Настоящее изобретение относится к непробиваемому материалу, и к изделиям, изготовленным из него.
Непробиваемые изделия, такие как пуленепробиваемые жилеты, шлемы, панели транспортных средств и щиты, изготовленные из высокопрочных волокон, известны из литературы. Для многих применений, в частности, для жилетов баллистической защиты, волокна используются в тканой или плетеной ткани. Эта ткань может покрываться или пропитываться в матрице для получения твердых материалов баллистической защиты, или могут использоваться без матрицы для получения мягких материалов баллистической защиты.
Пуленепробиваемые ткани известны, среди прочего, из Европейского патента EP 310199. Ткани, описанные в нем, состоят из нитей с моноволокнами из полимеров сверхвысокой молекулярной массы, имеющих высокую прочность и высокий модуль упругости, при этом основные нити состоят из полимерного материала, иного, чем уточные нити.
В патенте Российской Федерации RU 2096542, описывается ткань баллистической защиты для пуленепробиваемых жилетов, имеющая основные и уточные нити из полипарафенилентерефталамида (PPTA), где отношение основной и уточной линейной плотности меньше, чем 4,17. Как правило, описываются основные нити, имеющие линейную плотность от 143 до 588 дтекс, и уточные нити, имеющие линейную плотность от 588 до 930, уточные нити имеют линейную плотность, равную или большую, чем основные нити. В частности, утверждается, что ткани баллистической защиты, имеющие отношение основной и уточной линейной плотности в пределах между 1,59 и 4,17, имеют улучшенные отклоняющие свойства.
В публикации WO 00/42246 международной заявки описывается непробиваемый материал, содержащий, по меньшей мере, двойной слой ткани, состоящий из двух слоев тканого материала, которые располагаются диагонально, в котором ткань состоит из первого набора нитей, имеющего от 3,5 до 20 нитей/см и имеющего линейную плотность, по меньшей мере, 420 дтекс, и второго набора нитей, имеющего от 0,5 до 8 нитей/см и имеющего линейную плотность, по меньшей мере, 50 дтекс, при этом второй набор нитей является поперечным к первому набору нитей, и в котором отношение линейной плотности первого набора нитей к линейной плотности второго набора нитей >4,2, более предпочтительно, >7,5. В предпочтительном варианте осуществления, первый набор нитей представляет собой основные нити, изготовленные из п-арамидных мононитей, и второй набор нитей представляет собой уточные нити, изготовленные из полиэстровой нити, и отношение количества нитей/см первого набора к количеству второго набора >1. Хотя характеристики баллистической защиты этого материала является превосходными, необходимость диагонального расположения слоев представляет собой недостаток, с точки зрения легкости и простоты производства, и может появиться опасность образования слабых точек, которая изначально присуща процессу диагонального расположения.
Таким образом, задача настоящего изобретения представляет собой создание непробиваемого материала, который не проявляет известных недостатков.
Некоторые непробиваемые материалы демонстрируют высокое поглощение воды, приводящее к ухудшению рабочих характеристик баллистической защиты. По этой причине, другая проблема, задача настоящего изобретения заключается в уменьшении этого недостатка.
Эти задачи решаются с помощью непробиваемого материала, содержащего, по меньшей мере, двойной слой тканого материала, в котором двойной слой содержит первый слой ткани, состоящий из первого набора нитей, имеющего от 3,5 до 20 нитей/см, линейную плотность, по меньшей мере, 210 дтекс, и составляющего, по меньшей мере, 65% от массы ткани, и второго набора нитей, имеющего от 0,5 до 16 нитей/см и линейную плотность, по меньшей мере, 50 дтекс, при этом второй набор нитей является поперечным к первому набору нитей, и отношение количества нитей/см первого набора к количеству второго набора >1, и второй слой ткани, состоящий из первого набора нитей, имеющего от 0,5 до 16 нитей/см и линейную плотность, по меньшей мере, 50 дтекс, и второго набора нитей, имеющего от 3,5 до 20 нитей/см, линейную плотность, по меньшей мере, 210 дтекс, и составляющего, по меньшей мере, 65% от массы ткани, при этом второй набор нитей является поперечным к первому набору нитей, и отношение количества нитей/см второго набора к количеству первого набора >1, и в котором первый и второй наборы нитей первого слоя имеют параллельную ориентацию по отношению к первому и второму наборам, соответственно, нитей второго слоя, причем непробиваемыйматериал характеризуется тем, что в первом слое ткани, по меньшей мере, первый набор нитей, и во втором слое ткани, по меньшей мере, второй набор нитей обработаны водоотталкивающим веществом.
В рамках настоящего изобретения термин "нить" обозначает любой сорт нити, такой как штапельная нить, крученая штапельная нить, нить из крученых элементарных нитей, некрученая смешанная нить, и предпочтительно, некрученая нить из элементарных нитей.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, в первом слое ткани, первый и второй набор нитей, и во втором слое ткани, первый и второй набор нитей обрабатываются водоотталкивающим веществом.
В рамках настоящего изобретения, в принципе, любое вещество, которое отталкивает воду и которое может наноситься на нити с помощью известных способов, может использоваться в качестве водоотталкивающего вещества. Однако, благодаря его высокой водоотталкивающей эффективности, водоотталкивающее вещество, содержащее атомы фтора и углерода, например, фторполимер, и в особенности, смесь фторакрилатных полимеров, являются предпочтительными. Указанная смесь содержится, например, в OLEOPHOBOL SM® от Ciba Spezialiteatenchemie Pfersee GmbH, Langweid am Lech, DE.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, обработанные водоотталкивающим веществом нити содержат примерно от 0,1 до примерно 2% массовых фторакрилатных полимеров по отношению к массе нитей, обработанных водоотталкивающим веществом. Особенно предпочтительным является примерно 1% массовый фторакрилатных полимеров по отношению к массе нитей, обработанных водоотталкивающим веществом.
Предпочтительно, в материале, стойком к разрывам, в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, отношение линейной плотности первого набора нитей к линейной плотности второго набора нитей первого слоя и линейной плотности второго набора нитей к линейной плотности первого набора нитей второго слоя >1, более предпочтительно, >4,2, а наиболее предпочтительно, >5,9. Особенно эффективное отношение составляет 6-6,6.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, один из второго набора нитей первого слоя и первого набора нитей второго слоя содержит от 0,5 до 8 нитей/см.
В каждом слое, нити, имеющие линейную плотность, по меньшей мере, 210 дтекс, составляют, по меньшей мере, 65% от массы ткани этого слоя. Предпочтительно, эти нити составляют, по меньшей мере, 70%, и более предпочтительно, 75% от массы ткани этого слоя.
Второй набор нитей является поперечным по отношению к первому набору нитей в каждом из двух слоев. Обычно эти наборы являются примерно перпендикулярными друг другу, но это не является необходимым. Второй набор нитей может создаваться под углом, иным, чем 90°, к первому набору нитей. Эти два слоя скрепляются вместе, исключая диагональное расположение.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, нити слоев двойного слоя связываются вместе, например, с помощью стежковой сварки, или предпочтительно, с помощью адгезивного материала. Адгезивный материал может представлять собой адгезивный материал, имеющийся на нитях или на ткани, например, в виде покрытия.
Адгезивный материал также может представлять собой слой клея, располагающийся между двумя слоями ткани двойного слоя.
Адгезивными материалами могут быть:
термопластичные материалы, например полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, полиамид, полиэстер или смеси этих материалов,
эластомерные материалы, например кратон, каучук, силикон, и тому подобное и
термореактивные материалы, например эпоксидные смолы, полиэфирные смолы, фенольные смолы, винилэфирные смолы, и тому подобное.
Возможно также использование, по меньшей мере, для части второго набора нитей первого слоя и первого набора нитей второго слоя, материала, который плавится под давлением и/или при нагреве, при этом осуществляется связывание нитей первого набора, соответственно, второго набора нитей, с нитям второго набора, соответственно, первого набора нитей, и необязательно, также связывание двух слоев ткани вместе.
Количество нитей на см в первом наборе нитей первого слоя и втором наборе нитей второго слоя составляет от 3,5 до 20 нитей/см, более предпочтительно, от 4 до 15 нитей/см, а наиболее предпочтительно, от 5 до 12 нитей/см.
Количество нитей на см во втором наборе нитей первого слоя и первом наборе нитей второго слоя составляет от 0,5 до 16 нитей/см, предпочтительно, от 0,5 до 8 нитей/см, более предпочтительно, от 1 до 6 нитей/см, а наиболее предпочтительно, от 2 до 4 нитей/см.
Первый набор нитей первого слоя (предпочтительно основных нитей) и второй набор нитей второго слоя (предпочтительно уточных нитей) имеют высокую прочность и высокий модуль упругости.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, первый набор нитей первого слоя и второй набор нитей второго слоя состоят из нитей с высокой прочностью на разрыв, выбранных из арамидных, полиэтиленовых и поли-п-фениленбензобисоксазольных (PBO) нитей, при этом используются арамидные, более конкретно, п-арамидные нити, а наиболее предпочтительными являются полипарафенилентерефталамидные (PPTA) нити, например, нити Twaron®, производимые Teijin Twaron.
Материал, стойкий к разрывам, в соответствии с настоящим изобретением также состоит из второго набора нитей первого слоя (предпочтительно, уточных нитей) и первого набора нитей второго слоя (предпочтительно, основных нитей), в которых композиция нитей не является определяюще важной для настоящего изобретения. Предпочтительно, однако, эти нити демонстрируют высокую прочность и высокий модуль упругости. Это, в частности, представляет собой случай, когда второй набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя выбирают из нитей из полиэстра, полиэтилена, полипропилена и арамида, например, нитей Twaron®, производимых Teijin Twaron. Наиболее предпочтительно, второй набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя изготавливают из нитей из полиэстра.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, основные и уточные нити выбирают таким образом, чтобы они изготавливались из различных полимеров, например, предпочтительной является ткань, имеющая основные нити из п-арамидных мононитей и уточные нити из мононитей из полиэстра или наоборот. Примером такого предпочтительного варианта осуществления является непробиваемый материал, в котором первый набор нитей первого слоя и второй набор нитей второго слоя состоит из арамидных нитей, а второй набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя состоит из нитей из полиэстра.
До тех пор, пока удовлетворяется необходимое отношение линейных плотностей, линейная плотность первого набора нитей первого слоя и второго набора нитей второго слоя выбирается так, чтобы она составляла, по меньшей мере, примерно 210 дтекс, предпочтительно, находилась в пределах между 210 и 6720 дтекс, более предпочтительно, между 420 и 3360 дтекс, еще более предпочтительно, между 420 и 1680 дтекс, а наиболее предпочтительно, между 840 и 1100 дтекс.
Линейная плотность второго набора нитей первого слоя и первого набора нитей второго слоя составляет, по меньшей мере, 50 дтекс. В предпочтительном варианте осуществления материала, стойкого к разрывам, в соответствии с настоящим изобретением линейная плотность второго набора нитей первого слоя и первого набора нитей второго слоя находится в пределах примерно между 50 и 280 дтекс, а наиболее предпочтительно, между 80 и 140 дтекс.
По причинам эффективного производства непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением является предпочтительным, чтобы первый набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя представляли собой основные нити, а второй набор нитей первого слоя и второй набор нитей второго слоя представляли собой уточные нити.
В предпочтительном варианте осуществления непробиваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением, двойной слой демонстрирует две наружных стороны и, по меньшей мере, одна из наружных сторон двойного слоя снабжается защитным слоем, который может представлять собой термопластичный, термореактивный или эластомерный материал, или смесь этих материалов. Защитный слой наносится для защиты ткани от повреждения из-за избыточного истирания и для улучшения характеристик баллистической защиты.
Непробиваемый материал, в соответствии с настоящим изобретение содержит, по меньшей мере, один двойной слой, состоящий из двух слоев тканого материала, которые не располагаются по диагонали и необязательно связываются вместе. Термин "тканый" включает в себя все типы переплетения, таких как полотняное переплетение, сатиновое переплетение, переплетение «рогожка», саржевое переплетение, и тому подобное. Предпочтительные ткани представляют собой полотняную ткань.
Непробиваемый материал, в соответствии с настоящим изобретением может содержать всего лишь один двойной слой, состоящий из двух слоев тканого материала, но обычно наносится большее количество двойных слоев. Соответствующие количества двойных слоев составляют от 5 до 100. Наиболее предпочтительно, используется от 6 до 35 двойных слоев. Первый набор нитей первого слоя ткани двойного слоя может быть параллельным или располагаться под углом к первому набору нитей первого слоя ткани соседнего двойного слоя. Если эти наборы скрепляются вместе под углом, такой угол предпочтительно равен 90°.
Как указано выше, двойные слои могут скрепляться вместе с использованием адгезивного слоя или с помощью стежковой сварки. Такой адгезивный слой может изготавливаться из рассмотренных выше адгезивных материалов и имеет толщину, находящуюся в пределах между 4 и 36 мкм, предпочтительно, между 8 и 20 мкм.
Способы изготовления двойных слоев хорошо известны в данной области. Обычно ткань изготавливают путем снования основных нитей на навое, с последующим тканьем на ткацком станке. Отдельный слой может при желании быть пропитан или ламинирован, и подвергаться процессу каландрирования или ламинирования. По меньшей мере, два слоя ткани могут связываться вместе с помощью стежковой сварки, нагрева или приложения давления.
Настоящее изобретение относится также к изделию, изготовленному из непробиваемого материала, согласно настоящему изобретению, в соответствии со способами, известными специалистам в данной области. Примеры такого изделия включают в себя пуленепробиваемые жилеты и броневые листы.
Настоящее изобретение иллюстрируется далее с помощью следующих примеров.
Пример
Материал, стойкий к разрывам, содержащий 22 двойных слоя, изготавливают посредством следующего процесса.
Первый слой каждого двойного слоя изготавливают из Twaron®, 930 дтекс, от Teijin Twaron, в направлении основы (9,5 нитей/см, водоотталкивающая, обработанная OLEOPHO-BOL SM®, от Ciba Spezialiteatenchemie Pfersee GmbH, Langweid am Lech, DE) и полиэстра, 140 дтекс (Trevira® 710, от Hoechst) в направлении утка (2 нити/см).
Второй слой каждого двойного слоя изготавливают из полиэстра, 140 дтекс (Trevira® 710, от Hoechst) в направлении основы (4 нити/см) и Twaron®, 930 дтекс, от Teijin Twaron, в направлении утка (9,5 нити/см, водоотталкивающая, обработанная OLEOPHOBOLSM®, от Ciba Spezialiteatenchemie Pfersee GmbH, Langweid am Lech, DE). Отношение основа/уток первого слоя и отношение уток/основа второго слоя составляет 6,6.
Для получения двойного слоя первый и второй слой ламинируются вместе с 3 слоями полиэтиленовой пленки (LDPE, от EKB), имеющей толщину 10 мкм, по одному листу полиэтиленовой пленки помещают на обеих наружных сторонах двойного слоя, и один лист полиэтиленовой пленки помещают в пространстве между двумя слоями ткани двойного слоя. Таким образом, получают 22 двойных слоя.
Указанные 22 двойных слоя, отделенные друг от друга с помощью антиадгезионной бумаги, помещают под пресс и прессуют при температуре 120°C и при давлении 25 бар, в течение 25 минут. Затем нагрев пресса отключают. После этого 22 двойных слоя отделяют друг от друга, антиадгезионную бумагу удаляют и 22 двойных слоя накладывают друг на друга опять с получением непробиваемого материала с массой примерно 4730 г/м2.
Сравнительный пример
Изготавливают непробиваемый материал с массой примерно 4730 г/м2, как в приведенном примере, с тем единственным отличием, что нити не обрабатывают водоотталкивающим веществом.
Определение v50
Значения v50 определяются с помощью пуль типа 9x19 Para DM 11 A1B2 DAG, где v50 представляет собой скорость, при которой 50% пуль останавливаются, а 50% пуль дают полное проникновение. Непробиваемый материал, подвергаемый определению v50, находится в сухом состоянии. Это означает, что указанный материал испытывают при комнатной температуре и при относительной влажности примерно 60%.
Для каждого непробиваемого материала осуществляют по два измерения v50, результаты которых усредняются, как показано в следующей далее таблице 1.
Таблица 1.
1-ое измерение
2-ое измерение
в среднем
Таблица показывает, что непробиваемый материал примера демонстрирует усредненное значение v50, которое на 2,7% выше, чем для непробиваемого материала, сравнительного примера. Указанное различие в значении v50 соответствует поглощению энергии непробиваемого материала, примера, на 5,4% выше, если сравнивать с непробиваемым материалом, сравнительного примера без каких-либо нитей, обработанных водоотталкивающим веществом.
Ливневое испытание Бундесмана
Непробиваемые материалы в соответствии с примером и сравнительным примером подвергают ливневому испытанию Бундесмана (ISO 9865). Следующая далее таблица 2 показывают массовый процент поглощения воды через 10 минут.
Таблица 2.
Таблица показывает, что непробиваемый материал примера демонстрирует поглощение воды, которое составляет примерно всего лишь треть от поглощения воды непробиваемого материала, сравнительного примера, без каких-либо нитей, обработанных водоотталкивающим веществом.
Группа изобретений относится к непробиваемым материалам и изделиям из него. Предложен непробиваемый материал, содержащий, по меньшей мере, двойной слой тканого материала. Первый слой ткани состоит из первого набора нитей, имеющего от 3,5 до 20 нитей/см, линейную плотность, по меньшей мере, 210 дтекс, и составляющего, по меньшей мере, 65% от массы ткани, и второго набора нитей, имеющего от 0,5 до 16 нитей/см и линейную плотность, по меньшей мере, 50 дтекс. Второй слой ткани состоит из первого набора нитей, имеющего от 0,5 до 16 нитей/см и линейную плотность, по меньшей мере, 50 дтекс, и второго набора нитей, имеющего от 3,5 до 20 нитей/см, линейную плотность, по меньшей мере, 210 дтекс, и составляющего, по меньшей мере, 65% от массы ткани. В первом и во втором слоях второй набор нитей является поперечным к первому набору нитей, а отношение количества нитей/см второго набора к количеству первого набора >1. Первый и второй наборы нитей первого слоя имеют параллельную ориентацию по отношению к первому и второму наборам, соответственно, нитей второго слоя. В первом слое ткани, по меньшей мере, первый набор нитей и во втором слое ткани, по меньшей мере, второй набор нитей обрабатываются водоотталкивающим веществом. Изобретение направлено на понижение поглощения воды непробиваемого материала. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 табл.
Приспособление в топках с получающей возвратные перемещения колосниковой решеткой для задерживания топлива при холостом ее движении | 1934 |
|
SU42246A1 |
KR 940001038 В, 08.02.1994 | |||
US 6034004 А, 07.03.2000 | |||
ЗАЩИТНАЯ ТКАНЬ | 1996 |
|
RU2096542C1 |
ЗАЩИТНАЯ ТКАНЬ | 1992 |
|
RU2041986C1 |
US 5556695 А, 17.09.1996 | |||
US 5344956 A, 06.09.1994 | |||
US 4608717 A, 02.09.1986. |
Авторы
Даты
2007-10-20—Публикация
2003-09-02—Подача