KR20180011457A - 탄도 저항성 복합체 재료 - Google Patents

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KR20180011457A
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crystalline
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헨리 지. 아르디프
랄프 클레인
달리아 테일러
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허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 바이모달 바인더를 포함하는 탄도 저항성 복합체(20)에 관한 것으로, 상기 복합체는 짧은 기간 동안 및 조절된 온도에서 낮은 압력에 노출되는 방식으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 복합체(20)의 바이모달 바인더는 예를 들어 강철 벨트 프레스와 같은 다른 가공 방법보다 저렴할 수 있는 플랫 베드 라미네이터로 복합체를 형성할 수 있도록 한다.

Description

탄도 저항성 복합체 재료
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 3월 26일자로 출원된 동시-계류중인 미국 가출원 제 62/138,548호의 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 본 명세서에서 그 전체가 참고문헌으로 편입된다.
본 발명은 바이모달(bimodal) 바인더로 형성된 복합체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 복수의 섬유 및 바이모달 바인더로부터 형성된 탄도 저항성 복합체 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.
탄도 저항성 물품은 조끼, 헬멧, 차량 패널, 의류의 부가 물품 및 총알, 파편 및 쉘의 침투에 저항하는 군사용 또는 경찰용 부가 아이템과 같은 다양한 물품으로 형성될 수 있는 고강도 섬유를 함유할 수 있다. 예시적인 고강도 섬유는 폴리에틸렌 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유 등이다. 탄도 저항성 의류 물품과 같은 많은 적용에서, 섬유는 직조되거나 편직된 직물에서 사용될 수 있다. 다른 용도의 경우, 섬유는 폴리머 매트릭스 재료에 캡슐화되거나 매립되어 직포 또는 부직 복합체를 형성할 수 있다.
경성 또는 강성 방탄복(body armor)은 양호한 탄도 저항을 제공하지만 부피가 크고 뻣뻣해질 수 있다. 따라서, 방탄 조끼와 같은 방탄복 의복은 바람직하게는 가요성 또는 연질의 방탄복 재료로부터 형성된다. 그러나, 이러한 가요성 또는 연성 아머는 양호한 탄도 저항 품질을 갖는 한편, 이러한 재료는 또한 아머의 내구성에 영향을 주는 낮은 마모 저항성을 나타낼 수 있다. 또한, 경성 및 연성의 탄도 저항성 물품이 재료의 탄도 저항성을 저하시킬 수 있는 환경 조건을 견딜 필요가 있다. 예를 들어, 군사적 적용의 특성으로 인해 탄도 저항성 물품은 해수, 가솔린, 건 윤활유 및 석유와 같은 재료를 저하시킬 수 있는 다양한 환경 조건에 노출될 수 있다. 따라서, 탄도 저항성 물품은 환경 조건 또는 재료에 노출될 경우에 그러한 분해에 견디도록 형성된다.
도 1을 참조하면, 연성 탄도 저항성 방탄복을 제조하는 일 방법은 강철 벨트 프레스(2)와 같은 벨트 프레스를 사용하는 것이다. 예시적으로, 강철 벨트 프레스(2)는 제 1 벨트(10), 제 2 벨트(12), 제 1 벨트(10)를 지지하는 제 1 복수의 롤러(4), 제 2 벨트(12)를 지지하는 제 2 복수의 롤러(6), 및 온도 유닛(8)을 포함하는 이소바릭(isobaric) 강철 벨트 프레스 또는 이중 벨트 프레스이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 복수의 롤러(4)는 시계 방향으로 회전하고, 제 2 복수의 롤러(6) 위에 위치한다. 반대로, 제 2 복수의 롤러(6)는 반시계 방향으로 회전하며, 이는 제 1 복수의 롤러(4)의 시계 방향 회전과 함께 강철 벨트 프레스(2)를 통해 복합체(14)를 전진시킨다.
복합체(14)는 고성능 섬유 및 바인더로 구성될 수 있다. 바인더는 폴리머 재료로 적어도 부분적으로 형성될 수 있으며 통상적인 코팅 공정(예, 주조, 분산)을 통해 섬유에 적용될 수 있다.
복합체(14)가 강철 벨트 프레스(2)에 들어가면, 제 1 및 제 2 벨트(10,12)는 복합체(14)가 강철 벨트 프레스(2)를 통해 전진함에 따라 복합체(14)에 약 70bar 또는 1,000 psi까지 연속 압력을 가하도록 구성된다. 또한, 복합체(14)는 가열부(8a) 및 냉각부(8b)를 포함하는 온도 유닛(8)을 통과한다. 이와 같이, 복합체(14)는 제 1 및 제 2 벨트(10, 12)로부터 연속적으로 높은 압력을 받는 한편, 가열 및 냉각되고, 이는 복합체(14)에서의 고도의 압축 및 공기 공극의 감소를 초래한다. 벨트 프레스(2)는 복합체(14) 내의 공극 및 다른 틈을 제거하고, 이에 따라 부식성 및 열화 조건에 저항적인 매끄러운 표면을 제공한다.
탄도 저항성 복합체(14)를 제조하기 위해 강철 벨트 프레스(2)를 사용하는 일 단점은 강철 벨트 프레스(2)의 높은 비용으로 인해 복합체(14)를 제조하는 것과 관련된 비용이 높을 수 있다는 것이다. 그러나, 복합체(14)에 압력, 열 및 냉각을 가하기 위해 구성되는 다른 덜 비싼 공정 기술은 유사한 수준의 압력 및/또는 연속적인 압력을 가하도록 구성되지 않을 수 있다. 또한, 이러한 덜 비싼 공정 기술로 생산되는 방탄복 및 기타 탄도 저항성 재료는 이의 탄도 저항성 특성을 손상시키지 않으면서 그러한 복합체의 재료 특성을 저하시키는 것으로 생각되는 환경 조건(예, 연료, 염수, 습기 등)에 견디도록 구성되어야 한다. 따라서, 다양한 환경 조건에 견딜 수 있는 연성 탄도 저항성 물품을 제조하는 저비용 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 복수의 섬유 및 복수의 섬유에 적용된 바이모달 바인더를 포함하는 탄도 저항성 복합체를 제공한다.
본 발명의 일 형태로, 본 발명은 복수의 섬유 및 복수의 섬유에 적용된 바이모달 바인더를 포함하는 탄도 저항성 복합체를 제공한다. 바인더는 용융 온도를 갖는 결정성 성분 및 연화 온도를 갖는 비결정성 성분을 갖는다. 결정성 성분 및 비결정성 성분은 서로에 대해 하기 특성 중 적어도 하나를 갖는다: (1) 결정성 성분의 용융 온도가 비결정성 성분의 연화 온도 미만이며; (2) 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서, 결정성 성분의 점도가 비결정성 성분의 점도보다 낮고; 그리고 (3) 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서, 결정성 성분의 표면 에너지는 비결정성 성분의 표면 에너지보다 작다.
특정 구현으로, 결정성 성분은 카르나우바 왁스, 스테아르아미드 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 폴리올레핀 왁스 및 미세결정성 왁스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 왁스 재료이고, 비결정성 성분은 아크릴, 폴리우레탄, 니트릴 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 코폴리머 및 플루오로카본으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 폴리머 재료이다. 이루어진 그룹. 또한, 복수의 섬유는 폴리에틸렌을 포함하여 구성될 수 있다.
특정 구현으로, 복수의 섬유는 적어도 제 1 섬유 플라이 및 제 1 섬유 플라이로부터 90도 배향된 제 2 섬유 플라이를 형성(define)한다.
특정 구현으로, 비결정성 성분은 60-95중량%의 바이모달 바인더를 포함하고, 결정성 성분은 5-40중량%의 바이모달 바인더를 포함한다.
특정 구현으로, 결정성 성분의 용융 온도는 약 50-140℃이다.
본 발명의 또 다른 형태로, 본 발명은 제 1 복수의 섬유를 단방향 배향으로 제공하는 단계, 제 2 복수의 섬유를 단방향 배향으로 제공하는 단계 및 비결정성 성분 및 결정성 성분을 갖는 바인더를 제공하는 단계를 포함하는 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 제 1 복수의 섬유를 바인더로 코팅하는 단계, 제 2 복수의 섬유를 바인더로 코팅하는 단계, 제 1 복수의 섬유를 제 2 복수의 섬유에 대해 90도의 각도로 위치시키는 단계, 제 1 및 제 2 복수의 섬유를 결정성 성분의 용융 온도 범위 내의 온도로 가열하는 단계, 결정성 성분의 용융점 범위 내의 온도에 있는 경우에 제 1 및 제 2 복수의 섬유에 1 bar 미만의 압력을 가하는 단계, 및 제 1 및 제 2 복수의 섬유를 냉각시키는 단계를 더 포함한다.
특정 구현으로, 상기 압력을 가하는 단계를 포함하는 것은 플랫 베드 라미네이터로 수행된다.
특정 구현으로, 상기 압력을 가하는 단계는 상기 가열 단계 동안 0.5 psi 미만의 제 1 압력을 상기 복합체에 가하고, 상기 복합체가 결정성 성분의 용융점 범위 내의 온도에 있는 경우에 10 psi - 300 psi의 제 2 압력을 가하는 단계를 포함한다.
특정 구현으로, 복합체는 0.01 초, 0.50 초, 1.0 초, 1.5 초, 2.0 초, 2.5 초, 3.0 초 정도로 적게, 또는 1 분, 2 분, 3 분, 4 분 또는 5 분 정도로 많이 또는 상기 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 정로로 가열 및/또는 냉각될 수 있다.
또한, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법으로서,
복수의 단방향으로 배향된 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유 플라이를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 섬유는 비결정성 성분 및 결정성 성분을 포함하는 제 1 바이모달 바인더로 코팅된, 제 1 섬유 플라이를 제공하는 단계;
복수의 단방향으로 배향된 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유 플라이를 제공하는 단계로서, 상기 제 2 섬유는 비결정성 성분 및 결정성 성분을 포함하는 제 2 바이모달 바인더로 코팅된, 제 2 섬유 플라이를 제공하는 단계;
제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 적층 배열로 위치시키는 단계;
제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 결정성 성분의 용융 온도 범위 내의 온도로 가열하는 단계;
상기 플라이가 결정성 성분의 용융 온도 범위 내의 온도에 있는 경우에 제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이에 1 bar 미만의 압력을 가하여, 이에 의해 제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 서로 부착시키고, 이에 따라 탄도 저항성 복합체를 형성하는 단계; 및
제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 냉각시키는 단계
를 포함하는, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법이 제공된다.
본 개시의 상술한 특징 및 다른 특징 및 이점 및 이들의 달성 방법은 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 실시예에 대한 설명을 참조하여 더욱 명백해지고 더 잘 이해될 것이며, 여기서:
도 1은 이소바릭 강철 벨트 프레스 및 그 내부에 형성된 복합체 재료의 개략적인 단면도이며;
도 2는 플랫 베드 라미네이터의 개략도이며; 그리고
도 3은 복수의 코팅 장치를 갖는 연장된 플랫 베드 라미네이터의 개략도이다.
본 발명은 바이모달 바인더를 포함하는 탄도 저항성 복합체(20)에 관한 것으로, 상기 복합체는 단시간 및 조절된 온도에서 저압에 노출되는 방식으로 형성될 수 있다. 특히, 복합체(20)의 바이모달 바인더는 예를 들어 강철 벨트 프레스와 같은 다른 가공 방법보다 덜 비쌀 수 있는 플랫 베드 라미네이터로 복합체를 형성할 수 있도록 한다.
복합체(20)는 바이모달 폴리머 매트릭스 또는 바인더 재료(20b) 내에 매립된 복수의 섬유(20a)를 포함한다(도 3). 바이모달 바인더 재료(20b)는 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 비결정성 성분의 제 1 모드 및 결정성 성분의 제 2 모드를 포함한다. 특히, 비결정성 성분은 바인더 재료(20b)의 주성분을 포함하고, 결정성 성분과 화학적으로 및/또는 물리적으로 양립할 수 없다. 예를 들어, 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도 비결정성 성분의 연화 온도, 또는 대안적으로 유리 전이 온도, 및 재료 구조는 결정성 성분의 것과 상이하다.
A. 섬유 재료
탄도 저항성 복합체(20)는 바이모달 바인더 재료(20b)로 매립된 섬유 재료(20a)를 포함한다. 섬유 재료(20a)는 복수의 섬유로부터 형성되며, 각각의 섬유는 폭 및 두께의 횡단 치수보다 훨씬 긴 길이를 갖는 길다란 바디를 갖는다. 섬유 재료(20a)의 섬유의 단면은 원형, 편평한 형태 또는 직사각형일 수 있다. 따라서, 용어 "섬유(fiber)"는 규칙적인 또는 불규칙한 단면을 갖는 필라멘트, 리본, 스트립 등을 포함한다. 섬유 재료(20a)의 각각의 섬유는 또한 섬유의 선형 또는 종 방향 축으로부터 돌출된 규칙적인 또는 불규칙한 다중 로벌(multi-lobal) 단면일 수 있다.
예시적인 섬유 재료(20a)는 부직포, 교차 플라이(cross-plied), 단방향성 직물을 포함한다. 보다 구체적으로, 섬유 재료(20a)는 섬유 재료(20a)의 제 1 플라이가 섬유의 인접한 제 2 플라이에 대해 90도 배향된 크로스 플라이(cross-ply) 구성으로 배향된 복수의 단일 방향 섬유의 플라이를 포함한다. 각각의 플라이 내의 섬유는 서로 인접하고 평행하며, 이에 따라 단방향 배열로 배향된다. 일 구현으로, 각각의 섬유는 직경이 약 0.063 인치 또는 1.588mm 일 수 있다.
섬유 재료(20a)는 폴리에틸렌 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 나일론 섬유, 유리 섬유 등을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 구현으로, 섬유 재료(20a)는 Honeywell 1150-denier SPECTRA® Merge 95121 UHMWPE 섬유 및/또는 Honeywell 1300-denier SPECTRA® Merge 95159 UHMWPE 섬유와 같은 초고 분자량 폴리에틸렌을 포함하여 구성된다. 섬유 재료(20a)의 각각의 섬유 플라이는 약 15 g/m2 내지 약 250 g/m2, 전형적으로 약 20 g/m2 내지 약 100 g/m2, 및 종종 약 25 g/m2 내지 약 70 g/m2, 가장 바람직하게는 약 35 g/ ㎡의 섬유 면적 밀도를 가질 수 있다. 섬유 면적 밀도는 단위 면적당 섬유의 중량만을 의미한다(즉, 바인더를 포함하지 않음). 섬유 재료(20a)의 추가 세부 사항은 2011년 8월 9일에 발행된 미국 특허 제 7,994,075호 및 2011년 9월 13일에 발행된 미국 특허 제 8,017,530호에 개시되어 있으며, 이의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다.
B. 바이모달 바인더 재료
바이모달 바인더 재료(20b)는 섬유 재료(20a)에 적용되어 탄도 저항성 복합체(20)를 형성한다. 예시적인 바인더 재료(20b)는 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 확대를 통해 식별가능한 비결정성 상을 갖는 비결정성 성분 및 확대를 통해 식별가능한 결정성 상을 갖는 결정성 성분을 포함하여 구성된 바이모달 바인더이다.
1. 비결정성 성분
바인더 재료(20b)의 비결정성 성분은 결정성 재료의 특징인 장거리 오더(long-range order)를 가지지 않기 때문에 비결정성으로 특징 지워진다. 장거리 오더의 부재는 비결정성 성분이 가요성을 가지게 하며, 이는 복합체(20)의 가요성을 가능하게 하며, 마모될 경우에 구부러지고 움직이도록 구성된 연성 방탄복을 형성할 때 필요할 수 있다. 바인더 재료(20b)의 예시적인 비결정성 성분은 바인더 재료(20b)의 주성분을 형성한다. 예를 들어, 비결정성 성분은 바인더 재료(20b)의 전체 중량의 적어도 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 내로 포함할 수 있다.
비결정성 성분은 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 니트릴 고무 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 코폴리머 수지, 플루오로카본 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리이소프렌 수지, 에틸렌-프로필렌 수지, 폴리설파이드, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 및/또는 폴리에테르 수지와 같은 액체 또는 분말 수지를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 바인더 재료(20b)의 비결정성 성분은 Charlotte의 Mallard Creek Polymers로부터 상업적으로 입수 가능한 TYLAC® 873, NC000000과 같은 고형분 40%로 공급되는 아크릴로니트릴 부타디엔 코폴리머의 수성 분산물 및/또는 독일의 Clariant GMBH Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 NUVA® 2040과 같은 플루오로카본 수지의 수성 분산물일 수 있다.
바인더 재료(20b)의 예시적인 비결정성 성분은 결정성 성분의 용융 온도 내의 온도에 있는 경우에 결정성 성분보다 높은 점도, 표면 에너지 및/또는 연화 온도를 갖는다. 보다 구체적으로, 일 구현으로, 결정성 성분 및 비결정성 성분은 결정성 성분의 용융 온도 보다 높은 온도에 있는 경우에 결정성 성분의 용융 온도가 비결정성 성분의 연화 온도보다 낮고 및/또는 결정성 성분의 점도가 비결정성 성분의 점도보다 낮도록 선택된다. 또한, 비결정성 성분 및 결정성 성분은 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서 결정성 성분의 표면 에너지가 비결정성 성분의 표면 에너지보다 작도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 일 구현으로, 바인더 재료(20b)의 비결정성 성분의 연화 온도는 섬유 재료(20a)의 분해 온도보다 낮지만 결정성 성분의 용융 온도보다 실질적으로 더 높아서 결정성 성분이 용융되어 흐르기 시작할 때 비결정성 성분은 상당한 정도로 용융되거나 물리적 변화를 겪지 않으며 심지어 흐름에 대한 저항성을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 비결정성 재료는 명백한 용융점을 갖지 않을 수 있지만 연화 온도 범위 내에서 연화되기 시작하고 온도가 증가함에 따라 연화를 계속할 것이다. 반대로, 결정성 재료는 진정한 용융 온도를 가지며 훨씬 짧은 온도 범위에서 단단한 고체에서 유체로 급격하게 변한다. 이러한 방식으로, 비결정성 성분은 결정성 성분의 물리적 변형 동안 결정 성분과 물리적으로 변형되거나 또는 화학적으로 반응하지 않기 때문에 결정성 성분과 비양립적이다. 일 예로, Honeywell 1150-denier SPECTRA® Merge 95121 UHMWPE 섬유 및/또는 Honeywell 1300-denier SPECTRA® Merge 95159 UHMWPE 섬유는 약 140℃의 분해 온도를 가질 수 있으며 결정성 성분은 140℃까지의 용융 온도를 가질 수 있다. 따라서, 비결정성 성분의 연화 온도는 90℃, 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃, 160℃, 170℃, 180℃, 190℃ 정도로 적거나, 또는 200℃, 210℃, 220℃, 230℃, 240℃, 250℃, 260℃ 정도로 크거나, 또는 그 이상이거나, 또는 상기 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 내일 수 있다.
대안적으로, 일 구현으로, 비결정성 성분의 연화 온도는 결정성 성분의 용융 온도보다 낮을 수 있다. 그러나, 비결정성 성분의 점도 및/또는 표면 에너지가 결정성 성분의 용융 온도 내의 온도에 있는 경우에 결정성 성분의 점도 및/또는 표면 에너지보다 크기 때문에, 비결정성 성분은 고체 또는 고 점성을 유지할 것이고, 이에 따라 결정성 성분은 비결정성 성분과 결정성 성분이 섞이지 않도록 비결정성 성분 주위로 흐를 것이다. 바인더 재료(20b)의 비결정성 성분의 추가 세부 사항은 2011년 8월 9일에 발행된 미국 특허 제 7,994,075호 및 2011년 9월 13일에 발행된 미국 특허 제 8,017,530호에 개시되어 있으며, 이의 전체 공개는 본 명세서에 참고문헌으로 명시적으로 편입된다.
2. 결정성 성분
바인더 재료(20b)의 결정성 성분은 비결정성 성분에 첨가되거나 또는 그 안에 적하된다. 바인더 재료(20b)의 결정성 성분은 결정 격자(lattice)에 의해 형성된 고도로 규칙화된 분자 구조를 포함하기 때문에 결정체로서 특징지워진다. 결정 성 성분의 결정 격자는 당업자에게 공지된 바와 같이 확대를 통해 식별될 수 있다. 비결정성 성분과는 달리, 결정성 성분은 유연성이 적지만, 감압 처리 조건에서 복합체(20)의 압축 및 치밀화를 허용하여 복합체(20)의 탄도 저항성을 증가시키기 때문에 바인더 재료(20b)에 포함된다. 또한, 추가로 후술되는 바와 같이, 본 발명의 복합체의 공정 중에, 결정성 재료는 결정성 재료가 비결정성 재료에 대해 흐르는 것이 가능하게 되는 용융과 같은 상 변화를 겪게 되고, 이후의 재응고는 평활도 및 밀도 증진과 같은 바람직한 특성을 제공하여 부식 환경에 대한 내성을 제공한다.
바인더 재료(20b)의 결정성 성분은 이의 소성분(minority component)이다. 예를 들어, 결정성 성분은 바인더 재료(20b)의 전체 중량의 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%를 포함하거나 또는 상기 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 내일 수 있다.
결정성 성분은 비결정성 성분과 비양립적인 어느 결정성 폴리머를 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 결정성 성분은 비결정성 성분과 비양립적이어서 두 성분이 섞이지 않거나 단일 재료로서 작용하지 않을 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 결정성 성분은 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리올레핀 왁스, 파라핀 왁스, 스테아르아미드 왁스 및/또는 미세결정성 왁스와 같은 왁스 재료일 수 있다. 왁스는 일반적으로 실온에서 고체이지만 약 40℃ 보다 높은 온도에서 분해되지 않고 녹거나 연화되는 물질로 정의된다. 왁스는 일반적으로 실온에서 물에 유기적이고 불용성이지만 물에 젖을 수 있고 비극성 유기 용매와 같은 일부 용매에서 페이스트 및 겔을 형성할 수 있다. 왁스의 분자량은 약 400 내지 약 25,000 g/몰의 범위일 수 있고, 용융점은 약 40℃ 내지 약 150℃ 일 수 있다. 왁스는 일반적으로 고차 폴리머와 같은 독립형(stand-alone) 필름을 형성하지 않으며 일반적으로 오일 및 그리스보다 더 많은 탄소원자를 함유하는 지방족 탄화수소이다.
왁스의 점도는 전형적으로 왁스의 분자량 및 결정화도에 따라 낮거나 높은 범위일 수 있다. 이의 용융점 보다 높은 왁스의 점도는 전형적으로 낮다. 본 명세서에서 사용된 "저점도 왁스(low viscosity wax)"는 140℃에서 약 500 센티푸아즈(cps) 이하의 용융 점도를 갖는 왁스를 나타낸다. 바람직하게, 저점도 왁스는 140℃에서 약 250cps 미만, 가장 바람직하게는 140℃에서 약 100cps 미만의 점도를 갖는다. 그러나, 일부 선형 폴리에틸렌 왁스(약 2,000 내지 약 10,000 g/mol의 분자량) 및 폴리프로필렌 왁스는 중온 내지 고점도, 즉 용융 후 10,000cps 정도로 높은 점도를 가질 수 있다. 점도 값은 당업계에 공지된 기술을 사용하여 측정되며, 예를 들어, 모세관, 회전 또는 유동체 레오메타를 사용하여 측정될 수 있다. 바람직한 측정 도구는 브룩 필드(Brookfield) 회전 점도계이다.
적절한 왁스는 천연 및 합성 왁스를 모두 포함하며, 비제한적으로 비즈왁스(beeswax), 차이니즈 왁스, 셸락(shellac) 왁스, 경랍(spermaceti) 및 울 왁스(라놀린)와 같은 동물성 왁스; 베이베리(bayberry) 왁스, 칸델릴라(candelilla) 왁스, 카르나우바 왁스, 캐스터 왁스, 에스파르토(esparto) 왁스, 제팬(Japan) 왁스, 호호바 오일 왁스, 오우리큐리(ouricury) 왁스, 쌀겨 왁스 및 콩 왁스와 같은 식물성 왁스; 세레신(ceresin) 왁스, 몬탄(montan) 왁스, 오조세라이트(ozocerite) 왁스 및 피트(peat) 왁스와 같은 광물 왁스; 파라핀 왁스 및 미세 결정성 왁스와 같은 석유 왁스; 및 폴리올레핀 왁스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 왁스, Fischer-Tropsch(피셔-트롭쉬) 왁스, 스테아르아미드 왁스(에틸렌 비스-스테아르아미드 왁스 포함), 폴리머화된 α-올레핀 왁스, 치환된 아미드 왁스(예, 에스테르화 또는 비누화 치환된 아미드 왁스) 및 기타 화학적으로 변형된 왁스를 포함한다. 또한, 미국 특허 제 4,544,694호에 기재된 왁스들이 적절하며, 이의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참고문헌으로 명시적으로 편입된다. 이들 중에서, 바람직한 왁스는 파라핀 왁스, 미세결정성 왁스, Fischer-Tropsch 왁스, 분지형 및 선형 폴리에틸렌 왁스,, 폴리프로필렌 왁스, 대입자 크기의 폴리에틸렌 왁스, 카르나우바 왁스, 에틸렌 비스-스테아르아미드(EBS) 왁스 및 이들의 조합을 포함한다.
예를 들어, 바인더 재료(20b)의 예시적인 결정성 재료는 뉴저지주 뉴아크 소재의 Shamrock Technologies Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 HYDROCERTM EC-35 왁스와 같은 고형분 35%로 공급되는 카르나우바 왁스의 수성 분산물; 오하이오주 신시내티 소재의 Michelman, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 LL405와 같은 고형분 40%로 공급되는 대입자 크기의 폴리에틸렌 왁스의 수성 분산물; Michelman, Inc. LL411과 같은 고형분 35%로 공급되는 고밀도 폴리에틸렌 왁스의 수성 분산물; Michelman, Inc. 454와 같은 고형분 32%로 공급되는 파라핀 왁스의 수성 분산물; Michelman, Inc. HL-480과 같은 고형분 40%로 공급되는 미세결정성 왁스의 수성 분산물; 및/또는 Michelman, Inc. ME98040과 같은 고형분 40%로 공급되는 Fischer Tropsch 폴리에틸렌 왁스의 수성 분산물일 수 있다.
바인더 재료(20b)의 예시적인 결정성 성분은 낮은 용융 점도 및 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 100℃, 105℃, 110℃, 115℃, 120℃, 125℃, 130℃, 135℃, 140℃, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위의 용융 온도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 카르나우바 왁스는 약 75-85℃의 용융점 및 낮은 용융 점도를 가질 수 있다. 유사하게, 미세결정성 왁스는 약 60-90℃의 용융 온도 및 낮은 용융 점도를 가질 수 있다. 또한, Fischer Tropsch 왁스는 95-100℃의 용융 온도 및 낮은 용융 점도를 가질 수 있다. 또한, 파라핀 왁스는 50-70℃의 용융 온도 및 낮은 용융 점도를 가질 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 왁스는 90-140℃의 용융 온도를 가질 수 있으며, 폴리에틸렌 왁스의 구조에 따라 낮은 점도, 보통의 점도 또는 높은 점도를 가질 수 있다. 이와 같이, 결정성 성분은 결정성 성분이 신속하게 용융하고 냉각되는 것을 허용하는 약 5-50℃에 걸쳐 있을 수 있는 샤프한 용융 온도 범위를 갖는다.
본 명세서에서 상세히 설명된 바와 같이, 결정성 성분의 용융점 및 용융 점도는 비결정 성분의 연화 온도 및 점도와 다를 수 있다. 이러한 방식으로, 결정성 성분이 이의 용융점 범위 내의 온도에 노출될 경우에, 결정성 성분은 신속하게 용융되고 결정성 성분의 용융점 범위 내의 온도에서 현저히 용융되지 않는 고체 비결정 성분 주위로 흐르기 시작한다. 이어서, 용융된 결정성 성분은 블렌딩된 바인더 재료(20b) 내 및 또한 복합체(20) 내의 어느 공극을 채울 수 있다. 또한, 결정성 성분이 이의 용융점 범위보다 낮은 온도에 노출될 경우에, 결정성 성분은 신속히 냉각되어 다시 고체상을 형성한다. 그러나, 결정성 성분은 이의 용융 온도에 있는 경우에 고체 비결정성 성분 주위로 흐르기 때문에, 결정성 성분은 일단 냉각된 비결정성 성분과 함께 매립되고 혼합된다.
예를 들어, 비결정성 합성 고무가 바인더(20b)의 비결정성 성분을 형성하고 결정성 폴리우레탄 수지가 바인더(20b)의 결정성 성분을 형성한다면, 바인더 재료(20b)의 캐스트 필름은 더 큰 덩어리의 비결정성 합성 고무 내에 결정성 폴리우레탄 수지의 분별적인 영역(discreet regions)을 유지한다. 복합체(20), 예를 들어 플랫 베드 라미네이터에 열을 가하면, 합성 고무의 비결정성 영역은 고체로 유지되지만, 폴리우레탄 수지의 분별적인 결정성 영역은 용융되어 섬유 재료(20a) 내의 공극으로 흐르며, 이는 모세관력을 감소시키고 복합체(20)의 총 유효 표면적을 감소시킴으로써 복합체(20)의 유체 저항을 개선시킨다. 이러한 방식으로, 복합체(20)는 비결정성 합성 고무에 기인한 가요성을 유지하지만, 결정성 폴리우레탄 수지에 기인한 개선된 탄도 저항성을 갖는다.
대안적으로, 일 구현으로, 비결정성 성분의 연화 온도는 결정성 성분의 용융 온도보다 낮을 수 있다. 그러나, 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에 있는 경우에, 비결정성 성분의 점도 및/또는 표면 에너지는 결정성 성분의 점도 및/또는 표면 에너지보다 크기 때문에, 비결정성 성분은 고체 또는 높은 점성을 유지할 것이며, 따라서 결정성 성분은 비결정성 성분 주위로 흐르고 비결정성 및 결정성 성분은 혼합되지 않는다. 보다 구체적으로, 일 구현으로, 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에 있는 경우에, 결정성 성분의 용융 온도가 비결정성 성분의 연화 온도보다 낮고 및/또는 결정성 성분의 점도가 비결정성 성분의 점도보다 낮도록 결정성 성분 및 비결정성 성분이 선택된다. 또한, 비결정성 및 결정성 성분은 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서 결정성 성분의 표면 에너지가 비결정성 성분의 표면 에너지보다 작도록 선택될 수 있다. 바인더 재료(20b)의 결정성 성분의 부가적인 세부 사항은 2011년 8월 9일에 발행된 미국 특허 제 7,994,075호 및 2011년 9월 13일에 발행된 미국 특허 제 8,017,530호에 개시되어 있으며, 그 전체 공개 내용은 본 명세서에 참고문헌으로 명시적으로 편입된다.
C. 탄도 저항성 복합체
바이모달 바인더 재료(20b)를 형성하기 위해, 결정성 및 비결정성 성분은 다양한 공정을 통해 함께 혼합된다.
1. 바이모달 바인더 제조
일 구현으로, 결정성 및 비결정성 성분은 습윤 블렌드 에멀젼 및/또는 습윤 블렌드 용액을 형성함으로써 혼합될 수 있다. 보다 구체적으로, 습윤 블렌드 에멀젼 및/또는 습윤 블렌드 용액은 비결정성 성분 및 결정성 성분 모두가 용해성인 용매를 포함한다. 이어서, 이러한 습윤 블렌드 용액 및/또는 습윤 블렌드 에멀젼은 건조 필름으로 캐스트될 수 있으며, 여기서 결정성 성분 및 비결정성 성분은 이러한 건조 필름에서 분별적인 영역에 유지된다.
2. 섬유에 바이모달 바인더 적용
일단 혼합되면, 바인더 재료(20b)는 섬유 재료(20a)에 적용되어 복합체(20)를 형성한다. 바인더 재료(20b)는 스프레이 건, 섬유 풀트루전(pultrusion), 섬유 함침, 핫멜트 압출, 그라비어 코팅 및/또는 다른 롤 코팅 방법과 같은 다양한 공정을 통해 섬유 재료(20a)에 적용된다. 예를 들어, 섬유 함침법을 사용하여 섬유 재료(20a)에 바인더 재료(20b)를 적용할 수 있다. 섬유 함침법을 사용하여, 초과량의 바인더 재료(20b)의 수성 에멀젼 또는 분산물이 섬유 재료(20a)에 적용된다. 이어서, 일련의 정지 바(stationary bar) 및 가압 롤러가 과량의 바인더 재료(20b)를 짜내어 복합체(20)를 형성한다. 그 다음, 복합체(20)는 실리콘 코팅된 박리지에 일시적으로 캐스트되어 운반되고, 물이 건조될 때, 추가 공정을 위해 복합체(20)는 롤 위에 감긴다.
또한, 상술한 방법들의 조합을 사용하여 섬유 재료(20a)에 바인더 재료(20b)를 적용할 수 있다. 예를 들면, 비결정성 성분의 단일 수성 에멀젼은 섬유 함침법을 통해 섬유 재료(20a)에 적용될 수 있다. 다음으로, 결정성 성분은 정전기적 스프레이어를 통해 복합체(20)의 표면에 건조 형태로 적용될 수 있다. 결정성 성분의 건조 형태는 비결정성 성분의 수성 에멀젼으로부터의 물이 건조되기 전 또는 후에 섬유 재료(20a)에 적용될 수 있다.
또한, 일 구현으로, 비결정성 성분은 상술한 섬유 함침법을 사용하여 용매-캐스트 필름으로서 섬유 재료(20b)에 적용될 수 있다. 이어서, 결정성 성분을 비결정성 성분의 용매-캐스트 필름의 표면에 건조 형태로 적용한다.
섬유 재료(20a)에 바인더 재료(20b)를 적용하는 방법에 관계없이, 바인더 재료(20b)를 도포하기 전에 섬유 재료(20a)를 탈이온수로 닦아내어 건조시킬 수 있다. 이어서, 섬유 재료(20a)는 50-80 watts/ft2/min, 바람직하게는 67 watts/ft2/min의 에너지 플럭스에서 플라즈마 처리될 수 있다. 후속적으로, 바인더 재료(20b)는 섬유 재료(20a)의 개개의 섬유를 함께 접착하고 다양한 섬유 재료(20a)를 서로 접착시키기 위한 상술한 공정 중 하나 이상을 통해 섬유 재료(20a)에 적용된다. 보다 구체적으로, 섬유 재료(20a)는 5-30%의 수지 함량, 바람직하게는 17%의 수지 함량으로 바인더 재료(20b)로 코팅된다. 일단 바인더 재료(20b)가 섬유 재료(20a)에 적용되면, 섬유 재료(20a)는 스풀 상에 롤링될 수 있고 추가 공정이 발생할 때까지 롤로서 저장될 수 있다.
3. 플랫-베드 라미네이터
도 2를 참조하면, 바인더 재료(20b)가 섬유 재료(20a)에 적용된 후에, 바인더 재료(20b)가 섬유 재료(20a)의 적어도 다른 층에 적용되어 제 2 섬유 플라이를 형성한다. 그 다음 섬유 플라이의 다양한 층은 적층 배열로 위치되고, 각 플라이는 인접한 플라이로부터 90도 배향된다. 복합체(20)에 대한 다양한 적용을 수용하기 위해 임의의 수의 플라이가 복합체(20)에 포함될 수 있다.
이어서, 복합체(20)는 복수의 롤러(33) 둘레로 회전가능한 제 1 또는 상부 벨트(32) 및 복수의 롤러(35)에 대해 회전가능한 제 2 또는 하부 벨트(34)를 포함하는 플랫 베드 라미네이터(30)로 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)는 비점착성 코팅, 예를 들어 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 E.I. DuPont De Nemours and Company로부터 상업적으로 입수가능한 TEFLON®과 같은 플루오로폴리머계 재료로 코팅될 수 있다. 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)는 복합체(20)가 통과하는 통로(36)에 의해 서로 이격되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 제 1 벨트(32)는 반시계 방향으로 회전하고, 제 2 벨트(34)는 시계 방향으로 회전하며, 이는 플랫 베드 라미네이터(30)를 통해 복합체(20)를 전진시킨다. 일 구현으로, 제 1 벨트 및 제 2 벨트(32, 34)는 1-15m/second, 바람직하게 3m/second의 속도로 회전한다. 예시적으로, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)는 복합체(20)가 대략 동일한 시간 동안 제 1 및 제 2 벨트(32, 34) 모두와 접촉하도록 거의 동일한 길이를 갖는다.
도 2의 플랫 베드 라미네이터(30)는 가열 부 또는 구역(38), 냉각 부 또는 구역(40), 및 가열 부(38)와 냉각 부(40) 중간에 위치한 복수의 닙(nip) 또는 가압 롤러(42)를 더 포함한다. 복합체(20)가 플랫 베드 라미네이터(30) 내에서 전진함에 따라, 복합체(20)는 가열 부(38)에서 가열된다. 예를 들어, 가열 부(38)는 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 정도로 낮은 온도에서, 또는 90℃, 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃ 정도로 높은 온도에서, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍으로 한정되는 임의의 범위의 온도에서 작동하도록 구성될 수 있다. 가열 부(38)의 온도는 바인더(20b)의 결정성 성분이 가열부(38)에서 용융되도록 결정성 성분의 용융 온도 범위 내에 있다. 일 구현으로, 복합체(20)는 0.01 초, 0.50 초, 1.0 초, 1.5 초, 2.0 초, 2.5 초, 3.0 초 정도로 적게, 또는 1 분, 2 분, 3 분, 4 분 또는 5 분 정도로 많이, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 동안 가열될 수 있다. 가열 시간 및 온도는 결정성 성분의 특성 및 이의 특정 용융 온도 범위에 기초한다.
복합체(20)가 가열 부(38)를 떠날 때, 결정성 성분이 용융되는 동안 가압 롤러(42)를 통해 복합체(20)에 압력이 가해진다. 가압 롤러는 금속(예, 강철), 폴리머(예, 탄성 고무) 및/또는 세라믹과 같은 다양한 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 가압 롤러(42) 중 하나는 고정된 위치를 가질 수 있고, 가압 롤러(42) 중 다른 하나는 가압 롤러(42) 중 하나에 힘이 가해질 때 복합체(20)에 또한 힘이 가해지도록 힘이 가해지는 경우에 이동가능할 수 있다. 보다 구체적으로, 가압 롤러(42)는 복합체(20)에 1 bar 미만의 압력을 가할 수 있다. 예를 들어, 가압 롤러(42)는 복합체(20)에 10 psi, 30 psi, 50 psi, 70 psi, 90 psi 110 psi, 130 psi, 150 psi, 170 psi, 190 psi, 210 psi, 230 psi, 250 psi, 270 psi, 290 psi, 310 psi, 또는 상술한 값들의 임의의 상기 쌍으로 한정되는 임의의 범위 내의 닙 압력을 가할 수 있다. 일 구현으로, 가압 롤러는 복합체(20)에 14 psi의 압력을 가할 수 있다. 복합체(20)에 가해지는 최대 압력은 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)와 평행한 가압 롤러(42)의 접선(50)에서 발생한다. 그러나, 가압 롤러(42)의 원형 단면에 기인하여, 접선(50)에 인접한 가압 롤러(42)의 표면이 복합체(20)와 접촉함에 따라 복합체(20)에 더 적은 양의 압력이 가해진다. 예를 들어, 복합체(20)의 일부가 플랫 베드 라미네이터(30)을 통해 이동함에 따라, 복합체 재료(20)가 가압 롤러(42) 사이에 처음에 위치하는 복합체(20)에 점진적으로 증가량의 압력이 가해된다. 복합체(20)가 가압 롤러(42)의 접선(50)을 향해 이동함에 따라, 보다 큰 압력이 복합체(20)에 가해지면서, 복합체(20)가 가압 롤러(42)의 접선(50) 사이에 직접 위치하는 경우에 복합체(20)에 최대 압력이 가해진다. 또한, 복합체(20)가 접선(50)을 지나감에 따라, 복합체(20)가 더 이상 가압 롤러(42) 사이에 위치하지 않을 때까지 점진적으로 감소량의 압력이 복합체(20)에 가해진다.
다른 디자인의 플랫 베드 라미네이터(30)가 복합체(20)에 다른 압력으로 가해질 수 있다. 예를 들어, 가압 롤러(42)가 강철을 포함하여 구성된 외부 표면을 갖는 경우, 복합체(20) 상의 가압 롤러(42)의 접촉 풋 프린트는 비교적 작고, 복합체(20)에 가해지는 평균 포인트 압력은 크다. 그러나, 가압 롤러(42)가 탄성 고무를 포함하여 구성된 외부 표면을 갖는다면, 복합체(20) 상의 가압 롤러(32)의 접촉 풋 프린트는 비교적 크고 복합체(20)에 가해지는 평균 포인트 압력은 작다.
가압 롤러(42)로부터의 압력은 복합체(20)에 약 0.02 초 내지 약 5 초 동안 가해진다. 보다 구체적으로, 약 0.01 초, 0.50 초, 1.0 초, 1.5 초, 2.0 초, 2.5 초 정도로 적게, 또는 3.0 초, 3.5 초, 4.0 초, 4.5 초, 5.0 초 정도로 많이, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍으로 한정되는 임의의 범위의 기간동안 복합체(20)에 압력이 가해질 수 있다. 일 구현으로, 0.01-0.05 초의 기간동안 복합체(20)에 압력이 가해질 수 있다. 또한, 가압 롤러(42)가 원형 단면을 갖기 때문에, 상술한 시간은 복합체(20)가 압력을 경험하는 총 시간을 나타낸다. 예를 들어, 등급 계산의 순서를 사용하여, 가압 롤러(42) 사이의 풋 프린트의 길이가 1cm이고, 플랫 베드 라미네이터(30)의 라인 속도가 5m/minute인 경우, 가압 롤러(42)에 의해 가해진 압력을 복합체(20)가 체류 시간은 0.12 초이다. 그러나, 0.12 초는 복합체(20)가 가압 롤러(42)로부터 압력을 경험하는 총 시간량을 나타내므로, 처음 0.06 초 동안 상승 압력의 기울기 및 마지막 0.06 초 동안 감소하는 압력의 기울기가 존재한다. 이와 같이,도 2의 구현에서, 가열 부(38) 및 냉각 부(40)를 통과할 때 복합체(20)에 압력이 가해지지 않기 때문에, 가압 롤러(42)에 의해 복합체(20)에 가해지는 압력은 연속적이지 않다. 대안적으로, 복합체(20)가 여전히 가열 부(38) 내에 있고 결정 성 성분이 용융될 때, 복합체(20)에 압력을 가하도록 플랫 베드 라미네이터가 구성될 수 있다. 그러나, 냉각 중에 복합체(20)에 가해지는 응력을 최소화하기 위해 냉각 부(40)를 통과할 때 복합체(20)에 압력이 가해지지 않는다. 이와 같이, 플랫 베드 라미네이터(30)는 복합체(20)에 연속적인 압력을 가하도록 구성되지 않는다.
롤러(42)로 복합체(20)에 압력이 가해진 후, 복합체(20)는 냉각 부(40)를 통해 이동한 다음, 플랫 베드 라미네이터(30)를 빠져 나간다. 일 구현으로, 냉각 부(40)는 바인더 재료(20b)의 결정성 성분의 용융 온도 미만의 온도로 구성된다. 예를 들어, 냉각 부(40)는 0℃, 5℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃ 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 내의 온도에서 작동하도록 구성될 수 있으며, 이는 바인더 재료(20b) 내에 포함되는 특정 결정성 성분에 따라 달라진다. 냉각 부(40)의 길이가 가열 부(38)의 길이와 거의 동일하기 때문에, 복합체(20)는 가열되는 시간과 거의 동일한 시간 동안 냉각될 수 있다. 보다 상세하게, 복합체(20)는 0.01 초, 0.50 초, 1.0 초, 1.5 초, 2.0 초, 2.5 초, 3.0 초 정도로 적게, 또는 1 분, 2 분, 3 분, 4 분 또는 5 분 정도로 많이, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 동안 냉각될 수 있다. 복합체(20)가 냉각 부(40)를 통과함에 따라, 복합체(20)는 평평하게 유지되고, 냉각 중에 복합체(20)에 가해지는 응력을 최소화하도록 구부러지지 않아야 한다. 대안적으로, 결정성 성분에서 열 전달이 빠르게 발생하기 때문에, 냉각 부(40)는 복합체(20)가 결정성 성분의 용융 온도 아래로 그 온도를 감소시키기에 충분한 열을 주위로 방사하여 결정성 성분을 고체화하는 것이 가능하다면, 플랫 베드 라미네이터(30)로부터 제거될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 바인더 재료(20b)의 결정성 성분의 용융 온도 아래로 냉각시킬 경우, 복합체(20)에 대한 응력을 최소화하거나 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 냉각시 복합체(20)에 압력이 가해지지 않기 때문에, 응력은 결정성 성분의 결정 구조에 도입되지 않는다. 또한, 결정성 성분 내에서 열 전달이 급속히 일어나기 때문에, 결정성 성분이 용융될 때 비결정성 성분 주위 및 섬유 재료(20a) 내의 임의의 공극으로 흘러드는 결정성 성분의 분별적인 부분은 화학적 또는 물리적으로 비결정성 성분과 혼합되지 않고 유지된다. 이와 같이, 비결정성 및 결정성 성분은 바인더 재료(20b) 내에서 분별적으로 유지되고 서로 양립할 수 없다.
추가적으로, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)는 롤러(42)에 의해 가해진 압력보다 낮은 복합체(20)에 대한 낮은 압력을 가할 수 있다. 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)에 의해 가해지는 압력이 낮기 때문에, 냉각 부(40)를 통과할 경우에 추가 응력은 복합체(20) 내로 도입되지 않는다. 대안적으로, 벨트(32, 34)는 냉각 부(40)를 통과할 때 복합체(20)에 어떠한 압력도 가하지 않을 수 있다. 일 구현으로, 복합체(20)가 가열 부(38) 및 냉각 부(40)를 통과함에 따라, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)는 복합체(20)에 0.05 psi, 0.10 psi, 0.15 psi, 0.20 psi 또는 0.25 psi 정도로 적게, 또는 1.0 psi, 2.0 psi, 3.0 psi, 4.0 psi, 5.0 psi, 6.0 psi, 7.0 psi, 8.0 psi, 9.0 psi 또는 10.0 psi 정도로 크게, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 내의 압력을 가할 수 있다. 일 구현으로, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)에 의해 가해지는 압력은 0.5 psi 미만이다. 보다 구체적으로, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)에 의해 가해지는 압력은 플랫 베드 라미네이터(30)의 벨트 속도에 반비례하는 기간 동안 가해진다. 일 구현으로, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)에 의해 압력이 복합체(20)에 가해지는 체류 시간은 1 초, 3 초, 5 초, 7 초, 9 초 또는 11 초 정도로 적거나, 또는 1 분, 2 분, 3 분, 4 분 또는 5 분 정도로 많거나, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 범위가 한정되는 임의의 범위일 수 있다. 이와 같이, 복합체(20)는 가열 및/또는 냉각 부(38, 40)를 통과할 때 제 1 및 제 2 벨트(32, 34)에 의해 가해지는 제 1의 낮은 압력, 및 가압 롤러(42)에 의해 가해지는 제 2의 더 높은 압력의 두 개의 별개의 압력을 겪을 수 있다.
도 3을 참조하면, 복합체(20)는 또한 플랫 베드 라미네이터(30')로 도시된 플랫 베드 라미네이터(30)의 대안적인 구현으로 형성될 수 있다. 플랫 베드 라미네이터(30')는 롤러(33)에 대해 반시계 방향으로 회전가능한 제 1 벨트(32) 및 복수의 롤러(35')에 대해 시계 방향으로 회전가능한 제 2 벨트(34')를 포함한다. 일 구현으로, 제 1 및 제 2 벨트(32, 34')는 1-15 미터/초의 속도로, 바람직하게는 3 미터/초의 속도로 회전한다. 예시적으로, 제 2 벨트(34')의 길이는 복합체(20)가 제 1 벨트(32)보다 긴 시간 동안 제 2 벨트(34')와 접촉하도록 제 1 벨트(32)의 길이보다 크다.
여전히 도 3을 참조하면, 플랫 베드 라미네이터(30')는 가열 부(38), 냉각 부(40) 및 이들 사이에 위치한 가압 롤러(42)를 더 포함한다. 가압 롤러(42)의 위치에 기초하여, 복합체(20)는 가열 부(38) 및 냉각 부(40)를 통해 이동할 때 압력하에 있지 않지만, 롤러(42) 사이를 지날 때 10 psi, 30 psi, 50 psi, 70 psi, 90 psi, 110 psi, 130 psi, 150 psi, 170 psi, 190 psi, 210 psi, 230 psi, 250 psi, 270 psi, 290 psi, 310 psi 또는 상술한 값들의 임의의 쌍에 의해 한정되는 임의의 범위 내의 닙 압력을 받는다.
도 3의 플랫 베드 라미네이터(30')는 또한 적어도 하나의 코팅 디바이스(44)를 포함한다. 예시적으로, 플랫 베드 라미네이터(30')는 핫멜트 어플리케이터 또는 건식 코팅 어플리케이터일 수 있는 제 1 코팅 디바이스(44a) 및 제 2 코팅 디바이스(44b)를 포함한다. 보다 구체적으로, 코팅 디바이스(44a, 44b)는 가열 및 냉각 부(38, 40)의 상류에 위치하고, 제 1 코팅 디바이스(44a)는 그 안에 함유된 바인더 재료(20b)를 제 2 벨트(34') 상에 적용하도록 구성되는 한편, 제 2 코팅 디바이스(44b)는 그 안에 함유된 바인더 재료(20b)를 섬유 재료(20a)가 통로(36)로 들어가기 전에 섬유 재료(20a)의 상부 상에 적용하도록 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 섬유 재료(20a)는 복수의 롤러(46)를 따라 제 1 및 제 2 벨트(32, 34')를 향해 이동한다. 제 1 코팅 디바이스(44a)는 미리 정해진 양의 바인더 재료(20b)를 제 2 벨트(34')에 적용한다. 이와 같이, 섬유 재료(20a)가 제 2 벨트(34')와 접촉할 때, 제 2 벨트(34') 상의 바인더 재료(20b)는 섬유 재료(20a)의 하부 표면에 적용된다. 또한, 섬유 재료(20b)가 제 1 벨트(32)와 접촉하기 전에, 제 2 코팅 디바이스(44b)로부터의 바인더 재료(20b)가 섬유 재료(20b)의 상부 표면에 적용된다. 이러한 방식으로, 복합체(20)가 통로(36), 가열 부(38), 냉각 부(40) 및 가압 롤러(42)에 들어가기 전에, 바인더 재료가 섬유 재료(20a)의 상부 표면 및 하부 표면 모두에 적용되어 복합체(20)를 형성한다.
복합체(20)가 가열 부(38)에 들어감에 따라, 바인더 재료(20b)의 결정성 성분이 용융되어 섬유 재료(20a) 내로 흘러 들어가 섬유 재료(20a)와 통합된다. 보다 상세하게는, 그리고 플랫 베드 라미네이터(30)와 관련하여 본 명세서에 설명된 바와 같이, 가압 롤러(42)는 약 0.01 초, 0.50 초, 1.0 초, 1.5 초, 2.0 초, 2.5 초 정도로 적게, 또는 3.0 초, 3.5 초, 4.0 초, 4.5 초, 5.0 초 정도로 많이, 또는 상술한 값들의 임의의 쌍으로 한정되는 임의의 범위 내의 기간 동안 압력을 가할 수 있다. 롤러(42)와 함께 복합체(20)에 압력이 가해진 후에, 복합체(20)는 냉각 부(40)를 통해 이동하고 플랫 베드 라미네이터(30')를 빠져 나간다. 이와 같이, 복합체(20)가 가열 부(38) 및 냉각 부(40)를 통과함에 따라 복합체(20)에 압력이 가해지지 않기 때문에, 가압 롤러(42)에 의해 복합체(20)에 가해진 압력은 연속적이지 않다.
바인더 재료(20b)의 결정성 성분은 보다 낮은 용융 점도 및 보다 낮은 표면 에너지를 가지며, 비결정성 성분보다 낮은 용융 온도를 가질 수 있기 때문에, 가압 롤러(42)가 복합체(20)에 압력을 가할 때 결정성 성분에 보다 큰 습윤성, 보다 큰 공기 변위(displacement), 및 보다 큰 압축이 존재할 수 있다. 이와 같이, 비결정성 성분 내의 공극, 공기 포켓, 간극 또는 다른 내부 개구의 존재는 플랫 베드 라미네이터(30, 30')에서 복합체(20)의 형성 중에 감소된다. 이러한 방식으로, 복합체(20)는 일반적으로 보이드가 없는 평활한 표면을 포함하여 모세관력 및 복합체(20)의 총 유효 표면적을 감소시키며, 이에 의해 해수, 가솔린, 석유, 용매 및 윤활제와 같은 환경 조건이 복합체(20)에 침투하지 않기 때문에 복합체(20)의 탄도 저항성을 증가시킨다. 또한, 복합체(20)의 표면에서 공극이 감소하는 것 이외에, 복합체(20) 내의 내부 공극, 포켓 및 채널은 복합체(20)의 압축을 통해 제거되거나 변위되어, 유체의 위킹(wicking) 또는 다른 침투에 대한 경향을 감소시킨다. 상술한 개시에 따라 형성된 복합체(20)는 탄도 저항성 물품에 사용될 수 있고, 복합체(20)를 열화시킬 수 있는 환경 조건에 저항적이다.
실시예
실시예 A: 바이모달 바인더 재료의 염수 시험
복합체의 다양한 샘플들을 바인더 재료 내의 다양한 수준의 결정성 성분으로 형성하였다. 이들 복합체 샘플들을 결정성 성분의 존재가 복합체의 부식 저항성에 영향을 주는지 검출하기 위해 오랜 기간 동안 염수에 노출시켰다.
복합체의 형성
이들 샘플들을 형성하기 위해 다양한 농도의 바인더 재료를 표 1에 따라 형성하여 비교예 1, 복합체(20)의 실시예 1 및 복합체(20)의 실시예 2를 형성하였다.
Figure pct00001
바인더 재료는 Honeywell 1150-denier SPECTRA® Merge 95121 UHMWPE 섬유를 포함하여 구성된 섬유 재료에 적용하였다. 보다 구체적으로, 섬유 함침 코팅기를 사용하여, 바인더 재료를 제 1 단방향 섬유 웹에 적용하고, 코팅된 섬유 웹을 건조시켰다. 건조된 섬유 웹을 롤상에 권치하였다. 제 2 단방향 섬유 웹의 제 2 롤 또한 섬유 함침 코팅기로 코팅하고, 건조하고 롤 상에 권취하였다. 제 1 롤 상의 제 1 코팅된 섬유 웹은 정사각형으로 절단되었다. 권취된 섬유의 제 2 롤은 플랫 베드 라미네이터(30, 30')의 입구 또는 그 근처에 설치되고, 제 2 섬유 웹은 펼쳐져 플랫 베드 라미네이터(30, 30')를 통해 공급되었다. 플랫 베드 라미네이터(30, 30')의 가열 부(38)의 온도는 결정성 성분의 용융 온도보다 낮은 온도로 설정되었다. 제 2 코팅된 섬유 웹이 플랫 베드 라미네이터(30, 30') 내로 이동하기 시작함에 따라, 제 1 코팅된 섬유 웹의 정사각형은 제 2 섬유 웹이 플랫 베드 라미네이터(30, 30')에 들어가기 전에 제 2 코팅된 섬유 웹의 상부 상에 위치한다. 제 1 섬유 웹의 각 정사각형의 섬유 방향은 제 2 섬유 웹의 섬유 방향에 대해 90도 방향으로 위치하였다. 또한, 제 1 섬유 웹의 각 정사각형은 제 2 섬유 웹 상의 이전의 인접한 정사각형에 후방으로 위치하여 연속적이고 코팅된 2-플라이 섬유 재료를 형성한다. 이 연속 2-플라이 섬유 재료는 프랫 베드 라미네이터(30, 30')에 진입하고 롤러(42)에 의해 가해지는 압력은 제 1 섬유 웹의 정사각형을 제 2 섬유 웹에 접착시켰다. 그러나, 어느 결정성 성분이 바인더 재료에 존재할 경우에, 롤러(42)로부터의 압력 및 가열 부(38)의 열은 바인더 재료의 결정성 성분을 용융시키지 않는다. 제 1 섬유 웹의 절단된 정사각형 및 제 2 섬유 웹의 연속 롤로 형성된 2-플라이 섬유 웹은 그 다음, 플랫 베드 라미네이터(30, 30')를 통과한 후에 롤 상에 권치되고, 함께 접착되었다. 어느 결정성 성분이 존재하는 경우, 플랫 베드 라미네이터(30, 30')의 가열 부(38)의 온도는 바인더 재료 내의 결정성 성분의 용융점 범위 내의 온도로 증가되었다. 그 다음, 2-플라이 섬유 재료의 롤을 풀고, 2-플라이 섬유 재료를 플랫 베드 라미네이터(30, 30')에 통과시켰다. 가열 부(38)의 온도가 바인더 재료와 함께 결정성 성분의 용융점 범위 내에 있었기 때문에, 롤러(42)를 통과할 때 압축 또는 치밀화가 2-플라이 섬유 재료에 부여되었다. 플랫 베드 라미네이터(30, 30')를 통과한 후, 2-플라이 섬유 재료를 정사각형으로 절단하고, 2-플라이 섬유 재료의 52층을 적층하여 탄도 샘플들을 제조하였다. 각 샘플의 총 면적 밀도, 또는 그 직물의 다층의 면적당 총 중량은 0.89 파운드/ft2이었다.
복합체의 시험
비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2를 각각 수돗물에 3.5% 해수 염 농도의 염수에 24 시간 침지하였다. 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2를 걸어놓아 15분 동안 드립 건조(drip dry)하였다. 다음으로, 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2를 각각 NIJ STD 0101.06 Level III에 개시된 바와 같이 점토 블록 또는 플랫폼 상에 놓고, 357 Magnum SJHP Remington 샷을 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2에서 1430 +/- 30 ft/sec의 속도로 가동하였다.
Figure pct00002
비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 각 2 개의 샘플을 357 Magnum SJHP Remington 탄환으로 각각 3 회 샷하여 각 샘플에 침투된 각 탄환의 깊이를 측정하였다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 각각의 샘플에 대한 샷 2 및 3은 표 2의 "완전(complete)"으로 표시된 바와 같이 복합체를 완전히 관통했다. 그러나, 실시예 1 또는 실시예 2의 샘플은 완전히 침투된 것이 없었다. 보다 구체적으로, 탄환은 플루오로카본 비결정성 성분 및 카르나우바 왁스 결정성 성분을 함유하는 실시예 1의 샘플에 최소로 침투하였다.
실시예 B: 다양한 농도의 비결정성 및 결정성 성분을 이용한 바이모달 바인더 재료
바인더 재료 내의 다양한 수준의 결정성 성분을 이용하여 복합체의 다양한 샘플을 형성하였다. 그 다음, 이러한 복합체 샘플을 9mm 탄환으로 샷하여 결정성 성분의 존재가 복합체의 탄도 저항성에 영향을 주는지 측정하였다.
복합체의 형성
이러한 샘플을 형성하기 위해, 다양한 농도의 바인더 재료가 표 3에 따라 형성되어 비교예 1, 복합체(20)의 실시예 1, 복합체(20)의 실시예 2 및 복합체(20)의 실시예 3을 형성하였다. 이러한 샘플을 형성하기 위한 코팅 및 복합체 처리 조건은 상기 실시예 1의 것과 동일하다.
Figure pct00003
복합체의 시험
비교예 1 및 실시예 1-3의 샘플을 각각 NIJ STD 0101.06 Level III에 개시된 바와 같이 점토 블록 또는 플랫폼 상에 배치하고, 표 4에 나타낸 다양한 속도로 비교예 1 및 실시예 1-3의 각각의 샘플에서 9mm 샷을 발사하였다. 보다 구체적으로, 표 4는 이론적인 속도 V50을 제공하며, 이는 탄환의 50%가 비교예 1 및 실시예 1-3에서 정지되고, 탄환의 50%가 비교예 1 및 실시예 1-3을 완전히 관통하는 속이다. 예를 들어, V50 속도를 측정하기 위해, 비교예 1 및 실시예 1-3의 각각의 샘플에서 다양한 속도로 복수의 샷을 발사하여 탄환이 샘플을 완전히 관통한 속도 범위 및 탄환이 샘플에 부분적으로 침투한 속도 범위를 측정하였다. 각 샘플에 대한 이들 샷 그룹은 통계적 분석을 거쳐, 시험된 비교예 1 및 실시예 1-3의 각각의 샘플에 대한 V50 속도를 측정하였다.
Figure pct00004
표 4에 나타낸 바와 같이, 바이모달 바인더가 아닌 비교예 1은 실시예 1, 2 및 3에 비해 가장 낮은 V50 속도를 가졌다. 이와 같이, 실시예 1-3의 샘플은 탄환이 샘플을 완전히 관통하지 않고 보다 높은 속도에서 탄환에 견딜 수 있었다. 또한, 15%의 결정성 성분을 함유하는 실시예 1, 및 40%의 결정성 성분을 함유하는 실시예 3은 각각 유사한 V50 속도를 가졌다.
실시예 C: 다양한 결정성 성분을 이용한 바이모달 바인더 재료
바인더 재료 내의 다양한 수준의 결정성 성분을 이용하여 복합체의 다양한 샘플을 형성하였다. 그 다음, 이러한 복합체 샘플을 9mm 탄환으로 샷하여 결정성 성분의 존재가 복합체의 탄도 저항성에 영향을 주는지 측정하였다.
복합체의 형성
이러한 샘플을 형성하기 위해, 다양한 농도의 바인더 재료가 표 3에 따라 형성되어 비교예 1, 복합체(20)의 실시예 1, 복합체(20)의 실시예 2 및 복합체(20)의 실시예 3, 복합체(20)의 실시예 4, 복합체(20)의 실시예 5, 및 복합체(20)의 실시예 6을 형성하였다. 이러한 샘플을 형성하기 위한 코팅 및 복합체 처리 조건은 상기 실시예 1의 것과 동일하다.
Figure pct00005
복합체의 시험
비교예 1 및 실시예 1-6의 각 샘플을 각각 NIJ STD 0101.06 Level III에 개시된 바와 같이 점토 블록 또는 플랫폼 상에 배치하고, 표 6에 나타낸 다양한 속도로 비교예 1 및 실시예 1-6의 각각의 샘플에서 9mm 샷을 발사하였다. 보다 구체적으로, 표 6은 이론적인 속도 V50을 제공하며, 이는 탄환의 50%가 비교예 1 및 실시예 1-6에서 정지되고, 탄환의 50%가 비교예 1 및 실시예 1-6을 완전히 관통하는 속이다. 예를 들어, V50 속도를 측정하기 위해, 비교예 1 및 실시예 1-6의 각각의 샘플에서 다양한 속도로 복수의 샷을 발사하여 탄환이 샘플을 완전히 관통한 속도 범위 및 탄환이 샘플에 부분적으로 침투한 속도 범위를 측정하였다. 각 샘플에 대한 이들 샷 그룹은 통계적 분석을 거쳐, 시험된 비교예 1 및 실시예 1-6의 각각의 샘플에 대한 V50 속도를 측정하였다.
Figure pct00006
표 5에 나타낸 바와 같이, 바이모달 바인더가 아닌 비교예 1은 실시예 1-6에 비해 가장 낮은 V50 속도를 가졌다. 이와 같이, 실시예 1-6의 샘플은 탄환이 샘플을 완전히 관통하지 않고 보다 높은 속도에서 탄환에 견딜 수 있었다. 또한, 미세결정성 왁스를 함유하는 실시예 3은 가장 높은 V50을 가졌다.
본 발명은 바람직한 구현을 참조하여 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형을 가할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 청구범위는 개시된 구현, 상술한 대안 및 그에 대한 모든 균등물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 복수의 섬유; 및
    상기 복수의 섬유에 적용된 바이모달 바인더
    를 포함하는 탄도 저항성 복합체로서,
    상기 바인더는 용융 온도를 갖는 결정성 성분 및 연화 온도를 갖는 비결정성 성분을 가지며, 상기 결정성 성분 및 상기 비결정성 성분은 서로에 대해 하기 특성 중 적어도 하나를 갖는, 탄도 저항성 복합체:
    (1) 결정성 성분의 용융 온도가 비결정성 성분의 연화 온도 미만이며;
    (2) 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서, 결정성 성분의 점도가 비결정성 성분의 점도보다 낮고; 그리고
    (3) 결정성 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서, 결정성 성분의 표면 에너지는 비결정성 성분의 표면 에너지보다 작다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정성 성분은 카르나우바 왁스, 스테아르아미드 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 폴리올레핀 왁스, 및 미세결정성 왁스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 왁스 재료인, 탄도 저항성 복합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비결정성 성분은 아크릴, 폴리우레탄, 니트릴 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 코폴리머, 및 플루오로카본으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 폴리머 재료 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는, 탄도 저항성 복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비결정성 성분은 60-95중량%의 바이모달 바인더를 포함하며, 상기 결정성 성분은 5-40중량%의 바이모달 바인더를 포함하는, 탄도 저항성 복합체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결정성 성분의 용융 온도는 50-140℃인, 탄도 저항성 복합체.
  6. 복수의 단방향으로 배향된 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유 플라이를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 섬유는 비결정성 성분 및 결정성 성분을 포함하는 제 1 바이모달 바인더로 코팅된, 제 1 섬유 플라이를 제공하는 단계;
    복수의 단방향으로 배향된 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유 플라이를 제공하는 단계로서, 상기 제 2 섬유는 비결정성 성분 및 결정성 성분을 포함하는 제 2 바이모달 바인더로 코팅된, 제 2 섬유 플라이를 제공하는 단계;
    제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 적층 배열로 위치시키는 단계;
    제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 결정성 성분의 용융 온도 범위 내의 온도로 가열하는 단계;
    상기 플라이가 결정성 성분의 용융 온도 범위 내의 온도에 있는 경우에 제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이에 1 bar 미만의 압력을 가하여, 이에 의해 제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 서로 부착시키고, 이에 따라 탄도 저항성 복합체를 형성하는 단계; 및
    제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이를 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이에 압력을 가하는 단계는 플랫 베드 라미네이터를 이용하여 수행되는, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    제 1 섬유 플라이 및 제 2 섬유 플라이에 압력을 가하는 단계는 플라이들이 결정성 성분의 용융점 범위 내의 온도에 있는 경우에 상기 가열 단계 중에 적층된 플라이에 0.5 psi 미만의 제 1 압력을 가하는 단계 및 적층된 플라이에 10-300 psi의 제 2 압력을 가하는 단계를 포함하는, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    비결정성 성분은 아크릴 폴리머, 폴리우레탄, 니트릴 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 코폴리머, 플루오로카본 폴리머 또는 이들의 조합을 포함하며, 그리고 결정성 성분은 카르나우바 왁스, 스테아르아미드 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 폴리올레핀 왁스, 미세결정성 왁스 또는 이들의 조합을 포함하는, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법.
  10. 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법으로서,
    제 1 복수의 섬유를 단방향 배향으로 제공하는 단계;
    제 2 복수의 섬유를 단방향 배향으로 제공하는 단계;
    비결정성 성분 및 결정성 성분을 갖는 바인더를 제공하는 단계;
    상기 제 1 복수의 섬유를 상기 바인더로 코팅하는 단계;
    상기 제 2 복수의 섬유를 상기 바인더로 코팅하는 단계;
    상기 제 1 복수의 섬유를 상기 제 2 복수의 섬유에 대해 90도의 각도로 위치시키는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 복수의 섬유를 상기 결정성 성분의 용융 온도 범위 내의 온도로 가열하는 단계;
    상기 결정성 성분의 용융점 범위 내의 온도에 있는 경우에 제 1 및 제 2 복수의 섬유에 1 bar 미만의 압력을 가하는 단계; 및
    제 1 및 제 2 복수의 섬유를 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 탄도 저항성 복합체를 형성하는 방법.
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