 공개 번호 제 2010/0064404 호(이들 각각의 전체 내용을 본원에 참고로 명시적으로 인용함)로부터 공지되어 있다.
탄도 저항성 시트는 또한 WO2012/150169로부터 추가로 공지되어 있다. 이 공보에는, 제 1 종류의 얀을 갖는 라미네이트를 포함하는 제 1 층('제 1 스택') 및 제 2 종류의 얀을 갖는 라미네이트를 포함하는 제 2 층('제 2 스택')을 포함하는 2층 하이브리드 구조가 개시되어 있다. 제 1 종류의 얀 및 제 2 종류의 얀은 선형 밀도 또는 두께가 상이하다. 일부 매트릭스 물질은 엘라스토머 및 에폭시 수지를 포함하는 것으로 3 페이지에 언급되어 있다. 실시예는 상이한 유형의 아라미드 섬유 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체를 매트릭스 물질로서 개시한다. 3 층 섬유 기반 하이브리드 구조에 대한 언급은 없다.
탄도 저항성 시트는 또한 WO2008/077605로부터 공지되어 있다. 이 공보는 탄도 저항성 시트의 제조를 개시하고 있으며, 여기에서 탄도 저항성 시트는 단방향 폴리에틸렌 섬유 및 매트릭스 물질을 갖는 단층들로 구성된다. 실시예에 개시된 매트릭스 물질은 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체이다. 또한, 세라믹 타격면(strike face)과 결합된 압축된 탄도 저항성 시트에 기초한 탄도 저항성 성형품(임의적으로, 세라믹 타격면과 탄도 저항성 시트 사이에 금속층이 포함됨)이 개시되어 있다. 역시 3 층 섬유 기반 하이브리드 구조에 대한 언급은 없다.
탄도 저항성 시트 및 복합체 물품은 또한 US2012/0156452로부터 알려져 있다. 이 공보에는, 적어도 부분적으로 매트릭스로 매립된 복수의 섬유를 갖는 복합체 구조물이 개시되어 있다. 상기 매트릭스에 섬유가 (다양한) 접착 수준으로 접착될 수 있다. 복합체 물품 내에서 공간적으로 예를 들면 섬유의 하나의 길이를 따라, 또는 소정 층 내의 섬유 사이에서 섬유와 매트릭스 사이의 접착 수준이 변화될 수 있거나, 복합체 물품의 에너지 흡수를 증가시키려는 의도로, 즉 복합체의 탄환 정지 능력을 개선하고자, 복합체 물품의 층간의 접착력이 변화될 수 있다.
탄도 저항성 시트는 또한 WO2005/066577로부터 공지되어 있다. 이 공보에는, 적어도 1.2 GPa의 강도 및 적어도 40GPa의 모듈러스를 갖는 단방향-배향된 섬유 및 결합제의 단층을 포함하는 시트 및 탄도 저항성 시트의 외부 표면의 다공성 분리 필름이 개시되어 있다.
연질 탄도 저항성 제품 및 성형품을 비롯한 탄도 저항성 물품의 개선에 대한 지속적인 연구가 있어 왔다. 이러한 개선은 드레이프성(drapability)이 개선된 물품을 포함할 수 있다. 개선된 드레이프성은, 조끼의 편안한 착용감이 개선됨과 동시에 탄도 보호성이 크게 감소되지 않음을 의미한다. 달리, 이는, 탄도 보호성이 개선되면서도 대략 일정한 편안한 착용감과 관련될 수 있다. 탄도 보호성이 더욱 개선되는 것이 바람직하다. 이러한 탄도 보호성은, 흔히 V50(탄환의 50%가 정지되는 경우) 또는 VO(모든 탄환이 탄도 저항성 물품에 의해 정지되는 경우)로 칭해지는 탄환 정지 특성(이는 또한 탄도 에너지 흡수로 표시될 수도 있음) 또는 외상 또는 배면(backface) 변형의 감소와 관련된다. 탄도 저항성 시트는 예를 들어, 탄환 및 탄도 조각에 대한 보호를 제공한다.
본 발명은 구체적으로, 그러한 탄도 저항성 시트 및 그로부터의 연질 탄도 저항성 물품을 제공하고자 한다.
일반적으로, 본원에 개시된 실시양태는 하이브리드 탄도 저항성 시트, 상기 시트를 포함하는 물품 및 이들을 제조하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 탄도 저항성 시트는 코어 층 및 페이스 층을 포함할 것이다. 코어 층은 제 1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 1 단층을 포함할 수 있고, 페이스 층(12-2 및 12-3)은 각각, 제 2 및 제 3 UD 배향된 섬유(본원에서 UD 섬유라고도 함) 및 매트릭스 물질을 포함하는, 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 2 개의, 제 2 및 제 3 단층을 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 탄도 저항성 시트(12)는 적어도 하나의 코어 층(12-1) 및 본원에서 페이스 층(12-2, 12-3)으로 칭해지는 외층을 포함하여, '페이스 층/코어 층/페이스 층'의 3층 하이브리드 구조를 형성한다. 이들 외층 또는 페이스 층 중 하나(12-2)(당업계에서 전형적으로 타격면(strike face)로 불리움)는, 위협 또는 충격을 받게 되고, 다른 외층(12-3)은 상기 위협으로부터 멀리 떨어져 있을 것이다. 이러한 층은 종종 당업계에서 배면(back face)으로 지칭된다. 상기 코어 층 및 페이스 층은 단층으로 또는 미리 조립된 단층들의 세트(본원에서는 서브-시트(sub-sheet)로 지칭됨)로 구성될 수 있다. 상기 외층 또는 페이스 층 각각은 동일하거나 상이한 구조 및/또는 조성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 탄도 저항성 시트의 개략적인 단면도로서, 탄도 위협에 가까운 위치에 있는 페이스 층(12-2)(타격면), 코어 층(12-1) 및 탄도 위협에서 멀리 떨어져있는 페이스 층(12-3)(배면)을 보여준다.
본 발명의 일 실시양태는 3 층 하이브리드 구조를 포함하는 탄도 저항성 시트(12)에 관한 것으로, 상기 3 층 하이브리드 구조는 코어 층(12-1) 및 2 개의 페이스 층(12-2; 12-3)을 포함하고, 이때 상기 코어 층은 제 1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 1 단층을 포함하고, 각각의 상기 페이스 층(12-2, 12-3)은 제 2 UD 배향된 섬유 및 제 3 UD 배향된 섬유를 각각 포함하는 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 2 단층 및 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 3 단층을 포함하며, 페이스 층의 유연성(flexibility)이 코어 층의 유연성보다 크다.
본 발명의 일 실시양태는 3 층 하이브리드 구조를 포함하는 탄도 저항성 시트(12)에 관한 것으로, 상기 3 층 하이브리드 구조는 코어 층(12-1) 및 2 개의 페이스 층(12-2; 12-3)을 포함하고, 이때 상기 코어 층은 제 1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 1 단층을 포함하고, 각각의 상기 페이스 층(12-2, 12-3)은 제 2 UD 배향된 섬유 및 제 3 UD 배향된 섬유를 각각 포함하는 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 2 단층 및 적어도 하나의, 바람직하게는 적어도 2 개의 제 3 단층을 포함하며, 코어 층(12-1)의 유연성, 즉 유연성의 수치(Numerical value of Flexibility)가 0.5 내지 9 N/kg/m2이고, 페이스 층의 유연성이 코어 층의 유연성보다 크다. 보다 바람직한 실시양태에서 코어 층(12-1)의 유연성은 1 내지 6 N/kg/m2이다. 더욱 더 바람직한 실시양태에서 코어 층(12-1)의 유연성은 2 내지 4 N/kg/m2이다.
바람직하게는, 코어 층, 페이스 층 또는 탄도 저항성 시트의 각 단층은 UD 배향된 강화 섬유를 함유하며, 각 단층에서의 섬유 방향은 인접한 단층에서 섬유 방향에 대해 회전되어 있다. 단층들은 본 발명에 따른 탄도 저항성 시트에 사용하기 전에 미리 조립될 수 있다. 그 목적을 위해, 각각의 단층에서의 섬유 방향이 인접한 단층에서 섬유 방향에 대하여 회전되도록 2, 4, 6, 8 또는 10 개의 단층 세트가 적층되고 이어서 압밀(consolidation)될 수 있다. 압밀은, 미리 조립된 시트 또는 서브-시트를 형성하는 압력과 온도를 사용하여 수행할 수 있다. 일반적으로 압밀 압력은 1 ~ 100 bar이며 압밀 중 온도는 일반적으로 60 ~ 140 ℃이다. 일반적으로, 단층 및 서브-시트의 제조는 당업자에게 공지되어 있다. 당업계에서 흔히 'UD-시트'로 지칭되는 이러한 서브-시트는 예를 들어 DSM 다이니마(Dyneema)를 통해 상업적으로 입수할 수 있다.
코어 또는 페이스 층 또는 서브-시트에서 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 2 개의 단층은, 소위 분리 필름 또는 커버 시트를 더 포함할 수 있으며, 이는 바람직하게는 1 내지 20 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 마이크로미터의 두께를 갖는 중합체 필름이다. 상기 분리 필름은 폴리에틸렌, 특히 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트로 제조된 이축 배향 필름이 분리 필름으로서 사용된다. 2 축 배향은 2 축 연신에 의해 얻을 수 있다. 바람직하게는 상기 분리 필름은 적어도 4배 이축 연신, 가장 바람직하게는 10 내지 100 배 이축 연신 또는 이축 배향 필름이다. 10 내지 100 배 2 축 배향 필름은 본원에서, 필름의 표면이 10 내지 100 배 증가하도록 두 수직 방향으로 연신된 필름으로 이해된다. 2 축 연신 필름의 장점은 특정 중량에서 훨씬 더 높은 보호 수준을 얻을 수 있다는 점이다.
섬유 및 매트릭스 물질의 중량을 포함하는 단층의 중량 또는 면적 밀도는 전형적으로 25 g/m2 이상, 때때로 30 내지 300 g/m2, 예컨대 30 내지 280 g/m2이다. 일부 실시양태에 따르면, 단층의 중량 또는 면적 밀도는 40 내지 150 g/m2이다.
본 발명의 탄도 저항성 시트는, 방탄 조끼(bullet-resistant vest)와 같은 연질 탄도 저항성 물품에 사용하기에 매우 적합하다.
본 발명의 탄도 저항성 시트의 다른 용도는, 압축된 또는 성형된 탄도 저항성 제품, 예컨대 패널 및 특히 만곡된 패널 및 물품(예컨대, 인써트, 헬멧, 레이돔)이다.
상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 무기 섬유, 보다 바람직하게는 유기 섬유로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유 중 적어도 하나는, 유리 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 섬유로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유 중 적어도 하나는, 방향족 폴리아미드 섬유, 액정 성 중합체 및 사다리형 중합체 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐 알콜 섬유 및 폴리아크릴로니트릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 섬유로 형성될 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유 중 적어도 하나는 초고분자량(UHMW) 폴리에틸렌 섬유, 폴리벤즈이미다졸 섬유, 폴리(1,4-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸 섬유 및/또는 폴리(2,6-다이이미다조[4,5-b-4',5'-e]피리디닐렌-1,4-(2,5-다이하이드록시)페닐렌) 섬유로 형성된다. 특히 바람직한 실시양태에서, 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 UD 섬유 중 적어도 하나가 초고분자량(UHMW) 폴리에틸렌 섬유로 형성된다. 더욱 바람직한 실시양태에서 상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유가 초고분자량(UHMW) 폴리에틸렌 섬유로 형성된다. 바람직하게는 상기 UHMW 폴리에틸렌 섬유는 고유 점도가 4 dl/g 이상, 바람직하게는 6 dl/g 이상, 더욱 바람직하게는 8 dl/g 이상인 초고분자량 폴리에틸렌으로 제조된다. 고유 점도는, ASTM D1601에 따라 데칼린 중 135 ℃, 용해 시간 16 시간, 2 g/l 용액의 양의 DBPC 항산화제를 사용하고 다양한 농도들에서 측정된 점도를 제로 농도로 외삽하여 결정된다.
본 발명의 탄도 저항성 시트 내의 섬유는 바람직하게는 1.5 GPa 이상, 보다 바람직하게는 2.0 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 2.5 GPa 이상, 더욱 바람직하게는 3.0 GPa 이상의 인장 강도를 갖는다. 최대 인장 강도는 약 6.0 GPa 이하일 수 있다. 일반적으로 인장 강도는 7.0 GPa 미만일 것이다. 일부 실시양태는 약 3.5 내지 약 4.5 GPa의 인장 강도를 갖는 섬유를 사용할 것이다. 다른 실시양태는 약 4.0 내지 약 4.9 GPa의 인장 강도를 갖는 섬유를 사용할 것이다. 일부 실시양태에 따르면, 섬유는 3.6 내지 4.3 GPa, 보다 바람직하게는 3.7 내지 4.1 GPa 또는 가장 바람직하게는 3.75 내지 4.0 GPa의 인장 강도를 나타낼 것이다. 이 인장 강도는 ASTM D885M에 명시된 바와 같이 섬유의 공칭 게이지 길이 500mm 및 크로스 헤드 속도 50%/분을 사용하여 멀티필라멘트 얀에서 결정된다(25 ℃에서).
바람직한 실시양태에서, 타격면에서의 섬유는 코어 층에서의 섬유의 인장 강도보다 적어도 5% 높은 또는 1.05 배인 인장 강도를 갖는다. 더욱 바람직하게는 타격면의 섬유는 코어 층의 섬유의 인장 강도보다 적어도 10% 더 높은 인장 강도를 갖는다. 더욱 바람직하게는 타격면의 섬유는 코어 층의 섬유의 인장 강도보다 적어도 15% 더 높은 인장 강도를 갖는다. 일반적으로 타격면의 섬유는 코어 층의 섬유의 인장 강도의 180% 미만인 인장 강도를 갖는다. 바람직하게는 타격면의 섬유는 코어 층의 섬유의 인장 강도의 150% 미만인 인장 강도를 갖는다.
코어 및 페이스 층은 임의적으로 매트릭스 물질을 포함할 수 있다. "매트릭스 물질"이란 용어는 섬유를 함께 결합하거나 보유하고 섬유 전체 또는 일부를 둘러싸서 단층의 구조가 취급 중(예를 들면 예비 성형된 시트, 서브-시트 또는 탄도 저항성 시트의 제조 중)에 유지될 수 있도록 하는 물질을 지칭한다. 코어 층 및 페이스 층의 매트릭스 물질은 단층(들)의 총 질량의 20 질량% 이하를 차지할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 단층 중의 매트릭스 물질의 양은 4 내지 17 중량%이다. 보다 바람직하게는, 단층 중의 매트릭스 물질의 양은 5 내지 15 중량% 범위이다.
페이스 층의 매트릭스 물질의 양은 0 질량%일 수 있지만, 바람직하게는 단층(들)의 총 질량의 1 질량% 이상이다. 보다 바람직하게는, 페이스 층의 매트릭스 물질은 단층(들)의 총 질량의 3 질량% 이상이고, 가장 바람직하게는 페이스 층의 매트릭스 물질은 단층(들)의 전체 질량의 5 질량% 이상이다.
코어의 제 1 단층들 중 하나 이상에 사용되는 매트릭스 물질은 엘라스토머성 매트릭스 물질일 수 있으며, 이 매트릭스 물질은 통상적으로 인장 모듈러스(즉, 100% 변형율에서 ISO 527에 따라 약 23 ℃에서 측정된 시컨트 모듈러스)가 약 3 MPa 미만, 때로는 약 2.5 MPa 미만, 예를 들어 약 2.0 MPa 미만이다. 이것은 더욱 개선된 탄도 저항성 시트를 생성한다. 일부 실시양태에 따르면, 엘라스토머성 매트릭스 물질은 약 1.5 MPa 미만의 인장 모듈러스를 가질 수 있다. 다른 실시양태는, 상기 페이스 층 중 적어도 하나(12-2 및/또는 12-3)가 또한 엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함하는 탄도 저항성 시트에 관한 것이다.
엘라스토머성 매트릭스는, 폴리부타다이엔, 폴리이소프렌, 천연 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-다이엔 삼원중합체, 폴리설파이드 중합체, 폴리우레탄, 폴리우레탄 엘라스토머, 개질된 폴리올레핀, 염화설폰화된 폴리에틸렌, 폴리클로로프렌, 가소화된 폴리비닐클로라이드, 부타다이엔 아크릴로니트릴 엘라스토머, 폴리(이소부틸렌-코-이소프렌), 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리에테르, 플루오로엘라스토머, 실리콘 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머 및 에틸렌 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 엘라스토머성 매트릭스 물질은, 공액 다이엔 및 비닐 방향족 단량체의 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 공액 다이엔은 부타다이엔 또는 이소프렌일 수 있고 비닐 방향족 단량체는 스티렌, 비닐 톨루엔 또는 t-부틸 스티렌일 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 페이스 층의 제 2 또는 제 3 단층 중 하나 이상에 사용되는 매트릭스 물질은 전형적으로, 상기 코어 층에 사용되는 매트릭스 물질의 인장 모듈러스보다 높은 인장 모듈러스를 가질 것이다. 바람직하게는 이 인장 모듈러스(즉, ISO 527에 따라 100% 변형률에서 약 23 ℃에서 측정된 시컨트 모듈러스)는 적어도 3 MPa 이상, 예를 들어 적어도 약 5 MPa 이상, 예를 들어 내지 약 500 MPa 이하이다. 이 매트릭스 물질은, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리올레핀 바람직하게는 폴리에틸렌, 개질된 폴리올레핀 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있다. 바람직하게는, 이 매트릭스 물질은 폴리우레탄을 함유한다. 보다 바람직하게는, 상기 폴리우레탄은 폴리에테르다이올을 기재로 하는 폴리에테르우레탄이다. 이러한 폴리우레탄은 넓은 온도 범위에 걸쳐 우수한 성능을 제공한다. 일부 실시양태에서, 상기 폴리우레탄 또는 폴리에테르우레탄은 지방족 다이이소시아네이트를 기반으로 하며, 이는 제품 성능을 더욱 개선시킨다.
수중 분산액으로서 적용될 수 있는 매트릭스 물질이 특히 적합하다. 매트릭스 물질로서 사용될 수 있는 적합한 열가소성 물질의 예는 (폴리)아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리올레핀 바람직하게는 폴리에틸렌, 개질된 폴리올레핀 및 (폴리)에틸렌 비닐 아세테이트를 포함한다.
대안적인 실시양태에서, 상기 탄도 저항성 시트는, 적어도 약 16.5 MPa의 승압 및 바람직하게는 섬유가 용융되는 온도 또는 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유의 기계적 특성이 열화되는 온도보다 적어도 10 ℃ 더 높은 온도에서 압밀된다. 일부 실시양태는, 적어도 약 20 MPa, 예를 들어 적어도 약 25 MPa의 승압에서 시트를 압밀할 것이다. 시트 압밀에 사용되는 승압은 약 16.5 MPa 내지 약 350 MPa, 예를 들면 16.5 MPa 내지 90 MPa, 예를 들어 약 45 MPa일 수 있다.
본 발명에서, 탄도 저항성 시트 내의 페이스 층 및 코어 층의 비율은, 3 개의 층이 존재하는 한, 원하는 대로 선택할 수 있다. 일반적으로, 페이스 층은 (탄도 저항성 시트의 총 질량의) 적어도 5 질량%의 양으로 존재한다. 전형적으로, 페이스 층은 탄도 저항성 시트의 45 질량% 미만을 구성한다. 바람직하게는, 페이스 층은 10 내지 40 질량%의 양으로 존재한다. 이러한 경우에, 다른 페이스 층이 동일한 양으로 존재한다면, 코어 층은 80 내지 20 질량%의 양으로 존재할 수 있다. 추가의 바람직한 범위에서, 페이스 층은 20 내지 30 질량%의 양으로 존재한다.
코어 및/또는 페이스 층의 유연성은 섬유의 유형(그의 강도 및 강성 포함), 매트릭스 물질의 유형, 단층 및 단층에 밀착되거나 결합된 임의의 층의 구성에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 유연성은 다양한 매개 변수의 영향을 받는다. 본 발명의 탄도 저항성 시트가 서브-시트를 포함하는 경우, 서브-시트의 구성 또한 그 유연성에 영향을 미친다. 당업자는 본 발명에 따른 탄도 저항성 시트의 조성물 내에서 상기 지침에 기초한 약간의 통상적인 실험에 의해 본 발명의 개념을 더욱 최적화할 수 있음을 이해할 것이다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 하이브리드 탄도 저항성 시트의 개략적인 단면도로서, 탄도 위협에 가까운 위치에 있는 페이스 층(12-2)(타격면), 코어 층(12-1) 및 탄도 위협에서 멀리 떨어져있는 페이스 층(12-3)(배면)을 보여준다.
바람직한 실시양태에서, 층(12-1, 12-2 및 12-3)은 바람직하게는 서로 직접 접합된다. 이러한 실시양태 중 하나에서, 바람직하게는 층(12-1)과 층(12-2) 및/또는 층(12-3) 사이에 추가적인 물질 층이 없다.
그러나, 원하는 경우, 층(12-1)과 층(12-2 또는 12-3) 사이의 접합을 개선시키고/시키거나 원하는 성능 이점을 제공하기 위해 하나 이상의 중간층을 본 발명의 탄도 저항성 시트에 포함시킬 수 있다. 이러한 층은 다중-타격 성능을 개선하거나 또는 달리 배면 변형을 개선한다. 따라서, 예를 들어, 필요하다면 층(12-1)과 각 층(12-2) 사이에 접착제 층이 제공될 수 있다. 접착제 층은 당업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들어, 스크림(scrim) 또는 필름 층을 포함할 수 있다. 이러한 접착제 층은 폴리올레핀 및 개질된 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 및 개질된 폴리에틸렌을 비롯한 다양한 물질로 적절하게 제조될 수 있다.
다른 실시양태에서, 이러한 중간층은 외상(trauma) 감소 층일 수 있다. 이러한 층은 랜덤 배향된 강화 섬유의 부직 네트워크, 강화 섬유의 개방 편직 네트워크, 강화 섬유의 직조 구조물 및/또는 중합체 필름 및/또는 중합체 발포체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 강화 섬유는 통상적으로 1.5 GPa 이상의 인장 강도(ASTM D885M)를 갖는다. 보다 바람직하게는 외상 감소 층은 랜덤 배향된 강화 섬유의 부직 네트워크, 중합체 필름 또는 중합체 발포체를 포함한다. 외상 감소 층의 제 1 바람직한 실시양태는 랜덤 배향된 강화 섬유의 부직 네트워크, 보다 바람직하게는 랜덤 배향된 불연속 강화 섬유의 부직 네트워크, 더욱 바람직하게는 펠트(felt), 가장 바람직하게는 니들 펀치(needle punched) 펠트를 포함한다.
랜덤 배향된 불연속 강화 섬유의 바람직한 부직 네트워크는 약 0.50 내지 50 cm, 보다 바람직하게는 약 2.50 내지 25 cm, 가장 바람직하게는 약 5 내지 15 cm 범위의 섬유 길이를 갖는다. 섬유 길이가 증가함에 따라 내-탄도 특성도 일반적으로 또한 개선된다. 랜덤 배향된 불연속 강화 섬유의 부직 네트워크는 그 자체로 공지되어 있고, 예를 들어 카딩(carding) 또는 공기 또는 액체 적층에 의해 제조될 수 있다. 취급을 위한 강화 섬유 네트워크의 압밀 또는 접합은 기계적으로, 예를 들어 니들 펀칭에 의해, 화학적으로, 예를 들어 접착제로, 및/또는 포인트 접합을 형성하거나 융점이 낮은 강화 섬유와 혼합함으로써 열적으로 수행할 수 있다. 랜덤 배향된 불연속 강화 섬유의 바람직한 부직 네트워크는 니들 펀칭 단독으로 또는 다른 방법들 중 하나가 후속되는 것에 의해 압밀화된다. 외상 감소 층의 또 다른 바람직한 실시양태는 중합체 필름 및/또는 중합체 발포체를 포함한다. 적합한 (열가소성) 중합체는 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴레에테르에테르케톤, 폴리우레탄, 폴리올레핀 예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아미드-이미드, 아크릴로니트릴 부타다이엔 스티렌(ABS), 스티렌/말레산 무수물(SMA), 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 옥사이드 블렌드(PPO), 열가소성 폴리에스테르 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 뿐아니라 상기 중합체 중 하나 이상의 혼합물 및 공중합체를 포함한다. 중합체 발포체, 특히 폴리에틸렌 발포체가 특히 바람직하다. 폴리카보네이트는 특히 바람직한 중합체 필름이다. 열경화성 중합체가 또한 사용될 수 있다. 적절한 예는 에폭시, 불포화 폴리에스테르 수지, 멜라민/포름알데히드 수지, 페놀/포름알데히드 수지, 폴리우레탄 수지 등을 포함한다.
외상 감소 층의 추가의 바람직한 실시양태는 언급된 강화 섬유의 직조 네트워크를 포함한다. 이러한 직조 네트워크는 예를 들어 중합체 물질(앞서 언급한 매트릭스 물질와 동일한 조성물)로 코팅 또는 함침되거나 중합체 필름과 적층될 수 있다. 외상 감소 층의 공지된 예는 코팅된 직조된 아라미드 직물이다. 중합체 필름 및/또는 발포체 형태의 외상 감소 층의 적절한 면적 밀도는 넓은 범위 내에서 선택될 수 있다. 바람직한 면적 밀도는 10 내지 500 g/m2, 더욱 바람직하게는 50 내지 400 g/m2, 가장 바람직하게는 100 내지 350 g/m2의 범위이다. 랜덤 배향된 섬유의 부직 네트워크 형태의 외상 감소 층의 바람직한 면적 밀도는 20 내지 500 g/m2, 보다 바람직하게는 80 내지 400 g/m2, 더욱 더 바람직하게는 100 내지 300 g/m2, 및 가장 바람직하게는 150 내지 250 g/m2이다. 섬유 층의 바람직한 면적 밀도는 50 내지 500 g/m2, 보다 바람직하게는 80 내지 250 g/m2, 가장 바람직하게는 100 내지 200 g/m2 범위이다.
하나의 바람직한 실시양태에서, 타격면(12-2)과 배면 층(12-3) 둘다는 구성, 섬유 및 매트릭스 물질의 유형/화학 조성 및 양이 동일하다. 그러한 일 실시양태는 예를 들어, 완전 폴리에틸렌 섬유 기반 탄도 저항성 시트(이의 페이스 층 및 코어 층 포함)에 관한 것일 수 있다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 타격면(12-2) 및 배면 층(12-3) 모두는 본 발명에 대해 주어진 한계 내에서, 섬유 및 매트릭스 물질의 유형 및 양이 다르다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 3 층 하이브리드 구조의 형태의 탄도 저항성 시트에 관한 것으로서, 이는 코어 층과 상기 코어 층의 각 대향(opposing) 표면에 결합된 페이스 층으로 이루어지며, 이때 상기 코어 층은, 제1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함하는 제 1 단층을 둘 이상 포함하고, 상기 각각의 페이스 층은 제 2 UD 배향된 섬유를 포함하는 제 2 단층 둘 이상, 및 제 3 UD 배향된 섬유를 포함하는 제 3 단층 둘 이상, 및 임의적으로 비-엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 타격면의 중량은 배면의 양의 적어도 1.1 배이다. 보다 바람직하게는 타격면의 중량은 배면의 양의 적어도 1.5 배이다. 일반적으로 타격면의 중량은 배면의 양의 5 배 미만이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태는, 코어 층 및 코어 층의 각 대향면에 결합된 페이스 층을 포함하는 탄도 저항성 시트에 관한 것으로, 상기 코어 층은, 제1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함하는 제 1 단층을 둘 이상 포함하고, 상기 페이스 층 중 하나는 제 2 UD 배향된 섬유 및 임의적인 비-엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함하는 제 2 단층 둘 이상을 포함하고, 상기 페이스 층 중 다른 하나는 제 3 UD 배향된 섬유 및 임의적인 비-엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함하는 제 3 단층 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 코어 또는 페이스 층 내의 섬유는 테이프로 대체될 수 있다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 페이스 층 내의 섬유가 테이프 형태일 수 있다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 타격면 층 내의 섬유가 테이프로 대체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 적어도 양쪽 페이스 층 내의 테이프는, 임의적으로 매트릭스 물질과 함께 직조된 방식으로 배열되고, 이때 상기 코어 층은 제 1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 엘라스토머성 매트릭스 물질을 포함하는 2 개 이상의 제 1 단층을 포함한다.
테이프는 다양한 폭 또는 두께이면서 길이를 가진 기다란 물체이다. 통상적으로, 테이프의 두께는 10 마이크로미터 이상, 바람직하게는 20 마이크로미터 이상이다. 테이프의 두께는 일반적으로 200 마이크로미터 미만, 바람직하게는 150 마이크로미터 미만, 더욱 바람직하게는 100 마이크로미터 미만이다. 이러한 테이프의 폭은 바람직하게는 1mm 이상, 바람직하게는 5mm 이상, 보다 바람직하게는 15mm 이상, 더욱 바람직하게는 25mm 이상, 가장 바람직하게는 50mm 이상이다. 원칙적으로 테이프의 최대 폭에는 제한이 없다. 일반적으로 상기 폭은 2000mm 미만, 바람직하게는 1500mm 미만, 더욱 바람직하게는 1000mm 미만, 바람직하게는 500mm 미만, 가장 바람직하게는 250mm 미만으로 선택될 것이다. 상기 테이프의 인장 강도는 바람직하게는 1.5GPa 이상, 보다 바람직하게는 2.0GPa 이상, 가장 바람직하게는 2.5GPa 이상이다. 인장 강도는 테이프의 공칭 게이지 길이 440mm, 크로스 헤드 속도 50mm/분을 사용하여 ASTM D882에 명시된 대로 폭 20mm의 테이프에 대해 25 ℃에서 측정된다. 상기 테이프는 바람직하게는, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 중합체 또는 공중합체를 기반으로 한다. 폴리에틸렌의 바람직한 유형은 앞서 기술된 UHMWPE이다.
본원에 기재된 실시양태는 하기의 비제한적인 실시양태로부터 추가로 이해될 것이다.
시험 방법 :
유연성
이 시험에서, 시험할 단층 또는 서브-시트는 3.6 내지 3.7 kg/m2의 질량을 갖는 스택(stack)이 얻어지도록 적층되었다. 시험할 층 또는 시트는 100 * 200mm의 치수를 가졌다.
상기 스택은 반경이 5mm인 2 개의 트레일러가 구비된 벤딩 시험 장비에서 가장 긴 방향으로 배치되고, 이때 상기 트레일러 사이의 간격은 60mm로 설정되었다. 상기 트레일러의 폭은 60mm이다. 상기 스택의 상단에, 벤딩 쏜(thorn)(폭 60mm, 반경 10mm)이 상기 2 개의 트레일러 간의 중간에 위치되었다. 상기 벤딩 쏜은 아래로 움직였고(10mm/min의 속도), 스택의 25mm 변형 후에 상기 쏜에 가해진 힘을 기록하였다. 따라서, 이 유연성 시험은 단층 또는 서브-시트 스택의 '3 점 벤딩 시험'으로 볼 수 있다.
보고된 값은 5 회의 측정 값의 평균값이다. 상기 샘플은 21 ℃ 및 65 ± 2% 상대 습도에서 시험되었다.
이 유연성 시험에서 얻은 결과에서, 더 낮은 값은 더 우수한 유연성을 의미한다. 따라서, 유연성에 대해 얻어진 더 큰 수치는 시험된 스택의 증가된 강성으로 볼 수 있다.
탄도 시험
본 발명에 따른 탄도 저항성 시트를 NIJ010104에 따라 시험하였다. 이 목적을 위해 상기 시트를 로마 플라스틸리나(Roma Plastilina)? 클레이와 함께 시험용 고정 장치 위에 놓았다. 탄도 시험 전에 상기 로마 플라스틸리나? 클레이는 가열된 챔버에서 컨디셔닝되었고 상기 시험 고정 장치에 장착하기 전에 보정되었다.
본 발명에 따른 탄도 저항성 시트에 .44 매그넘 SJHP SPEER를 6 번 발사하여 'V0'를 결정하였다. 각 발사의 속도는 436 ± 9m/s였다. 총 6 발의 발사가 모두 정지된 경우가 이후 표에서 "정지"로 보고되어 있다.
상기 탄도 시험 후에, 상기 클레이 배면 물질에서 생성된 함몰(depression)을 측정하여 배면 변형 또는 특징(BFD)을 결정했다.
실시예 및 비교 실험
서브-시트
서브-시트 A는, 약 3.2GPa의 강도를 갖는 UHMWPE 섬유 및 19wt%의 크라톤(Kraton)? SEBS 매트릭스를 갖는 4 개의 단층을 적층 및 접착함으로써 제조되었고, 이때 인접 단층들의 섬유 방향은 90 °회전되어 있고, 상기 서브-시트의 양 외면에 7㎛ 폴리에틸렌필름 분리 필름이 존재하였다. 시트 A의 면적 밀도는 145g/㎡였다.
서브-시트 A의 유연성은 4.7 N/kg/m2이었다.
서브-시트 B는, 약 3.2GPa의 강도를 갖는 UHMWPE 섬유 및 17wt%의 크라톤? SEBS 매트릭스를 갖는 4 개의 단층을 적층 및 접착함으로써 제조되었고, 이때 인접 단층들의 섬유 방향은 90 °회전되어 있고, 상기 서브-시트의 양 외면에 7㎛ 폴리에틸렌필름 분리 필름이 존재하였다. 시트 A의 면적 밀도는 253g/m2였다.
서브-시트 B의 유연성은 9.8 N/㎏/m2였다.
서브-시트 C는, 약 3.8GPa의 강도를 갖는 UHMWPE 섬유 및 17wt%의 크라톤? SEBS 매트릭스를 갖는 6 개의 단층을 적층 및 접착함으로써 제조되었고, 이때 인접 단층들의 섬유 방향은 90 °회전되어 있고, 상기 서브-시트의 양 외면에 7㎛ 폴리에틸렌필름 분리 필름이 존재하였다. 시트 A의 면적 밀도는 약 215g/m2였다.
서브-시트 C의 유연성은 8.9 N/kg/m2이었다.
직조된 아라미드 섬유의 코팅된 직물로 이루어진 트와론(Twaron)? AT 플렉스(Flex)로 이루어진 외상 감소 층(T)이 이 시험에서 사용되었다.
비교 실험 CA
하기 코어(12-1) 및 페이스 층(12-2, 12-3)을 갖는 탄도 저항성 시트(40 * 40 cm2)을 적층에 의해 제조하였다:
- 9 개의 서브-시트(C)(타격면(12-2)을 형성함), 및
- 12 개의 서브-시트(A)(코어 층(12-1)을 형성함), 및
- 2 개의 서브-시트(A)(배면(12-3)을 형성함).
또한, 코어 층(12-1)과 페이스 층(12-3) 사이에 1 개의 층 T를 위치시켰다. 상기 탄도 저항성 시트의 면적 밀도는 4.4 kg/m2이었다.
결과적으로, 상기 탄도 저항성 시트의 타격면/코어 층/배면은 시트 C/A/A를 포함하였다.
비교 실험 CB
하기 코어(12-1) 및 페이스 층(12-2, 12-3)을 갖는 탄도 저항성 시트(40 * 40 cm2)을 적층에 의해 제조하였다:
- 8 개의 서브-시트(C)(타격면(12-2)을 형성함), 및
- 7 개의 서브-시트(B)(코어 층(12-1)을 형성함), 및
- 2 개의 서브-시트(C)(배면(12-3)을 형성함).
또한, 코어 층(12-1)과 페이스 층(12-3) 사이에 1 개의 층 T를 위치시켰다. 상기 탄도 저항성 시트의 면적 밀도는 4.4 kg/m2이었다.
결과적으로, 상기 탄도 저항성 시트의 타격면/코어 층/배면은 시트 C/B/C를 포함하였다.
실시예 1
하기 코어(12-1) 및 페이스 층(12-2, 12-3)을 갖는 탄도 저항성 시트(40 * 40 cm2)을 적층에 의해 제조하였다:
- 6 개의 서브-시트(C)(타격면(12-2)을 형성함), 및
- 13 개의 서브-시트(A)(코어 층(12-1)을 형성함), 및
- 3 개의 서브-시트(C)(배면(12-3)을 형성함).
또한, 코어 층(12-1)과 페이스 층(12-3) 사이에 1 개의 층 T를 위치시켰다. 상기 탄도 저항성 시트의 면적 밀도는 4.3 kg/m2이었다.
결과적으로, 상기 탄도 저항성 시트의 타격면/코어 층/배면은 시트 C/A/C를 포함하였다.
이 시험의 결과는 아래의 표 1에 나와 있다.
시험 구성*
(타격면/코어 층/배면)		 BFD
[mm]		 VO
CA C/A/A 46 정지
CB C/B/C 48 정지
1 C/A/C 39 정지
* 또한 모든 샘플은 코어 층와 배면 사이에 1개의 층 T를 가졌다.
표 1의 시험 데이터는 모든 탄환이 정지되었음을 보여준다.
또한, 상기 시험 데이터는 본 발명에 따른 탄도 저항성 시트(실시예 1)가 비교 실험 B의 샘플보다 상당히 낮은 배면 변형을 가짐을 보여준다. 이것은, 실시예 1의 본 발명에 따른 제품의 코어 층이 더 유연성이지만, 탄도 저항성 시트가 배면 변형을 덜 일으키기 때문에, 놀랍다.
본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시양태로 고려되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시양태에 한정되지 않으며, 반대로, 다양한 수정 및 균등한 구성이 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함됨을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 3 층 하이브리드(three-layer hybrid) 구조를 포함하는 탄도 저항성(ballistic resistant) 시트(12)로서,
    상기 3 층 하이브리드 구조는 코어 층(12-1) 및 2 개의 페이스 층(12-2; 12-3)을 포함하고, 이때
    상기 코어 층은 제 1 단방향(UD) 배향된 섬유 및 매트릭스 물질을 포함하는 적어도 하나의 제 1 단층을 포함하고,
    각각의 상기 페이스 층(12-2, 12-3)은, 각각 제 2 UD 배향된 섬유 및 제 3 UD 배향된 섬유를 포함하는 적어도 하나의 제 2 단층 및 적어도 하나의 제 3 단층을 포함하며,
    상기 페이스 층의 유연성(flexibility)이 상기 코어 층의 유연성보다 큰, 탄도 저항성 시트(12).
  2. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유 중 적어도 하나는, 방향족 폴리아미드 섬유, 액정 중합체 섬유, 사다리형(ladder-like) 중합체 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐 알콜 섬유 및 폴리아크릴로니트릴 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 섬유로 형성되는, 탄도 저항성 시트.
  3. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 UD 섬유 중 적어도 하나는, 초고분자량(UHMW) 폴리에틸렌 섬유, 폴리벤즈이미다졸 섬유, 폴리(1,4-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸 섬유 및 폴리(2,6-다이이미다조[4,5-b-4',5'-e]피리디닐렌-1,4-(2,5-다이하이드록시)페닐렌) 섬유로 형성되는, 탄도 저항성 시트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 및 페이스 층의 매트릭스 물질은 각각의 코어 및 페이스 층의 전체 질량의 20 질량% 이하의 양으로 존재하는, 탄도 저항성 시트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스 물질은, 폴리부타다이엔, 폴리이소프렌, 천연 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-다이엔 삼원중합체, 폴리설파이드 중합체, 폴리우레탄, 폴리우레탄 엘라스토머, 개질된 폴리올레핀, 염화설폰화된 폴리에틸렌, 폴리클로로프렌, 가소화된 폴리비닐클로라이드, 부타다이엔 아크릴로니트릴 엘라스토머, 폴리(이소부틸렌-코-이소프렌), 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리에테르, 플루오로엘라스토머, 실리콘 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머, 플라스토머 및 에틸렌 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 탄도 저항성 시트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 층 내의 매트릭스 물질은 3 MPa 미만의 인장 모듈러스를 갖는, 탄도 저항성 시트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 층은 탄도 저항성 물품의 전체 질량의 10 내지 70 중량%의 양으로 존재하는, 탄도 저항성 시트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타격면을 형성하는 페이스 층(12-2)의 중량 비율은 상기 배면(12-3)의 중량의 적어도 1.1 배인, 탄도 저항성 시트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단층이 서브-시트(sub-sheet)의 형태로 존재하여 적어도 하나의 중합체 필름이 상기 코어 층 내의 서브-시트 중 적어도 하나 및/또는 적어도 하나의 페이스 층에 부착되어 있는, 탄도 저항성 시트.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페이스 층 내의 단방향 섬유는 2.0GPa 이상의 인장 강도를 갖는, 탄도 저항성 시트.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단층 내의 단방향 섬유가 초고분자량 폴리에틸렌으로 형성되는, 탄도 저항성 시트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 초고분자량 폴리에틸렌이 6 dl/g 이상의 고유 점도(intrinsic viscosity)를 갖는, 탄도 저항성 시트.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페이스 층 내의 단방향 섬유는 상기 코어 층 내의 단방향 섬유의 인장 강도보다 적어도 1.05 배 높은 인장 강도를 갖는, 탄도 저항성 시트.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외상 라이너(trauma liner)를 더 포함하는 탄도 저항성 시트.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 탄도 저항성 시트의 연질(soft) 탄도 물품의 제조에서의 용도.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3030856B1 (en) * 2013-08-07 2018-06-13 DSM IP Assets B.V. Ballistic resistant sheets, articles comprising such sheets and methods of making the same
KR102635788B1 (ko) * 2017-12-18 2024-02-13 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 방탄 성형품
US20200001931A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 GM Global Technology Operations LLC Protective Barrier on a Wheelhouse Liner
CA3128668A1 (en) * 2020-08-20 2022-02-20 B2B Industrial Inc. Low density blasting mat and method of utilzing same
WO2022254041A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Dsm Ip Assets. B.V. Hybrid ballistic-resistant molded article

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070163023A1 (en) * 2004-01-01 2007-07-19 Steeman Reinard J M Ballistic-resistant article
US20120156452A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 The Boeing Company Controlled fiber-matrix adhesion in polymer fiber composites

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3323855C1 (de) * 1983-07-01 1984-11-29 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Faserverstaerkter Verbundwerkstoff sowie Verfahren zur Herstellung einer Verbundwerkstoff-Faser
US4623574A (en) * 1985-01-14 1986-11-18 Allied Corporation Ballistic-resistant composite article
US5229199A (en) * 1985-08-13 1993-07-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Rigid composite comprising woven aramid fabrics coated with an adhesion modifier and embedded in a matrix resin
JPH089200B2 (ja) * 1989-04-27 1996-01-31 日本鋼管株式会社 繊維強化プラスチックシート及びその製造法
US4989266A (en) * 1989-10-13 1991-02-05 Point Blank Body Armor, Inc. Body armor insert
BE1007230A3 (nl) 1993-06-23 1995-04-25 Dsm Nv Composietbaan van onderling parallelle vezels in een matrix.
DE19932274A1 (de) * 1999-07-05 2001-01-18 Inst Polymerforschung Dresden Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
US7527854B2 (en) 2003-10-31 2009-05-05 Dsm Ip Assets B.V. Process for the manufacture of a ballistic-resistant moulded article
US7039282B2 (en) * 2004-06-30 2006-05-02 Corning Cable Systems Llc Optical fiber array with an intermittent profile and method for manufacturing the same
DK1766320T3 (da) * 2004-07-02 2009-05-04 Dsm Ip Assets Bv Fleksibel, ballistisk resistent konstruktion
US7622405B1 (en) * 2006-09-26 2009-11-24 Honeywell International Inc. High performance same fiber composite hybrids by varying resin content only
CN201066259Y (zh) * 2006-12-22 2008-05-28 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 防弹板和防弹背心
US8592023B2 (en) * 2006-12-22 2013-11-26 Dsm Ip Assets B.V. Ballistic resistant sheet and ballistic resistant article
US8323436B2 (en) * 2007-03-28 2012-12-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Transparent, reinforced, composite fiber and articles made therefrom
DK2268484T4 (en) * 2008-04-29 2017-03-20 Dsm Ip Assets Bv STACK OF LAW NO. 1 AND LAW NO. 2, A PANEL AND A SHOOTING ARTICLE INCLUDING THE STACK OR PANEL
US8015617B1 (en) * 2008-05-14 2011-09-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ballistic resistant body armor articles
WO2011099936A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-18 Agency For Science, Technology And Research Energy dissipation composite material
RU2013153382A (ru) 2011-05-03 2015-06-10 Тейджин Арамид Б.В. Противопульная панель
US20130219600A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 Multi Axial, Llc Multi-layer non - woven fabric multi-use material for ballistic and stab resistance comprising impregnated and oriented fiber non - woven fabric layers; manufacturing, method, and protection garment produced thereby
US8573125B1 (en) * 2012-07-13 2013-11-05 Blast Control Systems, L.L.C. Blast control blanket
KR101407935B1 (ko) * 2012-09-19 2014-06-17 주식회사 효성 경량화된 방탄 구조
CN105074378A (zh) * 2013-03-13 2015-11-18 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 具有经设计的依从性和速率敏感性冲击响应的轻质半刚性复合防弹体系
RU2645992C2 (ru) * 2013-03-26 2018-02-28 Тейджин Арамид Б.В. Пуленепробиваемое изделие и способ изготовления такого изделия
KR101575397B1 (ko) * 2013-06-12 2015-12-07 코오롱인더스트리 주식회사 방탄소재
US20150033429A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-05 E.I. Dupont De Nemours And Company Ballistic resistant body armor article
CN103884238B (zh) * 2014-02-28 2015-11-25 北京同益中特种纤维技术开发有限公司 一种复合防弹单元材料及其制备方法
WO2016116774A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Umm Al-Qura University Ballistic resistant article and method of producing same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070163023A1 (en) * 2004-01-01 2007-07-19 Steeman Reinard J M Ballistic-resistant article
US20120156452A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 The Boeing Company Controlled fiber-matrix adhesion in polymer fiber composites

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