KR20240109246A - 부직 섬유 없이 기계적으로 얽힌 직조 직물로 제조된 내탄도성 재료 및 그 제조 방법 - Google Patents

부직 섬유 없이 기계적으로 얽힌 직조 직물로 제조된 내탄도성 재료 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20240109246A
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조셉 호바넥
스콧 잔코
셰쿠페흐 샤흐카라미
케빈 멀케이히
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듀폰 세이프티 앤드 컨스트럭션, 인크.
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Abstract

고결된 재료 및 고결된 재료를 형성하는 방법이 개시된다. 고결된 재료는 기계적으로 함께 얽힌 복수의 직조 직물 층을 포함한다. 복수의 직조 직물 층은 섬유를 포함한다. 복수의 직조 직물 층은 부직 섬유 없이 복수의 직조 직물 층의 섬유와 함께 기계적으로 얽힌다. 복수의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 복수의 직조 직물 층의 x-y 평면에 수직인 Z 방향으로 연장된다. 고결된 재료의 형성 방법이 또한 제공된다.

Description

부직 섬유 없이 기계적으로 얽힌 직조 직물로 제조된 내탄도성 재료 및 그 제조 방법
개시된 실시형태는 일반적으로 내탄도성 재료에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 부직 섬유 없이 기계적으로 얽힌 직조 직물로 제조된 내탄도성 재료 및 그러한 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
내탄도성 재료를 생성하기 위해 부직 섬유를 사용하여, 예를 들어 니들 펀칭하여 직조 직물을 기계적으로 함께 얽는 것은 당업계에 잘 알려져 있다. 여기에는 갈고리 니들(barbed needle), 워터 제트(water jet), 에어 제트(air jet) 등과 같은 기계적 기구에 의해 부직 섬유를 직조 직물을 통해 기계적으로 밀어 넣는 것이 포함된다. 기계적 기구는 부직 섬유가 직조 직물의 섬유로 감기고 기계적으로 얽히도록 직조 직물을 반복적으로 관통하여 부직 섬유를 직조 직물을 통해 밀어 넣으며, 이에 의해 직조 직물이 기계적으로 고결(consolidating)된다. 예를 들어, 미국 특허 제7,101,818호 및 제7,631,405호, 및 미국 특허 공보 제2017/0191803호 및 제2020/0025530호를 참고하면, 여기에는 부직 재료의 섬유를 직조 직물 재료의 간극에서 기계적으로 얽어 직조 직물 재료를 강화하고 고결된 다층 내탄도성 재료를 형성하는, 내탄도성 재료 및 방법이 기재되어 있다.
그러나, 기계적으로 얽힌 내탄도성 재료를 형성하기 위해 사용되는 부직 재료는 바람직하지 않은 추가 중량을 초래한다. 예를 들어, 부직 재료 및 그 안의 부직 섬유는 일반적으로 그 자체로 탄도 성능 이점을 제공하지 않으며, 기계적으로 얽힌 내탄도성 재료 내에서 "잉여 중량(parasitic weight)"으로 간주된다. 탄도 용품(예를 들어, 조끼, 헬멧 등)의 중량은 장기간 사용 후 탄도 용품의 착용자의 피로감에 기여하고 피로감을 생성하기 때문에 내탄도성 재료에 있어서 중량은 중요한 구성요소이다. 중량은 또한 내탄도성 재료가 사용되는 헬리콥터 및 다른 항공기와 같은 특정 탄도 용품의 성능 및 지속 가능성에 영향을 미친다. 따라서, 성능을 유지하거나 개선시키면서 중량을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 직조된 재료와 비교할 경우, 부직 재료는 많은 양의 액체(예를 들어, 물, 땀 등)를 흡수하며, 이는 탄도 용품에 바람직하지 않다.
따라서, 제조하기에 보다 효율적이고, 동일하거나 개선된 탄도 성능을 갖는, 중량이 감소되고 액체 흡수량이 감소된 기계적으로 얽힌 내탄도성 재료에 대한 필요성 및 요구가 존재한다.
일 양태에서, 본 개시내용은 고결된 재료를 제공한다. 고결된 재료는 기계적으로 함께 얽힌 복수의 직조 직물 층을 포함한다. 복수의 직조 직물 층은 섬유를 포함한다. 복수의 직조 직물 층은 부직 섬유 없이 복수의 직조 직물 층의 섬유와 함께 기계적으로 얽힌다. 복수의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 복수의 직조 직물 층의 x-y 평면에 수직인 Z 방향으로 연장된다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 고결된 재료를 제공한다. 고결된 재료는 부직 섬유 없이 기계적으로 함께 얽힌 둘 이상의 직조 직물 층을 포함한다. 둘 이상의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 둘 이상의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장된다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 고결된 재료의 형성 방법을 제공한다. 고결된 재료의 형성 방법은 부직 섬유를 사용하지 않고 둘 이상의 직조 직물 층을 기계적으로 함께 얽어 고결된 재료를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 둘 이상의 직조 직물 층을 기계적으로 얽기 전에 둘 이상의 직조 직물 층을 스택 내에 배열하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 고결된 재료를 열 처리하고 캘린더링하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 고결된 재료에 하나 이상의 2차 가공 단계를 적용하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 복수의 직조 직물 층을 기계적으로 함께 얽어 고결된 재료를 형성하는 단계를 포함한다. 복수의 직조 직물 층은 섬유를 포함한다. 복수의 직조 직물 층은 부직 섬유 없이 복수의 직조 직물 층의 섬유와 함께 기계적으로 얽힌다. 복수의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 복수의 직조 직물 층의 x-y 평면에 수직인 Z 방향으로 연장된다.
일 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 복수의 직조 직물 층을 기계적으로 함께 얽기 전에 복수의 직조 직물 층을 스택 내에 함께 배열하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 고결된 재료를 열 처리하고 캘린더링하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 고결된 재료에 하나 이상의 2차 가공 단계를 적용하는 단계를 추가로 포함한다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 내탄도성 재료의 정면도이다.
도 2는 예시적인 실시형태에 따른 내탄도성 재료의 형성 방법의 흐름도이다.
도 3은 예시적인 실시형태에 따른 내탄도성 물품의 투시도이다.
이하의 구체적인 설명에서는, 본 발명의 일부를 구성하고 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시형태는 당업자가 제조 및 이용할 수 있게 할 정도로 충분히 상세하게 설명되어 있다. 또한, 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고, 본원에 개시된 예시적인 실시형태에 대해서 구조적, 논리적 또는 절차적 변경이 이루어질 수 있는 것으로 이해된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "니들-고결"은 갈고리 니들을 직조 직물을 통해 누르고 이를 빼내어 직조 직물의 섬유를 기계적으로 얽어 고결된 재료를 형성하는, 부직 섬유를 사용하지 않고 니들을 사용하여 직조 직물을 함께 고결하는 방법을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "섬유"는 폭 및 두께의 횡 방향 치수보다 훨씬 더 큰 길이 치수를 갖는 연신체이다. 용어 "섬유"는 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 리본, 스트립, 스테이플, 및 규칙 또는 불규칙 단면을 갖는 다른 형태의 촙드(chopped), 절단 또는 불연속 섬유 등을 포함한다. 용어 "섬유"는 또한 상기 중 임의의 것의 복수 또는 이들의 조합을 포함한다. 섬유는 또한 스플릿 필름(split film) 또는 테이프 형태일 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "얀(yarn)"은 천연 또는 인공 섬유를 포함한, 많은 섬유, 즉 동일하거나 둘 이상의 상이한 섬유로 구성된 연속 스트랜드이다. 얀은 종종 "토우(tow)" 또는 "엔드(end)"로 지칭된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "층"은 세 가지 방향으로 단단하거나 유연하게 만곡될 수 있지만, 평면에서 평평하게 놓이는 경우 두께 치수보다 훨씬 더 큰 길이 및 폭 치수를 갖는 본체이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "테이프"는 그 폭 및 평균 단면 종횡비, 즉 적어도 약 3:1의, 테이프 물품의 길이에 걸친 평균 단면의 최대 치수 대 최저 치수의 비보다 더 큰 길이를 갖는 재료의 평평하고 좁은 단일체 스트립이다. 본 개시내용의 테이프의 단면은 직사각형, 타원형, 다각형, 불규칙형, 또는 본원에 약술된 폭, 두께 및 종횡비 요건을 만족하는 임의의 형상일 수 있다. 상업적으로 입수가능한 테이프의 예에는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 DuPont으로부터의 Tensylon®가 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "직조 직물"은 서로 직조된 복수의 동일하거나 둘 이상의 상이한 유형의 섬유 또는 얀을 갖는 임의의 구조이다. 일반적으로, 그러한 직조 직물은 위사 또는 충전사로 불리는 한 세트의 얀을 꼬아서 제조된다. 직조 직물은 본질적으로 임의의 제직법, 예컨대 평직(plain weave), 크로우풋직(crowfoot weave), 레노직(leno weave), 모크 레노직(mock leno weave), 바스켓직(basket weave), 새틴직(satin weave), 능직(twill weave), 불균형직(unbalanced weave) 등, 및 이들의 조합을 가질 수 있다. 평직 및 능직이 가장 일반적이며 바람직하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "피복도(cover factor)"는 얀 또는 섬유에 의해 피복되는 직조 직물의 면적 크기(예를 들어, 백분율)를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "V50"은 탄도 성능의 표준 테스트이며, 탄도 표적에 발사된 탄환의 50%가 표적을 통과하는 속도를 지칭한다. 따라서, 보다 높은 V50은 보다 우수한 탄도 성능을 나타낸다. 본원에 제공된 V50 데이터는 NIJ 표준 - 0101.06(법 집행 기관의 발사체 테스트) 및 MIL STD-662F(군용 파편 테스트)에 따라 얻었다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "데시텍스" 또는 "dtex"는 섬유 또는 얀의 선형 밀도의 척도이며, 구체적으로는 10,000 미터 섬유 또는 얀의 그램 단위의 질량이다. "데니어" 및 약어 "d"는 데시텍스의 9/10배이며, 구체적으로는 9000 미터 얀의 그램 단위의 중량이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "초기 인장 모듈러스," "인장 모듈러스" 및 "모듈러스"는 ASTM D2256 - 단일 스트랜드 방법에 의한 얀의 인장 특성에 대한 표준 테스트 방법(Standard Test Method for Tensile Properties of Yarns by the Single-Strand Method)에 의해 측정되는 탄성 모듈러스를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 복수 형태를 포함하며, 특정 수치 값에 대한 언급은 문맥상 달리 명백하게 나타내지 않는 한 적어도 그 특정 값을 포함한다. 값의 범위가 표시되는 경우, 다른 실시형태는 하나의 특정 값부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 마찬가지로, 값이 선행사 "약"을 사용하여 근사치로 표현될 경우, 특정 값은 또 다른 실시형태를 구성하는 것으로 이해될 것이다. 모든 범위는 포괄적이며 조합 가능하다.
도 1은 예시적인 내탄도성 재료를 나타낸다. 내탄도성 재료(100)는 직조 직물 층(120)의 섬유(130)가 직조 직물 층(120)의 간극에서 기계적으로 얽혀서 부직 섬유 및 재료 없이 고결된 재료를 형성하도록 부직 섬유 또는 재료 없이 기계적으로 함께 얽힌 둘 이상의 직조 직물 층(120)(예를 들어, 1201, 1202, 1203 … 120n)의 스택(110)을 포함한다. 기계적 얽힘 동안, 직조 직물 층(120)의 섬유(130)의 일부는 직조 직물 층(120)의 x-y 평면에 대해 수직인 Z 방향으로 연장된다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 일부 섬유(130)는 적어도 하나의 다른 직조 직물 층(120)으로 Z 방향으로 연장된다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 일부 섬유(130)는 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층(120)으로 Z 방향으로 연장된다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 일부 섬유(130)는 적어도 하나의 다른 직조 직물 층(120)의 일부 섬유(130)와 기계적으로 얽힌다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 일부 섬유(130)는 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층(120)의 일부 섬유(130)와 기계적으로 얽힌다.
니들 고결, 또는 수력 얽힘(hydroentanglement), 에어 제트의 사용(예를 들어, 에어 얽힘) 등이 포함되지만 이에 한정되지 않는, 부직 섬유 없이 직조 직물을 기계적으로 얽는 데 사용될 수 있는 당업계에 공지된 임의의 기계적 얽힘 방법을 사용하여, 부직 섬유 없이 직조 직물 층(120)의 스택(110)을 기계적으로 얽고 고결할 수 있다. 그러한 기계적 얽힘은 섬유(130)를 제자리에 고정시키고 직조 직물 층(120)의 스택(110)이 서로 찢어지고/거나 박리되는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 또한, 그러한 기계적 얽힘은 직조 직물 층(120)의 스택(110)의 치수 안정성 및 전체 강도를 향상시키는 한편(예를 들어, 기계적 얽힘은 재료의 밀도를 증가시키고, 이에 의해 단위 부피당 보다 많은 섬유가 맞물린다), 직조 직물 층(120)의 스택(110)에 어느 정도의 유연성을 또한 부여한다.
기계적 얽힘의 바람직한 방법은 니들 고결이다. 직조 직물 층(120)의 스택(110)을 고결하기 위해 니들 고결 동안 니들 직기(needle loom)가 사용된다. 니들 직기는, 예를 들어 독일 에버하흐/N 소재의 Oskar Dilo Maschinenfabrik K G, 오스트리아 린즈 소재의 Ferher A G 및 프랑스 엘뵈프 소재의 Asselin 회사에 의해 제조된다. 니들 고결 동안, 갈고리 니들을 직조 직물 층(120)의 스택(110)으로 누르고 빼내어, 직조 직물 층(120)의 섬유(130)가 얽히게 된다.
직조 직물 층
직조 직물 층(120)은 임의의 개수의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 직조 직물 층(120)은 약 2 내지 약 1000개의 층, 다른 실시형태에서 약 2 내지 500개의 층, 다른 실시형태에서 약 2 내지 100개의 층, 다른 실시형태에서 약 2 내지 50개의 층, 다른 실시형태에서 약 2 내지 25개의 층, 및 다른 실시형태에서 약 2 내지 10개의 층을 갖는다.
일부 실시형태에서, 각각의 직조 직물 층(120)은 약 20 g/m2 내지 약 1500 g/m2, 다른 실시형태에서 약 50 g/m2 내지 약 1000 g/m2, 다른 실시형태에서 약 100 g/m2 내지 약 800 g/m2, 및 다른 실시형태에서 약 130 g/m2 내지 500 g/m2의 평량을 갖는다.
각각의 직조 직물 층(120)은 얀(140)(예를 들어, 경사(140a) 및 위사(140b))을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 직조 직물 층(120)은 복수의 얀(140)을 갖고, 다른 실시형태에서 각각의 직조 직물 층(120)은 얀(140)을 갖지 않는다. 일부 실시형태에서, 각각의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 약 50 dtex 내지 약 5600 dtex, 다른 실시형태에서 약 500 dtex 내지 약 5000 dtex, 다른 실시형태에서 약 50 dtex 내지 약 1500 dtex, 다른 실시형태에서 약 100 dtex 내지 약 850 dtex, 및 다른 실시형태에서 약 1000 dtex 내지 약 3500 dtex의 선형 밀도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 약 50 dtex 내지 약 5600 dtex, 다른 실시형태에서 약 500 dtex 내지 약 5000 dtex, 다른 실시형태에서 약 50 dtex 내지 약 1500 dtex, 다른 실시형태에서 약 100 dtex 내지 약 850 dtex, 및 다른 실시형태에서 약 1000 dtex 내지 약 3500 dtex의 선형 밀도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 각각의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 동일한 선형 밀도를 갖고, 다른 실시형태에서 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 또 다른 직조 직물 층(120)의 얀과 동일한 선형 밀도를 갖고, 다른 실시형태에서 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 또 다른 직조 직물 층(120)의 얀(140)과 상이한 선형 밀도를 갖고, 다른 실시형태에서 각각의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 상이한 선형 밀도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 또 다른 직조 직물 층(120)의 얀(140)보다 적어도 15% 더 큰 선형 밀도를 갖고, 일부 실시형태에서 또 다른 직조 직물 층(120)의 얀보다 적어도 35% 더 큰 선형 밀도를 갖고, 일부 실시형태에서 또 다른 직조 직물 층(120)의 얀(140)보다 50% 더 큰 선형 밀도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 직조 직물 층(120)의 얀(140)은 하나 이상의 다른 직조 직물 층(120)의 얀(140)보다 적어도 15% 더 큰 선형 밀도를 갖고, 일부 실시형태에서 하나 이상의 다른 직조 직물 층(120)의 얀(140)보다 적어도 35% 더 큰 선형 밀도를 갖고, 일부 실시형태에서 하나 이상의 다른 직조 직물 층(120)의 얀(140)보다 50% 더 큰 선형 밀도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 각각의 직조 직물 층(120)은 경사에서 약 2 내지 약 39개의 엔드/인치(5.08 내지 99.06개의 엔드/센티미터), 다른 실시형태에서 약 3 내지 약 24개의 엔드/인치(7.62 내지 60.96개의 엔드/센티미터), 다른 실시형태에서 약 4 내지 약 18개의 엔드/인치(10.16 내지 45.72개의 엔드/센티미터), 및 다른 실시형태에서 약 18 내지 약 39개의 엔드/인치(45.72 내지 99.06개의 엔드/센티미터)의 얀 번수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 각각의 직조 직물 층(120)은 위사 또는 충전사에서 약 2 내지 약 39개의 엔드/인치(5.08 내지 99.06개의 엔드/센티미터), 다른 실시형태에서 약 3 내지 약 24개의 엔드/인치(7.62 내지 60.96개의 엔드/센티미터), 다른 실시형태에서 약 4 내지 약 18개의 엔드/인치(10.16 내지 45.72개의 엔드/센티미터), 및 다른 실시형태에서 약 18 내지 약 39개의 엔드/인치(45.72 내지 99.06개의 엔드/센티미터)의 얀 번수를 갖는다.
일부 실시형태에서, 직조 직물 층(120)은 동일한 방향으로 흐르는 얀(140)이 있는 단방향 구성이다. 일부 실시형태에서, 직조 직물 층(120)은 하나보다 많은 방향으로 놓일 수 있는 얀(140)이 있는 준단방향 구성이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "단방향"은 문맥상 달리 요구되지 않는 한 단방향 및 준단방향 직물 둘 모두를 포괄한다.
섬유
각각의 직조 직물 층(120)은 복수의 섬유(130)를 갖는다. 섬유(130)는 얀(140)으로 제조될 수 있다. 섬유(130)는 임의의 길이 또는 텍스쳐일 수 있다.
일부 실시형태에서, 섬유(130)는 적어도 10 g/dtex(11.1 그램/데니어(gpd)), 다른 실시형태에서 적어도 15 g/dtex(16.7 그램/데니어(gpd)), 다른 실시형태에서 적어도 30 g/dtex(33.3 그램/데니어(gpd)), 다른 실시형태에서 적어도 35 g/dtex(38.9 그램/데니어(gpd)), 다른 실시형태에서 적어도 40 g/dtex(44.4 그램/데니어(gpd)), 다른 실시형태에서 적어도 50 g/dtex(55.5 그램/데니어(gpd))의 인성을 갖는다. 일부 실시형태에서, 섬유는 약 10 g/dtex 내지 약 80 g/dtex(11.1 gpd 내지 약 33.3 gpd), 다른 실시형태에서 약 15 g/dtex 내지 약 30 g/dtex(16.7 gpd 내지 약 33.3 gpd), 다른 실시형태에서 약 35 g/dtex 내지 약 50 g/dtex(38.9 gpd 내지 약 55.5 gpd), 및 다른 실시형태에서 약 40 g/dtex 내지 약 80 g/dtex(44.4 gpd 내지 약 88.8 gpd)의 인성을 갖는다. 일부 실시형태에서, 섬유(130)는 적어도 약 100 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는다. 다른 실시형태에서, 섬유(130)는 약 150 g/dtex 내지 약 2700 g/dtex, 및 다른 실시형태에서 약 200 g/dtex 내지 2200 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는다. 일부 실시형태에서, 섬유(130)는 약 0.1 dtex 내지 약 5600 dtex, 다른 실시형태에서 약 0.1 dtex 내지 약 2500 dtex, 다른 실시형태에서 약 0.1 dtex 내지 약 1000 dtex, 다른 실시형태에서 약 0.1 dtex 내지 약 100 dtex, 및 다른 실시형태에서 약 0.5 dtex 내지 약 25 dtex의 선형 밀도를 갖는다. 일부 실시형태에서, 섬유(130)는 약 1 내지 약 550%, 다른 실시형태에서 약 1 내지 약 125%, 다른 실시형태에서 약 1 내지 약 10%, 및 다른 실시형태에서 약 2 내지 약 6%의 파단 신율을 갖는다.
섬유는, 폴라아미드, 폴리올레핀, 폴리아졸, 또는 이들의 블렌드/혼합물이 포함되지만 이에 한정되지 않는 고 강도 섬유를 생성하는 당업계에 알려진 임의의 중합체로부터 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 섬유(130)는 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아졸, 폴리에스테르, 그래핀, 스파이더 실크(spider silk), 탄소 나노튜브, 공중합체, 다성분 섬유 및 이들의 조합일 수 있다.
중합체가 폴리아미드인 경우, 아라미드가 바람직하다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "아라미드"는 아미드(-CONH-) 연결기의 적어도 85%가 두 개의 방향족 고리에 직접 부착된 폴리아미드 중합체를 의미한다. 파라-아라미드 중합체는 아미드 연결기가 서로에 대해 파라 위치에 있는 아라미드 중합체이다. 하나의 바람직한 파라-아라미드 중합체는 폴리(파라페닐렌 테레프탈아미드) 또는 PPD-T이다. 아라미드와 함께 첨가제가 사용될 수 있으며, 실제로, 다른 중합체 재료가 최대 10 중량%만큼 아라미드와 블렌딩될 수 있거나, 아라미드의 디아민에 대해 다른 디아민이 10%만큼 치환되었거나 아라미드의 염화이산에 대해 다른 염화이산이 10%만큼 치환된 공중합체가 사용될 수 있는 것으로 확인되었다. 적합한 아라미드 섬유는 문헌[Man-Made Fibres - Science and Technology, Volume 2, Section titled Fibre-Forming Aromatic Polyamides, page 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968]에 기재되어 있다. 아라미드 섬유 및 그 생성은 또한 미국 특허 제3,767,756호; 제4,172,938호; 제3,869,429호; 제3,869,430호; 제3,819,587호; 제3,673,143호; 제3,354,127호; 및 제3,094,511호에 개시되어 있다.
다른 유용한 파라-아라미드에는, 예를 들어 2,6-나프탈로일 클로라이드 또는 클로로- 또는 디클로로테레프탈로일 클로라이드 또는 3,4'-디아미노디페닐에테르와 같은 다른 방향족 디아민 및 다른 방향족 이산 클로라이드의 혼입 및/또는 치환으로부터 생성된 아라미드 공중합체가 포함된다. 또 다른 바람직한 파라-아라미드에는 5(6)-아미노-2-(p-아미노페닐) 벤즈이미다졸(DAPBI), 파라-페닐렌디아민(PPD) 및 테레프탈로일 디클로라이드(TCl 또는 T, 또한 테레프탈로일 클로라이드로도 일반적으로 지칭됨)로부터 유도된 아라미드 공중합체; 예를 들어 미국 특허 공보 제2014/0357834호, 러시아 특허 출원 제2,045,586호에 기재된 것, 및 예를 들어, 문헌[Sugak et al., Fibre Chemistry Vol 31, No 1, 1999]; 미국 특허 제4,018,735호; 및 WO 2008/061668 및 US 2014/357834-A1에 제공된 다른 그러한 섬유가 포함된다.
상업적으로 입수가능한 파라-아라미드 섬유의 예에는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 DuPont으로부터의 Kevlar®, 및 네덜란드 아르헴 소재의 Teijin Aramid로부터의 Twaron®가 포함된다. 아라미드 공중합체 섬유의 예에는 러시아 카멘스크-샤흐틴스키 소재의 Kamenskvolokno 회사로부터의 Armos® 및 Rusar®가 포함된다.
섬유가 폴리올레핀인 경우, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 용어 "폴리에틸렌"은, 100개의 주요 사슬 탄소 원자당 5개의 개질 단위를 초과하지 않는 소량의 사슬 분지 또는 공단량체를 함유할 수 있고, 약 50 중량% 이하의 하나 이상의 중합체성 첨가제, 예컨대 알켄-1-중합체, 특히 저 밀도 폴리에틸렌, 프로필렌 등, 또는 저 분자량 첨가제, 예컨대 일반적으로 혼입되는 산화 방지제, 윤활제, 자외선 차단제, 착색제 등을 혼합하여 함유할 수 있는, 바람직하게는 백만 초과의 분자량의 주로 선형인 폴리에틸렌 재료를 의미한다. 그러한 것은 연장된 사슬 폴리에틸렌(ECPE) 또는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)으로 일반적으로 공지된다. 폴리에틸렌 섬유의 제조는 미국 특허 제4,478,083호, 제4,228,118호, 제4,276,348호 및 일본 특허 제60-047,922호, 제64-008,732호에 논의되어 있다. 고 분자량 선형 폴리올레핀 섬유가 상업적으로 입수가능하다. 폴리올레핀 섬유의 제조는 미국 특허 제4,457,985호에 논의되어 있다. 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌 섬유의 예에는 미국 뉴저지주 모리스타운 소재의 Honeywell International Inc.에 의한 Spectra® 섬유 및 네덜란드 헤를렌 소재의 Koninklijke DSM N.V.에 의한 Dyneema®가 포함된다.
섬유가 폴리아졸인 경우, 폴리벤즈아졸 및 폴리피리다졸이 바람직하다. 적합한 폴리아졸에는 단일중합체 및 또한 공중합체가 포함된다. 첨가제는 폴리아졸과 함께 사용될 수 있고, 최대 10 중량% 만큼의 다른 중합체성 재료가 폴리아졸과 블렌딩될 수 있다. 또한, 폴리아졸의 단량체에 대해 다른 단량체가 10% 이상 만큼 치환된 공중합체가 사용될 수 있다. 적합한 폴리아졸 단일중합체 및 공중합체는 미국 특허 제4,533,693호(Wolfe 등, 1985년 8월 6일), 제4,703,103호(Wolfe 등, 1987년 10월 27일), 제5,089,591호(Gregory 등, 1992년 2월 18일), 제4,772,678호(Sybert 등, 1988년 9월 20일), 제4,847,350호(Harris 등, 1992년 8월 11일), 및 제5,276,128호(Rosenberg 등, 1994년 1월 4일)에 기재되거나 그로부터 유도된 것과 같은 공지된 절차에 의해 제조될 수 있다.
바람직한 폴리벤즈아졸은 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤조티아졸 및 폴리벤족사졸이다. 폴리벤즈아졸이 폴리벤조티아졸인 경우, 바람직하게는 이는 폴리(p-페닐렌 벤조비스티아졸)이다. 폴리벤즈아졸이 폴리벤족사졸인 경우, 바람직하게는 이는 폴리(p-페닐렌 벤조비스옥사졸)이고, 보다 바람직하게는 PBO로 불리는 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)이다.
바람직한 폴리피리다졸은 폴리피리드이미다졸, 폴리피리도티아졸 및 폴리피리독사졸이다. 일부 실시형태에서, 바람직한 폴리피리다졸은 폴리피리도비스아졸이다. 바람직한 폴리(피리도비스오자졸)은 PIPD로 불리는 폴리(1,4-(2,5-디히드록시)페닐렌-2,6-피리도[2,3-d:5,6-d']비스이미다졸이다. 폴리피리도비스아졸을 포함한 적합한 폴리피리다졸은 미국 특허 제5,674,969호에 기재된 것과 같은 공지된 절차에 의해 제조될 수 있다. 파라-페닐렌 벤조비스옥사졸(PBO) 섬유의 예에는 Zylon®(일본 오사카 소재의 Toyobo)가 포함된다.
다른 유용한 방향족 중합체에는 방향족 불포화 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 방향족 폴리이미드, 방향족 폴리아미드이미드, 방향족 폴리에스테르아미드이미드, 방향족 폴리에테르아미드이미드 및 방향족 폴리에스테르이미드가 포함된다. 상기 언급한 임의의 종류의 재료의 공중합체가 또한 사용될 수 있다.
섬유가 폴리에스테르인 경우, 비닐-에스테르 및 오르토-폴리에스테르 수지가 바람직하다. 비닐-에스테르 수지는 에폭시 수지와 불포화 지방산, 예컨대 메타크릴산 또는 아크릴산의 반응 생성물이다. 가장 바람직하게는, 사용된 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르/비스페놀-A 유형의 것이다. 다른 에폭시 수지, 예컨대 에폭시 노볼락 또는 할로겐화 에폭시가 또한 바람직하다. 오르토-폴리에스테르는 글리콜, 불포화 지방족 이염기 산 또는 이의 무수물과 포화 오르토 방향족 산 또는 이의 무수물의 반응 생성물이다. 글리콜은 보통 프로필렌 글리콜이지만, 다른 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 등이 사용될 수도 있다. 불포화 이염기 산 또는 무수물은 보통 말레산, 푸마르산 또는 말레산 무수물이지만, 다른 유사한 산 또는 무수물일 수도 있다. 오르토-방향족 산 또는 무수물은 바람직하게는 오르토-프탈산 또는 무수물이지만, 다른 포화 오르토-방향족 산, 및 염소로 할로겐화되어 개질된 산일 수 있다. 비닐-에스테르 수지 및 오르토-프탈산 및 이소프탈산 폴리에스테르 수지는 일반적으로 스티렌 또는 치환된 스티렌, 예컨대 비닐 톨루엔 또는 α-메틸 스티렌과 같은 단량체와의 반응에 의해 경화되지만, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 디알릴 프탈레이트, 트리알릴 시아누레이트 등과 같은 다른 단량체도 가능하다.
섬유가 그래핀인 경우, 벌집형 패턴으로 함께 결합된 탄소 원자의 단일 시트로 이루어진 다층이 바람직하다.
섬유가 탄소 나노튜브인 경우, 이들은 나노미터 범위의 직경을 갖는 단일벽 탄소 나노튜브로 이루어진다. 단일벽 탄소 나노튜브는 탄소의 동소체 중 하나, 즉 풀러렌 케이지와 평평한 그래핀 사이의 중간체이다.
섬유가 스파이더 실크인 경우, 천연 실크 또는 합성 실크가 사용될 수 있다. 천연 실크는, 일반적으로 웹(web)을 만들기 위해 스파이더에 의해 실크로 방적된 단백질 섬유이다. 합성 실크는 봄빅스 모리(Bombyx mori) 누에, 대장균(E. coli), 염소, 담배 식물 및 감자 식물이 포함되지만 이에 한정되지 않는 다른 유기체로부터 유래된 섬유로 이루어진다.
내탄도성 재료
내탄도성 재료(100)의 두께 및 중량은 직조 직물 층(120)의 층 유형 및 개수, 기계적 얽힘 정도, 직물 구조, 면 밀도, 및 직조 직물 층(120)의 직조 피복도가 포함되지만 이에 한정되지 않는 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다.
내탄도성 재료(100)는 임의의 두께 또는 중량일 수 있다. 일부 실시형태에서, 내탄도성 재료(100)의 두께는 약 0.025 in.(0.0635 cm) 내지 약 4.0 in.(10.06 cm), 다른 실시형태에서 약 0.10 in.(0.254 cm) 내지 약 2.0 in.(5.03 cm)이다. 일부 실시형태에서, 내탄도성 재료(100)는 약 0.034 kg/m2(0.0070 lb/ft2) 내지 약 9.8 kg/m2(2.0 lb/ft2), 다른 실시형태에서 약 0.034 kg/m2(0.0070 lb/ft2) 내지 약 3.1 kg/m2(0.63 lb/ft2), 다른 실시형태에서 약 0.17 kg/m2(0.035 lb/ft2) 내지 약 9.8 kg/m2(2.0 lb/ft2), 다른 실시형태에서 약 0.17 kg/m2(0.035 lb/ft2) 내지 약 2.2 kg/m2(0.45 lb/ft2), 및 다른 실시형태에서 약 0.17 kg/m2(0.035 lb/ft2) 내지 약 0.85 kg/m2(0.17 lb/ft2)의 면 밀도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 내탄도성 재료(100)는 NIJ 표준 - 0101.06(법 집행 기관의 발사체 테스트)에 따른 9 mm 발사체 또는 MIL STD-662F(파편 테스트)에 따른 17-그레인 파편 모의 발사체를 사용하여 시험할 경우 약 750 ft/s 내지 약 3000 ft/s, 다른 실시형태에서 약 600 ft/s 내지 약 4000 ft/s, 및 다른 실시형태에서 약 500 ft/s 내지 약 20,000 ft/s 범위의 V50을 갖는다.
성능 이점 외에도, 내탄도성 재료(100)는 직조 직물 층(120)의 추가 조립을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 방탄 조끼 제조업자가 방탄 조끼를 만들기 위해 내탄도성 재료(100)를 사용하였을 경우, 제조업자는 특정 탄도 요건을 만족하도록 테스트된 단일 롤로부터 내탄도성 재료(100)의 단위를 절단할 수 있다. 이 방법은 탄도 직물의 많은 층을 절단하고, 적층하고, 카운팅하고, 층들을 함께 퀼팅하거나 스티칭하는 추가 노동을 방지한다. 따라서, 내탄도성 재료(100)는 경제적 이점 및 성능 이점을 제공하는 "기성품" 탄도 재료이며, 이는 탄도 용품을 위한 수많은 잠재적 제품의 다양한 구성을 만드는 빌딩 블록으로 사용될 수 있다.
제조 방법
도 2는 내탄도성 재료를 형성하는 예시적인 방법의 흐름도이다. 단계(21)에서, 둘 이상의 직조 직물 층(120)을 스택(110)에 배열한다.
직조 직물 층(120)의 얀(140)을 바람직하게는 서로에 대해 90도 각도로 교차 배치하고, 직조 직물 층(120)이 개별 토우 또는 얀(140)을 분리시키지 않고 구부리지 않으면서 제조 과정 동안 관리 가능하게 유지되도록 경량의 얀을 가볍게 스티칭하거나, 바느질하거나, 서로 직조함으로써 제자리에 고정시킨다.
단계(22)에서, 니들 고결, 또는 수력 얽힘, 에어 제트의 사용(예를 들어, 에어 얽힘) 등이 포함되지만 이에 한정되지 않는, 부직 섬유 없이 직조 직물을 기계적으로 얽는 데 사용될 수 있는 당업계에 공지된 임의의 기계적 얽힘 방법을 통해, 부직 섬유 없이 직조 직물 층(120)의 스택(110)을 기계적으로 함께 얽어 고결된 재료를 형성한다. 따라서, 직조 직물 층(120)의 섬유(130)는 직조 직물 층(120)의 간극 내에서 기계적으로 얽혀서 부직 섬유 및 재료 없이 고결된 재료를 형성한다.
단계(23)에서, 고결된 재료를 열 처리하고 캘린더링할 수 있다. 열 처리 및 캘린더링은 고결된 재료의 밀도를 증가시키기 위해 수행된다. 일부 실시형태에서, 고결된 재료의 밀도는 약 5% 내지 약 55%, 다른 실시형태에서 약 8% 내지 약 40%, 및 다른 실시형태에서 약 10% 내지 40% 증가한다.
단계(24)에서, 고결된 재료에 하나 이상의 2차 가공 단계를 적용할 수 있다. 2차 가공 단계는 하나 이상의 처리제 또는 코팅(예를 들어, 발수 코팅)의 적용, 및 고결된 재료의 바느질 및/또는 적층이 포함되지만 이에 한정되지 않는 당업계에 알려진 임의의 것을 포함할 수 있다.
단계(21, 22, 23, 24)는 바람직하게는 그러한 순서로 수행된다. 그러나, 임의의 순서 및/또는 다른 단계와의 조합으로 단계를 수행할 수 있다.
내탄도성 물품 및 산업적 응용
도 3은 예시적인 내탄도성 물품을 나타낸다. 탄도 물품(300)은 하나 이상의 내탄도성 재료(305)(예를 들어, 3051 … 305n)를 포함한다. 각각의 내탄도성 재료(305)는 직조 직물 층(320)의 얀(340)(예를 들어, 경사(340a) 및 위사(340b))의 섬유(330)가 직조 직물 층(320)의 간극에서 기계적으로 얽혀서 부직 섬유 및 재료 없이 고결된 재료를 형성하도록 부직 섬유 또는 재료 없이 기계적으로 함께 얽힌 둘 이상의 직조 직물 층(320)의 스택(310)을 포함한다.
하나 이상의 내탄도성 재료(305)는 임의의 수의 개별 내탄도성 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 내탄도성 재료(305)는 1 내지 5개의 내탄도성 재료, 다른 실시형태에서 1 내지 50개의 내탄도성 재료, 다른 실시형태에서 1 내지 100개의 내탄도성 재료, 및 다른 실시형태에서 1 내지 500개의 내탄도성 재료를 포함한다.
하나 이상의 내탄도성 재료(305)가 하나보다 많은 내탄도성 재료(즉, 둘 이상)를 포함하는 경우, 하나 이상의 내탄도성 재료 내탄도성 재료(305)는 스티칭 또는 당업계에 알려진 기계적 결합의 다른 형태에 의해 기계적으로 함께 결합될 수 있다. 그러한 하나 이상의 내탄도성 재료(305)가 스티칭에 의해 기계적으로 함께 결합되는 경우, 플레인 스티치, 퀼트 스티치 및 크로스 스티치가 포함되지만 이에 한정되지 않는 당업계에 공지된 임의의 유형의 스티칭이 사용될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 물품 및 내탄도성 재료는 광범위한 용품에서 유용하며, 발사체로부터 신체 부위를 보호하는 보호복 또는 방탄복, 예컨대 조끼, 자켓 등; 단단한 방호복 또는 단단한 복합 방호복; 단단하고 부드러운 격납 구조; 폭탄 격납 구조; 완화 패널; 및 항공기가 포함되지만 이에 한정되지 않는 당업계에 알려진 임의의 탄도 용품에 사용될 수 있다. 용어 "발사체"는 총에서 발사되는 것과 같은, 총알 또는 다른 물체 또는 그 파편을 의미하는 것으로 본원에서 사용된다.
테스트 방법
하기 실시예에서 하기 테스트 방법을 사용하였다.
선형 밀도: 얀 또는 섬유의 선형 밀도는 ASTM D1907-97에 기재된 절차를 기준으로 얀 또는 섬유의 공지된 길이를 칭량함으로써 결정한다.
면 밀도: 직물 층의 면 밀도는 선택된 크기, 예를 들어 10 cm x 10 cm의 각각의 단일 층의 중량을 측정함으로써 결정된다. 복합 구조의 면 밀도는 개별 층의 면 밀도의 합계에 의해 결정된다.
탄도 관통 성능: 다층 고결된 재료의 탄도 테스트를 NIJ 표준 - 0101.06(발사체 테스트) 및 MIL STD-662F(군용 파편 테스트)에 따라 수행하였다. 각각의 실시예에 대하여 4개의 표적을 테스트하였고, 0도의 경사에서 6 내지 9발을 각각의 건식 표적에 발사하였다. 기록된 V50 값은 각각의 실시예의 발사 횟수에 대한 평균 값이다.
실시예
이하의 실시예는 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
아라미드 공중합체 직물의 7개의 직조 층(각각 두께 0.070")을 적층하고 니들 고결하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.19 lb/ft2로 칭량되었다. 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
비교예 2
파라-아라미드 섬유의 1개의 부직 층(두께 0.02")을 아라미드 공중합체 직물의 7개의 직조 층(각각 두께 0.070") 상에 겹쳐 놓아 스택을 형성하였다. 이어서, 스택을 니들 펀칭하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.21 lb/ft2로 칭량되었다(실시예 1보다 10% 더 무거움). 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
실시예 3
UHMWPE 중합체 직물의 7개의 직조 층(각각 두께 0.050")을 적층하고 니들 고결하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.15 lb/ft2로 칭량되었다. 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
비교예 4
파라-아라미드 섬유의 1개의 부직 층(두께 0.020")을 UHMWPE 중합체 직물의 7개의 직조 층(각각 두께 0.050") 상에 겹쳐 놓아 스택을 형성하였다. 이어서, 스택을 니들 펀칭하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.16 lb/ft2로 칭량되었다(실시예 3보다 10% 더 무거움). 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
실시예 5
파라-아라미드 직물의 7개의 직조 층(각각 두께 0.070")을 적층하였다. 스택을 니들 고결하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.20 lb/ft2로 칭량되었다. 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
비교예 6
파라-아라미드 섬유의 1개의 부직 층(두께 0.020")을 파라-아라미드 직물의 7개의 직조 층(각각 두께 0.070") 상에 겹쳐 놓아 스택을 형성하였다. 스택을 니들 펀칭하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.22 lb/ft2로 칭량되었다(실시예 7보다 10% 더 무거움). 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
실시예 7
아라미드 공중합체 직물의 2개의 직조 층(각각 두께 0.070")을 적층하였다. 고압 물 줄기(최대 6.9 MPa의 압력)에 의해 스택을 수력 얽힘 처리하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.07 lb/ft2로 칭량되었다. 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
비교예 8
파라-아라미드 섬유의 1개의 부직 층(두께 0.02")을 아라미드 공중합체 직물의 2개의 직조 층(각각 두께 0.070") 상에 겹쳐 놓아 스택을 형성하였다. 고압 물 줄기(최대 6.9 MPa의 압력)에 의해 스택을 수력 얽힘 처리하였다. 생성된 고결된 재료는 약 0.09 lb/ft2로 칭량되었다(실시예 7보다 10% 더 무거움). 이어서, 고결된 재료의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 1에 나타나 있다.
표 1은 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체를 사용하여 실시예 1, 3, 5, 7 및 비교예 2, 4, 6, 8에서 생성된 고결된 재료의 V50 성능을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 실시예 1, 3, 5 및 7에서 생성된 고결된 재료는 각각 비교예 2, 4, 6 및 8과 비교할 경우 10% 더 낮은 중량에서 유사한 탄도 성능을 나타낸다.
[표 1]
실시예 9
실시예 1에 따라 개별적으로 3개의 고결된 재료를 형성하고 함께 적층하였다. 이어서, 3개의 고결된 재료의 스택의 모서리를 함께 스티칭하여 약 0.57 lb/ft2로 칭량되는 탄도판(사격 팩)을 생성하였다. 이어서, 탄도판의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 2에 나타나 있다.
비교예 10
비교예 2에 따라 개별적으로 3개의 고결된 재료를 형성하고 함께 적층하였다. 이어서, 3개의 고결된 재료의 스택의 모서리를 함께 스티칭하여 약 0.62 lb/ft2로 칭량되는 탄도판(사격 팩)을 생성하였다. 이어서, 탄도판의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 11
실시예 7에 따라 개별적으로 10개의 고결된 재료를 형성하고 함께 적층하였다. 10개의 고결된 재료의 스택의 모서리를 함께 스티칭하여 약 0.70 lb/ft2로 칭량되는 탄도판(사격 팩)을 생성하였다. 이어서, 탄도판의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 2에 나타나 있다.
비교예 12
비교예 8에 따라 개별적으로 10개의 고결된 재료를 형성하고 함께 적층하였다. 10개의 고결된 재료의 스택의 모서리를 함께 스티칭하여 약 0.90 lb/ft2로 칭량되는 탄도판(사격 팩)을 생성하였다. 이어서, 탄도판의 V50을 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체에 대하여 테스트하였다. V50 결과가 표 2에 나타나 있다.
표 2는 MIL STD-662F에 따라 17-그레인 파편 모의 발사체를 사용하여 실시예 9 및 11 및 비교예 10 및 12에서 생성된 탄도판의 V50 성능을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 실시예 9 및 11에서 생성된 탄도판(사격 팩)은 각각 비교예 10 및 12와 비교할 경우 더 낮은 중량에서 유사한 탄도 성능을 나타낸다.
[표 2]
따라서, 본원에 기재된 바와 같은 내탄도성 재료는 부직 섬유 및 재료를 사용하여 기계적으로 얽힌 내탄도성 재료에 비해 개선되었고 많은 장점을 가지며, 여기에는 중량이 더 가벼운 한편, 유사한 탄도 성능을 갖고, 바람직하지 않은 액체(예를 들어, 물, 땀 등)를 흡수하는 데 덜 민감하고, 탄도 용품을 생성하는 직물 롤을 덜 필요로 하고, 제조하기가 더 쉽고 제조 비용이 절감되며, 적은 전체 층 수로 인해 탄도 용품 제조 시 오류 위험이 감소된다는 것이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 다른 실시형태
실시형태 1. 일부 실시형태에서, 고결된 재료는 기계적으로 함께 얽힌 복수의 직조 직물 층을 포함하며, 상기 복수의 직조 직물 층은 섬유를 포함하고, 상기 복수의 직조 직물 층은 부직 섬유 없이 복수의 직조 직물 층의 섬유와 함께 기계적으로 얽히고, 상기 복수의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 복수의 직조 직물 층의 x-y 평면에 수직인 Z 방향으로 연장된다.
실시형태 2. 실시형태 1에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는, 고결된 재료.
실시형태 3. 실시형태 1 또는 2에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 하나의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는, 고결된 재료.
실시형태 4. 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층의 일부 섬유와 기계적으로 얽히는, 고결된 재료.
실시형태 5. 실시형태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층의 일부 섬유와 기계적으로 얽히는, 고결된 재료.
실시형태 6. 실시형태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 니들 고결에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 고결된 재료.
실시형태 7. 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 수력 얽힘에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 고결된 재료.
실시형태 8. 실시형태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 에어 얽힘에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 고결된 재료.
실시형태 9. 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 100개의 층을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 10. 실시형태 9에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 50개의 층을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 11. 실시형태 10에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 25개의 층을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 12. 실시형태 11에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 10개의 층을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 13. 실시형태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 20 g/m2 내지 약 1500 g/m2의 평량을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 14. 실시형태 13에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 50 g/m2 내지 약 1000 g/m2의 평량을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 15. 실시형태 14에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 100 g/m2 내지 약 800 g/m2의 평량을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 16. 실시형태 15에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 130 g/m2 내지 약 500 g/m2의 평량을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 17. 실시형태 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 복수의 얀을 포함하는, 고결된 재료.
실시형태 18. 실시형태 17에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 50 dtex 내지 약 5600 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 19. 실시형태 18에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 50 dtex 내지 약 1500 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 20. 실시형태 19에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 100 dtex 내지 약 850 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 21. 실시형태 17 또는 18에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 1000 dtex 내지 약 3500 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 22. 실시형태 17 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층의 얀은 동일한 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 23. 실시형태 17 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층의 얀과 동일한 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 24. 실시형태 17 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층의 얀과 상이한 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 25. 실시형태 17 내지 21 또는 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층의 얀은 상이한 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 26. 실시형태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 단방향 구성인, 고결된 재료.
실시형태 27. 실시형태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 준단방향 구성인, 고결된 재료.
실시형태 28. 실시형태 1 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 10 g/dtex의 인성을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 29. 실시형태 28에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 15 g/dtex의 인성을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 30. 실시형태 29에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 30 g/dtex의 인성을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 31. 실시형태 30에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 40 g/dtex의 인성을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 32. 실시형태 31에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 50 g/dtex의 인성을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 33. 실시형태 1 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 100 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 34. 실시형태 1 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 150 g/dtex 내지 약 2700 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 35. 실시형태 34에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 200 g/dtex 내지 약 2200 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 36. 실시형태 1 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 5600 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 37. 실시형태 36에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 2500 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 38. 실시형태 37에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 1000 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 39. 실시형태 38에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 100 dtex의 선형 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 40. 실시형태 1 내지 39 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 550%의 파단 신율을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 41. 실시형태 40에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 125%의 파단 신율을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 42. 실시형태 41에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 10%의 파단 신율을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 43. 실시형태 1 내지 42 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 중합체성인, 고결된 재료.
실시형태 44. 실시형태 1 내지 43 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다음 유형의 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 고결된 재료: 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아졸, 폴리에스테르, 그래핀, 스파이더 실크, 탄소 나노튜브, 공중합체, 다성분 섬유 및 이들의 조합.
실시형태 45. 실시형태 1 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다음 유형의 섬유 중 하나 이상으로 이루어진, 고결된 재료: 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아졸, 폴리에스테르, 그래핀, 스파이더 실크, 탄소 나노튜브, 공중합체, 다성분 섬유 및 이들의 조합.
실시형태 46. 실시형태 1 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아졸 섬유, 폴리에스테르 섬유, 그래핀 섬유, 스파이더 실크 섬유, 탄소 나노튜브 섬유, 공중합체 섬유, 다성분 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 고결된 재료.
실시형태 47. 실시형태 1 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하는, 고결된 재료.
실시형태 48. 실시형태 1 내지 44, 46 또는 47 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 폴리에틸렌 섬유를 포함하는, 고결된 재료.
실시형태 49. 실시형태 1 내지 44 또는 46 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 공중합체 섬유를 포함하는, 고결된 재료.
실시형태 50. 실시형태 1 내지 44 또는 46 내지 49 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다성분 섬유를 포함하는, 고결된 재료.
실시형태 51. 실시형태 1 내지 46 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 폴리에틸렌 섬유인, 고결된 재료.
실시형태 52. 실시형태 1 내지 46 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 공중합체 섬유인, 고결된 재료.
실시형태 53. 실시형태 1 내지 46 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다성분 섬유인, 고결된 재료.
실시형태 54. 실시형태 1 내지 53 중 어느 하나에 있어서, 약 0.025 in. 내지 약 4.0 in.의 두께를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 55. 실시형태 54에 있어서, 약 0.10 in. 내지 약 2.0 in.의 두께를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 56. 실시형태 1 내지 55 중 어느 하나에 있어서, 약 0.034 kg/m2 내지 약 9.8 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 57. 실시형태 56에 있어서, 약 0.034 kg/m2 내지 약 3.1 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 58. 실시형태 56에 있어서, 약 0.17 kg/m2 내지 약 9.8 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 59. 실시형태 58에 있어서, 약 0.17 kg/m2 내지 약 2.2 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 60. 실시형태 59에 있어서, 약 0.17 kg/m2 내지 약 0.85 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 고결된 재료.
실시형태 61. 실시형태 1 내지 60 중 어느 하나에 있어서, 약 750 ft/s 내지 약 3000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 62. 실시형태 1 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 약 600 ft/s 내지 약 4000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 63. 실시형태 1 내지 62 중 어느 하나에 있어서, 약 500 ft/s 내지 약 20000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 고결된 재료.
실시형태 64. 실시형태 1 내지 63 중 어느 하나의 고결된 재료를 적어도 하나 포함하는, 물품.
실시형태 65. 실시형태 1 내지 63 중 어느 하나의 고결된 재료를 적어도 하나 포함하는, 내탄도성 물품.
실시형태 66. 실시형태 65에 있어서, 1 내지 5개의 고결된 재료를 포함하는, 내탄도성 물품.
실시형태 67. 실시형태 65에 있어서, 1 내지 50개의 고결된 재료를 포함하는, 내탄도성 물품.
실시형태 68. 실시형태 65에 있어서, 1 내지 100개의 고결된 재료를 포함하는, 내탄도성 물품.
실시형태 69. 일부 실시형태에서, 고결된 재료는 부직 섬유 없이 기계적으로 함께 얽힌 둘 이상의 직조 직물 층을 포함하고, 상기 둘 이상의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 둘 이상의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장된다.
실시형태 70. 일부 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 부직 섬유를 사용하지 않고 둘 이상의 직조 직물 층을 기계적으로 함께 얽어 고결된 재료를 형성하는 단계를 포함한다.
실시형태 71. 실시형태 70에 있어서, 상기 둘 이상의 직조 직물 층을 기계적으로 얽기 전에 상기 둘 이상의 직조 직물 층을 스택 내에 배열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 72. 실시형태 70 또는 71에 있어서, 상기 고결된 재료를 열 처리하고 캘린더링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 73. 실시형태 70 내지 72 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료에 하나 이상의 2차 가공 단계를 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 74. 일부 실시형태에서, 고결된 재료의 형성 방법은 복수의 직조 직물 층을 기계적으로 함께 얽어 고결된 재료를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 직조 직물 층은 섬유를 포함하고, 상기 복수의 직조 직물 층은 부직 섬유 없이 복수의 직조 직물 층의 섬유와 함께 기계적으로 얽히고, 상기 복수의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층의 x-y 평면에 수직인 Z 방향으로 연장된다.
실시형태 75. 실시형태 74에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층을 기계적으로 함께 얽기 전에 상기 복수의 직조 직물 층을 스택 내에 함께 배열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 76. 실시형태 74 또는 75에 있어서, 상기 고결된 재료를 열 처리하고 캘린더링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 77. 실시형태 74 내지 76 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료에 하나 이상의 2차 가공 단계를 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 78. 실시형태 74 내지 77 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는, 방법.
실시형태 79. 실시형태 74 내지 78 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 하나의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는, 방법.
실시형태 80. 실시형태 74 내지 79 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층의 일부 섬유와 기계적으로 얽히는, 방법.
실시형태 81. 실시형태 74 내지 80 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층의 일부 섬유와 기계적으로 얽히는, 방법.
실시형태 82. 실시형태 74 내지 81 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 니들 고결에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 방법.
실시형태 83. 실시형태 74 내지 82 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 수력 얽힘에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 방법.
실시형태 84. 실시형태 74 내지 83 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 에어 얽힘에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 방법.
실시형태 85. 실시형태 74 내지 84 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 100개의 층을 갖는, 방법.
실시형태 86. 실시형태 85에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 50개의 층을 갖는, 방법.
실시형태 87. 실시형태 86에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 25개의 층을 갖는, 방법.
실시형태 88. 실시형태 87에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 10개의 층을 갖는, 방법.
실시형태 89. 실시형태 74 내지 88 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 20 g/m2 내지 약 1500 g/m2의 평량을 갖는, 방법.
실시형태 90. 실시형태 89에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 50 g/m2 내지 약 1000 g/m2의 평량을 갖는, 방법.
실시형태 91. 실시형태 90에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 100 g/m2 내지 약 800 g/m2의 평량을 갖는, 방법.
실시형태 92. 실시형태 91에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 130 g/m2 내지 약 500 g/m2의 평량을 갖는, 방법.
실시형태 93. 실시형태 74 내지 92 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 복수의 얀을 포함하는, 방법.
실시형태 94. 실시형태 93에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 50 dtex 내지 약 5600 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 95. 실시형태 94에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 50 dtex 내지 약 1500 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 96. 실시형태 95에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 100 dtex 내지 약 850 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 97. 실시형태 93 또는 94에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 약 1000 dtex 내지 약 3500 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 98. 실시형태 93 내지 97 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층의 얀은 동일한 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 99. 실시형태 93 내지 98 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층의 얀과 동일한 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 100. 실시형태 93 내지 97 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 얀은 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층의 얀과 상이한 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 101. 실시형태 100에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층의 얀은 상이한 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 102. 실시형태 74 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 단방향 구성인, 방법.
실시형태 103. 실시형태 74 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층은 준단방향 구성인, 방법.
실시형태 104. 실시형태 74 내지 103 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 10 g/dtex의 인성을 갖는, 방법.
실시형태 105. 실시형태 104에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 15 g/dtex의 인성을 갖는, 방법.
실시형태 106. 실시형태 105에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 30 g/dtex의 인성을 갖는, 방법.
실시형태 107. 실시형태 106에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 40 g/dtex의 인성을 갖는, 방법.
실시형태 108. 실시형태 107에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 50 g/dtex의 인성을 갖는, 방법.
실시형태 109. 실시형태 74 내지 108 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 100 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 방법.
실시형태 110. 실시형태 109에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 150 g/dtex 내지 약 2700 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 방법.
실시형태 111. 실시형태 110에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 200 g/dtex 내지 약 2200 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 방법.
실시형태 112. 실시형태 74 내지 111 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 5600 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 113. 실시형태 112에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 2500 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 114. 실시형태 113에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 1000 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 115. 실시형태 114에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 0.1 dtex 내지 약 100 dtex의 선형 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 116. 실시형태 74 내지 115 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 550%의 파단 신율을 갖는, 방법.
실시형태 117. 실시형태 116에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 125%의 파단 신율을 갖는, 방법.
실시형태 118. 실시형태 117에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 10%의 파단 신율을 갖는, 방법.
실시형태 119. 실시형태 74 내지 118 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 중합체성인, 방법.
실시형태 120. 실시형태 74 내지 119 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다음 유형의 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 방법: 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아졸, 폴리에스테르, 그래핀, 스파이더 실크, 탄소 나노튜브, 공중합체, 다성분 섬유 및 이들의 조합.
실시형태 121. 실시형태 74 내지 120 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다음 유형의 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 방법: 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아졸, 폴리에스테르, 그래핀, 스파이더 실크, 탄소 나노튜브, 공중합체, 다성분 섬유 및 이들의 조합.
실시형태 122. 실시형태 74 내지 121 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아졸 섬유, 폴리에스테르 섬유, 그래핀 섬유, 스파이더 실크 섬유, 탄소 나노튜브 섬유, 공중합체 섬유, 다성분 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
실시형태 123. 실시형태 74 내지 120 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 아라미드 섬유를 포함하는, 방법.
실시형태 124. 실시형태 74 내지 120 또는 123 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 폴리에틸렌 섬유를 포함하는, 방법.
실시형태 125. 실시형태 74 내지 120, 123 또는 124 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 공중합체 섬유를 포함하는, 방법.
실시형태 126. 실시형태 74 내지 120 또는 123 내지 125 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다성분 섬유를 포함하는, 방법.
실시형태 127. 실시형태 74 내지 121 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 폴리에틸렌 섬유인, 방법.
실시형태 128. 실시형태 74 내지 121 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 공중합체 섬유인, 방법.
실시형태 129. 실시형태 74 내지 121 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 다성분 섬유인, 방법.
실시형태 130. 실시형태 74 내지 129 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.025 in. 내지 약 4.0 in.의 두께를 갖는, 방법.
실시형태 131. 실시형태 130에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.10 in. 내지 약 2.0 in.의 두께를 갖는, 방법.
실시형태 132. 실시형태 74 내지 131 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.034 kg/m2 내지 약 9.8 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 133. 실시형태 132에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.034 kg/m2 내지 약 3.1 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 134. 실시형태 74 내지 132 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.17 kg/m2 내지 약 9.8 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 135. 실시형태 134에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.17 kg/m2 내지 약 2.2 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 136. 실시형태 135에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 0.17 kg/m2 내지 약 0.85 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 방법.
실시형태 137. 실시형태 74 내지 136 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 750 ft/s 내지 약 3000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 방법.
실시형태 138. 실시형태 74 내지 136 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 600 ft/s 내지 약 4000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 방법.
실시형태 139. 실시형태 74 내지 136 중 어느 하나에 있어서, 상기 고결된 재료는 약 500 ft/s 내지 약 20000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 방법.
본 발명의 여러 실시형태에 대해 전술하였지만, 그러한 실시형태는 예로서 제시된 것이고 이에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 형태 및 상세 부분에서 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 자명할 것이다. 따라서, 전술한 예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 다른 실시형태도 청구범위에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본원에 설명된 예시적인 실시형태들이 조합되어 다른 실시형태를 형성할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 전술한 설명을 통해, 당업자는 대안적인 실시형태에서 본 발명을 구현하는 방법을 명확하게 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 전술한 임의의 예시적인 실시형태에 제한되지 않아야 한다.
신규한 것으로 청구되고 미국 특허증에 의해 보호받고자 하는 것은 다음과 같다.

Claims (20)

  1. 기계적으로 함께 얽힌 복수의 직조 직물 층을 포함하는 고결된 재료로서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 섬유를 포함하고,
    상기 복수의 직조 직물 층은 부직 섬유 없이 상기 복수의 직조 직물 층의 섬유와 함께 기계적으로 얽히고,
    상기 복수의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층의 x-y 평면에 수직인 Z 방향으로 연장되는,
    고결된 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는, 고결된 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층 중 하나의 직조 직물 층의 적어도 일부 섬유는 상기 복수의 직조 직물 층 중 적어도 두 개의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는, 고결된 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 니들 고결에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 고결된 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 수력 얽힘에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 고결된 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 에어 얽힘에 의해 기계적으로 함께 얽히는, 고결된 재료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 약 2 내지 약 50개의 층을 갖는, 고결된 재료.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층의 각각의 직조 직물 층은 약 20 g/m2 내지 약 1500 g/m2의 평량을 갖는, 고결된 재료.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 단방향 구성인, 고결된 재료.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층은 준단방향 구성인, 고결된 재료.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 10 g/dtex의 인성을 갖는, 고결된 재료.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 적어도 약 100 g/dtex의 인장 모듈러스를 갖는, 고결된 재료.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 약 1 내지 약 550%의 파단 신율을 갖는, 고결된 재료.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 중합체성인, 고결된 재료.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 직조 직물 층의 섬유는 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아졸, 폴리에스테르, 그래핀, 스파이더 실크, 탄소 나노튜브, 공중합체, 다성분 섬유 및 이들의 조합과 같은 유형의 섬유 중 하나 이상을 포함하는, 고결된 재료.
  16. 제1항에 있어서,
    약 0.025 in. 내지 약 4.0 in.의 두께를 갖는, 고결된 재료.
  17. 제1항에 있어서,
    약 0.034 kg/m2 내지 약 9.8 kg/m2의 면 밀도를 갖는, 고결된 재료.
  18. 제1항에 있어서,
    약 500 ft/s 내지 약 20000 ft/s의 MIL STD-662F에 따른 V50을 갖는, 고결된 재료.
  19. 제1항의 고결된 재료를 적어도 하나 포함하는, 물품.
  20. 부직 섬유 없이 기계적으로 함께 얽힌 둘 이상의 직조 직물 층을 포함하는 고결된 재료로서,
    상기 둘 이상의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 직조 직물 층의 일부 섬유는 상기 둘 이상의 직조 직물 층 중 적어도 하나의 다른 직조 직물 층으로 Z 방향으로 연장되는,
    고결된 재료.
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