KR100196753B1 - 고속 발사체에 대한 침투 저항성이 향상된 다층 유리 라미네이트 - Google Patents

고속 발사체에 대한 침투 저항성이 향상된 다층 유리 라미네이트 Download PDF

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Abstract

고속 발사체에 대한 파열 및 침투에 대한 향상돤 저항성을 갖는 다층 유리 적층물은 층 사이에 가소성 폴리비닐 부티랄 (16, 18, 20) 층을 갖는 적어도 세개의 유리층으로 구성되고, 접착성 에너지 흡수층 (22) 및 치수 안정한 폴리에스테르 필름 (24)으로 구성된 얇은 복합체가 상기 유리 적층물 중 하나의 외부 층 (14)에 영구적으로 결합되어 있다.

Description

[발명의 명칭]
고속 발사체에 대한 침투 저항성이 향상된 다층 유리 라미네이트
[발명의 배경]
본 발명은 고속 발사체에 대한 침투 저항성이 향상된 유리 라미네이트에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 소형 및 중형 구경 탄환에 의해 충격받을 때 유리가 파열되는 것 뿐만 아니라 상기 탄환 또는 다른 소형의 고속 발사체가 라미네이트를 침투하는 것을 방지하는 비교적 얇은 유리 라미네이트에 관한 것이다.
고속 발사체가 구조물을 강타할 때 방출되는 유리 재료의 비행 파편 밀 단편으로부터 사람을 보호하기 위한 다양한 형태의 투명한 라미네이트 구조물이 개시되어 있다. 미합중국 특허 제3,658,636호에는, 실리케이트 유리로 샌드위치된 무정형 폴리아미드의 두꺼운 판이 개시되어 있다. 미합중국 특허 제2,861,021호에는 폴리메틸 메타크릴레이트 시트가 폴리비닐 부티랄로 라미네이트되고, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 재생 셀룰로즈 시트 층과 대면하고 있는 구조물이 기재되어 있다. 유리 및 폴리비닐부티랄의 다중 층은 미합중국 특허 제4,130,684호에 개시된 구조에서의 충격 흡수부인 가소성 중간층과 결합되어 사용된다.
미합중국 특허 제4,812,359호에는 폴리카보네이트 시트가 사용된 라미네이트에 피복시킨 내마모층의 파열 문제는 내마모성의 자가-복구성 피복물을 가진 얇은 폴리카보네이트 시트를 피복함으로써 극복된다고 설명되어 있다. 미합중국 특허 제4,879,183호에는 대체가능한 내마모체로 덮여있는 얇은 폴리카보네이트 시트와 내부 탄성 팽창 코아를 포함하는 유사한 라미네이트가 개시되어 있다. 영국 특허 제828,381호에는 2층의 유리, 2층의 폴리비닐 부티레이트와 폴리에틸렌 테레프탈렌이트 중심층으로 구성되는 5층의 라미네이트가 개시되어 있다. 영국 특허 출원 제2,156,736A호의 공보에는 파열에 대한 저항성이 있는 후면 폴리카보네이트 시트로 라미네이트된 여러 유리 시트를 포함하는 내충격성 라미네이트가 개시되어 있다.
대부분의 방탄 구조물이 지닌 문제는 이들의 두께가 통상의 투명판 유리(glazing)에 사용될 때의 허용가능한 두께를 초과하는 것이다. 일부 구조물은 파열을 억제하는 데에 효과적이지만, 발사체에 의한 라미네이트의 침투를 방지하는 데에는 효과적이지 못하다. 대부분의 구조물은 라미네이트 구조물 중에 여러 가지 물질층을 혼입하는 데에 의존한다. 다른 물질에 대하여 다른 라미네이팅 기술이 필요하기 때문에 제조 과정이 복잡하게 되고 비용도 증가된다.
본 발명에 의해, 유리 층 사이에 가소성 폴리비닐 부티랄층이 있는 다층의 유리에 접착층 및 치수 안정성 폴리에스테르 필름으로 구성된 매우 얇은 복합체를 영구 결합시킴으로써, 라미네이트 내부 후면으로부터의 파열이 거의 없고 고속 발사체의 침투에 대해 내성도 있는, 두께가 실질적으로 감소된 유리 라미네이트가 제공됨이 밝혀졌다.
[발명의 요약]
본 발명은 폴리실록산 또는 다른 내마모성 피복물로 피복가능한 강력한 치수 안정성 내약품성 및 내마모성 층(예: 폴리에스테르 필름 층) 및 접착성 에너지 흡수층(예: 폴리비닐 부티랄)으로 구성된 에너지 흡수성의 얇은 가소성 복합체를 영구 부착시킨 라미네이트된 투명한 유리를 제공한다. 상기 얇은 가소성 복합체에 의하여 라미네이트된 투명판 유리 표면으로부터의 파열이 방지된다. 놀랍게도, 이 복합체는 이러한 유리의 파열이 방지 이외에도 복합체가 라미네이트된 상기 구조물이 반대 표면을 강타하는 탄환 또는 다른 발사체에 의해 충격을 받을 때 구조물의 일체성 및 침투 저항성도 증가시킨다. 표면 유리를 지탱함과 더불어 구조물을 유지시킴에 의하여, 그리고 다른 완전히는 이해하지 못하는 메카니즘에 의하여, 침투 저항성은 실질적으로 상기의 얇은 복합체 구조물에 있어서 기대되는 것 이상으로 향상된다.
본 발명에 따라, 유리 층 사이에 가소성 폴리비닐 부티랄층을 삽입시킴으로써 적어도 3층의 유리로 구성된 다층의 유리 라미네이트를 제조할 수 있다. 각 유리 층은 두께가 약 1/8 내지 약 1/4 인치(3.175 내지 6.35 mm)이어야 하고, 폴리비닐 부티랄 층은 두께가 약 15 내지 약 60밀 (0.381 내지 1.524 mm) 이어야 한다. 두께 15 내지 60 밀 (0.381 내지 1.524 mm)의 폴리비닐 부티랄의 접착층 및 두께 약 3 내지 약 15밀 (0.0762 내지 0.381 mm)의 폴리에스테르 필름으로 구성된 얇은 복합체는 유리의 외부 층에 영구적으로 결합된다. 상기 복합체의 총 두께는 약 2mm를 넘지 않는다. 본 발명은 방탄 투명판 유리 분야에 사용되는 공지의 유리 라미네이트와 비교할 때 총 20% 이상의 두께가 감소된 파열 및 침투 내성을 갖는 구조물을 제공한다. 바람직하게는, 폴리비닐 부티랄의 접착층으로 접착된 3 내지 7층의 유리가 사용된다. 본 발명 구조물의 각유리의 두께 및 층 수는 위협 수준, 즉 부닥치리라 기대되는 발사체의 크기 및 속도에 의해 결정된 것으로 이해된다.
폴리비닐 부티랄 접착 시트는 상업적으로 시판되는 여러 가소성 폴리비닐 부티랄 제품으로부터 선택될 수 있다. 특히 바람직한 제품은 모이니한(Monynihan)의 미합중국 특허 제4,292,372호에 개시된 형태의 제품으로서 이. 아이. 듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니에서 상표명 부타사이드(Butacite)로 판매되고 있는 것이다. 폴리우레탄과 같은 유리 라미네이트용의 또다른 공지의 접착 물질도 사용될 수 있다. 폴리에스테르 필름은 노우(Know)의 미합중국 특허 제4,072,779호에 개시된 형태일 수 있고, 상기 특허에 개시된 것과 같은 내마모성 물질로 피복될 수도 있다. 유리는 ASTM 시방서, 품명 C 1172-91에 따라서 선택될 수 있다. 상기 유리는 탬퍼링(tempering) 또는 어닐링(annealing)될 수 있다. 일반적으로 탬퍼링된 유리가 바람직하다.
[도면의 간단한 설명]
제1도 및 제2도는 본 발명에 따르는 발사체 저항성 라미네이트의 가장자리 단면이다.
[발명의 상세한 설명]
제1도에 있어서, 발사체 저항성 라미네이트는 3개의 유리 시트 (10), (12) 및 (14)를 포함한다. 유리 시트 (10)은 상기 시트의 면 (11)에서 발사체, 즉 탄환으로부터 충격을 받을 수 있는 방향에 위치해 있다. 시트 (10), (12) 및 (14)는 두께 15 내지 60밀(0.381 내지 1.528 mm)인 폴리비닐 부티랄의 중간층 (16) 및 (18)에 의해 서로 결합된다. 두께 3 내지 15 밀(0.0762 내지 0.381 mm)의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 폴리비닐 부티랄의 중간층 (20)에 의해 유리 시트 (14)에 결합된다.
제2도는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (24)의 외부 표면에 내마모성 피복물 (26)이 부착된 제1도의 라미네이트를 나타낸다. 피복물 (26)은 미합중국 특허 제4,469,743호 및 제4,177,315호에 개시된 형태의 두께 1 내지 20 마이크론의 실란올 피복물일 수 있다.
본 발명은 라미네이트 구조물은 공지의 라미네이팅 방법에 의해 제조될 수 있다. 폴리비닐 부티랄 필름을 유리 시트 (10), (12) 및 (14) 사이에 삽입한다. 이어서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (24) 및 폴리비닐 부티랄 필름 (22)로 수정된 복합체를 상기 유리 시트 (14)의 후면 위에 놓는다. 덮개층을 상기 조립물 위에 놓고, 이 조립물의 테두리에 테이프를 두른 다음 밀폐된 주머니에 넣고 진공 상태에 둔다. 이어서 이 주머니를 감압하에 유지시키면서 배기시킨 조립물을 오토클레브한다.
본 발명은 또한 다음의 실시예에 의해 예시된다.
[실시예]
라미네이트된 유리 실험 패널을 명목상의 두께가 100 밀(2.54 mm)인 유리 1 제곱피트(304.8 mm)2사이에 두께 30 밀(0.762 mm)의 폴리비닐 부티랄 시트를 삽입함으로써 제조하였다. 선택된 패널은 두께 15 밀(0.381 mm)인 부타사이트폴리비닐 부티랄 시트 층 두께 0.007 인치(0.178 mm)인 폴리에스테르 필름으로 구성된 복합체가 유리층 중 적어도 하나의 외부층에 결합되어 있다. 38구경 권총으로 탄환 한발을 피트(4.572 m)의 거리에서 각 패널의 중앙에 쏘았다. 라미네이트의 뒷면으로부터 나온 유리의 그램 수로써 파열을 측정하였다. +++로 표시된 파열은, 측정되지는 않았지만, 약 50내지 100 그램의 범위로, ++로 표시된 파열은 10 내지 15 그램의 범위로, +는 약 0.2 그램 미만으로 평가하였다. 실험의 결과는 다음의 표에 나타난다.
3층의 유리 + 총 두께 약 12.5 mm인 복합체를 사용하여 4층의 유리 + 상기 복합체로 얻은 것과 유사한 결과를 얻는다.
표 2에서는 표 1의 데이터를 침투율 대 샘플 구조 및 두께와 침투비 대 각 형태에 대해 실험된 샘플 수를 나타내도록 요약하고 수정하였다, 4층의 유리를 갖는 각 샘플에 있어서, 표준 라미네이트는 침투되었지만 동수의 층 및 상기 복합체 보호물을 갖는 샘플은 겨우 상기의 25%만이 침투되었다. 상기 복합체가 침투되지 않은 경우에는 파열도 발생하지 않았다. 이러한 개선은 약 0.5 인치(12.7 mm)의 유리 라미네이트의 두께(두께 6.4% 증가)와 비교하는 경우 두께가 겨우 22 밀(0.559 mm)인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리비닐 부티랄 접착 필름을 첨가한 것이 원인이다, 5층의 유리를 함유한 각 샘플에서 동일한 경우를 볼 수 있는데, 여기서는 데이터 세트의 수는 더 크다. 이 경우에는, 복합체의 첨가로 인하여 두께는 겨우 3.3% 증가되지만 침투율이 40%에서 0%로 감소된다. 5층의 표준 유리 라미네이트와 비교시, 동일한 두께의 4층 유리는 본 발명의 복합 유리 라미네이트에 사용되는 경우에 보다 많은 보호를 받는다는 것이 명백하다. 심지어 라미네이트 두께를 0.6 인치(15.24 mm)로 증가시킬 때, 라미네이트된 유리 5층은 실제적인 침투를 겨우 40%(두께 27.7% 증가)로 감소시킨다. 표준 구조물로써 0% 침투를 얻기 위해서는 유리 6층이 필요하다.

Claims (3)

  1. 층 사이에 가소성 폴리비닐 부티랄 수지 층을 갖고, 각각의 층이 3.175 내지 6.35 mm의 두께를 갖는 3 내지 7 층의 유리로 이루어지며, 두께가 0.381 내지 1.524 mm인 접착성 에너지 접착성 에너지 흡수층 및 두께가 0.762 내지 0.381 mm인 치수 안정성 내약품성 폴리에스테르 필름으로 구성된 두께 2 mm 이하의 얇은 복합체가 상기 유리 층 중 하나의 외부 층에 영구적으로 결합된, 고속 발사체에 의한 파열 밀 침투에 대해 향상된 저항성을 갖는 다층 유리 라미네이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착성 에너지 흡수층이 가소성 폴리비닐 부티랄인 라미네이트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름이 내마모성 피복물로 피복된 라미네이트.
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