KR20190101150A - Stab and bullet proof material comprising polyimide coated aramid textile - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에는 폴리이미드로 코팅된 아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 제재가 개시된다.Disclosed herein are anti-ballistic and anti-glare agents comprising aramid fabric coated with polyimide.
방탄/방검용 제재는 탄환 등으로부터 인체를 보호하기 위하여 개발된 것으로서, 방탄/방검용 제재는, 기계적 강도 외에도 유연성과 경량성을 갖추어야한다. Bulletproof / anti-banging material was developed to protect the human body from bullets, etc., bulletproof / anti-banging material, in addition to mechanical strength should have flexibility and light weight.
현재까지 흔히 사용되고 있는 방탄/방검복 제재는 아라미드 섬유, 고강도 폴리에틸렌(HMPE, High Molecular Weight Polyethylene) 섬유, 이들의 혼합 직조 방식 등을 사용하여 제조된 직물이 있다. Bulletproof / breakproof materials commonly used to date include fabrics made using aramid fibers, high molecular weight polyethylene (HMPE) fibers, mixed weaving methods thereof, and the like.
그러나, 고강도 폴리에틸렌 섬유로 제조된 직물은, 기계적 강도의 한계로 인해, 근접거리 충돌 및 초고속 충돌에 대한 완충력이 떨어져, 물리적 충격을 받을 경우 변형이 크게 일어나고, 열에 약해 쉽게 파열되는 문제가 있어, 아라미드 섬유로 제조된 직물에 비하여 선호도가 떨어진다.However, fabrics made of high-strength polyethylene fibers, due to the limitations of mechanical strength, have a low buffering capacity against close-range collisions and ultra-high-speed collisions. Inferior preference is given to fabrics made of fibers.
또한, 아라미드 섬유로 제조된 직물은 탄환이 방탄용 직물과 충돌하게 되면 원사가 그 충격에 의해 쉽게 파괴되지 않는 장점은 있으나, 유연성이 폴리에틸렌 섬유로 제조된 직물에 비하여도 떨어져서, 그 충격을 용이하게 흡수하지 못하는 한계가 있고, 중량이 다소 높다는 한계가 있다. In addition, the fabric made of aramid fiber has the advantage that the yarn is not easily broken by the impact when the bullet collides with the bulletproof fabric, but the flexibility is lowered compared to the fabric made of polyethylene fiber, so that the impact easily There is a limit that can not be absorbed, there is a limit that the weight is rather high.
한편, 고강도 폴리에틸렌 섬유와 아라미드 섬유의 장점을 모두 취하고자, 이들 섬유를 혼합하여 직조하는 방식, 섬유를 경화성 수지로 표면 개질하는 방법도 연구되고 있으나, 아직까지 만족할만한 수준의 결과물을 얻지 못한 상태이다.On the other hand, in order to take advantage of both high-strength polyethylene fibers and aramid fibers, a method of weaving by mixing these fibers and a method of surface modification of the fibers with a curable resin has also been studied, but a satisfactory result has not been obtained yet. .
최근에는 상기 섬유들을 이용하여 제조한 직물의 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 전단농화유체(Shear Thickening Fluid, STF)를 이용하여, 섬유를 개질하는 방법이 연구되고 있다. 전단농화유체는, 외구 물리적 자극이 없는 상태에서는 액체상태를 유지하다 일정 임계 전단 속도 이상의 외부 충격이 가해지면 점도가 급격히 상승하면서 고상으로 상변화하는 물질을 의미하며, 기계적 강도가 우수한 편이며, 기존의 방탄/방검용 제재에 비하여 유연성이 우수하여 연구가 활발한 분야이다. Recently, as a way to solve the problem of the fabric produced by using the fibers, a method of modifying the fibers using a shear thickening fluid (Shear Thickening Fluid, STF) has been studied. Shear thickening fluid is a liquid state in the absence of external physical stimulus. When an external impact is applied above a certain critical shear rate, the shear thickening fluid means a substance that changes phase into a solid phase with a sharp increase in viscosity, and has excellent mechanical strength. It is an active field of research due to its superior flexibility compared to bulletproof / detective materials.
현재까지 연구된 전단농화유체 중 가장 각광받고 있는 물질은 실리카 입자 등의 무기입자이다. 이들은 고강도 폴리에틸렌 섬유나 아라미드 섬유로 제조된 제재에 비하여 가격 경쟁력이 있으나, 방탄/방검용 제재가 갖추어야 할 가장 핵심적인 물성인 기계적 강도가 떨어진다는 한계가 있고, 실리카 입자의 무게로 인해, 경량성도 개선하지 못하는 한계에 직면해 있다.Among the shear thickening fluids studied so far, the most popular materials are inorganic particles such as silica particles. Although they are competitive in price compared to materials made of high strength polyethylene fibers or aramid fibers, they have a limitation in that mechanical strength, which is the most important physical property of bulletproof / proof materials, is inferior, and due to the weight of silica particles, light weight is also improved. You are facing limitations you cannot do.
따라서, 우수한 기계적 강도와, 유연성 및 경량성을 모두 만족시킬 수 있는 방탄/방검용 제재의 개발이 절실하다.Therefore, there is an urgent need for the development of anti-ballistic / proof materials for excellent mechanical strength, flexibility and lightness.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 방탄 및 방검 효과가 우수하면서도 가벼운 제재를 제공하는 것이다.In one aspect, an object of the present invention is to provide a light material with excellent ballistic and anti-glare effect.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 유연성이 우수한 방탄 및 방검용 제재를 제공하는 것이다.In one aspect, it is an object of the present invention to provide a bulletproof and sword-proof material excellent in flexibility.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 외부 충격에 대한 복원력이 우수한 방탄 및 방검용 제재를 제공하는 것이다.In one aspect, it is an object of the present invention to provide a bulletproof and anti-banging material excellent in resilience to external impact.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 아라미드 섬유로 제조된 직물의 방탄 및 방검 효과를 개선하는 것이다.In one aspect, it is an object of the present invention to improve the ballistic and gum proofing effect of fabrics made of aramid fibers.
일 측면에서, 본 발명의 목적은 방탄 및 방검 효과가 오랫동안 유지되는 방탄 및 방검용 제재를 제공하는 것이다.In one aspect, it is an object of the present invention to provide a bulletproof and anti-banging agent that the anti-ballistic and anti-glare effect is maintained for a long time.
일 측면에서, 본 발명은, 폴리이미드(polyimide, PI)로 코팅된 직물을 포함하고, 상기 직물은 아라미드 섬유를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재를 제공한다.In one aspect, the present invention includes a fabric coated with polyimide (PI), the fabric provides a ballistic or gumproof material, including aramid fibers.
본 발명의 일 측면인 방탄 또는 방검용 제재는, 유연하고, 가벼워 방탄복 등으로 제조시 착용자의 사용감이 우수하다. 또한, 기계적 강도와 유연성이 우수하여 방탄 및 방검 성능이 우수하며, 장기간 사용하더라도 방탄 및 방검 성능이 저하되지 않는다. 또한, 상기 방탄 또는 방검용 제재는 우수한 성능 대비 제조방법이 용이하다는 장점이 있다.The anti-ballistic or sword proofing material, which is an aspect of the present invention, is flexible and light, and has excellent wearer's feeling in manufacturing a body armor. In addition, excellent mechanical strength and flexibility, excellent ballistic and anti-glare performance, even after long-term use does not deteriorate ballistic and anti-glare performance. In addition, the anti-ballistic or sword-proof material has the advantage of easy manufacturing method compared to excellent performance.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 일 측면에서, 폴리이미드(polyimide, PI)로 코팅된 직물을 포함하고, 상기 직물은 아라미드 섬유를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재(material)이다.In one aspect, the invention includes a fabric coated with polyimide (PI), the fabric comprising aramid fibers, ballistic or gum proof material.
본 명세서에서 직물이란 경사와 위사가 서로 상하로 교차하여 짜여진 평면체의 천을 의미할 수 있다. In the present specification, the fabric may mean a cloth of a planar body in which warp yarns and weft yarns are interwoven up and down.
상기 직물은, 평직, 능직, 또는 주자직을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The fabric may include, but is not limited to, plain weave, twill weave, or runner weave.
또한 폴리이미드는 하기의 반복 단위를 포함하는 이미드계 중합체를 의미할 수 있다.In addition, the polyimide may mean an imide-based polymer including the following repeating unit.
<그림 1. 폴리이미드의 반복구조><Figure 1.Repetitive Structure of Polyimide>
상기 폴리이미드는 액상의 폴리이미드를 포함할 수 있다.The polyimide may include a liquid polyimide.
상기 방탄 또는 방검용 제재는 액상의 폴리이미드를 직물에 코팅함으로써, 필름 형태의 폴리이미드를 직물에 코팅한 경우에 비하여 우수한 방탄 효과, 내구성과 유연성을 얻을 수 있다.The anti-ballistic or anti-glare material can obtain excellent anti-ballistic effect, durability and flexibility compared to the case of coating the polyimide of the film form on the fabric by coating the liquid polyimide on the fabric.
또한, 상기 코팅은 함침 코팅을 포함할 수 있다. 상기 방탄 또는 방검용 제재는 함침 코팅으로 코팅함으로써, 다른 코팅 방식, 예컨대, 분말 상태의 폴리이미드를 용사 코팅하여 제조하는 경우에 비하여 우수한 방탄 효과, 내구성과 유연성을 갖는 직물을 얻을 수 있다.The coating may also include an impregnation coating. The anti-ballistic or anti-glare material may be coated with an impregnating coating to obtain a fabric having excellent anti-ballistic effect, durability and flexibility as compared to the case of manufacturing by spray coating a polyimide in another coating method, for example, powder state.
일 구현예에서, 상기 아라미드 섬유는 파라 아라미드 섬유를 포함할 수 있다. In one embodiment, the aramid fibers may comprise para aramid fibers.
본 명세서에서 파라 아라미드(para-aramid) 섬유는 아라미드 섬유의 일종으로, 아미드 결합(NHCO-)가 적어도 85% 이상 결합한 분자구조의 섬유를 의미할 수 있다. 파라 아라미드는 아미드 결합이 벤젠고리의 파라 위치에 결합한 폴리-파라-페닐렌-텔레프탈아미드를 의미할 수 있고, 그 반복 단위는 아래 그림과 같다.In the present specification, para-aramid fiber is a kind of aramid fiber, and may refer to a fiber having a molecular structure in which at least 85% or more of amide bonds (NHCO-) are bonded. Para aramid may refer to poly-para-phenylene-telephthalamide in which the amide bond is bonded to the para position of the benzene ring, and the repeating unit is shown in the following figure.
<그림 2. 파라-아라미드의 반복구조> <Figure 2. Repetitive Structure of Para-Aramid>
일 측면에서, 상기 아라미드 섬유의 직경은, 8~16μm일 수 있고, 바람직하게는 10~13μm일 수 있다.In one aspect, the diameter of the aramid fibers, may be 8 ~ 16μm, preferably 10 ~ 13μm.
또한, 일 측면에서, 상기 폴리이미드 코팅과 직물의 두께 비율은, 1: 3~30일 수 있다. 폴리이미드 코팅이 상기 범위보다 얇은 경우, 방탄 또는 방검 효과가 약화되며, 상기 범위보다 두꺼운 경우에는, 증가하는 중량 대비 방탄 효과 증가 정도가 미미하고, 직물의 유연성이 약화되는 문제점이 있다.In addition, in one aspect, the thickness ratio of the polyimide coating and the fabric, may be 1: 3 to 30. When the polyimide coating is thinner than the above range, the antiballistic or anti-glare effect is weakened. When the polyimide coating is thicker than the above range, the degree of increase in antiballistic effect relative to the increasing weight is insignificant, and the flexibility of the fabric is weakened.
상기와 같은 측면에서, 상기 폴리이미드의 중량은, 폴리이미드로 코팅된 직물의 총 중량을 기준으로, 10~40 중량%일 수 있다.In the above aspect, the weight of the polyimide may be 10 to 40% by weight based on the total weight of the fabric coated with polyimide.
또한, 일 측면에서, 본 발명은, 상기 방탄 또는 방검용 제재를 포함하는 방탄 또는 방검용 물품일 수 있다.In addition, in one aspect, the present invention may be a bulletproof or anti-sword article including the anti-ballistic or anti-sword agent.
상기 물품은, 제한되지 않고, 의류 또는 모자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에서, 상기 모자는 헬멧일 수 있다.The article is not limited, and may include, but is not limited to, clothing or a hat. In one embodiment, the hat may be a helmet.
또한, 본 발명은 일 측면에서, 아라미드 섬유를 포함하는 직물을 액상 폴리이미드에 함침하는 단계를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재의 제조방법이다.In another aspect, the present invention is a method for producing a bulletproof or anti-glare material comprising the step of impregnating a fabric containing aramid fibers in a liquid polyimide.
상기 폴리이미드를 파라아라미드에 함침하는 공정은 80~350℃에서 1~10m/min의 속도로 수행되는 것을 포함할 수 있다. The process of impregnating the polyimide into para aramid may include performing at a speed of 1 ~ 10m / min at 80 ~ 350 ℃.
상기 방법에서 용매는 디메틸아세트아마이드일 수 있고, 상기 폴리이미드는 용매 대비 10~90 중량%로 사용될 수 있다. In the above method, the solvent may be dimethylacetamide, and the polyimide may be used in an amount of 10 to 90 wt% based on the solvent.
일 측면에서, 상기 방법은, 열처리 건조 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 열처리 건조 단계는, 70~90℃에서 20~40분간 건조하는 1차 열처리 단계; 180~220℃에서 20~40분간 건조하는 2차 열처리 단계; 및 320~380℃에서 1~20분간 건조하는 3차 열처리 단계를 포함할 수 있다.In one aspect, the method may further comprise a heat treatment drying step. The heat treatment drying step, the first heat treatment step of drying for 20 to 40 minutes at 70 ~ 90 ℃; A second heat treatment step of drying at 180 to 220 ° C. for 20 to 40 minutes; And it may include a third heat treatment step of drying for 1 to 20 minutes at 320 ~ 380 ℃.
바람직하게 상기 1차 열처리 단계는 75~85℃에서 25~35분간 수행될 수 있고, 상기 2차 열처리 단계는 195~205℃에서 25~35분간 수행될 수 있고, 상기 3차 열처리 단계는 340~360℃에서 8~12분간 수행될 수 있다.Preferably the first heat treatment step may be performed for 25 to 35 minutes at 75 ~ 85 ℃, the second heat treatment step may be carried out for 25 to 35 minutes at 195 ~ 205 ℃, the third heat treatment step is 340 ~ 8 to 12 minutes at 360 ℃ can be performed.
이하, 제조예와 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다. 하기 제조예와 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 이를 통해 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석하여서는 아니된다. Hereinafter, the present invention will be described through production examples and examples. The following Preparation Examples and Examples are only intended to illustrate the present invention, it should not be construed to limit the scope of the present invention through this.
[실시예1]Example 1
강도가 26.5g/d인 파라아라미드 원사를 이용하여 평직으로 제직하여 190g/m2의 원단을 제직후 폴리이미드 수지를 파라아라미드에 함침후 80℃/30min, 200℃/30min, 350℃/10min 다단 열처리하여 제품을 제작하였다. 이때 적용되는 폴리이미드의 농도는 디메틸아세트아마이드 용매 대비 30 중량%이다. 최종 폴리이미드를 포함한 파라아라미드 함침 직물 대비 폴리이미드의 함량은 33 중량%이다. Weaving of 190g / m 2 fabric into plain weave by using para-aramid yarn of 26.5g / d strength, and then impregnating polyimide resin into para-aramid and then drying 80 ℃ / 30min, 200 ℃ / 30min, 350 ℃ / 10min The product was prepared by heat treatment. The concentration of the polyimide applied at this time is 30% by weight relative to the dimethylacetamide solvent. The content of polyimide is 33% by weight relative to the paraaramid-impregnated fabric including the final polyimide.
방탄 및 방검 시험을 위해 상기에서 제조된 폴리이미드 함침 파라 아라미드 직물을 20겹 적층하고, 처리되지 않은 파라아라미드 직물을 10겹 적층하여 시험용 시편을 제작하였으며, 제작된 시편의 총 면밀도는 7600g/m2이다. 20 sheets of the polyimide-impregnated para aramid fabric prepared above for bullet-proof and gum-proof test and 10 layers of untreated para-aramid fabric were laminated to prepare a test specimen, and the total surface density of the prepared specimen was 7600 g / m 2. to be.
[실시예 2] Example 2
폴리이미드 함침 파라 아라미드 직물을 14겹 사용하고 폴리이미드 코팅 처리되지 않은 파라아라미드 직물을 19겹을 사용한 점만 제외하고 실시예 1과 동일한 조건으로 시편을 제작하였다. Specimens were prepared under the same conditions as in Example 1 except for using 14 ply of polyimide impregnated para aramid fabric and 19 ply of non-polyimide coated para aramid fabric.
[비교실시예 1] Comparative Example 1
폴리이미드 코팅 처리되지 않은 파라아라미드 직물을 40겹을 사용하여 총 면밀도를 7600g/m2로 한 시편을, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Using a polyimide-coated paraaramid fabric 40 ply, a specimen having a total surface density of 7600 g / m 2 was prepared in the same manner as in Example 1.
[실험예] 방탄 및 방검 효과 확인[Experimental Example] Checking the Ballistic and Sword Effect
방탄 방검 효과는 하기 표 1에 기재된 방법에 의하여 측정하였고, 결과는 표 2에 기록하였다. 표 2에서 볼 수 있듯이, 폴리이미드로 함침한 직물을 사용한 경우에 방탄 및 방검 성능이 크게 향상됨을 확인할 수 있었다.Bulletproof dagger effect was measured by the method described in Table 1 below, the results are reported in Table 2. As can be seen in Table 2, it was confirmed that the anti-ballistic and anti-sword performance is greatly improved when using a fabric impregnated with polyimide.
- Level IIIA : .357Sig..44Mag. BFS(Back Face Signature/후면변형, Ambient 조건)NIJ * 0101.06 Ballistic test
Level IIIA: .357 Sig..44Mag. BFS (Back Face Signature / Back Deformation, Ambient Condition)
*NIJ(National Institute of Justice): 미법무성 산하의 사법기관으로 국제 공인 방탄 방검 시험 측정 기준 지정 * National Institute of Justice (NIJ): a jurisdiction under the US Department of Justice, designating internationally recognized ballistic test measures
(NIJ Level ⅢA)
-Ambient 조건 시험Bulletproof performance
(NIJ Level IIIA)
-Ambient condition test
(후면변형, mm).357 Sig.
(Rear deformation, mm)
(mm).44 Mag.
(mm)
(NIJ Level 2)Sword performance
(NIJ Level 2)
Claims (14)
상기 직물은 아라미드 섬유를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재. Includes fabrics coated with polyimide (PI),
The fabric includes aramid fibers, bulletproof or gum-proof material.
상기 폴리이미드는 액상 폴리이미드를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
The polyimide is a bulletproof or gumproof material comprising a liquid polyimide.
상기 코팅은 함침 코팅을 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
The coating includes an impregnation coating, bulletproof or gum-proof material.
상기 아라미드 섬유는 파라 아라미드 섬유를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
The aramid fiber comprises a para-aramid fiber, bulletproof or sword-proof material.
상기 아라미드 섬유의 직경은, 10~13μm인, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
The diameter of the aramid fiber is a material for bulletproof or sword proofing is 10 ~ 13μm.
폴리이미드 코팅과 직물의 두께 비율은 1: 3~30인, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
Bulletproof or sword proofing material having a polyimide coating and a thickness ratio of 1: 3 to 30.
상기 폴리이미드의 중량은,
상기 폴리이미드로 코팅된 직물의 중량을 기준으로, 10~40중량%인, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
The weight of the polyimide,
Based on the weight of the polyimide-coated fabric, 10 to 40% by weight, bulletproof or gum-proof material.
상기 제재는,
폴리이미드로 코팅되지 않은 직물을 더 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 1,
The sanction,
The antiballistic or gum proofing material further comprising a fabric not coated with polyimide.
상기 제제는,
폴리이미드로 코팅된 직물 5~25겹; 및
폴리이미드로 코팅되지 않은 직물 10~25겹을 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재.The method of claim 8,
The formulation is,
5-25 ply fabric coated with polyimide; And
Bulletproof or gumproofing material comprising 10-25 layers of fabric not coated with polyimide.
상기 물품은, 모자 또는 의류를 포함하는, 방탄 또는 방검용 물품.The method of claim 10,
The article is bulletproof or sword-proof article, including a hat or clothing.
상기 함침하는 단계는 80~350℃의 온도에서, 1~10m/min의 속도로 수행되는 것을 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재의 제조방법.The method of claim 12,
The impregnating step is carried out at a temperature of 80 ~ 350 ℃, at a speed of 1 ~ 10m / min, a method for producing a ballistic or anti-ballistic preparation.
상기 방법은,
열처리 건조 단계를 더 포함하며,
상기 열처리 건조 단계는,
70~90℃에서 20~40분간 건조하는 1차 열처리 단계;
180~220℃에서 20~40분간 건조하는 2차 열처리 단계; 및
320~380℃에서 1~20분간 건조하는 3차 열처리 단계를 포함하는, 방탄 또는 방검용 제재의 제조방법.The method of claim 12,
The method,
Further comprising a heat treatment drying step,
The heat treatment drying step,
A first heat treatment step of drying at 70 to 90 ° C. for 20 to 40 minutes;
A second heat treatment step of drying at 180 to 220 ° C. for 20 to 40 minutes; And
Method for producing a bulletproof or anti-stamping agent comprising a third heat treatment step of drying for 1 to 20 minutes at 320 ~ 380 ℃.
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