KR102061453B1 - 방탄유리 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방탄유리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 일반유리, 열강화유리, 화학강화유리 중 택일되는 유리판; 상기 유리판의 양면 또는 일면에 부착되는 방탄방폭필름;을 포함하되, 상기 방탄방폭필름은 폴리에틸렌, 폴리우레탄의 군에서 택일되며, 상기 방탄방폭필름은 두께가 380∼580μ이고, 상기 방탄방폭필름은 한개층 또는 다층으로 적층되어 이루어진다.
이에 따르면, 총기류 방탄성과 투사 충격체의 내관통성이 요구되는 경우에는 고투명 고인장력의 방탄방폭 및 처짐접합필름 적용 횟수와 충격완화 접합필름 겹수를 늘여, 보다 경량화 된 우수한 방탄유리가 제공된다.

Description

방탄유리 및 그 제조방법{Bulletproof glass and its manufacturing method}

본 발명은 방탄유리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄도력을 갖는 총기 화기류 및 그와 유사성을 갖는 투사체, 폭발(수류탄, 지뢰, 크레모아, 가스 등)과 같은 충격체나 압력에 대한 방호력을 가질뿐만 아니라 고중량의 하중에도 유리의 파열 확률을 최소화하는 최적의 방탄유리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 방탄유리는 복수개의 유리(용도나 요구특성에 따라 일반유리, 열강화유리, 화학강화유리 구분 적용 포함)에 충격체 방향 또는 하중방향의 반대방향(저항방향)에 필름을 복수겹으로 접합시켜 내충격성과 내하중성을 갖도록 한 것이다.

방탄유리는 해당 충격체에 방호되도록 유리의 두께를 크게 하거나 여러겹으로 겹치거나, 여러겹을 겹치거나 접합하는 식으로 만들 수 있다.

종래에는 유리가 두꺼울수록 그 틀도 두꺼워지는 등 여러 단점이 발생하고 여러겹 유리를 사용할수록 투시성 저하 및 한 장의 유리 파열확률이 증가하는 단점(상대적으로 한 장의 유리는 얇게됨)이 발생한다.

또한 종래는 유리에 폴리에스테르 필름을 여러겹 접착하는 방식이 있었으며, 방탄성과 경량화도 가능하나 이는 산화반응에 의한 황변 현상으로 인한 투시성 저하의 단점이 있었다.

복수개의 유리사이에 플라스틱재인 아크릴(acryl)이나 폴리카보네이트(polycarbonate)를 삽입하여 접합하는 방탄유리 제조방식도 있으나 방호성은 우수하나 경량화에 도움이 되나 재료 특성차이로 인하여 수년의 시효시에 이탈현상과 색변화 현상이 발생하거나 플라스틱이 최내측으로 위치하는 경우 표면스크래치가 쉽게 발생하여 최근에는 기피한다.

그리고 복수개의 유리를 접합필름으로 접합할 때 접합필름 사이에 필름을 삽입하는 방탄유리도 있으며, 이 또한 방탄성, 경량성 등의 특장점을 가지고 있으나 매우 큰 무게(동하중,정하중)이 걸릴 때의 파열 강도나 휨 강도에 대해서는 적합성이 부족하다.

한국 실용신안출원 20-2006-0021626호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 방호특수성능이 요구되는 건축물의 창호유리, 자동차유리, 선박유리 그리고 동하중, 정하중의 매우 크거나 변동성이 많은 조경 관광용의 바닥유리로사용을 하기 위한 것이다.

자외선억세성과 우수 투과율성은 당연히 가지며, 특히 방탄성, 내충격성, 내하중성 또한 우수한 특성을 가지는 방탄유리를 제조하는 것에 관한 것이다.

1. 상기한 본 발명의 목적은, 일반유리, 열강화유리, 화학강화유리 중 택일되는 유리판; 상기 유리판의 양면 또는 일면에 부착되는 방탄방폭필름;을 포함하되, 상기 방탄방폭필름은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄의 군에서 택일되며, 상기 방탄방폭필름은 두께가 380∼580μ이고, 상기 방탄방폭필름은 한개층 또는 다층으로 적층되어 이루어지는 방탄유리에 의해 달성될 수 있다.

상기 방탄방폭필름의 이면에 부착되는 접합필름;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 접합필름은 PVB(Polyvinyl butyral) 소재이며, 한층 또는 다수층의 합판식으로 서로 접합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 접합필름에 부착되는 제2유리판;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2유리판은 접합필름에 부착되는 방탄방폭필름에 도포된 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 유리는 일반유리 또는 기능성유리인 것을 특징으로 한다.

상기 기능성유리는 열강화유리, 화학강화유리 또는 그외 물성이 증가된 기능성유리인 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 다른 목적은, 복수의 유리판이 소정 간격을 갖도록 이격되어 수용부가 내측에 형성되고, 상기 이격된 복수의 유리판의 가장자리를 막도록 결합되는 마감재; 상기 수용부에 충진되는 UV액상;을 포함하고, 상기 UV액상이 경화되어 이루어지는 방탄유리에 의해 달성될 수 있다.

2. 상기한 본 발명의 목적은, 총기류 및 그와 유사성을 갖는 투사 충격체, 무기류 폭발, 넓은 표면적의 압력파, 군중밀집 하중이나 차량 등의 고하중이 가해지는 투과성 유리의 용도로 사용하기 위한 방탄유리의 제조에 관한 것으로, 최외곽 방향(충격/하중방향, impact side)위치하는 유리의 방호방향(저항방향, protect side)에 방탄방폭 및 처짐접합필름을 접착(laminating)한 것으로, 무게 하중에 유리를 휘지 않게(anti-yield) 할 뿐만 아니라 충격체나 압력파에 대한 저항력을 갖게 하고, 내측방향에 위치하는 다른 유리에도 방탄방폭필름을 접착하며, 최외곽유리는 필수적으로 적용하고 내측유리는 방호 요구조건에 따라 선택적으로 접착하는 것을 특징으로 하는 방탄유리의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

상기에서, 방탄방폭 및 처짐접합필름이 접착된 유리를 완충완화를 위해 접합필름(polyvinyl butyral)으로 접합하는 것을 특징으로 한다.

접합필름은 한겹을 사용하거나 또는 절대 두께에 대해 다수겹으로 접합하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 총기류 방탄성과 투사 충격체의 내관통성이 요구되는 경우에는 고투명 고인장력의 방탄방폭 및 처짐접합필름 적용 횟수와 충격완화 접합필름 겹수를 늘여, 보다 경량화 된 우수한 방탄유리가 제공된다.

또한 접합필름을 동일두께에 대해 다층구조로 접합함으로써 탄도의 회전력을 휘감는 효과와 저항성이 증대되는 효과를 가질 수 있게 된다.

도 1a은 본 발명에 따른 방탄유리를 나타낸 단면도,
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄유리를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 방탄유리의 제조방법을 나타낸 공정흐름도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 방탄유리 두께 36mm이며, 총기 5.56x45mm 7N10 철갑탄에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(군사격장 실사격 평가실험 근거)를 도시한 사진,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 방탄유리 두께 38mm이며, 7.62x51mm M-60 기관소총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(공인기관의 시험성적서 근거>를 도시한 사진,
도 5는 본 발명의 방탄유리 두께 55mm이며, 7.62x51mm M-60 기관소총에 대한 5발 연발 방탄성능을 시험평가한 결과(공인기관의 시험성적서 근거>를 도시한 사진,
도 6은 본 발명의 방탄유리 두께 12mm이며, 38구경 권총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(경찰서 실내사격장 실탄실험 근거)를 도시한 사진,
도 7a와 도 7b는 본 발명의 방탄유리 두께 38mm이며, 바닥재사용을 위한 3톤의 실하중 실험(관청재무관 입회 실험 근거) 도시한 사진,
도 8a와 도 8b는 본 발명의 방탄유리 두께 38mm이며, 30미터 상공의 교량, 출렁다리에 사용중인 실례를 도시한 사진,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 방탄유리 두께 24mm이며, 5.56x45mm k-1 총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(군실내사격장 실험 근거)에 따라 지뢰제거 굴착기의 방탄유리 설치 실례를 도시한 사진,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 방탄유리 두께 22mm이며, 5.56x45mm k-2 소총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(공인기관의 시험성적서 근거)를 도시한 사진,
도 11 및 도 12는 본 발명의 방탄유리 두께 55mm이며, 100미터, 200미터 상공 높이의 스카이타워, 스카이워크의 바닥재로 사용중인 실례를 도시한 사진.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 방탄유리는,

일반유리, 열강화유리, 화학강화유리 중 택일되는 유리판(100);

상기 유리판(100)의 양면 또는 일면에 부착되는 방탄방폭필름(200);을 포함한다.

상기 방탄방폭필름(200)은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄의 군에서 택일된다.

바람직하게는 방탄방폭필름(200)은 두께가 380∼580μ(미크론)이고, 방탄방폭필름(200)은 한개층 또는 다층으로 적층되어 이루어진다.

방탄방폭필름(200)은 두께가 380μ(미크론) 이하면 기대 성능이 발휘될 수 없고, 580μ(미크론) 이상이면 과다하여 중량이 무겁고 비용이 많이 소요된다.

한편 상기 방탄방폭필름(200)의 이면에 부착되는 접합필름(300);을 더 포함할 수 있다.

상기 접합필름(300)은 PVB(Polyvinyl butyral) 소재가 바람직하다.

접합필름(300)은 한층으로 형성되거나 또는 다수층의 합판식으로 서로 접합되어 이루어질 수 있다.

바람직하게는 상기 접합필름(300)은 충격완화 및 저항을 위하여 두께가 최소 380μ(미크론)인 접합필름을 2층으로 적층시킨 것이다.

또는 상기 접합필름(300)은 총기화력이 커질수록 두께 380μ(미크론)인 접합필름(300)을 3~10층으로 적층시켜 이루어진다.

또는 상기 접합필름(300)은 대형 총기에 대항하기 위해 두께가 760μ(미크론)이며, 1∼6층 중 선택되는 층수로 적층되어 이루어진다.

한편 상기 접합필름(300)에 부착되는 제2유리판(100);을 더 포함할 수 있다.

제2유리판(100)은 접합필름(300)에 부착되는 방탄방폭필름(200)에 도포된 접착제에 의해 부착되는 것이다.

전술한 상기 유리판(100)은 일반유리 또는 기능성유리가 사용된다.

상기 기능성유리는 열강화유리, 화학강화유리 또는 그외 물성이 증가된 기능성유리이며, 이로 인해 그 방탄 방폭 효과는 증대될 수 있다.

상기 유리는 일반유리(비열처리유리, 결정입계가 없는 유리, ordinary glass, non- tempered glass)를 사용하였으며, 용도와 요구특성에 따라 열강화유리(열처리유리, 결정입계가 있는 유리, heat strengthened glass, tempered glass, annealed glass) 또는 화학강화유리(이온치환강화유리, chemically tempered glass)를 사용함에 따라 효과는 달리하거나 효과화 한다.

일 예에 따르면 본 발명은 2장의 유리판(100)을 포함하고,

내측 유리판(100)의 양면 또는 저항면의 한면에 방탄방폭필름(200) 및 접합필름(300)이 접착되어 이루어진다.

또는 다른 예에 따르면, 본 발명은 3장의 유리판(100)을 포함하고, 저항면의 한면에 방탄방폭필름(200) 및 접합필름(300)이 접착되어 이루어진다.

이는 최외곽 유리가 관통 또는 억지 관통된 경우, 2차 방호 역할을 한다. 총탄의 종류에 따라 유리의 두께, 장수, 필름의 종류를 상이하게 한다.

방탄방폭필름(200), 즉 고투명 방탄방폭 및 처짐접합필름(bullet blast resistant & anti-yield film)은 3층 구조의 폴리에스테르필름(polyester film)이며, 투과율 87% 이상, 인장강도 420∼500 N/10mm, 접착강도 2∼4 N/10mm를 기본특성을 가진다.

또는 상기한 물성과 동등이상의 폴리에틸렌(polyethylene)이나 폴리우레탄(polyurethane)을 대체 사용할 수 있다.

한편 또다른 실시예(A2)에 따르면, 도 1b에 나타낸 바와 같이,

이면에 방탄방폭필름(200)이 부착된 복수의 유리판(100)이 소정 간격을 갖도록 이격되어 수용부(120)가 내측에 형성되고,

상기 이격된 복수의 유리판(100)의 가장자리를 막도록 결합되는 마감재(140);

상기 수용부(120)에 UV액상(400)을 충진한 후 경화시켜 완성되는 것이다.

이는 접착필름을 사용하지 않으므로 보다 투명도가 향상될 수 있고, 접착공정이 절감될 수 있어 비용 절감의 효과가 있다.

전술한 실시예에 따르는 상기 유리판(100)은 두께가 4∼19mm로 다양하게 사용될 수 있다. 물론 이는 하나의 예시일 뿐이므로 반드시 이에 한정될 필요는 없다.

한편 전술한 본 발명에 따른 방탄유리의 제조방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

일반유리, 열강화유리, 화학강화유리 중 택일되는 유리판(100)을 준비하는 1공정(S1);

상기 유리판(100)의 양면 또는 일면에 방탄방폭필름(200)을 한개층 또는 다층으로 부착시켜 적층시키는 2공정(S2);

상기 방탄방폭필름(200)의 이면에 접합필름(300)을 부착시키는 3공정(S3);을 포함하여 이루어진다.

상기 3공정(S3) 이후 상기 접합필름(300)에 제2유리판(100)을 부착시키는 4공정(S4) 및 경화 공정을 더 포함할 수 있다.

이후 상기 제2유리판(100)의 이면에 다른 방탄방폭필름(200)과 접합필름(300) 및 유리판(100)을 순차적으로 부착시키는 공정이 반복적으로 실시될 수 있다.

따라서 최외곽 방향(충격/하중방향, impact side)위치하는 유리의 방호방향(저항방향, protect side)에 방탄방폭필름(200) 및 처짐방지 접합필름(300)을 접착(laminating)함으로써 무게 하중에 유리를 휘지 않게(anti-yield) 할 뿐만 아니라 충격체나 압력파에 대한 저항력을 갖게 하고, 내측방향에 위치하는 다른 유리에도 방탄방폭필름을 접착하며, 최외곽유리는 필수적으로 적용하고 내측유리는 방호 요구조건에 따라 선택적으로 접착하는 것이다.

[실험예]

상기의 방탄방폭필름(200) 및 접합필름(300)은 두께 380μ(미크론)과 480μ(미크론) 두가지가 사용되며, 충격이나 하중이 큰 경우 두께 480μ(미크론)가 사용된다. 이 필름에 대한 물성 상세는 (표 1)에 나타내었다.

<표 1> 방탄방폭 및 처짐접합필름의 물성(공인기관의 시험성적서 근거)

본 발명의 방탄유리는 많은 실험과정과 시험검증을 거쳤으며, 그 어떤 다른 방식의 방탄유리에 비해 우수하며, 뒤지지 않은 효과와 폭 넓은 적용 용도를 가지고 있음을 알 수 있었다.

[표 2]는 하기 방탄유리의 방탄성능, 내파괴하중, 환경성능(공인기관의 시험성적서)에 대한 공인시험기관에서 시험 검증된 시험성적서를 근거한 시험결과를 나타내었다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 방탄유리에 대한 성능시험을 실제 사진을 통해 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 방탄유리 두께 36mm이며, 총기 5.56x45mm 7N10 철갑탄에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(군사격장 실사격 평가실험 근거)를 도시한 사진이다.

사격탄두방향 및 방호방향을 모두 관찰해본 결과 미관통을 확인하여 성능을 충족함을 알 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 방탄유리 두께 38mm이며, 7.62x51mm M-60 기관소총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(공인기관의 시험성적서 근거>를 도시한 사진이다.

사격탄두방향 및 방호방향을 모두 관찰해본 결과 미관통을 확인하여 성능을 충족함을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 방탄유리 두께 55mm이며, 7.62x51mm M-60 기관소총에 대한 5발 연발 방탄성능을 시험평가한 결과(공인기관의 시험성적서 근거>를 도시한 사진이다.

사격탄두방향을 관찰해본 결과 미관통을 확인하여 성능을 충족함을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 방탄유리 두께 12mm이며, 38구경 권총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(경찰서 실내사격장 실탄실험 근거)를 도시한 사진이다.

방호방향을 관찰해본 결과 미관통을 확인하여 성능을 충족함을 알 수 있다.

도 7a와 도 7b는 본 발명의 방탄유리 두께 38mm이며, 바닥재사용을 위한 3톤의 실하중 실험(관청재무관 입회 실험 근거) 도시한 사진이다.

3톤의 정하중시험을 실시하여 파손이 없음을 확인하였다.

도 8a와 도 8b는 본 발명의 방탄유리 두께 38mm이며, 30미터 상공의 교량, 출렁다리에 사용중인 실례를 도시한 사진이다.

본 발명의 방탄유리를 바닥재로 적용함으로써 보행자의 안전을 보호할 수 있었다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 방탄유리 두께 24mm이며, 5.56x45mm k-1 총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(군실내사격장 실험 근거)에 따라 지뢰제거 굴착기의 방탄유리 설치 실례를 도시한 사진이다.

미관통을 확인하였고 방호성능을 충족하여 군용장비에 적용되었다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 방탄유리 두께 22mm이며, 5.56x45mm k-2 소총에 대한 방탄성능을 시험평가한 결과(공인기관의 시험성적서 근거)를 도시한 사진이다.

사격탄두방향 및 방호방향을 모두 관찰해본 결과 미관통을 확인하여 성능을 충족함을 알 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 방탄유리 두께 55mm이며, 100미터, 200미터 상공 높이의 스카이타워, 스카이워크의 바닥재로 사용중인 실례를 도시한 사진이다.

다수 보행자의 하중이 가해지더라도 파손에 견딜 수 있었다.

결론적으로 본 발명에 따른 방탄유리 24mm 경우, 고투명도 81.6%이며, K-1, K-2, M-16 소총의 5.56x45mm탄의 연발에서도 방호력을 가지고 있음을 알수 있다.

본 발명에 따른 방탄유리 38mm 경우, 상당한 화력을 자랑하는 M-60 저격화기 소총의 7.62x51mm 탄의 고탄속도에서도 방호력을 가지고 있음을 알 수 있다.그리고 투명도의 경우, 국제 규격인 MIL-D-5485D의 해당 두께의 투명도 기준이 68%인데, 71.4%는 아주 높은 수준임을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타실시 예로 변경할 수 있으므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 유리판 120 : 수용부
140 : 마감재 200 : 방탄방폭필름
300 : 접합필름 400 : UV액상

Claims (8)

1. 일반유리, 열강화유리, 화학강화유리 중 택일되는 유리판;
   상기 유리판의 양면 또는 일면에 부착되는 방탄방폭필름;을 포함하되,
   상기 방탄방폭필름은 폴리에틸렌, 폴리우레탄의 군에서 택일되며,
   상기 방탄방폭필름은 두께가 380∼580μ(미크론)이고,
   상기 방탄방폭필름은 다층으로 적층되어 이루어지고,
   상기 방탄방폭필름의 이면에 부착되는 접합필름;을 포함하며,
   상기 접합필름은 PVB(Polyvinyl butyral) 소재이며, 다수층의 합판식으로 서로 접합되어 이루어진 것이며,
   상기 접합필름에 부착되는 제2유리판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄유리.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 이면에 방탄방폭필름이 부착된 복수의 유리판이 소정 간격을 갖도록 이격되어 수용부가 내측에 형성되고,
   상기 이격된 복수의 유리판의 가장자리를 막도록 결합되는 마감재;
   상기 수용부에 충진되는 UV액상;을 포함하고,
   상기 UV액상이 경화되어 이루어지는 것이며,
   상기 방탄방폭필름은 폴리에틸렌, 폴리우레탄의 군에서 택일되는 것이고,
   상기 방탄방폭필름은 두께가 380∼580μ(미크론)이며, 다층으로 적층되어 이루어진 것이며,
   상기 복수의 유리판은 열강화유리, 화학강화유리인 것을 특징으로 하는 방탄유리.
   
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7. 삭제
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