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KR100840523B1 - 선밀도 비가 큰 2개의 트레드 세트로 이루어진 직물을 포함하는 내관통성 물질 - Google Patents

선밀도 비가 큰 2개의 트레드 세트로 이루어진 직물을 포함하는 내관통성 물질 Download PDF

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KR100840523B1
KR100840523B1 KR1020037011795A KR20037011795A KR100840523B1 KR 100840523 B1 KR100840523 B1 KR 100840523B1 KR 1020037011795 A KR1020037011795 A KR 1020037011795A KR 20037011795 A KR20037011795 A KR 20037011795A KR 100840523 B1 KR100840523 B1 KR 100840523B1
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아힘 펠스
크리스토프 바움가르트
베르벨 도를로프-룸페
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데이진 아라미드 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 직물로 이루어진 하나 이상의 이중 층을 포함하는 내관통성 물질로서, 이중 층이, 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드를 포함하고 선밀도가 210dtex 이상이며 직물 중량의 65% 이상을 차지하는 제1 트레드 세트와 1㎝당 0.5 내지 16개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제2 트레드 세트로 이루어진 제1 직물층(여기서, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제1 세트의 트레드 수/㎝ 대 제2 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다)과 1㎝당 0.5 내지 16개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제1 트레드 세트와 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드를 포함하고 선밀도가 210dtex 이상이며 직물 중량의 65% 이상을 차지하는 제2 트레드 세트로 이루어진 제2 직물층(여기서, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제2 세트의 트레드 수/㎝ 대 제1 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다)을 포함하고, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 트레드 세트가 각각 제2 직물층의 제1 세트 및 제2 트레드 세트에 대해 평행하게 배향됨을 특징으로 하는, 내관통성 물질에 관한 것이다.
내관통성 물질, 방탄 직물, 직물 이중 층, 트레드, 선밀도.

Description

선밀도 비가 큰 2개의 트레드 세트로 이루어진 직물을 포함하는 내관통성 물질{Penetration-resistant material comprising fabric with high linear density ratio of two sets of threads}
본 발명은 선밀도 비가 큰 2개의 트레드(thread) 세트로 이루어진 이중 층의 직물을 포함하는 내관통성 물질 및 당해 물질로 제조된 제품에 관한 것이다.
방탄 조끼, 헬멧, 자동차 계기판 및 고강도 섬유로부터 제조된 차폐물과 같은 내관통성 제품은 당해 분야에 공지되어 있다. 다수의 적용에서, 특히 방탄 조끼의 경우, 섬유는 직물 또는 편포가 사용된다. 이들 패브릭은 피복하거나 매트릭스에 함침시켜 경질 탄도 물질을 수득하거나, 매트릭스 없이 사용하여 연성 탄도 물질을 수득할 수 있다.
방탄 직물은, 특히 유럽 특허공보 제310,199호에 공지되어 있다. 여기에 기재된 직물은, 경사가 위사와 상이한 중합체성 물질로 구성된 고강도 및 고모듈러스의 초고분자량 중합체의 필라멘트 사로 이루어진다.
러시아 특허공보 제2,096,542호에는, 폴리 파라-페닐렌테레프탈아미드(PPTA)의 경사 및 위사를 갖는 방탄 재킷용 탄도 직물(여기서, 경사 대 위사의 선밀도 비는 4.17 미만이다)이 기재되어 있다. 전형적으로, 선밀도가 143 내지 588dtex인 경사 및 선밀도가 588 내지 930dtex인 위사가 기재되어 있고, 위사의 선밀도는 경사와 동일하거나 그 이상이다. 특히, 경사 대 위사의 선밀도 비가 1.59 내지 4.17인 탄도 직물이 개선된 변형 특성을 갖는다는 것이 주장된다.
국제 공개공보 제00/42246호에는, 일정한 각으로 교차 적층된 직물 2층으로 이루어진 직물로 이루어진 하나 이상의 이중 층을 포함하는 내관통성 물질(여기서, 직물은 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드를 포함하고 선밀도가 420dtex 이상인 제1 트레드 세트와 1㎝당 0.5 내지 8개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제2 트레드 세트로 이루어지고, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제1 트레드 세트의 선밀도 대 제2 트레드 세트의 선밀도 비는 4.2를 초과, 보다 바람직하게는 7.5를 초과한다)이 기재되어 있다. 바람직한 양태에서, 제1 트레드 세트는 p-아라미드 사로 제조된 경사이고, 제2 트레드 세트는 폴리에스테르사로 제조된 위사이고, 제1 세트의 트레드 수/㎝ 대 제2 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다. 이 제품은, 탄도 성능은 우수하지만, 층을 교차 적층시켜야 한다는 점은, 제조의 용이성과 단순성 및 적층 공정에서 본래부터 나타날 수 있는 취약 지점이 형성될 우려가 있다는 점에서 불리하다.
본 발명에 이르러, 선행 기술의 이점은 있지만 단점은 없는 내관통성 물질이 제조될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 목적을 위해, 직물로 이루어진 하나 이상의 이중 층을 포함하는 내관통성 물질로서, 이중 층이, 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드를 포함하고 선밀도가 210dtex 이상이며 직물 중량의 65% 이상을 차지하는 제1 트레드 세트와 1㎝당 0.5 내지 16개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제2 트레드 세트로 이루어진 제1 직물층(여기서, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제1 세트의 트레드 수/㎝ 대 제2 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다)과 1㎝당 0.5 내지 16개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제1 트레드 세트와 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드를 포함하고 선밀도가 210dtex 이상이며 직물 중량의 65% 이상을 차지하는 제2 트레드 세트로 이루어진 제2 직물층(여기서, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제2 세트의 트레드 수/㎝ 대 제1 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다)을 포함하고, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 트레드 세트는 각각 제2 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 트레드 세트에 대해 평행하게 배향됨을 특징으로 하는, 내관통성 물질이 청구된다.
바람직하게는, 내관통성 물질은 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 대 제2 트레드 세트의 선밀도 비 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도 대 제1 트레드 세트의 선밀도 비가 1을 초과, 보다 바람직하게는 4.2를 초과, 가장 바람직하게는 5.9를 초과한다. 특히 유효한 비는 6 내지 6.6이다. 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트에서 트레드 수는 1㎝당 3.5 내지 20개이다. 보다 바람직하게는, 1㎝당 4 내지 15개, 보다 바람직하게는 5 내지 12개이다. 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트에서 트레드 수는 1㎝당 0.5 내지 16개이다. 바람직하게는, 1㎝당 0.5 내지 8개, 보다 바람직하게는 1 내지 6개, 가장 바람직하게는 2 내지 4개이다. 각각의 층에서, 선밀도가 210dtex 이상인 트레드는 층의 직물 중량의 65% 이상을 차지한다. 바람직하게는, 이러한 트레드는 층의 직물 중량의 70% 이상, 보다 바람직하게는 75% 이상을 차지한다. 효율적인 제조를 이유로, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트는 경사이고, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트는 위사인 것이 바람직하다. 제2 트레드 세트는 2층 각각에서 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치한다. 일반적으로 이들 세트는 서로 대략 수직이지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 90°가 아닌 각으로 제공될 수 있다. 두 층은 교차-적층 없이 서로 보호된다.
또한, 내관통성 물질은 제1 직물층의 제2 트레드 세트(바람직하게는 위사) 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트(바람직하게는 경사)로 이루어지며, 이의 사 조성은 본 발명에서 중요하지 않다. 그러나, 바람직하게는 이들 트레드는 고강도 및 고모듈러스를 갖는다. 이는 특히 트레드가 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 및 아라마드사로부터 선택되는 경우이다. 가장 바람직하게는, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트는 폴리에스테르 사로 제조된다.
제1 직물층의 제1 트레드 세트(바람직하게는 경사) 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트(바람직하게는 위사)는 고강도 및 고모듈러스이고, 가장 바람직하게는 아라미드, 폴리에틸렌 및 폴리-p-페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 사로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 p-아라미드인, 고강도 트레드이다. 가장 바람직하게는, 폴리 파라-페닐렌테레프탈아미드(PPTA)이다. 바람직한 양태에서, 경사 및 위사는 상이한 중합체로 제조된 것을 선택하고, 예를 들면 직물의 경사는 p-아라미드 사이고 위사는 폴리에스테르사이거나 그의 역인 것이 바람직하다.
요구되는 선밀도 비를 만족하는 경우, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 직물층 제2 트레드 세트의 선밀도는 약 210dtex 이상, 바람직하게는 210 내지 6720dtex, 보다 바람직하게는 420 내지 3360dtex, 특히 보다 바람직하게는 420 내지 1680dtex, 가장 바람직하게는 약 840 내지 1100dtex가 되도록 선택한다. 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층 제1 트레드 세트의 선밀도는 약 50dtex 이상, 바람직하게는 50 내지 280dtex, 가장 바람직하게는 약 80 내지 140dtex가 되도록 선택한다.
용어 "트레드"는 스테이플 사, 스테이플 연사, 필라멘트 연사, 상호결합 무연사, 바람직하게는 필라멘트 무연사와 같은 임의 종류의 사를 의미한다.
바람직한 양태에서, 이중 층의 두 직물층 각각의 트레드는 예를 들면 재봉하거나 바람직하게는 접착재를 사용하여 함께 본딩한다. 접착재는 트레드 또는 직물 위에, 예를 들면 가공제(finish)로서 제공되는 접착재일 수 있다. 또한, 접착재는 이중 층의 두 직물층 사이에 제공되는 접착 층일 수 있다. 접착재는 열가소성, 탄성 및 열 경화성 물질을 포함한다. 또한, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층 제1 트레드 세트의 적어도 일부는 가압 및/또는 가열하에 용융시켜 제1 트레드 세트, 제2 트레드 세트를 제2 트레드 세트, 제1 트레드 세트에 각각 결합시키고, 임의로 또한 두 직물층을 함께 결합시키는 데 사용할 수 있다. 열가소성 물질은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 이들 물질의 혼합물을 포함한다. 탄성 물질은 크라톤(Kraton), 고무, 규소 등을 포함한다. 열경화 물질은 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 비닐 에스테르 수지 등을 포함한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 내관통성 물질의 하나 이상의 외면에 보호층을 제공한다. 보호층은 열가소성, 열경화성 또는 탄성 물질 또는 이들 물질의 혼합물일 수 있다. 보호층은 과도한 마모에 의한 손상으로부터 직물을 보호하고 탄도 성능을 개선시키기 위해 적용된다.
내관통성 물질은 비-교차 적층하고 임의로 함께 본딩한 직물 2층으로 이루어진 이중 층을 하나 이상 포함한다. 용어 직물은 평직, 주자직, 바스켓직, 능직 등과 같은 모든 조직 형태를 포함한다. 바람직한 직물은 평직물이다.
내관통성 제품은 직물 2층으로 이루어진 이중 층을 하나 정도로 적게 함유할 수 있으나, 통상적으로 보다 많은 이중 층이 적용된다. 적합한 이중 층의 수는 5 내지 100이고, 가장 바람직하게는 6 내지 35개의 이중 층이 사용된다. 이중 층의 제1 직물층의 제1 트레드 세트는 인접한 이중 층의 제1 직물층에 제1 트레드 세트에 평행하거나 일정한 각으로 위치할 수 있다. 이들 세트가 일정한 각으로 함께 보호되는 경우, 이러한 각도는 바람직하게는 90°이다.
이중 층은 접착 층을 사용하거나 재봉하여 함께 보호한다. 이러한 접착 층은 접착재용으로 위에서 언급한 물질로부터 제조할 수 있으며, 두께는 4 내지 36μ, 바람직하게는 8 내지 20μ이다.
이중 층의 제조방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 대개, 직물은 빔(beam) 위에 경사를 정경시키고, 직기(loom)에서 제직하여 제조한다. 단층은 임의로 함침하거나 적층시킬 수 있고, 캘린더링 또는 적층 공정을 수행할 수 있다. 두 개의 이상의 직물층은 재봉, 가열 또는 가압하여 함께 본딩할 수 있다.
또한, 본 발명은 숙련가들에게 공지된 방법에 따라서 위에서 언급한 직물로 제조된 방탄 조끼 또는 외장 플레이트와 같은 제품에 관한 것이다.
본 발명은 다음 실시예에 의해 추가로 설명할 수 있다.
이중 층 22개를 함유하는 구조물을 제조하였다. 각 이중 층의 제1 직물층은 경사 방향(9.5트레드/㎝)에서는 Twaron® 930 dtex로부터, 위사 방향(2트레드/㎝)에서는 폴리에스테르 140dtex(Trevira® 710, ex Hoechst)로부터 제조하였다. 각 이중 층의 제2 직물층은 경사 방향(4트레드/㎝)에서는 폴리에스테르 140dtex(Trevira® 710, ex Hoechst)로부터, 위사 방향(9.5트레드/㎝)에서는 Twaron® 930 dtex로부터 제조하였다. 제1 직물층의 경사/위사 비 및 제2 직물층의 위사/경사 비는 6.6이다. 층들을 두께 10μ인 폴리에틸렌 필름(LDPE, ex EKB) 3층과 함께 적층하고, 폴리에텔렌 필름 1장을 이중 층의 양 외면에 위치시키고, 폴리에틸렌 필름 1장을 이중 층의 두 직물층 각각의 사이에 위치시켰다. 기재된 구조물을 프레스에 놓고, 120℃의 온도, 25bar의 압력하에 25분 동안 압착시켰다. 이어서, 프레스 가열을 전환시켰다. 구조물의 총 중량은 약 4600g/m2이었다.
V50 값(여기서, V50은 탄환의 50%가 정지되고 탄환의 50%가 완전히 관통되는 속도이다)을 9×19 Para Type DM 11 A1B2 탄환으로 측정하였다. 당해 구조물의 V50은 507m/s인 것으로 밝혀졌다.

Claims (18)

  1. 직물로 이루어진 하나 이상의 이중 층을 포함하는 내관통성 물질로서, 이중 층이, 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드(thread)를 포함하고 선밀도가 210dtex 이상이며 직물 중량의 65% 이상을 차지하는 제1 트레드 세트와 1㎝당 0.5 내지 16개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제2 트레드 세트로 이루어진 제1 직물층(여기서, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제1 세트의 트레드 수/㎝ 대 제2 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다)과 1㎝당 0.5 내지 16개의 트레드를 포함하고 선밀도가 50dtex 이상인 제1 트레드 세트와 1㎝당 3.5 내지 20개의 트레드를 포함하고 선밀도가 210dtex 이상이며 직물 중량의 65% 이상을 차지하는 제2 트레드 세트로 이루어진 제2 직물층(여기서, 제2 트레드 세트는 제1 트레드 세트에 대해 횡방향으로 위치하고, 제2 세트의 트레드 수/㎝ 대 제1 세트의 트레드 수/㎝의 비는 1을 초과한다)을 포함하고, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 트레드 세트가 각각 제2 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 트레드 세트에 대해 평행하게 배향됨을 특징으로 하는, 내관통성 물질.
  2. 제1항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 대 제2 트레드 세트의 선밀도 비 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도 대 제1 트레드 세트의 선밀도 비가 1을 초과하는 내관통성 물질.
  3. 제1항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 대 제2 트레드 세트의 선밀도 비 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도 대 제1 트레드 세트의 선밀도 비가 4.2를 초과하는 내관통성 물질.
  4. 제1항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 대 제2 트레드 세트의 선밀도 비 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도 대 제1 트레드 세트의 선밀도 비가 5.9를 초과하는 내관통성 물질.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트 중의 하나 이상이 1㎝당 0.5 내지 8개의 트레드를 포함하는 내관통성 물질,
  6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 이중 층으로 이루어진 트레드가 함께 본딩되어 있는 내관통성 물질.
  7. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트가 아라미드, 폴리에틸렌 및 폴리-p-페닐렌벤조비스옥사졸(PBO)로부터 선택된 고강도 트레드로 이루어지는 내관통성 물질.
  8. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트가 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 아라미드 사로부터 선택되는 내관통성 물질.
  9. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트가 아라미드 사로 이루어지고, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트가 폴리에스테르 트레드로 이루어지는 관통성 물질.
  10. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도가 210 내지 6720dtex인 내관통성 물질.
  11. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도가 50 내지 280dtex인 내관통성 물질.
  12. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트가 경사 트레드이고, 제1 직물층의 제2 트레드 세트 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트가 위사 트레드인 내관통성 물질.
  13. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 이중 층의 외면 중의 하나 이상에 보호층이 제공되는 내관통성 물질.
  14. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 따르는 내관통성 물질로 제조된 제품.
  15. 제6항에 있어서, 다수의 이중 층으로 이루어진 트레드가 접착재에 의해 함께 본딩되어 있는 내관통성 물질.
  16. 제10항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도가 420 내지 3360dtex인 내관통성 물질.
  17. 제16항에 있어서, 제1 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도 및 제2 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도가 840 내지 1100dtex인 내관통성 물질.
  18. 제11항에 있어서, 제1 직물층의 제2 트레드 세트의 선밀도 및 제2 직물층의 제1 트레드 세트의 선밀도가 80 내지 140dtex인 내관통성 물질.
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