KR20170127301A - 좌상방지 용도의 고강도 접합직물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물은, 방탄 용도로 사용되는 부재에 이용되는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물에 있어서, 제1 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제1 섬유층, 제2 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제2 섬유층 및 상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층 사이에 배치되어 상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층을 연결하는 개재부를 포함할 수 있다.

Description

좌상방지 용도의 고강도 접합직물{High strength textile for preventing piercing}
본 발명은 좌상방지 용도의 고강도 접합직물에 관한 것으로, 구체적으로 개선된 방탄 기능을 갖는 방탄섬유로 형성된 좌상방지 용도의 고강도 접합직물에 관한 것이다.
방탄용 직물은 방탄복, 방탄헬멧, 방탄판 등 다양한 방탄제품에 사용되는 원단이다. 방탄제품은 탄환이나 포탄의 파면으로부터 인체를 보호하기 위한 제품으로서, 방탄제품의 방탄성능은 그 원단인 방탄용 직물의 방탄성능에 의해 좌우되며, 방탄용 직물의 방탄성능은 원사의 특성 및 직물의 조직구조 등에 의해 결정된다.
방탄용 직물에 이용되는 원사는 일반적으로 고강도 특성을 구비해야 하며, 그와 같은 특성을 구비한 원사로서 아라미드 섬유가 알려져 있다.
아라미드 섬유는 방향족 폴리아미드 섬유로 명명되는 것으로서, 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 중합용매 중에서 중합시킴으로써 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정, 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하는 공정, 및 상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 방사물을 응고시켜 필라멘트를 제조하는 공정을 거쳐 제조된다.
이와 같은 아라미드 섬유를 이용하여 방탄용 직물을 제조할 경우 아라미드 섬유의 고강도 특성에 의해서 얻어지는 방탄용 직물 또한 고강도 특성을 구비하지만, 아직까지 원하는 방탄특성을 얻지는 못하고 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 탄환이 방탄용 직물과 충돌하게 되면 직물을 구성하는 원사가 그 충격에 의해 쉽게 파괴되지 않아야 함과 더불어 그 충격을 용이하게 흡수해야만 인체에 가해지는 충격이 최소화된다.
아라미드 섬유는 결정부분의 배향성이 우수하여 고강도 특성을 갖기 때문에 탄환의 충돌에 의해 쉽게 파괴되지 않지만, 섬유의 유연성이 부족하여 탄환의 충격을 흡수하는 효과가 다소 떨어지게 되고, 이와 같은 이유로 인해서 아라미드 섬유를 이용한 방탄용 직물에 있어서 아직까지 원하는 방탄특성을 얻지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 날카로운 부재 또는 총알로부터 특정 사물을 보호하는 방탄부재에 사용되며, 섬유의 유연성을 증진시킴과 동시에 탄환의 충격을 보다 용이하게 흡수하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물은, 방탄 용도로 사용되는 부재에 이용되는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물에 있어서, 제1 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제1 섬유층, 제2 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제2 섬유층 및 상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층 사이에 배치되어 상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층을 연결하는 개재부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물의 상기 개재부는, 에틸렌 피닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate) 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물의 상기 제1 섬유층은, 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제2 섬유층은, 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물은, 상기 제2 섬유층의 하부측에 연결되며, 제3 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제3 섬유층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물은, 상기 제2 섬유층과 상기 제3 섬유층 사이에 배치되어 상기 제2 섬유층과 상기 제3 섬유층을 연결하는 제2 개재부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물의 상기 제3 섬유층은, 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 섬유의 유연성을 증진시켜 사용자가 착용하는 방탄부재에 사용되는 경우, 사용자의 활동성을 향상시킬 수 있다.
또한, 날카로운 부재 또는 탄환의 충격을 보다 용이하게 흡수하여 보호하고자 하는 사물을 안전하게 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물을 도시한 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개재부를 설명하기 위한 개략 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물을 도시한 개략 사시도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물을 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개재부를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물(1)은 60수 이상의 제1 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제1 섬유층(10), 60수 이상의 제2 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제2 섬유층(20) 및 상기 제1 섬유층(10)과 상기 제2 섬유층(20) 사이에 배치되어 상기 제1 섬유층(10)과 상기 제2 섬유층(20)을 연결하는 개재부(30)를 포함할 수 있다.
상기 제1 원사는 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하며, 별도의 직조 장치로 위사와 경사의 배열로 직조된 섬유일 수 있다.
또한, 상기 제2 원사는 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하며, 별도의 직조 장치로 위사와 경사의 배열로 직조된 섬유일 수 있다.
상기 제1 섬유층(10) 및 상기 제2 섬유층(20)은 적층되어 방탄이 요구되는 사물 즉, 방탄복 등에 사용될 수 있다.
상기 제1 섬유층(10) 및 제2 섬유층(20)의 적층방식은 PA-PE 또는 PA-PA일 수 있다.
여기서, PA는 파라계 아라미드를 의미할 수 있으며, PE는 폴리에틸렌을 의미할 수 있다.
상기 파라계 아라미드에 대하여 설명하면, 아라미드는 아미드 결합된 방향족환의 결합단위에 의해 메타계와 파라계 로 나뉜다. 메타계 아라미드 섬유는 고온내열성이 우수하며, 파라계 아라 미드 섬유는 고온내열성뿐만 아니라 고강도 및 고탄성의 특징을 갖는다.
파라계 아라미드 섬유와 같은 고기능 섬유는 복합재료의 보강섬유로 사 용되는 경우가 많다. 보강효과로 기대되는 효과는 복합재료의 신장 감소이 다. 섬유의 물성은 일반적으로 축방향 신장특성이 중요하며, 고강도 및 고 탄성이 복합재료에 적합하다.
파라계 아라미드 섬유는 세계적으로 다양한 용도로 사용되고 있으며, 탄성용도가 큰 부분을 차지하고 있으며, 고무를 매트릭스로 하는 복합재료인 타이어가 주요 용도이다. 그 밖에 광섬유 보강용 FRP 로드 (Fiber Reinforced Plastic Rod), 건축 및 토목 구조물 보강용 FRP 로드, FRP 시트(Fiber Reinforced Plastic Sheet) 등의 열경화 또는 열가소성 수지를 매트 릭스로 하는 복합재료가 있으며, 무기 필러와 금속 입자 및 각종 섬유형태 의 물질을 페놀 수지 등으로 고착시킨 브레이크 용도의 마찰재에 펄프 상 태의 아라미드 섬유가 석면 대체용 재료로 널리 사용되고 있다.
아라미드 섬유는 다른 합성섬유와 마찬가지로 제품이 되기까지 금속 소재와 접촉 및 마찰되는 몇 개의 가공공정을 거치면서 발생하는 섬유의 손상을 최소화시키기 위해서 섬유표면의 평활성 향상 및 대전방지를 목적으로 유제가 부여된다.
이러한 유제는 복합재료에서는 매트릭스 소재와의 접착성을 저해시킨다. 타이어, 벨트, 호스 등과 같이 고무를 매트릭스로하는 복합재료에서는 큰 변형량이 요구되는 경우가 많고, 섬유와 고무의 접착성이 약하면 박리를 견디지 못하므로 매트릭스 소재와 섬유의 접착성은 매우 중요하다. 고무와 섬유의 접착성을 개선하기 위해서 일반적으로 RFL(Resorcinol Formaldehyde Latex)로 불리는 접착 처리 방법이 사용되지만, 파라 아라미드 섬유는 아미드기를 가지고 있는 부분이 불활성이므로 RFL에 반응하기에 부족하고 충분한 접착력을 얻을 수 없다.
따라서 섬유 표면층을 활성화 시키기 위해서 에폭시 처리를 한 다음에 그 표면에 RFL 처리를 하여 고무와의 접착력을 확보한다.
한편, 접착성을 높이기 위해서 파라계 아라미드 섬유를 방사한 후에 처리 하는 방법으로 섬유 내부로 처리제를 침투시키는 방법도 제안되고 있으며, 이와 같이 표면 처리된 아라미드 섬유는 고무뿐만 아니라, 수지를 매트릭스로 하는 복합재료와의 접착성 향상도 기대할 수 있다.
또한, 상기 제1 원사 및 제2 원사에 사용되는 폴리에틸렌에 대하여 설명하면, 폴리에틸렌은 밀도에 따라서 다양하게 나누어 지는데, 밀도가 낮은 것은 저밀도 폴리에틸렌, 밀도가 높은 것은 고밀도 폴리에틸렌이라 지칭한다. 본 발명의 제1 원사 및 제2 원사는 바람직하게 폴리에틸렌 중, UHMWPE 즉, 초고분자량 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 섬유층(10)과 상기 제2 섬유층(20)은 상기 개재부(30)에 의해 연결될 수 있으며, 상기 개재부(30)는 일종의 접착제일 수 있다.
상기 개재부(30)는, 에틸렌 피닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate) 수지 즉, EVA 수지를 포함할 수 있다.
상기 EVA 수지는, 폴리에틸렌 수지계 극성 공중합체로는 EVA(ethylene vinyl acetate) 수지이며 이 밖에도, 내열성이 우수한 EMA 및 EEA(ethylene methyl(ethyl) acrylate) 수지, 알미늄 호일과 접착력이 우수한 E(M)AA(ethylene (metha)acrylic acid) 수지가 있으며, EAA나 EMAA를 금속 이온과 중합하여 만든 lonomer 수지, 그리고 기체 차단 특성이 우수한 EVOH(ethylene vinyl alchol) 수지 등이 있다.
또한 상기 EVA 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 생산하는 고압반응기에서 에틸렌 단량체와 비닐아세테이트 단량체(VAM)를 중합하여 생산하는 공중합체로 원하는 VA함량만큼 VAM을 투입하여 EVA수지를 생산하고 있다. 즉, 어떤 EVA 수지의 VA 함량이 15%라면 이는 85%의 에틸렌과 15%의 VAM을 중합한 제품임을 의미한다.
여기서, EVA 수지는 제조방법에 따라 고압중합, 용액중압 및 에멀젼중압으로 나누어지면 제조방법에 따라 그들의 형상도 달라진다. 고압중압을 통하여 생산되는 EVA 수지는 고체 상태의 Pellet 형상이며 생산될 수 있는 최대 VA 함량은 반응기의 조건에 따라 다르지만 대략 40% 미만이다. 용액중압 및 에멀젼중압을 통하여 VA함량이 50~100%의 에틸렌-비닐아세테이트 수지를 생산할 수 있으며, 이는 주로 접착제의 주 원료로 사용되고 있다.
본 발명에서 사용되는 EVA 수지는 용액중압 및 에멀젼중압을 통하여 VA함량이 50~100%의 에틸렌-비닐아세테이트 수지로 생산되어 접착제로 사용된다.
EVA 수지는 극성기를 갖고 있는 VAM의 도입으로 VA 함량이 증가할수록 내약품성은 저하된다.
또한, EVA 수지는 접착제용으로 사용되는 경우, 일반적인 유기 접착제와 달리 휘발성 유기용매를 사용하지 않고 단지 온도를 높여 피착제와 접착을 가능케하는 접착제로 환경 친화적이며 안정성이 높고, 제조공정이 간단하다.
또한, EVA 수지의 대체제로 SBR계 Resin Content가 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 개재부(30)는 상기 제1 섬유층(10)과 상기 제2 섬유층(20)에 개재되는 경우, 상기 제1 섬유층(10)의 일측면으로부터 돌출되지 않을 수 있다.
여기서, 상기 제1 섬유층(10)의 타측면은 상기 제2 섬유층(20)과 대향하는 면이며, 상기 제1 섬유층(10)의 일측면은 상기 타측면이 반대면 일 수 있다.
즉, 상기 개재부(30)가 상기 제1 섬유층(10) 또는 상기 제2 섬유층(20)의 외측면으로 돌출되지 않음에 따라, 그 만큼 소진되는 개재부(30)의 일부가 없으므로, 제1 섬유층(10)과 제2 섬유층(20)의 접착에 사용되는 개재부(30)가 늘어나게 되며, 이는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물(1)가 견고히 유지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 개재부(30)는 상기 제1 섬유층(10)과 상기 제2 섬유층(20) 사이에서 상기 제1 섬유층(10) 및 상기 제2 섬유층(20)을 연결하는 유동성 있는 수지일 수 있으며, 이 때 상기 개재부(30)의 유동성은 외부에서 공급된 열원에 의한 상태변화의 결과일 수 있다.
구체적으로, 상기 개재부(30)는, 100°C ~ 120°C 이하에서 플렉시블한 상태가 되며, 이 때 상기 제1 섬유층(10)의 제1 원사 및 상기 제2 섬유층(20)의 제2 원사 사이의 이격된 공간에 매립됨과 동시에 양 원사를 연결할 수 있다.
여기서 만약, 공급된 열원에 의한 온도 변화가 120°C 이상이 되면, 제1 원사 또는 제2 원사가 상태변화가 일어날 수 있으므로, 100°C ~ 120°C의 환경 하에서 본 발명의 좌상방지 용도의 고강도 접합직물(1)가 제조되는 것이 바람직하다.
이러한 방식으로 제조된, 좌상방지 용도의 고강도 접합직물(1)는 140% ~180% 의 관통저지력이 향상되는 효과를 낼 수 있으며, 이는 야생동물 조련목적의 보호장갑, 보호복, 스키가드 등에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 좌상방지 용도의 고강도 접합직물(1)의 공정과정에서 압력을 더하는 경우 UHMWPE 소재의 분산밀도가 높아지면서 효율성이 상승될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물을 도시한 개략 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물은 제3 섬유층 및 제2 개재부를 제외하고는 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 좌상방지 용도의 고강도 접합직물의 구성 및 효과와 동일하므로 이하 제3 섬유층 및 제2 개재부에 대하여만 설명하기로 한다.
다른 실시예에 따른 좌상방지 용도의 고강도 접합직물(2)은 제1 섬유층(110), 제2 섬유층(120) 및 제1 섬유층(110)과 제2 섬유층(120) 사이에 개재되는 개재부(140)를 포함하며, 상기 제2 섬유층(120)의 하부측에 연결되며, 제3 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제3 섬유층(130)과 상기 제2 섬유층(120)과 상기 제3 섬유층(130) 사이에 배치되어 상기 제2 섬유층(120)과 상기 제3 섬유층(130)을 연결하는 제2 개재부(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 섬유층(130)은, 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 파라계 아라미드 및 폴리에틸렌은 이미 설명한바 있다.
또한, 상기 제2 섬유층(120)과 상기 제3 섬유층(130)의 연결관계 및 사이에 개재되는 제2 개재부(150)는, 상기 제1 섬유층(110)과 상기 제2 섬유층(120)의 연결관계 및 사이에 개재되는 개재부(140)와 구성 및 효과가 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제1 섬유층(110), 제2 섬유층(120) 및 제3 섬유층(130)의 적층방식은 PA-PE-PA 또는 PE-PA-PE일 수 있다.
여기서 PA는 파라계 아라미드를 의미하며, PE는 폴리에틸렌을 의미할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 좌상방지 용도의 고강도 접합직물
10: 제1 섬유층
20: 제2 섬유층
30: 개재부

Claims (6)

  1. 방탄 용도로 사용되는 부재에 이용되는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물에 있어서,
    제1 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제1 섬유층;
    제2 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제2 섬유층; 및
    상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층 사이에 배치되어 상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층을 연결하는 개재부;를 포함하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개재부는,
    에틸렌 피닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 섬유층은,
    파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 제2 섬유층은,
    파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 섬유층의 하부측에 연결되며, 제3 원사를 위사와 경사로 직조하여 형성된 제3 섬유층을 더 포함하는 것읕 특징으로 하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 섬유층과 상기 제3 섬유층 사이에 배치되어 상기 제2 섬유층과 상기 제3 섬유층을 연결하는 제2 개재부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 섬유층은,
    파라계 아라미드 및 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌상방지 용도의 고강도 접합직물.
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