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KR101422880B1 - 코팅된 다중방호용 재료 및 이의 제조 방법 - Google Patents

코팅된 다중방호용 재료 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101422880B1
KR101422880B1 KR1020097021393A KR20097021393A KR101422880B1 KR 101422880 B1 KR101422880 B1 KR 101422880B1 KR 1020097021393 A KR1020097021393 A KR 1020097021393A KR 20097021393 A KR20097021393 A KR 20097021393A KR 101422880 B1 KR101422880 B1 KR 101422880B1
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케빈 레이네르
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바데이 인코포레이티드
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Abstract

몇몇의 양태에 따라, 제 1 표면을 가지고 다수의 고성능 섬유를 가지는 제 1 직물층을 제공하는 단계; 상기 제 1 직물층의 제 1 표면 상에, 약 0.7 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 36 내지 75의 Shore D 경도, 및 약 5 내지 75 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 제 1 고분자 재료를 가하는 단계; 제 1 코팅층을 가지는 미가공 코팅 직물을 형성하도록 상기 제 1 직물층의 제 1 표면 상에 상기 제 1 고분자 재료를 도포하는 단계; 및 상기 제 1 직물층에 상기 제 1 코팅층을 접착시키기 위하여 상기 미가공 코팅 직물을 가열하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 고분자 재료는 상기 코팅된 다중방호용 직물이 소정의 크기의 롤 상에 공급되기 위해 충분히 유연하도록 선택되는, 코팅된 다중방호용 직물을 제조하는 방법이 제공된다. 몇몇의 양태에서, 코팅된 다중방호용 직물은 각각의 층이 다수의 고성능 섬유를 가지는 적어도 하나의 직물층과, 코팅된 다중방호용 직물을 소정의 크기의 롤 상에 공급하도록 선택된 에틸렌 아크릴산 공중합체를 포함하는 상기 적어도 하나의 직물층에 접착되는 적어도 하나의 고분자 재료 코팅을 포함한다.

Description

코팅된 다중방호용 재료 및 이의 제조 방법{COATED MULTI-THREAT MATERIALS AND METHODS FOR FABRICATING THE SAME}
본원에서 설명되는 구현예는 다중방호용 보호 재료 분야에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 고분자 재료로 코팅된 보호 직물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
자상, 충격 또는 방탄 바디 아모르에 사용하기 적절한 보호 재료는 당업계에 공지되어 있다. 전형적으로 취급되는 탄도 위협의 타입은 사용되는 상기 바디 아모르 용액을 한정한다. 예를 들어, 연성 탄도 아모르 디자인은 일반적으로 권총 탄도와 변형 불가능한 파편에 적절하다. 다른 한편으로, 경성 탄도 아모르는 고에너지 라이플 총 등에 사용될 수 있다. 마지막으로, 자상-방지 제품 디자인은 대못 및 날이 있는 무기로부터 보호하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 다중의 위협으로부터 효과적으로 보호할 수 있는 재료에 대한 군용 및 민간용 방위 산업에 있어서의 요구가 증가하고 있다.
현재, 필름 함침 직물-기재의 재료가 다중방호용 보호 재료 용도로 사용가능하다. 그러나, 공지의 필름-기재 용액들은 일반적으로 직물의 양쪽에 고분자 필름을 적용하는 것을 수반하고, 필름을 직물 내부로 잘 침투시키기 위한 열, 압력 및 시간을 필요로 한다. 이러한 조건들은 일반적으로, 재료가 시트 형으로 제조되게 하는, 프레스에서만 수행될 수 있다. 더 나아가, 시트 크기는 일반적으로 직물을 함침하는데 사용된 프레싱 장치의 크기에 의해 제한된다.
시트 형으로 제조되는 다중방호용 재료와 관련된 얼마간의 실질적인 문제점이 있다. 예를 들어, 모든 패턴들이 특별한 시트의 면적 내에 효과적으로 맞지 않을 수 있기 때문에, 시트의 사용은 최종 용도 바디 아모르 또는 다른 물품의 생산 중 높은 스크랩 비율(scrap rate)을 일으키는 경향이 있다. 더 나아가, 다른 기재 직물은 다른 보호 재료 제조 중에 필름의 다른 무게를 필요로 할 수 있다. 따라서, 이는 다른 생산 작업을 조정하기 위하여 다양한 두께를 가지는 다른 필름의 목록을 가지고 있을 것을 요구한다. 이는 일반적으로 바람직하지 않으며 생산 비용을 증가시킬 수 있다.
방탄 직물에 몇몇의 자상-보호를 더한 대체 직물은, 연마 첨가제(예를 들어 경성 실리콘 카바이드 입자)가 침투를 제한하기 위하여 칼 또는 꿰뚫는 날을 무디거나 둔하게 하기 위하여 상부 코팅에 적용된 직물을 포함한다. 그러나, 이러한 제품들은 시간이 지나면서 연마제의 표면 층이 벗겨져서 보호가 감소하는 경향이 있다.
따라서, 상기 기재된 단점의 적어도 몇몇을 극복하는 다중방호용 보호 재료가 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 하나의 양태에 따라, 각각의 층이 다수의 고성능 섬유를 가지는 적어도 하나의 직물층과, 소정의 크기의 롤 상에 코팅된 다중방호용 직물을 공급하도록 선택된 에틸렌 아크릴산 공중합체를 포함하고 상기 적어도 하나의 직물층에 접착되는 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층을 포함하는 코팅된 다중방호용 직물이 제공된다. 에틸렌 아크릴산 공중합체는 약 190 ℃에서 약 250 g/10 min 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 40 내지 55의 Shore D 경도, 약 5.0 내지 12.0 MPa의 극한 인장 강도, 및 약 15,000 내지 33,000의 분자량을 가질 수 있다. 고성능 섬유는 데니어 당 적어도 약 15 그램의 강도, 데니어 당 적어도 약 400 그램의 인장탄성률, 및 약 330 dtex 내지 3360 dtex의 선형 질량 밀도를 가질 수 있다. 고성능 직물은 아라미드 섬유, 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적어도 하나의 직물층은 제 1 직물층과 제 2 직물층을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층은 제 1 직물층과 제 2 직물층 사이에 제공되며 제 1 직물층과 제 2 직물층 모두에 접착되는 제 1 코팅층과, 제 1 직물층에 대향하는 제 2 직물층에 접착되는 제 2 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 각각의 층이 아라미드 섬유, 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는, 다수의 고성능 섬유를 가지는 적어도 하나의 직물층; 및 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되며, 약 0.7 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 36 내지 75의 Shore D 경도, 약 5 내지 75 MPa의 극한 인장 강도를 가지는, 상기 적어도 하나의 직물층에 접착되는 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층을 포함하는, 코팅된 다중방호용 직물이 제공된다. 고분자 재료는 약 190 ℃에서 약 250 g/10 min 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수를 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체일 수 있다. 고분자 재료는 약 40 내지 55의 Shore D 경도를 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체일 수 있다. 고분자 재료는 약 5.0 내지 12.0 MPa의 극한 인장 강도를 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체일 수 있다. 고분자 재료는 약 15,000 내지 33,000의 분자량을 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체일 수 있다.
적어도 하나의 직물층은 제 1 직물층과 제 2 직물층을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층은 제 1 직물층과 제 2 직물층 사이에 제공되며 제 1 직물층과 제 2 직물층 모두에 접착되는 제 1 코팅층과, 제 1 직물층에 대향하는 제 2 직물층에 접착되는 제 2 코팅층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 코팅층은 제 2 직물층에 대향하는 제 1 직물층에 접착되는 제 3 코팅층을 추가로 포함할 수 있다.
고성능 섬유는 데니어 당 적어도 약 15 그램의 강도, 데니어 당 적어도 약 400 그램의 인장탄성률, 및 약 330 dtex 내지 3360 dtex의 선형 질량 밀도를 가질 수 있다. 적어도 하나의 직물층은 제직물(woven fabric), 편직물(knitted fabric), 플라이직물(plied fabric) 및 일방향성 직물(unidirectional fabric)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 제 1 표면을 가지고 다수의 고성능 섬유를 가지는 제 1 직물층을 제공하는 단계; 상기 제 1 직물층의 제 1 표면 상에, 약 0.7 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 36 내지 75의 Shore D 경도, 및 약 5 내지 75 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 제 1 고분자 재료를 가하는 단계; 제 1 코팅층을 가지는 미가공 코팅 직물을 형성하도록 상기 제 1 직물층의 제 1 표면 상에 상기 제 1 고분자 재료를 도포하는 단계; 및 상기 제 1 직물층에 상기 제 1 코팅층을 접착시키기 위하여 상기 미가공 코팅 직물을 가열하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 고분자 재료는 소정의 크기의 롤 상에 상기 코팅된 다중방호용 직물을 공급하기에 충분히 유연성이 있도록 선택되는, 코팅된 다중방호용 직물을 제조하는 방법이 제공된다.
고분자 재료는 약 190 ℃에서 약 250 g/10 min 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 40 내지 55의 Shore D 경도, 약 5.0 내지 12.0 MPa의 극한 인장 강도, 및 약 15,000 내지 33,000의 분자량을 가지는 에틸렌 아크릴산 공중합체일 수 있으며, 고성능 섬유는 아라미드 섬유, 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
고분자 재료를 도포하는 경우 약 20 내지 200 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 1 코팅층이 형성될 수 있다. 미가공 코팅 직물은 약 2-5분 동안 약 80-100℃의 온도의 건조 오븐 내에서 건조된 후 이어서 상기 미가공 코팅 직물은 적어도 10분 동안 약 150-200℃의 온도에서 히트-세팅 유닛(heat-setting unit) 내에서 가열될 수 있다.
상기 방법은 제 1 직물층에 대향하여 제 1 코팅층과 접하는 제 2 표면을 가지고 상기 제 2 표면의 반대편에 제 3 표면을 가지는 제 2 직물층을 제공하는 단계; 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 제 2 고분자 재료를 상기 제 2 직물층의 제 3 표면 상에 가하는 단계; 및 미가공 코팅 직물 상에 제 2 코팅층을 형성하도록 상기 제 2 직물층의 제 3 표면 상에 상기 제 2 고분자 재료를 도포하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 미가공 코팅 직물의 가열을 통해 상기 제 2 직물층에 상기 제 2 코팅층을 접착시킨다.
제 1 직물층은 상기 제 1 표면의 반대편에 제 4 표면을 포함할 수 있으며, 상기 방법은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 제 3 고분자 재료를 상기 제 1 직물층의 제 4 표면 상에 가하는 단계; 및 미가공 코팅 직물 상에 제 3 코팅층을 형성하도록 상기 제 3 직물층의 제 4 표면 상에 상기 제 3 고분자 재료를 도포하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 미가공 코팅 직물의 가열을 통해 제 1 직물층에 상기 제 3 코팅층을 접착시킨다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 코팅된 직물 및 이로부터 제조된 보호재와, 코팅된 직물이 제조될 수 있는 방법이 개시된다. 본원에 기재된 몇몇의 구현예는 유사한 중량의 종래 재료와 대비하여 자상, 충격 또는 탄도 위협에 대한 강화된 저항성을 제공하고, 직물의 다양한 너비, 다양한 코팅 중량을 고려한 연속 롤 가공으로 형성될 수 있으며, 프레스와 같은 특정 제조 장치를 필요로 하지 않는다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 기재 직물층과, 직물층 상에 코팅되고 가열 세팅되는 고분자 재료로서, 코팅 직물이 소정의 크기의 롤 상에 공급되기에 충분히 유연하도록 선택된 고분자 재료를 포함하는 코팅된 직물이 제공된다. 몇몇의 구현예에서, 상기 고분자 재료는 에틸렌 아크릴산(EAA) 공중합체를 포함하고 상기 직물층은 고성능 섬유를 포함한다.
고분자 재료가 가열 세팅을 통해 기재 직물로 함침되는 코팅 과정을 이용하여 보호 코팅 직물을 생산하는 것은, 롤에 공급되기에 충분히 유연성을 갖고 종래 프레스 형성 보호 직물과 대비하여 유사하거나 향상된 보호 특성을 가지는 코팅 직물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 기재 직물의 표면 상에 에틸렌 아크릴산 (EAA) 고분자 재료를 가하는 단계; 코팅층을 형성하도록 기재 직물의 표면 상에 상기 EAA 고분자 재료를 도포하는 단계; 및 롤 상에 공급될 수 있도록 코팅 직물을 가열하는 단계를 포함하는 직물 형성 방법이 제공된다. 연속 방식의 코팅 직물 형성 공정은, 향상된 제조 효율성을 제공하고, 또한 제조될 수 있는 직물 크기에 있어 더 큰 융통성을 주는 경향이 있다.
본원에 개시된 구현예의 추가적인 양태와 이점들은 첨부되는 도면을 함께 고려한 하기 설명에 나타내질 것이다.
본 설명은 어떤 식으로든 본원에 개시된 구현예의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않으며, 다만 다양한 구현예의 실시를 설명하고자 하는 것이다.
몇몇의 구현예에 따라, 코팅된 다중방호용 보호 직물, 코팅된 다중방호용 보호 직물이 제조될 수 있는 방법, 및 이러한 코팅된 보호 직물을 이용하여 제조된 보호재가 제공된다.
보호 직물의 몇몇의 구현예는 보통 고성능 섬유로서 기술되는 것으로부터 제조된 기재 직물을 사용한다. 일반적으로 말하면, 고성능 섬유는 데니어 당 적어도 15 그램의 강도와 데니어 당 적어도 400 그램의 인장탄성률을 가지는 섬유이다. 적절한 고성능 섬유의 예로는 아라미드 섬유 또는 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유가 포함된다. 예를 들어, 아라미드 및 공중합체 아라미드 섬유는 각각 Kevlar™, Twaron™, Technora™, 및 Heracron™의 상표 하에 E. I. du Pont de Nemours and Company, Teijin Twaron BV, Teijin, 및 Kolon에 의해 상업적으로 제조된다. 초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 각각 Spectra™, Dyneema ™, 및 Tekmilon™의 상표 하에 Honeywell, DSM, 및 Mitsui에 의해 상업적으로 제조된다. 폴리에틸렌 섬유 및 테이프는 Tensylon High Performance Materials에 의해 제조되고 Tensylon™의 상표 하에 판매된다. 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO)은 Zylon™의 상표 하에 Toyobo에 의해 제조된다. 액정 고분자는 Vectran™의 상표 하에 Kuraray Co. Ltd.에 의해 제조된다.
몇몇의 구현예에서, 섬유는 440 dtex 내지 1580 dtex의 선형 질량 밀도를 가진다. 다른 구현예에서, 섬유는 약 900 dtex 내지 1200 dtex의 선형 질량 밀도를 가진다. 또 다른 구현예에서, 섬유는 약 330 dtex 내지 3360 dtex의 선형 질량 밀도를 가진다.
본원에서 사용되는 용어 "섬유"는 일반적으로 너비 및 두께의 가로 치수보다 길이 치수가 훨씬 더 큰, 긴 물체를 언급한다. 따라서, 용어 섬유는 필라멘트, 리본, 스트리프, 테이프 등을 포함하며, 규칙적인 또는 불규칙적인 횡단면을 가질 수 있다. 몇몇의 구현예에서, 동일한 세로 방향으로 이어지는 다수의 섬유는 하나의 섬유를 구성할 수 있다.
특별한 보호 직물을 제조하는데 사용되는 특별한 기재 직물은 단일 타입의 섬유, 또는 몇몇의 실시예에서 함께 혼합될 수 있는 다양한 타입의 섬유로부터 제조될 수 있다. 기재 직물은 각각의 얀(yarn) 또는 기재 직물을 제조하기 위해 결합될 수 있는 다른 얀 내에 다양한 타입의 섬유를 포함할 수 있다.
몇몇의 구현예에서, 기재 직물은 제직물(woven fabric)이다. 예를 들어, 제직물 기재 직물은 평직, 크로풋 직물(crowfoot weave), 바스킷 직물(basket weave), 사틴 직물(satin weave), 트윌 직물(twill weave), 독자적인 직물(proprietary weave) 등과 같은 어떠한 제직물도 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 기재 직물은 편직물(knitted fabric) 또는 부직포일 수 있다. 부직포는 인접하는 일방향성 직물층이 서로에 대하여 수직 또는 다른 각도로 배향되는 합쳐진 일방향성 직물을 포함하는, 일방향성 직물(unidirectional fabric)을 포함할 수 있다. 기재 직물은 또한 접착제, 열 접착제, 스티칭, 매트릭스, 또는 직물층을 결합하기 위한 어떠한 다른 공지의 방법을 이용하여 하나 또는 그 이상의 층을 함께 붙이는 것으로 구성되는 플라이직물(plied fabric)일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "직물" 및 "직물층"은 일반적으로 연속 시트를 형성하도록 배열되어진 다수의 섬유를 언급한다.
보호 직물에 사용되는 고분자 재료는 일반적으로 최종 생산물이 지나치게 뻣뻣하거나 부서지기 쉽지 않게 하고, 높은 강도, 우수한 유동 특성 및 기재 직물에 대한 우수한 부착성을 가진다. 더 나아가, 고분자 재료는 일반적으로, 기재 직물 상에 균일한 코팅층을 형성하기 위하여 기재 직물의 표면에 가해질 때 비교적 얇고 일반적으로 연속적인 층을 형성할 수 있다.
폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 (EAA) 공중합체와 같은 열경화성 및 열가소성 수지를 포함하는 다양한 고분자 재료가 유효한 것으로 여겨진다.
몇몇의 구현예에서, 고분자 재료는 상업적으로 입수가능한 Surlyn® 수지와 같은, 산 공중합체로부터 만들어진 열가소성 이오노머 계열의 물질이다. 예를 들어, 약 0.7-20.0 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 36-68의 Shore D 경도 및 약 15.9-37.2 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 Dupont의 Surlyn® 열가소성 이오노머가 적절할 수 있다.
용융 흐름 지수는, 그 전체 내용이 본원에 참고문헌으로서 포함되는, 예를 들어 ASTM D 1238-04 및 ISO 1133 2005에 개시된 바와 같은 당업계의 공지 방법에 따라 계산될 수 있다.
다른 구현예에서, 고분자 재료는 폴리카보네이트(장분자쇄 내에 카보네이트 기에 의해 함께 연결된 작용기를 가지는 고분자)일 수 있다. 특별한 실시예에서, 약 13.3-17.8 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 55-75의 Shore D 경도 및 약 55-75 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 폴리카보네이트 고분자 재료가 적절할 수 있다. 몇몇의 구현예에서, 폴리카보네이트 고분자 재료의 용융 흐름 지수는 약 300 ℃에서 ASTM D 1238-04에 따라 테스트될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 고분자 재료는 폴리우레탄(우레탄 연결에 의해 결합된 유기 단위의 쇄로 이루어진 고분자)일 수 있다. 예를 들어, 약 4-13 g/10 min의 용융 흐름 지수, 약 60-75의 Shore D 경도 및 약 27.6-68.9 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 폴리우레탄 고분자 재료가 적절할 수 있다. 몇몇의 구현예에서, 폴리우레탄 고분자 재료의 용융 흐름 지수는 약 190 ℃에서 ASTM D 1238-04에 따라 테스트될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 고분자 재료는 에틸렌 아크릴산(EAA) 공중합체일 수 있다. 분자량, 용융 흐름 속도, 및 경도를 포함하는 광범위한 특성을 가지는 EAA 공중합체가 이용 가능하다. 예를 들어, 약 250-1400 g/10 min(약 190℃에서)의 용융 흐름 지수, 약 40-55의 Shore D 경도 및 약 5.0-12.0 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 Michem® Prime EAA 공중합체가 일반적으로 적절하다.
EAA 공중합체는 다른 고분자 재료와 비교했을 때 비교적 높은 경도를 유지하면서 높은 용융 흐름 지수를 가지는 경향이 있기 때문에, 본원에 기재된 방법 및 코팅 직물을 위한 가장 적절한 고분자 재료로서 고려될 수 있다.
몇몇의 구현예에서, 약 15,000 내지 33,000의 분자량을 가지는 EAA 공중합체가 고분자 재료로서 사용될 수 있다. 다른 구현예에서, EAA 공중합체는 약 16,000 내지 32,000의 분자량을 가진다. 또 다른 구현예에서, EAA 공중합체는 약 18,000 내지 30,000의 분자량을 가진다. 일반적으로 말하면, 더 높은 분자량을 가지는 EAA 공중합체는 나쁜 흐름 특성을 나타내는 경향이 있는데, 더 낮은 분자량을 가지는 것은 침투에 대한 감소된 저항성을 나타내는 경향이 있다.
코팅된 다중방호용 직물에 적절한 몇몇의 상업적으로 입수가능한 EAA 공중합체로는 모두 오하이오 주의 신시내티에 위치한 Michelman Inc.로부터 입수가능한 Michem® Prime 498345N 및 Michem® Prime 4990R과 같은 에틸렌 아크릴산 분산액이 포함된다.
고분자 재료는 점도를 조절하기 위하여 점도-조절 화합물(예를 들어 증점제 또는 공동-용매)을 선택적으로 포함할 수 있다. 고분자 재료는 또한 히트 세팅 중에 부가적인 가교결합을 제공할 수 있어 부가적인 자상 보호를 제공하기 쉬울 수 있는, 카복시 작용기 가교제와 같은 부가적인 가교제를 선택적으로 포함할 수 있다. 고분자 재료는 또한 고분자 코팅층의 표면 특성을 바꾸기 위하여 설정된 다른 물질을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 염료가 코팅된 직물의 착색을 위하여 고분자 재료에 사용될 수 있으며, 연마제 입자가 자상 보호를 더욱 강화하기 위하여 고분자 재료에 첨가될 수 있다.
도 1을 보면, 일 실시예에 따른 코팅된 직물을 제조하는 방법 10을 보여주는 도식적인 다이아그램이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 기재 직물 11 (예를 들어 고성능 섬유의 일반적으로 연속적인 시트)이 롤 12 상에 제공되며, 이는 특별한 코팅된 직물을 위한 디자인과 크기 요건에 따라 다른 크기 및 형태일 수 있다.
기재 직물 11은 롤 12로부터 코팅부 14로 공급될 수 있다. 코팅부 14는 기재 직물 11의 적어도 한 측면 또는 표면에 액체 형태의 고분자 재료(예를 들어 에틸렌 아크릴산 (EAA) 공중합체)를 가하여 미가공 코팅 직물 13을 제조한다. 예를 들어, 고분자 재료는 실질적으로 기재 직물 11을 덮도록 기재 직물 11에 가해질 수 있다.
코팅부 14는 예를 들어 나이프-오버-롤, 에어-오버 롤, 로드 어플리케이터, 딥 코팅 또는 함침, 스프레잉, 브러싱 또는 직물에 액체를 가하는 다른 적절한 방법을 포함하는, 다양한 공지 적용 기술을 사용할 수 있다.
고분자 재료를 가한 후에, 미가공 코팅 직물 13은 선택적으로 건조부 16으로 들어갈 수 있으며, 여기에서 상기 미가공 코팅 직물 13은 수분을 제거하기 위하여 건조될 수 있다. 직물을 건조하기 위한 다양한 방법들이 적절할 것이며, 소정의 온도에서 소정의 시간 동안 건조 오븐을 통과하도록 미가공 코팅 직물 13을 주입하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미가공 코팅 직물 13은 약 2-5 분 동안 약 80-100 ℃의 온도로 건조 오븐 내에서 건조될 수 있다. 건조 과정은 필수적이지 않지만, 미가공 코팅 직물 13이 또 다른 부(station) 또는 장치 내로 이동될 수 있도록 롤 상에 공급되거나, 미가공 코팅 직물 13이 제 1 측면 상에 코팅되어지고 이어서 반대 측면 상에도 코팅되어지는 경우와 같은, 몇몇의 구현예에서 유용할 수 있다.
미가공 코팅 직물 13(건조 과정 16에 가해졌을 수 있는)은 그 다음 가열 세팅부 18로 주입되어지며, 여기에서 미가공 코팅 직물 13은 고분자 재료가 기재 직물 11 내로 더 흘러 들어가서 가교 결합이 일어나고 고분자 재료가 기재 직물 11에 결합되도록 가열 세팅되게 선택된 온도로 가열된다. 가열 세팅부 18은 오븐을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미가공 코팅 직물 13은 적어도 10분 또는 그 이상 동안 약 150-200℃의 온도로 오븐 내에서 가열될 수 있다.
가열 세팅부 18을 떠난 후, 최종 코팅 직물 15는, 예를 들어 최종 코팅 직물 15의 수송 또는 저장을 위해 사용될 수 있는, 제 2 롤 20 상에서 회수될 수 있다. 제 2 롤 20은 특별한 코팅 직물을 위한 디자인 및 크기 요건에 따라 다른 크기 및 형태일 수 있다. 고분자 재료는 일반적으로 최종 코팅 직물 15가 제 2 롤 20 상에 받아들여질 수 있을 정도로 충분히 유연하도록 선택된다. 몇몇의 구현예에서, 제 2 롤 20은 3 피트보다 작은 롤 직경을 가진다. 다른 구현예에서, 제 2 롤 20은 12 인치보다 작은 롤 직경을 가진다.
기재 직물 11은 처음에 다른 위치에서 제조될 수 있으며, 롤 12에 의해 코팅부로 수송될 수 있다. 그러나, 기재 직물 11은 이전 공정으로부터 코팅부 14로 곧바로 주입될 수 있으며, 예를 들어 직조 장치로부터 곧바로 주입되어 제 1 롤 12가 필요하지 않을 수 있다. 이러한 방식으로, 방법 10은 코팅 직물을 제조하기 위한 연속적인 또는 반-연속적인 공정 부분을 형성할 수 있다.
도 2를 보면, 고분자 재료가 나이프-오버-롤 코팅 방법을 이용하여 가해지는, 코팅된 다중방호용 직물을 제조하기 위한 시스템 100이 도시되어 있다. 제 1 기재 직물층 104는 직물 레트-오프(let-off) 롤 102 상에 공급된다. 롤 102로부터, 직물 104는, 액체 고분자 재료의 제 1 코팅층 108을 기재 직물 104에 가하는, 제 1 고분자 디스펜서 106으로 주입된다. 기재 직물 104는 그 다음 일반적으로 기재 직물 104의 너비 치수에 걸친, 예를 들어 곧은 날 또는 제 1 나이프 110과 같은 스프레딩 장치에 공급된다. 제 1 나이프 110은 고분자 재료의 제 1 코팅층 108을 기재 직물 104의 표면에 걸쳐 고르게 도포하여, 바람직한 코팅 두께 또는 중량을 가지는 제 1 미가공 코팅 직물 113을 생산한다. 예를 들어, 미가공 코팅 직물 113은 약 20-60 g/㎡의 코팅 중량을 가질 수 있다.
상대 롤(opposing roll) 111은 스프레딩 공정을 용이하게 하기 위하여 제 1 나이프 110의 반대편에 구비될 수 있다. 나이프 110이 고분자 재료의 제 1 코팅층 108을 도포함에 따라, 과량의 고분자 재료 112가 나이프 110의 앞선 가장자리 상에 쌓이는 경향이 있을 수 있다. 과량의 고분자 재료 112는 주기적인 청소가 필요할 수 있다.
몇몇의 구현예에서, 기재 직물 104는, 고분자 재료의 제 1 코팅층 108이 가해지는 동안 약 3 m/min의 속도로 디스펜서 106을 지나 이동한다.
몇몇의 구현예에서, 단지 제 1 기재 직물층 104와 고분자 재료의 제 1 코팅층 108만을 가지는 코팅된 다중방호용 직물이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 나이프 110이 고분자 재료의 제 1 코팅층 108을 도포한 후에, 제 1 미가공 코팅 직물 113은 히트 세팅 유닛 138 (및 선택적으로 건조 유닛 136) 안으로 곧 바로 주입될 수 있다. 다른 구현예에서, 제 2 코팅층은 기재 직물 104의 다른 측면에 가해져서, 양면에 고분자 코팅층을 가진 단일 직물층(예를 들어 기재 직물 104)을 가지는 코팅된 다중방호용 직물을 얻을 수 있다.
다른 구현예에서, 제 2 직물층 116이 코팅된 직물에 가해지는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 제 2 직물층 116은 제 2 레트-오프 롤 114 상에 공급될 수 있으며, 제 2 직물층 116의 바닥 표면이 기재 직물 104의 반대편에 제 1 코팅층 108과 맞부딪치도록 제 1 미가공 코팅 직물 113 상에 도입된다. 제 2 직물층 116은, 상기 제 2 직물층 116이 제 1 코팅층 108 상에 적절히 위치하도록 가이드 롤러 118을 이용하여 가이드될 수 있다.
일단 제 2 직물층 116이 제 1 미가공 코팅 직물 113과 맞부딪치게 되면, 미가공 코팅 직물 113과 제 2 직물층 116은, 고분자 재료의 제 2 층 122를 제 2 직물층 116의 상부 표면 상에 제공하는, 제 2 디스펜싱 유닛 120 안으로 주입될 수 있다. 그 다음 제 2 롤 125 반대편에 위치한 제 2 나이프 124가 고분자 재료의 제 2 층 122를 제 2 직물층 116의 상부 표면 상에 고르게 도포하여, 제 2 미가공 코팅 직물 127을 생산하기 위하여 사용될 수 있다. 미가공 코팅 직물 127은 일반적으로 기재 직물 104, 제 2 직물층 116, 기재 직물 104와 제 2 직물층 116 사이의 제 1 코팅층 108, 및 제 2 코팅층 122를 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 과량의 고분자 재료 126이 제 2 나이프 124의 앞선 가장자리 상에 쌓이게 되는 경향이 있을 수 있으며, 주기적인 청소가 요구될 수 있다. 그 다음 제 2 미가공 코팅 직물 127은 히트-세팅 유닛 138 (및 선택적으로 건조기 136)로 도입될 수 있다. 몇몇의 구현예에서, 제 2 직물층 116은 미가공 코팅 직물 113과 맞부딪치기 전에 고분자 재료의 제 2 층 122를 가지고 있을 수 있다.
또 다른 구현예에서, 고분자 재료의 제 3 코팅층이 코팅된 직물에 더해지는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 제 2 미가공 코팅 직물 127은 상기 제 2 미가공 코팅 직물 127을 가이드 롤러 129, 131 위로 통과시킴으로써 뒤집어질 수 있다. 그 다음 제 2 미가공 코팅 직물 127은, 고분자 재료의 제 3 코팅층 130을 제 1 기재 직물 104의 또 다른 표면(제 2 직물층 116의 상부 표면 반대편) 상에 제공하는, 제 3 디스펜싱 유닛 128을 통과하도록 도입될 수 있다. 제 3 나이프 132가, 고분자 재료의 제 3 층 130을 고르게 도포하여 제 3 미가공 코팅 직물 135를 생산하기 위하여, 제 3 롤러 133 반대편에 위치할 수 있다. 몇몇의 구현예에서, 과량의 고분자 재료 134가 제 3 나이프 132의 앞선 가장자리 상에 쌓일 수 있으며 주기적인 청소가 요구될 수 있다.
그 다음 제 3 미가공 코팅 직물 135는 히트-세팅 유닛 138(선택적으로 히트 세팅 유닛 138 전에 건조기 136을 통과함) 안으로 도입되어 최종 코팅된 다중방호용 직물 140을 생산할 수 있다. 최종 코팅된 직물 140은 그 다음 수송 및/또는 저장을 위하여 롤러 142 상에 감길 수 있도록 충분히 유연하다.
고분자 재료의 공급은 자동적으로 수행될 수 있으며 컴퓨터 또는 다른 조절기를 통해 조절될 수 있다. 택일적으로, 고분자 재료의 공급은 다양한 기술에 따라 반-자동적으로 또는 수동적으로 수행할 수 있다.
몇몇의 구현예에서, 고분자 코팅층은 이어서 연속적으로 직물층에 가해진다. 택일적으로, 고분자 코팅층은 직물층의 특별한 표면 상에 코팅 부분 사이에 하나 또는 그 이상의 간격을 가지고 불연속적인 방식으로 직물층에 가해질 수 있다.
상기에서 기술한 부(stations) 및 공정들은 개별적인 어셈블리 라인 또는 단일의 어셈블리 라인 상에서 수행될 수 있다. 더 나아가, 부(stations)는 단일 장치 또는 개별 장치들을 포함할 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 수행되는 부(stations) 및 공정들은 또한 바람직한 경우, 수행되는 전- 또는 후-공정을 가진 더 큰 어셈블리 라인의 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 시스템 100은 자동적으로 기재 직물 104 및/또는 제 2 직물층 116을 생산할 수 있는 직조 또는 다른 직물-제조 장치와 통합될 수 있다.
제 1 기재 직물층 104와 제 2 기재 직물층 116은 동일한 고성능 섬유를 포함할 수 있다. 택일적으로, 제 1 기재 직물층 104와 제 2 기재 직물층 116은 다른 섬유 조성물을 가질 수 있다.
몇몇의 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 제 1 코팅층 108, 제 2 코팅층 122 및 제 3 코팅층 130은 동일 또는 유사한 고분자 재료를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 제 1 코팅층 108, 제 2 코팅층 122 및 제 3 코팅층 130은 다른 고분자 재료를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 제 1 코팅층 108, 제 2 코팅층 122 및 제 3 코팅층 130은 20 내지 200 g/㎡의 코팅 중량으로 가해진 고분자 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 코팅 중량은 45-55 g/㎡일 수 있다. 다른 구현예에서, 코팅 중량은 110-130 g/㎡일 수 있다. 코팅의 중량은, 미가공 코팅 직물 127이 히트-세팅 유닛 138을 통과한 후, 최종 보호 직물의 바람직한 특성과 바람직한 건조 수지 함량에 의존하여 변화될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 건조 수지 함량은 25-40%이다. 특정한 실시예에서, 건조 수지 함량은 약 30%일 수 있다.
고분자 재료가 기재 직물 104와 제 2 직물층 116에 더 잘 파묻히거나 접합되게 하기 위하여 하나 또는 그 이상의 기재 직물 104와 제 2 직물층 116을 전처리하는 것(기재 직물 104와 제 2 직물층 116을 제조한 섬유의 처리를 포함할 수 있음)이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 기재 직물 104와 제 2 직물층 116은 플라즈마 처리, 코로나 처리, 정련 처리(scoured) 또는 다른 타입의 전처리를 가할 수 있다.
도 3에서, 최종 코팅된 다중방호용 직물 200을 보여준다. 코팅된 다중방호용 직물 200은 기재 직물층 202와 상기 제 1 기재 직물층 202의 상부 표면에 접착된 고분자 재료의 제 1 코팅층 204를 포함한다.
몇몇의 구현예에서, 코팅된 다중방호용 직물 200은 또한 제 2 표면 외장(facing)을 가지고, 제 1 코팅층 204와 접하며, 기재층 202와 제 2 직물층 206 사이에 제 1 코팅층 204를 가지고 기재층 202와 제 2 직물층 206 모두에 접착된, 제 2 직물층 206을 포함할 수 있다. 제 2 직물층 206은 또한 고분자 재료의 제 2 코팅층 208이 접착된, 기재 직물층 202 반대편의 제 3 표면을 가질 수 있다.
몇몇의 구현예에서, 코팅된 직물 200은 또한 기재 직물층 202의 제 4 또는 바닥 표면에 접착된 고분자 재료의 제 3 코팅층 210을 포함할 수 있다.
다른 특별한 구현예에서, 코팅된 다중방호용 직물은, 기재 직물 202와 제 2 직물층 206을 가지고, 이들 모두 고성능 아라미드 섬유로 제조되며, 약 60 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 1 코팅층 204를 가지고, 약 60 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 2 코팅층 208를 가지며, 제 3 코팅층은 없을 수 있다.
본원에 개시된 구현예의 이해를 돕고 이들이 어떻게 효과를 발휘할 수 있는지를 보다 명확히 보이기 위하여, 이제부터 단지 예로서 적어도 하나의 예시적인 구현예를 보이는 첨부되는 도면이 참조될 것이다.
도 1은 하나의 구현예에 따른 코팅 직물을 제조하는 방법의 도식적인 도이다.
도 2는 다른 구현예에 따른 코팅 직물을 형성하기 위하여 기재 직물 상에 고분자 재료를 도포하기 위한 나이프-오버-롤 장치의 도식적인 도이다.
도 3은 또 다른 구현예에 따른 코팅 직물의 사시도이다.
하기의 실시예는 코팅된 직물의 몇몇 예시적인 구현예를 도시한 것이며 결코 이에 제한하고자 함은 아니다. 몇몇의 실시예에서, EAA 공중합체를 단독 및/또는 가교제와 함께 기재 직물 상의 코팅재료로서 테스트하였고 그 다음 자상 방지 또는 방탄 성능에 대해 테스트하였다. 자상 방지 및 방탄 테스트는 National Institutes of Justice (NIJ) 및 Police Science Development Board (PSDB)로부터의 공지된 표준을 이용하여 수행하였다. 특별히, 자상 저항성은 NIJ Standard 0115.00, Stab Resistance of Personal Body Armor, Sept. 2000 및 PSDB Body Armour Standards For UK Police (2003) Part 3 Knife and Spike Resistance 하에 테스트하였다. 방탄은 NIJ Standard 0101.04, Ballistic Resistance of Personal Body Armor, Sept. 2000 및 PSDB Body Armour Standards For UK Police (2003) Part 2 Ballistic Resistance에 의해 테스트하였다. 하기 표 1-4는 이러한 테스트의 결과는 물론 종래 필름 라미네이션 공정을 이용하여 제조된 종래 보호 재료(캐나다 캠브리지의 Barrday Inc.로부터 입수가능한 Argus®)로부터 얻은 결과도 보여준다.
코팅된 다중방호용 직물의 첫 번째 실시예에서, 930 dtex 아라미드(예를 들어 Twaron)의 단일층을 포함하는 기재 직물은 나이프-오버-롤을 이용하여 양면에 EAA 공중합체가 코팅되어진 다음, 상기 기술한 방법에 따라 히트 세팅하였다. 그 다음 함께 제공되는 다수의 이러한 코팅된 다중방호용 직물에 대해 테스트를 수행하였다. 예를 들어, 첫 번째 실시예 직물의 27층을 하나의 테스트에서 함께 합쳤고, 첫 번째 실시예 직물의 23층이 두 번째 테스트에서 폼 백킹(foam backing)으로 함께 합쳐졌다. 코팅된 다중방호용 직물의 다수 층들은 예를 들어 봉투 또는 다른 운반체 내에서 헐겁게 함께 합쳐질 수 있다.
표 1에서 보여지는 바와 같이, 코팅된 직물은 P1B KR1 및 KR2 블레이드 테스트에서 종래 직물에 비해 우수한 성능을 가졌다. 예를 들어, KR1 테스트에서, 첫 번째 실시예의 코팅된 다중방호용 직물의 27층 시료는 평방 피트 당(psf) 1.71 파운드의 면적 밀도를 가졌는데, KR2 테스트에서는, 36층 시료가 2.29 psf의 면적 밀도를 가졌다.
코팅된 다중방호용 직물의 두 번째 실시예에서, 930 dtex 아라미드를 포함하 는 동일한 기재 직물은 EAA 공중합체와 추가적인 가교제의 혼합물로 양면을 코팅한 다음, 상기 기술한 방법에 따라 히트 세팅하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 두 번째 실시예도 또한 P1B KR1 및 KR2 블레이드 테스트에서 종래 직물에 비해 우수한 성능을 가졌다.
종류
 직물 중량
(g/㎡)
 P1B 블레이드
KR1, E2
 P1B 블레이드
KR2, E2
테스트의 직물 층 면적 밀도
(psf)		 층 면적 밀도
(psf)
Argus® 아라미드 시트 930 dtex, 필름 라미네이트 320 25 1.64 34 2.23
24+폼 1.71
단일층 롤 아라미드 930 dtex, EAA 2면 코팅, 히트 세팅 310 27 1.71 36 2.29
23+폼 1.62
단일층 롤 아라미드 930 dtex, EAA+가교제 2면 코팅, 히트 세팅 321 20+폼 1.45 22+폼 1.58
더 나아가, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 두 번째 실시예의 코팅된 직물도 PSDB 스파이크 SP1 및 SP2 테스트에서 우수한 성능을 보여주었다.
종류
 직물 중량
(g/㎡)
 PSDB 스파크
SP1, E1
(0 mm)
 PSDB 스파크
SP2, E1
(0 mm)
테스트의 직물 층 면적 밀도
(psf)		 테스트의 직물 층 면적 밀도
(psf)
Argus® 아라미드 시트 930 dtex, 필름 라미네이트 320 25 1.64 34 2.23
24+폼 1.71
단일층 롤 아라미드 930 dtex, EAA+가교제 2면 코팅, 히트 세팅 321 20+폼 1.45 22+폼 1.58
이러한 두 번째 실시예의 코팅된 다중방호용 직물은 또한 개선된 배면 변형(back-face deformation, BFD) 또는 시그너처(signature)와 함께 방탄 테스트에서 종래 시트 직물에 비해 우수한 성능을 가졌다. NIJ 표준은 일반적으로 배면 변형 또는 시그너처를 비침투성 발사체 충격에 의해 발생된 백킹재에 생긴 함몰 깊이로서 정의한다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 두 번째 실시예의 코팅된 다중방호용 직물은 종래 시트 직물이 21.8 mm인데 비해 15 mm의 BFD를 가져 약 31%의 개선을 보여주었다.
종류 직물 중량
(g/㎡)		 위협 테스트의 직물 층 면적 밀도
(psf)		 V0 평균(Avg.) BFD (mm)
Argus® 아라미드 시트 930 dtex, 필름 라미네이트 320 .357 Mag. 22+폼 1.58 21.8
단일층 롤 아라미드 930 dtex, EAA+가교제 2면 코팅, 히트 세팅 310 .357 Mag. 22+폼 1.53 15
각각 기재 직물층, 제 2 직물층, 기재 직물층과 제 2 직물층에 접착된 제 1 고분자 코팅층, 및 제 2 직물층 상에 제공된 제 2 고분자 코팅층을 가지는, 두 실시예의 이중층 다중방호용 직물을 또한 테스트하였다.
이중층 다중방호용 직물의 첫 번째 실시예에서, 1110 dtex 아라미드(예를 들어 Twaron)의 두 직물층은, 직물층들 사이에 EAA 공중합체의 제 1 코팅층(60 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 1 코팅층), 제 2 직물층 상에 EAA 공중합체의 제 2 코팅층(약 20 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 2 코팅층)으로 코팅한 다음, 상기 기술한 방법에 따라 히트 세팅한 후 최종 직물을 제조하였다.
이중층 다중방호용 직물의 두 번째 실시예에서, 1110 dtex 아라미드(예를 들어 Twaron)의 두 직물층은, 직물층들 사이에 EAA 공중합체의 제 1 코팅층(60 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 1 코팅층), 제 2 직물층 상에 EAA 공중합체의 제 2 코팅층(약 60 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 2 코팅층)으로 코팅한 다음, 상기 기술한 방법에 따라 히트 세팅한 후 최종 직물을 제조하였다.
첫 번째 실시예와 두 번째 실시예의 이중층 직물은 표 4에 기재한 바와 같이 자상 방지 테스트(예를 들어 P1B KR2 테스트) 및 방탄 테스트(9 mm V50, DN 강철 탄약을 사용)에서 우수한 성능을 나타내었으며, 우수한 강성 특성을 가졌다.
종류 직물+수지 중량 (g/㎡) KR2-E2 9mm V50 (m/s) 강성 (N)
테스트의 직물 층 면적 밀도
(psf)		 DN 강철 층 날실 씨실
표준 아라미드 시트 1110 dtex 1×1
24×24		 335 27 9.1 487 27 12.8 17
이중층 롤 아라미드 1110 dtex 1×1
24×24 20│60│		 498 16+폼 8.0 534 16 22.0 42.5
이중층 롤 아라미드 1110 dtex 1×1
24×24 60│60│		 533 15+폼 8.0 491 15 44.3 67.4
여기에서 기술한 바와 같은 코팅된 다중방호용 직물은 더 낮은 배면 변형 값을 가진 가장자리 부근 트라우마 감쇄율(near-edge trauma attenuation)을 주는 경향이 있다. 일반적으로 말하면, 코팅된 직물은 유연하고 자상-저항성, 방탄성 및 트라우마 감쇄율을 제공하여 다중방호용 물품 또는 제품에 효과적이다.
몇몇의 실시예에서, 코팅된 다중방호용 직물의 층들은 함께 꿰매는 것, 봉투 또는 운반체 내에 담는 것, 접착제 또는 수지를 이용하여 접합하는 것, 라미네이트하는 것 등과 같은 공지의 기술을 이용하여 함께 합쳐질 수 있다. 유사하게, 코팅된 다중방호용 직물은 그들 자체로 사용되거나 보호재를 제조하기 위한 다양한 다른 고성능 섬유 및 재료와 함께 사용될 수 있다.
예를 들어, 연성 아모르 용도에 있어, 코팅된 다중방호용 직물은 상기에서 기술한 바와 같은 고성능 섬유로 제조된 직물 또는 다른 직물과 어떠한 조합으로도 사용될 수 있으며, 현존하는 보호재의 고성능 재료 또는 재료들의 조합을 대체할 수 있다.
몇몇의 용도에서, 각 타입의 직물의 비율(코팅된 직물 또는 비코팅된 직물) 및 사용되는 보호재의 총 중량은 보호하고자 하는 위협의 타입에 의존하여 변화될 수 있다(즉, 방탄 재료 대 자상 방지 재료를 위한 특별한 상세 사항이 있을 수 있음). 일반적으로 말하면, 재료는 결합된 코팅된 다중방호용 보호재가 반복적인 방식으로 적절한 테스트를 통과하는 것을 보장하도록 결합될 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 코팅된 다중방호용 직물은 경성 아모르 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 코팅된 다중방호용 직물은 경성 판넬을 제조하기 위하여 다양한 수지 시스템과 함께 사용될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 경성 판넬은 아모르 자체로 또는, 예를 들어 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 또는 유리 섬유를 포함하는 다양한 재료로 제조된 다른 경성 판넬과 조합하여 사용될 수 있다. 택일적으로, 코팅된 다중방호용 직물 단독 또는 상기 언급된 아모르 판넬과의 조합으로 제조된 판넬은 복합 아모르 시스템을 형성하기 위하여 백커(backer) 또는 세라믹 뒷면의 트라우마 팩(trauma pack behind ceramic) 또는 금속 플레이트로서 작용할 수 있다.
코팅된 직물을 이용하여 많은 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 의도된 용도 및/또는 위협에 의존하여, 코팅된 다중방호용 직물 및 다른 직물 또는 다른 재료의 층 수, 및 상기 재료 조합의 정확한 중량이 조합 테스트를 통해 쉽게 확인될 수 있다. 이러한 테스트는 아모르 디자인 분야에 정통한 자에 의하여 일상적으로 이행될 수 있다.
코팅된 재료를 사용할 수 있는 최종 물품으로는 이에 제한되지는 않지만, 바디 아모르, 개인용 아모르 플레이트 및 실드(shields), 비히클 아모르(vehicle armor), 방폭 담요 및 옷(bomb blanket and suits), 지뢰 제거복(mine clearance suits), 헬멧, 전기 폭발 억제 담요(electrical blast supression blankets), 파편 조끼(fragmentation vests), 체인소우 채프(chainsaw chaps) 및 절단 방지 에이프런(cut resistant aprons)이 포함된다.
상기 설명이 얼마간의 예시적인 구현예를 포함하고 있지만, 많은 변경, 치환, 변화, 및 등가물이 당업자에 의해 발생될 것이다.

Claims (20)

  1. a. 각각의 층이 다수의 고성능 섬유를 가지는 적어도 하나의 직물층; 및
    b. 소정의 크기의 롤 상에 코팅된 다중방호용 직물을 공급하도록 선택된 에틸렌 아크릴산 공중합체를 포함하고 상기 적어도 하나의 직물층에 접착되는 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층을 포함하는 코팅된 다중방호용 직물(coated multi-threat fabric).
  2. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌 아크릴산 공중합체는 250 g/10 min 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 40 내지 55의 Shore D 경도, 5.0 내지 12.0 MPa의 극한 인장 강도, 및 15,000 내지 33,000의 분자량을 가지는, 직물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고성능 섬유는 데니어 당 적어도 15 그램의 강도, 데니어 당 적어도 400 그램의 인장탄성률, 및 330 dtex 내지 3360 dtex의 선형 질량 밀도를 가지는, 직물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고성능 섬유는 아라미드 섬유, 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는, 직물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 직물층은 제 1 직물층과 제 2 직물층을 포함하고, 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층은 제 1 직물층과 제 2 직물층 사이에 제공되며 제 1 직물층과 제 2 직물층 모두에 접착되는 제 1 코팅층과, 제 1 직물층에 대향하는 제 2 직물층에 접착되는 제 2 코팅층을 포함하는, 코팅된 다중방호용 직물.
  6. a. 각각의 층이 아라미드 섬유, 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는, 다수의 고성능 섬유를 가지는, 적어도 하나의 직물층; 및
    b. 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되며, 0.7 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 36 내지 75의 Shore D 경도, 5 내지 75 MPa의 극한 인장 강도를 가지는, 상기 적어도 하나의 직물층에 접착되는 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층을 포함하는, 코팅된 다중방호용 직물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고분자 재료는 190 ℃에서 250 g/10 min 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수를 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체인, 직물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 고분자 재료는 40 내지 55의 Shore D 경도를 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체인, 직물.
  9. 제6항에 있어서, 상기 고분자 재료는 5.0 내지 12.0 MPa의 극한 인장 강도를 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체인, 직물.
  10. 제6항에 있어서, 상기 고분자 재료는 15,000 내지 33,000의 분자량을 가진 에틸렌 아크릴산 공중합체인, 직물.
  11. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 직물층은 제 1 직물층과 제 2 직물층을 포함하고, 적어도 하나의 고분자 재료의 코팅층은 제 1 직물층과 제 2 직물층 사이에 제공되며 제 1 직물층과 제 2 직물층 모두에 접착되는 제 1 코팅층과, 제 1 직물층에 대향하는 제 2 직물층에 접착되는 제 2 코팅층을 포함하는, 직물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층은 제 2 직물층에 대향하는 제 1 직물층에 접착되는 제 3 코팅층을 추가로 포함하는, 직물.
  13. 제6항에 있어서, 상기 고성능 섬유는 데니어 당 적어도 15 그램의 강도, 데니어 당 적어도 400 그램의 인장탄성률, 및 330 dtex 내지 3360 dtex의 선형 질량 밀도를 가지는, 직물.
  14. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 직물층은 제직물(woven fabric), 편직물(knitted fabric), 플라이직물(plied fabric) 및 일방향성 직물(unidirectional fabric)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 직물.
  15. a. 제 1 표면을 가지고 다수의 고성능 섬유를 가지는 제 1 직물층을 제공하는 단계;
    b. 상기 제 1 직물층의 제 1 표면 상에, 0.7 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 36 내지 75의 Shore D 경도, 및 5 내지 75 MPa의 극한 인장 강도를 가지는 제 1 고분자 재료를 가하는 단계;
    c. 제 1 코팅층을 가지는 미가공 코팅 직물을 형성하도록 상기 제 1 직물층의 제 1 표면 상에 상기 제 1 고분자 재료를 도포하는 단계; 및
    d. 상기 제 1 직물층에 상기 제 1 코팅층을 접착시키기 위하여 상기 미가공 코팅 직물을 가열하는 단계를 포함하며,
    e. 상기 제 1 고분자 재료는 소정의 크기의 롤 상에 상기 코팅된 다중방호용 직물을 공급하기에 충분히 유연성이 있도록 선택되는, 코팅된 다중방호용 직물을 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    a. 상기 고분자 재료는 250 g/10 min 내지 1400 g/10 min의 용융 흐름 지수, 40 내지 55의 Shore D 경도, 5.0 내지 12.0 MPa의 극한 인장 강도, 및 15,000 내지 33,000의 분자량을 가지는 에틸렌 아크릴산 공중합체이며,
    b. 상기 고성능 섬유는 아라미드 섬유, 파라-아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)(PBO) 섬유, 액정 섬유, 및 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 고분자 재료를 도포하는 경우 20 내지 200 g/㎡의 코팅 중량을 가지는 제 1 코팅층이 형성되는 것인, 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 미가공 코팅 직물은 2-5분 동안 80-100℃의 온도의 건조 오븐 내에서 건조된 후 이어서 상기 미가공 코팅 직물은 적어도 10분 동안 150-200℃의 온도에서 히트-세팅 유닛(heat-setting unit) 내에서 가열되는, 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    a. 상기 제 1 직물층에 대향하여 상기 제 1 코팅층과 접하는 제 2 표면을 가지고 상기 제 2 표면의 반대편에 제 3 표면을 가지는 제 2 직물층을 제공하는 단계;
    b. 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 제 2 고분자 재료를 상기 제 2 직물층의 제 3 표면 상에 가하는 단계; 및
    c. 상기 미가공 코팅 직물 상에 제 2 코팅층을 형성하도록 상기 제 2 직물층의 제 3 표면 상에 상기 제 2 고분자 재료를 도포하는 단계를 추가로 포함하며,
    d. 상기 미가공 코팅 직물의 가열을 통해 상기 제 2 직물층에 상기 제 2 코팅층을 접착시키는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제 1 직물층은 상기 제 1 표면의 반대편에 제 4 표면을 포함하며,
    a. 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트, 에틸렌 공중합체, 폴리카보네이트, 이오노머, 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 제 3 고분자 재료를 상기 제 1 직물층의 제 4 표면 상에 가하는 단계; 및
    b. 상기 미가공 코팅 직물 상에 제 3 코팅층을 형성하도록 상기 제 3 직물층의 제 4 표면 상에 상기 제 3 고분자 재료를 도포하는 단계를 추가로 포함하고,
    c. 상기 미가공 코팅 직물의 가열을 통해 제 1 직물층에 상기 제 3 코팅층을 접착시키는, 방법.
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