СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОСКОЛКОВ И ПУЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F41H1/02 B32B27/00 C08J5/06 

Изобретение относится к разработкам средств защиты, а более конкретно к защитным материалам, используемым при изготовлении средств индивидуальной защиты, в частности касок, защитных шлемов, защитных элементов, щитов и т.д.

Известен слоистый материал, используемый в средствах защиты человека и/или объектов техники, содержащий многослойный пакет из армирующей ткани, заключенный в полимерную матрицу [1].

Данный материал обладает достаточно высокими защитными характеристиками от средств поражения.

Однако известный материал не является экологически чистым при изготовлении, процесс его получения сложен, связан с использованием вредных составляющих и не обеспечивает защиту от всех возможных средств поражения для изделий данного класса.

В основу изобретения положена задача создать экологически чистый в изготовлении слоистый материал, обладающий высокой степенью защиты от пулевого и осколочного воздействия путем обеспечения сопротивления расслоению.

Задача решается тем, что в слоистом материале многослойный пакет выполнен из отдельных блоков слоев армирующей ткани, заключенных в полимерные материалы, разнородные по плотности и/или составу с разделительными слоями, выполненными из материала с меньшей проницаемостью для полимеров матрицы, чем армирующая ткань в указанных блоках, а толщина блоков слоев выбирается из условия обеспечения ее возрастания от наружных блоков многослойного пакета к внутренним, прилегающим к защищаемому объекту. Все это позволяет достичь высокой степени сопротивления расслоению материала при взаимодействии с различными инденторами и получить высокие баллистические характеристики защитного материала.

Целесообразно выполнять многослойный пакет из одного или нескольких видов армирующих тканей, выбранных из группы, включающей арамидные ткани, ткани из арамидных капроновых скрученных нитей, тканей из полиэтиленовых, полипропиленовых нитей, тканей из нейлона, тканей из стекловолокна, тканей из углеродных волокон. Это позволит достигнуть высокой энергоемкости слоистого материала.

Желательно матрицы выполнять из одного или нескольких полимеров, выбранных из группы, включающей полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полифторэтилен, полиакрилаты, полиэтилентерефталат, полиамидные смолы, что позволяет обеспечить высокую прочность склейки составляющих пакета без ухудшения баллистических характеристик армирующей ткани.

Выполнение разделительных прослоек из армирующей ткани более плотного плетения, чем в блоках, и/или из полимеров с более высокой температурой плавления, чем полимеры матриц, позволяет обеспечить необходимую величину сопротивления расслоению слоистого материала.

Изготовление слоистого материала из трех блоков слоев ткани из арамидно-капроновых скрученных нитей и объединение блоков слоев ткани, начиная с внешнего слоя в плотную матрицу из полипропилена, среднего блока в пористую матрицу из полипропилена, а внутреннего блока в плотную матрицу из полиэтилена при следующих соотношениях толщин указанных блоков слоев соответственно (0,7 - 1,5):(1,0 - 2,7):(2,0 - 3,8) позволяет получить наилучшие защитные характеристики слоистого материала при минимальном весе единицы поверхности.

Применение разделительной прослойки из тканей из арамидно-капроновых скрученных нитей при указанных выше соотношениях толщин блоков обеспечивает применение минимального давления при изготовлении слоистого материала.

Целесообразно снабдить многослойные пакеты высокопрочной сеткой с размером ячейки от 0,3 до 0,6 мм и в качестве материала для ее изготовления использовать металл, карбиды металла, корунд, карбид бора, карбид кремния, что позволит обеспечить защиту от различных типов поражающих элементов: осколков, стреловидных элементов, пуль различной конфигурации и т.д.

На фиг. 1 показана общая структура слоистого материала; на фиг. 2 - вариант исполнения слоистого материала с армированием высокопрочной сеткой.

Предлагаемый слоистый материал представляет собой многослойный пакет 8, выполненный согласно изобретению из отдельных блоков слоев ткани и содержащий внешний 1 и внутренний 2 слои армирующей ткани, заключенные в полимерную матрицу блоков 9, 10, между которыми расположены блоки 3 слоев ткани. Кроме того, слои ткани в блоках 3 могут быть дополнены разделительными прослойками 4, что позволяет применить полимерную матрицу из разнородных по плотности и/или составу полимеров. Блоки состоят из слоев ткани 5 и полимерного наполнителя 6. При этом слоистый материал может быть дополнительно снабжен упрочняющими элементами, преимущественно в виде высокопрочной сетки 7.

Оценка свойств предлагаемой конструкции носит комплексный характер и была проведена на макетных образцах при различных динамических типах воздействия.

Проведенные испытания показали следующее: слоистый материал позволяет обеспечить комплекс защитных характеристик от указанных видов воздействия.

Предлагаемый слоистый материал, выполненный согласно изобретению, рекомендован к использованию при изготовлении различных типов касок, защитных шлемов, щитов и различных защитных элементов.

Сущность: слоистый материал содержит отдельные блоки слоев ткани, заключенные в полимерные матрицы, разнородные по плотности и/или составу, между которыми расположены разделительные прослойки, толщина блоков слоев выбрана из условия возрастания от внешних блоков слоев к внутренним слоям, прилегающим к защищаемому объекту, при этом наружные блоки слоев заключены в полимерные матрицы из более тугоплавкого полимера, чем внутренние блоки. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Слоистый материал для защиты от осколков и пуль, содержащий многослойный пакет из армирующей ткани, заключенный в полимерную матрицу, отличающийся тем, что многослойный пакет выполнен из отдельных блоков слоев ткани, заключенных в полимерные матрицы, разнородные по плотности и/или составу, при этом между блоками слоев расположены разделительные прослойки с меньшей проницаемостью для полимеров матрицы, чем армирующая ткань в указанных блоках, причем толщина блоков слоев выбрана из условия возрастания от внешних блоков слоев многослойного пакета к внутренним слоям, прилегающим к защищаемому объекту, при этом наружные блоки слоев заключены в полимерные матрицы из более тугоплавкого полимера, чем внутренние блоки. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что многослойный пакет выполнен из одного или нескольких видов армирующих тканей, выбранных из групп, включающих арамидные ткани, ткани из арамидно-капроновых скрученных нитей, ткани из полиэтиленовых, полипропиленовых нитей, ткани из нейлона, ткани из стекловолокна, ткани из углеродных волокон. 3. Материал по п.1, отличающийся тем, что матрицу выполняют из одного или нескольких полимеров, выбранных из группы, включающей полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полиакрилаты, полиэтилентерефталат, полиамидные смолы. 4. Материал по п.1, отличающийся тем, что разделительные прослойки выполняют из армирующей ткани более плотного плетения, чем в многослойных пакетах матриц, и/или из полимера с более высокой температурой плавления, чем полимеры матриц. 5. Материал по п.1, отличающийся тем, что его многослойный пакет выполнен из трех блоков слоев ткани из арамидно-капроновых скрученных нитей, при этом внешний блок слоев ткани заключен в полимерную матрицу из полипропилена, средний блок заключен в пористую полимерную матрицу из полипропилена, а внутренний блок заключен в полимерную матрицу из полиэтилена при следующем соотношении толщин указанных блоков слоев соответственно (0,7 - 1,5) : (1,0 - 2,7) : ( 2,0 - 3,8) и при этом между блоками слоев расположены разделительные прослойки из ткани из арамидно-капроновых скрученных нитей более плотного плетения, чем внутри блоков. 6. Материал по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что многослойный материал содержит по крайней мере одну высокопрочную сетку с размером ячейки 0,3 - 0,6 мм. 7. Материал по п. 6, отличающийся тем, что в качестве материала сетки используют металл, карбиды металла, корунд, карбид бора, карбид кремния.