KR20180123008A - 복합재, 보호용 재료로 제조된 인체 착용 가능한 장갑 - Google Patents

Abstract

복합재, 보호용 직물로 제조된 인체 착용 가능한 장갑(170)이 개시되어 있다. 상기 복합 직물은 직조된 스테인레스 스틸 메쉬의 금속 메쉬층(125)에 근접하게 배치된 직조된 파라-아라미드 사의 마이크로 플렉스층(120)을 갖는다. 상기 파라-아라미드 사에서 개별적인 폴리-p-페닐렌 테레프탈아미드 섬유는 2 dtex 이하의 데니어를 갖는다. 상기 금속 메쉬층은 0.2 mm 이하의 직경을 갖는 스테인레스 스틸 섬유로 직조되고 메쉬 구경이 0.45 mm 이하이다. 상기 직물을 사용하여 제조된 의복은 장갑, 방탄 조끼 및 체인톱 저항 바지를 포함한다.

Description

복합재, 보호용 직물로 제조된 인체 착용 가능한 장갑

우선권 주장

본 출원은 2016년 1월 11일자로 출원된 "복합재, 보호용 직물 및 이들로 제조된 의복"이라는 명칭의 미국특허출원 제14/992,829호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 본원에 참조에 의해 통합된다.

미국특허출원 제14/992,829호는 2015년 7월 2일에 출원된 "신장 가능한 금속 메쉬 보호용 재료 및 의복"이라는 명칭으로 동시계류중인 미국특허출원 제14/791,059호와 관련이 있고, 이의 일부계속(Continuation-in-Part)출원이며, 그 내용은 본원에 그 전체가 참조에 의해 통합된다.

기술분야

본 발명은 우수한 절단 저항(cut resistance) 및 천공 저항(puncture resistance)을 갖는 복합 직물에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 스테인리스 스틸 메쉬의 층들, 및 직조된 섬유, 파라-아라미드 섬유의 층들의 조합으로 제조된 직물, 및 이 복합 직물을 보호복으로 구성하는 용도에 관한 것이다.

파라-아라미드 합성섬유로 직조된 직물은, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어 케블라(Kevlar™)는 탄도 천공(ballistic puncture)에 대한 탁월한 저항을 나타내며, 경량의 방탄복(bullet proof body armor)을 구성하는데 성공적으로 사용되었다. 그러나, 상기 재료는 절단 공격 및 슬래시 공격(slash attacks) 그리고 바늘에 의한 천공에 대한 단지 평균적인 저항 특성의 것이다. 따라서, 상기 파라-아라미드 기반의 방탄복은 총(gun) 공격에 대한 우수한 보호를 제공하나, 칼이나 바늘 위협에 대해서는 특별히 효과적이지 않다.

필요한 것은 탄도 천공, 절단 공격 및 슬래시 공격 그리고 천공 공격에 대한 높은 저항의 조합을 제공하는 경량의 직물이며, 이는 경량이고 유연한 의복, 예를 들어 장갑 및 공격 방어 조끼(attack proof vests)를 제작하는데 용이하게 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

관련 선행문헌은 다음과 같다:

미국특허 제6,581,212호는 2003년 6월 24일자로 Andresen에게 허여되고, "보호복"이라는 명칭으로 절단 상처 또는 천공 상처에 대한 신체 부분을 보호하기 위한 보호복으로서, 내부층, 보호층 및 외부층을 포함하고, 상기 보호층은 직조된 금속 와이어의 와이어 메쉬로 구성되어 있으며, 상기 금속 와이어의 두께는 0.03 mm 내지 0.20 mm이고, 상기 와이어 메쉬의 구경(aperture)은 0.05 mm 내지 0.45 mm인 보호복을 기술한다.

미국특허출원 제20080307553호는 Terrance Jbeiliet al.에 의해 제출되었고, 2008년 12월 18일자로 공개되고, "탄도 발사체(Ballistic Projectiles)에 대한 보호 방법 및 장치"라는 명칭으로, 탄도 발사체로부터 에너지를 흡수하여 탄도 부상 또는 피해로부터 사람 또는 재산을 보호하는 방식으로 배열된 유연한 기재상에 지지된 다수의 덩어리(masses) 및 섬유를 포함하는 복합 재료를 기술한다. 작고, 인성(tough)의 디스크와 유사한 덩어리의 어레이는 3차원 크래들(cradle)의 고인장강력 엘라스토머 섬유에 매달려 있어서, 날아오는 탄도 발사체로부터의 에너지가 먼저 하나 이상의 덩어리에 전달되고 상기 덩어리들의 운동이 실질적으로 날아오는 발사체의 이동 방향으로 엘라스토머 섬유의 인장 변형(tensile strain)에 의해 억제되도록 한다. 상기 발사체는 결국 상기 덩어리들에 운동량이 전달되고 상기 섬유의 탄성 및 소성 인장 변형이 조합되어 무해한 속도로 감속된다. 한 층 이상의 복합 재료는 조립되어 신체 보호용 무장("방탄 조끼") 또는 재산 보호용 무장을 형성할 수 있으며, 상기 층의 수 및 특성은 예상되는 구체적인 탄도 위협에 따라 조절될 수 있다.

다양한 구현예들이 당해 기술분야에 공지되어 있지만, 본 명세서에서 설명되는 본 발명에 의해 해결되는 문제 모두를 해결하지 못한다. 본 발명의 다양한 구현예들은 첨부 도면에 도시되어 있으며, 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.

본 발명은, 본 명세서에 개시된 바와 같은, 본 발명의 복합재, 보호용 직물 및 이들로 제조된 의복에 관한 것이다.

본 명세서에서 용어 "금속 메쉬 (metal mesh)"층으로 지칭되는 직조된 파라-아라미드사(yarn)의 층, 직조된 스테인레스 스틸 메쉬층에 근접하여 배치된, 본 명세서에서 용어 "마이크로플렉스(microflex)"층으로 지칭되는 층은 각 개별층의 절단 저항과 천공 저항 특성의 선형 결합(linear combination)으로 예상되는 것보다 30%-40% 더 큰 천공 저항의 놀라운 특성을 가지면서, 각 층의 탄도 보호 및 바늘 보호의 조합을 유지하는 복합 재료를 생성한다. 따라서, 본 발명의 예상외로 효과적인 복합 재료는 착용가능한 보호복으로 사용하기에 충분히 경량이고 유연하면서도 높은 수준의 탄도, 절단, 찌름(stab) 및 바늘 보호를 결합한다.

의복을 제조하는데 사용하기 위한 바람직한 일 구현예에 있어서, 하나 이상의 마이크로플렉스층은 하나 이상의 금속 메쉬층과 인접하여 배치되고, 내부 및 외부 보호층 사이에 개재될(sandwiched) 수 있으며, 이들 보호층들은 이들 보호층들의 주변부에 결합될 수 있다.

상기 마이크로플렉스층은 바람직하게는 직조된 파라-아라미드사로 만들며, 상기 파라-아라미드사에서 개별 섬유들은 2 dtex 이하의 데니어(denier) 및 보다 바람직하게는 0.55 dtex 데니어를 갖는 섬유를 포함한다. 상기 파라-아라미드 섬유는 바람직하게 폴리-p-페닐렌 테레프탈아미드로 구성되어 있으며, 적어도 10 cN/dtex의 비강도(tenacity), 적어도 2.7%의 파단 신장률(elongation at break) 및 적어도 300 cN/dtex의 초기 모듈러스를 가질 수 있으며, 제직(weaving)을 위해 500개 이상의 사(yarn)로 형성될 수 있다.

바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 금속 메쉬층은 바람직하게는 0.2 mm 이하의 직경을 갖는 스테인레스 스틸 섬유로 직조되고, 메쉬 구경(aperture)이 0.45 mm 이하일 수 있다.

하기에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 상기 마이크로메쉬층 및 금속 메쉬층의 수 및 배열은 다양한 착용 가능한 보호복, 예를 들어, 이에 한정되지 않으나, 장갑, 공격 저항 조끼, 보호용 바지 및 보호용 레깅스의 제조에 사용하기 위한 재료에 적합하도록 다양한 방법들로 조절될 수 있다.

따라서, 본 발명은 다음의 것들 그리고 언급되지 않았으나, 바람직하고 유용한 다른 이점 및 목적을 수여하는 것에 성공한다.

본 발명의 목적은 높은 수준의 탄도, 절단 보호 및 슬래시 보호, 천공 보호 및 바늘 보호의 조합이 가능한 개선된 착용 가능한 보호복을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보호복을 위해 비용 효율이 높고, 경량인 재료를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 구현예의 보호용 복합 직물의 층들의 개략적인 내부를 보여주는 등각도(cut-away isometric view)를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예의 보호용 장갑의 개략적인 평면도, 및 상기 장갑의 선택된 일 부분의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예의 코끼리패턴 재단(cut-out)의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예의 접힌 코끼리 패턴층의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 5는 직조된 직물상의 비스듬한 재단(bias-cut)의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 구현예의 보호용 조끼의 일부분의 구성요소들의 개략적인 분해등각도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 구현예의 섞어서 직조된(inter-woven) 파라-아라미드 금속 섬유 직물의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 8은 잘린(truncated) 엄지 연장부 및 잘린 손가락(finger) 연장부들을 갖는 본 발명의 일 구현예의 접힌 코끼리 패턴층의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 9a는 본 발명의 일 구현예의 팬(fan), 3조각 장갑 패턴 재단의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 9b는 본 발명의 일 구현예의 조립된 팬, 3조각 장갑 패턴의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 10a은 본 발명의 일 구현예의 칠면조, 3조각 장갑 패턴 재단의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 10b는 본 발명의 일 구현예의 조립된 칠면조, 3조각 장갑 패턴의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 11은 일 단면 라인에서 복합 직물 구조물의 개략도와 함께 본 발명의 일 구현예의 보호용 바지의 개략적인 정면도를 도시하며, 일 단면 라인에서 복합 직물 구조물의 개략도를 함께 도시한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명할 것이다. 다양한 도면들에서 동일한 요소는 동일한 참조번호들로 식별된다.

지금 본 발명의 다양한 구현예들이 상세히 참조될 것이다. 이러한 구현예들은 본 발명의 설명으로서 제공되는 것이고, 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 실제로, 당해 기술분야에서 통상의 기술자는 본 명세서를 읽고 본 도면을 참고하자마자 곧 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 구현예의 보호용 복합 직물(105)의 층들의 개략적인 내부를 보여주는 등각도를 도시한다.

상기 보호용 복합 직물(105)은, 예를 들어, 금속 메쉬층(125)에 인접한 마이크로플렉스(microflex) 직물층(120)을 가질 수 있으며, 이들 두층은 중간층들(122) 사이에 개재된다. 상기 중간층(122)은, 예를 들어, 외부 보호층(115) 및 내부 보호층(110)일 수 있다. 상기 내부 보호층 및 외부 보호층은 의복으로 착용하기에 적합한 임의의 직물일 수 있고, 예를 들어, 이에 한정되지 않으나 면, 양모, 실크, 린넨, 폴리에스테르 또는 이들 몇몇의 조합으로 직조된 직물일 수 있다. 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로플렉스 직물층(120)은 바람직하게는 직조된 파라-아라미드사(yarn)로 만들어진다. 파라-아라미드사는 예를 들어, E. I. du Pont de Nemours and Company of Wilmington, DE의 상표 Kevlar™ 및 Teijin Aramid of Arnhem, Netherlands의 상표 Twaron™으로 잘 알려져 있고, 판매되고 있다. 직조된 파라-아라미드 직물은 탄도 관통에 대한 높은 저항으로 인해 방탄복에 널리 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 직물은 천공형 관통(puncture type penetration), 특히 절단 관통 및 슬래시 관통 및 바늘침(needle stick) 관통을 허용한다.

상기 금속 메쉬층(125)은 바람직하게는 직조된 금속 메쉬이고, 보다 바람직하게는 직경이 0.2 mm 이하이고 메쉬 구경(aperture)이 0.45 mm 이하인 스테인레스 스틸 섬유의 직조된 메쉬이다. 이러한 메쉬는 절단 관통 및 슬래시 관통, 및 바늘침 관통에 대해 양호한 저항을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 2003년 6월 24일자로 Andresen에게 허여되었으며, 그 내용 전체가 본원에 참조에 의해 통합된 미국특허 제6,581,212호에 기술된 바와 같이, 보호용 장갑과 같은 보호복에 사용되어 왔으나, 이에 한정되지 않는다. 그러나, 예를 들어, 적절한 천공 관통을 제공하는데 필요할 수 있는 전술한 유형의 금속 메쉬층(125)의 수(number)가 원하는 만큼의 유연성을 가질 수 없거나 또는 원하는 것보다 제조하는데 비용이 많이 들 수도 있는 의복, 예를 들면, 이에 한정되지 않으나, 보호용 장갑을 야기할 수 있다.

장갑과 같은 보호복을 개선하는 방법을 연구함에 있어서, 마이크로플렉스 직물층(120)과 금속 메쉬층(125)을 조합한 직물의 시험적인 조합이 예기치 않은 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 상기 조합된 층들의 천공 저항은 두 개의 개별적인 층들의 천공 저항의 덧셈 조합(additive combination)으로 예상되는 것보다 30-40% 더 큰 것으로 밝혀졌다. 이 놀랍고 예기치 않은 발견은 복합 재료로 더 경량이고, 더 저렴하며 더 유연한 의복을 구성할 수 있도록 할 수 있다.

상기 복합 재료의 재료 특성에 있어서 이러한 예기치 않은 개선에 대한 정확한 메커니즘은 아직 완전히 이해되지는 않았지만, 몇 가지 요인들이 중요할 수 있다.

폴리아라미드 재료의 탄도 정지력은 충격을 주는 미사일의 운동에너지를 흡수한 결과라고 잘 알려져 있다. 예를 들어, 탄도가 직물에 충격을 가할 때, 탄도는 상기 폴리아라미드 재료를 관통하려고 할 때 폴리아라미드 스트랜드(strand)를 파단하는데 흡수된 운동에너지를 갖는다. 상기 스트랜드 자체는 본질적으로 탄환에 부착되어, 이것이 파단점(breaking point)으로까지 신장될 때 탄환 운동에너지를 흡수한다. 탄환과 재료 사이에 상호작용을 극대화하기 위하여, 폴리아라미드 직물 제조업체들은 폴리아라미드 섬유를 가능한 작게 만들어 탄환과 상호작용하는 섬유의 "작업표면(working surface)"을 증가시키는 것을 시도하고 있다.

예를 들어, 방탄 조끼에 사용되는 바람직한 Kevlar™ 직물은 Kevlar 29 사로 만들어지고, Kevlar 29 사는 약 1000개의 섬유가 함께 감겨 만들어져서 약 1,500 dtex의 데니어(denier)를 갖는 사를 형성한다.("데니어(Denier)"는 필라멘트 크기의 표준 측정척도이고, 또한 그 용어는 단순히 "필라멘트 크기"를 보다 느슨하게 말할 때 사용된다. 단위 "dtex"는 국제적으로 인정되는 사 또는 필라멘트 크기의 측정척도이며 10,000 미터의 사 또는 필라멘트의 그램 중량이다.)의 1,500 dtex 데니어를 갖는 1000 필라멘트사는 개별 섬유들의 데니어가 약 1.5 dtex인 것을 의미한다.

Teijin 아라미드가 추천하는 방탄 조끼 제직용 사는 Twaron™ 마이크로필라멘트사이다. 예를 들어, 이 회사의 2040 마이크로필라멘트 섬유는 550 dtex의 데니어를 갖는 사를 위해 함께 감겨진 500개의 섬유로 구성되며, 이는 1.1 dtex의 섬유 데니어를 의미한다. 또한 이 회사는 Twaron™의 울트라 마이크로 버전을 공급하는데, 이는 500 필라멘트 및 550 dtex의 섬유 데니어를 갖는 사이며, 이는 0.55 dtex의 필라멘트 데니어를 의미한다. 마이크로플렉스 직물층(120) 및 금속 메쉬층(125)의 천공 저항 시너지는 상기 파라-아라미드 섬유의 섬유 크기가 가장 작을 때 더욱 두드러질 수 있다. 이는 천공 공격(puncture attack) 중에 두 층들간에 일어나는 어떤 상호작용을 나타내는 것일 수 있다. 예를 들어, 이러한 상호 작용은 상기 파라-아라미드 섬유가 상기 메쉬의 금속 섬유를 통과하거나 또는 지나갈 수 있게 하는 것이다. 상기 메쉬를 통해 상기 파라-아라미드 섬유를 신장하는데 소비되는 운동에너지는 상기 두 재료가 복합 재료로서 조합될 때 놀랍게도 보다 우수한 천공 저항을 낳는 두 개의 층들의 시너지 거동에 대한 설명일 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 파라-아라미드 섬유는 2 dtex 이하의 섬유 데니어를 갖는 폴리-p-페닐렌 테레프탈아미드 섬유일 수 있으며, 이는 제직을 위해 500개 이상의 섬유를 갖는 사로 다발화(bundled)될 수 있고, 상기 사는 200 N 이상의 파단 강도를 가지며, 2.3 mN/tex 이상의 파단 비강도(tenacity at break)를 가지며, 3.4% 내지 3.8%의 파단 신장률(elongation at break)을 갖는다. 본 발명의 보다 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 섬유 데니어는 1.1 dtex 이하일 수 있고, 가장 바람직한 구현예는 0.55 dtex 이하의 섬유 데니어를 가질 수 있다.

바람직한 일 구현예에 있어서, 마이크로플렉스 직물층(120) 및 금속 메쉬층 (125)은 외부 보호층(115)과 내부 보호층(110) 사이에 개재될 수 있으며, 상기 내부 보호층 및 외부 보호층은 예를 들어, 스티칭(stitching) 또는 몇몇 다른 결합 메커니즘, 예를 들어, 이에 제한되지 않으나, 접착(gluing), 용접(welding), 스테이플링 또는 이들의 몇몇 조합에 의해 의복 조각의 주변부에서 결합될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 구현예의 보호용 장갑(170)의 개략적인 평면도, 및 상기 장갑(170)의 선택된 일 부분(180)의 개략적인 단면도를 도시한다.

상기 장갑의 부분 단면(180)은 일 라인(175) 상에서 취해진 바와 같이 도시되어 있다. 장갑의 부분 단면(180)은 손을 위한 공간(195)에 의해 분리된 장갑의 상부(185) 및 장갑의 하부(190)를 도시한다. 장갑의 상부(185)는 외부 보호층(205) 및 내부 보호층(210)을 갖고 이들 사이에 복수의 금속 메쉬층(125) 및 마이크로플렉스 직물층(120)이 개재되어 있는 것으로 도시되어 있다. 장갑의 하부(190)는 외부 보호층(205)과 내부 보호층(210) 사이에 개재된 금속 메쉬층(125) 및 마이크로플렉스 직물층(120)을 갖는 것으로 유사하게 도시되어 있다. 장갑의 상부 및 하부 모두에서, 내부 보호층(210)은 손을 위한 공간(195)에 가장 가깝게 도시되어 있고, 마이크로플렉스 직물층(120)은 내부 보호층(210)에 인접하게 도시되어 있다. 예를 들어, 이러한 배열은 장갑의 외부로부터의 천공 공격에 대해 저항이 있는 매우 적합한 재료를 제공할 수 있다.

도 2는 4개의 금속 메쉬층(125) 및 하나의 마이크로플렉스 직물층(120)을 도시한다.

예를 들어, 이러한 배열은 특정 성능 수준, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어, 내마모성을 위한 EN388 시험, 블레이드 절단 저항, 인열저항 및 천공 저항을 충족하는 경제적인 장갑을 생산할 수 있지만, 예를 들면, 이에 한정되지 않지만, 비용, 성능, 유연성 및 편안함, 또는 이들 몇몇의 조합과 같은 요소들의 관점에서 더 많은 이점일 수 있는 다른 배열이 있을 수 있다.

예를 들어, 상기 복합 재료는 서로 교호될 수 있는 복수의 마이크로플렉스 직물층(120) 및 금속 메쉬층(125)을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 배열은 전술된 층들 사이에 가설적인 시너지(hypothesized synergy)를 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 복합 재료는 장갑의 상부(185) 및 하부(190) 중 어느 하나 또는 모두에서 외부 보호층(205) 및 내부 보호층(210) 모두에 인접한 하나 이상의 마이크로플렉스 직물층(120)을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 배열은 휨(flexing)에 의해 파열되는 장갑 내부의 저항을 증가시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 구현예의 코끼리패턴(130) 재단(cut-out)의 개략적인 평면도이다.

예를 들어, 코끼리패턴(130)은 하나 이상의 손가락 연장부(150)를 갖는 제2 손바닥 영역(145)에 하부 손바닥 엣지(155)를 통해 부착될 수 있는 일체형 엄지 연장부(140)를 갖는 제1 손바닥 영역(135)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 손바닥 영역(135)의 제2 손바닥 영역(145)에의 부착은 하부 손바닥 엣지(155)를 통할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서, 코끼리패턴(130)으로 재단될 직물은 하나 이상의 손가락 연장부(150)가 그 손가락 연장부의 방향(160)에 대하여 비스듬한절단(165)이 되도록 배열될 수 있다. 이러한 배열은 장갑의 손가락 부분의 유연성이 증가하는 이점을 가질 수 있다.

코끼리패턴(130)의 바람직한 일 구현예에 있어서, 하나 이상의 손가락 연장부가 그 손가락 연장부의 방향에 대하여 비스듬한재단이 되도록 직물이 배열될 때, 엄지 연장부(140)는 또한 엄지 연장부의 방향(162)에 대하여 비스듬히 재단된다.

바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 비스듬한재단은 더 많은 낭비를 초래하는 경향이 있기 때문에 상기 비스듬한재단은 금속 메쉬층(125)에만 사용될 수 있다. 그러나, 비스듬한재단에 의해 도입된 추가적인 유연성은 하나 이상의 마이크로플렉스 직물층(120)에 대해서조차 바람직한 방법이 되도록 만드는 상황이 있을 수 있다. 예를 들어, 다수의 마이크로플렉스 직물층(120)을 요구하는 응용에 있어서, 많은 층들의 조합효과는 특정 방향에서는 너무 뻣뻣한(stiff) 직물을 제공하는 것일 수 있으며, 하나 이상의 마이크로플렉스 직물층(120)의 비스듬한재단은 더 수용 가능하며 착용 가능한 의복을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 구현예의 접힌 코끼리 패턴층(215)의 개략적인 평면도를 도시한다.

상기 접힌 코끼리 패턴층(215)은 코끼리 패턴의 두 개의 손바닥 영역들을 결합하는 하부 손바닥 엣지(155)를 따라 접혀진 상태로 도시되어 있으므로, 상기 구조물은 이제 장갑에 사용될 준비가 되어 있다. 상기 접힌 코끼리 패턴층(215)은 천공에 대하여 장갑의 가장 취약한 부분일 수 있는 장갑의 손바닥 영역이 이중층의 금속 메쉬를 갖는 부가적인 이점을 갖는다.

도 5는 직조된 직물(230)상의 비스듬한재단(bias-cut)의 개략도를 도시한다.

도시된 바와 같이, 상기 비스듬한재단(165)은 직조된 직물의 경사(warp thread)(220) 및 위사(weft thread)(225) 모두에 대하여 약 45도에 있다.

도 6은 본 발명의 일 구현예의 보호용 조끼(260)의 일부분의 구성요소들의 개략적인 분해등각도를 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 보호용 조끼(260)의 가슴 또는 등 부분은 외부 보호층(115), 상기 외부 보호층(115)에 인접한 복수의 마이크로플렉스 층(240), 복수의 금속 메쉬층(245) 및 내부 보호층(110)을 가질 수 있다.

내부 보호층(110)이 착용자에게 가장 가깝도록 상기 의복으로 착용될 때, 이러한 배열은 착용자에 대한 탄도 공격에 대하여 우수한 보호를 제공할 수 있다.

상기 외부 보호층 및 내부 보호층은, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어, 면, 데님, 양모, 실크, 린넨, 대나무 또는 이들 몇몇의 조합의 적절하게 착용 가능한 직물로 제조될 수 있다.

복수의 마이크로플렉스 층(240)은 스티칭에 의해 서로 결합되어 내부(255)를 가로질러 연장될 수 있다. 대조적으로, 복수의 금속 메쉬층(245)은 주변부에 재봉(sewn)(250)되어 서로 결합될 수 있다. 상기 결합은, 또한 또는 대신에, 예를 들어 접착(gluing), 용접(welding), 스테이플링 또는 이들의 몇몇 조합의 수단에 의해 달성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

바람직한 일 구현예에 있어서, 복수의 금속 메쉬층(245)은 주변부에서 재봉(250)되어 이들에 부착된 하나 이상의 마이크로플렉스 직물층(120)을 또한 가질 수 있다. 이들 층들은 복수의 금속 메쉬층들(245)의 일면 또는 양면상에 있을 수 있다. 주변부에서 재봉(250)되어 주변부에 부착된 마이크로플렉스 직물층(120)은, 예를 들어, 이에 한정되지 않지만, 찌름(stab), 절단, 슬래시(slash) 및 바늘 공격 또는 이들의 몇몇 조합의 천공 공격에 대한 강화된 보호를 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서, 20 내지 28개의 마이크로플렉스 직물층(120) 및 8 내지 12개의 금속 메쉬층(125)이 존재할 수 있고, 보다 바람직한 일 구현예에 있어서, 24개의 마이크로플렉스 직물층(120) 및 10개의 금속 메쉬층(125)이 존재할 수 있다.

그러나, 당해 기술분야에서 통상의 기술자는 도 6에 도시되고 전술한 보호용 복합 직물이 다양한 다른 보호용 의복에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 이러한 재료를 통합하여 제조된 바지 또는 레깅스는, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어, 체인톱(chain-saw)과 같은 산업 절단 기계류의 천공 공격에 대하여 상당한 보호를 제공할 수 있다. 유사하게, 상기 재료 또는 그 변형물은, 예를 들어, 신발, 부츠, 장갑, 헤드기어 또는 슬리브와 같은 다른 보호복에 통합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 7은 본 발명의 일 구현예의 섞어서 직조된(inter-woven) 파라-아라미드/ 금속 섬유 직물(265)의 개략적인 평면도를 도시한다.

전술한 바와 같이, 출원인은 마이크로플렉스 직물층(120)이 금속 메쉬층 (125)과 조합될 때 예기치 않은 30-40% 천공 저항 증가를 주목하였다. 일 추측으로는 이러한 예상치 못한 증가는 저속 천공 중에서도, 많은 파라-아라미드 섬유가 전단에서 파단되기 보다는 오히려 상기 섬유의 종축(longitudinal axis)을 따라 신장되거나 또는 파단되는 것을 초래하기 때문일 것이라는 것이다.

파라-아라미드 섬유는 일반적으로 동등한 치수의 스틸 섬유(steel fiber)보다 약 36% 더 큰 인장강도를 더 갖는다. 파라-아라미드는 일반적으로 스틸의 밀도의 약 18%의 밀도만을 가지므로, 이것은 약 5배의 인장강도의 이점을 제공하고, 이것이 파라-아라미드가 종종 "스틸보다 5배 강한" 것으로 언급되는 이유이다. 그러나, 파라-아라미드 섬유는 일반적으로 스틸의 전단강도의 약 24%에 불과한 전단강도(shear strength)를 갖는다. 이것은 파라-아라미드 섬유가 날카로운 도구나 바늘로 절단하거나 찌르는 것이 훨씬 쉽다는 것을 의미한다. 마이크로플렉스 직물층(120)이 금속 메쉬층(125)과 조합될 때 예기치 않은 30-40%의 천공 저항의 증가에 대한 하나의 추측은 파라-아라미드 섬유가 구부러진 후 금속 메쉬를 관통해 신장된다는 것이다. 이것은 저속 천공 공격, 절단 공격 또는 바늘 공격에 저항할 때조차도 파라-아라미드의 우수한 인장강도의 일부가 효과를 발휘할 수 있게 할 것이다.

따라서, 금속과 파라-아라미드 섬유 특성들의 유사한 시너지는 또한 상기 섬유들을 단일층의 직물로 제직함으로써도 가능할 수 있다.

도 7에 도시된 섞어서 직조된 파라-아라미드/금속 섬유 직물(265)에 있어서, 상기 직물은 교호하는 경사 파라-아라미드사 섬유(272) 및 경사 금속 섬유(277)뿐만 아니라 교호하는 위사 파라-아라미드사 섬유(270) 및 위사 금속 섬유(275)를 갖는다. 그러나, 또한 당해 기술분야에서 통상의 기술자는 대안적인 유형의 조직(weaving)이, 예를 들어 모든 파라-아라미드사 위사 섬유 및 모든 금속 위사 섬유 또는 그 반대의 경우를 갖는 것과 같은 그러한 복합재를 생산하는데 사용될 수 있음을 인식할 것이나, 이에 한정되지 않는다. 도 7에 도시된 평직 제직 패턴 외에도, 이에 한정되지 않지만, 바스켓(basket) 조직, 능직(twill) 조직 또는 주자직(satin) 조직 또는 이들 몇몇의 조합의 다른 잘 알려진 조직 패턴이, 이들 중 일부가 보호-대-재료의 비율(protection-to-material ratios) 또는 비용 이점과 관련하여 가능한 이로운 결과를 제공하기 때문에, 사용될 수 있다.

바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 섞어서 직조된 파라-아라미드/금속 섬유 직물(265)은 2 dtex 이하의 데니어를 갖는 복수의 개별적인 폴리-p-페닐렌 테레프탈아미드 섬유로 제조된 파라-아라미드사로 제조될 수 있는 반면, 상기 금속 섬유는 직경이 0.2 mm 이하인 스테인리스 스틸 섬유일 수 있다.

본 발명의 또다른 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 섞어서 직조된 파라- 아라미드/금속 섬유 직물(265)은 메쉬 구경이 0.45 ㎜ 이하가 되도록 직조될 수 있다.

도 8은 잘린(truncated) 엄지 연장부 및 잘린 손가락(finger) 연장부들을 갖는 본 발명의 일 구현예의 접힌 코끼리 패턴층의 개략적인 평면도를 도시한다.

도 8의 접힌 코끼리 패턴층(215)은 잘린 엄지 연장부(142)를 갖는 제1 손바닥 영역(135)을 갖는 것으로 도시된다. 상기 패턴은 제2 손바닥 영역(이 도면에서 미도시됨)에 연결될 수 있는 하부 손바닥 엣지(155)에서 접혀질 수 있고, 상기 제2 손바닥 영역은 그 영역에 부착된 하나 이상의 손가락 연장부(150) 및 하나 이상의 잘린 손가락 연장부(152)를 가질 수 있다.

잘린 손가락 또는 엄지 연장부 중 하나를 갖는 보호층 재료 하나 이상의 금속 메쉬층 또는 하나 이상의 파라-아라미드층을 갖는 목적은 착용자의 부합하는 손가락들의 추가적인 유연성을 허용하는 것이다. 예를 들어, 상기 장갑은 이 장갑을 착용하면서도 총기를 사용하고자 하는 요원에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 장갑의 엄지와 검지손가락에 추가적인 유연성 및 적은 벌크를 갖는 것은, 착용자가 권총을 더 쉽게 잡고 발사할 수 있도록 한다.

잘린 보호용 장갑의 대안적인 버전에 있어서, 엄지손가락의 나머지 부분을 덮을 수 있는 크기와 형상이지만, 상기 코끼리 패턴의 나머지 부분과는 분리된 추가적인 조각의 재료가 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 유연성이 유지될 수 있는 반면, 대부분의 엄지와 손가락에 대한 보호가 제공될 수 있다.

도 9a는 본 발명의 일 구현예의 팬(fan), 3조각 장갑 패턴(280) 재단의 개략적인 평면도를 도시한다.

도시된 바와 같이, 상기 팬, 3조각 장갑 패턴(280)은 팬 장갑 패턴(281)의 엄지 조각, 팬 장갑 패턴(282)의 손가락들 조각 및 팬 장갑 패턴(283)의 손바닥 조각을 가질 수 있다. 상기 팬, 3조각 장갑 패턴(280)은 마이크로플렉스 직물층 또는 금속 메쉬층 중 하나 또는 두 층 모두를 재단하는데 사용될 수 있다. 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 팬, 3조각 장갑 패턴(280) 조각들은 상기 엄지와 손가락 연장부 중 어느 하나 또는 둘 모두가 전술한 바와 같은 이유로 비스듬이 재단되도록 배열될 수 있다.

도 9b는 본 발명의 일 구현예의 조립된 팬, 3조각 장갑 패턴(285)의 개략적인 평면도를 도시한다. 엄지 조각(281), 손가락들 조각(282) 및 손바닥 조각 (283)은, 예를 들어, 스티칭, 접착, 스테이플링, 용접, 국부 접착(spot gluing), 국부 스티칭(spot stitching), 국부 용접(spot welding) 또는 이들 몇몇의 조합과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 함께 조립될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 조각들은, 또한 또는 대신에, 예를 들어 스티칭(stitching)에 의해 주변부에 결합될 수 있거나, 또는 상기 패턴의 내부를 가로질러 연장되는 스티칭에 의해 결합될 수 있는 적절한 형상의 내부 보호층 및 외부 보호층에 의해 제자리에 고정될 수 있다.

도 10a은 본 발명의 일 구현예의 칠면조, 3조각 장갑 패턴(290) 재단의 개략적인 평면도를 도시한다.

도시된 바와 같이, 칠면조, 3조각 장갑 패턴(290)은 칠면조 장갑 패턴의 엄지 조각(291), 칠면조 장갑 패턴의 손가락들 조각(292) 및 칠면조 장갑 패턴의 손바닥 조각(293)을 가질 수 있다. 상기 팬, 3조각 장갑 패턴(290)은 마이크로플렉스 직물층 또는 금속 메쉬층 중 하나 또는 둘 모두를 재단하는데 사용될 수 있다. 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 칠면조, 3조각 장갑 패턴 조각들(290)은 상기 엄지 연장부 및 손가락 연장부들 중 어느 하나 또는 둘 모두가 전술된 바와 같은 이유로 비스듬히재단되도록 배열될 수 있다.

도 10b는 본 발명의 일 구현예의 조립된 칠면조, 3조각 장갑 패턴 제2 피봇(pivot)(295)의 개략적인 평면도를 도시한다. 엄지 조각(291), 손가락들 조각(292) 및 손바닥 조각(293)은, 예를 들어, 스티칭, 접착, 스테이플링, 용접, 국부 접착, 국부 스티칭, 국부 용접 또는 이들 몇몇의 조합과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 함께 조립될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 조각은, 또한 또는 대신에, 예를 들어 스티칭에 의해 주변부에서 결합되거나 또는 상기 패턴의 내부를 가로질러 연장되는 스티칭에 의해 결합될 수 있는 적절한 형상의 내부 보호층 및 외부 보호층에 의해 제자리에 고정될 수 있다.

도 11은 일 라인(330)에서 바라본 복합 직물 구조(355)의 개략도와 함께 본 발명의 일 구현예의 한 벌의 보호용 바지(305)의 개략적인 정면도를 도시한다.

예를 들어, 상기 보호용 바지(305)는 바지 벨트(320) 및 지퍼 패스너(zipper fastener)(325) 또는 이들의 몇몇의 조합과 같은 특징들을 갖는 종래의 디자인일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 보호용 바지(305)는 도 11에 개략적으로 도시된 바와 같이 복합 직물 구조(335)를 갖는 본 발명의 복합 직물로 전체가 또는 부분적으로 제조될 수 있다.

예를 들어, 상기 복합 직물 구조(335)는 보호용 바지 상의 단면 라인(330)에서의 구조물의 예시일 수 있다. 상기 복합 직물 구조(335)는 내부 라이닝 직물(340), 내부, 마이크로플렉스 번들(345), 내부 금속 메쉬 번들(350), 외부 금속 메쉬 번들(355), 외부 마이크로플렉스 번들(360) 및 외부 라이닝 직물(365)을 포함할 수 있다.

바람직한 일 구현예에 있어서, 내부, 마이크로플랙스 번들(345) 및 내부 금속 메쉬 번들(350)은 함께 결합될 수 있지만, 함께 결합될 수 있는 외부 금속 메쉬 번들(355) 및 외부 마이크로플렉스 번들(360)과 분리될 수 있다. 이후, 상기 2개의 분리된 내부 및 외부 번들 그룹들은 내부 라이닝 직물(340)과 외부 라이닝 직물(365) 사이에 개재될 수 있으며, 이들은 상기 의복을 구성하는 단면들의 주변부에서 결합될 수 있다.

상기 마이크로플렉스 번들층은, 예를 들어, 상기 마이크로플렉스 직물층의 내부를 가로질러 연장하는 스티칭에 의해 서로 결합될 수 있는 반면, 금속 메쉬 번들층은, 예를 들어, 상기 금속 메쉬층의 주변부를 따라 스티칭에 의해 결합될 수 있다.

대안적인 일 구현예에 있어서, 상기 내부 및 외부 라이닝은 또한 상기 직물 번들의 내부 및 외부 그룹들에 직접 결합될 수 있다.

상기 내부 및 외부 마이크로플렉스 번들은 직조된 파라-아라미드사의 마이크로플렉스 직물층들로 이루어질 수 있으며, 전술한 파라-아라미드사 및 섬유 유형들의 일부 또는 모든 특성을 갖는 파라-아라미드사를 포함할 수 있다.

상기 내부 및 외부 금속 메쉬 번들은 직조된 스테인레스 스틸 섬유로 이루어질 수 있으며, 전술한 금속 메쉬들의 일부 또는 모두의 섬유 조성 및 특성을 갖는 금속 메쉬층을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 내부 및 외부 마이크로플렉스 번들, 및 상기 내부 및 외부 금속 메쉬 번들의 각각은 3 내지 8개의 직물층을 가질 수 있다. 본 발명의 또 다른 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 내부 및 외부 마이크로플렉스 번들, 및 내부 및 외부 금속 메쉬 번들의 각각은 5개의 직물층을 가질 수 있고, 상기 마이크로플렉스 층은 파라-아라미드 섬유로 직조되고, 상기 섬유는 폴리-p-페닐렌 테레프탈아미드 섬유일 수 있고, 이는 제직을 위해 500개 이상의 섬유를 갖는 사(yarn)로 번들화될 수 있는 2 dtex 이하의 섬유 데니어를 가질 수 있고, 상기 금속 메쉬층은 직경이 0.2 mm 이하이고 메쉬 구경이 0.45 mm 이하인 스테인레스 스틸 섬유의 직조된 메쉬로 이루어질 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 보호용 바지(305)는, 예를 들어, 무릎 영역의 추가적인 보호(310) 및/또는 가랑이(crotch) 추가적인 보호(315) 영역의 여분의 보호 영역들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 부가적인 보호의 영역들을 갖는 것은 보호가 가장 필요한 영역들에서 원하는 수준의 보호를 제공하면서 의복을 비용 효율적으로 만들 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 다양한 구현예들은 보호용 장갑, 보호용 조끼, 보호용 바지 및 보호용 레깅스인 의복을 주로 참조하여 앞서 설명되었다. 그러나, 당해 기술분야에서 통상의 기술자는 전술한 본 발명의 재료들 및 방법들을 모두, 이에 한정되지는 않으나, 보호용 헤드기어, 보호용 슬리브(sleeves), 보호용 무릎보호대(protective knee guard), 보호용 신발 커버, 보호용 신발 밑창(protective shoe soles) 및 보호용 부츠를 포함한 다양한 범위의 보호용 의복에 응용될 수 있다고 인식할 것이다. 또한, 전술한 재료는, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어, 경찰견 및 말과 같은 동물용 보호복을 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 전술한 재료들은, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어 휴대용 전자장치, 컴퓨터, 배관, 전자장치, 차량의 일부 및 액체 운반 용기와 같은 취약품목들을 보호하기 위한 보호 구조물을 제공하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 어느 정도의 상세함을 가지고 설명되었지만, 본 개시는 단지 예로서 행하여졌으며, 부품들의 구성 및 배열의 세부사항들에 있어서 수많은 변화가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

산업성 이용가능성

본 발명은 의복 산업, 상세하게는 의복 산업의 보호복 분야에 적용 가능하다.

Claims (6)

1. 인체 착용가능한 장갑으로서(170),
   상기 장갑은 내부 보호층(110), 외부 보호층(115), 및 상기 내부 보호층과 외부 보호층 사이에 개재된(sandwiched) 다수의 중간층(122)을 갖고,
   상기 중간층은:
   하나 이상의 마이크로플렉스 직물층(120)으로서, 상기 마이크로플렉 스 직물은 직조된 파라-아라미드사로 구성되어 있으며, 상기 파라-아라미 드사는 2 dtex 이하의 데니어를 갖는 폴리-p-페닐렌 테레프탈아미드 섬유 를 포함하는 하나 이상의 마이크로플렉스 직물층(120);
   직조된 금속 메쉬의 하나 이상의 메쉬층(125)으로서, 상기 직조된 금 속 메쉬는 직경이 0.2 mm 이하이고 메쉬 구경(aperture)이 0.45 mm 이하인 스테인레스 스틸 섬유를 포함하는 하나 이상의 메쉬층(125)을 포함하고;
   상기 내부 보호층 및 외부 보호층은 상기 보호층의 주변부(250)에서 결합되어 있고, 상기 금속 메쉬층은 코끼리패턴(130) 형태의 형상이며, 상기 코끼리패턴은 엄지 연장부(140)를 갖는 제1 손바닥 영역(135), 및 네 개의 손가락 연장부들(150)을 갖는 제2 손바닥 영역(145)을 포함하 고, 상기 제1 손바닥 영역 및 제2 손바닥 영역은 하부 손바닥 엣지(155) 를 따라 결합되어 있고, 상기 금속 메쉬층은 상기 손가락 연장부들 중 적 어도 하나의 방향(160)에 대하여 비스듬히재단(bias-cut)(165)되고, 및 상기 금속 메쉬층은 상기 장갑 내에 위치할 때 상기 코끼리패턴의 상기 하부 손바닥 엣지를 따라 접힌 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장갑.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 마이크로플렉스 직물층은 코끼리패턴 형태의 형상이고 상기 손가락 연장부들 중 적어도 하나의 방향에 대하여 비스듬히재단된 장갑.
3. 제2항에 있어서,
   상기 접힌, 비스듬히재단된, 코끼리패턴 형상의 메쉬층 4개 및 상기 마이크로플렉스 층 하나를 더 포함하는 장갑.
4. 제3항에 있어서,
   제2의 상기 마이크로플렉스 층을 더 포함하고, 상기 접힌, 비스듬히재단된 코끼리패턴 형상의 메쉬층은 상기 2개의 마이크로플렉스 층들 사이에 개재된 장갑.
5. 제4항에 있어서,
   상기 마이크로플렉스층은 상기 접힌, 비스듬히재단된 코끼리패턴 형상의 메쉬층들 사이에 개재되어 상기 마이크로플렉스층의 일면 상에 상기 두 개의 메쉬층이 존재하는 장갑.
6. 제5항에 있어서,
   상기 손가락 연장부들 중 적어도 하나는 잘린(truncated) 손가락 연장부(142)인 장갑.

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