МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАЩИТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1997 года по МПК F41H1/02 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты и может быть использовано, в частности в пулезащитных материалах для изготовления легких броневых жилетов из композиционных материалов, предназначенных для защиты от пистолетных пуль и холодного оружия.

Известны материалы на основе синтетических волокон в виде пакета слоев ткани, применяемых для легких бронежилетов. Так, известен материал жилета их толстых слоев ткани "кевлар", имеющий поверхностную плотность 6,4 кг/м₂ (журнал" Military Technology", У. XIII, J 3, р. 72-85).

Известен материал (заявка ЕР N 0131447, кл. F 41 H 1/02, 1985), содержащий слои ткани из арамидных волокон с легковесным слоем между ними, скрепленные прошивными нитями.

Известен также материал для индивидуальных защитных средств, состоящий из слоев ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями (авт.св. СССР N 1820172, кл. F 41 Н 1/02, 1993).

Известные материалы-аналоги уменьшают количество пробитий до 50 запреградное воздействие, выраженное величиной глубины вмятия 45 50 мм на непробитых участках, в большинстве случаев приводит к травматическим последствиям. Минимальный процент пробитий, достигнутый на материале по (авт.св. N 1820172), равен 2-3 запреградная величина глубины вмятия составляет 21-25 мм. Однако при использовании и этого материала не исключается вероятность травматического воздействия, так как материал имеет возможность вытяжки в поперечном направлении.

Механическое увеличение количества слоев ткани из полипараарамидных нитей приводит к значительному увеличению поверхностной плотности материала, переутяжелению и удорожанию жилетов.

Основной задачей разработки является создание такого материала для индивидуальных защитных средств, использование которых позволило бы устранить указанные недостатки, исключило бы их пробитие и уменьшило запреградное воздействие, травматизм, обеспечило минимальную его стоимость.

Цель изобретения повышение надежности и эффективности использования. Задача и указанная цель изобретения достигаются за счет изменения структуры легковесных слоев материала, придания им улучшенных свойств, новых объемных соотношений армирующих элементов и минимизации суммарной поверхностной плотности слоев материала.

Для этого в материале для индивидуальных защитных средств, состоящем из слоев ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями, его легковесные слои выполнены в виде перекрестно расположенных, переплетенных одноосноориентированных плоских полипропиленовых лент, с подслоем из не тканых хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон, в объемном соотношении лент и волокон от 1:1 до 1:0,4 с их разрывным относительным удлинением, в 4-12 раз превышающим разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию 7,6 11,0 при суммарной поверхностной плотности всех слоев 4,6 6,6 кг/м₂.

Отличительными особенностями материала для индивидуальных защитных средств являются следующие:
выполнение его легковесных слоев в виде перекрестно расположенных переплетенных плоских полипропиленовых лент;
одноосно ориентированных;
наличие в легковесном слое подслоя;
из нетканых, хаотично расположенных в его плоскости;
полипропиленовых волокон;
разрывное относительное удлинение полипропиленовых лент и волокон, в 4-12 раз превышающее разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей,
объемное соотношение лент и волокон от 1:1 до 1:0,4, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию 7,6 11,0 при суммарной поверхностной плотности всех слоев материала 4,6 6,6 кг/м₂.

Критерий плотности структуры ткани N•T/S,
где N суммарное количество нитей основы и утка;
Т линейная плотность ткани, г/км;
S поверхностная плотность ткани, г/м₂.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и достижение цели изобретения, являются существенными, так как исключение объемного соотношения полипропиленовых лент и волокон в легковесном слое и невыполнения лент плоскими, одноосно ориентированного в ней полипропилена, при указанных соотношениях разрывных относительных удлинений лент, волокон и полипарарамидных нитей, суммарной поверхностной плотности слоев, материал может быть получен, в лучшем случае, по свойствам, близким к прототипу.

Легковесные слои в предлагаемом исполнении материала обеспечивают высокоэффективное восприятие и диссипацию-рассеивание направленной высококонцентрированной энергии ультразвуковой ударной волны баллистического объекта (пули), опережающей ее движение, и тем самым уменьшают ее запреградное воздействие на защищаемый объект, а слои ткани из полипараарамидных нитей обеспечивают надежность без разрушений механической нагрузкой летящей пули.

Использование существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует предлагаемое техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение задачи и достижение цели изобретения и характеризует предлагаемое существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы, творческого вклада в решение задачи по получению надежных броневых жилетов, повышающих защиту без травматизма защищаемого объекта.

В новом решении не используются какие-либо известные проектировочные решения и рекомендации справочного характера, поэтому оно обладает не очевидностью и соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид бронежилета в фронтальном изображении; на фиг. 2 поперечное сечение А-А; на фиг. 3 сечение в увеличенном масштабе; на фиг. 4 схема взаимодействия баллистического объекта пули с материалом бронежилета, на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 вид на материал со стороны защищаемого объекта (вид по стрелке В на фиг. 4).

Материал для индивидуальных защитных средств состоит из слоев 1 ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев 2 из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями 3.

Легковесные слои 2 материала выполнены в виде перекрестно расположенных, переплетенных одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент 4, снабжены подслоем 5 из не тканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон 6. Полипропиленовые ленты 4 в легковесном слое 2 и полипропиленовые волокна 6 в подслое 5 выполнены в объемном соотношении 1:1
1:0,4 с разрывным относительным удлинением в 4 12 раз превышающим разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей в ткани слоев 1, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию 7,6-11,0, суммарная поверхностная плотность всех слоев 1 ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев 2 с подслоем 5 составляет 4,6-6,6 кг/м₂.

Для изготовления материала для индивидуальных защитных средств использовалась ткань из полипараарамидных нитей типа 5363 толщиной 0,46 мм. Слои 1 ткани складывали пакетом и по контуру прошивали синтетическими нитями 3.

Легковесные слои 2 материала выполняли из ткани полотняного переплетения из одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент 4 с подслоем 5 из не тканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон 6, аналогично в виде пакета и прошивали по контуру синтетическими нитями 3. Оба пакета помещали в защитные чехлы из синтетической ткани для образования соответственно передней и задней частей бронежилета. При этом варьировали объемным соотношением слоев 1 ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесными слоями 2 из перекрестно расположенных, переплетенных одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент 4 с подслоем 5 из не тканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон 6.

Основные параметры, диапазоны соотношений и результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из табличных данных (примеры 1 4), глубина отпечатка-вмятины на мягкой подложке составляет 4 8 мм, что в 2 4 раза меньше, чем в случае, когда значения параметров структуры материала находятся за пределами предлагаемых соотношений.

Этот же показатель, характеризующий механическое травматическое воздействие на тело человека, до 6 раз меньше, чем у прототипа. Не менее важно, что величина давления на подложку, как опаснейшего фактора воздействия ударной волны, меньше на 20 чем у прототипа. По комплексу защитных свойств предлагаемый материал существенно превосходит известные и гарантирует безопасный уровень защиты.

Материал подвергался испытаниям на прострел высокоскоростными пистолетными пулями калибром 9 мм с начальной скоростью 315±3 м/с. Положительными результатами испытаний считались глубина отпечатка вмятины не более 12 мм. Механизм взаимодействия пули с материалом заключается в следующем.

При мгновенном соприкосновении пули с бронежилетом на пакеты слоев 1 и 2 с подслоем 5 воздействует направленная высококонцентрированная энергия опережающей ультразвуковой ударной волны и динамико-инерционная нагрузка массы самой пули. Слои 1 не являются препятствием для прохождения энергии ударной волны, энергию ударной волны более эффективно рассеивает легковесный слой 2 с подслоем 5 вышеописанной структуры. Слои 1 воспринимают механическую нагрузку массы пули. При таком взаимодействии с материалом бронежилета пуля застревает в его слоях с образованием вмятин на подложке значительно меньших размеров по глубине, чем в материалах, изготовленных на основе известных технических решений.

Предлагаемый материал обладает высокой надежностью и эффективностью, является воспроизводимым промышленными способами изготовления. С использованием нового технического решения материал для индивидуальных защитных средств соответствует и критерию "промышленная применимость", т. е. уровню изобретения, и на его создание и использование целесообразна защита исключительных прав патентом.

Использование: изготовление легких броневых жилетов. Сущность изобретения: материал состоит из слоев ткани на основе полипараамидных нитей и легковесных слоев, выполненных в виде перекрестно расположенных, переплетенных одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент с подслоем из не тканных, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон, скрепленных прошивными синтетическими нитями. Объемное соотношение лент и волокон от 1:1 до 1:0,4. Плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию плотности структуры ткани 7,6-11,0, суммарная поверхностная плотность всех слоев 4,6-6,6 кг/м². 6 ил., 1 табл.

Материал для индивидуальных защитных средств, состоящий из слоев ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями, отличающийся тем, что его легковесные слои выполнены в виде перекрестно расположенных, переплетенных, одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент с подслоем из нетканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон в объемном соотношении лент и волокон от 1:1 до 1:0,4 с их разрывным относительным удлинением, в 4 12 раз превышающим разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию плотности структуры ткани 7,6 11,0 и суммарная поверхностная плотность всех слоев 4,6 6,6 кг/м², причем критерий плотности структуры ткани определяется как N•T/S, где N суммарное количество нитей по основе и утку, T линейная плотность ткани, в г/км, S - поверхностная плотность ткани, г/м².