KR100468333B1 - Penetration-Resistant Aramid Article - Google Patents

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KR100468333B1 KR10-1998-0710559A KR19980710559A KR100468333B1 KR 100468333 B1 KR100468333 B1 KR 100468333B1 KR 19980710559 A KR19980710559 A KR 19980710559A KR 100468333 B1 KR100468333 B1 KR 100468333B1
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이.아이,듀우판드네모아앤드캄파니
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Abstract

본 발명은 날카로운 기구에 대한 내침투성이 개선된 아라미드 물품에 대해 개시한다. 이 물품은 낮은 dtex의 필라멘트로부터 제조되는 낮은 dtex의 질긴 아라미드 얀으로부터 견고한 평직 구조로 제조되고, 수개의 층으로 사용되는 경우 이 층들은 함께 스티칭되지 않는다.The present invention discloses an aramid article with improved permeability to sharp instruments. The article is made of a solid plain weave structure from low dtex tough aramid yarns made from low dtex filaments, and when used in several layers, the layers are not stitched together.

Description

내침투성 아라미드 직물{Penetration-Resistant Aramid Article}Penetration-Resistant Aramid Article

날카롭고 뾰족한 기구에 대해 개선된 내침투성을 나타내는 보호용 의복이 요구되고 있다. 그러나, 주로 탄도학에 대해 그리고 탄도에 의한 위협으로부터 보호하는 의복에 대해 관심을 기울여 왔다. 본 발명은 예를 들면 송곳 또는 얼음 송곳과 같은 날카로운 장치에 의한 찔림 또는 밀침과 같은 침투로부터 보호하는 물품에 관한 것이다. There is a need for protective garments that exhibit improved penetration resistance to sharp, pointed instruments. However, attention has been focused primarily on ballistics and on clothing that protects against ballistic threats. The present invention relates to an article which protects against penetration such as puncture or thrust by a sharp device such as, for example, an awl or an ice awl.

1996년 특허된 포이(Foy) 및 마이너(Miner)의 미국 특허(1995년 4월 12일 출원된 USSN 제08/421,350호)에는 낮은 선형 밀도 및 큰 인성(靭性, toughness)을 갖는 단단히 제직된 아라미드 얀으로부터 제조된 내침투성 물품이 개시되어 있다.Foy and Miner's US patent (US Ser. No. 08 / 421,350, filed April 12, 1995), patented in 1996, contains a tightly woven aramid with low linear density and great toughness. A permeable article made from a yarn is disclosed.

1993년 2월 9일 특허된 하펠(Harpell) 등의 미국 특허 제5,185,195호에는 제직 아라미드 또는 선형 폴리에틸렌 직물의 나란한 층들이 규칙적이고 조밀한 패스(path)에 의해 부착된 내침투성 구조에 대해 개시되어 있다. 부착은 바람직하게는 스티칭(stitching) 에 의해 수행된다.Harpell et al., US Pat. No. 5,185,195, issued February 9, 1993, discloses a permeable structure in which side by side layers of woven aramid or linear polyethylene fabric are attached by regular and dense paths. . Attachment is preferably carried out by stitching.

1989년 7월 25일 특허된 드로스트(Droste) 등의 미국 특허 제4,850,050호에는 직물의 얀이 1.5 dtex 미만의 선형 밀도를 갖는 필라멘트로부터 제조된 것인 아라미드 직물의 적층된 층으로부터 제조된 신체용 갑옷이 개시되어 있다. US Patent No. 4,850,050 to Droste et al., Issued July 25, 1989, discloses a body made from a laminated layer of aramid fabric in which the yarn of the fabric is made from filaments having a linear density of less than 1.5 dtex. Armor is disclosed.

<발명의 요약>Summary of the Invention

본 발명은 선형 밀도가 1.67 dtex 미만인 필라멘트로부터 제조된, 선형 밀도가 500 dtex 미만이고, 인성이 30 J(주울)/g 이상인 아라미드 얀으로부터 직물 밀직도(tightness factor)가 0.75 이상이 되도록 제직된 직물을 필수적으로 포함하는 내침투성 물품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 직물의 2개 이상의 층이 물품 내에 포함되고, 직물의 인접한 층이 서로에 대해 자유롭게 움직이는 식으로 물품의 모서리에서 접합된 내침투성 물품에 관한 것이다. The present invention is a fabric produced from filaments having a linear density of less than 1.67 dtex and woven from aramid yarns having a linear density of less than 500 dtex and having a toughness of 30 J (joule) / g or more so that the fabric tightness factor is 0.75 or more. It relates to an impervious resistant article comprising essentially. The invention also relates to an impervious resistant article in which two or more layers of fabric are included in the article and adjacent layers of the fabric are joined at the corners of the article in such a way that they move freely relative to each other.

도 1은 본 발명의 직물에 사용되는 얀 내의 필라멘트의 선형 밀도 및 이들 직물의 내침투성 간의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the relationship between the linear density of filaments in yarns used in the fabrics of the present invention and the penetration resistance of these fabrics.

도 2는 얀의 선형 밀도 및 내침투성인 직물에 대한 직물 밀직도 간의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the relationship between the linear density of yarns and fabric tightness for fabrics that are permeable.

본 발명의 보호 물품은 탄도에 의한 위협을 보호하는 것과 달리 날카로운 기구의 침투로부터 보호하기 위해 특별히 개발되었다. 탄도용 의복의 개선에 대해서는 과거로부터 상당한 노력이 있어 왔고, 개선된 탄도용 의복은 또한 개선된 내자성(耐刺性) 또는 내침투성을 나타낸다는 가정이 수년동안 받아들여 졌다. 본원에서 본 발명자들은 이와 같은 가정이 부정확함을 알게되었고, 실제로 개선된 내침투성을 나타내는 몇몇 필요한 특성이 조합된 직물 물품을 발견하게 되었다. The protective article of the present invention has been specially developed to protect against the penetration of sharp instruments, as opposed to protecting against threats caused by ballistics. There has been considerable effort from the past on the improvement of ballistic apparel, and the assumption that improved ballistic apparel also exhibits improved magnetic resistance or penetration resistance has been accepted for many years. We have found here that this assumption is inaccurate, and we have found a textile article that combines some necessary properties that actually exhibit improved permeability.

본원에서 본 발명자들은 물품의 직물 제조에 사용되는 얀이 선형 밀도가 약 1.67 dtex 미만인 필라멘트로 제조될 때 직물 물품의 내침투성이 현저히 개선됨을 알게 되었다. 선형 밀도가 감소된 필라멘트에 의해 필라멘트 간 공간이 감소된 결과, 날카로운 기구가 침투하기가 보다 어려운 구조가 제공되는 직물 물품이 얻어지는 것으로 여겨진다.We have found herein that the permeability of textile articles is significantly improved when the yarns used to make the articles' fabrics are made of filaments having a linear density of less than about 1.67 dtex. As a result of the reduced space between the filaments due to the reduced linear density of the filaments, it is believed that a textile article is provided that provides a structure that is more difficult for sharp instruments to penetrate.

탄도용 의복은 수개 층의 보호용 직물을 사용하여 제조되고 인접 층의 면이 서로에 대한 적절한 위치에 보유되는 식으로 수개 층이 거의 항상 함께 고정되는 한편, 보호용 의복 내의 인접 층은 함께 보유되지 않고 서로에 대해 자유롭게 움직이는 경우 내침투성이 개선됨을 알게 되었다. 인접 층이 서로에 밀접하게 스티칭될 때 내침투성이 감소한다.Ballistic garments are manufactured using several layers of protective fabric and the layers are almost always held together in such a way that the sides of the adjacent layers are held in place relative to each other, while the adjacent layers in the protective garment are not held together and are held together. It has been found that permeability is improved when moving freely with respect to. Penetration resistance decreases when adjacent layers are stitched closely to each other.

본원 발명은 강성 판 또는 소판이 없고, 직물 재료가 주입된 매트릭스 수지가 없는 제직물로 전적으로 구성된다. 본 발명의 물품은 유사한 보호능을 제공하는 선행 기술의 내침투성 구조에 비해 가요성이고, 중량이 가볍고, 감촉이 부드럽고, 연성이다. The present invention consists entirely of a woven fabric free of rigid plates or platelets, and free of matrix resin impregnated with textile materials. Articles of the present invention are flexible, light in weight, soft to the touch, and soft compared to the penetration-resistant structures of the prior art that provide similar protection.

본 발명의 직물은 아라미드 섬유의 얀으로부터 제조된다. "아라미드"란 아미드(-CO-NH-) 결합의 85 % 이상이 2개의 방향족 고리에 직접적으로 결합된 폴리아미드를 의미한다. 적합한 아라미드 섬유는 문헌 [Man-Made Fibers - Science and Technology, Volume 2, Section titled Fiber-Forming Aromatic Polyamides, page 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968]에 기재되어 있다. 아라미드 섬유는 또한 미국 특허 제4,172,938호, 동 제3,869,429호; 동 3,819,587호, 동 3,673,143호, 동 3,354,127호, 및 동 3,094,511호에 개시되어 있다.The fabric of the present invention is made from yarns of aramid fibers. "Aramid" means a polyamide in which at least 85% of the amide (-CO-NH-) bonds are bonded directly to two aromatic rings. Suitable aramid fibers are described in Man-Made Fibers-Science and Technology, Volume 2, Section titled Fiber-Forming Aromatic Polyamides, page 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968. Aramid fibers are also described in US Pat. Nos. 4,172,938, 3,869,429; 3,819,587, 3,673,143, 3,354,127, and 3,094,511.

아라미드와 함께 첨가제가 사용될 수 있고; 다른 중합성 재료가 최고 10 중량%의 양으로 아라미드와 혼합될 수 있거나, 또는 아라미드의 디아민을 대체하는 다른 디아민 10 중량% 또는 2산 클로라이드 또는 아라미드를 대체하는 다른 2산 클로라이드 10 %를 갖는 공중합체가 사용될 수 있음이 밝혀졌다. Additives can be used with aramids; Copolymers with other polymerizable materials may be mixed with aramid in amounts of up to 10% by weight, or with 10% by weight of other diamines replacing the diamines of aramid or 10% of diacid chlorides or other diacid chlorides replacing aramids. It has been found that can be used.

파라-아라미드는 본 발명의 얀 섬유의 1차 중합체이고 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)(PPD-T)가 바람직한 파라-아라미드이다. PPD-T는 p-페닐렌 디아민 및 테레프탈로일 클로라이드의 몰 대 몰 중합화에 기인하는 동종 중합체 및, 또한 p-페닐렌 디아민과 함께 다른 디아민 소량 그리고 테레프탈로일 클로라이드와 함께 다른 2산 염화물 소량을 혼입하여 얻어진 공중합체를 의미한다. 일반적으로, 다른 디아민 및 다른 2산 클로라이드가 p-페닐렌 디아민 또는 테레프탈로일 클로라이드 약 10 몰%이하의 양으로 또는 다른 디아민 및 다른 2산 클로라이드는 중합 반응을 막는 반응기를 가지지 않는 한 보다 다량으로 사용될 수 있다. PPD-T는 또한 다른 방향족 디아민 및 다른 방향족 2산 클로라이드, 예를 들면 2,6-나프탈로일 클로라이드 또는 클로로- 또는 디클로로테레프탈로일 클로라이드 또는 3,4'-디아미노디페닐에테르를 혼입하여 얻어진 공중합체를 의미한다. PPD-T의 제조는 미국 특허 제3,869,429호, 동 제4,308,374, 및 동 제4,698,414호에 기재되어 있다.Para-aramid is the primary polymer of the yarn fibers of the present invention and poly (p-phenylene terephthalamide) (PPD-T) is the preferred para-aramid. PPD-T is a homopolymer resulting from mole-to-mole polymerization of p-phenylene diamine and terephthaloyl chloride and also other diamine small amounts with p-phenylene diamine and other diacid chloride small amounts with terephthaloyl chloride. It means the copolymer obtained by mixing. Generally, other diamines and other diacid chlorides are in amounts of up to about 10 mole percent of p-phenylene diamine or terephthaloyl chloride, or other diamines and other diacid chlorides in higher amounts unless they have a reactor that prevents the polymerization reaction. Can be used. PPD-T is also obtained by incorporating other aromatic diamines and other aromatic diacid chlorides, such as 2,6-naphthaloyl chloride or chloro- or dichloroterephthaloyl chloride or 3,4'-diaminodiphenylether It means a copolymer. The preparation of PPD-T is described in US Pat. Nos. 3,869,429, 4,308,374, and 4,698,414.

"직물 밀직도" 및 "피복율"은 직물의 조직 밀도에 대한 명칭이다. 피복율은 짜서 엮은 조직의 기하학에 관한 계산값으로, 직물의 얀에 의해 피복된 직물의 총 표면적의 퍼센트를 나타낸다. 피복율을 계산하는데 사용되는 식은 다음과 같다(문헌 [Weaving: Conversion of Yarns to Fabric, Lord and Mohamed, published by Merrow(1982), pages 141-143]로부터 인용함): "Fabric density" and "coating rate" are names for the tissue density of the fabric. Coverage is a calculation of the geometry of the weave, which is a percentage of the total surface area of the fabric covered by the yarns of the fabric. The formula used to calculate the coverage is as follows (Weaving: Conversion of Yarns to Fabric, Lord and Mohamed, published by Merrow (1982), pages 141-143):

직물 피복율 = Cfab = 덮힌 총면적 / 둘러싸인 면적Fabric coverage = C fab = total covered area / enclosed area

= {(Pw - dw)df + dwPf} / Pw Pf = (Cf + Cw - CfCw)= {(P w -d w ) d f + d w P f } / P w P f = (C f + C w -C f C w )

식 중, In the formula,

Cw = (dw / Pw) Cf = df / Pf 이고,C w = (d w / P w ) C f = d f / P f ,

dw = 직물 내의 왜곡된 얀(warp yarn)의 폭이고,d w = width of warp yarns in the fabric,

df = 직물 내의 충전된 얀(fill yarn)의 폭이고,d f = width of the filled yarn in the fabric,

Pw = 왜곡된 얀의 피치(단위 길이당 엔드(end))이고,P w = pitch of the warped yarn (end per unit length),

Pf = 충전된 얀의 피치이다.P f = pitch of filled yarn.

직물의 조직 종류에 따라, 직물의 얀이 밀접하게 위치하는 경우에도 최대 피복율이 상당히 낮을 수 있다. 이와 같은 이유로해서, 조직 견고성에 대한 보다 유용한 지표는 "직물 밀직도"로 명명된다. 직물 밀직도는 피복율의 함수로서 최대 조직 강성도과 비교한 직물 조직 강성도의 측정치이다.Depending on the type of tissue in the fabric, the maximum coverage can be quite low even when the yarns of the fabric are in close proximity. For this reason, a more useful indicator of tissue firmness is named "fabric tightness". Fabric tightness is a measure of fabric tissue stiffness compared to maximum tissue stiffness as a function of coverage.

직물 밀직도 = 실질 피복율/최대 피복율Fabric tightness = actual coverage / maximum coverage

예를 들면, 평직물에 가능한 최대 피복율은 0.75이므로, 실질 피복율이 0.68인 평직물은 직물 밀직도가 0.91이다. 본 발명의 실시를 위한 바람직한 조직은 평직이다.For example, since the maximum possible coverage for plain fabrics is 0.75, plain fabrics with an actual coverage of 0.68 have a fabric density of 0.91. Preferred tissue for the practice of the present invention is plain weave.

다양한 범위의 선형 밀도를 갖는 아라미드 얀이 입수가능하지만, 아라미드 얀의 선형 밀도가 500 dtex 미만일 경우에만 만족스러운 내침투성이 얻어질 수 있는 것으로 확인되었다. 직물 밀직도가 약 1.0으로 제직된 경우에도 인접한 얀 사이에서 500 dtex를 초과하는 아라미드 얀이 생성되고 날카로운 기구가 보다 용이하게 침투할 수 있는 것으로 여겨진다. 얀의 낮은 선형 밀도에 기인하는 내침투성의 개선은 매우 낮은 선형 밀도에도 계속적으로 해당하는 것으로 기대될 수 있으나, 얀은 약 100 dtex에서는 손상되지 않은 상태로 제직되기가 매우 어려워지기 시작한다. 이점을 고려하면, 본 발명의 아라미드 얀은 선형 밀도가 100 내지 500 dtex이다.Aramid yarns with a wide range of linear densities are available, but it has been found that satisfactory permeation resistance can only be obtained when the linear density of aramid yarns is less than 500 dtex. It is believed that aramid yarns in excess of 500 dtex are produced between adjacent yarns even when the fabric tightness is woven to about 1.0 and the sharp instrument can penetrate more easily. Improvements in permeation resistance due to the low linear density of the yarn can be expected to continue to correspond to very low linear densities, but the yarn begins to become very difficult to weave intact at about 100 dtex. In view of this, the aramid yarns of the present invention have a linear density of 100 to 500 dtex.

본원 발명자들은 선형 밀도가 1.67 dtex 미만인 필라멘트를 갖는 얀으로부터 제조된 직물이 매우 개선된 내침투성을 나타냄을 알게 되었다. 본원의 실시예 1에서 수행된 시험으로부터의 데이터 점들을 나타낸 그래프인 도 1을 참조한다. 그래프 상의 각 점은 직물 중 하나로부터의 시험 결과를 나타내고, 이 점은 직물의 표준화된 내침투성 및 얀 필라멘트의 선형 밀도에 의해 그 위치가 정해진다.The inventors have found that fabrics made from yarns having filaments with linear densities of less than 1.67 dtex exhibit very improved penetration resistance. See FIG. 1, which is a graph showing data points from the tests performed in Example 1 herein. Each point on the graph represents the test results from one of the fabrics, which is positioned by the standardized penetration resistance of the fabric and the linear density of the yarn filaments.

본원의 지지 실시예에서 수행된 시험으로부터 얻어진 데이터 점들을 나타낸 그래프인 도 2를 참조한다. 그래프 상의 각 점은 직물 중 하나로부터의 시험 결과를 나타내고, 이 점은 직물의 밀직도 및 얀의 선형 밀도에 의해 그 위치가 정해지고, 시험에서 결정된 소위 고유 내침투성에 의해 확인된다.Reference is made to FIG. 2, which is a graph showing data points obtained from tests performed in the support examples herein. Each point on the graph represents the test results from one of the fabrics, which is positioned by the density of the fabric and the linear density of the yarns, and is confirmed by the so-called intrinsic penetration resistance determined in the test.

이후에 설명되는 바와 같이, 내침투성이 감소함에 따라 고유 내침투성이 감소하고, 본원에서 수행된 시험에서 고유 침투성에 대한 약 30의 값은 일반적인 용도에 적합한 내침투성을 나타내는 것으로 간주된다. Y = X 6.25 x 10-4 + 0.69로 확인되는 선은, 아라미드 얀으로부터 제조되는 도 2 상에서 직물에 대한 부적합한 내침투성으로부터 적합한 내침투성을 분리시킨다.As will be described later, the intrinsic penetration resistance decreases as the penetration resistance decreases, and in the tests conducted herein, a value of about 30 for intrinsic penetration is considered to indicate the penetration resistance suitable for general use. The line identified as Y = X 6.25 × 10 −4 +0.69 separates suitable permeability from inadequate permeability to fabrics on FIG. 2 made from aramid yarns.

부적합한 내침투성을 나타내는, 선의 "부적합한 내침투성" 면에 일 점이 있으나, 이 점은 아라미드가 아닌 얀으로부터 제조된 직물을 나타낸다.There is one point on the “inadequate penetration resistance” side of the lines, which indicates inadequate penetration resistance, but this refers to fabrics made from yarns other than aramid.

우수한 내침투성은, 얀 선형 밀도 및 직물 밀직도 중에서 얀 및 직물의 몇가지 특성의 조합을 필요로 한다. 도 1 및 도 2로부터, 아라미드 섬유에 대해서 도 1에 나타낸 바와 같이 필라멘트 선형 밀도가 1.67 dtex 미만이고 밀직도 및 얀 선형 밀도가 도 2의 곡선 아래에 해당하는 각각 0.75 내지 1.0 그리고 500 내지 100 decitex 범위인 조합된 특성을 갖는 직물에 의해 개선된 내침투성이 제공됨을 알 수 있다.Good permeability requires a combination of several properties of yarn and fabric in yarn linear density and fabric tightness. From FIGS. 1 and 2, the filament linear density is less than 1.67 dtex and the density and yarn linear density are below 0.75 to 1.0 and 500 to 100 decitex, respectively, as shown in FIG. 1 for aramid fibers. It can be seen that improved permeation resistance is provided by fabrics having a phosphorus combined property.

본 발명에 사용되는 아라미드 얀은 높은 인성을 제공하도록 파단되는 높은 신장도와 함께 높은 강성도를 가져야만 한다. 강성도는 19 g/dtex(21.1 g/데니어) 이상이어야 하고, 강성도에 대한 상한치는 알려져 있지 않다. 약 11.1 g/dtex 미만에서 얀은 상당한 보호를 위한 적합한 강도를 나타내지 않는다. 파단 신장도는 3.0 % 이상이어야 하고, 신장도에 대한 상한치는 알려져 있지 않다. 파단 신장도가 3.0 % 미만인 경우, 취성이고 본원에서 얻으려는 보호능에 필요한 수치 미만의 인성을 갖는 얀이 얻어진다. Aramid yarns used in the present invention should have high stiffness with high elongation to break to provide high toughness. The stiffness should be at least 19 g / dtex (21.1 g / denier) and no upper limit for stiffness is known. Below about 11.1 g / dtex the yarn does not exhibit suitable strength for significant protection. The elongation at break should be at least 3.0% and no upper limit to elongation is known. If the elongation at break is less than 3.0%, a yarn is obtained that is brittle and has a toughness below the value required for the protective ability to be obtained herein.

"인성"은 인장 응력/변형력 시험에서 파손점 까지의 얀의 에너지 흡수능에 대한 측정치이다. 인성은 또한 때때로 "파단 에너지"로도 알려져 있다. 인성 또는 파단 에너지는 강성도 및 파단 신장도의 조합으로서, 응력/변형력 곡선 아래의 0 변형점으로부터 파단점까지의 면적으로 나타낸다. 강성도 또는 파단 신장도의 다소의 증가로 인해 내침투성이 매우 현저히 향상되는 것으로 밝혀졌다. 35 J/g 이상의 얀 인성은 본 발명의 실시에 있어서 적합한 내침투성에 필요한 것으로 여겨지고, 약 38 J/g 이상의 인성이 바람직하다."Toughness" is a measure of the energy absorption of a yarn up to the break point in a tensile stress / strain test. Toughness is also sometimes known as "breaking energy." Toughness or breaking energy is a combination of stiffness and breaking elongation, expressed as the area from the zero strain point below the stress / strain curve to the break point. Some increase in stiffness or elongation at break has been found to significantly improve permeability. Yarn toughness of 35 J / g or more is considered necessary for proper penetration resistance in the practice of the present invention, and toughness of about 38 J / g or more is preferred.

본 발명의 제직 물품의 단층은 내침투성 측정치, 즉 보호능을 제공하지만, 일반적으로 최종 제품에 복수층이 사용된다. 복수층을 사용하는 경우 본 발명은 가장 뚜렷하고 의외의 개선점을 나타낸다. 본 발명의 물품이 복수층으로 배치되는 경우 물품이 서로에 대해 고정되지 않아서 인접 층 간의 상대적인 움직임이 허용될 때 매우 효과적인 내침투성이 제공된다. 인접 층 또는 물품은 모서리에서 고정될 수 있거나, 또는 물품의 두께에 비해 비교적 큰 간격으로 몇몇의 성긴 층간 접촉부가 존재할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 적용을 위해 층을 서로 고정시키기 위한 수단이 실질적으로 없는 상태로, 약 15 cm를 초과하는 점 간격으로 층 대 층 부착이 사용될 수 있다. 층 표면 위에서 함께 스티칭된 층은 보다 효과적인 탄도 보호능을 제공할 수 있으나, 그러나 이와 같은 스티칭은 층 간의 비이동성을 유발시키고, 그 이유가 충분히 이해되지는 않지만 이와 같은 스티칭은 단층 시험을 토대로 한 기대치에 비해서 층들의 내침투성을 실질적으로 감소시킨다. Monolayers of the woven articles of the present invention provide a measure of penetration resistance, ie protection, but in general multiple layers are used in the final product. In the case of using multiple layers, the present invention represents the most obvious and surprising improvement. When articles of the present invention are arranged in multiple layers, the articles are not fixed relative to one another, providing very effective penetration resistance when relative movement between adjacent layers is allowed. Adjacent layers or articles may be fixed at the edges, or there may be some sparse interlayer contacts at relatively large intervals relative to the thickness of the article. For example, layer to layer attachment may be used at point intervals greater than about 15 cm with substantially no means for securing the layers to each other for such applications. Layers stitched together on the layer surface may provide more effective ballistic protection, but such stitching causes non-movability between layers, and although the reasons are not fully understood, such stitching is expected based on single layer tests. Compared to this, the penetration resistance of the layers is substantially reduced.

시험 방법Test Methods

선형 밀도: 얀 또는 필라멘트의 선형 밀도는 얀 또는 필라멘트의 기지의 길이를 측량하여 결정된다. "Dtex"는 재료 10,000 m의 g 중량으로 정의된다. "데니어"는 재료 9000 m의 g 중량이다. Linear Density : The linear density of a yarn or filament is determined by measuring the known length of the yarn or filament. "Dtex" is defined as the g weight of 10,000 m of material. "Denier" is g weight of 9000 m of material.

실질적으로, 시험 개시 전에 얀 또는 필라멘트 시료의 측정치(dtex), 시험 조건, 및 시료 확인 정보가 컴퓨터에 입력되고; 컴퓨터가 파단된 상태인 시료의 부하 신장 곡선을 기록하고 이어서 특성을 계산한다.Substantially, the dtex, test conditions, and sample identification information of the yarn or filament sample are entered into the computer prior to the start of the test; Record the load extension curve of the sample with the computer broken and then calculate the properties.

인장 특성: 인장 특성을 위한 시험 얀이 먼저 적절 조건으로 처리되고, 이어서 1.1의 꼬임 승수로 꼬인다. 얀의 꼬임 승수(TM)는 Tensile Properties : Test yarns for tensile properties are first treated with appropriate conditions and then twisted with a twist multiplier of 1.1. Jan's twist multiplier (TM)

TM = (꼬임 수/cm)/(dtex)-1/2/30.3 = (꼬임 수/in)(데니어)-1/2/73TM = (number of twists / cm) / (dtex) -1/2 /30.3 = (number of twists / in) (denier) -1/2 / 73

로 정의된다. Is defined as

시험될 얀이 25 ℃, 55%의 상대 습도에서 최소 14 시간 동안 조건화되고 인장 시험이 이 조건에서 수행된다. 강성도(파단 강성도), 파단 신장도, 및 모듈러스는 인스트론 시험기(Instron tester; Instron Engineering Corp., Canton, Mass) 상에서 시험 얀을 파단시켜 결정된다.The yarn to be tested is conditioned at 25 ° C., 55% relative humidity for at least 14 hours and a tensile test is performed at this condition. Stiffness (break stiffness), elongation at break, and modulus are determined by breaking test yarns on an Instron tester (Instron Engineering Corp., Canton, Mass).

ASTM D2101-1985에서 정의된 강성도, 신장도, 및 초기 모듈러스가 25.4 cm의 얀 게이지 및 50% 변형력/분의 신장율을 사용하여 결정된다. 모듈러스는 1% 변형에서의 응력 - 변형력 곡선의 기울기로부터 계산되고, 이 값은 1% (절대) 변형력에서의 응력(g)에 100을 곱하고 시험 얀 선형 밀도로 나눈 값과 동일하다.Stiffness, elongation, and initial modulus as defined in ASTM D2101-1985 are determined using a yarn gauge of 25.4 cm and an elongation of 50% strain / minute. The modulus is calculated from the slope of the stress-strain curve at 1% strain, which is equal to the stress (g) at 1% (absolute) strain multiplied by 100 and divided by the test yarn linear density.

각 필라멘트의 강성도, 신장도, 및 초기 모듈러스는 얀과 동일한 방법으로 결정되지만; 필라멘트는 꼬임 처리되지 않고, 2.54 cm의 게이지 길이가 사용된다.The stiffness, elongation, and initial modulus of each filament are determined in the same way as the yarns; The filaments are not twisted and a gauge length of 2.54 cm is used.

인성: 인장 시험으로부터의 응력-변형력 곡선을 사용하여, 응력/변형력 곡선 아래의 얀 파단점 까지의 면적(A)로 인성이 결정된다. 인성은 일반적으로 면적(cm2)을 제공하는 면적계를 사용하여 결정되고; 일반적으로 거의 직선의 응력/변형력 곡선을 나타내는 아라미드에 있어서, 인성은 강성도에 신장도를 곱한 값의 1/2로 추정된다. Dtex(D)는 "선형 밀도" 란에 상기된 바와 같다. 인성(To)은 하기 식에 의해 계산된다. Toughness : Using the stress-strain curves from the tensile test, the toughness is determined by the area A up to the yarn break point below the stress / strain curves. Toughness is generally determined using an area meter giving an area (cm 2 ); In general, for aramid exhibiting a nearly linear stress / strain curve, the toughness is estimated to be 1/2 of the value obtained by multiplying the stiffness by the elongation. Dtex (D) is as described above in the "Linear Density" column. Toughness (To) is calculated by the following formula.

To = A x (FSL/CFS) (CHS/CS) (1/D) (1/GL)To = A x (FSL / CFS) (CHS / CS) (1 / D) (1 / GL)

식 중, In the formula,

FSL = 실제 규모 부하량 (g)이고,FSL = actual scale load (g),

CFS = 챠트 실제 규모 (cm)이고,CFS = chart actual scale in cm,

CHS = 크로스헤드 속도 (cm/분)이고,CHS = crosshead speed in cm / min,

CS = 챠트 속도 (cm/분)이고,CS = chart speed (cm / min),

GL = 시험 시편의 게이지 길이 (cm)이다.GL = gauge length of the test specimen in cm.

물론, 디지털화된 응력/변형력 데이터가 인성을 직접 계산하는 컴퓨터로 입력될 수 있다. 얻어진 결과는 dN/tex 단위의 To이다. 1.111을 곱하여 g/데니어로 전환된다. 길이 단위가 전체적으로 동일할 경우, 힘(FSL) 및 D의 선택된 값에 의해서만 결정되는 단위로 상기 식에 의해 To가 컴퓨터 계산된다. Of course, digitized stress / strain data can be input into a computer that directly calculates toughness. The result obtained is To in dN / tex. Convert to g / denier by multiplying by 1.111 If the units of length are entirely the same, To is computed by the above formula in units determined only by the selected value of force FSL and D.

내침투성: ASTM F1342로 확인되는 '내뚫림성에 대한 보호용 의류 재료 (Protective Clothing Material Resistance to Puncture)'에 대한 표준 방법에 의해 단층 또는 수층의 물품에 대한 내침투성이 결정된다. 이 시험에서, 날카롭고 뾰족한 뚫기 탐침이 시편을 침투하기에 필요한 힘을 측정한다. 마주보는 0.6 cm 홀을 갖는 평평한 금속 시트 사이에 시편을 고정시키고, 금속 시트의 홀에서 50.8 cm/분의 속도로 탐침이 시편을 통과하도록 설정된 시험기에 실장된 뚫기 탐침의 2.5 cm 아래에 시편을 위치시킨다. 침투되기 전의 최대 힘을 내침투성으로 기록한다. Penetration resistance : The penetration resistance of a single layer or water layer is determined by the standard method of 'Protective Clothing Material Resistance to Puncture', which is confirmed by ASTM F1342. In this test, the sharp, pointed penetrating probe measures the force required to penetrate the specimen. Secure the specimen between flat metal sheets with opposing 0.6 cm holes, and place the specimen 2.5 cm below the perforated probe mounted in the tester set up to pass the specimen at a rate of 50.8 cm / min in the holes of the metal sheet. Let's do it. Maximum force before penetration is recorded as penetrating resistance.

길이가 18 cm (7 in)이고, 축(shaft) 직경이 0.64 cm (0.25 in)이고, 록웰(Rockwell) 경도가 C-45인 단강 송곳(tempered steel awl), 또는 길이가 동일하고, 축 직경이 0.42 cm이고, 록웰 경도가 C-42인 얼음 송곳을 사용하여 물품의 복수층에 대한 내침투성을 결정한다. HPW 시험 TP-0400.02 (1988년 7월 22일, H. P. White Lab., Inc의 시험법)에 따라 시험을 수행한다. 무게가 7.35 kg (16.2 pound)인 송곳을 다양한 높이에서 떨어뜨리면서, 시험 시료에 충격을 가한다.Tempered steel awl with a length of 7 cm (7 in), shaft diameter of 0.64 cm (0.25 in), and Rockwell hardness of C-45, or the same length, shaft diameter Ice auger of 0.42 cm and Rockwell hardness of C-42 is used to determine the penetration resistance to multiple layers of the article. The test is performed according to HPW test TP-0400.02 (test method of H. P. White Lab., Inc., July 22, 1988). Impact the test specimen by dropping the auger weighing 7.35 kg (16.2 pounds) at various heights.

실시예 1Example 1

본 실시예에서, 다양한 선형 밀도의 필라멘트를 갖는 220 dtex(200 데니어) 아라미드 얀을 사용하여 수개의 직물을 제직하였다. 직물은 직물 밀직도가 1.0이고, 70 x 70 엔드의 얀 밀도를 갖는 평직이었다. In this example, several fabrics were woven using 220 dtex (200 denier) aramid yarns having filaments of various linear densities. The fabric was a plain weave with a fabric density of 1.0 and a yarn density of 70 × 70 ends.

얀의 특성은 다음과 같았다.Yarn characteristics were as follows.

얀yarn 필라멘트 선형 밀도 (dtex)Filament Linear Density (dtex) 필라멘트filament 인성{(g/dtex)/2}Toughness {(g / dtex) / 2} 강성도 (g/dtex)Stiffness (g / dtex) 신장도 (%)Elongation (%) 1-11-1 1.671.67 25.425.4 3.83.8 0.4820.482 1-21-2 2.502.50 24.624.6 4.04.0 0.4920.492 1-31-3 5.005.00 22.122.1 3.83.8 0.4200.420 1-41-4 1.221.22 24.224.2 3.93.9 0.4720.472 1-51-5 0.830.83 24.524.5 3.73.7 0.4530.453 1-61-6 0.830.83 23.623.6 3.63.6 0.4250.425 1-71-7 1.671.67 23.223.2 4.04.0 0.4640.464 1-81-8 0.830.83 23.123.1 4.04.0 0.4620.462

상기한 바와 같은 송곳 강하 절차에 따라, 이들 얀으로부터 제조된 10 플라이(ply) 구조의 직물의 내침투성을 시험하였다. 내침투성 시험 결과를 J 단위의 최소 침투 에너지 및 1-1로 확인되는 직물 얀의 인성으로 표준화된 J 단위의 최소 침투 에너지로서 표 1에 기록한다. In accordance with the auger descent procedure as described above, the penetration resistance of the 10 ply fabrics prepared from these yarns was tested. The penetration resistance test results are reported in Table 1 as the minimum penetration energy in J units normalized to the minimum penetration energy in J units and the toughness of the fabric yarn identified as 1-1.

인성 편차에 의해 생길 수 있는 바이어스를 제거하기 위해, 일정한 얀 인성으로 내침투성을 표준화하였다.In order to eliminate biases caused by toughness variations, penetration resistance was normalized to constant yarn toughness.

직물의 얀Yarn of the fabric 내침투성 (J)Penetration resistance (J) 표준화된 내침투성 (J)Standardized Penetration Resistance (J) 1-11-1 98.998.9 98.998.9 1-21-2 75.075.0 73.673.6 1-31-3 58.558.5 67.367.3 1-41-4 106.2106.2 108.7108.7 1-51-5 102.5102.5 109.3109.3 1-61-6 95.195.1 108.8108.8 1-71-7 80.680.6 83.983.9 1-81-8 104.3104.3 109.0109.0

각 직물의 표준화된 내침투성을 직물 내 얀의 필라멘트 선형 밀도 함수로써 플롯하였다. 선형 밀도가 2.0 dtex를 초과하는 필라멘트를 갖는 얀을 사용하여 제조된 직물은 매우 낮은 내침투성을 나타내고, 선형 밀도가 1.2 dtex 미만인 필라멘트를 갖는 얀을 사용하여 제조된 직물은 내우 높은 내침투성을 나타냄을 쉽게 알 수 있다. 직물 얀 내의 필라멘트의 선형 밀도가 2.0 dtex에서 1.2 dtex로 감소됨에 따라 이들 직물의 내침투성은 매우 낮은 값에서 매우 높은 값으로 급속히 증가하고, 도의 곡선에 있어서 약 1.67 dtex에서 굴곡이 존재한다.Standardized permeability of each fabric was plotted as a function of the filament linear density of yarns in the fabric. Fabrics fabricated using yarns with filaments with linear densities greater than 2.0 dtex show very low permeability, and fabrics fabricated with yarns with filaments with linear density less than 1.2 dtex exhibit very high permeability resistance. It is easy to see. As the linear density of the filaments in the fabric yarn is reduced from 2.0 dtex to 1.2 dtex, the permeability of these fabrics rapidly increases from very low values to very high values, and there is a bend at about 1.67 dtex in the curve of the figure.

동일한 선형 밀도를 갖는 얀을 사용하고, 일정하고 높은 직물 밀직도에서 상기 모든 절차를 수행하였다. 상기한 바와 같이, 선형 밀도가 100 내지 500 dtex이고 직물 밀직도가 0.75를 초과하는 얀을 사용하여 내침투성이 높은 직물을 제조한다. 본 발명에 의해, 선형 밀도가 1.67 dtex 미만인 필라멘트를 갖는 얀을 사용하여 내침투성이 보다 더 향상될 수 있다는 개선점이 발견된다. 본 발명의 바람직한 직물은 1.67 dtex 미만의 필라멘트로부터 제조된 100 내지 500 dtex의 얀을 사용하는 것과 직물 밀직도가 0.75를 초과하도록 제직되는 것의 조합을 필요로 한다.Yarns with the same linear density were used and all of the above procedures were performed at a constant and high fabric density. As noted above, highly permeable fabrics are made using yarns having a linear density of 100 to 500 dtex and fabric densities greater than 0.75. With the present invention, an improvement is found in that penetration resistance can be further improved by using yarns having filaments with linear densities of less than 1.67 dtex. Preferred fabrics of the present invention require a combination of using 100 to 500 dtex yarns made from filaments of less than 1.67 dtex and weaving such that the fabric density exceeds 0.75.

지지 실시예Support Embodiment

본 실시예에서, 평직된 다양한 얀을 사용하여 다양한 직물 밀직도로 몇몇 직물을 제직하였다.In this example, weaving some fabrics with various fabric densities using various plain weave yarns.

얀은 다음과 같았다.Jan was as follows.

얀yarn 강성도(gm/dtex)Stiffness (gm / dtex) 신장도(%)Elongation (%) 파단 에너지 (J/gm)Breaking energy (J / gm) 선형 밀도 (dtex)Linear density (dtex) AA 30.130.1 3.43.4 41.241.2 220220 BB 25.425.4 3.03.0 31.231.2 220220 CC 26.626.6 3.23.2 33.933.9 440440 DD 25.525.5 3.43.4 34.234.2 11101110 EE 30.030.0 3.43.4 40.540.5 440440 FF 31.131.1 3.43.4 41.441.4 670670 GG 30.030.0 3.43.4 40.540.5 440440 HH 38.838.8 3.13.1 47.847.8 415415 얀 A-G는 E. I. du Pont de Nemours and Company가 시판하는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) (PPD-T) 얀이다.얀 A는 상표명 KEVLAR(등록상표) 159이다.얀 B-D는 상표명 KEVLAR(등록상표) 29이다.얀 E 및 F는 상표명 KEVLAR(등록상표) 129이다.얀 G는 상표명 KEVLAR(등록상표) LT이다.얀 H는 AlliedSignal이 상표명 SPECTRA(등록상표) 1000으로 시판하는 고분자량 선형 폴리에틸렌 얀이다.Yarn AG is a poly (p-phenylene terephthalamide) (PPD-T) yarn sold by EI du Pont de Nemours and Company. Yarn A is the tradename KEVLAR® 159. Yarn BD is the tradename KEVLAR®. Yarn E and F are the tradename KEVLAR® 129. Yan G is the tradename KEVLAR® LT. Yan H is a high molecular weight linear polyethylene yarn sold by AlliedSignal under the tradename SPECTRA 1000. to be.

직물은 다음과 같았다.The fabric was as follows.

직물 번호Fabric number 사용된 얀Used yarn 얀 엔드 카운트 (cm x cm)Yarn End Count (cm x cm) 기본 중량 (g/cm2)Basic weight (g / cm 2 ) 견고율Firmness S-1S-1 AA 27.6 x 27.627.6 x 27.6 128128 1.01.0 S-2S-2 AA 24.8 x 24.824.8 x 24.8 115115 0.930.93 S-3S-3 AA 19.7 x 19.719.7 x 19.7 8989 0.780.78 S-4S-4 BB 27.6 x 27.627.6 x 27.6 126126 1.01.0 S-5S-5 BB 24.8 x 24.824.8 x 24.8 115115 0.930.93 S-6S-6 BB 19.7 x 19.719.7 x 19.7 8989 0.780.78 S-7S-7 CC 19.7 x 19.719.7 x 19.7 182182 1.01.0 S-8S-8 DD 12.2 x 12.212.2 x 12.2 282282 0.990.99 S-9S-9 EE 17.3 x 17.317.3 x 17.3 159159 0.930.93 S-10S-10 EE 13.4 x 13.413.4 x 13.4 120120 0.750.75 S-11S-11 FF 14.6 x 14.614.6 x 14.6 206206 0.940.94 S-12S-12 FF 11.8 x 11.811.8 x 11.8 164164 0.800.80 S-13S-13 GG 13 x 1313 x 13 125125 0.750.75 S-14S-14 GG 16 x 1616 x 16 139139 0.900.90 S-15S-15 HH 20.1 x 19.720.1 x 19.7 173173 1.01.0

모든 직물을 1 플라이 및 2 플라이 형태로 상기한 바와 같은 ASTM F1342에 따라 시험하였다. 시험 결과를 1 플라이 및 2 플라이 형태 모두에 대한 절대 내침투성 (g-힘) 및 고유 내침투성 (절대치/기본 중량)으로서 표 2에 기록한다.All fabrics were tested according to ASTM F1342 as described above in one and two ply forms. Test results are reported in Table 2 as absolute permeability (g-force) and intrinsic permeability (absolute / base weight) for both 1 and 2 ply forms.

직물 번호Fabric number 견고율Firmness 플라이 수Fly number 기본 중량(g/m2)Basis weight (g / m 2 ) 내침투성Impervious 시험 횟수Number of tests 절대치(g)Absolute value (g) 고유 저항Resistivity S-1S-1 1.01.0 1One 128128 6,8006,800 53.153.1 33 22 256256 15,40015,400 60.260.2 33 S-2S-2 0.930.93 1One 115115 4,9004,900 42.642.6 33 22 230230 11,30011,300 49.149.1 55 S-3S-3 0.780.78 1One 8989 2,3002,300 25.825.8 66 22 178178 4,4004,400 24.724.7 33 S-4S-4 1.01.0 1One 126126 5,1005,100 40.540.5 66 22 252252 11,40011,400 45.245.2 33 S-5S-5 0.930.93 1One 114114 4,1004,100 36.036.0 99 22 229229 8,1008,100 35.435.4 77 S-6S-6 0.780.78 1One 8989 1,6001,600 18.018.0 99 22 178178 3,6003,600 20.220.2 77 S-7S-7 1.01.0 1One 182182 6,0006,000 33.033.0 99 S-8S-8 0.990.99 1One 282282 2,4002,400 8.58.5 55 1(반복)1 (repeat) 2,2002,200 7.87.8 33 S-9S-9 0.930.93 1One 159159 3,2003,200 20.120.1 55 22 318318 8,7008,700 27.427.4 33 S-10S-10 0.750.75 1One 120120 1,2001,200 10.010.0 55 22 240240 3,9003,900 16.216.2 33 S-11S-11 0.940.94 1One 206206 2,0002,000 9.79.7 66 22 412412 4,1004,100 10.010.0 66 S-12S-12 0.800.80 1One 164164 800800 4.94.9 66 22 328328 2,6002,600 7.97.9 66 S-13S-13 0.750.75 1One 139139 1,9001,900 13.713.7 66 S-14S-14 0.900.90 1One 125125 1,0001,000 8.08.0 66 S-15S-15 1.01.0 1One 173173 2,3002,300 13.313.3 66 22 346346 4,6004,600 13.313.3 66

도 2에 나타낸 바와 같이, 이들 시험으로부터의 단일 플라이 구조에 대한 고유 내침투 값을 직물 밀직도에 대해 얀 dtex 값을 나타낸 그래프 영역에 위치시켰다. 이 값들은 용이하게 특징지워지는 2개의 영역으로 나누어진다. 식 Y = X 6.25 x 10-4 + 0.69 (여기서, Y는 밀직도이고 X는 얀 선형 밀도(dtex)이다)의 일면에서 직물은 적절한 내침투성을 가지고; 선의 다른 면에서는 내침투성이 부적절하다.As shown in FIG. 2, the intrinsic penetration values for the single ply structure from these tests were placed in the graph area showing yarn dtex values for fabric denseness. These values are divided into two areas that are easily characterized. In one aspect of the formula Y = X 6.25 x 10 -4 + 0.69, where Y is denseness and X is yarn linear density (dtex), the fabric has adequate permeability resistance; On the other side of the line, impermeability is inadequate.

이들 시험 결과로부터, 내투과성 직물은 얀 선형 밀도가 100 내지 500 dtex인 아라미드의 얀으로부터 하기 식에 따라 0.75 이상의 직물 밀직도로 제직되어 제조된다.From these test results, a permeable fabric is produced by weaving from a yarn of aramid having a yarn linear density of 100 to 500 dtex to a fabric density of at least 0.75 according to the following formula.

Y ≥ X 6.25 x 10-4 + 0.69Y ≥ X 6.25 x 10 -4 + 0.69

식 중, Y = 직물 밀직도이고, X = 얀 선형 밀도(dtex)이다. Where Y = fabric denseness and X = yarn linear density (dtex).

Claims (5)

선형 밀도가 1.67 dtex 미만인 필라멘트로부터 제조된, 선형 밀도가 500 dtex 미만이고 인성(靭性, toughness)이 30 J(주울)/g 이상인 아라미드 얀으로부터 직물 밀직도(tightness factor)가 0.75 이상인 한 개 이상의 제직물층을 포함하고, 여기서 직물 밀직도와 얀의 선형 밀도 간의 관계는 다음 식으로 표시되는 가요성, 내침투성 직물:One or more agents produced from filaments having a linear density of less than 1.67 dtex and having a textile tightness factor of at least 0.75 from aramid yarns having a linear density of less than 500 dtex and a toughness of at least 30 J (joule) / g. A fabric comprising a fabric layer, wherein the relationship between fabric density and yarn linear density is represented by the following formula: Y ≥ X 6.25 x 10-4 + 0.69Y ≥ X 6.25 x 10 -4 + 0.69 식 중, Y = 직물 밀직도이고, X = 얀 선형 밀도(dtex)이다. Where Y = fabric denseness and X = yarn linear density (dtex). 제1항에 있어서, 2개 이상의 제직물층이 내침투성 직물 내에 포함되어, 그 직물의 모서리에서 접합되고, 다른 부분에는 제직물층들을 서로 유지시키는 수단이 실질적으로 없는 가요성, 내침투성 직물.The flexible, impervious fabric of claim 1, wherein two or more woven fabric layers are included in the permeable fabric, bonded at edges of the fabric, and substantially free of means for retaining the woven fabric layers at other portions. 제1항에 있어서, 직물 밀직도가 실질적으로 1.0인 가요성, 내침투성 직물.The flexible, impervious fabric of claim 1, wherein the fabric density is substantially 1.0. 제1항에 있어서, 인성이 38 J/g 이상인 가요성, 내침투성 직물.The flexible, impermeable fabric of claim 1, wherein the toughness is at least 38 J / g. 제1항에 있어서, 아라미드 얀이 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)인 가요성, 내침투성 직물.The flexible, penetrable fabric of claim 1, wherein the aramid yarn is poly (p-phenylene terephthalamide).
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