KR20240136593A - Lightweight bulletproof for multiple high-speed bullets - Google Patents
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Abstract
방탄복, 헬멧, 가슴받이, 헬리콥터 좌석, 파편 차폐물 및 다른 적용에서 다수 고속 탄환에 대한 방탄, 충격 흡수 및 내관통성의 용도를 갖는 섬유 강화 물품에 관한 것이다. 상기 물품은 적어도 전면 적층물과 제2 적층물을 포함하며, 상기 전면 적층물은 중합체 매트릭스 내의 강한 무기 섬유의 적어도 하나의 플라이를 포함하고, 상기 제2 적층물은 중합체 매트릭스 내의 강한 중합체 섬유의 적어도 하나의 플라이를 포함 한다.A fiber-reinforced article having the use of ballistic protection, shock absorption and penetration resistance against multiple high-velocity rounds in body armor, helmets, chest plates, helicopter seats, fragment shields and other applications. The article comprises at least a front laminate and a second laminate, the front laminate comprising at least one ply of strong inorganic fibers within a polymer matrix and the second laminate comprising at least one ply of strong polymer fibers within a polymer matrix.
Description
본 발명은 방탄복(body armor), 헬멧, 가슴받이(breast plates), 헬리콥터 좌석, 파편 차폐물(spallshield) 및 다른 적용에서 다수 고속 탄환에 대한 방탄, 충격 흡수 및 내관통성의 용도를 갖는 섬유 강화 물품(fiber reinforced articles)에 관한 것이다.The present invention relates to fiber reinforced articles having uses for providing bulletproof, shock absorbing and penetration resistance against multiple high velocity projectiles in body armor, helmets, breast plates, helicopter seats, spallshields and other applications.
약 1000 ft/sec(305 m/sec) 속도의 권총 탄약에 대한 보호를 위해 설계된 현대적인 방탄복은, 통상 유연한 다발로 함께 겹쳐 쌓은 섬유 부직포 시트들 또는 직물의 얇은 층들로부터 형성된다. 그러나, 2000 ft/sec(610 m/sec)를 넘는 속도를 갖는 무거운 소총 탄환으로부터 보호하기 위해 설계된 방탄복은, 중량, 두께, 유연성, 다중 타격 성능(multiple hit performance), 일시적 변형(둔상: blunt trauma) 및 내구성의 대립하는 요건들을 만족시키기 위해 일반적으로 더 복잡한 구조를 요한다. 방탄복은 탄환을 변형시키거나 탄환의 에너지를 흡수하기 위해 단단한 전면부 및/또는 후면부 요소를 포함할 수 있다. 금속에 비하여 높은 경고와 낮은 밀도를 갖고 있기 때문에, 세라믹 등의 무기 재료가 이러한 방탄복에 사용되게 되었다. 통상 사용되는 세라믹 형태의 플레이트 및 타일은 탄환을 변형하는 과정에서 분쇄되어(산산조각이 남) 이후의 탄환 충격에 대해서는 비교적 보호를 거의 제공하지 못하게 된다. 이러한 문제는 특히 방탄복을 관통하도록 설계된 강 관통자(steel penetrator)를 포함할 경우 분명히 나타난다.대부분 소총 탄환에 대한 보호 또는 다중 타격 성능에 관한 것은 아니지만,종래기술에서 기술하는 많은 방탄 구조가 있다. 미국특허 제4,111,097호는, 발포 플라스틱(foamed plastic) 내에 강철 및 텅스텐 와이어 메시를 포함하는 적층된 다층 방탄품(armor)을 기술하고 있다. 미국특허 제4,868,040호는 전면 직물 복합재, 세라믹 타일 에너지 흡수체 및 후면 직물 복합재를 포함하는 3요소 복합재를 기술하고 있다. 미국특허 제5,221,807호는 규칙적인 셀 어레이를 갖는 전면 세라믹 플레이트, 벌집 구조를 갖는 중간층 및 Keblar® 섬유, 세라믹 매트릭스 복합재 또는 강재일 수 있는 후면 플레이트를 포함하는 방탄품을 기술하고 있다. 미국특허 제5,545,455호는, 섬유 거들(girdle)에 의해 연속적으로 둘러싸이고 그 거들과 함께 매여진 중합체 섬유층을 포함하는 단단한 복합재를 기술하고 있다. 상기 매는 섬유는 무기 섬유일 수 있다. 미국특허 제5,456,156호는 금속 강화 세라믹과 백업 플레이트를 포함하는 방탄품을 기술하고 있다. 미국특허 제5,635,288호는 세라믹, 강철, 유리, 알루미늄, 티타늄 또는 흑연으로 이루어진 단일체 전면 플레이트와, 외측면에서 플라스틱 필름에 의해 접합된 무방향성의 중합체 섬유를 구비하는 후면층을 포함하는 단단한 복합재를 기술하고 있다.미국특허 제5,677,029호는, 다수의 솔깃(seam)이 형성되어 이 솔깃 방향을 따라 방탄품이 유연하게 되도록 배치된 격자모양의 삼각형 또는 육각형 형상의 경질체(hard body)들을 포함하는 표면을 갖는 유연한 섬유복합재 방탄품을 기술하고 있다. 상기 경질체들은 중합체 또는 무기 섬유로 강화될 수 있다. 미국특허 제6,035,438호는, 고강도 섬유층들 사이에 샌드위치된 비늘 모양으로 겹쳐진 패턴으로 레이아웃된 세라믹 디스크들을 포함하는 방탄복을 기술하고 있다. 미국특허 제6,510,777호는 유사한 구조의 차량 장갑(vehiclearmor)을 기술하고 있다. 미국특허 제6,127,291호는, 중합체 또는 무기 방탄 섬유의 직조된 서브플라이 (sub-plies)를 포함하는 유연성 있는 내관통성 복합재를 기술하고 있다. 미국특허 제6,323,145 B1호는 고강도 중합체 또는 무기 섬유의 내관통성 교락사(interlaced yarn) 구조를 기술하고 있다. 미국특허 제6,389,594호는 수지 엔크로저(resin enclosure)에 의해 적어도 10기압의 등압 하에 유지되는 세라믹 플레이트를 구비한 방탄품을 기술하고 있다.미국특허 제6,408,733 B1호는 단일체 세라믹 전면 요소와 아라미드(aramid) 섬유 보합재 기판을 포함하는 다중 탄환 보호를 위한 방탄품을 기술하고 있다. 미국특허 제6,532,857 B1호는 서로 이격된 엘라스토머 밀봉의(elastomer-encapsulated) 세라믹 타일들과 선택적인 금속 안감 플레이트(metal backing plate)를 포함하는 세라믹 어레이 방탄품을 기술하고 있다. 미국특허 제6,601,497 B2호는, 포장재 내에 갇힌 다각형 세라믹 타일을 포함하는 방탄품 구성요소를 기술하고 있는데, 상기 포장재는 고강도 섬유, 중합체 복합재 매트릭스 내의 고강도 섬유, 금속 매트릭스 내의 고강도 섬유, 고강도 금속 밴드, 및 고강도 금속 와이어중 하나를 포함할 수 있다.미국특허출원공보 제2001/0053645 A1호는, 적어도 하나의 경질 방탄층과 적어도 하나의 섬유 방탄층를 포함하는 다층 방탄품을 기술하고 있는데, 상기 공보에서 하나의 섬유 플라이(ply)의 섬유들은 인접한 섬유플라이의 섬유들과 45°미만의 각도를 이룬다. 상기 경질 방탄층의 재료는 금속, 금속/세라믹 복합재, 세라믹, 경화된 중합체 또는 이들의 조합이다.상술한 특허들에 기술된 각 물품들은 종래기술에서의 개선을 나타낸다. 그러나, 상술한 특허들 중 어느 것도 본 발명의 물품의 특정 구조를 기술하고 있지 않으며, 본 발명에 의해 충족되는 필요를 모두 만족시킬수는 없다. 본 발명의 주목적은, 고속 탄환에 대해 다중 타격 능력을 갖는 경량의, 방탄성 및 내관통성 복합재를 제공하는 것이다.Modern body armor designed to protect against handgun bullets traveling at about 1000 ft/sec (305 m/sec) is typically formed from thin layers of woven fabric or sheets of fibers laminated together in a flexible bundle. However, body armor designed to protect against heavy rifle bullets traveling at over 2000 ft/sec (610 m/sec) typically requires more complex structures to meet the competing requirements of weight, thickness, flexibility, multiple hit performance, blunt trauma, and durability. Body armor may include rigid front and/or back elements to deform the bullet or absorb its energy. Ceramics and other inorganic materials have been used in such body armor because of their high strength and low density compared to metals. Ceramic plates and tiles, which are commonly used, are pulverized (shattered) during the deformative process, providing relatively little protection against subsequent bullet impact. These issues are particularly evident when involving steel penetrators designed to penetrate body armor. There are many armor structures described in the prior art, although most are not directed to protection against rifle bullets or multi-hit performance. U.S. Patent No. 4,111,097 describes a laminated multilayer armor comprising steel and tungsten wire mesh within foamed plastic. U.S. Patent No. 4,868,040 describes a three-component composite comprising a face fabric composite, a ceramic tile energy absorber, and a back fabric composite. U.S. Patent No. 5,221,807 describes an armor comprising a face ceramic plate having a regular cell array, a middle layer having a honeycomb structure, and a back plate which may be Keblar® fibers, a ceramic matrix composite, or steel. U.S. Patent No. 5,545,455 describes a rigid composite comprising a polymer fiber layer continuously surrounded by and bound with a fiber girdle. The bound fibers may be inorganic fibers. U.S. Patent No. 5,456,156 describes a bulletproof article comprising a metal reinforced ceramic and a backing plate. U.S. Patent No. 5,635,288 describes a rigid composite comprising a monolithic face plate of ceramic, steel, glass, aluminum, titanium or graphite and a backing layer comprising non-directional polymer fibers bonded on the outer surface by a plastic film. U.S. Patent No. 5,677,029 describes a flexible fiber composite bulletproof article having a surface comprising a latticework of triangular or hexagonal hard bodies arranged such that a plurality of seams are formed therein so that the article is flexible along the direction of the seams. The hard bodies may be reinforced with polymeric or inorganic fibers. U.S. Patent No. 6,035,438 describes a body armor comprising ceramic discs laid out in a scale-like overlapping pattern sandwiched between layers of high-strength fibers. U.S. Patent No. 6,510,777 describes a similarly constructed vehiclearmor. U.S. Patent No. 6,127,291 describes a flexible penetration-resistant composite comprising woven sub-plies of polymeric or inorganic ballistic fibers. U.S. Patent No. 6,323,145 B1 describes a penetration-resistant interlaced yarn structure of high-strength polymeric or inorganic fibers. U.S. Patent No. 6,389,594 describes a bulletproof armor having ceramic plates maintained under an isobaric pressure of at least 10 atmospheres by a resin enclosure. U.S. Patent No. 6,408,733 B1 describes a bulletproof armor for multiple bullet protection comprising a monolithic ceramic face element and an aramid fiber composite substrate. U.S. Patent No. 6,532,857 B1 describes a ceramic array bulletproof armor comprising spaced apart elastomer-encapsulated ceramic tiles and an optional metal backing plate. U.S. Patent No. 6,601,497 B2 describes a bulletproof article component comprising polygonal ceramic tiles encased in a packaging material, wherein the packaging material can include one of: high strength fibers, high strength fibers in a polymer composite matrix, high strength fibers in a metal matrix, high strength metal bands, and high strength metal wires. U.S. Patent Application Publication No. 2001/0053645 A1 describes a multilayer bulletproof article comprising at least one rigid ballistic layer and at least one fiber ballistic layer, wherein the fibers of one fiber ply are at an angle of less than 45 degrees with the fibers of an adjacent fiber ply. The material of the rigid ballistic layer is metal, a metal/ceramic composite, a ceramic, a cured polymer, or a combination thereof. Each of the articles described in the aforementioned patents represents an improvement over the prior art. However, none of the aforementioned patents discloses the specific structure of the article of the present invention and none of them can satisfy all of the needs satisfied by the present invention. The primary purpose of the present invention is to provide a lightweight, bulletproof and penetration-resistant composite material having multiple hit capabilities against high-velocity bullets.
sd본 명세서에서 사용되는 "섬유 망상조직(fiber network)" 또는 "망상조직(network)"은, 예정된 배치로 배열되거나 함께 그룹핑되어 꼬인 또는 꼬이지 않은 실(yarn)을 형성하고, 그 복수의 실이 예정된 배치로 배열되는 복수의 섬유를 나타낸다. 섬유 망상조직은 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 섬유 또는 실은, 펠트(felt), 니트(knit), 꼬아진 끈(braid), 직물(weave), 무작위 방향의 부직포(예컨대 에어레이 (air-laid)) 또는 무방향성의 부직포로서 형성되거나, 임의의 종래 방법에 의한 망상조직으로 형성될 수 있다. 특히 바람직한 망상조직 구성에 따르면, 섬유들은, 망상조직층의 길이 방향(longitudinaldirection)을 따라 실질적으로 서로 평행하게 되도록 무방향으로 배열된다. 그러나, 이는, 본 기술분야에서 알려진 바와 같이, 다른 섬유들을 안정화시키기 위해 비실질적인 수의 평행한 섬유들 및/또는 비평행한 섬유들의 사용을 배제하는 것을 의도하는 것은 아니다.추가 실시예에서, 본 발명의 물품은,정면으로 마주보도록 결합된, 상술한 바와 같은 a) 전면 적층물 및 b) 제2 적층물과 함께, c) 상기 제2 적층물과 정면으로 마주보도록 적층된 제2 적층물을 포함한다.또한 제3 적층물은, 하나 이상의 플라이를 포함하고, 각각의 플라이는 매트릭스를 포함하지 않은 망상조직에서 중합체 섬유의 복수의 라미나들을 포함한다. 상기 중합체 섬유는 적어도 17 g/d의 강도를 갖고, 일플라이는 동일한 조성과 구조를 갖는 라미나들에 의해 한정되고, 인접한 플라이들 내의 라미나들과는 조성 및/또는 구조가 다르다.As used herein, the term "fiber network" or "network" refers to a plurality of fibers arranged in a predetermined arrangement or grouped together to form a twisted or non-twisted yarn, the plurality of yarns being arranged in a predetermined arrangement. The fiber network may have various structures. For example, the fibers or yarns may be formed as a felt, a knit, a braid, a weave, a randomly oriented nonwoven (e.g., air-laid) or a non-directional nonwoven, or may be formed into a network by any conventional method. In a particularly preferred network configuration, the fibers are arranged non-directionally so as to be substantially parallel to one another along the longitudinal direction of the network layer. However, this is not intended to preclude the use of an impractical number of parallel fibers and/or non-parallel fibers to stabilize other fibers, as is known in the art. In a further embodiment, an article of the present invention comprises a) a face laminate as described above, and b) a second laminate, wherein the first laminate and c) a second laminate are laminated face-to-face with the second laminate, and a third laminate further comprises one or more plies, each ply comprising a plurality of laminae of polymeric fibers in a network structure that does not include a matrix, wherein the polymeric fibers have a tenacity of at least 17 g/d, wherein each ply is defined by laminae having the same composition and structure and differing in composition and/or structure from laminae in adjacent plies.
본 명세서에서 사용되는 "섬유 망상조직(fiber network)" 또는 "망상조직(network)"은, 예정된 배치로 배열되거나 함께 그룹핑되어 꼬인 또는 꼬이지 않은 실(yarn)을 형성하고, 그 복수의 실이 예정된 배치로 배열되는 복수의 섬유를 나타낸다. 섬유 망상조직은 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 섬유 또는 실은, 펠트(felt), 니트(knit), 꼬아진 끈(braid), 직물(weave), 무작위 방향의 부직포(예컨대 에어레이 (air-laid)) 또는 무방향성의 부직포로서 형성되거나, 임의의 종래 방법에 의한 망상조직으로 형성될 수 있다. 특히 바람직한 망상조직 구성에 따르면, 섬유들은, 망상조직층의 길이 방향(longitudinaldirection)을 따라 실질적으로 서로 평행하게 되도록 무방향으로 배열된다. 그러나, 이는, 본 기술분야에서 알려진 바와 같이, 다른 섬유들을 안정화시키기 위해 비실질적인 수의 평행한 섬유들 및/또는 비평행한 섬유들의 사용을 배제하는 것을 의도하는 것은 아니다.가추 실시예에서, 본 발명의 물품은,정면으로 마주보도록 결합된, 상술한 바와 같은 a) 전면 적층물 및 b) 제2 적층물과 함께, c) 상기 제2 적층물과 정면으로 마주보도록 적층된 제2 적층물을 포함한다.또한 제3 적층물은, 하나 이상의 플라이를 포함하고, 각각의 플라이는 매트릭스를 포함하지 않은 망상조직에서 중합체 섬유의 복수의 라미나들을 포함한다. 상기 중합체 섬유는 적어도 17 g/d의 강도를 갖고, 일플라이는 동일한 조성과 구조를 갖는 라미나들에 의해 한정되고, 인접한 플라이들 내의 라미나들과는 조성 및/또는 구조가 다르다.또다른 실시예에서, 본 발명의 물품은,정면으로 마주보도록 결합된, 상술한 바와 같은 a) 전면 적층물 및 b) 제2 적층물과 함께, c) 상기 제2 적 층물과 정면으로 마주보도록 결합된 제3 적층물을 포함한다.As used herein, "fiber network" or "network" refers to a plurality of fibers arranged in a predetermined arrangement or grouped together to form a twisted or non-twisted yarn, the plurality of yarns being arranged in a predetermined arrangement. The fiber network can have various structures. For example, the fibers or yarns can be formed as a felt, a knit, a braid, a weave, a randomly oriented nonwoven (e.g., air-laid) or a non-directional nonwoven, or can be formed into a network by any conventional method. In a particularly preferred network configuration, the fibers are arranged non-directionally so as to be substantially parallel to one another along the longitudinal direction of the network layer. However, this is not intended to preclude the use of an impractical number of parallel fibers and/or non-parallel fibers to stabilize other fibers, as is known in the art. In a further embodiment, an article of the present invention comprises a) a face laminate as described above, and b) a second laminate, c) a second laminate laminated face-to-face with said second laminate, and a third laminate comprising one or more plies, each ply comprising a plurality of laminae of polymeric fibers in a network structure that does not include a matrix, wherein the polymeric fibers have a tenacity of at least 17 g/d, and wherein each ply is defined by laminae having the same composition and structure and differing in composition and/or structure from the laminae in adjacent plies. In yet another embodiment, an article of the present invention comprises a) a face laminate as described above, and b) a second laminate, and c) a third laminate laminated face-to-face with said second laminate.
본 발명은, a) 하나 이상의 플라이(ply: 겹)를 포함하는 전면 적층물(frontal laminate) - 상기 전면 적층물은 중합체 매트릭스 내의 무방향성(undirectional) 무기 섬유의 복수의 라미나들(laminae)을 포함하고, 일 플라이 내의 상기 라미나들은 동일한 조성과 구조를 갖고, 상기 전면 적층물의 인접한 플라이들 내의 상기 라이나들 밀도를 갖는 필라멘트를 구비하고, 각 라미나 내의 상기 섬유 방향은 인접한 라미나들 내의 섬유 방향과 각도를 이룸 - ; 및 b) 상기 전면 적층물과 정면으로 마주보도록 결합된 제2 적층물 - 상기 제2 적층물은 하나 이상의 플라이를 포함하고, 각 플라이는 망상 조직(network)의 중합체 섬유의 복수의 라미나들을 포함하고, 상기 중합체 섬유는 적어도 17 g/d의 강도를 갖고, 상기 망상 조직은 선택적으로 중합체 매트릭스 물질을 포함하고, 상기 제2 적층물 내의 일 플라이는 동일한 조성과 구조를 갖는 라미나들에 의해 한정되고, 인접한 플라이들 내의 라미나들의 조성 및/또는 구조와는 다름 - ;를 포함하는 방탄 및 내관통성 물품이다.The present invention is a ballistic and penetration resistant article comprising: a) a frontal laminate comprising one or more plies, said frontal laminate comprising a plurality of laminae of undirectional inorganic fibers within a polymeric matrix, said laminae within a ply having the same composition and structure and having filaments having the density of the fibers within adjacent plies of said frontal laminate, said fiber direction within each laminae being at an angle to the fiber direction within the adjacent laminae; and b) a second laminate joined face-to-face with said frontal laminate, said second laminate comprising one or more plies, each ply comprising a plurality of laminae of polymeric fibers in a network, said polymeric fibers having a strength of at least 17 g/d, said network optionally comprising a polymeric matrix material, wherein a ply within said second laminate is defined by laminae having the same composition and structure and differing in composition and/or structure from the laminae within adjacent plies.
도 1은 전면 적층물 내에 일 플라이의 무방향성 무기 섬유와, 제2 적층물 내에 일 플라이의 중합체 섬유를 갖는 본 발명의 물품의 2-플라이(2-ply) 실시예의 단면도이다.도 2는 전면 적층물 내에 각 플라이가 서로 다른 조성 또는 구조를 갖는 2개 플라이의 무방향성 무기 섬유와, 제2 적층물 내에 각 플라이가 서로 다른 조성 또는 구조를 갖는 2개 플라이의 중합체 섬유와, 제3 적층물 내에 1개 플라이의 무기 섬유를 갖는 본 발명의 물품의 5-플라이 실시예의 단면도이다. 도 3은,a) 무방향성 무기 섬유의 전면 플라이, 티타늄 금속 플레이트로 된 제2 플라이 및 무방향성 무기 섬유의 제3 플라이로 이루어진 전면 적층물 - 상기 티타늄 금속 플레이트 전면 및 제3 플라이에 의해 모든 표면상에 매립됨 - ; b) 일 플라이의 중합체 섬유로 된 제2 적층물; 및 c) 상기 제2 적층물에서의 조성 또는 구조와 다른 조성 또는 구조를 갖는 일 플라이의 중합체 섬유로 된 제3 적층물을 갖는 본 발명의 물품의 5-플라이 실시예의 단면도이다. 도 4는 라미나 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a two-ply embodiment of an article of the present invention having one ply of non-directional inorganic fibers in a front laminate and one ply of polymeric fibers in a second laminate; FIG. 2 is a cross-sectional view of a five-ply embodiment of the article of the present invention having two plies of non-directional inorganic fibers, each ply having a different composition or structure in the front laminate, two plies of polymeric fibers, each ply having a different composition or structure in the second laminate, and one ply of inorganic fibers in a third laminate; FIG. 3 is a cross-sectional view of a) a front laminate comprising a face ply of non-directional inorganic fibers, a second ply of titanium metal plates, and a third ply of non-directional inorganic fibers, said titanium metal plates being embedded on all surfaces by the face and third ply; and b) a second laminate comprising one ply of polymeric fibers; and c) a third laminate made of polymer fibers of one ply having a composition or structure different from that of the second laminate. FIG. 4 is a schematic diagram of a laminar manufacturing process.
본 발명은 방탄복, 헬멧, 가슴받이, 헬리콥터 좌석, 파편 차폐물 및 다른 적용에 있어서 다수 고속 탄환에 대한 방탄, 충격 흡수 및 내관통성의 용도를 갖는 섬유 강화 물품이다. 본 발명은,정면으로 마주보도록 결합된 a) 전면 적층물 및 b) 제2 적층물을 포함하는 방탄 및 내관통성 물품이다. 상기 전면 적층물은 하나 이상의 플라이를 포함하며, 그 중 전면 플라이는 매트릭스 내에 무방향성 무기 섬유의 복수의 라미나들을 포함한다. 플라이(a ply)는 동일한 조성 및 구조를 갖는 라미나들에 의해 한정되고, 인접한 플라이의 라미나들과는 조성 및/또는 구조가 다르다. 상기 무기 섬유는 적어도 2.0 GPa의 인장 강도와 4.0 g/cm 미만의 밀도를 갖는 필라멘트를 포함한다. 각 라이나 내의 섬유 방향은 인접한 라미나들 내의 섬유 방향과 각도를 이룬다.제2 적층물은 하나 이상의 플라이를 포함하고, 그 각각의 플라이는 망상조직 내에서 중합체 섬유의 복수의 라미나들을 포함한다. 이 중합체 섬유는 적어도 17 g/d의 강도를 갖는다. 상기 망상조직은 선택적으로 매트릭스 물질을 포함한다. 플라이는 동일한 조성과 구조를 갖는 라미나들에 의해 한정되고, 인접한 플라이들의 라미나들과는 조성 및/또는 구조가 다르다. 본 명세서에서 사용되는 "적층물(laminate)"은 겹쳐놓여진 시트형 요소들이 예를 들어, 엣지를 따라 꿰매 거나 코너부를 꿰맴으로써 느슨하게 결합되거나, 혹은 예를 들어, 전체 면적을 접합함으로써 단단하게 결합되거나, 혹은 예를 들어 스테이플러로 매거나, 리벳으로 고정시키거나, 꿰매거나, 부분적으로 접합하거나 또는 다른 적절한 수단을 사용하여 임의의 중간 수준으로 결합된 구조를 나타낸다. 본 발명의 목적을 위해, 섬유는 길이 치수가 폭 및 두께의 가로 치수보다 훨씬 더 큰 긴 물체이다. 따라서, 본 명세서에서의 "섬유"는 연속적인 또는 비연속적인 길이로 규칙적인 또는 불규칙적인 단면을 갖는 하나 또는 복수의 필라멘트, 리본, 스트립(strips) 등을 포함한다.The present invention is a fiber-reinforced article having the use of bullet-proofing, shock-absorbing and penetration-resistant against a number of high-velocity rounds in body armor, helmets, chest plates, helicopter seats, shrapnel shields and other applications. The present invention is a bullet-proof and penetration-resistant article comprising a) a front laminate and b) a second laminate, joined face-to-face. The front laminate comprises one or more plies, the front ply comprising a plurality of laminae of non-directional inorganic fibers within a matrix. A ply is defined by laminae having the same composition and structure and differing in composition and/or structure from the laminae of adjacent plies. The inorganic fibers comprise filaments having a tensile strength of at least 2.0 GPa and a density of less than 4.0 g/cm. The fiber direction within each liner is at an angle to the fiber direction within adjacent laminae. The second laminate comprises one or more plies, each of the plies comprising a plurality of laminae of polymeric fibers within a network. The polymeric fibers have a strength of at least 17 g/d. The above network optionally comprises a matrix material. The plies are defined by laminae of identical composition and structure, and differ in composition and/or structure from the laminae of adjacent plies. As used herein, a "laminate" refers to a structure in which overlapping sheet-like elements are loosely joined, for example, by stitching along the edges or stitching at the corners, or are tightly joined, for example, by bonding the entire surface area, or are joined at any intermediate level, for example, by staples, riveting, stitching, partially bonding, or by other suitable means. For the purposes of the present invention, a fiber is an elongated body whose length dimension is much greater than its transverse dimensions of width and thickness. Accordingly, a "fiber" as used herein includes one or more filaments, ribbons, strips, etc., of continuous or discontinuous length and having a regular or irregular cross-section.
Claims (1)
b) 상기 전면 적층물과 정면으로 마주보도록 결합된 제2 적층물 - 상기 제2 적층물은 하나 이상의 플라이를 포함하고, 각 플라이는 망상 조직 내의 중합체 섬유의 복수의 라미나들을 포함하고, 상기 중합체 섬유는 적어도 17 g/d의 강도를 갖고, 상기 망상 조직은 선택적으로 매트릭스 물질을 포함하고, 일 플라이 내의 상기 라미나들은 동일한 조성과 구조를 갖고, 상기 제2 적층물의 인접한 플라이들 내의 라미나들은 조성 및/또는 구조가 다름 - ;을 포함하는 물품.a) a face laminate comprising one or more plies, wherein one of the plies is a face ply comprising a plurality of laminae of non-directional inorganic fibers within a polymer matrix, wherein the laminae within one ply have the same composition and structure and the laminae within adjacent plies of the face laminate have different compositions and/or structures, wherein the inorganic fibers comprise filaments having a tensile strength of at least 2.0 GPa and a density of less than 4.0 g/cm, and wherein the fiber direction within each lamina forms an angle with the fiber direction within adjacent laminae.
b) an article comprising a second laminate joined to face said front laminate, said second laminate comprising one or more plies, each ply comprising a plurality of laminae of polymer fibers in a network structure, said polymer fibers having a strength of at least 17 g/d, said network structure optionally comprising a matrix material, wherein said laminae within a ply have the same composition and structure and wherein laminae within adjacent plies of said second laminate have different compositions and/or structures;
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